(57)【要約】【課題】  ホログラフィック波動伝達媒体を適用し、所望の伝達特性を有する光回路の小型化を図る。【解決手段】  クラッド層と、クラッド層に埋設されたクラッド層より高い屈折率を有するコア部とからなる光導波路において、コア部は、連続諧調の局所的な屈折率変調部を有する。屈折率変調部は、２次元的な屈折率分布によりホログラフィックに波動を伝達させるホログラフィック波動伝達媒体を適用することにより作製される。屈折率変調部の屈折率変調量は、複数の非周期的なピークからなる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層と、前記クラッド層に埋設された前記クラッド層より高い屈折率を有するコア部とからなる光導波路において、
前記コア部は、連続諧調の局所的な屈折率変調部を有することを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記屈折率変調部の屈折率変調量は、複数の非周期的なピークからなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記コア部は、ＧｅＯ２を添加された石英ガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路。
【請求項４】
基板上に下部クラッド層を形成する第１工程と、
前記下部クラッド層上に前記クラッド層より高い屈折率を有するコア層を形成する第２工程と、
前記コア層からパターン化されたコア部を形成する第３工程と、
前記下部クラッド層および前記コア部の上に上部クラッド層を形成する第４工程と、
前記コア部に連続諧調の局所的な屈折率変調を与える第５工程と
を備えることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項５】
前記第５工程は、複数の非周期的なピークからなる屈折率変調を与えることを特徴とする請求項４に記載の光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記第５工程は、集光点におけるピークパワー強度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上の光を光導波路に照射し、前記光の照射時間を調整して屈折率変調を与えることを特徴とする請求項４または５に記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記第５工程は、集光点におけるピークパワー強度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上の光を光導波路に照射し、前記光の強度を調整して屈折率変調を与えることを特徴とする請求項４または５に記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記第５工程は、グレースケールマスクを介して前記上部クラッド層に、紫外光を均一に照射し、前記グレースケールマスクの濃淡により屈折率変調を与えることを特徴とする請求項４または５に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記コア層は、ＧｅＯ２が添加された石英系ガラスであり、前記第５工程は、紫外光照射によりなされることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路およびその製造方法に関し、より詳細には、２次元的な屈折率分布によりホログラフィックに波動を伝達させるホログラフィック波動伝達媒体を応用した光導波路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信分野においては、光の分岐、干渉を容易に実現できる光回路として、光導波路構造を利用した集積光部品が開発されてきた。光の波動としての性質を利用した集積光部品は、光導波路長の調整により光干渉計の作製を容易にしたり、半導体分野における回路加工技術を適用することにより、光部品の集積化が容易になる。
【０００３】
このような光導波路構造は、光導波路中を伝搬する光を屈折率の空間的分布を利用して空間的な光閉じ込めを実現する「光閉じ込め構造」である。典型的な光導波路は、図１に示すように、基板１０１上に、屈折率Ｎ０クラッド層１０３と屈折率Ｎ１のコア部１０２とからなる２段階の屈折率分布を有する。また、屈折率Ｎ０の下部クラッド層、屈折率Ｎ１のコア部、および屈折率Ｎ２の上部クラッド層とからなる３段階の屈折率分布を有する光導波路が広く用いられている。従来の光導波路の利点は、２ないし３種類の材料から光導波路を作製することができるので、作製工程が簡便であることである。
【０００４】
集積光部品を製作するためには、基板上の各光部品を接続する光導波路だけでなく、交差導波路、テーパ型導波路、Ｙ分岐導波路など、様々な形態の光導波路を用いる。また、光導波路の一部の屈折率分布を変えることにより、特定の波長だけを透過させるフィルタ回路などの光導波路回路を構成することができる。例えば、光ファイバ等の感光性光学媒体からなる光導波路に、干渉パターンを有する紫外線を照射して、ある長さにわたって屈折率を周期的・連続的に変調して、ブラッググレーティングを作成する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同様に紫外線を照射して、約５０〜１５００μｍの長周期グレーティングを作製することが行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１４０４９７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２３３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２に、従来の光導波路における交差導波路の一例を示す。交差角１．６度の交差導波路であり、図２（ａ）に屈折率分布を示し、図２（ｂ）に光電界分布を示す。このような小さな角度で光導波路を交差させると、図に示した入力ポートから入力された光信号は、所望の出力ポートのみならず、他方の出力ポートにも光信号の一部が漏れこんでしまう。従って、従来の光導波路では、このようなクロストークを防ぐために、交差角を３０度程度取らねばならず、光回路のレイアウト設計上の制約が大きいという問題があった。
【０００７】
また、従来の光導波路では、光導波路の性能がコア部の加工形状により制限を受けるという問題があった。図３に、従来のＹ分岐導波路の一例を示す。Ｙ分岐導波路は単一元モードであり、分岐角が小さい鋭角部１０４を有する。また、２番目の横モードの発生を防止するためにテーパ部１０５を設ける必要がある。このような微細な構造を忠実に作製することは難しく、作製誤差による分岐特性の劣化が生じるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ホログラフィック波動伝達媒体を適用し、所望の伝達特性が得られ、光回路の小型化を図ることができる光導波路およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、クラッド層と、前記クラッド層に埋設された前記クラッド層より高い屈折率を有するコア部とからなる光導波路において、前記コア部は、連続諧調の局所的な屈折率変調部を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の前記屈折率変調部の屈折率変調量は、複数の非周期的なピークからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の前記コア部は、ＧｅＯ２を添加された石英ガラスであることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、光導波路の製造方法であって、基板上に下部クラッド層を形成する第１工程と、前記下部クラッド層上に前記クラッド層より高い屈折率を有するコア層を形成する第２工程と、前記コア層からパターン化されたコア部を形成する第３工程と、前記下部クラッド層および前記コア部の上に上部クラッド層を形成する第４工程と、前記コア部に連続諧調の局所的な屈折率変調を与える第５工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の前記第５工程は、複数の非周期的なピークからなる屈折率変調を与えることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の前記第５工程は、集光点におけるピークパワー強度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上の光を光導波路に照射し、前記光の照射時間を調整して屈折率変調を与えることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項４または５に記載の前記第５工程は、集光点におけるピークパワー強度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上の光を光導波路に照射し、前記光の強度を調整して屈折率変調を与えることを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項４または５に記載の前記第５工程は、グレースケールマスクを介して前記上部クラッド層に、紫外光を均一に照射し、前記グレースケールマスクの濃淡により屈折率変調を与えることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項４乃至８のいずれかに記載の前記コア層は、ＧｅＯ２が添加された石英系ガラスであり、前記第５工程は、紫外光照射によりなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明によれば、ホログラフィック波動伝達媒体を適用して、コア部に連続諧調または擬似連続諧調の局所的な屈折率変調部を形成することにより、所望の伝達特性が得られ、光回路の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態の光導波路は、連続諧調あるいは擬似連続諧調の局所的な屈折率変調部を有し、導波光の光路を制御する導波路回路である。屈折率変調部は、ホログラフィック波動伝達媒体の設計手法を適用することにより作製される。
【００２０】
最初に、本願発明に用いる波動伝達媒体の基本的概念について説明する。ここでは、光回路へ適用することから、波動伝達媒体中を伝搬する「波動」は「光」である。なお、波動伝達媒体にかかる理論は、一般の波動方程式に基づいて、媒質の特性を指定するものであり、一般の波動においても原理的に成り立ち得るものである。波動伝達媒体は、コヒーレントな光のパターンを入力して所望の光のパターンを出力させるために、波動伝達媒体中を伝搬する順伝搬光と逆伝搬光の位相差が、波動伝達媒体中の何れの場所においても小さくなるように屈折率分布が決定される。屈折率分布に応じた局所的なレベルのホログラフィック制御を多重に繰り返すことにより、所望の光のパターンが出力される。
【００２１】
図４を参照して、本実施形態にかかる波動伝達媒体の基本構造を説明する。図４（ａ）に示したように、光回路基板１の中に、波動伝達媒体により構成される光回路の設計領域１−１が存在する。光回路の一方の端面は、入力光３−１が入射する入射面２−１である。入力光３−１は、波動伝達媒体で構成された空間的な屈折率分布を有する光回路中を伝搬し、他方の端面である出射面２−２から出力光３−２として出力される。図４（ａ）中の座標ｚは、光の伝搬方向の座標（ｚ＝０が入射面、ｚ＝ｚｅが出射面）であり、座標ｘは、光の伝搬方向に対する横方向の座標である。なお、本実施形態では、波動伝達媒体は、誘電体からなるものと仮定し、空間的な屈折率分布は、波動伝達媒体を構成している誘電体の局所的な屈折率を後述する理論に基づいて設定することにより実現される。
【００２２】
入力光３−１が形成している「場」（入力フィールド）は、光回路を構成する波動伝達媒体の屈折率の空間的分布に応じて変調され、出力光３−２の形成する「場」（出力フィールド）に変換される。換言すれば、本発明の波動伝達媒体は、その空間的な屈折率分布に応じて入力フィールドと出力フィールドとを相関づけるための（電磁）フィールド変換手段である。なお、これら入力フィールドおよび出力フィールドに対して、光回路中での伝搬方向（図中ｚ軸方向）に垂直な断面（図中ｘ軸に沿う断面）における光のフィールドを、その場所（ｘ，ｚ）における（順）伝搬像（伝搬フィールドあるいは伝搬光）と呼ぶ（図４（ｂ）参照）。
【００２３】
ここで、「フィールド」とは、一般に電磁場（電磁界）または電磁場のベクトルポテンシャル場を意味している。本実施形態における電磁場の制御は、光回路中に設けられた空間的な屈折率分布、すなわち誘電率の分布を変えることに相当する。誘電率はテンソルとして与えられるが、通常は偏光状態間の遷移はそれほど大きくないので、電磁場の１成分のみを対象としてスカラー波近似しても良い近似となる。そこで、本明細書では電磁場を複素スカラー波として扱う。なお、光の「状態」には、エネルギ状態（波長）と偏光状態とがあるため、「フィールド」を光の状態を表現するものとして用いる場合には、光の波長と偏光状態をも包含し得ることとなる。
【００２４】
また、通常、伝搬光の増幅や減衰を生じさせない光回路では、屈折率の空間的分布を決めると、焦点以外の入力光３−１の像（入力フィールド）は、出力光３−２の像（出力フィールド）に対して一意的に定まる。このような、出射面２−２側から入射面２−１側へと向かう光のフィールドを、逆伝搬像（逆伝搬フィールドあるいは逆伝搬光）と呼ぶ（図４（ｃ）参照）。このような逆伝搬像は、光回路中の場所ごとに定義することができる。すなわち、光回路中での任意の場所における光のフィールドを考えたとき、その場所を仮想的な「入力光」の出射点として考えれば、上記と同様に出力光３−２の像に対して、その場所での逆伝搬像を考えることができる。このように、光回路中の各場所ごとに逆伝搬像が定義できる。
【００２５】
特に、単一の光回路において、出射フィールドが入射フィールドの伝搬フィールドとなっている場合には、光回路の任意の点で、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとは一致する。なお、フィールドは、一般的に、対象とする空間全体の上の関数であるが、「入射フィールド」または「出射フィールド」という場合は、入射面あるいは出射面におけるフィールドの断面を意味している。また、「フィールド分布」という場合でも、ある特定の断面に関して議論を行う場合には、その断面についてのフィールドの断面を意味している。
【００２６】
屈折率分布の決定方法を説明するためには記号を用いるほうが見通しがよいので、各量を表すために以下のような記号を用いることとする。なお、対象とされる光（フィールド）は、単一状態の光には限定されないので、複数の状態の光が重畳された光を対象とされ得るべく、個々の状態の光にインデックスｊを充てて一般的に表記する。
【００２７】
・ψj(x)：ｊ番目の入射フィールド（複素ベクトル値関数であり、入射面において設定する強度分布および位相の分布、ならびに、波長および偏波により規定される。）
・φj(x)：ｊ番目の出射フィールド（複素ベクトル値関数であり、出射面において設定する強度分布および位相分布、ならびに、波長および偏波により規定される。）
なお、ψj(x)およびφj(x)は、回路中で強度増幅、波長変換、偏波変換が行われない限り、光強度の総和は同じ（あるいは無視できる程度の損失）であり、それらの波長も偏波も同じである。
・｛ψj(x)、φj(x)｝：入出力ペア（入出力のフィールドの組み。）
｛ψj(x)、φj(x)｝は、入射面および出射面における、強度分布および位相分布ならびに波長および偏波により規定される。
・{nｑ}：屈折率分布（光回路設計領域全体の値の組。）
与えられた入射フィールドおよび出射フィールドに対して屈折率分布を１つ与えたときに光のフィールドが決まるので、ｑ番目の繰り返し演算で与えられる屈折率分布全体に対するフィールドを考える必要がある。そこで、(x,z)を不定変数として、屈折率分布全体をnｑ(x,z)と表しても良いが、場所(x,z)における屈折率の値nｑ(x,z)と区別するために、屈折率分布全体に対しては{nｑ}と表す。
・ｎcore：光導波路におけるコア部分のような、周囲の屈折率に対して高い屈折率の値を示す記号。
・ｎclad：光導波路におけるクラッド部分のような、ｎcoreに対して低い屈折率の値を示す記号。
・ψj(z,x,{nｑ})：ｊ番目の入射フィールドψj(x)を屈折率分布{nｑ}中をｚまで伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。
・φj(z,x,{nｑ})：ｊ番目の出射フィールドφj(x)を屈折率分布{nｑ}中をｚまで逆伝搬させたときの、場所(x,z)におけるフィールドの値。
【００２８】
本実施形態において、屈折率分布は、すべてのｊについてψj(ze,x,{nｑ})＝φj(x)、またはそれに近い状態となるように{nｑ}が与えられる。
【００２９】
「入力ポート」および「出力ポート」とは、入射端面および出射端面におけるフィールドの集中した「領域」であり、例えば、その部分に光ファイバを接続することにより、光強度をファイバに伝搬できるような領域である。ここで、フィールドの強度分布および位相分布は、ｊ番目のものとｋ番目のものとで異なるように設計可能であるので、入射端面および出射端面に複数のポートを設けることができる。さらに、入射フィールドと出射フィールドの組を考えた場合、その間の伝搬により発生する位相が、光の周波数によって異なるので、周波数が異なる光（すなわち波長の異なる光）については、位相を含めたフィールド形状が同じであるか直交しているかの如何にかかわらず、異なるポートとして設定することができる。
【００３０】
ここで、電磁界は、実数ベクトル値の場で、かつ波長と偏光状態をパラメータとして有するが、その成分の値を一般な数学的取扱いが容易な複素数で表示し、電磁波の解を表記する。また、以下の計算においては、フィールド全体の強度は１に規格化されているものとする。図４（ｂ）および図４（ｃ）に示したように、ｊ番目の入射フィールドψj(x)および出力フィールドφj(x)に対し、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとをそれぞれの場所の複素ベクトル値関数として、ψj(z,x,{n})およびφj(z,x,{n})と表記する。これらの関数の値は、屈折率分布{ｎ}により変化するため、屈折率分布{ｎ}がパラメータとなる。記号の定義により、ψj(x)＝ψj(0,x,{n})、および、φj(x)＝φj(ze,x,{n})となる。これらの関数の値は、入射フィールドψj(x)、出射フィールドφj(x)、および屈折率分布{ｎ}が与えられれば、ビーム伝搬法などの公知の手法により容易に計算することができる。
【００３１】
以下に、空間的な屈折率分布を決定するための一般的なアルゴリズムを説明する。図５に、波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示す。この計算は、繰り返し実行されるので、繰り返し回数をｑで表し、（ｑ−１）番目まで計算が実行されているときのｑ番目の計算の様子が図示されている。（ｑ−１）番目の計算によって得られた屈折率分布{ｎｑ-1}をもとに、各ｊ番目の入射フィールドψj(x)および出射フィールドφj(x)について、伝搬フィールドと逆伝搬フィールドとを数値計算により求め、その結果を各々、ψj(z,x,{nｑ-1})およびφj(z,x,{nｑ-1})と表記する（ステップＳ２２０）。
【００３２】
これらの結果をもとに、各場所（ｚ，ｘ）における屈折率ｎｑ（ｚ，ｘ）を、次式により求める（ステップＳ２４０）。  
nｑ(z,x)＝nｑ-1(z,x)−αΣjIm[φj(z,x,{nｑ-1})*・ψj(z,x,{nｑ-1})]  ・・・（１）  
ここで、右辺第２項中の記号「・」は、内積演算を意味し、Im[]は、［］内のフィールド内積演算結果の虚数成分を意味する。なお、記号「＊」は複素共役である。係数αは、ｎｑ(z,x)の数分の１以下の値をさらにフィールドの組の数で割った値であり、正の小さな値である。Σjは、インデックスｊについて和をとるという意味である。
【００３３】
ステップＳ２２０とＳ２４０とを繰り返し、伝搬フィールドの出射面における値ψj(ze,x,{n})と出射フィールドφj(x)との差の絶対値が、所望の誤差ｄｊよりも小さくなると（ステップＳ２３０：ＹＥＳ）計算が終了する。
【００３４】
以上の計算では、屈折率分布の初期値{ｎ０}は適当に設定すればよいが、この初期値{ｎ０}が予想される屈折率分布に近ければ、それだけ計算の収束は早くなる（ステップＳ２００）。また、各ｊについてφj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})を計算するにあたっては、パラレルに計算が可能な計算機の場合は、ｊごと（すなわち、φj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})ごと）に計算すればよいので、クラスタシステム等を利用して計算の効率化を図ることができる（ステップＳ２２０）。また、比較的少ないメモリで計算機が構成されている場合は、式（１）のインデックスｊについての和の部分で、各ｑで適当なｊを選び、その分のφj(z,x,{nｑ-1})およびψj(z,x,{nｑ-1})のみを計算して、以降の計算を繰り返すことも可能である（ステップＳ２２０）。
【００３５】
以上の演算において、φj(z,x,{nｑ-1})の値とψj(z,x,{nｑ-1})の値とが近い場合には、式（１）中のIm[φj(z,x,{nｑ-1})*・ψj(z,x,{nｑ-1})]は位相差に対応する値となり、この値を減少させることで所望の出力を得ることが可能である。
【００３６】
上述した屈折率分布決定のための演算内容を要約すると次のようになる。波動をホログラフィックに伝達させ得る媒体（光の場合には誘電体）に、入力ポートと出力ポートとを設け、入力ポートから入射した伝搬光のフィールド分布１（順伝搬光）と、入力ポートから入射した光信号が出力ポートから出力される際に期待される出力フィールドを出力ポート側から逆伝搬させた位相共役光のフィールド分布２（逆伝搬光）と、を数値計算により求める。フィールド分布１およびフィールド分布２を、伝搬光と逆伝搬光の各点（x,z）における位相差をなくすように、媒体中での空間的な屈折率分布を求める。なお、このような屈折率分布を得るための方法として最急降下法を採用すれば、各点の屈折率を変数として最急降下法により得られる方向に屈折率を変化させることにより、屈折率を式（１）のように変化させることで、２つのフィールド間の差を減少させることができる。このような波動伝達媒体を、入力ポートから入射した光を所望の出力ポートに出射させる光部品に応用すれば、媒体内で生じる伝搬波同士の多重散乱による干渉現象により、実効的な光路長が長くなり、緩やかな屈折率変化（分布）でも充分に高い光信号制御性を有する光回路を構成することができる。
【００３７】
図２に示した交差導波路と同じ構造の導波路に、上述したアルゴリズムを適用して、屈折率分布を計算する。約２００回の繰り返しにより、連続諧調の局所的な屈折率変調部が得られる。この屈折率変調部は、複数の非周期的なピークからなる屈折率変調量を有しており、交差導波路に適用すると、図６に示した屈折率分布が得られる。クラッドの屈折率は、石英ガラスの屈折率を想定し、コアの屈折率は、石英ガラスに対する比屈折率が０．７５％だけ高い値を有する。交差角１．６度の交差導波路を構成する光回路のサイズは縦６．０μｍ、横７．０μｍである。
【００３８】
図７に、本発明の一実施形態にかかる交差導波路の光電界分布を示す図である。このような小さな角度で光導波路を交差させても、図に示した入力ポートから入力された光信号は、所望の出力ポートに出力されている。この構成によれば、従来３０度程度の交差角を必要とした交差導波路を、１．６度という小さな交差角でも実現することができ、光回路のレイアウト設計上の自由度が大きくなる。図６に示した屈折率分布は、連続諧調の局所的な屈折率変調部であるが、例えば、１６階調の擬似連続諧調としてもよい。
【００３９】
次に、作製方法について説明する。図８に、連続諧調の屈折率分布を有する交差導波路の作成方法を示す。シリコン基板３０１上に、火炎堆積法により、ＳｉＯ２を主体にした下部クラッドガラススート３０２を堆積する（図８（ａ））。次に、ＳｉＯ２にＧｅＯ２を添加したコアガラススート３０３を堆積する（図８（ｂ））。その後、１０００℃以上の高温でガラス透明化を行う。このとき、下部クラッドガラス層３０２は３０ミクロン厚、コアガラス３０３は７ミクロン厚となるように、ガラスの堆積を行っている。
【００４０】
引き続き、フォトリソグラフィ技術を用いてコアガラススート３０３上にエッチングマスク３０４を形成し（図８（ｃ））、反応性イオンエッチングによってコアガラススート３０３のパターン化を行い、コア部３０５を形成する（図８（ｄ））。エッチングマスク３０４を除去した後（図８（ｅ））、上部クラッドガラス３０６を、再度火炎堆積法で形成する（図８（ｆ））。上部クラッドガラス３０６は、Ｂ２Ｏ３やＰ２Ｏ５などのドーパントを添加したＳｉＯ２である。これによりガラス転移温度を下げ、コア部３０５の間の狭い隙間にも、上部クラッドガラス３０６が入り込むようにする。
【００４１】
図９に、連続諧調の屈折率分布を作製する方法の第１例を示す。図８に示した方法により作製された交差導波路に、図６に示した連続諧調の屈折率分布を作り込む。第１例では、紫外線レーザからの光をレンズ３１１により集光して、コア部３０５に照射し、屈折率変調のピークに合わせて分布を与えている。集光点におけるピークパワー強度が１０５Ｗ／ｃｍ２以上の光を光導波路に照射し、交差導波路の所定の位置における屈折率変化量に応じて照射時間を調整している。
【００４２】
また、紫外線の照射量１４４０Ｊ／ｃｍ２、２０Ｈｚ、１００ｍＪ／ｃｍ２／ｐｕｌｓｅのレーザ光を２時間照射して屈折率を変化させてもよい。ここでは、レーザ光の照射時間ではなく、光強度を調整している。
【００４３】
図１０に、連続諧調の屈折率分布を作製する方法の第２例を示す。第２例では、紫外線レーザの代わりにフェムト秒レーザを用いている。フェムト秒レーザからの光をレンズ３１１により集光して、コア部３０５に照射し、屈折率変調のピークに合わせて分布を与えている。
【００４４】
図１１に、本発明の一実施形態にかかるテーパ型導波路の屈折率分布を示す。上述したアルゴリズムを適用して、ホログラフィック波動伝達媒体の屈折率分布を計算し、Ｙ分岐導波路を作り込んだテーパ型導波路である。図１２に、本発明の一実施形態にかかるテーパ型導波路の光電界分布を示す。図に示した入力ポートから入力された光信号は、所望の２つの出力ポートに出力されている。このようにして、微細な加工技術を必要としないテーパ型導波路を用いて、Ｙ分岐導波路を実現することができる。また、図３に示した従来のＹ分岐導波路と比較して、小型のＹ分岐回路を実現することができる。
【００４５】
図１３に、連続諧調の屈折率分布を有するテーパ型導波路の作成方法を示す。図８に示した方法により作製されたテーパ型導波路に、図１１に示した連続諧調の屈折率分布を作り込む。紫外線レーザからの光を、グレーマスク３１２を介してコア部３０５に照射し、屈折率分布を与えている。このとき、与えたい屈折率変化量に応じた透過率を有するグレーマスク３１２を用いる。
【００４６】
このようにして、所望の屈折率分布を有する屈折率変調部を、ホログラフィック波動伝達媒体の設計手法を適用することにより、導波路に容易に作り込むことができる。作製された光導波路は、所望の伝達特性を得ることができ、光回路の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の光導波路構造の一例を示す断面図である。
【図２】従来の交差導波路の一例を示す図である。
【図３】従来のＹ分岐導波路の一例を示す図である。
【図４】波動伝達媒体の基本構造を説明するための図である。
【図５】波動伝達媒体の空間的な屈折率分布を決定するための計算手順を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態にかかる交差導波路の屈折率分布を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる交差導波路の光電界分布を示す図である。
【図８】連続諧調の屈折率分布を有する交差導波路の作成方法を示す図である。
【図９】連続諧調の屈折率分布を作製する方法の第１例を示す図である。
【図１０】連続諧調の屈折率分布を作製する方法の第２例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態にかかるテーパ型導波路の屈折率分布を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態にかかるテーパ型導波路の光電界分布を示す図である。
【図１３】連続諧調の屈折率分布を有するテーパ型導波路の作成方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１−１  光回路設計領域
１−２  基板
１−１１  高屈折率部
１−１２  低屈折率部
２−１  入射面
２−２，２−３  出射面
【図１】
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【図２】
2006018121.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006018121.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006018121.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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