(57)【要約】【課題】低コストで低損失な、温度に依存しない導波路型光干渉計を提供する。【解決手段】光分岐部、複数の長さの異なる光導波路、及び光結合部から構成される光干渉計が開示される。前記複数の長さの異なる光導波路の光路長の温度依存性を等しくするため、前記複数の長さの異なる光導波路の長手方向に平均したコア幅は、互いに異なるように調整される。【選択図】図１
2011158730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板主面上に構成される光干渉計であって、
前記光干渉計は、光分岐部、光結合部、及び前記光分岐部と前記光結合部とに挟まれたそれぞれ長さの異なる複数の光導波路から構成され、
前記複数の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、前記複数の光導波路の光路長の温度依存性が等しくなるように、互いに異なるように調整されることを特徴とする導波路型光干渉計。
【請求項２】
前記導波路型光干渉計は、前記光分岐部をスラブ導波路、前記光結合部をスラブ導波路、前記複数の光導波路を複数のアレイ導波路とする、アレイ導波路格子型光波長合分波器であり、
前記複数のアレイ導波路の各々の長手方向に平均したコア幅は、各アレイ導波路の長さに応じて互いに異なり、且つ、前記スラブ導波路との接続部を除き一定の幅であることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光干渉計。
【請求項３】
前記導波路型光干渉計は、前記光分岐部をスラブ導波路、前記光結合部をスラブ導波路、前記複数の光導波路を複数のアレイ導波路とする、アレイ導波路格子型光波長合分波器であり、
前記複数のアレイ導波路は、スラブ導波路との接続部を除き２種類のコア幅の導波路で構成されており、各アレイ導波路における前記２種類のコア幅の導波路の長さの比は、互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光干渉計。
【請求項４】
前記複数のアレイ導波路の各導波路において、前記２種類のコア幅の導波路は、幅が徐々に変化するテーパ導波路で接続されていることを特徴とする請求項３に記載の導波路型光干渉計。
【請求項５】
前記複数のアレイ光導波路の長手方向に平均したコア幅は、各々のアレイ導波路の長さが前記複数のアレイ光導波路の中で相対的に短いアレイ光導波路ほど広く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より高くなっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の導波路型光干渉計。
【請求項６】
前記複数のアレイ光導波路の長手方向に平均したコア幅は、各々のアレイ導波路の長さが前記複数のアレイ光導波路の中で相対的に短いアレイ光導波路ほど狭く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より低くなっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の導波路型光干渉計。
【請求項７】
前記導波路型光干渉計は、２つの多モード干渉計型結合器と、前記２つの多モード干渉計型結合器間に挟まれて前記２つの多モード干渉計型結合器を接続する互いに長さの異なる２本のアーム導波路とからなるマッハツェンダ光干渉計であり、
前記２本のアーム導波路のコア幅は、少なくとも一部において互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光干渉計。
【請求項８】
前記２本の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、前記アーム導波路の長さが前記２本のアーム光導波路の中で相対的に短いアーム導波路ほど広く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より高くなっていることを特徴とする請求項７に記載の導波路型光干渉計。
【請求項９】
前記２本の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、前記アーム導波路の長さが前記２本のアーム光導波路の中で相対的に短いアーム導波路ほど狭く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より低くなっていることを特徴とする請求項７に記載の導波路型光干渉計。
【請求項１０】
前記導波路型光干渉計は、前記基板がシリコンで構成され、アンダークラッドが石英ガラスで構成され、前記導波路がシリコンで構成され、且つ、オーバークラッドが石英ガラスで構成されることを特徴とする請求項１乃至９に記載の導波路型光干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度依存性を抑制した光回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、通信容量の拡大のために複数の光波長を用いた光波長多重通信システム（ＷＤＭシステム）の開発が盛んである。この光波長多重通信システムにおいて、送信側で複数の波長の光信号を合波し、受信側で１本の光ファイバ中の複数の光信号を異なるポートに分波する光波長合分波器として、アレイ導波路格子型光波長合分波器（以下、ＡＷＧと略す）が広く使用されている。従来のＡＷＧの回路構成を図７に示す。入力導波路７０１に入射された光は、第１のスラブ導波路７０２で基板と水平方向に回折し、複数のアレイ導波路７０３に結合する。隣接するアレイ導波路７０３はそれぞれ一定の光路長差を有しているため、第２のスラブ導波路７０４に結合する際に、複数の光ビームは波長に依存する位相差を持つ。この結果として、複数の光ビームの干渉で生じる焦点は波長に依存して位置が変化する。その焦点位置に予め複数の出力導波路７０５を配置しておくことにより、ＡＷＧは複数光波長を一括して合分波する光波長合分波器として機能する。
ここで、ＡＷＧの中心波長は、以下の式で表される。
【０００３】
【数１】
2011158730.tif 000003
【０００４】
ここで、λはＡＷＧの中心波長、ｎは実効的な屈折率、ΔＬは隣接するアレイ導波路の長さの差、ｍは回折次数（整数）である。
【０００５】
中心波長の温度依存性は数１の両辺を温度ｔで微分すると得られ、
【０００６】
【数２】
2011158730.tif 000004
【０００７】
となる。従って、ＡＷＧの中心波長は、ΔＬに依存した温度依存性を有し、このことが従来からの課題であった。
【０００８】
（従来技術の第一例）
ＡＷＧの中心波長の温度依存性を解消する一つの方法として、アレイ導波路の一部に熱光学効果が異なるポリマー材料を載せる手法が提案されている（特許文献１を参照）。このＡＷＧでは、ポリマー材料の熱光学効果が導波路を伝搬する光波に影響を与える構造、及び影響を与えない構造を用いて温度無依存性を実現している。
【０００９】
（従来技術の第二例）
ＡＷＧの中心波長の温度依存性を解消する別の方法として、コアの熱光学係数と正負が逆となる特性のオーバークラッドを用いる手法が提案されている（特許文献２を参照）。このＡＷＧでは、オーバークラッドへの光の沁み出し量をコア形状で変化させることで、一本あたりの導波路の光路長の温度依存性を解消している。
【００１０】
（従来技術の第三例）
ＡＷＧの中心波長の温度依存性を解消する別の方法として、アレイ導波路の一部に溝を形成し、この溝に光導波路材料の熱光学効果と正負が逆となる特性を有する有機系材料を充填する手法が提案されている（非特許文献１を参照）。このＡＷＧでは、正の熱光学効果を有する石英系光導波路と、負の熱光学効果を有する有機系材料を用いて、光導波路の熱光学効果と溝に充填した有機系材料の熱光学効果とをキャンセルさせることにより、温度依存性を解消している。
【００１１】
しかし、従来技術の第一例と第三例においては、ポリマー材料を所望の箇所に充填するといった付加的な作業が必要であり、課題であった。また、従来技術の第二例においては、オーバークラッドとコアの熱光学係数を正負逆にする必要があり、これが、材料の選択に大きな制限となる問題があった。
【００１２】
また、従来技術の第三例においては、光導波路を溝が分断するため、放射損失が発生し、損失増大を招くという欠点もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６１１８９０９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００８／００３７９３６号明細書
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】A. Kaneko‘Athermal silica-based arrayed-waveguide grating(AWG) multi/demultiplexers with new low loss groove design’, Electronics Letters 17 Feb 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、低コストで低損失な、温度に依存しない導波路型光干渉計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、基板主面上に構成される光干渉計であって、光干渉計は、光分岐部、光結合部、及び光分岐部と光結合部とに挟まれたそれぞれ長さの異なる複数の光導波路から構成され、複数の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、複数の光導波路の光路長の温度依存性が等しくなるように、互いに異なるように調整されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の一実施形態において、導波路型光干渉計は、光分岐部をスラブ導波路、光結合部をスラブ導波路、複数の光導波路を複数のアレイ導波路とする、アレイ導波路格子型光波長合分波器であり、複数のアレイ導波路の各々の長手方向に平均したコア幅は、各アレイ導波路の長さに応じて互いに異なり、且つ、スラブ導波路との接続部を除き一定の幅であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施形態において、導波路型光干渉計は、光分岐部をスラブ導波路、光結合部をスラブ導波路、複数の光導波路を複数のアレイ導波路とする、アレイ導波路格子型光波長合分波器であり、複数のアレイ導波路は、スラブ導波路との接続部を除き２種類のコア幅の導波路で構成されており、各アレイ導波路における２種類のコア幅の導波路の長さの比は、互いに異なることを特徴とする。
【００１９】
本発明の一実施形態において、複数のアレイ導波路の各導波路における、２種類のコア幅の導波路は、幅が徐々に変化するテーパ導波路で接続されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の一実施形態において、複数のアレイ光導波路の長手方向に平均したコア幅は、各々のアレイ導波路の長さが複数のアレイ光導波路の中で相対的に短いアレイ光導波路ほど広く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より高くなっていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の一実施形態において、複数のアレイ光導波路の長手方向に平均したコア幅は、各々のアレイ導波路の長さが複数のアレイ光導波路の中で相対的に短いアレイ光導波路ほど狭く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より低くなっていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の一実施形態において、導波路型光干渉計は、２つの多モード干渉計型結合器と、２つの多モード干渉計型結合器間に挟まれて２つの多モード干渉計型結合器を接続する互いに長さの異なる２本のアーム導波路とからなるマッハツェンダ光干渉計であり、２本のアーム導波路のコア幅は、少なくとも一部において互いに異なることを特徴とする。
【００２３】
本発明の一実施形態において、２本の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、アーム導波路の長さが２本のアーム光導波路の中で相対的に短いアーム導波路ほど広く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より高くなっていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の一実施形態において、２本の光導波路の長手方向に平均したコア幅は、アーム導波路の長さが２本のアーム光導波路の中で相対的に短いアーム導波路ほど狭く、且つ、導波路材料の熱光学効果がクラッド材料の熱光学効果より低くなっていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の一実施形態において、導波路型光干渉計は、基板がシリコンで構成され、アンダークラッドが石英ガラスで構成され、導波路がシリコンで構成され、且つ、オーバークラッドが石英ガラスで構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、低コストで低損失な、温度に依存しない導波路型光干渉計を実現することができる。
【００２７】
また、本発明により、クラッドとコアの熱光学係数が同符号であっても、温度に依存しない導波路型光干渉計を実現することができる。これは、従来技術の第二例に比べ、クラッド・コアの材料を選択する上で、大きな制限を与えないため、非常に有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る温度無依存ＡＷＧの回路構成を示す図である。
【図２】モード占有率の導波路幅依存性を示すグラフである。
【図３】規格化した実効的な熱光学係数の導波路幅依存性を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る温度無依存ＡＷＧの導波路の作製工程を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る温度無依存ＡＷＧの回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るＤＰＳＫ受信回路の概略図である。
【図７】従来のＡＷＧの回路構成を示す図である。
【図８】従来のＤＰＳＫ受信回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３０】
図１に本発明の第１の実施形態に係る温度無依存ＡＷＧの回路構成を示す。このＡＷＧは、１００本のアレイ導波路１０３を備える。二つのスラブ導波路１０２、１０４との接続部のテーパ（図示せず）を除いた、アレイ導波路１０３の各々のコア幅は、１本１本異なる。その他の構成は、図７のＡＷＧと同様である。即ち、入力導波路１０１に入射された光は、第１のスラブ導波路１０２で基板と水平方向に回折し、１００本のアレイ導波路１０３に結合し、第２のスラブ導波路１０４に結合して、出力導波路１０５から出力される。図１に示すように、アレイ導波路１０３のコア幅は、内側（導波路の長さが短いアレイ導波路側）から外側（導波路の長さが長いアレイ導波路側）に向けて徐々に細くなるよう設計されている。導波路はシリコン、アンダークラッド、オーバークラッドは石英ガラスを用いて作成した。本実施例に係る温度無依存ＡＷＧは、１００ＧＨｚ間隔の光信号を合分波するための機能を有する。
【００３１】
次に、本発明を実現する上で重要となる、屈折率の温度依存性に関するコア幅依存性について説明する。導波路をシリコン、クラッドを石英ガラスとした場合の伝搬モードについて、伝播モードが導波路に占める割合（モード占有率）Ｍを次式で定義する。
【００３２】
【数３】
2011158730.tif 000005
【００３３】
ここで、Ｐ（s）は位置ベクトルｓにおけるポインティングベクトルである。
【００３４】
モード占有率Ｍと導波路幅ｗの関係について計算した結果を図２に示す。導波路幅が広いほど、モード占有率Ｍは大きくなり、シリコン導波路内にポインティングベクトルが多く分布している。
【００３５】
2011158730.tif 000006
【００３６】
【数４】
2011158730.tif 000007
【００３７】
図３からもわかる通り、規格化した実効的な熱光学係数は、導波路幅が広くなるほど、大きくなる。つまり、導波路幅が広いほど、温度に対して実効的な屈折率が大きく変化する。これを利用して、下式を満たすパラメータを選択することによって、複数の導波路の温度依存性を一定にすることが可能となる。
【００３８】
【数５】
2011158730.tif 000008
【００３９】
ここで、Ｌは導波路の長さ、dxは光導波路に沿った長さを表すパラメータ、Ｃは定数を示す。
【００４０】
一般に、ＡＷＧは複数の長さの異なるアレイ導波路から構成されている。長さの長い導波路は長さの短い導波路に比べ、一本のアレイ導波路全体の光路長は、長さに比例して温度に対して大きく変化する。そこで、短い導波路ほど、コア幅を太くすることによって、複数のアレイ導波路の温度依存性を同じにすることができ、このことが本特許の主旨となる。
【００４１】
次に、導波路の作製方法を、図４を用いて説明する。本実施例に係る導波路は、第１のシリコン層４１０と、石英ガラス層４２０と、第２のシリコン層４１０とから構成されるＳｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板を用いて作製した。始めに、電子ビーム露光とプラズマエッチングによって、シリコン導波路４３０を形成する。次に、ＣＶＤ（化学気相成長）法によって、石英系ガラス層４４０を堆積し、シリコン導波路４３０を埋め込む。以上の工程により、導波路はシリコン、クラッドは石英ガラスである導波路構造が完成する。なお、本明細書では、導波路の周囲の領域をクラッドと定義している。
【００４２】
次に設計パラメータについて具体的に説明する。本実施例において、中心波長は次式で表記できる。
【００４３】
【数６】
2011158730.tif 000009
【００４４】
ここで、Ｌk、Ｌk+1はｋ番目及びｋ＋１番目のアレイ導波路の長さ、ｗk、ｗk+1はｋ番目及びｋ＋１番目のアレイ導波路の導波路幅、ｎe（ｗk）、ｎe（ｗk+1）は導波路幅がｗk、ｗk+1の時の実効的な屈折率、ｍは回折次数、λは中心波長を示す。
【００４５】
また、本実施例においては、隣接したｋ番目及びｋ＋１番目のアレイ導波路について、温度無依存化の式数５を満たす必要があるので、下式を導出することができる。
【００４６】
【数７】
2011158730.tif 000010
【００４７】
ここで、ｄｎe（ｗk）／ｄｔ、ｄｎe（ｗk+1）／ｄｔは実効的な熱光学係数を示す。
【００４８】
数７は、本実施例に沿って書き下せば、
【００４９】
【数８】
2011158730.tif 000011
【００５０】
となる。数８を満たすためには、短い導波路ほど実効的な屈折率の温度依存性は大きくする必要があり、コア幅ｗを太くすることでこれらの効果が得られる。本実施例においては、最小のコア幅を４００ナノメートル、最大のコア幅は６６６ナノメートルとし、数６及び数８を満たすように順次アレイ導波路の幅を決定していった。その際、従来のＡＷＧのように隣接するアレイ導波路の物理的な距離ΔＬは一定ではなく、数６及び数８を満たすために、変化させる必要がある。
【００５１】
従来技術の第二例においては、一本あたりの導波路の光路長の温度依存性を解消する必要があるため、クラッドとコアの熱光学係数を正負逆にする必要があった。しかしながら、本実施例においては、複数の導波路の相対的な光路長の温度依存性を一定にすることによって、ＡＷＧの温度無依存性を実現している。その結果、クラッドとコアの熱光学係数が同符号であっても、各導波路の光路長が温度に対して、同程度だけ動けば（即ち、各導波路が数５を満たせば）、光路長の差の温度依存性はゼロとなり、温度無依存化が可能となる。
【実施例２】
【００５２】
図５に本発明の第２の実施形態に係る温度無依存ＡＷＧの回路構成を示す。このＡＷＧには１００本のアレイ導波路５０３が配置されており、二つのスラブ導波路５０２、５０４との接続部のテーパ（図示せず）を除き、各アレイ導波路が異なる二つの導波路幅から構成されている。一方の導波路幅を４００ｎｍとし、もう一方の導波路幅を６６６ｎｍとした。その他の構成は、図７のＡＷＧと同様である。即ち、入力導波路５０１に入射された光は、第１のスラブ導波路５０２で基板と水平方向に回折し、１００本のアレイ導波路５０３に結合し、第２のスラブ導波路５０４に結合して、出力導波路５０５から出力される。
【００５３】
本実施例においても数１及び数５を満たすことによって、温度無依存のＡＷＧを作製することができる。数１及び数５を本実施例にそって書き下すと次式のように表すことができる。
【００５４】
【数９】
2011158730.tif 000012
【００５５】
【数１０】
2011158730.tif 000013
【００５６】
ここで、Ｌk、Ｌk+1はｋ番目、ｋ＋１番目のアレイ導波路の長さ、ｌk、ｌk+1はｋ番目、ｋ＋１番目のアレイ導波路における導波路幅が６６６ｎｍの部分の導波路の長さ、ｎnは導波路幅４００ｎｍの実効的な屈折率、ｎwは導波路幅６６６ｎｍの実効的な屈折率、ｄｎn／ｄｔは導波路幅４００ｎｍの実効的な屈折率温度依存性、ｄｎw／ｄｔは導波路幅６６６ｎｍの実効的な屈折率温度依存性、ｍは回折次数、λは中心波長を示す。
【００５７】
次に、隣接するアレイ導波路間の長さの差をΔＬ、隣接するアレイ導波路における導波路幅が６６６ｎｍの部分の導波路の長さの差をδｌと定義すると、それらは式数９、数１０のパラメータを使って次のように記述することができる。
【００５８】
【数１１】
2011158730.tif 000014
【００５９】
【数１２】
2011158730.tif 000015
よって、数９〜数１２をまとめると、
【００６０】
【数１３】
2011158730.tif 000016
【００６１】
【数１４】
2011158730.tif 000017
【００６２】
が得られる。本実施例では、数１３、数１４を満たすように導波路の設計を行った。具体的なパラメータは、δｌは−１７０μｍ、ΔＬは７３μｍ、ｎnは４００ｎｍ、ｎwは６６６ｎｍと設定した。
【実施例３】
【００６３】
図６に本発明の第３の実施形態に係る温度無依存ＤＰＳＫ受信回路の構成を示す。本実施例に係るＤＰＳＫ受信回路は、二つの多モード干渉計型結合器６０１と、多モード干渉計型結合器間に挟まれた長さの異なる二本のアーム導波路６０２、６０３からなるマッハツェンダ干渉計回路である。図６に示すように、外側の長いアーム導波路６０２は、単一の幅のアーム導波路であり、内側の短いアーム導波路６０３は、太幅アーム導波路と狭幅アーム導波路とから構成される。また、アーム導波路６０３の、太幅アーム導波路と狭幅アーム導波路との間は、幅が徐々に変化するテーパ導波路６０４を用いて接続されている。
【００６４】
本実施例に係るＤＰＳＫ受信回路は、光信号を前段の多モード干渉計型結合器で分離した後、第１のアーム導波路６０２を伝播する光信号を第２のアーム導波路６０３を伝播する光信号に比べ１ビット遅延させた後、後段の多モード干渉計型結合器で干渉させ、位相検出を行うための回路である。よって、４０ＧｂｐｓのＤＰＳＫ信号を受信するためには、二本のアーム導波路に所望の光路長差が必要となる。一般に、この光路長差は物理的な導波路の長さの差で与えるため、長さの非対称なマッハツェンダ干渉計が必要となる。
【００６５】
2011158730.tif 000018
【００６６】
【数１５】
2011158730.tif 000019
【００６７】
ここで、I0は入力光の光強度、ｎは実効屈折率、Ｌ1は短い方のアーム導波路の長さ、ΔＬは二本のアーム導波路の長さの差、λは光信号の波長を示す。これより、スルーポートに最も透過する光信号波長λcは下式で表すことができる。
【００６８】
【数１６】
2011158730.tif 000020
【００６９】
さらに、数１６の両辺を、温度ｔで微分して、次式を得る。
【００７０】
【数１７】
2011158730.tif 000021
【００７１】
ここで、ｄｎ／ｄｔは屈折率の温度依存性を示す。数１７より、非対称なマッハツェンダ干渉計は有限な温度に依存した波長シフトが発生することがわかる。このことは、ＤＰＳＫ受信回路の性能が温度により変化することとなり、課題である。この課題を解消するため、実効的な熱光学係数の導波路幅依存性を利用する。
【００７２】
本実施例では、ｄｎ／ｄｔの導波路幅依存性を用いて、ＤＰＳＫ受信回路の温度依存性の解消を行った。本実施例においても数５を満たせば、温度無依存性を実現することができる。数５を本実施例に当てはめれば、次式が得られる。本実施例が、実施例１、２と大きく異なる点は、結合器を接続する遅延導波路が二本と少ないことである。
【００７３】
【数１８】
2011158730.tif 000022
【００７４】
数１８を本実施例の構成に則って、書き直して次式を得る。
【００７５】
【数１９】
2011158730.tif 000023
【００７６】
ここで、ｄｎn／ｄｔは狭幅導波路の実効屈折率の温度依存性、ｄｎw／ｄｔは太幅導波路の実効屈折率の温度依存性、ｌは太幅導波路の長さである。
【００７７】
次に、１ビットの遅延を与えるためには、次式を満たす必要がある。
【００７８】
【数２０】
2011158730.tif 000024
【００７９】
ここで、ｎｇは群屈折率、ｃは光速、ＢｉｔＲａｔｅは光信号のビットレートを示す。
数２０を本実施例に基づいて、書き下すと次式となる。
【００８０】
【数２１】
2011158730.tif 000025
【００８１】
以上より、数１９及び数２１を満たすようなパラメータを選択すれば、温度無依存なＤＰＳＫ受信回路を設計及び作製することができる。
【００８２】
具体的なパラメータは、細幅導波路の導波路幅を４００ｎｍ、太幅導波路の導波路幅を６６６ｎｍ、ΔＬを６ｍｍ、ｌを１０ｍｍと設定した。
【００８３】
本実施例においては、いずれも導波路をシリコン、クラッドを石英ガラスとしたが、この組み合わせに限らず、たとえば、導波路を石英ガラス、半導体、ポリマーのいずれかとし、クラッドを石英ガラス、半導体、ポリマーのいずれかとした場合でも、導波路とクラッドの熱光学効果が大きく異なるものであれば、同様な効果が得られることは明白である。
【００８４】
本実施例においては、コアをシリコン、クラッドを石英ガラスとした。この場合、シリコンの方が、石英ガラスに比べ、熱光学効果が約１８倍大きい。従って、導波路幅を太くすると、光のモードフィールドがシリコン導波路に集中し、実効的な熱光学効果は大きくなる。そして、複数の光導波路のうち、短い光導波路ほど導波路幅を太くすることによって、温度による光路長の変化を複数の光導波路で等しくすることができる。
【００８５】
一方、コアを負の熱光学効果を持つポリマー材料とし、クラッドを負でコアより大きな熱光学効果を持つポリマー材料を使用したとしても、同様な考え方で温度無依存化が可能となるため、簡単に説明する（ここで、大きな熱光学効果とは、熱光学効果の絶対値が大きいことを意味する）。
【００８６】
この場合、導波路幅を太くすると、光のモードフィールドがコアに集中し、実効的な熱光学効果は小さくなる。従って、本実施例とは逆に、複数の光導波路のうち、長い導波路ほど、導波路幅を太くすることによって、温度による光路長の変化を複数の光導波路で等しくすることができ、温度無依存化が可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１０１、５０１、７０１：入力導波路
１０２、１０４、５０２、５０４、７０２、７０４：スラブ導波路
１０３、５０３、７０３：アレイ導波路
１０５、５０５、７０５：出力導波路
４１０：シリコン層
４２０、４４０：石英ガラス層
４３０：シリコン導波路
６０１、８０１：多モード干渉計型結合器
６０２、６０３、８０２：アーム導波路
６０４：テーパ導波路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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