(57)【要約】【課題】本発明は、回路による応力複屈折差を減少させ、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することを可能とする平面光波回路及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る平面光波回路は、複数の光導波路からなる少なくとも２つの干渉計と、前記干渉計のうち、最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計の前記光導波路の両側に配置されたダミーパターンと、を備える。干渉計Ａ１の光導波路密度は干渉計Ａ２の光導波路密度より大きい。このため、平面光波回路１０１は、干渉計Ａ１の光導波路１３の両側にダミーパターン１７を備える。【選択図】図３
2011133504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光導波路からなる少なくとも２つの干渉計と、
前記干渉計のうち、最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計の前記光導波路の両側に配置されたダミーパターンと、
を備える平面光波回路。
【請求項２】
前記ダミーパターンは、前記干渉計の前記光導波路と同じ材質であることを特徴とする請求項１に記載の平面光波回路。
【請求項３】
前記ダミーパターンは、最大の光導波路密度を持つ前記干渉計と略同じ光導波路密度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面光波回路。
【請求項４】
基板上に下部クラッド層及びコア層を順に形成する成膜工程と、
前記成膜工程の後、前記コア層を、光導波路となる部分及び前記光導波路の両側に配置されるダミーパターンとなる部分を残してエッチングするときに、エッチングで除去される前記コア層下の下部クラッド層も厚み方向に一部除去するエッチング工程と、
を有する平面光波回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面基板上に光導波路が形成された平面光波回路及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英系光導波路は応力複屈折に起因する偏波依存性を持つため、光導波路下まで深くエッチング（オーバーエッチング）することによって応力複屈折を解消して偏波依存性を改善していた（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３９６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、光導波路の応力複屈折はパターンの粗密によって異なる。例えば、マッハツエンダ干渉計（ＭＺＩ）のような疎なパターンとアレイ導波路グレーティング（ＡＷＧ）のように密なパターンとでは応力複屈折が異なる。このため、１つの基板上に複数の干渉計を有する平面光波回路の場合、応力複屈折が回路によって異なり、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することが困難である。
【０００５】
そこで、本発明は、回路による応力複屈折差を減少させ、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することを可能とする平面光波回路及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では光導波路密度の違いによる応力複屈折差を解消するため、光導波路密度が小さい光導波路の両側にダミーパターンを設けた。
【０００７】
具体的には、本発明に係る平面光波回路は、複数の光導波路からなる少なくとも２つの干渉計と、前記干渉計のうち、最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計の前記光導波路の両側に配置されたダミーパターンと、を備える。
【０００８】
光導波路の両側にダミーパターンを設けることで応力複屈折を変化させることができる。従って、本発明は、光導波路密度が小さい光導波路の両側にダミーパターンを設けることで、回路による応力複屈折差を減少させ、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することを可能とする平面光波回路を提供することができる。
【０００９】
本発明に係る平面光波回路の前記ダミーパターンは、前記干渉計の前記光導波路と同じ材質であることを特徴とする。光導波路を形成する工程でダミーパターンも形成でき、製造コストを低減することができる。
【００１０】
本発明に係る平面光波回路の前記ダミーパターンは、最大の光導波路密度を持つ前記干渉計と略同じ光導波路密度であってもよい。
【００１１】
本発明に係る平面光波回路の製造方法は、基板上に下部クラッド層及びコア層を順に形成する成膜工程と、前記成膜工程の後、前記コア層を、光導波路となる部分及び前記光導波路の両側に配置されるダミーパターンとなる部分を残してエッチングするときに、エッチングで除去される前記コア層下の下部クラッド層も厚み方向に一部除去するエッチング工程と、を有する。
【００１２】
光導波路を形成するエッチング工程で光導波路密度が小さい光導波路の両側にダミーパターンを設けることができる。従って、本発明は、回路による応力複屈折差を減少させ、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することを可能とするその製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、回路による応力複屈折差を減少させ、オーバーエッチングで全ての干渉計を同時に偏波無依存化することを可能とする平面光波回路及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来の平面光波回路を説明する図である。
【図２】従来の平面光波回路の偏波依存性を説明する図である。
【図３】本発明に係る平面光波回路を説明する図である。（ａ）は平面光波回路の全体を説明する図であり、（ｂ）はＭＺＩ部分を拡大した図である。
【図４】本発明に係る平面光波回路の偏波依存性を説明する図である。
【図５】本発明に係る平面光波回路を説明する図である。
【図６】ギャップ間隔と偏波依存性との関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る平面光波回路の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明に係る平面光波回路を説明する図である。
【図９】本発明に係る平面光波回路を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００１６】
（実施形態１）
本実施形態の平面光波回路は、複数の光導波路からなる少なくとも２つの干渉計と、前記干渉計のうち、最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計の前記光導波路の両側に配置されたダミーパターンと、を備える。図３は、本実施形態の一例である平面光波回路１０１を説明する図である。平面光波回路１０１は、干渉計Ａ１及び干渉計Ａ２を備える。干渉計Ａ１は２つのスラブ導波路（１２、１４）を複数の光導波路１３で接続したＡＷＧ、干渉計Ａ２は２本の光導波路１３で構成されるＭＺＩであり、平面光波回路１０１は、ＡＷＧの透過帯域を広げるために前段にＭＺＩを配置したものである。ある。図３（ａ）は平面光波回路１０１の全体を説明する図であり、図３（ｂ）はＭＺＩ部分を拡大した図である。
【００１７】
干渉計Ａ２の光導波路密度は干渉計Ａ１の光導波路密度より小さい。このため、平面光波回路１０１は、干渉計Ａ２の光導波路１３の両側にダミーパターン１７を備える。このダミーパターン１７は、干渉計Ａ２の光導波路１３と同じ材質である。図３の干渉計Ａ２のように、ＭＺＩのカプラで分岐した光導波路１３の一部の両側に所定の幅の線形状のダミーパターン１７を配置してもよい。
【００１８】
図８は、干渉計Ａ２の他の例を説明する図である。図８の干渉計Ａ２のように、ＭＺＩの２つのカプラ及びカプラで分岐した光導波路１３の全てに所定の幅の線形状のダミーパターン１７を配置してもよい。なお、ダミーパターン１７は、干渉計Ａ１の光導波路１３と略同じ光導波路密度となるように光導波路を複数並べてもよい。
【００１９】
平面光波回路１０１の製造方法は、基板上に下部クラッド層及びコア層を順に形成する成膜工程と、前記成膜工程の後、前記コア層を、光導波路となる部分及び前記光導波路の両側に配置されるダミーパターンとなる部分を残してエッチングするときに、エッチングで除去される前記コア層下の下部クラッド層も厚み方向に一部除去するエッチング工程と、を有する。
【００２０】
図７は、平面光波回路１０１の製造方法を説明する図である。（ａ）は成膜工程、（ｂ）〜（ｄ）はエッチング工程である。まず、成膜工程を説明する。Ｓｉ基板（平板基板）５１上に火炎堆積法によってＳｉＯ２を主成分とする下部クラッド層５２を堆積し、次に、ＧｅＯ２をドーパントとして添加したＳｉＯ２を主成分とするコア層５３を堆積した後に、アニールを行い透明ガラス化する（図７（ａ））。
【００２１】
次にエッチング工程を説明する。フォトリソグラフィー技術により光導波路パターン及びダミーパターンのレジストパターン５４を形成する（図７（ｂ））。そして、まずコア層５３の不要部分をその厚さ分だけ除去し（図７（ｃ））、さらに、連続して下部クラッド層５２を４μｍの深さまでエッチングすることによりリッジ５７を形成する（図７（ｄ））。
【００２２】
エッチング工程終了後、レジストパターン５４を除去し、ＳｉＯ２を主成分とする上部クラッド層５５を形成する（図７（ｅ））。
【００２３】
上記製造方法で作成された平面光波回路１０１は、コア断面サイズ４．５×４．５μｍ、比屈折率１．５％、下部クラッドのリッジ高さ４．０μｍである。そして、干渉計Ａ１（ＡＷＧ）の光導波路１３の間隔は、アレイ内側で１３．７μｍ、アレイ外側で８．１μｍである。また、干渉計Ａ２（ＭＺＩ）の光導波路の間隔（２本のアーム間の距離）は最大１５００μｍである。ダミーパターン１７の長さは、ＭＺＩを構成するカプラからカプラまであり、ダミーパターン１７の幅は５００μｍとした。ダミーパターン１７が複数の並べた光導波路である場合、この光導波路の間隔は光導波路１３の間隔（８．１〜１３．７μｍ）程度となるようにしておく。
【００２４】
このように作成される平面光波回路１０１とダミーパターンのない従来の平面光波回路１００との偏波依存性を比較する。図１は従来の平面光波回路１００を説明する図であり、図２は平面光波回路１００の偏波依存性を説明する図である。図４は、平面光波回路１０１の偏波依存性を説明する図である。
【００２５】
図２及び図４の横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は光損失量（ｄＢ）である。図２のように、平面光波回路１００はＴＥ偏波とＴＭ偏波とで中心波長差が生じ、干渉計Ａ１と干渉計Ａ２のいずれかまたは両者に偏波依存性があることがわかる。一方、図４のように、平面光波回路１０１はＴＥ偏波とＴＭ偏波とで中心波長差が一致しており、干渉計Ａ１と干渉計Ａ２の偏波依存性を同時に解消できている。
【００２６】
図５は、図３（ｂ）の干渉計Ａ２のＢ部を拡大した図である。図６は、干渉計Ａ２のギャップＧと偏波依存性との関係を説明する図である。ギャップＧが１０μｍから４０μｍの干渉計Ａ２を作成し、偏波依存性を調査した。ここで、偏波依存性は、ＴＥ偏波とＴＭ偏波とで中心波長差ＰＤλ（μｍ）で評価した。ギャップＧが１０μｍから４０μｍに変化すると、偏波依存性（ＰＤλ）は０．０６３μｍから−０．０２７μｍへ変化した。従って、干渉計Ａ２のギャップＧを変化させることで偏波依存性を調整できる。
【００２７】
上記は本実施形態の一例であって、可変光減衰器（ＶＯＡ：Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｔｔｅｎｕａｔｏｒ）とＡＷＧを組み合わせた場合や、平面光波回路に３つ以上の干渉計がある場合でも、光導波路密度が最大の干渉計以外の干渉計について、それぞれの光導波路密度に応じたギャップＧを設けてダミーパターンを作成してそれぞれの偏波依存性を調整することで、全ての干渉計を同時に偏波無依存化することが可能である。
【００２８】
（実施形態２）
図９は、他の実施形態の平面光波回路の干渉計Ａ２部分を説明する図である。図９の干渉計Ａ２はＭＺＩを２つ接続し、ＭＺＩの２つのカプラ、カプラで分岐した光導波路１３の全て、及び両ＭＺＩの接続部に所定の幅の線形状のダミーパターン１７を配置している。ＭＺＩを二つ備える干渉計Ａ２を干渉計Ａ１の前段に配置することでＭＺＩが一つの干渉計Ａ２を備えるよりＡＷＧの透過帯域がさらに拡大する。
【符号の説明】
【００２９】
１１：入力用チャネル導波路
１２：入力側スラブ導波路
１３：光導波路
１４：出力側スラブ導波路
１５：出力用チャネル導波路
１７：ダミーパターン
５１：Ｓｉ基板
５２：下部クラッド層
５３：コア層
５４：レジストパターン
５５：上部クラッド層
５７：リッジ
１００、１０１：平面光波回路
【図１】
2011133504.tif 000003
【図２】
2011133504.tif 000004
【図３】
2011133504.tif 000005
【図４】
2011133504.tif 000006
【図５】
2011133504.tif 000007
【図６】
2011133504.tif 000008
【図７】
2011133504.tif 000009
【図８】
2011133504.tif 000010
【図９】
2011133504.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月11日(2011.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光導波路からなる少なくとも２つの干渉計と、
前記干渉計のうち、最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計の前記光導波路の両側に配置されたダミーパターンと、
を備える平面光波回路において、
前記ダミーパターンと前記光導波路とのギャップが、前記平面光波回路全体の偏波依存性が解消するように設定されたことを特徴とする平面光波回路。
【請求項２】
前記ダミーパターンは、前記干渉計の前記光導波路と同じ材質であることを特徴とする請求項１に記載の平面光波回路。
【請求項３】
前記ダミーパターンは、最大の光導波路密度を持つ前記干渉計と略同じ光導波路密度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の平面光波回路。
【請求項４】
最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計がマッハツェンダ干渉計であり、前記マッハツェンダ干渉計にアレイ導波路グレーティングが接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面光波回路。
【請求項５】
前記マッハツェンダ干渉計は、２つのマッハツェンダ干渉計が直列に接続された構造であることを特徴とする請求項４に記載の平面光波回路。
【請求項６】
最大の光導波路密度より小さい光導波路密度をもつ前記干渉計が可変光減衰器であり、前記可変光減衰器にアレイ導波路グレーティングが接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面光波回路。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の平面光波回路の製造方法であって、
基板上に下部クラッド層及びコア層を順に形成する成膜工程と、
前記成膜工程の後、前記コア層を、光導波路となる部分及び前記光導波路の両側に配置されるダミーパターンとなる部分を残してエッチングするときに、エッチングで除去される前記コア層下の下部クラッド層も厚み方向に一部除去するエッチング工程と、
を有する平面光波回路の製造方法。