(57)【要約】【課題】挿入損失を小さくすることができる光処理回路を提供する。【解決手段】位相変調器１２０が、半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に設けられるｎ型の第一の半導体クラッド層１０２と、第一の半導体クラッド層１０２上に設けられるノンドープの半導体コア層１０３と、半導体コア層１０３上に設けられるｎ型の第二の半導体クラッド層１０５と、第二の半導体クラッド層１０５と半導体コア層１０３との間に設けられる半絶縁性の半絶縁層１０４とを有する層構造をなすと共に、第二の半導体クラッド層１０５上に設けられて半導体コア層１０３へ電圧を印加する位相変調用電極１０７を備えている。【選択図】図２
2008233711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された光信号を複数の周波数成分に分離する光周波数分波器と、
前記光周波数分波器で分離された光信号の位相を変調する位相変調器と、
前記位相変調器で位相を変調された光信号を合成する光周波数合波器と
を備え、
前記位相変調器が、
半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられるｎ型の第一の半導体クラッド層と、
前記第一の半導体クラッド層上に設けられるノンドープの半導体コア層と、
前記半導体コア層上に設けられるｎ型の第二の半導体クラッド層と、
前記第一の半導体クラッド層と前記半導体コア層との間及び前記第二の半導体クラッド層と前記半導体コア層との間の少なくとも一方の間に設けられる半絶縁性の半絶縁層と
を有する層構造をなすと共に、
前記半絶縁層を介して前記半導体コア層へ電界を印加する位相変調用電極を備えている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項２】
請求項１において、
前記半絶縁層が、ドーパントとしてＦｅ又はＲｕをドーピングされている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記半導体基板が、（１００）面方位を有すると共に、
前記位相変調器が、下記の方位（Ａ）に対して平行な直線状をなしている
ことを特徴とする光処理回路。
【表１】
2008233711.tif 000007
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記位相変調器が、ハイメサ構造をなしている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方が、複数のアレイ導波路を有する半導体アレイ導波路格子である
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項６】
請求項５において、
前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、前記位相変調器の前記層構造と同一の層構造をなしている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路上に補正用電極が設けられている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項８】
請求項７において、
前記補正用電極が、複数の前記アレイ導波路の間を連絡するように当該アレイ導波路の間にわたって配設されると共に、当該アレイ導波路の軸方向の長さを当該アレイ導波路の配列方向一方側よりも他方側ほど長くするように形成されている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項９】
請求項７において、
前記補正用電極が、複数の前記アレイ導波路の間を断続させるように当該アレイ導波路にそれぞれ配設されると共に、当該アレイ導波路の軸方向の長さがそれぞれ等しくなっている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかにおいて、
前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、軸方向に直線状をなす直線部を有し、
前記補正用電極が、前記アレイ導波路の前記直線部上に配設されている
ことを特徴とする光処理回路。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記半導体基板が、（１００）面方位を有すると共に、
前記アレイ導波路の前記直線部が、下記の方位（Ａ）又は方位（Ｂ）に対して平行となっている
ことを特徴とする光処理回路。
【表２】
2008233711.tif 000008
【請求項１２】
請求項５から請求項１１のいずれかにおいて、
前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、ハイメサ構造をなしている
ことを特徴とする光処理回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号の変調や復調を行う光処理回路に関し、特に、光符号分割多重方式に適用すると有効なものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、大容量の通信を実現するため、異なる光波長（周波数）を有する複数の光信号を一本の光ファイバに多重化して伝送する波長多重光通信ネットワーク技術の研究開発が盛んに行われているが、光増幅の可能な波長帯域が限られていることから、波長数を増加させるだけで大容量化を図ることにはいずれ限界を生じてしまう。このため、同一の波長で同一時刻に複数のチャンネルを多重化できる光符号分割多重（Optical Code Division Multiplexing：ＯＣＤＭ）伝送方式は、光ファイバ伝送のさらなる大容量化を実現できる技術として非常に期待されている。
【０００３】
このようなＯＣＤＭ方式を実現する従来の光処理回路の一例を図１３に示す。
【０００４】
図１３に示すように、半導体基板９０１上には、当該基板９０１の周縁端に一端側を位置させた光周波数分波器９１０の入力導波路９１１が形成されている。この入力導波路９１１の他端側は、当該基板９０１上に形成されたスラブ導波路９１２の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路９１２の他端側には、当該基板９０１上に形成された複数のアレイ導波路９１３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路９１３の他端側は、当該基板９０１上に形成されたスラブ導波路９１４の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路９１４の他端側には、当該基板９０１上に形成された複数（本例では８本）の出力導波路９１５の一端側がそれぞれ接続している。
【０００５】
前記光周波数分波器９１０の前記出力導波路９１５の他端側は、前記基板９０１上に形成されて位相変調を行う複数（本例では８本）の位相変調器９２０の一端側にそれぞれ接続している。これら位相変調器９２０の他端側は、当該基板９０１上に形成されて光路の等長化を図る遅延線９３０（本例では８本）の一端側にそれぞれ接続している。
【０００６】
前記遅延線９３０の他端側は、前記基板９０１上に形成された光周波数合波器９４０の複数（本例では８本）の入力導波路９４１の一端側にそれぞれ接続している。これら入力導波路９４１の他端側は、当該基板９０１上に形成されたスラブ導波路９４２の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路９４２の他端側には、当該基板９０１上に形成された複数のアレイ導波路９４３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路９４３の他端側は、当該基板９０１上に形成されたスラブ導波路９４４の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路９４４の他端側には、当該基板９０１上に形成された出力導波路９４５の一端側が接続している。この出力導波路９４５の他端側は、当該基板９０１の周縁端に位置している。
【０００７】
このような従来の光処理回路９００を符号化用の送信器として用いると、パルス状の光信号を光周波数分波器９１０の入力導波路９１１に入力することにより、パルス状の光信号は、フーリエ変換の関係からそのパルス幅に見合った周波数帯域を有していることから、上記光周波数分波器９１０の設計された分波特性にしたがって、周波数成分毎に前記出力導波路９１５へ展開される。
【０００８】
周波数成分毎に展開されたパルス状の光信号は、位相変調器９２０によって、あるWalsh code（直交符号列、位相変調器の数と同数）に対応した位相変調を加えられて符号化された後、各遅延線９３０を通って等長化されてから、前記光周波数合波器９４０の前記入力導波路９４１へ送られる。
【０００９】
前記光周波数合波器９４０に送られた光信号は、合波されて出力導波路９４５から出力される。このようにそれぞれ異なる直交符号で符号化された複数の光信号は、多重化されて光ファイバを介して伝送される。この光信号は、各周波数成分の位相が完全に一致しておらず、もはやパルス形状とはなっていないので、ＩＭ−ＤＤ（強度変調・直接検波）方式の受信器で受信されることはない。
【００１０】
他方、上記光処理回路９００を復号化用の受信器として用いると、適用している直交符号が送信器側と受信器側とで一致した場合、すなわち、上記Walsh Codeに対応して、送信器の場合と正反対の位相変調が前記位相変調器９２０で上記光信号に加えられた場合のみ、各周波数成分の位相が完全に一致して、元のパルス状に再生される。ここで、ある閾値を超えるピークパワーの光パルスを「１」と判定し、ある閾値を超えないピークパワーの光パルスを「０」と判定することにより、送信されたデータを得ることができる。
【００１１】
なお、Walsh Codeが送受信器間で異なる光信号の場合、すなわち、上記受信器と異なる直交符号に送信器側で変調された光信号は、各周波数成分の位相が一致しないので、上記受信器で元のパルス状に再生されずにランダムノイズとなる。これにより、目的とする信号と他の信号とを分離することができる（詳しくは下記の非特許文献１等参照）。
【００１２】
【非特許文献１】J.Cao,"A monolithic ultra-compact InP O-CDMA Encoder with Planarization by HVPE regrowth",in Proc.OFC'2005,paper OFL6,2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述したような従来の光処理回路９００においては、位相変調器９２０で導波路に逆バイアス電界を印加することにより、導波路の屈折率を変化させて光信号の位相を変化させるため、ｎ型のコア層とｐ型の上部クラッド層との層構造を有する導波路を使用している。このような構造は、受光素子でよく利用されているＰＩＮ構造として広く知られている。
【００１４】
しかしながら、上述したような構造は、ｐ型の上部クラッド層がｎ型のコア層の直上に位置するため、荷電子帯間吸収に起因するｐ層特有の光損失によって光伝搬損が大きくなり（ｐ型層は光損失がｎ型層よりも２０倍程度大きい）、挿入損失が大きくなってしまうという問題があった。
【００１５】
このようなことから、本発明は、挿入損失を小さくすることができる光処理回路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】
【００１６】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る光処理回路は、入力された光信号を複数の周波数成分に分離する光周波数分波器と、前記光周波数分波器で分離された光信号の位相を変調する位相変調器と、前記位相変調器で位相を変調された光信号を合成する光周波数合波器とを備え、前記位相変調器が、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられるｎ型の第一の半導体クラッド層と、前記第一の半導体クラッド層上に設けられるノンドープの半導体コア層と、前記半導体コア層上に設けられるｎ型の第二の半導体クラッド層と、前記第一の半導体クラッド層と前記半導体コア層との間及び前記第二の半導体クラッド層と前記半導体コア層との間の少なくとも一方の間に設けられる半絶縁性の半絶縁層とを有する層構造をなすと共に、前記半絶縁層を介して前記半導体コア層へ電界を印加する位相変調用電極を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第二番目の発明に係る光処理回路は、第一番目の発明において、前記半絶縁層が、ドーパントとしてＦｅ又はＲｕをドーピングされていることを特徴とする。
【００１８】
第三番目の発明に係る光処理回路は、第一番目又は第二番目の発明において、前記半導体基板が、（１００）面方位を有すると共に、前記位相変調器が、下記の方位（Ａ）に対して平行な直線状をなしていることを特徴とする。
【表１】
2008233711.tif 000003
【００１９】
第四番目の発明に係る光処理回路は、第一番目から第三番目の発明のいずれかにおいて、前記位相変調器が、ハイメサ構造をなしていることを特徴とする。
【００２０】
第五番目の発明に係る光処理回路は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方が、複数のアレイ導波路を有する半導体アレイ導波路格子であることを特徴とする。
【００２１】
第六番目の発明に係る光処理回路は、第五番目の発明において、前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、前記位相変調器の前記層構造と同一の層構造をなしていることを特徴とする。
【００２２】
第七番目の発明に係る光処理回路は、第五番目又は第六番目の発明において、前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路上に補正用電極が設けられていることを特徴とする。
【００２３】
第八番目の発明に係る光処理回路は、第七番目の発明において、前記補正用電極が、複数の前記アレイ導波路の間を連絡するように当該アレイ導波路の間にわたって配設されると共に、当該アレイ導波路の軸方向の長さを当該アレイ導波路の配列方向一方側よりも他方側ほど長くするように形成されていることを特徴とする。
【００２４】
第九番目の発明に係る光処理回路は、第七番目の発明において、前記補正用電極が、複数の前記アレイ導波路の間を断続させるように当該アレイ導波路にそれぞれ配設されると共に、当該アレイ導波路の軸方向の長さがそれぞれ等しくなっていることを特徴とする。
【００２５】
第十番目の発明に係る光処理回路は、第七番目から第九番目の発明のいずれかにおいて、前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、軸方向に直線状をなす直線部を有し、前記補正用電極が、前記アレイ導波路の前記直線部上に配設されていることを特徴とする。
【００２６】
第十一番目の発明に係る光処理回路は、第十番目の発明において、前記半導体基板が、（１００）面方位を有すると共に、前記アレイ導波路の前記直線部が、下記の方位（Ａ）又は方位（Ｂ）に対して平行となっていることを特徴とする。
【表２】
2008233711.tif 000004
【００２７】
第十二番目の発明に係る光処理回路は、第五番目から第十一番目の発明のいずれかにおいて、前記光周波数分波器及び前記光周波数合波器の少なくとも一方の前記アレイ導波路が、ハイメサ構造をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る光処理回路によれば、光伝搬損を増大させるｐ型層を用いていないことから、挿入損失を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る光処理回路の第一番目の実施形態を図１〜４に基づいて以下に説明する。図１は、光処理回路の概略構成を表わす平面図、図２は、図１の光処理回路の概略構成を表わす断面図、図３は、図１の光処理回路に電界を印加したときのバンドダイヤグラム、図４は、光符号分割多重伝送方式の説明図である。
【００３０】
図１に示すように、ＩｎＰからなると共に（１００）面方位を有する半導体基板１０１上には、当該基板１０１の周縁端に一端側を位置させた入力導波路１１１が形成されている。この入力導波路１１１の他端側は、当該基板１０１上に形成されたスラブ導波路１１２の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路１１２の他端側には、当該基板１０１上に形成された複数のアレイ導波路１１３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路１１３の他端側は、当該基板１０１上に形成されたスラブ導波路１１４の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路１１４の他端側には、当該基板１０１上に形成された複数（本実施形態では８本）の出力導波路１１５の一端側がそれぞれ接続している。
【００３１】
このような入力導波路１１１、スラブ導波路１１２，１１４、アレイ導波路１１３、出力導波路１１５等により、本実施形態では、入力された光信号を複数の周波数成分に分離するアレイ導波路格子である光周波数分波器１１０を構成している。
【００３２】
前記出力導波路１１５の他端側は、前記基板１０１上に形成されて位相変調を行う複数（本実施形態では８本）の位相変調器１２０の一端側にそれぞれ接続している。これら位相変調器１２０の他端側は、当該基板１０１上に形成されて光路の等長化を図る遅延線１３０（本実施形態では８本）の一端側にそれぞれ接続している。
【００３３】
前記遅延線１３０の他端側は、前記基板１０１上に形成された複数（本実施形態では８本）の入力導波路１４１の一端側にそれぞれ接続している。これら入力導波路１４１の他端側は、当該基板１０１上に形成されたスラブ導波路１４２の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路１４２の他端側には、当該基板１０１上に形成された複数のアレイ導波路１４３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路１４３の他端側は、当該基板１０１上に形成されたスラブ導波路１４４の一端側にそれぞれ接続している。このスラブ導波路１４４の他端側には、当該基板１０１上に形成された出力導波路１４５の一端側が接続している。この出力導波路１４５の他端側は、当該基板１０１の周縁端に位置している。
【００３４】
このような入力導波路１４１、スラブ導波路１４２，１４４、アレイ導波路１４３、出力導波路１４５等により、本実施形態では、位相変調器で位相を変調された光信号を合成するアレイ導波路格子である光周波数合波器１４０を構成している。
【００３５】
図２に示すように、前記光周波数分波器１１０、位相変調器１２０、前記遅延線１３０、前記光周波数合波器１４０は、前記基板１０１上に、ｎ型のＩｎＰからなる第一の半導体クラッド層１０２が設けられ、当該クラッド層１０２上に、ノンドープのバルクのＩｎＧａＡｓＰからなるｉ型の半導体コア層１０３（バンドギャップ波長１．０５μｍ、厚さ０．５μｍ）が設けられ、当該半導体コア層１０３上に、ＦｅやＲｕ等のドーパントをＩｎＰにドーピングした半絶縁（ＳＩ）型の半絶縁層１０４が設けられ、当該半絶縁層１０４上に、ｎ型のＩｎＰからなる第二の半導体クラッド層１０５が設けられ、ハイメサ構造をそれぞれなしている。
【００３６】
そして、前記位相変調器１２０は、図１，２に示すように、前記第二の半導体クラッド層１０５上に配設されて、電源に接続して電圧を印加される複数（本実施形態では８つ）の変調用電極１０７（例えば、長さ１．５ｍｍ程度）をさらに備えると共に、下記に示す方位（Ａ）と平行となるように直線状に形成されている。なお、図１中、１０９は、前記クラッド層１０２上に配設された接地電極である。
【００３７】
【表３】
2008233711.tif 000005
【００３８】
このような構造をなす光処理回路１００は、前記基板１０１上に、前記第一の半導体クラッド層１０２、前記半導体コア層１０３、前記半絶縁層１０４、前記第二の半導体クラッド層１０５を順次結晶成長させて形成した後、上記第一の半導体クラッド層１０２までドライエッチングしてメサ構造の導波路を形成したら、ＳｉＯ2等のパッシベーション膜を全面に成膜して、メサ構造の導波路の周囲を埋めて全体を平坦化させるようにポリイミドやＢＣＢ等を塗布し、前記電極１０７，１０９の配設部分の上記パッシベーション膜及び上記ポリイミドや上記ＢＣＢ等を除去して、当該部分に前記電極１０７，１０９を設けることにより、製造することができる。
【００３９】
このような本実施形態に係る光処理回路１００をＯＣＤＭＡ用の送信器として用いると、パルス状の光信号を光周波数分波器１１０の入力導波路１１１に入力することにより、パルス状の光信号は、フーリエ変換の関係からそのパルス幅に見合った周波数帯域を有している（例えば、１．５５μｍの光パルスで１ｐｓのパルス幅の場合にはＴＨｚオーダ以下の周波数帯域となる）ことから、上記光周波数分波器１１０の設計された分波特性（例えば、１８０ＧＨｚのチャンネル間隔）にしたがって、周波数成分毎（本実施形態では８つ：λ１〜λ８）に前記出力導波路１１５へ展開される。
【００４０】
周波数成分毎に展開されたパルス状の光信号（λ１〜λ８）は、位相変調器１２０にそれぞれ送られる。ここで、前記電源により、前記電極１０７，１０９間に逆バイアスＶbが印加されると、図３に示すように、前記半絶縁層１０４が電子ｅをブロックする層として作用するため、電流が流れず、前記コア層１０３に効率よく電界が掛かるようになることから、電気光学効果によって屈折率変化が誘起され、位相変調されるようになる。
【００４１】
これにより、上記光信号（λ１〜λ８）は、８桁のWalsh code（直交符号列、本実施形態では８つ）に対応した位相変調を加えられて（例えば、コード「０」に対しては位相の変化を０度とし、コード「１」に対しては位相の変化を１８０度とする）符号化される（図４参照）。このようにそれぞれ異なる直交符号で符号化された複数の光信号（λ１〜λ８）は、各遅延線１３０を通って等長化されてから、前記光周波数合波器１４０の前記入力導波路１４１へ送られる。
【００４２】
前記光周波数合波器１４０に送られた光信号は、合波（多重化）されて出力導波路１４５から出力され、光ファイバを介して伝送される（図４参照）。この光信号は、各周波数成分の位相が完全に一致しておらず、もはやパルス形状とはなっていないので、ＩＭ−ＤＤ（強度変調・直接検波）方式の受信器で受信されることはない。
【００４３】
他方、上記光処理回路を復号化用の受信器として用いると、異なる直交符号で符号化されて合波（多重化）された前記光信号が光周波数分波器１１０の入力導波路１１１に入力することにより、上記光信号は、分波されて周波数成分毎（本実施形態では８つ：λ１〜λ８）に前記出力導波路１１５へ展開され、位相変調器１２０にそれぞれ送られる。
【００４４】
ここで、前記電源により、前記電極１０７，１０９間に逆バイアスＶbを印加することにより、先に説明した送信器の場合と同様にして位相変調する。この際に、適用している直交符号が送信器側と受信器側とで一致した場合、すなわち、上記Walsh Codeに対応して、送信器の場合と正反対の位相変調が前記位相変調器１２０で上記光信号に加えられた場合（例えば、コード「０」に対しては位相の変化を１８０度とし、コード「１」に対しては位相の変化を０度とする）のみ、各周波数成分の位相が完全に一致することから、復号化されて元のパルス状に再生され、元のデータ列が復調される（図４参照）。
【００４５】
なお、Walsh Codeが送受信器間で異なる光信号の場合、すなわち、上記受信器と異なる直交符号に送信器側で変調された光信号は、各周波数成分の位相が一致しないので、上記受信器で元のパルス状に再生されずにランダムノイズとなる。これにより、目的とする信号と他の信号とを分離することができる。
【００４６】
ところで、従来の光処理回路９００においては、前記位相変調器９２０がＰＩＮ構造であることから、光損失が大きく、位相変調された光信号の強度が低下してしまう。また、前記ｐ層における光損失の増加による信号強度の低下は、アレイ導波路構造に位相変調器９２０の導波路構造と同一の層構造を用いた場合に顕著になる。特に、位相変調器９２０に入力する光信号の強度が低い場合には、位相変調させた光信号を取り出すことができず、光信号処理をすることができなくなってしまう。
【００４７】
これに対し、本実施形態に係る光処理回路１００においては、前記位相変調器１２０が、ｐ層を有していないことから、位相変調された光信号の強度低下を抑制することができるので、位相変調器１２０に入力する光信号の強度が低い場合であっても、位相変調させた光信号を取り出すことができ、光信号処理をすることができる。
【００４８】
したがって、本実施形態に係る光処理回路１００によれば、従来の光処理回路９００の場合よりも伝搬損失の増化を大幅に抑制することができるので、挿入損失を小さくすることができる。
【００４９】
また、前記位相変調器１２０が、前記方位（Ａ）と平行となるように直線状に形成されているので、一次の電気光学効果であるポッケルス効果（本実施形態では前記基板が（１００）面方位を有しているので、ＴＥモードのみに作用する）による屈折率変化の符号とフランツケルディシュ効果による屈折率変化の符号とを一致させる（負のバイアスに対して正となる）ことができ、より効率的な位相変化を行うことができる。
【００５０】
なお、バンドギャップ波長としては、１．０５μｍに限らず、電界印加により大きな光吸収が発生しない程度に動作波長から離れている大きさであればよい（約１００ｎｍ程度以上）。
【００５１】
また、半導体コア層１０３（ｉ型半導体層）は、光閉じ込め係数の観点からすると、厚さが厚いほど好ましく、変調効率の観点からすると、厚さが薄いほど（電界強度が高くなるほど）好ましいことから、これらを勘案すると、厚さが０．２〜１．５μｍの範囲であると好ましく、さらに、縦方向のシングルモード条件を勘案すると、厚さが０．１〜１．０μｍの範囲であると特に好ましい。
【００５２】
また、前記半絶縁層１０４は、厚さが０．５〜２．０μｍであると、十分な耐圧特性を得ることができるので好ましい。具体的には、前記半絶縁層１０４の厚さが０．５μｍであると、±２．５Ｖ程度の耐圧特性を得ることができ、前記半絶縁層１０４の厚さが１．０μｍであると、±７．０Ｖ程度の耐圧特性を得ることができ、前記半絶縁層１０４の厚さが２．０μｍであると、±２５Ｖ程度の耐圧特性を得ることができる。
【００５３】
また、光導波路の幅方向の長さは、横方向のシングルモード条件を勘案すると、１．０〜３．０μｍの範囲であると好ましい。
【００５４】
〈第二番目の実施形態〉
光周波数分波器や光周波数合波器を構成するアレイ導波路格子は、その中心周波数ｆ0が下記の式（１）で表される。
【００５５】
ｆ0＝ｍ・ｃ／（ΔＬ・ｎeq）・・・（１）
ただし、ｎeqは、アレイ導波路の等価屈折率、ΔＬは、隣り合うアレイ導波路の長さの差、ｍは、回折次数、ｃは、光速である。
【００５６】
一般に、アレイ導波路格子は、ドライエッチングにより形成されるため、アレイ導波路の幅に０．１μｍ単位で加工誤差を生じてしまう。この誤差は、アレイ導波路の等価屈折率を僅かに変えてしまうため、上記式（１）からわかるように、アレイ導波路格子の中心周波数が変わってしまうことになる。
【００５７】
本発明に係る光処理回路においては、光周波数分波器及び光周波数合波器の二つのアレイ導波路格子を使用することから、製造プロセスの加工誤差により、これらのアレイ導波路格子間で中心周波数にずれを生じてしまうと、挿入損失（過剰損）の増加を招いてしまい、その結果、歩留まりの低下を引き起こしてしまう。このような状態をさらに鑑みて、製造プロセスで生じる二つのアレイ導波路格子のミスマッチを補正できるようにしたのが、以下の実施形態である。
【００５８】
このような、本発明に係る光処理回路の第二番目の実施形態を図５〜７に基づいて以下に説明する。図５は、光処理回路の概略構成を表わす平面図、図６は、図５の光処理回路の概略構成を表わす断面図、図７は、図５の光処理回路の光周波数分波器及び光周波数合波器の隣り合うアレイ導波路の相関関係説明図である。なお、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を図面等で用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と同様な説明を省略する。
【００５９】
図５，６に示すように、光周波数分波器２１０の前記スラブ導波路１１２の他端側には、前記方位（Ａ）又は下記の方位（Ｂ）へ平行となる直線部２１３ａを曲線部２１３ｂの間に有するように前記基板１０１上に形成された複数のアレイ導波路２１３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路２１３の他端側は、前記スラブ導波路１１４の一端側にそれぞれ接続している。
【００６０】
【表４】
2008233711.tif 000006
【００６１】
また、光周波数合波器２４０の前記スラブ導波路１４２の他端側には、前記方位（Ａ）又は前記方位（Ｂ）へ平行となる直線部２４３ａを曲線部２４３ｂの間に有するように前記基板１０１上に形成された複数のアレイ導波路２４３の一端側がそれぞれ接続している。これらアレイ導波路２４３の他端側は、前記スラブ導波路１４４の一端側にそれぞれ接続している。
【００６２】
そして、前記光周波数分波器２１０及び前記光周波数合波器２４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａ上の一部分には、前記電源に接続して電圧を印加される補正用電極２０８ａ，２０８ｂが当該アレイ導波路２１３，２４３の各前記直線部２１３ａ，２４３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２１３，２４３の間にわたって配設されており、当該補正用電極２０８ａ，２０８ｂは、当該アレイ導波路２１３，２４３の当該直線部２１３ａ，２４３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２１３，２４３の配列方向一方側（図５中、下方側）よりも配列方向他方側（図１中、上方側）ほど一定の割合で長くするように台形状に形成されている。
【００６３】
つまり、前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂは、複数配列された各アレイ導波路２１３，２４３において、各前記アレイ導波路２１３，２４３の長さに対応して前記直線部２１３ａ，２４３ａの軸方向の長さが設定されているのである。
【００６４】
また、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂの配設箇所と未配設箇所との間には、当該間を電気的に絶縁するように前記クラッド層１０５の一部をエッチング除去した分離溝２１６，２４６がそれぞれ形成されている。
【００６５】
つまり、前記電源の作動によって、すべてのアレイ導波路２１３，２４３の前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂの配設部分のｉ型の前記半導体コア層１０３のみに同一の電界を効率よく印加することができるようになっているのである。
【００６６】
このような構造をなす光処理回路２００は、前述した実施形態に係る光処理回路１００の場合と同様な結晶成長、ドライエッチング、パッシベーション膜の成膜、平坦化を行った後、前記電極１０７，１０９，２０８ａ，２０８ｂの配設部分の前記パッシベーション膜及び前記ポリイミドや前記ＢＣＢ等を除去して、当該部分に前記電極１０７，１０９，２０８ａ，２０８ｂを設けることにより、製造することができる。
【００６７】
このような本実施形態に係る光処理回路２００においては、前述した実施形態に係る光処理回路１００の場合と同様に、前記位相変調器１２０が、ｐ層を有していないことから、位相変調された光信号の強度低下を抑制することができるので、位相変調器１２０に入力する光信号の強度が低い場合であっても、位相変調させた光信号を取り出すことができ、光信号処理をすることができる。
【００６８】
そして、前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂに負のバイアスＶbを印加させるように前記電源を作動させると、先に説明したように、前記半絶縁層１０４が電子ｅをブロックする層として作用するため、電流が流れず、ｉ型の前記半導体コア層１０３に効率よく電界が掛かるようになる。このため、前記半導体コア層１０３には、電気光学効果による屈折率変化が誘起されることになる。
【００６９】
ここで、図７に示すように、前記光周波数分波器２１０及び前記光周波数合波器２４０のｉ番目に位置する前記アレイ導波路２１３，２４３において、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａの長さをＬe,iとし、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂの長さをＬ0,iとし、前記光周波数分波器２１０及び前記光周波数合波器２４０のｉ＋１番目に位置する前記アレイ導波路２１３，２４３において、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａの長さをＬe,i+1とし、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂの長さをＬ0,i+1とし、さらに、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａにおける電界印加時の等価屈折率をｎeq1とし、上部に前記電極２０８ａ，２０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂにおける等価屈折率をｎeq0とすると、光周波数分波器２１０及び光周波数合波器２４０の位相整合条件は、下記の一般式（２）で表わすことができる。
【００７０】
ΔＬe・ｎeq1＋ΔＬ0・ｎeq0＝ｍλ・・・（２）
【００７１】
このとき、
ΔＬe＝Ｌe,i+1−Ｌe,i、
ΔＬ0＝Ｌ0,i+1−Ｌ0,i、
ΔＬe＋ΔＬ0＝ΔＬ（ただし、ΔＬ＞０）
である。
【００７２】
ここで、
ΔＬe＝αΔＬ（ただし、αは、０以外の任意の実数）、
Δｎeq＝ｎeq1−ｎeq0
とすると、前記式（１），（２）より、中心周波数ｆを下記の式（３）で表すことができる。
【００７３】
ｆ＝ｍ・ｃ／｛ΔＬ・（αΔｎeq＋ｎeq0）｝・・・（３）
【００７４】
上記式（３）から、前記電極２０８ａ，２０８ｂに負のバイアスＶbを印加させるように前記電源を作動させることで導波路に屈折率変化を生じることによって、中心周波数ｆが変化すると共に、その屈折率変化量に対する中心周波数ｆの変化量が、上記αの値で決まることがわかる。
【００７５】
なお、一次の電気光学効果であるポッケルス効果は、前記電極２０８ａ，２０８ｂに負のバイアスＶbを印加させるように前記電源を作動させたとき、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されている場合、ｉ型の前記半導体コア層１０３の屈折率変化を正とするように作用する。他方、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されている場合、ｉ型の前記半導体コア層１０３の屈折率変化を負とするように作用する。ただし、上記ポッケルス効果は、ＴＥモードのときのみに作用する。
【００７６】
また、二次の電気光学効果（本実施形態では、バルクを用いているため、フランツケルディシュ効果）は、前記電極２０８ａ，２０８ｂに負のバイアスＶbを印加させるように前記電源を作動させたとき、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの方位に関係なく、ｉ型の前記半導体コア層１０３の屈折率変化を正とするように作用する。なお、上記二次の電気光学効果は、ＴＥモード及びＴＭモードの両方に作用する。
【００７７】
具体的には、例えば、前述した従来の光処理回路９００において、製造プロセスの加工誤差により、光周波数分波器９１０のアレイ導波路９１３と光周波数合波器９４０のアレイ導波路９４３との幅に０．１μｍの誤差を生じた場合、光周波数分波器９１０アレイ導波路９１３と光周波数合波器９４０のアレイ導波路９１３との等価屈折率に０．０００１程度の変化量を生じてしまい、前記式（１）より、光周波数分波器９１０のアレイ導波路９１３と光周波数合波器９４０のアレイ導波路９４３との間で中心周波数が１０ＧＨｚ程度ずれてしまう。
【００７８】
このような状態を生じると、光周波数分波器９１０から出力された光信号が位相変調器９２０及び遅延線９３０を介して光周波数合波器９４０に入力されたときに、光損失が増加してしまい、光周波数合波器９４０から出力される光信号の強度が低下してしまうばかりか、光周波数分波器９１０に入力する光信号の強度が小さいと、処理そのものができなくなってしまうことがある。
【００７９】
他方、本実施形態に係る光処理回路２００において、製造プロセスの加工誤差により、光周波数分波器２１０のアレイ導波路２１３と光周波数合波器２４０のアレイ導波路２４３との幅に０．１μｍの誤差を生じた場合、上述した従来の光処理回路９００の場合と同様に、中心周波数が１０ＧＨｚ程度ずれることになる。
【００８０】
ところで、前記半導体コア層１０３の屈折率をｎ、電界をＥｂ（＝Ｖｂ／コア層厚、ただしＶｂは印加電圧）、ポッケルス定数をν41とすると、前記半導体コア層１０３の屈折率変化Δｎは、下記の式（４）で表すことができる。
【００８１】
Δｎ＝＋（ｎ3／２）×ν41×Ｅｂ・・・（４）
【００８２】
ここで、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰのポッケルス定数ν41は、−１．４×１０-12／Ｖ程度、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰの屈折率ｎは、３．２程度、コア層厚が０．５μｍであるので、印加電圧Ｖｂを４Ｖとすれば、前記半導体コア層１０３の屈折率変化Δｎを０．０００１程度とすることができ、光周波数分波器２１０のアレイ導波路２１３と光周波数合波器２４０のアレイ導波路２４３との間の中心周波数のずれ（１０ＧＨｚ程）を解消することができる。
【００８３】
したがって、本実施形態に係る光処理回路２００においては、前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂで電界を印加することにより、光周波数分波器２１０と光周波数合波器２４０との光信号の中心周波数を一致させることができるので、光損失の増加を抑えることができ、光周波数合波器２４０から出力される光信号の強度低下を抑制することができると共に、光周波数分波器２１０に入力する光信号の強度が小さい場合であっても、処理することができる。
【００８４】
これをもう少し具体的に説明する。
【００８５】
前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されている場合には、先に説明したように、負のバイアスＶｂに対して、前記半導体コア層１０３の屈折率変化が負となることから、電界を印加すると、Δｎeqは負となる。
【００８６】
ここで、前記αが負（α＜０）、すなわち、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａがΔＬずつ長くなるにしたがって、上部に前記補助用電極２０８ａ，２０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａの長さが短くなる場合であると、前記式（３）より、電界の印加によって前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの透過帯域中心波長を長波長側へシフトさせることができる。
【００８７】
したがって、前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されて、前記αが負（α＜０）である場合、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、光周波数分波器２１０の前記補正用電極２０８ａで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、光周波数合波器２４０の前記補正用電極２０８ｂに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【００８８】
他方、前記αが正（α＞０）、すなわち、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａがΔＬずつ長くなるにしたがって、上部に前記補助用電極２０８ａ，２０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａの長さが長くなる場合であると、前記式（３）より、電界の印加によって前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの透過帯域中心波長を短波長側へシフトさせることができる。
【００８９】
したがって、前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されて、前記αが正（α＞０）である場合、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、光周波数合波器２４０の前記補正用電極２０８ｂで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、光周波数分波器２１０の前記補正用電極２０８ｂに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【００９０】
これに対し、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されている場合には、先に説明したように、負のバイアスＶｂに対して、前記半導体コア層１０３の屈折率変化が正となることから、電界を印加すると、Δｎeqは正となる。
【００９１】
ここで、前記αが負（α＜０）の場合であると、前記式（３）より、電界の印加によって前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの透過帯域中心波長を短波長側へシフトさせることができる。
【００９２】
したがって、前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されて、前記αが正（α＞０）である場合、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、光周波数合波器２４０の前記補正用電極２０８ｂで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、光周波数分波器２１０の前記補正用電極２０９ａに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【００９３】
他方、前記αが正（α＞０）の場合であると、前記式（３）より、電界の印加によって前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの透過帯域中心波長を長波長側へシフトさせることができる。
【００９４】
したがって、前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されて、前記αが正（α＞０）である場合、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、光周波数分波器２１０の前記補正用電極２０８ａで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、光周波数合波器２４０の前記補正用電極２０８ｂに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【００９５】
なお、前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの一方を前記方位（Ａ）に対して平行に配設し、他方を前記方位（Ｂ）に対して平行に配設した場合には、上述した条件を適宜組み合わせて、前記補正用電極２０８ａ，２０８ｂに電圧を適切に印加することにより、光周波数分波器２１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器２４０の透過帯域中心波長とを上述した場合と同様に一致させることができる。
【００９６】
〈第三番目の実施形態〉
本発明に係る波長合分波器の第三番目の実施形態を図８〜１０に基づいて以下に説明する。図８は、光処理回路の概略構成を表わす平面図、図９は、図８の光処理回路の概略構成を表わす断面図、図１０は、図８の光処理回路の光周波数分波器及び光周波数合波器の隣り合うアレイ導波路の相関関係説明図である。なお、前述した第一，二番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を図面等で用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と同様な説明を省略する。
【００９７】
図８，９に示すように、光周波数分波器３１０の前記アレイ導波路２１３の各前記直線部２１３ａ上の一部分には、電源に接続して電圧を印加される補正用電極３０８ａが各アレイ導波路２１３の間を断続させるようにそれぞれ配設されており、当該補正用電極３０８ａは、当該アレイ導波路２１３の当該直線部２１３ａの軸方向の長さがそれぞれ等しくなっている。
【００９８】
また、前記アレイ導波路２１３の前記直線部２１３ａの前記補正用電極３０８ａの配設箇所と未配設箇所との間には、当該間を電気的に絶縁するように前記クラッド層１０５の一部をエッチング除去した分離溝３１６がそれぞれ形成されている。
【００９９】
他方、光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２４３の各前記直線部２４３ａ上の一部分には、電源に接続して電圧を印加される補正用電極３０８ｂが各アレイ導波路２４３の間を断続させるようにそれぞれ配設されており、当該補正用電極３０８ｂは、当該アレイ導波路２４３の当該直線部２４３ａの軸方向の長さがそれぞれ等しくなっている。
【０１００】
また、前記アレイ導波路２４３の前記直線部２４３ａの前記補正用電極３０８ｂの配設箇所と未配設箇所との間には、当該間を電気的に絶縁するように前記クラッド層１０５の一部をエッチング除去した分離溝３４６がそれぞれ形成されている。
【０１０１】
つまり、前述した第二番目の実施形態に係る光処理回路２００においては、光周波数分波器２１０及び光周波数合波器２４０のアレイ導波路２１３，２４３の各前記直線部２１３ａ，２４３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２１３，２４３の間にわたって配設すると共に、当該アレイ導波路２１３，２４３の当該直線部２１３ａ，２４３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２１３，２４３の配列方向一方側よりも配列方向他方側ほど長くするように台形状に形成された単一の補正用電極２０８ａ，２０８ｂを適用して、前記直線部２１３ａ，２４３ａの間を電気的に短絡して同一の電界を印加できるようにしたが、本実施形態に係る光処理回路３００では、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の各アレイ導波路２１３，２４３の間を断続させるようにそれぞれ配設されると共に、当該アレイ導波路２１３，２４３の当該直線部２１３ａ，２４３ａの軸方向の長さがそれぞれ等しい複数の補正用電極３０８ａ，３０８ｂを適用して、各前記直線部２１３ａ，２４３ａの間でそれぞれ電気的に分離してそれぞれ独立の電界を印加できるようにしたのである。
【０１０２】
このような構造をなす光処理回路３００は、前述した実施形態に係る光処理回路１００，２００の場合と同様な結晶成長、ドライエッチング、パッシベーション膜の成膜、平坦化を行った後、前記電極１０７，１０９，３０８ａ，３０８ｂの配設部分の前記パッシベーション膜及び前記ポリイミドや前記ＢＣＢ等を除去して、当該部分に前記電極１０７，１０９，３０８ａ，３０８ｂを設けることにより、製造することができる。
【０１０３】
このような本実施形態に係る光処理回路３００においては、前述した実施形態に係る光処理回路１００，２００の場合と同様に、前記位相変調器１２０が、ｐ層による光損失を抑制されていることから、位相変調された光信号の強度低下を抑制することができるので、位相変調器１２０に入力する光信号の強度が低い場合であっても、位相変調させた光信号を取り出すことができ、光信号処理をすることができる。
【０１０４】
ここで、図１０に示すように、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置する前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの長さをＬeとし、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂにおける等価屈折率をｎeq0とすると共に、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０のｉ番目に位置する前記アレイ導波路２１３，２４３において、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂの長さをＬ0,iとし、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａにおける電圧Ｖb,i印加時の等価屈折率をｎeq1,iとし、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０のｉ＋１番目に位置する前記アレイ導波路２１３，２４３において、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置しない前記直線部２１３ａ，２４３ａ及び前記曲線部２１３ｂ，２４３ｂの長さをＬ0,i+1とし、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａにおける電圧Ｖb,i+1印加時の等価屈折率をｎeq1,i+1とすると（ただし、Ｌ0,i+1−Ｌ0,i＝ΔＬ（＞０）とする）、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の位相整合条件は、下記の式（５）で表わされる。なお、上部に前記電極３０８ａ，３０８ｂが位置する前記直線部２１３ａ，２４３ａは、当然のことながら、電界無印加時において、等価屈折率がｎeq0である。
【０１０５】
Ｌe・（ｎeq1,i+1−ｎeq1，i）＋ΔＬ・ｎeq0＝ｍλ・・・（５）
【０１０６】
ここで、
Δｎeq1＝ｎeq1,1−ｎeq1,i
とすると、前記式（１），（５）より、中心周波数ｆを下記の式（６）で表すことができる。
【０１０７】
ｆ＝ｍ・ｃ／（ｎeq0・ΔＬ＋Δｎeq1・Ｌe）・・・（６）
【０１０８】
つまり、ｉ＋１番目のアレイ導波路２１３，２４３の直線部２１３ａ，２４３ａとｉ番目のアレイ導波路２１３，２４３の直線部２１３ａ，２４３ａとの電界印加時の屈折率の差Δｎeq1をある一定の大きさとなるように保持しつつ、印加する各電圧Ｖb,i+1、Ｖb,iをそれぞれ調整することにより、中心周波数ｆを調整することができるのである。なお、上記屈折率差Δｎeq1に対する中心周波数ｆの変化量は、前記長さＬeの大きさで決定されることがわかる。
【０１０９】
具体的には、例えば、前述した従来の光処理回路９００において、製造プロセスの加工誤差により、前述した第一番目の実施形態で説明したように、０．１μｍの誤差を生じた場合、等価屈折率に０．０００１程度の変化量を生じて、中心周波数が１０ＧＨｚ程度ずれてしまうことから、光損失が増加して、出力される光信号の強度が低下してしまうばかりか、入力する光信号の強度が小さいと、処理そのものができなくなってしまうことがある。
【０１１０】
他方、本実施形態に係る光処理回路３００において、製造プロセスの加工誤差により、光周波数分波器３１０のアレイ導波路２１３と光周波数合波器３４０のアレイ導波路２４３との幅に０．１μｍの誤差を生じた場合、上述した従来の光処理回路９００の場合と同様に、中心周波数が１０ＧＨｚ程度ずれることになる。
【０１１１】
ところで、前述した第一番目の実施形態で説明したように、前記半導体コア層１０３の屈折率変化Δｎは、前記式（４）で表わされる。
【０１１２】
ここで、前述した第一番目の実施形態で述べたように、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰのポッケルス定数ν41は、−１．４×１０-12／Ｖ程度、ＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰの屈折率ｎは、３．２程度、コア層厚が０．５μｍであるので、各前記アレイ導波路２１３，２４３の前記補正用電極３０８ａ，３０８ｂごとに電圧差ΔＶを生じるように各前記補正用電極３０８ａ，３０８ｂに電圧をそれぞれ印加することにより、光周波数分波器３１０のアレイ導波路２１３と光周波数合波器３４０のアレイ導波路２４３との間の中心周波数ｆのずれを解消することができる。
【０１１３】
したがって、本実施形態に係る光処理回路３００においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、前記補正用電極３０８ａ，３０８ｂで電界を印加することにより、光周波数分波器３１０と光周波数合波器３４０との光信号の中心周波数を一致させることができるので、光損失の増加を抑えることができ、光周波数合波器３４０から出力される光信号の強度低下を抑制することができると共に、光周波数分波器３１０に入力する光信号の強度が小さい場合であっても、処理することができる。
【０１１４】
これをもう少し具体的に説明する。
【０１１５】
前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されている場合には、先に説明したように、負のバイアスＶｂに対して、前記半導体コア層１０３の屈折率変化が負となる。
【０１１６】
ここで、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３がΔＬずつ長くなるにしたがって、印加電圧を大きくすれば（｜Ｖb,i+1｜＞｜Ｖb,i｜）、前記Δｎeq1が負となることから、前記式（６）より、中心周波数ｆを短波長側へシフトさせることができる。
【０１１７】
他方、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３がΔＬずつ長くなるにしたがって、印加電圧を小さくすれば（｜Ｖb,i+1｜＜｜Ｖb,i｜）、前記Δｎeq1が正となることから、前記式（６）より、中心周波数ｆを長波長側へシフトさせることができる。
【０１１８】
したがって、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ｂ）に対して平行に配設されている場合、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、前記光周波数分波器３１０の前記アレイ導波路２１３が長くなるほど印加電界を大きくするように、光周波数分波器３１０の前記補正用電極３０８ａで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２４３が長くなるほど印加電界を大きくするように、光周波数合波器３４０の前記補正用電極３０８ｂに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【０１１９】
これに対し、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されている場合には、先に説明したように、負のバイアスＶｂに対して、前記半導体コア層１０３の屈折率変化が正となる。
【０１２０】
ここで、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３がΔＬずつ長くなるにしたがって、印加電圧を大きくすれば（｜Ｖb,i+1｜＞｜Ｖb,i｜）、前記Δｎeq1が正となることから、前記式（６）より、中心周波数ｆを長波長側へシフトさせることができる。
【０１２１】
他方、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３がΔＬずつ長くなるにしたがって、印加電圧を小さくすれば（｜Ｖb,i+1｜＜｜Ｖb,i｜）、前記Δｎeq1が負となることから、前記式（６）より、中心周波数ｆを短波長側へシフトさせることができる。
【０１２２】
したがって、前記光周波数分波器３１０及び前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａが前記方位（Ａ）に対して平行に配設されている場合、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長よりも短波側へずれているときには、前記光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路３４３が長くなるほど印加電界を大きくするように、光周波数合波器３４０の前記補正用電極３０８ｂで負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長とを一致させることができ、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長が、光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長よりも長波側へずれているときには、前記光周波数分波器３１０の前記アレイ導波路３１３が長くなるほど印加電界を大きくするように、光周波数分波器３１０の前記補正用電極３０８ａに負のバイアス電圧を印加することにより、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長とを一致させることができる。
【０１２３】
なお、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の前記アレイ導波路２１３，２４３の前記直線部２１３ａ，２４３ａの一方を前記方位（Ａ）に対して平行に配設し、他方を前記方位（Ｂ）に対して平行に配設した場合には、上述した条件を適宜組み合わせて、前記補正用電極３０８ａ，３０８ｂに電圧を適切に印加することにより、光周波数分波器３１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器３４０の透過帯域中心波長とを上述した場合と同様に一致させることができる。
【０１２４】
さらに、本実施形態に係る光処理回路３００においては、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の各アレイ導波路２１３，２４３の間を断続させるようにそれぞれ配設されると共に、当該アレイ導波路２１３，２４３の当該直線部２１３ａ，２４３ａの軸方向の長さがそれぞれ等しい複数の補正用電極３０８ａ，３０８ｂを適用して、各前記直線部２１３ａ，２４３ａの間でそれぞれ電気的に分離してそれぞれ独立の電界を印加できるようにしたことから、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０において、幅方向に隣り合う前記アレイ導波路２１３，２４３間での製造プロセスの加工誤差による光損失の増加を抑制することもできるので、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の各アレイ導波路２１３，２４３を伝搬する各光信号の中心周波数をさらに精度よく調整することができる。
【０１２５】
なお、前記式（６）からわかるように、光周波数分波器３１０及び光周波数合波器３４０の幅方向に隣り合うアレイ導波路２１３，２４３の直線部２１３ａ，２４３ａへの印加電圧差ΔＶに対する中心周波数ｆのシフトは、前記長さＬeを長くすることにより、大きくすることができ、高効率で行うことが可能となる。
【０１２６】
〈他の実施形態〉
なお、前述した第二，三番目の実施形態では、光周波数分波器２１０，３１０及び光周波数合波器２４０，３４０のアレイ導波路２１３，２４３の直線部２１３ａ，２４３ａ，に補正用電極２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂを設けるようにしたが、他の実施形態として、例えば、光周波数分波器２１０，３１０及び光周波数合波器２４０，３４０のアレイ導波路２１３，２４３の曲線部２１３ｂ，２４３ｂに補正用電極を設けることも可能である。
【０１２７】
しかしながら、前述した第二，三番目の実施形態のように、光周波数分波器２１０，３１０及び光周波数合波器２４０，３４０のアレイ導波路２１３，２４３の直線部２１３ａ，２４３ａに補正用電極２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂを設けるようにすれば、先に説明したように、ポッケルス効果による屈折率変化量の相殺に伴う減少を抑制することができるだけでなく、製造の際の蒸着工程の容易化を図ることができると共に、損傷（断線）を抑制することができるので、非常に好ましい。
【０１２８】
また、前述した第二，三番目の実施形態では、光周波数分波器２１０，３１０及び光周波数合波器２４０，３４０の両方に補正用電極２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂを設けるようにしたが、他の実施形態として、例えば、光周波数分波器及び光周波数合波器のいずれか一方だけに補正用電極を設けるようにすることも可能である。
【０１２９】
このような場合には、中心周波数のシフト調整可能範囲が狭くなってしまうことから、光周波数分波器に複数の入力導波路を設けると共に、光周波数合波器に複数の出力導波路を設け、光周波数分波器の透過帯域中心波長と光周波数合波器の透過帯域中心波長との相対的なずれ量を上記シフト調整可能範囲内となるように、光周波数分波器の入力導波路と光周波数合波器の出力導波路との組み合わせを適宜選択できるようにすると、非常に好ましい。
【０１３０】
また、例えば、図１１に示すように、前記アレイ導波路２１３の前記直線部２１３ａの前記入力導波路１１１側で各当該直線部２１３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２１３の間にわたって配設されて当該アレイ導波路２１３の当該直線部２１３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２１３の配列方向一方側（図１１中、下方側）よりも配列方向他方側（図１１中、上方側）ほど一定の割合で短くするように前記出力導波路１１５側の辺を当該直線部２１３ａに対して傾斜させた台形状をなす第一の補正用電極４０８ａａと、前記アレイ導波路２１３の前記直線部２１３ａの前記出力導波路１１５側で各当該直線部２１３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２１３の間にわたって配設されて当該アレイ導波路２１３の当該直線部２１３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２１３の配列方向一方側（図１１中、下方側）よりも配列方向他方側（図１１中、上方側）ほど一定の割合で長くするように前記入力導波路１１１側の辺を当該直線部２１３ａに対して傾斜させた台形状をなす第二の補正用電極４０８ａｂとを光周波数分波器４１０に配設すると共に、上記アレイ導波路２１３の上記直線部２１３ａの前記補正用電極４０８ａａ，４０８ａｂの配設箇所と未配設箇所との間及び当該補正用電極４０８ａａ，４０８ａｂの間に、当該間を電気的に絶縁するように前記クラッド層１０５の一部をエッチング除去した分離溝３１６，４１６を形成する、すなわち、前記αが負（α＜０）となる第一の補正用電極４０８ａａと、前記αが正（α＞０）となる第二の補正用電極４０８ａｂとを光周波数分波器４１０に配設した光処理回路４００を適用すれば、光周波数合波器１４０の透過帯域中心波長に対する光周波数分波器４１０の透過帯域中心波長のずれ方向に応じて、第一の補正用電極４０８ａａ及び第二の補正用電極４０８ａｂのいずれか一方を選択して電界を印加することにより、光周波数分波器４１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器１４０の透過帯域中心波長との相対的なずれ量の調整可能範囲を広げることができるので、好ましい。
【０１３１】
これと同様に、例えば、図１２に示すように、前記アレイ導波路２４３の前記直線部２４３ａの前記入力導波路１４１側で各当該直線部２４３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２４３の間にわたって配設されて当該アレイ導波路２４３の当該直線部２４３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２４３の配列方向一方側（図１２中、下方側）よりも配列方向他方側（図１２中、上方側）ほど一定の割合で短くするように前記出力導波路１４５側の辺を当該直線部２４３ａに対して傾斜させた台形状をなす第一の補正用電極５０８ｂａと、前記アレイ導波路２４３の前記直線部２４３ａの前記出力導波路１４５側で各当該直線部２４３ａの間を連絡するように当該アレイ導波路２４３の間にわたって配設されて当該アレイ導波路２４３の当該直線部２４３ａの軸方向の長さを当該アレイ導波路２４３の配列方向一方側（図１２中、下方側）よりも配列方向他方側（図１２中、上方側）ほど一定の割合で長くするように前記入力導波路１４１側の辺を当該直線部２４３ａに対して傾斜させた台形状をなす第二の補正用電極５０８ｂｂとを光周波数分波器５４０に配設すると共に、上記アレイ導波路２４３の上記直線部２４３ａの前記補正用電極５０８ｂａ，５０８ｂｂの配設箇所と未配設箇所との間及び当該補正用電極５０８ｂａ，５０８ｂｂの間に、当該間を電気的に絶縁するように前記クラッド層１０５の一部をエッチング除去した分離溝３４６，５４６を形成する、すなわち、前記αが負（α＜０）となる第一の補正用電極５０８ｂａと、前記αが正（α＞０）となる第二の補正用電極５０８ｂｂとを光周波数合波器５４０に配設した光処理回路５００を適用すれば、光周波数分波器１１０の透過帯域中心波長に対する光周波数合波器５１０の透過帯域中心波長のずれ方向に応じて、第一の補正用電極５０８ｂａ及び第二の補正用電極５０８ｂｂのいずれか一方を選択して電界を印加することにより、光周波数分波器１１０の透過帯域中心波長と光周波数合波器５４０の透過帯域中心波長との相対的なずれ量の調整可能範囲を広げることができるので、好ましい。
【０１３２】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、半導体コア層１０３と第二の半導体クラッド層１０５との間に半絶縁層１０４を設けるようにしたが、他の実施形態として、例えば、半導体コア層と第一の半導体クラッド層との間に半絶縁層を設けることも可能である。ただし、この場合には、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と印加電界の向きを逆にする必要がある。また、例えば、半導体コア層と第一の半導体クラッド層との間及び半導体コア層と第二の半導体クラッド層との間の両方に半絶縁層をそれぞれ設けることも可能である。
【０１３３】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、前記半導体コア層１０３をバルクとした場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、前記半導体コア層１０３を量子井戸構造とすることも可能である。
【０１３４】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、前記電極１０７，２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂを第二の半導体クラッド層１０５上に設けるオーミック電極としたが、他の実施形態として、例えば、半絶縁層にショットキー電極を形成してこれを利用することも可能である。
【０１３５】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、前記電極１０７，１０９，２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂと前記層１０２，１０５とを直接コンタクトさせるようにしたが、他の実施形態として、例えば、前記電極１０７，１０９，２０８ａ，２０８ｂ，３０８ａ，３０８ｂと前記層１０２，１０５との間にＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ等からなるコンタクト層を設けて、コンタクト抵抗を下げるようにすることも可能である。
【０１３６】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、接地電極１０７を前記第一の半導体クラッド層１０２上に設けるようにしたが、他の実施形態として、例えば、半導体基板にｎ型を使用している場合には、接地電極を当該半導体基板の裏面に設けることも可能である。
【０１３７】
また、前述した第一〜三番目等の実施形態では、ハイメサ構造をなす光導波路を有する光処理回路１００，２００，３００，４００，５００の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、光導波路構造として、リッジ構造や、半導体レーザ等で適用されているような、導波路の幅方向（横方向）を埋め込んだ構造、すなわち、半絶縁性（ＳＩ）の半導体（例えば、ドーパントとしてＦｅやＲｕ等を用いたもの）で埋め込むＳＩ埋め込み構造を適用することも可能である。
【０１３８】
また、前述した第一〜三番目の実施形態では、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系の半導体材料を使用した場合について説明したが、本発明は、このような材料に限定されるものではなく、その他の半導体材料であっても、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様に適用することができる。
【０１３９】
また、長さを一定の割合でなく不規則に変化させた補正用電極を光周波数分波器や光周波数合波器のアレイ導波路ごとに設けて当該アレイ導波路ごとにそれぞれ電圧制御すれば、構造や制御系が複雑になるものの、前述した実施形態と同様に中心周波数の制御を行うことはできる。
【産業上の利用可能性】
【０１４０】
本発明に係る光処理回路は、挿入損失を小さくすることができるので、例えば、光符号分割多重方式を利用した光送受信器に適用すると、極めて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】本発明に係る光処理回路の第一番目の実施形態の概略構成を表わす平面図である。
【図２】図１の光処理回路の概略構成を表わす断面図である。
【図３】図１の光処理回路に電界を印加したときのバンドダイヤグラムである。
【図４】光符号分割多重伝送方式の説明図である。
【図５】本発明に係る光処理回路の第二番目の実施形態の概略構成を表わす平面図である。
【図６】図５の光処理回路の概略構成を表わす断面図である。
【図７】図５の光処理回路の光周波数分波器及び光周波数合波器の隣り合うアレイ導波路の相関関係説明図である。
【図８】本発明に係る光処理回路の第三番目の実施形態の概略構成を表わす平面図である。
【図９】図８の光処理回路の概略構成を表わす断面図である。
【図１０】図８の光処理回路の光周波数分波器及び光周波数合波器の隣り合うアレイ導波路の相関関係説明図である。
【図１１】本発明に係る光処理回路の他の実施形態の概略構成を表わす平面図である。
【図１２】本発明に係る光処理回路の他の実施形態の概略構成を表わす平面図である。
【図１３】従来の光処理回路の一例の概略構成を表わす平面図である。
【符号の説明】
【０１４２】
１００  光処理回路
１０１  半導体基板
１０２  第一の半導体クラッド層
１０３  半導体コア層
１０４  半絶縁層
１０５  第二の半導体クラッド層
１０７  変調用電極
１０９  接地電極
１１０  光周波数分波器
１１１  入力導波路
１１２  スラブ導波路
１１３  アレイ導波路
１１４  スラブ導波路
１１５  出力導波路
１２０  位相変調器
１３０  遅延線
１４０  光周波数合波器
１４１  入力導波路
１４２  スラブ導波路
１４３  アレイ導波路
１４４  スラブ導波路
１４５  出力導波路
２００  光処理回路
２０８ａ，２０８ｂ  補正用電極
２１０  光周波数分波器
２１３  アレイ導波路
２１３ａ  直線部
２１３ｂ  曲線部
２１６  分離溝
２４０  光周波数合波器
２４３  アレイ導波路
２４３ａ  直線部
２４３ｂ  曲線部
２４６  分離溝
３００  光処理回路
３０８ａ，３０８ｂ  補正用電極
３１０  光周波数分波器
３１６  分離溝
３４０  光周波数合波器
３４６  分離溝
４００  光処理回路
４０８ａａ  第一の補正用電極
４０８ａｂ  第二の補正用電極
４１０  光周波数分波器
４１６  分離溝
５００  光処理回路
５０８ｂａ  第一の補正用電極
５０８ｂｂ  第二の補正用電極
５４０  光周波数合波器
５４６  分離溝
【図１】
2008233711.tif 000009
【図２】
2008233711.tif 000010
【図３】
2008233711.tif 000011
【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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【図９】
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【図１０】
2008233711.tif 000018
【図１１】
2008233711.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
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