(57)【要約】【課題】低損失な波長合分波器及びその製造方法を提供する。【解決手段】波長合分波器本体４１の分波側導波路３ａにフォトニック結晶フィルタ３０を光学的に接続する際に、各分波側導波路３ａの透過波長帯域あるいはフォトニック結晶フィルタ３０の各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が他方より広いので、精度よく光軸合わせを行う必要がなくなって位置合わせ作業が容易となり、各透過波長としてのチャンネルにおける波長帯域は帯域の狭い方で決定されるので、接続損失を抑制することができる。【選択図】        図１
2004325901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元あるいは３次元で空間的に格子定数が変化している格子変調型のフォトニック結晶フィルタとアレイ型波長合分波器とを具備した波長合分波器において、上記各分波側導波路の透過波長帯域あるいは上記フォトニック結晶フィルタの各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が他方より広いことを特徴とする波長合分波器。
【請求項２】
上記フィルタ用基板の熱膨張係数と上記フォトニック結晶の熱膨張係数とを略等しくした請求項１に記載の波長合分波器。
【請求項３】
上記フォトニック結晶フィルタは複数の誘電体を積層した誘電多層膜型フィルタである請求項１または２に記載の波長合分波器。
【請求項４】
アレイ型波長合分波器本体を準備し、透過波長帯域に応じて２次元あるいは３次元で空間的に格子定数が変化すると共に相対的に屈折率が異なる高屈折率媒質層及び低屈折率媒質層をフィルタ用基板上に交互に積層して格子変調型フォトニック結晶フィルタを形成し、該フォトニック結晶フィルタを上記アレイ型波長合分波器本体の分波側導波路に光学的に接続する波長合分波器の製造方法において、上記各分波側導波路の透過波長帯域あるいは上記フォトニック結晶フィルタの各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が他方より広くなるように上記高屈折率媒質層及び上記低屈折率媒質層を積層することを特徴とする波長合分波器の製造方法。
【請求項５】
スパッタデポジッションとスパッタリングとを同時に行うと共に堆積速度とエッチング速度との比率を適正化する自己クローニング法を用いて上記フォトニック結晶を作製する請求項４に記載の波長合分波器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長合分波器及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
はじめに従来技術について説明する。
【０００３】
アレイ導波路型回折格子（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ：ＡＷＧ）には製造誤差に起因するクロストークが存在し、該クロストークは合分波する信号光の波長数が多くなるほど重畳される。そのため、クロストークによる損失は、信号光の波長数の増加に伴い増大する。該クロストークによる損失は、波長数が数波長程度では許容されるが、波長数が数十、数百となった場合には無視できなくなる。このようなクロストークを抑圧する方法としてＡＷＧと格子変調型フォトニック結晶フィルタとを組み合わせる方法がある。以下において、格子変調型フォトニック結晶フィルタを単にフォトニック結晶フィルタと略する。
【０００４】
図８（ａ）は本発明の前提となった波長合分波器の模式図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である（特願２００２−０５１６３９号参照）。
【０００５】
この波長合分波器１は、ＡＷＧ本体２の分波側導波路群３を分断する分断溝４内にフォトニック結晶フィルタ５を各分波側導波路３ａの光軸と直角になるように挿入したものである。
【０００６】
ＡＷＧ本体２は、一端（図では左端）に波長多重信号光６が入力される合波側導波路（入力導波路）７と、この入力導波路７の他端が一端に接続された入力側スラブ導波路８と、この入力側スラブ導波路８の他端に一端が接続された複数のチャンネル導波路からなるアレイ導波路９と、このアレイ導波路９の各チャンネル導波路の他端に一端が接続された出力側スラブ導波路１０と、この出力側スラブ導波路１０の他端に一端が接続され分波された信号光がそれぞれ伝搬する複数の分波側導波路（出力導波路）３ａからなる分波側導波路群３と、アレイ導波路９を分断する分断溝１１内に注入された透明樹脂１２とで構成されたものである。
【０００７】
図示しない入力側光ファイバから入力導波路７に入射した広帯域のスペクトルを有する波長多重信号光６は、入力側スラブ導波路８、アレイ導波路９、透明樹脂１２、出力側スラブ導波路１０、フォトニック結晶フィルタ５、出力導波路群３を順に通過し、出力導波路群３で分波された信号光１３は図示しない出力側光ファイバから出力されフォトダイオード群１４に入力される。
【０００８】
ここで、入力側スラブ導波路８及び出力側スラブ導波路１０はレンズとして作用し、アレイ導波路９はプリズムとして作用する。
【０００９】
ＡＷＧ本体２の光特性としては、信号光が出力側スラブ導波路１０を通過後は図９の曲線Ｌ１に示すようなスペクトルからなるフィルタ特性を有している。図９は図８に示した波長合分波器本体、フォトニック結晶フィルタ及び波長合分波器の透過率特性を示す図であり、横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示す。
【００１０】
さらに図９の曲線Ｌ２に示すようなスペクトルからなるフィルタ特性を有するフォトニック結晶フィルタ５でフィルタリングを行うことにより、図９の曲線Ｌ３に示すようなスペクトルが得られ、クロストークによる損失を５０ｄＢ以上とすることができる。また、フォトニック結晶フィルタ５をＡＷＧ本体２の出力導波路３ａの光軸に対して垂直に挿入するため、損失のバラツキや偏波依存性は発生しない。
【００１１】
次に上記ＡＷＧ本体１とフォトニック結晶フィルタ５とを組み合わせてＡＷＧを作製する方法のプロセスについて説明する。
【００１２】
まず、ＡＷＧ本体２の出力導波路群３を分断する分断溝４を形成し、この分断溝４にフォトニック結晶フィルタ５を挿入する。分断溝４の幅は約３５０μｍとし、ダイシングのハーフカットにより形成する。
【００１３】
図１０（ａ）は格子変調型フォトニック結晶フィルタの外観斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示した格子変調型のフォトニック結晶フィルタの基本的な特性を説明するための断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）に示したフォトニック結晶フィルタの波長特性を示す図である。図１０（ｃ）において横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。尚、図８（ａ）、（ｂ）に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００１４】
図１０（ａ）に示すフォトニック結晶フィルタ１５は、サブミクロンオーダの凹凸（図示せず）が一方の主面（図では上側の面）に縦横に周期的に形成されたフィルタ用基板１７のその主面に屈折率の異なる高屈折率媒質層１６ａと低屈折率媒質層１６ｂとを交互に積層したものである。また、図１０（ｂ）に示したフォトニック結晶フィルタ１５の構成は、フィルタ用基板１７の図示しない凹凸の周期を格子定数Ｌｘとした際に格子定数Ｌｘの異なる領域１８ａ，１８ｂ，１８ｃをアレイ状に形成したものである。
【００１５】
フォトニック結晶フィルタ１５の主な特長は、図１０（ｂ）に示したように格子定数Ｌｘを面方向に（同図の左から右に向かって）増大させていくことにより、フィルタ用基板１７に垂直な方向に（同図では上から下に）光源からの連続スペクトルλ１〜λ３の連続光１９ａ，１９ｂ，１９ｃをそれぞれ各領域１８ａ，１８ｂ，１８ｃに入力させると、領域１８ａからは出力光２０ａが出力し、λ１のスペクトルを得、領域１８ｂからは出力光２０ｂが出力し、λ２のスペクトルを得、領域１８ｃからは出力光２０ｃが出力し、λ３のスペクトルが得られる機能を有することであり、すなわちフォトニック結晶フィルタ１５の格子定数Ｌｘを増大させていくと出力される透過光の波長が長波長側にシフトするという機能を有している。
【００１６】
そのシフト機能からすればフォトニック結晶フィルタ１５はいわば、透過波長がそれぞれ異なる多数のバンドパスフィルタをアレイ状に配置して１枚のフィルタ用基板１７上に同時に形成したものと考えて良い。
【００１７】
ここで、上記フォトニック結晶フィルタ１５の設計指針としては２つある。
【００１８】
第一の設計指針は、ＡＷＧ本体２の出力導波路の各チャンネル（出力導波路群３の各出力導波路３ａ）の透過波長とフォトニック結晶フィルタ５（１５）の各格子定数Ｌｘにおける透過波長λ１〜λｎとが一致するように、フォトニック結晶としての高屈折率媒質層１６ａ及び低屈折率媒質層１６ｂを作製するフィルタ用基板１７の各格子定数Ｌｘを決定することである。
【００１９】
第二の設計指針は、ＡＷＧ本体２の各出力導波路のコア領域およびコア領域の間隔と該フォトニック結晶フィルタ５（１５）の各格子定数Ｌｘの領域１８ａ〜１８ｃおよび領域間の間隔とを一致させるようにフィルタ用基板１７を作製することである。なお、各格子定数Ｌｘの領域１８ａ〜１８ｃはＡＷＧ本体２の出力導波路の代表的なコア径約８μｍ×８μｍ（比屈折率差Δ：０．７５％）であり、各領域の間隔は２５０μｍである。
【００２０】
一方、本従来例より以前にバンドパスフィルタを多数用いてＡＷＧ本体２と組み合わせる検討がなされている。
【００２１】
図１１（ａ）は波長合分波器の他の従来例を示す模式図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のフィルタ２３近傍の部分拡大平面図である。
【００２２】
このＡＷＧ２１において、各バンドパスフィルタとしてのフィルタ２３は別バッチでＡＷＧ本体２２のチャンネル数と同じバッチ数分だけ作製したものを組み合わせたものである。例えば、４０チャンネルのＡＷＧ本体２２と組み合わせるフィルタ２３を作製する場合には、バンドパスフィルタを４０種類作製する必要がある。
【００２３】
図１１（ａ）に示すようにＡＷＧ本体２２の出力導波路群３の各出力導波路３ａの光軸に対してフィルタ２３を傾け、それぞれのチャンネルにおいて信号光がフィルタ２３内を伝搬する光路長を異ならせることで、フィルタ２３を構成する多層膜の実効的な膜厚を変化させ、この変化によって透過光の波長をＡＷＧ本体２２の出力導波路３ａのそれぞれのチャンネルの透過波長に一致させる。しかし、フィルタ２３と出力導波路３ａとがなす角度が９０度からずれることに伴い、それぞれのチャンネルにより損失バラツキや偏波依存性が生じるという問題があった。
【００２４】
また、上記２つの従来例に共通したことであるが、上記ＡＷＧ本体２、２２の光学特性として、透過波長が０．０１℃／ｎｍで温度変動するという問題があった。その一例を図１２に示す。
【００２５】
図１２は従来のアレイ型の波長合分波器の各チャンネルの透過波長の温度依存性図であり、横軸が温度を示し、縦軸が波長を示す。
【００２６】
同図はＡＷＧの各チャンネルの透過波長が温度上昇とともに長波長側に増加することを示す。すなわち、透過波長と温度とが比例関係にあることを意味する。このような波長増加問題を解決するために図８（ａ）中でアレイ導波路９を分断する分断溝１１を形成し、その分断溝１１内に透明樹脂１２を注入することにより、その透明樹脂１２で透過波長の温度依存性を−０．０１℃／ｎｍとしていた。すなわち、従来のＡＷＧ１では透明樹脂１２によって透過波長の温度依存性を相殺していた。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術では、ＡＷＧの透過損失スペクトルの透過中心波長とフォトニック結晶の透過損失スペクトルの透過中心波長とを０．０１ｎｍ以下の精度で一致させなければならなかった。もし透過中心波長が０．０１ｎｍ以上ずれた場合はＡＷＧ本体とフォトニック結晶フィルタとのトータルの透過損失スペクトルの透過波長において大きな損失を生じていた。
【００２８】
さらに、透過波長を温度無依存化するためにＡＷＧ本体のアレイ導波路に分断溝を形成して透明樹脂を注入していたが、この注入によって回折損失が発生し、透明樹脂の分断溝内への埋め込み特性や信頼性も十分なものではなかった。すなわち、ＡＷＧ本体のアレイ導波路中に分断溝を作製すると、例えばその溝幅が３０μｍの場合には回折損失が約１ｄＢとなる。この分断溝によって、ＡＷＧとフォトニック結晶フィルタとを組み合わせたデバイスの透過波長損失が１ｄＢ増加していた。また、透明樹脂を分断溝内に注入する場合、分断溝内で空隙が発生することがあり、この空隙によって損失が増加するという問題が発生していた。さらに、光デバイスは２０年以上もの間、光学特性を維持することが要求されているが、このような長期信頼性を満足する樹脂はほとんどなかった。
【００２９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、低損失な波長合分波器及びその製造方法を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、２次元あるいは３次元で空間的に格子定数が変化している格子変調型のフォトニック結晶フィルタとアレイ型波長合分波器とを具備した波長合分波器において、各分波側導波路の透過波長帯域あるいはフォトニック結晶フィルタの各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が広いものである。
【００３１】
請求項１の発明によれば、波長合分波器本体の分波側導波路にフォトニック結晶フィルタを光学的に接続する際に、各分波側導波路の透過波長帯域あるいはフォトニック結晶フィルタの各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が広いので、精度よく光軸合わせを行う必要がなくなって位置合わせ作業が容易となり、各分波側導波路（チャンネル）における波長帯域は帯域の狭い方で決定されるので、接続損失を抑制することができる。
【００３２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、フィルタ用基板の熱膨張係数とフォトニック結晶の熱膨張係数とを略等しくするのが好ましい。
【００３３】
請求項２に記載の構成によれば、フィルタ用基板の熱膨張係数とフォトニック結晶の熱膨張係数とを略等しくすることにより、透過波長帯域を温度無依存化することができ、波長合分波器本体とフォトニック結晶フィルタとの組み合わせのトータルデバイスとしての温度依存を解消できる。また、波長合分波器本体とフォトニック結晶フィルタとを組み合わせることにより、トータルのクロストークを波長合分波器本体のクロストーク４０ｄＢと、フォトニック結晶フィルタ単体のクロストーク１０〜２０ｄＢの合算させた値、すなわち５０〜６０ｄＢとすることができる。
【００３４】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の構成に加え、フォトニック結晶フィルタは複数の誘電体を積層した誘電多層膜型フィルタであるのが好ましい。請求項３に記載の構成によれば、石英系光ファイバとの接続損失を低減することができる。この結果、波長合分波器本体の出力端あるいは光ファイバとの接続損失を低下させることができる。
【００３５】
請求項４の発明は、アレイ型波長合分波器本体を準備し、透過波長帯域に応じて２次元あるいは３次元で空間的に格子定数が変化すると共に相対的に屈折率が異なる高屈折率媒質層及び低屈折率媒質層をフィルタ用基板上に交互に積層して格子変調型フォトニック結晶フィルタを形成し、フォトニック結晶フィルタをアレイ型波長合分波器本体の分波側導波路に光学的に接続する波長合分波器の製造方法において、各分波側導波路の透過波長帯域あるいはフォトニック結晶フィルタの各フォトニック結晶の透過波長帯域のいずれか一方が広くなるように高屈折率媒質層及び低屈折率媒質層を積層するものである。
【００３６】
請求項４に記載の構成によれば、波長合分波器本体の分波側導波路の光軸を精度よく合わせる必要がなくなって製造が容易となり、各分波側導波路（チャンネル）における波長帯域は帯域の狭い方で決定されるので、接続損失を抑制することができる。
【００３７】
請求項５の発明は、請求項４に記載の構成に加え、スパッタデポジッションとスパッタリングとを同時に行うと共に堆積速度とエッチング速度との比率を適正化する自己クローニング法を用いてフォトニック結晶を作製するのが好ましい。
【００３８】
請求項５に記載の構成によれば、自己クローニング法を用いることにより、工業的に量産が容易フォトニック結晶を作製することができ、製造コストを低減することができる。
【００３９】
尚、フォトニック結晶に用いる材料は、Ｔａ２Ｏ５，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｉＯ２等の酸化物やＧｅ，Ｓｉ等の半導体が好ましい。現在すでに製品化されている誘電体多層膜フィルタに用いられている材料はＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２，Ｎｂ２Ｏ５／ＳｉＯ２等の酸化物の組み合わせであるので、低損失化のためにはこれらの材料を用いるのが好ましい。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００４１】
図１は本発明の波長合分波器に用いられるフォトニック結晶フィルタの模式図である。
【００４２】
このフォトニック結晶フィルタ３０は、一方の面（図では上側の面）に図示しない凹凸が形成されたフィルタ用基板３１の上に屈折率が異なる高屈折率媒質３２ａと低屈折率媒質３２ｂとが交互に積層されたものである。
【００４３】
入射光（波長多重信号光）３３は、フィルタ用基板３１の一方の面から他方の面（この場合、上側の面から下側の面）にフィルタ用基板３１に対して垂直に伝搬すると共に透過波長帯域の信号光３４のみ出射する。尚、フィルタ用基板３１にはオハラ（株）製のＷＭＳ−０２を用いた。
【００４４】
図２はフィルタ用基板の線膨張係数とそのフィルタ用基板を用いたＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２系多層膜フィルタの中心波長の温度変動との関係を示す図である。同図に示す横軸はフィルタ用基板の線膨張係数を示し、縦軸は中心波長の温度変動を示す。
【００４５】
同図は、「笠原一郎、光技術コンタクト，ｖｏｌ３９，Ｎｏ．５，ｐｐ．２７８−２９１，２００１．」からの引用である。同図に示す黒丸３５はフューズドクォーツを示し、黒丸３６，３７，３８はオハラ（株）のＷＭＳ−０１、ＷＭＳ−０２、ＦＰＬ５２をそれぞれ示す。
【００４６】
フィルタ用基板としてＷＭＳ−０２を選ぶことにより、透過波長の温度係数をほぼゼロにすることができる。該フィルタ用基板を用いることにより、そのフィルタ用基板の上に積層する高屈折率媒質／低屈折率媒質としてのＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２系多層膜とＷＭＳ−０２基板とを同じ熱膨張係数とすることができ、Ｔａ２Ｏ５／ＳｉＯ２多層膜フィルタと同様に、フォトニック結晶フィルタの透過波長の温度依存性を略ゼロにすることができる。
【００４７】
次に、フォトニック結晶フィルタの作製プロセスについて詳しく説明する。
【００４８】
ＷＭＳ−０２基板の表面構造は電子ビーム露光によるフォトリソグラフィとドライエッチングとで、Ｘ，Ｙ軸方向でラインアンドスペース（Ｌｉｎｅ＆Ｓｐａｃｅ）パターン状に、網目模様のパターン（図示せず）に加工される。
【００４９】
図３（ａ）は本発明の波長合分波器に用いられるフォトニック結晶フィルタの外観斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面図である。尚、図３（ｂ）、（ｃ）において高屈折率媒質層及び低屈折率媒質層は省略されている。
【００５０】
網目模様のパターンは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方向にライン（Ｌｉｎｅ）とスペース（Ｓｐａｃｅ）とが交互に形成されているものである。Ｘ軸方向のピッチ間隔Ｌｘは、ラインアンドスペースパターンの一つのライン幅と一つのスペース幅とを加えた値であり、Ｘ軸方向のライン幅及びスペース幅をＬｉｎｅ−ｘ，Ｓｐａｃｅ−ｙとすれば、Ｌｘは数１式で表される。
【００５１】
【数１】
Ｌｘ＝（Ｌｉｎｅ−ｘ）＋（Ｓｐａｃｅ−ｘ）
同様に、Ｙ軸方向のピッチ間隔Ｌｙは、ラインアンドスペースパターンの一つのライン幅と一つのスペース幅とを加えた値であり、Ｙ軸方向のライン幅及びスペース幅をＬｉｎｅ−ｙ，Ｓｐａｃｅ−ｙとすれば、Ｌｙは数２式で表される。
【００５２】
【数２】
Ｌｙ＝（Ｌｉｎｅ−ｙ）＋（Ｓｐａｃｅ−ｙ）
本実施の形態ではＬｘ＝Ｌｙ＝０．２〜０．８μｍとした。フィルタ用基板３１上の各格子定数Ｌｘの領域（チップ）３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄの大きさは、図示しないＡＷＧ本体の出力導波路の代表的なコア径約８μｍ×８μｍ（比屈折率差Δ：０．７５％）とする。図では４箇所であるが実際には４０箇所のチップを形成し、各チップの間隔を２５０μｍとした。該チップにはバイアススパッタリング法により、Ｔａ２Ｏ５膜およびＳｉＯ２膜が交互に積層される。
【００５３】
ここで、バイアススパッタリング法を簡単に説明すると、ターゲットに、高周波（Ｒ．Ｆ．）電力を印加するだけではなく、フィルタ用基板にも高周波電力を印加しながらスパッタリングデポジッションとフィルタ用基板のスパッタエッチングとを可能とする方法である。フィルタ用基板上にＴａ２Ｏ５膜とＳｉＯ２膜とを堆積させる際、後述する自己クローニング法により、一定の断面形状を維持しながら膜が堆積される。
【００５４】
ここで、自己クローニング法とは、デポジッション速度とエッチング速度との比率を適正化することで、ある一定の断面形状を維持しながら膜を堆積する方法である（「川上彰二郎、花泉  修、佐藤  尚、大寺康夫、川嶋貴之、信学論（Ｃ），ｖｏｌ．Ｊ８０−Ｃ−Ｉ，ｐｐ．２９６−２９７，１９９７」、特開平１０−３３５７５８号公報（「３次元周期構造体及びその作製方法並びに膜の製造方法」川上彰二郎、榊  裕之、白石  和男）を参照されたい）。
【００５５】
次に、フォトニック結晶フィルタの多層膜構成を述べる。
【００５６】
第１膜としてのＴａ２Ｏ５膜を「Ｈ」とし、第２膜としてのＳｉＯ２膜を「Ｌ」として、Ｈ−（ＬＨ）７−６Ｌ−（ＨＬ）７−（Ｈ）−（ＬＨ）７−６Ｌ−（ＨＬ）７−（Ｈ）−（ＬＨ）７−６Ｌ−（ＨＬ）７−Ｈの膜構成となるように成膜する。
【００５７】
本実施の形態では、Ｈ，Ｌをそれぞれ４６層、６０層とし、多層膜のトータル膜厚を２４．１６μｍとした。膜厚はフォトニック結晶フィルタの透過波長により決められる。さらに、フィルタ用基板裏面、多層膜表面にはＡＲコートを成膜する。このような多層膜構成により、本フォトニック結晶フィルタの各チャンネルにおける透過波長帯域を０．８ｎｍとした。
【００５８】
次に、フォトニック結晶フィルタと波長合分波器本体とを組み合わせる作製プロセスについて詳しく説明する。
【００５９】
図４（ａ）は本発明の波長合分波器の一実施の形態を示す模式図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【００６０】
この波長合分波器４０は、格子変調型フォトニック結晶フィルタ３０をＡＷＧ本体４１の出力導波路３ａに接続された出力側光ファイバ４２（４２ａ，４２ｂ）の途中の分断部４３に挿入したものである。
【００６１】
ＡＷＧ本体４１は、一端（図では左端）に波長多重信号光が入力される合波側導波路（入力導波路）７と、この入力導波路７の他端が一端に接続された入力側スラブ導波路８と、この入力側スラブ導波路８の他端に一端が接続された複数のチャンネル導波路からなるアレイ導波路９と、このアレイ導波路９の各チャンネル導波路の他端に一端が接続された出力側スラブ導波路１０と、この出力側スラブ導波路１０の他端に一端が接続され分波された信号光がそれぞれ伝搬する複数の分波側導波路（出力導波路）３ａからなる分波導波路群３とで構成されている。
【００６２】
図示しない入力側光ファイバから入力導波路７に入射した広帯域のスペクトル（波長多重信号光）６は、入力導波路７、入力側スラブ導波路８、アレイ導波路４、出力側スラブ導波路１０、出力導波路群３を順に通過し、出力導波路群３で分波された信号光は出力側光ファイバ４２ａから出力される。
【００６３】
ここで入力側スラブ導波路８および出力側スラブ導波路１０はレンズとして作用し、アレイ導波路４はプリズムとして作用する。
【００６４】
ＡＷＧ本体４１の出力導波路３ａから出力した光を受光するＡＷＧ側出力光ファイバ４２ａをアレイ状に配置したＡＷＧ側光ファイバアレイ４２ａａと、ＡＷＧ側光ファイバアレイ４２ａａに光学的に接続されるＰＤ（フォトダイオード）側光ファイバ４２ｂをアレイ状に配置したＰＤ側光ファイバアレイ４２ｂａとを約２０ｍｍ離した状態で、Ｖ溝４４が形成されたＶ溝台４５の上で光学的に接続する。Ｖ溝台４５にはＶ溝４４と直角となる方向に矩形断面形状のフィルタ用溝４６が形成されており、このフィルタ用溝４６内で両光ファイバ４２ａ，４２ｂの端面の近傍にレンズ４７ａ，４７ｂが配置されている。本実施の形態ではレンズ４７ａ，４７ｂとしてセルフォックレンズ（登録商標）を使用した。
【００６５】
ＡＷＧ側光ファイバアレイ４２ａｂのレンズ側端面とＰＤ側光ファイバアレイ４２ｂａのレンズ側端面との間に、フォトニック結晶フィルタ３０をＵＶ樹脂あるいは接着剤を用いて設置する。ＡＷＧ本体４１の透過波長帯域は、フォトニック結晶フィルタ３０の透過波長帯域の０．８ｎｍよりも２倍以上広く２．０ｎｍとした。
【００６６】
上記のようにＡＷＧ本体４１とフォトニック結晶フィルタ３０とを組み合わせると、全損失は２つの素子の損失を加算したものになる。
【００６７】
ここで、図５は図４（ａ）に示した波長合分波器本体、フォトニック結晶フィルタ単体及びこれらを組み合わせたデバイスの３種類のスペクトル特性図である。図５において横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。曲線Ｌ４はＡＷＧ本体のスペクトル、曲線Ｌ５はフォトニック結晶フィルタ単体のスペクトル、曲線Ｌ６はこれらを組み合わせたデバイスのスペクトルをそれぞれ示す。
【００６８】
すなわち、図５に示すようにクロストークによる損失は、ＡＷＧ本体単体の場合より１０〜２０ｄＢ増大し、トータルで５０〜６０ｄＢとすることができる。
【００６９】
また、各チャンネルにおける波長帯域はＡＷＧ本体４１の波長帯域とフォトニック結晶フィルタ３０の波長帯域との内、帯域の狭い方で決定されるので０．８ｎｍとなる。
【００７０】
図６は図４（ａ）に示した波長合分波器本体の出力導波路の端面にフォトニック結晶フィルタを接続した波長合分波器の透過損失特性図である。図６において、横軸は波長を示し、縦軸は透過損失を示す。曲線Ｌ７はフォトニック結晶フィルタ（２５℃〜７５℃）の透過損失、曲線Ｌ８は２５℃におけるＡＷＧ本体の透過損失、曲線Ｌ９は５０℃におけるＡＷＧ本体の透過損失、曲線Ｌ１０は７５℃におけるＡＷＧ本体の透過損失をそれぞれ示す。
【００７１】
透過波長の温度依存性は、図６に示すように帯域の狭い方に支配される。
【００７２】
よって、フォトニック結晶フィルタの透過波長温度依存性がゼロのために、トータルデバイスでは透過波長が温度無依存になる。
【００７３】
また、該フォトニック結晶フィルタを使用することで、出力導波路に対して垂直に挿入することができるため、従来例（図１２参照）のように損失のバラツキ、偏波依存性は発生しない。
【００７４】
次に本発明の波長合分波器の他の実施の形態について説明する。
【００７５】
図１３（ａ）は本発明の波長合分波器の他の実施の形態を示す模式図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【００７６】
図１３（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態と図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態との相違点は、フォトニック結晶の透過損失スペクトルの透過中心波長帯域をＡＷＧ本体の透過損失スペクトルの透過中心波長帯域よりも広くした点である。
【００７７】
本実施の形態と図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態との違いは以下の３点である。
【００７８】
１）ＡＷＧ本体４１のアレイ導波路４に溝６０を設け、その溝６０に透明樹脂６１を注入したこと
２）ＡＷＧ本体４１の各チャンネル（出力導波路３ａ）における透過波長帯域を０．８ｎｍとしたこと
３）フォトニック結晶フィルタ３０の透過波長帯域を０．８ｎｍよりも２倍以上広く２．０ｎｍとしたこと
図７は本実施の形態における透過波長の温度依存性を示す図である。同図において横軸は波長を示し、縦軸は透過損失を示す。曲線Ｌ１１はＡＷＧ６３（２５℃〜７５℃）の透過損失、曲線Ｌ１２はフォトニック結晶フィルタ３０（２５℃〜７５℃）の透過損失をそれぞれ示す。
【００７９】
透過波長の温度依存性は、図１３（ａ）に示すＡＷＧ本体６１の出力導波路３ａの帯域の温度依存性とフォトニック結晶フィルタ３０の帯域の温度依存性のうちの帯域の狭い方に支配される。よって、ＡＷＧ本体６１の透過波長温度依存性が透明樹脂のアレイ導波路４の溝６０への注入によりゼロとなるために、トータルデバイス（ＡＷＧ６３）では透過波長が温度無依存になる。また、該フォトニック結晶フィルタ３０を使用することで、出力導波路３ａに対して垂直に挿入することができるため、従来例（図１１（ａ）、（ｂ）参照）に示すようなフィルタ２３に対する出力導波路３ａの傾きに起因する損失のバラツキ、偏波依存性は発生しない。
【００８０】
上記のように、ＡＷＧ本体６２とフォトニック結晶フィルタ４３とを組み合わせると、図４（ａ）、（ｂ）に示した実施の形態と同様に全損失は２つの素子（ＡＷＧ本体６２とフォトニック結晶フィルタ４３）の損失を加算したものになるので、図５の曲線Ｌ６のようになる。すなわち、クロストークの損失はＡＷＧ本体６２単体の場合よりも１０〜２０ｄＢ増大し、トータル５０〜６０ｄＢとすることができる。
【００８１】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。格子変調型フォトニック結晶は３次元に限らず、２次元としても良い。但し、２次元とした場合、光透過スペクトルは偏波依存性をもつことになる。
【００８２】
以上において、本発明の実施の形態によれば
（１）ＡＷＧ本体６２とフォトニック結晶フィルタ３０とを組み合わせた波長合分波器６３の透過波長帯域における損失増を防ぐことができる。
（２）ＡＷＧ本体６２とフォトニック結晶フィルタ３０とを組み合わせた波長合分波器６３のトータルデバイスとしての透過波長の温度無依存化を達成することができる。
（３）石英系光ファイバとの接続損失を低減することができる。
（４）工業的に量産が容易なフォトニック結晶３０を作製することができ、波長合分波器６３の製造コストを低下させることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、低損失な波長合分波器及びその製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の波長合分波器に用いられるフォトニック結晶フィルタの模式図である。
【図２】フィルタ用基板の線膨張係数とそのフィルタ用基板を用いたＴａ２Ｏ５／ＳｉＯ２系多層膜フィルタの中心波長の温度変動との関係を示す図である。
【図３】（ａ）は本発明の波長合分波器に用いられるフォトニック結晶フィルタの外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の波長合分波器の一実施の形態を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【図５】図４（ａ）に示した波長合分波器本体、フォトニック結晶フィルタ単体及びこれらを組み合わせたデバイスの３種類のスペクトル特性図である。
【図６】図４（ａ）に示した波長合分波器本体の出力導波路の端面にフォトニック結晶フィルタを接続した波長合分波器の透過損失特性図である。
【図７】本実施の形態における透過波長の温度依存性を示す図である。
【図８】（ａ）は本発明の前提となった波長合分波器の模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【図９】図８に示した波長合分波器本体、フォトニック結晶フィルタ及び波長合分波器の透過率特性を示す図であり、横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示す。
【図１０】（ａ）は格子変調型フォトニック結晶フィルタの外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示した格子変調型のフォトニック結晶フィルタの基本的な特性を示す説明図であり、（ｃ）は（ｂ）に示したフォトニック結晶フィルタの波長特性を示す図である。
【図１１】（ａ）は波長合分波器の他の従来例を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【図１２】波長合分波器の各チャンネルの透過波長の温度依存性図である。
【図１３】（ａ）は本発明の波長合分波器の他の実施の形態を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）に示した波長合分波器のフォトニック結晶フィルタ近傍の部分拡大平面図である。
【符号の説明】
３０  フォトニック結晶フィルタ
３１  フィルタ用基板
３２ａ  高屈折率媒質層
３２ｂ  低屈折率媒質層
【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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【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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