(57)【要約】【課題】複数の光回路を含む光集積回路素子の製造歩留りを大幅に低減することができる光導波路型集積回路素子の提供。【解決手段】素子内に、所定の機能を果たす光回路を２個以上有する光導波路型光集積回路において、前記光回路と同一機能を果たす予備光回路と、前記光回路を迂回して前記予備光回路に光を導く光切替器および迂回光路を有する光導波路型光集積回路素子。光切替器は、光回路へ光を導く光路と予備光回路へ光を導く迂回光路を交差、好ましくは直交させ、この交差部に溝を、好ましくは垂直に形成し、溝内の屈折率を変化させることにより光路の切替を行うことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子内に、所定の機能を果たす光回路を２個以上有する光導波路型光集積回路において、前記光回路と同一機能を果たす予備光回路と、前記光回路を迂回して前記予備光回路に光を導く光切替器および迂回光路を有することを特徴とする光導波路型光集積回路素子。
【請求項２】
前記光切替器は、前記光回路へ光を導く光路と前記予備光回路へ光を導く迂回光路を交差させ、この交差部に溝を形成し、溝内の屈折率を変化させることにより光路の切替を行うものである請求項１記載の光導波路型光集積回路素子。
【請求項３】
前記溝内の屈折率は、前記光路を形成する光導波路コアの屈折率と実質的に同一にされている請求項２記載の光導波路型光集積回路素子。
【請求項４】
前記溝内に前記光導波路コアの屈折率と実質的に同一の屈折率の気体、液体または樹脂が充填されている請求項３記載の光導波路型光集積回路素子。
【請求項５】
前記溝内の屈折率は、前記光路を形成する光導波路コアの屈折率よりも低くされている請求項２記載の光導波路型光集積回路素子。
【請求項６】
前記溝内に前記光導波路コアの屈折率よりも低い屈折率の気体、液体または樹脂が充填されている請求項５記載の光導波路型光集積回路素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路型集積回路素子に関し、特に、素子内に所定の機能を果たす光回路を２個以上有する光導波路型集積回路素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単独で一定の機能を果たす光回路（光導波路部品）を２個以上、一つの光導波路素子に集積化した光導波路型集積回路素子が一般的になりつつある。このような光導波路型集積回路素子の一例を図５に示す。５１は光集積回路素子、５２は前段光集積回路素子、５３ａ、５３ｂ、５３ｃは光回路、５４は後段光集積回路素子である。ここで、各光回路５３ａ、５３ｂ、５３ｃとして光減衰器を、また、後段光集積回路素子５４として光合波器を適用すると、光信号を波長ごとに減衰させて合波する高機能の光導波路素子が実現される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０６２４４３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、光回路５３ａ、５３ｂ、５３ｃの中の一つでも動作不可能であると、前段光集積回路素子５２は動作可能にならない。一つの光回路が動作可能である確率をｐ１、前段光集積回路素子５２を構成する光回路の数をｎとすると、前段光集積回路素子５２が動作可能な確率ｐｎは、次式で表せる。
ｐｎ＝ｐ１ｎ
【０００５】
このように、前段光集積回路素子５２の動作確率、すなわち、光集積回路素子５１の動作確率は、指数関数的に減少することになる。光回路の動作確率ｐ１＝０．９９、光回路の数ｎ＝４０とすると、前段光集積回路素子５２の動作確率ｐｎ＝０．６７となる。このことは、光集積回路素子５１の製造歩留りを著しく低下させることを意味する。集積化の度合いを表すｎが大きくなるほど、製造歩留りが低下する確率大きくなり、光回路の集積化を効果的に実現することが難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、複数の光回路を含む光集積回路素子の製造歩留りを大幅に低減することができる光導波路型集積回路素子の提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、素子内に、所定の機能を果たす光回路を２個以上有する光導波路型光集積回路において、前記光回路と同一機能を果たす予備光回路と、前記光回路を迂回して前記予備光回路に光を導く光切替器および迂回光路を有する光導波路型光集積回路素子を提供する。このように、本来使用すべき光回路に加えてこの光回路と同一機能を果たす予備光回路を設けておくことにより、本来使用すべき光回路が使用不可能な場合は、光信号を本来使用すべき光回路を迂回して予備光回路に導き、所望の信号処理を行うことができるようになる。この結果、本来不良品となるべきものを良品として使用することが可能となり、製造歩留りを向上できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、光切替器は、光回路へ光を導く光路と予備光回路へ光を導く迂回光路を交差、好ましくは直交させ、この交差部に溝を、好ましくは垂直に形成し、溝内の屈折率を変化させることにより光路の切替を行うことができる。溝内の屈折率を、光路を形成する光導波路コアの屈折率と実質的に同一にすると、光は直進して本来の光路を進み、溝内の屈折率を、光路を形成する光導波路コアの屈折率よりも低くすると、光は迂回光路に導かれるようになる。溝内には、気体、液体または樹脂を充填して所望の屈折率とすることが可能である。
【０００９】
図１は、本発明の光導波路型光集積回路素子の一実施の形態を示すものである。本実施の形態における光集積回路素子１は、大きく分けて、前段光集積回路素子２、後段光集積回路素子４および予備光集積回路素子５からなっている。前段光集積回路素子２は、複数個の光回路３ａ、３ｂ、３ｃを有しており、また、予備光集積回路素子５は、複数個の予備光回路６ａ、６ｂを有している。光導波路コアからなる光路７ａ、７ｂ、７ｃには、光切替器９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、が挿入され、後述するように光信号の伝送方向が、迂回光路（光導波路コア）８ａ、８ｂの方に切替えられるようになっている。
【００１０】
光回路３ａ、３ｂ、３ｃが全て正常に動作する場合、光信号は、光路７ａ、７ｂ、７ｃおよび光回路３ａ、３ｂ、３ｃを経て後段光集積回路素子４へと伝搬される。すなわち、各光回路３ａ、３ｂ、３ｃとして光減衰器を、また、後段光集積回路素子４として光合波器を適用すると、光信号を波長ごとに減衰させて合波する高機能の光導波路素子が実現される。
【００１１】
ここで、光回路３ｂが不良と判断された場合は、図２に示すように、光路７ｂに挿入された光切替器１０ｂと１１ｂの切替えを行い、光信号は、迂回光路８ａを経て予備光回路６ａに導入され、さらに光切替器１１ｂを経て後段光集積回路素子４に到達する。したがって、光回路３ｂの不良は、予備光回路６ａによってリカバーされることになる。
【００１２】
光切替器９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの構成および動作について図３および図４を参照して説明する。図３（ａ）および図４（ａ）は、平面説明図であり、図３（ｂ）および図４（ｂ）は断面説明図である。光切替器は、光導波路コアからなる光路７ａ、７ｂ、７ｃと光導波路コアからなる迂回光路８ａ、８ｂの交差部に垂直溝１３を形成し、この垂直溝１３内の屈折率を調整することにより、光の進行方向を決定するものである。垂直溝１３内部を光導波路コアの屈折率と実質的に同一の屈折率すると、図３（ａ）の矢印（イ）、（ロ）で示すように光は直進し、光路の切替えは行われない。垂直溝１３内部を光導波路コアの屈折率より低い屈折率とすると、図４の矢印（ハ）で示すように、光路の切替えが行われる。垂直溝１３内部の屈折率の調整は、光導波路コアよりも屈折率の低い、または、光導波路コアと屈折率の等しい気体、液体または樹脂などを充填するなどして行われる。
【００１３】
ここで、前段光集積回路素子２に着目し、光回路が動作可能である確率をｐ１、前段光集積回路素子２を構成する光回路の数をｎ、予備光回路の数をｍとすると、前段光集積回路素子２が動作可能な確率ｐｎはおよそ次式で表わすことができる。
【００１４】
【数１】
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【００１５】
ｐ１＝０．９９、ｎ＝４０、ｍ＝１の場合を考えると、ｐｎ＝０．９４となり、予備光回路を１個加えただけで、製造歩留りを大幅に改善することができる。
【００１６】
実際に、図１に示すような光集積回路素子を用い、光減衰器４０個、光合波器１個および予備光回路１個を集積化した光導波路型光集積回路素子を３５個試作した。このうち、光合波器に不良がなかった素子から２０個を無作為に抽出し、光減衰域の不良の有無を調べた。このとき、光減衰器の良品数は、全光減衰器数８００個中７９１個で、光減衰器の歩留りは、約９９％であった。予備光回路を使用せずに良品となった回路素子の数は、２０個中１２個であり、歩留りは６０％であった。予備光回路を使用した回路素子の良品数は２０個中１９個であり、歩留りは９５％であった。
【００１７】
なお、上記実施の形態においては、光集積回路素子１は、前段光集積回路素子２、後段光集積回路素子４および予備光集積回路素子５からなる場合について説明したが、本発明は、後段光集積回路素子４が存在しない場合も成り立つものである。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明してきたとおり、本発明は、素子内に、所定の機能を果たす光回路を２個以上有する光導波路型光集積回路において、前記光回路と同一機能を果たす予備光回路と、前記光回路を迂回して前記予備光回路に光を導く光切替器および迂回光路を有する光導波路型光集積回路素子を提供するものであり、本来使用すべき光回路が使用不可能な場合は、光信号を本来使用すべき光回路を迂回して予備光回路に導き、所望の信号処理を行うことができるようになる。この結果、本来不良品となるべきものを良品として使用することが可能となり、製造歩留りを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路型光集積回路素子の一実施の形態の説明図。
【図２】本発明の光導波路型光集積回路素子の一実施の形態の動作の説明図。
【図３】本発明の光導波路型光集積回路素子の一実施の形態において使用される光切替器の動作の説明図であり、（ａ）は、平面説明図、（ｂ）は断面説明図。
【図４】本発明の光導波路型光集積回路素子の一実施の形態において使用される光切替器の動作の説明図であり、（ａ）は、平面説明図、（ｂ）は断面説明図。
【図５】従来例の説明図。
【符号の説明】
１：光集積回路素子
２：前段光集積回路素子
３ａ、３ｂ、３ｃ：光回路
４：後段光集積回路素子
５：予備光集積回路素子
６ａ、６ｂ：予備光回路
７ａ、７ｂ、７ｃ：光路
９ａ、９ｂ、９ｃ、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：光切替器
１３：溝
【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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