(57)【要約】【課題】本発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、結合部が製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光方向性結合器は、結合部のコア部の倒れこみを防止するために、結合部の光導波路に交差するサポート部を有する。また、クラッド部作製の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部を有することも特徴とする。【選択図】　図１
2004029139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記結合部に対し略垂直に交差するサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器。
【請求項２】
平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記結合部に対し略垂直に交差するサポート部が、両光導波路で交互に配置されていることを特徴とする光方向性結合器。
【請求項３】
平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記２本の光導波路の間で前記結合部に接合するサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器。
【請求項４】
平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記２本の光導波路の間で前記結合部に接合するサポート部と、前記結合部に対し外側から略垂直に交差するサポート部とが、交互に配置されていることを特徴とする光方向性結合器。
【請求項５】
平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器における前記結合部、若しくは請求項３に記載の前記結合部、又は請求項１、２、若しくは４に記載のサポート部に、外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が接合するように配置されていることを特徴とする光方向性結合器。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの光方向性結合器において、さらに、前記結合部の外側に、前記結合部の長手方向に略平行なサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野に利用される光方向性結合器に関するものである。詳細には、特性の再現性を向上させた導波路型光方向性結合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン基板や石英ガラス基板の上に形成可能な石英系ガラス導波路は、光の伝搬損失が小さく、化学的に安定であり、かつ石英系光ファイバとの接続整合性がよいなどの特長を有しているため、各種の導波路型光デバイスが実用化されている。導波路型光デバイスの一つに光方向性結合器がある。
【０００３】
従来の光方向性結合器の構成を図１３に示す。図１３において、５１はシリコン基板、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは光導波路、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中には２本の光導波路が近接して結合部を構成し、結合部での両導波路間での干渉により、光方向性結合機能を発揮することになる。従って、入力光Ｐ０が光導波路５２ａに入力すると、光導波路５２ｂ、５２ｃに分岐される。しかし、その結合率は主に結合部での導波路の結合長、又は導波路間隔等に依存する。ここで、光導波路５２ｃへの結合率とは、
結合率＝Ｐ２／（Ｐ１＋Ｐ２）　　（１）
をいう。
【０００４】
一般的の光方向性結合器の製造プロセスを図１４に示す。図１４において、６１はシリコン基板、６２は下部クラッド層、６３はコア層、６４は光導波路マスク、６５はコア部、６６は上部クラッド層である。シリコン基板６１の上面に下部クラッド層６２とコア層６３を堆積して、熱処理により透明化した後、コア部のパタンに合わせた光導波路マスク６４を形成する（図１４（ａ））。エッチングにより、コア部６５以外のコア層６３を除去する（図１４（ｂ））。光導波路マスク６４を除去し（図１４（ｃ））、上部クラッド層６６を堆積する（図１４（ｄ））。その後、上部クラッド層６６を熱処理により溶融して固化する（図１４（ｅ））。固化した下部クラッド層６２と上部クラッド層６６でクラッド部を形成する。
【０００５】
この製造プロセスでは、上部クラッド層６６の熱処理のために、光方向性結合器となる基板全体を１０００℃以上に加熱する。この熱処理工程で上部クラッド層６６が溶融すると、コア部６５も軟化し、変形することになる。光方向性結合器のように、結合部では２つのコア部が近接している構造では、上部クラッド層６６が固化する際の収縮力でコア部が接近する方向に倒れこむ傾向がある（図１４（ｅ））。この倒れこみは製造条件に依存するため、光方向性結合器の結合率が製造条件に依存して変動するという問題がある。
【０００６】
この問題に対して、特許３０９３３６２号は、光方向性結合器の結合部の外側にサポート部を配置するものである。図１５にその構成を示す。図１５において、５１はシリコン基板、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは光導波路、５３ａ、５３ｂはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。図１３の光方向性結合器と同様に、光導波路の途中には２本の光導波路が近接して結合部を構成している。当該結合部の外側にサポート部５３ａ、５３ｂを配置することによって、上部クラッド層の熱処理工程において、コア部に加わる力を緩和し、コア部の変形、倒れこみを防止するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１５の従来の構成では、サポート部５３ａ、５３ｂにより、コア部の変形、倒れこみがある程度防止できてはいるが、光方向性結合器の結合率を再現性よく一定にすることはできていない。図１６に結合部の外側にサポート部を有する従来の光方向性結合器のサポート部と光導波路コア部の距離に対する結合率を示す。図１６より、サポート部をコア部に近づけても結合率は安定せず、この構成では、コア部の変形、倒れこみを十分に防止できているとは言えない。防止効果を上げるために、サポート部とコア部との距離を近接させると、コア部とサポート部との間に光結合が生じ、光方向性結合器の損失が大幅に増えるという問題を有している。従って、高精度な光方向性結合器を得るためには、従来構成の光方向性結合器では、光方向性結合器の損失を増加させることなく、コア部の変形、倒れこみを十分に防止することができない。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するために、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、コア部の変形、倒れこみを十分に防止するために、結合部の光導波路に交差するサポート部を有する光方向性結合器を発明し、交差するサポート部による光損失の影響を評価した。光方向性結合器のコア部と同じ断面形状のサポート部を光導波路に垂直に接合させて、光損失の増加量を測定したところ、１ヶ所当りの過剰光損失が０．０３ｄＢ程度であることが分かった。従って、結合部の光導波路に直接交差、又は接合するサポート部を設けることによって、光方向性結合器の過剰光損失を増加させることなく、コア部の変形、倒れこみを十分に防止することができることを確認した。そこで、発明者らは、結合部の光導波路に交差するサポート部を有する各種の光方向性結合器を発明した。
【００１０】
本願第一発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記結合部に対し略垂直に交差するサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器である。
【００１１】
本願第二発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記結合部に対し略垂直に交差するサポート部が、両光導波路で交互に配置されていることを特徴とする光方向性結合器である。
【００１２】
本願第三発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記２本の光導波路の間で前記結合部に接合するサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器である。
【００１３】
本願第四発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器において、前記２本の光導波路の間で前記結合部に接合するサポート部と、前記結合部に対し外側から略垂直に交差するサポート部とが、交互に配置されていることを特徴とする光方向性結合器。
【００１４】
これらの発明における結合部に交差するサポート部は、光方向性結合器の結合部の光導波路を直接支持する構造のため、熱処理工程におけるコア部の変形、倒れこみを防止することができる。このため、熱処理工程を有する光方向性結合器において、結合率が製造条件に依存しないで一定になるような光方向性結合器を提供することができる。
一方、サポート部が結合部の光導波路に交差することによって、光散乱または余分な光結合が発生して光方向性結合器の光損失の原因となるが、結合部に略垂直に交差するサポート部は、光方向性結合器の光導波路に対し略垂直に接合するため、これらの問題は回避される。光散乱または余分な光結合を抑圧するために、接合点におけるサポート部の幅は、光方向性結合器の導波路幅と同程度か、それ以下が望ましい。
【００１５】
本願第五発明は、平面基板上に、光導波路材料で作製された光が伝搬するコア部と、該コア部の周りの屈折率がコア部の屈折率より小さいクラッド部とからなる２本の光導波路によって構成され、該２本の光導波路の中間の一部が平行で他の部分より近接した結合部となっている光方向性結合器における前記結合部、若しくは本願第三発明の前記結合部、又は本願第一、第二、若しくは第四発明のサポート部に、外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が接合するように配置されていることを特徴とする光方向性結合器である。
この発明により、光方向性結合器の上部クラッド層の熱処理工程において、サポート部が外側から流入するクラッド材料を堰き止めることができ、コア部の変形、倒れこみを防止することができ、結合率が製造条件に依存しないで一定になるような光方向性結合器を提供することができる。
【００１６】
本願第六発明は、本願第一乃至第五発明のいずれかの光方向性結合器において、さらに、前記結合部の外側に、前記結合部の長手方向に略平行なサポート部を有することを特徴とする光方向性結合器である。
本発明により、サポート部を組み合わせることにより、コア部の変形、倒れこみを一層効果的に防止することができ、結合率が製造条件に依存しないで一定になるような光方向性結合器を提供することができる。
なお、これらの各構成は、可能な限り組み合わせることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。なお、ここで説明するすべての実施の形態では、導波路基板としてシリコン基板、光導波路として石英系ガラス光導波路を用いて説明しているが、本願発明はこれに限定されるものではなく、例えば、導波路基板としてガラス基板、半導体基板、セラミック基板、プラスチック基板等が、また光導波路として半導体導波路、ガラス導波路、有機材料導波路等の導波路材料の組み合わせにも適用可能である。
【００１８】
（実施の形態１）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図１に示す。図１において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ａ、１３ｂはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。本光方向性結合器の断面図を図２に示す。図２（ａ）、図２（ｂ）は、それぞれ図１における線Ａ−Ａ’、線Ｂ−Ｂ’における断面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）において、１２ａ、１２ｄは光導波路部、１３ａ、１３ｂはサポート部、２１はシリコン基板、２２は下部クラッド層、２３は上部クラッド層である。図１、図２から分かるように、光導波路の途中には２本の光導波路が近接して結合部を構成し、サポート部１３ａ、１３ｂが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置されている。
【００１９】
本実施の形態で用いた光導波路はＧｅＯ２添加石英ガラスであり、そのコア部の断面は７μｍ×７μｍの矩形、コア部とクラッド部の屈折率差は０．７５％、光導波路の最小曲げ半径は５ｍｍ、結合部での２本の光導波路の中心間の距離は１０μｍ、結合部での光導波路の長さは０．４ｍｍ、サポート部の断面はコア部と同じ７μｍ×７μｍの矩形、サポート部のそれぞれの長さは約０．２ｍｍ、それぞれのサポート部の間隔は０．１ｍｍとした。このようなサポート部を有する光方向性結合器は、サポート部を含む光導波路マスクを用いて光導波路のコア部とサポート部を同時にパタン化すればよく、その製造は図１４で説明した石英系ガラス導波路の製造方法と同様に容易に可能である。
【００２０】
このような複数のサポート部を設け、サポート部がコア部を直接支持することによって、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみを防止することができ、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。前述したように、光方向性結合器の過剰損失要求値の範囲内でコア部の変形、倒れこみを防止できるような数値を調整すればよい。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００２１】
（実施の形態２）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図３に示す。図３において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｃ、１３ｄはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中には２本の光導波路が近接して結合部を構成し、サポート部１３ｃ、１３ｄが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置されている。実施の形態１では、サポート部が光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路に対して、互いに対向するように配置されていたが、本実施の形態では、サポート部１３ｃ、１３ｄが光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路を介して交互に配置されている点が大きく異なる。本実施の形態で用いた光導波路はＧｅＯ２添加石英ガラスであり、コア部やサポート部の形状、大きさ等は実施の形態１と同じである。
【００２２】
本実施の形態で採用したサポート部を交互に配置することによる効果を図４で説明する。図４は、光方向性結合器の結合部を拡大したものである。図４（ａ）、図４（ｂ）は、それぞれ図１、図３の光方向性結合器の結合部である。図中における矢印は、上部クラッド層の熱処理工程においてコア部に加わる力を表す。図４（ａ）では、サポート部の存在により、コア部全体が倒れこむことは防止することができた。しかし、サポート部のない部分での２本のコア部が結合部の外側のクラッド層からの力により倒れこんだため、互いに近づき、結合部における２本の光導波路の間隔を狭めてしまう。これに比べて、図４（ｂ）では、サポート部のない部分での２本のコア部が結合部の外側のクラッド層からの力により倒れこんでも、コア部の近づく距離を半分にすることができる。
【００２３】
従って、サポート部を光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路を介して交互に配置することによって、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみによる影響をより効果的に抑制でき、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００２４】
（実施の形態３）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図５に示す。図５において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｅ、１３ｆ、１３ｇ、１３ｈ、１３ｉはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中に２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図５（ａ）では、結合部の２本の光導波路の間でサポート部１３ｅが結合部に接合するように配置されている。実施の形態１では、サポート部が光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路に対して、外側から略垂直に接合するように配置されているが、本実施の形態では、サポート部１３ｅが光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路の間に配置されている点が大きく異なる。図５（ｂ）では、結合部の２本の光導波路の間でサポート部１３ｅが結合部に接合するように配置され、さらに、実施の形態１のように、サポート部１３ｆ、１３ｇが光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路に対して、外側から略垂直に接合するように配置されている。図５（ｃ）では、結合部の２本の光導波路の間でサポート部１３ｅが結合部に接合するように配置され、さらに、実施の形態２のようにサポート部１３ｈ、１３ｉが光方向性結合器の結合部にある２本の光導波路を介して交互に配置されている。本実施の形態で用いた光導波路はＧｅＯ２添加石英ガラスであり、コア部やサポート部の形状、大きさ等は実施の形態１と同じである。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、結合部の２本の光導波路の間で、サポート部１３ｅがコア部を直接支持することによって、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみを防止することができ、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、図５（ａ）のサポート部に加え、実施の形態１又は実施の形態２で説明したサポート部を追加することによって、クラッド層の熱処理工程におけるコア部の変形、倒れこみによる影響をより効果的に抑制でき、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。前述したように、光方向性結合器の過剰損失要求値の範囲内でコア部の変形、倒れこみを防止できるような数値を調整すればよい。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００２６】
（実施の形態４）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図６に示す。図６において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｅ、１３ｊ、１３ｋはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中に２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図６では、結合部の２本の光導波路の間でサポート部１３ｅが結合部に接合され、さらに、サポート部１３ｊ、１３ｋが外側から結合部に略垂直に接合されている。ここで、２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部１３ｅと、外側から結合部に対し略垂直に交差するサポート部１３ｊ、１３ｋとが、交互に配置されている。本実施の形態で用いた光導波路はＧｅＯ２添加石英ガラスであり、コア部やサポート部の形状、大きさ等は実施の形態１と同じである。
【００２７】
本実施の形態で採用したサポート部を交互に配置することによる効果を図７で説明する。図７は、光方向性結合器の結合部を拡大したものである。図７（ａ）、図７（ｂ）は、それぞれ図５（ａ）、図６の光方向性結合器の結合部である。図中における矢印は、上部クラッド層を熱処理工程においてコア部に加わる力を表す。図７（ａ）では、サポート部の存在により、コア部全体が倒れこむことは防止することができた。しかし、サポート部のない部分での２本のコア部がクラッド層からの力により倒れこんだため、互いに近づき、結合部における２本の光導波路の間隔を狭めてしまう。これに比べて、図７（ｂ）では、サポート部が交互に光導波路に接合しているため、クラッド層からの力により倒れこんでも、コア部の近づく距離を半分以下にすることができる。
【００２８】
従って、２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部と、外側から結合部に対し略垂直に交差するサポート部とを、交互に配置することによって、クラッド層の熱処理工程におけるコア部の変形、倒れこみによる影響をより効果的に抑制でき、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００２９】
（実施の形態５）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図８、図９に示す。図８において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｍ、１３ｎ、１３ｐ、１３ｑ、１３ｒ、１３ｓはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中に２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図８（ａ）では、サポート部１３ｍ、１３ｎが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置され、さらにサポート部の外側先端は、上部クラッド層の熱処理工程において結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止める矩形の形状としている。図８（ｂ）では、サポート部１３ｐ、１３ｑが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置され、さらにサポート部の外側先端は、上部クラッド層の熱処理工程において結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止める三角形の形状としている。図８（ｃ）では、サポート部１３ｒ、１３ｓが上部クラッド層の熱処理工程において結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止める三角形の形状としている。
【００３０】
ここでは、サポート部の矩形又は三角形の大きさは平面上で概ね８０μｍ×８０μｍ程度の広がりとした。このような形状は、結合部に略垂直に接合するサポート部の先端に広い面積の領域を確保するものであるが、図８（ａ）、図８（ｂ）のように等幅としたサポート部の先端に広い面積の領域を形成するようにしても良いし、図８（ｃ）のように結合部と接合する領域から徐々に幅広となるようにしてもよい。いずれの場合も、光方向性結合器の結合部と接合するサポート部の幅は光方向性結合器のコア部と同程度か、それ以下として接合による過剰光損失を小さく抑えるのが望ましい。
【００３１】
サポート部の形状および大きさはこれらに限定されるものではなく、光方向性結合器の結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止めるに十分な形状のサポート部であり、かつ、その存在が結合部の光導波路を伝搬する光信号に影響を及ぼさないような位置関係にあればよい。
【００３２】
実施の形態３で説明した結合部の２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部を有する光方向性結合器に、図８で説明したサポート部を付加した構成を図９に示す。図９において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｅ、１３ｍ、１３ｎ、１３ｐ、１３ｑ、１３ｒ、１３ｓはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。図９（ａ）では、結合部の２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部１３ｅを有する光方向性結合器に、さらに図８（ａ）におけるサポート部１３ｍ、１３ｎが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置されている。図９（ｂ）では、結合部の２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部１３ｅを有する光方向性結合器に、さらに図８（ｂ）におけるサポート部１３ｐ、１３ｑが結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置されている。図９（ｃ）では、結合部の２本の光導波路の間で結合部に接合するサポート部１３ｅを有する光方向性結合器に、さらに図８（ｃ）におけるサポート部１３ｒ、１３ｓが配置されている。
【００３３】
本実施の形態で用いた光導波路はＧｅＯ２添加石英ガラスであり、コア部やサポート部の形状、大きさ等は実施の形態１と同じである。このようなサポート部を有する光方向性結合器は、サポート部を含む光導波路マスクを用いて光導波路のコア部とサポート部を同時にパタン化すればよく、その製造は図１４で説明した石英系ガラス導波路の製造方法と同様に容易に可能である。
【００３４】
これらのサポート部を設け、サポート部がコア部を直接支持することによって、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみを防止することができ、さらに、サポート部を上部クラッド層の熱処理工程において結合部の外側から流入するクラッド層の材料を堰き止める形状とすることによって、コア部への力を小さくできるためコア部の変形、倒れこみを効果的に防止することができた。従って、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。前述したように、光方向性結合器の過剰損失要求値の範囲内でコア部の変形、倒れこみを防止できるような数値を調整すればよい。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００３５】
（実施の形態６）
本実施の形態である光方向性結合器の平面図を図１０、図１１、図１２に示す。図１０において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中に２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図１０（ａ）では、コア部を直接支持するサポート部が結合部に対して外側から略垂直に接合するように配置され、さらに当該サポート部の外側の先端には、上部クラッド層の熱処理工程の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が結合部の長手方向に略平行に配置されている。図１０（ｂ）では、結合部に対して外側から略垂直に接合するサポート部が光導波路で交互に配置されてコア部を直接支持し、さらに当該サポート部の外側の先端には、上部クラッド層の熱処理工程の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が結合部の長手方向に略平行に配置されている。図１０（ｃ）では、コア部を直接支持するサポート部が結合部に対して外側から接合するように配置され、さらに上部クラッド層の熱処理工程の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が結合部の長手方向に略平行に配置されている。
【００３６】
図１１において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ｅ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中には２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）に示す実施の形態は、図５（ａ）に示す実施の形態の光方向性結合器に、図１０に示す実施の形態のサポート部をさらに追加したものである。即ち、図１１（ａ）では、結合部に光導波路の内側から接合するサポート部１３ｅに加え、結合部に光導波路の外側から接合するサポート部と、結合部の長手方向に略平行なサポート部の組み合わせ１４ａ、１４ｂが配置されている。図１１（ｂ）では、結合部に光導波路の内側から接合するサポート部１３ｅに加え、結合部に光導波路の外側から接合するサポート部と、結合部の長手方向に略平行なサポート部の組み合わせ１４ｃ、１４ｄが配置されている。図１１（ｃ）では、結合部に光導波路の内側から接合するサポート部１３ｅに加え、結合部に光導波路の外側から接合するサポート部と、結合部の長手方向に略平行なサポート部の組み合わせ１４ｅ、１４ｆが配置されている。これらの光方向性結合器では、結合部に光導波路の内側又は外側から接合するサポート部はコア部を直接支持し、結合部の長手方向に略平行なサポート部は上部クラッド層の熱処理工程の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止める。
【００３７】
図１２において、１１はシリコン基板、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは光導波路、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１４ｇ、１４ｈはサポート部、Ｐ０は入力光、Ｐ１、Ｐ２は出力光である。光導波路の途中に２本の光導波路が近接して結合部を構成している。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示す実施の形態は、図１、図３、図５（ａ）に示す実施の形態の光方向性結合器に、さらに、上部クラッド層の熱処理工程の際に外側から流入するクラッド材料を堰き止めるサポート部が結合部の長手方向に略平行に配置されている。図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示す実施の形態では、結合部の長手方向に略平行なサポート部１４ｇ、１４ｈは、結合部に接合するサポート部とは分離されている。このような、分離されたサポート部であっても、上部クラッド層の熱処理工程で結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止めることができる。
【００３８】
これらのサポート部を設け、サポート部がコア部を直接支持することによって、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみを防止することができ、さらに、結合部の長手方向に略平行なサポート部を設けて、上部クラッド層の熱処理工程で結合部の外側から流入するクラッド材料を堰き止めることによって、コア部への力を小さくできるためコア部の変形、倒れこみを効果的に防止することができた。従って、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器とすることができた。サポート部の断面、サポート部のそれぞれの長さ、それぞれのサポート部の間隔、サポート部の本数は本実施の形態の数値に限定されるものではない。前述したように、光方向性結合器の過剰損失要求値の範囲内でコア部の変形、倒れこみを防止できるような数値を調整すればよい。また、サポート部の平面形状は直線に限る必要はなく、コア部を直接支持できる形状であればよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上部クラッド層の熱処理工程で発生するコア部の変形、倒れこみを防止することが可能となり、製造条件に依存することなく結合率が一定になるような光方向性結合器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図２】本発明の実施の形態である光方向性結合器の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態である光方向性結合器の結合部の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図７】本発明の実施の形態である光方向性結合器の結合部の拡大図である。
【図８】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図９】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図１２】本発明の実施の形態である光方向性結合器の平面図である。
【図１３】従来の光方向性結合器の平面図である。
【図１４】従来の光方向性結合器の製造工程を説明する図である。
【図１５】従来の光方向性結合器の平面図である。
【図１６】従来の光方向性結合器の特性を説明する図である。
【符号の説明】
１１：シリコン基板
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：光導波路
１３ａ〜１３ｓ：結合部の長手方向に略垂直に配置されたサポート部
１４ａ〜１４ｈ：結合部の長手方向に略平行に配置されたサポート部
２１：シリコン基板
２２：下部クラッド層
２３：上部クラッド層
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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