(57)【要約】【課題】この発明の目的は、光分波器および合波器などに適用される特に偏光変化と温度変化に強い高分子光導波路回路を提供することにある。【解決手段】光導波路カプラ回路８は、基板１　の表面に形成された２本の光導波路コア２、３からなる。この光導波路コア２、３が基板１　上に形成された下部クラッド層６と上部クラッド層７に覆われ、光導波路コア２、３を互いに平行に接近させることによって形成した二つの方向性結合器４、５を持ち、光導波路コア２、３の断面形状、屈折率および回路配線に関わる各ファクタを、回路特性が波長変化、偏光変化と温度変化によっても一定に保たれるように最適化する。【選択図】　　　　図１
2004037769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板上に形成された高分子下部クラッド層と、
該高分子下部クラッド層上に形成された少なくとも２本の高分子光導波路と、
該高分子光導波路を被覆する高分子上部クラッド層と、
前記少なくとも２本の高分子光導波路のうちの２本の光導波路を複数個所で互いに近接させて構成した複数個の方向性結合器とを具え、
前記２　本の高分子光導波路の各一方の端部を入力端、各他方の端部を出力端とする光導波路カプラ回路デバイスであって、
前記複数個の方向性結合器のうちの隣り合う任意の２個の方向性結合器の間を連結する前記２本の光導波路の実効光路長に差ΔＬ　を設け、
この実効光路長差ΔＬ　を０．７　乃至０．９　μｍ　に設定したことを特徴とする光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項２】
基板と、
該基板上に形成された高分子下部クラッド層と、
該高分子下部クラッド層上に形成された少なくとも２本の高分子光導波路と、
該高分子光導波路を被覆する高分子上部クラッド層と、
前記少なくとも２本の高分子光導波路のうちの２本の光導波路を複数個所で互いに近接させて構成した複数個の方向性結合器とを具え、
前記複数個の方向性結合器のうちの隣り合う任意の２個の方向性結合器の間を連結する前記２本の光導波路の実効光路長に差ΔＬ　を設けるとともに、この実効光路長差ΔＬ　を０．　７乃至０．　９μｍ　に設定し、
前記各方向結合器は、それぞれ２本の光導波路の平行部分を具えることを特徴とする光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項３】
前記高分子光導波路を１．５０８　〜１．５６８　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項４】
前記高分子下部クラッド層を１．５０３　〜１．５６２　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする請求項１乃至３記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項５】
前記高分子上部クラッド層を１．５０３　〜１．５６２　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする請求項１乃至４記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項６】
前記一方の方向性結合器における２本の光導波路の平行部分の長さを０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　、前記他方の方向性結合器における平行部分の長さを１．４５４　〜１．６１２ｍｍ　にそれぞれ選定したことを特徴とする請求項１乃至５記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項７】
前記各方向性結合器における２本の光導波路の平行部分における間隔を４．３　〜５．１　μｍ　にそれぞれ選定したことを特徴とする請求項１乃至６記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項８】
前記光導波路の断面形状を幅ｗ及び厚さｔを有する方形に形成したことを特徴とする請求項１乃至７記載の光導波路回路デバイス。
【請求項９】
前記光導波路の断面形状を正方形に形成したことを特徴とする請求項１乃至８記載の光導波路回路デバイス。
【請求項１０】
前記光導波路の断面形状を正方形とし、その一辺の長さを６〜８μｍ　としたことを特徴とする請求項９記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項１１】
前記高分子下部クラッド層の厚さを約２０μｍとしたことを特徴とする請求項１乃至１０　項記載の光導波路カプラ回路デバイス
【請求項１２】
前記基板を石英板で構成したことを特徴とする請求項１乃至１１記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項１３】
前記基板をシリコン板で構成したことを特徴とする請求項１乃至１１記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【請求項１４】
前記基板をポリイミド樹脂板で構成したことを特徴とする請求項１乃至１１記載の光導波路カプラ回路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光通信などにおいて、光分波器および合波器などに適用される特に偏光変化と温度変化に強い高分子光導波路回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｓ、ＣそしてＬ波長バンドの光を用いた高密度波長多重（ＤＷＤＭ）通信システムにおいて、１５５０ｎｍ　波長を中心とする８０−１００ｎｍ　バンドの光が波長の変化によらず一定の分配比率で、二つチャンネルに分けられるように出力される光デバイスとして、波長無依存光導波路カプラがある。その分配比率が１：１であるカプラは、３ｄＢ　カプラと呼ばれ、多くの場面で使われている。
【０００３】
波長無依存光導波路カプラは、図９に例示されたマッハツェンダ干渉計型光回路１７　で構成され、石英或いはシリコンウェーハ等からなる基板２０　の表面に形成された２　本の光導波路コア１３　、１４　を備えている（Ｋ．ＪＩＮＧＵＪＩ　ｅｔ　ａｌ，　”ＭＡＣＨ−ＺＥＨＮＤＥＲ　ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ　ＴＹＰＥ　ＯＰＴＩＣＡＬ　ＷＡＶＥＧＵＩＤＥ　ＣＯＵＰＬＥＲ　ＷＩＴＨ　ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ−ＦＬＡＴＴＥＮＥＤ　ＣＯＵＰＬＩＮＧ　ＲＡＴＩＯ　”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．　Ｌｅｔｔ．，　１９９０，　Ｖｏｌ．２６，　Ｎｏ．１７，　ｐｐ．１３２６−１３２７，特開平３−２１３８２９　号公報）。
光導波路コア１３　、１４　は、基板２０　上に形成された下部クラッド層１８　と上部クラッド層１９　で覆われている。そのコアとクラッドの主成分が二酸化珪素（ＳｉＯ２　）からなる場合は石英光導波路と称されるに対して、高分子材料からなる場合は高分子光導波路と呼ばれている。
【０００４】
このマッハツェンダ干渉計型光回路１７　は、前記光導波路コア１３　、１４　を互いに平行に接近させることによって形成した二つの方向性結合器１５　、１６　を備えている。マッハツェンダ干渉計型光回路１７　は、前記光導波路コア１３　、１４　のうち、一方の光導波路コア１３　或いは１４　の一端部、１３ａ　或いは１４ａ　に入力した１５５０ｎｍ波長を中心とする８０−１００ｎｍ　波長バンドを有する信号光のパワーを１：１の分配比率で分離し、前記光導波路コア１３　、１４　の別端１３ｂ　、１４ｂ　にそれぞれ入力の５０
％で出力している。
【０００５】
このマッハツェンダ干渉計型光回路１７　の重要な応用例として、図２　に示された２×２Ｎスプリッタがある。この２×２Ｎスプリッタは、マッハツェンダ干渉計型光回路１７　と同様な導波路配線を有する波長無依存３ｄＢ　カプラ９　、と横並んだ二つ１　×Ｎスプリッタから構成した導波路分岐回路１０　との長手方向の接続により構成される。このような特徴的な配線構造を持つ図２に示される２×２Ｎスプリッタは、ＤＷＤＭに要求された波長バンドを有しながら光パワースプリッタ機能を実現している。
【０００６】
例えば、図２　に示された２×２Ｎスプリッタは、前記波長無依存３ｄＢ　カプラ９の入力口９ａ　と９ｂ　のうち一方の入力口９ａ　に入力した１５５０ｎｍ　波長を中心とする８０−１００ｎｍ　の波長バンドを有する信号光λを前記導波路分岐回路１０　のそれぞれの出力口１０１　、１０２　、．．．．　、１０２Ｎ　から、入力光パワーを均等に分配し出力させる働きを持つ。入力口９　ｂ　に入力しても効果が全く同じであるが、通常の通信システムでは通信回路の安全性を考慮し、入力口９ａ　と９ｂ　のうち何れか一つが予備としての役割を果たすことになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示される２×２Ｎスプリッタは、高分子光導波路を用いているので、使用温度が変化すると特性の変動が大きいため、適用できる温度範囲は比較的狭い。または、高分子材料は複屈折性が有り、使用される光の偏光方向が変化すると特性の変動も大きくなるため、図２に示す２×２Ｎスプリッタの偏光依存損失特性（ＰＤＬ　）は悪くなる。
但し、図２に示す２×２Ｎスプリッタの後半部を構成する前記導波路分岐回路１０　は、高分子光導波路を用いても構造上は温度変化と偏光変化に依存しにくいので、温度変化と偏光変化との影響をあまり受けない（Ｂａｏ−Ｘｕｅ　Ｃｈｅｎ　ｅｔ　ａｌ，　”Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｃｏｕｐｌｅｒ　”，　ＵＳ　Ｐａｔｅｎｔ　５７５７９９５　）。従って、問題となるのは、図２に示す２×２Ｎスプリッタの前半部を構成する前記波長無依存３ｄＢ　カプラ９である。
【０００８】
光導波路に用いられる高分子材料の屈折率温度係数は、石英の十数倍以上で、またその複屈折は、石英がほぼゼロであるのに対して、約０．００８２　となる。周囲温度かもしくは光の偏光面が変わると前記波長無依存３ｄＢ　カプラ９を伝播する導波モードの実効屈折率が大きく変わり、設計したパラメータのバランスが崩れ、特性は設計目標から外れてしまう。
【０００９】
前記波長無依存３ｄＢ　カプラ９と同じ構造を持つ図９に例示されるマッハツェンダ干渉計型光回路１７　を用いて分析すると、周囲温度が変わると前記導波路コア１３　、１４　そしてそれら導波路コアの周りのクラッドの屈折率が大きく変わり、それにより引き起こされる特性劣化は、主に二つの原因による。一番目の原因としては、前記二つの方向性結合器１５　、１６　の完全結合長が変わってしまい設計した結合率を達成することが出来なくなることである。二番目のものとしては、前記の導波路コア１３　と１４　の光路長差より生じる位相差が変わり、これによりパワー分配比率が変化してしまうことである。また、入力する信号光の偏光面が変化すると、複屈折の影響を受けて光導波路の等価屈折率が変わってしまう。これにより前記の二つの方向性結合器１５　、１６　の完全結合長と前記の導波路コア１３　と１４　の光路長差より生じた位相差が変わってしまい、パワー分配比率が設計値よりずれてしまう。
【００１０】
上述の温度依存性の問題を解決するにあたっては、より全体的な構造の改良が必要である。これと似た問題は、一部の石英光導波路回路においても生じる。石英材料の場合には、その屈折率温度係数は、正の値であり且つ小さいので、石英光導波路コアの上に負の屈折率温度係数を有する高分子薄膜をコーテングし、この温度依存性をキャンセルする方法などがある。しかし高分子材料の屈折率温度係数は、ほとんどが負の値であり且つその絶対値が大きいので、この方法は、高分子光導波路の場合には適用できない。
【００１１】
高分子光導波路の温度特性を改善するために、熱膨張率の大きい高分子材料から成る基板を使う方法もある。この方法は、要するに基板が持つ大きな熱線膨張を活かして、高分子光導波路が持つ負の温度特性を相殺するというものである。しかしこの方法は、大きな熱線膨張率を有する材料に限定され、シリコンや石英基板等の熱膨張率の値が小さいものでは、シリコン基板の上に他の半導体デバイスを集積するように、その上に高分子光導波路回路を作製することは出来ない。
【００１２】
上述の偏光依存性の問題を解決するために、導波路断面に溝を掘ってその溝に薄膜波長板を挿し入れ、これにより偏光面を直角方向に回転させ、回転前後の影響が相殺することにより偏光依存性をキャンセルする方法がある。しかしこの効果を果たすためには鏡面対称的な光導波路回路配線が必要なので、ＡＷＧ　のような対称構造のものに使われているが、光導波路回路の非対称性により波長無依存化を実現するようなカプラにはこの方法は適用できない。また、導波路に溝を掘りその溝に薄膜波長板を挿し入れる等の製造工程に課せられる条件が煩雑であることから厳しくなり、顕微鏡作業が要るなどの理由で歩留まりが悪く、コスト高となる等の不利な面がある。
【００１３】
本発明の目的は、高分子光導波路を採用した最も重要な理由である低コストというメリットを保持しつつ、既存の技術でシリコンや石英基板等の上に偏光無依存性且つ温度無依存性を具えた高分子光導波路型マッハツェンダ型干渉計光回路を提供することにある。
【００１４】
高分子光導波路カプラ回路は、その用途により、温度無依存性を重視するもの及び温度無依存性と偏光無依存性との両方を重視するものがある。本発明者等は、温度無依存性に重点を置き：温度変化により引き起こされる出力のバラツキを抑制できる高分子光導波路カプラ回路を先に提案した。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、図１に示すような本発明に係る偏光変化と温度変化に強い高分子光導波路カプラ回路８は、石英或いはシリコンウエーハ等からなる基板１　の表面に形成された２本の光導波路コア２、３からなる。この光導波路コア２、３が基板１　上に形成された下部クラッド層６と上部クラッド層７　に覆われ、光導波路コア２、３を互いに平行に接近させることによって形成した二つの方向性結合器４、５を持ち、光導波路コア２、３の断面形状、屈折率および回路配線に関わる各ファクタを、回路特性が波長変化、偏光変化と温度変化によっても一定に保たれるように最適化することを特徴としている。
【００１６】
本発明は、基板と、該基板上に形成された高分子下部クラッド層と、
該高分子下部クラッド層上に形成された少なくとも２本の高分子光導波路と、該高分子光導波路を被覆する高分子上部クラッド層と、前記少なくとも２本の高分子光導波路のうちの２本の光導波路を複数個所で互いに近接させて構成した複数個の方向性結合器とを具え、前記２本の高分子光導波路の各一方の端部を入力端、各他方の端部を出力端とする光導波路カプラ回路デバイスであって、前記複数個の方向性結合器のうちの隣り合う任意の２個の方向性結合器の間を連結する前記２本の光導波路の実効光路長に差ΔＬ　を設け、この実効光路長差ΔＬ　を０．７　乃至０．９　μｍ　に設定したことを特徴とする。
本発明は、基板と、該基板上に形成された高分子下部クラッド層と、
該高分子下部クラッド層上に形成された少なくとも２本の高分子光導波路と、該高分子光導波路を被覆する高分子上部クラッド層と、前記少なくとも２本の高分子光導波路のうちの２本の光導波路を複数個所で互いに近接させて構成した複数個の方向性結合器とを具え、前記複数個の方向性結合器のうちの隣り合う任意の２個の方向性結合器の間を連結する前記２本の光導波路の実効光路長に差ΔＬ　を設けるとともに、この実効光路長差ΔＬ　を０．　７乃至０．　９μｍ　に設定し、前記各方向結合器は、それぞれ２本の光導波路の平行部分を具えることを特徴とする。
本発明は、前記高分子光導波路を１．５０８　〜１．５６８　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする。
本発明は、前記高分子下部クラッド層を１．５０３　〜１．５６２　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする。
本発明は、前記高分子上部クラッド層を１．５０３　〜１．５６２　の屈折率と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料で構成したことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記一方の方向性結合器における２本の光導波路の平行部分の長さを０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　、前記他方の方向性結合器における平行部分の長さを１．４５４　〜１．６１２ｍｍ　にそれぞれ選定したことを特徴とする。
本発明は、前記各方向性結合器における２本の光導波路の平行部分における間隔を４．３　〜５．１μｍ　にそれぞれ選定したことを特徴とする。
本発明は、前記光導波路の断面形状を幅ｗ及び厚さｔを有する方形に形成したことを特徴とする。
本発明は、前記光導波路の断面形状を正方形に形成したことを特徴とする。
本発明は、前記光導波路の断面形状を正方形とし、その一辺の長さを６　〜８μｍ
としたことを特徴とする。
本発明は、前記高分子下部クラッド層の厚さを約２０μｍとしたことを特徴とする。
本発明は、前記基板を石英板で構成したことを特徴とする。
本発明は、前記基板をシリコン板で構成したことを特徴とする。
本発明は、前記基板をポリイミド樹脂板で構成したことを特徴とする。
【００１８】
図１に示すような光回路８の光導波路コア２の一端部２ａ　にＴＥ　偏光或いはＴＭ　偏光の光信号を入力しているとして、図１の光導波路の別端２ｂ　、３ｂ　を出力している光のパワー分配比率ηは
【数１】
2004037769.tif 000003
のように表せる。ここにＡｏｕｔ　とＢｏｕｔ　はそれぞれ光導波路コア２、３の別端２ｂ　、３ｂ　を出力している光の振幅、Ｌｃ１　とＬｃ２　はそれぞれ方向性結合器４、５の完全結合長、Ｌ１　とＬ２　はそれぞれ方向性結合器４、５の平行部の長さ、Ｌｅ１　とＬｅ２　はそれぞれ方向性結合器４、５の等価平行部増加長、βは光導波路コア２、３を伝播する導波モードの伝播定数およびΔＬは光導波路コア２と３の長さの差である。但し、前記Ｌｃ１　、Ｌｃ２　とＬｅ１　、Ｌｅ２　およびβは偏光方向により異なる値を持っている。
【００１９】
前記のＬｃ１　、Ｌｃ２　とＬｅ１　、Ｌｅ２　は偏光のみに依存するのではなく、ともに波長λ、光導波路コア２、３の幅ｗ　と厚さｔ　、光導波路コア２、３の屈折率ｎｇ　、クラッド６、７の屈折率ｎｃ　、方向性結合器４、５の平行部間隔ｓ１　、ｓ２　との関数
【数２】
2004037769.tif 000004
である。それらと同じく、伝播定数βも波長λと、光導波路コア２、３の幅ｗ　と厚さｔ　と、光導波路コア２、３の屈折率ｎｇ　と、クラッド６、７の屈折率ｎｃ　との関数
【数３】
2004037769.tif 000005
である。光導波路コア２、３の屈折率ｎｇ　とクラッド６、７の屈折率ｎｃ　はともに環境温度Ｔと波長λとの関数
【数４】
2004037769.tif 000006
である。偏光モードを考慮して、使用波長バンドと、想定する温度変化範囲で、次の式９から式１２　までの連立方程式
【数５】
2004037769.tif 000007
を満足するように、光導波路コア２、３の幅ｗ　と厚さｔ　、方向性結合器４、５の平行部間隔ｓ１　、ｓ２　、光導波路コア２、３の屈折率ｎｇ　とクラッド６、７の屈折率ｎｃ　、方向性結合器４、５の平行部の長さＬ１　、Ｌ２　および光導波路２と３の長さの差ΔＬ　という各パラメータを最適化することにより、波長依存性と温度依存性をともに解消することが出来る。ここでδη≦１％　となるようにσλ　とσＴ　を設定した。但し、図１に示す光回路８の出力特性は周期性を持つので、一つ偏光モードに対して波長および温度を共に無依存化した最適化パラメータのセット数は多数存在する。これによりＴＥ　モードとＴＭ　モードをそれぞれ計算し得る最適化パラメータのセット数はその二倍となる。
【００２０】
次に、上述の計算により得られた波長および温度を共に無依存化した導波路回路パラメータを更に偏光無依存化するために、統計的最適化方法を用いた。ここでηｌｍｎ　は上述の計算により得られた光のパワー分配比率、Ｑ　は設計の目標値とされ、Ｄｌｍｎ　はηｌｍｎ　とＱ　の差
【数６】
2004037769.tif 000008
として設定される。ここに添字ｌ＝１，２　はそれぞれＴＥ　とＴＭ　モードを指し、ｍ　とｎはそれぞれ温度と波長のサンプリング値を示す。従って計算値と目標値との一致の程度を統計的に表す評価関数δを
【数７】
2004037769.tif 000009
で表示することが出来る。数値計算法により式１４　のδを最小化することによって選ばれた各パラメータを使った高分子光導波路カプラ回路は偏光依存性、温度依存性それに波長依存性を共に解消することが出来る。
【００２１】
上述の手法を用いた本発明の偏光と温度変化に強い高分子光導波路カプラ回路８は、次のように各要素を最適化したことを特徴としている。即ち、図１に示すように基板１の材質は石英或いはシリコン等であり、光導波路コア２、３の材料は１５５０ｎｍ　波長では１．５０８　〜１．５６８　の屈折率ｎｇ　と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子であり、光導波路コア２、３を覆う下部クラッド層６と上部クラッド層７の材料は１５５０ｎｍ　波長では１．５０３　〜１．５６２　の屈折率ｎｃ　と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子である。またその光導波路コア２、３の断面形状は６〜８μｍ　の辺の長さを有する正方形であり、方向性結合器４の平行部長さＬ１　は０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　或いは１．４５４　〜１．６１２ｍｍ　、方向性結合器５　の平行部長さＬ２　は１．４５４　〜１．６１２ｍｍ　或いは０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　、方向性結合器４の平行部間隔ｓ１　は４．３　〜５．１μｍ　、方向性結合器５　の平行部間隔ｓ２　は４．３　〜５．１μｍ　および光導波路コア２と３の長さの差ΔＬ　は０．７　〜０．９μｍ　であることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施例
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明に係る光導波路カプラ回路デバイスを示す。
図１に示すように、本発明の偏光と温度変化に強い高分子光導波路カプラ回路８は、石英からなる基板１　の表面に形成された２　本の光導波路コア２、３を備えている。図のように光導波路コア２、３は１．５０８　〜１．５６８　の屈折率ｎｇ　と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子材料からなり、その断面形状が６〜８μｍ　の辺の長さ、好適には、７μｍからやや８μｍ寄りの辺の長さを有する正方形となるように作成される。光導波路コア２、３を覆った下部クラッド層６と上部クラッド層７の材料は１．５０３　〜１．５６２　の屈折率ｎｃ　と０．００８　〜０．０１　の複屈折を有する高分子である。
【００２３】
光導波路コア２、３は、互いに平行に接近されて形成した二つの方向性結合器４、５を備えている。この方向性結合器４は、その平行部長さＬ１　が０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　（或いは１．４５４　〜１．６１２ｍｍ　）であり、平行部間隔ｓ１　が４．３　〜５．１μｍ　であるように作成される。方向性結合器５　は、その平行部長さＬ２　が１．４５４　〜１．６１２ｍｍ（或いは０．１０１　〜０．１２８ｍｍ　）であり、平行部間隔ｓ２　が４．３　〜５．１μｍ　であるように作成される。
【００２４】
光導波路コア２と３の長さの差ΔＬ　は０．７　〜０．９μｍ　範囲に形成されるのが望ましい。
【００２５】
次に、本発明に係る高分子光導波路カプラ回路８の製造方法の一例を以下に述べる。
【００２６】
基板１　として石英板を用い、その表面に、下部クラッド層を形成する高分子の溶液（４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）　ジフタル酸無物（４，４　’−（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｉｓｏｐｒｏｐｙｌｉｄｅｎｅ）　ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ　）と２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２　’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４　’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ　）の等モル量をＮ，Ｎ，−ジメチルアセトアミド（Ｎ，Ｎ，−Ｄｉｍｅｔｈｙｌａｃｅｔａｍｉｄｅ　）に溶解し、２５　℃で２４　時間、窒素雰囲気下で攪拌した溶液）をスピンコート法により薄膜を形成させ、その後、脱溶媒および熱処理などによって、約２０μｍ　厚の高分子下部クラッド層６を形成する。
【００２７】
そして、この下部クラッド層６　の上に、上記クラッド層を形成する高分子を作成する際に用いるジアミンの２，２’−ビス（トリフルオロメチル）−４，４’−ジアミノビフェニル（２，２　’−Ｂｉｓ（ｔｒｉｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｙｌ）−４，４　’−ｄｉａｍｉｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ　）の一部に代わり４，４’−ジアミノジフェニルエーテル（４，４　’−Ｄｉａｍｉｎｏｄｉｐｈｅｎｙｌ　ｅｔｈｅｒ　）を用いて、そのジアミン量の合計が４，４’−（ヘキサフルオロイソプロピリデン）ジフタル酸無水物（４，４　’−（Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｉｓｏｐｒｏｐｙｌｉｄｅｎｅ）　ｄｉｐｈｔｈａｌｉｃ　ａｎｈｙｄｒｉｄｅ　）と等モルになるように添加し、同様な手段によって作成した高分子溶液用いて、先の高分子下部クラッド層上にスピンコート法により薄膜を形成させ、その後、脱溶媒および熱処理などによって、屈折率を下部クラッド層６よりも０．２５％　〜０．４５％　程度高めた６〜８μｍ　厚の高分子コア層を形成する。
【００２８】
そして、前記コア層の表面にフォトレジストによって所定の光導波路パターンを形成したのち、酸素ガスの雰囲気で反応性イオンエッチングによってコア層の選択的エッチングを行うことにより、所定パターンを有する光導波路コア２、３を形成する。その後、再び先ほどの下部クラッドを形成させるために用いたものと同じ高分子溶液を用いて、スピンコートする方法とそれに続く脱溶媒および熱処理などの方法によって、光導波路コア２：３を埋め込むように高分子上部クラッド層７を形成する。なお、上部クラッド層７の屈折率はコアのものより低いが、必ずしも下部クラッド層６と等しくする必要はない。
【００２９】
なお上記実施例においては、前記基板１として、石英板を用いたが、シリコン板或いはポリイミド樹脂板を用いることもできる。また光導波路コアの断面形状は、幅ｗ及び厚さｔを有する方形に形成しても良い。
【００３０】
上記の本発明に係る高分子光導波路カプラ回路８を用いた実験の結果は、以下の通りである。
まず、使用温度を２０℃とする環境においては、図１に示す本発明の偏光と温度変化に強い高分子光導波路カプラ回路８の光導波路コア２の一端部２ａ　に７種類の波長、１４９０ｎｍ　、１５１０ｎｍ　、１５３０ｎｍ　、１５５０ｎｍ　、１５７０ｎｍ　、１５９０ｎｍ　と１６１０ｎｍ　の光をＴＥ　偏光とＴＭ　偏光で入力し、前記の光導波路コアの別端２ｂ　、３ｂ　から出てきた光パワーの比率、即ちパワー分配比率を各波長についてプロットしたグラフを図３に示した。結果では、１２０ｎｍ　のバンド幅上の波長変化と偏光変化によるパワー分配比率は全て５０　±０．７９　％の範囲に入っている。
【００３１】
次に、使用温度をそれぞれ−１０℃、０℃、１０℃、３０℃、４０℃とする環境においては、上記２０℃の時と同じ実験を行った。各温度での波長毎のＴＥ　とＴＭ　偏光のパワー分配比率をそれぞれ図４、図５、図６、図７、図８に示した。波長変化と偏光変化によるパワー分配比率はそれぞれ５０　±０．７１　％、５０　±０．７３　％、５０　±０．７６　％、５０　±０．８１　％、５０　±０．８４　％の範囲に入っており、偏光、温度そして波長の変化による影響はほとんどない。
【００３２】
したがって、本発明の偏光と温度変化に強い高分子光導波路カプラ回路８は、高密度波長多重通信に用いられる１５５０ｎｍ　波長を中心とする１２０ｎｍ　バンドを有する信号光の波長の変化および信号光の偏光変化に対する影響が非常に少なく、且つ使用温度が年間の温度変動をほぼカバーするように−１０℃から４０℃まで変化してもその特性は変わらない。したがって、本発明の偏光変化と温変化に強い高分子光導波路カプラ回路８は、１例として図２　に示された高分子光導波路２×２Ｎスプリッタを構成する偏光と温度を共に無依存化したカプラ９として使われることが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、図１に示す高分子光導波路カプラ回路８のコア断面形状、屈折率それに回路配線に関わる各ファクタを、回路特性が波長変化だけではなく偏光変化と温度変化に対しても一定に保たれるように最適化されたので、高分子光導波路の高い温度依存性と複屈折から引き起こされる偏光依存性によるパワー分配比率の影響が明らかに低減される。
従って、本発明の高分子光導波路カプラ回路８は、高密度波長多重通信に用いられる１５５０ｎｍ　波長を中心とする１２０ｎｍ　の波長バンドを有しながら、入力光信号に対する偏光保持手段が要らず、また−１０℃から４０　℃の温度が変化する範囲でも格別の恒温手段を用いずに使える。
【００３４】
本発明は、前記の最適化方法によって、偏光変化、波長変化および温度変化に対する依存性がほぼゼロの近くに抑えられるので、１つの応用例として高分子光導波路２×２Ｎスプリッタの偏光と温度を無依存化するために使われることが出来る。
本発明は、従来使ってきた材料をそのまま変えずに最適化をする方法を提供するため、これまで開発されてきた高分子光導波路製造プロセスを変える必要がない。したがって、高分子を材料として用いる場合の光導波路の製造コストが低いというメリットを保有しながら、回路特性における偏光と温度無依存化を達成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスの平面図とその側面図。
【図２】高分子光導波路２×２Ｎ　スプリッタの平面図。
【図３】使用温度が２０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図４】使用温度が−１０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図５】使用温度が０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図６】使用温度が１０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図７】使用温度が３０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図８】使用温度が４０℃の時に図１に示された本発明に係る高分子光導波路カプラ回路デバイスにおける信号光の波長変化と偏光変化に対するパワー分配率の変化を示す図。
【図９】マッハツェンダ干渉計型光回路１７の上面図とその側面図。
【符号の説明】
１　基板
２　光導波路コア
３　光導波路コア
４　方向性結合器
５　方向性結合器
６　下部クラッド層
７　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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