(57)【要約】【課題】熱光学効果を用いた光位相シフタでの熱拡散を抑制し、所望の光周波数特性を得ることが容易となる可変利得等化器や分散補償器を実現することができる導波路型光素子を提供する。【解決手段】光が入出力される基板９上の入力／出力用のチャネル導波路１，２の間に、光の合分波を行う合分波器６ａ，６ｂを介して複数のチャネル導波路７を接続すると共に、合分波器６ａ，６ｂを介さずにチャネル導波路４を接続した光導波構造を形成する。また、少なくとも一部のチャネル導波路４，７の上に、電流の供給により熱を発生するヒータ８を形成する。更に、ヒータ８が形成されたチャネル導波路４，７の両側にチャネル導波路４，７に沿って溝１１を形成し、この両側に溝１１を形成したチャネル導波路４，７の下に、その両側の溝１１に繋がる空隙を形成する。そして、ヒータ８から発生する熱を、両側の溝１１及び空隙により遮断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入出力される基板上の導波路間に、光の合分波を行う合分波器を介して複数のチャネル導波路を接続すると共に前記合分波器を介さずにチャネル導波路を接続した光導波構造を形成し、少なくとも一部の前記チャネル導波路の上に、電流の供給により熱を発生するヒータを形成して成る導波路型光素子において、
前記ヒータが形成されたチャネル導波路の両側に前記チャネル導波路に沿って溝を形成し、前記両側に溝を形成したチャネル導波路の下に、その両側の溝に繋がる空隙を形成した
ことを特徴とする導波路型光素子。
【請求項２】
前記溝に橋渡し状態に橋桁を、複数形成した
ことを特徴とする請求項１に記載の導波路型光素子。
【請求項３】
前記橋桁は、隣り合う溝の橋桁同士が直線状とならないようにずれた位置に配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載の導波路型光素子。
【請求項４】
前記ヒータが形成されたチャネル導波路は、石英系材料で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の導波路型光素子。
【請求項５】
前記溝は５０μｍ以上の幅を有し、前記空隙を挟んだ前記チャネル導波路と前記基板との間は２μｍ以上の間隔を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の導波路型光素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の分野において、光の波長多重伝送を行う上で用いられる導波路型光素子に関し、例えば光多重伝送システムに用いられる可変利得等化器、波長分散や偏波分散補償器、可変光フィルタ、光波長合分波器、Ａｄｄ／Ｄｒｏｐフィルタ等に利用可能な導波路型光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の分野においては、複数の信号を別々の波長の光にのせ、１本の光ファイバで伝送することにより情報容量を増加させる波長分割多重方式が検討されている。この方式において、信号劣化を抑えつつ信号の高速化、大容量化を実現するためには、伝送路の中継点に接続された光ファイバアンプの利得特性を動的に平坦化する技術や、伝送系で生じる光波長分散を補償する技術が重要な役割を果たしている。
【０００３】
利得特性の平坦化や分散補償を動的に行う光デバイスとして、様々な構成の可変利得等化器や分散補償器が提案されている。特に、石英系プレーナ光波回路（ＰＬＣ）を用い、マッハ・ツェンダ干渉計、アレイ導波路格子、リング共振器等の光干渉器を基本構成とし、これらを構成するチャネル導波路上の一部にヒータを形成して光位相シフタとした導波路型光素子は、光位相シフタでの光位相変化によって様々な光周波数特性（周波数−損失特性及び周波数−分散特性）を実現することができ、ＰＬＣ形成技術の成熟と相まって活発な研究開発が進められている。
【０００４】
図３に従来の導波路型光素子であるマッハ・ツェンダ型可変利得等化器を示す。本等化器は、周波数−損失特性を可変するために用いられ、且つ石英系ＰＬＣを用いたものである。本等化器は、石英基板９上に形成され、入力用チャネル導波路１に接続された光分配器３ａと、出力用チャネル導波路２に接続された光分配器３ｂとの間の導波構造で構成されたマッハ・ツェンダ干渉計の一方のチャネル導波路５ａ，５ｂの途中に、光分配器３ｃ〜３ｆ及びチャネル導波路５ｃ，５ｄで構成されたアレイ導波路型光合分波器６ａ，６ｂを挿入している。
【０００５】
また、アレイ導波路型光合分波器６ａと６ｂの間に挿入された各チャネル導波路７の上と、もう一方のチャネル導波路４の上とにヒータ８を形成することによって、光位相シフタを構成している。
【０００６】
このような構成において、入力用チャネル導波路１のいずれかに入力された光は、光分配器３ａによって、マッハ・ツェンダ干渉計の両方のチャネル導波路４及び５ａに分配される。一方は、アレイ導波路型光合分波器６ａにより波長ごとに分波され、途中の光位相シフタにより位相変化を受け、再びアレイ導波路型光合分波器６ｂにより合波される。この合波光と、もう一方のチャネル導波路４を通過した光とが、光分配器３ｂで干渉し、出力用チャネル導波路２から出力される。ここで、各ヒータ８に供給する電流を調整することにより位相調整し、波長毎に干渉状態を変化させ、様々な光周波数特性を実現する。
【０００７】
本回路構成に関しては、Ｃ，Ｒ，Ｄｏｅｒｒらによる”Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ＷＤＭ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐｏｗｅｒｅｑｕａｌｉｚｅｒ　ｗｉｔｈ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ　ｌｏｗ　ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ　ｌｏｓｓ”，ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．　Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ，ｐｐ．１４４３−１４４５，１９９８に詳しく述べられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の導波路型光素子における石英ＰＬＣを用いた可変利得等化器や分散補償器では、位相調整方法として、石英の熱光学効果による屈折率変化を利用し、屈折率変化量の制御は、チャネル導波路上のヒータに流す電流量を変化させることによりヒータの発熱量を制御することで行われているが、ヒータ下部のチャネル導波路以外の導波構造まで熱が拡散することが多かった。もし熱が所望のチャネル導波路以外の導波構造を過熱した場合、その導波構造でも屈折率変化が生じるため、所望のチャネル導波路以外でも位相変化が生じてしまう。このため、所望の光周波数特性を得ることが困難になるという問題がある。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、熱光学効果を用いた光位相シフタでの熱拡散を抑制し、所望の光周波数特性を得ることが容易となる可変利得等化器や分散補償器を実現することができる導波路型光素子を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の導波路型光素子は、光が入出力される基板上の導波路間に、光の合分波を行う合分波器を介して複数のチャネル導波路を接続すると共に前記合分波器を介さずにチャネル導波路を接続した光導波構造を形成し、少なくとも一部の前記チャネル導波路の上に、電流の供給により熱を発生するヒータを形成して成る導波路型光素子において、前記ヒータが形成されたチャネル導波路の両側に前記チャネル導波路に沿って溝を形成し、前記両側に溝を形成したチャネル導波路の下に、その両側の溝に繋がる空隙を形成したことを特徴としている。
【００１１】
また、前記溝に橋渡し状態に橋桁を、複数形成したことを特徴としている。
【００１２】
また、前記橋桁は、隣り合う溝の橋桁同士が直線状とならないようにずれた位置に配置されていることを特徴としている。
【００１３】
また、前記ヒータが形成されたチャネル導波路は、石英系材料で形成されていることを特徴としている。
【００１４】
また、前記溝は５０μｍ以上の幅を有し、前記空隙を挟んだ前記チャネル導波路と前記基板との間は２μｍ以上の間隔を有することを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態）
図１に示す本実施の形態に係るマッハ・ツェンダ型可変利得等化器は、石英基板９上に形成され、光分配器３ａと３ｂとの間の導波構造で構成されたマッハ・ツェンダ干渉計の一方のチャネル導波路５ｃ，５ｄの途中に、アレイ導波路型光合分波器６ａ，６ｂを挿入した構成を有する。アレイ導波路型光合分波器６ａと６ｂの間に挿入されたチャネル導波路７の上と、もう一方のチャネル導波路４の上とに、導波路７，４の光伝送方向に沿って細長いヒータ８を形成し、光位相シフタを構成している。
【００１７】
図２（ａ）の平面図、（ｂ）のＡ−Ａ’断面図に詳細に示すように、各チャネル導波路７及び４におけるヒータ８が形成された部分の両側には、導波路７，４の光伝送方向に沿って、ヒータ８よりもやや細長い溝１１が形成され、各チャネル導波路７及び４の下部と石英基板９との間には、空隙１３が形成されている。この空隙１３は両側の溝１１につながっている。
【００１８】
各溝１１には、溝１１の長手方向と略直交する状態に複数の橋桁１２が形成されている。各橋桁１２は、隣接した溝１１間で直線状にならないようにずらされて配置されている。この橋桁１２により、溝１１が形成された部分のチャネル導波路４，７を支持することによって、強度を高くし、振動等による破壊を防ぐようになっている。
【００１９】
このような構成において、入力用チャネル導波路１に入力された光は、光分配器３ａによって、マッハ・ツェンダ干渉計の両方のチャネル導波路４，５ａに分配される。一方は、アレイ導波路型光合分波器６ａにより波長ごとに分波され、途中の光位相シフタにより位相変化を受け、再びアレイ導波路型光合分波器６ｂにより合波される。この合波光と、もう一方のチャネル導波路４を通過した光が光分配器３ｂで干渉し、出力用チャネル導波路２から出力される。
【００２０】
ここで、各ヒータ８に供給する電流を調整することにより位相調整し、波長毎に干渉状態を変化させ、様々な光周波数特性を実現する。この際、各ヒータ８から発生する熱は、両側の溝１１及びチャネル導波路７，４下部の空隙１３によりほぼ遮断される。また、橋桁１２を伝導して隣接チャネル導波路に伝わる熱が多少存在するが、橋桁１２は、隣接した溝１１においてその位置がずらされているので、隣接チャネル導波路までの熱伝導経路が長くなり、隣接チャネルに伝わる熱が小さくなる。
【００２１】
これによって、ヒータ８下部のチャネル導波路７，４以外の導波構造まで熱が拡散することがなくなり、周囲の導波構造における予想外の位相変化を防ぐことができる。従って、位相制御が容易となり、所望の光周波数特性を得ることが容易となる。
【００２２】
また、外部への熱の発散が少なくなり、効率的にヒータ８下部のチャネル導波路７，４を加熱することができるため、従来に比べて消費電力を低減することが可能となる。
【００２３】
なお、断熱効果を大きくするため、溝１１の幅は５０μｍ以上、空隙１３の間隔は２μｍ以上が望ましい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光が入出力される基板上の導波路間に、光の合分波を行う合分波器を介して複数のチャネル導波路を接続すると共に、合分波器を介さずにチャネル導波路を接続した光導波構造を形成し、少なくとも一部のチャネル導波路の上に、電流の供給により熱を発生するヒータを形成して成る導波路型光素子において、ヒータが形成されたチャネル導波路の両側にチャネル導波路に沿って溝を形成し、この両側に溝を形成したチャネル導波路の下に、その両側の溝に繋がる空隙を形成したので、ヒータから発生する熱は、両側の溝及び空隙によりほぼ遮断される。従って、熱光学効果を用いた光位相シフタでの熱拡散を抑制し、所望の光周波数特性を得ることが容易となる可変利得等化器や分散補償器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る導波路型光素子であるマッハ・ツェンダ型可変利得等化器の構成を示す平面図である。
【図２】（ａ）は各チャネル導波路におけるヒータが形成された部分の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】従来の導波路型光素子であるマッハ・ツェンダ型可変利得等化器の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１　入力用チャネル導波路
２　出力用チャネル導波路
３ａ〜３ｆ　光分配器
４，５ａ〜５ｄ，７　チャネル導波路
８　ヒータ
９　石英基板
１１　溝
１２　橋桁
１３　空隙
【図１】
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【図２】
2004101949.tif 000004
【図３】
2004101949.tif 000005