(57)【要約】【課題】光回路の他の部分からの余分な光成分の影響が低減されて、光回路の性能を向上することが可能な平面導波路型光回路を提供する。【解決手段】基板１０と、基板１０上に形成されそれぞれ光導波路として機能する５チャンネルのコア層２１１〜２１５と、基板１０及びコア層２１１〜２１５を覆うクラッド層と、コア層２１１〜２１５に対応するように配置された光検出素子３１１〜３１５を有する光検出素子アレイ３０とによって、平面導波路型光回路１を構成する。そして、コア層２１１〜２１５のそれぞれの所定部分に対して、その側方の所定位置に、コア層と同様にクラッド層よりも高い屈折率を有するとともに、光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなるテーパ形状の高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４を形成する。【選択図】　図１
2004012930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に所定の導波路パターンによって形成され、光を伝搬させる光導波路として機能するコア層と、
前記基板及び前記コア層を覆うように、前記コア層よりも低い屈折率を有する材料によって形成されたクラッド層と、
前記コア層の所定部分に対して、前記コア層の側方の少なくとも一方側の所定位置に前記コア層での光伝搬方向に沿って、前記光伝搬方向の入力側から出力側に向けて前記光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなる形状に、前記クラッド層よりも高い屈折率を有する材料によって形成された高屈折率層と
を備えることを特徴とする平面導波路型光回路。
【請求項２】
前記高屈折率層は、前記光伝搬方向の入力側から出力側に向けて前記コア層からの距離が順次大きくなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光回路。
【請求項３】
前記高屈折率層は、前記コア層と同一の層として形成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光回路。
【請求項４】
前記コア層として、互いに略平行となる導波路パターンによって形成された複数のコア層を有し、前記高屈折率層は、前記複数のコア層での隣接するコア層間にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光回路。
【請求項５】
前記コア層として、互いに略平行となる導波路パターンによって形成された複数のコア層を有するとともに、
前記複数のコア層のそれぞれに対して設けられ、対応する前記コア層を伝搬される光を検出する複数の光検出素子
を備えることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光回路。
【請求項６】
前記コア層は、それぞれ所定の機能を有する複数の光回路部からなる導波路パターンによって形成され、前記高屈折率層は、前記複数の光回路部のそれぞれにおいて、前記コア層の所定部分に対して形成されていることを特徴とする請求項１記載の平面導波路型光回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に所定の導波路パターンによって形成された平面導波路型の光導波路を有する平面導波路型光回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信技術の進展と利用の拡大に伴い、発光素子及び受光素子などの光素子や、光ファイバ及び平面光導波路などの光導波路に加えて、光合波器、光分波器、光減衰器など、様々な機能を有する光デバイスの開発と利用が進められている。
【０００３】
このような光デバイスの１つとして、基板上に所定の導波路パターンによって形成された光導波路から構成された平面導波路型光回路による光デバイスが用いられている。このような平面導波路型光回路は、基板上での導波路パターンの構成の自由度が大きいことなどから、光回路の集積化や、光デバイスの小型化が可能であるなどの利点を有している。
【０００４】
平面導波路型の光導波路は、コア層及びクラッド層によって構成される。すなわち、基板上に所定の導波路パターンによって形成されたコア層に対して、基板及びコア層を覆うように、コア層よりも低い屈折率を有するクラッド層を形成する。このとき、コア層及びクラッド層からなる光導波路層における屈折率分布構造によって、コア層が光を伝搬させる光導波路として機能する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高度情報化社会の到来による社会的ニーズから、光ファイバ伝送路網を利用した画像通信などの大容量高速通信や、国際通信などの長距離通信に関する研究開発が盛んに行われている。ここで、波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムは、光ファイバ線路に互いに異なる波長を有する複数の信号光からなる多波長信号光を伝送させることにより高速・大容量の光通信を行うものであり、近年のインターネット等による通信需要の急増などに対応するものとして開発と導入が進められている。
【０００６】
このようなＷＤＭ伝送システムにおいては、その大容量化が進むにつれ、多波長信号光に含まれる各信号光の信号光パワーのレベル偏差を小さく保持することが重要となってきている。これに対して、多波長信号光のそれぞれの信号光パワーをモニタする光回路や、信号光を減衰させることによって信号光パワーを制御する光回路など、様々な機能を有する平面導波路型光回路が開発されている。
【０００７】
例えば、信号光モニタ用の光回路では、多波長信号光に含まれる各チャンネルの信号光を伝搬させる光導波路として基板上に形成された複数のコア層に対し、コア層を伝搬されている信号光の一部または全部が入射されるように複数の光検出素子を設置する。そして、光検出素子で検出された光パワーによって、対応するコア層を伝搬されている信号光パワーをモニタする。
【０００８】
このような構成を有する信号光モニタ用の光回路では、信号光が伝搬されるコア層に対して、光回路の他の部分からの余分な光成分が入射し、対応する光検出素子においてノイズ光として検出される場合がある。例えば、複数チャンネルのコア層及び光検出素子が設けられた構成では、各チャンネルの光検出素子で対応するコア層からの信号光が検出される一方で、光回路内において信号光の位置ずれや広がりが発生すると、それによる余分な光成分が他のチャンネルの光検出素子においてノイズ光として検出される。
【０００９】
このように、光回路の他の部分からの余分な光成分が光導波路であるコア層、またはそれに対応する光検出素子等に入射すると、チャンネル間でのクロストーク特性など、光回路の性能が劣化するという問題があった。このような問題は、信号光モニタ用の光回路に限らず、様々な構成の光回路において同様に生じる。
【００１０】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光回路の他の部分からの余分な光成分の影響が低減されて、光回路の性能を向上することが可能な平面導波路型光回路を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による平面導波路型光回路は、（１）基板と、（２）基板上に所定の導波路パターンによって形成され、光を伝搬させる光導波路として機能するコア層と、（３）基板及びコア層を覆うように、コア層よりも低い屈折率を有する材料によって形成されたクラッド層と、（４）コア層の所定部分に対して、コア層の側方の少なくとも一方側の所定位置にコア層での光伝搬方向に沿って、光伝搬方向の入力側から出力側に向けて光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなる形状に、クラッド層よりも高い屈折率を有する材料によって形成された高屈折率層とを備えることを特徴とする。
【００１２】
上記した平面導波路型光回路においては、基板上に光導波路として形成されたコア層に対して、その側方となるクラッド層内の所定位置に、コア層と同様にクラッド層よりも高い屈折率を有する高屈折率層を設けている。これにより、光回路の他の部分で発生した余分な光成分がコア層へと入射することが抑制されるので、そのような余分な光成分の影響を低減することが可能となる。特に、コア層の側方に位置する高屈折率層を、光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなるテーパ形状によって形成している。これにより、コア層に対する余分な光成分の入射を効果的に抑制して、光回路の性能を充分に向上することができる。
【００１３】
また、高屈折率層は、光伝搬方向の入力側から出力側に向けてコア層からの距離が順次大きくなる形状に形成されていることを特徴とする。このような形状によって高屈折率層を形成することにより、コア層に対する余分な光成分の影響を確実に低減することができる。
【００１４】
また、高屈折率層は、コア層と同一の層として形成されていることを特徴とする。このように、クラッド層よりも高い屈折率を有するコア層及び高屈折率層を同一の層によって構成することにより、平面導波路型光回路の構成が簡単化される。したがって、光回路の製造工程を簡単化して、その製造コストを低減することが可能となる。なお、この構成では、コア層と高屈折率層とは互いに同一の屈折率となる。
【００１５】
また、光回路は、コア層として、互いに略平行となる導波路パターンによって形成された複数のコア層を有し、高屈折率層は、複数のコア層での隣接するコア層間にそれぞれ形成されていることを特徴とする。これにより、コア層を伝搬されている信号光の位置ずれや広がりによって余分な光成分が発生した場合に、そのような余分な光成分が隣接するコア層へと入射することを抑制することができる。
【００１６】
また、光回路は、コア層として、互いに略平行となる導波路パターンによって形成された複数のコア層を有するとともに、複数のコア層のそれぞれに対して設けられ、対応するコア層を伝搬される光を検出する複数の光検出素子を備えることを特徴とする。このように、光導波路であるコア層に対応するように光検出素子を設置した構成によれば、複数のコア層のそれぞれを伝搬されている信号光の信号光パワーを正確にモニタすることが可能となる。
【００１７】
また、コア層は、それぞれ所定の機能を有する複数の光回路部からなる導波路パターンによって形成され、高屈折率層は、複数の光回路部のそれぞれにおいて、コア層の所定部分に対して形成されていることを特徴とする。これにより、複数チャンネルを有する様々な光回路において、余分な光成分の影響を効果的に低減して、光回路の性能を向上することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による平面導波路型光回路の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明による平面導波路型光回路の第１実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の平面導波路型光回路１は、基板と、基板上に形成された光導波路とを有して構成された光回路である。この平面導波路型光回路１は、例えば、ＷＤＭ伝送システムを伝送される互いに異なる波長を有する複数の信号光からなる多波長信号光に対する信号光モニタ用の光回路など、複数の信号光に対する信号光モニタ用の光回路として好適に適用することが可能に構成されている。
【００２０】
図１に示す平面導波路型光回路１は、基板１０と、基板１０上に所定の導波路パターンで形成され、光を伝搬させる光導波路として機能するコア層とを有して構成されている。本実施形態においては、光回路１を構成する光導波路であるコア層として、５本（５チャンネル）のコア層２１１〜２１５が設けられている。
【００２１】
コア層２１１〜２１５のそれぞれは、所定の光伝搬方向（図１中に示す矢印の方向）に沿って、光回路１の入力端面１１と出力端面１２との間に、互いに略平行かつ等間隔となる導波路パターンによって形成されている。それぞれのコア層２１ｎ（ｎ＝１〜５）の入力端面１１側の端部は、入力端１６となっている。また、コア層２１ｎの出力端面１２側の端部は、出力端１７となっている。光導波路として機能するコア層２１ｎに対して入力端１６から入力された光は、光導波路２１ｎを伝搬されて出力端１７から出力される。
【００２２】
これらの５チャンネルのコア層２１１〜２１５に対して、５個の光検出素子３１１〜３１５を有する光検出素子アレイ３０が設置されている。光検出素子アレイ３０のそれぞれの光検出素子３１ｎ（ｎ＝１〜５）は、例えばフォトダイオードなどからなり、対応する光導波路のコア層２１ｎを伝搬されている信号光を検出可能なように配置されている。コア層２１ｎを伝搬されている信号光は、その一部または全部が対応する光検出素子３１ｎへと入射されて検出される。
【００２３】
なお、図１においては、信号光の一部または全部をコア層２１ｎから光検出素子３１ｎへと入射させるための光回路１の具体的な構成については、図示を省略している。また、基板１０上でのコア層２１ｎ等の構成を示すため、光検出素子３１ｎを含む光検出素子アレイ３０を点線によって図示している。
【００２４】
また、それぞれのコア層２１ｎに対して、その側方の一方側の所定位置、または一方側及び他方側の両側の所定位置に、高屈折率層が設けられている。これらの高屈折率層は、コア層２１ｎの所定部分、すなわち図１においては、入力端面１１から距離Ｌ１の位置を入力側の端部とし、出力端面１２から距離Ｌ２の位置を出力側の端部とする、光検出素子３１ｎの設置位置を含む長さＬ０の導波路部分に対して、コア層２１ｎでの光伝搬方向に沿って形成されている。
【００２５】
具体的には、第１の光導波路であるコア層２１１に対し、そのコア層２１２側となる光伝搬方向に対して右側の所定位置に、高屈折率層２３１が設けられている。また、第２の光導波路であるコア層２１２に対し、そのコア層２１１側となる左側の所定位置、及びコア層２１３側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層２２２、及び２３２が設けられている。
【００２６】
また、第３の光導波路であるコア層２１３に対し、そのコア層２１２側となる左側の所定位置、及びコア層２１４側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層２２３、及び２３３が設けられている。また、第４の光導波路であるコア層２１４に対し、そのコア層２１３側となる左側の所定位置、及びコア層２１５側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層２２４、２３４が設けられている。また、第５の光導波路であるコア層２１５に対し、そのコア層２１４側となる左側の所定位置に、高屈折率層２２５が設けられている。
【００２７】
図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示した平面導波路型光回路の断面構造を、光回路１での光伝搬方向に垂直な方向に沿って示す断面図である。図２（ａ）は、光検出素子アレイ３０が設置されている位置よりも入力端面１１側の位置でのＩ−Ｉ矢印断面図である。また、図２（ｂ）は、光検出素子アレイ３０が設置されている位置でのＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。なお、これらの図２（ａ）及び（ｂ）においては、コア層２１１〜２１３を含む光回路１の一部を拡大して示してある。
【００２８】
基板１０上には、アンダークラッド層２６が形成されている。そして、このアンダークラッド層２６上に、それぞれ光導波路として機能する上記した５チャンネルのコア層２１１〜２１５が形成されている。これらのコア層２１１〜２１５のそれぞれは、図２に示すように、略矩形状の断面形状を有している。
【００２９】
また、コア層２１１〜２１５のそれぞれの側方の所定位置には、高屈折率層２２２〜２２５、及び高屈折率層２３１〜２３４が設けられている。本実施形態においては、これらの高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４は、コア層２１１〜２１５と同一の材料により、同一の層として形成されている。すなわち、コア層２１ｎと、高屈折率層２２ｎ（ｎ＝２〜５）及び２３ｎ（ｎ＝１〜４）とは、互いに同一の屈折率を有している。
【００３０】
これらのコア層及び高屈折率層の上方には、基板１０上のアンダークラッド層２６、コア層２１１〜２１５、及び高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４を覆うように、オーバークラッド層２７が形成されている。このアンダークラッド層２６及びオーバークラッド層２７が、基板１０及びコア層２１１〜２１５を覆うクラッド層を構成している。
【００３１】
オーバークラッド層２７は、アンダークラッド層２６と略同一の屈折率を有する材料によって形成されている。また、上記したように同一の層からなるコア層２１１〜２１５、及び高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４は、これらのクラッド層２６、２７よりも高い屈折率を有する材料によって形成されている。このような構成により、クラッド層２６、２７に覆われたコア層２１１〜２１５が、それぞれ光を伝搬させる光導波路として機能する。
【００３２】
また、コア層２１ｎの側方の高屈折率層２２ｎ、２３ｎのそれぞれは、図１に示すように、コア層２１ｎでの光伝搬方向に沿って、光伝搬方向の入力側から出力側に向けて光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなる形状に形成されている。例えば、図２（ａ）及び（ｂ）では、図２（ａ）に示す入力端面１１側の断面図での高屈折率層２３１の幅ｗ１に対して、図２（ｂ）に示す出力端面１２側の断面図での高屈折率層２３１の幅ｗ２がｗ１よりも大きくなる（ｗ２＞ｗ１）形状によって、高屈折率層２３１が形成されている。また、他の高屈折率層２３２〜２３４、２２２〜２２５についても、それぞれ同様の形状によって形成されている。
【００３３】
さらに、高屈折率層２２ｎ、２３ｎのそれぞれは、コア層２１ｎでの光伝搬方向の入力側から出力側に向けてコア層からの距離が順次大きくなる形状に形成されている。例えば、図２（ａ）及び（ｂ）では、図２（ａ）に示す断面図でのコア層２１１と高屈折率層２３１との距離ｄ１に対して、図２（ｂ）に示す断面図での距離ｄ２がｄ１よりも大きくなる（ｄ２＞ｄ１）形状によって、高屈折率層２３１が形成されている。また、他の高屈折率層２３２〜２３４、２２２〜２２５についても、それぞれ同様の形状によって形成されている。
【００３４】
本実施形態による平面導波路型光回路の効果について説明する。
【００３５】
図１及び図２に示した平面導波路型光回路１では、基板１０上に光導波路として形成されたコア層２１１〜２１５に対して、その側方となるクラッド層２６、２７内の所定位置に、クラッド層２６、２７よりも高い屈折率を有する高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４を設けている。これにより、光回路１の他の部分で発生した余分な光成分がコア層へと入射されることが抑制されるので、そのような余分な光成分の影響を低減することが可能となる。
【００３６】
例えば、図１に示した光回路１では、光導波路であるコア層として、複数チャンネルのコア層２１１〜２１５が設けられている。このような構成では、コア層を伝搬されている光の位置ずれや広がりによって発生した余分な光成分が、隣接するコア層へとノイズ光として入射するチャンネル間でのクロストークが問題となる。これに対して、本実施形態の光回路１においては、コア層２１１〜２１５での隣接するコア層間に、それぞれ高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４が形成されている。これにより、隣接するコア層からの余分な光成分の影響が低減されるので、複数チャンネルの光回路でのクロストーク特性などの性能が劣化することが防止される。
【００３７】
また、これらの高屈折率層２２ｎ、２３ｎのそれぞれは、コア層２１ｎでの光伝搬方向に直交する方向について、その幅が順次大きくなるテーパ形状によって形成されている。これにより、後述するように、コア層２１ｎに対する余分な光成分の入射を効果的に抑制して、光回路１の性能を充分に向上することができる。
【００３８】
また、高屈折率層２２ｎ、２３ｎのそれぞれの形状は、コア層２１ｎからの距離についても順次大きくなる形状となっている。これにより、コア層２１ｎに対する余分な光成分の影響をさらに低減することができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、高屈折率層２２ｎ、２３ｎが、コア層２１ｎと同一の層として形成されている。これにより、平面導波路型光回路１の構成が簡単化されるとともに、その製造工程が簡単化されるので、光回路１の製造コストを低減することが可能となる。このようなコア層２１１〜２１５、及び高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４は、例えば、アンダークラッド層２６上に所定の屈折率を有する材料を堆積して光導波層とし、この光導波層を、コア層２１１〜２１５、及び高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４からなるパターンによってパターニングすることによって形成することができる。
【００４０】
また、この光回路１には、図１に示したように、５チャンネルのコア層２１１〜２１５のそれぞれに対し、対応するコア層を伝搬される光を検出する５チャンネルの光検出素子３１１〜３１５が設置されている。このような構成によれば、コア層２１１〜２１５のそれぞれを伝搬されている光について、その光パワーをモニタすることができる。特に、上述した高屈折率層２２２〜２２５、２３１〜２３４によって、余分な光成分の影響が低減されていることにより、光パワーのモニタを正確に行うことができる。
【００４１】
高屈折率層による余分な光成分の影響の低減効果について具体的に説明する。図３は、図１及び図２に示した平面導波路型光回路における余分な光成分の影響の低減について示す模式図である。この図３においては、光回路１に第１の光導波路として設けられたコア層２１１と、このコア層２１１に対して設けられた高屈折率層２３１、及び光検出素子３１１とを図示している。
【００４２】
屈折率ｎ１の媒質中を伝搬している光が、異なる屈折率ｎ２の媒質へと入射する場合、図４（ａ）に示すように、その界面において光が屈折する。このとき、界面に垂直な軸に対する光の角度θ１、θ２は、以下の条件
ｎ１・ｓｉｎθ１＝ｎ２・ｓｉｎθ２
を満たす。
【００４３】
また、屈折率がｎ１＞ｎ２である場合には、条件
ｎ１・ｓｉｎθｃ＝ｎ２
を満たす角度θｃが臨界角となる。このとき、図４（ｂ）に示すように、光は屈折率ｎ２の媒質中へは入射されずに、界面において全反射される。
【００４４】
図１及び図２に示した平面導波路型光回路１は、このような光の屈折の原理を利用して、コア層２１ｎ及び光検出素子３１ｎへと向かう余分な光成分を全反射させることによって、余分な光成分の影響を低減するものである。すなわち、上記した光回路１においては、コア層２１ｎでの光伝搬方向に沿ったテーパ形状の高屈折率層２２ｎ、２３ｎにおける光の反射により、コア層２１ｎ及び光検出素子３１ｎへの余分な光成分の入射を低減している。
【００４５】
ここで、図３に示すように、クラッド層２６、２７での媒質の屈折率をｎ０、同一の層として形成されているコア層２１１及び高屈折率層２３１での媒質の屈折率をｎ１（ｎ１＞ｎ０）、テーパ形状の高屈折率層２３１でのテーパ角度をα、隣接するコア層２１２側から高屈折率層２３１へと入射する光の入射角度をθｉｎとする。また、高屈折率層２３１の光伝搬方向に沿った外側の面をＳａ、内側の面をＳｂとする。
【００４６】
このような構成において、屈折率ｎ０のクラッド層内を伝搬されてきた光が、屈折率ｎ１の高屈折率層２３１へと角度θｉｎで入射する。そして、この入射された光は、界面Ｓａにおいて角度θａに屈折された後、高屈折率層２３１内を伝搬して内側の界面Ｓｂへと到達する。このとき、界面Ｓｂでの角度θｂは、高屈折率層２３１のテーパ形状によりθａよりも大きくなるため、この角度θｂが臨界角よりも大きければ、この光は高屈折率層２３１からコア層２１１側のクラッド層内へと出射されることなく、図３に示すように高屈折率層２３１内で全反射される。
【００４７】
具体的には、高屈折率層２３１への光の入射角度θｉｎが、以下の条件
2004012930.tif 000003
を満たす場合、コア層２１１及び光検出素子３１１へと向かっていた光は高屈折率層２３１によって全反射され、コア層２１１及び光検出素子３１１に到達しないこととなる。これにより、光回路１の他の部分、例えば隣接するコア層２１２で発生した余分な光成分がコア層２１１へと入射されることが抑制され、チャンネル間でのクロストーク特性などの光回路の性能が向上される。
【００４８】
ここで、このような構成においては、コア層２１ｎと、テーパ形状の高屈折率層２２ｎ、２３ｎとの間での光の乗り移りを防止するため、高屈折率層をコア層に近づけ過ぎない位置とすることが好ましい。具体的には、コア層２１ｎと、高屈折率層２２ｎ、２３ｎとの間の距離を１０μｍ以上とすることが好ましい。
【００４９】
なお、特開平９−５５４８号公報に、クラッド層に溝を作成するとともに、溝内に光吸収物質を付着させた構成の平面導波路型光回路が記載されている。しかしながら、この構成では、クラッド層への溝作成工程、及びその内部に光吸収物質を付着させる工程が必要であり、製造工程が複雑化するとともに、製造コストが高くなる。これに対して、上述した平面導波路型光回路においては、コア層とともに高屈折率層を形成し、それらを覆うようにクラッド層を形成した構成を用いている。これにより、その製造工程が簡単化されるので、製造コストを低減することができる。
【００５０】
図５は、平面導波路型光回路の第２実施形態の構成を示す平面図である。
【００５１】
図５に示す平面導波路型光回路１Ａは、基板１０と、基板１０上に所定の導波路パターンで形成され、光導波路として機能するコア層とを有して構成されている。本実施形態においては、光回路１を構成する光導波路であるコア層として、８本（８チャンネル）のコア層２１１〜２１８が設けられている。
【００５２】
コア層２１１〜２１８のそれぞれは、所定の光伝搬方向に沿って、光回路１Ａの入力端面１１と出力端面１２との間に形成されている。ここで、コア層２１ｎ（ｎ＝１〜８）の入力端面１１側の端部は、入力端１６となっている。また、コア層２１ｎの出力端面１２側の端部は、出力端１７となっている。
【００５３】
また、本実施形態の平面導波路型光回路１Ａでは、８チャンネルの光導波路であるコア層２１１〜２１８に対して、それぞれの光導波路上の所定位置にマッハツェンダ干渉計型光回路からなる可変光減衰器が設けられている。これにより、本光回路１Ａは、８チャンネルの可変光減衰器として機能するように構成されている。
【００５４】
すなわち、本光回路１Ａにおけるそれぞれのコア層２１ｎは、入力端１６と出力端１７との間に形成された主導波路となっている。この主導波路２１ｎに対して、入力端１６から出力端１７へと順に、第１光カプラ５１ｎ（ｎ＝１〜８）及び第２光カプラ５２ｎ（ｎ＝１〜８）の２つの光カプラが設けられている。
【００５５】
また、８チャンネルの主導波路２１１〜２１８に対して、それぞれの光導波路に沿うように、さらに８本の光導波路としてコア層４１１〜４１８が形成されている。それぞれのコア層４１ｎ（ｎ＝１〜８）は、主導波路２１ｎに対して設けられた副導波路となっている。この副導波路４１ｎは、対応する主導波路２１ｎに対して、上記した光カプラ５１ｎ、５２ｎのそれぞれを介して光結合されている。これにより、主導波路２１ｎ、副導波路４１ｎ、第１光カプラ５１ｎ、及び第２光カプラ５２ｎは、基板１０上に横列するように配置された８個のマッハツェンダ干渉計を構成している。
【００５６】
このマッハツェンダ干渉計は、それぞれの主導波路２１ｎを伝搬される光に対して、光減衰器として機能する光回路部分である。入力端１６から光回路１Ａへと入力された光は、主導波路２１ｎを通過するとともに、対応するマッハツェンダ干渉計において所定の減衰率で減衰される。そして、減衰された光は、出力端１７から出力される。
【００５７】
また、本光回路１Ａにおいては、上記したマッハツェンダ干渉計を構成している主導波路２１ｎ及び副導波路４１ｎに対し、マッハツェンダ干渉計において光に与えられる減衰率を保持し、あるいは減衰率を可変に制御するための温度調整手段として、ヒータ５３ｎ、５４ｎ（ｎ＝１〜８）が設けられている。
【００５８】
すなわち、第１光カプラ５１ｎと第２光カプラ５２ｎとの間の主導波路２１ｎに対し、主導波路２１ｎの温度を調整する温度調整手段として、ヒータ５３ｎが設置されている。また、第１光カプラ５１ｎと第２光カプラ５２ｎとの間の副導波路４１ｎに対し、副導波路４１ｎの温度を調整する温度調整手段として、ヒータ５４ｎが設置されている。
【００５９】
これらのヒータ５３ｎ、５４ｎは、主導波路２１ｎ及び副導波路４１ｎの温度を調整することによって、主導波路２１ｎと副導波路４１ｎとのそれぞれを伝搬される光に対する位相変化量を調整する。また、これらのヒータ５３ｎ、５４ｎによる加熱温度は、それぞれのヒータへの供給電力を変化させることによって制御することができる。これにより、マッハツェンダ干渉計に対して入力端面１１側の主導波路２１ｎから入力される光について、出力端面１２側の主導波路２１ｎ及び副導波路４１ｎへの信号光の分岐比、及びそれによる信号光の減衰を電気的に可変に調整することが可能となっている。
【００６０】
また、主導波路２１１〜２１８を伝搬されている光の一部がそれぞれ分岐して入力される出力端面１２側の８チャンネルの副導波路４１１〜４１８に対して、８個の光検出素子３６１〜３６８を有する光検出素子アレイ３５が設置されている。光検出素子アレイ３５のそれぞれの光検出素子３６ｎ（ｎ＝１〜８）は、対応する副導波路４１ｎを伝搬されている信号光を検出可能なように配置されている。副導波路４１ｎに分岐され伝搬されている信号光は、その一部または全部が光検出素子３６ｎへと入力されて検出される。これにより、副導波路４１ｎを伝搬されている光について、その光パワーをモニタすることができる。
【００６１】
本実施形態による平面導波路型光回路１Ａでのコア層は、上述したように、それぞれ信号光モニタとしての機能、及び可変光減衰器としての機能を有する８チャンネルの光回路部からなる導波路パターンによって形成されている。このような構成において、８チャンネルの光回路部のそれぞれにおいて、コア層の所定部分に対して高屈折率層を形成することにより、図１に示した実施形態と同様に、余分な光成分の影響を低減して、光回路の性能を向上することができる。
【００６２】
図５に示した平面導波路型光回路１Ａの構成において高屈折率層を設ける位置については、例えば、各コア層の出力端面１２近傍の所定部分に対して、その側方の所定位置に高屈折率層を形成する構成を用いることができる。これにより、光検出素子３６ｎで検出される光パワーを正確にモニタしつつ、ヒータ５３ｎ、５４ｎへの供給電力によって光の減衰量を制御することが可能な光デバイスが得られる。
【００６３】
図６は、図５に示した平面導波路型光回路を一部拡大して示す平面図である。図６においては、主導波路であるコア層２１１、２１２、及び副導波路であるコア層４１１、４１２のうち、出力端面１２近傍の部分を示している。また、ここでは、各コア層の出力端面１２近傍の所定部分に対して高屈折率層を形成した構成を例として示している。
【００６４】
具体的には、第１の主導波路であるコア層２１１に対し、そのコア層４１１側となる右側の所定位置に、高屈折率層２３１が設けられている。また、第１の副導波路であるコア層４１１に対し、そのコア層２１１側となる左側の所定位置、及びコア層２１２側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層４２１、及び４３１が設けられている。
【００６５】
また、第２の主導波路であるコア層２１２に対し、そのコア層４１１側となる左側の所定位置、及びコア層４１２側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層２２２、及び２３２が設けられている。また、第２の副導波路であるコア層４１２に対し、そのコア層２１２側となる左側の所定位置、及びコア層２１３側となる右側の所定位置に、それぞれ高屈折率層４２２、及び４３２が設けられている。また、それ以外のコア層２１３〜２１８、４１３〜４１８に対しても、それぞれ同様に高屈折率層が設けられている。
【００６６】
このような構成により、８チャンネルの光回路部のそれぞれにおいて、他のチャンネルからの余分な光成分の影響を低減して、光回路の性能を向上することができる。なお、本光回路１Ａにおいては、例えば、主導波路２１ｎ及び副導波路４１ｎのうちで、光検出素子３６ｎが配置されている副導波路４１ｎのみに対して高屈折率層を設ける構成としても良い。
【００６７】
本発明による平面導波路型光回路は、上述した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、高屈折率層を適用する光回路としては、上述した信号光モニタ用の光回路、及び光減衰器に限らず、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）型の光回路、光合波器、光分波器、光スイッチなど、様々な構成及び機能を有する光回路に対して適用することが可能である。
【００６８】
また、コア層及びクラッド層からなる光導波路層の構成についても、例えば、アンダークラッド層を形成せずに、クラッド層をオーバークラッド層のみとしても良い。また、高屈折率層を設ける位置及び範囲等については、それぞれの光回路の具体的な構成に応じて好適に設定することが好ましい。
【００６９】
【発明の効果】
本発明による平面導波路型光回路は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、基板上に光導波路として形成されたコア層に対して、その側方の所定位置に、光伝搬方向に直交する方向の幅が順次大きくなるテーパ形状を有する高屈折率層を設けた構成の光回路によれば、隣接するコア層などの光回路の他の部分で発生した余分な光成分が、コア層へとノイズ光として入射することが効果的に抑制される。これにより、余分な光成分の影響を低減して、光回路の性能を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】平面導波路型光回路の第１実施形態の構成を示す平面図である。
【図２】図１に示した平面導波路型光回路の光伝搬方向に垂直な方向の断面構造を示す（ａ）Ｉ−Ｉ矢印断面図、及び（ｂ）ＩＩ−ＩＩ矢印断面図である。
【図３】図１に示した平面導波路型光回路における余分な光成分の影響の低減について示す模式図である。
【図４】媒質の界面における光の屈折について示す図である。
【図５】平面導波路型光回路の第２実施形態の構成を示す平面図である。
【図６】図５に示した平面導波路型光回路を一部拡大して示す平面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ…平面導波路型光回路、１０…基板、１１…入力端面、１２…出力端面、１６…入力端、１７…出力端、２１ｎ…コア層（光導波路）、２２ｎ、２３ｎ…高屈折率層、２６…アンダークラッド層、２７…オーバークラッド層、３０、３５…光検出素子アレイ、３１ｎ、３６ｎ…光検出素子、４１ｎ…コア層（光導波路）、４２ｎ、４３ｎ…高屈折率層、５１ｎ、５２ｎ…光カプラ、５３ｎ、５４ｎ…ヒータ。
【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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