(57)【要約】【課題】  導波路型光干渉回路の中心波長を高精度に調整する。【解決手段】  導波路型光干渉回路では、温度を一定（例えば１１００°Ｃ）にして、圧力を変化させると、中心波長は圧力に線形に比例して変化する。このため、作製後の導波路型光干渉回路の中心波長を測定し、測定した中心波長と所望の値（予め設定した目標とした波長）との差に応じた値の圧力を、導波路型光干渉回路に付与して、中心波長を目標波長にまで制御性よくシフトさせる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ガラスからなる下部クラッド層とコア層と上部クラッド層とが形成された導波路型光干渉回路の中心波長を調整する調整方法であって、
前記導波路型光干渉回路の波長透過特性を測定してこの導波路型光干渉回路の中心波長を測定し、
測定した中心波長と、予め設定した目標となる波長との差に応じた温度および圧力で、前記導波路型光干渉回路に対して加熱加圧処理を行うことを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【請求項２】
基板上に、ガラスからなる下部クラッド層とコア層と上部クラッド層とが形成された導波路型光干渉回路の中心波長を調整する調整方法であって、
前記導波路型光干渉回路の波長透過特性を測定してこの導波路型光干渉回路の中心波長を測定し、
前記導波路型光干渉回路を予め設定した一定の温度に加熱すると共に、測定した中心波長と、予め設定した目標となる波長との差に応じた圧力で、前記導波路型光干渉回路に対して加圧処理を行うことを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記導波路型光干渉回路を加熱するときの温度が、前記コア層、前記上部クラッド層のいずれの軟化温度よりも高いことを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２において、
前記導波路型光干渉回路を加熱するときの温度が、前記コア層、前記上部クラッド層のいずれの軟化温度よりも低いことを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記基板がシリコン基板であり、前記下部クラッド層、前記コア層、前記上部クラッド層が石英系ガラスであることを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、
前記導波路型光干渉回路がアレイ導波路格子フィルタであることを特徴とする導波路型光干渉回路の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型光干渉回路の調整方法に関し、導波路型光干渉回路の中心波長を、導波路型光干渉回路の作製後に、制御性良く調整することができるように工夫したものである。
【背景技術】
【０００２】
波長多重光通信の普及に伴い、波長毎に光信号を合波あるいは分波する光合分波器や、光信号を波長領域で調整する光信号処理回路などが、光通信のキーデバイスとなっている。二光束あるいは多光束の干渉を用いる導波路型光干渉回路は、小型、安定で高性能な光合分波器や光信号処理回路を実現できる特徴を持ち、広く使われている。
【０００３】
波長多重光通信をさらに普及させていくためには、導波路型光干渉回路の歩留まりを向上させて、さらなる低価格化を図ることが重要である。このため、中心波長などの特性を、導波路型光干渉回路の作製後に調整できる技術が求められている。
【０００４】
従来、このような導波路型光干渉回路の作製後の調整方法としては、熱処理による方法が知られている。（例えば特開２００３−７５６６５「平面光導波路回路およびその光透過中心波長補正方法」および特開２０００−１４７２８０「光合分波器の波長補正方法」を参照。）この方法では、導波路型光干渉回路を高温で長時間熱処理することで中心波長を変化させている。
【０００５】
図５は従来の熱処理による導波路型光干渉回路の調整方法による、処理時間と導波路型光干渉回路の中心波長調整量との関係を示している。
【０００６】
しかしながら従来の手法では、波長変化範囲を0.４ｎｍ以上変化させることが難しい上に、波長を例えば0.３ｎｍ動かすために２４時間程度の時間がかかるという問題があった。このように波長変化範囲が限られると、例えば0.５ｎｍ程度波長がずれた導波路型光干渉回路を補正することができない。また、補正に時間がかかるために補正コストが高くなり、導波路型光干渉回路の低価格化を実現することが難しい。
【０００７】
一方、光導波路作製法として、熱間静水圧加圧法を用いることでクラッドに生じたボイドが除去でき、またコア及び上部クラッド層の残留応力を除去できることが知られている（例えば特開平１１−１２５７２７「光導波路の製造方法」、特開２００１−３１１８４４「光導波路の製造法」、特開２００３−９０９２７「光導波路およびその製造方法」、特開２００１−１１６９４２「光導波路の製造方法」、特開２００２−４０２７５「光導波路の製造方法」、特開２００１−３１１８４５「光導波路の製造方法」を参照）。
【０００８】
しかしながら、上記の従来技術は全て光導波路の製造技術として加熱・加圧処理を行うものであり、作製された光導波路を測定して所望の特性となるように加熱・加圧処理によって調整することは考えられていなかった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−７５６６５
【特許文献２】特開２０００−１４７２８０
【特許文献３】特開平１１−１２５７２７
【特許文献４】特開２００１−３１１８４４
【特許文献５】特開２００３−９０９２７
【特許文献６】特開２００１−１１６９４２
【特許文献７】特開２００２−４０２７５
【特許文献８】特開２００１−３１１８４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、導波路型光干渉回路を作製後に、熱処理により、この導波路型光干渉回路の特性を調整する従来方法では、波長変化範囲が限られるとともに、補正に時間がかかるという問題があった。
また、熱間静水圧加圧法を用いてボイドや残留応力を除去する技術は従来から存在したが、作製後の導波路型光干渉回路の中心波長を測定して、この中心波長が所望の特性となるように加熱・加圧処理によって調整するということは、考えられていなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の請求項１の導波路型光干渉回路の調整方法は、基板上に、ガラスからなる下部クラッド層とコア層と上部クラッド層とが形成された導波路型光干渉回路の中心波長を調整する調整方法であって、
前記導波路型光干渉回路の波長透過特性を測定してこの導波路型光干渉回路の中心波長を測定し、
測定した中心波長と、予め設定した目標となる波長との差に応じた温度および圧力で、前記導波路型光干渉回路に対して加熱加圧処理を行うことを特徴としている。
また本発明の請求項２の導波路型光干渉回路の調整方法は、基板上に、ガラスからなる下部クラッド層とコア層と上部クラッド層とが形成された導波路型光干渉回路の中心波長を調整する調整方法であって、
前記導波路型光干渉回路の波長透過特性を測定してこの導波路型光干渉回路の中心波長を測定し、
前記導波路型光干渉回路を予め設定した一定の温度に加熱すると共に、測定した中心波長と、予め設定した目標となる波長との差に応じた圧力で、前記導波路型光干渉回路に対して加圧処理を行うことを特徴としている。
【００１２】
このような調整方法を用いることで、短時間に大きな透過中心波長の変化を得ることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の請求項３の導波路型光干渉回路の調整方法は、前記導波路型光干渉回路を加熱するときの温度が、前記コア層、前記上部クラッド層のいずれの軟化温度よりも高いことを特徴としている。導波路型光干渉回路の中心波長はコア層および上部クラッド層の屈折率に主に依存するので、このような温度で加熱加圧することで、導波路型光干渉回路の透過特性を劣化させることなく透過中心波長を調整することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項４の導波路型光干渉回路の調整方法は、導波路型光干渉回路を加熱するときの温度が、前記コア層、前記上部クラッド層のいずれの軟化温度よりも低いことを特徴としている。このような温度で加熱加圧することで、導波路型光干渉回路の偏波依存性も調整することができる。
【００１５】
本発明の請求項５の導波路型光干渉回路の調整方法は、前記基板がシリコン基板であり、前記下部クラッド層、前記コア層、前記上部クラッド層が石英系ガラスであることを特徴としている。
このような導波路構造とすると基板は加圧に対しては影響を受けにくいので、加圧の効果はガラスに中心的に働くことになり、安定で効果的な調整が可能となる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項６の導波路型光干渉回路の調整方法は、調整される導波路型光干渉回路がアレイ導波路格子フィルタであることを特徴としている。アレイ導波路格子フィルタでは多光束干渉を用いるのでアレイ化された導波路群の屈折率を均一に調整する必要があるが、本発明の調整方法を適用することでこのような中心波長調整が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による導波路型光干渉回路の調整方法によれば、作製された導波路型光干渉回路を測定し、所望の波長と中心波長との差異に応じた温度および圧力で加熱加圧処理を行うことで、制御性に優れた導波路型光干渉回路の調整方法を提供できる。また、この調整方法を適用することで、安価な導波路型光干渉回路を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態において、同一機能を有する部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００１９】
ここで、本発明の実施形態における導波路型光干渉回路は、火炎堆積法によりシリコン基板上に形成された下部クラッド層、コア層および上部クラッド層からなる石英系ガラス光導波路であるとした。これは、このような構成の光導波路にすることで小型かつ安定な導波路型光干渉回路が提供できるからである。また、基板にシリコンを用いると、基板は加圧に対しては影響を受けにくいので、加圧の効果はガラス（つまり、下部クラッド層、コア層および上部クラッド層）に中心的に働くことになり、安定で効果的な調整が可能となる。
【００２０】
しかしながら、本発明の請求範囲はこの例に限定されるものではなく、例えば基板は石英基板であっても、あるいは下部クラッド層、コア層および上部クラッド層が多成分ガラスであっても、もちろん構わない。また、作製法も、下部クラッド層、コア層および上部クラッド層の一部あるいは全部が、化学蒸着法あるいは物理蒸着法などにより作製されていても、もちろん構わない。
【００２１】
また、本発明の実施形態における加熱加圧処理は、熱間静水圧成形装置を用いて行うとした。これは、熱間静水圧成形装置を用いると均一な圧力を導波路型光干渉回路に印加することができるので、特性の劣化のない導波路型光干渉回路の調整方法が提供できるからである。さらに、熱間静水圧処理を行うときの雰囲気ガスはＡｒガスを用いるとした。
【００２２】
しかしながら、本発明の請求範囲はこの例に限定されるものではなく、加熱加圧処理はホットプレスなどの物理的に圧力を印加する方法を持ってもこれを実現することができるし、熱間静水圧処理を行うときの雰囲気ガスはＡｒガスと酸素ガスの混合ガスなど、別種のガスを用いても、もちろん構わない。
【００２３】
さらに、本発明の実施形態にかかる導波路型光干渉回路は、アレイ導波路格子フィルタであるとしたが、これはアレイ導波路格子フィルタでは多光束干渉を用いるのでアレイ化された導波路群の屈折率を均一に調整する必要があるが、本発明の調整方法を適用することでこのような中心波長調整が可能となるからである。
【００２４】
しかしながら、本発明の請求範囲はこの例に限定されるものではなく、導波路型光干渉回路はマッハツェンダ型干渉回路であっても、ラティス型光フィルタであっても、トランスバーサル型光フィルタであっても、その他の構成の干渉回路であってももちろん構わない。
【実施例１】
【００２５】
図１は本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法のフローチャートを示している。本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法は、導波路型光干渉回路を作製するステップ１と、作製された導波路型光干渉回路の中心波長の測定を行うステップ２と、測定された中心波長が所望の値（予め設定した目標とした波長）であるか判断するステップ３と、測定された中心波長と所望の値（予め設定した目標とした波長）との差に応じた温度・圧力で導波路型光干渉回路に対して加熱加圧処理を行うステップ４と、調整終了となるステップ５から構成されている。
【００２６】
図２は本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法による、加熱加圧処理時の圧力と中心波長シフトの関係を表す図である。図２において、□はＴＥ偏波における中心波長シフト、△はＴＭ偏波における中心波長シフトを表している。
【００２７】
ここで、本発明の実施例１におけるステップ４における加熱加圧処理の温度は、コア層および上部クラッド層の軟化温度以上の１１００℃であるとした。本発明の実施例１におけるコア層および上部クラッド層の軟化温度は、それぞれ９１０℃、および６５０℃である。このような温度で加圧加熱処理することで、上部クラッド層だけでなくコア層の屈折率も変わるので、中心波長の変化に伴う透過スペクトルの劣化が小さい調整方法が提供できる。
【００２８】
また、１１００℃という温度では、コア層の粘性は大きく低下しないので、コア断面の変形の無い調整方法を提供できる。さらに、１１００℃という温度はシリコン基板の融点よりも低いので、光回路の変形を避けることができる。しかしながら、本発明の請求範囲はこの温度に限定されるものではなく、例えば処理温度をコア層の軟化温度以下で上部クラッド層の軟化温度以上としても、あるいは別の温度にしても勿論構わない。
【００２９】
さらに、本発明の実施例１におけるステップ４における加熱加圧処理では、温度一定として圧力だけを中心波長の調整量に合わせて変化させるとした。これは、図２に示すように、我々はこのように温度一定として圧力だけを変化させて加熱加圧処理を行うと、中心波長の変化量が圧力に線形に比例し、制御性に優れた中心波長調整法を提供できることを見出したからである。なお、加熱加圧時間に関しては、本発明の実施例１では２時間とした。
【００３０】
以下、導波路型光干渉回路の調整方法について、図１および図２を用いて説明する。まず、シリコン基板上に下部クラッド層、コア層および上部クラッド層からなる石英系ガラスによる導波路型光干渉回路を火炎堆積法により作製する（ステップ１）。続いて、作製された導波路型光干渉回路の波長透過特性を測定して光回路の中心波長を求め（ステップ２）、中心波長が所望の波長（予め設定した目標とした波長）と等しいかどうかを判断し（ステップ３）、中心波長と所望の波長が異なるときには、その差（測定された中心波長と目標とした波長との差）に応じた圧力により温度１１００℃で、熱間静水圧成形装置により導波路型光干渉回路に対して加熱加圧処理を行う（ステップ４）。
【００３１】
ここで、本発明の実施例１の場合には、中心波長と所望の波長の差をΔλとすると、図２より印加すべき圧力は６０Δλ［ＭＰａ］となる。このように加熱加圧処理によって中心波長を調整した後、再び中心波長が所望の波長と等しいかどうかの判断を行い（ステップ３）、最終的に調整は終了となる（ステップ５）。
【００３２】
本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法では、試料作製から調整完了にいたるまでの時間は１０時間程度であり、従来の熱処理による手法と比較して高速な調整が可能となる。また、図２に示したように中心波長シフト量と加熱加圧処理の印加圧力には線形な関係があるので、制御性に優れた調整方法を提供できる。
【００３３】
なお、このようにコア膜および上部クラッド膜の軟化温度以上で処理を行った場合には、ステップ５の後に端面劣化の影響を除去するために、ダイシングなどによって端面を新しく切り出したほうが良いことを付記しておく。
【実施例２】
【００３４】
図３は、本発明の実施例２にかかる導波路型光干渉回路の調整方法のフローチャートを示している。ここでは、ステップ４における処理温度を５００℃としている。我々は、このように、加熱加圧処理を行うときの温度をコア層および上部クラッド層の軟化温度以下とすることで、シリコン基板と石英ガラスの熱膨張係数の差から生じる偏波依存性をも補償できることを見出した。なお、本発明の第二実施形態で５００℃という温度にしたのは、これより高温では上部クラッド層の粘性が低下して効果が減少することを見出したからであり、これより低温では１［ＧＰａ］を超えるような高い処理圧力が必要になることを見出したからである。
【００３５】
図４（ａ）（ｂ）は、本発明の実施例２により調整されたアレイ導波路格子フィルタの、調整前（図4（ａ））と調整後（図4（ｂ））の透過スペクトル波形を示している。なお、図４（ａ）（ｂ）において、実線はＴＥ偏光、点線はＴＭ偏光の特性を示している。処理圧力は１００ＭＰａであり、処理時間は２時間である。図４に示すように、加熱加圧処理の処理温度を５００℃とすることで、中心波長を所望の値に変化させるとともに、偏波依存性も解消できていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、導波路型光干渉回路の中心波長をシフトさせて、中心波長を予め設定した目標波長にするように、制御性よく調整するのに利用することができる。つまり、導波路型光干渉回路の作製後に、その中心波長を制御性よく調整するのに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法を表すフロー図である。
【図２】本発明の実施例１にかかる導波路型光干渉回路の調整方法における、加熱加圧時の圧力と、中心波長シフトの関係を表す特性図である。
【図３】本発明の実施例２にかかる導波路型光干渉回路の調整方法を表すフロー図である。
【図４】本発明の実施例２にかかる導波路型光干渉回路の調整方法により調整された導波路型光干渉回路の、調整前と調整後の透過スペクトルを表す特性図である（ＴＥ偏光：実線、ＴＭ偏光：点線）。
【図５】従来の導波路型光干渉回路の調整方法による、処理時間と中心波長シフトの関係を表す特性図である。
【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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