(57)【要約】【課題】  パッシブアライメントで構成した高性能なＷＤＭフィルタを実現する。【解決手段】  Ｓｉ基板２−１に、導波路２−２，２−３，２−４を形成すると共に、異方性エッチングによりＶ溝２−８を形成する。異方性エッチングにより形成しているため、Ｖ溝２−８は精密な角度で形成可能である。円柱状のＧＲＩＮレンズ２−５，２−７がＶ溝2−8内に固定され、また多層薄膜フィルタ２−６が配置される。円柱状のＧＲＩＮ２−５，２−７が、Ｖ溝２−８に挿入されることで位置精度が高くなり、ＧＲＩＮ２−５，２−７と導波路２−２，２−３，２−４とを高精度に接続することができ、高性能なＷＤＭフィルタとなる。【選択図】        図２
2005316033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りの屈折率の低いクラッドからなる導波路であり、導波路を構成する一部に異方性エッチングによりＶ溝を形成し、該Ｖ溝内に円柱状の屈折率分布型レンズを固定し、屈折率分布型レンズ中に薄膜フィルタを挿入し、屈折率分布型レンズの端面に導波路が接続していることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【請求項２】
平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りの屈折率の低いクラッドからなる導波路であり、導波路を構成する一部に異方性エッチングによりＶ溝を形成し、該Ｖ溝内に第１の屈折率分布型レンズと第２の屈折率分布型レンズを固定し、第１と第２の屈折率分布型レンズの間に薄膜フィルタがあり、
第１の屈折率分布型レンズの端面及び第２の屈折率分布型レンズの端面に導波路が接続していることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記屈折率分布型レンズの端面に接続される導波路が２本以上あり、屈折率分布型レンズの端面と導波路の端面とが斜めに接続されることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【請求項４】
請求項２または請求項３において、第１または第２の屈折率分布型レンズの端面の片側に接続される導波路が４本以上であることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項において、前記屈折率分布型レンズとしてグレーデッドインデックス型マルチモードファイバを用いることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項において、屈折率分布型レンズまたはグレーデッドインデックス型マルチモードファイバを固定するＶ溝の両端にダイシング溝を形成し、そのダイシング溝の角度が平面基板の垂直方向に対して斜めであり、溝幅が５０μｍ以下であることを特徴とする屈折率分布型レンズ搭載平面導波回路型フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）レンズ搭載平面導波回路（ＰＬＣ）型フィルタに関するものであり、平面基板上に小型で高性能なフィルタを構成することができるように工夫したものである。さらに詳しく述べると、石英ガラス基板等の平面基板上において、簡便に高性能なフィルタを構成するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの爆発的な普及により、通信回線の大容量化が急速的に進められている。この大容量化のキー技術として、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing:高密度波長多重）システムが、基幹中継網だけでなく市内及びアクセス網まで広く用いられるようになってきた。ＷＤＭをベースとして低コストな光ネットワークを構築するためには、高性能かつ低コストなＷＤＭフィルタが必要である。
【０００３】
従来のＷＤＭフィルタは、通常ＧＲＩＮレンズ（屈折率分布型レンズ），薄膜フィルタ等のバルク光学部品を組合せて構成されている。
【０００４】
図１に従来のＷＤＭフィルタの構造を示す。図１で、１−１は入力ファイバ、１−２はＧＲＩＮレンズ、１−３は薄膜干渉フィルタ、１−４はＧＲＩＮレンズ、１−５は出力ファイバ、１−６は出力ファイバである。
【０００５】
図１の構成では、入力ファイバ１−１に入射したＷＤＭ信号光λ1〜λnは、ＧＲＩＮレンズ１−２で集光され、薄膜干渉フィルタ１−３で分波される。薄膜干渉フィルタ１−３で反射して分波される波長の信号光は、出力ファイバ１−６に出力される。薄膜干渉フィルタ１−３を透過して分波される波長の信号光は、出力ファイバ１−５に出力される。これによりＷＤＭフィルタとして動作する。
【０００６】
【非特許文献１】「小型利得等化器の開発」  ２００３年電子情報通信学会、Ｃ−３−１１９、Ｐ．２５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バルク光学部品を組合わせて構成した、図１に示す従来のＷＤＭフィルタの構成では小型化が難しく、量産性も低いという欠点があった。さらに、ファイバの取り回しがよくないという欠点もあった。このため、今まで小型低コストのＷＤＭフィルタは実現されていなかった。
【０００８】
しかし、ＷＤＭシステムが広く使われるようになるに従い、小型低コストで、かつ信頼性の高い合分波フィルタが望まれるようになってきた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の構成は、
平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りの屈折率の低いクラッドからなる導波路であり、導波路を構成する一部に異方性エッチングによりＶ溝を形成し、該Ｖ溝内に円柱状の屈折率分布型レンズを固定し、屈折率分布型レンズ中に薄膜フィルタを挿入し、屈折率分布型レンズの端面に導波路が接続していることを特徴とする。
【００１０】
また本発明の構成は、
平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周りの屈折率の低いクラッドからなる導波路であり、導波路を構成する一部に異方性エッチングによりＶ溝を形成し、該Ｖ溝内に第１の屈折率分布型レンズと第２の屈折率分布型レンズを固定し、第１と第２の屈折率分布型レンズの間に薄膜フィルタがあり、
第１の屈折率分布型レンズの端面及び第２の屈折率分布型レンズの端面に導波路が接続していることを特徴とする。
【００１１】
また本発明の構成は、
前記屈折率分布型レンズの端面に接続される導波路が２本以上あり、屈折率分布型レンズの端面と導波路の端面とが斜めに接続されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の構成は、
第１または第２の屈折率分布型レンズの端面の片側に接続される導波路が４本以上であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明の構成は、
前記屈折率分布型レンズとしてグレーデッドインデックス型マルチモードファイバを用いることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、
屈折率分布型レンズまたはグレーデッドインデックス型マルチモードファイバを固定するＶ溝の両端にダイシング溝を形成し、そのダイシング溝の角度が平面基板の垂直方向に対して斜めであり、溝幅が５０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
メトロ・アクセス系のネットワークにＷＤＭシステムを導入して、ＩＰネットワークの多様化，低コスト化を図ることが望まれている。そのためには、ＷＤＭシステムのキーデバイスであるＷＤＭ合分波用フィルタの低コスト化が必須である。バスク型ミクロオプティックスでＷＤＭフィルタを構成する場合には、多チャンネル化するに従い、小型，低コスト，高信頼なフィルタを作製することが困難となっていく。
【００１６】
そこで、本発明では、小型低コストで信頼性の高いＷＤＭ合分波フィルタを実現するために、ＰＬＣ上にパッシブアライメントでＧＲＩＮレンズを高精度で搭載し、フィルタを構成した。これにより、以下の効果がある。
１）ＰＬＣ上に構成されており、信頼性及び量産化に優れている。
２）ＡＷＧ，ＰＬＣ−ＳＷ，ラティス型フィルタ等と集積化が可能。
３）Ｖ溝の調整により２つのＧＲＩＮレンズの位置をずらすことも可能。
４）従来のファイバとバルク型では不可能であった狭ピッチの入出力導波路間隔の構成が可能。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
本発明では、前述した課題を解決するために、平面導波回路（ＰＬＣ： Planar Lightwave Circuit）にＧＲＩＮレンズをパッシブアライメントで搭載し、小型低コストな合分波フィルタを構成する。このように、小型低コストで信頼性の高い合分波フィルタを実現するには、ＰＬＣを用いて基本構成要素とすることが有効である。また、ＰＬＣを用いると、小型化も可能であり、他のＰＬＣの回路と集積化できるという利点もある。そこで、本発明では、基本的にはＰＬＣにＧＲＩＮレンズを搭載して合分波フィルタを構成する。
【００１８】
図２に本発明の基本的な構成を示す。図２（ａ）で、２−１はＳｉ基板、２−２は入力導波路、２−３は出力導波路、２−４は出力導波路、２−５は円柱状のＧＲＩＮレンズ、２−６は多層薄膜フィルタ、２−７は円柱状のＧＲＩＮレンズ、２−８はＶ溝、２−９はガラス導波路である。
【００１９】
図２（ｂ）は図２（ａ）のａ−ａ′の断面図であり、コリメート用のＧＲＩＮレンズ２−５及びＧＲＩＮレンズ２−７がＶ溝２−８内に挿入されて固定される。Ｖ溝２−８は、Ｓｉ基板上に異方性エッチングにより精密な角度（本例では５８°）で形成可能となる。このように、Ｖ溝２−８を、異方性エッチングにより精密な角度（溝の傾斜角度）で形成可能となるため、ＧＲＩＮレンズ２−５，２−７と導波路２−２，２−３，２−４とをパッシブアライメントで高精度に接続することができる。
【００２０】
なおパッシブアライメント（Passive Alignment）技術とは、光学素子間の位置合わせを機械精度のみで行う実装技術であり、ＬＤなどを発光させて位置合わせを行うアクティブアライメント技術と対比される技術である。
【００２１】
図２の構成では、入力導波路２−２から入射したＷＤＭ信号光λ1〜λnは、Ｖ溝２−８にパッシブアライメントで固定されたコリメート用ＧＲＩＮレンズ２−５で集光され、多層薄膜フィルタ２−６に入射する。多層薄膜フィルタ２−６では波長λiの信号光は透過し、それ以外の波長の信号光は反射して分波される。透過する波長λiの信号光は、出力導波路２−４に出力され、反射して分波される波長の信号光は、出力導波路２−３に出力される。
【００２２】
本発明では、ＰＬＣ上に精密な角度で形成したＶ溝２−８に、ＧＲＩＮレンズ２−５，２−７をパッシブアライメントにより搭載して、ＧＲＩＮレンズ２−５，２−７と導波路２−２，２−３，２−４とを位置精度良く合わせて接続したＷＤＭ用フィルタを構成する。これにより、以下の利点が得られる。
１）高信頼なデバイスを構成可能。
２）小型化が可能。
３）量産も可能。
４）パッシブアライメントにより低コスト化が可能。
５）ＡＷＧ，ＰＬＣ−ＳＷ等のＰＬＣ型デバイスと集積化が可能。
【実施例１】
【００２３】
実施例１では、Ｓｉ基板上に石英系ＰＬＣで構成された４チャンネルの合分波フィルタを作製した。
【００２４】
図３は、本発明の実施例１における４チャンネルの合分波フィルタの構成である。図３で、３−１はＳｉ基板、３−２は入力導波路、３−３，３−９は導波路、３−４，３−１０，３−１１，３−１２は出力導波路、３−５，３−１３，３−１７は円柱状のＧＲＩＮレンズ、３−６，３−１４，３−１８は多層薄膜フィルタ、３−７，３−１５，３−１９はＧＲＩＮレンズ、３−８，３−１６，３−２０はＶ溝、３−２１，３−２２はダイシング溝である。
【００２５】
合分波フィルタは、Ｓｉ基板３−１上に作製された石英系ガラス導波路３−２，３−３，３−９，３−４，３−１０，３−１１，３−１２と、ＧＲＩＮレンズ３−５，３−１３，３−１７，３−７，３−１５，３−１９と、多層薄膜フィルタ３−６，３−１４，３−１８から成る。
【００２６】
石英系導波路３−２，３−３，３−９，３−４，３−１０，３−１１，３−１２のコアのサイズは６×６μｍ、コア−クラッド間の比屈折率差は０．７５％、Ｓｉ基板３−１の厚さは１．０ｍｍとした。下部クラッド厚は２０μｍ、上部クラッド厚は２０μｍとした。
【００２７】
Ｓｉ基板３−１のクラッド層をエッチングにより矩形に除去し、Ｓｉの異方性ウェットエッチングによりＶ溝３−８，３−１６，３−２０を形成した。このように、Ｖ溝３−８，３−１６，３−２０を、Ｓｉの異方性ウェットエッチングにより形成しているため、Ｖ溝角度を精密な角度で形成することができる。
ＧＲＩＮレンズ３−５，３−１３，３−１７，３−７，３−１５，３−１９の直径は１．０ｍｍ、長さは２．６３ｍｍ、ＧＲＩＮレンズ端面にはＡＲコートをつけた。
多層薄膜フィルタ３−６，３−１４，３−１８は各波長毎のバンドパスフィルタとし、それぞれのフィルタの波長間隔をＣＷＤＭ用２０ｎｍとした。
ＧＲＩＮレンズ３−５，３−１３，３−１７，３−７，３−１５，３−１９をＶ溝３−８，３−１６，３−２０に搭載（Ｖ溝内に挿入して固定）する場合には、Ｖ溝両脇にダイシング溝３−２１，３−２２を形成し、導波路端面が精密にＧＲＩＮレンズ３−８，３−１６，３−２０に接するようにした。
【００２８】
動作原理を説明すると、入力導波路３−２からＷＤＭ信号光λ1〜λ4が入射すると、多層薄膜フィルタ３−６はλ1だけを透過するバンドパスフィルタとなっているので、出力導波路３−４から信号光λ1が出力する。
ＷＤＭ信号光λ2〜λ4は、多層薄膜フィルタ３−６にて反射し、導波路３−３を介して多層薄膜フィルタ３−１４に入射する。多層薄膜フィルタ３−１４はλ2だけを透過するバンドパスフィルタとなっているので、出力導波路３−１０から信号光λ2が出力する。
ＷＤＭ信号光λ3〜λ4は、多層薄膜フィルタ３−１４にて反射し、導波路３−９を介して多層薄膜フィルタ３−１８に入射する。多層薄膜フィルタ３−１８はλ3だけを透過するバンドパスフィルタとなっているので、出力導波路３−１２から信号光λ3が出力する。
信号光λ4は、多層薄膜フィルタ３−１８にて反射し、出力導波路３−１１から出力される。
【００２９】
作製した４チャンネル合分波フィルタの光学特性をスペクトルアナライザと広帯域光源で評価した。図４は測定したスペクトルである。図４では、各チャンネル毎に測定したスペクトルを一つのグラフにしている。図４から明らかなように、各チャンネルとも良好なスペクトルが得られ、低損失，低クロストークが実現されている。
以上の結果より、本発明の有効性が確認された。
【実施例２】
【００３０】
実施例２では、Ｓｉ基板上にＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ共用型フィルタを作製した。
図５は、本発明の実施例２におけるＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ共用型フィルタの構成である。図５で、５−１はＳｉ基板、５−２，５−３は入力導波路、５−４，５−５は導波路、５−６，５−７は出力導波路、５−８は円柱状のＧＲＩＮレンズ、５−９は多層薄膜フィルタ、５−１０は円柱状のＧＲＩＮレンズ、５−１１はＶ溝である。
【００３１】
合分波フィルタは、Ｓｉ基板上に作製された石英系ガラス導波路５−２，５−３，５−４，５−５，５−６，５−７と、ＧＲＩＮレンズ５−８，５−１０と、多層薄膜フィルタ５−９から成る。
【００３２】
石英系導波路５−２，５−３，５−４，５−５，５−６，５−７のコアのサイズは６×６μｍ、コア−クラッド間の比屈折率差は０．７５％、Ｓｉ基板の厚さは１．０ｍｍとした。下部クラッド厚は２０μｍ、上部クラッド厚は２０μｍである。
ＧＲＩＮレンズ５−８，５−１０の直径は１ｍｍ、長さは１０ｍｍ、多層薄膜フィルタ５−９は各波長毎のバンドパスフィルタとなっている。ＧＲＩＮレンズ５−８，５−１０の端面にはＡＲコートをつけた。
【００３３】
作製手順としては、まずＳｉ基板５−１上に、通常プロセスで導波路５−２，５−３，５−４，５−５，５−６，５−７を形成した。その後、Ｖ溝５−１１を形成するガラス部分（クラッド層）をドライエッチングにより除去し、Ｓｉの異方性ウェットエッチングによりＶ溝５−１１を形成した。Ｖ溝５−１１において導波路に接する面にはダイシングにより溝を形成し、Ｖ溝の長さを精密に調整することにより導波路５−２，５−３，５−４，５−５，５−６，５−７の端面が精密にＧＲＩＮレンズ５−１０，５−１１に接するようにした。
【００３４】
このように、Ｖ溝５−１１を、Ｓｉの異方性ウェットエッチングにより形成しているため、Ｖ溝角度を精密な角度で形成することができる。この結果、Ｖ溝５−１１内に固定したＧＲＩＮレンズ５−８，５−１０と、導波路５−２，５−３，５−４，５−５，５−６，５−７とを位置精度良く接続することができる。
【００３５】
ＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ共用型フィルタの動作原理を説明すると、まず入力導波路５−２からＷＤＭ信号光を入射すると、多層薄膜フィルタ５−９は特定の波長だけを透過するバンドパスフィルタとなっているので、多層薄膜フィルタ５−９で選択された波長の信号光が出力導波路５−７から出力する。このとき、他の波長の信号光は、多層薄膜フィルタ５−９にて反射されて、導波路５−５から出力される。
【００３６】
同様に、導波路５−７から同じ波長を入射すると、この波長の信号光は導波路５−２から出力する。
【００３７】
また入力導波路５−３からＷＤＭ信号光を入射すると、多層薄膜フィルタ５−９は特定の波長だけを透過するバンドパスフィルタとなっているので、多層薄膜フィルタ５−９で選択された波長の信号光が出力導波路５−６から出力する。このとき、他の波長の信号光は、多層薄膜フィルタ５−９にて反射されて、導波路５−４から出力される。
【００３８】
同様に、導波路５−６から同じ波長を入射すると、この波長の信号光は導波路５−３から出力する。
【００３９】
これにより、一つの薄膜フィルタによりＭＵＸ／ＤＥＭＵＸを構成することが可能となり、効率的なフィルタを構成することができる。
【００４０】
作製したＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ共用型フィルタの光学特性をスペクトルアナライザと広帯域光源で評価した。ＭＵＸ側、ＤＥＭＵＸ側とも良好なスペクトルが得られ、低損失，低クロストークな良好なフィルタが実現された。
【００４１】
以上説明したように、本実施例では一つのフィルタでＭＵＸ／ＤＥＭＵＸ用として２つの役割／機能を実現している。このように、従来のファイバを用いたバルク型構成では不可能であった構成を本発明では可能としている。
【実施例３】
【００４２】
実施例３では、Ｓｉ基板上に石英系ＰＬＣとＧＩ型マルチモードファイバで構成された小型４チャンネル合分波フィルタ（ＧＩファイバ応用型フィルタ）を作製した。
【００４３】
図６は、本発明の第３の実施例における小型４チャンネル合分波フィルタの構成であり、図6（ａ）は平面図、図6（ｂ）は図6（ａ）のｂ矢視図である。図６で、６−１はＳｉ基板、６−２は入力導波路、６−３，６−８は導波路、６−４，６−９，６−１０，６−１１は出力導波路、６−５，６−１２，６−１５は円柱状のＧＩ型マルチモードファイバ、６−６，６−１３，６−１６は多層薄膜フィルタ、６−７，６−１４，６−１７はＶ溝、６−１８，６−１９，６−２０はダイシング溝である。
【００４４】
合分波フィルタは、Ｓｉ基板６−１上に作製された石英系ガラス導波路６−２，６−３，６−８，６−４，６−９，６−１０，６−１１と、ＧＩ型マルチモードファイバ６−５，６−１２，６−１５と、薄膜フィルタ６−６，６−１３，６−１６から成る。
【００４５】
石英系導波路６−２，６−３，６−８，６−４，６−９，６−１０，６−１１のコアのサイズは６×６μｍ、コア−クラッド間の比屈折率差は０．７５％、Ｓｉ基板６−１の厚さは１．０ｍｍとした。下部クラッド厚は２０μｍ、上部クラッド厚は２０μｍである。ＧＩ型マルチモードファイバ６−５，６−１２，６−１５の外径は１２５μｍ、コア径は５０μｍ、薄膜フィルタは各波長毎のバンドパスフィルタとなっている。
【００４６】
ここで、ＧＩ型ファイバを用いるとして、その長さを見積もる。分布屈折率型（ＧＩ）ファイバの伝搬Ｆ行列は次式（１）で与えられる。
【００４７】
【数１】
2005316033.tif 000003
【００４８】
ここで、ｇは屈折率分布形状を示す定数、ｚは伝搬方向の座標軸、ｎ1はコア中心の屈折率、Ｋｏは伝搬定数、ｊは虚数（ｊ2＝−１）である。
屈折率分布ｎ（ｒ）は次式（２）で表される。
【００４９】
【数２】
2005316033.tif 000004
【００５０】
ここで、ｒはコア径方向の座標軸を示す。ファイバコア半径ａの位置から傾き０で入射した光がファイバ中心を横切る際のファイバ長をｆとすると、次式（３）（４）が得られる。
【００５１】
【数３】
2005316033.tif 000005
【００５２】
ここで、ファイバコア内での屈折率分布が完全に２乗分布とすると、次式（５）が得られる。
【００５３】
【数４】
2005316033.tif 000006
【００５４】
ここで、ＮＡは開口数を表す定数である。ＧＩ５０のファイバのＮＡとして、一般的な０．２１を用い、コア中心の屈折率を１．４５８とすると、焦点距離ｆは次式（６）で表される。
【００５５】
【数５】
2005316033.tif 000007
【００５６】
以上より、ＧＩ５０型ファイバを、ＧＲＩＮレンズとして用いた場合には焦点距離ｆは約２７３μｍとなる。もちろんその整数倍を用いてもよい。
【００５７】
作製手順としては、まずＳｉ基板６−１上に通常プロセスで導波路６−２，６−３，６−８，６−４，６−９，６−１０，６−１１を形成した。その後、Ｖ溝を形成するガラス部分（クラッド層）をドライエッチングにより除去し、Ｓｉの異方性ウェットエッチングによりＶ溝６−７，６−１４，６−１７を形成した。Ｖ溝６−７，６−１４，６−１７において導波路に接する面にはダイシングにより溝６−１８，６−１９，６−２０を形成し、その溝６−１８，６−１９，６−２０の角度を基板垂直方向に対して８°とした。このダイシング溝６−１８，６−１９，６−２０の溝幅は５０μｍ以下とした。
【００５８】
また、Ｖ溝６−７，６−１４，６−１７の長さを精密に調整することにより導波路端面が精密にＧＩ型ＭＭファイバに接するようにした。ＧＩ型ＭＭファイバもダイシングソーで斜めに切断し、Ｓｉ基板ＰＬＣ上のＶ溝に挿入し、ＵＶ接着剤で固定した。
【００５９】
作製したＧＩ型マルチモードファイバを用いたフィルタの光学特性をスペクトルアナライザと広帯域光源で評価した。良好なスペクトルが得られ、低損失，低クロストークな良好なフィルタが実現された。
【００６０】
ＧＩ型ＭＭファイバの外径精度は、高度なファイバ作製技術のために非常に高く、高精度のパッシブアライメントが可能となる。また、一般のＧＲＩＮレンズに比べて細径のＧＩ型ＭＭファイバでは、入射する２芯のファイバ（導波路）の間隔を広く取ることができないが、ＰＬＣ上にＶ溝を用いて実装することにより導波路間隔を狭くすることが可能となり、本実施例のように本発明が有効となる。
【００６１】
以上説明したように、本実施例ではＧＩ型マルチモードファイバをＧＲＩＮレンズとして用い、高性能なフィルタを実現している。このように、従来のバルク型構成では不可能であった小型の構成を本発明では可能としている。
【実施例４】
【００６２】
実施例４は、ラティス型フィルタとの集積化を図ったものであり、Ｓｉ基板上にラティス型フィルタとＧＲＩＮレンズを集積してＣＷＤＭ用フィルタを作製した。
【００６３】
図７は、本発明の第４の実施例におけるラティス型フィルタとＧＲＩＮレンズを集積したＣＷＤＭ用フィルタの構成である。図７で、７−１はＳｉ基板、７−２，７−３は導波路、７−４は円柱状のＧＲＩＮレンズ、７−５は多層薄膜フィルタ、７−６はＶ溝、７−７，７−８はラティス型フィルタ回路、７−９，７−１０は出力導波路、７−１１，７−１２はダイシング溝である。
【００６４】
ＣＷＤＭ用フィルタは、Ｓｉ基板７−１上に作製された石英系ガラス導波路７−２，７−３，７−７，７−８，７−９，７−１０と、ＧＲＩＮレンズ７−４と、多層薄膜フィルタ７−５から成る。
石英系導波路のコアのサイズは６×６μｍ、コア−クラッド間の比屈折率差は０．７５％、Ｓｉ基板の厚さは１．０μｍとした。下部クラッド厚は２０μｍ、上部クラッド厚は２０μｍである。
ＧＲＩＮレンズ７−４の直径は１ｍｍ、長さは１０ｍｍ、多層薄膜フィルタ７−５はショートパスフィルタとなっている。ＧＲＩＮレンズ端面にはＡＲコートをつけた。
【００６５】
作製手順としては、まずＳｉ基板７−１上に通常プロセスで導波路を形成した。その後、Ｖ溝を形成するガラス部分（クラッド層）をドライエッチングにより除去し、Ｓｉの異方性ウェットエッチングによりＶ溝７−６を形成した。Ｖ溝７−６において導波路に接する面にはダイシングにより溝７−１１，７−１２を形成し、Ｖ溝の長さを精密に調整することにより導波路端面が精密にＧＲＩＮレンズ７−４に接するようにした。
【００６６】
本実施例の動作原理を説明すると、まず信号光は多層薄膜フィルタ７−５で短波長側と長波長側の２つのグループに分けられ、次に２つのラティス型フィルタ７−７，７−８で個々に分波される。ラティス型フィルタ７−７，７−８はそれぞれ４チャンネル構成であり、全体としては８チャンネルフィルタとして動作する。本構成では、ＰＬＣ上に薄膜フィルタを搭載することによりコンパクトなＣＷＤＭ用フィルタを構成することが可能となり、ファイバの取り回し等がない低コストなフィルタを構成することができる。
【００６７】
作製したＣＷＤＭ型フィルタの光学特性をスペクトルアナライザと広帯域光源で評価した。その結果を図８に示す。ＣＷＤＭ用フィルタとして低損失，低クロストークと良好な特性が実現された。
【００６８】
以上説明したように、本実施例では小型で低コストなＣＷＤＭ用フィルタを実現している。このように、従来のファイバを用いたバルク型構成では不可能であった構成を本発明では可能としている。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、平面導波回路（ＰＬＣ）に屈折率分布型レンズ（ＧＲＩＮレンズ）を搭載したＷＤＭ用フィルタに利用するものであり、ＰＬＣにＧＲＩＮレンズをパッシブアライメントで搭載することにより，小型化、高信頼なデバイスを実現することができる。つまり、ＰＬＣに、異方性エッチングにより高精度な角度でＶ溝を形成して、そのＶ溝内にＧＲＩＮレンズを固定することにより、高精度にＲＧＩＮレンズと導波路とを位置精度良く接続することができるようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】従来のバルク型ＧＲＩＮレンズ付きフィルタを示す構造図である。
【図２】本発明におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタの基本的構成を示す構成図である。
【図３】本発明の実施例１におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタの構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第１の実施例におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタのスペクトルを示す特性図である。
【図５】本発明の実施例２におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタの構成を示す構成図である。
【図６】本発明の実施例３におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタの構成を示す構成図である。
【図７】本発明の実施例４におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタの構成を示す構成図である。
【図８】本発明の実施例４におけるＧＲＩＮレンズ搭載ＰＬＣ型フィルタのスペクトルを示す特性図である。
【符号の説明】
【００７１】
１−１  入力ファイバ
１−２  ＧＲＩＮレンズ
１−３  薄膜干渉フィルタ
１−４  ＧＲＩＮレンズ
１−５  出力ファイバ
１−６  出力ファイバ
２−１  Ｓｉ基板
２−２  入力導波路
２−３  出力導波路
２−４  出力導波路
２−５  ＧＲＩＮレンズ
２−６  多層薄膜フィルタ
２−７  ＧＲＩＮレンズ
２−８  Ｖ溝
２−９  ガラス導波路
３−１  Ｓｉ基板
３−２  入力導波路
３−３，３−９  導波路
３−４，３−１０，３−１１，３−１２  出力導波路
３−５，３−１３，３−１７  ＧＲＩＮレンズ
３−６，３−１４，３−１８  多層薄膜フィルタ
３−７，３−１５，３−１９  ＧＲＩＮレンズ
３−８，３−１６，３−２０  Ｖ溝
３−２１，３−２２  ダイシング溝
５−１  Ｓｉ基板
５−２，５−３  入力導波路
５−４，５−５  導波路
５−６，５−７  出力導波路
５−８  ＧＲＩＮレンズ
５−９  多層薄膜フィルタ
５−１０  ＧＲＩＮレンズ
５−１１  Ｖ溝
【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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