(57)【要約】【課題】  光誘起型の屈折率変化を用いた導波路の屈折率調整において複屈折の導入量を制御しつつ、光学特性を調整可能な導波路型光部品の光学特性調整方法、偏波無依存分及び偏波依存分の光学特性がなされた導波路型光部品及びその製造方法の提供。【解決手段】  光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームに、異なる向きの偏波の紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法。【選択図】   図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームに、異なる向きの偏波の紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法。
【請求項２】
２本のアームに照射する紫外光の照射量（ここで、照射量は偏波の向きに拘わらず、光パワー×照射時間の絶対量である。）を等しくすることを特徴とする請求項１に記載の導波路型光部品の光学特性調整方法。
【請求項３】
マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの屈折率が同量ずつ上昇し、かつこの屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きが異なっていることを特徴とする導波路型光部品。
【請求項４】
請求項１又は２に記載された光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの屈折率が同量ずつ上昇し、かつこの屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きが異なっている導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
【請求項５】
光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの少なくとも一方に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光を照射し、かつ２本のアームの少なくとも一方に導波路長手方向と平行でない向きの偏波の紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法。
【請求項６】
マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれかに、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行な屈折率上昇領域と、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行でない屈折率上昇領域とが設けられていることを特徴とする導波路型光部品。
【請求項７】
請求項５に記載された光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれかに、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行な屈折率上昇領域と、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行でない屈折率上昇領域とが設けられた導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
【請求項８】
光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれか２箇所以上に、偏波の向きが互いに異なる紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法。
【請求項９】
マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームが有する屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きと、屈折率の異方性の大きさとの少なくとも一方が２本のアームで互いに異なることを特徴とする導波路型光部品。
【請求項１０】
請求項８に記載された光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームが有する屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きと、屈折率の異方性の大きさとの少なくとも一方が２本のアームで互いに異なる導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型光部品の光学特性調整方法に関し、光回路の局所的な複屈折を効果的に調節して生産性を向上させ、特に導波路の複屈折を効果的に調整し、光回路の偏波特性を効率よく調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導波路型光部品の光学特性調整方法に関しては、例えば以下の特許文献１〜６に開示された方法が提案されている。
特許文献１には、基板上にクラッド層に埋没された光伝搬作用をもつコア部を含む単一モード光導波路を形成する工程と、前記単一モード光導波路に可視又は紫外光レーザ光を照射してコア部の複屈折値を調整する工程とを有する光回路の製造方法が記載されている。この特許文献１に記載の方法では、紫外領域に光に敏感なＧｅＯ２などのドーパントを光導波路に添加しており、照射する紫外光の偏波に関しては記載されていない。
特許文献２には、基板上に形成されたコア及びクラッドからなる光導波路で構成される光回路の特性を調整するために、光導波路に室温で水素を含浸させる工程と、前記光導波路に熱処理を行う工程と、前記光導波路に局部的に可視光又は紫外光を照射する工程とを備えた特性調整方法が記載されている。この特許文献２に記載の方法では、光導波路の紫外光感受性を高めるために水素を含浸させている。この特許文献２には、照射する紫外光の偏波に関しては記載されていない。
特許文献３には、基板上にクラッド層を形成する工程と、該クラッド層に埋設されて光伝搬作用をもつコア部を含む単一モード導波路を形成する工程と、前記単一モード光導波路に残留応力による応力を与え、かつトリミングにより前記応力を非可逆的に変化させ得る応力付与膜を前記クラッド層上に形成する工程を備えた集積光デバイスの製造方法が記載されている。
特許文献４には、マッハ-ツェンダ干渉計よりなる光回路を製造する際に、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアーム導波路に対し２ヶ所又はそれ以上の異なる部位に、照射領域幅の異なる紫外或いは可視領域の光を照射し、特性トリミングを行う方法が記載されている。この特許文献４には、照射する紫外光の偏波に関しては記載されていない。
特許文献５には、近接部を有する２本の導波路をもつ方向性結合器を備えた導波路型光デバイスを製造する際に、近接部における少なくとも１本の光導波路に紫外光を照射して前記方向性結合器を通過する光の互いに実質的に直交する２つの偏光成分の結合度を調整する工程を含む導波路型光デバイスの製造方法が記載されている。この特許文献５には、照射する紫外光の偏波に関しては記載されていない。
特許文献６には、導波路を備えた光デバイスの光学特性を調整するために、紫外線又は赤外線レーザデバイスによって局部加熱を行う方法が記載されている。この特許文献６には、照射する紫外光の偏波に関しては記載されていない。
【特許文献１】特開平６−５１１４５号公報
【特許文献２】特開平６−３０８５４６号公報
【特許文献３】特公平７−１８９６４号公報
【特許文献４】特開２００１−２６４５６７号公報
【特許文献５】特開２００１−３３０７４２号公報
【特許文献６】特表２００２−５３０６８９号公報
【非特許文献１】T.Meyer et al.,"Birefringence writing and erasing in ultra-low-birefringence fibers by polarized UV side-exposure: origin and applications", Proc. OFS '96, We5-1,1996.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述した従来技術のうち、特許文献３に記載された方法は、残留応力を制御することにより複屈折を制御しているが、この方法は残留応力を制御するためにＳｉ膜などを積層する必要があり、作業工程が増えるとともに製品歩留まりが悪くなるために製造コストが上昇するので好ましくない。
これ以外の特許文献１，２及び４〜６に記載された方法は、紫外光などを照射することにより導波路の複屈折を制御する方法であるが、照射されるＵＶの偏光状態・偏波の向きにより導波路に導入される複屈折が異なるものになることが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
非特許文献１によると、紫外線照射により誘起される屈折率上昇は、照射される紫外線の偏波と同じ向きの入射光に対して大きく働くとされている。しかしながら、前述した従来技術では、照射する紫外線の偏光状態や偏波の向きを調節する点については言及しておらず、実際に製造に適用する上で、照射する紫外光の偏光状態や偏波の向きを調節することはなく、導波路型光部品の特性、特に複屈折起因の偏波特性を再現性良く調整することが困難であった。
【０００５】
図１は、基板１上にコア２（導波路）とクラッド３とを備えて構成された平面型光導波路４に対し、一般的な紫外光（無偏光、全偏光、円偏光、楕円偏光、導波路の伝搬方向に対して平行でも垂直でもない直線偏光など、導波路の向きと照射する紫外光の偏波の向きを特に制御していない紫外光）を照射した場合に導入される異方性（複屈折）を示す斜視図である。この図中符号Ａは、コア２に照射する偏波の向きを調節していない紫外光を示し、Ｂは導波路に導入される複屈折の向きを示しており、この導波路中には照射される紫外光Ａの偏波の向き（紫外光の電界の向き）に異方性を持つＢの向きの複屈折が導入される。ここで、任意の偏光状態の紫外光を、導波路に平行な電界成分を持つ偏波（ｚ偏波）と導波路に直交する電界成分を持つ偏波（ｘ偏波）とに分けて考える。
【０００６】
図２は、導波路方向に平行な偏波成分の紫外光のｚ偏波によって導入される異方性（複屈折）を示し、導波路に平行な電界成分を持つ紫外線Ｃのｚ偏波により、導波路と平行なＤの向きの複屈折が導入される。これは、導波路を伝搬する光のｘ偏波成分とｙ偏波成分とに対して等価に働くので、このような紫外光の偏波成分（ｚ偏波）による屈折率変化は、導波路を伝搬する光に対して複屈折性を持たない。
【０００７】
図３は、導波路方向に直交する方向の偏波成分の紫外光のｘ偏波で導入される異方性（複屈折）を示し、導波路に直交する電界成分を持つ紫外光Ｅのｘ偏波により、導波路に直交するｘ方向（Ｆ方向）に複屈折が導入される。この場合、導波路を伝搬するｘ偏波に対する屈折率上昇が、ｙ偏波に対する屈折率上昇よりも大きくなる。すなわち、ｘ偏波とｙ偏波に対して異なる量の屈折率変化、つまり複屈折が導入されることになる。
【０００８】
一般に、紫外光を照射することによって導入される屈折率変化は、屈折率の絶対値と比較して非常に小さい。例えば、石英系ガラスの場合、紫外光で導入される屈折率変化量は、最大でもせいぜい１０−３オーダーである。したがって、これを用いた光回路の特性調整には、屈折率の違いにより導波路への光閉じ込めが異なる現象を利用するなどの紫外光照射による屈折率変化を直接使うのではなく、例えば、マッハ-ツェンダ干渉計のアームの光路長を僅かに変化させて位相シフトを生じさせ、干渉条件を変えるなどの場合が多い。この時、「一般的な紫外光」、すなわち導波路の向きと照射する紫外光の偏光の向きを特に制御していない紫外光Ａを照射して光回路の光学特性の調整を行う場合、図４に示すように、導波路の片側又は両側に、導波光のｘ偏波・ｙ偏波に対して異なる屈折率変化を与えることになる。図４は、従来技術により一般的な紫外光により光路長を変化させてマッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品５を作製する状態を示す図であり、図中符号６は基板、７はクラッド、８，９はコア（導波路）、１０は第１の方向性結合器、１１は第２の方向性結合器、１２は第１のアーム、１３は第２のアームである。図４の例示では、第１のアーム１２に一般的な紫外光を照射し、この第１のアーム１２の光路長を僅かに変化させ、マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品５を作製している。このような導波路型光部品５では、ｘ偏波とｙ偏波のそれぞれに対する光路長が、異なる変化率で同時に変化することとなり、光回路の光学特性と偏波特性、換言すれば、ｘ偏波・ｙ偏波のそれぞれに対する光学特性とそれらの差を同時に制御することが非常に困難であった。
【０００９】
また、多くの場合、紫外光の光路中にミラー（反射鏡）を用いるが、この紫外光の反射率は偏波成分毎に異なる場合があり、導波路型光部品の特性を調整するための紫外線照射装置等の光学系ごとに導波路型光部品に導入される複屈折量が異なる場合があるなど、再現性よく光回路の特性調整を行うことが困難であった。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、光誘起型の屈折率変化を用いた導波路の屈折率調整において複屈折の導入量を制御しつつ、光学特性を調整可能な導波路型光部品の光学特性調整方法、偏波無依存分及び偏波依存分の光学特性がなされた導波路型光部品及びその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームに、異なる向きの偏波の紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法を提供する。
この調整方法において、２本のアームに照射する紫外光の照射量（ここで、照射量は偏波の向きに拘わらず、光パワー×照射時間の絶対量である。）を等しくすることが好ましい。
【００１２】
また本発明は、マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの屈折率が同量ずつ上昇し、かつこの屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きが異なっていることを特徴とする導波路型光部品を提供する。
【００１３】
また本発明は、前記光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの屈折率が同量ずつ上昇し、かつこの屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きが異なっている導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法を提供する。
【００１４】
また本発明は、光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームの少なくとも一方に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光を照射し、かつ２本のアームの少なくとも一方に導波路長手方向と平行でない向きの偏波の紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法を提供する。
【００１５】
また本発明は、マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれかに、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行な屈折率上昇領域と、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と直交する屈折率上昇領域とが設けられていることを特徴とする導波路型光部品を提供する。
【００１６】
また本発明は、前記光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれかに、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と平行な屈折率上昇領域と、屈折率上昇の異方性の向きが導波路長手方向と直交する屈折率上昇領域とが設けられた導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法を提供する。
【００１７】
また本発明は、光誘起型の屈折率変化を利用した導波路型光部品の光学特性調整方法であって、導波路型光部品が光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、このマッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームのいずれか２箇所以上に、偏波の向きが互いに異なる紫外光を照射することを特徴とする導波路型光部品の光学特性調整方法を提供する。
【００１８】
また本発明は、マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品であって、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームが有する屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きと、屈折率の異方性の大きさとの少なくとも一方が２本のアームで互いに異なることを特徴とする導波路型光部品を提供する。
【００１９】
また本発明は、前記光学特性調整方法を行って、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有し、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームが有する屈折率上昇領域の屈折率の異方性の向きと、屈折率の異方性の大きさとの少なくとも一方が２本のアームで互いに異なる導波路型光部品を製造することを特徴とする導波路型光部品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光回路中にマッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品に対して、複屈折の無い屈折率変化を用いた偏波無依存分の光学特性の調整と、複屈折の導入による、偏波依存分の光学特性の調整とを同時に行うことができ、高性能な導波路型光部品を効率よく製造することができる。
また、導波路型光部品に導入される複屈折量を精密に制御することができ、再現性よく光回路の特性調整を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図５は、本発明に係る導波路型光部品の光学特性調整方法の第１の例を示す図である。本調整方法は、導波路型光部品として、基板６上に導波路となる２本のコア８，９が、２箇所で接近しそれ以外は略平行な蛇行状態で設けられ、かつこれらのコア８，９を囲むクラッド７が設けられ、全体として平板形状をなすマッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品２０において、本発明の光学特性調整方法を実施する場合を例示している。この導波路型光部品２０は、中央部を挟んでその両側に２本のコア８，９がそれぞれ接近した第１の方向性結合器１０及び第２の方向性結合器１１と、前記中央部分において２本のコア８，９が離間して平行な部分を有するように形成された第１のアーム１２及び第２のアーム１３とを備えて構成されたマッハ-ツェンダ干渉計を有している。このマッハ-ツェンダ干渉計は、長手方向両端にそれぞれ２つのポートを有し、例えば図５中、左側の２つのポートのうちの一方に入力光１４を入射すると、右側の２つのポートからそれぞれスルーポート出力１５とクロスポート出力１６が出射される。
【００２２】
この導波路型光部品２０は、基板６上にマッハ-ツェンダ干渉計を構成する２本のコア８，９（導波路）が設けられ、これらのコア８，９を囲むクラッド７が設けられ、コア８，９材料の屈折率がクラッド材料の屈折率よりも高く、コア８，９内で光の伝搬が行われるとともに、コア８，９が光誘起型、特に紫外光誘起型の屈折率変化を生じ得る材料であれば良く、これらの材質や形状は特に限定されない。基板６としては、例えば石英ガラス板、セラミックス製基板、シリコン基板などが挙げられる。コア８，９は、ＧｅＯ２を添加した石英ガラスなどを用いて形成することが望ましい。コア８，９のパターンは、フォトリソグラフィーなどの手法を用いて形成できる。クラッド７は、石英ガラスの他、合成樹脂を用いて形成することもできる。
【００２３】
本例による光学特性調整方法では、下方に向けて偏波調整していない紫外光Ａを照射する図示していない紫外光源と、この紫外光源から照射された紫外光を受けて異なる偏波成分に分け、偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と平行な紫外光Ｇを透過するとともに、偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と直交する紫外光Ｉを反射する偏光ミラー１７と、偏光ミラー１７で反射された紫外光Ｉを更に反射して下方のアーム１３に照射するミラー１８とを備えた調整装置を用いて実施される。この偏光ミラー１７は、反射面を４５°の角度で配置し、紫外光Ａをこの反射面に向けて垂直方向に照射することによって、偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と平行な紫外光Ｇと、偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と直交する紫外光Ｉとが同じ光パワーでそれぞれのアーム１２，１３に照射できるようになっている。
【００２４】
この調整装置に光学特性を調整する導波路型光部品２０をセットし、紫外光源から紫外線Ａを照射すると、偏光ミラー１７を透過した偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と平行な紫外光Ｇが第１のアーム１２に局部照射されるとともに、偏光ミラー１７で反射された偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と直交する紫外光Ｉがミラー１８によって反射された後、第２のアーム１３に局部照射される。
【００２５】
それぞれの紫外光Ｇ，Ｉを所定時間照射すると、第１、第２のアーム１２，１３に屈折率上昇領域が形成され、光路長が変化する。本例では、第１のアーム１２に偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と平行な紫外光Ｇを照射し、第２のアーム１３に偏波の向きがアーム１２，１３の平行部分と直交する紫外光Ｉを照射することで、これらのアーム１２，１３に導入される屈折率の異方性（複屈折）の向きが異なっており、第１のアーム１２に形成される屈折率上昇領域ではアーム１２，１３の平行部分と平行な向きＨの複屈折が導入され、第２のアームでは該長手方向と直交する向きＪの複屈折が導入される。これにより導波光のｘ偏波に対しては２本のアームで光路長に差が生じ、一方、導波光のｙ偏波に対しては２本のアームの光路長の変化は等しくなる。
【００２６】
その結果、本例による光学特性調整方法では、調整前は偏波無依存の光学特性（ｘ，ｙ両偏波ともクロスポートに１００％出力される）を持つマッハ-ツェンダ干渉計に対し、図５に示すように非対称な向きの偏波の紫外光Ｇ，Ｉをそれぞれのアーム１２，１３に照射することによって、ｘ偏波はスルーポート出力がほぼ１００％、ｙ偏波はドーズ前と同様にクロスポート出力がほぼ１００％となる偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarized-Beam Splitter）を作製することができる。
【００２７】
紫外光源としては、Ａｒ＋第２高調波（ＳＨＧ；Second Harmonic Generation）レーザ（発振波長２４４ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（発振波長１９３ｎｍ）、ＸｅＦエキシマレーザ（発振波長３５１ｎｍ）、Ｘｅエキシマランプ（波長１７２ｎｍ）、ＫｒＣｌエキシマランプ（波長２２２ｎｍ）、ＸｅＩエキシマランプ（２５３ｎｍ）、Ｉ２エキシマランプ（波長３４１ｎｍ）などの紫外光源を用い、これらの光源からの無偏光な出力光を偏光子を通すなどの手法により必要な偏光を得、これを導波路に対して照射することにより、同様の効果を得ることが可能である。
【００２８】
前述した第１の実施形態にあっては、マッハ-ツェンダ干渉計を光回路中に持つ導波路型光部品において、特に２本のアームの両方に照射する紫外光の照射量（絶対値）を同じとし、かつこの屈折率上昇領域の屈折率の異方性（複屈折）の向きが異なるようにする場合について述べたが、本発明の目的を実現するには、図８〜１１に示すように、２本のアームの両方に照射する紫外光の照射量（絶対値）を同じとする必要はない。
【００２９】
図８は本発明の光学特性調整方法の第２の例を示す図である。本例ではマッハ-ツェンダ干渉計の第２のアーム１３に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光Ｇを照射し、かつ第１のアーム１２に導波路長手方向と平行でない向きの偏波の紫外光Ｋを照射する。第１のアーム１２に照射される偏波は、アーム１３に照射される紫外光と異なる光パワーであってもよい。図８中、符号Ｈは紫外光Ｇにより導入される屈折率上昇領域に導入される複屈折の向きであり、またＬは紫外光Ｋにより導入される屈折率上昇領域に導入される複屈折の向きである。
これによって、アーム１２，１３の少なくとも片側に導波路の向きと平行な偏波の紫外光Ｇを照射して偏波無依存分の光学特性を調整し、かつ導波路の少なくとも片側に、導波路の向きと平行でない向きの偏波の紫外光Ｋを照射して、偏波依存分の光学特性を調整することができ、この調整方法でも光回路の局所的な複屈折を調整する目的は達成できる。
【００３０】
図９は本発明の光学特性調整方法の第３の例を示す図である。本例ではマッハ-ツェンダ干渉計の第１のアーム１２に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光Ｇを照射し、かつ第１のアーム１２の他部に導波路長手方向と平行でない向きの偏波の紫外光Ｋを両方照射し、一方、第２のアーム１３には紫外光を照射していない。
これによって、アーム（導波路）の少なくとも片側に導波路の向きと平行な偏波を照射して偏波無依存分の光学特性を調整し、かつ導波路の少なくとも片側に、導波路の向きと平行でない向きの偏波を照射して、偏波依存分の光学特性を調整することができ、この調整方法でも光回路の局所的な複屈折を調整する目的は達成できる。
【００３１】
図１０は本発明の光学特性調整方法の第４の例を示す図である。本例ではマッハ-ツェンダ干渉計の第１のアーム１２に偏波の向きを調節していない紫外光Ａを照射し、かつ第２のアーム１３に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光Ｇを照射している。
これによって、アーム（導波路）の少なくとも片側に導波路の向きと平行な偏波を照射して偏波無依存分の光学特性を調整し、かつ導波路の少なくとも片側に、導波路の向きと平行でない向きの偏波を照射して、偏波依存分の光学特性を調整することができ、この調整方法でも光回路の局所的な複屈折を調整する目的は達成できる。
【００３２】
図１１は本発明の光学特性調整方法の第５の例を示す図である。本例ではマッハ-ツェンダ干渉計の第１のアーム１２に導波路長手方向と平行な向きの偏波の紫外光Ｇを照射し、かつ第１のアーム１２の他部に偏波の向きを調節していない紫外光Ａを両方照射し、第２のアーム１３には紫外光を照射していない。
これによって、アーム（導波路）の少なくとも片側に導波路の向きと平行な偏波を照射して偏波無依存分の光学特性を調整し、かつ導波路の少なくとも片側に、導波路の向きと平行でない向きの偏波を照射して、偏波依存分の光学特性を調整することができ、この調整方法でも光回路の局所的な複屈折を調整する目的は達成できる。
【００３３】
前述した各例で用いた偏波は、導波路長手方向に直交する向きに電界を持つ偏波であるか、あるいは導波路長手方向に平行な向きに電界を持つ偏波を照射した。しかしながら、本発明の目的を達成するためには、２本のアームに与えられる複屈折に差を生じるようにすればよく、導波路に平行又は直交する偏波をアームに照射することに限定されない。
照射する偏波の向きにより、導波路に導入される異方性（複屈折）の大きさは異なる。図１２〜１７に示すように、導波路と平行な偏波は複屈折が最小で、導波路の無機と紫外光の偏波の向き（電界の向き）とのなす角度が大きくなるに従い導入される複屈折は大きくなり、導波路と偏波の向きとが直交する場合に導入される複屈折が最大となる。
【００３４】
図１２は、コア１２（導波路）の向きに関係なく、無偏光・全偏光などの、偏波の向きを調節していない紫外光Ａを照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す。なお図１２中、符号ａは照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ａは照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｂは導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｂは中程度となる。
【００３５】
図１３は、コア１２（導波路）の向きと平行な向きに電界を持つ偏波の紫外光Ｇを照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す。なお図１３中、符号ｇは照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ｇは照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｈは導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｈは最小となる。
【００３６】
図１４は、コア１２（導波路）の向きと成す角度θが０°＜θ＜４５°の範囲となる向きに電界を持つ偏波の紫外光Ｋ１を照射した場合に得られる屈折率上昇領域の屈折率の異方性を示す図である。なお図１４中、符号ｋ１は照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ｋ１は照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｌ１は導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｌ１は小となる。
【００３７】
図１５は、コア１２（導波路）の向きと成す角度θが４５°となる向きに電界を持つ紫外光を照射した場合に得られる屈折率上昇領域の屈折率の異方性を示す図である。なお図１５中、符号ｋ２は照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ｋ２は照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｌ２は導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｌ２は中程度となる。
【００３８】
図１６は、コア１２（導波路）の向きと成す角度θが４５°＜θ＜９０°の範囲となる向きに電界を持つ紫外線偏波を照射した場合に得られる屈折率上昇領域の屈折率の異方性を示す図である。なお図１６中、符号ｋ３は照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ｋ３は照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｌ３は導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｌ３は大となる。
【００３９】
図１７は、コア１２（導波路）の向きと成す角度θが９０°の範囲となる向きに電界を持つ紫外線偏波を照射した場合に得られる屈折率上昇領域の屈折率の異方性を示す図である。なお図１２中、符号ｉは照射される紫外光の偏光の向きを示し、Ｉは照射される紫外光の偏波成分を示し、Ｊは導波路に導入される複屈折の向きを示す。この場合、導波路に導入される複屈折Ｊは最大となる。
【００４０】
これらの偏波を用いて、２本のアームに照射する紫外光の偏波の向き・照射量の少なくとも一方を異なるものにすることにより、マッハ-ツェンダ干渉計の偏波特性（偏波毎の分岐比など）を調整することも可能である。
上記ではマッハ-ツェンダ干渉計において第１及び第２のアーム１２，１３の前後の光結合部を３ｄＢの分岐比を持つ方向性結合器１０，１１としたが、それらの方向性結合器１０，１１の代わりに、特開２０００−１６２４５４号公報「光カプラ及びそれを用いたマッハツェンダ型光合分波器」、特開２０００−２２１３４５号公報「マルチモード干渉光素子」に示されるようなマルチモード干渉光結合器（ＭＭＩカプラ；Multi-Mode Interferometer）を用いても良い。
【００４１】
なお、前述した各例では、紫外光を照射して光学特性を調整する対象としてＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit；平面型光回路）の場合について述べたが、光ファイバカプラを用いて作製した、インタリーバなどとして用いられるマッハ-ツェンダ干渉計の光学特性の調整においても同様に、光遅延線の導波路（光ファイバ）と平行な向きの電界を持つ偏波紫外光を照射して光路長を変えつつ、導波路（光ファイバ）に導入される複屈折を最小化することが可能である。
【実施例】
【００４２】
図５に示す光学特性調整方法を実施し、マッハ-ツェンダ干渉計を有する導波路型光部品を作製した。
【００４３】
＜光回路の作製＞
石英ガラス系導波路を有する導波路型光部品（光回路はマッハ-ツェンダ干渉計を構成）を作製した。導波路型光部品の基板には石英ガラス板を用いた。下部クラッド層は純粋石英ガラスを、コア層はＧｅ添加石英ガラス（若干量のＢ２Ｏ３とＰ２Ｏ５を含む）をいずれもＣＶＤ（化学気相合成）法で堆積し、フォトリソグラフィーによりコア層の不要な部分を除去してコア（導波路）形状を形成し、コアを埋め込むように上部クラッド層を堆積させた。上部クラッド層はＢ２Ｏ３とＰ２Ｏ５を添加した石英ガラスとし、屈折率を純粋石英ガラスと等しくしつつ、軟化点温度が純粋石英ガラスよりも若干低くなるようにした。
【００４４】
下部クラッド層・コア・上部クラッド層を形成した後、導波路型光部品全体を一旦８００〜１０００℃に加熱後徐冷し、ガラス膜堆積時に形成されるガラス中の欠陥を除去すると共に、残留応力が除去されるような処理を行った。
導波路パラメータとして、コア断面形状は５．５μｍ×５．５μｍの略正方形状とし、クラッドとの比屈折率差（Δ）は１．０％となるようにコアのＧｅＯ２添加量を調整した。
形成された光回路は、分岐比が３ｄＢ（測定波長１．５５μｍ）となる方向性結合器を２個有し、これらの間に、互いに等しい光路長を持つ２本のアームを持つマッハ-ツェンダ干渉計とした。
【００４５】
＜導波路型光部品への紫外光照射＞
導波路型光部品に紫外光を照射した際の屈折率変化が大きくなるように、光感受性を高めるため、前記導波路型光部品をＨ２ローディング処理した。すなわち、２０〜６０℃・１００気圧のＨ２ガス雰囲気中に７〜１４日暴露して導波路型光部品にＨ２ガスを浸透させた。なお、導波路自体が十分な光感受性を有している場合、このＨ２ローディング処理は不要である。
【００４６】
紫外光源と、図５に示すように配置した偏光ミラー１７とミラー１８との組み合わせを備えた紫外線照射装置に前記Ｈ２ローディング処理後の導波路型光部品をセットした。
紫外光源としては、Ａｒ＋第２高調波（ＳＨＧ；Second Harmonic Generation）レーザ（発振波長２４４ｎｍ）を用いた。レーザ発振条件はＣＷとし、照射パワーは２００ｍＷとした。Ａｒ＋ＳＨＧレーザ光は、偏光ミラー１７の複屈折軸に対して４５°の角度をなすように、すなわち導波路のアームの長手方向に平行な偏波と直交する偏波とに分離した際、それぞれが等しい照射量（ここで、照射量は偏波の向きに拘わらず、光パワー×照射時間の絶対量である。）を持つように入射し、偏光ミラー１７で分離した後、一方のアーム１２にその長手方向に平行な偏波の紫外光が照射されるようにし、また他方のアーム１３にその長手方向と直交する方向の偏波の紫外光が照射されるようにした。
【００４７】
２本のアーム１２，１３に照射される紫外光のパワーの絶対値が等しくなるようにし、２本のアーム１２，１３に導入される屈折率変化が、
・導入される異方性がｘ方向では２本のアーム１２，１３で異なり（すなわち、導波光のｘ偏波に対しては２本のアームで光路長に差が生じ）、
・導入される異方性がｙ方向については、２本のアームで等価となる（すなわち、導波光のｙ偏波に対しては２本のアームの光路長の変化は等しくなる）、
ようにした。
【００４８】
＜紫外光照射に伴う光学特性の変化＞
前記の導波路型光部品に、図５に示した通り、２本のアーム１２，１３で異なる偏波の紫外光を照射した。紫外光の照射時間（ドーズ時間）毎に各偏波に対するマッハ-ツェンダ干渉計の分岐比を図６，７に示す。
【００４９】
図６及び図７から判る通り、図５に示した２本のアームに対する非対称な紫外光の照射によって、ｙ偏波に対する光学特性は殆ど変化しないのに対し、ｘ偏波に対する光学特性のみ変化していることが判る。特に、紫外光を照射する前（ドーズ時間が０秒の時）はｘ，ｙ偏波ともにクロスポートへの出力がほぼ１００％であるのに対し、ドーズ時間が１０００秒前後の時には、ｘ偏波はスルーポート出力がほぼ１００％、ｙ偏波はドーズ前と同様にクロスポート出力がほぼ１００％となっている。
つまり、最初は偏波無依存の光学特性（ｘ，ｙ両偏波ともクロスポートに１００％出力される）を持つマッハ-ツェンダ干渉計が、非対称な紫外光の照射によって偏波ビームスプリッタ（ＰＢＳ；Polarized-Beam Splitter）になったと言える。
本実験により、マッハ-ツェンダ干渉計の２本のアームに異なる偏波を持つ紫外光を照射することにより、光回路の偏波特性を広い範囲で調整できることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一般的な紫外光照射により導波路中に導入される異方性を示す平面型光導波路の斜視図である。
【図２】導波路長手方向に平行な向きの偏波成分の紫外光で導入される異方性を示す平面型光導波路の斜視図である。
【図３】導波路長手方向に直交する向きの偏波成分の紫外光で導入される異方性を示す平面型光導波路の斜視図である。
【図４】従来の技術による、一般的な紫外光照射による光路長調整方法を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図５】本発明による光学特性調整方法の第１の例を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る実施例において作製した導波路型光部品のｘ偏波の分岐比の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る実施例において作製した導波路型光部品のｙ偏波の分岐比の変化を示すグラフである。
【図８】本発明による光学特性調整方法の第２の例を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図９】本発明による光学特性調整方法の第３の例を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図１０】本発明による光学特性調整方法の第４の例を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図１１】本発明による光学特性調整方法の第５の例を説明するためのマッハ-ツェンダ干渉計を備えた導波路型光部品を示す斜視図である。
【図１２】導波路に偏波の向きを調節していない紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【図１３】導波路にその長手方向と平行な向きの紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【図１４】導波路にその長手方向となす角度θが０°＜θ＜４５°の向きの偏波の紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【図１５】導波路にその長手方向となす角度θが４５°の向きの偏波の紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【図１６】導波路にその長手方向となす角度θが４５°＜θ＜９０°の向きの偏波の紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【図１７】導波路にその長手方向となす角度θが９０°の向きの偏波の紫外光を照射して誘起した屈折率上昇領域の異方性を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，６…基板、２，８，９…コア、３，７…クラッド、４…平面型光導波路、５…導波路型光部品、１０…第１の方向性結合器、１１…第２の方向性結合器、１２…第１のアーム、１３…第２のアーム、１４…入力、１５…スルーポート出力、１６…クロスポート出力、１７…偏光ミラー、１８…ミラー、２０…導波路型光部品。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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