(57)【要約】【課題】光導波路モジュールにおいて、小型で容易に製作でき、高精度かつ効率的な光減衰制御を可能とする。【解決手段】光導波路モジュール６は、熱光学材料よりなるコア部１１、クラッド部１２を有した第１の光導波路ブロック１と、熱光学材料よりなるコア部２１、クラッド部２２を有し光導波路ブロック１に光結合して接合された第２の光導波路ブロック２と、を備えている。両光導波路ブロック１，２における熱光学定数は互いに異なる。光導波路ブロック２は、クラッド部２２の表面かつ接合部５近傍に配されたヒータ部４を有する。ヒータ部４の発熱時に、接合部５の両側の屈折率分布が異なり、光は、屈折率の不連続面により反射されて光減衰する。また、コア部２１による光拘束力の低下、光軸のズレによって、放射光のコア部１１への再結合が阻止され、局所的かつ効率的に光減衰される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱光学材料よりなる第１のコア部及び第１のクラッド部を有した第１の光導波路ブロックと、熱光学材料よりなる第２のコア部及び第２のクラッド部を有し、前記第１の光導波路ブロックに光結合するように接合された第２の光導波路ブロックとを備えた光導波路モジュールにおいて、
前記第２のコア部及び第２のクラッド部は、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の材料とは異なる熱光学定数を有する熱光学材料より成り、
前記第２の光導波路ブロックは、第２のクラッド部の表面で、かつ前記第１の光導波路ブロックとの接合部近傍に配されたヒータ部を備えていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
前記第２のコア部及び第２のクラッド部の熱光学定数の絶対値が、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の熱光学定数の絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項３】
前記ヒータ部は、前記第２の光導波路ブロックの前記第１の光導波路ブロックとの接合部側の端部に配置することを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項４】
前記第２のコア部及び第２のクラッド部の熱光学定数は、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の熱光学定数と正負の符号が異なることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項５】
前記第１の光導波路ブロックと第２の光導波路ブロックとの接合部は、前記第１のコア部及び第２のコア部の光軸に垂直な面に対して５゜〜１０゜の傾斜を有する面で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項６】
前記ヒータ部は、前記第１の光導波路ブロックと前記第２の光導波路ブロックとの接合部に近いほど発熱量が増大するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項７】
前記第１のコア部の近傍に高屈折率層を設けることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【請求項８】
前記第１の光導波路ブロックと、熱光学材料よりなる第３のコア部及び第３のクラッド部を備えた第３の導波路ブロックと、が基板上に一体的に形成され、前記形成された第１及び第３の光導波路ブロックはコア部及びクラッド部を除去した切り抜き部分を備えており、前記切り抜き部分に前記第２の光導波路ブロックが埋め込まれ、これらの第１、第２、及び第３の光導波路ブロックが互いに光結合されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波モジュール。
【請求項９】
前記両ブロックの接合部において、前記ヒータ部を有する第２の光導波路ブロックから前記第１の光導波路ブロックに向けて光が導波されることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて用いられる光導波路モジュールに関し、特に光導波路と、他の光導波路、及び光ファイバ等の光素子との光結合部を有し、光結合する光強度を可変光減衰する光導波路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光導波路を用いる光通信システムにおいて信号強度を適切な値に調整するため可変制御できる光減衰器が用いられている。光を減衰させるため、光ファイバや光導波路に対して機械的に光軸を変化させる機構を設けた方式や、磁気光学効果、電気光学効果、熱光学効果など各種光学効果を導波路に作用させる方式を用いた光減衰器が提案されている。機械的な構造による減衰方式は、減衰させるための機構が複雑になり組立や調整に関わるコストが高く、結果的に高価なモジュールとなっている。導波路に各種光学効果を作用させる減衰方式は、機械的な方式によるよりも構造が単純であるため低コスト化、高生産性が期待できる。しかし、磁気光学効果，電気光学効果による方式では偏波方向・温度・波長などの依存特性があるため複雑な導波路パターンが必要で、比較的大きなモジュールが必要となる。
【０００３】
そこで、熱光学効果による方式が注目されている。例えば、図１５（ａ）に示すように、コア１０１及びクラッド１０２からなる光導波路の上部にヒータ１０４、及び下部に放熱基板１０３を配置し、電極１４０を介してヒータ１０４に通電し、ヒータ１０４と放熱基板１０３との間に生ずる温度勾配及び光導波路部材における熱光学効果によりクラッド１０２の一部に周囲よりも屈折率の高い熱誘起コア部を生じさせ、光導波路のコア１０１の導波モードを熱誘起コア部の放射モードに光結合させることにより光導波路のコア１０１中の導波光を減衰させる可変光減衰器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４１７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した図１５（ａ）や特許文献１に示されるような光減衰器の構成においては、以下に示すような不具合がある。まず、上述の光減衰器の動作を説明する。上述の図１５（ａ）に示した光減衰器の動作状態において、コア１０１及びヒータ１０４を通る断面における温度分布と光導波の様子は、図１５（ｂ）に示すようになっている。温度分布は等温線ａで示されるようにヒータ１０４の中心から略左右対称である。この温度分布に対応してコア１０１及びクラッド１０２の屈折率は、右方からは左方に向かうにつれて徐々に変化し、ヒータ１０４の中央部直下で最大変化となり、ここを通過すると変化が徐々にゼロに戻っていく。光導波路部材として熱光学定数が負の材料を用いた場合、ヒータ１０４近くの屈折率が大きく下がり、放熱基板１０３側の屈折率はあまり下がらない。そこで、放熱基板１０３側のクラッド１０２部分に熱誘起コアが出現して、コア１０１を導波する光はヒータ１０４近傍で放熱基板１０３側へと偏向される。
【０００５】
そこで、コア１０１の中を右方から左方のヒータ１０４の方向に進む光ｐ１の一部は、徐々に変化する屈折率の変化に伴い、光ｐ２，ｐ３のようにコア１０１から離れるように進み、その光の一部は光ｐ５のように放熱基板１０３に向かって進んで放熱基板１０３に吸収される。しかし、光ｐ４のようにコア１０１に復帰するものがあり、ヒータ１０４による加熱部分を通過する光は、光ｐ１から一部減衰した光ｐ６となる。導波光の放射モードとの結合は屈折率の変化に従って徐々に進行するので、所望の光減衰を得るには所定の長さ以上の導波路が必要となる。光減衰性能が導波路パターンのサイズに依存するので光導波路モジュールの小型化が制限される。
【０００６】
また、導波する光が放熱基板１０３に向かって吸収され、一方向にのみ徐々に減衰していくので，光減衰量が大きくなるほど光減衰に対する偏波依存性が顕著となり，安定した光減衰特性が得られにくい。また、光減衰器を通過した光に偏波依存性が発生するので、光品質が劣化することになる。上述の光減衰器の構成において、減衰特性を改善するため、光導波路の一部に多モードを発生させるコア部を設けたり，加熱部や減衰部を多段の構成にする方法の提案もあるが、いずれもモジュールの大型化の要因となる。
【０００７】
本発明は、上記課題を解消するものであって、小型で容易に製作でき、高精度かつ効率的な光減衰制御を行うことができる光導波路モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、熱光学材料よりなる第１のコア部及び第１のクラッド部を有した第１の光導波路ブロックと、熱光学材料よりなる第２のコア部及び第２のクラッド部を有し、前記第１の光導波路ブロックに光結合するように接合された第２の光導波路ブロックとを備えた光導波路モジュールにおいて、前記第２のコア部及び第２のクラッド部は、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の材料とは異なる熱光学定数を有する熱光学材料より成り、前記第２の光導波路ブロックは、第２のクラッド部の表面で、かつ前記第１の光導波路ブロックとの接合部近傍に配されたヒータ部を備えているものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記第２のコア部及び第２のクラッド部の熱光学定数の絶対値が、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の熱光学定数の絶対値よりも大きいものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記ヒータ部は、前記第２の光導波路ブロックの前記第１の光導波路ブロックとの接合部側の端部に配置するものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記第２のコア部及び第２のクラッド部の熱光学定数は、前記第１のコア部及び第１のクラッド部の熱光学定数と正負の符号が異なるものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記第１の光導波路ブロックと第２の光導波路ブロックとの接合部は、前記第１のコア部及び第２のコア部の光軸に垂直な面に対して５゜〜１０゜の傾斜を有する面で構成されているものである。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記ヒータ部は、前記第１の光導波路ブロックと前記第２の光導波路ブロックとの接合部に近いほど発熱量が増大するように形成されているものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記第１のコア部の近傍に高屈折率層を設けるものである。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記第１の光導波路ブロックと、熱光学材料よりなる第３のコア部及び第３のクラッド部を備えた第３の導波路ブロックと、が基板上に一体的に形成され、前記形成された第１及び第３の光導波路ブロックはコア部及びクラッド部を除去した切り抜き部分を備えており、前記切り抜き部分に前記第２の光導波路ブロックが埋め込まれ、これらの第１、第２、及び第３の光導波路ブロックが互いに光結合されているものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、前記両ブロックの接合部において、前記ヒータ部を有する第２の光導波路ブロックから前記第１の光導波路ブロックに向けて光が導波されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、ヒータ加熱により第１の導波路ブロックと第２の導波路ブロックとの接合部における屈折率分布を不連続にでき、そのため接合部における反射により光減衰を生じさせることができるので、少ない加熱量で大きな光減衰量を効率良く得ることができる。接合部付近の微小領域のみで光減衰効果が得られるので、可変光減衰機能を備えた光導波路モジュールを小型化できる。このような光減衰効果が得られる接合部に光学部品（導波路，光ファイバなど）を隣接させ、その光学部品との光結合状態を接合部における屈折率変化を用いて制御し、光出力を減衰させることにより、簡易な製作により小型かつ高精度に可変光減衰機能を形成して実装した光導波路モジュールが得られる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、熱光学定数の絶対値がより大きく、熱光学効果に対する熱的感度の優れている第２の導波路ブロックにヒータを設けるので、屈折率制御を容易に行うことができ、接合部における屈折率の大きな変化（接合部における屈折率分布のより大きな不連続性）が容易に得られ、高効率な光減衰制御ができる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、互いに異なる熱光学定数を有する熱光学材料より成る第１の導波路ブロックと第２の導波路ブロックの接合部にヒータ部を配置するので、不連続な屈折率分布を少ない加熱量で形成して効率的な光減衰制御ができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、加熱時に接合部での屈折率差をより大きくできるので、両ブロックにおける熱光学定数の正負の符号が同じ場合より優れた光減衰制御性が得られる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、加熱して光減衰をさせるとき、接合部で光が反射し易くなるので、光減衰量を大きくできる。また、接合部面が光軸に対して直交していないので、光減衰をさせないときに反射戻り光が減り、戻り光によるＳ／Ｎ比の劣化を防止できる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、加熱により徐々に実質的な光軸位置をコアの光軸からシフトさせつつ、接合部付近で集中的に過熱するので、接合部に屈折率分布を集中させて光減衰制御性をより向上させ、効率的な光減衰制御ができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、屈折率を不連続とした接合部において散乱した光を第１のコア部の近傍に設けた高屈折率層で補足し、第１のコア部に再結合するのを防止でき、効率的な光減衰制御ができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、第２の光導波路ブロックを切り抜き部分の基板上に載置して埋め込むことができるので、第１、第２、及び第３の光導波路ブロックを空気層を介して光結合でき、空気層により屈折率差を大きくできる。また、接合部に断熱効果をもたせることができ、端部を効率的に加熱できる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、徐々に光を本来の光軸からシフトさせて、屈折率の不連続部にぶつけることになるので、逆の場合と比較して効率的に光を減衰させることができる。また、光が光軸からシフトしているので、反射による戻り光が少なく、減衰量が小さい場合の制御も容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールについて、図面を参照して説明する。図１は、光導波路モジュール６の構成とその動作状態を示す。光導波路モジュール６は、図１（ａ）に示すように、熱光学材料よりなる第１のコア部１１及び第１のクラッド部１２を有した第１の光導波路ブロック１と、熱光学材料よりなる第２のコア部２１及び第２のクラッド部２２を有し、第１の光導波路ブロック１に光結合するように接合された第２の光導波路ブロック２とを備えている。第２のコア部２１及び第２のクラッド部２２は、第１のコア部１１及び第１のクラッド部１２の材料とは異なる熱光学定数を有する熱光学材料より成る。第２の光導波路ブロック２は、第２のクラッド部２２の表面で、かつ第１の光導波路ブロック１との接合部５近傍に配されたヒータ部４を備えている。ヒータ部４は電極４０を介して通電される。また、第１の光導波路ブロック１と第２の光導波路ブロック２は、それぞれ第１の基板１３と第２の基板２３の上に形成されている。なお、以下の説明において、第１及び第２という呼称は適宜省略する。
【００２７】
光導波路モジュール６の光減衰動作を図１（ｂ）により説明する。ヒータ部４が、コア部２１の光軸に直交する方向で、かつ、２つの光導波路ブロック１，２の接合部５の近傍に配されているので、ヒータ部４の発熱時の温度分布は、等温線ａ，ｂで示されるように接合部５の両側に略対称になる。ところが、２つの光導波路ブロック１，２の各導波路を形成する熱光学材料の熱光学定数を互いに異なるものとしているので、接合部５の両側において屈折率分布は異なったものになる。
【００２８】
すなわち、ヒータ部４による加熱の結果、コア部２１による光の拘束力が弱くなり、さらに光導波路ブロック１と光導波路ブロック２との接合部５における屈折率分布が不連続となる。従って、光導波路モジュール６の接合部５を通過する光は、屈折率の不連続面を通過することになる。そのため、接合部５における反射が発生し、これにより光導波路ブロック１に向かって進む光に光減衰を生じさせることができる。この反射による光減衰量は、ヒータ部４への投入電力により制御することができる。次に、これらの光減衰を説明する。
【００２９】
光導波路モジュール６において、２つの光導波路ブロック１，２の各導波路を形成する熱光学材料の熱光学定数を、例として次のような構成に設定する。両ブロックとも熱光学定数が負の材料を用いることとし、コア部２１及びクラッド部２２の熱光学定数の絶対値が、コア部１１及びクラッド部１２の熱光学定数の絶対値よりも大きいものとする。熱光学定数が負で絶対値が大きい優れた熱光学効果を有する材料として，アクリル系，エポキシ系，シリコーン系，ポリイミド系などの高分子材料を用いることができる。
【００３０】
上述の熱光学定数構成にすると、ヒータ部４の通電時に、光導波路ブロック２のヒータ部４近くの屈折率が大きく下がるが、基板２３側の屈折率はあまり下がらない。そして、この屈折率分布により光のもれが発生し、さらにコア部２１を導波する光は接合部５近傍で基板２３側へと偏向される。
【００３１】
このとき、光導波路ブロック１のヒータ部４近くの屈折率はあまり下がらず、また、基板１３側の屈折率は殆ど下がっていない状態である。このような光導波路モジュール６の状態において、コア部２１の中を右方から接合部５に向かって進む光ｐ１の一部は、場所による屈折率の変化に伴い、光ｐ２，ｐ３のようにコア部２１から離れるように進む。すなわち、光導波路ブロック２の中を接合部５に向かって進む光は、コア部２１とコア部１１から形成される本来の光軸から次第にシフトする光軸に沿って進むことになる。
【００３２】
本来の光軸から離れて進む光は、接合部５の屈折率の不連続面を通過すると、接合部５の前後で光軸にズレが生じているので、本来の光路であるコア部１１に戻ることはできず、光ｐ４，ｐ５のように進んで基板１３に吸収されたり、光導波路ブロック１及び光導波路ブロック２の外側に放射されたりする。そして、光ｐ１の一部が光ｐ６となってコア部１１をさらに導波する。ヒータ部４への投入電力により、光ｐ６の強度が制御され、また遮断される。このように、接合部５に至るまでは、コア部２１による光の拘束力が弱くなって光のしみ出しが進み、接合部５の前後の屈折率分布の違いにより、光軸にずれが生じることによる光減衰の効果がより確実に実効あるものとされ、効率的な光減衰が実現される。なお、各光導波路ブロック間の光結合の結合時過剰損失が３０ｄＢ以下であれば、屈折率分布制御により２０ｄＢ以上の減衰量を上乗せすることができる。
【００３３】
ここで、光導波路モジュール６の製造について説明する。光導波路モジュール６は、２つの光導波路ブロック１，２を別々に形成した後、互いに光結合して接合されて形成される。そこで、２つの光導波路ブロックのうち、ヒータ部を備えた第２の光導波路ブロック２について説明する。基板２３として、熱伝導率の高い基板、例えばＳｉウエハを用いる。なお、型転写などの成形により光導波路を作成する場合は特に基板を必要としない。光導波路は、互いに屈折率差を設けたコア部２１とクラッド部２２からなり、その形成は、導波路材料に応じて各種の積層技術とパターニング技術を用いて行われる。例えば、化学的蒸着、物理的蒸着、ゾルゲル法、浸漬や滴下とスピンコーティングを組合わせて形成する方法、型転写などの技術を用いることができる。コア部２１の形状形成は、所定のマスクパターンを用いて直接露光現像、パターニングしたフォトレジストを介した反応性イオンエッチング、型転写などの技術を用いて行われる。シングルモードの光導波路は、コア部２１とクラッド部２２の屈折率差０．３％、コア部２１の断面形状５〜１０μｍが望ましい。
【００３４】
上記のような技術を用いて形成した光導波路を有する光導波路は、他の光導波路や光ファイバなどとの光結合のために光軸に略垂直な導波路端面が形成される。そして、形成された導波路端面近傍にヒータ部４を形成する。ヒータ部４は、必要部位のみ細線にパターニングした金属薄膜により形成され、ジュール熱により加熱できるような構成とされる。金属薄膜は、加熱に必要な電力に応じて材料、断面寸法（抵抗値）を決めればよく、薄膜材料として、例えばＴｉ、Ａｕ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒなどがあげられる。例えば、Ａｕを用いる場合、耐環境性に優れたヒータ部４を形成することができる。幅１０μｍ、厚さ０．２μｍのＡｕ薄膜によるヒータ部４では、抵抗値が数１０〜数１００Ωとなり、数１０ｍＷ程度の加熱ができる。
【００３５】
次に、ヒータ部４と接合部５の位置関係と光減衰効率について図２により説明する。ヒータ部４は、接合部５に近いほど光減衰制御に効果があり、例えば接合部５から５０μｍ以内にパターニングして形成するのが好ましい。これは、温度分布に注目すると分かるように、図２（ａ）に示すようにヒータ部４が接合部５に最接近した状態に対し、図２（ｂ）に示すようにヒータ部４が接合部５から離れた状態では、従来例を説明した図１５（ｂ）に示した状態と同様の問題が発生するからである。
【００３６】
上記に関連して、他の実施形態の光導波路モジュールを図３により説明する。ヒータ部４は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、両方の光導波路ブロック１、２に跨るように接合部５に配置してもよい。このようなヒータ部４の配置は、光導波路ブロック１と光導波路ブロック２とを光結合して接合した後にヒータ部４を形成すれば可能である。ヒータ部４への通電用電極３０、４０の配置場所は、特に限定されない。ヒータ部４を両光導波路ブロックの接合前に形成するか、接合後に形成するかは、光導波路モジュール６の設計及び製造の自由度として適宜選択することができる。
【００３７】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図４により説明する。この光導波路モジュール６は、コア部２１及びクラッド部２２の熱光学定数が負の値を有し、コア部１１及びクラッド部１２の熱光学定数が正の値を有しており、熱光学定数の正負の符号が互いに異なるものである。ヒータ部や導波路の構造は、図４（ａ）に示すように、前出の図１に示した実施形態のものと同じである。光導波路ブロック１の接合部５の近傍で導波路厚み方向Ｘ１における屈折率分布は、図４（ｂ）に示すようになる。分布曲線ａ０は、ヒータ部４に通電していないときの屈折率分布を示す。屈折率分布は、コア部１１で高く、上部クラッド部１２ａ、下部クラッド部１２ｂで低い光導波路として一般的な分布をしている。分布曲線ａ１は、ヒータ部４に通電状態の屈折率分布を示す。熱光学定数が正であるから、ヒータ部４の通電により、各部の屈折率ｎが増大しており、その増大の割合はヒータ部４に近いほど大きくなっている。同様に、光導波路ブロック２の接合部５の近傍で導波路厚み方向Ｘ２における屈折率分布は、図４（ｃ）に示すようになる。この場合、熱光学定数が負であるから、ヒータ部４の通電により、各部の屈折率ｎが減少しており、その減少の割合はヒータ部４に近いほど大きくなっている。
【００３８】
このように、ヒータ部４の加熱時において、屈折率の変化の方向が接合部５の前後で異なる構成であるので、接合部５の前後における屈折率の不連続性の大きな状態が実現される。従って、効率的な光減衰の制御ができる。
【００３９】
上述の光導波路モジュール６は、以下のような光学材料を用いて構成できる。正の熱光学効果を有する材料として、石英系材料又は水晶、サファイア、ＬｉＴａＯ３、ＬｉＮｂＯ３などの無機結晶材料を用いることができる。負の熱光学効果を有する材料として、アクリル系、エポキシ系、シリコーン系、ポリイミド系などの高分子材料を用いることができる。
【００４０】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図５により説明する。この光導波路モジュール６は、光導波路ブロック１、２の接合部に断熱層５１を形成したものである。断熱層５１は、光導波路ブロック１、２を接合する時に断熱効果を有する接着材料を用いて接着することにより形成できる。断熱層５１の厚みは、コア部１１とクラッド部１２の屈折率差、コア部２１とクラッド部２２の屈折率差、導波する光の波長、及び光導波モードにより最適値を選択決定する。例えば、屈折率差が０．３％であり、導波モードがシングルモードであり、波長が１．５５μｍである光を伝搬させる場合、断熱層５１の厚みは１０μｍ以内が望ましい。このような断熱層５１を設けることで、ヒータ部４を備えた光導波路ブロック２の側だけを高効率で加熱、昇温できるので、光導波路ブロック１、２を構成する材料の熱光学定数の符号を互いに相違させなくても、接合部における屈折率差を効率的に大きくできる。
【００４１】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図６により説明する。この光導波路モジュール６は、光導波路ブロック１、２の接合部がコア部１１及びコア部２１の光軸に垂直な面に対して傾斜角θ＝５゜〜１０゜を有する面で構成されている。傾斜端面を有する各光導波路ブロック１、２は、導波路を形成して各ブロックに切断後、導波路端面を斜めに研磨して容易に作製できる。このような接合部５を有する光導波路モジュール６は、光軸に垂直な接合部の場合よりも接合部における光反射の割合を増して、光減衰の効果が増す。すなわち、ヒータ部４による加熱時の屈折率変化により偏向した光ｐ９が、傾斜角θが上乗せされた入射角で接合部５に斜め入射するので、接合部５で反射する光ｐ１０が増加し、従って、通過する光ｐ１１が減少する。
【００４２】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図７により説明する。この光導波路モジュール６は、ヒータ部４が、光導波路ブロック１と光導波路ブロック２との接合部５に近いほど発熱量が増大するように形成されている。ヒータ部４は、光軸方向に沿って幅又は厚みを変化させて形成される。光軸方向に沿って幅が一定でないヒータ部４は、フォトリソグラフィ法によるパターニングで容易に作製できる。光軸方向に沿って厚みが一定でないヒータ部４は、ヒータ部４を金属薄膜で形成する際に、グレーマスクを使用したスパッタ法などで厚み分布を持たせて製作できる。接合部５に近づくにつれヒータ幅を細く（又はヒータ厚を薄く）して、接合部５から遠いところでは低パワーで徐々に光軸をシフトさせ、接合部５に近いところでは集中的にヒータ部４で過熱することで、温度分布変化、従って屈折率分布変化を接合部に集中して光減衰制御性をより向上させ、効率的な光減衰制御ができる。
【００４３】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図８により説明する。図８（ａ）に示す光導波路モジュール６は、光導波路ブロック２のコア部２１の幅を、接合部５の近傍で狭くした領域２１ａを備えており、図８（ｂ）に示す光導波路モジュール６は、光導波路ブロック２のコア部２１の幅を、接合部５の近傍で広くした領域２１ｂを備えている。コア部２１の幅の変化する光導波路は、フォトリソグラフィ法によるパターニングで容易に製作することができる。コア部２１の幅が変化することによりコア部２１の導波光は領域２１ａ、又は領域２１ｂにおいて、コア部２１による光の拘束力が不安定となるので、ヒータ部４による加熱時に導波光が光軸からシフトし易くなり、効率的な光減衰ができる。光は、両光導波路モジュール共に、矢印Ｐ０で示すように、光導波路ブロック２側から光導波路ブロック１側へと入射して好的に用いられる。シングルモードの光が安定的に伝搬する光導波路は、コア部とクラッド部の屈折率差が０．３％のとき、コア部形状が５〜１０μｍであるので、接合部５近傍におけるコア部領域２１ａ，２１ｂの幅は、このようなコア部形状の範囲内とする。
【００４４】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図９、図１０により説明する。この光導波路モジュール６は、光導波路ブロック２の光軸の両側の光入出射端に、光導波路ブロック１が接続されたものである。光導波路ブロック２の両接合部５には、図９（ａ）（ｂ）に示すように、同時に加熱できるようにヒータ部４が配置され、それぞれのヒータ抵抗Ｒ４，Ｒ４は直列接続（又は並列接続）して同時にＯＮ／ＯＦＦして用いられる。また、光導波路ブロック２の光導波路長が短ければ、図１０に示すように、両端の接合部５が近接するので、両接合部５のヒータ部４は光入出射の両側で一体化したものとされる。光導波路ブロック２の両端に接合部５を設けて光減衰機能を持たせることで、光導波路ブロック２に入出射する光に対し大きな減衰効果が得られ、また、光入出射の両側のヒータ部を一体化すると、減衰エリアを小さくできる。
【００４５】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図１１により説明する。この光導波路モジュールの第２の光導波路ブロック２は、図１１（ａ）に示すように、Ｙ分岐したコア部２２を有する１×２ＴＯ光スイッチを内部に備えている。また、第１の光導波路ブロック１は、それぞれ第１のコア部１１及び第１のクラッド部１２を有した２つの光ファイバである。光導波路ブロック２は、Ｙ分岐導波路の分岐部の両岐路付近に光スイッチ用のヒータ部４１，４３、及び光ファイバからなる第１の光導波路ブロック１との接合部５近傍に光減衰用のヒータ部４２，４４を備えている。光スイッチ用のヒータ部と光減衰用のヒータ部は、例えば、図１１（ｂ）に示すように、抵抗Ｒ４１〜Ｒ４４、電源Ｅ、回路スイッチＳＷが電気接続され、それぞれ連動してＯＦＦポートの消光比を向上するようになっている。矢印Ｌ０の方向からコア部２１に入射した光は、光スイッチ用のヒータ部４１（抵抗Ｒ４１）を加熱すると光路が矢印Ｌ２側となり、矢印Ｌ１側の光路はＯＦＦ状態となる。このとき、ＯＦＦ側の光路の光減衰用のヒータ部４２（抵抗Ｒ４２）を同時に加熱することにより、ＯＦＦ状態をより確実にすることができる。なお、ヒータ部の連動の組合わせ（ヒータ回路）は、ここに示した回路に限られず、光スイッチの構成によって適宜選ばれる。
【００４６】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図１２により説明する。この光導波路モジュール６は、図１２（ａ）に示すように、接合部５付近におけるコア部２１に導波路平面内で曲率ρの曲がった領域２１ｃを備えており、また、図１２（ｂ）に示すように、コア部２１、１１の光軸からオフセットｄ２だけずらして配置したヒータ部４を備えている。光は、矢印Ｌ０で示すように、光導波路ブロック２側から光導波路ブロック１側へと入射して好的に用いられる。このような構成の光導波路モジュール６によると、以下に説明するように光軸シフトが容易であるので効率良く光減衰でき、また偏波依存損失（ＰＤＬ）についても改善された光減衰特性が得られる。
【００４７】
領域２１ｃによる効果を説明する。光が直線導波路を伝搬する際には、光は導波路（コア部）の中心軸に対称に分布して進行する。しかしながら、曲線導波路の場合は、光強度分布は中心軸に対称とはならず、例えば円弧導波路の場合、その曲率中心と反対の外側に染み出しの多い分布で進行することが知られている。従って、熱光学定数が負の材料を用いた場合、図１２（ａ）に示すように、コア部２１の曲がった領域２１ｃの曲率中心側（内側）にヒータ部４を配置して、減衰させるための光を外側へ放射させるようにすれば、光の染み出しの多い分だけ、光軸シフトが容易であり、低電力で光を放射・減衰させることができ、その結果、低電力で大きな減衰を得ることができる。また、熱光学定数が正の材料に対しては、逆に、ヒータ部４を曲率中心と反対側にずらして配置すればよい。
【００４８】
オフセットｄ２による効果を説明する。導波光を電磁界成分で考えた場合、減衰されやすい光は振動方向が基板２３面に垂直であるＴＭモード光であり、基板２３面に平行な方向に振動するＴＥモード光は減衰されにくい。このため、非加熱状態ではほとんど生じない偏波依存損失（ＰＤＬ）が、ヒータ加熱電力の増加とともに増加する。そこで、
ヒータ部４とヒータ部４で加熱される領域２１ｃをオフセットｄ２だけずらした位置関係とすることで、領域２１ｃに対して斜め方向の温度勾配が形成される。その結果、屈折率分布も斜め方向の分布となり、領域２１ｃにおける光の分布は基板２３から遠い分布となる。従って、光導波路平面方向への放射光が生じるようになり、基板２３での吸収による減衰が少なくなる。すなわち、ＴＥモード光とＴＭモード光の減衰の差が抑制され、偏波依存損失（ＰＤＬ）の増加が抑制される。
【００４９】
なお、光導波路（コア部２１）に極端な曲率を持たせると過剰損失が発生するため、この損失が０．１ｄＢ以内となるように曲率を設定する。また、ヒータ部４の位置は、曲率の内側となるように導波路から５〜３０μｍのオフセットをかけて配置する。
【００５０】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図１３により説明する。この光導波路モジュール６は、光導波路ブロック１のコア部１１の近傍に高屈折率層１４を備えている。光は、光導波路ブロック２側から光導波路ブロック１側に入射して好的に用いられる。光導波路ブロック１の製造は以下のようにして行われる。まず、基板となるシリコン基板に、クラッド部１２用の層を所定の厚さで形成し、その上に高屈折率層１４用の層を形成する。屈折率はコア部１１の屈折率と同程度でよい。その後、この好屈折率層を形成した基板の上に、図１に関連して説明した方法でコア部１１、クラッド部１２を形成し、切断、研磨して光導波路ブロック１が得られる。このような構成の光導波路モジュール６によると、屈折率を不連続とした接合部５において散乱した光をコア部１１の近傍に設けた高屈折率層１４で補足し、コア部１１に再結合するのを防止でき、効率的な光減衰制御ができる。
【００５１】
次に、光導波路モジュールのさらに他の実施形態について、図１４により説明する。この光導波路モジュール６は、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、３つの光導波路ブロック１，２，３から構成されている。第１の光導波路ブロック１と、熱光学材料よりなる第３のコア部３１及び第３のクラッド部３２を備えた第３の光導波路ブロック３とが基板７上に一体的に形成されている。第１及び第３の光導波路ブロック１，３はコア部１１，３１及びクラッド部１２，３２を除去した切り抜き部分７１を備えている。切り抜き部分７１に第２の光導波路ブロック２が埋め込まれ、これらの第１、第２、及び第３の光導波路ブロック１，２，３が互いに光結合されている。
【００５２】
製造方法について述べる。一体的に形成された光導波路ブロック１，３は、導波路層を形成していく際、予め切り抜き部分７１の箇所を欠落させるようにパターニングするか、全ての積層を終えてから、機械的、化学的、又は熱的に除去して形成される。予めパターニングする方法として、図１に関連して説明したコア部のパターニングによる形成と同様の方法を用いることができる。光導波路ブロック２は、切り抜き部分７１の底面に露出した基板７に接着剤７２により固着される。この固着は、光導波路ブロック２の側面、つまりコア部２１が露出していない面と、切り抜き部分７１の内側壁（同じくコア部１１，３１が露出していない面）との間で行ってもよい。
【００５３】
上記の構成の光導波路モジュール６によると、第１、第２、及び第３の光導波路ブロック１，２，３を空気層を介して光結合でき、空気層により屈折率差を大きくして、大きな光減衰を得ることができる。また、接合部５に空気層による断熱効果をもたせることができ、光導波路ブロック２の端部を効率的に加熱できる。ヒータ部４は、両端に設けてもよい。また、光導波路ブロック２の端部を基板から浮かした状態としておき、ヒータ部４を加熱したときの熱膨張により接合部５において歪みを発生させて幾何学的な光軸のズレを起こして光り減衰させてもよい。ヒータ部の加熱を停止すると、屈折率分布とともに歪みも解消し、光軸のズレもなくなる。
【００５４】
以上で個々の実施形態の光導波路モジュール６の説明を終わる。光の導波方向について個別に上述したが、本発明の光導波路モジュール６は、光導波路ブロック１，２の接合部５において、ヒータ部４を有する第２の光導波路ブロック２から第１の光導波路ブロック１に向けて光が導波されるのが好ましい。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、第１の光導波路ブロック１として光導波路を用いて説明したが、第２の光導波路ブロック２の接合部に光結合できる光素子であれば第１の光導波路ブロック１として光減衰した光信号を受け取ることができる。例えば、第１の光導波路ブロック１として、光ファイバ等の光素子を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光導波路モジュールの斜視図、（ｂ）は同光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図２】（ａ）は同上光導波路モジュールの光軸方向断面図、（ｂ）は比較例を示す光導波路モジュールの断面図。
【図３】（ａ）は本発明の一実施形態に係る他の光導波路モジュールの斜視図、（ｂ）は同光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図４】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図、（ｂ）（ｃ）は同光導波路モジュールを構成する２つの導波路ブロックの厚み方向位置に対する屈折率分布をそれぞれヒータのＯＮ状態とＯＦＦ状態について示す図。
【図５】本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図６】本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの斜視図。
【図８】（ａ）（ｂ）は本発明のさらに他の光導波路モジュールのクラッド部表面側から見た平面図。
【図９】（ａ）本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図、（ｂ）は同光導波路モジュールのヒータ部の電気回路図。
【図１０】本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールをクラッド部表面側から見た平面図、（ｂ）は同光導波路モジュールのヒータ部の電気回路図。
【図１２】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールのクラッド部表面側から見た平面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図。
【図１３】本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図１４】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の光導波路モジュールの分解斜視図、（ｂ）は同光導波路モジュールの光軸方向断面図。
【図１５】（ａ）は従来の光導波路モジュールの斜視図、（ｂ）は同導波路モジュールの光軸方向断面図。
【符号の説明】
【００５６】
１    第１の光導波路ブロック
２    第２の光導波路ブロック
３    第３の光導波路ブロック
４    ヒータ部
５    接合部
６    光導波路モジュール
１１    第１のコア部
１２    第１のクラッド部
１４    高屈折率層
２１    第２のコア部
２２    第２のクラッド部
３１    第３のコア部
３２    第３のクラッド部
７１    切り抜き部分
【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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