(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子が端部から距離を置いて内部に形成されたスラブ導波路と、
前記スラブ導波路の端部でかつ前記回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置に端部が接続されたアレイ導波路と、
を備えることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記回折格子が位相格子であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略９０度であることを特徴とする請求項２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略１８０度であることを特徴とする請求項２に記載の光導波路。
【請求項５】
前記位相格子は、前記スラブ導波路内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置された、前記スラブ導波路内の他の領域と異なる屈折率を有する屈折率相違領域を具備することを特徴とする請求項２から請求項４に記載のいずれかの光導波路。
【請求項６】
隣接する前記屈折率相違領域は、前記屈折率相違領域と等しい屈折率を有する領域で連結されており、前記屈折率相違領域は、前記位相格子全体に渡って一体となっていることを特徴とする請求項５に記載の光導波路。
【請求項７】
１本以上の第１の入出力導波路と、
前記第１の入出力導波路の端部に前記スラブ導波路の前記アレイ導波路と反対側の端部が接続された請求項１から請求項６に記載のいずれかの光導波路と、
前記アレイ導波路の前記スラブ導波路と反対側の端部に接続された第２のスラブ導波路と、
前記第２のスラブ導波路の前記アレイ導波路と反対側の端部に接続された１本以上の第２の入出力導波路と、
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子。
【請求項８】
２本以上の第１の入出力導波路と、
前記第１の入出力導波路の端部が接続された第１のスラブ導波路と、
前記第１のスラブ導波路のうち前記第１の入出力導波路と反対側の端部に接続されたアレイ導波路と、
前記アレイ導波路のうち前記第１のスラブ導波路の反対側の端部に接続された第２のスラブ導波路と、
前記第２のスラブ導波路のうち前記アレイ導波路の反対側の端部に接続された１本以上の第２の入出力導波路と、を備え、
前記第１のスラブ導波路は、回折格子を端部から距離を置いて内部に形成され、光が前記第２の入出力導波路から前記第１の入出力導波路に向けて入射する場合に、前記第１の入出力導波路からの光強度分布が略均一となるように、前記アレイ導波路の端部が前記回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置から外れた位置に接続されることを特徴とするアレイ導波路回折格子。
【請求項９】
前記回折格子が位相格子であることを特徴とする請求項８に記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項１０】
前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略９０度であることを特徴とする請求項９に記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項１１】
前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略１８０度であることを特徴とする請求項９に記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項１２】
前記位相格子は、前記スラブ導波路内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置された、前記スラブ導波路内の他の領域と異なる屈折率を有する屈折率相違領域を具備することを特徴とする請求項９から請求項１１に記載のいずれかのアレイ導波路回折格子。
【請求項１３】
隣接する前記屈折率相違領域は、前記屈折率相違領域と等しい屈折率を有する領域で連結されており、前記屈折率相違領域は、前記位相格子全体に渡って一体となっていることを特徴とする請求項１２に記載のアレイ導波路回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる光導波路及びアレイ導波路回折格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＷＤＭ（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）合分波器、Ｍ×Ｎスターカプラ及び１×Ｎスプリッタなどでは、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するときに、隣接するアレイ導波路の間のクラッド層で放射モードにならないような、スラブ導波路とアレイ導波路の間の接続構造が、特許文献１−６に開示されている。
【０００３】
特許文献１−４では、導波路の屈折率がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて徐々に変化する遷移領域が配置されている。特許文献５では、スラブ導波路とアレイ導波路の間に傾斜部が配置されている。特許文献６では、スラブ導波路にコア層と複数の島状領域が配置されている。島状領域の屈折率はコア層の屈折率より小さい。島状領域は隣接するアレイ導波路の間のクラッド層に対向する。光伝搬の方向に略垂直な方向の島状領域の幅は、スラブ導波路からアレイ導波路に向けて狭くなる。隣接する島状領域の間のコア層を通過する光は、伝搬方向を変えずアレイ導波路に向けて伝搬する。島状領域を通過する光は、島状領域のテーパ形状により伝搬方向を変えてアレイ導波路に向けて伝搬する。島状領域のテーパ形状と位置が最適化されることにより、光はアレイ導波路に集中し導波モードになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５７４５６１８号明細書
【特許文献２】米国特許第７００６７２９号明細書
【特許文献３】米国特許第６８９２００４号明細書
【特許文献４】特開２００８−２９３０２０号公報
【特許文献５】特開２００１−１５９７１８号公報
【特許文献６】特開２００３−１４９６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１−４では、遷移領域が配置されているため、回路規模が大きくなる。特許文献５では、傾斜部が配置されているため、回路製造が難しくなる。特許文献６では、島状領域のテーパ形状と位置が最適化される必要があるため、回路設計が難しくなる。
【０００６】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、回路規模を大きくせず回路設計製造を難しくせず、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる光導波路及びアレイ導波路回折格子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】
【０００７】
上記目的を達成するために、スラブ導波路の内部に回折格子を形成し、回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置にアレイ導波路の端部を配置した。
【０００８】
具体的には、本発明は、回折格子が端部から距離を置いて内部に形成されたスラブ導波路と、前記スラブ導波路の端部でかつ前記回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置に端部が接続されたアレイ導波路と、を備えることを特徴とする光導波路である。
【０００９】
この構成によれば、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果により、光の波長とスラブ導波路の内部に形成された回折格子の周期に応じて、回折格子の自己像が形成される。回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置に、アレイ導波路の端部が配置されることにより、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するときに、アレイ導波路に集中し導波モードになる。光導波路の規模を大きくせず設計製造を難しくせず、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる。
【００１０】
また、本発明は、前記回折格子が位相格子であることを特徴とする光導波路である。
【００１１】
この構成によれば、入射光に位相差が与えられることにより入射光が回折されるため、入射光の損失を低減することができる。
【００１２】
また、本発明は、前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略９０度であることを特徴とする光導波路である。
【００１３】
この構成によれば、位相格子の自己像が明瞭に形成される。
【００１４】
また、本発明は、前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略１８０度であることを特徴とする光導波路である。
【００１５】
この構成によれば、位相格子の自己像が明瞭に形成される。
【００１６】
また、本発明は、前記位相格子は、前記スラブ導波路内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置された、前記スラブ導波路内の他の領域と異なる屈折率を有する屈折率相違領域を具備することを特徴とする光導波路である。
【００１７】
この構成によれば、スラブ導波路内に簡単に位相格子を形成することができる。
【００１８】
また、本発明は、隣接する前記屈折率相違領域は、前記屈折率相違領域と等しい屈折率を有する領域で連結されており、前記屈折率相違領域は、前記位相格子全体に渡って一体となっていることを特徴とする光導波路である。
【００１９】
この構成によれば、スラブ導波路内に簡単に位相格子を形成することができる。
【００２０】
また、本発明は、１本以上の第１の入出力導波路と、前記第１の入出力導波路の端部に前記スラブ導波路の前記アレイ導波路と反対側の端部が接続された光導波路と、前記アレイ導波路の前記スラブ導波路と反対側の端部に接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路の前記アレイ導波路と反対側の端部に接続された１本以上の第２の入出力導波路と、を備えることを特徴とする光導波路である。
【００２１】
この構成によれば、アレイ導波路回折格子の規模を大きくせず設計製造を難しくせず、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる。
【００２２】
また、本発明は、２本以上の第１の入出力導波路と、前記第１の入出力導波路の端部が接続された第１のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路のうち前記第１の入出力導波路と反対側の端部に接続されたアレイ導波路と、前記アレイ導波路のうち前記第１のスラブ導波路の反対側の端部に接続された第２のスラブ導波路と、前記第２のスラブ導波路のうち前記アレイ導波路の反対側の端部に接続された１本以上の第２の入出力導波路と、を備え、前記第１のスラブ導波路は、回折格子を端部から距離を置いて内部に形成され、光が前記第２の入出力導波路から前記第１の入出力導波路に向けて入射する場合に、前記第１の入出力導波路からの光強度分布が略均一となるように、前記アレイ導波路の端部が前記回折格子の自己像の明干渉部分が形成される位置から外れた位置に接続されることを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００２３】
この構成によれば、光が第２の入出力導波路から第１の入出力導波路に向けて入射する分波器、または、光が第１の入出力導波路から第２の入出力導波路に向けて入射する合波器で、２本以上の第１の入出力導波路について、損失を均一化させることができる。
【００２４】
また、本発明は、前記回折格子が位相格子であることを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００２５】
この構成によれば、入射光に位相差が与えられることにより入射光が回折されるため、入射光の損失を低減することができる。
【００２６】
また、本発明は、前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略９０度であることを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００２７】
この構成によれば、位相格子の自己像が明瞭に形成される。
【００２８】
また、本発明は、前記位相格子が入射光に対して与える位相差が略１８０度であることを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００２９】
この構成によれば、位相格子の自己像が明瞭に形成される。
【００３０】
また、本発明は、前記位相格子は、前記スラブ導波路内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置された、前記スラブ導波路内の他の領域と異なる屈折率を有する屈折率相違領域を具備することを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００３１】
この構成によれば、スラブ導波路内に簡単に位相格子を形成することができる。
【００３２】
また、本発明は、隣接する前記屈折率相違領域は、前記屈折率相違領域と等しい屈折率を有する領域で連結されており、前記屈折率相違領域は、前記位相格子全体に渡って一体となっていることを特徴とするアレイ導波路回折格子である。
【００３３】
この構成によれば、スラブ導波路内に簡単に位相格子を形成することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、回路規模を大きくせず回路設計製造を難しくせず、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる光導波路及びアレイ導波路回折格子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】タルボ効果の現象を示す図である。
【図２】タルボ効果の現象を示す図である。
【図３】タルボ効果の計算結果を示す図である。
【図４】タルボ効果の計算結果を示す図である。
【図５】タルボ効果の計算結果を示す図である。
【図６】スラブ導波路の位相格子及びアレイ導波路の入射端の位置関係を示す図である。
【図７】タルボ効果の計算結果を示す図である。
【図８】スラブ導波路の位相格子及びアレイ導波路の入射端の位置関係を示す図である。
【図９】光導波路の構造を示す図である。
【図１０】光導波路の紫外線照射による製造方法を示す図である。
【図１１】光導波路の紫外線照射による製造方法を示す図である。
【図１２】光導波路の構造を示す図である。
【図１３】光導波路の構造を示す図である。
【図１４】光導波路の構造を示す図である。
【図１５】挿入損失の計算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００３７】
（実施形態１）
実施形態１では、まず、タルボ（Ｔａｌｂｏｔ）効果の現象と計算結果を説明する。次に、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる光導波路について、タルボ効果の現象と計算結果に基づいて説明する。
【００３８】
タルボ効果は、光が回折格子に入射されたときに回折光どうしが干渉することにより、光の波長と回折格子の周期に応じて規定される距離だけ回折格子から離れた位置に、回折格子のパターンと同様な光の強度分布が回折格子の自己像として実現されることをいい、タルボ干渉計に応用されている。
【００３９】
図１及び図２は、タルボ効果の現象を示す図である。回折格子ＧＰ１、ＧＰ２は、入射光に対して位相差を与える位相格子であり、回折格子ＧＡは、入射光に対して強度差を与える振幅格子である。位相格子ＧＰ１が関わるタルボ効果の現象は、図１の上半分に示されており、振幅格子ＧＡが関わるタルボ効果の現象は、図１の下半分に示されており、位相格子ＧＰ２が関わるタルボ効果の現象は、図２に示されている。位相格子ＧＰ１、ＧＰ２と振幅格子ＧＡの周期はｄであり、位相格子ＧＰ１が入射光に対して与える位相差は９０°であり、位相格子ＧＰ２が入射光に対して与える位相差は１８０°である。位相格子ＧＰ１、ＧＰ２と振幅格子ＧＡは、ｘｙ平面内で（ｙ軸は図１及び図２に不図示）、ｚ＝０の位置に配置される（図１及び図２では、便宜上、位相格子ＧＰ１、ＧＰ２と振幅格子ＧＡは、ｚ＝０の位置より図面上の左側に示されている）。入射光の波長はλである。入射光は、図１及び図２の左端の矢印で示したように、平行光としてｚ軸方向に入射される。
【００４０】
まず、位相格子ＧＰ１が関わるタルボ効果の現象を説明する。ｚ＝ｍｄ２／（２λ）とおいたときに、位相格子ＧＰ１の直後に形成された光の強度分布は、ｍ＝０の位置に砂地で示したように均一であり、この光の強度分布と同様な光の強度分布が、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・（ｎは０以上の整数）の位置に示されている。一方、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・の位置では、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１が、斜線と白地で示したように明瞭に形成される。位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１は、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・以外の位置でも形成されるが、明瞭には形成されることなく、明干渉部分及び暗干渉部分の境界が明瞭でなくなる。位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１の強度周期はｄである。
【００４１】
ここで、ｍ＝１、５、・・・、４ｎ＋１、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１は、ｍ＝３、７、・・・、４ｎ＋３、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１と比較して、ｘ軸方向にｄ／２だけシフトしている。
【００４２】
次に、振幅格子ＧＡが関わるタルボ効果の現象を説明する。ｚ＝ｍｄ２／（２λ）とおいたときに、振幅格子ＧＡの直後に形成された光の強度分布が、ｍ＝０の位置に示されており、この光の強度分布と同様な光の強度分布が、振幅格子ＧＡの自己像ＳＡとして、ｍ＝２、４の位置に示されている。振幅格子ＧＡの自己像ＳＡは、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・（ｎは０以上の整数）の位置では、斜線と白地で示したように明瞭に形成されるが、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・の位置では、砂地で示したように形成されず、均一な強度分布が存在する。振幅格子ＧＡの自己像ＳＡは、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・以外の位置でも形成されるが、明瞭には形成されることなく、明干渉部分及び暗干渉部分の境界が明瞭でなくなる。振幅格子ＧＡの自己像ＳＡの強度周期はｄである。
【００４３】
ここで、ｍ＝２、６、・・・、４ｎ＋２、・・・の位置で形成される振幅格子ＧＡの自己像ＳＡは、ｍ＝４、８、・・・、４ｎ＋４、・・・の位置で形成される振幅格子ＧＡの自己像ＳＡと比較して、ｘ軸方向にｄ／２だけシフトしている。
【００４４】
次に、位相格子ＧＰ２が関わるタルボ効果の現象を説明する。ｚ＝ｍｄ２／（８λ）とおいたときに、位相格子ＧＰ２の直後に形成された光の強度分布は、ｍ＝０の位置に砂地で示したように均一であり、この光の強度分布と同様な光の強度分布が、ｍ＝２、４、６、・・・、２ｎ、・・・（ｎは０以上の整数）の位置に示されている。一方、ｍ＝１、３、５、７、・・・、２ｎ＋１、・・・の位置では、位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２が、斜線と白地で示したように明瞭に形成される。位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２は、ｍ＝１、３、５、７、・・・、２ｎ＋１、・・・以外の位置でも形成されるが、明瞭には形成されることなく、明干渉部分及び暗干渉部分の境界が明瞭でなくなる。位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２の強度周期はｄ／２である。また、自己像ＳＰ２の次数毎のシフトはない。
【００４５】
位相格子ＧＰ１、ＧＰ２は、そのｘ座標の位置に応じて光の速度を変化させ、入射光に対して位相差を与える。振幅格子ＧＡは、そのｘ座標の位置に応じて光の吸収を変化させ、入射光に対して強度差を与える。よって、本発明に係る光導波路を実施形態４に記載のアレイ導波路回折格子などに適用するときに、光の損失を低減するために位相格子ＧＰ１、ＧＰ２を利用することが望ましい。そこで、以下の説明では、位相格子ＧＰ１、ＧＰ２を利用する場合については詳細に説明し、振幅格子ＧＡを利用する場合については両場合が異なる部分を簡潔に説明する。
【００４６】
図３は、位相格子ＧＰ１のタルボ効果の計算結果を示す図である。図１では、入射光を平行光としているが、図３では、スラブ導波路を伝搬する光が平行光ではなく拡散光であることを考慮して、入射光を拡散光としている。入射光は、図３の左端の矢印で示したように、拡散光として右側方向に入射される。図４は、位相格子ＧＰ２のタルボ効果の計算結果を示す図である。図４では、入射光を平行光としている。入射光は、図４の左端の矢印で示したように、平行光として右側方向に入射される。図３及び図４では、位相格子ＧＰ１、ＧＰ２は、ｍ＝０の位置に配置される。
【００４７】
位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１は、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・の位置では、明瞭な白黒のグラデーションで示したように明瞭に形成されるが、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・の位置では、不明瞭な白黒のグラデーションで示したように明瞭には形成されない。位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１は、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・以外の位置でも、ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・の位置に近づくにつれて明瞭に形成されるようになり、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・の位置に近づくにつれて明瞭には形成されなくなる。ｍ＝０、１、２、３、・・・の位置が等間隔に整列していないのは、入射光が平行光ではなく拡散光であるためである。
【００４８】
図３を全体で見れば、白黒のグラデーションは、右側方向に進行するにつれて、図３の上下方向に拡散する。図３を詳細に見れば、白黒のグラデーションは、ｍ＝２、４、６、８、・・・、４ｎ＋２、４ｎ＋４、・・・の位置の近傍で急激に変化している。このことは、図１において、ｍ＝１、５、・・・、４ｎ＋１、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１が、ｍ＝３、７、・・・、４ｎ＋３、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１と比較して、ｘ軸方向にｄ／２だけシフトしていることに対応する。ｍ＝１、３、５、７、・・・、４ｎ＋１、４ｎ＋３、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１は、ｍが小さいほど明瞭に形成される。図４の計算結果と図２の模式図面は、同様な傾向を示しているが、図４ではｍ＝２、４、・・・の位置において、位相格子ＧＰ２の周期と同周期のピークが認められる。これは図４のシミュレーションが一般的な光回路をもとにした計算であるところ、位相格子ＧＰ２をコア材及びクラッド材のような屈折率差の小さい材料で形成すると、位相格子ＧＰ２は光の伝搬方向に長くなり、屈折率の低い部分を伝搬する光は伝搬距離が長くなるほど屈折率の高い部分へ結合し、位相格子ＧＰ２終端で強度分布が発生するためである。
【００４９】
図５は、入射光に対して与える位相差が様々な位相差である位相格子ＧＰのタルボ効果の計算結果を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）では、位相格子ＧＰが入射光に対して与えるそれぞれの位相差は、π／８、π／４、π／２、３π／４、７π／８、π、π／１２、π／６、π／３である。    図５では、入射光を平行光としており、位相格子ＧＰは各図の左端に配置される。タルボ効果により位相格子ＧＰの自己像ＳＰを明瞭に形成することができれば、位相格子ＧＰが入射光に対して与える位相差は図５に上述の位相差以外の位相差であってもよい。
【００５０】
次に、光がスラブ導波路からアレイ導波路に向けて入射するとき、または、光がアレイ導波路からスラブ導波路に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる光導波路について、タルボ効果の現象と計算結果に基づいて説明する。図６は、スラブ導波路１の位相格子ＧＰ１又はＧＰ２及びアレイ導波路２の端部の位置関係を示す図である。図６（ａ）から図６（ｃ）のそれぞれの左側は、光導波路の全体構成を示し、図６（ａ）と図６（ｂ）のそれぞれの右側は、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１を示し、図６（ｃ）の右側は、位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２を示し、図６（ａ）から図６（ｃ）のそれぞれにおいて、左側及び右側の図面は、一点鎖線により図６の上下方向に位置合わせされている。図６（ａ）と図６（ｂ）では、スラブ導波路１の位相格子ＧＰ１及びアレイ導波路２の端部の位置関係が異なっている。
【００５１】
スラブ導波路１は、入射領域ＩＮ、位相格子ＧＰ１又はＧＰ２及び干渉領域ＩＦから構成される。入射領域ＩＮは、スラブ導波路１の入射側に配置されており、入射光は、入射領域ＩＮを伝搬する。位相格子ＧＰ１又はＧＰ２は、スラブ導波路１の内部で入射領域ＩＮと干渉領域ＩＦの間に配置されており、異なる屈折率を有する斜線で示した領域と白地で示した領域で形成されている。斜線で示した領域の屈折率は、白地で示した領域の屈折率より、大きくても小さくてもよい。入射光は、屈折率が大きい領域を遅い速度で伝搬し、屈折率が小さい領域を速い速度で伝搬する。位相格子ＧＰ１又はＧＰ２は、図６の上下方向の位置に応じて光の速度を変化させ、入射光に対して位相差を与える。干渉領域ＩＦは、スラブ導波路１のアレイ導波路２側の端部に配置されており、回折光を伝搬させる。
【００５２】
アレイ導波路２は、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１又は位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２の白地で示した明干渉部分において、スラブ導波路１の干渉領域ＩＦに接続される。つまり、回折光は、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１又は位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２の白地で示した明干渉部分に集中的に分布するため、アレイ導波路２で導波モードになる。そして、回折光は、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１又は位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２の斜線で示した暗干渉部分にほとんど分布しないため、クラッド層で放射モードにならない。図６では、アレイ導波路２が複数接続されているが、１本のみ接続されてもよい。
【００５３】
図６（ａ）では、位相格子ＧＰ１のうち斜線で示した領域に対応する位置に、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１の白地で示した明干渉部分が形成されており、アレイ導波路２の端部が接続されている。図６（ｂ）では、位相格子ＧＰ１のうち白地で示した領域に対応する位置に、位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１の白地で示した明干渉部分が形成されており、アレイ導波路２の端部が接続されている。このように、スラブ導波路１の位相格子ＧＰ１及びアレイ導波路２の端部の位置関係として異なる位置関係が存在することは、図１に示したように、ｍ＝１、５、・・・、４ｎ＋１、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１が、ｍ＝３、７、・・・、４ｎ＋３、・・・の位置で形成される位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１と比較して、ｘ軸方向にｄ／２だけシフトしていることに対応する。図６（ｃ）では、位相格子ＧＰ２のうち斜線及び白地で示した領域から、光伝搬の方向と略平行な方向に進んだ位置に、位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２の白地で示した明干渉部分が形成されており、アレイ導波路２の端部が接続されている。このように、図６（ａ）及び図６（ｂ）では、位相格子ＧＰ１の周期は、アレイ導波路２の周期と同一であるが、図６（ｃ）では、位相格子ＧＰ２の周期は、アレイ導波路２の周期の２倍である。
【００５４】
したがって、アレイ導波路２の周期が同じ場合、図６（ｃ）の位相格子ＧＰ２の屈折率の小さい領域の光伝搬の方向に略垂直な方向の幅は、図６（ａ）及び図６（ｂ）の位相格子ＧＰ１の屈折率の小さい領域の光伝搬の方向に略垂直な方向の幅の２倍となる。また、位相格子ＧＰ２の光伝搬方向幅Ｌ１は位相差πに対応する長さであり、位相格子ＧＰ１の光伝搬方向幅Ｌ１は位相差π／２に対応する長さであることから、位相格子ＧＰ２の屈折率の小さい領域の光伝搬の方向に略平行な方向の幅は、位相格子ＧＰ１の屈折率の小さい領域の光伝搬の方向に略平行な方向の幅の２倍となる。このように屈折率の小さい領域が大きくなると、光が屈折率の小さい領域を伝搬するときの光の放射損失が大きくなる。
【００５５】
位相格子ＧＰ２において、光伝搬の方向に略垂直な方向の屈折率の大きい領域の幅を、光伝搬の方向に略垂直な方向の位相格子ＧＰ２の周期で除算した値を、デューティ比として定義する。図７は、デューティ比が様々なデューティ比である位相格子ＧＰ２のタルボ効果の計算結果を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、位相格子ＧＰ２のそれぞれのデューティ比は、０．７５、０．５、０．２５である。図７では、入射光を平行光としており、位相格子ＧＰ２は各図の左端に配置される。デューティ比が大きいほど、ｍ＝２、４、・・・の位置においてピークが明瞭に形成される。したがって、このピーク位置にアレイ導波２を配置すれば、位相格子ＧＰ２の周期とアレイ導波路２の周期は同一となり、光が屈折率の小さい領域を伝搬するときの光の放射損失を抑えることができる。
【００５６】
以上の説明のように、タルボ効果により、入射光の波長λとスラブ導波路１の内部に形成された回折格子ＧＰ１、ＧＰ２又はＧＡの周期に応じて、回折格子ＧＰ１、ＧＰ２又はＧＡの自己像ＳＰ１、ＳＰ２又はＳＡが形成される。そして、回折格子ＧＰ１、ＧＰ２又はＧＡの自己像ＳＰ１、ＳＰ２又はＳＡの明干渉部分が形成される位置に、アレイ導波路２の端部が配置されることにより、光がスラブ導波路１からアレイ導波路２に向けて入射するときに、光がアレイ導波路２に集中し導波モードになる。よって、光がスラブ導波路１からアレイ導波路２に向けて入射するときに、挿入損失を低減することができる。光がアレイ導波路２からスラブ導波路１に向けて入射するときも、光の相反性により同様である。なお、アレイ導波路２がスラブ導波路１との境界近傍で分岐されている場合は、明干渉部分が形成される位置に、分岐されたアレイ導波路２の各々の端部が配置される。
【００５７】
（実施形態２）
実施形態２では、光導波路の設計方法を説明する。最初に、位相格子ＧＰ１、ＧＰ２の光伝搬方向幅Ｌ１の設定方法を説明し、次に、干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２の設定方法を説明し、最後に、アレイ導波路２の端部の位置設定方法を説明する。
【００５８】
アレイ導波路２の端部において位相格子ＧＰ１の自己像ＳＰ１が明瞭に形成されるために、位相格子ＧＰ１が光に対して与える位相差が望ましくは８０°〜１００°さらに望ましくは９０°となるように、位相格子ＧＰ１の光伝搬方向幅Ｌ１が設定される。アレイ導波路２の端部において位相格子ＧＰ２の自己像ＳＰ２が明瞭に形成されるために、位相格子ＧＰ２が光に対して与える位相差が望ましくは１７０°〜１９０°さらに望ましくは１８０°となるように、位相格子ＧＰ２の光伝搬方向幅Ｌ１が設定される。
【００５９】
光の真空中の波長をλ、屈折率が大きい領域の屈折率をｎ、屈折率が小さい領域の屈折率をｎ−δｎ、屈折率が大きい領域と屈折率が小さい領域の比屈折率差をΔ＝δｎ／ｎとおく。光が屈折率が大きい領域を始端から終端まで通過するときの位相の進み角度は、Ｌ１÷（λ／ｎ）×２π＝２πｎＬ１／λである。光が屈折率が小さい領域を始端から終端まで通過するときの位相の進み角度は、Ｌ１÷（λ／（ｎ−δｎ））×２π＝２π（ｎ−δｎ）Ｌ１／λである。位相格子ＧＰが光に対して与える位相差は、２πｎＬ１／λ−２π（ｎ−δｎ）Ｌ１／λ＝２πδｎＬ１／λ＝２πｎΔＬ１／λである。位相格子ＧＰ１が光に対して与える位相差が９０°となるために、Ｌ１＝λ／（４ｎΔ）と設定されるとよい。例えば、λ＝１．５５μｍ、ｎ＝１．４５、Δ＝０．７５％であるときに、位相格子ＧＰ１が光に対して与える位相差が９０°となるために、Ｌ１〜３５μｍと設定されるとよい。位相格子ＧＰ２が光に対して与える位相差が１８０°となるために、Ｌ１＝λ／（２ｎΔ）と設定されるとよい。例えば、λ＝１．５５μｍ、ｎ＝１．４５、Δ＝０．７５％であるときに、位相格子ＧＰ２が光に対して与える位相差が１８０°となるために、Ｌ１〜７０μｍと設定されるとよい。
【００６０】
アレイ導波路２の端部において位相格子ＧＰの自己像ＳＰが明瞭に形成されるために、図１から図４の説明に基づいて、干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２が設定される。
【００６１】
光の真空中の波長をλ、干渉領域ＩＦの屈折率を上述の屈折率が大きい領域の屈折率と等しいｎとおくと、光の干渉領域ＩＦ中の波長はλ／ｎとなる。図１の説明に基づけば、位相格子ＧＰ１に対しては、最適な設計としてＬ２＝ｍｄ２／（２（λ／ｎ））と設定される。例えば、ｄ＝１０．０μｍ、λ＝１．５５μｍ、ｎ＝１．４５であるときに、ｍ＝１とおいたうえで最適な設計としてＬ２〜４７μｍと設定される。図２の説明に基づけば、位相格子ＧＰ２に対しては、最適な設計としてＬ２＝ｍｄ２／（８（λ／ｎ））と設定される。例えば、ｄ＝２０．０μｍ、λ＝１．５５μｍ、ｎ＝１．４５であるときに、ｍ＝１とおいたうえで最適な設計としてＬ２〜４７μｍと設定される。図３の説明に基づけば、光の拡散具合がさらに考慮されたうえで、タルボ効果の計算結果が出力され、最適な設計としてＬ２が設定される。
【００６２】
図１から図４の説明に基づいて、干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２を設定した後に、図１から図４の説明に基づいて、干渉領域ＩＦの終端における位相格子ＧＰの自己像ＳＰの明干渉部分を、アレイ導波路２の端部の位置として設定する。ここで、複数のアレイ導波路２の端部のうち、中央のアレイ導波路２の端部のみならず、両端のアレイ導波路２の端部であっても、位相格子ＧＰの自己像ＳＰが明瞭に形成されることが望ましい。そこで、スラブ導波路１の位相格子ＧＰ及びアレイ導波路２の端部の位置関係として、図８に示した位置関係とすることが望ましい。つまり、位相格子ＧＰの屈折率が大きい領域の個数は、アレイ導波路２の本数より多いことが望ましい。
【００６３】
光導波路の規模を小さくするためにも、回折格子ＧＰ又はＧＡの自己像ＳＰ又はＳＡを明瞭に形成させるためにも、ｍを小さくして干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２を小さくすることが望ましい。回折格子ＧＰ又はＧＡは、光を回折させる機能を備えていれば、実施形態３で説明するような形状を含む任意の形状を備えてもよい。以上の説明のように、本発明は、光導波路の規模を大きくせず設計を難しくしない。本発明を採用しない場合、スラブ導波路１とアレイ導波路２の間の損失は０．４５ｄＢ程度であるが、本発明を上記のような設計方法で採用した場合、０．１ｄＢ以下に低減できる。
【００６４】
（実施形態３）
実施形態３では、光導波路の製造方法を説明する。図９から図１２は、光導波路の構造を示す図である。図９から図１１に示した光導波路及び図１２に示した光導波路は、位相格子ＧＰの構造において相違する。
【００６５】
図９に示した位相格子ＧＰは、屈折率相違領域１１を具備する。屈折率相違領域１１は、スラブ導波路１内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置され、斜線で示した領域と異なる屈折率を有する。図９に示した光導波路では、屈折率相違領域１１は矩形形状であるが、任意の形状であってもよい。
【００６６】
屈折率相違領域１１の屈折率は、斜線で示した領域の屈折率より、大きくても小さくてもよい。屈折率が大きい領域と屈折率が小さい領域が光伝搬の方向と略垂直な方向に交互に配置されることにより、位相格子ＧＰを簡単に形成することができる。
【００６７】
図９に示した光導波路の製造方法として、リソグラフィとエッチングを利用する方法及び紫外線照射を利用する方法などがあげられる。
【００６８】
リソグラフィとエッチングを利用する方法では、最初に、下部クラッド層となるＳｉＯ２微粒子とコア層となるＳｉＯ２−ＧｅＯ２微粒子を、Ｓｉ基板上に火炎直接堆積法により堆積させ、加熱により溶融透明化させる。次に、リソグラフィとエッチングにより、コア層の不要な部分を除去し光回路パターンを形成するが、同時に屈折率相違領域１１となる部分でもコア層の不要な部分を除去する。最後に、上部クラッド層となるＳｉＯ２微粒子を、火炎直接堆積法により堆積させ、加熱により溶融透明化させることにより、上部クラッド層が形成されると、屈折率相違領域１１となる部分にはクラッド材が充填される。屈折率相違領域１１となる部分にはクラッド材が充填されるため、屈折率相違領域１１の屈折率は斜線で示した領域の屈折率より小さくなる。上記においては、スラブ導波路１及びアレイ導波路２の形成工程において屈折率相違領域１１を形成するが、スラブ導波路１及びアレイ導波路２の形成後に、屈折率相違領域１１となる部分に溝加工を施してコア層と屈折率が相違する樹脂等を充填してもよいし、溝加工のみで空気層により屈折率相違領域１１を形成してもよい。
【００６９】
紫外線照射を利用する方法では、紫外線照射により屈折率が上昇することを利用する。  第１の方法では、下部クラッド層及びコア層の形成後、または、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層の形成後、屈折率相違領域１１となる部分にマスク材を形成し、紫外線照射により屈折率相違領域１１となる部分以外の部分の屈折率を変化させることにより、屈折率相違領域１１を形成する。屈折率相違領域１１の屈折率は斜線で示した領域の屈折率より小さくなる。第２の方法では、下部クラッド層及びコア層の形成後、または、下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層の形成後、屈折率相違領域１１となる部分以外の部分にマスク材を形成し、紫外線照射により屈折率相違領域１１となる部分の屈折率を変化させることにより、屈折率相違領域１１を形成する。屈折率相違領域１１の屈折率は斜線で示した領域の屈折率より大きくなる。
【００７０】
図１０と図１１は、図９に示した光導波路の紫外線照射による製造方法を示す図である。図１０に示した製造方法では、図１０（ａ）で示したように、位相格子ＧＰとなる部分においてコア層を除去したうえで、上部クラッド層を形成する。そして、図１０（ｂ）で示したように、屈折率相違領域１１となる部分または屈折率相違領域１１となる部分以外の部分においてマスク材を形成したうえで、紫外線照射を行う。図１１に示した製造方法では、図１１（ａ）で示したように、位相格子ＧＰとなる部分において図９に示したようにコア層の加工を行ったうえで、上部クラッド層を形成する。そして、図１１（ｂ）で示したように、屈折率相違領域１１となる部分においてマスク材を形成したうえで、紫外線照射を行う。屈折率相違領域１１及び斜線で示した領域の屈折率差は、紫外線照射前後でより大きくなる。
【００７１】
干渉領域ＩＦは、光を干渉させる機能を備えていれば、任意の材料を備えてもよい。例えば、干渉領域ＩＦは、コア材料、クラッド材料、紫外線が照射されたＳｉＯ２−ＧｅＯ２、樹脂及び空気などのうち、少なくともいずれか１つの材料を備えてもよい。
【００７２】
図１２（ａ）〜（ｄ）に示した光導波路の製造方法は、図９に示した光導波路の製造方法と同様である。上部クラッド材や樹脂等を屈折率相違領域に充填することにより屈折率相違領域を形成する場合、図９のように、屈折率相違領域１１の周囲が斜線で示した領域で囲まれていると、均一に上部クラッド材や樹脂等を充填することが困難な場合がある。これに対して、図１２（ａ）〜（ｄ）のように、位相格子ＧＰを形成する屈折率相違領域１２が位相格子ＧＰ全体に渡って一体となっていれば、均一に上部クラッド材や樹脂等を充填することが容易である。
【００７３】
図１２（ａ）に示した位相格子ＧＰは、屈折率相違領域１２と凸状領域１３、１４を具備する。屈折率相違領域１２は、光伝搬の方向と略垂直な方向に幅が広い領域及び幅が狭い領域を具備しており、位相格子ＧＰ全体に渡って一体となっている。幅が広い領域は、スラブ導波路１内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置され、斜線で示した領域と異なる屈折率を有する。幅が狭い領域は、凸状領域１３、１４により挟まれ、幅が広い領域と等しい屈折率を有し、隣接する幅が広い領域を連結している。
【００７４】
屈折率相違領域１２の屈折率は、斜線で示した部分の屈折率より、大きくても小さくてもよい。屈折率が大きい領域と屈折率が小さい領域が光伝搬の方向と略垂直な方向に交互に配置されることにより、位相格子ＧＰを簡単に形成することができる。
【００７５】
図１２（ａ）に示した光導波路では、凸状領域１３、１４がともに配置されているが、図１２（ｂ）に示した光導波路のように、凸状領域１３のみが配置されてもよく、図１２（ｃ）に示した光導波路のように、凸状領域１４のみが配置されてもよい。図１２（ａ）に示した光導波路では、凸状領域１３、１４の光伝搬方向幅の和は、図６に示したＬ１に設定され、図１２（ｂ）に示した光導波路では、凸状領域１３の光伝搬方向幅は、図６に示したＬ１に設定され、図１２（ｃ）に示した光導波路では、凸状領域１４の光伝搬方向幅は、図６に示したＬ１に設定される。図１２（ａ）から図１２（ｃ）までに示した光導波路では、凸状領域１３、１４は矩形形状であるが、任意の形状であってもよい。
【００７６】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示した光導波路では、光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接する凸状領域１３の間の凹状領域も、任意の形状であってもよい。図１２（ａ）及び図１２（ｃ）に示した光導波路では、光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接する凸状領域１４の間の凹状領域も、任意の形状であってもよい。また、入射領域ＩＮ又は干渉領域ＩＦの境界面も、任意の形状であってもよい。
【００７７】
図１２（ａ）に示した光導波路の変形例として、図１３（ａ）に示した光導波路のように、凸状領域１３及び屈折率相違領域１２の境界面上、凸状領域１４及び屈折率相違領域１２の境界面上、並びに凹状領域及び屈折率相違領域１２の境界面上に、境界面領域ＢＳを形成してもよい。図１３（ａ）に示した境界面領域ＢＳは、干渉領域ＩＦを構成するコア材料と同一の屈折率、又は干渉領域ＩＦを構成するコア材料及び屈折率相違領域１２を構成するクラッド材料の間の屈折率を有する。
【００７８】
図１２（ｃ）に示した光導波路の変形例として、図１３（ｂ）に示した光導波路のように、凸状領域１４及び屈折率相違領域１２の境界面上、入射領域ＩＮ又は干渉領域ＩＦ及び屈折率相違領域１２の境界面上、並びに凹状領域及び屈折率相違領域１２の境界面上に、境界面領域ＢＳを形成してもよい。図１３（ｂ）に示した境界面領域ＢＳは、屈折率相違領域１２を構成するクラッド材料と同一の屈折率、又は干渉領域ＩＦを構成するコア材料及び屈折率相違領域１２を構成するクラッド材料の間の屈折率を有する。
【００７９】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示した光導波路のように、光伝搬の方向と略平行及び略垂直な方向と異なる方向に表面を延ばす境界面領域ＢＳを、屈折率の異なる領域の間の境界面上に形成することにより、光が反射することを抑制することができ、またスラブ端に接続された入出力導波路に光が反射することを抑制することができる。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示した光導波路ではそれぞれ、境界面領域ＢＳの材料として、１種類の材料を用いているが、複数の種類の材料を組み合わせて用いてもよい。
【００８０】
図１２（ｄ）に示した位相格子ＧＰは、屈折率相違領域１２と島状領域１５を具備する。屈折率相違領域１２は、光伝搬の方向と略垂直な方向に幅が広い領域及び幅が狭い領域を具備しており、位相格子ＧＰ全体に渡って一体となっている。幅が広い領域は、スラブ導波路１内に光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置され、斜線で示した領域と異なる屈折率を有する。幅が狭い領域は、斜線で示した領域及び島状領域１５により挟まれ、幅が広い領域と等しい屈折率を有し、隣接する幅が広い領域を連結している。
【００８１】
屈折率相違領域１２の屈折率は、斜線で示した部分の屈折率より、大きくても小さくてもよい。屈折率が大きい領域と屈折率が小さい領域が光伝搬の方向と略垂直な方向に交互に配置されることにより、位相格子ＧＰを簡単に形成することができる。
【００８２】
図１２（ｄ）に示した光導波路では、島状領域１５の光伝搬方向幅は、図６に示したＬ１に設定される。図１２（ｄ）に示した光導波路では、島状領域１５は矩形形状であるが、任意の形状であってもよい。図１２（ｄ）に示した光導波路においても、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示した光導波路のように、境界面領域ＢＳを屈折率の異なる領域の間の境界面上に形成してもよい。
【００８３】
図１２に示した光導波路では、凸状領域１３、１４又は島状領域１５を、アレイ導波路２の延長線上に形成しているが、光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接するアレイ導波路２の間の延長線上に形成してもよい。また、図１４に示した光導波路のように、光に位相差を与えることができるならば、凸状領域１３、１４又は島状領域１５を、アレイ導波路２の延長線上及び光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接するアレイ導波路２の間の延長線上に形成してもよい。
【００８４】
図１４（ａ）に示した光導波路では、凸状領域１３、１４がアレイ導波路２の延長線上に形成され、島状領域１５が光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接するアレイ導波路２の間の延長線上に形成される。ここで、相互に隣接する凸状領域１３及び島状領域１５は、角で連結され、相互に隣接する凸状領域１４及び島状領域１５は、角で連結される。
【００８５】
図１４（ｂ）に示した光導波路では、凸状領域１３、１４がアレイ導波路２の延長線上に形成され、島状領域１５−１が光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接するアレイ導波路２の間の延長線上に形成され、島状領域１５−２がアレイ導波路２の延長線上に形成される。ここで、島状領域１５−１及び１５−２は、それぞれ光伝搬の方向と略垂直な方向に間隔を置いて配置され、このように配置された島状領域１５−１及び１５−２は、光伝搬の方向と略平行な方向に交互に配置される。そして、相互に隣接する凸状領域１３及び島状領域１５−１は、角で連結され、相互に隣接する凸状領域１４及び島状領域１５−１は、角で連結され、相互に隣接する島状領域１５−１、１５−２は、角で連結される。
【００８６】
図１４（ｃ）に示した光導波路では、凸状領域１３、１４がアレイ導波路２の延長線上に形成され、島状領域１５が光伝搬の方向と略垂直な方向に隣接するアレイ導波路２の間の延長線上に形成される。ここで、相互に隣接する凸状領域１３及び島状領域１５は、連結されておらず、相互に隣接する凸状領域１４及び島状領域１５は、連結されていない。
【００８７】
位相格子ＧＰに代えて振幅格子ＧＡを形成するときには、図９の屈折率相違領域１１となる部分に、光吸収に優れる遮光材を充填する。遮光材としては、カーボンブラックや金属微粒子を混合したシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等が用いられる。
【００８８】
（実施形態４）
実施形態４では、実施形態１−３で説明した光導波路を備えるアレイ導波路回折格子を説明する。アレイ導波路回折格子では、１本以上の第１の入出力導波路、第１のスラブ導波路、複数のアレイ導波路、第２のスラブ導波路及び１本以上の第２の入出力導波路が、この順序で接続される。第１のスラブ導波路と複数のアレイ導波路は、それぞれスラブ導波路１とアレイ導波路２として、実施形態１−３で説明した光導波路を構成する。
【００８９】
第１のスラブ導波路には、複数の波長の光が伝搬されるが、図１及び図２におけるλとして、複数の波長のうち任意の波長が選択される。この任意の波長は、例えば複数の波長のうち中心の波長などである。この任意の波長のもとで、実施形態２で説明した設計方法及び実施形態３で説明した製造方法が適用される。
【００９０】
回折格子は、第１のスラブ導波路に配置されるのみならず、第２のスラブ導波路にも配置されてもよい。また、回折格子は、第１のスラブ導波路にのみ配置され、特許文献１−４の遷移領域又は特許文献５の傾斜部が、第２のスラブ導波路に配置されてもよい。
【００９１】
（実施形態５）
アレイ導波路回折格子においては、中央ポートから入力した光を分波する場合、出力ポート間で損失に不均一が生じる。これは出力ポートに到達する光が波長に依存した位相誤差を生じるためで、出力側中心ポートから離れるほどその位相誤差が大きくなる。また光の相反性により光を合波する場合、波長による強度の不均一が生じる。位相格子を備えた場合においては、位相格子がひとつの波長により設計されるため、設計波長からのずれによる位相誤差が生じ、これによっても不均一が生じる。実施形態５では、実施形態４で説明したアレイ導波路回折格子を分波器として用いた場合において、出力側スラブ導波路に設けた干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２を調整することにより、出力チャネル間損失の均一性を向上させることができることを説明する。図１５は、干渉領域ＩＦの光伝搬方向幅Ｌ２が様々であるアレイ導波路回折格子の挿入損失の計算結果を示す図で、位相格子ＧＰ１を利用しており、ｄ＝１０．０μｍ、λ＝１．５５μｍ、ｎ＝１．４５である。
【００９２】
図１５（ａ）は、様々なＬ２について出力チャネル間の損失分布を示す図である。中央ポートを「０」として表し、損失の最も少ないｍ〜１に相当するＬ＝４５μｍにおいて、中央のチャネルの損失を基準として規格化している。ｍ〜１に相当するＬ＝４５μｍにおいては、中央付近の出力チャネルの損失は低減されているが、両端にいくにしたがって損失が増大している。これは中央ポートから離れるほど位相誤差が生じるためである。Ｌ２を変え次数ｍ〜１の状態からずらしデフォーカスの状態にすると、中央付近の出力チャネルの損失の増大は著しいが、端部は元々位相誤差が生じているため損失への影響は少なく、損失分布は平坦になる。
【００９３】
図１５（ｂ）は、図１５（ａ）の−１６ｃｈ〜１６ｃｈの３３個の出力チャネルにおいて、Ｌ２と最小損失の関係を示す図で、図１５（ｃ）は、Ｌ２と出力チャネル間損失ばらつきの関係を示す図である。−１６ｃｈ〜１６ｃｈの３３個の出力チャネルを使用する場合には、Ｌ２＝６０μｍのときに、損失のばらつきが最も低減されることがわかる。
【００９４】
以上に説明したように、Ｌ２を変化させることにより、損失及び損失のばらつきが変化するため、Ｌ２を最適化することにより、出力チャネル数及び光導波路の使用用途に応じて光導波路を設計することができる。本実施形態では分波器として用いた場合の出力側スラブ導波路に設けた位相格子について説明したが、合波器として用いた場合の入力側スラブ導波路に設けた位相格子についても同様である。両側のスラブ導波路に設けておけば、合波器または分波器として用いる場合に、どちらのスラブ導波路から入力しても、損失ばらつきを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明に係る光導波路及びアレイ導波路回折格子は、波長分割多重方式を利用する光の損失が低い光ファイバ通信に利用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１：スラブ導波路
２：アレイ導波路
１１、１２：屈折率相違領域
１３、１４：凸状領域
１５：島状領域
ＧＰ：位相格子
ＧＡ：振幅格子
ＳＰ、ＳＡ：自己像
ＥＤ：端部領域
ＩＦ：干渉領域
ＢＳ：境界面領域
【図１】
0005327895.tif 000002
【図２】
0005327895.tif 000003
【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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