(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光回路を形成したチップを複数有し、これらのチップは前記光回路同士が光接続される態様で配置されており、接続される一方側の光回路と他方側の光回路の光接続領域を覆う態様で、接続されるチップの上面と下面を挟む挟持部材が設けられており、該挟持部材はチップの上面と下面のいずれか一方側に接して設けられた平板部材と他方側に接して設けられた弾性部材を有していることを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
挟持部材は平板部材と弾性部材に互いに対向する方向の応力を付与することにより、接続されるチップに応力を付与する応力付与部材を有していることを特徴とする請求項１記載の光デバイス。
【請求項３】
応力付与部材は平板部材の面と直交する方向に応力を付与することを特徴とする請求項２記載の光デバイス。
【請求項４】
応力付与部材は弾性を有する断面コ字形状の保持部材であることを特徴とする請求項２または請求項３記載の光デバイス。
【請求項５】
平板部材は基板側に接して設けられ、弾性部材は光回路の形成領域側に接して設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項６】
接続されるチップは反りを有しており、前記チップは反り方向が互いに同方向となるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項７】
接続されるチップの凹面側に平板部材が、凸面側に弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項６記載の光デバイス。
【請求項８】
接続されるチップ同士の境界位置からの、一方側のチップと平板部材が接している接続されるチップ同士の境界線と直交する方向の接触距離と、他方側のチップと平板部材が接している接続されるチップ同士の境界線と直交する方向の接触距離とをほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項９】
平板部材は半導体材料により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項１０】
弾性部材はゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項１１】
接続されるチップの少なくとも一方側を他方側に対して相対移動することにより光回路の接続切り替えを行う光スイッチ駆動部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の光デバイス。
【請求項１２】
複数のチップは基板上に光導波路の光回路を形成して成る平面光導波回路を１つ以上の分離面で分離して形成され、前記光回路は、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されたアレイ導波路と、該アレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有して、前記アレイ導波路は前記第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いの長さが設定量異なる複数のチャンネル導波路が並設されて成り、前記分離面は前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方を、そのスラブ導波路を通る光の経路と交わる面で分離する面と、前記光入力導波路と前記第１のスラブ導波路の接続部を分離する面と、前記アレイ導波路の長手方向の少なくとも一部を分離する面と、前記第２のスラブ導波路と前記光出力導波路の接続部を分離する面の少なくとも１つの面であり、前記複数のチップの少なくとも１つを前記分離面に沿って温度に依存してスライド移動させるスライド移動部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一つに記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に光通信用として用いられる光スイッチや、アレイ導波路型回折格子等を有する光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信においては、その伝送容量を飛躍的に増加させる方法として、光波長多重通信の研究開発が盛んに行なわれ、実用化が進みつつある。光波長多重通信は、例えば互いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送させるものである。
【０００３】
このような光波長多重通信のシステムにおいては、１本の伝送路を伝送する波長多重光を波長毎に分波して多数本の伝送路に分ける光デバイスや、多数本の伝送路を伝送する互いに異なる波長の光を１（〜数）本の伝送路に合波する光デバイス、光の伝送路を切り替える光路切り替えスイッチ機能を有する光デバイス等が要求される。
【０００４】
上記のような光デバイスは、基板上に光回路を形成したチップを１つ以上設けて形成されるものが多い。光デバイスを形成するチップは、例えば平面光導波回路（ＰＬＣ；Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、複合型光回路基板等である。
【０００５】
平面光導波回路は、例えば石英やシリコン等の半導体材料等によって形成された基板上に、石英系材料やＩｎＰ系等の半導体材料、ポリイミド等の有機物等から成る光導波路の光回路を形成したものである。
【０００６】
複合型光回路基板は、例えば石英やシリコン等の基板にＶ型やＵ型の溝を形成し、該溝に光ファイバを挿入固定して形成した光回路であったり、あるいは、該光回路に接続される光素子（例えばレーザダイオード、フォトダイオード等の受・発光素子）を基板上に配設しているものである。なお、複合型光回路基板の別の例として、光ファイバの光回路の代わりに、基板上に光導波路の光回路を形成した平面光導波回路を有し、この平面光導波回路の回路を、基板上に配設した光素子に光接続する構成のものもある。
【０００７】
光波長多重伝送は、上記のような平面光導波回路同士の光接続、平面光導波回路と光ファイバ単体との光接続、光ファイバ単体と複合型光回路基板との光接続、光ファイバ単体同士の光接続等の様々な接続形態を有する波長多重伝送システムを用いて行われる。なお、上記光ファイバ単体を平面光導波回路や複合型光導波回路に接続するときには、光ファイバを光ファイバ配列具に配列して光ファイブロックとし、接続相手側と接続されることが多い。
【０００８】
ところで、上記平面光導波回路や複合型光回路基板により形成されたチップの光回路同士を接続して光デバイスを形成する場合、通常、周知のアクティブアライメントもしくはパッシブアライメントによって光回路同士の光軸を合わせ、その状態で、チップ同士の位置ずれがないように接着剤等によって固定保持することが行われる。
【０００９】
例えば、図８には、従来の光デバイスの一例が示されており、この光デバイスは、チップ９ａの光回路である光ファイバ２０と、チップ９ｂの光回路である光導波路（コア）２１とを光接続し、また、チップ９ｂの複数の光導波路２１とチップ９ｃの光回路である複数の光ファイバ２３を光接続して形成されている。
【００１０】
チップ９ａ，９ｃは、それぞれ光ファイバ配列具２４，２５に光ファイバ２２，２３を配列し、上板３５，３６により光ファイバ２２，２３を押えて形成された光ファイバブロックである。チップ９ｂは基板１上に光導波路２１とクラッド１９から成る導波路形成領域１０を形成して形成されている。チップ９ｂの両端側にはそれぞれ上板３３，３４が設けられている。
【００１１】
チップ９ａの端面とチップ９ｂの一端面が接着剤によって固定され、チップ９ｂの他端面とチップ９ｃの端面が接着剤により固定されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにチップ同士を接着剤等によって固定保持すると、接続される一方側のチップの光回路と他方側のチップの光回路との光接続を切り替える光スイッチ機能等を持たせることはできない。
【００１３】
また、上記光デバイス等を形成するチップは基板材料と光回路の形成領域の材料との違い等に起因して、一般に反りを有しており、反りがあるチップ同士を固定せずに、そのままの状態で光接続しようとすると、光軸ずれが生じやすく、接続損失が増加してしまう。そのため、チップの光回路同士を良好な光接続状態で光接続しつつ、上記光スイッチ機能等の設定機能を的確に発揮できる光デバイスは今まで実現できなかった。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、チップの光回路同士を良好な光接続状態で光接続しつつ、スイッチ機能等の設定機能（所望の機能）を的確に発揮できる光デバイスを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、基板上に光回路を形成したチップを複数有し、これらのチップは前記光回路同士が光接続される態様で配置されており、接続される一方側の光回路と他方側の光回路の光接続領域を覆う態様で、接続されるチップの上面と下面を挟む挟持部材が設けられており、該挟持部材はチップの上面と下面のいずれか一方側に接して設けられた平板部材と他方側に接して設けられた弾性部材を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１６】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記挟持部材は平板部材と弾性部材に互いに対向する方向の応力を付与することにより、接続されるチップに応力を付与する応力付与部材を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１７】
さらに、第３の発明は、上記第２の発明の構成に加え、前記応力付与部材は平板部材の面と直交する方向に応力を付与する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１８】
さらに、第４の発明は、上記第２または第３の発明の構成に加え、前記応力付与部材は弾性を有する断面コ字形状の保持部材である構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１９】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記平板部材は基板側に接して設けられ、弾性部材は光回路の形成領域側に接して設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
さらに、第６の発明は、上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の構成に加え、接続されるチップは反りを有しており、前記チップは反り方向が互いに同方向となるように配置されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第７の発明は、上記第６の発明の構成に加え、前記接続されるチップの凹面側に平板部材が、凸面側に弾性部材が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
さらに、第８の発明は、上記第１乃至第７のいずれか一つの発明の構成に加え、接続されるチップ同士の境界位置からの、一方側のチップと平板部材が接している接続されるチップ同士の境界線と直交する方向の接触距離と、他方側のチップと平板部材が接している接続されるチップ同士の境界線と直交する方向の接触距離とをほぼ等しくした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２３】
さらに、第９の発明は、上記第１乃至第８のいずれか一つの発明の構成に加え、前記平板部材は半導体材料により形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２４】
さらに、第１０の発明は、上記第１乃至第９のいずれか一つの発明の構成に加え、前記弾性部材はゴムにより形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２５】
さらに、第１１の発明は、上記第１乃至第１０のいずれか一つの発明の構成に加え、接続されるチップの少なくとも一方側を他方側に対して相対移動することにより光回路の接続切り替えを行う光スイッチ駆動部が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２６】
さらに、第１２の発明は、上記第１乃至第１０のいずれか一つの発明の構成に加え、複数のチップは基板上に光導波路の光回路を形成して成る平面光導波回路を１つ以上の分離面で分離して形成され、前記光回路は、１本以上の並設された光入力導波路と、該光入力導波路の出射側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出射側に接続されたアレイ導波路と、該アレイ導波路の出射側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路とを有して、前記アレイ導波路は前記第１のスラブ導波路から導出された光を伝搬する互いの長さが設定量異なる複数のチャンネル導波路が並設されて成り、前記分離面は前記第１のスラブ導波路と第２のスラブ導波路の少なくとも一方を、そのスラブ導波路を通る光の経路と交わる面で分離する面と、前記光入力導波路と前記第１のスラブ導波路の接続部を分離する面と、前記アレイ導波路の長手方向の少なくとも一部を分離する面と、前記第２のスラブ導波路と前記光出力導波路の接続部を分離する面の少なくとも１つの面であり、前記複数のチップの少なくとも１つを前記分離面に沿って温度に依存してスライド移動させるスライド移動部材が設けられている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２７】
上記構成の本発明において、光デバイスは複数のチップを有しており、接続される一方側の光回路と他方側の光回路の光接続領域を覆う態様で、接続されるチップの上面と下面を挟む挟持部材が設けられている。そして、前記挟持部材はチップの上面と下面のいずれか一方側に接して設けられた平板部材と他方側に接して設けられた弾性部材を有しているので、チップの光回路は光接続領域において高さ方向の位置ずれがない状態で光接続される。この理由を以下に説明する。
【００２８】
例えば基板上に光導波回路等の光回路を形成して成るチップは一般に反りを有しており、図９に示すように、チップ９ａ，９ｂの上面と下面の両方にシリコン板等の平板部材１６を配置してチップ９ａ，９ｂを上下両側から挟むと、チップ９ａ，９ｂに印加する応力に応じてチップ９ａ，９ｂの端面が移動し、チップ９ａの端面とチップ９ｂの端面が図のＺ方向（チップの高さ方向）に位置合わせされるが、同図の（ｃ）、（ｄ）に示すように、チップ９ａ，９ｂに印加する応力が大きくなると、チップ９ａ，９ｂの光回路形成領域１１ａ，１１ｂの一部に局所的な応力が加わる。
【００２９】
そうすると、チップ９ａ，９ｂの光回路形成領域１１ａ，１１ｂに応力分布が大きく生じるので、屈折率変動が生じて、チップ９ａ，９ｂにより透過する波長が変化したり、光損失が変化・増加したりする。
【００３０】
それに対し、本発明のように、平板部材と弾性部材によってチップ９ａ，９ｂを上下両側から挟む構成とすると、例えば図２に示すように、チップ９ａ，９ｂに印加する応力に応じてチップ９ａ，９ｂの端面が移動し、チップ９ａの端面とチップ９ｂの端面が図のＺ方向に位置合わせされ、かつ、上記応力を弾性部材１５の弾性変形によって、吸収、分散できるので、チップ９ａ，９ｂの光回路が透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制することができる。
【００３１】
また、本発明の構成においては、上記弾性部材１５を用いることによる変形のしやすさ、および応力の分散によって、接続されるチップ９ａ，９ｂ同士をチップ９ａ，９ｂの面に平行な方向に対して動きやすくできる。
【００３２】
なお、チップ９ａ，９ｂに加えられる力に応じて、チップ９ａ，９ｂ同士の端面角度は微妙に変化するが、本発明においては、光の伝搬に問題が生じない範囲となるように、適宜の応力を加えるようにする。
【００３３】
したがって、本発明においては、例えば、接続されるチップの少なくとも一方側を他方側に対して相対移動することにより光回路の接続切り替えを行う光スイッチ駆動部を設けることにより、スイッチング機能を良好に果たすことができ、しかも、チップの光回路同士を良好な光接続状態で光接続できる。
【００３４】
また、本発明において、第１２の発明のように、複数のチップは基板上に光導波路の光回路を形成して成るアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路を１つ以上の分離面で分離して形成し、分離面の形成位置を適宜設定し、分離面に沿って少なくとも一方のチップをスライド移動する構成とすると、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を補償したり、光透過中心波長を所望の大きさだけシフトすることが可能で、かつ、挿入損失も小さい優れたアレイ導波路型回折格子を形成できる。
【００３５】
さらに、本発明においては、上記の如く、接続されるチップに印加される応力を、弾性部材によって、吸収、分散し、透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制できるので、光回路を密に集積した回路の集積性を損なうことなく、チップ同士を接続することができる。したがって、１つのウエーハから作られるチップ数を多くすることができ、低コストの光デバイスとすることも可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る光デバイスの第１実施形態例が示されている。なお、本実施形態例の光デバイスは、図１に示す構成を、シリコーンオイルを充填したパッケージ（図示せず）内に収容して構成されている。
【００３７】
同図に示すように、本実施形態例の光デバイスは、複数（ここでは２個）のチップ９ａ，９ｂを有している。チップ９ａは基板１上に光回路としての光導波路２１（２１ａ，２１ｂ）を形成し、チップ９ｂは基板１上に光回路としての光導波路２２を形成している。これらのチップ９ａ，９ｂは光導波路２１（２１ａ，２１ｂ）と光導波路２２が光接続される態様で配置されている。
【００３８】
これら光導波路２１，２２はクラッド１９内に埋め込み形成されており、光導波路２１，２２とクラッド１９により導波路形成領域１０（１０ａ，１０ｂ）が形成されている。導波路形成領域１０ａの一端側にはその上側に上板３３が設けられ、導波路形成領域１０ｂの一端側にはその上側に上板３４が設けられている。
【００３９】
本実施形態例において、チップ９ａの光導波路２１（２１ａ，２１ｂ）とチップ９ｂの光導波路２２の光接続領域を覆う態様で、チップ９ａ，９ｂの上面と下面を挟む挟持部材３０が設けられている。すなわち、挟持部材３０は、接続されるチップ９ａ，９ｂの一方側の光回路と他方側の光回路の光接続領域を覆う態様で設けられている。
【００４０】
挟持部材３０は、チップ９ａ，９ｂの上面と下面のいずれか一方側（ここでは下面側であり、基板１側）に接して設けられた平板部材１６と、他方側（ここでは上面側であり、導波路形成領域１０側）に接して設けられた弾性部材１５とを有している。
【００４１】
また、挟持部材３０は、平板部材１６と弾性部材１５に互いに対向する方向の応力を付与することにより、接続されるチップ９ａ，９ｂに応力を付与する応力付与部材１２を有している。応力付与部材１２は、図１の（ｃ）に示すように、弾性を有する断面コ字形状の保持部材である銅系ばね部材により形成されている。応力付与部材１２は平板部材１６の面と直交する方向に応力を付与する構成と成し、たとえチップ９ａ，９ｂが反りを有していても、チップ９ａ，９ｂの挟持を的確に行える。
【００４２】
さらに、本実施形態例では、接続される一方側のチップ９ａと平板部材１６が接している接触距離と、接続される他方側のチップ９ｂと平板部材１６が接している接触距離とが、接続されるチップ９ａ，９ｂ同士の境界位置からほぼ等しくしてある。このようにすることで、本実施形態例では、挟持部材３０からチップ９ａ，９ｂに加えられる応力がチップ９ａ，９ｂに均等にかかるようにしている。
【００４３】
なお、前記の如く、平面光導波回路は、一般に反りを有しているので、接続されるチップ９ａ，９ｂが反りを有している場合がある。その場合、チップ９ａ，９ｂは反り方向が互いに同方向となるように配置される。チップ９ａ，９ｂの反りの要因は様々であるが、その１つとして、基板１の材質と導波路形成領域１０の材質の違いが挙げられ、本実施形態例で適用されている９ａ，９ｂのような平面光導波回路は、一般に同じ材質の基板を用いれば、その反り方向が同方向（シリコン基板上に石英系の導波路形成領域を形成した場合、上に凸）になる。
【００４４】
したがって、本実施形態例では、前記のように、接続されるチップ９ａ，９ｂの下面側（基板１側）に平板部材１６を配置することにより、凹面側に平板部材１６を配置し、凸面側の導波路形成領域１０側に弾性部材１５を配置している。
【００４５】
なお、前記平板部材１６は半導体材料であるシリコン（Ｓｉ）の板により形成されており、弾性部材１５はバイトンゴム（「バイトン」は登録商標、以下同じ）により形成されている。
【００４６】
ＳｉやＧａＡｓ、ＩｎＰ等の一般的に使用されている半導体材料は、通常、十分平坦に作製されており、面粗さが小さくて摩擦力が小さく、平坦度の高い基板を容易に入手できる。また、これらの半導体材料の基板は、ダイシングソー等による切断や劈開などの簡単な加工方法によって所望のサイズに作製できるメリットがある。さらに、シリコーンオイル等との反応による特性劣化等も生じにくい。
【００４７】
また、バイトンゴムも容易に入手でき、所望のサイズに作製できるし、耐湿性、耐薬品性に優れているので、シリコーンオイル等との反応による特性劣化等も生じにくい。
【００４８】
さらに、前記応力付与部材１２は、例えばリン青銅、ベリリウム銅等のばねとして用いられる弾性材料の板を、例えば金型を用いて曲げて形成されており、容易に形成することが可能である。
【００４９】
また、本実施形態例の光デバイスは、光スイッチ機能を有する光デバイスであり、接続されるチップ９ａ，９ｂの少なくとも一方側（例えばチップ９ａ）を他方側（チップ９ｂ）に対して相対移動することにより光回路の接続切り替えを行う光スイッチ駆動部（図示せず）を有している。この光スイッチ駆動部は、例えばギアとステッピングモータを用いて形成されており、チップ９ａの光導波路２１ａと光導波路２１ｂの配列ピッチ分だけチップ９ａをチップ９ｂに対してＸ方向およびＸ’方向に移動する構成と成している。
【００５０】
なお、本実施形態例において、チップ９ａのチップ９ｂと反対側には光ファイバ配列具２４に配列固定された光ファイバ２０ｂ，２０ａが固定されており、光ファイバ２０ａ，２０ｂの上側には上板３５が設けられて光ファイバブロックを形成している。また、チップ９ｂのチップ９ａと反対側には光ファイバ配列具２５に配列固定された複数の光ファイバ２３が固定されており、光ファイバ２３の上側には上板３６が設けられて光ファイバブロックを形成している。
【００５１】
本実施形態例は以上のように構成されており、例えば図１の（ａ）に示す状態においては、チップ９ａの光導波路２１ａとチップ９ｂの光導波路２２が光接続されており、この状態で、図１の（ａ）の矢印Ｘに示すように、前記光スイッチ駆動部によってチップ９ａをチップ９ｂに対して上側に相対移動すると、チップ９ａの光導波路２１ｂとチップ９ｂの光導波路２２が光接続される。
【００５２】
また、その後、光スイッチ駆動部によってチップ９ａをチップ９ｂに対して上記とは逆方向（図の矢印Ｘ’方向）に相対移動すると、再びチップ９ａの光導波路２１ａとチップ９ｂの光導波路２２が光接続される。このように、本実施形態例では、光スイッチ駆動部によるチップ９ａのＸ方向およびＸ’方向の移動によって、光導波路２１ａ，２１ｂと光導波路２２の光接続が切り替えられる。
【００５３】
本実施形態例によれば、チップ９ａの光導波路２１（２１ａ，２１ｂ）とチップ９ｂの光導波路２２の光接続領域を覆う態様で、チップ９ａ，９ｂの上面と下面を挟む挟持部材３０が設けられているので、チップ９ａ，９ｂに印加する応力によってチップ９ａの端面とチップ９ｂの端面を図のＺ方向に位置合わせすることができる。
【００５４】
また、本実施形態例によれば、挟持部材３０は、基板１側に接して配置された平板部材１６と、光回路形成領域１１としての導波路形成領域１０側に接して配置された弾性部材１５を有して、チップ９ａ，９ｂを挟む構成としているので、図２に示したように、応力付与部材１２からチップ９ａ，９ｂに加えられる応力を弾性部材１５によって吸収、分散できる。そのため、本実施形態例では、チップ９ａ，９ｂが透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制することができるし、接続されるチップ９ａ，９ｂ同士をチップ９ａ，９ｂの面に平行な方向に対して動きやすくできる。
【００５５】
したがって、本実施形態例によれば、チップ９ａの光導波路２１ａ，２１ｂとチップ９ｂの光導波路２２との光接続を良好な状態にしながら、光導波路２１ａ，２１ｂと光導波路２２との光接続切り替えを的確に行うことができる。
【００５６】
また、本実施形態例によれば、応力付与部材１２は平板部材１６の面と直交する方向に応力を付与する構成としており、さらに、チップ９ａと平板部材１６が接している接触距離と、チップ９ｂと平板部材１６が接している接触距離とを、チップ９ａ，９ｂ同士の境界位置からほぼ等しくしているので、挟持部材３０からチップ９ａ，９ｂに加えられる応力をチップ９ａ，９ｂに均等にかかるようにすることができ、挟持部材３０によるチップ９ａ，９ｂの挟持を非常に的確にできる。
【００５７】
さらに、本実施形態例によれば、平板部材１６をシリコンの板により形成し、弾性部材１５をバイトンゴムにより形成しているので、平板部材１６および弾性部材１５を容易に形成できるし、シリコーンオイルとの反応による特性劣化等も生じにくくして、上記優れた効果を長期にわたって維持することができる。
【００５８】
図３には、本発明に係る光デバイスの第２実施形態例の要部構成が示されている。なお、本第２実施形態例において上記第１実施形態例との重複説明は省略する。本第２実施形態例の光デバイスも、上記第１実施形態例と同様に、シリコーンオイルを充填したパッケージ（図示せず）を有しており、このパッケージ内に、図３に示す構成を収容して構成されている。
【００５９】
同図に示すように、本実施形態例の光デバイスは、複数（ここでは２個）のチップ９ａ，９ｂを有しており、チップ９ａは基板１ａ上に第１の導波路形成領域１０ａを形成し、チップ９ｂは基板１ｂ上に第２の導波路形成領域１０ｂを形成している。チップ９ａ，９ｂは基板１上に光導波路の光回路を形成して成る平面光導波回路を分離面（交差分離面）８で分離して形成されている。
【００６０】
なお、本第２実施形態例において、交差分離面８は図３の（ａ）の左端側から導波路形成領域１０の途中部かけて設けられており、この交差分離面８に連通させて非交差分離面１８が形成され、これらの面８，１８による導波路形成領域１０と基板１の分離によりチップ９ａ，９ｂが形成されている。
【００６１】
前記光回路は、１本以上の並設された光入力導波路２と、該光入力導波路２の出射側に接続された第１のスラブ導波路３と、該第１のスラブ導波路３の出射側に接続されたアレイ導波路４と、該アレイ導波路４の出射側に接続された第２のスラブ導波路５と、該第２のスラブ導波路５の出射側に接続された複数の並設された光出力導波路６とを有し、前記アレイ導波路４は前記第１のスラブ導波路３から導出された光を伝搬する互いの長さが設定量異なる複数のチャンネル導波路４ａが並設されて成る。この光導波路の光回路はクラッド１９内に埋め込み形成されている。
【００６２】
前記交差分離面８は、第１のスラブ導波路３を通る光の経路と交わる面で第１のスラブ導波路３を分離する面であり、交差分離面８により第１のスラブ導波路３が分離スラブ導波路３ａ，３ｂに分離されている。前記非交差分離面１８は上記光回路と交差しない態様で設けられており、非交差分離面１８と交差分離面８は直交して設けられている。なお、非交差分離面１８は交差分離面８と直交しなくてもよく、同図は直交している態様を記載している。
【００６３】
前記第１の光導波路形成領域１０ａと第２の光導波路形成領域１０ｂとに跨る態様で、光導波路形成領域１０よりも熱膨張係数が大きいスライド移動部材７が設けられ、その端側がそれぞれ光導波路形成領域１０ａと光導波路形成領域１０ｂに固定部１３で固定されている。
【００６４】
スライド移動部材７は、分離スラブ導波路３ａ，３ｂの少なくとも一方側（ここでは分離スラブ導波路３ａ）を前記分離面８に沿って温度に依存してスライド移動させるものであり、第１の光導波路形成領域１０ａを第２の光導波路形成領域１０ｂに対して、交差分離面８に沿ってスライド移動させる。スライド移動部材７は、光デバイスの温度が上昇すると第１の導波路形成領域１０ａを図３のＡ方向に移動し、光デバイスの温度が下降すると第１の導波路形成領域１０ａを図３のＢ方向に移動する。
【００６５】
また、本第２実施形態例では、スライド移動部材７を光導波路形成領域１０ａ，１０ｂの表面上に、光導波路形成領域１０ａと光導波路形成領域１０ｂに跨る態様で設けることにより、前記光導波路形成領域１０ａのスライド移動時に、光導波路形成領域１０ａが基板面に垂直なＺ方向に変位することをできるだけ抑制する構成と成している。
【００６６】
さらに、本第２実施形態例では、接続されるチップ９ａ，９ｂの光回路の光接続領域である分離スラブ導波路３ａ，３ｂの分離領域を覆う態様で、チップ９ａ，９ｂの上面と下面を挟む挟持部材３０が設けられている。
【００６７】
この挟持部材３０の構成は上記第１実施形態例に設けた挟持部材３０とほぼ同様であり、チップ９ａ，９ｂの上側（導波路形成領域１０側）には弾性部材１５が、下側（基板１側）には平板部材１６が設けられている。挟持部材３０を構成する平板部材１６は８ｍｍ×１５ｍｍ、厚みが１ｍｍのシリコン基板である。また、弾性部材１５は６ｍｍ×１５ｍｍ、厚みが１ｍｍのバイトンゴムにより形成されている。
【００６８】
ただし、本第２実施形態例では、挟持部材３０の応力付与部材１２を図３の（ｂ）に示すように、前記銅系の板材を垂直に折り曲げ形成しており、上記第１実施形態例で設けた応力付与部材１２よりも小型化している。また、応力付与部材１２の挟持面３１には突起部３２が一体形成されており、応力付与部材１２の応力を、複数の突起部３２を介してより均等にチップ９ａ，９ｂに加えられるようにしている。応力付与部材１２による応力付与（はさみ力）は３ｋｇｆとなるようにしている。
【００６９】
前記スライド移動部材７は、例えば熱膨張係数が１．６５×１０−５（１／Ｋ）の銅板により形成され、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長温度依存性を補償できる長さに形成されている。
【００７０】
なお、本発明者は、アレイ導波路型回折格子の線分散性に着目して様々な検討を行い、スライド移動部材７によって分離スラブ導波路３ａを温度に依存して移動し、光入力導波路２の出力端位置をずらしてアレイ導波路型回折格子の光透過中心波長を補償することを考えた。
【００７１】
すなわち、図５に示すように、第１のスラブ導波路３の焦点中心を点Ｏ’とし、この点Ｏ’からＸ方向に距離ｄｘ’ずれた位置にある点を点Ｐ’とすると、この点Ｐ’に光を入射した場合に、光出力導波路６から出力される出力波長が、点Ｏ’から光を入射した場合に対してｄλ’ずれることになるので、光入力導波路２の出力端位置をずらすことにより、光出力導波路６からの出力波長をずらすことができる。
【００７２】
ここで、上記波長ずれ量ｄλ’と光入力導波路２の出力端位置のＸ方向移動量ｄｘ’との関係を式により表わすと、（数１）のようになる。
【００７３】
【数１】
0004592987.tif 000002
【００７４】
（数１）において、Ｌｆ’は第１のスラブ導波路３の焦点距離、ΔＬは隣接するチャンネル導波路の長さの差、ｎsは第１のスラブ導波路３および第２のスラブ導波路５の等価屈折率、ｄは隣り合うチャンネル導波路４ａ同士の間隔、λ０は回折角φ=０となるところの光透過中心波長、ｎgはアレイ導波路４の群屈折率である。ｎgは、アレイ導波路４の等価屈折率ｎcと光出力導波路６から出力される光の透過中心波長λを用いて（数２）で与えられるものである。
【００７５】
【数２】
0004592987.tif 000003
【００７６】
したがって、アレイ導波路型回折格子の光出力導波路６から出力される光透過中心波長が温度に依存してΔλずれたときに、ｄλ’＝Δλとなるように、光入力導波路２の出力端位置を前記Ｘ方向に距離ｄｘ’だけずらせば、例えば焦点Ｏに形成した光出力導波路６において、波長ずれのない光を取り出すことができる。
【００７７】
また、他の光出力導波路６に関しても同様の作用が生じるため、それぞれの光出力導波路６から出力される光透過中心波長ずれΔλを補正（解消）できることになるものであり、本実施形態例は、スライド移動部材７の熱膨張係数と固定位置間隔（図３のＥ）を適宜設定し、スライド移動部材７の温度に依存した伸縮によってアレイ導波路型回折格子の光透過中心波長を補償するようにしている。
【００７８】
すなわち、スライド移動部材７は、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存シフト量に応じた分離スラブ導波路３ａの移動量に対応する長さだけ、熱膨張係数による伸縮が生じ、分離スラブ導波路３ａと光入力導波路２の出力端をＸ方向に移動し、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を補償するように構成されている。
【００７９】
本第２実施形態例は以上のように構成されており、本第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様に、平板部材１６と弾性部材１５を有する挟持部材３０によってチップ９ａ，９ｂを挟持することにより、分離スラブ導波路３ａ，３ｂの光軸をＺ方向に位置合わせすることができ、それによりアレイ導波路型回折格子の挿入損失を小さくすることができるし、アレイ導波路型回折格子の透過波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制することができる。
【００８０】
例えば図４の（ａ）の特性線ａには、本第２実施形態例の光透過波長特性（損失波長特性）の一例が示されており、この特性線ａに示すように、本第２実施形態例におけるそれぞれの光透過中心波長はほぼ設定波長であり、かつ、低クロストークが実現されている。
【００８１】
一方、図４の（ａ）の特性線ｂ〜ｅは、アレイ導波路型回折格子の第１のスラブ導波路３を分離して分離スラブ導波路３ａ，３ｂと成し、導波路形成領域１０を第１と第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂとしてチップ９ａ，９ｂを形成した場合に、分離スラブ導波路３ａ，３ｂ同士の基板面に垂直なＺ方向の光軸ずれ抑制用のクリップによって、分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域の中心軸付近を押えた場合の光透過波長特性例であり、クリップの押え力に応じて、クロストークの大きな劣化や波長ずれが生じている。
【００８２】
なお、図４の（ａ）において、特性線ｂは押え力を０．５ｋｇｆ、特性線ｃは押え力を１．０ｋｇｆ、特性線ｄは押え力を３．０ｋｇｆ、特性線ｅは押え力を５．０ｋｇｆとしたときの特性である。
【００８３】
このように、クリップ等によって分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域の中心軸付近を押えた場合には、クリップ等の押え力に応じて、クロストークの大きな劣化や波長ずれが生じるのに対し、本第２実施形態例では、上記のように、挟持部材３０によって分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域の中心軸付近を押えても、クロストークの大きな劣化や波長ずれが生じないようにすることができる。
【００８４】
すなわち、本第２実施形態例では、挟持部材３０を、平板部材１６と弾性部材１５を有する構成として、導波路形成領域１０に過剰な局所応力が印加されることを抑制しているので、図４の（ａ）の特性線ａに示すように、分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域の中心軸付近を、３．０ｋｇｆの押え力（はさみ力）で押えても、透過波長の変化、クロストークの劣化が抑制された光デバイスを実現できる。
【００８５】
なお、図４の（ｂ）の特性線ａには、本第２実施形態例に適用した挟持部材を適用して分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域以外を押えた場合の光透過波長特性を示し、同図の（ｂ）の特性線ｃ〜ｅには、Ｚ方向の光軸ずれ抑制用に設けるクリップ等の配設位置を分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域以外の場合の光透過波長特性を示す。
【００８６】
図４の（ｂ）においても、特性線ｃ〜ｅは、それぞれクリップによる押え部材力を互いに異なる値にしたときの特性を示しており、特性線ｃは押え力を１．０ｋｇｆ、特性線ｄは押え力を３．０ｋｇｆ、特性線ｅは押え力を５．０ｋｇｆとしたときの特性である。
【００８７】
図４の（ｂ）の特性線ｃ〜ｅは、同図の（ｂ）の特性線ａに示す本第２実施形態例の特性とほぼ同様であり、このように、クリップ等の配設位置を分離スラブ導波路３ａ，３ｂの実効的な光伝搬領域以外の場合とすれば、アレイ導波路型回折格子の損失波長特性に大きな影響を与えないが、本第２実施形態例では、押さえ位置によらず透過波長の変化、クロストークの劣化を抑制できるので、光導波の回路の集積性を良好にすることができる。
【００８８】
また、本第２実施形態例によれば、挟持部材３０による挟持は、チップ９ａ，９ｂの交差分離面８に沿った移動は行いやすくできるものであるので、スライド移動部材７は、分離スラブ導波路３ａを交差分離面８に沿って所望の距離だけスムーズに移動させることができる。
【００８９】
そして、本第２実施形態例は、このスライド移動部材７による分離スラブ導波路３ａの交差分離面８に沿った移動によって、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を低減できるので、波長多重通信用として適用したときに、設定波長の光の合波や分波を温度によらず安定して行うことができる光デバイスを実現することができ、波長多重通信の実用化を図ることができる。
【００９０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記各実施形態例では、平板部材１６としてシリコンの板を適用したが、平板部材１６は例えばＩｎＰ等の他の半導体材料により形成された板としてもよい。
【００９１】
また、上記各実施形態例では弾性部材１５はバイトンゴムにより形成したが、弾性部材１５はバイトンゴム以外のゴム等の弾性体により形成してもよい。
【００９２】
さらに、上記第２実施形態例では、チップ９ａ，９ｂはアレイ導波路型回折格子の第１のスラブ導波路３を交差分離面８により分離して形成したが、チップは第２のスラブ導波路５側を分離面により分離して形成してもよいし、第１と第２のスラブ導波路３，５の両方を分離面により分離して形成してもよい。
【００９３】
また、アレイ導波路型回折格子を分離してチップ９ａ，９ｂを形成するための分離面は、前記光入力導波路２と第１のスラブ導波路３の接続部を分離する面と、前記アレイ導波路４の長手方向の少なくとも一部を分離する面と、前記第２のスラブ導波路５と前記光出力導波路６の接続部を分離する面との少なくとも１つの面としてもよい。なお、この場合も、複数のチップの少なくとも１つを前記分離面に沿って温度に依存してスライド移動させるスライド移動部材を設けることによって、例えば上記第２実施形態例と同様に、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長温度依存性低減効果を奏することができる。
【００９４】
さらに、上記スライド移動部材の構成によっては、アレイ導波路型回折格子の光透過中心波長温度依存シフト量を大きくすることができる。この場合、例えば、スライド移動部材７を第１と第２の導波路形成領域１０ａ，１０ｂに跨る態様で設ける代わりに、第１の導波路形成領域１０ａとチップ９ａ，９ｂを搭載するベース（図示せず）とに跨るように配置して、温度上昇時に第１の導波路形成領域１０ａを図３の矢印Ｂ方向に移動し、温度下降時に第１の導波路形成領域１０ａを図３の矢印Ａ方向に移動するようにすればよい。
【００９５】
さらに、挟持部材３０を構成する応力付与部材１２は、上記第１実施形態例では図１の（ｃ）に示す構成とし、上記第２実施形態例では図３の（ｂ）に示す構成としたが、応力付与部材１２の構成は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、例えば図６の（ａ）に示す平面構成と同図の（ｂ）に示す断面構成を有するものとしてもよい。また、応力付与部材１２を形成する材料も特に限定されるものではなく適宜設定されるものである。
【００９６】
さらに、上記各実施形態例では、挟持部材３０はチップ９ａ，９ｂの光導波回路形成領域１０側に弾性部材１５を配置し、基板１側に平板部材１６を配置したが、挟持部材３０は、チップ９ａ，９ｂと下面のいずれか一方側に接して設けられた平板部材１６と他方側に接して設けられた弾性部材１５を有していればよい。
【００９７】
なお、前記の如く、平面光導波回路においては、一般に、光回路形成領域１１としての導波路形成領域１０側に凸の反りを有するものであり、図７に示すように、光回路形成領域１１ａ，１１ｂ側（図の上面側）に平板部材１６を配置すると、挟持部材３０からチップ９ａ，９ｂに加える応力を弾性部材１５によって吸収しても、平板部材１６の配置側である光回路形成領域１１ａ，１１ｂ側に局所的に応力が加わりやすい。そのため、上記各実施形態例のように、チップ９ａ，９ｂの光導波回路形成領域１０側に弾性部材１５を配置し、基板１側に平板部材１６を配置することにより、透過波長特性の劣化等の抑制効果を的確に発揮できる。
【００９８】
さらに、本発明の光デバイスを形成するチップの光回路構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、例えばスプリッタや波長カプラ等、様々な回路構成に適用される。また、光回路は上記各実施形態例のように光導波路の回路としてもよいし、光ファイバの回路としてもよい。該光ファイバ回路の光接続部は、例えば石英やシリコン等の基板にＶ型やＵ型の溝を形成したものを用いた光ファイバの回路である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば、挟持部材の平板部材と弾性部材によってチップを上下両側から挟む構成とすることにより、たとえチップが反りを有していて高さずれが生じていても、チップの光回路の光軸を的確に位置合わせすることができるし、チップに加える応力を弾性部材の弾性変形によって、吸収、分散できるので、チップの光回路が透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制することができる。また、本発明によれば、接続されるチップ同士をチップの面に平行な方向に対して動きやすい状態で、上記のように挟持することができる。
【０１００】
さらに、本発明によれば、上記の如く、接続されるチップに印加される応力を弾性部材によって、吸収、分散し、透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことを抑制できるので、光回路を密に集積した回路の集積性を損なうことなく、チップ同士を接続することができる。したがって、１つのウエーハから作られるチップ数を多くすることができ、低コストの光デバイスとすることができる。
【０１０１】
また、本発明において、前記挟持部材は平板部材と弾性部材に互いに対向する方向の応力を付与することにより、接続されるチップに応力を付与する応力付与部材を有している構成によれば、応力付与部材によってチップに適切な応力を付与して挟持することができる。
【０１０２】
さらに、本発明において、前記応力付与部材は平板部材の面と直交する方向に応力を付与する構成によれば、挟持部材によるチップの挟持を非常に的確に行え、かつ、例えばチップの基板面に沿った方向の移動を行うときに、行き帰り（戻り）方向の違いによる移動のしやすさが異ならず、その移動を正確に行うことができる。
【０１０３】
さらに、本発明において、前記応力付与部材は弾性を有する断面コ字形状の保持部材とした構成によれば、チップを的確に挟持できる応力付与部材を容易に形成することができる。
【０１０４】
さらに、本発明において、平板部材は基板側に接して設けられ、弾性部材は光回路の形成領域側に接して設けられている構成によれば、光回路の形成領域側に弾性部材を設けることにより、光回路側に局部的に応力が加えられることを抑制できるので、チップの光回路が透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことをより一層確実に抑制できる。
【０１０５】
さらに、本発明において、接続されるチップが反りを有している場合に、チップを反り方向が互いに同方向となるように配置することにより、前記挟持部材による挟持を行いやすくすることができる。
【０１０６】
さらに、本発明において、接続されるチップが反りを有している場合に、接続されるチップの凹面側に平板部材を、凸面側に弾性部材を設ける構成によれば、透過波長特性の劣化等の抑制効果を的確に発揮できる。
【０１０７】
さらに、本発明において、接続される一方側のチップと平板部材が接している接触距離と、接続される他方側のチップと平板部材が接している接触距離とが、接続されるチップ同士の境界位置からほぼ等しくした構成によれば、平板部材から接続される両方のチップに均等に応力を加えることができ、チップが透過する波長の変化、光損失の変化・増加を招くことをより一層抑制することができる。
【０１０８】
さらに、本発明において、平板部材は半導体材料により形成されている構成によれば、面精度が高い所望の大きさの平板部材を容易に得ることができ、チップの光回路の光軸合わせも容易にできる。
【０１１０】
さらに、本発明において、接続されるチップの少なくとも一方側を他方側に対して相対移動することにより光回路の接続切り替えを行う光スイッチ駆動部を設けた構成によれば、スイッチング機能を良好に果たすことができ、しかも、チップの光回路同士を良好な光接続状態で光接続できる光デバイスを実現することができる。
【０１１１】
さらに、本発明において、複数のチップは基板上に光導波路の光回路を形成して成るアレイ導波路型回折格子の平面光導波回路を１つ以上の分離面で分離して形成し、分離面の形成位置を適宜設定し、分離面に沿って少なくとも一方のチップをスライド移動する構成としたものによれば、例えばアレイ導波路型回折格子の光透過中心波長の温度依存性を補償したり、光透過中心波長を所望の大きさだけシフトさせたりすることが可能で、かつ、挿入損失も小さい優れたアレイ導波路型回折格子を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光デバイスの第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】反りを有するチップの光接続領域を、上記実施形態例に適用した挟持部材で挟持する動作をチップに印加する印加力と共に示す説明図である。
【図３】本発明に係る光デバイスの第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図４】上記第２実施形態例の光透過損失値測定結果を、従来の方法で光接続領域を挟持する場合と比較して示すグラフである。
【図５】アレイ導波路型回折格子における光透過中心波長シフトと光入力導波路および光出力導波路の位置との関係を示す説明図である。
【図６】本発明に係る光デバイスの他の実施形態例に適用される応力付与部材の例を示す説明図である。
【図７】反りを有するチップの光接続領域を、本発明の他の実施形態例の光デバイスに適用される挟持部材で挟持する動作を示す説明図である。
【図８】従来の光デバイスの例を示す説明図である。
【図９】反りを有するチップの光接続領域を、チップ上下を平板部材で挟む構成の挟持部材で挟持する動作をチップに印加する印加力と共に示す説明図である。
【符号の説明】
１  基板
２  光入力導波路
３  第１のスラブ導波路
３ａ，３ｂ  分離スラブ導波路
４  アレイ導波路
４ａ  チャンネル導波路
５  第２のスラブ導波路
６  光出力導波路
７  スライド移動部材
８  交差分離面
９ａ，９ｂ，９ｃ  チップ
１０，１０ａ，１０ｂ  光導波路形成領域
１１，１１ａ，１１ｂ  光回路形成領域
１２  応力付与部材
１５  弾性部材
１６  平板部材
２１ａ，２１ｂ，２２  光導波路
３０  挟持部材
【図１】
0004592987.tif 000004
【図２】
0004592987.tif 000005
【図３】
0004592987.tif 000006
【図４】
0004592987.tif 000007
【図５】
0004592987.tif 000008
【図６】
0004592987.tif 000009
【図７】
0004592987.tif 000010
【図８】
0004592987.tif 000011
【図９】
0004592987.tif 000012