(57)【要約】本発明は、入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていく導波空間フィルタ（３００）であって、フィルタは直列に接続された第１及び第２の導波路部（３０，Ｌ３，Ｌ５）を備え、該導波路部は：（ａ）出力放射を供給するように入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達するように相互にマッチングしており；（ｂ）入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、出力放射に寄与するように相互にマッチングしているものである。空間フィルタ（３００）は、放射モードフィルタリング特性を導波路部に付与するために、比較的深くエッチングされた構造と比較的浅くエッチングされた構造（２０，３１０，３２０）とに関連した導波路部についてリブ導波路（３０）を用いて実現される。本発明による空間フィルタは光学スプリッタ及び光変調器に組み込むことができ、それらは、それらの性能を向上し、それらについて入射される高次モード放射に対する感度を低下させるためのものである。
2004511820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていく導波空間フィルタであって、直列に接続された第１及び第２の導波路部を備えた空間フィルタにおいて、該導波路部が：
（ａ）入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達して、出力放射を供給するように相互にマッチングしており；
（ｂ）入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、かつ出力放射に寄与するように相互にマッチングしている空間フィルタ。
【請求項２】
導波路部がリブ導波路を備えた請求項１に記載の空間フィルタ。
【請求項３】
第１の導波路部は傍らに第１の領域を備え、第２の導波路部は傍らに第２の領域を備え、第１の領域は第２の領域に比べて浅くエッチングされている請求項２に記載の空間フィルタ。
【請求項４】
第２の領域は、導波路部からカップリングされた放射が第２の領域において実質的に伝搬することができないほどの深さまでエッチングされている請求項３に記載の空間フィルタ。
【請求項５】
第２の領域は、第１の領域によって第２の導波路部から空間的に分離されている請求項３又は４のいずれかに記載の空間フィルタ。
【請求項６】
第２の領域は、ピンホール型フィルタを提供するために第２の導波路部へテーパが形成されている請求項５に記載の空間フィルタ。
【請求項７】
第２の領域は、第２の導波路部に隣接して延在する請求項３又は４のいずれかに記載の空間フィルタ。
【請求項８】
第２の導波路部は外側のリブ導波路へ傾いた壁を含み、壁は第２の導波路部に沿った横方向モード放射の伝搬を防止するように互いに傾斜している請求項７に記載の空間フィルタ。
【請求項９】
第２の領域は第２の導波路部の長軸に対して直角でない角度で配備した境界端を有し、境界端は、受けた束縛高次モード放射を第２の導波路部に沿った放射伝搬路から離れるように偏向する作用ができる請求項３又は４のいずれかに記載の空間フィルタ。
【請求項１０】
第２の導波路部のリブ導波路は第１の導波路部のリブ導波路より横方向に幅広である請求項２から８のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１１】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物材料を用いて製造された請求項１から１０のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１２】
第２の導波路部は、第２の導波路部に先行し及び第２の導波路部に続くように構成された２つの第１の導波路部を備え、その導波路部が直列に接続されている請求項１から１１のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１３】
マルチモード放射の伝搬を支持するための放射混合領域と、放射を混合領域に入射するための入力導波路と、混合領域からの放射出力を受ける複数の出力導波路と、入力導波路から混合領域へ基本モード放射を伝達するためでかつ高次モード放射が入力導波路から混合領域へ入射するのを防止するために入力導波路と混合領域との間に備えた請求項１から１２のいずれか一項に記載の空間フィルタと、を具備した放射スプリッタ。
【請求項１４】
少なくとも一の出力導波路が、請求項１から１１のいずれか一項に記載の空間フィルタを介して混合領域に接続され、フィルタは、混合領域からの高次モード放射が前記の少なくとも一の出力導波路にカップリングするのを防止するように作用することができる請求項１３に記載のスプリッタ。
【請求項１５】
放射入力を選択的に転送する変調手段を、該手段に付与された制御信号に応答して複数の出力光路の間の手段に組み込んだ光変調器であって、少なくとも一の出力光路が、基本モード放射を前記手段から前記の少なくとも一の出力光路へ伝達するため、及び、高次モード放射を前記手段から前記の少なくとも一の出力光路へ伝達するのを防止するために、請求項１から１１のいずれか一項に記載の空間フィルタを含む光変調器。
【請求項１６】
変調手段及び出力光路をリブ導波路の様式で作製し、変調手段及びフィルタが、高次モード放射の伝搬を支持するのに実質的に影響されないようにするために十分に深くエッチングされた領域を傍らに備えている請求項１５に記載の光変調器。
【請求項１７】
少なくとも一の出力光路が、該光路が変調手段に隣接するところの、ファセットが形成されたリブ導波路境界を含み、該境界を含むことによって、光路を、ファセットが形成された境界なしでできるだけ大きな角度で変調手段から離れるように直接突出させることができる請求項１６に記載の光変調器。
【請求項１８】
放射を変調手段へ入射するための入力光路を備えた請求項１４から１６のいずれか一項に記載の変調器であって、入力光路は請求項１から１１のいずれか一項に記載の空間フィルタを介して接続され、フィルタが、基本モード放射を入力光路から変調手段へ伝達しかつ高次モード放射を入力光路から変調手段へ入射されるのを防止するように作動可能である変調器。
【請求項１９】
変調手段は、放射入力を変調手段へ出力光路へ選択的に転送するために、電界に誘導された屈折率の変化の影響を受けやすい構造を備えた請求項１４から１７のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項２０】
入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていく導波空間フィルタを製造する方法であって、フィルタは直列に接続された第１及び第２のリブ導波路部を備え、導波路部は、出力放射を供給するように入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達するように相互にマッチングされ、かつ、入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、出力放射に寄与するように相互にマッチングされているところの製造方法が：
（ａ）フィルタが形成される基板を備える段階と；
（ｂ）リブ導波路部を画定し形成する段階と；
（ｃ）放射モードフィルタリング特性を導波路部に付与する構造を画定し形成する段階であって、リブ導波路部は構造の境界を画定するために方法において使用され、それによって方法に自己位置合わせ工程を付与するところの段階と、を備えた製造方法。
【請求項２１】
図３から図９のいずれか一又は二以上を参照して記載された導波空間フィルタ。
【請求項２２】
図３から図９のいずれか一又は二以上を参照して記載された放射スプリッタ。
【請求項２３】
図３から図９のいずれか一又は二以上を参照して記載された光変調器。
【請求項２４】
図３から図９のいずれか一又は二以上を参照して記載された導波空間フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導波空間フィルター特に、光集積回路のリブ導波路に接続して使用するのに適した導波空間フィルターに関するものである。
本発明を記述する目的のために、光放射（光）を１００ｎｍから１５μｍの範囲の自由空間波長を有する放射として定義する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
モノリシック光集積回路は周知である。それらは、ザッパ（Ｈ．Ｐ．Ｚａｐｐａ）によって著された“半導体集積光学入門（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ）（ＩＳＢＮ ０−８９００６−７８９−９、アーテック・ハウス出版、１９９５年）”に記載されている。従来の光集積回路は、一又は二以上の光導波路を形成された基板を含む。ここで、導波路は回路の周りに光放射を導くように作動可能である。このような回路において表面リブ導波路を使用することは特に従来技術であることがわかっており、リブ導波路は、リソグラフィ及び化学エッチングのようなプレーナ製造工程を用いて形成しやすい。
【０００３】
リブ導波路は、基板の主要面から突き出たリッジの形を当然とされており、リッジは、リッジにおける光放射の閉じ込めを促進するために一又は二以上の屈折率界面領域に関係付けられている。光放射はリッジに沿ってガイド（誘導）され、主に、一又は二以上の界面領域と基板から最も遠いリッジの表面との間に存在する領域に閉じ込められている。このようなリブ導波路において、複数の界面領域によって、導波路の光学特性を最適にするときにさらなる自由度を得る。
【０００４】
リッジは、リッジによって形成されたリブ導波路に沿って導かれる光放射の波長の大きさのオーダー内に対応する幅及び高さを有するように設計されている。例えば、約１．５μｍの自由空間波長を有する光放射を導くように構成されたリブ導波路は、３μｍのオーダー内の横方向の幅と１μｍのオーダーで基板の上方へ突出するリッジ高さととを有する。リブ導波路はシリコンから、又は、例えば、アルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡｓ）とガリウム砒素（ＧａＡｓ）のようなＩＩＩ−Ｖ化合物から形成することができる。ＡｌＧａＡｓのようなＩＩＩ−Ｖ化合物は対称中心のない結晶構造を有するので、ポッケルス及びカー効果の両方を示す。このような対称性のため、ＩＩＩ−Ｖ化合物を母材とするリブ導波路は特に、例えば、光変調器及びスイッチのようなアクティブ光集積回路の製造の使用に適している。
【０００５】
本発明を説明するために、一又は二以上のリブ導波路を含む光集積回路内で伝搬できる異なる光のモード間を区別することが重要である。異なるモードには：（ａ）一又は二以上のリブ導波路が突出する回路の表面に平行な面内を伝搬する“面内放射（ｉｎ−ｐｌａｎｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ）”モード。
（ｂ）回路を形成する基板のバルク領域へだけでなく、リブ導波路及び表面上で近接する空気領域へ散乱される放射に対応する“自由放射”モード。
（ｃ）二次元モードと導波路に沿って伝搬することができる全ての高次オーダーモードとを含む“束縛放射”モード。
（ｄ）導波路が特にそれを搬送するように設計されているところの“基本モード”
【０００６】
高次（ハイオーダー）モードは、高次モード放射の直交電磁界プロファイルにおけるゼロクロシング（ゼロ交叉）の数と数値が等しい数“ｍ”によって記載される；高次モードは一又は二以上のｍを有する。
【０００７】
リブ導波路は前述の基本モード光放射のガイド（導波）において効果的である：基本モードでは、光放射のほとんどがリブ導波路に近接した領域で伝搬する。しかしながら、このような導波路は前述の束縛モード放射をガイドする（導く）こともできる。理論では、基本モード光放射は、中をマルチモード（多モード）の伝搬を補助することができるリブ導波路に放射されるときに、放射は基本モード放射として導波路中を伝搬し、基本モードから他の放射モードへエネルギーのカップリング（結合）は生じない。リブ導波路を備えた実際の光集積回路では、基本モードと他の放射モードとの間のカップリングが生じる。このようなカップリングは急峻な不連続で生じ、特に、
（ａ）リブ導波路は、例えば、曲がった光路のような曲がりで方向を変える；
（ｂ）リブ導波路は、光カプラ例えば、マルチモード干渉カップラ（ＭＭＩ）に接続する；
（ｃ）リブ導波路は、散乱効果として作用するジオメトリの乱れ（幾何学的乱れ）を備える。
【０００８】
従って、リブ導波路を含む光集積回路では、その中を伝搬する基本モード放射は、それに関連する基本モード放射と実質的に一緒に伝搬する高次束縛放射に結合することができる。実際、基本モード放射と高次モード放射とはコヒーレントに相互作用してもよい。このようなコヒーレント相互作用はしばしば、回路の特性に対して擬カオス（擬無秩序）摂動につながる。というのは、基本モード放射と高次モード放射とは、異なる特徴的な伝搬速度、従って集積回路内での下流相互作用ゾーンで異なる相対位相をを有する。このような相互作用ゾーンは干渉変調器、例えば、マッハ−ツェンダー干渉計に対応するところでは、変調器の消光比特性は低下している。
【０００９】
前述の高次モード放射は、基本モード放射に十分に一致する光路に沿って伝搬する；高次モードは、いくらか広めの空間エネルギープロファイルを有すること及び１又はそれ以上のｍ値に対応する位相逆転ローブ（突出部）構造を含むことによって、基本モードとは区別される。基本モードから放射のカップリングによっても、前述の面内放射モード及び自由放射モードを生じることができる。
【００１０】
中で基本モード放射は高次モード放射に結合するリブ導波路を含む光集積回路では、実質的な基本モード放射の透過を促進するように適合された例えば、テーパが形成されたリブ導波路フィルタを用いることによって高次モード放射を減衰することは効果的でないことがわかった。このようなテーパ構造は容易に、前述の高次モード放射の導波路の光路に沿って進む緩く束縛された束縛放射モードへのカップリングにつながる。緩い束縛放射モードは、例えば、ｍｍのオーダーの比較的長い距離持続することができ、伝搬距離に対して徐々にしか広がり、散逸しない。
【００１１】
本発明が、自由モード、面内モード及び束縛モードは、リブ導波路を含む光集積回路の光学性能を害さないことを評価している。さらに、本発明は、この問題に対処するための方策を発案したものであり、この方策とは、緩い束縛放射モードと高次束縛放射モードとを減衰し、基本モード放射を伝達する際に効果的な空間フィルタの態様である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様では、入力放射（光）を受けかつ対応するフィルタをかけられた出力放射（光）を出力する導波空間フィルタを備え、フィルタは第１及び第２の導波路部が直列に並んで備え、導波路部は：
（ａ）出力放射を提供するために、入力放射に存在する基本モード放射を送信するように適合（マッチ）されており；
（ｂ）入力放射に存在する高次モード放射成分が伝搬し出力放射に寄与することが防止されるように互いに不適当に組み合わされている。
【００１３】
本発明は、高次束縛モード放射を減衰させ、かつ、好適には基本モード放射を送信させることができるという利点を有する。
【００１４】
基本モード放射は、０次のモードを有する放射として定義される。高次束縛モード放射は、１次又は２次以上のｍ次のモードを有する放射として定義される。
【００１５】
空間フィルタは、導波路部はリブ導波路を備えるようにマイクロファブリケーションを用いて作成するのが有利である。リブ導波路は、集積光回路を設計するときに使用するのが便利であり、これによって、本発明のフィルターをこのような回路に組み込むことができる。
【００１６】
空間フィルタを作製するときは、第１の導波路部が第１の導波路部に沿った基本モード伝搬を支持するために傍らに第１の領域を備え、第２の導波路部が面内モード伝搬を阻止するために傍らに第２の領域を備え、第１の領域は第２の領域と比べて浅くエッチングされている。このようなエッチングは、導波路部に所望の光学特性を付与するのに用いることができる。
【００１７】
有利には、第２の領域は第２の導波路部に侵入しないが、第１の領域によって空間的に分離されている。好適には、第２の領域は、ピンホール型フィルタを提供するために第２の導波路部に向かってテーパが形成される。
【００１８】
前述の第１の及び第２の導波路部をリブ導波路を用いて作製するとき、寸法の許容範囲は精密に制御されることが重要である。このような精密な寸法制御を実現するために、発明者は、導波路部の製造のための自己位置合わせ工程を発明した。結果として、自己位置合わせ工程を用いることができる場所では、第２の領域は第２の導波路部に隣接して延在する。
【００１９】
第２の導波路部に適当な放射束縛を付与するために、第２の導波路部は外側にリブ導波路に傾斜した壁を備えるのが好ましく、壁は第２の導波路部に沿った面方向モード放射伝搬を防止するために互いに傾斜している。
【００２０】
空間フィルタにおいては、面内モード放射を対応する基本モード放射の伝搬路から離れるように偏向するのが望ましい。従って、好適には、第２の領域は第２の導波路部の長軸に対して非直角に配備した境界端を有し、境界端は、受けた高次モード放射を第２の導波路部に沿った基本モード放射伝搬から離れるように偏向するように作動可能である。
【００２１】
満足なフィルタリング性能を得るために、第２の導波路部のリブ導波路は第１の導波路部のリブ導波路より幅広であるのが好ましい。しかしながら、空間フィルタを設計するとき、導波路部のリブ導波路幅は、導波路部間に基本モード放射の満足なマッチングを付与するように選択する。
【００２２】
空間フィルタは好適には、第２の導波路部は、第２の導波路部に先行しかつ第２の導波路部の後に配置された２つの第１の導波路部を備え、導波路部は直接に接続されている。このような配置は、第１の導波路部が、フィルタがインラインコンポーネントとして（フィルタが第２の導波路部について集積回路で通常は用いられないリブ導波路を利用する）組み込まれた光集積回路において通常使用されるリブ導波路の形式に対応する場所では好都合である。
【００２３】
本発明の第２の態様では、マルチモード放射伝搬を支持する混合領域と、混合領域に放射を入れる入力導波路と、混合領域から出力する放射を受ける複数の出力導波路と、基本モード放射を入力導波路から混合領域へ伝達するため及び高次モード放射が入力導波路から混合領域へ入るのを防止するために入力導波路と混合領域との間に含まれる本発明の第１の態様による空間フィルタと、を備えた光放射スプリッタである。
【００２４】
フィルタは、例えば、入力導波路に接続された位置合わせされていないファイバ導波路に起因する、入力導波路へ入る高次モード放射は、スプリッタの作動には干渉せず、それによってスプリッタは、スプリッタに対する高次モード放射成分に対して感度が低下する。
【００２５】
スプリッタでは、少なくとも一の出力導波路は本発明の第１の態様による空間フィルタを介して混合領域に接続されるのが好都合であり、フィルタは混合領域からの高次モード放射の前記の少なくとも一の出力導波路へのカップリングを防止するように作動可能である。出力導波路でフィルタを含むことは、混合領域内で励起された高次モード放射が下流のスプリッタに接続された他の光学装置に結合されるのを防止するのに役に立つ。
【００２６】
本発明の第３の態様では、変調手段を組み込んだ光変調器であって、前記変調手段は該手段に付加される制御信号に応答して複数の出力光路の間の手段へ放射入力を選択的に逸らすものであり、少なくとも一の出力光路は、前記手段から出力された基本モード放射を前記の少なくとも一の出力光路へ伝達するため及び前記手段からの高次モード放射の前記の少なくとも一の出力光路への伝搬を禁止するために本発明の第１の態様によるフィルタを含む。
【００２７】
変調手段と出力光路とをリブ導波路形式で作製し、変調手段とフィルタとが傍らに、高次モード放射を伝搬させるのに影響されないように十分に深くエッチングされた領域を備えているのが好ましい。
【００２８】
変調器を小型化するように構成するとき、少なくとも一の出力光路が、光路が変調手段に隣接する場所である面取りされたリブ導波路境界を含むのが都合よく、境界を含むことによって、光路が、面取りされた境界なしで可能なより大きな角度で変調手段から直接離れるように突出するようにできる。このような大きな角度は微細加工された変調器をより短くできる。
【００２９】
変調器について入射する高次モード放射に対して感度を低下させるために、変調器は放射を変調手段に入れるための入力光路を備えるのが好ましく、入力光路は本発明の第１の態様によるフィルタを介して接続され、フィルタは、基本モード放射が入力光路から変調手段へ伝達し、高次モード放射が入力光路から変調手段へ入射するのを禁止するように作動可能である。
【００３０】
変調手段は、変調手段に入力される放射を出力光路へ選択的にそらすために、屈折率の変化を誘起する電界に影響を与える構造を備える。
【００３１】
本発明の第４の態様では、入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていくという導波空間フィルタを製造する方法であって、フィルタは直列に接続されて第１及び第２のリブ導波路部を備え、導波路部が、出力放射を供給するために入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達するように相互にマッチングされ、かつ、入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、出力放射に寄与するように相互にマッチングされているところの製造方法において：
（ａ）上にフィルタが形成される基板を備える段階と；
（ｂ）リブ導波路部を画定し形成する段階と；
（ｃ）放射モードフィルタリング特性を導波路部に付与するように構造を画定し形成する段階であって、リブ導波路部は構造の境界を画定する方法において使用され、それによって方法に自己位置合わせ工程を付与するところの段階と、を備えている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、例示のみを目的として、添付図面を参照して説明する。
【００３３】
図１は、符号１０を付して光集積回路の従来技術を示している。回路１０は順に、ＧａＡｓ基板１２、化学組成ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘは０．１から０．３の範囲）を有する下部基板層１５、化学組成ＧａＡｓを有する上部基板層２０、化学組成ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｙは０．１から０．３の範囲）を有する表面リブ導波路３０を備える。化学組成について、記号Ａｌ、Ｇａ及びＡｓはそれぞれアルミニウム、ガリウム及び砒素を示す。リブ導波路３０は、３〜５μｍのオーダーの幅と層０の露出プレーナ面を１μｍのオーダー越えた突出高さを有する。導波路の側壁は、層１５，２０から最も遠い導波路３０の上面に向かう方向に内側にテーパが形成されている。リブ導波路３０は、実質的に１．５μｍの自由空間波長を有する光放射をガイドするように設計されている。層２０は、導波路及びそれに関連して隣接する領域に光放射を束縛するために、下部基板層１５及びリブ導波路３０の屈折率よりも高い屈折率を有するに設計されている。
【００３４】
導波路３０は第１の導波路部Ｌ１において実質的に直線であるが、曲点４０で第２の導波路部Ｌ２へ曲がっている。単モード光ファイバ導波路５０も示しており、このファイバ導波路５０は、焦点レンズ６０を介して光放射をリブ導波路３０に入射する。
【００３５】
図１は回路１０の一部分を示す；導波路３０は、例えば、変調器及びカプラのような回路１０の他の部分につながる。
【００３６】
作動の際、導波路３０は、実質的に基本モード光放射をガイドするように構成されている；しかしながら、導波路３０は高次束縛放射モードをガイドすることができる。実質的に１．５μｍの自由空間波長を有する入射光放射は、その開放端で、放射をリブ導波路３０の開放端上に実質的に焦点を合わせるレンズ６０へ出ていく。従って、放射はリブ導波路３０の第１の部Ｌ１に沿って曲点４０まで伝搬し、さらに第２の部Ｌ２を通って集積回路１０まで進む。
【００３７】
放射を集積回路１０にカップリングする際、リブ導波路３０に沿って回路１０まで伝搬することができる、基本モード放射以外の放射を励起させることができる多くの方法がある。第１の例としては、ファイバ導波路５０からリブ導波路３０への非効率的な光の放射によって、リブ導波路３０で励起されて高次束縛モード放射が発生し得る。第２の例として、レンズ６０のミスアラインメントによっても、高次の束縛モード特に奇数次の放射モードの励起が生じ得る。第３の例として、曲点４０は放射散乱を生じ得て、それによって導波路３０の両側に配置するプレーナ導波路領域における高次放射モードの励起が生じ得る；曲点４０での散乱は、リブ導波路３０の曲率半径がより小さいので、さらに厳しくなる。第４の例として、リブ導波路３０におけるキンク（こぶ）あるいは凹み７０のような幾何学的乱れによっても、基本モード放射の高次モード放射へのカップリングを生じさせ得て、放射が表面プレーナモードに散乱される。
【００３８】
さらに、（図１に図示していない）オンチップフィルタからの光又は（図１に図示していない）干渉変調器からの望まれていない補償出力がさらに、例えば、回路１０内での非基本モード放射伝搬を生じ得る；このような非基本モード放射は例えば、リブ導波路３０にカップリングし得る。
【００３９】
前から、回路内での基本モード放射伝搬が望まれているが、高次放射モードを励起することは比較的容易であることは、光集積回路において評価すべきことである。このような高次モード放射は回路性能（パフォーマンス）に低下させうる。本発明は、光集積回路において、中で励起される束縛高次モード放射にフィルタをかける構造を有することが望ましく、この構造は本発明により一又は二以上の導波空間フィルタである。
【００４０】
リブ導波路３０に沿った放射伝搬の性質をさらに説明するために、図１のリブ導波路３０の断面図である図２を参照する。断面図は、導波路３０に沿った基本モード放射伝搬に関連したエネルギー分布（等高線）を示している。Ａ−Ｂ軸に沿って、エネルギー分布は、導波路３０の近傍において、導波路３０と層１５，２０の界面との間で実質的に等距離の中央部１００に中心を有するほぼガウシアン分布を有する。このほぼガウシアン分布８０は、図２の符号９０で示したグラフに示した。基本モード放射のわずかな部分だけが、リブ導波路３０から離れた横方向領域１０５、１１０に入射する。横方向領域１０５、１１０は、面内モード放射が伝搬することができるスラブ導波路を効果的に形成する。より高次モードの束縛放射はスラブ導波路内に保持され、リブ導波路３０に沿って比較的漸進的に空間に分散する。ｍ次のオーダーの放射モードは増加するので、モードの放射エネルギーの大きな部分は、グラフ９０のプロファイル９５で示したように、中央領域１００に比較した横方向領域１０５，１１０に存在する。
【００４１】
図１及び図２の導波路３０は、以下の段階を備えた製造工程を用いてエピタキシャルで形成することができる：
（ａ）研磨されたバルクＧａＡｓ基板１２を準備する段階と；
（ｂ）基板１２上に下部基板層１５をエピタキシャル成長させる段階と；
（ｃ）下部基板層１５上に上部基板層２０をエピタキシャル成長させる段階と；
（ｄ）上部基板層２０上にＡｌｙＧａ１−ｙＡｓの最上層をエピタキシャル成長させる段階と；
（ｅ）最上層にエッチングレジスト層を堆積して、リブ導波路３０を形成するためにマスクを用いてレジスト層にリソグラフィで描画を行う段階と；
（ｆ）描画済みのレジスト層を介して最上部層を反応イオンエッチング又は等方的ウェットエッチングして、それによって、導波路３０の一領域を除いて最上層を除去する段階であって；エッチングは、図１で示したように、例えば、０．５μｍオーダーの比較的短距離だけ上部基板層２０へ進行することが許容されたものであり；導波路３０は例えば、実質的に１μｍの高さだけ突出することができるところの段階と；
（ｇ）エッチングレジスト層をはがす段階と；を備えている。
【００４２】
段階（ｆ）におけるエッチングは、導波路にテーパが形成された側壁を形成するが、エッチング条件及び使用するエッチングの種類に依存する。上部基板層２０が＜００１＞方位を向いた露出平面を付与し、それによって導波路３０のテーパが形成された側壁が＜１１０＞結晶面に対応するならば、異方性ウェット化学エッチングによって自動的に導波路３０にテーパ形状を形成する。
【００４３】
領域１０５，１１０がより薄くなるように、導波路３０の製造におけるエッチング工程を延長するならば、導波路３０による放射の横方向閉じ込めは特に曲点例えば、曲点４０で強化される。ある限界を超えた上部基板層２０へのより深いエッチングによって、導波路３０に沿った方向に伝搬する束縛高次横方向モードの可能性が生まれる。このような高次横方向モードは通常望まれてはおらず、従って、エッチングの深さは制限され、妥協を要する。
【００４４】
従来技術で、モード依存のフィルタ特性を備えることができる複数の導波構造が公知である；このような特性は、構造を通って伝搬するｍ次オーダーの放射モードと共に効果が増大するような散乱乱れとして作用する構造から生じる。構造はしばしば、導波路キンクあるいはアーク曲がりと同様な形状を仮定する。構造がＳ字曲がりを仮定するときは、Ｓ字曲がりのトラジェクトリに忠実に従うことゆよりも元々の直線のトラジェクトリ上において続くことが期待される面内モード放射からの基本モード放射についての横方向の光路の他の有利な効果がある。というのは、定義より、このような放射がリブ導波路に束縛されないからである。
【００４５】
リブ導波路における円形アーク曲がりは、曲がりの周囲における高次の放射モード閉じ込めを考慮すると、曲がり半径（曲率半径）の関数として極端にシャープなカットオフ特性を有する。曲がり半径が低下し、それによって横方向閉じ込めが弱まると、曲がりの放射損失特性は、曲がりの損失特性が高次放射モードについて急激に増大するしきい値に半径が達するまでは比較的ほとんど変化しない。従って、アーク曲がりは、基本モード放射について比較的低い損失を示すがさらに弱く束縛された高次放射モードに対しては比較的高い損失を示すように設計することができる。
【００４６】
光集積回路への放射モードを設計するときに、モードフィルタリング機能を備えるために曲がりを含むように構成されたリブ導波路は多くの問題を含んでいる。リブ導波路の直線部からリブ導波路の曲がり部への移り変わりは、非対称な放射トラジェクトリ乱れを示し、曲がり部は固有の放射漏れ構造である。さらに、リブ導波路の曲がり部を形成するとき、リソグラフィマスクを用いるリソグラフィ工程を実施する。このようなマスクは、本来デジタル化（数字化）された曲がりパターン形状を有し、ほとんど認知することができない連続した横方向ステップを備えている。しかしながら、このようなステップによって散乱の特性が形成され、従って、マスクで形成された曲がりリブ導波路から得ることができる散乱の損失は非常に小さくなる。
【００４７】
実際には、光集積回路装置の光入力部での比較的小さなＳ曲がりリブ導波路フィルタを含むことによっては、例えば、光のポートに対する光ファイバ導波路のミスアラインメントの結果として励起された高次モード放射成分の適当なフィルタリングはできないことがわかった。ここでファイバは光を光ポートに送るように作動することができるものである。
【００４８】
従って、発明者は、高次モード放射を発する際により効果的でかつ前述の現在使用されているＳ曲がり、円形アーク曲がり及び導波路キンクよりもコンパクトである他の光誘導空間フィルタを発明した。さらに、この他の空間フィルタは対称の構成を有する。
【００４９】
本発明は、リブ導波路３０における放射の表面誘導は、選択された領域において上部基板層２０をより深くエッチングすることによって妨げられ得ることを評価した。このような選択的な深いめのエッチングは、領域１０５、１１０内で伝搬する少なくとも実質的に１次元の放射モードを遮断させる際に有効である。従って、上部基板層２０はその領域において選択的に薄めに形成し、そのため、層２０は領域内の放射の伝搬を支持（サポート）することができなくなる。好適には、基板層２０を前述の領域において完全に選択的にエッチングする。
【００５０】
本発明は、導波路３０をその周り全体を上部基板層２０を介してエッチングすることによって作製することができることを評価している。しかしながら、実際、上部基板層２０及び下部基板層１５内を深くエッチングするのに用いるウェット化学エッチング工程は、導波路３０を横方向に実行不可能なほど狭くするようにエッチングする；このような導波路３０を狭くすることは、ウェットエッチング工程に代わる反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程を用いることによってある程度回避することができる。しかしながら、このようなＲＩＥ工程は高価であり、ウェットエッチング工程と比較して低いエッチング率を示す。さらに、ＲＩＥ工程は、本発明の光誘導空間フィルタを製造するのに用いるセルフアラインメント（自己位置合わせ）技術に整合（適合）しない。
【００５１】
図３に、本発明の第１の実施形態によるピンホール型光誘導空間フィルタの平面図を示す。符号２００で示したピンホールフィルタは基板１２、下部基板層１５，上部基板層２０、リブ導波路３０、及び、導波路３０について対称にエッチングされるがそれを貫通はしないた２つの深めのエッチング領域２１０，２２０を含む；浅いエッチング領域２３０，２４０は導波路を深いエッチング領域２１０，２２０から分離する。深い領域２１０，２２０はそれぞれ、図３に示したように、導波路３０へ向かう点を指向する角（コーナー）を有する三角領域の形が想定されている。それぞれの角は、導波路の最近接周縁部から１０μｍの距離にある。角は実質的に２３μｍの距離で互いに離間している。
【００５２】
図３では、符号２５０で示したようにＣ−Ｄ軸に沿ったフィルタ２００の断面を示す。
【００５３】
フィルタ２００を製造するときは、以下の段階を使用することができる：
（ａ）研磨されたバルクＧａＡｓ基板１２上に、化学組成ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（ｘは０．１から０．２の範囲）を有する下部基板層１５をエピタキシャル成長させる段階段階と；
（ｂ）下部基板層１５上に、化学組成ＧａＡｓを有する部基板層２０をエピタキシャル成長させる段階と；
（ｃ）上部基板層２０上に、化学組成ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（ｙは０．１から０．３の範囲）の最上層をエピタキシャル成長させる段階と；
（ｄ）最上層に第１のエッチングレジスト層を堆積する段階と；
（ｅ）公称３μｍの横方向幅のリブ導波路３０を形成するために第１のリソグラフィマスクを用いて、第１のエッチングレジスト層にリソグラフィ描画して、マスクされていない導波路３０を囲む領域を残す段階と；
（ｆ）描画された第１のエッチングレジスト層によって、エッチング剤から覆いがはがされた導波路でなくそれを囲む領域において、約１μｍの深さまで浅くエッチングするために、ウェットエッチング工程又はドライ反応性イオンエッチング工程を適用する段階と；
（ｇ）第１の層をはがし、次いで第２のエッチングレジスト層を導波路３０及び導波路３０を囲む浅くエッチングされた領域上に堆積する段階と；
（ｈ）第２のリソグラフィマスク層を導波路３０に対して、次いで、第２のマスクから描画された深いエッチング領域２１０，２２０に対して、第２のエッチングレジスト層へ光学的に位置合わせする段階と；
（ｉ）異方性ウェット化学エッチング又は反応性イオンエッチングを実施して、第２のエッチングレジスト層に形成された描画された三角窓を介して領域２１０及び２２０をエッチングする段階と；
（ｊ）第２のエッチングレジスト層をはがす段階。
【００５４】
導波路３０を囲繞する浅いエッチング領域に対して、深いエッチング領域２１０，２２０を上部表面層２０の中へかなりの深さまでエッチングする。必要なら、深いエッチング領域２１０，２２０は下部基板層１５の中まで、あるいはさらにＧａＡｓ基板１２までエッチングすることができる。
【００５５】
ピンホール空間フィルタ２００は、バルク光学ピンホールと同様に作動する；導波路３０は、その両側における深いエッチング領域２１０，２２０の間に延在する。領域２１０，２２０は、導波路に密接に関連する放射、すなわち、基本モード放射及び１に近いｍの値（例えば、２から１０の範囲）を有する高次放射モードを除いて、導波路の光路から離間した高次モード放射を反射するのに効果的である。
【００５６】
ピンホールフィルタ２００は多数の制限を有する。光集積回路では、１に近いｍの値を有するそれらの高次放射モードは回路の性能に有害である；これらの放射モードの多くは、基本モード放射と共にフィルタ２００を通って伝搬することができる。さらに、フィルタが連結において十分離間していないならば、このようなピンホールフィルタ２００の連結によっても、単一の孤立したピンホールフィルタ２００よりよい性能が得られない。このような連結を通過する放射はコリメートされ、導波路３０の長軸に対して比較的低い回折角を有する。さらに、フィルタ２００を作製する段階（ａ）から（ｊ）は２つのマスクの位置合わせが必要である；言い替えると、段階（ａ）から（ｊ）は自己位置合わせ工程には対応していない。発明者は、自己位置合わせ作製工程が非常に望ましいことは認識している。また、領域２３０，２４０の可能な最小幅は、導波路３０及び深いエッチング領域２１０，２２０を形成するのに用いられるエッチング工程においてエッチングアンダーカット（切り落とし）許容範囲によって制限される。
【００５７】
従って、発明者は、フィルタ２００の性能の限界と作製に関連した技術的困難とを解決するために、本発明で空間フィルタの代替の構成を発明した。図４に、本発明の第２の実施形態によるインライン型導波空間フィルタ（符号３００）を示す。フィルタ３００は、浅くエッチバックされた上部基板層２０の側部（傍ら）において、集積回路１０と同様に、層２０から最も遠い導波路の上面が層２０の上に１μｍ突出するように、Ｌ３、Ｌ４部において長さ方向に延在する導波路３０を備える。フィルタ３０はさらに、導波路３０がその両側に深いエッチング領域３１０，３２０を備えた、Ｌ３部とＬ４部との間に位置する中央部Ｌ５を具備する。これらの深いエッチング領域３１０，３２０はいずれも導波路３０から外側にテーパが形成されている；図４に示したように、領域３１０，３２０は、導波路３０から少し離れた位置から外側にテーパが開始されている。さらに、領域３１０，３２０は、図４に示したように、Ｌ５部まで導波路３０まで延在する。導波路３０は、Ｌ３部及びＬ４部に沿った幅よりＬ５部に沿った幅の方が広い。
【００５８】
深い領域３１０，３２０は、高次放射モードが伝搬するのを防止するために上部基板層２０に十分深くエッチングされている。領域３１０，３２０は、必要なら、下部基板層１５の中へ貫通するようにエッチングすることができる。限られた場合においては、領域３１０，３２０は基板１２の中へエッチングすることができる。
【００５９】
Ｌ５部は、基本モード放射に関する限り、Ｌ３部及びＬ４部に効率的に導波路マッチング（整合）を付与するように構成されている。しかしながら、ｍが１又はそれ以上の値を有する高次放射モードについてのマッチングは比較的よくない。結果として、このような高次放射モードは効率的にフィルタ３００を伝搬せず、他方、ｍ＝０の基本モードは効率的に伝搬する。
【００６０】
図５は、空間フィルタ３００のＬ３部及びＬ４部の中を伝搬する基本モード放射の符号４００で示したエネルギープロファイルの図である。Ｌ５部を伝搬する基本モード放射の符号４１００で示したエネルギープロファイルの図である。プロファイル４００では、基本モード放射は、導波路３０を越えて面方向に上部基板層２０の中へ入っている。対照的に、プロファイル４１０では、放射は、導波路３０の真下により近接して伝搬する。領域４２０は、高次モード放射がＬ５部で導波路３０に沿って伝搬できないほど十分に薄い。異なるエネルギー分布がわかるプロファイル４００、４１０にも関わらず、計算された重なり積分は、フィルタ３００を通って伝搬する基本モード放射に対して０．０６ｄＢの伝搬損失に対応して９８％から９９％のオーダーである。しかしながら、Ｌ５部に対して、Ｌ３部及びＬ４部を通る高次放射モードについてのエネルギープロファイルは類似せず、フィルタ３００はモードフィルタリングを行うことができる。
【００６１】
Ｌ５部には、フィルタ３００を作製するのに用いるエッチング工程によって傾斜側壁４３０を形成する。このような傾斜側壁４３０は、ある結晶面が他の結晶面より選択的にゆっくりとエッチングするウェット異方性エッチング剤を用いると形成される；傾斜側壁で露出している結晶面は比較的遅いエッチング面に対応する。反応性イオンエッチングを用いて深い領域３１０，３２０を形成すると、側壁４３０は比較的急な傾斜を有するように形成される。前述のように、側壁４２０は実質的に互いに平行ならば、導波路３０については望まない面方向放射モードの伝搬を支持する傾向がある。
【００６２】
フィルタ３００の作製について図６を参照して説明する。フィルタ３００は、第１のマスク及び第２のマスク、すなわち、ＭＡＳＫ１及びＭＡＳＫ２を用いてフォトリソグラフィを含む自己位置合わせ（セルフアラインメント）を用いて作製する。第１のマスクは、処理後に導波路３０となる領域５００を画定するのに用いる。第２のマスクは、浅いエッチング領域５１０を保護するため、及び、深いエッチング目的で領域５２０を露出するために用いる。領域５２０は領域５００の下を通っており、第１のマスクはＬ５部において導波路３０の端部を画定するのに用いる。第１のマスクは、領域５００がＬ５部において幅８μｍ及びＬ３部及びＬ４部において幅４μｍとなるように配置する。深いエッチング領域２１０が導波路３０について対称に精確に位置決めされることが必要になるフィルタ２００と異なり、フィルタ３００の作製には重要な相互マスク位置合わせ（位置決め）は必要とされない；このため、フィルタ３００は、記載されるような自己位置合わせが有効な工程を用いて作成する。
【００６３】
図７に、フィルタ３００の作製に関する符号６００で示した自己位置合わせ工程の第１の段階から第７の段階を示す。この工程はＩＩＩ−Ｖ半導体を用いて行うが、それは他の材料系、例えば、シリコンに応用することもできる。
【００６４】
段階１：
エピタキシャル成長された下部基板ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層１５と、上部基板ＧａＡｓ層２０と、頂部ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ層６１０とを順に備えたＧａＡｓ層１２をまず準備する。上部層２０は、基板１２から最も離れた露出面上に＜００１＞面を露出するように成長する。
【００６５】
段階２：
次いで、アルミニウム−チタンの金属層６２０を頂部層６２０上に堆積する。有機樹脂層６３０を層６２０上に塗布する。図４に対応する図６の領域５００は、ＭＡＳＫ１を用いてＵＶ照射によって樹脂層６３０に輪郭を描く。次いで、有機樹脂を有機溶剤において現像して、段階３で示したように樹脂アイランド６３０を残す。金属層６２０を用いる代替として、シリコンオキシナイトライドのような誘電体層を利用することができる点に留意されたい。
【００６６】
段階３：
次いで、スパッタリング又はエッチング工程を実施して、樹脂層６３０の領域を残すことによっては保護されない層６２０を除去して、段階４に示したように領域６４０を残す。金属領域６４０を画定するために段階２から４において代替して、“剥離（リフトオフ）”工程を用いることができる点に留意されたい。ここで、“剥離（リフトオフ）”工程は、頂部層６２０上に直接に樹脂層６３０を堆積すること、ＭＡＳＫ１を介して樹脂層６３０を露光し、次いで、溶媒において樹脂の現像を実施してアンダーカット樹脂プロファイルを得ること、その後、樹脂６３０上に金属層６２０を堆積し、そこにウィンドウの輪郭を形成すること、さらにその後に、樹脂層６３０を除去して金属層６２０を残す溶剤現像を行うこと（ここで、金属層６２０は前記ウィンドウを介して頂部層６１０上に直接堆積される場所を残すものである）。
【００６７】
段落５：
次いで、段階４から基板１２及びそれに関連する層を、頂部層６１０の最上面から下へ実質的に１μｍの深さまでエッチングするために十分な時間継続する異方性ウェット（湿式）化学エッチングに曝す。ウェット化学エッチングは、残留金属層６４０中にエッチングしないように処方する。ウェットエッチングは、リブ導波路３０と、それに関連した傾斜側壁であって頂部層６１０の露出された＜１１０＞結晶面に対応する傾斜側壁とを画定（形成）する。
【００６８】
段階６：
有機樹脂層６５０を基板１２及びそれに関連する図５に示したような層に塗布する。次いで、樹脂層６５０をＭＡＳＫ２を介したＵＶ照射によって露光し、図４の深いエッチング領域３１０，３２０に対応した図６の領域５２０の輪郭を形成する；趣旨層６５０上でＭＡＳＫ２から投影された領域５２０は、段階５及び６において残留金属層６４０の上方に配置し、ここで、層６５０が化学エッチングに対して有効なマスクとして作用し、それによって、領域５２０を分割して２つの領域３１０，３２０を形成する；これは非常に重要な側面である。というのは、それが工程（方法）に“自己位置合わせ”特性を付与するものだからである。
【００６９】
段階７：
次いで、樹脂層６５０を現像して、樹脂保護のない領域５２０を残す。次いで、異方性ウェット化学エッチングを再度行い、それによって、領域３１０，３２０に対応する領域５２０を実質的に（ほぼ）２μｍの深さまでエッチングする。上部基板層２０を十分に薄くして、それによってその層での高次モード放射伝搬を維持することができなくするためである。段階７及び図５に示したようにウェットエッチングによって傾斜側壁４３０が形成される。ＭＡＳＫ２を介したＵＶ照射後の樹脂層６５０の残留領域を用いて、異方性ウェットエッチングの間、図６の領域５１０に対応する浅いエッチング領域における上部層２０を保護する。
【００７０】
方法において、ウェット化学エッチングの代替として反応性イオンエッチングを用いることができることは評価されたい。しかしながら、反応性イオンエッチングは概して異方性であるが、このエッチングは露出結晶面による影響は小さく、そのため、より傾斜が急な側壁４３０を形成することができる。
【００７１】
他のタイプの光学構造に関しては、図５の空間フィルタ３００の変形を製造することができる。例えば、図８は、符号８００で示したマルチモード干渉スプリッタを示す。スプリッタ８００は、該スプリッタ８００の入力ポートで組み込まれて、本発明の第３の実施形態である符号８１０で示した導波空間フィルタを備える。
【００７２】
スプリッタ８００と比較して、従来のマルチモードスプリッタは、複数の光出力ポートを含むマルチモード混合領域に結合された光入力ポートを備える。入力及び出力ポートを、光放射を混合領域へ誘導しあるいは混合領域から誘導されるための導波路に結合する。基本モード入力放射を、混同領域への入力ポートに関連する導波路を介して入れて、その領域に多重の放射モードを励起する。出力モードは、多重のモードを合わせてエネルギーの最大を付与する場所に配置する。結果として、このような従来のマルチモードスプリッタを、効率性高く放射をカップリングするために作製することができる。
【００７３】
しかしながら、従来のスプリッタに入力ポートを介して付与された光放射が純粋な基本モード放射でなく、基本モードと高次モード放射の加法混合を備えるという問題が生ずる。このような高次モード放射は、混合領域内でのマルチモードのバランスを変え、エネルギー最大を生じる位置及び位相にずらすことによってスプリッタの効率の低下につながる。従って、発明者は、スプリッタ８２０の入力ポートでフィルタ８１０を含むことが望ましいことは認識している。
【００７４】
図８に示すように、スプリッタ８００は、前述のリブ導波路３０と同様な構成の入力リブ導波路８２０を備える。導波路８２０はその両側に、該導波路８２０の上面に対して１μｍの深さの浅いエッチング領域８３０を備える。領域８３０は、上部基板層２０に対応して、上部基板層においてエッチングされる。導波路８２０をフィルタ８１０の入力ポートに結合する。フィルタ８１０はその両側に、高次モード放射の伝搬を維持することができないように十分に薄い深いエッチング領域８４０を備える。フィルタ８１０は１５０μｍから２００μｍの範囲の長さであるのが好適であるが、そうでない長さも使用することができる。フィルタ８１０は、出力ポートにおいてテーパ領域８５０を通ってスプリッタ８００のマルチモード混合領域８６０に結合され、混合領域８６０も同じ深いエッチング領域８４０を側部に備える。関連するリブ導波路８７０，８８０，８９０に結合された光出力ポートはフィルタ８１０から離間した領域８６０の端部に接続されている。導波路８７０，８８０，８９０は浅いエッチング領域９００を側部に備える。さらに、導波路８７０，８８０，８９０は前述のリブ導波路３０と同様な構造を有する。浅いエッチング領域は導波路８２０から後側にテーパが形成されているが、これは作動に必須ではない。フィルタ８１０は、導波路８２０から混合領域８６０へ伝搬する基本モード放射について効率的なマッチングを付与するが、高次モード放射については非効率的な透過を付与するように作動可能である。深いエッチング領域８４０の後側テーパ形成は、高次モード放射はフィルタ８１０及び混同領域８６０からの屈折（偏向）の役に立つ。
【００７５】
スプリッタ８００におけるフィルタ８１０の作動について図８を参照して述べる。基本モード放射と高次モード放射との混合は束縛導波路８２０に沿って伝搬する。高次モード放射は、例えば、導波路８２０において早めに曲がることによって励起され、又は、位置合わせされていない（ミスアラインメント）光ファイバー導波路は放射を導波路８２０に放つ。混同放射は導波路８２０に沿ってフィルタ８１０へ伝搬し、基本モード放射を混合領域８６０に伝達し、実質的に高次モード放射をブロックしかつ反射する。混合領域に注入される基本モード放射は、導波路８２０において伝搬する高次モード放射によっては実質的に影響されない様式で多重の放射モードを励起する。混合領域８６０における多重モードは混合領域８６０の出力ポートに伝搬し、さらに、スプリッタ８００に接続された導波路８７０，８８０，８９０に沿って他の光学構造（図示せず）へ伝搬する。
【００７６】
テーパ領域８５０はテーパはいかなる残留高次モード放射をも横へ屈折するように形成されている。テーパ領域８５０は任意の特徴であり、混合領域８６０がその混合機能を実施するのを妨げることなく、削除することができる。
【００７７】
スプリッタ８００の変形態様では、フィルタ８１０の一又は二以上のフィルタは、実質的な基本モード放射は、導波路８７０，８８０，８９０へ出力するのを補償するために、混合領域８６０と導波路８７０，８８０，８９０との間において出力ポートに含まれる。
【００７８】
本発明によるフィルタは他のタイプの光学構造に組み込むことができる。例えば、図９には、本発明の第４の実施形態による導波空間フィルタ１０１０を含む符号１０００で示した干渉変調器を示し、フィルタ１０１０は変調器１０００の光出力ポートに組み込まれている。変調器１０００は、浅いエッチング領域１０３０を両側部に備えた入力リブ導波路１０２０と、それぞれ符号１０４０ａ，１０４０ｂで示された変調構造１０５０を含み、深いエッチング領域１０６０で囲繞された第１及び第２の細長混合領域と、深いエッチング領域１０６０を側部に備えた第１の出力リブ導波路１０７０と、深いエッチング領域１０６０を側部に備えたフィルタ１０１０と、浅いエッチング領域１０９０を側部に備えた第２の出力リブ導波路１０８０と、を具備する。スプリッタ８００と同様な様式において、領域１０６０は、高次モード放射がその中を伝搬することができないように十分深くエッチングされる。浅いエッチング領域１０３０，１０９０は、基本モード放射を導波できる導波路１０２０，１０８０に対して十分に深くエッチングされている。導波路１０２０は第１の混合領域１０４０ａに接続されている。同様に、導波路１０７０，１０８０は第２の混合領域１０４０ｂに接続され、導波路１０８０はフィルタ１０１０を介して接続されている。
【００７９】
入力導波路１０２０とフィルタ１０１０と混合領域１０４０ａ，１０４０ｂとを実質的に同一直線上に配備する。第１の出力導波路１０７０は同一直線上でなく（軸外に）第２の混合領域１０４０ｂを接続する。第１の導波路１０７０は、第２の導波路１０８０及びフィルタ１０１０へ向いた導波路１０７０の一の側に反射ファセット１１００を含む。
【００８０】
変調器１０００はＩＩＩ−Ｖ化合物技術を用いて製造し、構造１０５０の屈折率におけるポッケルス効果変化を誘起する電界は、出力導波路１０７０，１０８０の間の放射を選択的に転送ために利用することができる。符号１１００で示した金属電極トラックは、電気変調信号を運ぶために構造１０５０に接続されている。ファセット１１１０は、第１の出力導波路が第２の混同領域１０４０ｂの主軸に対してある角度例えば、４０°の角度で長軸に対して角度を有することができるように、第１の出力導波路１０７０への効率的な放射の偏向を補助する特徴的な構造を有する。それによって、ファセット１１００は、変調器１０００をさらに小型にすることができる；ファセット１１００の削除によって、第１の導波路１０７０を混同領域１０４０ｂに対して浅い角度で接続されかつ導波路１０７０に沿ってさらに曲がりを含むようにすることが必要となる。ファセット１１００によって、フィルタ１０１０についてより幅広の深いエッチング領域を側部に備えるのも可能となる。さらに、ファセット１１００は、高次モード放射を第１の出力導波路１０７０光路から遠くへ逸らすのにも有効である。
【００８１】
図９を参照して、変調器１０００の作動について記述する。変調構造１０５０は、屈折率が変化しないように最初はバイアスをかけない。基本モード光放射は、入力導波路１０２０に沿ってその光が入射する第１の混合領域１０４０ａへ伝搬する。入射した放射はモード間カップリングを起こし、それによって、第１の領域１０４０ａ内に一連の高次モード放射の生成を刺激する。第１の領域１０４０ａはこのような一連のモードを支持することができる。混同領域１０４０ａ、１０４０ｂは、構造１０５０がバイアスをかけられてないときに、モードが第１の出力導波路１０７０の入口開口で放射の節（ノード）を付与しかつフィルタ１０１０の入口開口で放射の腹（アンチノード）を付与しするように建設的に干渉する。結果として、入力導波路１０２０での放射入力はフィルタ１０１０を介して第２の出力導波路１０８０にカップリングし、第１の出力導波路１０７０にはカップリングしない。構造１０５０はその中に電界が形成されるように電気的にバイアスをかけ、それによって主にポッケルス効果による屈折率を変化させたときに、フィルタ１０１０の入口開口で節を形成し、第１の出力導波路１０７０の入口開口で腹を形成する。このような節及び腹の形成によって、第１の出力導波路１０７０に実質的にカップリングし、フィルタ１０１０及びそれに関連する第２の出力導波路１０８０にカップリングしない入力導波路１０２０を放射入力が通ることになる。
【００８２】
変調器１０００において、混合領域１０４０ａ，１０４０ｂに一連のモード（モード群）を励起することは、作動の基本的な側面である。フィルタ１０１０は、実質的に基本モード放射だけが第２の混合領域１０４０ｂから第２の出力導波路１０８０へ進むことを保証するのに有効である。結果として、変調器１００の消光比はフィルタ１０１０を含む結果、改善される。
【００８３】
必要なら、フィルタ８１０のような本発明のフィルタは、入口開口で入力導波路１０２０と一列に並んだ入力フィルタとして第１の混同領域１０４０ａに組み込むことができる。入力フィルタは、高次モード放射が導波路１０２０に沿って伝搬するのを防止し、第１及び／又は第２の混同領域１０４ａ，１０４ｂ内に所望のマルチモード励起と干渉するのに有効である。結果として、フィルタ１００及び入力フィルタを含むことによって、変調器１００の消光性能を改善することができる。
【００８４】
フィルタ１０１０は、図４で示したようなフィルタ３００を作製するのに利用される自己位置合わせ工程を用いて作製する。
【００８５】
本発明の範囲を逸脱することなくフィルタ２００，３００，８１０及び１０１０に変更を加えることができることは、空間フィルタ製造の当業者には明らかである。本発明によるフィルタは、例えば、インジウム燐（ＩｎＰ）リブ導波路技術又はシリカ若しくはシリカ−オン−シリコンリブ導波路技術のような他のタイプの導波路技術で作製することができる。さらに、本発明によるフィルタは、凹型導波路技術で、例えば、凹型導波路を１０μｍのオーダーの波長を有する放射を導波するためのアルミニウム基板において機械加工する技術、及び、光ファイバー導波路接続技術で作製することができる。使用される導波路技術に関わりなく、本発明は、基本放射モード伝搬に実質的にマッチングし、高次モード放射についてはマッチングしていない二又は三以上の互いに隣接する導波路部を必要とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】光集積回路の基板の主要面上に作製された従来のリブ導波路の概略構成図である。
【図２】図１で示した従来の導波路の断面図であって、導波路に沿って伝搬する基本モード放射に関連すエネルギー等高線を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるピンホール型導波空間フィルタの概略構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態によるインライン型導波空間フィルタの概略構成図である。
【図５】フィルタの導波路部Ｌ５についてのエネルギープロファイルと比較して、図４の空間フィルタの導波路部Ｌ３及びＬ４を通って伝搬する基本モード放射のエネルギープロファイルの断面図である。
【図６】図４のフィルタを製造するのに用いられるマスクパターンの概略図である。
【図７】図４のフィルタを製造するのに要する製造段階を示す概略図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による導波空間フィルタを備えたマルチモード干渉スプリッタであって、フィルタがスプリッタの光入力ポートに組み込まれたものの概略構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態による導波空間フィルタを含む干渉変調器であって、フィルタが変調器の光出力ポートにだけ組み込まれたものの概略構成図である。
【符号の説明】
２０，３１０，３２０　深いエッチング構造と浅いエッチング構造
３０，Ｌ３，Ｌ５　第１及び第２の導波路部
３００　導波空間フィルタ
【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９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年2月10日(2003.2.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていく導波空間フィルタであって、直列に接続された第１及び第２の導波路部を備えた空間フィルタにおいて、該導波路部が：
（ａ）入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達して、出力放射を供給するように相互にマッチングしており；
（ｂ）入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、かつ出力放射に寄与するように相互にマッチングしており、
前記導波路部がリブ導波路を備え、
前記第１の導波路部は傍らに第１の領域を備え、前記第２の導波路部は傍らに第２の領域を備え、第１の領域は第２の領域に比べて浅くエッチングされている空間フィルタ。
【請求項２】
第２の領域は、導波路部からの放射が第２の領域において実質的に伝搬することができないほどの深さまでエッチングされている請求項１に記載の空間フィルタ。
【請求項３】
第１の領域は第１の導波路部に沿った基本モード放射をサポートするためのものであり、第２の領域は面内モード放射を除去するためのものである請求項１又は２のいずれかに記載の空間フィルタ。
【請求項４】
第２の領域は、第１の領域によって第２の導波路部から空間的に分離されている請求項１から３のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項５】
第２の領域は、ピンホール型フィルタを提供するために第２の導波路部へテーパが形成されている請求項４に記載の空間フィルタ。
【請求項６】
第２の領域は、第２の導波路部に隣接して延在する請求項１から３のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項７】
第２の導波路部は外側のリブ導波路へ傾いた壁を含み、壁は第２の導波路部に沿った横方向モード放射の伝搬を防止するように互いに傾斜している請求項６に記載の空間フィルタ。
【請求項８】
第２の領域は第２の導波路部の長軸に対して直角でない角度で配備した境界端を有し、境界端は、受けた束縛高次モード放射を第２の導波路部に沿った放射伝搬路から離れるように偏向する作用ができる請求項１から３のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項９】
第２の導波路部のリブ導波路は第１の導波路部のリブ導波路より横方向に幅広である請求項１から８のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１０】
ＩＩＩ−Ｖ族化合物材料を用いて製造された請求項１から９のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１１】
第２の導波路部は、第２の導波路部に先行し及び第２の導波路部に続くように構成された２つの第１の導波路部を備え、その導波路部が直列に接続されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の空間フィルタ。
【請求項１２】
マルチモード放射の伝搬を支持するための放射混合領域と、放射を混合領域に入射するための入力導波路と、混合領域からの放射出力を受ける複数の出力導波路と、入力導波路から混合領域へ基本モード放射を伝達するためでかつ高次モード放射が入力導波路から混合領域へ入射するのを防止するために入力導波路と混合領域との間に備えた請求項１から１１のいずれか一項に記載の空間フィルタと、を具備した放射スプリッタ。
【請求項１３】
少なくとも一の出力導波路が、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空間フィルタを介して混合領域に接続され、フィルタは、混合領域からの高次モード放射が前記の少なくとも一の出力導波路にカップリングするのを防止するように作用することができる請求項１２に記載のスプリッタ。
【請求項１４】
放射入力を選択的に転送する変調手段を、該手段に付与された制御信号に応答して複数の出力光路の間の手段に組み込んだ光変調器であって、少なくとも一の出力光路が、基本モード放射を前記手段から前記の少なくとも一の出力光路へ伝達するため、及び、高次モード放射を前記手段から前記の少なくとも一の出力光路へ伝達するのを防止するために、請求項１から１０のいずれか一項に記載の空間フィルタを含む光変調器。
【請求項１５】
変調手段及び出力光路をリブ導波路の様式で作製し、変調手段及びフィルタが、高次モード放射の伝搬を支持するのに実質的に影響されないようにするために十分に深くエッチングされた領域を傍らに備えている請求項１４に記載の光変調器。
【請求項１６】
少なくとも一の出力光路が、該光路が変調手段に隣接するところの、ファセットが形成されたリブ導波路境界を含み、該境界を含むことによって、光路を、ファセットが形成された境界なしでできるだけ大きな角度で変調手段から離れるように直接突出させることができる請求項１５に記載の光変調器。
【請求項１７】
放射を変調手段へ入射するための入力光路を備えた請求項１３から１５のいずれか一項に記載の変調器であって、入力光路は請求項１から１０のいずれか一項に記載の空間フィルタを介して接続され、フィルタが、基本モード放射を入力光路から変調手段へ伝達しかつ高次モード放射を入力光路から変調手段へ入射されるのを防止するように作動可能である変調器。
【請求項１８】
変調手段は、放射入力を変調手段へ出力光路へ選択的に転送するために、電界に誘導された屈折率の変化の影響を受けやすい構造を備えた請求項１３から１６のいずれか一項に記載の変調器。
【請求項１９】
入力放射を受けかつそれがフィルタリングされて出力放射が出ていく導波空間フィルタを製造する方法であって、フィルタは直列に接続された第１及び第２のリブ導波路部を備え、導波路部は、出力放射を供給するように入力放射に存在する基本モード放射成分を伝達するように相互にマッチングされ、かつ、入力放射に存在する高次モード放射成分がその中を伝搬するのが防止され、出力放射に寄与するように相互にマッチングされているところの製造方法が：
（ａ）フィルタが形成される基板を備える段階と；
（ｂ）リブ導波路部を画定し形成する段階と；
（ｃ）放射モードフィルタリング特性を導波路部に付与する構造を画定し形成する段階であって、リブ導波路部は構造の境界を画定するために方法において使用され、それによって方法に自己位置合わせ工程を付与するところの段階と、を備えた製造方法。
【国際調査報告】
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2004511820.tif 000049
2004511820.tif 000050