(57)【要約】【課題】マスクが不要で、作業時間が短縮される導波路型光学モジュール及びアレイ導波路型光合分波器を提供する。【解決手段】スラブ導波路３，５を有するアレイ導波路型光合分波器１において、いずれか一方又は両方のスラブ導波路３，５に対し、該スラブ導波路３，５の側部に屈折率調整用チャネル導波路７，８を接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのスラブ導波路を有する導波路型光学モジュールにおいて、該スラブ導波路の側部にチャネル導波路を接続したことを特徴とする導波路型光学モジュール。
【請求項２】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にＹ分岐導波路を設けたことを特徴とする請求項１記載の導波路型光学モジュール。
【請求項３】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にＭＭＩ構造導波路を設けたことを特徴とする請求項１記載の導波路型光学モジュール。
【請求項４】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にホーン型導波路を設けたことを特徴とする請求項１記載の導波路型光学モジュール。
【請求項５】
１ないし複数本の入力チャネル導波路と、その入力チャネル導波路に接続された入力スラブ導波路と、その入力スラブ導波路に接続された長さの異なる複数の導波路を有するアレイ導波路と、そのアレイ導波路に接続された出力スラブ導波路と、その出力スラブ導波路に接続された複数の導波路を有する出力チャネル導波路群とを備えたアレイ導波路型光合分波器において、いずれか一方又は両方のスラブ導波路に対し、該スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続したことを特徴とするアレイ導波路型光合分波器。
【請求項６】
入力スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続し、出力スラブ導波路の反対側側部に別の屈折率調整用チャネル導波路を接続したことを特徴とする５記載のアレイ導波路型光合分波器。
【請求項７】
入力スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続し、かつ、その入力スラブ導波路の反対側側部に別の屈折率調整用チャネル導波路を接続したことを特徴とする請求項５記載のアレイ導波路型光合分波器。
【請求項８】
上記屈折率調整用チャネル導波路から上記スラブ導波路へ光を照射して、光照射領域における上記スラブ導波路の屈折率を上記スラブ導波路の他の部分と異ならせたことを特徴とする請求項５〜７いずれか記載のアレイ導波路型光合分波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクが不要で、作業時間が短縮される導波路型光学モジュール及びアレイ導波路型光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ導波路型光合分波器は、１ないし複数本の入力チャネル導波路と、その入力チャネル導波路に接続された入力スラブ導波路と、その入力スラブ導波路に接続された長さの異なる複数の導波路を有するアレイ導波路と、そのアレイ導波路に接続された出力スラブ導波路と、その出力スラブ導波路に接続された複数の導波路を有する出力チャネル導波路群とを備えたものである。
【０００３】
アレイ導波路型光合分波器は、導波路材料であるガラスに屈折率温度依存性が存在するため、透過波長が温度により変化する。例えば、石英系導波路を用いたアレイ導波路型光合分波器には、０．０１１ｎｍ／℃程度の透過波長の温度変化がある。そこで、従来は、透過波長を環境温度にかかわらず一定とするため、アレイ導波路型光合分波器自体をヒータ又はペルチェ素子で加熱又は冷却し、温度センサによる計測値をこれら熱源の制御にフィードバックすることで温度を一定にしている。
【０００４】
一方、温度制御を行わない方式として、非特許文献１に示される温度無依存アレイ導波路型光合分波器が開発された。これは、導波路の材料である例えばガラスと屈折率温度係数が逆符号となる材料である例えばシリコーンを導波路に作成した空隙溝に充填することにより、屈折率温度依存性をキャンセルするものである。
【０００５】
しかし、温度無依存アレイ導波路型光合分波器は、環境温度への依存性を解消するものの、その一方で、熱源と温度センサを用いた温度制御による透過波長の調整を不可能にする。このため、製造時に生じた透過波長のズレを温度制御で補正することができない。よって、製造時に生じた透過波長のズレを温度制御以外で補正する必要がある。
【０００６】
特許文献１のアレイ導波路型光合分波器は、段落００２４，００３９等に記載のように、スラブ導波路にアレイ導波路型光合分波器の上方からレーザ光を照射することで、そのレーザ光が照射された領域における屈折率を変化させ、その結果としてアレイ導波路型光合分波器の透過波長を変化させるものである。その透過波長の変化量は、レーザ光を照射する領域の形状と、レーザ光の照射時間とで調整する。つまり、アレイ導波路型光合分波器にモニタ光を供給して出力を監視しながら、レーザ光を照射して屈折率を大きくしていき、適宜な出力（要求した透過波長）が得られた時点でレーザ光照射を止めて最終的に所望の透過波長を得るようにする。
【０００７】
レーザ光又は紫外線の照射によって屈折率が大きくなる現象は、非可逆的であり、レーザ光を照射すると屈折率が大きくなって、照射を止めるとその屈折率が維持される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２０２４２０号公報
【非特許文献１】“Ａｔｈｅｒｍａｌ  ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ  ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  ｇｒａｔｉｎｇ（ＡＷＧ）ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”，ＥＣＯＣ９７  ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．３３−３６，１９９７，Ｙ．Ｉｎｏｕｅほか
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のアレイ導波路型光合分波器は、照射を始めてから所望の変化量が得られるまで長い時間がかかる。これは、レーザ光が一旦、空中を伝搬し、さらにアレイ導波路型光合分波器の表層（クラッド層）を透過し、その後、スラブ導波路（コア層）に到達するからである。
【００１０】
また、屈折率を変化させる領域（＝光を照射する領域）を限定するために、スラブ導波路と光源との間に、マスクを設ける必要がある。また、光源とミラーによって照射光の位置が規定されている照射装置に、マスク付きのアレイ導波路型光合分波器を正確にセットしなければならない。これらのような手間のかかる準備作業を行うので、その準備作業に時間がかかる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、マスクが不要で、作業時間が短縮される導波路型光学モジュール及びアレイ導波路型光合分波器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の導波路型光学モジュールは、少なくとも一つのスラブ導波路を有する導波路型光学モジュールにおいて、該スラブ導波路の側部にチャネル導波路を接続したものである。
【００１３】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にＹ分岐導波路を設けてもよい。
【００１４】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にＭＭＩ構造導波路を設けてもよい。
【００１５】
上記スラブ導波路の側部と上記チャネル導波路の端部との間にホーン型導波路を設けてもよい。
【００１６】
また、本発明のアレイ導波路型光合分波器は、１ないし複数本の入力チャネル導波路と、その入力チャネル導波路に接続された入力スラブ導波路と、その入力スラブ導波路に接続された長さの異なる複数の導波路を有するアレイ導波路と、そのアレイ導波路に接続された出力スラブ導波路と、その出力スラブ導波路に接続された複数の導波路を有する出力チャネル導波路群とを備えたアレイ導波路型光合分波器において、いずれか一方又は両方のスラブ導波路に対し、該スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続したものである。
【００１７】
入力スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続し、出力スラブ導波路の反対側側部に別の屈折率調整用チャネル導波路を接続してもよい。
【００１８】
入力スラブ導波路の側部に屈折率調整用チャネル導波路を接続し、かつ、その入力スラブ導波路の反対側側部に別の屈折率調整用チャネル導波路を接続してもよい。
【００１９】
上記屈折率調整用チャネル導波路から上記スラブ導波路へ光を照射して、光照射領域における上記スラブ導波路の屈折率を上記スラブ導波路の他の部分と異ならせてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２１】
（１）マスクが不要となり、作業時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２３】
図１に示されるように、本発明に係るアレイ導波路型光合分波器１は、１ないし複数本の入力チャネル導波路２と、その入力チャネル導波路２に接続された入力スラブ導波路３と、その入力スラブ導波路３に接続された長さの異なる複数の導波路を有するアレイ導波路４と、そのアレイ導波路４に接続された出力スラブ導波路５と、その出力スラブ導波路５に接続された複数の導波路を有する出力チャネル導波路群６とを備えたアレイ導波路型光合分波器１において、いずれか一方又は両方のスラブ導波路３，５に対し、該スラブ導波路３，５の側部に屈折率調整用チャネル導波路７，８を接続したものである。ここで、スラブ導波路３，５の側部とは、図示のように信号光の進行方向（導波路の長手方向）に対して交わる方向に臨む部分のことである。
【００２４】
アレイ導波路型光合分波器１中に設けられるアレイ導波路４は、横に並んだ複数の導波路がその並び順に曲率半径が長くなるようにして曲げられて、ほぼ同心の円弧のようになることで導波路の長さが順に異ならせてある。このため、入力スラブ導波路３と出力スラブ導波路５が八の字状の位置関係に配置される。便宜的に、この八の字状配置の外側を外角側、内側を内角側と呼ぶことにする。本実施形態では、入力スラブ導波路３に対しては、当該入力スラブ導波路３の外角側側部に端部を臨ませた屈折率調整用チャネル導波路７を設け、出力スラブ導波路５に対しては、当該出力スラブ導波路５の内角側側部に端部を臨ませた屈折率調整用チャネル導波路８を設けてある。
【００２５】
なお、屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部は、スラブ導波路３，５に側方から光を照射することができるようにスラブ導波路３，５の側面に接続している。
【００２６】
次に、図１のアレイ導波路型光合分波器１の通常使用時（通信を行うときなど）における光合分波動作を説明する。
【００２７】
アレイ導波路型光合分波器１の外部より入力チャネル導波路２に入射した光（ＷＤＭ信号；波長が異なる複数の光信号を重ね合わせた信号）は、入力チャネル導波路２を経由して入力スラブ導波路３に入射する。入力スラブ導波路３に入射した光は、入力スラブ導波路３を伝搬し、アレイ導波路４に入射する。アレイ導波路４に入射した光は、アレイ導波路４を伝搬し、各導波路の長さによって位相差を生じ、出力スラブ導波路５に入射する。出力スラブ導波路５に入射した光は、出力スラブ導波路５を伝搬し、各波長ごとに出力チャネル導波路群６に集光し、出射する。出力チャネル導波路群６に入射した各波長ごとの光は、出力チャネル導波路群６を伝搬し、アレイ導波路型光合分波器１の外部へ出射する。このとき、アレイ導波路型光合分波器１は、分波器として動作する。合波器として動作する場合は、上記動作とは逆に外部から出力チャネル導波路群６に波長の異なる複数の光を入射し、入力チャネル導波路２から外部に波長多重化された光が出射される。
【００２８】
なお、アレイ導波路型光合分波器１は、入力スラブ導波路３の側部及び出力スラブ導波路５の側部に屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部が接続されているが、このことは透過波長の調整以外にはアレイ導波路型光合分波器１の光学特性には何らの影響を与えない。これは、入力チャネル導波路２から入力スラブ導波路３に入射した光及びアレイ導波路４から出力スラブ導波路５に入射した光は側方に向けては伝搬しない態様で伝搬するため、スラブ導波路３，５の側部に屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部が接続していても、スラブ導波路３，５を伝搬する光には影響がないからである。
【００２９】
上記基本動作において、入力チャネル導波路２にあらゆる波長を含む広帯域の光を入射させたとき、出力チャネル導波路群６から光が出射される有限範囲の波長をアレイ導波路型光合分波器１の透過波長と言う。透過波長は、波長をアレイ導波路型光合分波器１を作製したときの寸法や材質特性の誤差によってズレを生じる。
【００３０】
そこで本発明では、特許文献１の技術と同様に、いずれか一方又は両方のスラブ導波路３，５に光を照射して、光照射領域におけるスラブ導波路３，５の屈折率をスラブ導波路３，５の他の部分と異ならせるようにした。このようにして与えた部分的な屈折率の差違により、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長を変化させる。その透過波長の変化量は、特許文献１の技術と同様に、光を照射する領域の形状と、光の照射時間とで調整することができる。
【００３１】
ただし、本発明では、アレイ導波路型光合分波器の上方から照射を行う特許文献１の技術と異なり、屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部をスラブ導波路３，５の側部に臨ませておき、スラブ導波路３，５に対して側方から光を照射するようにした。
【００３２】
また、本実施の形態では、照射する光は紫外線である。紫外線により、導波路中のドーパントであるＧｅＯ２に光誘起屈折率変化を発現させることができる。本発明では、レーザ光を用いる特許文献１の技術と異なり、照射する光は紫外線であれば、レーザ光でも紫外線ランプ等による位相が揃っていない光でも良い。
【００３３】
次に、図１のアレイ導波路型光合分波器１の透過波長調整時における動作を説明する。
【００３４】
アレイ導波路型光合分波器１の外部に設けた紫外線光源（図示せず）から光ファイバ又は空間接合（図示せず）で導いた紫外線を屈折率調整用チャネル導波路７に入射させると、屈折率調整用チャネル導波路７の端部より入力スラブ導波路３の外角側側部に紫外線が入射される。このとき、図１に示されるように、屈折率調整用チャネル導波路７の端部を出た紫外線は、所定の開き角で拡散する。この紫外線による光照射領域９は上面視で三角形状となる。同様に、屈折率調整用チャネル導波路８の端部を出た紫外線は、所定の開き角で拡散し、この紫外線による光照射領域１０は上面視で三角形状となる。これら三角形状の光照射領域９，１０においては、スラブ導波路３，５の他の部分より屈折率が大きくなる。
【００３５】
紫外線が照射された後のスラブ導波路３，５では、三角形状の光照射領域９，１０において屈折率が大きいので、プリズムと等価な機能が実現できる。
【００３６】
入力チャネル導波路２から入射して入力スラブ導波路３を透過する光は、光照射領域９におけるプリズム効果により光束が曲げられるので、該光の通る位置が該光の進行方向に対して右手側にずれる。その結果、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長が短波長側にずれる。つまり、紫外線を照射する以前の透過波長よりも短波長側にずれた透過波長が得られる。
【００３７】
一方、アレイ導波路４から入射して出力スラブ導波路５を透過する光は、光照射領域１０におけるプリズム効果により出力チャネル導波路群６に集光する光の位置が該光の進行方向に対して左手側にずれる。その結果、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長が長波長側にずれる。つまり、紫外線を照射する以前の透過波長よりも長波長側にずれた透過波長が得られる。
【００３８】
従って、透過波長を長波長側に動かしたい場合には、屈折率調整用チャネル導波路８に紫外線を入射させて光照射領域１０の屈折率を高くし、透過波長を短波長側に動かしたい場合には、屈折率調整用チャネル導波路７に紫外線を入射させて光照射領域９の屈折率を高くすればよい。
【００３９】
このように、本発明のアレイ導波路型光合分波器１は紫外線照射による透過波長の調整が可能であるため、製造時に生じた透過波長のズレを補正することができる。アレイ導波路型光合分波器１が温度制御による透過波長の補正ができない温度無依存アレイ導波路型光合分波器であるときは特に有効である。
【００４０】
さらに、本発明にあっては、スラブ導波路３，５の側部に端部を臨ませた屈折率調整用チャネル導波路７，８から光を照射するようにしたので、拡散作用により三角形状の光照射領域９，１０が自然に形成され、従来のようにマスクを必要とせず、また、照射装置のミラーによる照射位置にマスク付きのアレイ導波路型光合分波器を正確にセットしなくてもよい。よって、透過波長調整の作業時間が短縮される。
【００４１】
また、屈折率調整用チャネル導波路７，８は、それ自体光の透過効率が良く、また、光ファイバを介して光源に接続できる。そして、屈折率調整用チャネル導波路７，８がスラブ導波路３，５に直接接しているため、屈折率調整用チャネル導波路７，８からスラブ導波路３，５へ光が効率よく照射される。よって、光源の光量（瞬時値）が一定であるとすると、短時間で所望した光量（積分値）を照射することができる。その結果、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長を所望の量だけ調整する時間を従来に比べて短縮させることができる。
【００４２】
また、本発明にあっては、スラブ導波路３，５に対し、各々スラブ導波路３，５の側部に端部を臨ませた屈折率調整用チャネル導波路７，８を設けたので、製造時に生じた透過波長のズレが短波長側であっても長波長側であっても、このズレを相殺できるほうの光照射領域９，１０のみに光を照射するよう屈折率調整用チャネル導波路７，８を選択することができる。
【００４３】
次に、屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部に関する種々の実施形態を説明する。
【００４４】
図２（ａ）に示したアレイ導波路型光合分波器２１の楕円Ａ部分を図２（ｂ）に拡大すると、スラブ導波路３の側部と屈折率調整用チャネル導波路７の端部との間にＹ分岐導波路２２を設けてある。楕円Ｂ部分も同等の構成を有している。
【００４５】
図３（ａ）に示したアレイ導波路型光合分波器３１の楕円Ａ部分を図３（ｂ）に拡大すると、スラブ導波路３の側部と屈折率調整用チャネル導波路７の端部との間にＭＭＩ構造導波路３２を設けてある。楕円Ｂ部分も同等の構成を有している。
【００４６】
ＭＭＩ構造導波路３２は、図示のように屈折率調整用チャネル導波路７よりもコア層の幅が広い導波路であり、その一端のほぼ中心部に屈折率調整用チャネル導波路７が接続される。ＭＭＩ構造導波路３２の反対端はスラブ導波路３の側部に接続される。
【００４７】
この構成において、ＭＭＩ構造導波路３２に光が入射したときの光強度分布（特性線３３）とＭＭＩ構造導波路３２から光が出射したときの光強度分布（特性線３４）とが存在する。
【００４８】
光照射領域３５，３６，３７は、屈折率調整用チャネル導波路７の端部に頂点を向けた互いに独立した３つの三角形状の光照射小領域で構成される。個々の光照射小領域がそれぞれプリズム機能を有する。これにより、光照射領域３５，３６，３７は、図１の光照射領域９，１０に比べ領域を大きくすることができる。そのため、透過波長の制御範囲を広くすることができる。
【００４９】
図３（ｃ）のように、スラブ導波路３の側部と屈折率調整用チャネル導波路７の端部との間にホーン型導波路３８を設けてもよい。図３（ｃ）のようにホーン型導波路３８を設けたものや、図２（ｂ）のようにＹ分岐導波路２２を設けたものは、図３（ｂ）のＭＭＩ構造導波路３２を設けたアレイ導波路型光合分波器３１とほぼ同じ形状の光照射領域を形成することができる。
【００５０】
以上のように、屈折率調整用チャネル導波路７，８の端部の構造を適宜選択することによって、光照射領域の形状を異ならせることができる。
【００５１】
次に、図４に示したアレイ導波路型光合分波器４１は、入力スラブ導波路３に対し、入力スラブ導波路３の内角側側部に端部が接続された屈折率調整用チャネル導波路８を設け、かつ、入力スラブ導波路３の外角側側部に端部が接続された屈折率調整用チャネル導波路７を設けたものである。
【００５２】
この実施形態においても、紫外線が照射された後のスラブ導波路３，５では、三角形状の光照射領域９，１０において屈折率が大きいので、プリズムと等価な機能が実現できる。
【００５３】
入力チャネル導波路２から入射して入力スラブ導波路３を透過する光は、光照射領域９におけるプリズム効果により光束が曲げられるので、該光の通る位置が該光の進行方向に対して右手側にずれる。その結果、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長が短波長側にずれる。つまり、紫外線を照射する以前の透過波長よりも短波長側にずれた透過波長が得られる。
【００５４】
一方、入力チャネル導波路２から入射して入力スラブ導波路３を透過する光は、光照射領域１０におけるプリズム効果により光束が曲げられるので、該光の通る位置が該光の進行方向に対して左手側にずれる。その結果、アレイ導波路型光合分波器１の透過波長が長波長側にずれる。つまり、紫外線を照射する以前の透過波長よりも長波長側にずれた透過波長が得られる。
【００５５】
従って、透過波長を長波長側に動かしたい場合には、屈折率調整用チャネル導波路８に紫外線を入射させて光照射領域１０の屈折率を高くし、透過波長を短波長側に動かしたい場合には、屈折率調整用チャネル導波路７に紫外線を入射させて光照射領域９の屈折率を高くすればよい。
【００５６】
入力スラブ導波路３に対し屈折率調整用チャネル導波路７，８を設ける代わりに、あるいは設けた上で、出力スラブ導波路５に対し屈折率調整用チャネル導波路７，８と同様の屈折率調整用チャネル導波路を設けてもよい。さらに、１つのスラブ導波路の１つの側面に端面を臨ませた複数の屈折率調整用チャネル導波路を設けてもよい。
【００５７】
これまでの実施形態では、アレイ導波路型光合分波器の透過波長調整のために、スラブ導波路の屈折率を調整する屈折率調整用チャネル導波路をアレイ導波路型光合分波器に設けるものとしたが、アレイ導波路型光合分波器に限らず、少なくとも一つのスラブ導波路を有する導波路型光学モジュールにおいて、スラブ導波路の側部に端部を臨ませたチャネル導波路を設けることにより、これまで説明したとおりの作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態を示すアレイ導波路型光合分波器の平面図である。
【図２】（ａ）は本発明の他の実施形態を示すアレイ導波路型光合分波器の平面図、（ｂ）は楕円Ａ部分の拡大図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施形態を示すアレイ導波路型光合分波器の平面図、（ｂ）は楕円Ａ部分の拡大図、（ｃ）は楕円Ａ部分が異なる実施形態の拡大図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示すアレイ導波路型光合分波器の平面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１，２１，３１，４１  アレイ導波路型光合分波器
２  入力チャネル導波路
３  入力スラブ導波路
４  アレイ導波路
５  出力スラブ導波路
６  出力チャネル導波路群
７，８  屈折率調整用チャネル導波路
９，１０  光照射領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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