(57)【要約】【課題】設計値に近い透過スペクトルが得られると共に、量産性に優れたアレイ導波路格子を提供する。【解決手段】アレイ導波路格子１０のアレイ導波路の直線部２０ａには、位相修正部３０が設けられている。位相修正部３０は、チャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与するために、Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路３７をそれぞれ含み、かつ、幅広導波路３７の長さＬをチャネル導波路毎に異ならせた構造を有する。【選択図】図２
2012032711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本以上の第１の導波路と、該第１の導波路に接続された第１のスラブ導波路と、
複数本の第２の導波路と、該第２の導波路が接続された第２のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と前記第２のスラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本（Ｍは自然数）のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、
前記アレイ導波路には、前記Ｍ本のチャネル導波路の少なくとも一部のチャネル導波路の幅および長さの少なくとも一方を変えることで、前記少なくとも一部のチャネル導波路に所定の位相を付与する位相修正部が設けられていることを特徴とするアレイ導波路格子。
【請求項２】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与することを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項３】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与することを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項４】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路をそれぞれ含み、かつ、
前記幅広導波路の長さおよび幅の少なくとも一方を変えることにより、前記所定の位相を調節することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項５】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、各チャネル導波路の長さが、前記各チャネル導波路の設計値の長さから各チャネル導波路毎に異ならせた構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項６】
前記Ｍ本のチャネル導波路は直線導波路部をそれぞれ有し、前記位相修正部が前記直線導波路部に設けられていることを特徴とする請求項1乃至５のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項７】
前記複数のチャネル導波路には、さらに第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部が設けられており、
前記第１および第２の微調整用位相修正部は、前記複数のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅より大きい幅の幅広導波路を含み、
前記所定の位相は、前記幅広導波路の長さおよび前記幅広導波路部の幅の少なくとも一方を変えることにより調節され、
前記第１の微調整用位相修正部と前記第２の微調整用位相修正部のそれぞれの前記幅広導波路の長さは、前記第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部により付与される位相を合わせると０となるように規定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項８】
前記位相修正部と前記第１の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与し、
前記位相修正部と前記第２の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、−ａ（ｍ−Ｍ／２）2−ｂ（ｍ−Ｍ／２）−ｃとなる位相を付与することを特徴とする請求項７に記載のアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項９】
前記位相修正部と前記第１の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与し、
前記第２の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、−ａ（ｍ−Ｍ／２）3−ｂ（ｍ−Ｍ／２）2−ｃ（ｍ−Ｍ／２）−ｄとなる位相を付与することを特徴とする請求項７に記載のアレイ導波路。
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項１０】
前記複数のチャネル導波路は直線導波路部を有し、前記位相修正部と前記第１および第２の微調整用位相修正部が、前記直線導波路部に設けられていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項１１】
請求項1乃至１０のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子の製造方法であって、
前記アレイ導波路格子を用意するステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップを含むことを特徴とするアレイ導波路格子の製造方法。
【請求項１２】
請求項７乃至９のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子の製造方法であって、
前記アレイ導波路格子を用意するステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップの後に、前記第１および第２の微調整用位相修正部にＵＶ照射して、前記付与する位相の微調整を行うステップをさらに含むことを特徴とするアレイ導波路格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ導波路格子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ導波路格子（ＡＷＧ: Arrayed Waveguide Grating）には、大きく分けて、２つの種類がある。一つは透過スペクトルがガウス関数形状を有するガウシアン型ＡＷＧであり、もう一つは透過スペクトルがフラット形状を有するフラット型ＡＷＧである。ここで、特にフラット型ＡＷＧでは、透過スペクトルの平坦性が高いこと、傾斜がないこと、波長分散が０に近いこと、隣接クロストークが低いこと等のさまざまな特性が求められる。
【０００３】
しかしながら、実際にＡＷＧを作製するとさまざまな作製誤差により、特性が劣化してしまうという問題点があった。ＡＷＧは、基本的に、複数本のチャネル導波路からなるアレイ導波路の各チャネル導波路の長さが一定のピッチ（光路長差ΔＬ）で増加する構造をとる。しかし、実際には、作製後のアレイ導波路の各チャネル導波路間の光路長差ΔＬは、設計値からわずかにずれてしまう。この設計値からのずれが位相誤差となる。アレイ導波路の各チャネル導波路に生じる位相誤差は、チャネル間のクロストーク等の要因となりＡＷＧの特性を劣化させる。
【０００４】
このような特性の劣化を調整する手段として、特許文献１および特許文献２は、作製したＡＷＧのアレイ導波路の各チャネル導波路の位相誤差を個別に実際に測定し、この測定結果に基づきその位相誤差を修正する金属マスクをその都度作製し、金属マスクを通して紫外線を照射することで、その位相誤差に応じてチャネル導波路の屈折率を上昇させ、補正をかける方法を提案する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４９２４３号公報
【特許文献２】特開２００３−２４０９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の方法は理想的な透過スペクトル形状が得られる一方で、作製したＡＷＧチップ毎に位相誤差を修正する金属マスクをその都度作製する必要があり、量産性に難がある。また、位相誤差を修正する金属マスクとチップの目合わせ精度により、ＡＷＧの特性が変化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、設計値に近い透過スペクトルが得られると共に、量産性に優れたアレイ導波路格子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、少なくとも１本以上の第１の導波路と、該第１の導波路に接続された第１のスラブ導波路と、複数本の第２の導波路と、該第２の導波路が接続された第２のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と前記第２のスラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本（Ｍは自然数）のチャネル導波路からなるアレイ導波路とを備え、前記アレイ導波路には、前記Ｍ本のチャネル導波路の少なくとも一部のチャネル導波路の幅および長さの少なくとも一方を変えることで、前記少なくとも一部のチャネル導波路に所定の位相を付与する位相修正部が設けられていることを特徴とするアレイ導波路格子を提供する。
【０００９】
本発明は、前記複数のチャネル導波路には、さらに第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部が設けられており、前記第１および第２の微調整用位相修正部は、前記複数のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅より大きい幅の幅広導波路を含み、前記所定の位相は、前記幅広導波路の長さおよび前記幅広導波路部の幅の少なくとも一方を変えることにより調節され、前記第１の微調整用位相修正部と前記第２の微調整用位相修正部のそれぞれの前記幅広導波路の長さは、前記第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部により付与される位相を合わせると０となるように規定されるアレイ導波路格子を提供する。
【００１０】
本発明は、前記アレイ導波路格子の製造方法であって、前記アレイ導波路格子を用意するステップと、前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップを含むことを特徴とするアレイ導波路格子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、設計値に近い透過スペクトルが得られると共に、量産性に優れたアレイ導波路格子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアレイ導波路格子を示す平面図である。
【図２】（ａ）は図1に示すアレイ導波路格子の位相修正部の構造およびこの位相修正部により付与される位相分布を示す模式図、（ｂ）は図２（ａ）に示す位相修正部におけるアレイ導波の一つのチャネル導波路を示す説明図である。
【図３】第１実施形態に係るアレイ導波路格子の作製に用いるフォトマスクの一部を示す平面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るアレイ導波路格子の位相修正部およびこの位相修正部により付与される位相分布を示す模式図、（ｂ）は図４（ａ）に示す位相修正部におけるアレイ導波の一つのチャネル導波路を示す説明図である。
【図５】（ａ）は従来一般的なフォトマスクを用いて作製した５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ（３つのＡＷＧチップＡ，ＢおよびＣ）の各透過スペクトルと設計値の透過スペクトルとを示すグラフ、（ｂ）は図５（ａ）で示す透過スペクトルのスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図６】（ａ）は従来一般的なフォトマスクを用いて作製した５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ（３つのＡＷＧチップＤ，ＥおよびＦ）の各透過スペクトルと設計値の透過スペクトルとを示すグラフ、（ｂ）は図６（ａ）で示す透過スペクトルのスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図７】（ａ）はアレイ導波路のｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相分布（ただし、ａ＝―０．５π〜０．５π、ｂ＝ｃ＝０とした）を付与して１１通りの透過スペクトルを計算した結果を示すグラフ、（ｂ）は図７（ａ）のスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図８】（ａ）はアレイ導波路のｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相分布（ただし、ａ＝―０．５π〜０．５π、ｂ＝ｃ＝ｄ＝０とした）を付与して１１通りの透過スペクトルを計算した結果を示すグラフ、（ｂ）は図８（ａ）のスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図９】（ａ）は本発明の実施例１に係るアレイ導波路格子の透過スペクトルを示すグラフ、（ｂ）は図９（ａ）で示す透過スペクトルのスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は本発明の実施例２に係るアレイ導波路格子の透過スペクトルを示すグラフ、（ｂ）は図１０（ａ）で示す透過スペクトルのスペクトルトップの部分を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る５０ＧＨｚ−９６ｃｈのフラット型ＡＷＧの位相修正部のＵＶ照射前後の透過スペクトルと設計値の透過スペクトルとを示すグラフである。
【図１２】本発明の第５および第６実施形態に係るＵＶ照射構成を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は本発明の第６実施形態に係るＡＷＧの位相修正部の構造を示す模式図、（ｂ）は図１３（ａ）に示す位相修正部の拡大図である。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る５０ＧＨｚ−９６ｃｈのフラット型ＡＷＧの位相修正部のＵＶ照射前後の透過スペクトルと設計値の透過スペクトルとを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
【００１４】
本発明者は、作製したアレイ導波路格子（ＡＷＧチップＡ〜Ｆ）の透過スペクトル特性をよく分析してみると、ほとんどの場合、アレイ導波路に発生した位相誤差を２次関数或いは３次関数的な位相分布で説明できることを見出し、その位相誤差がフォトマスクに起因していることがわかった。ここで、未だ詳細には分かっていないが、アレイ導波路に発生する位相誤差分布は、作製するアレイ導波路格子の形状等に起因して、２次関数或いは３次関数的な位相誤差分布をとるものと考えられる。
【００１５】
そこで、あらかじめフォトマスクに設けた位相修正子により、２次関数或いは３次関数的位相誤差を修正する位相修正部を、アレイ導波路格子のアレイ導波路に導入することで、実用上は全く問題ないＡＷＧの特性が得られることを見出した。
【００１６】
本発明は、このような知見に基づいて為されたもので、アレイ導波路の位相誤差を修正する例えば２次関数或いは３次関数の位相分布を、あらかじめアレイ導波路の導波路パラメータとして入れて作製したＡＷＧを提供する。
【００１７】
また、本発明の一実施形態は、上述のような位相修正部を組み込んで作製されたアレイ導波路格子に対して、アレイ導波路格子の位相修正部にのみＵＶ照射を行うことで、ＡＷＧの特性の微調整を行い、設計値に近い透過スペクトルが得られると共に、量産性に優れたアレイ導波路格子を提供する。この方法は、例えば５０ＧＨｚ−９６ｃｈのようなハイエンドのアレイ導波路に特に有効である。
【００１８】
さらに、本発明は、アレイ導波路格子にメイン用位相修正部および複数の微調整用位相修正部を含み、いずれかの位相修正部にＵＶ照射を行うことで、ＡＷＧの特性のさらなる微調整を可能にし、設計値に近い透過スペクトルが得られると共に、量産性に優れたアレイ導波路格子を提供する。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係るアレイ導波路格子（以下、ＡＷＧという。）１０は、図１に示すように、石英基板１１上に、フォトリソグラフィ技術などの半導体微細加工技術を用いた石英系ＰＬＣ作製技術により、コアとクラッドからなる光導波路が形成された平面光波回路（ＰＬＣ）である。
【００２０】
ＡＷＧ１０は、３本の入力導波路１２1〜１２3と、入力導波路１２1〜１２3に接続された入力スラブ導波路１３と、複数本（ｎ本）の出力導波路１４1〜１４nと、出力導波路１４1〜１４nが接続された出力スラブ導波路１５と、入力スラブ導波路１３と出力スラブ導波路１５との間に接続されたＭ本のチャネル導波路２１1〜２１Mからなるアレイ導波路２０と、を備えている。なお、ＡＷＧ１０の入力導波路は３本に限らず、少なくとも１本以上あれば良い。また、石英基板１１に代えて、シリコン基板を用いても良い。
【００２１】
以下の説明で、アレイ導波路２０のチャネル導波路の番号は、内側のチャネル導波路から順に１番目、２番目、・・・ｍ番目、・・・Ｍ番目と数える。したがって、チャネル導波路２１1は１番目のチャネル導波路であり、チャネル導波路２１MはＭ番目のチャネル導波路である。また、アレイ導波路２０のチャネル導波路の本数Ｍは、本実施形態では一例として６００本（Ｍ＝６００）とする。図１ではアレイ導波路２０のチャネル導波路を簡略化のために少ない本数で示してある。
【００２２】
ＡＷＧ１０では、アレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mの長さが一定のピッチ（光路長差ΔＬ）で増加するようになっている。つまり、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、最も内側にあるチャネル導波路２１1の長さをＬ0とすると、ｍ番目のチャネル導波路２１mの長さは、Ｌ0＋（ｍ−１）ΔＬとなる。
【００２３】
以上説明した構成を有する第１実施形態に係るＡＷＧ１０は、アレイ導波路がＭ本のチャネル導波路からなり、各チャネル導波路が全て同じ幅で、かつ各チャネル導波路の長さが一定の光路長差ΔＬで増加する従来のＡＷＧと下記を除いて同じ構成を有する。従来のＡＷＧでは、アレイ導波路の各チャネル導波路は、全て同じ幅（以下、「基本導波路幅Ｗ１」という。）に形成されている。このような従来のＡＷＧをフォトリソグラフィ技術などを用いて作製する場合、使用されるフォトマスクは、その導波路形成領域の一部であるアレイ導波路形成領域に、基本導波路幅Ｗ１の複数本のチャネル導波路を形成するための導波路パターンを有する。このように、アレイ導波路の各チャネル導波路を全て同じ基本導波路幅Ｗ１に形成する導波路パターンを有するフォトマスクを、以下の説明では「従来のフォトマスク」と呼ぶ。
【００２４】
図１に示す本発明の第１実施形態に係るＡＷＧ１０は、アレイ導波路２０には、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mの少なくとも一部のチャネル導波路の形状を変えることで、少なくとも一部のチャネル導波路に所定の位相を付与する位相修正部３０が設けられている。
【００２５】
本実施形態では、位相修正部３０は、アレイ導波路に生じる２次関数的位相誤差分布を修正するために、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃで表される大きさの位相を付与するように形成されている。ここで、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【００２６】
この位相修正部３０は、図１および図２（ａ）に示すように、アレイ導波路２０の直線導波路部２０ａに設けられている。なお、図２（ａ）は、図１で示す位相修正部３０の構造を拡大して示すと共に、位相修正部３０によりアレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mに付与される２次関数の位相分布１６を模式的に示している。この図２（ａ）においても、アレイ導波路２０のチャネル導波路２１1〜２１Mの本数を簡略化のために実際の本数Ｍより少ない本数で示してある。
【００２７】
位相修正部３０は、チャネル導波路２１1〜２１Mのうちｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃで表される大きさの位相を付与することにより当該ｍ番目のチャネル導波路の位相誤差を修正するための構造を有する。該構造としては、例えば、ｍ番目のチャネル導波路にて位相修正部が必要な場合には、ｍ番目のチャネル導波路の位相修正部に対応する領域に、該ｍ番目のチャネル導波路に応じた長さを有し、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２を有する幅広導波路を組み込む。そして、位相修正部３０は、Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、当該幅広導波路をそれぞれ含み、かつ、当該幅広導波路の長さをチャネル導波路毎に異ならせた構造を有する。
【００２８】
具体的には、図２（ａ）に示すように、位相修正部３０において、３００番目（ｍ＝３００）のチャネル導波路２１300は、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３１と、テーパ導波路３２と、テーパ導波路３３と、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３４とが順に接続された構造を有する。つまり、このチャネル導波路２１300には、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路が設けられていない。
【００２９】
なお、本実施形態ならびに下記いずれの実施形態においても、高次モードが発生しないように、テーパ導波路におけるテーパの長さや角度、形状が適宜決められている。各チャネル導波路のテーパ導波路のテーパの長さや角度、形状はそれぞれ同一とすればよい。
【００３０】
位相修正部３０において、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、チャネル導波路２１300以外の各チャネル導波路２１n（１≦ｎ≦Ｍ、ｎ≠３００）は、図２（ａ），（ｂ）に示すように、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３５と、テーパ導波路３６と、幅Ｗ２の幅広導波路３７と、テーパ導波路３８と、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３９とが順に接続された構造をそれぞれ有する。
【００３１】
位相修正部３０において、各チャネル導波路２１nの幅広導波路３７の長さＬをチャネル導波路毎に異ならせてある。本例では、その長さＬは、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃで表される大きさの位相を付与するために、次のように設定されている。
【００３２】
１番目のチャネル導波路２１1の幅広導波路３７の長さＬとＭ（６００）番目のチャネル導波路２１Mの幅広導波路３７の長さＬが最も長く、１番目のチャネル導波路２１1からチャネル導波路２１299へ向かって次第に短くなっていると共に、チャネル導波路２１Mからチャネル導波路２１301へ向かって次第に短くなっている。
【００３３】
また、位相修正部３０において、各テーパ導波路３２，３３，３６および３８は全て同一の形状である。このように同一の形状である一対のテーパ導波路をＭ本のチャネル導波路２１1〜２１Mの各々に設けているので、一対のテーパ導波路を設けたことにより各チャネル導波路２１1〜２１M間に位相差が生じることはない。
【００３４】
位相修正部３０によりアレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mに付与される位相φは、次式で与えられる。
φ＝（２π／λ）（ｎcorr−ｎorg）・Ｌ    ・・・式１
ここで、ｎorgは各チャネル導波路の基本導波路幅Ｗ１の直線導波路の屈折率、ｎcorrは各チャネル導波路の幅広導波路の屈折率、Ｌは各チャネル導波路の幅広導波路の長さである。
【００３５】
上記位相修正部３０では、アレイ導波路２０の直線導波路部２０ａ、つまり、各チャネル導波路２１1〜２１M（チャネル導波路２１300を除く）の直線導波路部に、幅Ｗ２の幅広導波路３７が設けられている。これにより、各チャネル導波路の実効屈折率が大きくなるため、各チャネル導波路に、幅広導波路を設けない場合に付与される位相より大きな位相が付与されるようになっている。そして、位相修正部３０では、各チャネル導波路２１1〜２１M（チャネル導波路２１300を除く）の幅広導波路３７の長さＬをｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃで表される大きさの位相を付与するように設定することで、各チャネル導波路２１1〜２１M（チャネル導波路２１300を除く）に付与される位相の大きさが異なるようになっている。
【００３６】
このような構造の位相修正部３０をアレイ導波路２０の直線導波路部に設けることにより、チャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃで表される大きさの位相を付与することができる。
【００３７】
図２（ａ）において、符号１６は、位相修正部３０によりアレイ導波路２０に付与される２次関数の位相分布を模式的に示している。この位相分布１６は、図２（ａ）の上下方向が位相の大きさを表している。
【００３８】
また、本実施形態では、各チャネル導波路２１1〜２１M（チャネル導波路２１300を除く）の幅広導波路３７の中心、および、チャネル導波路２１300のテーパ導波路３２とテーパ導波路３３の接続位置を、それぞれアレイ導波路２０の中心Ｃと一致させてある。このため、位相修正部３０により、各チャネル導波路２１1〜２１Mには、ＡＷＧ１０の中心、つまりアレイ導波路２０の中心Ｃに関して左右対称に位相が付与されるようになっている。
【００３９】
このような位相修正部３０をアレイ導波路２０の直線導波路部に設けたＡＷＧ１０を、フォトリソグラフィ技術を用いて作製する場合、上記「従来のフォトマスク」とは構造の異なる図３に示すようなフォトマスク４０を用いる。
【００４０】
図３は、フォトマスク４０に形成されたＡＷＧ１０の各導波路を形成する導波路パターンのうち、アレイ導波路２０の各チャネル導波路を形成するアレイ導波路形成領域における前記位相修正部３０を形成する位相修正子の部分のみを示している。
【００４１】
このフォトマスク４０は、図３に示す位相修正子４０ａを有する。この位相修正子４０ａには、図２（ａ）に示す位相修正部３０におけるＭ本のチャネル導波路２１1〜２１Mをそれぞれ形成するための、図３に示すような導波路パターン４１1〜４１Mが形成されている。このフォトマスク４０を以下の説明では「本発明のフォトマスク」と呼ぶ。
【００４２】
なお、このような構成を有する第１実施形態に係るＡＷＧ１０では、波長の異なる複数の光が多重された光（λ１〜λｎ）が入力導波路１２1〜１２3の一つ、例えば入力導波路１２2に入射すると、この光（λ１〜λｎ）は、第１のスラブ導波路１３で回折により広がり、アレイ導波路２０に入射する。アレイ導波路２０はＭ本のチャネル導波路２１1〜２１Mによって構成されており、隣り合うチャネル導波路は一定の光路長差ΔＬをもって配列されている。このため、アレイ導波路２０の出力端では、それぞれのチャネル導波路２１1〜２１Mを通過した光に位相差が付けられる。アレイ導波路２０を通過した光は出力スラブ導波路１５に伝搬され、回折により広がるが、それぞれのチャネル導波路２１1〜２１Mを通過した光は互いに干渉し、結果として波面の揃う方向にのみ強めあい集光する。
【００４３】
この集光方向は波長によって異なるため、出力スラブ導波路１５の出射部に、波長によって異なるそれぞれの集光位置に出力導波路１４1〜１４nを配置することにより、各出力導波路１４1〜１４nから異なる波長の光λ１〜λｎを取り出すことができる。この場合、ＡＷＧ１０は分波器として機能する。ＡＷＧ１０を合波器として使用する場合には、異なる波長の光λ１〜λｎを出力導波路１４1〜１４nにそれぞれ入射させると、合波されて多重された光（λ１〜λｎ）が入力導波路１２1〜１２3の一つ、例えば入力導波路１２2から出射される。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアレイ導波路格子（ＡＷＧ）１０Ａを図４（ａ）および図４（ｂ）に基づいて説明する。
【００４５】
第２実施形態に係るＡＷＧ１０Ａでは、アレイ導波路に生じる３次関数的位相誤差分布を修正するために、位相修正部３０Ａが、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄで表される大きさの位相を付与するように形成されている。ここで、ａ、ｂ、ｃおよびｄは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。ＡＷＧ１０Ａの位相修正部３０Ａ以外の構成は、上述した第１実施形態に係るＡＷＧ１０と同様である。
【００４６】
この位相修正部３０Ａは、図４（ａ）に示すように、上記第１実施形態における位相修正部３０と同様にアレイ導波路２０の直線導波路部２０ａ（図１参照）に設けられている。なお、図４（ａ）は、図２（ａ）と同様に、位相修正部の構造を拡大して示すと共に、位相修正部３０Ａによりアレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mに付与される３次関数的位相分布を模式的に示している。また、この図４（ａ）においても、アレイ導波路２０のチャネル導波路２１1〜２１Mの本数を簡略化のために実際の本数Ｍ（Ｍ＝６００）より少ない本数で示してある。
【００４７】
位相修正部３０Ａは、チャネル導波路２１1〜２１Mのうちｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄで表される大きさの位相を付与することにより当該ｍ番目のチャネル導波路の位相誤差を修正するための構造を有する。該構造としては、例えば、ｍ番目のチャネル導波路にて位相修正部が必要な場合には、ｍ番目のチャネル導波路の位相修正部に対応する領域に、ｍ番目のチャネル導波路に応じた長さを有し、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２を有する幅広導波路を組み込む。そして、位相修正部３０Ａは、Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、当該幅広導波路をそれぞれ含み、かつ、当該幅広導波路の長さをチャネル導波路毎に異ならせた構造を有する。
【００４８】
具体的には、図４（ａ）に示すように、位相修正部３０Ａにおいて、６００番目（Ｍ＝６００）のチャネル導波路２１Mは、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３１ａと、テーパ導波路３２ａと、テーパ導波路３３ａと、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３４ａとが順に接続された構造を有する。つまり、このチャネル導波路２１Mには、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路が設けられていない。
【００４９】
また、位相修正部３０Ａにおいて、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、チャネル導波路２１M以外の各チャネル導波路２１n（１≦ｎ≦Ｍ−１）は、図４（ｂ）に示すように、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３５ａと、テーパ導波路３６ａと、幅Ｗ２の幅広導波路３７ａと、テーパ導波路部３８ａと、基本導波路幅Ｗ１の直線導波路３９ａとが順に接続された構造をそれぞれ有する。
【００５０】
また、位相修正部３０Ａにおいて、各チャネル導波路２１nに付与される位相がそれぞれ異なるように、各チャネル導波路２１nの幅広導波路３７ａの長さＬはチャネル導波路毎に異なる。本例では、その長さＬは、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄで表される大きさの位相を付与するために、次のように設定されている。
【００５１】
１番目のチャネル導波路２１1の幅広導波路３７の長さＬが最も長く、１番目のチャネル導波路２１1からチャネル導波路２１M-1へ向かって次第に短くなっている。また、位相修正部３０Ａにおいて、各テーパ導波路３２ａ，３３ａ，３６ａおよび３８ａは全て同一の形状である。
【００５２】
このような構造の位相修正部３０Ａをアレイ導波路２０の直線導波路部２０ａに設けることにより、チャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄで表される大きさの位相を付与することができる。
【００５３】
図４（ａ）において、符号１７は、位相修正部３０Ａによりアレイ導波路２０に付与される３次関数の位相分布を模式的に示している。
【００５４】
また、本実施形態では、チャネル導波路２１1〜２１M-1の各幅広導波路３７ａの中心、およびチャネル導波路２１Mのテーパ導波路３２ａとテーパ導波路３３ａの接続位置を、それぞれアレイ導波路２０の中心Ｃと一致させてある。このため、位相修正部３０Ａにより、各チャネル導波路２１1〜２１Mには、ＡＷＧ１０Ａの中心、つまりアレイ導波路２０の中心Ｃに関して左右対称に位相が付与されるようになっている。
【００５５】
このような位相修正部３０Ａをアレイ導波路２０の直線導波路部２０ａに設けたＡＷＧ１０Ａを、フォトリソグラフィ技術などを用いて作製する場合、図３に示す本発明のフォトマスク４０の位相修正子４０ａと同様に、図４（ａ）に示す位相修正部に係る位相修正子を有する本発明のフォトマスク（図示省略）を用いる。このフォトマスクの位相修正子には、図４（ａ）に示す位相修正部３０ＡにおけるＭ本のチャネル導波路２１1〜２１Mをそれぞれ形成するための導波路パターンが形成されている。
【００５６】
（第３実施形態）
＜ＡＷＧ１０の作製方法＞
次に、上記構成を有するＡＷＧ１０或いはＡＷＧ１０Ａの作製方法を説明する。
【００５７】
工程（１）まず、上記「従来のフォトマスク」を用いて、フォトリソグラフィ技術などにより、上記「従来のＡＷＧ」を作製する。つまり、幅が同じＭ本のチャネル導波路からなるアレイ導波路を有する従来のＡＷＧを作製する。ここでは、例えば５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧを作製する。
【００５８】
工程（２）次に、上記工程（１）で作製した従来のＡＷＧの透過スペクトルを測定し、その実測値を求める。
５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧを作製した結果を図５（ａ）、（ｂ）および図６（ａ）、（ｂ）に示す。図５（ａ）において、曲線１００はそのフラット型ＡＷＧにおける設計値の透過スペクトルを、曲線１０１、１０２および１０３は作製した従来のＡＷＧ（ＡＷＧチップ）Ａ，ＢおよびＣの透過スペクトルの実測値をそれぞれ示す。また、図６（ａ）において、曲線１００はそのフラット型ＡＷＧにおける設計値の透過スペクトルを、曲線１０４，１０５および１０６は作製されたＡＷＧチップＤ，ＥおよびＦの透過スペクトルの実測値をそれぞれ示す。
【００５９】
図５（ａ）から、ＡＷＧチップＡ，ＢおよびＣの透過スペクトル形状がほぼ一致していることが分かる。また、図６（ａ）から、ＡＷＧチップＤ，ＥおよびＦの透過スペクトル形状がほぼ一致していることが分かる。これらのことから、透過スペクトル形状がほぼ一致したＡＷＧチップＡ，ＢおよびＣ、並びにＤ、ＥおよびＦを作製できていることが分かる。
【００６０】
また、良く観察すると、図５（ａ）では、曲線１０１、１０２、および１０３で示すＡＷＧチップＡ，ＢおよびＣの透過スペクトルが設計値の透過スペクトルより広がり、かつスペクトルトップがそれぞれ丸まっていることが分かる（図５（ｂ）参照）。一方、図６（ａ）では、曲線１０４，１０５および１０６で示すＡＷＧチップＤ，ＥおよびＦの透過スペクトルのスペクトルトップの部分に傾斜が発生していることが分かる（図６（ｂ）参照）。
【００６１】
本発明者は、この後、様々なＡＷＧを作製したが、作製したＡＷＧが示す透過スペクトル特性は、図５（ａ）若しくは図６（ａ）のいずれかに該当する場合が多いことが分かった。
【００６２】
図５（ａ）若しくは図６（ａ）で示す透過スペクトル特性のいずれの場合も、アレイ導波路の中に位相の変化が起こっていて、ＡＷＧの特性が劣化している。つまり、図５（ａ）の曲線１０１、１０２、および１０３で示すＡＷＧチップＡ，ＢおよびＣには、フォトマスク自体の製造誤差に起因して、アレイ導波路に位相誤差が発生しており、ＡＷＧの特性が劣化している。同様に、図６（ａ）の曲線１０４、１０５、および１０６で示すＡＷＧチップＤ，ＥおよびＦには、フォトマスク自体の製造誤差に起因して、アレイ導波路に位相誤差が発生しており、ＡＷＧの特性が劣化している。
【００６３】
工程（３）次に、上記工程（２）で求めた従来のＡＷＧの透過スペクトル特性の劣化（図５（ａ）、図６（ａ）に示す特性の劣化）から、フォトマスク自体の製造誤差に起因して、アレイ導波路２０に発生している位相誤差分布を計算により求める。ここでは、例えば、２次関数或いは３次関数の位相誤差に限定して、測定値とのフィッティングを行って、アレイ導波路２０に発生している位相誤差分布を求める。  
【００６４】
つまり、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与して透過率の計算を行い、設計値の透過スペクトルにフィッティングする２次関数の位相誤差分布を求める。或いは、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与して透過率の計算を行い、設計値の透過スペクトルにフィッティングする３次関数の位相誤差分布を求める。なお、ここにいう「位相誤差分布」は、アレイ導波路を構成する各チャネル導波路に生じた位相誤差の分布である。
【００６５】
２次関数の位相分布をＡＷＧに与えた場合、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、透過スペクトルが広がり，かつスペクトルトップの部分が丸まることがわかった。図７（ａ）は、ｂ＝ｃ＝０とし、かつａの値を−０．５π〜０．５πの範囲で、０．１πきざみで変化させた場合に得られる１１通りの透過スペクトルの計算値を示している。
【００６６】
一方、３次関数の位相分布をＡＷＧに与えた場合、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、スペクトルトップの部分に傾斜が発生することがわかった。図８（ａ）は、ｂ＝ｃ＝ｄ＝０とし、かつａの値を−０．５π〜０．５πの範囲で０．１πきざみで変化させた場合に得られる１１通りの透過スペクトルの計算値を示している。
【００６７】
そこで、工程（３）では、作製後のＡＷＧの透過スペクトル特性を測定し、図５（ａ）に示す透過スペクトル特性（実測値）が得られた場合には２次関数の位相誤差分布を、図６（ａ）に示す透過スペクトル特性（実測値）が得られた場合には３次関数の位相誤差分布を設計値にそれぞれ与えて透過スペクトルを計算する。そして、計算した透過スペクトルが、最小自乗法的に図５（ａ）或いは図６（ａ）の曲線１００で示す設計値の透過スペクトルにフィッティングする位相誤差分布を抽出する。
【００６８】
このように、工程（３）では、インプット情報として２次関数或いは３次関数の位相誤差をアレイ導波路２０に与える位相修正部を前提に計算を行い、もっとも実測値に近い形を見つける。
【００６９】
例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示すようなＡＷＧの特性の劣化がある場合、アレイ導波路２０の中に位相の変化が起こっている。この場合、工程（３）では、図５（ａ）に示す特性が得られた上記従来のＡＷＧの設計値に２次関数的な位相分布を入れて逆計算すると、ほぼ設計値に近い透過スペクトル特性の実測値が得られる。
【００７０】
このことを逆に言うと、実際に作った図５（ａ）に示すような特性の劣化がある従来のＡＷＧでは、設計値から外れた位相分布（位相誤差分布）が発生しているということになるので、その位相誤差分布を修正する位相修正子を設計の段階からフォトマスクに入れ込んでおけば、最終的に作製されるＡＷＧ１０は、ほぼ設計値に近い透過スペクトル特性が得られるということになる。
【００７１】
一方、図６（ａ）、（ｂ）に示すようなＡＷＧの特性の劣化がある場合、アレイ導波路２０の中に位相の変化が起こっている。この場合、工程（３）では、図６（ａ）に示す特性が得られた上記従来のＡＷＧの設計値に３次関数的な位相分布を入れて逆計算すると、ほぼ設計値に近い透過スペクトル特性の実測値が得られる。
【００７２】
このことを逆に言うと、実際に作った図６（ａ）に示すような特性の劣化がある従来のＡＷＧでは、設計値から外れた位相分布（位相誤差分布）が発生しているということになるので、その位相誤差分布を修正する位相修正子を設計の段階からフォトマスクに入れ込んでおけば、最終的に作製されるＡＷＧ１０Ａは、ほぼ設計値に近い透過スペクトル特性が得られるということになる。
【００７３】
工程（４）次に、上記工程（３）で計算した位相誤差分布を修正するような（無くすような）位相を、アレイ導波路の各チャネル導波路に付与する位相修正部（図２（ａ）の位相修正部３０或いは図４（ａ）の位相修正部３０Ａ）の形状を決定する。この工程では、例えば各チャネル導波路２１1〜２１Mの幅広導波路３７の幅Ｗ２とその長さＬとを決める。例えば、上記式１において、ｎcorrは幅Ｗ２に依存するが、幅Ｗ２を固定した場合、ｎcorrは定数となり、位相φは幅広導波路の長さＬによって調整できることになる。従って、式１において、Ｌ以外は定数なので、工程（３）で求められた、各チャネル導波路に付与するべき位相φに対応するＬを求めることができる。なお、ここでは、Ｗ２を固定した場合を説明したが、Ｌを固定し、Ｗ２を変えた場合にも付与するべき位相φの値を調整することができる。
【００７４】
工程（５）次に、上記工程（４）で決定した形状の位相修正部が導入されたアレイ導波路を形成するためのアレイ導波路形成領域を有するフォトマスクを作製する（「本発明のフォトマスク」）。
【００７５】
上記第１実施形態では、図５に示す透過スペクトル特性１０１、１０２、１０３を示すＡＷＧを作製するのに使用された従来のフォトマスクに、工程（３）で計算した位相誤差分布を修正するような（無くすような）位相を付与する位相修正子（位相修正部３０）をアレイ導波路の直線導波路部に配置した本発明のフォトマスク４０（図３）を新たに作製する。
【００７６】
すなわち、工程（１）で用いた従来のフォトマスクを製造するプロセス、製造環境（製造装置など）において、該従来のフォトマスクのアレイ導波路の直線導波路の一部分に対応する領域が工程（４）で得られた位相修正部３０（あるいは位相修正部３０Ａ）に変更されるように、位相修正子を設けたフォトマスクを製造する。このようにすることで、工程（１）で用いた従来のフォトマスクのアレイ導波路の一部に、工程（２）〜（４）にて求められた構造の位相修正子が組み込まれた本発明のフォトマスクを得ることができる。
【００７７】
従来では、ある形状のアレイ導波路を有するＡＷＧを製造する際に、該ＡＷＧの製造プロセス、製造環境、ＡＷＧ形状等に固有の誤差が生じ、該誤差が作製後のＡＷＧの位相誤差に少なくとも影響を与えており、その結果、誤差が２次関数的または３次関数的に分布することになる。従って、同一の形状のＡＷＧに対して同一の製造プロセス、製造環境を用いてＡＷＧ用のフォトマスクを作製する限り、同一の傾向の、すなわち２次関数的または３次関数的な、位相誤差が生じてしまう。
【００７８】
これに対して、本実施形態では、上述のように、一度従来のフォトマスクにてＡＷＧを作製し、該フォトマスクの製造プロセス、製造環境、ＡＷＧ形状等に固有の誤差を反映する位相誤差を求め、該位相誤差を修正するような位相修正部の構造を決定し、上記従来のフォトマスクと同一の製造プロセス、製造環境によって、同一のＡＷＧ用のフォトマスクのアレイ導波路の一部に位相修正子を組み込んだフォトマスクを製造する。従って、該フォトマスクによりＡＷＧを形成すると、上記位相誤差を修正したＡＷＧを形成することができる。
【００７９】
本実施形態では、工程（１）にて用いたフォトマスクにて形成されたＡＷＧに基づいて工程（４）にて決定された位相修正子を組み込んだフォトマスクを新たに製造する形態を説明したが、本実施形態で重要なことは、工程（１）にて用いた形状のフォトマスクに、工程（４）にて決定された位相修正部の構造を組み込むことである。従って、例えば、工程（１）にて用いたフォトマスクのアレイ導波路の直線導波路の一部に対応する部分を、削除し、そこへ工程（４）にて決定された構造の位相修正部を配置することで本発明のフォトマスク４０を作製しても良い。
【００８０】
同様に、上記第２実施形態では、図６に示す透過スペクトル特性１０４、１０５、１０６を示すＡＷＧを作製するのに使用された従来のフォトマスクに、工程（３）で計算した位相誤差分布を修正するような（無くすような）位相を付与する位相修正子（位相修正部３０Ａ）をアレイ導波路の直線導波路部に配置した本発明のフォトマスク（図示省略）を新たに作製する。または、工程（１）にて用いたフォトマスクのアレイ導波路の直線導波路の一部に対応する部分を、削除し、そこへ工程（４）にて決定された構造の位相修正部を配置することで本発明のフォトマスク４０を作製しても良い。
【００８１】
このように、位相誤差分布を修正する導波路パラメータを、位相修正子として、あらかじめ本発明のフォトマスクに入れ込んでおく。
【００８２】
工程（６）次に、上記工程（５）で作製した本発明のフォトマスクを用いて上記第１実施形態のＡＷＧ（５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ）１０或いは上記第２実施形態のＡＷＧ（５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ）１０Ａを作製する。
【００８３】
（実施例１）
通常の石英系ＰＬＣ技術を用いて図２（ａ）に示すような位相修正部３０を有する５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ１０（図１参照）を作製した。この際、図３に示す本発明のフォトマスク４０には、チャネル導波路２１1〜２１Mのｍ番目のチャネル導波路に対し、０．７π（ｍ−Ｍ／２）2となる位相を付与するように、幅Ｗ２の幅広導波路３７を形成すると共に、各幅広導波路３７の長さＬが所定値になるように設定した。作製したＡＷＧ１０の透過スペクトル特性を図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）、（ｂ）から、作製したＡＷＧ１０では、ほぼ設計値通りの透過スペクルが得られており、本発明の方法が非常に有効であることが分かる。
【００８４】
（実施例２）
通常の石英系ＰＬＣ技術を用いて図４（ａ）に示すような位相修正部３０Ａを有する５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧ１０Ａを作製した。この際、上記本発明のフォトマスク中には、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）番目のチャネル導波路に対し、０．３π（ｍ−Ｍ／２）3となる位相を付与するように、幅Ｗ２の幅広導波路３７ａ（図４（ｂ）参照）を形成すると共に、各幅広導波路３７ａの長さＬが所定量になるように設定した。作製したＡＷＧ１０Ａの透過スペクトル特性を図１０（ａ）、（ｂ）に示す。図１０（ａ）、（ｂ）から、作製したＡＷＧ１０Ａでは、ほぼ設計値通りの透過スペクルが得られており、本発明の方法が非常に有効であることが分かる。
【００８５】
上記第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）位相修正部３０が、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与することで、アレイ導波路２０の位相誤差を解消すべくアレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mの位相を変化させ、設計値に近い透過スペクトルが得られる。つまり、上記従来のフォトマスクで発生している位相誤差を修正する形状をあらかじめ本発明のフォトマスク４０に設けた位相修正子に入れ込んでおき、そのフォトマスク４０を用いてＡＷＧを作製することで、設計特性に近い透過スペクトル特性を得ることができると共に、量産性に優れたＡＷＧ１０を実現することができる。
（２）図２（ａ）に示す位相修正部３０が、アレイ導波路２０の直線導波路部２０ａに設けられているので、位相修正部３０を形成するための導波路パターンを有するフォトマスク４０の設計およびＡＷＧ１０自体の設計が容易になる。
（３）位相修正部３０により、各チャネル導波路２１1〜２１Mには、アレイ導波路２０の中心Ｃに関して左右対称に位相が付与されるようになっているので、各チャネル導波路２１1〜２１Mの位相を、中心Ｃに関して左右対称に等分に変化させることができ、設計値に近い透過スペクトルが得られる。
（４）位相修正部３０は、アレイ導波路２０の一部の狭い領域、つまり、直線導波路部２０ａにのみ設けてあるので、フォトマスク４０自体の作製誤差が位相修正部３０に及ぼす影響は無視でき、設計値に近い透過スペクトルが得られる。
【００８６】
上記第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）位相修正部３０Ａが、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与することで、アレイ導波路２０の位相誤差を解消すべくアレイ導波路２０の各チャネル導波路２１1〜２１Mの位相を変化させ、設計値に近い透過スペクトルが得られる。つまり、上記従来のフォトマスクで発生している位相誤差を修正する形状をあらかじめ本発明のフォトマスクに設けた位相修正子に入れ込んでおき、そのフォトマスクを用いてＡＷＧを作製することで、設計特性に近い透過スペクトル特性を得ることができると共に、量産性に優れたＡＷＧ１０Ａを実現することができる。
（２）図４（ａ）に示す位相修正部３０Ａが、アレイ導波路２０の直線導波路部２０ａに設けられているので、位相修正部３０Ａを形成するための導波路パターンを有するフォトマスクの設計およびＡＷＧ１０Ａ自体の設計が容易になる。
（３）位相修正部３０Ａにより、各チャネル導波路２１1〜２１Mには、アレイ導波路２０の中心Ｃに関して左右対称に位相が付与されるようになっているので、各チャネル導波路２１1〜２１Mの位相を、中心Ｃに関して左右対称に等分に変化させることができ、設計値に近い透過スペクトルが得られる。
（４）位相修正部３０Ａは、アレイ導波路２０の一部の狭い領域、つまり、直線導波路部２０ａにのみ設けてあるので、フォトマスク自体の作製誤差が位相修正部３０に及ぼす影響は無視でき、設計値に近い透過スペクトルが得られる。
【００８７】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
上記各実施形態では、５０ＧＨｚ−８０ｃｈのフラット型ＡＷＧを作製する場合について一例として説明したが、周波数間隔とチャネル数の異なるフラット型ＡＷＧにも本発明は適用される。例えば、１００ＧＨｚ−４０ｃｈのフラット型ＡＷＧにも本発明は適用される。
【００８８】
また、本発明は、フラット型ＡＷＧに限らず、透過スペクトルがガウス関数形状を有するガウシアン型ＡＷＧにも適用可能である。この場合、上記第１実施形態と同様に、位相修正部は、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、ｍ（１≦ｍ≦Ｍ）番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与するように形成される。
【００８９】
また、上記各実施形態では、位相修正部は、Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路をそれぞれ含み、かつ、幅広導波路の長さをチャネル導波路毎に異ならせ構造を有しているが、本発明はこれに限定されない。位相修正部が、Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、各チャネル導波路の光路長を変更させることで２次関数および３次関数的な位相誤差分布を修正するように、各チャネル導波路の長さのみを変化させた構造を有するＡＷＧにも本発明は適用される。
【００９０】
各チャネル導波路の長さのみを変化させる方法として、例えば、次の２つがある。
（１）ｍ番目のチャネル導波路２１mに対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与するように、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mの長さのみを変化させる。この場合、ｍ番目のチャネル導波路２１mの長さは以下の式で表される。
Ｌ0＋（ｍ−１）ΔＬ＋（λ／２π）[ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃ]
ここで、Ｌ0は、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、最も内側にあるチャネル導波路２１1の長さである。
【００９１】
（２）ｍ番目のチャネル導波路２１mに対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与するように、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mの長さのみを変化させる。この場合、ｍ番目のチャネル導波路２１mの長さは以下の式で表される。
Ｌ0＋（ｍ−１）ΔＬ＋（λ／２π）[ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄ]
ここで、Ｌ0は、Ｍ本のチャネル導波路２１1〜２１Mのうち、最も内側にあるチャネル導波路２１1の長さである。
【００９２】
（第４実施形態）
本発明に係る第４実施形態は、上記第３実施形態の各工程とほぼ同じの工程を有するが、工程（３）において、アレイ導波路に発生している位相誤差分布を２次関数或いは３次関数の位相誤差に限定して測定値とのフィッティングを行ってアレイ導波路に発生している位相誤差分布を求めるのではなく、実際に各チャネル導波路に生じている設計値からの位相誤差を測定することによって、アレイ導波路に発生している位相誤差分布を求めることを特徴とする。
【００９３】
このように実際に測定することにより求められた位相誤差分布を用いて工程（４）で位相修正部の形状を決定する。その他の工程は第３実施形態と同じである。本実施形態では、各チャネルごとの位相誤差の測定が必要なため、第３実施形態にくらべ測定にかかる時間をさらに必要とするが、より正確に位相誤差分布を修正することができる。
【００９４】
（第５実施形態）
本発明に係る第５実施形態は、位相修正部にのみＵＶ照射を行うことで、ＵＶ照射された位相修正部の屈折率をわずかに変化させ、ＡＷＧの特性の微調整を可能にする。なお、位相修正部の各チャネル導波路には、上記したように、付与する位相の大きさに応じた長さを有する幅広導波路を含む構成としてもよく、位相修正部の各チャネル導波路の長さのみをそれぞれ変化させた構成としてもよい。
【００９５】
本実施形態では、通常の石英系ＰＬＣ作製技術を用いて、５０ＧＨｚ−９６ｃｈフラット型ＡＷＧを作製する。上記実施例１や実施例２に係る本発明のフォトマスクにより形成されたＡＷＧには、２次関数又は３次関数的な位相誤差分布を修正する位相修正部が設けられている。
【００９６】
上記実施例１に係る本発明のマスクを使用して作製した５０ＧＨｚ−９６ｃｈフラット型ＡＷＧの透過スペクトル特性を図１１に示す。図１１は、アレイ導波路のｍ番目のチャネル導波路に対して０．７π（ｍ−Ｍ／２）2の位相を付与するように位相修正部が設けられた５０ＧＨｚ−９６ｃｈフラット型ＡＷＧにおける透過スペクトルを示す図である。曲線２００は、当該ＡＷＧの設計値の透過スペクトルを、曲線２０１は作製した当該ＡＷＧの位相修正部にＵＶを照射する前の透過スペクトルの実測値を、曲線２０２は作製した当該ＡＷＧの位相修正部にＵＶを照射した後の透過スペクトルの実測値を示す。
【００９７】
図１２はエキシマレーザ３００、金属シャドウマスク３０１、ＡＷＧチップ３０２およびＵＶ照射用窓３０３を用いたＵＶ照射構成を示す図である。図１２に示すように、上記ＵＶ照射は、作製したＡＷＧの位相修正部にのみＵＶ照射用の窓を開けた金属マスクを通じて、位相修正部に１９３ｎｍＡｒＦエキシマレーザを５分間照射した。なお、ＵＶ照射量、照射時間は、位相修正部のチャネル導波路の特性に応じて適宜設定することができる。
【００９８】
図１１に示されるように、位相修正部にＵＶ照射後のＡＷＧの透過スペクトル２０２は、ＵＶ照射前に比べ、設計値の透過スペクトルにより近い値をとる。このように、位相修正部にのみＵＶ照射を行うことでＡＷＧの特性の微調整が可能となる本実施形態によれば、第１および第２実施形態にかかるＡＷＧに対して、さらなる微調整を可能とするため、５０ＧＨｚ−９６ｃｈのようなさらにハイエンドのＡＷＧに対して有効である。
【００９９】
また、本実施形態においては、位相修正部全体にのみＵＶを照射すればよいので、アレイ導波路の各チャネル毎に個別に各チャネルの修正量に応じてＵＶを照射するような手間は必要なく、非常に簡便な方法である。
【０１００】
なお、本実施形態では、５０ＧＨｚ−９６ｃｈのＡＷＧに関して例示したが、本実施形態に係る発明はこれに限定して適用されるものではない。
【０１０１】
（第６実施形態）
上記第５実施形態では、位相修正部のみにＵＶ照射を行うことで、ＡＷＧの特性の微調整が可能である。本発明に係る第６実施形態においては、第５実施形態に係る位相修正部にＵＶ照射により達成されるＡＷＧの特性の微調整に加えて、さらなるＡＷＧの特性の微調整を可能にする。
【０１０２】
図１３の（ａ）は、本実施形態にかかるＡＷＧの位相修正部の構造を示す模式図であり、位相修正部は、＋微調整用の位相修正部４０１、メイン用の位相修正部４０２、−微調整用の位相修正部４０３を含む。図１３の（ｂ）は、図１３（ａ）に示す位相修正部の拡大図である。
【０１０３】
通常の石英系ＰＬＣ作製技術を用い、上記実施例１に係る本発明のマスクを使用して作製された５０ＧＨｚ−９６ｃｈフラット型ＡＷＧには、図１３で示されるようにアレイ導波路の直線導波路部に、２次関数的な位相誤差分布を修正する位相修正部４０１ないし４０３が設けられている。位相修正部４０１にはｍ番目のチャネル導波路に０．７π（ｍ−Ｍ／２）2の位相（＋側微調整用）を、位相修正部４０２にはｍ番目のチャネル導波路に０．７π（ｍ−Ｍ／２）2の位相（メイン用）を、そして、位相修正部４０３にはｍ番目のチャネル導波路に−０．７π（ｍ−Ｍ／２）2の位相（−側微調整用）を付与するように、アレイ導波路の直線導波路部に３つの位相修正部が設けられている。
【０１０４】
位相修正部の各チャネル導波路には、上記したように、付与する位相の大きさに応じた長さを有する幅広導波路を含む構成としてもよく、位相修正部の各チャネル導波路の長さのみをそれぞれ変化させた構成としてもよい。
【０１０５】
当業者ならば理解されるように、位相修正部４０１と４０３でいわゆるプッシュ−プル調整が可能になり、位相修正部４０１と４０３により付与される位相を合わせると０となることから、アレイ導波路に付与される初期の位相特性は位相修正部４０２のみの効果である。
【０１０６】
図１４において、曲線２００は、当該ＡＷＧの設計値の透過スペクトルを、曲線２０３は作製した当該ＡＷＧの位相修正部にＵＶを照射する前の透過スペクトルの実測値を、曲線２０４は作製した当該ＡＷＧの位相修正部にＵＶを照射した後の透過スペクトルの実測値を示す。
【０１０７】
ここでＵＶ照射は、上記第３実施形態と同様に、作製した当該ＡＷＧの位相修正部４０１〜４０３のうち１つの位相修正部にのみＵＶが照射されるように長方形の窓を開けた金属マスクを通じて、位相修正部に１９３ｎｍＡｒＦエキシマレーザを５分間照射した。なお、ＵＶ照射量は、位相修正部のチャネル導波路の特性に応じて適宜設定される。
【０１０８】
上記第３実施形態と比べると、本実施形態のさらなる有利な点は、メイン用位相修正部４０２へのＵＶ照射量が多すぎる又は少なすぎる場合に、微調整用位相修正部４０１または４０３に適当な量のＵＶ照射を行うことで、当該ＡＷＧの透過スペクトルの値を設計値に近づけることが可能になるということである。
【０１０９】
例えば、メイン用の位相修正部４０２に所定量のＵＶ照射を行ったが、ＵＶ照射量が少なすぎて当該ＡＷＧの透過スペクトルの値を設計値に近づけるための十分な効果が得られていない場合、＋微調整用の位相修正部４０１にさらに適当な量のＵＶ照射を行うことで、当該ＡＷＧの透過スペクトルの値を設計値により近づけることができる。或いは、メイン用位相修正部４０２へのＵＶ照射量が多すぎて、当該ＡＷＧの透過スペクトルの値が設計値から外れてしまった場合、−微調整用の位相修正部４０３にさらに適当な量のＵＶ照射を行うことで、当該ＡＷＧの透過スペクトルの値を設計値に近づけることができる。なお、本実施形態に係る発明は、ここに挙げた事例に限定されることなく適用できることは当業者ならば理解される。
【０１１０】
なお、本実施形態にかかる発明は、図１３で示すようにアレイ導波路の直線導波路部に３つの位相修正部４０１ないし４０３を設ける構成だけに限定されるものではない。例えば、２つの＋側微調整用位相修正部、１つのメイン用位相修正部、２つの−側微調整用位相修正部を有する５つの位相修正部であってもよい。つまり、微調整用の位相修正部により付与される位相の和が０になり、アレイ導波路に付与される初期の位相特性がメイン用の位相修正部のみの効果を達成できる構成であれば、複数個の位相修正部を有する構成をとることができる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０，１０Ａ：アレイ導波路格子（ＡＷＧ）
１２1〜１２3：入力導波路
１３：入力スラブ導波路
１４1〜１４n：出力導波路
１５：出力スラブ導波路
２０：アレイ導波路
２０ａ：直線導波路部
２１1〜２１M：チャネル導波路
２１m：ｍ番目のチャネル導波路
３０，３０Ａ：位相修正部
３７：幅広導波路
【図１】
2012032711.tif 000003
【図２】
2012032711.tif 000004
【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】
2012032711.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月26日(2011.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本以上の第１の導波路と、該第１の導波路に接続された第１のスラブ導波路と、
複数本の第２の導波路と、該第２の導波路が接続された第２のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と前記第２のスラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本（Ｍは自然数）のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、
前記アレイ導波路には、前記Ｍ本のチャネル導波路の少なくとも一部のチャネル導波路の幅および長さの少なくとも一方を変えることで、前記少なくとも一部のチャネル導波路に所定の位相を付与する位相修正部が設けられ、
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与することを特徴とするアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項２】
少なくとも１本以上の第１の導波路と、該第１の導波路に接続された第１のスラブ導波路と、
複数本の第２の導波路と、該第２の導波路が接続された第２のスラブ導波路と、前記第１のスラブ導波路と前記第２のスラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本（Ｍは自然数）のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、
前記アレイ導波路には、前記Ｍ本のチャネル導波路の少なくとも一部のチャネル導波路の幅および長さの少なくとも一方を変えることで、前記少なくとも一部のチャネル導波路に所定の位相を付与する位相修正部が設けられ、
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与することを特徴とするアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項３】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２の幅広導波路をそれぞれ含み、かつ、
前記幅広導波路の長さおよび幅の少なくとも一方を変えることにより、前記所定の位相を調節することを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路格子。
【請求項４】
前記位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路の一部或いは全部において、各チャネル導波路の長さが、前記各チャネル導波路の設計値の長さから各チャネル導波路毎に異ならせた構造を有することを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路格子。
【請求項５】
前記Ｍ本のチャネル導波路は直線導波路部をそれぞれ有し、前記位相修正部が前記直線導波路部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項６】
前記複数のチャネル導波路には、さらに第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部が設けられており、
前記第１および第２の微調整用位相修正部は、前記複数のチャネル導波路の一部或いは全部において、基本導波路幅より大きい幅の幅広導波路を含み、
前記所定の位相は、前記幅広導波路の長さおよび前記幅広導波路部の幅の少なくとも一方を変えることにより調節され、
前記第１の微調整用位相修正部と前記第２の微調整用位相修正部のそれぞれの前記幅広導波路の長さは、前記第１の微調整用位相修正部と第２の微調整用位相修正部により付与される位相を合わせると０となるように規定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項７】
前記位相修正部と前記第１の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）＋ｃとなる位相を付与し、
前記第２の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、−ａ（ｍ−Ｍ／２）2−ｂ（ｍ−Ｍ／２）−ｃとなる位相を付与することを特徴とする請求項６に記載のアレイ導波路格子。
ここで、ａ、ｂ、ｃは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項８】
前記位相修正部と前記第１の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、ａ（ｍ−Ｍ／２）3＋ｂ（ｍ−Ｍ／２）2＋ｃ（ｍ−Ｍ／２）＋ｄとなる位相を付与し、
前記第２の微調整用位相修正部は、前記Ｍ本のチャネル導波路のうち、ｍ番目のチャネル導波路に対し、−ａ（ｍ−Ｍ／２）3−ｂ（ｍ−Ｍ／２）2−ｃ（ｍ−Ｍ／２）−ｄとなる位相を付与することを特徴とする請求項６に記載のアレイ導波路。
ここで、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ−２π〜２π（ラジアン）の範囲内の値をとる定数である。
【請求項９】
前記複数のチャネル導波路は直線導波路部を有し、前記位相修正部と前記第１および第２の微調整用位相修正部が、前記直線導波路部に設けられていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子の製造方法であって、
前記アレイ導波路格子を用意するステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップを含むことを特徴とするアレイ導波路格子の製造方法。
【請求項１１】
請求項６乃至８のいずれか一つに記載のアレイ導波路格子の製造方法であって、
前記アレイ導波路格子を用意するステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップと、
前記位相修正部にＵＶ照射を行うステップの後に、前記第１および第２の微調整用位相修正部にＵＶ照射して、前記付与する位相の微調整を行うステップをさらに含むことを特徴とするアレイ導波路格子の製造方法。