(57)【要約】      （修正有）【課題】製造段階で特性を調整可能な波長合分波器を提供する。【解決手段】波長合分波器８００は、入力導波路８０２とモニター用導波路８２２とマッハツェンダ干渉計とアレイ導波路回折格子と複数の出力導波路８１２とから構成され、導波路に溝を形成し、その中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料８１８を充填することによってアサーマル化した波長合分波器の波長特性を調整する。具体的には、導波路に別の溝を形成し、その中に屈折率の異なる複数の屈折率調整材料を充填することによって波長特性を調整する。波長合分波器の波長特性を測定し、その測定結果に応じて、充填する屈折率調整材料の組み合わせを変更してもよい。これにより、波長合分波器の作製誤差に起因する特性のばらつきを補償し、歩留まりを改善することができる。アサーマル化された波長合分波器において、製造段階で波長合分波器の特性が調整可能になる。【選択図】図８
2012008597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力導波路（８０２）と、マッハツェンダ干渉計と、アレイ導波路回折格子と、複数の出力導波路（８１２）とを備える波長合分波器であって、
前記マッハツェンダ干渉計は、光路長が異なる２つのアーム導波路（８０４）から構成されており、この２つのアーム導波路は出力において光が干渉するように近接して配置され、
前記アレイ導波路回折格子は、第１のスラブ導波路（８０６）と、アレイ導波路（８０８）と、第２のスラブ導波路（８１０）とから構成され、前記第１のスラブ導波路（８０６）には、当該アレイ導波路回折光子単体での特性を測定するためのモニター用の導波路（８２２）が接続され、
前記マッハツェンダ干渉計の前記アーム導波路（８０４）には、第１の溝および複数の第２の溝が形成され、前記第１の溝の中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料（８１４）が充填され、前記第２の溝の中に屈折率調整材料（８１６）が充填され、前記アレイ導波路回折格子の前記第１のスラブ導波路（８０６）には、第３の溝が形成され、前記第３の溝の中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料（８１８）が充填されており、さらに、前記アレイ導波路回折格子の前記第２のスラブ導波路（８１０）には、複数の第４の溝が形成され、前記第４の溝の中に屈折率調整材料（８２０）が充填されていることによって前記マッハツェンダ干渉計と前記アレイ導波路回折格子を備えた波長合分波器全体として波長特性が調整されていることを特徴とする波長合分波器。
【請求項２】
入力導波路（８０２）と、
光路長が異なる２つのアーム導波路（８０４）から構成され、当該アーム導波路に第１の溝および複数の第２の溝が形成されているマッハツェンダ干渉計と、
第１のスラブ導波路（８０６）と、アレイ導波路（８０８）と、第２のスラブ導波路（８１０）とから構成され、前記第１のスラブ導波路（８０６）に第３の溝が形成され、前記第２のスラブ導波路（８１０）に複数の第４の溝が形成されているアレイ導波路回折格子と、
複数の出力導波路（８１２）と、
前記第１のスラブ導波路（８０６）に接続され、前記アレイ導波路回折光子単体での特性を測定するためのモニター用の導波路（８２２）と
を備える波長合分波器の波長特性を調整する方法であって、
前記第３の溝に所定の温度補償材料（８１８）を充填し、前記第４の溝に屈折率の異なる複数の屈折率調整材料のいずれかを充填し、この状態で前記モニター用の導波路（８２２）から所定の光を入射して前記出力導波路（８１２）で透過率が最大となる波長λｍを測定する工程と（ステップ９０４、９０６）、
前記波長λｍの測定結果に応じて、前記第４の溝に充填する屈折率調整材料の組み合わせを変更することで、波長λｍを調整する工程と（ステップ９０８）、
前記波長λｍを調整する工程の後に、前記第１の溝に所定の温度補償材料（８１４）を充填し、前記第２の溝に屈折率の異なる複数の屈折率調整材料（８１６）のいずれかを充填し、この状態で前記入力導波路（８０２）から所定の光を入射して前記出力導波路（８１２）で波長合分波器全体の特性として中心波長における挿入損失を測定し、当該挿入損失の測定結果に基づいて波長合分波器における前記アレイ導波路回折格子と前記マッハツェンダ干渉計の波長のずれを推定する工程と（ステップ９１０、９１２）、
前記推定されたアレイ導波路回折格子とマッハツェンダ干渉計の波長のずれに応じて、前記第２の溝に充填する屈折率調整材料の組み合わせを変更することで、波長のずれを低減する工程と（ステップ９１４）、を備えることを特徴とする波長合分波器の波長特性を調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長合分波器に関し、特に、アサーマル化した波長合分波器の波長合分波特性を調整することに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットをはじめとする通信需要の増大に対応するためには、通信容量の増大を可能にする通信技術の開発が望まれている。このような状況の中、光通信技術においては、さらなる通信容量の増大に向けて、高密度波長分割多重（Ｄ−ＷＤＭ）技術の開発が進められている。
【０００３】
光通信システムの進展に伴い、従来の２点間を接続するpoint-to-pointのシステムから、リング網やメッシュ網など、多地点を接続しフレキシブルに通信路を切り替え可能な通信システムが構築され始めている。従来のpoint-to-pointのシステムでは、接続点で必ず電気信号に復調されていたが、このような高度なネットワークでは、光信号が電気信号に復調される事なく、光信号のまま、多地点を通過する事が求められている。このため、波長合分波器として、優れた特性を有するアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）やマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）が不可欠なものとなっている。特に、Ｄ−ＷＤＭでは、高密度で波長を合分波するため、より優れた温度特性を有する波長合分波器が要求される。
【０００４】
要求される温度特性を確保するためには、サーミスタとペルチェ素子により波長合分波器の温度を一定に保つ方法が知られているが、温度制御に伴う部品点数の増加により、波長合分波器としてのサイズが大きく、コストも高くなるといった問題がある。そこで、波長合分波器の導波路の一部に、導波路の実効屈折率の温度特性と異なる樹脂などの温度補償材料を用いて、波長合分波器の温度特性を無依存化（アサーマル化）する技術が用いられている（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４３６９３７号公報
【特許文献２】特許第３２６６６３２号公報
【特許文献３】特許第３５６９４１９号公報
【特許文献４】特許第３９９６９７１号公報
【特許文献５】特許第３３７４９９０号公報
【特許文献６】特許第３５７８３７６号公報
【非特許文献１】山田他，信学会総合大会Ｃ−253(1995)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、波長合分波器の作製プロセスのばらつきなどにより、波長合分波器に作製誤差が生じ、中心波長などの波長合分波特性にばらつきが生じるという問題がある。サーミスタとペルチェ素子を用いた温度制御機構により波長合分波器の温度依存性を補償する技術においては、このような作製誤差に起因する波長合分波特性のばらつきも温度制御機構により解消することができる。しかし、温度補償材料によりアサーマル化した波長合分波器においては、温度制御機構などの制御手段がなく、作製誤差に起因する波長合分波特性の解消は容易ではない。そのため、アサーマル化した波長合分波器では、その特性のばらつきにより、歩留まりが悪くなるという問題があった。特に、Ｄ−ＷＤＭにおいては、波長合分波特性の要求が厳しいので、波長合分波器の歩留まり悪化によるコスト増が問題となっている。このような問題を解決する為に、これまでに、中心波長のトリミングの方法（もしくは、位相誤差の調整方法）として、PLC表面上に膜を装荷する方法（特許文献２）、導波路の中間部に位相調整板を挿入する方法（特許文献３）、エッチングにより調整する手法（特許文献４）、UVトリミングにより調整する手法（特許文献５および６）、多数本のアレイ光導波路の一つ一つに薄膜ヒータ型熱光学位相シフタを設け、位相誤差を調整する方法（非特許文献１）などが報告されている。
【０００７】
しかしながら、上記の手法は、いずれも高額な装置設備やプロセスを必要とする為、コスト増が問題となる。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造段階で特性を調整可能な波長合分波器を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、入力導波路（８０２）と、マッハツェンダ干渉計と、アレイ導波路回折格子と、複数の出力導波路（８１２）とを備える波長合分波器であって、前記マッハツェンダ干渉計は、光路長が異なる２つのアーム導波路（８０４）から構成されており、この２つのアーム導波路は出力において光が干渉するように近接して配置され、前記アレイ導波路回折格子は、第１のスラブ導波路（８０６）と、アレイ導波路（８０８）と、第２のスラブ導波路（８１０）とから構成され、前記第１のスラブ導波路（８０６）には、アレイ導波路回折光子単体での特性を測定するためのモニター用の導波路（８２２）が接続されており、前記マッハツェンダ干渉計の前記アーム導波路（８０４）には、第１の溝および複数の第２の溝が形成され、前記第１の溝の中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料（８１４）が充填され、前記第２の溝の中に屈折率調整材料（８１６）が充填され、前記アレイ導波路回折格子の前記第１のスラブ導波路（８０６）には第３の溝が形成され、前記第３の溝の中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料（８１８）が充填されており、さらに、前記アレイ導波路回折格子の前記第２のスラブ導波路（８１０）には、複数の第４の溝が形成され、前記第４の溝の中に屈折率調整材料（８２０）が充填されていることによって前記マッハツェンダ干渉計と前記アレイ導波路回折格子を備えた波長合分波器全体として波長特性が調整されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、入力導波路（８０２）と、光路長が異なる２つのアーム導波路（８０４）から構成され、当該アーム導波路に第１の溝および複数の第２の溝が形成されているマッハツェンダ干渉計と、第１のスラブ導波路（８０６）と、アレイ導波路（８０８）と、第２のスラブ導波路（８１０）とから構成され、前記第１のスラブ導波路（８０６）に第３の溝が形成され、前記第２のスラブ導波路（８１０）に複数の第４の溝が形成されているアレイ導波路回折格子と、複数の出力導波路（８１２）と、前記第１のスラブ導波路（８０６）に接続され、前記アレイ導波路回折光子単体での特性を測定するためのモニター用の導波路（８２２）とを備える波長合分波器の波長特性を調整する方法であって、
前記第３の溝に所定の温度補償材料（８１８）を充填し、前記第４の溝に屈折率の異なる複数の屈折率調整材料のいずれかを充填し、この状態で前記モニター用の導波路（８２２）から所定の光を入射して前記出力導波路（８１２）で透過率が最大となる波長λｍを測定する工程と（ステップ９０４、９０６）、前記波長λｍの測定結果に応じて、前記第４の溝に充填する屈折率調整材料の組み合わせを変更することで、波長λｍを調整する工程と（ステップ９０８）、前記波長λｍを調整する工程の後に、前記第１の溝に所定の温度補償材料（８１４）を充填し、前記第２の溝に屈折率の異なる複数の屈折率調整材料（８１６）のいずれかを充填し、この状態で前記入力導波路（８０２）から所定の光を入射して前記出力導波路（８１２）で波長合分波器全体の特性として中心波長における挿入損失し、当該挿入損失の測定結果に基づいて波長合分波器における前記アレイ導波路回折格子と前記マッハツェンダ干渉計の波長のずれを推定する工程と（ステップ９１０、９１２）、前記推定されたアレイ導波路回折格子とマッハツェンダ干渉計の波長のずれに応じて、前記第２の溝に充填する屈折率調整材料の組み合わせを変更することで、波長のずれを低減する工程と（ステップ９１４）、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製造段階で波長合分波器の特性を調整することができるので、波長合分波器の作製誤差に起因する特性のばらつきを補償し、歩留まりを改善することができる。特に、アサーマル化された波長合分波器において、製造段階で波長合分波器の特性が調整可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態に係るアレイ導波路回折格子の一例を示す。このアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１００は、入力導波路１０２と、第１のスラブ導波路１０４と、アレイ導波路１０６と、第２のスラブ導波路１０８と、複数の出力導波路１１０とから構成されている。
【００１４】
この構成において、複数の波長を有する光が入力導波路１０２に入射すると、光は第１のスラブ導波路１０４で拡散し、それぞれのアレイ導波路１０６に入射する。アレイ導波路では、導波路間の光路長の差により、波長に応じて位相差が生じる。アレイ導波路１０６を通過した光は第２のスラブ導波路１０８で干渉し、その位相差（すなわち波長）に応じてスラブ導波路１０８の出力で集光する光の位置が変化する。したがって、波長に応じて、第２のスラブ導波路の出力で集光する光の位置に出力導波路１１０を設けることによって、所望の波長の光を取り出すことができる。すなわち、このＡＷＧは、波長分波器として使用することができる。また、このＡＷＧ１００は、出力導波路１１０からそれぞれ波長の異なる光を入射すると、入力導波路１０２から波長多重された光が出射され、波長合波器として使用することができる。
【００１５】
図１に示すように、このＡＷＧは、温度特性を無依存化するために、スラブ導波路に第１の溝が形成され、その中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料の樹脂１１２が充填されている。また、スラブ導波路に形成された、前記第１の溝と異なる、第２の溝が形成されており、その中に、樹脂やオイルなどの屈折率調整材料１１４が充填されている。なお、図１に示す構成は一例であり、温度補償材料１１２ならびに屈折率調整材料１１４は、損失低減の為に複数の溝に分割して充填する事が望ましい。また、温度補償材料１１２は、第１のスラブ導波路１０４に限らず、アレイ導波路１０６や第２のスラブ導波路１０８に溝を形成して充填してもよい。また、屈折率調整材料１１４は、第２のスラブ導波路１０８に限らず、第１のスラブ導波路１０４やアレイ導波路１０６に充填してもよい。
【００１６】
一般に、ＡＷＧの透過率が最大となる中心波長λｃは、導波路の実効屈折率をｎ、アレイ導波路の隣り合う導波路の長さの差をΔＬ、回折次数をｍとして、次式で与えられる。
λｃ＝ｎ×ΔＬ／ｍ
【００１７】
したがって、導波路の実効屈折率を変更することができれば、ＡＷＧの中心波長λｃを調整することができる。そこで、本発明では、ＡＷＧの導波路の一部に屈折率調整用の溝を設け、屈折率の異なる材料を選択的に充填することにより、導波路の実効屈折率ｎを調整する。ここで、屈折率調整用の溝の幅は、ＡＷＧの各チャネルの光の相対位相が変化しないように、各チャネルについて導波路全体の長さに対する溝の幅の割合が一定になるように設定する。
【００１８】
図２に、図１の構成において、屈折率の異なる２つ以上の屈折率調整材料を用いて、波長合分波特性を補償する工程を示す。まず、屈折率の異なる複数の調整材料を用意する（ステップ２０２）。例えば、屈折率の低い方の調整材料をＡとし、屈折率の高い方の調整材料をＢとする。そして、第１のスラブ導波路１０４に設けた溝に所定の温度補償材料を充填し、第２のスラブ導波路１０８に設けた溝に屈折率調整材料Ａを充填する（ステップ２０４）。この状態で、ＡＷＧの透過率が最大となる波長λｍを測定する（ステップ２０６）。この中心波長の測定値λｍが中心波長の設計値λｃの許容範囲λｃ±αに満たない場合には、調整材料Ａを取り除き、調整材料Ｂを充填することで、波長λｍを増大することができる（ステップ２０８）。これにより、ＡＷＧ１００の中心波長を個別に調整することができるので、ＡＷＧの作製誤差に起因する波長合分波特性のばらつきを抑え、歩留まりを改善することができる。
【００１９】
ここで、波長λの調整量Δλは、調整材料ＡとＢの屈折率の差ならびに調整材料を充填する溝の幅によって決めることができる。また、屈折率の異なる調整材料の種類が多ければ多いほど、調整の自由度が大きくなる。また、屈折率調整材の溝の数が多ければ多いほど、調整の自由度が大きくなる。したがって、製造プロセスのばらつき等によって生じる波長合分波特性のばらつきの範囲に応じて、調整材料の種類、溝の幅および溝の数などを決定することができる。なお、屈折率調整材料の１つとして、温度補償材料と同じものを用いてもよい。
【００２０】
屈折率調整材料を使用すると、温度補償材料によってアサーマル化したＡＷＧの温度特性が変動することになる。しかし、屈折率調整材料を充填する溝の幅は、ＡＷＧ全体の導波路の長さに比べて短いので、屈折率調整材料の温度特性に起因する変動は小さい。また、アサーマル化の際に屈折率調整材料の温度特性（実効屈折率の温度係数）を考慮して、温度補償材料の種類や溝の幅を決定するようにしてもよい。
【００２１】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るアレイ導波路回折格子の一例を示す。このアレイ導波路回折格子３００は、基本的に図１のアレイ導波路回折格子１００と同様であるが、第２のスラブ導波路３０８に設けられた屈折率調整材料３１４の溝が複数に分割されている。
【００２２】
第１の実施形態では、屈折率の異なる調整材料の種類が多ければ多いほど、調整の自由度が大きくなる。しかし、実際に屈折率調整材料として用いるためには、調整材料の信頼性を確認しなければならず、大変な労力が必要となる。そこで、本実施形態では、２種類の屈折率調整材料を用い、屈折率調整用の溝の数を増やすことによって、調整の自由度を確保できるようにしている。この場合、屈折率調整材料の１つとして、温度補償材料と同じものを用いてもよい。充填する樹脂やオイルなどは、溝からはみ出しやすく、目的としている溝以外にも容易に広がってしまう問題を有している。この樹脂広がりを防止する為、これらの溝には、流路を通じて樹脂だめ（プール）に接続されており、それぞれの溝に別々の樹脂を充填する事を可能としている。
【００２３】
図４に、図３の構成において、屈折率の異なる２つの屈折率調整材料を用いて、波長合分波特性を補償する工程を示す。まず、屈折率の異なる２つの調整材料を用意する（ステップ４０２）。例えば、屈折率の低い方の調整材料をＡとし、屈折率の高い方の調整材料をＢとする。ここで、１つの溝で調整できる中心波長のステップサイズΔλは、溝幅がすべて等しい場合、２つの屈折率調整材料ＡおよびＢの屈折率差によって決まる。そして、第１のスラブ導波路３０４に設けた溝に所定の温度補償材料を充填し、第２のスラブ導波路３０８に設けた８つの溝の半分（４つの溝）に屈折率調整材料Ａを充填し、残りの半分（４つの溝）に屈折率調整材料Ｂを充填する（ステップ４０４）。この状態で、ＡＷＧの透過率が最大となる波長λｍを測定する（ステップ４０６）。この中心波長の測定値λｍと設計値λｃとの差が最小になるように、調整材料ＡおよびＢを充填する溝の数の組み合わせ決定する（ステップ４０８）。
【００２４】
具体的には、測定値λｍが設計値λｃよりも大きい場合には、屈折率の高い調整材料Ｂに代えて屈折率の低い調整材料Ａを充填する溝の数を増やし、測定値λｍが設計値λｃよりも小さい場合には、屈折率の低い調整材料Ａに代えて屈折率の高い調整材料Ｂを充填する溝の数を増やす。これにより、ＡＷＧの中心波長を個別に調整することができるので、ＡＷＧの作製誤差による波長合分波特性のばらつきを抑え、歩留まりを改善することができる。
【００２５】
図５を参照して、ＡＷＧの歩留まりの改善について説明する。図５は、ＡＷＧの中心波長のばらつきの許容範囲を示している。図５（ａ）は、従来の手法において、ＡＷＧの中心波長の許容範囲をλｃ±０．０２ｎｍとした場合、半数近くのＡＷＧが不良品となることを示している。アサーマルＡＷＧの中心波長の設定精度は、±０．０２ｎｍ程度に設定を行なう事が望ましい。これは、アサーマルＡＷＧでは、完全に２次の温度特性を抑制する事が技術的に困難である為、通常のＡＷＧと比べても厳しい波長設定精度が求められる為である。ＡＷＧの中心波長の測定値λｍをこの許容範囲内に収めるためには、調整材料ＡおよびＢで調整できる中心波長のステップサイズΔλは中心波長の許容範囲よりも大きくすることはできない。すなわち、Δλは０．０４ｎｍ以下にしなければならない。逆に言えば、ステップサイズΔλを０．０４ｎｍとすれば、最大の波長調整範囲を得ることができる。この場合、８本の溝で調整できる波長範囲は８×０．０４ｎｍとなり、図５（ｂ）に示すように、ＡＷＧの中心波長の許容範囲をλｃ±０．０２からλｃ±０．１８ｎｍにまで拡大できるので、ＡＷＧの歩留まりがほぼ１００％となる。
【００２６】
具体的に、屈折率を調整する溝の本数と、屈折率調整材料Ａと屈折率調整材料Ｂの屈折率の選択として望ましい条件を、図６を用いて説明を行なう。図６は、屈折率調整材料による屈折率変化量に対する中心波長λｃの波長変化量を示している。図６（ａ）は、屈折率調整用の溝が１つの溝で形成されている場合（第１の実施形態に相当）であり、Δλｍａｘ＝０．３２ｎｍの波長可変量を実現する為には、屈折率調整材料Ａと屈折率調整材料Ｂの屈折率の差は０．０１以上に設定する事が望ましい事が分かる。ここで、中心波長の変化のステップサイズΔλ≦０．０４ｎｍとするためには、屈折率調整材料Ｂは０．０１×０．０４÷０．３２＝０．００１２５ずつ屈折率を変えられる必要がある。すなわち、すくなくとも８種類の屈折率が０．００１２５ずつ異なる樹脂を準備する事が求められる。
【００２７】
一方、屈折率調整用の溝がＮ個の溝で形成されている場合（第２の実施形態に相当）を考えると、樹脂の充填割合を変える事により、２種類の樹脂を用いるだけでＮ段階に中心波長を調整する事が可能になる。ここでは、Ｎ＝８として説明を行なう。全ての溝を屈折率調整材料Ｂで充填した場合、ならびに、１つの溝を屈折率調整材料Ｂで充填し、残りを屈折率調整材料Ａで充填した場合を図６（ｂ）に示す。
【００２８】
この場合、全ての溝に屈折率材料Ｂを充填した場合の可変量は、図６（ａ）と同じである。このため屈折率調整材料Ａと屈折率調整材料Ｂの屈折率の差は０．０１以上に設定する事が望ましい。この０．０１の屈折率差を仮定した場合に、１つの溝のみに屈折率調整材料Ｂを充填した場合には、波長可変量は０．３２／８＝０．０４ｎｍとなる事がわかる。屈折率調整材料Ｂを充填する溝の本数を１、２・・・８とすることで、０．０４、０．０８・・・０．３２nmの可変量を得る事が出来る事が分かる。
【００２９】
すなわち望ましい形態としては、溝の分割数はＮ以上、屈折率調整材料Ａと屈折率調整材料Ｂの屈折率差は０．０１が望ましい。ここでは、屈折率調整材料の温度係数は導波路の温度係数の約３０倍とし、正負が逆の温度係数を持っているものとした。
【００３０】
なお、屈折率調整材料ＡとＢの屈折率の差の望ましい値は、プロセスに起因する中心波長誤差、ならびに中心波長の求められる精度（場合により±０．０１ｎｍの精度が求められる）、求める歩留りにより異なるが、少なくとも波長可変量Δλ=０．０８ｎｍが得られれば歩留りの大幅向上が見込まれる為、０．００２５以上の差がついている事が望ましい。また、溝の分割数は、４以上（Δλｍａｘ＝０．０８ｎｍ／Δλ＝０．０２ｎｍ）であることが望ましい。
【００３１】
（第３の実施形態）
図７に、本発明の第３の実施形態に係るマッハツェンダ干渉計の一例を示す。このマッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）７００は、入力導波路７０２と、Ｙ分岐７０４と、２つのアーム導波路７０６と、方向性結合器７０８と、２つの出力導波路７１０とから構成されている。
【００３２】
このような構成において、複数の波長を有する光が入力導波路７０２に入射すると、Ｙ分岐７０４で２つのアーム導波路７０６に分岐され、アーム導波路間の光路長の差により、波長に応じて位相差が生じる。アーム導波路７０６を通過した光は方向性結合器７０８で干渉し、その位相差（すなわち波長）に応じて２つの出力導波路７１０の一方から出射する。したがって、ＭＺＩ７００に入射した光は、波長に応じて、２つの出力導波路７１０のいずれかから出射するので、このＭＺＩは、波長分波器として使用することができる。また、このＭＺＩ７００は、出力導波路７１０からそれぞれ波長の異なる光を入射すると、入力導波路７０２から波長多重された光が出射され、波長合波器として使用することができる。
【００３３】
図７に示すように、このＭＺＩのアーム導波路の一方には８つの溝が形成され、その一部の溝には導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる樹脂などの温度補償材料７１２が充填され、その他の溝には温度補償材料とは屈折率の異なる屈折率調整材料７１４が充填されている。
【００３４】
一般に、ＭＺＩの透過率が最大となる中心波長λｃは、アーム導波路の光路長差をΔσとして、次式で与えられる。
λｃ＝Δσ／ｋ （ｋ：整数）
【００３５】
図７の場合、光路長差Δσは、アーム導波路の長い方の実効屈折率をｎｌ、アーム導波路の短い方の実効屈折率をｎｓ、アーム導波路の長い方の導波路長の長さをＬｌ、アーム導波路の短い方の導波路長の長さＬｓとして、次式で表される。
Δσ＝（ｎｌ×Ｌｌ−ｎｓ×Ｌｓ）
【００３６】
したがって、アーム導波路のいずれかの実効屈折率を、屈折率調整材料で変更すれば、ＭＺＩの中心波長λｃを調整することができる。屈折率調整材料は、図７では、長い方のアーム導波路に充填し、上式のｎｌを変更するように図示されているが、短い方のアーム導波路に充填し、上式のｎｓを変更するようにしてもよい。
【００３７】
（第４の実施形態）
図８に、本発明の第４の実施形態に係る波長合分波器の一例を示す。この波長合分波器は、マッハツェンダ干渉計（ＭＺＩ）とアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）を組み合わせて、透過帯域特性を平坦化したものである。この波長分波器８００は、入力導波路８０２と、マッハツェンダ干渉計と、アレイ導波路回折格子と、複数の出力導波路８１２とから構成されている。マッハツェンダ干渉計は、光路長が異なる２つのアーム導波路８０４から構成されており、この２つのアーム導波路は出力において光が干渉するように近接して配置されている。また、アレイ導波路回折格子は、第１のスラブ導波路８０６と、アレイ導波路８０８と、第２のスラブ導波路８１０とから構成されている。なお、第１のスラブ導波路８０６には、アレイ導波路回折光子単体での特性を測定するためのモニター用の導波路８２２が接続されている。
【００３８】
複数の波長を有する光が入力導波路８０２に入射すると、マッハツェンダ干渉計の２つのアーム導波路８０４の光路長の差により、波長に応じて位相差が生じる。この光は、ＭＺＩの出力において近接して配置された２つの導波路間で干渉し、その位相差（すなわち波長）に応じて２つの導波路の間でパワーが分配される。そのため、ＭＺＩの出力で集光する光の位置が、その位相差（波長）によって２つの導波路の間で変化することになる。
【００３９】
一方、ＭＺＩからＡＷＧに入射した光は、第１のスラブ導波路８０６で拡散し、それぞれのアレイ導波路８０８に入射する。アレイ導波路では、導波路間の光路長の差により、波長に応じて位相差が生じる。アレイ導波路８０８を透過した光は第２のスラブ導波路８１０で干渉し、その位相差（すなわち波長）に応じてスラブ導波路の出力で集光する光の位置が変化する。したがって、波長に応じて、第２のスラブ導波路８１０の出力で集光する光の位置に出力導波路８１２を設けることによって、所望の波長の光を取り出すことができる。
【００４０】
ここで、ＭＺＩの出力で集光する光の位置が変わると、第１のスラブ導波路８０６の光の入射位置が変化し、各アレイ導波路８０８までの光路長が変化する。そうすると、アレイ導波路の導波路間の光路長が変わらなくても、ＡＷＧ全体での光路長が変化し、第２のスラブ導波路８１０の出力で集光する光の位置が変わる。このことは、第２のスラブ導波路の出力で集光する光の位置は、ＭＺＩにより調整できることを意味する。すなわち、ある周波数間隔において、ＭＺＩの出力で集光する光の位置変化が、ＡＷＧの第２のスラブ導波路の出力で集光する光の位置変化を相殺するように設定されていれば、ＡＷＧの第２のスラブ導波路の出力で集光する光の位置は変化せず、したがって、この周波数間隔での透過帯域特性は平坦になる。なお、この波長分波器８００は、出力導波路８１２からそれぞれ波長の異なる光を入射すると、入力導波路８０２から波長多重された光が出射され、波長合波器として使用することができるので、波長合分波器と総称する。
【００４１】
このような波長合分波器において、温度特性を無依存化するためには、ＭＺＩおよびＡＷＧそれぞれの温度特性を考慮しなければならない。図８においては、ＭＺＩおよびＡＷＧのそれぞれについて、実効屈折率の温度特性が導波路と異なる温度補償材料を用いて全体として温度特性を無依存化（アサーマル化）している。具体的には、ＭＺＩについては、アーム導波路８０４の一方に溝が形成され、その中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料８１４が充填され、ＡＷＧについては、第１のスラブ導波路８０６に溝が形成され、その中に導波路の実効屈折率の温度係数とは異なる温度補償材料８１８が充填されている。
【００４２】
また、波長合分波器の波長特性を調整するためには、ＭＺＩおよびＡＷＧそれぞれの波長特性を考慮しなければならない。図８においては、ＭＺＩおよびＡＷＧのそれぞれについて、屈折率の異なる複数の屈折率調整材料を用いて全体として波長特性を調整している。具体的には、ＭＺＩについては、アーム導波路８０４の一方に溝が形成され、その中に屈折率調整材料８１６が充填され、ＡＷＧについては、第２のスラブ導波路８１０に溝が形成され、その中に屈折率調整材料８２０が充填されている。
【００４３】
図９に、図８の構成において、屈折率の異なる複数の屈折率調整材料を用いて、波長合分波特性を補償する工程を示す。まず、屈折率の異なる複数の調整材料を用意する（ステップ９０２）。例えば、屈折率の低い方の調整材料をＡとし、屈折率の高い方の調整材料をＢとする。そして、ＡＷＧの第１のスラブ導波路８０４に設けた溝に所定の温度補償材料８１８を充填し、第２のスラブ導波路８１０に設けた溝に屈折率調整材料Ａを充填する（ステップ９０４）。この状態で、ＡＷＧのモニター用の導波路８２２から所定の光を入射し、出力導波路８１２で透過率が最大となる波長λｍを測定する（ステップ９０６）。この測定結果に応じて、調整材料ＡとＢの組み合わせを変更することで、波長λｍを調整することができる（ステップ９０８）。
【００４４】
次に、ＭＺＩのアーム導波路８０４に設けた溝に所定の温度補償材料８１４と屈折率調整材料Ａを充填する（ステップ９１０）。この状態で、入力導波路８０２から所定の光を入射し、出力導波路８１２で波長合分波器全体の特性を測定する（ステップ９１２）。例えば、中心波長における挿入損失を測定することで波長合分波器におけるＡＷＧとＭＺＩの波長のずれを推定することができる。具体的には、図１０に示すＡＷＧとＭＺＩの波長のずれに対する波長合分波器の挿入損失の関係に基づいて、測定した挿入損失からＡＷＧとＭＺＩの波長ずれを推定することができる。また、波長合分波器全体の波長透過特性の形状から、波長のずれがプラス側にずれているのか、マイナス側にずれているのかが判定できる。したがって、ＡＷＧとＭＺＩの波長のずれに応じて、調整材料ＡとＢの組み合わせを変更することで、波長のずれを低減することができる（ステップ９１４）。これにより、波長合分波器８００のは中心波長を調整することができるので、波長合分波器の作製誤差に起因する特性のばらつきを抑え、歩留まりを改善することができる。
【００４５】
以上、本発明について、具体的にいくつかの実施形態について説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施形態は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施形態は、本発明の趣旨から逸脱することなくその構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素および手順は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアレイ導波路回折格子の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るアレイ導波路回折格子において、波長合分波特性を調整する工程を示す流れ図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るアレイ導波路回折格子の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るアレイ導波路回折格子において、波長合分波特性を調整する工程を示す流れ図である。
【図５】図５は、ＡＷＧの中心波長のばらつきの許容範囲を示す図であり、図５（ａ）は、従来の場合であり、図５（ｂ）は、本発明の場合である。
【図６】屈折率調整材料による屈折率変化量に対する中心波長の波長変化量を示す図であり、図６（ａ）は、屈折率調整用溝が１つの場合であり、図６（ｂ）は、屈折率調整用溝が８つの場合である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るマッハツェンダ干渉計の一例を示す図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る波長合分波器の一例を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る波長合分波器において、波長合分波特性を調整する工程を示す流れ図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る波長合分波器においてＡＷＧとＭＺＩの波長のずれに対する波長合分波器の挿入損失の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００，３００ アレイ導波路回折格子
１０２，３０２ 入力導波路
１０４，３０４ スラブ導波路
１０６，３０６ アレイ導波路
１０８，３０８ スラブ導波路
１１０，３１０ 出力導波路
１１２，３１２ 温度補償材料
１１４，３１４ 屈折率調整材料
７００ マッハツェンダ干渉計
７０２ 入力導波路
７０４ Ｙ分岐
７０６ アーム導波路
７０８ 方向性結合器
７１０ 出力導波路
７１２ 温度補償材料
７１４ 屈折率調整材料
８００ 波長合分波器
８０２ 入力導波路
８０４ アーム導波路
８０６ スラブ導波路
８０８ アレイ導波路
８１０ スラブ導波路
８１２ 出力導波路
８１４ 温度補償材料
８１６ 屈折率調整材料
８１８ 温度補償材
８２０ 屈折率調整材料
８２２ モニター用の導波路
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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