JP2001013337A - 温度無依存アレイ導波路格子素子 - Google Patents
温度無依存アレイ導波路格子素子Info
- Publication number
- JP2001013337A JP2001013337A JP11186721A JP18672199A JP2001013337A JP 2001013337 A JP2001013337 A JP 2001013337A JP 11186721 A JP11186721 A JP 11186721A JP 18672199 A JP18672199 A JP 18672199A JP 2001013337 A JP2001013337 A JP 2001013337A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- waveguide
- refractive index
- arrayed waveguide
- waveguide grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by the arrayed waveguides, e.g. comprising a filled groove in the array section
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
- G02B6/12009—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides
- G02B6/12026—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by means for reducing the temperature dependence
- G02B6/12028—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer comprising arrayed waveguide grating [AWG] devices, i.e. with a phased array of waveguides characterised by means for reducing the temperature dependence based on a combination of materials having a different refractive index temperature dependence, i.e. the materials are used for transmitting light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲の温度変化に対して、波長特性が変化し
ないアレイ導波路格子の過剰損失を低減する方法を提供
する。 【解決手段】 アレイ導波路格子のアレイ導波路部３に
設けた楔型溝部４もしくはその周辺の石英導波路部に以
下のいずれかの変更、もしくはそれらの組み合わせた変
更を加える事により、溝部における光の広がりを抑制
し、溝追加による過剰損失を低減する。１．溝部４に埋
め込む屈折率温度係数が負である材料として感光性のあ
るものを用い、その感光性を利用して溝部にも屈折率差
を設け、それにより横方向もしくは縦横両方向に光導波
路を形成する。２．溝部４に埋め込む屈折率温度係数が
負である材料として高屈折率であるものを用い、溝部に
光が入射した際の広がり角を小さくする。３．溝部前後
の石英導波路の横幅を拡大し、溝部に光が入射した際の
広がり角を小さくする。
ないアレイ導波路格子の過剰損失を低減する方法を提供
する。 【解決手段】 アレイ導波路格子のアレイ導波路部３に
設けた楔型溝部４もしくはその周辺の石英導波路部に以
下のいずれかの変更、もしくはそれらの組み合わせた変
更を加える事により、溝部における光の広がりを抑制
し、溝追加による過剰損失を低減する。１．溝部４に埋
め込む屈折率温度係数が負である材料として感光性のあ
るものを用い、その感光性を利用して溝部にも屈折率差
を設け、それにより横方向もしくは縦横両方向に光導波
路を形成する。２．溝部４に埋め込む屈折率温度係数が
負である材料として高屈折率であるものを用い、溝部に
光が入射した際の広がり角を小さくする。３．溝部前後
の石英導波路の横幅を拡大し、溝部に光が入射した際の
広がり角を小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ導波路格子
（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）の温度無依存
化技術に関する。さらに詳しくは、本発明は、アレイ導
波路格子の波長特性の温度依存性を解消することによ
り、従来光通信システムにおいて安定な合分波特性を得
るために必須とされていたペルチェ素子等による外部温
度補償を不必要とするための技術に関する。
（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）の温度無依存
化技術に関する。さらに詳しくは、本発明は、アレイ導
波路格子の波長特性の温度依存性を解消することによ
り、従来光通信システムにおいて安定な合分波特性を得
るために必須とされていたペルチェ素子等による外部温
度補償を不必要とするための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信システムにおいて、伝送
容量の拡大を実現するための高密度波長分割多重通信方
式（Dense Wavelength Division Multiplexing：ＤＷＤ
Ｍ）では、それぞれの波長を分割、統合するための合分
波デバイス（波長フィルタ）が極めて重要となる。
容量の拡大を実現するための高密度波長分割多重通信方
式（Dense Wavelength Division Multiplexing：ＤＷＤ
Ｍ）では、それぞれの波長を分割、統合するための合分
波デバイス（波長フィルタ）が極めて重要となる。
【０００３】光波長フィルタには様々な形態のものがあ
るが、中でもアレイ導波路格子は波長特性が狭帯域、高
消光比であり、また多入力多出力型のフィルタデバイス
であるため、多重化された信号の分離もしくはその逆の
動作を行わせることが可能であり、容易に波長合分波デ
バイスが構成できる。
るが、中でもアレイ導波路格子は波長特性が狭帯域、高
消光比であり、また多入力多出力型のフィルタデバイス
であるため、多重化された信号の分離もしくはその逆の
動作を行わせることが可能であり、容易に波長合分波デ
バイスが構成できる。
【０００４】さらに、石英導波路を用いて構成する事に
より、光ファイバとの結合に優れ、挿入損失数ｄＢ程度
の低挿入損失動作を実現できるため、特に重要なデバイ
スとして注目され、国内外で盛んに研究が行われてい
る。
より、光ファイバとの結合に優れ、挿入損失数ｄＢ程度
の低挿入損失動作を実現できるため、特に重要なデバイ
スとして注目され、国内外で盛んに研究が行われてい
る。
【０００５】図１１は、従来のアレイ導波路格子の全体
図である。アレイ導波路格子は一般に、１本または複数
本からなる入力導波路７、入力側スラブ導波路８、数十
〜百数十本からなるアレイ導波路９、出力側スラブ導波
路１０、複数本からなる出力導波路１１によって構成さ
れる。
図である。アレイ導波路格子は一般に、１本または複数
本からなる入力導波路７、入力側スラブ導波路８、数十
〜百数十本からなるアレイ導波路９、出力側スラブ導波
路１０、複数本からなる出力導波路１１によって構成さ
れる。
【０００６】入射側導波路７より入射した多重信号光
は、入射側スラブ導波路８で広がり、アレイ導波路９に
それぞれ等位相で入射する（ただし入射光強度は各アレ
イ導波路で等しくはなく、ほぼガウス分布となる）。
は、入射側スラブ導波路８で広がり、アレイ導波路９に
それぞれ等位相で入射する（ただし入射光強度は各アレ
イ導波路で等しくはなく、ほぼガウス分布となる）。
【０００７】アレイ導波路９では、各導波路間に一定の
光路長差がつけられており、順次光路長が長く（もしく
は短く）なっていくように構成されている。従って、ア
レイ導波路９のそれぞれの導波路を導波する光には一定
間隔の位相差が付与されて出力側スラブ導波路１０に達
するが、波長分散があるために波長によってその等位相
面は傾く。
光路長差がつけられており、順次光路長が長く（もしく
は短く）なっていくように構成されている。従って、ア
レイ導波路９のそれぞれの導波路を導波する光には一定
間隔の位相差が付与されて出力側スラブ導波路１０に達
するが、波長分散があるために波長によってその等位相
面は傾く。
【０００８】それにより、波長によって出力側スラブ導
波路１０と出力導波路１１の界面上の異なった位置に光
が結像（集光）するため、そのそれぞれの位置に各出力
導波路を配置する事により、各出力導波路から任意の波
長成分を取り出すことが可能になる。
波路１０と出力導波路１１の界面上の異なった位置に光
が結像（集光）するため、そのそれぞれの位置に各出力
導波路を配置する事により、各出力導波路から任意の波
長成分を取り出すことが可能になる。
【０００９】このように、アレイ導波路格子において
は、上記の光路長差が波長選択性の重要なパラメータに
なるが、従来の光導波路では光路長に温度依存性があ
り、フィルタ透過帯域（中心波長）が周囲の温度によっ
て変動するという問題があった。例えば石英系ガラス導
波路の場合、温度が１℃変化すると、波長フィルタの中
心波長は、この光路長の温度依存性によって約０．０１
ｎｍ（中心周波数に換算すると約１．３ＧＨｚ）変動す
る。さらに半導体系材料を用いたデバイスにおいては、
この約１０倍の温度依存性が存在する。
は、上記の光路長差が波長選択性の重要なパラメータに
なるが、従来の光導波路では光路長に温度依存性があ
り、フィルタ透過帯域（中心波長）が周囲の温度によっ
て変動するという問題があった。例えば石英系ガラス導
波路の場合、温度が１℃変化すると、波長フィルタの中
心波長は、この光路長の温度依存性によって約０．０１
ｎｍ（中心周波数に換算すると約１．３ＧＨｚ）変動す
る。さらに半導体系材料を用いたデバイスにおいては、
この約１０倍の温度依存性が存在する。
【００１０】このような温度依存性の問題を解決するた
めの一つの方法として、高精度な温度制御装置を素子に
付加するという方法もあるが、この方法ではデバイスの
低コスト化、小型化の障害になり、さらに装置全体の信
頼性を低下させることにも繋がる。
めの一つの方法として、高精度な温度制御装置を素子に
付加するという方法もあるが、この方法ではデバイスの
低コスト化、小型化の障害になり、さらに装置全体の信
頼性を低下させることにも繋がる。
【００１１】そこで、従来アレイ導波路格子の温度依存
性を解消するために、アレイ導波路部の光路長差の温度
依存性をキャンセルする方法が考えられている。光導波
路の光路長の温度依存性は、光導波路材料の屈折率の温
度依存性と基板材料の温度膨張（収縮）に起因する。
性を解消するために、アレイ導波路部の光路長差の温度
依存性をキャンセルする方法が考えられている。光導波
路の光路長の温度依存性は、光導波路材料の屈折率の温
度依存性と基板材料の温度膨張（収縮）に起因する。
【００１２】このアレイ導波路格子のアレイ導波路部の
光路長差の温度依存性をキャンセルした例として、例え
ば「H.Tanobe et.al, IEEE Photon. Technol. Lett., V
ol.10, No.2, pp.235-237, 1998」では、ＩｎＰ系材料
において屈折率温度係数の異なる２種類の材料を用いて
それぞれ導波路を形成し、各アレイ導波路の「高屈折率
温度係数導波路部」と「低屈折率温度係数導波路部」の
長さを調整して、アレイ部における光路長の温度依存性
を零にしている。
光路長差の温度依存性をキャンセルした例として、例え
ば「H.Tanobe et.al, IEEE Photon. Technol. Lett., V
ol.10, No.2, pp.235-237, 1998」では、ＩｎＰ系材料
において屈折率温度係数の異なる２種類の材料を用いて
それぞれ導波路を形成し、各アレイ導波路の「高屈折率
温度係数導波路部」と「低屈折率温度係数導波路部」の
長さを調整して、アレイ部における光路長の温度依存性
を零にしている。
【００１３】しかしながら、同一平面上に別材料から成
る光導波路（特にＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）
を形成する事は困難であり、製造プロセスが複雑かつ長
くなるという問題がある。上記従来例においては光導波
路構造はＰＬＣではなく、２次元平板のコア層の上に薄
いクラッド層を挟み、その上にリブを形成しているが、
これでは光の閉じ込めの効果が少なく、曲げ等における
放射損失が大きくなるという問題がある（上記従来例に
おけるアレイ導波路格子の損失は、総合で１６〜１８ｄ
Ｂ）。
る光導波路（特にＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）
を形成する事は困難であり、製造プロセスが複雑かつ長
くなるという問題がある。上記従来例においては光導波
路構造はＰＬＣではなく、２次元平板のコア層の上に薄
いクラッド層を挟み、その上にリブを形成しているが、
これでは光の閉じ込めの効果が少なく、曲げ等における
放射損失が大きくなるという問題がある（上記従来例に
おけるアレイ導波路格子の損失は、総合で１６〜１８ｄ
Ｂ）。
【００１４】上記例と同じく、アレイ部に屈折率温度係
数の違う２種類の材料を用いる方法において製造プロセ
スが比較的簡単な例として、例えば「Y. Inoue et al,
Electron. Lett., Vol.33, No.23, pp.1945-1947, 199
7」がある。この例では、図１２に示されるようにアレ
イ導波路１２（図１１のアレイ導波路９の一部分）中
に、深さが基板まで達する楔型の溝１３を設け、そこに
屈折率温度係数が負であるシリコーン１４を埋め込み、
屈折率温度係数が正である石英導波路部と正負でキャン
セルする事により、各アレイ間の光路長差の温度依存性
を解消している。
数の違う２種類の材料を用いる方法において製造プロセ
スが比較的簡単な例として、例えば「Y. Inoue et al,
Electron. Lett., Vol.33, No.23, pp.1945-1947, 199
7」がある。この例では、図１２に示されるようにアレ
イ導波路１２（図１１のアレイ導波路９の一部分）中
に、深さが基板まで達する楔型の溝１３を設け、そこに
屈折率温度係数が負であるシリコーン１４を埋め込み、
屈折率温度係数が正である石英導波路部と正負でキャン
セルする事により、各アレイ間の光路長差の温度依存性
を解消している。
【００１５】図１２において、石英導波路部１２の等価
屈折率をｎｓｉｏ２、シリコーン１４の屈折率をｎ
ｓｉｌｉｃｏｎｅ、石英アレイ導波路部の隣接導波路間
導波路長差をΔＬＳｉＯ２、シリコーン部の隣接導波路
間導波路長差をΔＬｓｉｌｉｃｏ ｎｅとすると、アレイ
導波路部における光路長差の温度依存性を解消するには
屈折率をｎｓｉｏ２、シリコーン１４の屈折率をｎ
ｓｉｌｉｃｏｎｅ、石英アレイ導波路部の隣接導波路間
導波路長差をΔＬＳｉＯ２、シリコーン部の隣接導波路
間導波路長差をΔＬｓｉｌｉｃｏ ｎｅとすると、アレイ
導波路部における光路長差の温度依存性を解消するには
【００１６】
【数１】 が満たされている必要がある。
【００１７】しかしこの例では、導波路に溝を設けてそ
の中にシリコーンを流し込むだけであるため、溝部に入
射した光に対しては何ら閉じ込めは行わないことから、
溝部を導波中に光が上下左右方向に広がり、再び石英導
波路部に入る際に全ての光が結合しないため損失が増大
する（上記従来例では約２ｄＢの損失増大がある）とい
う問題があった。さらに、その損失値は溝部の長さによ
って異なるため、溝部以降の石英導波路部では各アレイ
導波路の本来のパワー分布からずれが生じるという問題
もあった。
の中にシリコーンを流し込むだけであるため、溝部に入
射した光に対しては何ら閉じ込めは行わないことから、
溝部を導波中に光が上下左右方向に広がり、再び石英導
波路部に入る際に全ての光が結合しないため損失が増大
する（上記従来例では約２ｄＢの損失増大がある）とい
う問題があった。さらに、その損失値は溝部の長さによ
って異なるため、溝部以降の石英導波路部では各アレイ
導波路の本来のパワー分布からずれが生じるという問題
もあった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、アレイ
導波路格子の温度無依存化に関して従来の技術では、プ
ロセスが非常に複雑になったり、またデバイス挿入損失
が大幅に増大し、さらにアレイ導波路部における光パワ
ーが本来の分布からずれるという問題が生じていた。
導波路格子の温度無依存化に関して従来の技術では、プ
ロセスが非常に複雑になったり、またデバイス挿入損失
が大幅に増大し、さらにアレイ導波路部における光パワ
ーが本来の分布からずれるという問題が生じていた。
【００１９】本発明の目的は、プロセスが簡単であり、
かつ過剰損失の少ない温度無依存アレイ導波路格子の製
造方法を提供する事にある。
かつ過剰損失の少ない温度無依存アレイ導波路格子の製
造方法を提供する事にある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記アレイ部
に楔型の溝を挿入する方法において、当該溝部に入射し
た光をその横方向もしくは縦横両方向に閉じこめて光の
広がりを抑制する手段を設けたことを特徴とする。その
結果、溝挿入によって発生する過剰損失を低減し、低損
失な温度無依存アレイ導波路格子を実現する事ができ
る。
に楔型の溝を挿入する方法において、当該溝部に入射し
た光をその横方向もしくは縦横両方向に閉じこめて光の
広がりを抑制する手段を設けたことを特徴とする。その
結果、溝挿入によって発生する過剰損失を低減し、低損
失な温度無依存アレイ導波路格子を実現する事ができ
る。
【００２１】具体的には、アレイ導波路格子のアレイ導
波路部に設けた楔型溝部もしくはその周辺の石英導波路
部に以下のいずれかの変更、もしくはそれらの組み合わ
せた変更を加える事により、溝部における光の広がりを
抑制し、溝追加による過剰損失を低減する事を特徴とす
る。１．溝に埋め込む屈折率温度係数が負である材料と
して感光性のあるものを用い、その感光性を利用して溝
部に屈折率差を設け、それにより横方向もしくは縦横両
方向に光導波路を形成する。２．溝に埋め込む屈折率温
度係数が負である材料として高屈折率であるものを用
い、石英導波路部から溝部に光が入射した際の広がり角
を小さくする（前記従来例では、溝部埋め込み材料（シ
リコーン）の屈折率は１．３９である）。３．溝部前後
の石英導波路の横幅を拡大し、石英導波路部から溝部に
光が入射した際の光の広がり角を小さくする。
波路部に設けた楔型溝部もしくはその周辺の石英導波路
部に以下のいずれかの変更、もしくはそれらの組み合わ
せた変更を加える事により、溝部における光の広がりを
抑制し、溝追加による過剰損失を低減する事を特徴とす
る。１．溝に埋め込む屈折率温度係数が負である材料と
して感光性のあるものを用い、その感光性を利用して溝
部に屈折率差を設け、それにより横方向もしくは縦横両
方向に光導波路を形成する。２．溝に埋め込む屈折率温
度係数が負である材料として高屈折率であるものを用
い、石英導波路部から溝部に光が入射した際の広がり角
を小さくする（前記従来例では、溝部埋め込み材料（シ
リコーン）の屈折率は１．３９である）。３．溝部前後
の石英導波路の横幅を拡大し、石英導波路部から溝部に
光が入射した際の光の広がり角を小さくする。
【００２２】なお、屈折率温度係数が負である材料とし
ては、一般的にはポリマー材料が挙げられる。
ては、一般的にはポリマー材料が挙げられる。
【００２３】上記の手段を用いることにより、アレイ導
波路格子のアレイ導波路部への溝形成による過剰損失を
低減させる事ができ、低損失な温度無依存アレイ導波路
格子を実現する事ができる。
波路格子のアレイ導波路部への溝形成による過剰損失を
低減させる事ができ、低損失な温度無依存アレイ導波路
格子を実現する事ができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用されるアレ
イ導波路格子の概略図（全体図）であり、図２は、本発
明が適用されるアレイ導波路格子の石英導波路部の断面
図である。図１のアレイ導波路格子は、入力導波路１、
入力側スラブ導波路２、アレイ導波路３、基板まで掘り
下げられた溝部４、出力側スラブ導波路５、出力導波路
６よりなる。
イ導波路格子の概略図（全体図）であり、図２は、本発
明が適用されるアレイ導波路格子の石英導波路部の断面
図である。図１のアレイ導波路格子は、入力導波路１、
入力側スラブ導波路２、アレイ導波路３、基板まで掘り
下げられた溝部４、出力側スラブ導波路５、出力導波路
６よりなる。
【００２５】石英導波路（入出力導波路及びアレイ導波
路）は、基板１５上に形成された下層クラッド１６、当
該下層クラッド材料よりも若干屈折率の大きい材料で形
成されたコア１７、当該コア材料よりも若干屈折率が小
さい材料にて形成された上層クラッド１８からなる（一
般的には下層クラッドと上層クラッドの材料は同一であ
るが、上記屈折率の条件を満たしていれば異なる材料で
あっても全く差し支え無い）。
路）は、基板１５上に形成された下層クラッド１６、当
該下層クラッド材料よりも若干屈折率の大きい材料で形
成されたコア１７、当該コア材料よりも若干屈折率が小
さい材料にて形成された上層クラッド１８からなる（一
般的には下層クラッドと上層クラッドの材料は同一であ
るが、上記屈折率の条件を満たしていれば異なる材料で
あっても全く差し支え無い）。
【００２６】図３は、本発明の第１の実施の形態を示す
アレイ導波路格子によるアレイ導波路部の拡大図であ
る。図３において、１９は（石英導波路からなる）アレ
イ導波路群、２０はアレイ導波路１９中に、基板材料１
５に達するまで（つまり上層クラッド１８、コア１７、
下層クラッド１６全てを削り取る）掘り下げられた楔型
の溝部、２１、２２はその溝中に埋め込まれた（屈折率
温度係数が負である）感光性ポリマーである。
アレイ導波路格子によるアレイ導波路部の拡大図であ
る。図３において、１９は（石英導波路からなる）アレ
イ導波路群、２０はアレイ導波路１９中に、基板材料１
５に達するまで（つまり上層クラッド１８、コア１７、
下層クラッド１６全てを削り取る）掘り下げられた楔型
の溝部、２１、２２はその溝中に埋め込まれた（屈折率
温度係数が負である）感光性ポリマーである。
【００２７】溝部２０に感光性ポリマーを埋め込んだだ
けの時点においては、２１と２２の間に境は無く、同一
である。その感光性ポリマーが光照射によって屈折率が
上昇する場合、２２が光照射によって屈折率が変化した
（上昇した）感光性ポリマー部となる。逆にその感光性
ポリマーが光照射によって屈折率が減少する場合、２１
が光照射によって屈折率が変化した（減少した）感光性
ポリマー部となる。なおこのアレイ導波路部において
は、各設計値は式（１）が満たされている。
けの時点においては、２１と２２の間に境は無く、同一
である。その感光性ポリマーが光照射によって屈折率が
上昇する場合、２２が光照射によって屈折率が変化した
（上昇した）感光性ポリマー部となる。逆にその感光性
ポリマーが光照射によって屈折率が減少する場合、２１
が光照射によって屈折率が変化した（減少した）感光性
ポリマー部となる。なおこのアレイ導波路部において
は、各設計値は式（１）が満たされている。
【００２８】従来においては、図１の溝部４に屈折率温
度係数が負であるシリコンを埋め込むだけであったが、
本発明においては当該溝部に埋め込むポリマー材料とし
て感光性のあるものを用いる。感光性ポリマー（フォト
ポリマーとも称される）は、ある波長の光に反応して屈
折率が変化する特徴を有し、本発明ではその感光性ポリ
マーの屈折率変調を利用する。
度係数が負であるシリコンを埋め込むだけであったが、
本発明においては当該溝部に埋め込むポリマー材料とし
て感光性のあるものを用いる。感光性ポリマー（フォト
ポリマーとも称される）は、ある波長の光に反応して屈
折率が変化する特徴を有し、本発明ではその感光性ポリ
マーの屈折率変調を利用する。
【００２９】具体的な製造方法としては、まず最初に通
常のプロセスによりアレイ導波路格子を製作する。ここ
で言う通常のプロセスとは、１．基板材料に下層クラッ
ドを形成、２．コアを形成、３．フォトリソグラフィー
プロセスによりコアにアレイ導波路格子パターンを転
写、４．コアをエッチング、５．上層クラッドの形成、
という工程を示す。
常のプロセスによりアレイ導波路格子を製作する。ここ
で言う通常のプロセスとは、１．基板材料に下層クラッ
ドを形成、２．コアを形成、３．フォトリソグラフィー
プロセスによりコアにアレイ導波路格子パターンを転
写、４．コアをエッチング、５．上層クラッドの形成、
という工程を示す。
【００３０】アレイ導波路格子が完成した後、溝部のパ
ターンをアレイ導波路格子のアレイ部に転写し、溝部が
形成される部分の上層クラッド１８、コア１７、下層ク
ラッド１６を全てエッチングする。その後、溝部に感光
性ポリマーを注入し、硬化させる。
ターンをアレイ導波路格子のアレイ部に転写し、溝部が
形成される部分の上層クラッド１８、コア１７、下層ク
ラッド１６を全てエッチングする。その後、溝部に感光
性ポリマーを注入し、硬化させる。
【００３１】ここで当該感光性ポリマーが、光照射によ
ってその屈折率が増加する特性を有する場合には、溝部
に埋め込んだ感光性ポリマーの、元コア１７に相当する
部分（図３の２２）にのみ光を照射して屈折率を上昇さ
せて、その部分をコアとする横方向（基板と水平方向）
の光導波路を形成する。
ってその屈折率が増加する特性を有する場合には、溝部
に埋め込んだ感光性ポリマーの、元コア１７に相当する
部分（図３の２２）にのみ光を照射して屈折率を上昇さ
せて、その部分をコアとする横方向（基板と水平方向）
の光導波路を形成する。
【００３２】当該感光性ポリマーが、光照射によってそ
の屈折率が減少する特性を有する場合には、溝部に埋め
込んだ感光性ポリマーの、元クラッド１６、１８に相当
する部分（図３の２１）のみに光を照射して屈折率を減
少させて、その部分をクラッドとする横方向の光導波路
を形成する。
の屈折率が減少する特性を有する場合には、溝部に埋め
込んだ感光性ポリマーの、元クラッド１６、１８に相当
する部分（図３の２１）のみに光を照射して屈折率を減
少させて、その部分をクラッドとする横方向の光導波路
を形成する。
【００３３】つまり本方法は、溝部にも光導波路を形成
する事によって、溝部における光の横方向拡散を抑制す
ることを特徴とする。
する事によって、溝部における光の横方向拡散を抑制す
ることを特徴とする。
【００３４】図４は、第１の実施の形態による溝部にお
ける損失の特性改善の様子を示している。これは、図２
において下層クラッド１６および上層クラッド１８の厚
さを１５μｍ、コア１７の形状を５．５μｍ×５．５μ
ｍとし、下層クラッド１６および上層クラッド１８の屈
折率を１．４５２６、コア１４の屈折率を１．４６２９
（比屈折率差Δ＝０．７％に相当）とし、その光導波路
に溝を設けてポリマーを埋め込んだ場合の、溝部の（光
の導波方向の）長さに対する損失の変化を解析した結果
である。
ける損失の特性改善の様子を示している。これは、図２
において下層クラッド１６および上層クラッド１８の厚
さを１５μｍ、コア１７の形状を５．５μｍ×５．５μ
ｍとし、下層クラッド１６および上層クラッド１８の屈
折率を１．４５２６、コア１４の屈折率を１．４６２９
（比屈折率差Δ＝０．７％に相当）とし、その光導波路
に溝を設けてポリマーを埋め込んだ場合の、溝部の（光
の導波方向の）長さに対する損失の変化を解析した結果
である。
【００３５】図４において、２３は溝に屈折率１．４５
のポリマーを埋め込んだだけの場合（従来例に相当）の
損失を示し、２４は溝部の元コア１７に相当する部分の
ポリマーに、比屈折率差Δｎ＝０．７％となるように屈
折率を変化させた場合の損失を示している。溝部の元コ
アに相当する部分の感光性ポリマーの屈折率を上昇させ
て、横方向に光の閉じ込めを行った場合、ポリマーを埋
め込んだだけの状態と比較して損失値が（ｄＢで）約半
分にまで低減できている事が分かる。なお、溝部の元ク
ラッドに相当する部分の屈折率を減少させて相対的に同
様の屈折率差を付与する場合もほぼ同様の結果が得られ
る。
のポリマーを埋め込んだだけの場合（従来例に相当）の
損失を示し、２４は溝部の元コア１７に相当する部分の
ポリマーに、比屈折率差Δｎ＝０．７％となるように屈
折率を変化させた場合の損失を示している。溝部の元コ
アに相当する部分の感光性ポリマーの屈折率を上昇させ
て、横方向に光の閉じ込めを行った場合、ポリマーを埋
め込んだだけの状態と比較して損失値が（ｄＢで）約半
分にまで低減できている事が分かる。なお、溝部の元ク
ラッドに相当する部分の屈折率を減少させて相対的に同
様の屈折率差を付与する場合もほぼ同様の結果が得られ
る。
【００３６】上記では、溝部の元コア部（クラッド部）
の屈折率を変化させるには、溝部に感光性ポリマーを埋
め込んだ後に、溝部に元の導波路パターンのマスクを重
ねて、通常のフォトリソグラフィーによるプロセスと同
様にその上面から一様な光を照射し、溝部に埋め込んだ
感光性ポリマーに導波路パターンを転写する事を想定し
ている。
の屈折率を変化させるには、溝部に感光性ポリマーを埋
め込んだ後に、溝部に元の導波路パターンのマスクを重
ねて、通常のフォトリソグラフィーによるプロセスと同
様にその上面から一様な光を照射し、溝部に埋め込んだ
感光性ポリマーに導波路パターンを転写する事を想定し
ている。
【００３７】ただしこの方法では屈折率差が付くのは横
方向のみであり、縦方向（基板と垂直方向）には屈折率
差は付かない。ここでもし、ある一点にのみ集光可能な
レーザ光を用いて感光性ポリマー内に屈折率変化部を三
次元的に直描する事ができれば、光を上下左右方向に閉
じ込める事が可能となり、図４の２４に示した従来例の
解析結果よりもさらに損失を低減することができる。
方向のみであり、縦方向（基板と垂直方向）には屈折率
差は付かない。ここでもし、ある一点にのみ集光可能な
レーザ光を用いて感光性ポリマー内に屈折率変化部を三
次元的に直描する事ができれば、光を上下左右方向に閉
じ込める事が可能となり、図４の２４に示した従来例の
解析結果よりもさらに損失を低減することができる。
【００３８】なお、本実施の形態に用いる感光性ポリマ
ーとしては、まず屈折率温度係数が負である事が前提条
件であるが、その他の特性としては透明性に優れている
もの、感光による屈折率の制御性の良いもの、経時変化
の無いもの、耐候性に優れているものが望ましい。
ーとしては、まず屈折率温度係数が負である事が前提条
件であるが、その他の特性としては透明性に優れている
もの、感光による屈折率の制御性の良いもの、経時変化
の無いもの、耐候性に優れているものが望ましい。
【００３９】屈折率の制御性に関しては、光の照射時間
もしくは照射強度によって屈折率が正確かつ再現性良く
制御できる事を示す。表１に、一般的な感光性ポリマー
の例を示す。
もしくは照射強度によって屈折率が正確かつ再現性良く
制御できる事を示す。表１に、一般的な感光性ポリマー
の例を示す。
【００４０】
【表１】 さらに、図４から、溝の長さが短いほど損失値は小さい
事が分かるが、溝の長さを短くするには、同じアレイ本
数であった場合は、式（１）中のΔＬｓｉｌｉ ｃｏｎｅ
の値を小さくすれば良く、そのためにはポリマー材料の
屈折率温度係数の絶対値が大きい（マイナスの値が大き
い）事が望ましい。
事が分かるが、溝の長さを短くするには、同じアレイ本
数であった場合は、式（１）中のΔＬｓｉｌｉ ｃｏｎｅ
の値を小さくすれば良く、そのためにはポリマー材料の
屈折率温度係数の絶対値が大きい（マイナスの値が大き
い）事が望ましい。
【００４１】図５は、本発明の第２の実施の形態による
アレイ導波路格子のアレイ導波路部の拡大図である。図
５において、１９は（石英導波路からなる）アレイ導波
路群、２０はアレイ導波路１９中に、基板材料に達する
まで（つまり上層クラッド、コア、下層クラッド全てを
削り取る）掘り下げられた楔型の溝部、３８はその溝中
に埋め込まれた屈折率温度係数が負であってかつ高屈折
率のポリマーである。
アレイ導波路格子のアレイ導波路部の拡大図である。図
５において、１９は（石英導波路からなる）アレイ導波
路群、２０はアレイ導波路１９中に、基板材料に達する
まで（つまり上層クラッド、コア、下層クラッド全てを
削り取る）掘り下げられた楔型の溝部、３８はその溝中
に埋め込まれた屈折率温度係数が負であってかつ高屈折
率のポリマーである。
【００４２】光導波路を導波している光が一様媒質中に
出射する場合、その一様媒質中においては光を閉じ込め
る構造が無いため、媒質中を伝搬するにつれて光は広が
っていく。
出射する場合、その一様媒質中においては光を閉じ込め
る構造が無いため、媒質中を伝搬するにつれて光は広が
っていく。
【００４３】ここで、一様媒質の屈折率をｎ、導波路導
波光のスポットサイズをｗ（スポットサイズとは、導波
モードの電界分布をガウシアン分布でフィッティングし
た場合の、ピーク値からの１／ｅ半幅（パワー分布の１
／ｅ２半幅）である。）、真空中の伝搬定数をｋ（＝２
π／λ，λ：真空中での波長）とすると、一様媒質に出
射した光の放射角θは
波光のスポットサイズをｗ（スポットサイズとは、導波
モードの電界分布をガウシアン分布でフィッティングし
た場合の、ピーク値からの１／ｅ半幅（パワー分布の１
／ｅ２半幅）である。）、真空中の伝搬定数をｋ（＝２
π／λ，λ：真空中での波長）とすると、一様媒質に出
射した光の放射角θは
【００４４】
【数２】 と表される。
【００４５】そこで、本実施の形態は、式（２）中の屈
折率ｎの値を大きくする事、すなわち溝部２０に埋め込
まれるポリマーとして、アレイ導波路の材料である石英
の屈折率よりも高屈折率のポリマー３８を用いることに
よって溝部における光の広がり角を小さくし、その光が
溝部から再び石英導波路１９に入射する際の結合損失を
低減したことを特徴としている。
折率ｎの値を大きくする事、すなわち溝部２０に埋め込
まれるポリマーとして、アレイ導波路の材料である石英
の屈折率よりも高屈折率のポリマー３８を用いることに
よって溝部における光の広がり角を小さくし、その光が
溝部から再び石英導波路１９に入射する際の結合損失を
低減したことを特徴としている。
【００４６】図６は、溝部に埋め込むポリマー材料の屈
折率の値を変化させて、溝挿入による過剰損失の解析を
行ったグラフであり、石英導波路の各パラメータは第１
の実施の形態で記したものと同様である。２５は溝部長
さが５０μｍの場合、２６は同１００μｍの場合、２７
は同２００μｍの場合である。従来の温度無依存アレイ
導波路格子（Y. Inoue et al, Electron. Lett., Vol.3
3, No.23, pp.1945-1947, 1997）で用いられているシリ
コーンの屈折率１．３９と比較して高屈折率にした場
合、損失が大幅に低減されている事が分かる。
折率の値を変化させて、溝挿入による過剰損失の解析を
行ったグラフであり、石英導波路の各パラメータは第１
の実施の形態で記したものと同様である。２５は溝部長
さが５０μｍの場合、２６は同１００μｍの場合、２７
は同２００μｍの場合である。従来の温度無依存アレイ
導波路格子（Y. Inoue et al, Electron. Lett., Vol.3
3, No.23, pp.1945-1947, 1997）で用いられているシリ
コーンの屈折率１．３９と比較して高屈折率にした場
合、損失が大幅に低減されている事が分かる。
【００４７】図６より、屈折率１．３９の場合と比較し
て、損失を（ｄＢで）半分まで低減させるには屈折率を
約１．８、同１／４まで低減させるには屈折率を約２．
０以上にすれば良い。アレイ導波路を構成する石英の屈
折率（約１．４５）より大きければ損失低減効果が期待
できるが、屈折率が１．６以上であればより好ましい。
この実施の形態では、溝部における縦横両方向の光の広
がりを抑制する事に相当する。
て、損失を（ｄＢで）半分まで低減させるには屈折率を
約１．８、同１／４まで低減させるには屈折率を約２．
０以上にすれば良い。アレイ導波路を構成する石英の屈
折率（約１．４５）より大きければ損失低減効果が期待
できるが、屈折率が１．６以上であればより好ましい。
この実施の形態では、溝部における縦横両方向の光の広
がりを抑制する事に相当する。
【００４８】図７は、本発明の第３の実施の形態による
アレイ導波路格子のアレイ導波路部の拡大図である。こ
の第３の実施の形態では、式（２）中のスポットサイズ
ｗの値を大きくする事によって溝部における光の広がり
角を小さくし、その光が溝部から再び石英導波路に入射
する際の損失の低減を図っている。
アレイ導波路格子のアレイ導波路部の拡大図である。こ
の第３の実施の形態では、式（２）中のスポットサイズ
ｗの値を大きくする事によって溝部における光の広がり
角を小さくし、その光が溝部から再び石英導波路に入射
する際の損失の低減を図っている。
【００４９】石英導波路導波光のスポットサイズｗの値
を大きくするには、石英導波路のコア径を大きくすれば
良い。本実施の形態では、溝部前後の石英導波路のコア
を横方向に広げる事によって導波光の横方向のスポット
サイズを拡大している。
を大きくするには、石英導波路のコア径を大きくすれば
良い。本実施の形態では、溝部前後の石英導波路のコア
を横方向に広げる事によって導波光の横方向のスポット
サイズを拡大している。
【００５０】図７において、２８は（石英導波路からな
る）アレイ導波路群、２９は当該石英アレイ導波路のコ
アの横幅が拡大された部分、３０はアレイ導波路中に、
基板材料に達するまで（つまり上層クラッド、コア、下
層クラッド全てを削り取る）掘り下げられた楔型の溝
部、３１はその溝中に埋め込まれた屈折率温度係数が負
の材料（ポリマー）である。
る）アレイ導波路群、２９は当該石英アレイ導波路のコ
アの横幅が拡大された部分、３０はアレイ導波路中に、
基板材料に達するまで（つまり上層クラッド、コア、下
層クラッド全てを削り取る）掘り下げられた楔型の溝
部、３１はその溝中に埋め込まれた屈折率温度係数が負
の材料（ポリマー）である。
【００５１】なお、石英導波路のコア幅を急激に変化さ
せた場合、モード変換損失が生じるため、通常は適当な
長さのテーパを設け、断熱的にコア形状を変化させてい
く。
せた場合、モード変換損失が生じるため、通常は適当な
長さのテーパを設け、断熱的にコア形状を変化させてい
く。
【００５２】図８は、溝部前後の石英導波路のコア幅を
変化させた場合の溝挿入による過剰損失の解析結果であ
る。石英導波路の横幅以外の各パラメータは第１の実施
の形態で記したものと同様であり、本解析においては溝
の長さは１００μｍで固定とした。図８において、３２
が埋め込むポリマーの屈折率が１．４５の場合、３３が
屈折率１．６５の場合、３４が屈折率２．０の場合であ
る。
変化させた場合の溝挿入による過剰損失の解析結果であ
る。石英導波路の横幅以外の各パラメータは第１の実施
の形態で記したものと同様であり、本解析においては溝
の長さは１００μｍで固定とした。図８において、３２
が埋め込むポリマーの屈折率が１．４５の場合、３３が
屈折率１．６５の場合、３４が屈折率２．０の場合であ
る。
【００５３】図８より、埋め込むポリマー材料の屈折率
が１．４５の場合、コア幅を１０μｍにすると溝長さが
１００μｍの時、損失が約１ｄＢ低減されている事が分
かる。また、このコア幅拡大は、溝部に埋め込むポリマ
ー材料の屈折率が低い程その効果が大きい事が分かる。
が１．４５の場合、コア幅を１０μｍにすると溝長さが
１００μｍの時、損失が約１ｄＢ低減されている事が分
かる。また、このコア幅拡大は、溝部に埋め込むポリマ
ー材料の屈折率が低い程その効果が大きい事が分かる。
【００５４】以上、本発明の異なる実施の形態について
説明したが、それらを組み合わせた場合には、より大き
な相乗効果が得られる。ただし横方向の光閉じ込めにつ
いて考えた場合、第１の実施の形態（溝部のポリマーに
屈折率差を付与）と第３の実施の形態（石英部コア幅の
拡大）を同時に行っても意味が無いため、損失を最小限
にするには、第１の実施の形態（屈折率差付与）および
第２の実施の形態（高屈折率材料使用）の併用、第２の
実施の形態（高屈折率材料使用）および第３の実施の形
態（コア幅拡大）の併用のいずれかとなる（溝部で３次
元の光閉じ込めが行える場合は屈折率差の付与のみでよ
い）。
説明したが、それらを組み合わせた場合には、より大き
な相乗効果が得られる。ただし横方向の光閉じ込めにつ
いて考えた場合、第１の実施の形態（溝部のポリマーに
屈折率差を付与）と第３の実施の形態（石英部コア幅の
拡大）を同時に行っても意味が無いため、損失を最小限
にするには、第１の実施の形態（屈折率差付与）および
第２の実施の形態（高屈折率材料使用）の併用、第２の
実施の形態（高屈折率材料使用）および第３の実施の形
態（コア幅拡大）の併用のいずれかとなる（溝部で３次
元の光閉じ込めが行える場合は屈折率差の付与のみでよ
い）。
【００５５】図９は、上記のそれぞれの場合についての
解析結果である。３５は溝部に通常の屈折率を持つポリ
マー材料を溝部に埋め込んだだけの、従来の方法に基づ
くものであり、３６は第１の実施の形態＋第２の実施の
形態の場合、３７は第２の実施の形態＋第３の実施の形
態の場合の損失値の解析結果である。図９より、従来の
方法と比較して溝部挿入による過剰損失値がより一層低
減される事が分かる。
解析結果である。３５は溝部に通常の屈折率を持つポリ
マー材料を溝部に埋め込んだだけの、従来の方法に基づ
くものであり、３６は第１の実施の形態＋第２の実施の
形態の場合、３７は第２の実施の形態＋第３の実施の形
態の場合の損失値の解析結果である。図９より、従来の
方法と比較して溝部挿入による過剰損失値がより一層低
減される事が分かる。
【００５６】次に、溝部の具体的な設計例を示す。式
（１）左辺の各項について、
（１）左辺の各項について、
【００５７】
【数３】 を適用すると、式（１）は
【００５８】
【数４】 となる。
【００５９】ここで、一般的に基板材料は導波層に比べ
て十分厚いことから、導波路の熱膨張係数(1/L)(dL/dT)
は基板の熱膨張係数αｓｕｂに近似できるとして、式
（４）を整理すると
て十分厚いことから、導波路の熱膨張係数(1/L)(dL/dT)
は基板の熱膨張係数αｓｕｂに近似できるとして、式
（４）を整理すると
【００６０】
【数５】 となる。
【００６１】ここで各パラメータの一例として、ｎ
ＳｉＯ２＝１．４６、ｎｐｏｌｙｍｅｒ＝１．４５、ｄ
ｎＳｉＯ２／ｄＴ＝６．０×１０−６、ｄｎ
ｐｏｌｙｍｅｒ／ｄＴ＝−４．０×１０−４、αｓｕｂ
＝３．０×１０−６、ΔＬＳｉＯ２＝５０×１０−６、
アレイ導波路の本数＝１００本とすると、式（５）より
ΔＬｐｏｌｙ ｍｅｒ＝１．３×１０−６となる。
ＳｉＯ２＝１．４６、ｎｐｏｌｙｍｅｒ＝１．４５、ｄ
ｎＳｉＯ２／ｄＴ＝６．０×１０−６、ｄｎ
ｐｏｌｙｍｅｒ／ｄＴ＝−４．０×１０−４、αｓｕｂ
＝３．０×１０−６、ΔＬＳｉＯ２＝５０×１０−６、
アレイ導波路の本数＝１００本とすると、式（５）より
ΔＬｐｏｌｙ ｍｅｒ＝１．３×１０−６となる。
【００６２】つまり、溝の最小の長さを０とすると、溝
の最長部は約１３０μｍとなる（光のパワーが最も多く
配分されるアレイ導波路中央部の長さはその半分の約６
５μｍ）。ただし、溝の最小長さはポリマー埋め込みの
プロセスに依存し、ポリマーの粘度などの問題で埋め込
みが完全に行われない場合は、溝の最小の長さを長めに
取る。つまりあらかじめある程度のオフセットを付けて
おく必要がある。
の最長部は約１３０μｍとなる（光のパワーが最も多く
配分されるアレイ導波路中央部の長さはその半分の約６
５μｍ）。ただし、溝の最小長さはポリマー埋め込みの
プロセスに依存し、ポリマーの粘度などの問題で埋め込
みが完全に行われない場合は、溝の最小の長さを長めに
取る。つまりあらかじめある程度のオフセットを付けて
おく必要がある。
【００６３】以上のように、各材料パラメータ、構造パ
ラメータが決定された後、もしくは決定する段階におい
て、前述の実施の形態１〜３の技術を適用すれば、溝形
成による損失の増大を抑制する事ができ、低損失な温度
無依存アレイ導波路格子を実現する事ができる。
ラメータが決定された後、もしくは決定する段階におい
て、前述の実施の形態１〜３の技術を適用すれば、溝形
成による損失の増大を抑制する事ができ、低損失な温度
無依存アレイ導波路格子を実現する事ができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明を用いることにより、アレイ導波
路格子のアレイ導波路部への溝形成による過剰損失を低
減させる事ができ、低損失な温度無依存アレイ導波路格
子を実現する事ができる。
路格子のアレイ導波路部への溝形成による過剰損失を低
減させる事ができ、低損失な温度無依存アレイ導波路格
子を実現する事ができる。
【図１】本発明によるアレイ導波路格子の概略図であ
る。
る。
【図２】アレイ導波路格子の石英導波路部の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるアレイ導波路
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
【図４】第１の実施の形態による溝部における損失の解
析結果である。
析結果である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるアレイ導波路
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
【図６】第２の実施の形態による溝部における損失の解
析結果である。
析結果である。
【図７】本発明の第３の実施の形態によるアレイ導波路
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
格子のアレイ導波路部の拡大図である。
【図８】第３の実施の形態による溝部における損失の解
析結果である。
析結果である。
【図９】それぞれの実施の形態を組み合わせた場合の、
溝部における損失の解析結果である。
溝部における損失の解析結果である。
【図１０】従来のアレイ導波路格子の全体図である。
【図１１】他の従来例における、アレイ導波路格子のア
レイ導波路部に設けた溝部およびその周辺部分の拡大図
である。
レイ導波路部に設けた溝部およびその周辺部分の拡大図
である。
１ 入力導波路 ２ 入力側スラブ導波路 ３ アレイ導波路 ４ 溝部 ５ 出力側スラブ導波路 ６ 出力導波路 ７ 入力導波路 ８ 入力側スラブ導波路 ９ アレイ導波路 １０ 出力側スラブ導波路 １１ 出力導波路 １２ アレイ導波路 １３ 溝部 １４ シリコーン １５ 基板 １６ 下層クラッド １７ コア １８ 上層クラッド １９ アレイ導波路 ２０ 溝部 ２１ 感光性ポリマー ２２ 感光性ポリマー ２３ 従来の場合の溝部の損失 ２４ 溝部ポリマーに屈折率差を設けた場合の溝部の損
失 ２５ 溝部長さが２００μｍの場合の溝部の損失 ２６ 溝部長さが１００μｍの場合の溝部の損失 ２７ 溝部長さが５０μｍの場合の溝部の損失 ２８ アレイ導波路 ２９ コアの横幅が拡大された部分 ３０ 溝部 ３１ ポリマー ３２ 溝部のポリマーの屈折率が１．４５の場合の溝部
の損失 ３３ 溝部のポリマーの屈折率が１．６５の場合の溝部
の損失 ３４ 溝部のポリマーの屈折率が２．０の場合の溝部の
損失 ３５ 従来の場合の溝部の損失 ３６ 第１の実施の形態＋第２の実施の形態の場合の溝
部の損失 ３７ 第１の実施の形態＋第３の実施の形態の場合の溝
部の損失 ３８ 高屈折率ポリマー
失 ２５ 溝部長さが２００μｍの場合の溝部の損失 ２６ 溝部長さが１００μｍの場合の溝部の損失 ２７ 溝部長さが５０μｍの場合の溝部の損失 ２８ アレイ導波路 ２９ コアの横幅が拡大された部分 ３０ 溝部 ３１ ポリマー ３２ 溝部のポリマーの屈折率が１．４５の場合の溝部
の損失 ３３ 溝部のポリマーの屈折率が１．６５の場合の溝部
の損失 ３４ 溝部のポリマーの屈折率が２．０の場合の溝部の
損失 ３５ 従来の場合の溝部の損失 ３６ 第１の実施の形態＋第２の実施の形態の場合の溝
部の損失 ３７ 第１の実施の形態＋第３の実施の形態の場合の溝
部の損失 ３８ 高屈折率ポリマー
Claims (6)
- 【請求項１】 １本または複数本からなる入力導波路、
当該入力導波路より入射される入力側スラブ導波路、当
該入力側スラブ導波路の反対側に接続された複数本から
なるアレイ導波路、当該アレイ導波路の他端に接続され
た出力側スラブ導波路、当該出力側スラブ導波路の反対
側に接続された複数本からなる出力導波路によって構成
されるアレイ導波路格子と、前記アレイ導波路部に設け
られた楔型の溝部と、当該溝部に埋め込まれた屈折率温
度係数が負である材料によって構成された温度無依存ア
レイ導波路格子において、 前記溝部に入射した光をその横方向もしくは縦横両方向
に閉じこめて光の広がりを抑制する手段が設けられてい
ることを特徴とするアレイ導波路格子。 - 【請求項２】 前記溝部に埋め込む材料は感光性のある
材料であり、その感光性を利用して前記溝部埋め込み材
料中に屈折率差を設け、それにより当該溝部埋め込み材
料中に横方向もしくは縦横両方向に光導波路が形成され
ている事を特徴とする請求項１記載のアレイ導波路格
子。 - 【請求項３】 前記溝部に埋め込む材料として、前記ア
レイ導波路格子を構成する材料の屈折率よりも高屈折率
の材料が用いられていることを特徴とする請求項１記載
のアレイ導波路格子。 - 【請求項４】 前記アレイ導波路の前記溝部前後の導波
路部のコア幅が拡大されていることを特徴とする請求項
１記載のアレイ導波路格子。 - 【請求項５】 前記溝部に埋め込む材料は、前記アレイ
導波路格子を構成する材料の屈折率よりも高屈折率であ
ってかつ感光性のある材料であり、その感光性を利用し
て前記溝部埋め込み材料中に屈折率差を設け、それによ
り当該溝部埋め込み材料中に横方向もしくは縦横両方向
に光導波路が形成されている事を特徴とする請求項１記
載のアレイ導波路格子。 - 【請求項６】 前記溝部に埋め込む材料として前記アレ
イ導波路格子を構成する材料の屈折率よりも高屈折率の
材料が用いられており、かつ前記アレイ導波路の前記溝
部前後の導波路部のコア幅が拡大されていることを特徴
とする請求項１記載のアレイ導波路格子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18672199A JP3552159B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 温度無依存アレイ導波路格子素子 |
| US09/751,086 US6873761B2 (en) | 1999-06-30 | 2000-12-29 | Temperature-independent arrayed waveguide grating device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18672199A JP3552159B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 温度無依存アレイ導波路格子素子 |
| US09/751,086 US6873761B2 (en) | 1999-06-30 | 2000-12-29 | Temperature-independent arrayed waveguide grating device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001013337A true JP2001013337A (ja) | 2001-01-19 |
| JP3552159B2 JP3552159B2 (ja) | 2004-08-11 |
Family
ID=26503934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18672199A Expired - Fee Related JP3552159B2 (ja) | 1999-06-30 | 1999-06-30 | 温度無依存アレイ導波路格子素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6873761B2 (ja) |
| JP (1) | JP3552159B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6823103B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-11-23 | Lightwave Microsystems Corporation | Optical devices for controlling insertion loss |
| JP2007536567A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | ライトウェイブ マイクロシステムズ コーポレーション | アサーマルａｗｇおよび可変幅の溝を用いる低消費電力ａｗｇ |
| JP2013507660A (ja) * | 2009-10-07 | 2013-03-04 | アイディ株式会社 | アレイ導波路で異なるコアの幾何形状を採用するアサーマルシリコンフォトニクスａｗｇ（アレイ導波路回折格子） |
| CN111273398A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-06-12 | 中国地质大学（武汉） | 一种高耦合效率的m型波导光栅耦合器的设计方法 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6744951B2 (en) * | 2001-05-07 | 2004-06-01 | Cornigg Incorporated | Waveguides and method of making them |
| US6882778B2 (en) * | 2002-04-15 | 2005-04-19 | Jds Uniphase Corporation | Chromatic dispersion compensation in waveguide arrays |
| US7245793B2 (en) * | 2002-11-19 | 2007-07-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical waveguide circuit |
| KR100763790B1 (ko) * | 2005-01-07 | 2007-10-08 | (주)포인테크 | 온도 무의존성 광도파로열 격자 및 그 제작방법 |
| US7397986B2 (en) * | 2005-03-04 | 2008-07-08 | Gemfire Corporation | Optical device with reduced temperature dependence |
| JP5573497B2 (ja) * | 2010-08-27 | 2014-08-20 | 沖電気工業株式会社 | 光波長フィルタ |
| CN102193149A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-09-21 | 珠海保税区光联通讯技术有限公司 | 无热阵列波导光栅波分复用器 |
| US9722706B1 (en) * | 2013-05-17 | 2017-08-01 | Kaiam Corp. | Multiple wavelength light-source with tracking multiplexer |
| CN109683238B (zh) * | 2017-10-18 | 2020-09-01 | 上海信及光子集成技术有限公司 | 一种阵列波导光栅的非均匀温度补偿结构及方法 |
| CN115166900B (zh) * | 2022-06-20 | 2024-02-09 | 航天恒星科技有限公司 | 一种光栅天线及其设计方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3344446B2 (ja) | 1995-01-12 | 2002-11-11 | 日本電信電話株式会社 | 光送受信モジュール |
| JPH0926516A (ja) | 1995-07-13 | 1997-01-28 | Hitachi Cable Ltd | 導波路型偏光分離素子及びそれを用いた導波路型アイソレータ |
| JPH0943440A (ja) | 1995-07-28 | 1997-02-14 | Toshiba Corp | 集積化光合分波器 |
| JPH0990153A (ja) | 1995-09-20 | 1997-04-04 | Fujitsu Ltd | 光導波路の作製方法およびそれにより得られるデバイス |
| JPH09318831A (ja) | 1996-05-27 | 1997-12-12 | Ntn Corp | 直接描画方法 |
| US5940548A (en) * | 1996-07-10 | 1999-08-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Guided-wave circuit with optical characteristics adjusting plate, method for producing it, and apparatus for producing optical characteristics adjusting plate |
| JPH1048443A (ja) | 1996-07-30 | 1998-02-20 | Hitachi Cable Ltd | ポリマ導波路及びその製造方法 |
| JPH1068833A (ja) | 1996-08-29 | 1998-03-10 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路及びその製造方法並びに光回路 |
| JPH10186167A (ja) | 1996-12-20 | 1998-07-14 | Toshiba Corp | 光フィルタ |
| JPH10227930A (ja) | 1997-02-13 | 1998-08-25 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 温度無依存光導波路およびその製造方法 |
| JPH10300953A (ja) | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光合分波装置 |
| JPH1138239A (ja) * | 1997-07-18 | 1999-02-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | アレイ導波路格子型波長合分波器 |
-
1999
- 1999-06-30 JP JP18672199A patent/JP3552159B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-12-29 US US09/751,086 patent/US6873761B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6823103B2 (en) * | 2000-12-15 | 2004-11-23 | Lightwave Microsystems Corporation | Optical devices for controlling insertion loss |
| JP2007536567A (ja) * | 2004-05-05 | 2007-12-13 | ライトウェイブ マイクロシステムズ コーポレーション | アサーマルａｗｇおよび可変幅の溝を用いる低消費電力ａｗｇ |
| JP4688869B2 (ja) * | 2004-05-05 | 2011-05-25 | ネオフォトニクス・コーポレイション | アサーマルａｗｇおよび可変幅の溝を用いる低消費電力ａｗｇ |
| JP2013507660A (ja) * | 2009-10-07 | 2013-03-04 | アイディ株式会社 | アレイ導波路で異なるコアの幾何形状を採用するアサーマルシリコンフォトニクスａｗｇ（アレイ導波路回折格子） |
| CN111273398A (zh) * | 2019-12-06 | 2020-06-12 | 中国地质大学（武汉） | 一种高耦合效率的m型波导光栅耦合器的设计方法 |
| CN111273398B (zh) * | 2019-12-06 | 2021-03-30 | 中国地质大学（武汉） | 一种高耦合效率的m型波导光栅耦合器的设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6873761B2 (en) | 2005-03-29 |
| US20020122623A1 (en) | 2002-09-05 |
| JP3552159B2 (ja) | 2004-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cheung et al. | Ultra-compact silicon photonic 512× 512 25 GHz arrayed waveguide grating router | |
| US6580863B2 (en) | System and method for providing integrated optical waveguide device | |
| US8064741B2 (en) | Optical coupling device | |
| US7376317B2 (en) | Waveguide structure and method of manufacturing the same | |
| JP3552159B2 (ja) | 温度無依存アレイ導波路格子素子 | |
| JP3152189B2 (ja) | 平板導波路型グレーティング素子 | |
| WO2017096183A1 (en) | High refractive index waveguides and method of fabrication | |
| JP2002303752A (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| JP3952696B2 (ja) | 光結合構造 | |
| JP4377195B2 (ja) | 光モジュールの製造方法 | |
| CN1879056A (zh) | 可调谐光栅辅助的定向光耦合器 | |
| JP2005326876A (ja) | 光導波路 | |
| US11048045B1 (en) | Integrated lens mode size converter | |
| US9804328B2 (en) | Optical multiplexing and de-multiplexing element and arrayed-waveguide grating-type optical wavelength filter | |
| US6787868B1 (en) | Microlenses for integrated optical devices | |
| Sakamaki et al. | Loss uniformity improvement of arrayed-waveguide grating with mode-field converters designed by wavefront matching method | |
| JP2002156539A (ja) | 光導波路 | |
| Ishii et al. | Monolithically integrated WDM channel selectors on InP substrates | |
| Schmid et al. | Mode converters for coupling to high aspect ratio silicon-on-insulator channel waveguides | |
| Sakamaki et al. | Low-loss Y-branch waveguides designed by wavefront matching method | |
| US6735363B1 (en) | Waveguide-grating router with output tapers configured to provide a passband that is optimized for each channel individually | |
| JPH06194536A (ja) | 光結合デバイス | |
| JP3775673B2 (ja) | アレイ導波路格子型光合分波回路 | |
| JPH1068833A (ja) | 光導波路及びその製造方法並びに光回路 | |
| Yamada et al. | Si photonic wire waveguide devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040409 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040422 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |