JP2004184990A - 光導波回路 - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路の放射損失を低減することが可能な光導波回路を提供すること。
【解決手段】 光導波路３には、光導波路３を横切る溝４が設けられ、光導波路３を導波する光が溝４を通過すると、溝４で放射損失が発生する。一方、導波路間隙６などの損失要素を伝播する光波は、導波路間隙６を通過した後、しばらくは光導波路３の近傍を進行しながら徐々に放射される。このため、導波路間隙６を通過した直後は、光導波路３を伝播する光波と、放射に転じる前に光導波路３の近傍に存在する光波とが合わさって、光導波路３を伝播する光波のビーム径が擬似的に拡大されたような状態を生み出すことができる。このため、溝４の前段に導波路間隙６を設けることにより、溝４に入射する光波のビーム径を擬似的に拡大することができ、損失要素が設けられた光導波路３を光波が伝播する際の過剰損失を減らすことが可能となる。
【選択図】 図２３

Description

本発明は光導波回路に関し、特に、光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる損失要素を有する光導波回路に関する。

近年、シリコン基板上に形成された石英系ガラス導波路によって構成されたプレーナ光波回路（ＰＬＣ）の研究開発が盛んに行われている。このプレーナ光波回路では、例えば、非特許文献１に開示されているように、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）のような光波長合分波を実現する回路、あるいは、非特許文献２に開示されているように、熱光学（ＴＯ）スイッチのような光路切り替えを実現する回路などがある。また、プレーナ光波回路上に半導体光素子を搭載したハイブリッドプレーナ光波回路として、例えば、非特許文献３に開示されているように、外部共振器型周波数安定化レーザなどがある。

図１は、従来のアレイ光導波路回折格子の構成を示す平面図、図２は、図１のＡ７−Ａ７線で切断した断面図である。図１および図２において、シリコン基板２０１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２０２が形成され、クラッド層２０２内には、石英系ガラスをコアとするアレイ導波路２０３が形成されている。また、アレイ導波路２０３の両端には、スラブ導波路２０５ａ、２０５ｂがそれぞれ接続され、スラブ導波路２０５ａの入力側には、入力導波路２０４ａが接続され、スラブ導波路２０５ｂの出力側には、出力導波路２０４ｂが接続されている。

図３は、従来の熱光学スイッチの構成を示す平面図、図４は、図３のＡ８−Ａ８線で切断した断面図である。図３および図４において、シリコン基板２１１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２１２が形成され、クラッド層２１２内には、石英系ガラスをコアとするアーム導波路２１３ａ、２１３ｂが形成されている。また、各アーム導波路２１３ａ、２１３ｂの両端には、方向性結合器２１５、２１６がそれぞれ接続され、方向性結合器２１５の入力側には、入力導波路２１４ａ、２１４ｂがそれぞれ接続され、方向性結合器２１６の出力側には、出力導波路２１７ａ、２１７ｂがそれぞれ接続されている。また、クラッド層２１２上には、アーム導波路２１３ａの位置に対応して、薄膜ヒータ２１８が形成され、薄膜ヒータ２１８は、配線２１９ａ、２１９ｂに接続されている。

図５は、従来の外部共振器型周波数安定化レーザの構成を示す斜視図である。図５において、シリコン基板２２１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２２２が形成され、クラッド層２２２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路２２３が形成されるとともに、光導波路２２３には光誘起グレーティング２２４が設けられている。また、シリコン基板２２１上には、クラッド層２２２を除去することにより形成されたシリコンテラス２２５が設けられ、シリコンテラス２２５上には、半導体レーザ２２６が搭載されている。上述したプレーナ光波回路などの光導波回路では、光導波路の一部を除去して溝を形成すること、あるいは、その溝に適当な特性を有する材料を充填することで、光導波回路の特性を改善したり、光導波回路の新しい機能を引き出したりすることができる。また、上述したプレーナ光波回路などの光導波回路では、光導波路を交差させることにより、光導波回路のレイアウトの自由度を向上させることができ、複数の回路要素を同一基板上に集積化することを可能として、新たな機能を持たせることが可能となる。

ここで、このような光導波路の一部に形成された溝や、光導波路の交差においては、必ず放射損失が生じる。この放射損失を低減するために、溝や交差の前後においてテーパ導波路によって導波路幅や導波路厚を拡大或いは縮小する手法がある。導波路幅や導波路厚を拡大した場合には、導波路径に伴って光波のモード径が拡大し、導波路幅や導波路厚を縮小した場合には、導波路への光の閉じ込めが弱くなってやはり光波のモード径が拡大するために、溝や交差における放射角（回折角）を低減することが可能である。

光導波路の一部を除去して溝を形成し、その溝に適当な特性を有する材料を充填する例としては、例えば、特許文献１に開示されているように、アレイ導波路回折格子のクラッドおよびコアの一部を除去した溝を形成し、その溝に各光導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料を充填することによって、アレイ導波路回折格子の透過波長の温度依存性をなくす方法がある。

また、光導波路の一部を除去して溝を形成し、その溝に適当な特性を有する材料を充填する別の例としては、例えば、特許文献２に開示されているように、熱光学スイッチのクラッドおよびコアの一部を除去した溝を形成し、その溝にアーム導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料を充填することによって、熱光学スイッチの消費電力を低減する方法がある。

また、光導波路の一部を除去して溝を形成し、その溝に適当な特性を有する材料を充填する別の例としては、例えば、特許文献３に開示されているように、周波数安定化レーザの光誘起グレーティングと半導体レーザ間の光導波路のクラッドおよびコアの一部を除去した溝を形成し、その溝に半導体レーザの屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料を充填することによって、温度変化による周波数安定化レーザのモードホップを抑制する方法がある。

図６は、従来の温度補償化されたアレイ光導波路回折格子の構成を示す平面図、図７は、図６の光導波路を１本分について示す平面図、図８は、図６の光導波路を拡大して示す平面図、図９（ａ）は、図７のＡ９−Ａ９線で切断した断面図、図９（ｂ）は、図７のＡ１０−Ａ１０線で切断した断面図である。図６、図７、図８、図９（ａ）および図９（ｂ）において、シリコン基板２３１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２３２が形成され、クラッド層２３２内には、図６に示すように、石英系ガラスをコアとするアレイ導波路２３６が形成され、さらに、アレイ導波路２３６には、直線導波路２３３が付加されている。ここで、アレイ導波路２３６は、内側から外側に向かって、一定量ΔＬずつ長くなるように構成されている。

また、直線導波路２３３には、直線導波路２３３を横切る溝２３７が設けられ、溝２３７は、直線導波路２３３からクラッド層２３２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。このため、図７に示すように、直線導波路２３３の一本分の光導波路２４１に注目すると、光導波路２４１が、溝２４２により間隔Ｗだけ空けて分断され、その隙間に温度補償材料２４３が充填された構造になっている。

また、溝２３７における放射損失を抑制するために、溝２３７の前後にテーパ光導波路を挿入し、溝２３７で分断される光導波路２３３の幅を拡大するようにした場合、図６の光導波路を１本分について示す平面図は図１０、図６の光導波路を拡大して示す平面図は図１１になる。

図１０において、光導波路２４１には、幅広部２４１ｃと幅狭部２４１ａおよび２４１ｅが設けられ、これら幅広部２４１ｃと幅狭部２４１ａおよび２４１ｅは、それぞれ、テーパ部２４１ｂおよび２４１ｄを介して滑らかに接続されている。またこのとき、溝２４２は幅広部２４１ｃを分断するように設けられる。

図１１において、光導波路２３３には、幅広部２３３ｃと幅狭部２３３ａおよび２３３ｅが設けられ、幅広部２３３ｃと幅狭部２３３ａおよび２３３ｅは、それぞれ、テーパ部２３３ｂおよび２３３ｄを介して滑らかに接続されている。ここで、溝２３７は幅広部２４１ｃを分断するように設けられる。

また、各直線導波路２３３に設けられる溝２３７には、図９（ｂ）に示すように、アレイ導波路２３６の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料２３８が充填されている。特に、温度補償材料２３８としては、温度補償材料２３８の屈折率温度係数がｄｎ´／ｄＴがアレイ導波路２３６の実効屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴと異符号であり、温度補償材料２３８の屈折率温度係数の絶対値｜ｄｎ´／ｄＴ｜が、アレイ導波路２３６の実効屈折率温度係数の絶対値｜ｄｎ／ｄＴ｜と比較して十分大きいことが好ましく、このような温度補償材料２３８として、例えば、屈折率温度係数ｄｎ´／ｄＴが、[−４０×（ｄｎ／ｄＴ）]程度のシリコーン樹脂を挙げることができる。

また、溝２３７は、図８に示すように、アレイ導波路２３６の延長時の一定量ΔＬに比例した量ΔＬ´ずつ長くなるように構成されており、ΔＬ´について、（ΔＬ−ΔＬ´）／ΔＬ´＝−（ｄｎ´／ｄＴ）／（ｄｎ／ｄＴ）なる関係が成り立つように設計することで、アレイ導波路回折格子の透過波長の温度補償がなされている。

また、アレイ導波路２３６の両端には、スラブ導波路２３５ａ、２３５ｂがそれぞれ接続され、スラブ導波路２３５ａの入力側には、入力導波路２３４ａが接続され、スラブ導波路２３５ｂの出力側には、出力導波路２３４ｂが接続されている。

図１２は、図６の光導波路のその他の例を示す平面図、図１３は、図１２の光導波路を１本分について示す平面図である。図１２および図１３において、アレイ導波路２５１には、アレイ導波路２５１を横切る溝２５２ａ〜２５２ｎ（ｎは２以上の整数）が複数設けられ、これらの溝２５３ａ〜２５３ｎには、温度補償材料２５３ａ〜２５３ｎがそれぞれ充填されている。そして、アレイ導波路２５１の一本分の光導波路２６１に注目すると、図１３に示すように、光導波路２６１が、幅Ｗ_１、Ｗ_２、・・・、Ｗ_ｎをそれぞれ有するｎ個の溝２６２ａ〜２６２ｎにより間隔ｄ_１、ｄ_２、・・・、ｄ_ｎ−１だけそれぞれ空けて分断され、その隙間に温度補償材料２６３ａ〜２６３ｎがそれぞれ充填された構造になっている。

また、溝２５３ａ〜２５３ｎにおける放射損失を抑制するために、溝２５３ａ〜２５３ｎの前後にテーパ光導波路を挿入し、溝２５３ａ〜２５３ｎで分断される光導波路２５１の幅を拡大するようにした場合、図６の光導波路を拡大して示す平面図は図１４になる。

図１４において、光導波路２５１には、幅広部２５１ｃと幅狭部２５１ａおよび２５１ｅが設けられ、これら幅広部２５１ｃと幅狭部２５１ａおよび２５１ｅは、それぞれ、テーパ部２５１ｂおよび２５１ｄを介して滑らかに接続されている。ここで、溝２５２ａ〜２５２ｎは幅広部２５１ｃを分断するように設けられる。そして、図１２に示すように、一定量ΔＬずつ長くなるアレイ導波路２５１の長さに応じて、各アレイ導波路２５１の溝２５２ａ〜２５２ｎの長さも、一定量ΔＬに比例した量ΔＬ´／ｎずつそれぞれ長くなるように設定されている。

図１５は、従来の消費電力を低減した熱光学スイッチの構成を示す平面図、図１６は、図１５のＡ１１−Ａ１１線で切断した断面図である。図１５および図１６において、シリコン基板２７１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２７２が形成され、クラッド層２７２内には、石英系ガラスをコアとするアーム導波路２７３ａ、２７３ｂが形成されている。また、クラッド層２７２上には、アーム導波路２７３ａ、２７３ｂの間に配置されるようにして、薄膜ヒータ２７４が形成され、薄膜ヒータ２７４は、配線２７５ａ、２７５ｂに接続されている。

また、アーム導波路２７３ａには、クラッド層２７２およびコアの一部を除去することにより形成された溝２７６が設けられ、溝２７６内には、アーム導波路２７３ａの実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料２７７が充填されている。なお、温度補償材料２７７としては、例えば、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、単一の溝２３６を用いる以外にも、図１３に示すように、複数の溝を用いることもできる。

図１７は、従来のモードホップが抑制化された外部共振器型周波数安定化レーザの構成を示す斜視図、図１８（ａ）は、図１７のＡ１２−Ａ１２線で切断した断面図、図１８（ｂ）は、図１７のＡ１３−Ａ１３線で切断した断面図である。図１７、図１８（ａ）および図１８（ｂ）において、シリコン基板２８１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２８２が形成され、クラッド層２８２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路２８３が形成されるとともに、光導波路２８３には光誘起グレーティング２８４が設けられている。

また、シリコン基板２８１上には、クラッド層２８２を除去することにより形成されたシリコンテラス２８５が設けられ、シリコンテラス２８５上には、半導体レーザ２８６が搭載されている。また、光導波路２８３には、クラッド層２８２およびコアの一部を除去することにより形成された溝２８７が設けられ、溝２８７内には、光導波路２８３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料２８８が充填されている。なお、温度補償材料２８８としては、例えば、シリコーン樹脂などを用いることができる。また、単一の溝２８７を用いる以外にも、図１３に示すように、複数の溝を用いることもできる。

図１９は、従来の交差型光導波路の構成を示す平面図である。図１９において、シリコン基板上には、石英系ガラスをクラッドおよびコアとする光導波路２９１、２９２が交差するように配置されている。ここで、光導波路２９１、２９２の交差角αは、プレーナ光波回路全体のレイアウトに依存して設定することができる。

図２０は、従来の温度補償化されたアレイ導波路回折格子の、別の構成を示す平面図であり、図２１は、図２０のスラブ導波路の一方３０３ａ近傍を拡大して示す平面図である。図２０および図２１において、シリコン基板３０１上には、石英系ガラスをコアおよびクラッドとする、アレイ導波路３０２、スラブ導波路３０３ａおよび３０３ｂ、入出力導波路３０４ａおよび３０４ｂが形成され、アレイ導波路３０２は、内側から外側にむかって、一定量△Ｌずつ長くなるように構成されている。また、スラブ導波路３０３ａに設けられる溝３０５は、図２１に示すように、入力導波路とアレイ導波路３０２のそれぞれを結ぶ線分が横切る溝３０５の幅が、一定量△Ｌに比例した量△Ｌ’ずつ長くなるように構成されている。また、溝３０５には、アレイ導波路３０２の実効屈折率の温度係数とは異なる符号の屈折率温度係数を有する温度補償材料３０６が充填されている。なお、温度補償材料３０６としては、例えばシリコーン樹脂などを用いることができる。また、単一の溝３０５を用いる以外にも、複数の溝を用いることもできる。

一方、プレーナ光波回路では、例えば、非特許文献４に開示されているように、光導波路の比屈折率差を大きくすることにより、光導波路の曲線部分の曲率半径を小さくして、小型化を図ることが行われている。例えば、上述したアレイ導波路回折格子や熱光学スイッチなどのパッシブプレーナ光波回路でも、高屈折率差光導波路を用いることにより、小型化を図ることができる。また、半導体レーザを搭載したハイブリッドプレーナ光波回路では、高屈折率差光導波路を用いることにより、半導体レーザと石英系ガラス導波路との間の結合損失を減らすことができる。

現在では、アレイ導波路回折格子の総合的な小型化・低価格化が求められており、高屈折率差光導波路を用いた小型化だけでなく、透過波長を温度無依存化する技術を適用した温度制御の削除も重要になっている。また、熱光学スイッチの小型化・低消費電力化が求められており、上述した消費電力を低減した熱光学スイッチに高屈折率差光導波路を適用することも重要である。

前述のように、プレーナ光波回路では、アレイ導波路回折格子の透過波長の温度依存性をなくしたり、熱光学スイッチの消費電力を低減したり、温度変化による周波数安定化レーザのモードホップを抑制したりするために、光導波路の一部を除去して溝を形成し、その溝に適当な特性を有する材料を充填する必要がある。このため、従来のプレーナ光波回路では、光導波路に形成された溝での放射損失が大きくなり、アレイ導波路回折格子および熱光学スイッチでは、プレーナ光波回路の損失特性の劣化が大きくなり、周波数安定化レーザでは、発振時のしきい値電流が大きくなるという問題があった。

また、プレーナ光波回路では、回路レイアウトの自由度を向上させるとともに、複数の回路要素を同一基板上に集積して、新たな機能をもたせるために、光導波路を交差させることが行なわれている。しかしながら、交差した光導波路をプレーナ光波回路に設けると、交差部において放射損失が発生し、プレーナ光波回路の損失特性の劣化が大きくなるという問題があった。

また、アレイ導波路回折格子や熱光学スイッチなどの小型化を図ったり、周波数安定化レーザにおいて半導体素子と光導波路との間の結合損失を減らしたりするために、高屈折率差光導波路を用いると、通常の比屈折率差光導波路を用いた場合に比べて、溝での放射損失が大きくなり、アレイ導波路回折格子や熱スイッチにおいては損失特性の劣化がさらに大きくなり、周波数安定化レーザにおいては発振時の閾値電流がさらに大きくなるという問題があった。

図２２は、溝により除去された光導波路の長さと放射損失との関係を示す図である。図２２において、比屈折率差０．７５％、コア幅×コア厚＝６．０μｍ×６．０μｍの光導波路の放射損失（実線）と、比屈折率差１．５％、コア幅×コア厚＝４．５μｍ×４．５μｍの光導波路の放射損失（点線）とを比較すると、比屈折率差１．５％、コア幅×コア厚＝４．５μｍ×４．５μｍの光導波路の方が、ｄＢ単位で２倍以上の過剰損失があることがわかる。

また、光導波路の交差を含む光導波回路に高屈折率差光導波路を適用した場合、光導波路の交差における過剰損失は、通常の比屈折率差光導波路に比べて大きくなり、プレーナ光波回路の損失特性の劣化がさらに大きくなるという問題があった。

例えば、同一構造の光導波路が交差角４５°で一回だけ交差する場合の過剰損失は、比屈折率差０．７５％、コア幅×コア厚＝６．０μｍ×６．０μｍの光導波路では、０．０２０ｄＢであるのに対し、比屈折率差１．５％、コア幅×コア厚＝４．５μｍ×４．５μｍの光導波路では、０．０３５ｄＢとなる。

一方で、光導波路の一部に形成された溝や、光導波路の交差における放射損失を低減する従来技術としては、前述のように、溝や交差の前後においてテーパ導波路を設け、導波路の幅や厚さを拡大または縮小するる手法がある。しかし、この手法には、テーパ導波路が付加されることで回路サイズが増大してしまうという問題がある。また、プレーナ光波回路においては、垂直方向にテーパ導波路を形成するためには付加的な製造工程が必要とされ、製造時間やコストが増大してしまうという問題がある。

このような問題を回避すべく水平方向のみのテーパ導波路を設けた場合は、垂直水平両方向のテーパ導波路に比較して、その放射損失低減効果は半減する。

国際公開第９８／３６２９９号パンフレット 特開２０００−２９０７９号公報 特開平１１−９７７８４号公報 Ｈ．Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ． ａｌ．，"Ａｒｒａｙｅｄ−Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉ／Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ Ｗｉｔｈ Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ"， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．２６， ｎｏ．２， ｐｐ．８７−８８ （１９９０）． Ｍ．Ｏｋｕｎｏ ｅｔ． ａｌ．， "８×８ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｓｗｉｔｃｈ Ｕｓｉｎｇ Ｓｉｌｉｃａ−Ｂａｓｅｄ Ｐｌａｎｅｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ"， ＩＥＩＣＥ Ｔｒａｎｓ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．， ｖｏｌ．７６−Ｃ， ｎｏ．７， ｐｐ．１２１５−１２２３ （１９９３）． Ｔ．Ｔａｎａｋａ ｅｔ． ａｌ．， "Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｘｔｒａ Ｃａｖｉｔｙ ｌａｓｅｒ Ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ Ｓｐｏｔ−Ｓｉｚｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ＬＤ ａｎｄ ＵＶ Ｗｒｉｔｔｅｎ Ｇｒａｔｉｎｇ ｉｎ Ｓｉｌｉｃａ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｏｎ Ｓｉ"， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ． Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．３２， ｎｏ．１３， ｐｐ．１２０２−１２０３ （１９９６）． Ｓ．Ｓｕｚｕｋｉ ｅｔ． ａｌ．， "Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ Ｕｓｉｎｇ ＳｉＯ２−ＧｅＯ２ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｗｉｔｈ ａ Ｈｉｇｈ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ"， Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．， ｖｏｌ．１２， ｎｏ．５， ｐｐ．７９０−７９６ （１９９４）

そこで、本発明の目的は、回路サイズの増大が殆どなく、かつ、製造工程を全くあるいは殆ど付加することなく、損失要素が設けられた光導波路の放射損失を低減することが可能な光導波回路を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明における第１の発明の光導波回路によれば、光導波路と、前記光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に設けられ、前記光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えることを特徴とする。

これにより、第２損失要素を用いることで、第１損失要素に入射する光波のビーム径を擬似的に拡大することができ、第１損失要素における光波の放射角（回折角）を小さくすることができる。

このため、第１損失要素における光波の放射損失を低減することができ、光導波路を光が伝搬する際の過剰損失を低減させて、光導波回路の特性劣化を抑制することが可能となる。

好ましくは、前記第２損失要素に入射する光波のビーム径を変換するビーム径変換部をさらに備える。これにより、第２損失要素に入射する光波のビーム径を拡大することができ、第２損失要素を用いることによる擬似的な光波のビーム径の拡大とあいまって、第１損失要素における光波の放射損失を低減することができ、光が光導波路を伝搬する際の過剰損失を低減することができる。

また、第２の発明の光導波回路によれば、第１の幅および第１の厚みを有する第１光導波路と、第２の幅および第２の厚みを有する第２光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に結合され、前記第１の幅および前記第１の厚みを前記第２の幅および前記第２の厚みに変換するテーパ部と、前記第２光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、前記第１損失要素前段または後段の少なくとも一方の側に設けられ、前記第２光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えることを特徴とする。

これにより、第２損失要素に入射する光波のビーム径を拡大することができ、第２損失要素を用いることによる擬似的な光波のビーム径の拡大とあいまって、第１損失要素における光波の放射損失を低減させることが可能となることから、光導波路を光が伝搬する際の過剰損失を低減することができる。

好ましくは、前記第１の幅は前記第２の幅より小さいか、前記第１の厚みは前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第１の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅は前記第２の幅より大きいか、前記第１の厚みは前記第２の厚みより大きいか、前記第１の幅および前記第１の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより大きい。これにより、光導波路の幅または厚みを変更することで、光導波路を伝搬する光波のビーム径を変化させることができ、損失要素を光導波路に設けた場合においても、光導波路を光が伝搬する際の過剰損失を容易に低減することができる。

また、第３の発明の光導波回路によれば、第１の幅および第１の厚みを有する第１光導波路と、第２の幅および第２の厚みを有する第２光導波路と、第３の幅および第３の厚みを有する第３光導波路と、前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に結合され、前記第１の幅および前記第１の厚みを前記第２の幅および前記第２の厚みに変換する第１テーパ部と、前記第２光導波路と前記第３光導波路との間に結合され、前記第２の幅および前記第２の厚みを前記第３の幅および前記第３の厚みに変換する第２テーパ部と、前記第２光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方に設けられ、前記第２光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えることを特徴とする。

これにより、第２損失要素の前または後ろで光波のビーム径を変換することが可能となり、光が損失要素を通過する際の過剰損失を低減しつつ、損失要素を含む光導波回路を様々のプレーナ光波回路に容易に組み込むことが可能となる。

好ましくは、前記第１の幅および前記第３の幅は前記第２の幅より小さいか、前記第１の厚みおよび前記第３の厚みは前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第１の厚み並びに前記第３の幅および前記第３の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第３の幅は前記第２の幅より大きいか、前記第１の厚みおよび前記第３の厚みは前記第２の厚みより大きいか、前記第１の幅および前記第１の厚み並びに前記第３の幅および前記第３の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより大きい。

これにより、光導波路の幅または厚みを変更することで、第２損失要素の前または後ろで光波のビーム径を変化させることができ、光が損失要素を通過する際の過剰損失を低減しつつ、損失要素を含む光導波回路を様々のプレーナ光波回路に容易に組み込むことが可能となる。

これらの光導波回路は、好ましくは、前記光導波路は、石英系ガラスからなるクラッドおよびコアを備える。これにより、シリコン基板上に光導波路を容易に形成することができ、様々のプレーナ光波回路を構成することが可能となる。

また、好ましくは、前記第１損失要素は、前記光導波路からクラッドの一部およびコアの一部が除去された溝である。これにより、光導波路の形状や大きさを変更することなく、光導波路に新しい機能を付加することが可能となる。

また、好ましくは、前記溝は、所定間隔を置いて複数配列されている。これにより、光導波路に複数の新しい機能を付加することが可能となる。

また、好ましくは、前記溝には、前記コアとは異なる材料が充填されている。これにより、適当な特性を有する材料を溝内に充填することで、プレーナ光波回路の諸特性を改善することが可能となる。

また、好ましくは、前記溝に充填された材料は、前記光導波路の温度係数の実効屈折率と異なる符合の屈折率温度係数を有する。これにより、光導波路の温度係数の実効屈折率と異なる符合の屈折率温度係数を有する材料を溝内に充填することで、アレイ導波路回折格子の透過波長の温度依存性をなくしたり、熱光学スイッチの消費電力を低減したり、温度変化による周波数安定化レーザのモードホップを抑制したりすることができる。

好ましくは、前記溝には、所定の機能を有する素子が挿入されており、この素子を、前記溝中に充填された接着剤によって固定するようにしてもよい。この素子は、例えば、半波長板であったり、所定の波長の光のみを透過する波長選択フィルタであったりすることができる。

また、好ましくは、前記第２損失要素は、前記光導波路のコアの一部をクラッドで置き換えることにより構成された導波路間隙である。これにより、コアの一部を除去することで、光導波路に損失要素を形成することが可能となり、製造工程の複雑化を抑制しつつ、損失要素が設けられた光導波路を光が伝搬する際の過剰損失を低減させることができる。

また、好ましくは、前記導波路間隙は、前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に所定間隔を置いて複数配列され、前記導波路間隙は、前記第１損失要素から遠ざかるに従って小さくなっている。これにより、第１損失要素に入射する光波のビーム径を徐々に拡大することができ、導波路間隙における過剰損失を抑制しつつ、光が第１損失要素を通過する際の過剰損失を低減することができる。

また、好ましくは、前記光導波路は複数のアレイ導波路を備え、前記溝は前記アレイ導波路を横切って形成され、前記アレイ導波路の両端にそれぞれ接続されたスラブ導波路をさらに備える。これにより、アレイ導波路回折格子の損失特性の劣化を抑制しつつ、透過波長の温度依存性をなくすことが可能となるとともに、高屈折率差光導波路の適用を可能として、アレイ導波路回折格子の小型化を図ることが可能となる。

また、好ましくは、前記光導波路は長さの異なる２本のアーム導波路を備え、前記溝は少なくとも一方のアーム導波路を横切って形成され、前記アーム導波路の両端にそれぞれ接続された方向性結合器をさらに備える。これにより、熱光学スイッチの損失特性の劣化を抑制しつつ、消費電力を低減することが可能となるとともに、高屈折率差光導波路の適用を可能として、熱光学スイッチの小型化を図ることが可能となる。

また、好ましくは、前記光導波路に設けられた光誘起グレーティングと、前記光導波路の端部に搭載された半導体レーザダイオードとを備え、前記溝は前記光誘起グレーティングと前記半導体レーザダイオードとの間の光導波路を横切って形成されている。これにより、周波数安定化レーザの発振時のしきい値電流の増大を抑制しつつ、温度変化によるモードホップを抑制することが可能となるとともに、高屈折率差光導波路の適用を可能として、半導体レーザと石英系ガラス導波路との間の結合損失を減らすことが可能となる。

また、好ましくは、前記第１損失要素は、前記光導波路と他の光導波路との交差である。これにより、回路レイアウトの自由度を向上させることが可能となるとともに、複数の回路要素を同一基板上に集積することを可能として、新たな機能を持たせることが可能となる。

好ましくは、第１の発明の回路の光導波路はスラブ導波路である。また、好ましくは、前記溝は前記スラブ導波路を分断するように設けられており当該スラブ導波路の分断位置に応じた非一様な幅を有する。また、好ましくは、前記導波路間隙は前記スラブ導波路を分断するように設けられており、当該スラブ導波路の分断位置に応じた非一様な幅を有する。さらに好ましくは、前記光導波路回路は第１および第２の２つのスラブ導波路を有し、前記第１および第２のスラブ導波路の一端同士を接続するアレイ導波路と、当該第１および第２のスラブ導波路の他端のそれぞれに接続された入出力導波路とを備え、前記溝が前記２つのスラブ導波路のうちの少なくとも一方を横切るように形成されている。

本発明の光導波回路の備える第２損失要素は、好ましくは、前記光導波路のコアの一部を縞状にクラッドで置き換えた縞状コアであったり、前記光導波路のコアの一部を点状にクラッドで置き換えた分布コアであったり、あるいは、前記光導波路からクラッドの一部およびコアの一部を除去して設けられた溝であり当該溝が空気または所定の屈折率を有する物質で充填されている。

また、好ましくは、前記第２損失要素を、前記光導波路と他の光導波路との交差や、あるいは、前記光導波路のクラッドの一部領域へのレーザ照射により前記クラッドの非照射領域の屈折率よりも高い屈折率を有することとなった領域とする。

本発明により、回路サイズの増大が殆どなく、かつ、製造工程を全くあるいは殆ど付加することなく、損失要素が設けられた光導波路の放射損失を低減することが可能な光導波回路を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る光導波回路について図面を参照しながら説明する。
（第１の実施形態）
図２３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ１−Ａ１線で切断した断面図、図２４（ａ）は、図２３（ａ）のＢ１−Ｂ１線で切断した断面図、図２４（ｂ）は、図２３（ａ）のＣ１−Ｃ１線で切断した断面図、図２４（ｃ）は、図２３（ａ）のＤ１−Ｄ１線で切断した断面図である。なお、この第１実施形態は、第１損失要素として、溝４に充填された温度補償材料５を用いるとともに、第２損失要素として、溝４の前段に導波路間隙６を設けるようにしたものである。

図２３（ａ）および図２３（ｂ）並びに図２４（ａ）〜（ｃ）において、シリコン基板１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２が形成され、クラッド層２内には、図２４（ａ）に示すように、石英系ガラスをコアとする光導波路３が形成されている。

また、光導波路３には、光導波路３を横切る幅Ｗ_groove1の溝４が設けられ、溝４は、図２４（ｃ）に示すように、光導波路３からクラッド層２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝４には、図２４（ｃ）に示すように、光導波路３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料５が充填されている。特に、温度補償材料５としては、温度補償材料５の屈折率温度係数がｄｎ´／ｄＴが光導波路３の実効屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴと異符号であり、温度補償材料５の屈折率温度係数の絶対値｜ｄｎ´／ｄＴ｜が、光導波路３の実効屈折率温度係数の絶対値｜ｄｎ／ｄＴ｜と比較して十分大きいことが好ましく、このような温度補償材料５として、例えば、屈折率温度係数ｄｎ´／ｄＴが−４０×（ｄｎ／ｄＴ）程度のシリコーン樹脂を挙げることができる。

また、光導波路３には、溝４の前段に間隔ｄ_gap1だけ空けて、幅Ｗ_gap1の導波路間隙６が設けられ、導波路間隙６は、光導波路３のコアの一部をクラッド層２で置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。また、導波路間隙６の幅Ｗ_gap1は、導波路間隙６での放射損失が、温度補償材料５が充填された溝４での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝４と導波路間隙６の間隔ｄ_gap1は、導波路間隙６を通過した光波が完全に放射に転じる前に溝４に到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路３の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、溝４の幅Ｗ_groove1は１３０μｍ、導波路間隙６の幅Ｗ_gap1は２０μｍ、溝４と導波路間隙６との間の間隔ｄ_gap1は２０μｍとすることができる。 そして、光導波路３を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙６を通過した後、温度補償材料５が充填された溝４を伝播し、再び光導波路３を伝播する。

ここで、光導波路３を導波する光が溝４を通過すると、溝４で放射損失が発生する。そして、溝４を通過する際の光波の放射損失を減らすためには、溝４を通過する光波の放射角を小さくすることが必要となり、光波の放射角を小さくするためには、光波のビーム径を拡大することが有効である。

一方、導波路間隙６などの損失要素を伝播する光波は、導波路間隙６を通過した後、直ぐに完全に放射されるのではなく、しばらくは光導波路３の近傍を進行しながら、徐々に放射される。このため、導波路間隙６を通過した直後は、光導波路３を伝播する光波と、放射に転じる前に光導波路３の近傍に存在する光波とが合わさって、光導波路３を伝播する光波のビーム径が擬似的に拡大されたような状態を生み出すことができる。加えて、導波路間隙６からの放射は、水平方向だけでなく垂直方向にも発生する。

このため、溝４の前段に導波路間隙６を設けることにより、溝４に入射する光波のビーム径を擬似的に水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することができ、損失要素が設けられた光導波路３を光波が伝播する際の過剰損失を減らすことが可能となる。

例えば、図７の溝２４２が設けられた光導波路２４１の過剰損失が８．９ｄＢであるのに対し、図２３（ａ）および図２３（ｂ）の溝４および導波路間隙６が設けられた光導波路１の過剰損失の合計が７．７ｄＢとなり、図７の構成に比べて、過剰損失を１．２ｄＢだけ低減することができる。

（第２の実施形態）
図２５（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＡ２−Ａ２線で切断した断面図である。なお、この第２実施形態は、第１損失要素として、溝１４に充填された温度補償材料１５を用いるとともに、第２損失要素として、溝１４の前段および後段に導波路間隙１６ａ、１６ｂをそれぞれ設けるようにしたものである。

図２５（ａ）および図２５（ｂ）において、シリコン基板１１上には、石英系ガラスからなるクラッド層１２が形成され、クラッド層１２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路１３が形成されている。また、光導波路１３には、光導波路１３を横切る幅Ｗ_groove2の溝１４が設けられ、溝１４は、光導波路１３からクラッド層１２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。また、溝１４には、光導波路１３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料１５が充填されている。また、光導波路１３には、溝１４の前段に間隔ｄ_gap11だけ空けて、幅Ｗ_gap11の導波路間隙１６ａが設けられるとともに、溝１４の後段に間隔ｄ_gap12だけ空けて、幅Ｗ_gap12の導波路間隙１６ｂが設けられ、導波路間隙１６ａ、１６ｂは、光導波路１３のコアの一部をクラッド層１２でそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙１６ａ、１６ｂの幅Ｗ_gap11、Ｗ_gap12は、導波路間隙１６ａ、１６ｂ全体での放射損失が、温度補償材料１５が充填された溝１４での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝１４と導波路間隙１６ａの間隔ｄ_gap11は、導波路間隙１６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝１４に到達できるような距離に設定することができ、溝１４と導波路間隙１６ｂの間隔ｄ_gap12は、溝１４を通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙１６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路１３の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、溝１４の幅Ｗ_groove2は１３０μｍ、導波路間隙１６ａの幅Ｗ_gap11は２０μｍ、溝１４と導波路間隙１６ａとの間の間隔ｄ_gap11は２０μｍ、導波路間隙１６ｂの幅Ｗ_gap12は２０μｍ、溝１４と導波路間隙１６ｂとの間の間隔ｄ_gap12は２０μｍとし、温度補償材料１５として、シリコーン樹脂を用いることができる。

そして、光導波路１３を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙１６ａを通過した後、温度補償材料１５が充填された溝１４を伝播し、さらに、導波路間隙１６ｂを通過した後、再び光導波路１３を伝播する。

このため、溝１４の前段に導波路間隙１６ａを設けることにより、溝１４に入射する光波のビーム径を擬似的に、水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することが可能となる。また、光の相反性に従って、溝１４の後段に導波路間隙１６ｂを設けることにより、溝１４から出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、損失要素が設けられた光導波路１３を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図７の溝２４２が設けられた光導波路２４１の過剰損失が８．９ｄＢであるのに対し、図２５（ａ）および図２５（ｂ）の溝１４および導波路間隙１６ａ、１６ｂが設けられた光導波路１３の過剰損失の合計が６．５ｄＢとなり、図７の構成に比べて、過剰損失を２．４ｄＢだけ低減することができる。

（第３の実施形態）
図２６（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＡ３−Ａ３線で切断した断面図である。なお、この第３実施形態は、第１損失要素として、溝２４に充填された温度補償材料２５を用いるとともに、第２損失要素として、溝２４の前段および後段に複数の導波路間隙２６ａ〜２６ｃ、２６ｄ〜２６ｆをそれぞれ設けるようにしたものである。

図２６（ａ）および図２６（ｂ）において、シリコン基板２１上には、石英系ガラスからなるクラッド層２２が形成され、クラッド層２２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路２３が形成されている。

また、光導波路２３には、光導波路２３を横切る幅Ｗ_groove3の溝２４が設けられ、溝２４は、光導波路２３からクラッド層２２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝２４には、光導波路２３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料２５が充填されている。

また、光導波路２３には、溝２４の前段に間隔ｄ_gap21だけ空けて、幅Ｗ_gap21の導波路間隙２６ａが設けられ、導波路間隙２６ａの前段に間隔ｄ_gap22だけ空けて、幅Ｗ_gap22の導波路間隙２６ｂが設けられ、導波路間隙２６ｂの前段に間隔ｄ_gap23だけ空けて、幅Ｗ_gap23の導波路間隙２６ｃが設けられるとともに、溝１４の後段に間隔ｄ_gap24だけ空けて、幅Ｗ_gap24の導波路間隙２６ｄが設けられ、導波路間隙２６ｄの後段に間隔ｄ_gap25だけ空けて、幅Ｗ_gap25の導波路間隙２６ｅが設けられ、導波路間隙２６ｅの後段に間隔ｄ_gap26だけ空けて、幅Ｗ_gap26の導波路間隙２６ｆが設けられ、導波路間隙２６ａ〜２６ｆは、光導波路２３のコアの一部をクラッド層２２でそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙２６ａ〜２６ｆの幅Ｗ_gap21〜Ｗ_gap26は、導波路間隙２６ａ〜２６ｆ全体での放射損失が、温度補償材料２５が充填された溝２４での放射損失より小さくなるように設定することができ、溝２４から遠ざかるに従って、導波路間隙２６ａ〜２６ｆの幅Ｗ_gap21〜Ｗ_gap26を小さくすることが好ましい。

また、溝２４と導波路間隙２６ａの間隔ｄ_gap21は、導波路間隙２６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝２４に到達できるような距離に設定することができ、導波路間隙２６ａと導波路間隙２６ｂの間隔ｄ_gap22は、導波路間隙２６ｂを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙２６ａに到達できるような距離に設定することができ、導波路間隙２６ｂと導波路間隙２６ｃの間隔ｄ_gap23は、導波路間隙２６ｃを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙２６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

また、溝２４と導波路間隙２６ｄの間隔ｄ_gap24は、溝２４を通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙２６ｄに到達できるような距離に設定することができ、導波路間隙２６ｄと導波路間隙２６ｅの間隔ｄ_gap25は、導波路間隙２６ｄを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙２６ｅに到達できるような距離に設定することができ、導波路間隙２６ｅと導波路間隙２６ｆの間隔ｄ_gap26は、導波路間隙２６ｅを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙２６ｆに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路２３の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、溝２４の幅Ｗ_groove3は１３０μｍ、導波路間隙２６ａの幅Ｗ_gap21は２０μｍ、溝２４と導波路間隙２６ａとの間の間隔ｄgap21は２０μｍ、導波路間隙２６ｂの幅Ｗ_gap22は１０μｍ、導波路間隙２６ａと導波路間隙２６ｂの間の間隔ｄ_gap22は２０μｍ、導波路間隙２６ｃの幅Ｗ_gap23は５μｍ、導波路間隙２６ｂと導波路間隙２６ｃの間の間隔ｄ_gap23は２０μｍ、導波路間隙２６ｄの幅Ｗ_gap24は２０μｍ、溝２４と導波路間隙２６ｄとの間の間隔ｄ_gap24は２０μｍ、導波路間隙２６ｅの幅Ｗ_gap25は１０μｍ、導波路間隙２６ｄと導波路間隙２６ｅの間の間隔ｄ_gap25は２０μｍ、導波路間隙２６ｆの幅Ｗ_gap26は５μｍ、導波路間隙２６ｅと導波路間隙２６ｆの間の間隔ｄ_gap26は２０μｍとし、温度補償材料２５として、シリコーン樹脂を用いることができる。

そして、光導波路２３を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙２６ａ〜２６ｃを通過した後、温度補償材料２５が充填された溝２４を伝播し、さらに、導波路間隙２６ｄ〜２６ｆを通過した後、再び光導波路２３を伝播する。

このため、溝１４の前段に複数の導波路間隙２６ａ〜２６ｃを設けることにより、溝２４に入射する光波のビーム径の拡大量を増加させることが可能となるとともに、溝２４の後段に複数の導波路間隙２６ｄ〜２６ｆを設けることにより、溝２４から出射する拡大した光波のビーム径を効率よく縮小することが可能となり、損失要素が設けられた光導波路２３を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図７の溝２４２が設けられた光導波路２４１の過剰損失が８．９ｄＢであるのに対し、図２６（ａ）および図２６（ｂ）の溝２４および複数の導波路間隙２６ａ〜２６ｆが設けられた光導波路２３の過剰損失の合計が５．６ｄＢとなり、図７の構成に比べて、過剰損失を３．６ｄＢだけ低減することができる。

（第４の実施形態）
図２７（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図２７（ｂ）は、図２７（ａ）のＡ４−Ａ４線で切断した断面図、図２８（ａ）は、図２７（ａ）のＢ４−Ｂ４線で切断した断面図、図２８（ｂ）は、図２７（ａ）のＣ４−Ｃ４線で切断した断面図である。なお、この第４実施形態は、第１損失要素として、溝３４に充填された温度補償材料３５を用いるとともに、第２損失要素として、溝３４の前段および後段に導波路間隙３６ａ、３６ｂをそれぞれ設け、さらに、溝３４および導波路間隙３６ａ、３６ｂで分断される光導波路３３の幅を拡大するようにしたものである。

図２７（ａ）および図２７（ｂ）並びに図２８（ａ）および図２８（ｂ）において、シリコン基板３１上には、石英系ガラスからなるクラッド層３２が形成され、クラッド層３２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路３３が形成されている。ここで、光導波路３３には、幅広部３３ｃおよび幅狭部３３ａ、３３ｅが設けられ、幅広部３３ｃおよび幅狭部３３ａ、３３ｅは、テーパ部３３ｂ、３３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。

また、光導波路３３には、幅広部３３ｃを横切る幅Ｗ_groove4の溝３４が設けられ、溝３４は、光導波路３３からクラッド層３２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝３４には、光導波路３３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料３５が充填されている。

また、光導波路３３の幅広部３３ｃには、溝３４の前段に間隔ｄ_gap31だけ空けて、幅Ｗ_gap31の導波路間隙３６ａが設けられるとともに、溝３４の後段に間隔ｄ_gap32だけ空けて、幅Ｗ_gap32の導波路間隙３６ｂが設けられ、これらの導波路間隙３６ａ、３６ｂは、光導波路３３のコアの一部をクラッド層３２でそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙３６ａ、３６ｂの幅Ｗ_gap31、Ｗ_gap32は、導波路間隙３６ａ、３６ｂ全体での放射損失が、温度補償材料３５が充填された溝３４での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝３４と導波路間隙３６ａの間隔ｄ_gap31は、導波路間隙３６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝３４に到達できるような距離に設定することができ、溝３４と導波路間隙３６ｂの間隔ｄgap32は、溝３４を通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙３６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路３３の比屈折率差は１．５％、幅狭部３３ａ、３３ｅのコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、幅広部３３ｃのコア幅×コア厚は９．０μｍ×４．５μｍ、溝３４の幅Ｗ_groove4は１３０μｍ、導波路間隙３６ａの幅Ｗg_ap31は２０μｍ、溝３４と導波路間隙３６ａとの間の間隔ｄ_gap31は２０μｍ、導波路間隙３６ｂの幅Ｗ_gap32は２０μｍ、溝３４と導波路間隙３６ｂとの間の間隔ｄ_gap32は２０μｍとし、温度補償材料３５として、シリコーン樹脂を用いることができる。

そして、光導波路３３を導波する光は、幅狭部３３ａから幅広部３３ｃに入射する際にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、導波路間隙３６ａを通過する。そして、温度補償材料３５が充填された溝３４を伝播し、さらに、導波路間隙３６ｂを通過した後、幅広部３３ｃから幅狭部３３ｅに入射する際にビーム径が縮小され、光導波路３３を伝播する。

このため、溝３４に入射する光波のビーム径を、幅狭部３３ａから幅広部３３ｄへ導波路幅を拡大することで水平方向に拡大されたうえ、溝３４の前段に導波路間隙３６ａを設けることにより、さらに擬似的に水平方向に拡大するだけでなく、擬似的に垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝３４の後段に導波路間隙３６ｂを設けることにより、溝３４から出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、損失要素が設けられた光導波路３３を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図７の溝２４２が設けられた光導波路２４１の過剰損失が８．９ｄＢであるのに対し、図２７（ａ）および図２７（ｂ）の溝３４および導波路間隙３６ａ、３６ｂに加え、幅広部３３ｃが設けられた光導波路３３の過剰損失の合計が５．０ｄＢとなり、図７の構成に比べて、過剰損失を３．９ｄＢだけ低減することができる。

（第５の実施形態）
図２９（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図２９（ｂ）は、図２９（ａ）のＡ５−Ａ５線で切断した断面図である。なお、この第５実施形態は、第１損失要素として、複数の溝４４ａ〜４４ｄに充填された温度補償材料４５ａ〜４５ｄを用いるとともに、第２損失要素として、溝４４ａ〜４４ｄの前段および後段に導波路間隙４６ａ、４６ｂをそれぞれ設けるようにしたものである。

図２９（ａ）および図２９（ｂ）において、シリコン基板４１上には、石英系ガラスからなるクラッド層４２が形成され、クラッド層４２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路４３が形成されている。また、光導波路４３には、光導波路４３を横切る幅ｗ_groove41〜ｗ_groove44の複数の溝４４ａ〜４４ｄが、それぞれ間隔ｄgroove41〜ｄgroove43だけ空けて形成され、これらの溝４４ａ〜４４ｄは、光導波路４３からクラッド層４２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。また、これらの溝４４ａ〜４４ｄには、光導波路４３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料４５ａ〜４５ｄがそれぞれ充填されている。

また、光導波路４３には、溝４４ａの前段に間隔ｄ_gap41だけ空けて、幅Ｗ_gap41の導波路間隙４６ａが設けられるとともに、溝４４ｄの後段に間隔ｄ_gap42だけ空けて、幅Ｗgap42の導波路間隙４６ｂが設けられ、導波路間隙４６ａ、４６ｂは、光導波路４３のコアの一部をクラッド層４２でそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。また、導波路間隙４６ａ、４６ｂの幅Ｗ_gap41、Ｗ_gap42は、導波路間隙４６ａ、４６ｂ全体での放射損失が、温度補償材料４５ａ〜４５ｄが充填された溝４４ａ〜４４ｄ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝４４ａと導波路間隙４６ａの間隔ｄ_gap41は、導波路間隙４６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝４４ａに到達できるような距離に設定することができ、溝４４ｄと導波路間隙４６ｂの間隔ｄ_gap42は、溝４４ｄを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙４６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路４３の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、溝４４ａ〜４４ｄの幅Ｗ_groove41〜Ｗ_groove44はそれぞれ４０μｍ、溝４４ａ〜４４ｄの間の間隔ｄ_groove41〜ｄ_groove43はそれぞれ２０μｍ、導波路間隙４６ａの幅Ｗgap41は２０μｍ、溝４４ａと導波路間隙４６ａとの間の間隔ｄgap41は２０μｍ、導波路間隙４６ｂの幅Ｗ_gap42は２０μｍ、溝４４ｄと導波路間隙４６ｂとの間の間隔ｄ_gap42は２０μｍとし、温度補償材料４５ａ〜４５ｄとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

そして、光導波路４３を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙４６ａを通過した後、温度補償材料４５ａ〜４５ｄが充填された溝４４ａ〜４４ｄを伝播し、さらに、導波路間隙４６ｂを通過した後、再び光導波路４３を伝播する。

このため、溝４４ａ〜４４ｄに入射する光波のビーム径を擬似的に、水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝４４ａ〜４４ｄから出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、損失要素が設けられた光導波路４３を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図１３の溝２６２ａ〜２６２ｎが設けられた光導波路２６１の過剰損失が４．６ｄＢであるのに対し、図２９（ａ）および図２９（ｂ）の溝４４ａ〜４４ｄおよび導波路間隙４６ａ、４６ｂが設けられた光導波路４３の過剰損失の合計が３．４ｄＢとなり、図１３の構成に比べて、過剰損失を１．２ｄＢだけ低減することができる。

（第６の実施形態）
図３０（ａ）は、本発明の第６実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図３０（ｂ）は、図３０（ａ）のＡ６−Ａ６線で切断した断面図である。なお、この第６実施形態は、第１損失要素として、複数の溝５４ａ〜５４ｄに充填された温度補償材料５５ａ〜５５ｄを用いるとともに、第２損失要素として、溝５４ａ〜５４ｄの前段および後段に導波路間隙５６ａ、５６ｂをそれぞれ設け、さらに、溝５４ａ〜５４ｄおよび導波路間隙５６ａ、５６ｂで分断される光導波路５３の幅を拡大するようにしたものである。

図３０（ａ）および図３０（ｂ）において、シリコン基板５１上には、石英系ガラスからなるクラッド層５２が形成され、クラッド層５２内には、石英系ガラスをコアとする光導波路５３が形成されている。ここで、光導波路５３には、幅広部５３ｃおよび幅狭部５３ａ、５３ｅが設けられ、幅広部５３ｃおよび幅狭部５３ａ、５３ｅは、テーパ部５３ｂ、５３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。また、光導波路５３には、幅広部５３ｃを横切る幅ｗ_groove51〜ｗ_groove54の複数の溝５４ａ〜５４ｄが、それぞれ間隔ｄgroove51〜ｄgroove53だけ空けて形成され、これらの溝５４ａ〜５４ｄは、光導波路５３からクラッド層５２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。また、これらの溝５４ａ〜５４ｄには、光導波路５３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料５５ａ〜５５ｄがそれぞれ充填されている。

また、光導波路５３の幅広部５３ｃには、溝５４ａの前段に間隔ｄ_gap51だけ空けて、幅Ｗ_gap51の導波路間隙５６ａが設けられるとともに、溝５４ｄの後段に間隔ｄ_gap52だけ空けて、幅Ｗ_gap52の導波路間隙５６ｂが設けられ、導波路間隙５６ａ、５６ｂは、光導波路５３のコアの一部をクラッド層５２でそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙５６ａ、５６ｂの幅Ｗ_gap51、Ｗ_gap52は、導波路間隙５６ａ、５６ｂ全体での放射損失が、温度補償材料５５ａ〜５５ｄが充填された溝５４ａ〜５４ｄ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝５４ａと導波路間隙５６ａの間隔ｄ_gap51は、導波路間隙５６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝５４ａに到達できるような距離に設定することができ、溝５４ｄと導波路間隙５６ｂの間隔ｄ_gap52は、溝５４ｄを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙５６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路５３の比屈折率差は１．５％、幅狭部５３ａ、５３ｅのコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、幅広部５３ｃのコア幅×コア厚は９．０μｍ×４．５μｍ、溝５４ａ〜５４ｄの幅Ｗ_groove51〜Ｗ_groove54はそれぞれ２５μｍ、溝５４ａ〜５４ｄの間の間隔ｄ_groove51〜ｄ_groove53はそれぞれ２０μｍ、導波路間隙５６ａの幅Ｗ_gap51は１５μｍ、溝５４ａと導波路間隙５６ａとの間の間隔ｄ_gap51は１５μｍ、導波路間隙５６ｂの幅Ｗ_gap52は１５μｍ、溝５４ｄと導波路間隙５６ｂとの間の間隔ｄ_gap52は１５μｍとし、温度補償材料５５ａ〜５５ｄとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

そして、光導波路５３を導波する光は、幅狭部５３ａから幅広部５３ｃに入射する際にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、導波路間隙５６ａを通過する。そして、温度補償材料５５ａ〜５５ｄが充填された溝５４ａ〜５４ｄを伝播し、さらに、導波路間隙５６ｂを通過した後、幅広部５３ｃから幅狭部５３ｅに入射する際にビーム径が縮小され、光導波路５３を伝播する。

このため、溝５４ａ〜５４ｄに入射する光波のビーム径を、幅狭部５３ａから幅広部５３ｃへ導波路幅を拡大することで水平方向に拡大したうえ、溝５４ａ〜５４ｄの前段に導波路間隙５６ａを設けることにより、さらに擬似的に水平方向に拡大するだけでなく、擬似的に垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝５４ａ〜５４ｄの後段に導波路間隙５６ｂを設けることにより、溝５４ａ〜５４ｄから出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、損失要素が設けられた光導波路５３を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図１３の溝２６２ａ〜２６２ｎが設けられた光導波路２６１の過剰損失が４．６ｄＢであるのに対し、図３０（ａ）および図３０（ｂ）の溝５４ａ〜５４ｄおよび導波路間隙５６ａ、５６ｂに加え、幅広部５３ｃが設けられた光導波路５３の過剰損失の合計が２．１ｄＢとなり、図１３の構成に比べて、過剰損失を２．５ｄＢだけ低減することができる。

（第７の実施形態）
図３１は、本発明の第７実施形態に係る光導波路回路の概略構成を示す平面図である。なお、この第７実施形態は、第１損失要素として、溝７０に充填された温度補償材料が設けられるとともに、第２損失要素として、溝７０の前段および後段に導波路間隙７１ａ、７１ｂがそれぞれ設けられた特性補償領域６９を、アレイ光導波路回折格子に組み込むようにしたものである。

図３１において、シリコン基板６１上には、石英系ガラスをクラッドおよびコアとするアレイ導波路６４が形成されている。ここで、アレイ導波路６４は、内側から外側に向かって、一定量ΔＬずつ長くなるように構成することができる。

また、アレイ導波路６４には、透過波長を温度無依存化する特性補償領域６９が設けられ、特性補償領域６９には、アレイ導波路６４を横切る溝７０が設けられ、溝７０は、アレイ導波路６４からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。ここで、アレイ導波路６４に設けられる溝７０は、アレイ導波路６４の延長時の一定量ΔＬに比例した量ΔＬ´ずつ長くなるように構成することができる。また、溝７０には、アレイ導波路６４の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料が充填されている。また、特性補償領域６９には、溝７０の前段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙７１ａが設けられるとともに、溝７０の後段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙７１ｂが設けられ、これらの導波路間隙７１ａ、７１ｂは、アレイ導波路６４のコアの一部をクラッドで置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、アレイ導波路６４の両端には、スラブ導波路６３ａ、６３ｂがそれぞれ接続され、スラブ導波路６３ａの入力側には、入力導波路６２ａが接続され、スラブ導波路６３ｂの出力側には、出力導波路６２ｂが接続されている。さらに、入力導波路６２ａは、光ファイバコネクタ６６ａを介して光ファイバ６５ａに接続されるとともに、光ファイバ６５ａは、光ファイバ接続部品６７ａに接続され、出力導波路６２ｂは、光ファイバコネクタ６６ｂを介して光ファイバ６５ｂに接続されるとともに、光ファイバ６５ｂは、光ファイバ接続部品６７ｂに接続され、これらの部品は回路ケース６８に収容されている。

そして、アレイ導波路６４を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙７１ａを通過した後、温度補償材料が充填された溝７０を伝播し、さらに、導波路間隙７１ｂを通過した後、再びアレイ導波路６４を伝播する。

このため、溝７０に入射する光波のビーム径を擬似的に、水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝７０から出射する光波のビーム径を水平方向および垂直方向に縮小することが可能となり、アレイ光導波路回折格子の透過波長の温度無依存化を図りつつ、アレイ導波路６４を光波が伝播する際の過剰損失を減らすことが可能となる。

（第８の実施形態）
本発明の第８の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図は、第７実施形態の図３１と同様である。図３２は、この第８実施形態において図３１のアレイ光導波路回折格子における特性補償領域を拡大して示す平面図である。なお、この第８実施形態は、第１損失要素として、複数の溝８２ａ〜８２ｎに充填された温度補償材料８３ａ〜８３ｎが設けられるとともに、第２損失要素として、溝８２ａ〜８２ｎの前段および後段に導波路間隙８４ａ、８４ｂがそれぞれ設けられた特性補償領域を、アレイ光導波路回折格子に組み込むようにしたものである。

図３２において、アレイ導波路８１には、アレイ導波路８１を横切る複数の溝８２ａ〜８２ｎが、それぞれ間隔ｄ_groove6だけ空けて形成され、これらの溝８
２ａ〜８２ｎは、アレイ導波路８１からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

ここで、アレイ導波路８１を横切る各溝８２ａ〜８２ｎの幅は、Ｗ_min1〜Ｗ_１＋Ｗ_min1でそれぞれ単調に増加するように構成されている。また、一定量ΔＬずつ長くなるアレイ導波路８１の長さに応じて、溝８２ａ〜８２ｎの幅も、一定量ΔＬに比例した量ΔＬ´／ｎずつそれぞれ長くなるように設定されている。

また、これらの溝８２ａ〜８２ｎには、アレイ導波路８１の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料８３ａ〜８３ｎがそれぞれ充填されている。

また、アレイ導波路８１には、溝８２ａの前段に間隔ｄ_gap61だけ空けて、幅Ｗ_gap61の導波路間隙８４ａが設けられるとともに、溝８２ｎの後段に間隔ｄ_gap62だけ空けて、幅Ｗ_gap62の導波路間隙８４ｂが設けられ、導波路間隙８４ａ、８４ｂは、アレイ導波路８１のコアの一部をクラッドでそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙８４ａ、８４ｂの幅Ｗ_gap61、Ｗ_gap62は、導波路間隙８４ａ、８４ｂ全体での放射損失が、温度補償材料８３ａ〜８３ｎが充填された溝８２ａ〜８２ｎ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝８２ａと導波路間隙８４ａの間隔ｄ_gap61は、導波路間隙８４ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝８２ａに到達できるような距離に設定することができ、溝８２ｎと導波路間隙８４ｂの間隔ｄ_gap62は、溝８２ｎを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙８４ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、アレイ導波路８１の本数Ｎawgは１３０本、隣接するアレイ導波路８１の長さの差ΔＬは６０μｍ、アレイ導波路８１の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍとすることができる。なお、この設計により、波長チャネル間隔０．８ｎｍ、チャネル数１６のアレイ光導波路回折格子を実現することができる。この時、隣接するアレイ導波路８１間で全ての溝８２ａ〜８２ｎによって除去される長さの差ΔＬ´は、１．２５μｍである。

また、溝数は８とし、隣接する溝８２ａ〜８２ｎの間の間隔ｄ_groove6はそれぞれ２０μｍとすることができる。この時、隣接するアレイ導波路８１間で１つの溝８２ａ〜８２ｎによって除去される長さの差ΔＬ´／ｎは、１．２５／８＝０．１６μｍであり、各溝８２ａ〜８２ｎの最大溝幅と最小溝幅の差Ｗ１は、Ｗ１＝ΔＬ´／ｎ×（Ｎawg−１）＝２０．２μｍである。また、溝８２ａ〜８２ｎは、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングによって形成することができ、エッチング時の再現性を考慮して、最小溝幅Ｗmin1＝５μｍとすることができる。

また、導波路間隙８４ａの幅Ｗgap61は２０μｍ、溝８２ａと導波路間隙８４ａとの間の間隔ｄgap61は２０μｍ、導波路間隙８６ｂの幅Ｗgap62は２０μｍ、溝８２ｎと導波路間隙８６ｂとの間の間隔ｄ_gap62は２０μｍとし、温度補償材料８３ａ〜８３ｎとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

この場合、図１２の溝２５２ａ〜２５２ｎが設けられたアレイ導波路２５１の過剰損失が２．６ｄＢであるのに対し、図３２の溝８２ａ〜８２ｎおよび導波路間隙８４ａ、８４ｂが設けられたアレイ導波路８１の過剰損失の合計が１．８ｄＢとなり、図１２の構成に比べて、過剰損失を０．８ｄＢだけ低減することができる。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図は、第７実施形態の図３１と同様である。図３３は、この第９実施形態において図３１のアレイ光導波路回折格子における特性補償領域を拡大して示す平面図である。なお、この第９実施形態は、第１損失要素として、複数の溝９２ａ〜９２ｎに充填された温度補償材料９３ａ〜９３ｎが設けられるとともに、第２損失要素として、溝９２ａ〜９２ｎの前段および後段に導波路間隙９４ａ、９４ｂがそれぞれ設けられ、さらに、溝９２ａ〜９２ｎおよび導波路間隙９４ａ、９４ｂで分断される光導波路９１の幅が拡大された特性補償領域を、アレイ光導波路回折格子に組み込むようにしたものである。

図３３において、アレイ導波路９１には、幅広部９３ｃおよび幅狭部９３ａ、９３ｅが設けられ、幅広部９３ｃおよび幅狭部９３ａ、９３ｅは、テーパ部９３ｂ、９３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。そして、アレイ導波路８１には、幅広部９３ｃを横切る複数の溝９２ａ〜９２ｎが、それぞれ間隔ｄ_groove7だけ空けて形成され、これらの溝９２ａ〜９２ｎは、アレイ導波路９１からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

ここで、アレイ導波路９１を横切る各溝９２ａ〜９２ｎの幅は、Ｗ_min2〜Ｗ_２＋Ｗ_min2でそれぞれ単調に増加するように構成されている。また、一定量ΔＬずつ長くなるアレイ導波路９１の長さに応じて、溝９２ａ〜９２ｎの長さも、一定量ΔＬに比例した量ΔＬ´／ｎづつそれぞれ長くなるように設定されている。

また、これらの溝９２ａ〜９２ｎには、アレイ導波路９１の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料９３ａ〜９３ｎがそれぞれ充填されている。

また、アレイ導波路８１の幅広部９３ｃには、溝９２ａの前段に間隔ｄ_gap71だけ空けて、幅Ｗ_gap71の導波路間隙９４ａが設けられるとともに、溝９２ｎの後段に間隔ｄ_gap72だけ空けて、幅Ｗ_gap72の導波路間隙９４ｂが設けられ、導波路間隙９４ａ、９４ｂは、アレイ導波路９１のコアの一部をクラッドでそれぞれ置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。また、導波路間隙９４ａ、９４ｂの幅Ｗ_gap71、Ｗ_gap72は、導波路間隙９４ａ、９４ｂ全体での放射損失が、温度補償材料９３ａ〜９３ｎが充填された溝９２ａ〜９２ｎ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。

また、溝９２ａと導波路間隙９４ａの間隔ｄ_gap71は、導波路間隙９４ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝９２ａに到達できるような距離に設定することができ、溝９２ｎと導波路間隙９４ｂの間隔ｄ_gap72は、溝９２ｎを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙９４ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、アレイ導波路９１の本数Ｎawgは１３０本、隣接するアレイ導波路９１の長さの差ΔＬは６０μｍ、アレイ導波路９１の比屈折率差は１．５％、幅狭部９３ａ、９３ｅのコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、幅広部９３ｃのコア幅×コア厚は９．０μｍ×４．５μｍ、溝数は８、隣接する溝９２ａ〜９２ｎの間の間隔ｄ_groove7はそれぞれ２０μｍ、溝９２ａ〜９２ｎの最小溝幅Ｗ_min2＝５μｍ、導波路間隙９４ａの幅Ｗ_gap71は２０μｍ、溝９２ａと導波路間隙９４ａとの間の間隔ｄ_gap71は１５μｍ、導波路間隙９６ｂの幅Ｗ_gap72は２０μｍ、溝９２ｎと導波路間隙９６ｂとの間の間隔_ｄgap72は１５μｍとし、温度補償材料９３ａ〜９３ｎとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

この場合、図１２の溝２５２ａ〜２５２ｎが設けられたアレイ導波路２５１の過剰損失が２．６ｄＢであるのに対し、図３３の溝９２ａ〜９２ｎおよび導波路間隙９４ａ、９４ｂに加え、幅広部９３ｃが設けられたアレイ導波路９１の過剰損失の合計が１．０ｄＢとなり、図１２の構成に比べて、過剰損失を１．６ｄＢだけ低減することができる。

（第１０の実施形態）
図３４は、本発明の第１０実施形態に係る光導波回路の概略構成を示す平面図である。なお、この第１０実施形態は、第１損失要素として、溝１１０に充填された温度補償材料が設けられるとともに、第２損失要素として、溝１１０の前段および後段に導波路間隙１１１ａ、１１１ｂがそれぞれ設けられた特性補償領域１０９を、熱光学スイッチに組み込むようにしたものである。

図３４において、シリコン基板１０１上には、石英系ガラスをクラッドおよびコアとするアーム導波路１０４ａ、１０４ｂが形成されている。また、アーム導波路１０４ａには、熱光学スイッチの消費電力を低減する特性補償領域１０９が設けられ、特性補償領域１０９には、アーム導波路１０４ａを横切る溝１１０が設けられ、溝１１０は、アーム導波路１０４ａからクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。また、溝１１０には、アーム導波路１０４ａの実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料が充填されている。

また、特性補償領域１０９には、溝１１０の前段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙１１１ａが設けられるとともに、溝１１０の後段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙１１１ｂが設けられ、これらの導波路間隙１１１ａ、１１１ｂは、アーム導波路１０４ａのコアの一部をクラッドで置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。また、各アーム導波路１０４ａ、１０４ｂの両端には、方向性結合器１０３、１０５がそれぞれ接続され、方向性結合器１０３の入力側には、入力導波路１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ接続され、方向性結合器１０５の出力側には、出力導波路１０６ａ、１０６ｂがそれぞれ接続されている。また、アーム導波路１０４ａの横には、薄膜ヒータ１０７が形成され、薄膜ヒータ１０７は、配線１０８ａ、１０８ｂに接続されている。

そして、アーム導波路１０４ａを導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙１１１ａを通過した後、温度補償材料が充填された溝１１０を伝播し、さらに、導波路間隙１１１ｂを通過した後、再びアーム導波路１０４ａを伝播する。

このため、溝１１０に入射する光波のビーム径を擬似的に、水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝１１０から出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、熱光学スイッチの消費電力の低減を図りつつ、アーム導波路１０４ａを光波が伝播する際の過剰損失を減らすことが可能となる。

（第１１の実施形態）
本発明の第１１の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図は、第１０実施形態の図３４と同様である。図３５は、この第１１実施形態において図３４の熱光学スイッチにおける特性補償領域を拡大して示す平面図である。なお、この第１１実施形態は、第１損失要素として、複数の溝１２２ａ〜１２２ｎに充填された温度補償材料１２３ａ〜１２３ｎが設けられるとともに、第２損失要素として、溝１２２ａ〜１２２ｎの前段および後段に導波路間隙１２４ａ、１２４ｂがそれぞれ設けられ、さらに、溝１２２ａ〜１２２ｎおよび導波路間隙１２４ａ、１２４ｂで分断されるアーム導波路１２１の幅が拡大された特性補償領域を、熱光学スイッチに組み込むようにしたものである。

図３５において、アーム導波路１２１には、幅広部１２１ｃおよび幅狭部１２１ａ、１２１ｅが設けられ、幅広部１２１ｃおよび幅狭部１２１ａ、１２１ｅは、テーパ部１２１ｂ、１２１ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。そして、アーム導波路１２１には、幅広部１２１ｃを横切る幅Ｗ３の複数の溝１２２ａ〜１２２ｎが、それぞれ間隔ｄ_groove8だけ空けて形成され、これらの溝１２１ａ〜１２１ｎは、アーム導波路１２１からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、これらの溝１２１ａ〜１２１ｎには、アーム導波路１２１の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料１２１ａ〜１２１ｎがそれぞれ充填されている。また、アーム導波路１２１の幅広部１２１ｃには、溝１２２ａの前段に間隔ｄ_gap81だけ空けて、幅Ｗ_gap81の導波路間隙１２４ａが設けられるとともに、溝１２２ｎの後段に間隔ｄ_gap82だけ空けて、幅Ｗ_gap82の導波路間隙１２４ｂが設けられ、導波路間隙１２４ａ、１２４ｂは、アーム導波路１２１のコアの一部をクラッドで置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙１２４ａ、１２４ｂの幅Ｗ_gap81、Ｗ_gap82は、導波路間隙１２４ａ、１２４ｂ全体での放射損失が、温度補償材料１２３ａ〜１２３ｎが充填された溝１２２ａ〜１２２ｎ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝１２２ａと導波路間隙１２４ａの間隔ｄ_gap81は、導波路間隙１２４ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝１２２ａに到達できるような距離に設定することができ、溝１２２ｎと導波路間隙１２４ｂの間隔ｄ_gap82は、溝１２２ｎを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙１２４ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、溝数は１２、溝１２２ａ〜１２２ｎの幅Ｗ３はそれぞれ２５μｍ、隣接する溝１２２ａ〜１２２ｎの間の間隔ｄ_groove8はそれぞれ２０μｍとして、溝１２２ａ〜１２２ｎによって除去されるアーム導波路１２１の長さは、計３００μｍとすることができ、溝１２２ａ〜１２２ｎは、フォトリソグラフィおよび反応性エッチングによって形成することができる。

また、アーム導波路１２１の比屈折率差は１．５％、幅狭部１２１ａ、１２１ｅのコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、幅広部１２１ｃのコア幅×コア厚は９．０μｍ×４．５μｍ、導波路間隙１２４ａの幅Ｗ_gap81は２０μｍ、溝１２２ａと導波路間隙１２４ａとの間の間隔ｄ_gap81は１５μｍ、導波路間隙１２４ｂの幅Ｗ_gap82は２０μｍ、溝１２２ｎと導波路間隙１２４ｂとの間の間隔ｄ_gap82は１５μｍとし、温度補償材料１２３ａ〜１２３ｎとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

この場合、図１３の溝２６２ａ〜２６２ｎが設けられた光導波路２６１の過剰損失が３．１ｄＢであるのに対し、図３５の溝１２２ａ〜１２２ｎおよび導波路間隙１２４ａ、１２４ｂに加え、幅広部１２１ｃが設けられたアーム導波路１２１の過剰損失の合計が２．１ｄＢとなり、図１３の構成に比べて、過剰損失を１．０ｄＢだけ低減することができる。

（第１２の実施形態）
図３６は、本発明の第１２実施形態に係る光導波路回路の概略構成を示す平面図である。なお、この第１２実施形態は、第１損失要素として、溝１３７に充填された温度補償材料が設けられるとともに、第２損失要素として、溝１３７の前段および後段に導波路間隙１３８ａ、１３８ｂがそれぞれ設けられた特性補償領域１３６を、外部共振器型周波数安定化レーザに組み込むようにしたものである。

図３６において、シリコン基板１３１上には、石英系ガラスをクラッドおよびコアとする光導波路１３３が形成されるとともに、光導波路１３３には光誘起グレーティング１３４が設けられている。また、光導波路１３３には、温度変化によるモードホップを抑制する特性補償領域１３６が設けられ、特性補償領域１３６には、光導波路１３３を横切る溝１３７が設けられ、溝１３７は、光導波路１３３からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝１３７には、光導波路１３３の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料が充填されている。また、特性補償領域１３６には、溝１３７の前段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙１３８ａが設けられるとともに、溝１３７の後段に所定間隔だけ隔てて、所定幅の導波路間隙１３８ｂが設けられ、これらの導波路間隙１３８ａ、１３８ｂは、光導波路１３３のコアの一部をクラッドで置き換えることにより付加的な製造工程なしに構成することができる。また、シリコン基板１３１上には、クラッド層を除去することにより形成されたシリコンテラス１３５が設けられ、シリコンテラス１３５上には、半導体レーザ１３２が搭載されている。

そして、光導波路１３３を導波する光は、放射損失を伴いつつ、導波路間隙１３８ａを通過した後、温度補償材料が充填された溝１３７を伝播し、さらに、導波路間隙１３８ｂを通過した後、再び光導波路１３３を伝播する。

このため、溝１３７に入射する光波のビーム径を擬似的に、水平方向だけでなく垂直方向にも拡大することが可能となるとともに、溝１３７から出射する光波のビーム径を水平および垂直方向に縮小することが可能となり、外部共振器型周波数安定化レーザの温度変化によるモードホップを抑制しつつ、光導波路１３３を光波が伝播する際の過剰損失を減らすことが可能となる。

（第１３の実施形態）
本発明の第１３の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図は、第１２実施形態の図３６と同様である。また、図３７は、この第１３実施形態において図３６の外部共振器型周波数安定化レーザにおける特性補償領域を拡大して示す平面図である。なお、この第１３実施形態は、第１損失要素として、複数の溝１４２ａ〜１４２ｎに充填された温度補償材料１４３ａ〜１４３ｎが設けられるとともに、第２損失要素として、溝１４２ａ〜１４２ｎの前段および後段に導波路間隙１４４ａ、１４４ｂがそれぞれ設けられ、さらに、溝１４２ａ〜１４２ｎおよび導波路間隙１４４ａ、１４４ｂで分断される光導波路１４１の幅が拡大された特性補償領域を、外部共振器型周波数安定化レーザに組み込むようにしたものである。

図３７において、光導波路１４１には、幅広部１４１ｃおよび幅狭部１４１ａ、１４１ｅが設けられ、幅広部１４１ｃおよび幅狭部１４１ａ、１４１ｅは、テーパ部１４１ｂ、１４１ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。そして、光導波路１４１には、幅広部１４１ｃを横切る幅Ｗ４の複数の溝１４２ａ〜１４２ｎが、それぞれ間隔ｄ_groove9だけ空けて形成され、これらの溝１４１ａ〜１４１ｎは、光導波路１４１からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、これらの溝１４２ａ〜１４２ｎには、光導波路１４１の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有する温度補償材料１４３ａ〜１４３ｎがそれぞれ充填されている。また、光導波路１４１の幅広部１４１ｃには、溝１４２ａの前段に間隔ｄ_gap91だけ空けて、幅Ｗgap91の導波路間隙１４４ａが設けられるとともに、溝１４２ｎの後段に間隔ｄ_gap92だけ空けて、幅Ｗgap92の導波路間隙１４４ｂが設けられ、これらの導波路間隙１４４ａ、１４４ｂは、光導波路１４１のコアの一部をクラッドで置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙１４４ａ、１４４ｂの幅Ｗ_gap91、Ｗ_gap92は、導波路間隙１４４ａ、１４４ｂ全体での放射損失が、温度補償材料１４３ａ〜１４３ｎが充填された溝１４２ａ〜１４２ｎ全体での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、溝１４２ａと導波路間隙１４４ａの間隔ｄ_gap91は、導波路間隙１４４ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝１４２ａに到達できるような距離に設定することができ、溝１４２ｎと導波路間隙１４４ｂの間隔ｄ_gap92は、溝１４２ｎを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙１４４ｂに到達できるような距離に設定することができる。

例えば、溝数は１２、溝１４２ａ〜１４２ｎの幅Ｗ４はそれぞれ２５μｍ、隣接する溝１４２ａ〜１４２ｎの間の間隔ｄ_groove9はそれぞれ２０μｍとして、溝１４２ａ〜１４２ｎによって除去される光導波路１４１の長さは、計３００μｍとすることができ、溝１４２ａ〜１４２ｎは、フォトリソグラフィおよび反応性エッチングによって形成することができる。

また、光導波路１４１の比屈折率差は１．５％、幅狭部１４１ａ、１４１ｅのコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、幅広部１４１ｃのコア幅×コア厚は９．０μｍ×４．５μｍ、導波路間隙１４４ａの幅Ｗ_gap91は２０μｍ、溝１４２ａと導波路間隙１４４ａとの間の間隔ｄ_gap91は１５μｍ、導波路間隙１４４ｂの幅Ｗgap92は２０μｍ、溝１４２ｎと導波路間隙１４４ｂとの間の間隔ｄ_gap92は１５μｍとし、温度補償材料１４３ａ〜１４３ｎとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

この場合、図１３の溝２６２ａ〜２６２ｎが設けられた光導波路２６１の過剰損失が３．１ｄＢであるのに対し、図３７の溝１４２ａ〜１４２ｎおよび導波路間隙１４４ａ、１４４ｂに加え、幅広部１４１ｃが設けられた光導波路１４１の過剰損失の合計が２．１ｄＢとなり、図１３の構成に比べて、過剰損失を１．０ｄＢだけ低減することができる。

（第１４の実施形態）
図３８は、本発明の第１４実施形態に係る光導波回路の構成を示す平面図である。なお、第１４実施形態は、光導波路の交差部の前段および後段に、ダミー導波路を交差させるようにしたものである。

図３８において、石英系ガラスをクラッドおよびコアとする光導波路１５１、１５２が交差するように配置されている。ここで、光導波路１５１、１５２の交差角αは、プレーナ光波回路全体のレイアウトに依存して設定することができる。また、光導波路１５１、１５２の交差部の前段および後段には、光導波路１５１と交差するようにして、ダミー導波路１５３、１５４がそれぞれ配置されている。

ここで、ダミー導波路１５３、１５４の幅は、ダミー導波路１５３、１５４と光導波路１５１との交差部全体での放射損失が、光導波路１５１、１５２の交差部での放射損失より小さくなるように設定することができる。また、光導波路１５１、１５２の交差部と、光導波路１５１とダミー導波路１５３の交差部との間の間隔ｄ1は、光導波路１５１とダミー導波路１５３の交差部を通過した光波が完全に放射に転じる前に光導波路１５１、１５２の交差部に到達できるような距離に設定することができ、光導波路１５１、１５２の交差部と、光導波路１５１とダミー導波路１５４の交差部との間の間隔ｄ2は、光導波路１５１、１５２の交差部を通過した光波が完全に放射に転じる前に光導波路１５１とダミー導波路１５４の交差部に到達できるような距離に設定することができる。

例えば、光導波路１５１、１５２の交差角αは１５°、光導波路１５１、１５２およびダミー導波路１５３、１５４の比屈折率差は１．５％、光導波路１５１、１５２のコア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、ダミー導波路１５３、１５４のコア幅×コア厚は１．５μｍ×４．５μｍ、光導波路１５１、１５２の交差部と、光導波路１５１とダミー導波路１５３の交差部との間の間隔ｄ1は２５μｍ、光導波路１５１、１５２の交差部と、光導波路１５１とダミー導波路１５４の交差部との間の間隔ｄ2は２５μｍとすることができる。

そして、光導波路１５１を導波する光は、放射損失を伴いつつ、光導波路１５１とダミー導波路１５３の交差部を通過した後、光導波路１５１、１５２の交差部を通過し、さらに、光導波路１５１とダミー導波路１５４の交差部を通過した後、再び光導波路１５１を伝播する。

このため、光導波路１５１、１５２の交差部の前段にダミー導波路１５３を設けることにより、光導波路１５１、１５２の交差部に入射する光波のビーム径を擬似的に拡大することが可能となるとともに、光導波路１５１、１５２の交差部の後段にダミー導波路１５３を設けることにより、光導波路１５１、１５２の交差部から出射する光波のビーム径を擬似的に拡大することが可能となり、交差部が設けられた光導波路１５１を光波が伝播する際の過剰損失をさらに減らすことが可能となる。

例えば、図１９の光導波路２９１、２９２の交差部での過剰損失が０．０３４ｄＢであるのに対し、図３８のダミー導波路１５３、１５４が設けられた光導波路１５１の交差部での過剰損失の合計が０．０２３ｄＢとなり、図１９の構成に比べて、過剰損失を０．０１１ｄＢだけ低減することができる。

（第１５の実施形態）
図３９は、本発明の第１５の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図、図４０は、図３９のスラブ導波路の一方４１３ａ近傍を拡大して示す平面図である。なお、この第１５実施形態は、第一損失要素として、複数の溝４１８ａ〜４１８ｎに充填された温度補償材料４１９ａ〜４１９ｎを用いるともに、第２損失要素として、溝４１８ａ〜４１８ｎの前段および後段に導波路間隙４２０ａおよび４２０ｎがそれぞれ設けられた特性補償領域を、アレイ導波路回折格子に組み込むようにしたものである。

図３９において、シリコン基板４１１上には、石英ガラスをクラッドおよびコアとする、アレイ導波路４１２、スラブ導波路４１３ａおよび４１３ｂ、入出力導波路４１４ａおよび４１４ｂ、が形成され、アレイ導波路４１２は、内側から外側にむかって、一定量△Ｌずつ長くなるように構成されている。

さらに、入出力導波路４１４ａは、光ファイバコネクタ４１５ａを介して光ファイバ４１６ａに接続されるとともに、光ファイバ４１６ａは、光ファイバ接続部品４１７ａに接続され、入出力導波路４１４ｂは、光ファイバコネクタ４１５ｂを介して光ファイバ４１６ｂに接続されるとともに、光ファイバ４１６ｂは、光ファイバ接続部品４１７ｂに接続され、これらの部品は回路ケース４２２に収容されている。

また、スラブ導波路４１３ａには、透過波長を温度無依存化する特性補償領域４２１が設けられ、特性補償領域４２１には、スラブ導波路４１３ａを横切る複数の溝４１８ａ〜４１８ｎが、それぞれ所定の間隔だけ空けて形成され、これらの溝４１８ａ〜４１８ｎは、スラブ導波路４１３ａからクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

ここで、スラブ導波路４１３ａを横切る各溝４１８ａ〜４１８ｎの幅は、以下の要領で設定されている。すなわち、図４０に示すように、アレイ導波路４１２の外側から（ｉ＋１）番目の導波路と入力導波路４１４ａとを結ぶそれぞれの線分において、各溝４１８ａ〜４１８ｎを横切る幅をＬ’／ｎとする。このとき、アレイ導波路４１２の外側からｉ番目の導波路と入力導波路４１４ａとを結ぶそれぞれの線分は、各溝４１８ａ〜４１８ｎを横切る幅が（Ｌ’／ｎ＋△Ｌ’／ｎ）となるように設定されている。なお、△Ｌ’は一定量△Ｌに比例した量である。

また、これらの溝４１８ａ〜４１８ｎには、アレイ導波路４１２の実効屈折率の温度係数とは異なる符号の屈析率温度係数を有する温度補償材料４１９ａ〜４１９ｎがそれぞれ充填されている。また、スラブ光導波路４１３ａには、入力導波路４１４ａと、アレイ導波路４１２の外側からｉ番目の導波路それぞれを結ぶ線分上において、溝４１８ａの前段、および溝４１８ｎ後段に、間隔ｄｇａｐ空けて、幅ｗｇａｐの導波路間隙４２０ａ、４２０ｂが設けられ、導波路間隙４２０ａ、４２０ｂは、スラブ光導波路４１３ａのコアの一部をクラッドでそれぞれ置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙４２０ａ、４２０ｂの幅ｗ_ｇａｐは、導波路間隙４２０ａまたは４２０ｂでの放射損失が、温度補償材料４１９ａ〜４１９ｎが充填された溝４１８ａ〜４１８ｎ全体での放射損失よりも小さくなるように設定することができ、また、導波路間隙４２０ａと溝４１８ａ、および、導波路間隙４２０ｂと溝４１８ｎの間隔ｄ_ｇａｐは、導波路間隙４２０ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝４１８ａに到達し、清４１８ｎを通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙４２０ｂに到達できるような距離に設定することができる。

ここで、溝４１８ａ〜４１８ｎの前段に導波路間隙４２０ａを設けることにより、溝４１８ａ〜４１８ｎに入射する光波のビーム径を、擬似的に、垂直方向に拡大することが可能となるとともに、溝４１８ａ〜４１８ｎの後段に導波路間隙４２０ｂを設けることにより、溝４１８ａ乃至４１８から出射する光波のビーム径を擬似的に、垂直方向に縮小することが可能となり、損失要素が設けられたスラブ光導波路４１３ａを光波が伝播する際の過剰損失が低減される。

例えば、アレイ導波路４１２の本数Ｎａｗｇは１３０本、隣接するアレイ導波路４１２の長さの差△Ｌは６０μｍ、アレイ導波路４１２の比屈折率差は１．５％、コア幅×コア厚は４．５μｍ×４．５μｍ、スラブ光導波路４０３ａの比屈析率差は１．５％そして、コア厚は４．５μｍとすることができる。なお、この設計により、波長チャネル間隔０．８ｎｍ、チャネル数１６のアレイ導波路回折格子を実現することができる。このとき、スラブ光導波路４０３ａにおいて、入力導波路４１４ａと、アレイ導波路４１２の隣接する導波路それぞれとを結ぶ線分上で、溝４１８ａ〜４１８ｎによって除去される長さの差△Ｌ’は、１．２５μｍである。

また、溝数は８とする。このとき、スラブ光導波路４０３ａにおいて、入力導波路４１４ａと、アレイ導波路４１２の隣接する導波路それぞれとを結ぶ線分上で、溝４１８ａ〜４１８ｎそれぞれによって除去される長さの差△Ｌ’／ｎは、１．２５／８＝０．１６μｍである。また、入力導波路４１４ａと、アレイ導波路４１２の外側からｉ番目の導波路それぞれを結ぶ線分上における導波路間隙４２０ａ、４２０ｂの幅ｗｇａｐは、０．１５×△Ｌ’×（Ｎａｗｇ＋１-ｉ）μｍとし、同線分上において、溝４１８ａと間隙４２０ａまたは溝４１８ｎと間隙４２０ｂとの間隔ｄｇａｐは２０μｍとし、温度補償材料４１９ａ〜４１９ｎとして、シリコーン樹脂を用いることができる。

この場合、図２０および図２１の溝３０５が設けられたスラブ光導波路３０３ａの過剰損失は、溝３０５を８本に分割したときに１．６ｄＢであるのに対して、図３９および図４０の溝４１８ａ〜４１８ｎと導波路間隙４２０ａおよび４２０ｂが設けられたスラブ光導波路４１３ａの過剰損失の合計は１．１ｄＢとなり、従来の構成に比べて、過剰損失を０．５ｄＢだけ低減することができる。

（第１６の実施形態）
図４１（ａ）は、本発明の第１６の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図４１（ｂ）は、図４１（ａ）のＡ１４−Ａ１４で切断した断面図である。なお、この第１６実施形態は、第一損失要素として、溝５０４に挿入された波長選択フィルタ５０７、および波長選択フィルタ５０７を固定するために充填された接着剤５０５を用いるともに、第２損失要素として、溝５０４の前段および後段に導波路間隙５０６ａ、５０６ｂがそれぞれ設けられ、さらに、溝５０４、および、導波路間隙５０６ａ、５０６ｂで分断される光導波路５０３の幅を拡大するようにしたものであり、所定の波長を透過するフィルタ機能を有する光導波路である。

図４１（ａ）および図４１（ｂ）において、シリコン基板５０１上には、石英ガラスからなるクラッド層５０２が形成され、クラッド層５０２内には石英ガラスをコアとする光導波路５０３が形成されている。ここで、光導波路５０３には、幅広部５０３ｃおよび幅狭部５０３ａ、５０３ｅが設けられ、幅広部５０３ｃおよび幅狭部５０３ａ、５０３ｅは、テーパ部５０３ｂ、５０３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。

また、光導波路５０３には、幅広部５０３ｃを横切る幅Ｗｇｒｏｏｖｅの溝５０４が設けられ、溝５０４は、エッチングあるいはダイシングソーによる加工によって、光導波路５０３からクラッド層５０２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。また溝５０４には、波長選択フィルタ５０７が挿入され、さらに、接着剤５０５が充填されて波長選択フィルタ５０７が固定されている。波長選択フィルタ５０７は所定の波長の光のみを透過するフィルタであり、誘電体多層膜フィルタで構成される。

また、光導波路５０３の幅広部５０３ｃには、溝５０４の前段に間隔ｄ_{ｇａｐ１０１}だけ空けて、幅ｗ_{ｇａｐ１０１}の導波路間隙５０６ａが設けられるとともに、溝５０４の後段に間隔ｄ_{ｇａｐ１０２}だけ空けて、幅ｗ_{ｇａｐ１０２}の導波路間隙５０６ｂが設けられ、これらの導波路間隙５０６ａ、５０６ｂは、光導波路５０３のコアの一部をクラッド層５０２で置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙５０６ａ、５０６ｂの幅ｗ_{ｇａｐ１０１}およびｗ_{ｇａｐ１０２}は、導波路間隙５０６ａまたは５０６ｂでの放射損失が、波長選択フィルタ５０７が挿入され、接着剤５０５が充填された溝５０４での放射損失よりも小さくなるように設定することができる。また、導波路間隙５０６ａと溝５０４、および、導波路間隙５０６ｂと溝５０４の間隔ｄ_{ｇａｐ１０１}およびｄ_{ｇａｐ１０２}は、導波路間隙５０６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝５０４に到達し、溝５０４を通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙５０６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

このとき、光導波路５０３を導波する光は、幅狭部５０３ａから幅広部５０３ｃに入射する際に水平方向にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、導波路間隙５０６ａを通過する。そして、放射損失を伴いつつ溝５０４を伝播し、さらに、導波路間隙５０６ｂを通過した後、幅広部５０３ｃから幅狭部５０３ｅに入射する際に水平方向にビーム径が縮小され、光導波路５０３を導波する。

ここで、溝５０４の前段に導波路間隙５０６ａを設けることにより、溝５０４に入射する光波のビーム径を擬似的に、（特に垂直方向に）拡大することが可能になるとともに、溝５０４の後段に導波路間隙５０６ｂを設けることにより、構５０４から出射する光波のビーム径を擬似的に、（特に垂直方向に）縮小することが可能になる。これにより、波長選択フィルタ５０７が挿入され溝５０４という損失要素が設けられた光導波路５０３を光波が伝播する際の過剰損失がさらに低減される。

（第１７の実施形態）
図４２は、本発明の第１７の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図、図４３は、図４２のアレイ導波路近傍を拡大して示す平面図である。なお、この第１７実施形態は、第一損失要素として、溝５６０に充填された半波長板５６３および半波長板５６３を固定するために充填された接着剤５６１を用いるともに、第２損失要素として、溝５６０の前段および後段に導波路間隙５６２ａ、５６２ｂがそれぞれ設けられた特性補償領域を、アレイ導波路回折格子に組み込むようにしたものである。半波長板５６３は通過する光波の偏光状態を９０度回転する機能を有しており、この特性補償領域を組み込むことで、アレイ導波路回折格子の透過特性の偏光依存性が補償される。

図４２において、シリコン基板５５１上には、石英ガラスをクラッドおよびコアとする、アレイ導波路５５２、スラブ導波路５５３ａ、５５３ｂ、入出力導波路５５４ａ、５５４ｂが形成され、アレイ導波路５５２は、内側から外側にむかって、一定量△Ｌずつ長くなるように構成されている。

さらに、入出力導波路５５４ａは、光ファイバコネクタ５５５ａを介して光ファイバ５５６ａに接続されるとともに、光ファイバ５５６ａは、光ファイバ接続部品５５７ａに接続され、入出力導波路５５４ｂは、光ファイバコネクタ５５５ｂを介して光ファイバ５５６ｂに接続されるとともに、光ファイバ５５６ｂは、光ファイバ接続部品５５７ｂに接続され、これらの部晶は回路ケース５５９に収容されている。

また、アレイ導波路５５２の一部には、偏光無依存化する特性補償領域５５８が設けられ、この特性補償領域５５８においては、アレイ導波路５５２に、幅広部５５２ｃおよび幅狭部５５２ａ、５５２ｅが設けられており、これら幅広部５５２ｃと幅狭部５５２ａおよび５５２ｅは、テーパ部５５２ｂ、５５２ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。また、複数のアレイ導波路５５２を横切る溝５６０が形成され、この溝５６０は、ダイシングソーでの加工によりアレイ導波路５５２からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、これらの溝５６０には、半波長板５６３が挿入され、さらに接着剤５６１が充填されて半波長板５６３が固定されている。この半波長板５６３は高分子材料で構成される。

また、アレイ導波路５５２の幅広部５５２ｃには、溝５６０の前段に間隔ｄ_{ｇａｐ１１１}だけ空けて、幅ｗ_{ｇａｐ１１１}の導波路間隙５６２ａが設けられるとともに、溝５６０の後段に間隔ｄ_{ｇａｐ１１２}だけ空けて、幅ｗ_{ｇａｐ１１２}の導波路間隙５６２ｂが設けられ、これらの導波路間隙５６２ａ、５６２ｂは、光導波路５５２のコアの一部をクラッドで置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

また、導波路間隙５６２ａ、５６２ｂの幅ｗ_{ｇａｐ１１１}およびｗ_{ｇａｐ１１２}は、導波路間隙５６２ａまたは５６２ｂでの放射損失が、半波長板５６３が挿入され、接着剤５６１が充填された溝５６０での放射損失よりも小さくなるように設定することができ、また、導波路間隙５６２ａと溝５６０、および導波路間隙５６２ｂと溝５６０の間隔ｄ_{ｇａｐ１１１}およびｄ_{ｇａｐ１１２}は、導波路間隙５６２ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝５６０に到達して、溝５６０を通過した光波が完全に放射に転じる前に導波路間隙５６２ｂに到達できるような距離に設定することができる。

このとき、アレイ導波路５５２を導波する光は、幅狭部５５２ａから幅広部５５２ｃに入射する際に水平方向にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、導波路間隙５６２ａを通過する。そして、放射損失を伴いつつ溝５６０を伝播し、さらに、導波路間隙５６２ｂを通過した後、幅広部５５２ｃから幅狭部５５２ｅに入射する際に水平方向にビーム径が縮小され、光導波路５０３を導波する。

ここで、溝５６０の前段に導波路間隙５６２ａを設けることにより、溝５６０に入射する光波のビーム径を擬似的に、特に垂直方向に拡大することが可能となるとともに、溝５６０の後段に導波路間隙５６２ｂを設けることにより、溝５６０から出射する光波のビーム径を、擬似的に、特に垂直方向に縮小することが可能になり、半波長板５６３が挿入された溝５６０という損失要素が設けられたアレイ導波路５５２を光波が伝播する際の過剰損失がさらに低減される。

（第１８の実施形態）
図４４は、本発明の第１８の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図、図４５（ａ）は、図４４の領域６０３あるいは６０４を拡大して示す平面図、図４５（ｂ）は、図４５（ａ）のＡ１５−Ａ１５で切断した断面図である。なお、この第１８実施形態は、第一損失要素として、光導波路６０１の、光導波路６０２との交差を用いるともに、第２損失要素として、この交差の前段および後段に縞状コア部６０５を設けたものである。

図４４、図４５（ａ）および図４５（ｂ）において、シリコン基板６０６上には、石英ガラスからなるクラッド層６０７が形成され、クラッド層６０７内には石英ガラスをコアとする光導波路が形成されている。また、光導波路６０１、６０２は交差するように配置されており、光導波路６０１、６０２の交差角αは、プレーナ光波回路全体のレイアウトに依存して設定される。

また、光導波路６０１には、光導波路６０２との交差の前段に間隔ｄ１だけ空けて、縞状コア部６０５が設けられるとともに、光導波路６０２との交差の後段に間隔ｄ２だけ空けて、同様の縞状コア部６０５が設けられ、これらの縞状コア部６０５は、光導波路６０１のコアの一部をクラッド層６０７で置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

ここで、光導波路６０１を導波する光が縞状コア部６０５を通過する際には、光の閉じ込めが弱くなるために放射損失が発生する。また、縞状コア部６０５では、そのコア幅や本数や長さを調整することで、縞状コア部６０５での放射損失が、光導波路６０１と光導波路６０２との交差での放射損失より小さくなるように設定することができ、また、縞状コア部６０５と、光導波路６０１と光導波路６０２との交差の間隔ｄ１およびｄ２は、縞状コア部６０５を通過した光波が完全に放射に転じる前に光導波路６０１と光導波路６０２との交差に到達し交差を通過した光波が完全に放射に転じる前に縞状コア部６０５に到達できるような距離に設定することができる。

ここで、光導波路６０１と光導波路６０２との交差の前段に縞状コア部６０５を設けることにより、光導波路６０２との交差に入射する光波のビーム径を、擬似的に、水平および垂直の両方向に拡大することが可能になるとともに、光導波路６０２との交差の後段に縞状コア部６０５を設けることにより、光導波路６０２との交差から出射する光波のビーム径を、擬似的に、水平および垂直の両方向に縮小することが可能となり、光導波路６０２との交差という損失要素が設けられた光導波路６０１を光波が伝播する際の過剰損失が低減される。

（第１９の実施形態）
本発明の第１９の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図は、第１８実施形態の図４４と同様である。

図４６（ａ）は、この第１９実施形態において図４４の領域６０３あるいは６０４を拡大して示す平面図、図４６（ｂ）は、図４６（ａ）のＡ１６−Ａ１６で切断した断面図である。なお、この第１９実施形態は、第一損失要素として、光導波路６０１の、光導波路６０２との交差を用いるともに、第２損失要素として、この交差の前段および後段に分布コア部６０８を設けたものである。

図４４、図４６（ａ）および図４６（ｂ）において、シリコン基板６０９上には、石英ガラスからなるクラッド層６１０が形成され、クラッド層６１０内には石英ガラスをコアとする光導波路が形成されている。また、光導波路６０１、６０２は交差するように配置されており、光導波路６０１、６０２の交差角αは、プレーナ光波回路全体のレイアウトに依存して設定される。

また、光導波路６０１には、光導波路６０２との交差の前段に間隔ｄ１だけ空けて、分布コア部６０８が設けられるとともに、光導波路６０２との交差の後段に間隔ｄ２だけ空けて、同様の分布コア部６０８が設けられ、これらの分布コア部６０８は、光導波路６０１のコアの一部をクラッド層６１０で置き換えることにより、付加的な製造工程なしに構成することができる。

ここで、光導波路６０１を導波する光が分布コア部６０８を通過する際には、光の閉じ込めが弱くなるために放射損失が発生する。また、分布コア部６０８では、その分布するコアの大きさや密度あるいは分布の長さを調整することで、分布コア部６０８での放射損失が、光導波路６０１と光導波路６０２との交差での放射損失より小さくなるように設定することができ、また、分布コア部６０８と、光導波路６０１と光導波路６０２との交差の間隔ｄ１およびｄ２は、分布コア部６０８を通過した光波が完全に放射に転じる前に光導波路６０１と光導波路６０２との交差に到達し、交差を通過した光波が完全に放射に転じる前に分布コア部６０８に到達できるような距離に設定することができる。

ここで、光導波路６０１と光導波路６０２との交差の前段に分布コア部６０８を設けることにより、光導波路６０２との交差に入射する光波のビーム径を、擬似的に、水平および垂直の両方向に拡大することが可能になるとともに、光導波路６０２との交差の後段に分布コア部６０８を設けることにより、光導波路６０２との交差から出射する光波のビーム径を、擬似的に、水平および垂直の両方向に縮小することが可能となり、光導波路６０２との交差という損失要素が設けられた光導波路６０１を光波が伝播する際の過剰損失が低減される。

（第２０の実施形態）
図４７（ａ）は、本発明の第２０の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、図４７（ｂ）は、図４７（ａ）のＡ１７−Ａ１７で切断した断面図である。なお、この第２０実施形態は、第一損失要素として、溝７０４に充填された温度補償材料７０５を用いるともに、第２損失要素として、溝７０４の前段および後段に同様の温度補償材料が充填された溝７０６ａ、７０６ｂがそれぞれ設けられ、さらに、溝７０４、および、溝７０６ａ、７０６ｂで分断される光導波路７０３の幅を拡大するようにしたものである。

図４７（ａ）および図４７（ｂ）において、シリコン基板７０１上には、石英ガラスをからなるクラッド層７０２が形成され、クラッド層７０２内には石英ガラスをコアとする光導波路７０３が形成されている。ここで、光導波路７０３には、幅広部７０３ｃおよび幅狭部７０３ａ、７０３ｅが設けられ、幅広部７０３ｃおよび幅狭部７０３ａ、７０３ｅは、テーパ部７０３ｂ、７０３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。

また、光導波路７０３には、幅広部７０３ｃを横切る幅Ｗｇｒｏｏｖｅの溝７０４が設けられ、溝７０４は、エッチングによる加工によって、光導波路７０３からクラッド層７０２およびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝７０４には、温度補償材料７０５が充填されている。なお、温度補償材料７０５はシリコーン樹脂である。

また、光導波路７０３の幅広部７０３ｃには、溝７０４の前段に間隔ｄ１だけ空けて、幅ｗ１の温度補償材料が充填された溝７０６ａが設けられるとともに、溝７０４の後段に間隔ｄ２だけ空けて幅ｗ２の温度補償材料が充填された溝７０６ｂが設けられ、これらの溝７０６ａ、７０６ｂは、エッチングあるいはダイシングソーによる加工によって、光導波路７０３のコアの一部をクラッド層７０２で置き換えることにより構成することができる。

また、導波路間隙７０６ａ、７０６ｂの幅ｗ１およびｗ２は、導波路間隙７０６ａまたは７０６ｂでの放射損失が、温度補償材料７０５が充填された溝７０４での放射損失より小さくなるように設定することができ、また、溝７０６ａと溝７０４、および溝７０６ｂと溝７０４の間隔ｄ１およびｄ２は、溝７０６ａを通過した光波が完全に放射に転じる前に溝７０４に到達して、溝７０４を通過した光波が完全に放射に転じる前に溝７０６ｂに到達できるような距離に設定することができる。

このとき、光導波路７０３を導波する光は、幅狭部７０３ａから幅広部７０３ｃに入射する際に水平方向にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、溝７０６ａを通過する。そして、放射損失を伴いつつ溝７０４を伝播し、さらに、溝７０６ｂを通過した後、幅広部７０３ｃから幅狭部７０３ｅに入射する際に水平方向にビーム径が縮小され、光導波路７０３を導波する。

ここで、溝７０４前段に溝７０６ａを設けることにより、溝７０４に入射する光波のビーム径を、擬似的に、特に垂直方向に拡大することが可能になるとともに、溝７０４の後段に溝７０６ｂを設けることにより、溝７０４から出射する光波のビーム径を、擬似的に、特に垂直方向に縮小することが可能となり、溝７０４という損失要素が設けられた光導波路７０３を光波が伝播する際の過剰損失が低減される。

（第２１の実施の形態）
図４８は、本発明の第２１の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。なお、この第２１実施形態は、第一損失要素として、溝８０４に挿入された波長選択フィルタ８０７および波長選択フィルタ８０７を固定するために充填された接着剤８０５を用いるともに、第２損失要素として、溝８０４の前段および後段にクラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄがそれぞれ設けられ、さらに溝８０４で分断される光導波路８０３の幅を拡大するようにしたものであり、所定の波長を透過するフィルタ機能を有する光導波路である。

図４８において、シリコン基板８０１上には、石英ガラスのコアとクラッドからなる光導波路８０３が形成されている。ここで、光導波路８０３には、幅広部８０３ｃおよび幅狭部８０３ａ、８０３ｅが設けられ、幅広部８０３ｃおよび幅狭部８０３ａ、８０３ｅは、テーパ部８０３ｂ、８０３ｄをそれぞれ介して滑らかに接続されている。

また、光導波路８０３には、幅広部８０３ｃを横切る幅Ｗｇｒｏｏｖｅの溝８０４が設けられ、溝８０４は、エッチングあるいはダイシングソーによる加工によって、光導波路８０３からクラッドおよびコアの一部を除去することにより形成することができる。

また、溝８０４には、波長選択フィルタ８０７が挿入され、さらに接着剤８０５が充填されて波長選択フィルタ８０７が固定されている。波長選択フィルタ８０７は所定の波長の光のみを透過するフィルタであり、誘電体多層膜フィルタで構成される。

また、光導波路８０３の幅広部８０３ｃには、溝８０４の前段に間隔ｄ１だけ空けて、クラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂが設けられるとともに、溝８０４の後段に間隔ｄ２だけ空けて、クラッド屈折率誘起領域８０６ｃ、８０６ｄが設けられ、これらのクラッド屈析率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄは、光導波路８０３クラッドの一部に紫外線レーザ光を照射することにより構成することができる。

ここで、光導波路６０１を導波する光がクラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄ近傍を通過する際には、クラッドの屈析率が周囲より大きいことで光の閉じ込めが弱くなるために放射損失が発生する。また、クラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ、８０６ｃ、８０６ｄの屈折率誘起量は、その近傍での放射損失が、波長選択フィルタ８０７が挿入され、接着剤８０５が充填された溝８０４での放射損失より小さくなるように設定することができ、また、クラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂと溝８０４、およびクラッド屈析率誘起領域８０６ｃ、８０６ｄと溝８０４の間隔ｄ１、ｄ２は、クラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ近傍を通過した光波が完全に放射に転じる前に溝８０４に到達し、溝８０４を通過した光波が完全に放射に転じる前にクラッド屈折率誘起領域８０６ｃ、８０６ｄに到達できるような距離に設定することができる。

このとき、光導波路８０３を導波する光は、幅狭部８０３ａから幅広部８０３ｃに入射する際に水平方向にビーム径が拡大された後、放射損失を伴いつつ、クラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂ近傍を通過する。そして、放射損失を伴いつつ溝８０４を伝播し、さらに、クラッド屈析率誘起領域８０６ｃ、８０６ｄ近傍を通過した後、幅広部８０３ｃから幅狭部８０３ｅに入射する際に水平方向にビーム径が縮小され、光導波路８０３を導波する。

ここで、溝８０４の前段にクラッド屈折率誘起領域８０６ａ、８０６ｂを設けることにより、溝８０４に入射する光波のビーム径を、擬似的に、特に垂直方向に拡大することが可能になるとともに、溝８０４の後段にクラッド屈折率誘起領域８０６ｃ、８０６ｄを設けることにより、溝８０４から出射する光波のビーム径を、擬似的に、特に垂直方向に縮小することが可能となり、波長選択フィルタ８０４という損失要素が設けられた光導波路７０３を光波が伝播する際の過剰損失が低減される。

なお、上述した実施形態では、単一導波路、アレイ導波路回折格子、熱光学スイッチ、外部共振器型周波数安定化レーザ、交差導波路を例にとって説明したが、本発明はこれらの光導波回路に限定されることなく、他の様々の光導波回路に適用することが可能である。

例えば、光導波路の一部が除去されて形成され、雰囲気中に開口されている溝、光導波路の一部が除去されて形成され、シリコーン樹脂などの材料が充填された溝、光導波路の一部が除去されて形成され、薄膜フィルタなど任意の特性を有する光学材料および部品が挿入された溝、光導波路の一部が除去されて形成され、薄膜フィルタなど任意の特性を有する光学材料および部品が挿入されるとともに、接着剤などの材料が充填された溝、あるいは、他の光導波路との交差など、伝播する光波に放射損失を生じさせる損失要素を光導波路上に有する光導波回路全般に適用することができる。

また、上述した実施形態では、光導波路の比屈折率差、コア幅およびコア厚などを特定の値に限定して説明したが、本発明は必ずしもこれらの値に限定されるものではない。また、上述した第１〜第１３実施形態では、第２損失要素が導波路間隙である場合を例にとって説明したが、第２損失要素は必ずしも導波路間隙である必要はなく、例えば、導波路交差などの他の様々の損失要素を用いることができ、高比屈折率差光導波路と低比屈折率差光導波路とを結合させるようにしてもよい。

また、上述した第１〜第１３および１５〜１７実施形態では、溝の本数および幅、隣接する溝の間隔、導波路間隙の個数および幅、隣接する導波路間隙の間隔、隣接する溝と導波路間隙の間隔などを特定の値に限定して説明したが、本発明は必ずしもこれらの値に限定されるものではない。また、上述した第４、第６、第９、第１１、第１３、第１６、第１７、第２０、第２１実施形態では、導波路損失部のコア幅を大きくする方法について説明したが、導波路損失部のコア厚を大きくしたり、導波路損失部のコア幅およびコア厚の双方を大きくしたり、導波路損失部のコア幅を小さくしたり、導波路損失部のコア厚を小さくしたり、導波路損失部のコア幅およびコア厚の双方を小さくしたりしてもよい。

また、上述した第７〜第９、第１５、第１７実施形態では、アレイ導波路回折格子のパラメータを特定の値に限定して説明したが、本発明は必ずしもこれらの値に限定されるものではない。

また、上述した第１４実施形態では、隣接する導波路交差の間隔を特定の値に限定して説明したが、本発明は必ずしもこれらの値に限定されるものではない。また、上述した第１４実施形態では、光導波路１５１、１５２の交差角αを１５°、光導波路１５１とダミー導波路１５３の交差角を９０°、光導波路１５１とダミー導波路１５４の交差角を９０°に限定して説明したが、本発明は必ずしもこれらの値に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明によれば、第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素を光導波路に設けることにより、第１損失要素に入射する光波のビーム径を擬似的に拡大して、第１損失要素における光波の放射角を小さくすることができ、光導波路を光が伝搬する際の過剰損失を低減させることが可能となる。

本発明は、回路サイズの増大が殆どなく、かつ、製造工程を付加することなく、損失要素が設けられた光導波路の放射損失を低減することが可能な光導波回路を提供することを可能とする。

従来のアレイ光導波路回折格子の構成を示す平面図である。 図１のＡ７−Ａ７線で切断した断面図である。 従来の熱光学スイッチの構成を示す平面図である。 図３のＡ８−Ａ８線で切断した断面図である。 従来の外部共振器型周波数安定化レーザの構成を示す斜視図である。 従来の温度補償化されたアレイ光導波路回折格子の構成を示す平面図である。 図６の光導波路を１本分について示す平面図である。 図６の光導波路を拡大して示す平面図である。 （ａ）は、図８のＡ９−Ａ９線で切断した断面図、（ｂ）は、図８のＡ１０−Ａ１０線で切断した断面図である。 図６の光導波路を１本分について示す平面図である。 図６の光導波路を拡大して示す平面図である。 図６の光導波路のその他の例を示す平面図である。 図１２の光導波路を１本分について示す平面図である。 図６の光導波路を拡大して示す平面図である。 従来の消費電力が低減された熱光学スイッチの構成を示す平面図である。 図１５のＡ１１−Ａ１１線で切断した断面図である。 従来のモードホップが抑制化された外部共振器型周波数安定化レーザの構成を示す斜視図である。 （ａ）は図１７のＡ１２−Ａ１２線で切断した断面図、（ｂ）は、図１７のＡ１３−Ａ１３線で切断した断面図である。 従来の交差型光導波路の構成を示す平面図である。 従来の温度補償されたアレイ導波路回折格子の構成を示す平面図である。 図２０のスラブ導波路の一方３０３ａ近傍を拡大して示す平面図である。 溝により除去された導波路の長さと放射損失との関係を示す図である。 （ａ）は本発明の第１実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ１−Ａ１線で切断した断面図である。 （ａ）は図２３（ａ）のＢ１−Ｂ１線で切断した断面図、（ｂ）は図２３（ａ）のＣ１−Ｃ１線で切断した断面図、（ｃ）は、図２３（ａ）のＤ１−Ｄ１線で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ２−Ａ２線で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第３実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ３−Ａ３線で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第４実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ４−Ａ４線で切断した断面図である。 （ａ）は図２７（ａ）のＢ４−Ｂ４線で切断した断面図、（ｂ）は図２７（ａ）のＣ４−Ｃ４線で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第５実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ５−Ａ５線で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第６実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ６−Ａ６線で切断した断面図である。 本発明の第７実施形態に係る光導波路回路の概略構成を示す平面図である。 本発明の第８実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の第９実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の第１０実施形態に係る光導波路回路の概略構成を示す平面図である。 本発明の第１１実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の第１２実施形態に係る光導波路回路の概略構成を示す平面図である。 本発明の第１３実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の第１４実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の第１５の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図である。 図３９のスラブ導波路の一方４１３ａ近傍を拡大して示す平面図である。 （ａ）は本発明の第１６の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ１４−Ａ１４で切断した断面図である。 本発明の第１７の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図である。 図４２のアレイ導波路近傍を拡大して示す平面図である。 本発明の第１８の実施形態に係る光導波路の概略構成を示す平面図である。 （ａ）は図４４の領域６０３あるいは６０４を拡大して示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ１５−Ａ１５で切断した断面図である。 （ａ）は第１９実施形態において図４４の領域６０３あるいは６０４を拡大して示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ１６−Ａ１６で切断した断面図である。 （ａ）は本発明の第２０の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図、（ｂ）は図（ａ）のＡ１７−Ａ１７で切断した断面図である。 本発明の第２１の実施形態に係る光導波路の構成を示す平面図である。

符号の説明

１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、１０１、１３１、３０１、４１１、５５１、６０６、７０１ シリコン基板
２、１２、２２、３２、４２、５２、５０２、６０７、６１０、７０２ クラッド層
３、１３、２３、３３、４３、５３、６４、１２１、１３３、１４１、１５１、１５２、２４１、２３３、２５１、５０３、６０１、６０２、７０３、８０３ 光導波路
４、１４、２４、３４、４４ａ〜４４ｄ、５４ａ〜５４ｄ、８２ａ〜８２ｅ、９２ａ〜９２ｅ、１２２ａ〜１２２ｅ、１４２ａ〜１４２ｅ、２４２、２３７、２５２ａ〜２５２ｎ、３０５、４１８ａ〜４１８ｎ、５０４、５６０、７０４、７０６ａ、７０６ｂ、８０４ 溝
５、１５、２５、３５、４５ａ〜４５ｄ、５５ａ〜５５ｄ、７０、８３ａ〜８３ｅ、９３ａ〜９３ｅ、１１０、１２３ａ〜１２３ｅ、１３７、１４３ａ〜１４３ｅ、２３８、３０６、４１９ａ〜４１９ｎ、７０５ 温度補償材料
６、１６ａ、１６ｂ、２６ａ〜２６ｆ、３６ａ、３６ｂ、４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂ、７１ａ、７１ｂ、８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂ、１１１ａ、１１１ｂ、１２４ａ、１２４ｂ、１３８ａ、１３８ｂ、１４４ａ、１４４ｂ、４２０ａ、４２０ｂ、５０６ａ、５０６ｂ、５６２ａ、５６２ｂ 導波路間隙
３３ｃ、５３ｃ、９１ｃ、１２１ｃ、１４１ｃ、２４１ｃ、２３３ｃ、２５１ｃ、５０３ｃ、５５２ｃ、７０３ｃ、８０３ｃ 幅広部
３３ａ、３３ｅ、５３ａ、５３ｅ、９１ａ、９１ｅ、１２１ａ、１２１ｅ、１４１ａ、１４１ｅ、２４１ａ、２４１ｅ、２３３ａ、２３３ｅ、２５１ａ、２５１ｅ、５０３ａ、５０３ｅ、５５２ａ、５５２ｅ、７０３ａ、７０３ｅ、８０３ａ、８０３ｅ 幅狭部
３３ｂ、３３ｄ、５３ｂ、５３ｄ、９１ｂ、９１ｄ、１２１ｂ、１２１ｄ、１４１ｂ、１４１ｄ、２４１ｂ、２４１ｄ、２３３ｂ、２３３ｄ、２５１ｂ、２５１ｄ、５０３ｂ、５０３ｄ、５５２ｂ、５５２ｄ、７０３ｂ、７０３ｄ、８０３ｂ、８０３ｄ テーパ部
６２ａ、１０２ａ、１０２ｂ、２３４ａ 入力導波路
６２ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、２３４ｂ 出力導波路
６３ａ 入力側スラブ導波路
６３ｂ 出力側スラブ導波路
６５ａ、６５ｂ 光ファイバ
６６ａ、６６ｂ 光ファイバコネクタ
６７ａ、６７ｂ 光ファイバ接続部品
６８ 回路ケース
６９、１０９、１３６、４２１、５５８ 特性補償領域
８１、９１ 光導波路群
１０３、１０５ 方向性結合器
１０４ａ、１０４ｂ アーム導波路
１０７ 薄膜ヒータ
１０８ａ、１０８ｂ 配線
１３２ 半導体レーザ
１３４ 光誘起グレーティング
１３５ シリコンテラス
１５３、１５４ ダミー導波路
２３６、２５１、３０２、４１２、５５２ アレイ導波路
２３５ａ、２３５ｂ、３０３ａ、３０３ｂ、４１３ａ、４１３ｂ、５５３ａ、５５３ｂ スラブ導波路
３０４ａ、３０４ｂ、４１４ａ、４１４ｂ、５５４ａ、５５４ｂ 入出力導波路
４１４ａ、４１４ｂ、５５５ａ、５５５ｂ 光ファイバコネクタ
４１６ａ、４１６ｂ、５５６ａ、５５６ｂ 光ファイバ
４１７ａ、４１７ｂ、５５７ａ、５５７ｂ 光ファイバ接続部品
４２２、５５９ 回路ケース
５０７、８０７ 波長選択フィルタ
５０５、５６１、８０５ 接着剤
５６３ 半波長板
６０３、６０４ 領域
６０５ 縞状コア部
６０８ 分布コア部
８０６ａ〜８０６ｄ クラッド屈折率誘起領域

Claims (40)

1. 光導波路と、
   前記光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、
   前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に設けられ、前記光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えていることを特徴とする光導波回路。
2. 前記第２損失要素に入射する光波のビーム径を変換するビーム径変換部をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の光導波回路。
3. 第１の幅および第１の厚みを有する第１光導波路と、
   第２の幅および第２の厚みを有する第２光導波路と、
   前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に結合され、前記第１の幅および前記第１の厚みを前記第２の幅および前記第２の厚みに変換するテーパ部と、
   前記第２光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、
   前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に設けられ、前記第２光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えていることを特徴とする光導波回路。
4. 前記第１の幅は前記第２の幅より小さいか、前記第１の厚みは前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第１の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅は前記第２の幅より大きいか、前記第１の厚みは前記第２の厚みより大きいか、前記第１の幅および前記第１の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより大きいことを特徴とする請求項３に記載の光導波回路。
5. 第１の幅および第１の厚みを有する第１光導波路と、
   第２の幅および第２の厚みを有する第２光導波路と、
   第３の幅および第３の厚みを有する第３光導波路と、
   前記第１光導波路と前記第２光導波路との間に結合され、前記第１の幅および前記第１の厚みを前記第２の幅および前記第２の厚みに変換する第１テーパ部と、
   前記第２光導波路と前記第３光導波路との間に結合され、前記第２の幅および前記第２の厚みを前記第３の幅および前記第３の厚みに変換する第２テーパ部と、
   前記第２光導波路を伝搬する光の放射損失を生じさせる第１損失要素と、
   前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方に設けられ、前記第２光導波路を伝搬する光に対し、前記第１損失要素の放射損失よりも小さな放射損失を生じさせる第２損失要素とを備えていることを特徴とする光導波回路。
6. 前記第１の幅および前記第３の幅は前記第２の幅より小さいか、前記第１の厚みおよび前記第３の厚みは前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第１の厚み並びに前記第３の幅および前記第３の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより小さいか、前記第１の幅および前記第３の幅は前記第２の幅より大きいか、前記第１の厚みおよび前記第３の厚みは前記第２の厚みより大きいか、前記第１の幅および前記第１の厚み並びに前記第３の幅および前記第３の厚みの双方が前記第２の幅および前記第２の厚みより大きいことを特徴とする請求項５に記載の光導波回路。
7. 前記光導波路は、石英系ガラスからなるクラッドおよびコアを備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光導波回路。
8. 前記第１損失要素は、前記光導波路からクラッドの一部およびコアの一部が除去された溝であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光導波回路。
9. 前記溝は、所定間隔を置いて複数配列されていることを特徴とする請求項８に記載の光導波回路。
10. 前記溝には、前記コアとは異なる材料が充填されていることを特徴とする請求項８または９に記載の光導波回路。
11. 前記溝に充填された材料は、前記光導波路の実効屈折率の温度係数と異なる符合の屈折率温度係数を有することを特徴とする請求項１０に記載の光導波回路。
12. 前記溝には、所定の機能を有する素子が挿入されていることを特徴とする請求項８に記載の光導波回路。
13. 前記素子は、前記溝中に充填された接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項１２に記載の光導波回路。
14. 前記素子は、半波長板であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光導波回路。
15. 前記素子は、所定の波長の光のみを透過する波長選択フィルタであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光導波回路。
16. 前記第２損失要素は、前記光導波路のコアの一部をクラッドで置き換えることにより構成された導波路間隙であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の光導波回路。
17. 前記導波路間隙は、前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に所定間隔を置いて複数配列され、前記導波路間隙は、前記第１損失要素から遠ざかるに従って小さくなっていることを特徴とする請求項１６に記載の光導波回路。
18. 前記光導波路は複数のアレイ導波路を備え、
    前記溝は前記アレイ導波路を横切って形成され、
    前記アレイ導波路の両端にそれぞれ接続されたスラブ導波路をさらに備えていることを特徴とする請求項８乃至１７の何れか１項に記載の光導波回路。
19. 前記光導波路は長さの異なる２本のアーム導波路を備え、
    前記溝は少なくとも一方のアーム導波路を横切って形成され、
    前記アーム導波路の両端にそれぞれ接続された方向性結合器をさらに備えていることを特徴とする請求項８乃至１７の何れか１項に記載の光導波回路。
20. 前記光導波路に設けられた光誘起グレーティングと、
    前記光導波路の端部に搭載された半導体レーザダイオードとを備え、
    前記溝は前記光誘起グレーティングと前記半導体レーザダイオードとの間の光導波路を横切って形成されていることを特徴とする請求項８乃至１７の何れか１項に記載の光導波回路。
21. 前記第１損失要素は、前記光導波路と他の光導波路との交差であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の光導波回路。
22. 前記光導波路はスラブ導波路であることを特徴とする請求項１に記載の光導波回路。
23. 前記スラブ導波路は、石英系ガラスからなるクラッドおよびコアを備えていることを特徴とする請求項２２に記載の光導波回路。
24. 前記第１の損失要素は、前記スラブ導波路からクラッドの一部およびコアの一部を除去して得られた溝であることを特徴とする請求項２２または２３に記載の光導波回路。
25. 前記溝は、前記スラブ導波路を分断するように設けられており、当該スラブ導波路の分断位置に応じた非一様な幅を有することを特徴とする請求項２４に記載の光導波回路。
26. 前記溝は複数設けられており、互いに所定間隔を有するように配置されていることを特徴とする請求項２４または２５に記載の光導波回路。
27. 前記溝中には、前記コアとは異なる材料の物質が充填されていることを特徴とする請求項２４乃至２６の何れか１項に記載の光導波回路。
28. 前記溝中に充填される物質の屈折率温度依存性は、前記スラブ導波路の実効屈折率の温度係数とは反対符号を有することを特徴とする請求項２７に記載の光導波回路。
29. 前記溝には、所定の機能を有する素子が挿入されていることを特徴とする請求項２４に記載の光導波回路。
30. 前記素子は、前記溝中に充填された接着剤によって固定されていることを特徴とする請求項２９に記載の光導波回路。
31. 前記素子は、半波長板であることを特徴とする請求項２９または３０に記載の光導波回路。
32. 前記第２損失要素は、前記スラブ導波路のコアの一部をクラッドで置き換えた導波路間隙であることを特徴とする請求項２２乃至３１の何れか１項に記載の光導波回路。
33. 前記導波路間隙は、前記スラブ導波路を分断するように設けられており、当該スラブ導波路の分断位置に応じた非一様な幅を有することを特徴とする請求項３２に記載の光導波回路。
34. 前記導波路間隙は、前記第１損失要素の前段または後段の少なくとも一方の側に、互いに所定間隔を有するように複数設けられており、当該導波路間隙のサイズが前記第１損失要素から遠ざかるにつれて小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項３２または３３に記載の光導波回路。
35. 前記光導波路回路は第１および第２の２つのスラブ導波路を有し、前記第１および第２のスラブ導波路の一端同士を接続するアレイ導波路と、当該第１および第２のスラブ導波路の他端のそれぞれに接続された入出力導波路とを備え、前記溝が前記２つのスラブ導波路のうちの少なくとも一方を横切るように形成されていることを特徴とする請求項２４乃至３４の何れか１項に記載の光導波回路。
36. 前記第２損失要素は、前記光導波路のコアの一部を縞状にクラッドで置き換えた縞状コアであることを特徴とする請求項１乃至１５または２１乃至３１の何れか１項に記載の光導波回路。
37. 前記第２損失要素は、前記光導波路のコアの一部を点状にクラッドで置き換えた分布コアであることを特徴とする請求項１乃至１５または２１乃至３１の何れか１項に記載の光導波回路。
38. 前記第２損失要素は、前記光導波路からクラッドの一部およびコアの一部を除去して設けられた溝であり、当該溝が空気または所定の屈折率を有する物質で充填されていることを特徴とする請求項１乃至１５または２１乃至３１の何れか１項に記載の光導波回路。
39. 前記第２損失要素は、前記光導波路と他の光導波路との交差であることを特徴とする請求項１乃至１５または２１の何れか１項に記載の光導波回路。
40. 前記第２損失要素は、前記光導波路のクラッドの一部領域へのレーザ照射により、前記クラッドの非照射領域の屈折率よりも高い屈折率を有することとなった領域であることを特徴とする請求項１乃至１５または２１の何れか１項に記載の光導波回路。
    

Images