JP2006018063A - 光導波路デバイス及び光導波路モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、光通信に用いられる光導波路デバイス及びそれをモジュール化した光導波路モジュールに関し、特に、光信号を合分波または合分岐する機能を有するものに関し、さらなる低損失化を実現し、また波長依存性を低減し、更に製造や検査時に形状管理が容易な、光導波路デバイス及び光導波路モジュールを提供することにある。
【解決手段】 本発明の光導波路デバイス及び光導波路モジュールは、基板１上に、入力用チャネル導波路２、出力用チャネル導波路３、チャネル導波路アレイ４、第１のスラブ導波路５、並びに第２のスラブ導波路６が形成されており、第１のスラブ導波路５または第２のスラブ導波路６とチャネル導波路アレイ４との境界部には、チャネル導波路アレイ４と交差して導波路パス７が形成されている。この導波路パス７は、幅が一定で、それらの間隙の幅または配置間隔の周期がスラブ導波路から離れるに従って拡大または増大している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光導波路デバイス及びそれをモジュール化した光導波路モジュールに関し、特に、光信号を合分波または合分岐する機能を有する光導波路デバイス及び光導波路モジュールの低損失化に関する。

光通信において、伝送容量のさらなる拡大が要望されている。そこで、伝送容量を比較的簡単に増やせる波長分割多重光伝送方式が広く用いられている。近年、その波長分割多重光伝送方式において、波長多重度のさらなる向上が要求されている。そのキーデバイスとして、光合分波素子がある。アレイ導波路格子型の光合分波素子は、パッシブな構成で、複数の波長を合分波することを可能としている。その特徴としては、低損失、高消光比、及び狭帯域である。

従来の一般的なアレイ導波路格子の基本構成を図１０に示す。この一般的な従来例では、基板５１上に、入力導波路アレイ５２と、出力導波路アレイ５３と、チャネル導波路アレイ（回折格子）５４と、入力導波路アレイ５２とチャネル導波路アレイ５４とを接続する第１のスラブ導波路５５と、チャネル導波路アレイ５４と出力導波路アレイ５３とを接続する第２のスラブ導波路５６とが形成されている構成となっている。チャネル導波路アレイ５４は、その長さが所定の導波路長差ΔＬで順次長くなるように設定されている。このアレイ導波路格子において、入力導波路アレイ５２の端部から入力された波長多重光信号λ_１〜λ_ｍ（ｍは正の整数）は、波長毎の光信号λ_１，λ_２，・・・λ_ｍに分割されて、反対側の出力導波路アレイ５３の端部から出力される。また逆に、出力導波路アレイ５３の端部から入力された波長毎の光信号λ_１，λ_２，・・・λ_ｍは、波長多重光信号λ_１〜λ_ｍに多重されて、反対側の入力導波路アレイ５２の端部から出力される。

上述したように、近年、波長分割多重光伝送方式による光通信は、さらなる波長多重化、高速化、長距離化が望まれている。それに伴い、アレイ導波路格子に対しては、伝送可能距離の増大や信号の合分波能力の向上のために、さらなる低損失化が望まれている。

そこで、従来提案されているアレイ導波路格子の低損失化技術を、図１１に示す（例えば特許文献１）。この従来のアレイ導波路格子では、チャネル導波路アレイ（回折格子）７６０と第１のスラブ導波路７１０の境界近傍、並びに、チャネル導波路アレイ７６０と第２のスラブ導波路７２０の境界近傍に、それぞれ転換領域７１，７２を設けている。この転換領域７１，７２は、チャネル導波路アレイ７６０に対して、導波路パスａ_１〜ａ_ｎ（ｎは正の整数）が直交して形成されている。

また、従来の光カプラの構成を図１２に示す。（ａ）は一般的なスターカプラの構成である。このスターカプラは、上述した図１０のアレイ導波路格子の構成を、真ん中から切断したような構成となっている。これ単体では、波長多重光信号を合分波する機能はなく、光信号を合成または分岐するものである。このスターカプラでも上述したアレイ導波路格子と同様であり、低損失化が望まれている。（ｂ）にこのスターカプラにおいて、従来提案されている低損失化技術の構成を示す。この構成も、上述したアレイ導波路格子と同様であり、出力導波路アレイ２０６とスラブ導波路２００の境界近傍に、転換領域２０２が設けられている。さらに、スプリッタにおいても、同様の低損失化技術が提案されている。（ｃ）にその構成を示す。これも同様の転換領域３０２を備えている。

これらの転換領域は、図１３に示すように、導波路パスａ_１〜ａ_ｎが導波路アレイに直交して形成されている。導波路パスの幅Ｗ（ａ_ｘ）_{ｘ＝１〜ｎ}は、スラブ導波路近傍では広く、離れるに従って次第に狭くなっている。一方、導波路パスの形成される周期Λは、一定となっている。

具体的には、導波路パスの幅Ｗ（ａ_ｘ）_{ｘ＝１〜ｎ}は、スラブ導波路７１０，２００からそれぞれ離れるに従って、Ｗ（ａ_１）＝１８μｍから、Ｗ（ａ_ｎ）＝２μｍへと次第に減少している。一方、隣接した導波路パス間の分離ギャップ（分離される幅）Ｗ（ｓ_ｘ）_{ｘ＝１〜ｎ}は、スラブ導波路７１０，２００からそれぞれ離れるに従って、Ｗ（ｓ_１）＝２μｍから、Ｗ（ｓ_ｎ）＝１８μｍへと次第に増加している。なお、この導波路パスの幅Ｗ（ａ_ｘ）と分離ギャップＷ（Ｓ_ｘ）と、導波路パスが配置される周期Λは、式（１）を満たしており、周期Λ＝２０μｍである。

Ｗ（ａ_ｘ）＋ Ｗ（Ｓ_ｘ）＝Λ，ｘ＝１〜ｎ …式（１）
チャネル導波路アレイ７６０（または出力導波路アレイ２０６）と、スラブ導波路７１０，２００とでは、伝搬する光の電界分布(モードプロファイル)が大きく異なる。そのため、その境界近傍において、モードプロファイルのミスマッチが起こる。そのミスマッチにより、光結合損失が発生する。そこで、モードプロファイルの急激な変化を避けることで、このミスマッチを軽減し、光結合損失を低減することができる。この従来例では、転換領域７１，２０２を設け、これらの導波路パスの幅Ｗ（ａ_ｘ）を、スラブ導波路７１０，２００から離れるに従って次第に減少させている。これにより、モードプロファイルを段階的に変化させて、急激な変化を避けている。よって、モードプロファイルのミスマッチが軽減され、光結合損失が低減される。

なお、これらの従来例において、周期Λは定数である必要はなく、導波路パス幅は線形に減少する必要はないとしているが、発明の利点を得るための重要な要件は、導波路パスの幅Ｗ（ａ_ｘ）が、スラブ導波路から離れるに従って減少することであると記されている。

特開平１０−２７４７１９号公報（特に図９，図７など）

このように、図１１に示す従来の低損失化の提案では、チャネル導波路アレイのスラブ導波路近傍に導波路パスを設けることで、損失の低減を図ろうとしている。しかしながら、結合損失は図１０に示す一般的なアレイ導波路格子よりは減少するが、大きな低減効果が得られ難いという問題がある。その理由は、導波路パスが幅広から幅狭に、スラブ導波路から離れるに従って、減少する構成のためである。導波路パスは、導波路アレイ間に漏れる散乱光を再び導波路アレイ内へ捕捉する効果があるが、幅広の部分においては、それと同時に、導波路アレイ内から導波路パスを通じて導波路アレイ外へ光が放射されてしまう現象が起こる。これにより、導波路パスにより捕捉した散乱光が、導波路アレイ内に留まらず、再び導波路パスを通じて外へ放射されてしまう現象が起こる。結果として、捕捉した散乱光が、導波路アレイ内に結合されないという問題が起こる。よって、図１１に示す従来のアレイ導波路格子の構成では、低損失化の効果に限界がある。

また、この従来の構成では、図１３に示すように、導波路パスが等周期で形成されているために、特定の波長だけが影響を受けやすく、特定波長毎に特性が変化する波長依存性が発生する恐れがある。また、導波路パスの幅がスラブから離れるに従って減少するために、製造及び検査における各導波路パスの形状管理が難しいという問題がある。

図１２に示す従来提案されている光カプラであるスターカプラやスプリッタの低損失化技術においても、同様の問題がある。

従って、本発明の目的は、さらなる低損失化を実現し、また波長依存性を低減し、更に製造や検査時に形状管理が容易な、光導波路デバイス及び光導波路モジュールを提供することにある。

本発明の光導波路デバイスは、基板と、前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、 前記基板に配置された複数本の第２導波路と、前記基板に配置され、前記第１導波路と前記第２導波路とを接続するスラブ導波路とを備え、前記第２導波路が、前記スラブ導波路と接続する箇所に、前記スラブ導波路と隣接して、前記第２導波路のそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅が前記スラブ導波路から離れるに従って次第に広くなることを特徴とする。このように、本発明の光導波路デバイスでは、導波路パスの幅は一定とし、隣接した導波路パス間の間隙部分の幅（分離ギャップ）が次第に広くなるようにしている。

または、本発明の光導波路デバイスは、基板と、前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、前記基板に配置された複数本の第２導波路と、前記基板に配置され、前記第１導波路と前記第２導波路とを接続するスラブ導波路とを備え、前記第２導波路が、前記スラブ導波路と接続する箇所に、前記スラブ導波路と隣接して、前記第２導波路のそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ前記導波路パスの配置間隔の周期が前記スラブ導波路から離れるに従って次第に増大することを特徴とする。このように、本発明の光導波路デバイスでは、導波路パスの幅は一定とし、導波路パスが配置される間隔の周期を次第に増大するようにしている。

または、本発明の光導波路デバイスは、基板と、前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、前記基板に配置され、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成された複数本のチャネル導波路アレイと、前記基板に配置された複数本の第２導波路と、前記基板に配置され、前記第１導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１のスラブ導波路と、前記基板に配置され、前記チャネル導波路アレイと前記第２導波路とを接続する第２のスラブ導波路とを備え、前記チャネル導波路アレイが、前記第１のスラブ導波路と接続する箇所または前記第２のスラブ導波路と接続する箇所の少なくとも一方に、接続される側のスラブ導波路と隣接して、前記チャネル導波路アレイのそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅が前記接続される側のスラブ導波路から離れるに従って次第に広くなることを特徴とする。このように、本発明の光導波路デバイスでは、導波路パスの幅は一定とし、隣接した導波路パス間の間隙部分の幅（分離ギャップ）が次第に広くなるようにしている。

または、本発明の光導波路デバイスは、基板と、前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、前記基板に配置され、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成された複数本のチャネル導波路アレイと、前記基板に配置された複数本の第２導波路と、前記基板に配置され、前記第１導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１のスラブ導波路と、前記基板に配置され、前記チャネル導波路アレイと前記第２導波路とを接続する第２のスラブ導波路とを備え、前記チャネル導波路アレイが、前記第１のスラブ導波路と接続する箇所または前記第２のスラブ導波路と接続する箇所の少なくとも一方に、接続される側のスラブ導波路と隣接して、前記チャネル導波路アレイのそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ前記導波路パスの配置間隔の周期が前記接続される側のスラブ導波路から離れるに従って次第に増大することを特徴とする。このように、本発明の光導波路デバイスでは、導波路パスの幅は一定とし、導波路パスが配置される間隔の周期を次第に増大するようにしている。

また、本発明の光導波路モジュールは、上述した光導波路デバイスと、前記第１導波路と接続する１本以上の第１の光ファイバと、前記第２導波路と接続する複数本の第２の光ファイバと、これらを内包するケースとを備えていることを特徴とする。このように、本発明の光導波路モジュールでは、上述した光導波路デバイスを備えていることを特徴とする。

本発明の光導波路デバイス及び光導波路モジュールは、導波路パスについて、幅を一定とし、それらの間隙部分の幅または配置間隔の周期を変えているため、波長依存性を低減できる効果を有する。また、挿入損失においても、一定としているため、従来技術のように幅広な導波路パスを備えていないため、よりも低減できる効果を有する。また、導波路パスの幅が一定であるため、製造や検査において形状管理が行い易いという効果も有する。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して、詳細に説明する。

まず最初に、本発明の実施例１のアレイ導波路格子の構成について説明する。

図１は、本発明の実施例１であるアレイ導波路格子の平面図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はＡ部分の拡大図、（ｃ）はＢ部分の拡大図を示す。本実施例の基本構成は、基板１上に、入力用チャネル導波路２、出力用チャネル導波路３、チャネル導波路アレイ４、入力用チャネル導波路２とチャネル導波路アレイ４とを接続する第１のスラブ導波路５、並びにチャネル導波路アレイ４と出力用チャネル導波路３とを接続する第２のスラブ導波路６が形成されている。なお、チャネル導波路アレイ４は、数十から数百本からなり、その長さが所定の導波路長差ΔＬで順次長くなるように構成されている。さらに、第１のスラブ導波路５とチャネル導波路アレイ４の境界部であるＡ部分は、図１（ｂ）に示すように、網目形状をなしている。この網目形状は、モード変換領域８を構成しており、チャネル導波路アレイ４を複数の導波路パス７が交差して形成されている。同じく、第２のスラブ導波路６とチャネル導波路アレイ４の境界部のＢ部分も、図１（ｃ）に示すように、網目形状をなしている。この網目形状は、モード変換領域１０を構成しており、チャネル導波路アレイ４を複数の導波路パス９が交差して形成されている。

次に、これらＡ部分及びＢ部分の網目形状の構成について、詳細に説明する。

図２は、本発明の実施例における網目形状をなす導波路パスを、従来例と比較した模式図である。このように、本発明の導波路パス７は、幅Ｗが一定で、隣接した導波路パス間の間隙部分の幅Ｗ（Ｓ_ｘ）または配置される間隔の周期Λ(ａ_ｘ)が、スラブ導波路から離れるに従って拡大または増大している。一方、同じく導波路パスを備える従来例では、導波路パス６７の幅Ｗ（ａ_ｘ）は、スラブ導波路近傍では広く、離れるに従って狭くなっており、その周期Λは一定である。特に、スラブ導波路近傍の導波路パス６７の幅Ｗ（ａ_１〜３）では、チャネル導波路アレイ６４の各導波路幅に比べてかなり広くなっている。一方、本発明の導波路パス７の幅Ｗは、チャネル導波路アレイ４の各導波路幅と同等程度になっている。

図３は、導波路パスの幅の変化を表すグラフである。横軸は、スラブ導波路から数えた導波路パスの番号であり、縦軸は、導波路パスの幅を示す。これらから分かるように、従来例では、導波路パス（図２の１７）の幅Ｗ（ａ_ｘ）は、スラブ導波路近傍では、幅広な形状であり、スラブ導波路から離れるに従って、次第に狭くなっている。一方、本発明では、導波路パス（図２の７）の幅Ｗはｎ（導波路パスの番号）によらず一定値（２，４，６μｍ）である。

また、図４は、導波路パスの形成される周期の変化を表す特性図である。こちらは、横軸は、同じく導波路パスの番号であり、縦軸は、導波路パスが形成されている周期である。（ａ）は線形に増加、（ｂ）は指数関数に従って増加している例を示す。

図５は、本発明の実施例における導波路パスが形成される周期の変化を表す模式図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれは、その周期が、線形，指数関数，ｎ次関数（ｎは２以上の整数）に従って増加している例を示す。

ここで、導波路パスの周期は、導波路パスの幅の場合とは反対に、従来例では、ｎによらず一定値Λである。一方、本発明では、導波路パスの周期Λ(ａ_ｘ)は、スラブ導波路から離れるに従って、次第に増加している。

さらに、本発明の利点をよりよく得るためには、導波路パスの幅Ｗと、隣接した導波路パスの間の間隔（分離ギャップ）Ｗ（Ｓ_ｘ）と、周期Λ(ａ_ｘ)が、式（２）を満たすことが望ましい。

Λ(ａ_ｘ)−Ｗ(Ｓ_ｘ）＝Ｗ，ｘ＝１〜ｎ …式（２）
なお、Ｗの好適な設計例は、チャネル導波路アレイの各導波路幅が４μｍの場合、およそ２μｍ〜６μｍ程度である。

次に、本発明の実施例１のアレイ導波路格子の材料及び製造方法の一例について説明する。

光導波路を形成する基板としては、シリコンなどの半導体基板、ガラス系の基板（石英系ガラス基板）、化合物半導体基板などが用いられる。まず、基板の上に、下層クラッド層をリン、ゲルマニウム、チタン、ボロン、フッ素などを添加した石英系の材料を用い、火炎堆積法、常圧ＣＶＤ法、スパッタ法、スピンコート法、電子ビーム蒸着法などにより、厚さ数十μｍ堆積する。次に、ゲルマニウムなどの高屈折率な不純物を下層クラッド層よりも多く添加した石英系の材料を３〜８ｕｍ程度堆積する。これにより下層クラッド層よりも屈折率が高いコア層を作製する。さらに、本発明の設計に基づく、図１に示すような光導波路形状の導波路回路を作製する。なお、導波路回路の作製にはフォトリソグラフィを用いて、微細領域を適切なマスク材に転写し、続いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置や反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）装置等のドライエッチング法によって不用領域を除去して行う。最後に、再びコア層よりも屈折率を低く設定した前述の石英系材料を用い、厚さ数十μｍの上層クラッド層を堆積する。なお、コアやクラッド、バッファ層で使用する材料については、光学的に透明な材料であるならば、石英系だけでなく、ガラス系材料、誘電体材料、半導体材料、有機材料などで作製してもよい。

次に、本発明の実施例１のアレイ導波路格子の動作について説明する。

まず、本発明の実施例のアレイ導波路格子としての基本動作について説明する。

図１（ａ）に示すように、基板１の左側より、光ファイバ等によって波長多重光λ_１〜λ_ｍが、入力用チャネル導波路２に入射される。次に、波長多重光は、第１のスラブ導波路５において、広がって伝搬し、各チャネル導波路アレイ４に結合する。次に、チャネル導波路アレイ４の各々に導波された波長多重光は、上述したように、互いに導波路長差ΔＬに相当する位相差を生じて、第２のスラブ導波路６との境界に達する。次に、第２のスラブ導波路６において、その波長多重光は回折して伝搬し、出力用チャネル導波路３に到達する。ここで、波長多重光は、波長によって回折角度が異なるため、波長に応じて各々異なる出力用チャネル導波路３に収束して、波長分離される。そして、基板１の右側より個別の波長の光λ_１，λ_２，・・・，λ_ｍとして出力される。

次に、本発明の実施例１のスラブ導波路とチャネル導波路アレイの境界部における動作について説明する。

図２（ａ）に示す本発明の構成では、スラブ導波路５とチャネル導波路アレイ７のモードプロファイルの違いにより、光損失が発生するのを防ぐ網目形状のモード変換領域８が備えられている。スラブ導波路５からチャネル導波路アレイ７に入射された光信号は、モードプロファイルの違いにより、その光信号の一部は、チャネル導波路アレイ４に結合せずに、散乱光となって放射される。これが光結合損失となる。しかし、本発明では、モード変換領域８が備えられているため、この放射された散乱光が、導波路パス７によって捕捉され、再びチャネル導波路アレイ４に結合する。これにより、光結合損失を低減することができる。さらに、本発明のモード変換領域８では、図２（ｂ）に示す従来例と異なり、導波路パス７を配置する周期を一定とせず、スラブ導波路５から離れるに従って、周期Λ(ａ_ｘ)が次第に増加するようにしている。そのため、特定の波長だけが影響を受けることがなく、波長依存性の発生を抑えることができる。また、本構造では、導波路パス７の幅Ｗが一定であり、外部に光が放射されやすい幅広の部分（図２（ｂ）、導波路パス６７の下方部分Ｗ（ａ_１〜３））がない。従って、導波路パス７により捕捉した散乱光を、再び導波路パス７を通じて外へ放射させることなく、導波路アレイ４内に捕捉した状態に保つ。よって、低損失化が実現できる。

次に、本発明の実施例１のアレイ導波路格子の特性結果について説明する。

図６は、本発明の実施例１のアレイ導波路格子による低損失化の効果を表す特性図である。本実施例は、図３に示した導波路パスの幅Ｗが６μｍで、図４（ｂ）に示した周期Λ(ａ_ｘ)が指数関数Z*exp(0.0846*x)，（但しａ＝0.0846とし、Ｚは係数）に従って増加する場合の設計例を示している。なお、横軸は、指数関数の係数Ｚである。なお、比較するため、図１０に示す基本設計例（＝導波路パス無し）を従来例１として、図１１に示す低損失化の提案例（＝周期が一定な導波路パス有り）を従来例２として、便宜的に図中に示す。その結果、本実施例では、導波路パスの無い従来例１よりも０．３〜０．３５ｄＢの低損失化の効果が得られている。また、導波路パスの周期が一定な従来例２と比較しても、さらなる低損失化が得られている。

図７は、本発明の実施例１のアレイ導波路格子による低損失化の効果を表す透過スペクトル図である。（ａ）は透過スペクトルの全体図、（ｂ）はメインローブのトップ形状の拡大図である。（ａ）に示すスペクトル形状は従来例１、従来例２、本実施例ともに大差無く、サイドローブ等が発生していないことから、他チャネルへの漏話（クロストーク）レベルが増加するなどの悪影響が発生していないことが判る。また、（ｂ）に示す拡大図より、本発明は、従来例１及び２に比べて、さらに低損失化を達成していることが判る。なお、本発明においては、メインローブのトップ形状に歪が発生しておらず、また透過波長幅も劣化していない。よって、トップ形状や透過波長幅等に悪影響を及ぼすことなく、低損失化を得ることが可能となっている。

次に、本発明の実施例２であるスターカプラについて説明する。

図８（ａ）は、本発明の実施例２であるスターカプラの平面図である。本実施例の基本構成は、基板１１上に、入力用導波路１２、出力用導波路１３、入力用導波路１２と出力用導波路１３とを接続するスラブ導波路１４が形成されている。さらに、出力用導波路１３とスラブ導波路１４の境界部は網目形状をなしている。この網目形状は、モード変換領域１８を構成しており、出力用導波路１３を複数の導波路パス１５が交差して形成されている。なお、網目形状の構成は、実施例１と同様であり、図２（ａ）に示す構成となっている。よって、実施例２のスターカプラにおいても、実施例１と同様な特性が得られ、低損失化を実現し、波長依存性を低減できる効果を有する。さらに、製造や検査時に形状管理が行い易いという効果も有する
次に、本発明の実施例３であるスプリッタについて説明する。

図８（ｂ）は、本発明の実施例３であるスプリッタの平面図である。本実施例の基本構成は、基板２１上に、入力用導波路２２、出力用導波路２３、入力用導波路２２と出力用導波路２３とを接続するスラブ導波路２４が形成されている。さらに、出力用導波路２３とスラブ導波路２４の境界部は網目形状をなしている。この網目形状は、モード変換領域２８を構成しており、出力用導波路２３を複数の導波路パス２５が交差して形成されている。なお、網目形状の構成は、実施例１と同様であり、図２（ａ）に示す構成となっている。よって、実施例３のスプリッタにおいても、実施例１と同様な特性が得られ、低損失化を実現し、波長依存性を低減できる効果を有する。さらに、製造や検査時に形状管理が行い易いという効果も有する
次に、本発明の光導波路モジュールの一例を説明する。

図９は、本発明の実施例１のアレイ導波路格子をモジュール化した構成例を示す。（ａ）は平面図、（ｂ）はケースを切断した側面図である。このアレイ導波路格子型光モジュールは、アレイ導波路格子が形成された基板３１に、波長多重光を入力する入力用光ファイバ３２とそれを接続するファイバアレイ３３と、個別の波長光を出力する出力用光ファイバ３４とそれを接続するファイバアレイ３５とが接続されている。また、これらは、ケース３６内に収納されている。さらに、基板３１には、温度制御を行う温度制御デバイス３７と、温度検出を行う温度検出デバイス３８が設置されている。温度制御デバイスは、ペルチェ素子やヒータなどが使用される。また、温度検出デバイスは、サーミスタや白金抵抗などが使用される。これらにより、基板３１は、一定温度に制御され、波長分割多重される中心波長を一定に保つことができる。なお、この光モジュールを可逆的に使用し、個別の波長光を出力用光ファイバ３４から入力し、波長多重光を入力用光ファイバ３２から出力させるような使用方法も可能である。

他に、本発明の実施例２及び３においても、同様にモジュール化を行い、光導波路型モジュールとすることができる。これらも図９と同様に、入力用光ファイバ、出力用光ファイバ、ケースなどを備える構成となるが、温度制御デバイスや温度検出デバイスは無くてもよい。

以上、本発明に好適なる実施の形態を述べたが、これらの構成を組合せて使用したり、一部の構成を変更してもよい。

本発明の実施例１であるアレイ導波路格子の平面図である。なお、（ａ）は、全体図、（ｂ）はＡ部分の拡大図、（ｃ）はＢ部分の拡大図を示す。 本発明の実施例１における網目形状をなす導波路パスを従来例と比較した模式図である。なお、（ａ）は、本発明の導波路パス、（ｂ）は従来例の導波路パスを示す。 本発明の実施例１における網目形状をなす導波路パスの幅の変化を表すグラフである。 本発明の実施例１における網目形状をなす導波路パスの周期を表す特性図である。なお、（ａ）は線形関数、（ｂ）は指数関数的に周期が増加する例を示す。 本発明の実施例１における導波路パスが形成される周期の増加の仕方を表す模式図である。なお、（ａ）は線形関数、（ｂ）は指数関数、（ｃ）はｎ次関数（ｎは２以上の整数）的に周期が増加する例を示す。 本発明の実施例１のアレイ導波路格子による低損失化の効果を表す特性図である。 本発明の実施例１のアレイ導波路格子による低損失化の効果を表す透過スペクトル図である。なお、（ａ）は透過スペクトルの全体図、（ｂ）はメインローブのトップ形状の拡大図である。 本発明の実施例２及び実施例３の平面図である。なお、（ａ）はスターカプラ、（ｂ）はスプリッタを示す。 本発明のアレイ導波路格子型光モジュールの構成図である。なお、（ａ）は平面図、（ｂ）はケースを切断した側面図である。 従来のアレイ導波路格子の基本構成を示す平面図である。 従来提案されているアレイ導波路格子の低損失化技術を示す平面図である。 従来提案されている光カプラの平面図である。なお、（ａ）は一般的なスターカプラ、（ｂ）は低損失化技術を施したスターカプラ、（ｃ）は低損失化技術を施したパワースプリッタを示す。 従来提案されている転換領域を示す平面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 入力用チャネル導波路
３ 出力用チャネル導波路
４ チャネル導波路アレイ
５ 第１のスラブ導波路
６ 第２のスラブ導波路
７，９ 導波路パス
８，１０ モード変換領域
１１，２１ 基板
１２，２２ 入力用導波路
１３，２３ 出力用導波路
１４，２４ スラブ導波路
１５，２５ 導波路パス
１８，２８ モード変換領域
３１ 基板
３２ 入力用光ファイバ
３３ ファイバアレイ
３４ 出力用光ファイバ
３５ ファイバアレイ
３６ ケース
３７ 温度制御デバイス
３８ 温度検出デバイス

Claims (17)

1. 基板と、
   前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、
   前記基板に配置された複数本の第２導波路と、
   前記基板に配置され、前記第１導波路と前記第２導波路とを接続するスラブ導波路と
   を備え、
   前記第２導波路が、前記スラブ導波路と接続する箇所に、前記スラブ導波路と隣接して、前記第２導波路のそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、
   前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅が前記スラブ導波路から離れるに従って次第に広くなることを特徴とする光導波路デバイス。
2. 基板と、
   前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、
   前記基板に配置された複数本の第２導波路と、
   前記基板に配置され、前記第１導波路と前記第２導波路とを接続するスラブ導波路と
   を備え、
   前記第２導波路が、前記スラブ導波路と接続する箇所に、前記スラブ導波路と隣接して、前記第２導波路のそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、
   前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ前記導波路パスの配置間隔の周期が前記スラブ導波路から離れるに従って次第に増大することを特徴とする光導波路デバイス。
3. 前記導波路パスの幅Ｗと、隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅Ｗ（Ｓ_ｘ）と、前記周期Λ(ａ_ｘ)が、Λ(ａ_ｘ)−Ｗ(Ｓ_ｘ）＝Ｗ，x=1〜nを満たすことを特徴とする請求項２記載の光導波路デバイス。
4. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、線形に従って次第に増大することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光導波路デバイス。
5. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、指数関数に従って次第に増大することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光導波路デバイス。
6. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、ｎ次関数（ｎは正の整数）に従って次第に増大することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の光導波路デバイス。
7. 前記導波路パスの幅は、前記第２導波路の幅の５０％から１５０％の範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の光導波路デバイス。
8. 基板と、
   前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、
   前記基板に配置され、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成された複数本のチャネル導波路アレイと、
   前記基板に配置された複数本の第２導波路と、
   前記基板に配置され、前記第１導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１のスラブ導波路と、
   前記基板に配置され、前記チャネル導波路アレイと前記第２導波路とを接続する第２のスラブ導波路とを備え、
   前記チャネル導波路アレイが、前記第１のスラブ導波路と接続する箇所または前記第２のスラブ導波路と接続する箇所の少なくとも一方に、接続される側のスラブ導波路と隣接して、前記チャネル導波路アレイのそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、
   前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅が前記接続される側のスラブ導波路から離れるに従って次第に広くなることを特徴とする光導波路デバイス。
9. 基板と、
   前記基板に配置された１本以上の第１導波路と、
   前記基板に配置され、各導波路の長さが所定の導波路長差で順次長くなるように構成された複数本のチャネル導波路アレイと、
   前記基板に配置された複数本の第２導波路と、
   前記基板に配置され、前記第１導波路と前記チャネル導波路アレイとを接続する第１のスラブ導波路と、
   前記基板に配置され、前記チャネル導波路アレイと前記第２導波路とを接続する第２のスラブ導波路とを備え、
   前記チャネル導波路アレイが、前記第１のスラブ導波路と接続する箇所または前記第２のスラブ導波路と接続する箇所の少なくとも一方に、接続される側のスラブ導波路と隣接して、前記チャネル導波路アレイのそれぞれを連結する複数の導波路パスを備え、
   前記導波路パスのそれぞれの幅は一定で、かつ前記導波路パスの配置間隔の周期が前記接続される側のスラブ導波路から離れるに従って次第に増大することを特徴とする光導波路デバイス。
10. 前記導波路パスの幅Ｗと、隣接した前記導波路パス間の間隙部分の幅Ｗ（Ｓ_ｘ）と、前記周期Λ(ａ_ｘ)が、Λ(ａ_ｘ)−Ｗ(Ｓ_ｘ）＝Ｗ，x=1〜nを満たすことを特徴とする請求項９記載の光導波路デバイス。
11. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、線形に従って次第に増大することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光導波路デバイス。
12. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、指数関数に従って次第に増大することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光導波路デバイス。
13. 前記周期は、前記スラブ導波路からの距離に対して、ｎ次関数（ｎは正の整数）に従って次第に増大することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の光導波路デバイス。
14. 前記導波路パスの幅は、前記第２導波路の幅の５０％から１５０％の範囲であることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれかに記載の光導波路デバイス。
15. 前記導波路パスは、前記チャネル導波路アレイが前記第１のスラブ導波路と接続する箇所および前記第２のスラブ導波路と接続する箇所の両方に備えられていることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれかに記載の光導波路デバイス。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の光導波路デバイスと、
    前記第１導波路と接続する１本以上の第１の光ファイバと、
    前記第２導波路と接続する複数本の第２の光ファイバと、
    これらを内包するケースとを備えていることを特徴とする光導波路モジュール。
17. 前記基板の温度検出を行う温度検出手段と、
    前記基板の温度制御を行う温度制御手段と
    をさらに備えていることを特徴とする請求項１６記載の光導波路モジュール。

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