JP5949610B2 - 波長合分波器及び光集積回路装置 - Google Patents

Description

本発明は波長合分波器及び光集積回路装置に関するものであり、例えば、光通信や光インターコネクトで用いる波長合分波器及び光集積回路装置に関するものである。

近年、大容量インターコネクトに向けた有望な技術として、Ｓｉフォトニクスが注目を集めている。Ｓｉフォトニクス技術の主な利点は光配線の断面積が数百ｎｍ角であるため、高密度集積が可能になることが挙げられる。また、Ｓｉチップ内で波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）により、光配線１本当りの伝送容量向上が期待できること等が挙げられる。

Ｓｉチップ内でＷＤＭ光信号を送受信するためには、光源、光変調器及び受光器とともに、波長合分波器が必要となる。この波長合分波器はＷＤＭ光信号を必要に応じて合波・分波させるものである。この場合、波長合分波器に求められる特性としては、低損失性、低チャネル間偏差に加え、スペクトル平坦性が挙げられる。

これらの条件を満たす素子構造として、遅延マッハ・ツェンダ干渉計（ＤＭＺＩ：Ｄｅｌａｙｅｄ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を多段にカスケード接続した波長合分波器が報告されている。米国インテル社では、ＤＭＺＩ型合分波器を報告している（例えば、非特許文献１参照）。

ここで、図１１を参照して、従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器を説明する。図１１は従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器の概念的平面図であり、光路長の異なる２本のアーム導波路８１_１，８２_１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ８３_１、８４_１を形成してＤＭＺＩ８０_１を形成する。光路長の長いアーム導波路８２_１は、光路長の短いアーム導波路８１_１に対して遅延導波路となる。

第１ステージのＤＭＺＩ８０_１に対して２つのＤＭＺＩ８０_２，８０_３をカスケード接続した２段ステージのＤＭＺＩで波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ８０_２，８０_３の光路長差は、第１のＤＭＺＩ８０_１の光路長差の１／２とするとともに、一方のＤＭＺＩ８０_３に位相を制御する位相シフタ８５_３を設けて第２のＤＭＺＩ８０_２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。なお、この位相シフタ８５_３は一般的には単に導波路長を調整して形成するほか、導波路幅をテーパ状に変化させて形成することもできる。

このような２段ステージ構造のＤＭＺＩで波長合分波器は、良好な合分波特性が得られるものの、スペクトル形状は放物線関数的になり、スペクトル平坦性は原理的に得られないという問題がある。

そこで、このような問題を解消するために、米国ＩＢＭ社は、光路長差の異なるＤＭＺＩを助長に接続し、各ＤＭＺＩにおける光結合率ｋ_ｉを適正化し、スペクトル平坦性を得ることを提案している（例えば、非特許文献２参照）。ここで、図１２を参照して、提案による改良型波長合分波器を説明する。

図１２は、提案による改良型波長合分波器の概念的平面図であり、第１ステージのＤＭＺＩ８０_１に対して、光路長差が第１ステージのＤＭＺＩ８０_１より大きく且つ互いに位相差を有する２つのＤＭＺＩ８０_４，８０_５を直列に接続する。また、第２ステージの２つのＤＭＺＩ８０_２，８０_３にもそれぞれ光路長差が第２ステージのＤＭＺＩ８０_２，８０_３より大きく且つ互いに位相差を有する２つのＤＭＺＩ８０_６，８０_７を直列に接続する。なお、ＤＭＺＩ８０_５及びＤＭＺＩ８０_７には位相シフタ８５_５，８５_７が形成されている。ここで、各光カプラ８３_１〜８３_３，８４_１〜８４_７の光結合係数ｋを図に示すように設定することによってスペクトル平坦性を得ている。

また、ＤＭＺＩの光路長の短い方のアーム導波路にリング共振器を光結合させて、オールパス型リング共振器（ＡＰ−ＭＲＲ：Ａｌｌ−Ｐａｓｓ ＭｉｃｒｏＲｉｎｇ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）を構成することによって、スペクトル平坦性が得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、従来のオールパス型リング共振器の説明図であり、図１３（ａ）は概念的平面図であり、図１３（ｂ）は光カプラからの光出力特性の説明図である。図１３（ａ）に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路９１，９２を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ９３，９４を形成したＤＭＺＩ９０の光路長の短いアーム導波路９１にリング共振器９６を光結合してＡＰ−ＭＲＲを形成する。光カプラ９３の入力ポートに複数の波長λ_１〜λ_６を含む波長多重光を入射すると、光カプラ９４の２つの出力ポートから、１チャネル毎に振り分けられてλ_１，λ_３，λ_５及λ_２，λ_４，λ_６として出力される。

また、図１３（ｂ）に示すように、ほぼ全波長に対して平坦な透過スペクトル特性を示している。

特開２０００−２９８２２２号公報

ＯＳＡ Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．３３，ｎｏ．５，ｐｐ.５３０−５３２、２００８年３月 国際会議ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ，２０１０，ＯＷＪ３，２０１０年３月

しかし、図１１に示す波長合分波器の場合には、上述のようにスペクトル平坦性が原理的に得られないという問題がある。また、図１２に示す改良型の波長号分波器はスペクトル平坦性は得られるものの、各ＤＭＺＩ段の光カプラにおける光結合率ｋの制御点数が多いほか、ＤＭＺＩの数が必然的に増え、素子サイズが増すという問題がある。

さらに、場合によっては、素子加工精度に伴う変形による特性劣化を補正する必要性が出てくるが特性劣化を補正するために、光出力のモニタリングが必要になる。しかし、過去の報告例の場合、モニタリングを行うことが極めて困難であり、実用上問題となる。

また、図１３に示したＡＰ−ＭＲＲも単独では、波長の異なる複数の光信号を合成して波長多重光を生成するとともに、波長多重光を分波して各波長毎の光信号を生成する波長合分波器としての機能を実現することはできないという問題がある。また、このＡＰ−ＭＲＲをカスケード接続したとしても、スペクトル平坦性と低クロストーク特性を実現するための条件設定が非常に困難であるという問題がある。

したがって、波長合分波器及び光集積回路装置において、素子サイズの増大の抑制とスペクトル平坦性の向上を両立するとともに、光出力のモニタリングを可能にすることを目的とする。

開示する一観点からは、光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記相対的に光路長が短いアーム導波路に光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、を少なくとも備え、前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器が提供される。

また、開示する別の観点からは、上述の波長合分波器と、前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置が提供される。

開示の波長合分波器及び光集積回路装置によれば、素子サイズの増大の抑制とスペクトル平坦性の向上を両立と、光出力のモニタリングが可能になる。

本発明に至る前の検討例の説明図である。 検討例の波長合分波器の透過スペクトル特性図である。 本発明の実施の形態の波長合分波器の説明図である。 本発明の実施例１の波長合分波器の概念的平面図である。 本発明の実施例１の波長合分波器の製造工程の説明図である。 本発明の実施例２の波長合分波器の概念的平面図である。 本発明の実施例３の光集積回路装置の概念的平面図である。 ヒータの説明図である。 モニターの原理及び透過スペクトル特性の説明図である。 １つのチャネルの透過スペクトル特性とクロストークの改善効果の説明図である。 従来技術を用いて形成した1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器の概念的平面図である。 提案による改良型波長合分波器の概念的平面図である。 従来のオールパス型リング共振器の説明図である。

ここで、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態の波長合分波器を説明する。図１は、本発明に至る前の検討例の説明図であり。ここでは、図１３に関して説明したＡＰ−ＭＲＲを用いた波長合分波器について検討した。図１は、検討例の説明図であり、図１（ａ）は検討例の波長合分波器の概念的平面図であり、図１（ｂ）は、アンチレゾナンス条件の説明図である。

図１（ａ）に示すように、第１ステージのＤＭＺＩ８０_１にリング共振器８６を光結合してＡＰ−ＭＲＲを形成するとともに、カスケード接続する第２ステージのＤＭＺＩ８０_２，８０_３を従来と同じ構造にしたものである。この場合、第１ステージのＤＭＺＩ８０_１とＡＰ−ＭＲＲとの光結合は、リング共振器８６のサイズ及び形状で決まる共振（レゾナンス）の影響を受けないようにアンチレゾナンス条件を満たす必要がある。即ち、図１（ｂ）に示すように、ＡＰ−ＭＲＲのＦＳＲ(Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ)をチャネル間隔に合わせ、且つ、その中心波長λ_ＭＲＲをπラジアンシフトさせる必要がある。

このように、第１ステージのＤＭＺＩ８０_１とリング共振器８６によるＡＰ−ＭＲＲがアンチレゾナンス条件を満たすと、図２に示すように、放物線型ではなく箱型の平坦な透過スペクトル特性が得られ、その結果、過剰損が生じなくなる。なお、ここでは、チャネル間隔を４００ＧＨｚとし、光結合効率ｋ_ＭＡを０.７５とした計算例を示している。

しかし、図１（ａ）に示した構造の波長合分波器は、作製段階でＤＭＺＩ８０_１とリング共振器８６との間に一定の位相誤差が生じると、透過スペクトル特性の劣化が避けられないという問題がある。さらに、入力チャネルからの光導波路が全て出力チャネルにつながっているため、合分波特性をモニターすることは極めて困難である。そのため、位相差が発生している場合に、劣化した透過スペクトル特性を補正することも容易ではない。

そこで、本発明者は鋭意検討の結果、第１ステージのＤＭＺＩに結合するリング共振器をアド・ドロップ型リング共振器（ＡＤ−ＭＲＲ：Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ ＭｉｃｒＲｉｎｇ Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）とすることで、上述の問題を解決した。

図３は、本発明の実施の形態の波長合分波器の説明図であり、ここでは、1×４ＣｈのＤＭＺＩ型波長合分波器として説明する。図３（ａ）は本発明の実施の形態の波長合分波器の概念的平面図であり、図３（ｂ）は、透過スペクトル特性図である。図３（ａ）に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路１１_１，１２_１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ１３_１、１４_１を形成してＤＭＺＩ１０_１を形成する。光路長の長いアーム導波路１２_１は、光路長の短いアーム導波路１１_１に対して遅延導波路となり、両者の光路長差によりチャネル間隔が規定される。

本発明においては、光路長の短いアーム導波路１１_１にリング導波路からなるリング共振器１６を光結合させるとともに、光路長の短いアーム導波路１１_１と対向する側に導波路１７を光結合させてアド・ドロップ型のリング共振器とする。この場合もアンチレゾナンス条件を満たすように設計する。

第１ステージのＤＭＺＩ１０_１に対して従来と同様に２つのＤＭＺＩ１０_２，１０_３をカスケード接続した２段ステージ構造のＤＭＺＩで波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ１０_２，１０_３の光路長差は、第１のＤＭＺＩ１０_１の光路長差の１／２とするとともに、一方のＤＭＺＩ１０_３に位相を制御する位相シフタ１５_３を設けて第２のＤＭＺＩ１０_２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。なお、この位相シフタ１５_３は一般的には単に導波路長を調整して形成する。

ここで、光路長の短いアーム導波路１１_１とリング共振器１６との光結合効率、即ち、アドポート側の光結合効率ｋ_ＭＡと導波路１７とリング共振器１６との光結合効率、即ち、ドロップポート側の光結合効率ｋ_ＭＢを非対称に設定する。

光結合効率ｋ_ＭＡとは６５％以上とし、光結合効率ｋ_ＭＢは６．５％以下にし、且つ、ｋ_ＭＡ≫１０ｋ_ＭＢに設定する。ｋ_ＭＡ＜１０ｋ_ＭＢの場合には、ドロップポートへの光の取り出しが大きすぎて過剰損が増大するとともに透過スペクトル特性の平坦性が失われる。一方、ｋ_ＭＢは３％よりは大きく設定することが望ましく、ｋ_ＭＢが小さすぎると、ドロップポート側への取り出し量が少なすぎて十分なモニター出力が得られなくなる。

図３（ｂ）は、チャネル間隔を４００ＧＨｚとし、ｋ_ＭＡ＝０．７５（７５％）、ｋ_ＭＢ＝０．０５（５％）に設定した場合の透過スペクトル特性図であり、図２に示した透過スペクトル特性とほぼ同様なスペクトル平坦性が得られることがわかる。また、このＡＤ−ＭＲＲに伴う過剰損失は約０．０５ｄＢに過ぎず、ほとんど合分波特性に影響を与えない。

このように、第１ステージのＤＭＺＩにアド・ドロップ型のリング共振器を光結合してカスケード接続構造の波長合分波器とすることにより、小型サイズで、低損失かつ平坦な透過スペクトル特性を有し、且つ、モニタリングによる波形補正も可能になる。

なお、モニタリングのためには、導波路１７の出力端にフォトダイオード等の受光素子を設ければ良い。また、モニタリングによる波形補正のためには、リング共振器１６の屈折率を変えれば良く、加熱して良いし、紫外線を照射しても良いし、或いは、リング導波路のコア層に電流を注入しても良い。

リング共振器１６を加熱する場合には、Ｔｉ等を用いたヒータパターンをリング共振器１６の上に設ければ良く、パターン形状としては、通常のヒータのような蛇行パターンでも良いし、或いは、リング共振器１６の形状に沿った形状のパターンでも良い。

また、図３（ａ）の場合には、１×４Ｃｈ構成で示しているが、第２ステージの後段に第３ステージのＤＭＺＩ等を更にカスケード接続して多段構造の波長合分波器としても良い。その場合、各ステージに設ける位相シフタ１５_３の位相シフト量は、チャネル間隔を均等に分割するように設定する必要がある。

また、最終段のＤＭＺＩの各出力端にフォトダイオード等の受光素子を設けることによって、パッシブ型の光集積回路装置を構成することができる。なお、このような各導波路構造は、一般的には、コア層として単結晶シリコンを用い、クラッド層としてＳｉＯ_２を用いる。

次に、図４及び図５を参照して、本発明の実施例１の波長合分波器を説明する。図４は、本発明の実施例１の波長合分波器の概念的平面図である。図４に示すように、光路長の異なる２本のアーム導波路２１_１，２２_１を対向させて入力端側と出力端側に光カプラ２３_１、２４_１を形成してＤＭＺＩ２０_１を形成する。ここで、１．５５μｍ近傍の波長でチャネル間隔を４００ＧＨｚとした場合、ＤＭＺＩ２０_１の光路長差Ｌ_Ｄ１を９０μｍとする。

光路長の短いアーム導波路２１_１にリング導波路からなるリング共振器２６を光結合させるとともに、光路長の短いアーム導波路２１_１と対向する側に導波路２７を光結合させてアド・ドロップ型のリング共振器とする。この場合のリング共振器２６の周回長Ｌ_Ｍ１を１８０μｍとする。
この場合もアンチレゾナンス条件を満たすように設計し、ｋ_ＭＡ＝０．７５、ｋ_ＭＢ＝０．０５に設定する。

このような光結合率に設定するためには、方向性結合器を形成し、それぞれの結合導波路の間隔を調整するものであり、結合導波路長を１４μｍとした場合、所望の光結合率を得るための結合導波路間の間隔（Ｇａｐ）はそれぞれ０．１６μｍ及び０．３５μｍになる。

また、第１ステージのＤＭＺＩ２０_１に対して２つのＤＭＺＩ２０_２，２０_３をカスケード接続して２段ステージ構造のＤＭＺＩで１×４Ｃｈの波長合分波器を構成する。この時、２つのＤＭＺＩ２０_２，２０_３の光路長差は、それぞれ４５μｍとし、ＤＭＺＩ２０_３に光路長を若干長くした位相シフタ２５_３を設けてＤＭＺＩ２０_２に対してπ／２(＝λ／４)の位相差を形成する。

次に、図５を参照して、本発明の実施例１の波長合分波器の製造工程を説明するが、ここでは、一つの導波路部の断面構造で説明する。まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板３１上にＳｉＯ_２膜３２を介して厚さが０．２５μｍの単結晶シリコン層３３を設けたＳＯＩ基板を準備する。

次いで、図５（ｂ）に示すように、露光プロセスによって幅が０．４８μｍの導波路ストライプ構造のレジストパターン３４を形成し、ドライエッチングを行ってコア層３５を形成してチャネル導波路構とする。次いで、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン３４を除去したのち、全面にＳｉＯ_２膜３６を堆積することによってクラッド層とする。

なお、図５（ｄ）に示すように、コア層を形成する際に、０．０５μｍの高さのスラブ部３７を残すことによりリブ導波路構造としても良い。このように、コア層３５の両脇にスラブ部３７を形成しておくと、電流注入により導波路の屈折率を変えることができる。

このように、本発明の実施例１においては、第１ステージのＤＭＺＩにリング導波路を光結合してアド・ドロップ型のリング共振器を形成しているので、サイズの小型化と平坦な透過スペクトル特性を両立することができる、且つ、モニタリングも可能になる。

次に、図６を参照して、本発明の実施例２の波長合分波器を説明するが、この実施例２の波長号分波器は、実施例１の波長合分波器の出力ポートに第３ステージのＤＭＺＩをカスケード接続したものである。

図６は、本発明の実施例２の波長合分波器の概念的平面図であり、実施例１の波長合分波器の第２ステージのＤＭＺＩ２０_２，２０_３にそれぞれ第３ステージのＤＭＺＩ２０_４〜２０_７をカスケード接続する。この時、第３ステージのＤＭＺＩ２０_４〜２０_７の光路長差は第２ステージのＤＭＺＩ２０_２，２０_３の光路長差の１／２の２２．５μｍとする。また、ＤＭＺＩ２０_５に設ける位相シフタ２５_５は、ＤＭＺＩ２０_４に対して＋π／２の位相差が形成されるようにする。

また、ＤＭＺＩ２０_６に設ける位相シフタ２５_６は、位相差が−π／４になるように設定し、ＤＭＺＩ２０_７に設ける位相シフタ２５_７は、位相差が＋π／４になるように設定する。

このように、設定することによって、４００ＧＨｚのチャネル間隔に波長が均等にずれた８つのチャネルを構成することができる。なお、更に多段にカスケード接続する場合には、順次光路長差を１／２にするとともに、各位相シフタによる位相差が順次±１／２だけ細分化するように設定する。

次に、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施例３の光集積回路装置を説明する。図７は本発明の実施例３の光集積回路装置の概念的平面図であり、実施例１の波長合分波器の各出力端にフォトダイオードを接続したものである。また、ここでは、リング導波路上にヒータを設けて屈折率を変化させて位相制御を可能にしている。

図７に示すように、第２ステージのＤＭＺＩ２０_２，２０_３の各出力ポートにフォトダイオード４０_１〜４０_４を接続するとともに、ドロップポート側の導波路２７の出力端にもモニター用のフォトダイオード４０_５を設けたものである。この場合の各フォトダイオード４０_１〜４０_５は、各出力ポートのコア層にバッドジョイント結合するようにゲルマニウム層を成長させてｐｉｎ構造のフォトダイオードを形成すれば良い。また、リング共振器２６の上には、投影的に重なるようにヒータ５０を設ける。

図８は、ヒータの説明図であり、図８（ａ）は概略的平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）におけるＡ−Ａ′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。図に示すように、クラッド層となるＳｉＯ_２膜３６の上にＴｉパターン５１を形成し、全面を再びＳｉＯ_２膜５２で覆ったのち、Ｔｉパターン５１の端部にＡｌコンタクト５３を設けてヒータ５０とする。

このように、ドロップポート側に接続したフォトダイオード４０_５を波長制御用モニターとして用いると、ＤＭＺＩ２０_１とリング共振器２６との間に意図しない位相ズレが生じても、そのズレを定量的にモニターできる。また、モニターした結果に基づいてヒータ５０に流す電流量を制御することで、位相ズレを補償して劣化したスペクトル特性を補正することができる。なお、加熱により温度が上昇すると屈折率が高くなり、波長が長波長側にシフトする。

図９は、モニターの原理及び透過スペクトル特性の説明図である。図１０（ａ）に示すように、作製工程の位相ズレに応じて透過スペクトル特性が大幅に劣化する。この場合、特性劣化の度合いは、モニター用のフォトダイオード４０_５に流れる電流値を観測すれば良い。

アンチレゾナンス条件を満たす場合、フォトダイオード４０_５に流れる電流値は最小となるため、図９（ｂ）に示すように、ヒータ５０を駆動してフォトダイオード４０_５に流れる電流値が最小になるまで調整する。その結果、図９（ｃ）に示すように、所望の波長合分波特性を得ることができる。つまり、フォトダイオード４０_５に流れる電流量が最小になるように制御するだけで、平坦な透過スペクトル特性を得ることができるため、極めて簡便に波形制御を行うことができる。

図１０は、１つのチャネルの透過スペクトル特性とクロストークの改善効果の説明図であり、図１０（ａ）は透過スペクトル特性を示し、図１０（ｂ）は、クロストークを示している。図１０（ａ）に示すように、モニター構造とヒータを設けることにより、製造工程で発生する位相ズレを補償しているので、図１１に示した従来構造の波長合分波器の特性に比べて低損失で平坦な透過スペクトル特性が得られる。

また、図１０（ｂ）に示すクロストークＸＴも、-１ｄＢと-１０ｄＢに対する帯域幅の比で定義されるシェイプファクタは〜０．７４と見積もられ、従来素子の場合と比べて２倍以上大きくなっている。また、透過スペクトル平坦性により、一定値以下のＸＴが得られる帯域幅も広がる。この場合、全チャネルにおけるＸＴが-１０ｄＢ以下となる帯域幅は、本発明素子の場合、２．４ｎｍ（波長間隔の７５％）と見積もられ、従来素子の場合よりは２倍以上大きくなっている。

ここで、実施例１乃至実施例３を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を付す。（付記１）光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記相対的に光路長が短いアーム導波路に光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、を少なくとも備え、前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器。
（付記２）前記アドポート側の光結合率が、６５％以上であり、且つ、ドロップポート側の光結合率が６．５％以下であることを特徴とする付記１に記載の波長合分波器。
（付記３）前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の前記カスケード接続の下流側にある光カプラに、前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第４の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第５の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続するとともに、前記第４の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第５の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に第２の位相シフタを設け、且つ、前記第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の前記カスケード接続の下流側にある光カプラに、前記第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第６の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第７の遅延マッハ・ツェンダ干渉計をカスケード接続するとともに、前記第６の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第７の遅延マッハ・ツェンダ干渉計に互いに位相シフト量が逆になる第３の位相シフタ及び第４の位相シフタを設けたカスケード接続構造を順次多段に構成することを特徴とする付記１または付記２に記載の波長合分波器。
（付記４）前記ドロップポートの出力端にモニター用受光器を設けたことを特徴とする付記１乃至付記３のいずれか１に記載の波長合分波器。
（付記５）前記アド・ドロップ型リング共振器の少なくとも一部を投影的に覆うように加熱部材を設けたことを特徴とする付記４に記載の波長合分波器。
（付記６）前記アーム導波路及びアド・ドロップ型リング共振器のコア層がシリコン単結晶からなり、前記コア層を覆うクラッド層がＳｉＯ_２からなることを特徴とする付記１乃至付記５のいずれか１に記載の波長合分波器。
（付記７）付記１乃至付記６のいずれか１に記載の波長合分波器と、前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイとを備えたことを特徴とする光集積回路装置。

１０_１〜１０_３ ＤＭＺＩ
１１_１〜１１_３，１２_１〜１２_３ アーム導波路
１３_１〜１３_３，１４_１〜１４_３ 光カプラ
１５_３ 位相シフタ
１６ リング共振器
１７ 導波路
２０_１〜２０_７ ＤＭＺＩ
２１_１〜２１_７，２２_１〜２２_７ アーム導波路
２３_１〜２３_７，２４_１〜２４_７ 光カプラ
２５_３，２５_５〜２５_７ 位相シフタ
２６ リング共振器
２７ 導波路
３１ シリコン基板
３２ ＳｉＯ_２膜
３３ 単結晶シリコン層
３４ レジストパターン
３５ コア層
３６ ＳｉＯ_２膜
３７ スラブ部
４０_１〜４０_５ フォトダイオード
５０ ヒータ
５１ Ｔｉパターン
５２ ＳｉＯ_２膜
５３ Ａｌコンタクト
８０_１〜８０_７ ＤＭＺＩ
８１_１〜８１_７，８２_１〜８２_７ アーム導波路
８３_１〜８３_７，８４_１〜８４_７ 光カプラ
８５_３，８５_５，８５_６，８５_７ 位相シフタ
８６ リング共振器
９０ ＤＭＺＩ
９１，９２ アーム導波路
９３，９４ 光カプラ
９６ リング共振器

Claims (5)

1. 光路長の異なる２本のアーム導波路を対向させて入力端側と出力端側に光カプラを形成した第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、
   前記相対的に光路長が短いアーム導波路の光結合されたアド・ドロップ型リング共振器と、
   前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方の光カプラを介してカスケード接続され、前記第１の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の光路長差の１／２の光路長差の第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計と、
   前記第２の遅延マッハ・ツェンダ干渉計及び第３の遅延マッハ・ツェンダ干渉計の一方に設けられた第１の位相シフタと、
   を少なくとも備え、
   前記アド・ドロップ型リング共振器のアドポート側の光結合率が、ドロップポート側への光結合率の１０倍〜３０倍であることを特徴とする波長合分波器。
2. 前記アドポート側の光結合率が、６５％以上であり、且つ、ドロップポート側の光結合率が６．５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の波長合分波器。
3. 前記ドロップポートの出力端にモニター用受光器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の波長合分波器。
4. 前記アド・ドロップ型リング共振器の少なくとも一部を投影的に覆うように加熱部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の波長合分波器。
5. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の波長合分波器と、
   前記波長合分波器のカスケード接続を構成する最終段の各遅延マッハ・ツェンダ干渉計の出力端に受光器を接続して形成した受光器アレイと
   を備えたことを特徴とする光集積回路装置。

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