JPH0367204A - 集積光デバイスおよびその製造方法 - Google Patents
集積光デバイスおよびその製造方法Info
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- JPH0367204A JPH0367204A JP20287689A JP20287689A JPH0367204A JP H0367204 A JPH0367204 A JP H0367204A JP 20287689 A JP20287689 A JP 20287689A JP 20287689 A JP20287689 A JP 20287689A JP H0367204 A JPH0367204 A JP H0367204A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[産業上の利用分野]
本発明は、基板上に光導波路を配設した集積光デバイス
に関するものである。さらに詳細には、光導波路におよ
ぶ応力を調整することにより、所望の光回路機能を正確
に実現する集積光デバイスおよびその製造方法に関する
ものである。 [従来の技術] 平面基板上に形成された単一モード光導波路、特にシリ
コン基板上に形成された石英系単一モード光導波路は、
例えばN、Takato et al、:”5ilic
a−Based Single−Mode Waveg
uides on 5ilicon andTheir
Application to Guided−Wa
ve opticalInterferometers
”、J、Li3htwave Tech、、vol、F
i、pp。 1003−1010.1988に記載されている。この
ような石英糸車−モード光導波路は、そのコア部の断面
の寸法を通常使用されている石英系部−モード光ファイ
バにあわせて5−10μm程度に設定することができる
ので、光ファイバとの整合性に(Xれた実用的な集積光
デバイスの実現手段として期待され′Cいる。 第12図および第13図は、このような石英系単一モー
ド光導波路を用いた従来の集積光デバイスの例としての
導波形マツハ・ツエンダ光干渉計の構成を説明するため
の、それぞれ、平面図およびそのAA’線に沿った断面
を拡大して示す断面図である。 第12図および第13図において、1はシリコン基板で
ある。1aおよび1bはシリコン基板上に石英系ガラス
材料により形成された石英系単一モード光導波路である
。光導波路1a、lbは2箇所で互いに近接して方向性
結合器2aおよび2bを構成し、その結合率は、いずれ
もほぼ50%になるよう設定されている。光導波路1a
、lbは、膜厚50μω程度のSin、系ガラスクラッ
ド層5に埋設された断面寸?fE7μmx−7μm程度
の5iOz−Ti02系またはSiO□−GeO□系ガ
ラスコア部からなり、方向性結合器2a、2b部分は、
2木の光導波路1a、lbを間隔数μ用程度に保ち、d
・0.5a+m程度の距離にわたって平行に配置するこ
とにより構成されている。2個の方向性結合器2a、2
bを連結する部分の導波路長は、それぞれL+△14お
よびしてあり、長さが△1゜だけ異なっている。 この先デバイスにおいて、人力ポー1−3bから入射し
た信9光の光周波数を変化させていくと、△f−c/(
2n・△L) (1)(nは光導波路
の屈折率、Cは光速) を周期として出力ボート4aおよび4bから交互に信号
光を取り出せることが知られている。 第14図は、この周期性を示した図であり、人力ボート
3bから1.55μm帯のTE偏光(または7M偏光)
の信号光を入射した場合の出力ボート4aおよび4bか
ら出力する光の光周波数特性を示している。ここで、実
線は出力ボート4aからの出力光Pout2、破線は出
力ポー)−4bからの出力光Poutlを示している。 光周波数間隔△f−106I+□だけ離れた2木の信号
光f、、f2を入射ボート3bから同時に入射した場合
、△1、−10mmのとき出力ボート4aおよび4bか
ら2木の信号光を分離して取り出すことができる。すな
わち合分波器動作を得ることができる。実際には、動作
波長を正確に合わせるために、光路長差(n・△L)を
高精度に設定する必要があるが、その精度は波長のl/
10以下である。これは、光導波路作製用フォトマスク
の精度の限界や、光導波路ガラスの屈折率のわずかなゆ
らぎ等により、導波路を作製した段階では達成が困難で
ある。そのため、ヒータ21の熱光学効果により調節す
る方法が従来より用いられてきたが、常時通電しておか
なければならないという問題があったため、縞状の応力
付与膜を光伝搬方向と平行にコア上部のクラッド上に装
荷し、その応力付与膜をトリ朶ングすることによって光
路長を微調節する方法が、特願昭63−283793号
に提案されている。 一方、前述したマツハ・ツエンダ光干渉計は、石英系ガ
ラスとシリコン基板との熱膨張係数の違いによりガラス
導波路部分は強い圧縮応力を受けており、これによって
光導波路は応力複屈折性を示している。その応力複屈折
値はBo=5x 10−’程度である( [1o−nt
v−nTEvここでntE:TE偏光の実効屈折率、I
’lrM:7M偏光の実効屈折率)。第15図は、第1
2図の光干渉計回路において、偏光方向の異なる光が入
射ボート3bから入射した場合の光周波数特性を示して
いる。ここで実線は7Mモード光が入射した場合、破線
はTEモード光が入射した場合である。この図から、光
導波路の応力複屈折性のために、入射光の偏光方向の違
いによって光周波数特性に位相差が生じることがわかる
。そのため、設定した偏光方向と異なる偏光が入射した
場合、前述した合分波動作が全く行われないという問題
があった。この偏波依存性を解消するために、ストリッ
プ状の応力付与膜をコア上部のクラッド上に装荷し、そ
の応力付与膜をトリミングすることにより複屈折値を調
節する方法が、特願昭63−116938号に提案され
ている。 特願昭63−283793号および特願昭63−116
938号の2つの方法は、はぼ同じ技術を用いており、
具体的にはスパッタ法等により応力付与膜、例えば非晶
質シリコン(a−5+)膜、をコア上部のクラッド上に
装荷することによりS;基板から受ける圧縮応力以外の
新たな応力をコア部へ加え、その量をArレーザやYA
Gレーザ等によるトリミングで調整することにより、複
屈折値もしくは光路長を変えるというものである。この
両方法ともに、簡便で、且つ、オンラインモニタを用い
て高精度に調節ができるため、集積光デバイスの作製方
法として極めて有効な手段である。 [発明が解決しようとする課題] しかし、前記両方法は同じ技術を用いているにもかかわ
らず、応力付与膜の形状が、応力複屈折値調整用は平板
状、光路長調整用は光伝搬方向に平行な縞状と異なるた
め、どちらか一方の調整しか行えず、設計時に、どちら
のトリくングをどの部分にどの程度行う必要があるかを
あらかじめ予測し、それに対応した応力付与膜を配置し
なければならないという問題があった。さらに、光路長
調整用応力付与膜の縞の形状は、例えば厚さ7−8μm
に対し周期lOμm程度、トリミング未処理部分の線幅
5−7μm程度と、微細かつ高アスペクト比であるため
、極めて高度な加工技術が必要であり、作製プロセスが
難しいという問題もあった。 本発明の目的は上記の問題点を解決した集積光デバイス
およびその製造方法を提供することにある。 [課題を解決するための手段1 本発明集積デバイスは、基板と、基板上C配置されたク
ラッド層およびクラッド層に埋設され、光伝搬作用を持
つコア部を有する単一モード光導波路と、クラッド層上
の所定部分に配置され、コア部に作用する応力を非可逆
的に変化させて単一モード光導波路の光路長と複屈折値
を同時に調節し得る、コア部光伝搬方向に対し所定の角
度を持った複数の細線からなる縞状部を含む応力付与膜
とを具えたことを特徴とする。 本発明方法は、基板上に配置されたクラッド層およびク
ラッド層に埋設され、光伝搬作用をもつコア部を有する
単一モード光導波路を作成する工程と、クラッド層上の
所定部分に応力付与膜を配置する工程と、応力付与膜の
所定部分に対し、エネルギービームの照射によるトリミ
ングを繰り返して応力付与膜に複数の細線を形成して縞
状に加工する工程とを有することを特徴とする。
に関するものである。さらに詳細には、光導波路におよ
ぶ応力を調整することにより、所望の光回路機能を正確
に実現する集積光デバイスおよびその製造方法に関する
ものである。 [従来の技術] 平面基板上に形成された単一モード光導波路、特にシリ
コン基板上に形成された石英系単一モード光導波路は、
例えばN、Takato et al、:”5ilic
a−Based Single−Mode Waveg
uides on 5ilicon andTheir
Application to Guided−Wa
ve opticalInterferometers
”、J、Li3htwave Tech、、vol、F
i、pp。 1003−1010.1988に記載されている。この
ような石英糸車−モード光導波路は、そのコア部の断面
の寸法を通常使用されている石英系部−モード光ファイ
バにあわせて5−10μm程度に設定することができる
ので、光ファイバとの整合性に(Xれた実用的な集積光
デバイスの実現手段として期待され′Cいる。 第12図および第13図は、このような石英系単一モー
ド光導波路を用いた従来の集積光デバイスの例としての
導波形マツハ・ツエンダ光干渉計の構成を説明するため
の、それぞれ、平面図およびそのAA’線に沿った断面
を拡大して示す断面図である。 第12図および第13図において、1はシリコン基板で
ある。1aおよび1bはシリコン基板上に石英系ガラス
材料により形成された石英系単一モード光導波路である
。光導波路1a、lbは2箇所で互いに近接して方向性
結合器2aおよび2bを構成し、その結合率は、いずれ
もほぼ50%になるよう設定されている。光導波路1a
、lbは、膜厚50μω程度のSin、系ガラスクラッ
ド層5に埋設された断面寸?fE7μmx−7μm程度
の5iOz−Ti02系またはSiO□−GeO□系ガ
ラスコア部からなり、方向性結合器2a、2b部分は、
2木の光導波路1a、lbを間隔数μ用程度に保ち、d
・0.5a+m程度の距離にわたって平行に配置するこ
とにより構成されている。2個の方向性結合器2a、2
bを連結する部分の導波路長は、それぞれL+△14お
よびしてあり、長さが△1゜だけ異なっている。 この先デバイスにおいて、人力ポー1−3bから入射し
た信9光の光周波数を変化させていくと、△f−c/(
2n・△L) (1)(nは光導波路
の屈折率、Cは光速) を周期として出力ボート4aおよび4bから交互に信号
光を取り出せることが知られている。 第14図は、この周期性を示した図であり、人力ボート
3bから1.55μm帯のTE偏光(または7M偏光)
の信号光を入射した場合の出力ボート4aおよび4bか
ら出力する光の光周波数特性を示している。ここで、実
線は出力ボート4aからの出力光Pout2、破線は出
力ポー)−4bからの出力光Poutlを示している。 光周波数間隔△f−106I+□だけ離れた2木の信号
光f、、f2を入射ボート3bから同時に入射した場合
、△1、−10mmのとき出力ボート4aおよび4bか
ら2木の信号光を分離して取り出すことができる。すな
わち合分波器動作を得ることができる。実際には、動作
波長を正確に合わせるために、光路長差(n・△L)を
高精度に設定する必要があるが、その精度は波長のl/
10以下である。これは、光導波路作製用フォトマスク
の精度の限界や、光導波路ガラスの屈折率のわずかなゆ
らぎ等により、導波路を作製した段階では達成が困難で
ある。そのため、ヒータ21の熱光学効果により調節す
る方法が従来より用いられてきたが、常時通電しておか
なければならないという問題があったため、縞状の応力
付与膜を光伝搬方向と平行にコア上部のクラッド上に装
荷し、その応力付与膜をトリ朶ングすることによって光
路長を微調節する方法が、特願昭63−283793号
に提案されている。 一方、前述したマツハ・ツエンダ光干渉計は、石英系ガ
ラスとシリコン基板との熱膨張係数の違いによりガラス
導波路部分は強い圧縮応力を受けており、これによって
光導波路は応力複屈折性を示している。その応力複屈折
値はBo=5x 10−’程度である( [1o−nt
v−nTEvここでntE:TE偏光の実効屈折率、I
’lrM:7M偏光の実効屈折率)。第15図は、第1
2図の光干渉計回路において、偏光方向の異なる光が入
射ボート3bから入射した場合の光周波数特性を示して
いる。ここで実線は7Mモード光が入射した場合、破線
はTEモード光が入射した場合である。この図から、光
導波路の応力複屈折性のために、入射光の偏光方向の違
いによって光周波数特性に位相差が生じることがわかる
。そのため、設定した偏光方向と異なる偏光が入射した
場合、前述した合分波動作が全く行われないという問題
があった。この偏波依存性を解消するために、ストリッ
プ状の応力付与膜をコア上部のクラッド上に装荷し、そ
の応力付与膜をトリミングすることにより複屈折値を調
節する方法が、特願昭63−116938号に提案され
ている。 特願昭63−283793号および特願昭63−116
938号の2つの方法は、はぼ同じ技術を用いており、
具体的にはスパッタ法等により応力付与膜、例えば非晶
質シリコン(a−5+)膜、をコア上部のクラッド上に
装荷することによりS;基板から受ける圧縮応力以外の
新たな応力をコア部へ加え、その量をArレーザやYA
Gレーザ等によるトリミングで調整することにより、複
屈折値もしくは光路長を変えるというものである。この
両方法ともに、簡便で、且つ、オンラインモニタを用い
て高精度に調節ができるため、集積光デバイスの作製方
法として極めて有効な手段である。 [発明が解決しようとする課題] しかし、前記両方法は同じ技術を用いているにもかかわ
らず、応力付与膜の形状が、応力複屈折値調整用は平板
状、光路長調整用は光伝搬方向に平行な縞状と異なるた
め、どちらか一方の調整しか行えず、設計時に、どちら
のトリくングをどの部分にどの程度行う必要があるかを
あらかじめ予測し、それに対応した応力付与膜を配置し
なければならないという問題があった。さらに、光路長
調整用応力付与膜の縞の形状は、例えば厚さ7−8μm
に対し周期lOμm程度、トリミング未処理部分の線幅
5−7μm程度と、微細かつ高アスペクト比であるため
、極めて高度な加工技術が必要であり、作製プロセスが
難しいという問題もあった。 本発明の目的は上記の問題点を解決した集積光デバイス
およびその製造方法を提供することにある。 [課題を解決するための手段1 本発明集積デバイスは、基板と、基板上C配置されたク
ラッド層およびクラッド層に埋設され、光伝搬作用を持
つコア部を有する単一モード光導波路と、クラッド層上
の所定部分に配置され、コア部に作用する応力を非可逆
的に変化させて単一モード光導波路の光路長と複屈折値
を同時に調節し得る、コア部光伝搬方向に対し所定の角
度を持った複数の細線からなる縞状部を含む応力付与膜
とを具えたことを特徴とする。 本発明方法は、基板上に配置されたクラッド層およびク
ラッド層に埋設され、光伝搬作用をもつコア部を有する
単一モード光導波路を作成する工程と、クラッド層上の
所定部分に応力付与膜を配置する工程と、応力付与膜の
所定部分に対し、エネルギービームの照射によるトリミ
ングを繰り返して応力付与膜に複数の細線を形成して縞
状に加工する工程とを有することを特徴とする。
本発明によれば、応力付与膜の一部を光伝搬方向に対し
適切な方向に、且つ、縞状にトリミングし、例えばレー
ザビーム照射により照射部分の応力付与膜に相変化また
は蒸発を引き起こすことによって、集積光デバイスの複
屈折値および光路長を同時C1且つ、精密に調節できる
。また、縞の方向によって、複屈折値および光路長の変
化量を自由に選択できることから、設計段階からトリミ
ングの目的およびその量を決めておく必要が無く、また
微細な縞状の膜が不要なため加工精度が大幅は緩和でき
る。 【実施例] 以下、実施例に基づいて、本発明の詳細な説明する。 実施例1 第1図および第2図は、それぞれ、本発明の集積光デバ
イスの第1実施例としての、2波長用光合分波器あるい
は光周波数選択スイッチとして動作するマツハ・ツエン
ダ光干渉計回路の回路構成およびその作製方法を示した
平面図およびその^^゛線に沿った断面を拡大して示す
断面図であり、第3図および第4図はそれぞれマツハ・
ツエンダ光干渉回路の他の構成を示した平面図およびそ
の8B’線に沿った拡大断面図である。第12図の従来
例と異なる点は、方向性結合器2a、2bの間の導波路
la上に平板状の応力付与膜22A、22Bが2個装荷
され、その膜の一部が縞状にトリミングされている点で
ある。ここで、第1図および第3図において、トリミン
グ処理部分は縞状の線として示されている。 第1図〜第4図における石英系単一モード光導波路1a
、lbは、シリコン基板上に、火炎堆積法と反応性イオ
ンエツチング法によって形成されたものであり、第12
図の従来例と同一の組成・構造を有している。具体的に
は、ガラス組成はS、0□−7102系またはS、O□
〜6002系、コア寸法は7μ−X7μm程度、S、0
2クラツドの厚さは50μm程度である。ヒーター21
は必須ではない。 方向性結合器2a、2b間における導波路1aとibの
長さの差は△L=10mmである。導波路1a、ib上
の平板状応力付与g22^、22Bは、a−5Hであり
、マグネトロン・スパッタ法と反応性イオンエツチング
法によって作製されている。その寸法は、例えば、厚さ
7μ曽、幅200μgm、長さ5mmである。a−51
膜の一部は縞状にトリミングされており、第1図では、
一方のa−51膜22aが光伝搬方向と垂直にその一部
が縞状(22c)にトリミングされ、他方のa−3I膜
22bはあらかじめ全面にわたり光伝搬方向と平行な縞
状(22d)にトリミングされた後、その一部22eが
光伝搬方向と垂直にトリミングされている。第3図では
、一方のa−5I膜22aの一部22fが光伝搬方向に
対し所定の角度にトリミングされている。トリミングの
縞の形状は、例えば、ピッチ10μI11.)−リミン
グ幅5μm5 トリミング未処理部分の幅5μmである
。このトリミングには、例えばレーザ・ビームが用いら
れ、レーザ・ビームが照射された部分のa−5Iはレー
ザにより加熱され結晶化または蒸発し、その部分の応力
かはとノυど無くなる。このレーザ・ビームはレンズで
集光することにより、数μm程度に絞り込むことが可能
である。 第5図および第6図は縞状にトリミングした効果を調べ
るための実験方法を示した平面図である。本実験に用い
る集積光デバイスは、光路長差の無い(第1図、第3図
および第12図において△L・0)マツハ・ツエンダ光
干渉計回路であり、2個の方向性結合器6a、fib間
の2木の導波路上に形状の等しい平板状応力付与用a−
5 I膜24a、24bが装荷されている。導波路6a
上のa−51膜24aは、第5図では、その一部24c
が光伝搬方向と垂直に、且つ、縞状にトリミングされて
いる。一方、第6図では、導波路6aおよび6b上のa
−5l膜24a、24bかあらかじめ光伝搬方向と平行
な縞状(24d)にトリミングされた後、導波路6a上
のa−5I膜24aのみその一部24eが光伝搬方向と
垂直にトリミングされている。導波路断面構造、a−5
、膜の形状、そしてトリミング縞の形状は第1図〜第4
図の場合と同じであり、第5図および第6図において、
トリ主ング処理部分は縞状の線として示されている。 第5図および第6図は、光伝搬方向とトリミング縞との
角度がOoと90°という本発明の両極端な例を示して
おり、本発明においてこの角度が0−90@の中間値を
取る場合があることは言うまでもない。 まず、幅の広いa−5+膜と、その膜を縞状にトリミン
グした場合との応力作用の違いについて調べてみる。第
7図は、a−51応力付与膜の作用を調べるために、0
.7mm厚の石英ガラス板25上にa−5Il莫22を
形成したサンプルの応力分布を示した図である。応力分
布は光弾性効果を利用した測定と有限要素法上よる応力
解析から導いたものである。第7図(a)は、厚さ2.
5μm1幅100μmの一様膜を形成した場合を示し、
第7図(b)は、厚さ5μm1幅100μmの一様膜を
アルゴン(^r)レーザビームにより10μmピッチで
5μmにわたり断面に垂直にトリミングした場合を示す
。26は引張り応力の発生領域を示し、27は圧縮応力
の発生領域を示している。このような応力分布は、マグ
ネトロン・スパッタ法によって形成されたa−5+@中
の強い圧縮残留応力によって生じ、応力の及ぶ深さは応
力付与膜の幅程度であることが知られている。第7図(
a)では応力は膜22の幅程度の深部に及び、このこと
を裏ずけている。第7図(b)では応力はa−S+膜2
2と石英ガラス基板25との境界付近に限定され、その
深さは5μ龜程度である。これは、第7図(b)のレー
ザビームが照射されたa−5t部分23の応力がほとん
ど無くなり、応力をもつ部分、つまりトリミング未処理
部分、が5μm程度の細い縞状となっていることを示し
ている。 この結果から、レーザビーム等によってa−5xllI
22をトリミングし、上記程度の細い縞状にした場合、
応力付与膜の下部20μ−の位置にあるコアにはトリミ
ング方向に垂直な面内方向の応力がばとんど及ばないが
、組方向には十分な長さが存在しているため、応力は表
面付近に留まらずコア付近にも及ぶと結論できる。もち
ろん、第7図(a)の様に十分な幅および長さがある場
合は、組方向と垂直な断面内方向および組方向の応力が
コア部に作用する。ここで、組方向の応力は第7図(a
)。 (b)共に同じであることを付記しておく。 次に、トリミングが伝搬光に及ぼす効果社ついて説明す
る。物質に応力を加えたり、加わっていた応力を変えた
場合、光弾性効果に従って屈折率が変化する。これを実
際に第5図および第6図の光導波路上の応力付与用a−
5l膜をトリミングする場合で考えてみる。光伝搬方向
に垂直な面内方向の応力(第5図および第6図では主C
基板および応力付与膜から基板に平行な応力が加わる)
によって複屈折値B(・ntg−ntM)が変化し、ま
た光伝搬方向の応力によって屈折率nTM+nア、の絶
対値が等しく変わり、光路長が変化することから、第5
図の様に幅の広い−様なa−51膜24aを光伝搬方向
に垂直にトリミングすることによって複屈折値Bと光路
長が同時に変わり、また第6図の様に光伝搬方向と平行
に縞状にトリミングされたa−5L膜24aを光伝搬方
向と垂直にトリミングすることによって光路長だけが変
わる。 上記の作用の効果は、第5図および第6図におけるマツ
ハ・ツエンダ光干渉計の対称性が導波路6a上のa−5
I膜24aをトリミングすることによって崩れることで
確かめられ、それは入射ボート3bから光が入射した場
合に方向性結合器2bにおける導波路6aと6bを伝搬
してきた光の位相差△φとして現れる。入射ボート3b
から入射した光が出射ポー) 4a、4bから出力され
るときの光のパワーをPout2 、Poutlとする
と、位相差△φは△φ−2CO5−’ (Po。t+/
(+)out+◆POt+t2))−”” (2)
と表される。 第8図は、第5図において、2個の厚さ7μm1幅20
0μm1長ざI O+u+の−様な応力付与用a−S+
1ki24a、24bのうち導波路6a上の@Z4aを
光伝搬方向と垂直に縞状にトリミングした場合のトリミ
ング長しと出射光p。utl とP。ut2から算出し
た方向性結合器2bにおける導波路6aと6b内を伝搬
してきた光の位相差、つまりトリミングにより生じた位
相変化量、を示した図である。トリミングした縞の形状
は前記の値と等しく、ピッチ10μ這、トリミング処理
部分の幅ヨトリ主ング未処理部分の幅!5μ−とした。 第5図の場合、トリミング長りに対応した光路長が変わ
るのに加え、トリミングした部分の光伝搬方向に垂直な
面内方向の応力が無くなり、その分複屈折値が変化し、
第8図にモード依存性が見られる。 第9図は、第6図において2個の厚さ7μm。 幅200μ鴎、長さ10m−の−様な応力付与用a−5
I膜24a、Z4bを光伝搬方向と平行に縞状上トリ
くングした後、導波路6a上のa−5、膜24aだけを
光伝搬方向と垂直にトリミングした場合のトリーミング
長りと出力光p。utl とPo、、から算出した方向
性結合器2bにおける導波路6aと6b内を伝搬してき
た光の位相差、つまりトリミングによって生じた位相変
化量、を示した図である。ここで、トリミングした縞の
形状は第8図の場合と同じである。第9図は、光路長の
変化によって生ずる位相変化量を示しており、第8図の
様な偏光(よる違いは殆ど生じない。 前述の様に、第5図および第6図は、光伝搬方向にかか
る応力はほぼ等しいため、第8図は、第9図の位相変化
量、つまり光伝搬方向にかかる応力の変化によって生ず
る位相変化量、を含んでおり、この分を差し引いた量が
光伝搬方向に垂直な面内方向の応力の変化によって生じ
た位相変化量である。 第3図の様に、光伝搬方向に対してQ−9θ°の間の角
度で縞状にトリミングした場合は、トリミング長に対す
る位相変化が第8図と第9図の中間の傾斜をもつことに
なる。したがって、トリミングの角度を適切に選択する
ことで、所望の位相変化量を得ることができる。 以上、本発明で重要な役割を担う応力付与膜とこの応力
付与膜を縞状にトリミングしたことによって得られる効
果について説明したが、次にこの縞状にトリミングする
方法を用いて、如何に複屈折値と光路長を同時に調節す
るかを説明する。 このレーザ・トリミングは、第1図において、例えば入
射ボート3bにモニター光を入射し、集積光デバイス(
ここではマツハ・ツエンダ光干渉計回路)の光特性を監
視しつつ、いわゆるオンラインモニター手法で実行でき
るので、光導波路や応力付与膜の作製誤差によらず、正
確な調節ができることが特徴である。 第1図〜第4図示のマツハ・ツエンダ光干渉計の偏波依
存性(第15図の光の偏光方向による光周波数のずれ)
を解消する2つの方法について説明する。 第1図は、あらかじめ光路長調節用領域を作っておく方
法であり、まず応力付与用a−5+韻22bの一部を光
伝搬方向と平行な縞状にトリミングし光路長調節用領域
を作った後、−様な膜22aの一部22cを光伝搬方向
と垂直にトリミングすることにより偏波依存性を解消し
、その後あらかじめ作っておいた光路長調節用領域を光
伝搬方向と垂直にトリミングしく22e) 、導波路1
aとlbの光路長差△Lを調節することで光周波数を所
望の値に合わせる。この場合、光路長調節トリミングと
偏波依存性解消トリミングの順序を逆にしても実行でき
るが、偏波依存性解消トリミングでは光路長も変化シて
しまうため、偏波依存性解消トリミングを先に行う方法
が極めて実用的である。また、偏波依存性解消トリミン
グを行う場合、光路長のずれをヒータ21の熱光学効果
Cよって調節しながら実行することが、光源の波長が不
可変なとき、または可変範囲が不足のεきなどに有効で
あることも付記しておく。 第3図は、応力付与用a−51膜22aの一部を光伝搬
方向に対しある角度をもって縞状にトリよングすること
により、光路長と複屈折値を同時に調節する方法であり
、所望の光路長と複屈折値の変化量の比はこの角度を調
節することによって得ることができる。この方法は、第
1図の方法の様に前もって光路長調節用領域を作る必要
もなく、且つ、−回のトリミングで実行できるのでトリ
ミング時間の短縮が可能である。ただし、これは、前も
ってト、リミングによって変化させる複屈折値と光路長
の量および応力付与用a−51膜のトリよング量に対す
る位相変化量(例えば第8図、第9図に示す)、もしく
は複屈折値と光路長の変化量が正確にわかっている場合
に適用できる方法である、。 上記の多量が正確ではないがおおかたわかっている場合
や、同一サンプルで数量が多く、上記の量に各サンプル
で個体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは
、第1図と第3図の方法を組み合わせることが有効であ
る。具体的には、第3図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第1図
の方法で行う。これによってトリよング時間は第1図の
方法よりも短縮できる。 実施例2 第10図および第11図は、それぞれ本発明の第2実施
例としてモード・スプリッタの作製方法を示した平面図
である。本例は結合率50%の方向性結合器2a、26
間の導波路6a、6bの長さが等しい(ΔL−0)マツ
ハ・ツエンダ光干渉計回路の方向性結合器2a、2b間
の導波路上に装荷されたa−5,膜の一部を縞状にトリ
ミングすることによって集積光デバイスを作製する方法
を示している。ここで、導波路断面構造、a−51膜の
形状、そしてトリミング縞の形状は第1図〜第4図と同
じである。 モード・スプリッタは、例えば第10図、第11図にお
いて人力ボート3bから入射した入力光PinのうちT
Eモード成分を出力ポート4aから、TMモード成分を
出力ボート4bから、または、その逆にTEモードを出
力ボート4bから、7Mモードを出力ポート4aから出
力する、つまり導波モードを分離する機能を有した光回
路素子である。この機能を実現するためには、方向性結
合器2bにおいて導波路6aと6bを伝搬した光の位相
差がTEモード(または7Mモード)でπ/2の奇数倍
、7Mモード(またはTEモード)でπの整数倍である
必要があり、そのためには光路長調節および複屈折値制
御を行う必要がある。 第1O図は、第1図の方法と同様に、応力付与用a−5
1[24bの一部を光伝搬方向と平行に縞状にトリミン
グし、あらかじめ光路長調節用領域を作製した後に、入
射ボート3bから入射させた光Pinの出力ボート4a
、4bからの出力光P 6+jt2 、Poutlの偏
光成分比を観測しながら、まず−様な応力付与[24a
の一部24cを光伝搬方向と垂直にトリミングし複屈折
値の制御を行った後、光路長制御用領域を光伝搬方向と
垂直にトリよングしく24e) 、所望の光路長差を得
るという方法である。トリよング縞の寸法はピッチlO
μ曙、トリミング幅5μm程度である。ここでの複屈折
値制御を行う工程では、複屈折値制御途中の各状態にそ
れぞれ最適な光路長差(そのトリミング状態で所望のモ
ード・スプリッタ動作に最も近ずく光路長差)が存在し
、常にその光路長差を実現させながら、制御を行う必要
がある。そのためには、トリミングによって光路長制御
と複屈折値制御を同時に行うか、ヒータ21による熱光
学効果を用いて光路長差を与える方法があるが、トリミ
ングの煩雑さを防ぐ意味では後者が実用的な方法と思わ
れる。 第11図は、第3図と同様に、応力付与用a−5 、膜
24aの一部24fを光伝搬方向に対しある角度をもっ
て縞状にトリくングすることにより、光路長と複屈折値
とを同時に調節する方法である。所望の光路長と複屈折
値の変化量の比はこの角度を調節することによって得る
ことができる。この方法は、第1O図の方法の様に前も
って光路長調節用領域を作る必要もなく、且つ、−回の
トリミングだけで実行できるのでトリミング時間の短縮
が可能である。ただし、これは、前もってトリミングに
よって変化させる複屈折値と光路長の量および応力付与
用a−51膜のトリくング量に対する位相変化量(例え
ば第8図、第9図に示す)もしくは複屈折値と光路長の
変化量が正確にわかっている場合に適用できる方法であ
る。 上記の多量が正確ではないがほぼわかっている場合や、
同一サンプルで数量が多く、上記の量(各サンプルで個
体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは、第
10図と第11図の方法を組み合わせるのが有効である
。具体的には、第11図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第10
図の方法で行う。これによってトリミング時間は第10
図の方法よりも短縮できる。 以上の実施例では、トリミング未処理部分の縞の幅をコ
ア深さよりも小さくし、縞の方向に垂直な断面内の応力
がコア付近へ及ばないようにしていたが、トリミング未
処理部分の幅を広くし、且つ、その幅を微妙に変えるこ
とにより断面内方向のコア付近へ及ぶ応力を微調節でき
、微妙な複屈折値ft1lJ御が可能となる。 また、上記実施例では、トリミングする応力付与膜が直
線状の光導波路上に設置されていたが、場合によっては
、曲線状光導波路上に設置することもある。このような
場合でも、導波路とトリミング縞との角度が常に所定の
角度をなすようにすることによって、同様の効果を得る
ことができる。したがって、トリミング縞が曲線となる
こともありうる。 更に、以上の実施例では、トリミング縞と導波路との角
度は常に一定の角度をなしていたが、連続的に、または
、非連続的にその角度を変えても同様の効果を得ること
ができる。 また、上記実施例では、応力付与膜のトリク:ノブ手段
として、連続発振アルゴン(Ar)レーザを用いていた
が、Q−スイッチYAGレーザを用いてもよい。後者の
場合には、レーザ光の照射領域のa−5I膜は、多結晶
状態に変化するのではなく、気化してしまう現象が見ら
れた。気化により消失すれば、その領域の応力作用も選
択的に消失するので、Q−スイッチYAG レーザをト
リミングの手段として有効に利用できるのである。 更に、以上の実施例で応力付与膜の材質としてa−5l
を選定したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、他の材料、例えば、非晶質金属膜(Co4r膜等)を
利用することもできる。非結晶質膜の方が、結晶質膜よ
りも適しているが、これは、非晶質膜では、結晶転移な
どが発生しにくく、応力が緩和されることなく長期にわ
たって安定に維持されるためである。 また、上記実施例では、単一モード光導波路として、シ
リコン基板上の石英系単一モード光導波路を扱ったが、
本発明はこれに限定されるものではなく、クラッド層に
コア部が埋設されている車−モード光導波路があれば、
他材料系の光導波路であっても本発明を適用することが
できる。?。 お、多成分ガラス基板上に金属イオン拡散させたイオン
拡散光導波路の場合には、コア部が基板表面近傍にあり
、応力付与膜との距離が十分とれないという事情がある
。この様な場合には、応力付与膜形成に先立ち、コア部
が作製された基板表面に例えば5μm厚程度の5iOJ
Iを蒸着し、その上に応力付与膜を形成し、コア部の埋
め込みの深さを等価的に大゛きくし、トリミング縞の幅
をコア部埋め込み深さよりも小さく設定することが可能
となる。 以上の実施例では、集積光デバイスの一例としてマツハ
・ツエンダ先干渉計回路をとりあげて説明したが、本発
明はこの光干渉計回路に限定されるものではなく、他の
集積光デバイス回路、例えば、光リング共振回路、ファ
ブリペロ共振回路、導波路形波長板等の、光路長制御抵
よひ偏波制御が必要な単一モード集積光デバイスの広い
範囲にわたって通用できることは言うまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したようじ5本発明によれば、光導波路上部の
クラッド層上に装荷した応力付与膜を縞状に、且つ、光
伝搬方向と適切な角度でトリミングすることによって、
複屈折値および光路長を同時に制御することができる。 トリくングは、集積光デバイスに入力したモニタ光の出
力を観測しながら実行できるので、光導波路作製上の作
製誤差によらずにデバイスに所望の特性を付与すること
ができる。複屈折値や光路長の正確な設定は、コヒーレ
ント光iIlfg用、Iff光デバイスや光交換システ
ム用光デバイス等の実現に大きな役割を果たすことが期
待される。
適切な方向に、且つ、縞状にトリミングし、例えばレー
ザビーム照射により照射部分の応力付与膜に相変化また
は蒸発を引き起こすことによって、集積光デバイスの複
屈折値および光路長を同時C1且つ、精密に調節できる
。また、縞の方向によって、複屈折値および光路長の変
化量を自由に選択できることから、設計段階からトリミ
ングの目的およびその量を決めておく必要が無く、また
微細な縞状の膜が不要なため加工精度が大幅は緩和でき
る。 【実施例] 以下、実施例に基づいて、本発明の詳細な説明する。 実施例1 第1図および第2図は、それぞれ、本発明の集積光デバ
イスの第1実施例としての、2波長用光合分波器あるい
は光周波数選択スイッチとして動作するマツハ・ツエン
ダ光干渉計回路の回路構成およびその作製方法を示した
平面図およびその^^゛線に沿った断面を拡大して示す
断面図であり、第3図および第4図はそれぞれマツハ・
ツエンダ光干渉回路の他の構成を示した平面図およびそ
の8B’線に沿った拡大断面図である。第12図の従来
例と異なる点は、方向性結合器2a、2bの間の導波路
la上に平板状の応力付与膜22A、22Bが2個装荷
され、その膜の一部が縞状にトリミングされている点で
ある。ここで、第1図および第3図において、トリミン
グ処理部分は縞状の線として示されている。 第1図〜第4図における石英系単一モード光導波路1a
、lbは、シリコン基板上に、火炎堆積法と反応性イオ
ンエツチング法によって形成されたものであり、第12
図の従来例と同一の組成・構造を有している。具体的に
は、ガラス組成はS、0□−7102系またはS、O□
〜6002系、コア寸法は7μ−X7μm程度、S、0
2クラツドの厚さは50μm程度である。ヒーター21
は必須ではない。 方向性結合器2a、2b間における導波路1aとibの
長さの差は△L=10mmである。導波路1a、ib上
の平板状応力付与g22^、22Bは、a−5Hであり
、マグネトロン・スパッタ法と反応性イオンエツチング
法によって作製されている。その寸法は、例えば、厚さ
7μ曽、幅200μgm、長さ5mmである。a−51
膜の一部は縞状にトリミングされており、第1図では、
一方のa−51膜22aが光伝搬方向と垂直にその一部
が縞状(22c)にトリミングされ、他方のa−3I膜
22bはあらかじめ全面にわたり光伝搬方向と平行な縞
状(22d)にトリミングされた後、その一部22eが
光伝搬方向と垂直にトリミングされている。第3図では
、一方のa−5I膜22aの一部22fが光伝搬方向に
対し所定の角度にトリミングされている。トリミングの
縞の形状は、例えば、ピッチ10μI11.)−リミン
グ幅5μm5 トリミング未処理部分の幅5μmである
。このトリミングには、例えばレーザ・ビームが用いら
れ、レーザ・ビームが照射された部分のa−5Iはレー
ザにより加熱され結晶化または蒸発し、その部分の応力
かはとノυど無くなる。このレーザ・ビームはレンズで
集光することにより、数μm程度に絞り込むことが可能
である。 第5図および第6図は縞状にトリミングした効果を調べ
るための実験方法を示した平面図である。本実験に用い
る集積光デバイスは、光路長差の無い(第1図、第3図
および第12図において△L・0)マツハ・ツエンダ光
干渉計回路であり、2個の方向性結合器6a、fib間
の2木の導波路上に形状の等しい平板状応力付与用a−
5 I膜24a、24bが装荷されている。導波路6a
上のa−51膜24aは、第5図では、その一部24c
が光伝搬方向と垂直に、且つ、縞状にトリミングされて
いる。一方、第6図では、導波路6aおよび6b上のa
−5l膜24a、24bかあらかじめ光伝搬方向と平行
な縞状(24d)にトリミングされた後、導波路6a上
のa−5I膜24aのみその一部24eが光伝搬方向と
垂直にトリミングされている。導波路断面構造、a−5
、膜の形状、そしてトリミング縞の形状は第1図〜第4
図の場合と同じであり、第5図および第6図において、
トリ主ング処理部分は縞状の線として示されている。 第5図および第6図は、光伝搬方向とトリミング縞との
角度がOoと90°という本発明の両極端な例を示して
おり、本発明においてこの角度が0−90@の中間値を
取る場合があることは言うまでもない。 まず、幅の広いa−5+膜と、その膜を縞状にトリミン
グした場合との応力作用の違いについて調べてみる。第
7図は、a−51応力付与膜の作用を調べるために、0
.7mm厚の石英ガラス板25上にa−5Il莫22を
形成したサンプルの応力分布を示した図である。応力分
布は光弾性効果を利用した測定と有限要素法上よる応力
解析から導いたものである。第7図(a)は、厚さ2.
5μm1幅100μmの一様膜を形成した場合を示し、
第7図(b)は、厚さ5μm1幅100μmの一様膜を
アルゴン(^r)レーザビームにより10μmピッチで
5μmにわたり断面に垂直にトリミングした場合を示す
。26は引張り応力の発生領域を示し、27は圧縮応力
の発生領域を示している。このような応力分布は、マグ
ネトロン・スパッタ法によって形成されたa−5+@中
の強い圧縮残留応力によって生じ、応力の及ぶ深さは応
力付与膜の幅程度であることが知られている。第7図(
a)では応力は膜22の幅程度の深部に及び、このこと
を裏ずけている。第7図(b)では応力はa−S+膜2
2と石英ガラス基板25との境界付近に限定され、その
深さは5μ龜程度である。これは、第7図(b)のレー
ザビームが照射されたa−5t部分23の応力がほとん
ど無くなり、応力をもつ部分、つまりトリミング未処理
部分、が5μm程度の細い縞状となっていることを示し
ている。 この結果から、レーザビーム等によってa−5xllI
22をトリミングし、上記程度の細い縞状にした場合、
応力付与膜の下部20μ−の位置にあるコアにはトリミ
ング方向に垂直な面内方向の応力がばとんど及ばないが
、組方向には十分な長さが存在しているため、応力は表
面付近に留まらずコア付近にも及ぶと結論できる。もち
ろん、第7図(a)の様に十分な幅および長さがある場
合は、組方向と垂直な断面内方向および組方向の応力が
コア部に作用する。ここで、組方向の応力は第7図(a
)。 (b)共に同じであることを付記しておく。 次に、トリミングが伝搬光に及ぼす効果社ついて説明す
る。物質に応力を加えたり、加わっていた応力を変えた
場合、光弾性効果に従って屈折率が変化する。これを実
際に第5図および第6図の光導波路上の応力付与用a−
5l膜をトリミングする場合で考えてみる。光伝搬方向
に垂直な面内方向の応力(第5図および第6図では主C
基板および応力付与膜から基板に平行な応力が加わる)
によって複屈折値B(・ntg−ntM)が変化し、ま
た光伝搬方向の応力によって屈折率nTM+nア、の絶
対値が等しく変わり、光路長が変化することから、第5
図の様に幅の広い−様なa−51膜24aを光伝搬方向
に垂直にトリミングすることによって複屈折値Bと光路
長が同時に変わり、また第6図の様に光伝搬方向と平行
に縞状にトリミングされたa−5L膜24aを光伝搬方
向と垂直にトリミングすることによって光路長だけが変
わる。 上記の作用の効果は、第5図および第6図におけるマツ
ハ・ツエンダ光干渉計の対称性が導波路6a上のa−5
I膜24aをトリミングすることによって崩れることで
確かめられ、それは入射ボート3bから光が入射した場
合に方向性結合器2bにおける導波路6aと6bを伝搬
してきた光の位相差△φとして現れる。入射ボート3b
から入射した光が出射ポー) 4a、4bから出力され
るときの光のパワーをPout2 、Poutlとする
と、位相差△φは△φ−2CO5−’ (Po。t+/
(+)out+◆POt+t2))−”” (2)
と表される。 第8図は、第5図において、2個の厚さ7μm1幅20
0μm1長ざI O+u+の−様な応力付与用a−S+
1ki24a、24bのうち導波路6a上の@Z4aを
光伝搬方向と垂直に縞状にトリミングした場合のトリミ
ング長しと出射光p。utl とP。ut2から算出し
た方向性結合器2bにおける導波路6aと6b内を伝搬
してきた光の位相差、つまりトリミングにより生じた位
相変化量、を示した図である。トリミングした縞の形状
は前記の値と等しく、ピッチ10μ這、トリミング処理
部分の幅ヨトリ主ング未処理部分の幅!5μ−とした。 第5図の場合、トリミング長りに対応した光路長が変わ
るのに加え、トリミングした部分の光伝搬方向に垂直な
面内方向の応力が無くなり、その分複屈折値が変化し、
第8図にモード依存性が見られる。 第9図は、第6図において2個の厚さ7μm。 幅200μ鴎、長さ10m−の−様な応力付与用a−5
I膜24a、Z4bを光伝搬方向と平行に縞状上トリ
くングした後、導波路6a上のa−5、膜24aだけを
光伝搬方向と垂直にトリミングした場合のトリーミング
長りと出力光p。utl とPo、、から算出した方向
性結合器2bにおける導波路6aと6b内を伝搬してき
た光の位相差、つまりトリミングによって生じた位相変
化量、を示した図である。ここで、トリミングした縞の
形状は第8図の場合と同じである。第9図は、光路長の
変化によって生ずる位相変化量を示しており、第8図の
様な偏光(よる違いは殆ど生じない。 前述の様に、第5図および第6図は、光伝搬方向にかか
る応力はほぼ等しいため、第8図は、第9図の位相変化
量、つまり光伝搬方向にかかる応力の変化によって生ず
る位相変化量、を含んでおり、この分を差し引いた量が
光伝搬方向に垂直な面内方向の応力の変化によって生じ
た位相変化量である。 第3図の様に、光伝搬方向に対してQ−9θ°の間の角
度で縞状にトリミングした場合は、トリミング長に対す
る位相変化が第8図と第9図の中間の傾斜をもつことに
なる。したがって、トリミングの角度を適切に選択する
ことで、所望の位相変化量を得ることができる。 以上、本発明で重要な役割を担う応力付与膜とこの応力
付与膜を縞状にトリミングしたことによって得られる効
果について説明したが、次にこの縞状にトリミングする
方法を用いて、如何に複屈折値と光路長を同時に調節す
るかを説明する。 このレーザ・トリミングは、第1図において、例えば入
射ボート3bにモニター光を入射し、集積光デバイス(
ここではマツハ・ツエンダ光干渉計回路)の光特性を監
視しつつ、いわゆるオンラインモニター手法で実行でき
るので、光導波路や応力付与膜の作製誤差によらず、正
確な調節ができることが特徴である。 第1図〜第4図示のマツハ・ツエンダ光干渉計の偏波依
存性(第15図の光の偏光方向による光周波数のずれ)
を解消する2つの方法について説明する。 第1図は、あらかじめ光路長調節用領域を作っておく方
法であり、まず応力付与用a−5+韻22bの一部を光
伝搬方向と平行な縞状にトリミングし光路長調節用領域
を作った後、−様な膜22aの一部22cを光伝搬方向
と垂直にトリミングすることにより偏波依存性を解消し
、その後あらかじめ作っておいた光路長調節用領域を光
伝搬方向と垂直にトリミングしく22e) 、導波路1
aとlbの光路長差△Lを調節することで光周波数を所
望の値に合わせる。この場合、光路長調節トリミングと
偏波依存性解消トリミングの順序を逆にしても実行でき
るが、偏波依存性解消トリミングでは光路長も変化シて
しまうため、偏波依存性解消トリミングを先に行う方法
が極めて実用的である。また、偏波依存性解消トリミン
グを行う場合、光路長のずれをヒータ21の熱光学効果
Cよって調節しながら実行することが、光源の波長が不
可変なとき、または可変範囲が不足のεきなどに有効で
あることも付記しておく。 第3図は、応力付与用a−51膜22aの一部を光伝搬
方向に対しある角度をもって縞状にトリよングすること
により、光路長と複屈折値を同時に調節する方法であり
、所望の光路長と複屈折値の変化量の比はこの角度を調
節することによって得ることができる。この方法は、第
1図の方法の様に前もって光路長調節用領域を作る必要
もなく、且つ、−回のトリミングで実行できるのでトリ
ミング時間の短縮が可能である。ただし、これは、前も
ってト、リミングによって変化させる複屈折値と光路長
の量および応力付与用a−51膜のトリよング量に対す
る位相変化量(例えば第8図、第9図に示す)、もしく
は複屈折値と光路長の変化量が正確にわかっている場合
に適用できる方法である、。 上記の多量が正確ではないがおおかたわかっている場合
や、同一サンプルで数量が多く、上記の量に各サンプル
で個体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは
、第1図と第3図の方法を組み合わせることが有効であ
る。具体的には、第3図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第1図
の方法で行う。これによってトリよング時間は第1図の
方法よりも短縮できる。 実施例2 第10図および第11図は、それぞれ本発明の第2実施
例としてモード・スプリッタの作製方法を示した平面図
である。本例は結合率50%の方向性結合器2a、26
間の導波路6a、6bの長さが等しい(ΔL−0)マツ
ハ・ツエンダ光干渉計回路の方向性結合器2a、2b間
の導波路上に装荷されたa−5,膜の一部を縞状にトリ
ミングすることによって集積光デバイスを作製する方法
を示している。ここで、導波路断面構造、a−51膜の
形状、そしてトリミング縞の形状は第1図〜第4図と同
じである。 モード・スプリッタは、例えば第10図、第11図にお
いて人力ボート3bから入射した入力光PinのうちT
Eモード成分を出力ポート4aから、TMモード成分を
出力ボート4bから、または、その逆にTEモードを出
力ボート4bから、7Mモードを出力ポート4aから出
力する、つまり導波モードを分離する機能を有した光回
路素子である。この機能を実現するためには、方向性結
合器2bにおいて導波路6aと6bを伝搬した光の位相
差がTEモード(または7Mモード)でπ/2の奇数倍
、7Mモード(またはTEモード)でπの整数倍である
必要があり、そのためには光路長調節および複屈折値制
御を行う必要がある。 第1O図は、第1図の方法と同様に、応力付与用a−5
1[24bの一部を光伝搬方向と平行に縞状にトリミン
グし、あらかじめ光路長調節用領域を作製した後に、入
射ボート3bから入射させた光Pinの出力ボート4a
、4bからの出力光P 6+jt2 、Poutlの偏
光成分比を観測しながら、まず−様な応力付与[24a
の一部24cを光伝搬方向と垂直にトリミングし複屈折
値の制御を行った後、光路長制御用領域を光伝搬方向と
垂直にトリよングしく24e) 、所望の光路長差を得
るという方法である。トリよング縞の寸法はピッチlO
μ曙、トリミング幅5μm程度である。ここでの複屈折
値制御を行う工程では、複屈折値制御途中の各状態にそ
れぞれ最適な光路長差(そのトリミング状態で所望のモ
ード・スプリッタ動作に最も近ずく光路長差)が存在し
、常にその光路長差を実現させながら、制御を行う必要
がある。そのためには、トリミングによって光路長制御
と複屈折値制御を同時に行うか、ヒータ21による熱光
学効果を用いて光路長差を与える方法があるが、トリミ
ングの煩雑さを防ぐ意味では後者が実用的な方法と思わ
れる。 第11図は、第3図と同様に、応力付与用a−5 、膜
24aの一部24fを光伝搬方向に対しある角度をもっ
て縞状にトリくングすることにより、光路長と複屈折値
とを同時に調節する方法である。所望の光路長と複屈折
値の変化量の比はこの角度を調節することによって得る
ことができる。この方法は、第1O図の方法の様に前も
って光路長調節用領域を作る必要もなく、且つ、−回の
トリミングだけで実行できるのでトリミング時間の短縮
が可能である。ただし、これは、前もってトリミングに
よって変化させる複屈折値と光路長の量および応力付与
用a−51膜のトリくング量に対する位相変化量(例え
ば第8図、第9図に示す)もしくは複屈折値と光路長の
変化量が正確にわかっている場合に適用できる方法であ
る。 上記の多量が正確ではないがほぼわかっている場合や、
同一サンプルで数量が多く、上記の量(各サンプルで個
体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは、第
10図と第11図の方法を組み合わせるのが有効である
。具体的には、第11図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第10
図の方法で行う。これによってトリミング時間は第10
図の方法よりも短縮できる。 以上の実施例では、トリミング未処理部分の縞の幅をコ
ア深さよりも小さくし、縞の方向に垂直な断面内の応力
がコア付近へ及ばないようにしていたが、トリミング未
処理部分の幅を広くし、且つ、その幅を微妙に変えるこ
とにより断面内方向のコア付近へ及ぶ応力を微調節でき
、微妙な複屈折値ft1lJ御が可能となる。 また、上記実施例では、トリミングする応力付与膜が直
線状の光導波路上に設置されていたが、場合によっては
、曲線状光導波路上に設置することもある。このような
場合でも、導波路とトリミング縞との角度が常に所定の
角度をなすようにすることによって、同様の効果を得る
ことができる。したがって、トリミング縞が曲線となる
こともありうる。 更に、以上の実施例では、トリミング縞と導波路との角
度は常に一定の角度をなしていたが、連続的に、または
、非連続的にその角度を変えても同様の効果を得ること
ができる。 また、上記実施例では、応力付与膜のトリク:ノブ手段
として、連続発振アルゴン(Ar)レーザを用いていた
が、Q−スイッチYAGレーザを用いてもよい。後者の
場合には、レーザ光の照射領域のa−5I膜は、多結晶
状態に変化するのではなく、気化してしまう現象が見ら
れた。気化により消失すれば、その領域の応力作用も選
択的に消失するので、Q−スイッチYAG レーザをト
リミングの手段として有効に利用できるのである。 更に、以上の実施例で応力付与膜の材質としてa−5l
を選定したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、他の材料、例えば、非晶質金属膜(Co4r膜等)を
利用することもできる。非結晶質膜の方が、結晶質膜よ
りも適しているが、これは、非晶質膜では、結晶転移な
どが発生しにくく、応力が緩和されることなく長期にわ
たって安定に維持されるためである。 また、上記実施例では、単一モード光導波路として、シ
リコン基板上の石英系単一モード光導波路を扱ったが、
本発明はこれに限定されるものではなく、クラッド層に
コア部が埋設されている車−モード光導波路があれば、
他材料系の光導波路であっても本発明を適用することが
できる。?。 お、多成分ガラス基板上に金属イオン拡散させたイオン
拡散光導波路の場合には、コア部が基板表面近傍にあり
、応力付与膜との距離が十分とれないという事情がある
。この様な場合には、応力付与膜形成に先立ち、コア部
が作製された基板表面に例えば5μm厚程度の5iOJ
Iを蒸着し、その上に応力付与膜を形成し、コア部の埋
め込みの深さを等価的に大゛きくし、トリミング縞の幅
をコア部埋め込み深さよりも小さく設定することが可能
となる。 以上の実施例では、集積光デバイスの一例としてマツハ
・ツエンダ先干渉計回路をとりあげて説明したが、本発
明はこの光干渉計回路に限定されるものではなく、他の
集積光デバイス回路、例えば、光リング共振回路、ファ
ブリペロ共振回路、導波路形波長板等の、光路長制御抵
よひ偏波制御が必要な単一モード集積光デバイスの広い
範囲にわたって通用できることは言うまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したようじ5本発明によれば、光導波路上部の
クラッド層上に装荷した応力付与膜を縞状に、且つ、光
伝搬方向と適切な角度でトリミングすることによって、
複屈折値および光路長を同時に制御することができる。 トリくングは、集積光デバイスに入力したモニタ光の出
力を観測しながら実行できるので、光導波路作製上の作
製誤差によらずにデバイスに所望の特性を付与すること
ができる。複屈折値や光路長の正確な設定は、コヒーレ
ント光iIlfg用、Iff光デバイスや光交換システ
ム用光デバイス等の実現に大きな役割を果たすことが期
待される。
第1図および第2図は、それぞれ、本発明集積光デバイ
ス製造方法の第1実施例として光干渉計の回路構成およ
びその作製方法を示す平面図およびその^^”線に沿っ
た断面図、 第3図および第4図はそれぞれ光干渉計の他の回路構成
およびその作製方法を示す平面図およびそのBB’線に
沿った断面図、 第5図および第6図は、本発明で用いるトリミングの効
果を調べるための実験方法を説明する図、 第7図(a)および(b)は、本発明で用いるトリミン
グの効果を示す応力分布垂直断面図、第8図は、第5図
の実験から求めたa−5、膜のトリミ・ング長に対する
位相変化量を示す図、第9図は、第6図の実験から求め
たa−5+II!iiのトリミング長に対する位相変化
量を示す図、第1O図および第11図は、本発明集積光
デバイス製造方法の第2実施例としてモード・スプリッ
タの回路構成とその作製方法を示した図、第12図およ
び第13図は、従来の集積光デバイスとしての光干渉計
回路の、それぞれ、平面図およびそのAへ’線に沿った
断面図、 第14図は、第12図の光干渉計回路のデバイス特性を
説明する図、 第15図は、第12図の光干渉計回路の偏波特性を説明
する図である。 l・・・シリコン基板、 la、lb、6a、6b ・・・光導波路(コア部)、
2a、2b・・・方向性結合部、 3a、3b入射ボート、 4a、4b・・・出射ボート、 5・・・クラッド層、 21・・・ヒータ、 22.22a、22b、24a、24b一応力付与用a
−51膜、23・・・応力付与用a−5+II@レーザ
・トリミング処理部分、 25・・・石英ガラス基板、 26・・・引張り応力発生領域、 27・・・圧縮応力発生領域。
ス製造方法の第1実施例として光干渉計の回路構成およ
びその作製方法を示す平面図およびその^^”線に沿っ
た断面図、 第3図および第4図はそれぞれ光干渉計の他の回路構成
およびその作製方法を示す平面図およびそのBB’線に
沿った断面図、 第5図および第6図は、本発明で用いるトリミングの効
果を調べるための実験方法を説明する図、 第7図(a)および(b)は、本発明で用いるトリミン
グの効果を示す応力分布垂直断面図、第8図は、第5図
の実験から求めたa−5、膜のトリミ・ング長に対する
位相変化量を示す図、第9図は、第6図の実験から求め
たa−5+II!iiのトリミング長に対する位相変化
量を示す図、第1O図および第11図は、本発明集積光
デバイス製造方法の第2実施例としてモード・スプリッ
タの回路構成とその作製方法を示した図、第12図およ
び第13図は、従来の集積光デバイスとしての光干渉計
回路の、それぞれ、平面図およびそのAへ’線に沿った
断面図、 第14図は、第12図の光干渉計回路のデバイス特性を
説明する図、 第15図は、第12図の光干渉計回路の偏波特性を説明
する図である。 l・・・シリコン基板、 la、lb、6a、6b ・・・光導波路(コア部)、
2a、2b・・・方向性結合部、 3a、3b入射ボート、 4a、4b・・・出射ボート、 5・・・クラッド層、 21・・・ヒータ、 22.22a、22b、24a、24b一応力付与用a
−51膜、23・・・応力付与用a−5+II@レーザ
・トリミング処理部分、 25・・・石英ガラス基板、 26・・・引張り応力発生領域、 27・・・圧縮応力発生領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)基板と 前記基板上に配置されたクラッド層および該クラッド層
に埋設され、光伝搬作用を持つコア部を有する単一モー
ド光導波路と、 前記クラッド層上の所定部分に配置され、前記コア部に
作用する応力を非可逆的に変化させて前記単一モード光
導波路の光路長と複屈折値を同時に調節し得る、コア部
光伝搬方向に対し所定の角度を持った複数の細線からな
る縞状部を含む応力付与膜とを具えたことを特徴とする
集積光デバイス。 2)前記単一モード光導波路が、SiO_2を主成分と
する石英系光導波路であり、前記応力付与膜が、非晶質
シリコン膜であることを特徴とする請求項1に記載の集
積光デバイス。 3)前記応力付与膜の複数の細線のそれぞれの幅が前記
クラッド層に埋設された前記コア部の深さよりも小さい
ことを特徴とする請求項1または2に記載の集積光デバ
イス。 4)基板上に配置されたクラッド層および該クラッド層
に埋設され、光伝搬作用をもつコア部を有する単一モー
ド光導波路を作成する工程と、前記クラッド層上の所定
部分に応力付与膜を配置する工程と、前記応力付与膜の
所定部分に対し、エネルギービームの照射によるトリミ
ングを繰り返して前記応力付与膜に複数の細線を形成し
て縞状に加工する工程とを有することを特徴とする集積
光デバイスの製造方法。 5)前記応力付与膜に、前記コア部の光伝搬方向に対し
て所定の角度で交わる複数の細線を成形することを特徴
とする請求項4に記載の集積光デバイスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20287689A JPH0367204A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 集積光デバイスおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20287689A JPH0367204A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 集積光デバイスおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0367204A true JPH0367204A (ja) | 1991-03-22 |
Family
ID=16464663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20287689A Pending JPH0367204A (ja) | 1989-08-07 | 1989-08-07 | 集積光デバイスおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0367204A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6093208A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Toshiba Corp | パルス燃焼器 |
US6823094B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-11-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Interferometer and its fabrication method |
JP2007083875A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速車両救援用連結棒及びこれを用いた救援用車両連結構造 |
JP2008221214A (ja) * | 2008-04-07 | 2008-09-25 | Estee Lauder Group Of Companies Kk | 噴霧器 |
JP2015075640A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 日本電信電話株式会社 | 光位相調整回路および方法 |
-
1989
- 1989-08-07 JP JP20287689A patent/JPH0367204A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6093208A (ja) * | 1983-10-27 | 1985-05-25 | Toshiba Corp | パルス燃焼器 |
US6823094B2 (en) | 2001-01-26 | 2004-11-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Interferometer and its fabrication method |
JP2007083875A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高速車両救援用連結棒及びこれを用いた救援用車両連結構造 |
JP2008221214A (ja) * | 2008-04-07 | 2008-09-25 | Estee Lauder Group Of Companies Kk | 噴霧器 |
JP2015075640A (ja) * | 2013-10-09 | 2015-04-20 | 日本電信電話株式会社 | 光位相調整回路および方法 |
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