JPH05333222A

JPH05333222A - 干渉フィルタ付光導波路

Info

Publication number: JPH05333222A
Application number: JP4138571A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Oguchi; 泰介小口; Hiroyuki Suda; 裕之須田; Fumiaki Hanawa; 文明塙; Norio Takato; 範夫高戸; Nobuo Tomita; 信夫富田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-17
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2752848B2

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上に光導波路よりなる光導波回路を構成
すると共に該光導波路を横断する溝を形成し、該溝に干
渉フィルタを挿入してなる干渉フィルタ付光導波路にお
いて、反射戻り光の減衰率を高める為に前記溝を傾斜さ
せる際に、作業性を低下させず、チップの寸法を大きく
させることなく、生産性を向上させることを目的とす
る。【構成】前記溝を、基板面内において傾斜させるので
はなく、深さ方向に対して垂直方向より所定の角度傾斜
させるので、ウェハの状態において溝を形成する作業が
容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、波長選択機能を付与し
た光導波路に関するものであり、複数の波長による光電
送や光信号処理等に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】光導波路の一部に干渉フィルタを装荷す
ると、本来の光導波路機能に干渉フィルタの波長選択機
能を付加することができる。そのような目的で作成され
る干渉フィルタ付光導波路の一例を図５に示す（高戸
他、「光合分波器」、特開昭６３−３３７１３号）。図
５（ａ）は、光導波路の平面図、図５（ｂ）は、基板面
に垂直な同図（ａ）中Ａ−Ａ’線（光軸）断面図であ
る。同図に示すように、基板１ａには方向性結合器６ａ
を構成する結合光導波路２ａ，２’ａが形成されると共
に各結合光導波路２ａ，２’ａの入出側に接続する光路
変換用曲がり光導波路３ａが各々形成され、更に、光路
変換用曲がり光導波路３ａの入力側に接続する入力光フ
ァイバ接続用直線光導波路４ａ，４’ａ及びその出力側
に接続する出力光ファイバ接続用直線光導波路５ａ，７
ａ及び５’ａ，７’ａが形成されている。

【０００３】出力光ファイバ接続用直線光導波路５ａと
７ａの間及び出力光ファイバ接続用直線光導波路５’ａ
と７’ａの間には、干渉フィルタ９ａ，１０ａが介装さ
れている。干渉フィルタ９ａ、１０ａは、光導波路を横
断して形成された溝８ａに挿入されている。入力光ファ
イバ接続用直線光導波路４ａ，４’ａには光ファイバ３
７ａ，３７’ａが、また、出力光ファイバ接続用直線光
導波路７ａ，７’ａには光ファイバ１１ａ，１１’ａが
各々、両者の光軸が一致するように連結されている。こ
のような構成の干渉フィルタ付光導波路において、一方
の入力光導波路３７ａから波長λ₁，λ₂の光を入力する
と、方向性結合器６ａにおいて、波長λ₁，λ₂の光のう
ち波長λ₁の光のみが、結合光導波路２ａから結合光導
波路２ａ’へ結合する。つまり、波長λ₁の光は、光導
波路５’ａへ、波長λ₂の光は光導波路５ａへ別れて伝
搬する。

【０００４】しかし、方向性結合器６ａの波長分離度が
十分でない為、波長λ₁，λ₂の光をそれぞれの光導波路
５’ａ，５ａへ完全に分離することができない。そこ
で、干渉フィルタ９ａ，１０ａにそれぞれ異なる波長選
択性を持たせることにより、波長λ₁，λ₂の光を完全に
分離することとしている。即ち、干渉フィルタ９ａを、
波長λ₂の光を透過し、且つ、波長λ₁の光を反射するも
のとし、干渉フィルタ１０ａを、波長λ₁の光を透過
し、且つ、波長λ₂の光を反射するものとすることによ
り、波長λ₁，λ₂の光を完全に分離することができるの
である。例えば、波長λ₁，λ₂として波長1.5〜1.6μ
ｍ、波長1.25〜1.35μｍと広い波長帯の光を使用する場
合、損失１ｄＢ，分離度２５ｄＢとなり、十分実用的な
分波特性が得られている。

【０００５】ところで、干渉フィルタ９ａ、１０ａにお
いて、それぞれの透過波長の透過率は１００％ではない
ため、フィルタ面で反射する反射光には、フィルタの反
射帯域の波長成分だけではなく、透過帯域の波長成分も
含まれる。この為、干渉フィルタ９ａ，１０ａからの反
射光が光導波路５ａ，５’ａに逆方向に伝搬して光源ま
で戻ると、光源の不安定動作を招き、その結果、電送特
性が劣化する問題がある。このため、干渉フィルタ９
ａ，１０ａからの反射光ができるだけ光源に戻らないよ
うにすることが、干渉フィルタ付光導波路を構成する上
で重要な条件となっている。

【０００６】そこで、従来では、干渉フィルタ９ａ，１
０ａのフィルタ面を、光導波路５ａ，５’ａに対して垂
直ではなく、一定の角度傾けることにより、干渉フィル
タ９ａ，１０ａの反射光を、光導波路５ａ，５’ａのコ
ア外へ放射させ、光導波路５ａ，５’ａのコア内には結
合しないようにしている。このようにすることにより、
反射光は、次式に示す分だけ減衰する。Ｌ＝−１０・ｌｏｇ［ｅｘｐ−（２πｎｗθ／λ）²］ …（１）但し、Ｌは反射減衰率（単位ｄＢ、フィルタ入力光と反
射光の比）、ｗはモードフィールド半径（ｍ）、θは干
渉フィルタの傾斜角（単位ラジアン、垂直方向からの傾
き角）、λは波長（ｍ）、ｎは光導波路の屈折率であ
る。この式（１）から明らかなように、傾斜角θを大き
くすればするほど、反射減衰率Ｌは大きく、つまり、反
射光の減衰が大きくなる。また、必要な反射減衰率Ｌが
判れば、式（１）から計算される傾斜角θだけ、干渉フ
ィルタを傾ければ良い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の干渉
フィルタ付光導波路において、干渉フィルタ９ａ、１０
ａは基板１ａの溝１０ａに挿入されているため、干渉フ
ィルタ９ａ、１０ａを光導波路に対して傾斜角θとする
ために、溝１０ａを基板１ａの面内において傾斜角θで
傾斜させている。この為、従来では次のような問題があ
った。即ち、図６に示すように、複数の光導波路（図示
省略）が形成されている円形のウェハ１２ａから矩形の
基板を多数作製する場合、一般に、円形のウェハ１２ａ
には仕切り線１３ａ，１４ａが碁盤目状に形成される。
そして、仕切り線１３ａ，１４ａに沿ってウェハ１２ａ
を一挙に切り出すことにより、仕切り線１３ａ，１４ａ
によって区画された矩形の基板が光導波路チップとして
多数作製される。

【０００８】ここで、図５に示すように、切り出された
光導波路チップと入出力光ファイバを接続する際に、光
ファイバと光導波路との光軸を一致させる必要がある
為、切り出し線１３ａは入出力光導波路と平行に、切り
出し線１４ａは入出力光導波路と垂直になるように設定
される。この為、ウェハの基板面において干渉フィルタ
の挿入される溝は、切り出し線１４ａに対して傾斜角θ
となるように溝加工している。この結果、ウェハの状態
における個々の光導波路チップにおける溝の位置は、そ
れぞれ異なる位置となる。このような溝の位置ずれは、
ウェハ１２ａ上で最も離れた光導波路チップ１６ａ、１
７ａとの間で最大となり、例えば、４インチのウェハ上
に、傾斜角θ＝６°の溝を形成する場合、概ね1.１ｃｍ
（＝１０ｃｍ×ｔａｎ６°）位置ずれとなる。

【０００９】この為、方向性結合器等の領域に溝位置が
食い込み、最悪の場合には、隣のチップまで溝位置がず
れて、本来形成したい位置に溝が形成できないこととな
っていた。そこで、ずれの分を光導波路の設定段階で予
め見込めば、これを避けることができるが、チップの寸
法が大きくなり、ウェハ当たりのチップ生産量が著しく
低下する。これを避ける為に、光導波路チップに切り出
した後に、個々に溝加工すれば、チップ寸法を大きくせ
ず、且つ、決まった位置に溝を加工することができる
が、作業性が大幅に低下する問題がある。本発明は、上
記従来技術に鑑みてなされたものであり、作業性を低下
させず、チップの寸法を大きくさせることなく、高反射
減衰量の干渉フィルタ付光導波路を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は基板上に光導波路よりなる光導波回路を構
成すると共に該光導波路を横断する溝を形成し、該溝に
干渉フィルタを挿入してなる干渉フィルタ付光導波路に
おいて、前記溝は、深さ方向に対して垂直方向より所定
の角度傾斜していることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。図１〜図４に本発明の一実施
例を示す。同図に示すように、Ｓi基板１には方向性結
合器６を構成する結合光導波路２，２’が形成されると
共に各結合光導波路２，２’の入出側に接続する光路変
換用曲がり光導波路３が各々形成され、更に、光路変換
用曲がり光導波路３の入力側に接続する入力光ファイバ
接続用直線光導波路４，４’及びその出力側に接続する
出力光ファイバ接続用直線光導波路５，７及び５’，
７’が形成されている。光導波路２，２’，３，４，
４’，５，５’，７及び７’は、比屈折率Δ＝0.3％、
８μｍ×８μｍのコア形状を有している。方向性結合器
６は、波長1.３μｍ近傍の光と、波長1.55μｍ近傍の光
を分離する特性を有する。

【００１２】出力光ファイバ接続用直線光導波路５と７
の間及び出力光ファイバ接続用直線光導波路５’と７’
の間には、干渉フィルタ９，１０が配設されている。干
渉フィルタ９，１０は、光導波路を横断するように形成
された溝８に挿入されている。この溝８は、光導波路チ
ップの切り出し側面に対して垂直又は平行である。ま
た、この溝８は、基板面に対して垂直方向、即ち、深さ
方向について、垂直方向より傾斜角θ＝６°で傾斜して
いる。この溝８の幅は４０μｍであり、干渉フィルタ
９，１０の幅は３０μｍであり、干渉フィルタ８，１０
は接着材により溝８内に固定されている。干渉フィルタ
９は波長1.３μｍの光を透過し、波長1.55μｍの光を反
射する特性を持つ短波長通過型フィルタであり、また、
干渉フィルタ１０は波長1.55μｍの光を透過し、波長1.
３μｍの光を反射する特性を持つ長波長通過型フィルタ
である。一方、入力光ファイバ接続用直線光導波路４，
４’には光ファイバ３７，３７’が、また、出力光ファ
イバ接続用直線光導波路７，７’には光ファイバ１１，
１１’が各々、両者の光軸が一致するように接続されて
いる。

【００１３】上記構成を有する本実施例の干渉フィルタ
付光導波路は、次のようにして作製する。先ず、石英ガ
ラス光導波路は、ウェハの状態におけるＳi基板の上に
スート堆積、ガラス化処理、ドライエッチングによるパ
ターン化により作製する（N.Takato et.al. Electron.l
ett.vol.22,pp.321〜322,1986）。光導波路には、ＳiＯ
₂ガラスにＴiＯ₂が数％添加されており、ＴiＯ₂の添加
量により、光導波路の屈折率が制御される。

【００１４】次いで、図２に示すように円形のウェハ１
２に対して、破線１５に沿い、切り出し線１３に略垂直
となるように溝を順次形成した。ウェハ１２は台座１８
に固定され、溝の形成は市販のダイシングソーを用い
た。台座１８はダイシングソーのブレード１９に対して
ウェハ１２の基板面が６°の角度をなすように傾斜して
いる。この為、ウェハ１２に作製される溝は、切り出し
線１３に対して略垂直であり、その基板面に対して、つ
まり、深さ方向に対して垂直方向より６°の角度をなし
て傾くことになる。溝加工後、ウェハ１２を別の台座
（図示省略）に移転し、切り出し線１３，１４に沿って
光導波路チップに切り出し、その後、溝に干渉フィルタ
を挿入し、接着材で固定した。その後、比屈折率Δ＝0.
3％、コア径９μｍの単一モードファイバと接続して干
渉フィルタ付光導波路とした。このようにして図３に示
す干渉フィルタ付光導波路を多数個作製することができ
た。

【００１５】作製された干渉フィルタ付光導波路の特性
について測定した。その結果、一方の光ファイバから入
射した1.25〜1.35μｍの波長帯域と1.5〜1.6μｍとの混
合光のうち、前者を光ファイバ１１へ、後者を光ファイ
バ１１’に分離して出力すると、その損失は約１ｄＢで
あった。また、波長分離度、即ち、一方の波長帯域の光
が他方の波長帯域の光に混入する量は、−５５ｄＢであ
った。更に、反射減衰率は、干渉フィルタを６°に傾け
た効果により、両帯域の中心波長1.31μｍ及び1.55μｍ
において測定限界と思われる５５ｄＢが得られた。本実
施例の干渉フィルタ付光導波路は、低損失で、波長分離
度及び反射減衰力が高く、且つ、作業性が良好で、チッ
プ寸法を大きくすることはなく生産性が優れるものであ
る。

【００１６】次に、本発明の第二の実施例について、図
３を参照して説明する。本実施例では、波長無依存の方
向性結合器を用い、複数の光導波路を１チップ内に形成
したものである。即ち、基板１上には複数の方向性結合
器２０が配置されると共にこれらは光導波路２４，２
４’，２５，２５’，２６，２６’を介してそれぞれ入
出力用光ファイバ１８、１８’，１９，１９’に接続し
ている。各方向性結合器２０は、波長無依存であり、二
つの方向性結合器２１，２２からなるマッハ・ツェンダ
ー干渉計の二つのアーム間に微小光路差を付与したもの
であり、平坦性の良い結合特性が得られる（K.jinguji,
‘Mach-Zehnder interferometer type optical wavegui
de coupler with wavelength-flattened coupling rati
o ’,Electronics letters, vol.26,p.1326(1990) ）。
基板１には、入力光導波路２４，２４’を横断する溝２
３が前述した第一の実施例と同様な方法により形成さ
れ、この溝２３に干渉フィルタ２７が挿入されている。
多少の損失増が許容されれば、曲がり部分の光導波路２
６，２６’に干渉フィルタ２７を配設しても良い。

【００１７】本実施例の干渉フィルタ付光導波路は、光
ファイバの試験等で用いる光アクセッサとして好適であ
る。例えば、入力用光ファイバ１８に波長λ₁のレーザ
ダイオードを、出力用光ファイバ１９に光ファイバ伝送
路を接続してレーザダイオードから光信号を伝送路に送
出している最中に、他方の入力用光ファイバ１８’から
光パルス試験器（ＯＴＤＲ：Optical Tim Domain Refre
ctometer）による波長λ₂のパルス試験光を結合部を介
して光ファイバ伝送路に導入し、光導波路の障害探索を
行うことができる（富田他、「光線路試験・管理システ
ムの構成法」、１９９０年電子通信情報学会春季全国大
会論文集、Ｂ−８８８）。この際、干渉フィルタ２７と
して波長λ₁の光を透過し、波長λ₂の光を遮断するもの
を用いれば、光信号に影響を与えずに光パルス試験が行
える。しかも、干渉フィルタが傾けられているので、レ
ーザダイオードに戻る反射光は殆どない。

【００１８】次に、本発明の第三の実施例について、図
４を参照して説明する。本実施例は、方向性結合器を省
略して、干渉フィルタの波長選択特性のみを付与したも
のである。即ち、基板１に設けられた直線光導波路２８
には干渉フィルタ２９が配設され、干渉フィルタ２９
は、前述した実施例と同様な方法で形成された溝に挿入
されている。直線光導波路２８は、光を導波する機能し
か持たず、波長選択特性を有しない。本実施例では、方
向性結合器を持たないため、チップ寸法を極めて小さく
することが可能であり、例えば、チップの取扱性を考慮
した必要最低限の大きさとして、３×５ｍｍ²とする
と、４インチウェハから５００個近い干渉フィルタ付光
導波路を作製することができる。尚、上記実施例で使用
した光導波路の種類及び製法、干渉フィルタの種類等は
一例であり、本発明は、フィルタ機能を付加すべき光導
波路の種類、イオン拡散等光導波路の製法、干渉フィル
タの種類等としては、上記実施例に限るものではない。

【００１９】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は低損失で波長分離度が良く、また、
反射減衰率が高い干渉フィルタ付光導波路を作業性を低
下させず、チップの寸法を大きくさせることなく、ま
た、生産性を著しく向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】同図（ａ）は、本発明の第一の実施例に係る干
渉フィルタ付光導波路の平面図、同図（ｂ）は同図
（ａ）中のＡ−Ａ’線断面図である。

【図２】同図（ａ）は、切り出し線が碁盤目状に形成さ
れたウェハの平面図、同図（ｂ）は、台座に固定された
ウェハの側面図である。

【図３】本発明の第二の実施例に係る干渉フィルタ付光
導波路の平面図である。

【図４】本発明の第三の実施例に係る干渉フィルタ付光
導波路の平面図である。

【図５】同図（ａ）は、従来の干渉フィルタ付光導波路
の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）中のＡ−Ａ’線断面
図である。

【図６】切り出し線が碁盤目状に形成されたウェハの平
面図である。

【符号の説明】

１基板２ａ，２’ａ，３ａ，４ａ、４’ａ、５ａ、５’ａ，
２，２’，３，４，４’，５，５’，２４，２５，２
６，２８光導波路７，７’，７ａ，７’ａ，１１，１１’，１１ａ，１
１’ａ，１８，１８’、１９，１９’ 光ファイバ６，６ａ，２０，２２方向性結合器８，２３溝９，９ａ，１０，１０ａ，２７，２９干渉フィルタ１２，１２ａウェハ１３，１３ａ，１４，１４ａチップ切り出し線

フロントページの続き (72)発明者高戸範夫東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内 (72)発明者富田信夫東京都千代田区内幸町一丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に光導波路よりなる光導波回路を
構成すると共に該光導波路を横断する溝を形成し、該溝
に干渉フィルタを挿入してなる干渉フィルタ付光導波路
において、前記溝は、深さ方向に対して垂直方向より所
定の角度傾斜していることを特徴とする干渉フィルタ付
光導波路。