JPH11119043A - 光導波回路およびその製造方法 - Google Patents
光導波回路およびその製造方法Info
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- JPH11119043A JPH11119043A JP28404597A JP28404597A JPH11119043A JP H11119043 A JPH11119043 A JP H11119043A JP 28404597 A JP28404597 A JP 28404597A JP 28404597 A JP28404597 A JP 28404597A JP H11119043 A JPH11119043 A JP H11119043A
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- optical
- cladding layer
- optical waveguide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 干渉用光導波路作製時に生じる導波路幅、導
波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎによって、光透
過特性が劣化することを防止することのできる光導波回
路を提供する。 【解決手段】 下部クラッド層、コア層、上部クラッド
層より構成される干渉用光導波路を基板上に複数有して
なる光導波回路において、前記干渉用光導波路の上部ク
ラッド層の厚さを局所的に変化させ、その変化領域の実
効屈折率を調整するとともに、前記上部クラッド層の厚
さの平均値が各導波路毎に異ならせる。
波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎによって、光透
過特性が劣化することを防止することのできる光導波回
路を提供する。 【解決手段】 下部クラッド層、コア層、上部クラッド
層より構成される干渉用光導波路を基板上に複数有して
なる光導波回路において、前記干渉用光導波路の上部ク
ラッド層の厚さを局所的に変化させ、その変化領域の実
効屈折率を調整するとともに、前記上部クラッド層の厚
さの平均値が各導波路毎に異ならせる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光情報処
理分野で使用される導波形光素子に関するものである。
特に、光波長合分波器等の機能を有する干渉型光回路に
おいて、その光学特性、特にクロストークが低いことを
特徴とするものである。
理分野で使用される導波形光素子に関するものである。
特に、光波長合分波器等の機能を有する干渉型光回路に
おいて、その光学特性、特にクロストークが低いことを
特徴とするものである。
【０００２】
【従来の技術】平面型導波路（ＰＬＣ：Planar Lightwa
ve Circuit）は、次世代の光素子の中心となるものとし
て、開発が進んでいる。特に、マッハツェンダ干渉計
や、アレイ導波路型波長合分波器（ＡＷＧ：Arrayed-wa
veguide grating Multi/demultiplexer ）のように、複
数の信号光の干渉を利用した光素子の開発が活発であ
る。
ve Circuit）は、次世代の光素子の中心となるものとし
て、開発が進んでいる。特に、マッハツェンダ干渉計
や、アレイ導波路型波長合分波器（ＡＷＧ：Arrayed-wa
veguide grating Multi/demultiplexer ）のように、複
数の信号光の干渉を利用した光素子の開発が活発であ
る。
【０００３】上記のＡＷＧは、図１に示すように、導波
路長が一定値（例えば、ΔＬ）づつ異なる数十〜数百本
のアレイ導波路とその両端に一つづつスラブ導波路を設
けた構成となっており、アレイ導波路を伝搬した光は、
スラブ導波路で干渉し、波長によって合分波される。
路長が一定値（例えば、ΔＬ）づつ異なる数十〜数百本
のアレイ導波路とその両端に一つづつスラブ導波路を設
けた構成となっており、アレイ導波路を伝搬した光は、
スラブ導波路で干渉し、波長によって合分波される。
【０００４】一方、マッハツェンダ干渉計（図示せず）
は、２本の光導波路の両端に３ｄＢカップラを設け、一
端から入力した光は、最初のカップラで分波され、２本
のアーム導波路を伝搬した後に、次のカップラで合波さ
れ干渉する。
は、２本の光導波路の両端に３ｄＢカップラを設け、一
端から入力した光は、最初のカップラで分波され、２本
のアーム導波路を伝搬した後に、次のカップラで合波さ
れ干渉する。
【０００５】ＡＷＧの合分波特性は、導波路長と実効屈
折率の積である光路長の正確さによって、決定される
が、現実の光導波回路においては、光導波路作製時に、
導波路幅、導波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎ
が、生じるため、合分波特性、特にクロストーク特性が
劣化する。また、マッハツェンダ干渉計においても事情
は同様であり、上記ゆらぎによって、その特性が変化す
る。すなわち、２本の光導波路の長さが等しい対称型マ
ッハツェンダ干渉計では、透過パワーの変化が生じ、２
本の光導波路の長さが異なる非対称型マッハツェンダ干
渉計では、透過波長が変化してしまう。
折率の積である光路長の正確さによって、決定される
が、現実の光導波回路においては、光導波路作製時に、
導波路幅、導波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎ
が、生じるため、合分波特性、特にクロストーク特性が
劣化する。また、マッハツェンダ干渉計においても事情
は同様であり、上記ゆらぎによって、その特性が変化す
る。すなわち、２本の光導波路の長さが等しい対称型マ
ッハツェンダ干渉計では、透過パワーの変化が生じ、２
本の光導波路の長さが異なる非対称型マッハツェンダ干
渉計では、透過波長が変化してしまう。
【０００６】つまり、これらの光導波回路では、干渉用
光導波路であるアレイ導波路あるいはアーム導波路の光
路長を高精度に設定する必要がある。
光導波路であるアレイ導波路あるいはアーム導波路の光
路長を高精度に設定する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、光の干
渉を用いる光素子は、干渉用光導波路作製時に生じる導
波路幅、導波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎによ
って、光透過特性が劣化する問題があった。
渉を用いる光素子は、干渉用光導波路作製時に生じる導
波路幅、導波路厚み、および導波路屈折率のゆらぎによ
って、光透過特性が劣化する問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の光導波回路は、下部クラッド
層、コア層、上部クラッド層より構成される干渉用光導
波路を基板上に複数有してなる光導波回路において、前
記干渉用光導波路の上部クラッド層の厚さが局所的に変
化して、その変化領域の実効屈折率が調整されていると
ともに、前記上部クラッド層の厚さの平均値が各導波路
毎に異なることを特徴とする。
に、本発明の請求項１の光導波回路は、下部クラッド
層、コア層、上部クラッド層より構成される干渉用光導
波路を基板上に複数有してなる光導波回路において、前
記干渉用光導波路の上部クラッド層の厚さが局所的に変
化して、その変化領域の実効屈折率が調整されていると
ともに、前記上部クラッド層の厚さの平均値が各導波路
毎に異なることを特徴とする。
【０００９】また、本発明の請求項２は、光導波回路の
製造方法に関するものであり、本製造方法は、下部クラ
ッド層、コア層、上部クラッド層より構成される干渉用
光導波路を基板上に複数有してなる光導波回路を作製す
る光導波回路作製工程と、前記複数の光導波路の入力側
と出力側のそれぞれの光路長を測定し、その光路長の誤
差から各導波路に対する光路長の調整値を決定する光路
長調整量決定工程と、前記各光路長調整量に対応して、
前記クラッド層の一部を局所的に除去するクラッド層除
去工程と、を有することを特徴とする。
製造方法に関するものであり、本製造方法は、下部クラ
ッド層、コア層、上部クラッド層より構成される干渉用
光導波路を基板上に複数有してなる光導波回路を作製す
る光導波回路作製工程と、前記複数の光導波路の入力側
と出力側のそれぞれの光路長を測定し、その光路長の誤
差から各導波路に対する光路長の調整値を決定する光路
長調整量決定工程と、前記各光路長調整量に対応して、
前記クラッド層の一部を局所的に除去するクラッド層除
去工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】本発明では、干渉用光導波路の上部クラッ
ド層の厚みを変化させる。上部クラッド層の厚みを変え
ると、光導波路の等価屈折率が変化し、結果として光路
長が変化する。
ド層の厚みを変化させる。上部クラッド層の厚みを変え
ると、光導波路の等価屈折率が変化し、結果として光路
長が変化する。
【００１１】下部クラッド層、コア層、上部クラッド層
を形成した後、光導波回路を構成する複数の光導波路の
光路長の誤差を測定し、その誤差に応じて上部クラッド
層の厚みを変化させると、光路長誤差を補償した光導波
回路となり、光透過特性、特にクロストーク特性が改善
されたものとなる。
を形成した後、光導波回路を構成する複数の光導波路の
光路長の誤差を測定し、その誤差に応じて上部クラッド
層の厚みを変化させると、光路長誤差を補償した光導波
回路となり、光透過特性、特にクロストーク特性が改善
されたものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下の実施例では、基板にシリコ
ン基板を用いたが、石英やガラスなどの基板でも同様な
効果が得られる。
ン基板を用いたが、石英やガラスなどの基板でも同様な
効果が得られる。
【００１３】
（比較例）本発明を用いない場合のアレイ導波路型波長
合分波器（ＡＷＧ）の透過特性を、図２に示す。クロス
トークは、最悪値で、−２８ｄＢであった。図３は、低
コヒーレンス干渉計を用いて測定した位相誤差（光路長
誤差）の分布である。図４に、位相誤差が０と仮定した
時の透過特性を示す。クロストークは、最悪値でも、−
４２ｄＢであり、光路長誤差によって、クロストーク特
性が劣化していることが分かる。
合分波器（ＡＷＧ）の透過特性を、図２に示す。クロス
トークは、最悪値で、−２８ｄＢであった。図３は、低
コヒーレンス干渉計を用いて測定した位相誤差（光路長
誤差）の分布である。図４に、位相誤差が０と仮定した
時の透過特性を示す。クロストークは、最悪値でも、−
４２ｄＢであり、光路長誤差によって、クロストーク特
性が劣化していることが分かる。
【００１４】（実施例１）まず、シリコン基板上に、下
部クラッド層、コア層、上部クラッド層を、堆積し、こ
の堆積層をパターン化して、ＡＷＧを作製した。
部クラッド層、コア層、上部クラッド層を、堆積し、こ
の堆積層をパターン化して、ＡＷＧを作製した。
【００１５】次に、アレイ導波路を構成する各光導波路
の光路長を低コヒーレンス干渉計を用いて測定した。本
測定法については、例えば、特願平６−５９８９号公報
に詳しく記載されている。前記測定結果から、光路長の
調整量（位相差）を、図５に示すように、決定した。
の光路長を低コヒーレンス干渉計を用いて測定した。本
測定法については、例えば、特願平６−５９８９号公報
に詳しく記載されている。前記測定結果から、光路長の
調整量（位相差）を、図５に示すように、決定した。
【００１６】続いて、図６（ａ），（ｂ）に示すよう
に、アレイ導波路を構成する各光導波路に、半導体励起
ＹＡＧレーザ光（３倍波；３５５ｎｍ）１２を照射し
て、光導波路のコア７の上にある上部クラッド層９の一
部を除去した。照射部は、一回につき１０μｍ（縦）×
１０μｍ（横）とし、５回の照射で約２０μｍのクラッ
ド層を除去した。各導波路の光路長誤差がほぼなくなる
まで、照射部を移動しながら照射を続け、各光導波路の
上部クラッド層の平均厚みを変化させた。作製したＡＷ
Ｇの模式図を、図７（ａ），（ｂ）に示す。全アレイ導
波路調整後の透過特性および位相誤差特性を、それぞれ
図８および図９に示す。位相誤差（光路長誤差）が低減
し、クロストークが最悪値で−４１ｄＢに改善できたこ
とが分かる。
に、アレイ導波路を構成する各光導波路に、半導体励起
ＹＡＧレーザ光（３倍波；３５５ｎｍ）１２を照射し
て、光導波路のコア７の上にある上部クラッド層９の一
部を除去した。照射部は、一回につき１０μｍ（縦）×
１０μｍ（横）とし、５回の照射で約２０μｍのクラッ
ド層を除去した。各導波路の光路長誤差がほぼなくなる
まで、照射部を移動しながら照射を続け、各光導波路の
上部クラッド層の平均厚みを変化させた。作製したＡＷ
Ｇの模式図を、図７（ａ），（ｂ）に示す。全アレイ導
波路調整後の透過特性および位相誤差特性を、それぞれ
図８および図９に示す。位相誤差（光路長誤差）が低減
し、クロストークが最悪値で−４１ｄＢに改善できたこ
とが分かる。
【００１７】このように、光導波路作製後に、上部クラ
ッド層の一部を取り去ることで、光導波路の実効屈折率
を変化させて、低クロストークな光干渉回路を得ること
ができた。本実施例では、上部クラッド層除去に半導体
励起ＹＡＧレーザの３倍波を用いたが、ＹＡＧレーザの
２倍波、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、炭酸ガスレーザ
等の他のレーザも用いることができるのは、当然であ
る。
ッド層の一部を取り去ることで、光導波路の実効屈折率
を変化させて、低クロストークな光干渉回路を得ること
ができた。本実施例では、上部クラッド層除去に半導体
励起ＹＡＧレーザの３倍波を用いたが、ＹＡＧレーザの
２倍波、エキシマレーザ、Ａｒレーザ、炭酸ガスレーザ
等の他のレーザも用いることができるのは、当然であ
る。
【００１８】また、除去した上部クラッド層の一部に、
クラッド層に近い屈折率を有する材料を充填して、一部
の導波路の実効屈折率を復元することも可能である。
クラッド層に近い屈折率を有する材料を充填して、一部
の導波路の実効屈折率を復元することも可能である。
【００１９】（実施例２）実施例１と同様に、光導波路
を作製し、光路長調整量を決定したＡＷＧに対して、図
１０に示すように、アレイ導波路を構成する各光導波路
のコア７の上部のクラッド層９にダイシングソー１３に
よって、切り込み１１を加えた。本実施例のダイシング
ソーによる切り込み加工では、切り込みの長さの精密な
制御ができないため、切り込み長さは、約２ｍｍ一定と
し、切り込み深さを変化させることによって、各光導波
路の上部クラッド層の平均厚みを変化させて、各光導波
路の光路長を調整した。作製したＡＷＧの模式図を、図
１１（ａ），（ｂ）に示す。また、全アレイ導波路調整
後の透過特性および位相誤差特性を、それぞれ図１２お
よび図１３に示した。位相誤差（光路長誤差）が低減
し、クロストークが、最悪値で−４０ｄＢに改善できた
ことが分かる。
を作製し、光路長調整量を決定したＡＷＧに対して、図
１０に示すように、アレイ導波路を構成する各光導波路
のコア７の上部のクラッド層９にダイシングソー１３に
よって、切り込み１１を加えた。本実施例のダイシング
ソーによる切り込み加工では、切り込みの長さの精密な
制御ができないため、切り込み長さは、約２ｍｍ一定と
し、切り込み深さを変化させることによって、各光導波
路の上部クラッド層の平均厚みを変化させて、各光導波
路の光路長を調整した。作製したＡＷＧの模式図を、図
１１（ａ），（ｂ）に示す。また、全アレイ導波路調整
後の透過特性および位相誤差特性を、それぞれ図１２お
よび図１３に示した。位相誤差（光路長誤差）が低減
し、クロストークが、最悪値で−４０ｄＢに改善できた
ことが分かる。
【００２０】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によるア
レイ導波路型波長合分波器は、従来の合分波器に比べ
て、透過特性、特にクロストーク特性が優れたものとな
る。
レイ導波路型波長合分波器は、従来の合分波器に比べ
て、透過特性、特にクロストーク特性が優れたものとな
る。
【図１】従来のアレイ導波路格子型波長合分波器（ＡＷ
Ｇ）を示す模式図であり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）
は（ａ）図のａ−ａ′線に沿う断面構成図である。
Ｇ）を示す模式図であり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）
は（ａ）図のａ−ａ′線に沿う断面構成図である。
【図２】従来のＡＷＧの透過波長特性を示す図である。
【図３】従来のＡＷＧの光路長誤差（位相誤差）の分布
を示す図である。
を示す図である。
【図４】従来のＡＷＧにおいて位相誤差を０と仮定した
ときの透過波長特性を示す図である。
ときの透過波長特性を示す図である。
【図５】本発明の実施例１において、位相（光路長）誤
差から決定した位相（光路長）調整量を示す図である。
差から決定した位相（光路長）調整量を示す図である。
【図６】本発明の実施例１における光導波回路の上部ク
ラッド層の除去工程を示す模式図であり、（ａ）は同光
導波回路の横断面構成図、（ｂ）は同光導波回路の縦断
面構成図である。
ラッド層の除去工程を示す模式図であり、（ａ）は同光
導波回路の横断面構成図、（ｂ）は同光導波回路の縦断
面構成図である。
【図７】本発明の実施例１で作製したＡＷＧの模式図で
あり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は（ａ）図のｂ−
ｂ′線に沿う断面構成図である。
あり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は（ａ）図のｂ−
ｂ′線に沿う断面構成図である。
【図８】本発明の実施例１のＡＷＧの透過波長特性を示
す図である。
す図である。
【図９】本発明の実施例１のＡＷＧの位相誤差（光路長
誤差）の分布を示す図である。
誤差）の分布を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２における光導波回路の上部
クラッド層の除去工程を示す模式図であり、（ａ）は同
光導波回路の横断面構成図、（ｂ）は同光導波回路の縦
断面構成図である。
クラッド層の除去工程を示す模式図であり、（ａ）は同
光導波回路の横断面構成図、（ｂ）は同光導波回路の縦
断面構成図である。
【図１１】本発明の実施例２で作製したＡＷＧの模式図
であり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は（ａ）図のｃ−
ｃ′線に沿う断面構成図である。
であり、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は（ａ）図のｃ−
ｃ′線に沿う断面構成図である。
【図１２】本発明の実施例２における位相調整前後のＡ
ＷＧの透過波長特性を示す図である。
ＷＧの透過波長特性を示す図である。
【図１３】本発明の実施例２における位相調整前後のＡ
ＷＧの位相（光路長）誤差の分布を示す図である。
ＷＧの位相（光路長）誤差の分布を示す図である。
１ シリコン基板 ２ 入力導波路 ３ 第１のスラブ導波路 ４ アレイ導波路 ５ 第２のスラブ導波路 ６ 出力導波路 ７ 導波路コア ８ 下部クラッド層 ９ 上部クラッド層 １０，１１ 上部クラッドの切り込み １２ 半導体ＹＡＧレーザ光 １３ ダイシングソー
Claims (2)
- 【請求項１】 下部クラッド層、コア層、上部クラッド
層より構成される干渉用光導波路を基板上に複数有して
なる光導波回路において、 前記干渉用光導波路の上部クラッド層の厚さが局所的に
変化して、その変化領域の実効屈折率が調整されている
とともに、前記上部クラッド層の厚さの平均値が各導波
路毎に異なることを特徴とする光導波回路。 - 【請求項２】 下部クラッド層、コア層、上部クラッド
層より構成される干渉用光導波路を基板上に複数有して
なる光導波回路を作製する光導波回路作製工程と、 前記複数の光導波路の入力側と出力側のそれぞれの光路
長を測定し、その光路長の誤差から各導波路に対する光
路長の調整値を決定する光路長調整量決定工程と、 前記各光路長調整量に対応して、前記クラッド層の一部
を局所的に除去するクラッド層除去工程と、を有するこ
とを特徴とする光導波回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28404597A JPH11119043A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 光導波回路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28404597A JPH11119043A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 光導波回路およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11119043A true JPH11119043A (ja) | 1999-04-30 |
Family
ID=17673587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28404597A Pending JPH11119043A (ja) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | 光導波回路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11119043A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100343559B1 (ko) * | 2000-02-24 | 2002-07-20 | 영 철 정 | 푸리에 광학 개념 및 어긋난 도파로로 구성되는 평탄한주파수 특성의 광도파로열 격자 파장 라우터 |
| JP2004004545A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バンドギャップおよび構造内の伝達をチューニングするためにレーザ微細加工によって光結晶の屈折率を調整する方法 |
| WO2012099275A1 (ja) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | 日本電気株式会社 | 光カプラと分岐制御方法 |
| CN118837996A (zh) * | 2024-08-08 | 2024-10-25 | 浙江大学 | 一种修正阵列波导光栅中心波长偏移优化波分复用器件的方法 |
| WO2025054334A1 (en) * | 2023-09-06 | 2025-03-13 | Quantinuum Llc | Systems, apparatuses, and methods for film thickness control for integrated photonics |
-
1997
- 1997-10-16 JP JP28404597A patent/JPH11119043A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100343559B1 (ko) * | 2000-02-24 | 2002-07-20 | 영 철 정 | 푸리에 광학 개념 및 어긋난 도파로로 구성되는 평탄한주파수 특성의 광도파로열 격자 파장 라우터 |
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