JPH1123875A - 光集積化素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】透過する光のモードを選択できると共に、透過
する光の波長を選択できる光集積化素子を提供する。 【解決手段】光集積化素子は、屈折率異方性を発現する
材料または前記材料をマトリックスに分散させた材料で
形成された導波層２４をもつ。導波層２４の一部分は、
ＴＥモード及びＴＭモードのいずれか一方の光を選択的
に透過させるモードフィルタＡを構成する。導波層２４
の他部分は、格子状の屈折率変調構造を備えたグレーテ
ィングＢを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光集積化素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チャンネル型導波路の作製技
術の一つとして、光照射を利用したフォトブリーチとい
われる技術が提案されている（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔ．，２６，１９９０，ｐ３７９）。この技術
は、基板に積層された導波層を構成する部位に光照射
し、光照射した部分の屈折率を低下させ、これにより光
を閉じ込めて透過させるコアを備えた導波層を形成する
技術である。

【０００３】この技術は、光学的等方性媒質で形成され
た導波層を対象としており、光学的異方性媒質への解析
は手つかずの状態である。特開昭６２ー２９９１３号公
報の第４図には、モ−ドフィルタとして機能する導波路
型素子として、ガラス導波層のうち光を透過させるコア
の上に金属を配置したり、コアに対して屈折率が異なる
光学的異方性結晶（方解石、Ｎｂ₂ Ｏ₅ 膜など）をコア
の上に配置したりする技術が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した公報
技術よりも更に技術的に進歩したものであり、その課題
は、屈折率異方性を発現する材料を用いて形成した導波
層を利用することにより、透過する光のモードを選択で
きると共に、透過する光の波長を選択できる光集積化素
子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光集積化素
子は、屈折率異方性を発現する材料または前記材料をマ
トリックスに分散させた材料で形成された導波層と、導
波層を保持する基体とを具備して構成され、導波層の一
部分は、ＴＥモード及びＴＭモードのいずれか一方の光
を選択的に透過させるモードフィルタを構成し、導波層
の他部分は、屈折率変調構造を備えたグレーティングを
構成することを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
を加える。 ・屈折率異方性を発現する材料 屈折率異方性を発現するものとしては、光異方性屈折率
可変材料を採用できる。光異方性屈折率可変材料として
は、光照射前に異方的な屈折率を示し、更に、光照射に
伴い屈折率が変化しかつ光照射に伴う屈折率変化が増加
と減少との両成分を有する材料をいう。このような材料
としては、光照射により分子構造変化を起こす様なもの
を採用できる。光照射に伴い分子構造変化を起こすもの
として、具体的には、トランスーシス光異性化可能な炭
素炭素二重結合ないしはアゾ基を有する化合物が挙げら
れる。

【０００７】所望の屈折率変化を引き起こすには、異方
性屈折率変化が大きな分子を用いることが重要であり、
アゾベンゼン誘導体、スチルベン誘導体が好ましい。こ
れら誘導体にアルキル基、カルボキシル基、ニトロ基、
シアノ基、アミノ基、メトキシ基等の官能基を結合させ
ることにより、より異方性変化を大きくすることが可能
となる。さらにニトロ基、シアノ基等の電子吸引性基、
アミノ基、メトキシ基の様な電子供与性基をそれぞれ分
子の両端に導入することにより、さらに屈折率率異方性
変化を大きくすることが可能となる。

【０００８】なお上記した材料は、光照射を続けること
により、炭素炭素二重結合ないしはアゾ基の還元、酸
化、切断等が生じる事があるが、所望の異方性変化を引
き起こすものであれば一向にかまわない。むしろ熱的に
シス−トランス異性化が生じて屈折率が元に戻る場合よ
り、好ましいと言える。光照射は、光異性化を引き起こ
す波長で行われる。一般には、紫外域から可視域の波長
をもつ光が照射される。光照射の際の光源としては高圧
水銀灯が一般的であるが、エキシマーレーザ等の利用も
可能である。

【０００９】上記した屈折率異方化可能な化合物が高分
子内に分散ないしは結合する事によって、あるいは、適
当なマトリックス（例えば樹脂やガラス等）に分散ない
しは結合する事によって、所望の光異方性屈折率可変材
料を提供できる。マトリックスとなる樹脂としては、特
に限定されず、例えばウレタン樹脂、ポリエステル樹
脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等
の熱硬化性樹脂を採用できる。

【００１０】また、光照射前に異方的な屈折率を示すに
は、上記した材料を含む高分子材料をスピンコート法あ
るいは溶融押し出し成形等により、導波層の面内に分子
配向させることにより実現できる。異方性の程度は、粘
度、スピンコート法における回転数、成型時の延伸割合
等で制御できる。なお、上記した性質をもつ材料やマト
リックスは、導波損失性が低いことが好ましい。一般的
に光集積化素子において使用される光の波長域は、可視
から近赤外にわたる領域であり、従って光集積化素子が
使用される波長領域での損失性が低いことが好ましい。
即ち、可視域波長で光集積化素子が使用される場合はそ
の領域で、近赤外域波長で光集積化素子が使用される場
合はその領域で、損失性が低ければよい。所望の低導波
損失が得られる限り、上記した光異性化可能な化合物が
高分子内で分散ないしは結合することによって、或い
は、樹脂やガラス等の適当なマトリックスに分散ないし
は結合した光異方性屈折率可変材料をそのまま使用して
も良い。さらに別のマトリックスと混合して使用しても
良い。

【００１１】・モードフィルタ 本発明に係る光集積化素子において、導波層の一部分
は、ＴＥモード及びＴＭモードのいずれか一方の光を選
択的に透過させるモードフィルタを構成する。モードフ
ィルタは、光を閉じ込めて透過させるコアと、コアに被
覆されたクラッドとで構成できる。ここで、常光屈折率
をｎｏとし、異常光屈折率をｎｅとして定義したとき、
本発明に係るモードフィルタでは、下記ののうちの
いづれか一方の関係に設定されている。

【００１２】コアのｎｏ＞クラッドｎｏ、かつ、コア
のｎｅ≦クラッドのｎｅ コアのｎｅ＞クラッドｎｅ、かつ、コアのｎｏ≦クラ
ッドのｎｏ 図１を参照して説明する。図１は、上記したの関係を
満たしたモ−ドフィルタである。例えば、コア２Ａのｎ
ｏ＝１．７０６、クラッド３Ａのｎｏ＝１．７０２に設
定されていると共に、コア２Ａのｎｅ＝１．６７６、ク
ラッド３Ａのｎｅ＝１．６８０に設定されている。

【００１３】上記したの関係により、コア２Ａのｎｏ
＞クラッドｎｏの関係からＴＥモ−ドの光をコア２Ａに
閉じこめて透過でき、コア２Ａのｎｅ≦クラッドのｎｅ
の関係からＴＭモ−ドの光を閉じこめることができず、
放射させてしまう。結果として図１に示すモードフィル
タは、ＴＥモ−ドの光のみを選択的に取り出す事ができ
るＴＥモ−ドフィルタとして機能できる。

【００１４】図１に示すモードフィルタの製造にあたっ
ては、次のようにできる。即ち、図２に示すように、基
板２０にアンダークラッド２２を介して導波層２４を積
層し、コア２Ａに相当する部位にマスク４０を覆い、か
つ、クラッド３Ａに相当する部位を露出させる。その状
態で紫外線をマスク４０越しに照射する。これにより照
射を受けたクラッド３Ａに相当する部位においては、ｎ
ｏが低下すると共にｎｅが増加する。これにより上記し
たの関係をもつＴＥモードフィルタが形成される。

【００１５】逆に、図３に示すモードフィルタでは、上
記したの関係が満たされている。例えば、コア２Ａの
ｎｏ＝１．７０２、クラッド３Ａのｎｏ＝１．７０６に
設定されていると共に、コア２Ａのｎｅ＝１．６８０、
クラッド３Ａのｎｅ＝１．６７６に設定されている。上
記したの関係により、ＴＥモ−ドの光を放射し、ＴＭ
モ−ドの光をコア２Ａに閉じ込めて透過できる。従って
図３に示すモードフィルタは、ＴＭモ−ドの光のみを選
択的に取り出す事ができるＴＭモ−ドフィルタとして機
能できる。

【００１６】図３に示すモードフィルタの製造にあたっ
ては次のようにできる。即ち、図４に示すように、基板
２０にアンダークラッド２２を介して導波層２４を積層
し、クラッド３Ａに相当する部位にマスク４０を覆い、
かつ、コア２Ａに相当する部位を露出させる。その状態
で紫外線をマスク４０越しに照射する。これにより照射
を受けたコア２Ａに相当する部位においては、ｎｏが低
下すると共にｎｅが増加する。これにより上記したの
関係をもつＴＭモードフィルタが形成される。

【００１７】・グレーティング 本発明の光集積化素子では前記したように、導波層の他
部分は、グレーティングを構成する。一般的には、グレ
ーティングは、モードフィルタと直列的な導波構造で形
成されている。グレーティングは、コアにおいて屈折率
が周期的に変化する屈折率変調構造により構成できる。
屈折率が周期的に変化する部位は、照射する光のビーム
を干渉させ、干渉縞を発生させることにより形成でき
る。場合によっては、導波層のうち光が透過するコアの
表面に、周期的な凹凸を配置する所謂レリーフ型で形成
しても良い。

【００１８】・実施形態の一例 実施形態の一例の要部を図５に示す。この例では、基体
としての基板２０にアンダークラッド２２が積層され、
その上に導波層２４が積層されている。導波層２４の片
側はモードフィルタＡを構成し、導波層２４の他の片側
はグレーティングＢを構成する。モードフィルタＡとグ
レーティングＢとは直列的導波構造とされている。モー
ドフィルタＡにおいて、導波層２４は、ＴＥモードまた
はＴＭモードの光のいずれか一方を閉じ込めて透過させ
るコア２Ａと、コア２Ａの両側に配置されたクラッド３
Ａとを備えている。コア２Ａとクラッド３Ａとの屈折率
の関係は上記したまたはのいずれか一方に設定され
ている。

【００１９】グレーティングＢにおいて、導波層２４
は、モードフィルタＡのコア２Ａと同様に、ＴＥモード
またはＴＭモードの光のいずれか一方を閉じ込めて透過
させるコア２Ｂと、コア２Ｂの両側に配置されたクラッ
ド３Ｂとを備えている。グレーティングＢのコア２Ｂに
おいては、その長さ方向に沿って格子状の屈折率変調構
造が形成されている。図５（Ｂ）において、屈折率変調
構造の周期はΛで示されている。

【００２０】なお、図５に示す実施形態の光集積化素子
においては、モ−ドフィルタＡを入射側とし、グレーテ
ィングＢを出射側としても良い。逆に、グレーティング
Ｂを入射側とし、モ−ドフィルタＡを出射側としても良
い。図５に示す実施形態では、モ−ドフィルタＡとグレ
ーティングＢとがそれぞれ１カ所づつ直列的導波構造で
設けられているが、必要に応じて、モ−ドフィルタＡの
数、グレーティングＢの数を増やすことも可能である。

【００２１】・光集積化素子においてモードフィルタＡ
のコア２Ａ、グレーティングＢのコア２Ｂは、図１〜図
５に示すように、これらが埋設されたチャンネル型であ
ってもよい。或いは、コア２Ａ、２Ｂが外方に突出した
リッジ型であってもよい。場合によっては、ファイバー
の様に、円筒型のコア及びクラッドの構成でもかまわな
い。

【００２２】導波層２４の上方には、オーバ−クラッド
が存在してもよい。この場合、オーバ−クラッドの材料
は横方向のクラッド３Ａ、３Ｂの屈折率と同じであって
もよいし、モ−ドフィルタの性能を損なわない限り、他
の屈折率の材料でもかまわない。 ・製造方法 上記した光集積化素子を製造するにあたっては、モード
フィルタＡを形成するための光照射処理と、グレーティ
ングＢを形成するための光照射処理とを採用できる。

【００２３】（１）光照射処理 導波層において屈折率変化を起こさせモードフィルタＡ
を形成するための光照射は、光異性化を引き起こす波長
で行われる。一般には、紫外域から可視域の波長をもつ
光が照射され、レーザ光、非レーザ光を問わない。モー
ドフィルタＡを形成する際の光照射の光源としては、高
圧水銀灯が一般的であるが、エキシマーレーザ等の利用
も可能である。

【００２４】光照射にあたっては、屈折率異方性可変材
料に所望の屈折率変化量を引き起こすのに必要な照射光
強度、照射時間が適宜選択される。また、照射時間の短
縮化の為に、屈折率異方性可変材料の温度を高めて照射
すると、一般的には、屈折率異方性可変材料の屈折率変
化の効率が高くなり易い。光照射時間と屈折率の可変と
の関係は、後述する図８に示されている。図８の試験結
果から理解できるように、上記した屈折率異方性可変材
料では、光照射により、■や▲で例示するように正常光
屈折率ｎｏが低下し、◆や●で例示するように異常光屈
折率ｎｅが増加する。

【００２５】グレーティングＢの作製にあたっては、導
波層のうち光が透過するコアにおいて、二光束干渉法や
位相格子法等により、照射する光の干渉縞を生成し、干
渉縞により格子状の屈折率変調構造を形成する方法を採
用できる。グレーティングＢを作製するための光として
は、上記同様に光異性化を引き起こす波長域で行われ、
一般には、紫外域から可視域の波長をもつ光を採用でき
る。特にコーヒレント性をもつレーザ光が好ましい。

【００２６】図６は二光束干渉法を用いてグレーティン
グＢの格子状の屈折率変調構造を形成する形態を示す。
この場合には、紫外線域の波長をもつレーザ光をビーム
スプリッタ１００で２つの光束に分割し、２つに分割し
た光束をミラー１０２で反射させ、グレーティングＢの
コア２Ｂに対して入射角θ１、θ２を等しくしつつ、グ
レーティングＢのコア２Ｂに干渉縞１０６を生成する。
これにより図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、グレーティ
ングＢのコア２Ｂにおいて、格子状の屈折率変調部分が
所定の周期Λで形成される。二光束干渉法では、ミラー
１０２の位置を調整することにより、グレーティングＢ
の周期Λを制御できる。

【００２７】図７は、位相格子法を用いてグレーティン
グＢの屈折率変調構造を形成する形態を示す。この場合
には、紫外線域の波長をもつレーザ光を用い、位相格子
２００による回折光を利用してグレーティングＢのコア
２Ｂに干渉縞２０６を生成する。これによりコア２Ｂに
おいて、格子状の屈折率変調部分が所定の周期で形成さ
れる。位相格子法では、位相格子２００の格子のピッチ
によりグレーティングＢの周期Λを制御できる。

【００２８】グレーティングＢにおける周期Λは一般的
には一定間隔とするが、場合によっては、連続的に変化
させる形態でも良い。この場合には、波長の分散補正等
の機能を実現するのに有利である。グレーティングＢの
コア２Ｂにおける屈折率変調部分の周期Λを適宜選択す
れば、その周期Λに対応した波長をもつ光がコア２Ｂを
透過でき、他の波長の光は透過せず、反射される。即ち
図５において、波長λ_1、λ_2、λ₃ の光をそれぞれ光集積
化素子に入射したとしても、周期Λに対応する波長の光
は反射されて透過せず、他の波長の光が透過する。従っ
てグレーティングＢにおける周期Λは、グレーティング
Ｂのコア２Ｂを透過する光の波長、コア２Ｂで反射する
光の波長を規定する。よって反射型の波長選択機能を備
えた導波路構造が提供される。

【００２９】ここで、グレーティングＢの屈折率変調構
造の周期をΛとし、グレーティングＢにより反射される
光の波長をλ₀ とし、グレーティングＢのコア２Ｂの透
過屈折率をｎ_coreとしたとき、基本的には、次の式
（１）が成立すると考えられる。 λ₀ ＝２・ｎ_core・Λ……（１）

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。まず、実
施例で用いた導波層を構成する屈折率異方性可変材料の
合成方法を説明し、次に光集積化素子の製造方法を項目
別に説明する。本実施例において、分子構造の確認は赤
外線吸収スペクトルと、Ｈ核磁気共鳴スペクトルとによ
りおこなった。融点およびガラス転移温度の測定は示差
走査熱量計によりおこなった。屈折率は、導波層にカッ
プリングプリズムを用いて光を入射し、導波モードを励
起したときのモードアングルにより求めた。

【００３１】（屈折率異方性可変材料の合成方法）２−
メチル−４−ニトロアニリン７．６１ｇを水１００ｍｌ
と３６％塩酸水溶液４５ｍｌの混合液に溶解して３℃に
冷却した。その溶液に水１８ｍｌに溶かした亜硝酸ナト
リウム３．８０ｇを加えた。この溶液を３℃に保って１
時間攪拌した。さらにこの溶液中にｍ−トリルジエタノ
ールアミン９．７６ｇを水１２５ｍｌと３６％塩酸水溶
液７．５ｍｌの混合液に溶解した溶液を３０分間かけて
添加した後、３℃で２０分間攪拌し、さらに２０℃で６
０分間攪拌して反応させた。反応混合物に３５．４ｇの
水酸化カリウムを水２００ｍｌに溶かした液を添加して
中和し、析出した粗生成物を濾別水洗して乾燥させた。
この生成物をエタノールから再結晶を２回繰り返して以
下の構造式（化１）で示される４−Ｎ，Ｎ−ビス（２−
ヒドロキシエチル）アミノ−２、２’−ジメチル−４’
−ニトロアゾベンゼンを得た（収率；８０％，融点；１
６９℃）。

【００３２】

【化１】

【００３３】構造式（化１）の化合物０．６８６ｇとト
リレン−２，４−ジイソシアナート０．５００ｇとをＮ
−メチル−２−ピロリドン１０ｍｌに溶解させて１００
℃で１時間攪拌した。この溶液を２０℃に冷却した後、
トランス−２，５−ジメチルピペラジン０．１０９ｇを
加え、２０℃で７時間攪拌して反応させた。反応混合物
をエタノールとヘキサンとの１：１混合液４００ｍｌ中
に投入して、析出した沈殿ポリマーを濾別し減圧乾燥し
た。

【００３４】この生成ポリマーは、以下の構造式（化
２）であることを確認した（収率；８９％、ガラス転移
温度；１４２℃、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中での固
有粘度０．２８ｄｌ／ｇ、吸収極大波長；４７４ｎ
ｍ）。

【００３５】

【化２】

【００３６】次に、上記したように合成した構造式（化
１）の化合物１．５０ｇと４，４’−ジフェニルメタン
ジイソシアナート１．５７１ｇとをＮ−メチル−２−ピ
ロリドン９０ｍｌに溶解して、１００℃で９０分間攪拌
した。この溶液を２０℃に冷却した後、Ｎ−メチル−２
−ピロリドン１０ｍｌに溶解させたトランス−２，５−
ジメチルピペラジン０．２３９ｇを加え、２０℃で５時
間攪拌して反応させた。反応混合物をエタノール３００
０ｍｌに投入して、析出した沈殿ポリマーを濾別し減圧
乾燥した。

【００３７】この生成ポリマーは、以下の構造式（化
３）であることを確認した（収率；９６％、ガラス転移
温度；１１４℃、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中での固
有粘度０．８０ｄｌ／ｇ、吸収極大波長；４７５ｎ
ｍ）。

【００３８】

【化３】

【００３９】（光集積化素子の製造方法）本実施例の製
法は、図５に示すモードフィルタＡ及びグレーティング
Ｂを直列的導波構造で配置した光集積化素子を形成する
例である。基体として機能する基板として、結晶軸＜１
００＞で切り出した厚み約５００μｍの片面鏡面の４イ
ンチシリコンウエハー（三菱マテリアル製；ｎ型）を４
分割したものを用いた。

【００４０】分割したウエハーをＨＦ：純水＝１：５０
の溶液に約１分間浸し、表面を洗浄した。次に、純水で
５分程度流水洗浄後、スピンドライヤーにて乾燥した。
次に、アンダークラッド２２を構成する材料として、ポ
リイミド（日立化成製；ＰｌＸ２４００）を使用し、基
板にポリイミドを塗布し、熱処理（１５０℃で１ｈ，３
００℃で１．５ｈ）を行い、アンダークラッド２２とし
た。

【００４１】ガラス上に同一条件で作製した薄膜の厚み
を触針式表面あらさ針（ＳｌｏａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ Ｃｏｒｐ製；ＤＥＫＴＡＫＩＩ）で測定し、試料厚
みとした。以下の工程でも同様に膜厚を決定した。アン
ダークラッド２２であるポリイミド層の厚みは約７μｍ
であった。導波層２４に相当するポリマーの薄膜部分を
構成するにあたっては、上記のように製造した屈折率異
方性可変材料を、溶媒としてのピリジンに混ぜ、比較的
低濃度（１重量％）のピリジン溶液を形成した。そのピ
リジン溶液を、０．２μｍのテフロンフィルター（アド
バンテック東洋製；ＤＩＳＭＩＣ１３Ｐ）でろ過した
後、エバポレータで濃縮して高濃度溶液（６重量％程
度）にした。その後、フォトレジストスピナーを用いた
スピンコート処理により、アンダークラッド２２上にこ
の高濃度溶液を塗布して導波層２４を積層した。

【００４２】上記スピンコート処理後、室温にて、約６
時間真空乾燥を行った。得られた導波層２４の膜厚は
１．３μｍであった。次に、フォトブリーチとも呼ばれ
る光照射処理を行った。即ち、超高圧水銀ランプ（ウシ
オ電機製；ＵＳＨー２５０ＢＹ）を光源として用い、平
行光照射可能な露光装置用光源ユニット（ウシオ電機
製；マルチライトＭＬー２５１Ａ／Ｂ）で、基板上の導
波層２４に対して紫外線（ＵＶ）照射を行った。照射パ
ワーは８０ｍＷ／ｃｍ² であった。光照射の際には、石
英ガラス上に低反射クロムで描画したフォトマスク（凸
版印刷製）を用いた。このフォトマスクを試料表面に接
触させ、試料を１１０℃に加熱し、試料の上方よりマス
ク越しに１時間照射した（図２参照）。

【００４３】上記した紫外線照射により、モードフィル
タＡを構成するコア２Ａとクラッド３Ａとが形成され
た。本実施例では、コア２Ａとクラッド３Ａとにおける
屈折率ｎｏ、ｎｅの関係は、上記したの関係のうち
のとされた。本実施例ではモードフィルタＡを形成す
る際には、モードフィルタＡのコア２Ａの他に、グレー
ティングＢのコア２Ｂについても、上記した超高圧水銀
ランプからの紫外線が照射されている。

【００４４】その後、パルスＮｄ：ＹＡＧレーザから発
振される第３高調波のビーム（波長：３５５ｎｍ）を用
い、二光束干渉法により、グレーティングＢのコア２Ｂ
のみに、格子状の屈折率変調構造を書き込んだ。グレー
ティングＢの周期（ピッチ）Λが２４３ｎｍとなるよう
に書き込み時におけるミラー角度を調整した。この場合
には、照射処理は、試料温度が８０°Ｃで２時間とし
た。

【００４５】λ₀ ＝２・ｎ_core・Λを示す上記した
（１）式に基づけば、コア２Ｂのｎ_coreが１．７であれ
ば、８３０ｎｍ≒２×１．７×２４３ｎｍとなる。故に
理論的には、８３０ｎｍの光は、グレーティングＢに入
射させても反射され、透過しないことになる。 （光透過実験）上記したように製造した試料を用い、光
透過実験を行った。この試料のモードフィルタＡは図
１、図２に示す方式のものであり、ＴＭモードを透過せ
ず、ＴＥモードを透過する。この実験では、波長８３０
ｎｍの半導体レーザと、波長１．３μｍの半導体レーザ
を入射光源として用いた。光透過実験では、基本的に
は、半導体レーザ、レンズ、光ファイバーであるラミポ
ールファイバー偏光子（住友大阪セメント製）、試料で
ある光集積化素子の順に配置した。光集積化素子のうち
モードフィルタＡを入射部としてラミポールファイバー
偏光子に結合し、光集積化素子のうちグレーティングＢ
を出射部に配置した。

【００４６】波長８３０ｎｍの光を用い、ＴＥモ−ドと
ＴＭモ−ドとを１：１の強度で励振させて上記試料に入
射させた場合には、これの導波光は観測できなかった。
即ち、波長８３０ｎｍの光はグレーティングＢで反射さ
れ、透過しなかった。また波長１．３μｍの光を用い、
ＴＥモ−ドとＴＭモ−ドとを１：１の強度で励振させて
上記試料に入射させた場合には、これの導波光を観測で
きた。つまり波長１．３μｍの光（ＴＥモード）はグレ
ーティングＢを透過した。従って、本実施例に係る光集
積化素子のグレーティングＢは、波長選択フイルタとし
て機能することが観測された。

【００４７】（照射試験）上記した実施例に係る屈折率
異方性可変材料を採用した場合において、光照射処理の
照射時間と屈折率の可変の程度との関係を試験した。更
に、照射処理の際の試料の温度と屈折率の可変の程度と
の関係を試験した。屈折率測定では、プリズムカップラ
ー（ｍｅｔｒｉｃｏｎ製；ＰＣ２０１０）を用い、導波
する光として波長６３３ｎｍ、波長８３０ｎｍを用い
た。

【００４８】試験結果を図８、図９に示す。図８は、照
射時間と屈折率との関係（照射温度が１１０°Ｃのと
き）を示す。更に図９は、照射温度と屈折率との関係
（照射時間が１時間のとき）を示す。図８及び図９にお
いて、■は波長６３３ｎｍの光を用いたときのｎｏを示
し、●は波長６３３ｎｍの光を用いたときのｎｅを示
す。▲は波長８３０ｎｍの光を用いたときのｎｏを示
し、◆は波長８３０ｎｍの光を用いたときのｎｅを示
す。

【００４９】図８の■や▲に示す試験結果から理解でき
るように、光照射処理により、ｎ_Oの屈折率が低下して
おり、かつ、図９の◆や●に示す試験結果から理解でき
るように、ｎｅの屈折率が増加していることが確認され
た。また図９から理解できるように、上記実施例に係る
屈折率異方性可変材料においては、屈折率は試料の温度
の影響を受けることが確認された。特に温度が高い程、
屈折率が変化する割合が大きいことが確認された。

【００５０】（付記）上記した記載から次の技術的思想
も把握できる。 ○光照射により屈折率異方性が可変の材料または前記材
料をマトリックスに分散させた材料で形成した導波層を
用い、導波層に光照射することにより、ＴＥモード及び
ＴＭモードのいずれか一方の光を選択的に透過させるモ
ードフィルタを導波層に形成する操作と、前記導波層の
導波構造に光照射して、屈折率変調構造を備えたグレー
ティングを導波層に形成する操作とを実行することを特
徴とする光集積化素子の製造方法。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、導波層の一部分がＴＥ
モード及びＴＭモードのいずれか一方の光を選択的に透
過させるモードフィルタを構成し、導波層の他部分が光
の波長を選択するグレーティングを構成するため、モー
ドフィルタ及びグレーティングを構成する導波層を同一
材料で形成した一体化素子に得ることができる。従っ
て、構成が単純で、かつ作製プロセスが簡便な集積化素
子を得ることができる。

【００５２】また本発明によれば、モードフィルタにお
ける導波構造及びグレーティングにおける導波構造が同
一材料で連続的に繋がっているため、モードフィルタ部
分とグレーティング部分との接続部分における結合損失
を小さく抑えることができる。常光屈折率をｎｏとし、
異常光屈折率をｎｅとして定義したとき、本発明に係る
モードフィルタでは、光照射を利用して導波層における
ｎｅ、ｎｏを調整することにより、下記ののうちの
いづれか一方の関係に設定できる。

【００５３】コアのｎｏ＞クラッドｎｏ、かつ、コア
のｎｅ≦クラッドのｎｅ コアのｎｅ＞クラッドｎｅ、かつ、コアのｎｏ≦クラ
ッドのｎｏ このようにすれば、ＴＥモードまたはＴＥモードのいず
れか一方の光のみを選択して透過できるモードフィルタ
を構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導波層のモードフィルタの部分の概念を示す構
成図である。

【図２】図１に示す形態のモードフィルタを形成する場
合の製造過程を概念的に示す構成図である。

【図３】他の形態に係る導波層のモードフィルタの概念
を示す構成図である。

【図４】図３に示す形態のモードフィルタを形成する場
合の製造過程を概念的に示す構成図である。

【図５】モードフィルタとグレーティングとを備えた光
集積化素子の全体の概念を示す斜視図である。

【図６】二光束干渉法を採用してグレーティングを形成
する形態を概念的に示す構成図である。

【図７】位相格子法を採用してグレーティングを形成す
る形態を概念的に示す構成図である。

【図８】光照射における照射時間と屈折率との関係を示
すグラフである。

【図９】光照射における試料温度と屈折率との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

図中、Ａはモードフィルタ、Ｂはグレーティング、２０
は基板（基体）、２４は導波層、２Ａ、２Ｂはコア、３
Ａ、３Ｂはクラッドを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屈折率異方性を発現する材料または前記材
   料をマトリックスに分散させた材料で形成された導波層
   と、 前記導波層を保持する基体とを具備して構成され、 前記導波層の一部分は、ＴＥモード及びＴＭモードのい
   ずれか一方の光を選択的に透過させるモードフィルタを
   構成し、 前記導波層の他部分は、屈折率変調構造を備えたグレー
   ティングを構成することを特徴とする光集積化素子。