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JPH1144825A - 光デバイス及びその製造方法 - Google Patents

光デバイス及びその製造方法

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Publication number
JPH1144825A
JPH1144825A JP9201824A JP20182497A JPH1144825A JP H1144825 A JPH1144825 A JP H1144825A JP 9201824 A JP9201824 A JP 9201824A JP 20182497 A JP20182497 A JP 20182497A JP H1144825 A JPH1144825 A JP H1144825A
Authority
JP
Japan
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optical
cavity
optical waveguide
optical device
slab
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9201824A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Kiyono
實 清野
Shinji Taniguchi
眞司 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP9201824A priority Critical patent/JPH1144825A/ja
Priority to US09/116,593 priority patent/US6055349A/en
Publication of JPH1144825A publication Critical patent/JPH1144825A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はＷＤＭ（波長分割多重）が適用され
るシステムにおいて光マルチプレクサ又は光デマルチプ
レクサとして使用されるのに適した光デバイスに関し、
小型化に適し且つ製造が容易な光デバイスの提供を主な
課題としている。 【解決手段】 スラブ光導波路２４と、スラブ光導波路
２４に光学的に接続される第１の複数の光導波路２６
と、同じくスラブ光導波路２４に光学的に接続される第
２の複数の光導波路２８と、各光導波路２８に光学的に
接続される反射器３４とから構成し、光導波路２８の各
々を実質的に均等な幅の第１のキャビティ３０と幅広の
第２のキャビティ３２とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光導波
構造を有する光デバイスに関し、更に詳しくは、波長分
割多重が適用されるシステムにおいて光マルチプレクサ
又は光デマルチプレクサとして使用されるのに適した光
デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高度情報化社会の進展と共に膨大
な情報の処理が必要とされ、情報を伝送する伝送網に
は、大容量化に適した光ファイバ通信が活用されてい
る。光ファイバ通信おける情報の伝送速度は既に２．４
Ｇｂ／ｓ或いは１０Ｇｂ／ｓにまで達しているが、これ
からの実用化が期待されている動画像を取り込んだ通信
システムでは、伝送容量の更なる増大が必要とされる。
例えば、幹線系においては１テラビット／秒（Ｔｂ／
ｓ）を越える伝送容量が必要とされるであろう。
【０００３】光ファイバ通信における伝送容量を増大す
るための技術の１つとして、波長分割多重（ＷＤＭ）が
ある。ＷＤＭが適用されるシステムにおいては、互いに
異なる波長を有する複数の光キャリアが用いられる。各
光キャリアを独立に変調することによって得られた複数
の光信号が光マルチプレクサにより波長分割多重され、
その結果得られたＷＤＭ信号光が光ファイバ伝送路に送
出される。受信側では、受けたＷＤＭ信号光が光デマル
チプレクサによって個々の光信号に分離され、各光信号
に基づいて伝送データが再生される。従って、ＷＤＭを
適用することによって、当該多重数に応じて一本の光フ
ァイバにおける伝送容量を増大させることができる。
【０００４】一方、ＷＤＭを実施する場合には、システ
ムによって、数波から１００波程度の幅広い多重数が設
定され、また、１ｎｍ以下から数１０ｎｍ程度の幅広い
波長間隔が要求される。また、加入者システムにＷＤＭ
を適用する場合には、構成部品を低い価格で提供するこ
とが要求される。従って、ＷＤＭにおいては、光マルチ
プレクサ及び／又は光デマルチプレクサとして使用可能
なＷＤＭフィルタがキーデバイスである。
【０００５】他方、近年においては、計測の分野にあっ
てもＷＤＭの適用が試みられており、ＷＤＭフィルタは
この分野においても重要な構成部品となる。図１は、光
マルチプレクサ及び／又は光デマルチプレクサとして使
用可能な従来のＷＤＭフィルタの一例を示す平面図であ
る。このＷＤＭフィルタは、一対のスラブ光導波路（平
面導波路）２及び４と、スラブ光導波路２及び４間を接
続する複数の光導波路（アレー導波路）６とを備えてい
る。光導波路６は互いに異なる光路長を有している。具
体的には、光導波路６は、特定波長の光に対して隣同士
相互に２πの整数倍の位相差が与えられるように形成さ
れている。
【０００６】光デマルチプレクサの機能を得るために、
スラブ光導波路２の光導波路６との接続部の反対側には
少なくとも１つの入力光導波路８が接続され、スラブ光
導波路４の光導波路６との接続部と反対の側には複数の
出力光導波路１０が接続されている。光導波路６を含む
回折格子における回折作用の結果、入力光導波路８と出
力光導波路１０の各々とは、特定の波長によって結合さ
れる。従って、入力光導波路８にＷＤＭ信号光が供給さ
れると、各波長チャネルの光信号は各光導波路１０から
出力される。
【０００７】このＷＤＭフィルタが光マルチプレクサと
して使用される場合には、各波長チャネルの光信号が各
光導波路１０に供給される。そして、各光信号を波長分
割多重した結果得られたＷＤＭ光信号が光導波路８から
出力される。
【０００８】図２は、光マルチプレクサ及び／又は光デ
マルチプレクサとして使用可能な従来のＷＤＭフィルタ
の他の例を示す平面図である。このＷＤＭフィルタは、
端面１２Ａ及び１２Ｂを有するスラブ光導波路１２と、
スラブ光導波路１２の端面１２Ａに光学的に接続される
第１の複数の光導波路１４と、スラブ光導波路１２の端
面１２Ｂに光学的に接続される第２の複数の光導波路１
６とを備えている。光導波路１６の各々の一方の端部は
スラブ光導波路１２の端面１２Ｂに光学的に接続され、
他方の端部には反射素子１８が直接接続されている。光
導波路１６は実質的に均等な幅を有している。光導波路
１６及び反射素子１８が実質的に回折格子として機能す
るために、光導波路１６は互いに異なる光路長を有して
いる。具体的には、光導波路１６を反射往復する特定波
長の光に対して隣同士相互に２πの整数倍の位相差が与
えられるように形成されている。このＷＤＭフィルタで
は、スラブ光導波路１２が１つで足りるので、図１のＷ
ＤＭフィルタと比較して小型化が可能である。
【０００９】このＷＤＭフィルタが光デマルチプレクサ
として使用される場合には、光導波路１４のうちの１つ
が入力ポートとなり、他の複数が出力ポートとなる。一
方、このＷＤＭフィルタが光マルチプレクサとして使用
される場合には、光導波路１４のうちの１つが出力ポー
トとなり、他の複数が入力ポートとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図１に示されるＷＤＭ
フィルタは大型化しがちである。このように大型化する
のは、光導波路６を含む回折格子において要求される光
路長差を発生させるために光導波路６を長く形成する必
要があることと、２つのスラブ光導波路２及び４が必要
であることとに起因している。
【００１１】図２に示されるＷＤＭフィルタは、反射素
子１８の製造プロセスが複雑であることに起因して、製
造が容易でないという問題を有している。例えば、回折
格子により各反射素子１８を提供しようとする場合、回
折格子を得るための複数回の露光を含む複雑な製造プロ
セスが必要である。
【００１２】簡単なプロセスで反射素子を得るために、
各光導波路１６の端面をその光路に対して垂直に形成
し、その端面に直接反射膜を形成することが試みられる
かも知れない。そのような垂直な端面はエッチングによ
り得ることができるが、エッチングは端面上における特
に縁部の垂直性を本質的に劣化させる。このような垂直
性の劣化は、例えば各光導波路１６の材質として適当な
石英ガラスのエッチング速度が小さいことに部分的に起
因している。
【００１３】図１及び図２に示されるＷＤＭフィルタに
共通の課題として、温度特性（特性の温度依存性）を除
去することがある。即ち、光導波路６又は１６の屈折率
の温度係数が０ではないことに起因して、μｍオーダの
合波（マルチプレキシング）又は分波（デマルチプレキ
シング）に対して温度変動が影響を与えるのである。そ
の結果、所要の特性を得るための使用可能な温度範囲が
狭いという問題がある。
【００１４】よって、本発明の目的は、小型化に適し且
つ製造が容易なＷＤＭフィルタを得るのに適した光デバ
イス及びその製造方法を提供することにある。本発明の
他の目的は、使用可能な温度範囲が広いＷＤＭフィルタ
を得るのに適した光デバイス及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
ると、小型化に適し且つ製造が容易な光デバイスが提供
される。この光デバイスは、互いに対向する第１及び第
２の端面を有するスラブ光導波路と、スラブ光導波路の
第１の端面に光学的に接続される第１の複数の光導波路
と、スラブ光導波路の第２の端面に光学的に接続される
第２の複数の光導波路とを備えている。第２の複数の光
導波路の各々は２つの端部を有しており、その一方がス
ラブ光導波路の第２の端面に光学的に接続される。各他
方の端部には反射器が光学的に接続される。第２の複数
の光導波路の各々は、実質的に均等な第１の幅を有する
第１のキャビティと、第１のキャビティ及び反射器の間
に設けられ第１の幅よりも大きな第２の幅を有する第２
のキャビティとを含む。
【００１６】この構成によると、反射器に接続される第
２のキャビティは第１のキャビティよりも大きな幅を有
しているので、例えばエッチングにより各キャビティを
作製する場合に各第２のキャビティの端面の各第１のキ
ャビティに対応する部分を光路に対して正確に垂直にす
ることができるので、その垂直な面に例えば反射膜を形
成することにより極めて容易に反射器を提供することが
できる。従って、この光デバイスは、製造が容易なＷＤ
Ｍフィルタを得るのに適している。また、この構成では
スラブ光導波路は１つで足り、また、回折格子の機能を
得るために第２の複数の光導波路間に光路長差を設ける
のが容易であるので、この光デバイスは小型なＷＤＭフ
ィルタを得るのに適している。
【００１７】本発明の第２の側面によると、小型化に適
し且つ製造が容易な光デバイスの製造方法が提供され
る。この方法は、（ａ）スラブ光導波路と該スラブ光導
波路に接続される第１の複数のキャビティとを含む光導
波構造を形成するステップと、（ｂ）上記第１の複数の
キャビティにそれぞれ接続される第２の複数のキャビテ
ィを形成するステップと、（ｃ）該第２の複数のキャビ
ティの各々の端面を該各キャビティに対して実質的に垂
直に形成するステップと、（ｄ）該各端面に反射器を形
成するステップとを備えている。
【００１８】本発明の第３の側面によると、小型化に適
し且つ使用可能な温度範囲が広い光デバイスが提供され
る。この光デバイスは、互いに対向する第１及び第２の
端面を有するスラブ光導波路と、該スラブ光導波路の第
１の端面に光学的に接続される第１の複数の光導波路
と、各々２つの端部を有し該端部のうちの一方が上記ス
ラブ光導波路の第２の端面に光学的に接続される第２の
複数の光導波路と、該第２の複数の光導波路の各々の他
方の端部に光学的に接続される反射器とを備えている。
上記第２の複数の光導波路の各々は、屈折率の第１の温
度係数を有する第１のキャビティと、上記第１の温度係
数の符号と異なる符号の屈折率の第２の温度係数を有す
る第２のキャビティとからなる。
【００１９】この構成によると、第１のキャビティの屈
折率の温度係数の符号と第２のキャビティの屈折率の温
度係数の符号とが逆であるので、温度変化に起因する第
１のキャビティの光路長変化を第２のキャビティの光路
長変化により抑圧（望ましくは相殺）することができ、
第２の複数の光導波路の各々における光路長変化を小さ
くすることができる。その結果、この光デバイスの使用
可能温度範囲が広がる。
【００２０】本発明の第４の側面によると、使用可能な
温度範囲が広い光デバイスが提供される。この光デバイ
スは、第１及び第２のスラブ光導波路と、該第１及び第
２のスラブ光導波路の間に設けられ互いに異なる光路長
を有する複数の光導波路とを備えている。該複数の光導
波路の各々は、屈折率の第１の温度係数を有する第１の
キャビティと、上記第１の温度係数の符号と異なる符号
の屈折率の第２の温度係数を有する第２のキャビティと
からなる。
【００２１】この構成によると、本発明の第３の側面に
よる光デバイスにおける原理と同様の原理に従って、例
えば図１に示されるＷＤＭフィルタの使用温度範囲が広
くなる。
【００２２】本発明の第５の側面によると、小型化に適
し且つ製造が容易な光デバイスが提供される。この光デ
バイスは、互いに対向する第１及び第２の端面を有する
スラブ光導波路と、該スラブ光導波路の第１の端面に光
学的に接続される第１の複数の光導波路と、各々２つの
端部を有し該端部のうちの一方が上記スラブ光導波路の
第２の端面に光学的に接続される第２の複数の光導波路
と、該第２の複数の光導波路の各々の他方の端部の周囲
に設けられ上記他方の端部に対向する壁面を有する高分
子材料からなるキャビティと、上記各壁面上に形成され
た反射器とを備えている。
【００２３】本発明の第６の側面によると、小型化に適
し且つ製造が容易な光デバイスの製造方法が提供され
る。この方法は、（ａ）スラブ光導波路と該スラブ光導
波路に接続される複数の光導波路とを含む光導波構造を
形成するステップと、（ｂ）上記複数の光導波路の各々
の端部の周囲に高分子材料からなるキャビティを形成す
るステップと、（ｃ）上記キャビティに上記各々の端部
に対向する壁面を形成するステップと、（ｄ）上記壁面
に反射器を形成するステップとを備えている。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施の形
態を詳細に説明する。図３は本発明によるＷＤＭ（波長
分割多重）フィルタの第１実施形態を示す平面図、図４
は図３における要部の破断斜視図である。Ｓｉからなる
基板２０上には、ＳｉＯ2 にフッ素をドープしてなる比
較的低屈折率なバッファ層２２が形成されている。バッ
ファ層２２及びバッファ層２２と同等の屈折率を有する
図示しないクラッド層との間の屈折率差によって得られ
る光導波構造が、バッファ層２２上に設けられている。
この光導波構造は、互いに対向する端面２４Ａ及び２４
Ｂを有するスラブ光導波路（平面光導波路）２４と、ス
ラブ光導波路２４の端面２４Ａに光学的に接続される第
１の複数の光導波路２６と、スラブ光導波路２４の端面
２４Ｂに光学的に接続される第２の複数の光導波路２８
とを含む。光導波路２４，２６及び２８の各々はドーパ
ントを含まないＳｉＯ2 からなり、比較的高い屈折率を
有している。スラブ光導波路２４の端面２４Ａ及び２４
Ｂはクラッド層との境界面によって定義される。
【００２５】光導波路２８の各々は、実質的に均等な第
１の幅を有する第１のキャビティ３０と、第１の幅より
も大きな第２の幅を有する第２のキャビティ３２とから
なる。第１のキャビティ３０はスラブ光導波路２４の端
面２４Ｂに光学的に接続される。この実施形態では、光
導波路３０の各々は直線的であり、光導波路３０は放射
状に設けられている。
【００２６】第２のキャビティ３２の各々は、第１のキ
ャビティ３０の各々に実質的に垂直な端面３２Ａを有し
ている。各端面３２Ａ上には、例えば金属膜からなる反
射器３４が形成されている。
【００２７】光導波路２８及び反射器３４が反射型の回
折格子として機能するために、光導波路２８は互いに異
なる光路長を有している。具体的には、隣り合う光導波
路２８の光路長差は、特定波長の反射光に対して２πの
整数倍だけ位相差がつくように設定されている。
【００２８】スラブ光導波路２４の端面２４Ａ及び２４
Ｂの各々は、ローランド（Ｈ．Ａ．Ｒｏｗｌａｎｄ）の
円をなしている。それにより、光導波路２６のうちの１
つは他の１つと特定波長によって結合される。
【００２９】後述するように、反射器３４が互いに平行
に配置されるように、各光導波路２８の少なくとも一部
が湾曲していてもよい。この実施形態によると、第２の
キャビティ３２の各幅が第１のキャビティ３０の各幅よ
りも大きく設定されているので、各端面３２Ａの少なく
とも各第１のキャビティ３０に対向する部分を高精度に
第１のキャビティ３０の光路に対して垂直にすることが
できる。端面３２Ａを例えばエッチングにより形成する
場合、もし第２のキャビティ３２の幅が第１のキャビテ
ィ３０の幅と等しいとすると、ＳｉＯ2 に対するエッチ
ング速度が比較的小さいことにより、マスク材のエッジ
の後退に起因して各端面３２Ａの縁部の角度誤差が５°
以上になるかもしれない。これに対して、この実施形態
のように、第２のキャビティ３２の幅を相対的に大きく
しておくことによって、端面３２Ａの縁部の角度誤差が
５°以上であったとしても、端面３２Ａの少なくとも第
１のキャビティ３０に対向する部分の角度誤差を１°乃
至２°よりも小さくすることができ、反射器３４による
反射光を高効率で第１のキャビティ３０に結合すること
ができる。
【００３０】この実施形態では、光導波路２６は１７本
あり、光導波路２８は約８０本ある。第１のキャビティ
３０の幅及び高さは約６μｍであり、第２のキャビティ
３２の幅は約２１μｍである。第２のキャビティ３２の
長さ及び高さはそれぞれ約１５μｍ及び６μｍである。
隣り合う光導波路２８の光路長差は約１００μｍであ
る。従って、基板２０のサイズを例えば１５ｍｍ×２．
５ｍｍとすることができ、小型なＷＤＭフィルタの提供
が可能になる。
【００３１】図５乃至図７を参照して、第１実施形態の
ＷＤＭフィルタを光マルチプレクサ及び光デマルチプレ
クサとして使用可能であることを説明する。図５はその
実証実験において用いられた測定系を示している。
【００３２】ここでは、第１の複数の光導波路２６（＃
１〜＃１７）のうちの中央の光導波路２６（＃９）が白
色光源としてのスーパールミネッセンスダイオード（Ｓ
ＬＤ）３６に接続されている。他の光導波路２６のいく
つかは光スペクトラムアナライザ３８に接続される。
【００３３】ＳＬＤ３６からの比較的広い帯域の光が光
導波路２６（＃９）を介してスラブ光導波路２４内に導
き入れられ、光導波路２８及び反射器３４によって回折
を受ける。この光導波構造の前述した構成により、光導
波路２６（＃９）に導波されている光の広い帯域の内の
複数の狭い帯域が他の光導波路２６と個別的に結合され
る。
【００３４】図６は、図５の測定系における他の光導波
路２６のうちの１つから出力される光の波長特性を示し
ている。縦軸は光強度（３ｄＢ／ｄｉｖ．）、横軸は波
長（ｎｍ）である。
【００３５】複数の（図では３つの）狭い帯域を有する
光がその光導波路２６から出力されていることがわか
る。これらのスペクトルは、波長軸上の限られた範囲で
は周期性を有している。
【００３６】図７は、図５の測定系における他の光導波
路２６の各々からの出力光の中心波長を示している。縦
軸は出力光の中心波長（ｎｍ）、横軸は光導波路２６の
チャネル番号（導波路Ｎｏ．）を示している。
【００３７】導波路Ｎｏ．に従って出力光の中心波長が
ほぼ線形的に変化していることがわかる。尚、得られた
フリースペクトラルレンジは０．８６ｎｍであり、半値
幅は０．３ｎｍであった。
【００３８】以上の実験結果から、本発明によるＷＤＭ
フィルタを光マルチプレクサ及び光デマルチプレクサと
して使用可能であることが当業者であれば容易に理解し
得るであろう。
【００３９】図８は本発明によるＷＤＭフィルタの第２
実施形態を示す要部破断斜視図である。図４において各
第１のキャビティ３０と各第２のキャビティ３２とが一
体であるのと対比して、この第２実施形態では、各第２
のキャビティ３２′は各第１のキャビティ３０と別体で
ある。
【００４０】第１のキャビティ３０、スラブ光導波路１
２及び光導波路１４は、第１実施形態におけるのと同様
に石英（ＳｉＯ2 ）を主成分とするガラス（石英ガラ
ス）から形成されている。石英ガラスにより光導波構造
を提供する場合、所要の屈折率の値及び形状を得ること
ができ、また、偏光依存性を排除することができる。
【００４１】この実施形態では、第１のキャビティ３０
の幅よりも大きい幅を有する第２のキャビティ３２′
は、ポリイミド及びシロキサン重合体（シリコーン）等
の高分子材料から形成されている。高分子材料のエッチ
ング速度は通常石英ガラスのエッチング速度よりも十分
に大きいので、反射器３４を形成すべき第２のキャビテ
ィ３２′の端面をエッチングにより形成する場合に、そ
の端面の垂直性を得るのが容易である。
【００４２】また、石英ガラスの屈折率の温度係数が通
常正の値をとるのに対して、多くの高分子材料では、屈
折率の温度係数が負の値をとるので、このように符号の
異なる屈折率の温度係数を有する第１のキャビティ３０
と第２のキャビティ３２′とを組み合わせて各光導波路
２８を構成することによって、温度変化に起因する各光
導波路２８の光路長の変化を小さく抑えることができ、
使用可能温度範囲の広いＷＤＭフィルタの提供が可能に
なる。例えば、ポリイミドの屈折率の温度係数の絶対値
は石英ガラスの屈折率の温度係数の絶対値に比べて２桁
程度大きいので、第２のキャビティ３２′の長さが第１
のキャビティ３０の長さの１００分の１程度の場合であ
っても、温度変化による光路長変化を小さく抑える効果
は大きい。
【００４３】図９の（Ａ）〜（Ｆ）は第２実施形態のＷ
ＤＭフィルタを得るのに適した製造プロセスを示す図で
ある。まず、図９の（Ａ）に示されるように、Ｓｉから
なる基板２０上にフッ素をドープしたＳｉＯ2 からなる
低屈折率のバッファ層を形成し、バッファ層２２上にフ
ッ素をドープしていない高屈折率なＳｉＯ2 層をプラズ
マＣＶＤ法により形成し、ドライエッチングによりその
ＳｉＯ2 層を部分的に除去することによって、光導波路
２６及び２８並びにスラブ光導波路２４を得る。ここで
は、光導波路２８の第１のキャビティ３０だけが図示さ
れている。
【００４４】次いで、図９の（Ｂ）に示されるように、
フッ素がドープされたＳｉＯ2 からなる低屈折率なオー
バークラッド４０をプラズマＣＶＤ法によりバッファ層
２２及びキャビティ３０上に形成する。
【００４５】続いて、図９の（Ｃ）に示されるように、
ドライエッチングによりキャビティ３０及びオーバーク
ラッド４０をドライエッチングにより選択的に除去し、
バッファ層２２の上面２２Ａを部分的に露出させる。こ
の場合、キャビティ３０及びオーバークラッド４０を構
成しているＳｉＯ2 に対するエッチング速度は低いの
で、エッチングに際してのマスク材のエッジ後退に起因
してキャビティ３０の端面を垂直に形成するのが困難で
あるが、本発明では、キャビティ３０の端面の精度のよ
い垂直性は要求されない。
【００４６】続いて、図９の（Ｄ）に示されるように、
キャビティ３０の端面に密着するように高分子材料から
なるキャビティブロックＲをバッファ層２２の上面２２
Ａ上に形成する。キャビティブロックＲの屈折率は、例
えばキャビティ３０の屈折率に等しくなるようにされて
いる。
【００４７】その後、図９の（Ｅ）に示されるように、
キャビティブロックＲをドライエッチングにより選択的
に除去することによって、垂直端面を有する第２のキャ
ビティ３２′を得る。高分子材料のエッチング速度はＳ
ｉＯ2 のエッチング速度に比べて十分に大きいので、キ
ャビティ３２′の垂直端面の精度は極めて良好である。
【００４８】最後に図９の（Ｆ）に示されるように、キ
ャビティ３２′の垂直端面上に、例えば金属膜からなる
反射器３４を形成する。金属膜からなる反射器３４は、
蒸着等により容易に作製可能である。特に、反射器３４
の材質として銀、銅或いは銅合金を選ぶことによって、
波長１．５５μｍ帯における反射率を高くすることがで
きる。
【００４９】この実施形態において、第２のキャビティ
３２′の幅を第１のキャビティ３０の幅よりも大きくし
ているのは、第１実施形態における原理に準じて第２の
キャビティ３２′の垂直端面の第１のキャビティ３０に
対向する部分の垂直性を更に向上させるためである。従
って、この実施形態のように第２のキャビティ３２′を
高分子材料から形成している場合には、前述したような
エッチング速度の違いにより垂直端面の精度をよくする
ことができるので、本発明による製造プロセスは、第２
のキャビティ３２′の幅が第１のキャビティ３０の幅よ
りも大きいことによっては限定されない。即ち、第２の
キャビティ３２′の幅は第１のキャビティ３０の幅に実
質的に等しくてもよい。
【００５０】図１０は本発明によるＷＤＭフィルタの第
３実施形態を示す要部破断斜視図である。これまでの実
施形態では、複数の第１のキャビティ３０に対して複数
の第２のキャビティ３２（３２′）が設けられているの
と対比して、この実施形態では、複数の第１のキャビテ
ィ３０に対して共通の第２のキャビティ４２が設けられ
ている。キャビティ４２は高分子材料から形成される。
【００５１】キャビティ４２は、各キャビティ３０の端
部を覆うように設けられており、各端部に対向する壁面
４２Ａを有している。各壁面４２Ａは各キャビティ３０
に対して実質的に垂直である。
【００５２】壁面４２Ａは、キャビティ３０の長さが異
なることにより、階段状に形成されており、この階段状
の面上に金属膜４４を形成することによって、各キャビ
ティ３０に対する反射器が得られている。キャビティ４
２の高分子材料としては、ポリイミド或いはシロキサン
重合体が適している。
【００５３】この実施形態においても、高分子材料から
なるキャビティ４２を用いているので、エッチングによ
り各壁面４２Ａの垂直性を得るのが容易であり、また、
使用可能な温度範囲が広くなる。
【００５４】尚、第３実施形態によるＷＤＭフィルタは
図９の製造プロセスに準じて製造することができるの
で、その製造プロセスの詳細については説明を省略す
る。図１１は本発明によるＷＤＭフィルタの第４実施形
態を示す要部破断斜視図である。
【００５５】これまでの実施形態では、反射器がキャビ
ティの最外面に形成されているのに対して、この実施形
態では、複数のキャビティ３０に共通に設けられるキャ
ビティ４２′に複数の凹部を形成することによってキャ
ビティ３０の端部に対向する壁面４２Ａ′を得、各壁面
４２Ａ′上に反射器４４′を形成している。
【００５６】キャビティ４２′は高分子材料から形成さ
れ、この場合、各壁面４２Ａ′をエッチングにより得る
場合にその垂直性を確保するのが容易である。また、石
英ガラスからなるキャビティ３０が正の屈折率温度係数
を有しているのに対して、高分子材料からなるキャビテ
ィ４２′は負の屈折率温度係数を有しているので、この
ＷＤＭフィルタの使用可能温度範囲が広がる。
【００５７】特にこの実施形態では、各壁面４２Ａ′と
キャビティ３０の端部との間の距離をキャビティ４２′
の強度を保ったまま小さくすることができるので、キャ
ビティ３０からのビーム広がりを小さく抑えることがで
き、反射器４４′における反射光のキャビティ３０への
結合効率を高めることができる。
【００５８】尚、このＷＤＭフィルタは図９の製造プロ
セスに準じて製造することができるので、その製造プロ
セスの詳細については説明を省略する。図１２は本発明
によるＷＤＭフィルタの第５実施形態を示す平面図であ
る。この実施形態は、反射器３４が互いに平行になるよ
うに光導波路２８の少なくとも一部が湾曲して形成され
ている点で特徴付けらける。具体的には、第１のキャビ
ティ３０が中央部から外側に向かうに従って大きくなる
湾曲率で湾曲している。
【００５９】この構成によると、例えば反射器３４を形
成するためのエッチングプロセスに方向性がある場合
に、紙面上における２軸方向のステップ移動動作だけに
よって基板２０の最適な位置決めを行うことができる。
【００６０】図１３は本発明によるＷＤＭフィルタの第
６実施形態を示す平面図である。図２の従来のＷＤＭフ
ィルタと対比して、この実施形態では、光導波路１６の
各々は、屈折率の第１の温度係数を有する第１のキャビ
ティ１６Ａと第１の温度係数の符号と異なる符号の屈折
率の第２の温度係数を有する第２のキャビティ１６Ｂと
からなる。
【００６１】望ましくは、第１及び第２の温度係数の絶
対値並びにキャビティ１６Ａ及び１６Ｂの形状（長さ及
び面積等）は、光導波路１６の各々の光路長の温度係数
が実質的に０になるように設定されている。
【００６２】図示された例では、第２のキャビティ１６
Ｂは第１のキャビティ１６Ａの間に設けられているが、
キャビティ１６Ｂは光導波路１６の各々の端部に設けら
れていてもよい。
【００６３】また、各キャビティ１６Ｂは複数個に分割
されて各キャビティ１６Ａの途中に分散して設けられて
いてもよく、この場合、個々の長さが短くなるため、光
の散乱損はトータルで小さくなる。
【００６４】キャビティ１６Ａとスラブ光導波路１２と
光導波路１４とは、例えば石英ガラスからなり、この場
合、キャビティ１６Ｂをポリイミド及びシロキサン重合
体等の高分子材料から形成することによって、前述のよ
うな屈折率の温度係数の設定を得ることができる。
【００６５】この構成によると、前述した原理に従っ
て、小型化に適し且つ使用可能温度範囲が広いＷＤＭフ
ィルタの提供が可能になる。図１４は本発明によるＷＤ
Ｍフィルタの第７実施形態を示す平面図である。図１の
従来のＷＤＭフィルタと対比して、この実施形態では、
光導波路６の各々は、屈折率の第１の温度係数を有する
第１のキャビティ６Ａと第１の温度係数の符号と異なる
符号の屈折率の第２の温度係数を有する第２のキャビテ
ィ６Ｂとからなる。
【００６６】望ましくは、第１及び第２の温度係数の絶
対値並びにキャビティ６Ａ及び６Ｂの形状（長さ及び面
積等）は、光導波路６の各々の光路長の温度係数が実質
的に０になるように設定されている。
【００６７】図示された例では、第２のキャビティ６Ｂ
は第１のキャビティ６Ａの間に設けられているが、キャ
ビティ６Ｂは光導波路６の各々の端部に設けられていて
もよい。
【００６８】キャビティ６Ａとスラブ光導波路２及び４
と光導波路８及び１０とは、例えば石英ガラスからな
り、この場合、キャビティ６Ｂをポリイミド及びシロキ
サン重合体等の高分子材料から形成することによって、
前述のような屈折率の温度係数の設定を得ることができ
る。
【００６９】この構成によると、前述した原理に従っ
て、使用可能温度範囲が広いＷＤＭフィルタの提供が可
能になる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
小型化に適し且つ製造が容易なＷＤＭフィルタを得るの
に適した光デバイス及びその製造方法の提供が可能にな
るという効果が生じる。
【００７１】また、本発明によると、使用可能な温度範
囲が広いＷＤＭフィルタを得るのに適した光デバイス及
びその製造方法の提供が可能になるという効果も生じ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＷＤＭフィルタの一例を示す平面図であ
る。
【図２】従来のＷＤＭフィルタの他の例を示す平面図で
ある。
【図３】本発明によるＷＤＭフィルタの第１実施形態を
示す平面図である。
【図４】図３における要部の破断斜視図である。
【図５】第１実施形態における測定系を示す図である。
【図６】図５の測定系における出力光の波長特性を示す
図である。
【図７】図５の測定系における各光導波路からの出力光
中心波長を示す図である。
【図８】本発明によるＷＤＭフィルタの第２実施形態を
示す要部破断斜視図である。
【図９】第２の実施形態に適した製造プロセスを示す図
である。
【図１０】本発明によるＷＤＭフィルタの第３実施形態
を示す要部破断斜視図である。
【図１１】本発明によるＷＤＭフィルタの第４実施形態
を示す要部破断斜視図である。
【図１２】本発明によるＷＤＭフィルタの第５実施形態
を示す平面図である。
【図１３】本発明によるＷＤＭフィルタの第６実施形態
を示す平面図である。
【図１４】本発明によるＷＤＭフィルタの第７実施形態
を示す平面図である。
【符号の説明】
２，４，１２，２４ スラブ光導波路 ６，８，１０，１４，１６，２６，２８ 光導波路

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに対向する第１及び第２の端面を有
    するスラブ光導波路と、 該スラブ光導波路の第１の端面に光学的に接続される第
    １の複数の光導波路と、 各々２つの端部を有し該端部のうちの一方が上記スラブ
    光導波路の第２の端面に光学的に接続される第２の複数
    の光導波路と、 該第２の複数の光導波路の各々の他方の端部に光学的に
    接続される反射器とを備え、 上記第２の複数の光導波路の各々は、実質的に均等な第
    １の幅を有する第１のキャビティと、該第１のキャビテ
    ィ及び上記反射器の間に設けられ上記第１の幅よりも大
    きな第２の幅を有する第２のキャビティとを含む光デバ
    イス。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第２のキャビティは高分子材料からなる光デバイ
    ス。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第２のキャビティはポリイミド又はシロキサン重合
    体からなる光デバイス。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第２のキャビティは上記第１のキャビティのエッチ
    ング速度よりも大きなエッチング速度の材質からなる光
    デバイス。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第１のキャビティは石英を主成分とするガラスから
    なる光デバイス。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記反射器は上記第２のキャビティの端面に形成された
    金属膜からなる光デバイス。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の光デバイスであって、 上記金属膜は銀、銅又は銅合金からなる光デバイス。
  8. 【請求項８】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第１のキャビティは屈折率の第１の温度係数を有
    し、 上記第２のキャビティは上記第１の温度係数の符号と異
    なる符号の屈折率の第２の温度係数を有している光デバ
    イス。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載の光デバイスであって、 上記第２の複数の光導波路は互いに異なる光路長を有し
    ている光デバイス。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載の光デバイスであっ
    て、 上記反射器が互いに平行になるように上記第２の複数の
    光導波路の少なくとも一部が湾曲している光デバイス。
  11. 【請求項１１】 光デバイスの製造方法であって、 （ａ）スラブ光導波路と該スラブ光導波路に接続される
    第１の複数のキャビティとを含む光導波構造を形成する
    ステップと、 （ｂ）上記第１の複数のキャビティにそれぞれ接続され
    る第２の複数のキャビティを形成するステップと、 （ｃ）該第２の複数のキャビティの各々の端面を該各キ
    ャビティに対して実質的に垂直に形成するステップと、 （ｄ）該各端面に反射器を形成するステップとを備えた
    方法。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の方法であって、 上記第１の複数のキャビティの各々は実質的に均等な第
    １の幅を有し、 上記第２の複数のキャビティの各々は上記第１の幅より
    も大きな第２の幅を有している方法。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の方法であって、 上記光導波構造は石英を主成分とするガラスによって提
    供される方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の方法であって、 上記第２のキャビティは高分子材料からなり、 上記ステップ（ｃ）は上記高分子材料をエッチングする
    ステップを含む方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の方法であって、 上記高分子材料はポリイミド又はシロキサン重合体であ
    る方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１１に記載の方法であって、 上記ステップ（ａ）は第１のエッチング速度でのエッチ
    ングにより上記光導波構造を得るステップを含み、 上記ステップ（ｃ）は上記第１のエッチング速度よりも
    大きい第２のエッチング速度でのエッチングにより上記
    各々の端面を得るステップを含む方法。
  17. 【請求項１７】 互いに対向する第１及び第２の端面を
    有するスラブ光導波路と、 該スラブ光導波路の第１の端面に光学的に接続される第
    １の複数の光導波路と、 各々２つの端部を有し該端部のうちの一方が上記スラブ
    光導波路の第２の端面に光学的に接続される第２の複数
    の光導波路と、 該第２の複数の光導波路の各々の他方の端部に光学的に
    接続される反射器とを備え、 上記第２の複数の光導波路の各々は、屈折率の第１の温
    度係数を有する第１のキャビティと、上記第１の温度係
    数の符号と異なる符号の屈折率の第２の温度係数を有す
    る第２のキャビティとからなる光デバイス。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１及び第２の温度係数の絶対値並びに上記第１及
    び第２のキャビティの形状は、上記第２の複数の光導波
    路の各々の光路長の温度係数が実質的に０になるように
    設定される光デバイス。
  19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２のキャビティは上記第１のキャビティの途中に
    設けられる光デバイス。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の光デバイスであっ
    て、 上記各第２のキャビティが複数あり、該複数のキャビテ
    ィが上記各第１のキャビティの途中に分散して設けられ
    る光デバイス。
  21. 【請求項２１】 請求項１７に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１のキャビティは石英を主成分とするガラスから
    なり、 上記第２のキャビティは高分子材料からなる光デバイ
    ス。
  22. 【請求項２２】 第１及び第２のスラブ光導波路と、 該第１及び第２のスラブ光導波路の間に設けられ互いに
    異なる光路長を有する複数の光導波路とを備え、 該複数の光導波路の各々は、屈折率の第１の温度係数を
    有する第１のキャビティと、上記第１の温度係数の符号
    と異なる符号の屈折率の第２の温度係数を有する第２の
    キャビティとからなる光デバイス。
  23. 【請求項２３】 請求項２２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１のスラブ光導波路に接続される少なくとも１つ
    の入力光導波路と、 上記第２のスラブ光導波路に接続される複数の出力光導
    波路とを更に備えた光デバイス。
  24. 【請求項２４】 請求項２２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１及び第２の温度係数の絶対値並びに上記第１及
    び第２のキャビティの形状は、上記複数の光導波路の各
    々の光路長の温度係数が実質的に０になるように設定さ
    れる光デバイス。
  25. 【請求項２５】 請求項２２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２のキャビティは上記第１のキャビティの途中に
    設けられる光デバイス。
  26. 【請求項２６】 請求項２２に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第１のキャビティは石英を主成分とするガラスから
    なり、 上記第２のキャビティは高分子材料からなる光デバイ
    ス。
  27. 【請求項２７】 互いに対向する第１及び第２の端面を
    有するスラブ光導波路と、 該スラブ光導波路の第１の端面に光学的に接続される第
    １の複数の光導波路と、 各々２つの端部を有し該端部のうちの一方が上記スラブ
    光導波路の第２の端面に光学的に接続される第２の複数
    の光導波路と、 該第２の複数の光導波路の各々の他方の端部の周囲に設
    けられ上記他方の端部に対向する壁面を有する高分子材
    料からなるキャビティと、 上記各壁面上に形成された反射器とを備えた光デバイ
    ス。
  28. 【請求項２８】 請求項２７に記載の光デバイスであっ
    て、 上記高分子材料はポリイミド又はシロキサン重合体であ
    る光デバイス。
  29. 【請求項２９】 請求項２７に記載の光デバイスであっ
    て、 上記第２の複数の光導波路の各々は屈折率の第１の温度
    係数を有し、 上記キャビティは上記第１の温度係数の符号と異なる符
    号の屈折率の第２の温度係数を有している光デバイス。
  30. 【請求項３０】 光デバイスの製造方法であって、 （ａ）スラブ光導波路と該スラブ光導波路に接続される
    複数の光導波路とを含む光導波構造を形成するステップ
    と、 （ｂ）上記複数の光導波路の各々の端部の周囲に高分子
    材料からなるキャビティを形成するステップと、 （ｃ）上記キャビティに上記各々の端部に対向する壁面
    を形成するステップと、 （ｄ）上記壁面に反射器を形成するステップとを備えた
    方法。
  31. 【請求項３１】 請求項３０に記載の方法であって、 上記ステップ（ｃ）は上記キャビティをエッチングする
    ステップを含む方法。
  32. 【請求項３２】 請求項３０に記載の方法であって、 上記高分子材料はポリイミド又はシロキサン重合体であ
    る方法。
  33. 【請求項３３】 請求項３０に記載の方法であって、 上記光導波構造は石英を主成分とするガラスによって提
    供される方法。
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