アサーマルＡＷＧモジュール
【課題】より高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを提供する。
【解決手段】アサーマルＡＷＧモジュール１０は、ＡＷＧ１１の導波路の一部を切断して分離し、分離された２つのチップを補償板３３により連結したアサーマルＡＷＧチップ１２と、開口部１４を有しアサーマルＡＷＧチップ１２を収容するパッケージ１３と、開口部１４を塞ぐ蓋１５とを備える。ＡＷＧ１１の導波路の切断部と補償板３３を覆い、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１と、マッチングゲル５１を覆う第２のマッチングゲル５２とを備える。針入度が高くかつ密着性に優れた第１のマッチングゲル５１により導波路の切断部と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になる。透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っているので、高湿下での信頼性を確保できる。
【解決手段】アサーマルＡＷＧモジュール１０は、ＡＷＧ１１の導波路の一部を切断して分離し、分離された２つのチップを補償板３３により連結したアサーマルＡＷＧチップ１２と、開口部１４を有しアサーマルＡＷＧチップ１２を収容するパッケージ１３と、開口部１４を塞ぐ蓋１５とを備える。ＡＷＧ１１の導波路の切断部と補償板３３を覆い、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１と、マッチングゲル５１を覆う第２のマッチングゲル５２とを備える。針入度が高くかつ密着性に優れた第１のマッチングゲル５１により導波路の切断部と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になる。透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っているので、高湿下での信頼性を確保できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば波長多重光通信において光合分波器として用いられるアサーマル化（温度無依存化）を図ったアサーマルＡＷＧモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光合分波器（合波器／分波器）の役割を担うアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）型光合分波器では、石英系ガラスの屈折率が温度により変化するために、中心波長に温度依存性がある。その温度依存性をキャンセルするために、補償板を用いた構成のアサーマルＡＷＧが提案されている(特許文献１、特許文献２参照)。このアサーマルＡＷＧでは、２つのスラブ導波路の一方が光の経路と交わる交差分離面によって切断され、分離された２つのチップが補償板により連結されている。このアサーマルＡＷＧでは、温度が変化すると、補償板の伸縮により、２つのチップの一方がその他方に対して、交差分離面に沿ってスライドすることで、温度依存性がキャンセルされる。 このようなアサーマルＡＷＧにおいては、導波路の一部（２つのスラブ導波路の一方）が切断されているために、その切断部に導波路の屈折率と整合したマッチングオイルを充填する方法が用いられている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４２１６０８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４６３２号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のアサーマルＡＷＧ（チップ）をパッケージに収容してアサーマルＡＷＧモジュールを高温高湿下（例えば８５℃／８５％）で使用した場合、補償板をチップに固定する接着剤の劣化により、中心波長が変動してしまうといった問題があった。さらに、導波路の一部（２つのスラブ導波路の一方）の切断部にマッチングオイルを充填した場合は、そのオイルが漏れないようにパッケージに工夫を施さなければならなかった。これらの問題を解決するために、パッケージの開口部を塞ぐ蓋を溶接によりパッケージに固定するハーメチック構造を採用することが考えられるが、コストが高くなるなどの問題がある。
【０００５】
低コストでアサーマルＡＷＧモジュールを作製するために、マッチングオイルに代えて、導波路の屈折率と整合したマッチングゲルを、導波路の切断部と補償板を覆うように充填することが考えられる。しかし、マッチングゲルは、高湿下での信頼性を確保するための透湿度の低さ（耐湿性）と、補償板の動きを柔軟に許容しＡＷＧとの密着性を上げる針入度の高さとがトレードオフの関係になっている。このため、単一のマッチングゲルでは、それら２つの性質（透湿度の低さと針入度の高さ）を共に最良のものにすることが出来ないといった問題が生じている。つまり、それら２つの性質のバランスの取れたマッチングゲルを選定するのが難しいといった問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、高温高湿下で使用した場合においても高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを低コストで実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、ＡＷＧの導波路の一部を切断して分離し、分離されたチップを補償板により連結したアサーマルＡＷＧチップと、開口部を有し前記アサーマルＡＷＧチップを収容するパッケージと、前記開口部を塞ぐ蓋と、少なくとも前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲルと、前記第１のマッチングゲルを覆う第２のマッチングゲルと、を備えることを特徴とする。
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第２のマッチングゲルが、前記第１のマッチングゲルよりも透湿度が低いゲルであることを特徴とする
【０００８】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記ＡＷＧは、少なくとも１本以上の入力導波路と、該入力導波路に接続された入力スラブ導波路と、複数本の出力導波路と、該出力導波路が接続された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と前記出力スラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、前記入力スラブ導波路及び前記出力スラブ導波路の一方が、スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面によって２つの導波路チップに分離され、該２つの導波路チップが前記補償板により連結され、温度が変化すると、前記補償板の伸縮により、前記２つの導波路チップの一方がその他方に対して、移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、 前記第１のマッチングゲルは、硬化後の針入度が、１２０以上のシリコーンゲルであり、前記第２のマッチングゲルは、硬化後の透湿度が、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下のシリコーンゲルであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも針入度が低いシリコーンゲルであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆っていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆っていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールに用いるアサーマルＡＷＧチップを示す平面図である。
【図３】図２に示すアサーマルＡＷＧチップを左側から見た側面図である。
【図４】第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの蓋を示す平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るアサーマルＡＷＧの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図、（ｃ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図７】プレッシャークッカ試験の結果を示すグラフで、中心波長変化を示すグラフである。
【図８】プレッシャークッカ試験の結果を示すグラフで、挿入損失変化を示すグラフである。
【図９】ヒートショック試験の結果を示すグラフで、中心波長変化を示すグラフである。
【図１０】ヒートショック試験の結果を示すグラフで、挿入損失変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０を図１乃至図４に基づいて説明する。
図１（ａ）は、第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０の内部構造を示している。このアサーマルＡＷＧモジュール１０は、アサーマルＡＷＧチップ１２と、開口部１４を有しアサーマルＡＷＧチップ１２を収容するパッケージ１３と、開口部１４を塞ぐ蓋１５（図４）とを備える。アサーマルＡＷＧチップ１２は、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１１の導波路の一部を切断して分離され、分離された２つのチップが補償板３３により連結されている。
【００１８】
アサーマルＡＷＧチップ（以下、ＡＷＧチップという。）１２は、例えばシリコンなどの基板上に石英系ガラスの導波路を形成することにより得られる。ＡＷＧチップ１２のＡＷＧ１１は、図２および図３に示すように、１本の入力導波路２０と、該入力導波路２０に接続された入力スラブ導波路２１と、複数本の出力導波路２４と、該出力導波路２４が接続された出力スラブ導波路２３と、入力スラブ導波路２１と出力スラブ導波路２３との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路２２ａからなるアレイ導波路２２と、を備える。入力導波路２０は、２本以上の入力導波路を含む構成であっても良い。
【００１９】
ＡＷＧチップ１２では、入力スラブ導波路２１が、このスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面３０によって２つの導波路チップ（第１の導波路チップ１２ａおよび第２の導波路チップ１２ｂ）に分離されている。交差分離面３０はＡＷＧチップ１２の一端側（図２の上端側）からＡＷＧチップ１２の途中部にかけて設けられている。この交差分離面３０に連通させて、入力スラブ導波路２１と交差しない非交差分離面３１が形成されている。非交差分離面３１は交差分離面３０と直交して設けられている。なお、非交差分離面３１は交差分離面３０と直交しなくてもよい。
【００２０】
また、ＡＷＧチップ１２は、図２に示すように、交差分離面３０と非交差分離面３１とによって、分離スラブ導波路２１ａを含む第１の導波路チップ１２ａと、分離スラブ導波路２１ｂを含む第２の導波路チップ１２ｂとの２つに分離されている。第１の導波路チップ１２ａと第２の導波路チップ１２ｂとが補償板３３により連結されている。この補償板３３は、図３に示す接着箇所４１，４２で第１の導波路チップ１２ａ，第２の導波路チップ１２ｂの表面上にそれぞれ接着剤により固定されている。その補償板３３には、例えばアルミニウム合金１０８０を用いている。
【００２１】
このＡＷＧチップ１２では、温度が変化すると、補償板３３の伸縮により、第１の導波路チップ１２ａが第２の導波路チップ１２ｂに対して、交差分離面３０に沿ってスライドすることで、温度依存性がキャンセルされる。つまり、温度が変化すると入力スラブ導波路２０による集光位置は変化するが、補償板３３の伸縮によって第１の導波路チップ１２ａを第２の導波路チップ１２ｂに対して移動させ、集光位置の変化をキャンセルすることができる。このため、温度が変化しても、同一の光入力導波路２０或いは同一の光出力導波路２４から同一の波長の光を取り出すことができる。これが温度無依存化を図ったアサーマルＡＷＧ１１の原理である。
【００２２】
さらに、アサーマルＡＷＧモジュール１０は、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ＡＷＧ１１の導波路の切断部（図２に示す切断分離面３０）と補償板３３を覆う、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１と、第１のマッチングゲル５１を覆う第２のマッチングゲル５２と、を備える。
本実施形態のアサーマルＡＷＧモジュール１０では、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第１のマッチングゲル５１はＡＷＧ１１の導波路の切断部である切断分離面３０と補償板３３を覆い、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１全体を覆っている。各マッチングゲル５１，５２は、充填後にゲル状に硬化させてある。なお、本実施の形態においては、第２のマッチングゲル５２は、ＡＷＧチップ１１全体を覆う構成としているが、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１全体を覆っていればよい。なお、第２のマッチングゲル５２は、ＡＷＧチップ１１全体を覆う構成とすることで、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
【００２３】
このように、アサーマルＡＷＧモジュール１０では、ＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を第１のマッチングゲル５１で覆い、このマッチングゲル５１の周囲全体を第２層のマッチングゲル５２で覆う二重の封止構造になっている。
【００２４】
第１のマッチングゲル５１は、硬化後は針入度が高く（軟らかく）かつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルである。なお、第１のマッチングゲル５１の硬化後の針入度は、温度が変化による補償板３３の伸縮を妨げず、補償板３３の伸縮により剥離が起こらないようにする観点から、１２０以上であることが好ましい。また、第２のマッチングゲル５２は、硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルである。なお、第２のマッチングゲル５２の硬化後の透湿度は、補償板３３を接着している接着剤に水分が到達しない程度とするために、プレッシャークッカ試験において、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下であることが好ましい。また、ゲルは針入度が高いほど透湿度が大きくなることから、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１よりも針入度が低い（硬い）シリコーンゲルであるのが好ましい。ここで、「針入度」は、アスファルト類の硬さを表わす数値で、針入度が高いほど軟らかい。その試験方法はJIS K6249（未硬化及び硬化シリコーンゴムの試験方法）に規定されている。
【００２５】
第１のマッチングゲル５１と第２のマッチングゲル５２は、各マッチングゲル間で成分が移行（拡散）しない材料を選択するのが好ましい。なお、両者間での移行を抑制するためには、一方をシラン系のシリコーンゲル、もう一方をフッ化物系のシリコーンゲルとすることが好ましく、第１のマッチングゲル５１は、例えば、下記に示すポリジメチルシリコーン等のシリコーンゲルを、第２のマッチングゲル５２は、例えば、下記に示すフッ素化ポリエーテル等のシリコーンゲルを用いることができる。
【００２６】
シリコーンゲルには硬化形態によって付加型と縮合型があり、どちらの型のシリコーンゲルを第１のマッチングゲル５１および第２層のマッチンゲル５２として使用しても良い。また、シリコーンゲルには、２種類以上のシリコーンゲルを混合して用いてもよく、シリコーンゲル以外の熱硬化性のゲルを混合或いは変性したものを用いても良い。また、シリコーンゲルの硬化方法は熱、光、電子線のいずれを用いても良い。さらに、２種類以上の液を混合することで室温でも進む反応が起こりゲル化する２液混合の室温硬化型のゲルを用いると、製造がより容易となる。
【００２７】
さらに、アサーマルＡＷＧモジュール１０では、図４に示すように、蓋１５はネジ（図示省略）でパッケージ１３に固定されており、ハーメチック構造になっていない。図１（ａ）に示すように、パッケージ１３の周壁部１３ａには、複数のネジ穴３４が設けられている。一方、図４に示すように、蓋１５にはネジが挿通する複数の貫通孔３５が設けられている。複数の貫通孔３５にネジをそれぞれ挿通させ、パッケージ１３の複数のネジ穴３４に螺合させて締め付けることにより、蓋１５がパッケージ１３に固定されるようになっている。
なお、本実施の形態においては、マッチングオイルがゲル状となっているため、マッチングオイルが液状である場合と比較して要求されるパッケージの気密性は低くなる。したがって、パッケージの開口部を塞ぐ蓋を溶接によりパッケージに固定するハーメチック構造を用いる必要が無く、上記のようにネジ止めで蓋１５をパッケージ１３に固定しても問題がない。これにより、低コストでＡＷＧモジュールを製造することができる。
【００２８】
アサーマルＡＷＧモジュール１０では、波長の異なる複数の光が多重化された光（λ１〜λｎ）が入力導波路２０に入射すると、この光は、入力スラブ導波路２１で回折により広がり、アレイ導波路２２に入射する。アレイ導波路２２の複数のチャネル導波路２２ａは一定の光路長差ΔＬをもって配列されているため、アレイ導波路２２の出力端では、それぞれのチャネル導波路２２ａを通過した光に位相差が付けられる。アレイ導波路２２を通過した光は出力スラブ導波路２３に伝搬され、回折により広がるが、それぞれのチャネル導波路２２ａを通過した光は互いに干渉し、結果として波面の揃う方向にのみ強め合い集光する。その集光位置に光出力導波路２４を形成することによって、波長の異なった光を波長ごとに異なる光出力導波路２４から出力することができる。すなわち、ＡＷＧ１１は、光入力導波路２０から入力される互いに異なる複数の波長をもった多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出力導波路２４から出力する光分波機能を有している。
【００２９】
ＡＷＧ１１は、上記のような特性を有するために、波長多重伝送に適用する光分波用の光透過デバイスとして用いることができる。
各光出力導波路２４の出射端に光出力用の光ファイバアレイ２５の各光ファイバ２６（図１（ａ）参照）を接続することにより、各光ファイバ２６を介して、各波長の光が取り出される。また、光入力導波路２０の入射端に光入力用の光ファイバアレイ２７の光ファイバ２８（図１（ａ）参照）を接続することにより、光ファイバ２８を介して、光が入射される。
【００３０】
また、ＡＷＧ１１は、光回路の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、上記とは逆に、各光出力導波路２４から互いに波長が異なる複数の光を入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、１本の光入力導波路２０から出射される。
【００３１】
ＡＷＧチップ１２を作製するときには、例えば、まず、火炎堆積（Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ）法を用いて、シリコンなどの基板上に下部クラッド膜、コア膜を順に形成し、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチング法を用い、コア膜にＡＷＧ１１の導波路パターンを転写する。その後、再度、ＦＨＤ法を用いて上部クラッド膜を形成する。
【００３２】
以上の構成を有する第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ＡＷＧ１１の導波路の切断部である切断分離面３０に、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１が充填されているので、その導波路の切断部での回折損失はほとんど無い。
（２）ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を覆うと共に、第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っている。この構成により、補償板３３の動きを柔軟に許容しアサーマルＡＷＧチップ１２との密着性を上げる「針入度の高さ」を第１のマッチングゲル５１に持たせ、保湿性を第２のマッチングゲル５２に持たせることができる。このため、「針入度の高さ」と「保湿性」を共に最良のものにすることができると共に、それら２つの性質のバランスの取れたマッチングゲルを選定するのが容易になる。従って、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
【００３３】
（３）硬化後は針入度が高くかつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルで構成された第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
（４）硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルで構成された第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っているので、高湿下での信頼性を確保することができる。つまり、高湿下において、補償板３３とＡＷＧチップ１２との接着箇所４１および接着箇所４２（図３参照）の接着剤の劣化を透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により抑制でき、中心波長の変動が抑制されるので、高湿下での信頼性を確保することができる。
【００３４】
（５）蓋１５をネジでパッケージ１３に固定する構造にしており、ハーメチック構造になっていないので、アサーマルＡＷＧモジュールのコスト低減と小型化を図ることができる。
（６）第１のマッチングオイル５１を、このマッチングオイル５１よりも針入度の低い第２のマッチングゲルにより覆っているので、ＡＷＧ１１の導波路切断部および補償板３３にかかるダメージを第２のマッチングゲルにより抑制することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ａを図５（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
このアサーマルＡＷＧモジュール１０Ａでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、硬化後は針入度が高く（軟らかく）かつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルである第１のマッチングゲル５１がＡＷＧ１１の導波路の切断部である交差分離面３０と補償板３３を覆っている。また、上記第２のマッチングゲル５２と同様に、硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルである第２のマッチングゲル５２Ａが、第１のマッチングゲル５１全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されている。
【００３６】
第２実施形態によれば、硬化後は針入度が高くかつ密着性に優れたゲル状になるリコーンゲルで構成された第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の導波路切断部と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
また、硬化後は透湿度が低いゲル状になる第２のマッチングゲル５２Ａにより、第１のマッチングゲル５１全体を覆っているので、高湿下での信頼性を確保することができる。
第２のマッチングゲル５２Ａは、第１のマッチングゲル５１全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されているので、高湿下での信頼性を更に向上させることができる。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂを図６（ａ）乃至（ｃ）に基づいて説明する。
このアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂでは、上記第１のマッチングゲル５１と同様の性質を有する第１のマッチングゲル５１ＡがＡＷＧ１１の交差分離面３０、補償板３３およびＡＷＧチップ１１全体を覆っている。そして、上記第２のマッチングゲル５２と同様の性質を有する第２のマッチングゲル（図示省略）が、第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆っている。第２のマッチングゲルは、第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されている構成であっても良い。
【００３８】
本実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂにおけるその他の構成は、上記第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０と同様である。
第３実施形態によれば、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１ＡによりＡＷＧ１１の交差分離面３０、補償板３３およびＡＷＧチップ１１全体を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
また、第２のマッチングゲル（図示省略）により第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆う構成により、高湿下での信頼性を確保することができる。
【００３９】
[実施例]
はじめに、シリコン基板上にＦＨＤ法、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチングを用いて１００ＧＨｚ-４８ｃｈのＡＷＧチップ（アサーマルＡＷＧチップ１２）を作製した。その後、ＡＷＧチップ１２をパッケージ１３に収容し、導波路の屈折率と整合した第１のマッチングゲル５１でＡＷＧ１１の交差分離面３０と補償板３３を覆い、第１のマッチングゲル５１をゲル状に硬化させた。この後、針入度が第１のマッチングオイル５１より低い第２のマッチングオイル５２により第１のマッチングゲル５１およびＡＷＧチップ１２全体を覆い、第２のマッチングゲルをゲル状に硬化させた。このとき、切断したＡＷＧの導波路の切断部である交差分離面３０には第１のマッチングゲル５１が充填されており、その部分での回折損失はほとんど無い。また、蓋１５はネジ止めのみでパッケージ１３に固定される構成とし、ハーメチック構造になっていない。
【００４０】
補償板３３とＡＷＧチップ１２との接着箇所４１および接着箇所４２の接着剤は、透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により覆われている。また、光学特性及び温度特性は従来のマッチングオイルを用いた場合或いはマッチングゲルを１層とした場合の特性となんら変わりなく、良好な特性が得られている。
【００４１】
このとき、第１のマッチングゲルはＡＷＧの導波路切断部と補償板だけでなく、ＡＷＧチップ全体を覆ってもよい。その場合でも、第２のマッチングゲルは第１のマッチングゲルとＡＷＧチップ全体を覆うことになる。また、第２のマッチングゲルは、ＡＷＧチップ全体を含めたパッケージ内部全体に充填してもよい。さらに、第２のマッチングゲルは屈折率が導波路と整合したものでなくてもよい。
【００４２】
図７および図８は、作製したアサーマルＡＷＧモジュール１０のプレッシャークッカ試験（温度：１２０℃、湿度：１００%、圧力：２気圧）の結果を示す。非常に過酷な条件のもと、２０ｈ後においても、図７および図８に示すように、各光出力導波路２４（４８ポート）から出力する光の中心波長変動および挿入損失変動はほとんどなかった。この結果は、従来のハーメチック構造のアサーマルＡＷＧモジュールの結果と比較しても同等であり、本アサーマルＡＷＧモジュール１０の高い信頼性を確認した。さらには、試験前後での圧力変化によるオイル漏れの心配はなくなり、モジュールとしてより高い信頼性を有することが可能になった。
【００４３】
図９および図１０は、作製したアサーマルＡＷＧモジュール１０のヒートショック試験（８０℃〜−４０℃／３０ｍｉｎ）の結果を示す。非常に過酷な条件のもと、１００サイクル前後においても各光出力導波路２４（４８ポート）から出力する光の中心波長変動および挿入損失変動はほとんどなかった。この結果は、従来のハーメチック構造のアサーマルＡＷＧモジュールの結果と比較しても同等であり、本アサーマルＡＷＧモジュール１０の高い信頼性を確認した。さらには、ＡＷＧチップ１２全体を針入度の低い（硬い）第２のマッチングゲル５２で覆っているため、衝撃や振動時にＡＷＧチップ１２にかかるダメージを抑制することができ、強固なアサーマルＡＷＧモジュール１０を実現することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：アサーマルＡＷＧモジュール
１１：アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
１２：アサーマルＡＷＧチップ（ＡＷＧチップ）
１２ａ：第１の導波路チップ
１２ｂ：第２の導波路チップ
１３：パッケージ
１４：開口部
１５：蓋
２０：入力導波路
２１：入力スラブ導波路
２２：アレイ導波路
２３：出力スラブ導波路
２４：出力導波路
３０：交差分離面
３３：補償板
５１，５１Ａ：第１のマッチングゲル
５２，５２Ａ：第２のマッチングゲル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば波長多重光通信において光合分波器として用いられるアサーマル化（温度無依存化）を図ったアサーマルＡＷＧモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光合分波器（合波器／分波器）の役割を担うアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating）型光合分波器では、石英系ガラスの屈折率が温度により変化するために、中心波長に温度依存性がある。その温度依存性をキャンセルするために、補償板を用いた構成のアサーマルＡＷＧが提案されている(特許文献１、特許文献２参照)。このアサーマルＡＷＧでは、２つのスラブ導波路の一方が光の経路と交わる交差分離面によって切断され、分離された２つのチップが補償板により連結されている。このアサーマルＡＷＧでは、温度が変化すると、補償板の伸縮により、２つのチップの一方がその他方に対して、交差分離面に沿ってスライドすることで、温度依存性がキャンセルされる。 このようなアサーマルＡＷＧにおいては、導波路の一部（２つのスラブ導波路の一方）が切断されているために、その切断部に導波路の屈折率と整合したマッチングオイルを充填する方法が用いられている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許４２１６０８８号公報
【特許文献２】特開２００６−２８４６３２号公報
【特許文献３】特開２００１−１８８１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来のアサーマルＡＷＧ（チップ）をパッケージに収容してアサーマルＡＷＧモジュールを高温高湿下（例えば８５℃／８５％）で使用した場合、補償板をチップに固定する接着剤の劣化により、中心波長が変動してしまうといった問題があった。さらに、導波路の一部（２つのスラブ導波路の一方）の切断部にマッチングオイルを充填した場合は、そのオイルが漏れないようにパッケージに工夫を施さなければならなかった。これらの問題を解決するために、パッケージの開口部を塞ぐ蓋を溶接によりパッケージに固定するハーメチック構造を採用することが考えられるが、コストが高くなるなどの問題がある。
【０００５】
低コストでアサーマルＡＷＧモジュールを作製するために、マッチングオイルに代えて、導波路の屈折率と整合したマッチングゲルを、導波路の切断部と補償板を覆うように充填することが考えられる。しかし、マッチングゲルは、高湿下での信頼性を確保するための透湿度の低さ（耐湿性）と、補償板の動きを柔軟に許容しＡＷＧとの密着性を上げる針入度の高さとがトレードオフの関係になっている。このため、単一のマッチングゲルでは、それら２つの性質（透湿度の低さと針入度の高さ）を共に最良のものにすることが出来ないといった問題が生じている。つまり、それら２つの性質のバランスの取れたマッチングゲルを選定するのが難しいといった問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたもので、その目的は、高温高湿下で使用した場合においても高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを低コストで実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、ＡＷＧの導波路の一部を切断して分離し、分離されたチップを補償板により連結したアサーマルＡＷＧチップと、開口部を有し前記アサーマルＡＷＧチップを収容するパッケージと、前記開口部を塞ぐ蓋と、少なくとも前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲルと、前記第１のマッチングゲルを覆う第２のマッチングゲルと、を備えることを特徴とする。
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第２のマッチングゲルが、前記第１のマッチングゲルよりも透湿度が低いゲルであることを特徴とする
【０００８】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記ＡＷＧは、少なくとも１本以上の入力導波路と、該入力導波路に接続された入力スラブ導波路と、複数本の出力導波路と、該出力導波路が接続された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と前記出力スラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、前記入力スラブ導波路及び前記出力スラブ導波路の一方が、スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面によって２つの導波路チップに分離され、該２つの導波路チップが前記補償板により連結され、温度が変化すると、前記補償板の伸縮により、前記２つの導波路チップの一方がその他方に対して、移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、 前記第１のマッチングゲルは、硬化後の針入度が、１２０以上のシリコーンゲルであり、前記第２のマッチングゲルは、硬化後の透湿度が、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下のシリコーンゲルであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも針入度が低いシリコーンゲルであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆っていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆っていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様に係るアサーマルＡＷＧモジュールは、前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図２】第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールに用いるアサーマルＡＷＧチップを示す平面図である。
【図３】図２に示すアサーマルＡＷＧチップを左側から見た側面図である。
【図４】第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの蓋を示す平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るアサーマルＡＷＧの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の第３実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュールの内部構造を示す平面図、（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った断面図、（ｃ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。
【図７】プレッシャークッカ試験の結果を示すグラフで、中心波長変化を示すグラフである。
【図８】プレッシャークッカ試験の結果を示すグラフで、挿入損失変化を示すグラフである。
【図９】ヒートショック試験の結果を示すグラフで、中心波長変化を示すグラフである。
【図１０】ヒートショック試験の結果を示すグラフで、挿入損失変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態の説明において同様の部位には同一の符号を付して重複した説明を省略する。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０を図１乃至図４に基づいて説明する。
図１（ａ）は、第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０の内部構造を示している。このアサーマルＡＷＧモジュール１０は、アサーマルＡＷＧチップ１２と、開口部１４を有しアサーマルＡＷＧチップ１２を収容するパッケージ１３と、開口部１４を塞ぐ蓋１５（図４）とを備える。アサーマルＡＷＧチップ１２は、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）１１の導波路の一部を切断して分離され、分離された２つのチップが補償板３３により連結されている。
【００１８】
アサーマルＡＷＧチップ（以下、ＡＷＧチップという。）１２は、例えばシリコンなどの基板上に石英系ガラスの導波路を形成することにより得られる。ＡＷＧチップ１２のＡＷＧ１１は、図２および図３に示すように、１本の入力導波路２０と、該入力導波路２０に接続された入力スラブ導波路２１と、複数本の出力導波路２４と、該出力導波路２４が接続された出力スラブ導波路２３と、入力スラブ導波路２１と出力スラブ導波路２３との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路２２ａからなるアレイ導波路２２と、を備える。入力導波路２０は、２本以上の入力導波路を含む構成であっても良い。
【００１９】
ＡＷＧチップ１２では、入力スラブ導波路２１が、このスラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面３０によって２つの導波路チップ（第１の導波路チップ１２ａおよび第２の導波路チップ１２ｂ）に分離されている。交差分離面３０はＡＷＧチップ１２の一端側（図２の上端側）からＡＷＧチップ１２の途中部にかけて設けられている。この交差分離面３０に連通させて、入力スラブ導波路２１と交差しない非交差分離面３１が形成されている。非交差分離面３１は交差分離面３０と直交して設けられている。なお、非交差分離面３１は交差分離面３０と直交しなくてもよい。
【００２０】
また、ＡＷＧチップ１２は、図２に示すように、交差分離面３０と非交差分離面３１とによって、分離スラブ導波路２１ａを含む第１の導波路チップ１２ａと、分離スラブ導波路２１ｂを含む第２の導波路チップ１２ｂとの２つに分離されている。第１の導波路チップ１２ａと第２の導波路チップ１２ｂとが補償板３３により連結されている。この補償板３３は、図３に示す接着箇所４１，４２で第１の導波路チップ１２ａ，第２の導波路チップ１２ｂの表面上にそれぞれ接着剤により固定されている。その補償板３３には、例えばアルミニウム合金１０８０を用いている。
【００２１】
このＡＷＧチップ１２では、温度が変化すると、補償板３３の伸縮により、第１の導波路チップ１２ａが第２の導波路チップ１２ｂに対して、交差分離面３０に沿ってスライドすることで、温度依存性がキャンセルされる。つまり、温度が変化すると入力スラブ導波路２０による集光位置は変化するが、補償板３３の伸縮によって第１の導波路チップ１２ａを第２の導波路チップ１２ｂに対して移動させ、集光位置の変化をキャンセルすることができる。このため、温度が変化しても、同一の光入力導波路２０或いは同一の光出力導波路２４から同一の波長の光を取り出すことができる。これが温度無依存化を図ったアサーマルＡＷＧ１１の原理である。
【００２２】
さらに、アサーマルＡＷＧモジュール１０は、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ＡＷＧ１１の導波路の切断部（図２に示す切断分離面３０）と補償板３３を覆う、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１と、第１のマッチングゲル５１を覆う第２のマッチングゲル５２と、を備える。
本実施形態のアサーマルＡＷＧモジュール１０では、図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、第１のマッチングゲル５１はＡＷＧ１１の導波路の切断部である切断分離面３０と補償板３３を覆い、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１全体を覆っている。各マッチングゲル５１，５２は、充填後にゲル状に硬化させてある。なお、本実施の形態においては、第２のマッチングゲル５２は、ＡＷＧチップ１１全体を覆う構成としているが、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１全体を覆っていればよい。なお、第２のマッチングゲル５２は、ＡＷＧチップ１１全体を覆う構成とすることで、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
【００２３】
このように、アサーマルＡＷＧモジュール１０では、ＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を第１のマッチングゲル５１で覆い、このマッチングゲル５１の周囲全体を第２層のマッチングゲル５２で覆う二重の封止構造になっている。
【００２４】
第１のマッチングゲル５１は、硬化後は針入度が高く（軟らかく）かつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルである。なお、第１のマッチングゲル５１の硬化後の針入度は、温度が変化による補償板３３の伸縮を妨げず、補償板３３の伸縮により剥離が起こらないようにする観点から、１２０以上であることが好ましい。また、第２のマッチングゲル５２は、硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルである。なお、第２のマッチングゲル５２の硬化後の透湿度は、補償板３３を接着している接着剤に水分が到達しない程度とするために、プレッシャークッカ試験において、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下であることが好ましい。また、ゲルは針入度が高いほど透湿度が大きくなることから、第２のマッチングゲル５２は、第１のマッチングゲル５１よりも針入度が低い（硬い）シリコーンゲルであるのが好ましい。ここで、「針入度」は、アスファルト類の硬さを表わす数値で、針入度が高いほど軟らかい。その試験方法はJIS K6249（未硬化及び硬化シリコーンゴムの試験方法）に規定されている。
【００２５】
第１のマッチングゲル５１と第２のマッチングゲル５２は、各マッチングゲル間で成分が移行（拡散）しない材料を選択するのが好ましい。なお、両者間での移行を抑制するためには、一方をシラン系のシリコーンゲル、もう一方をフッ化物系のシリコーンゲルとすることが好ましく、第１のマッチングゲル５１は、例えば、下記に示すポリジメチルシリコーン等のシリコーンゲルを、第２のマッチングゲル５２は、例えば、下記に示すフッ素化ポリエーテル等のシリコーンゲルを用いることができる。
【００２６】
シリコーンゲルには硬化形態によって付加型と縮合型があり、どちらの型のシリコーンゲルを第１のマッチングゲル５１および第２層のマッチンゲル５２として使用しても良い。また、シリコーンゲルには、２種類以上のシリコーンゲルを混合して用いてもよく、シリコーンゲル以外の熱硬化性のゲルを混合或いは変性したものを用いても良い。また、シリコーンゲルの硬化方法は熱、光、電子線のいずれを用いても良い。さらに、２種類以上の液を混合することで室温でも進む反応が起こりゲル化する２液混合の室温硬化型のゲルを用いると、製造がより容易となる。
【００２７】
さらに、アサーマルＡＷＧモジュール１０では、図４に示すように、蓋１５はネジ（図示省略）でパッケージ１３に固定されており、ハーメチック構造になっていない。図１（ａ）に示すように、パッケージ１３の周壁部１３ａには、複数のネジ穴３４が設けられている。一方、図４に示すように、蓋１５にはネジが挿通する複数の貫通孔３５が設けられている。複数の貫通孔３５にネジをそれぞれ挿通させ、パッケージ１３の複数のネジ穴３４に螺合させて締め付けることにより、蓋１５がパッケージ１３に固定されるようになっている。
なお、本実施の形態においては、マッチングオイルがゲル状となっているため、マッチングオイルが液状である場合と比較して要求されるパッケージの気密性は低くなる。したがって、パッケージの開口部を塞ぐ蓋を溶接によりパッケージに固定するハーメチック構造を用いる必要が無く、上記のようにネジ止めで蓋１５をパッケージ１３に固定しても問題がない。これにより、低コストでＡＷＧモジュールを製造することができる。
【００２８】
アサーマルＡＷＧモジュール１０では、波長の異なる複数の光が多重化された光（λ１〜λｎ）が入力導波路２０に入射すると、この光は、入力スラブ導波路２１で回折により広がり、アレイ導波路２２に入射する。アレイ導波路２２の複数のチャネル導波路２２ａは一定の光路長差ΔＬをもって配列されているため、アレイ導波路２２の出力端では、それぞれのチャネル導波路２２ａを通過した光に位相差が付けられる。アレイ導波路２２を通過した光は出力スラブ導波路２３に伝搬され、回折により広がるが、それぞれのチャネル導波路２２ａを通過した光は互いに干渉し、結果として波面の揃う方向にのみ強め合い集光する。その集光位置に光出力導波路２４を形成することによって、波長の異なった光を波長ごとに異なる光出力導波路２４から出力することができる。すなわち、ＡＷＧ１１は、光入力導波路２０から入力される互いに異なる複数の波長をもった多重光から１つ以上の波長の光を分波して各光出力導波路２４から出力する光分波機能を有している。
【００２９】
ＡＷＧ１１は、上記のような特性を有するために、波長多重伝送に適用する光分波用の光透過デバイスとして用いることができる。
各光出力導波路２４の出射端に光出力用の光ファイバアレイ２５の各光ファイバ２６（図１（ａ）参照）を接続することにより、各光ファイバ２６を介して、各波長の光が取り出される。また、光入力導波路２０の入射端に光入力用の光ファイバアレイ２７の光ファイバ２８（図１（ａ）参照）を接続することにより、光ファイバ２８を介して、光が入射される。
【００３０】
また、ＡＷＧ１１は、光回路の相反性（可逆性）の原理を利用しているため、光分波器としての機能と共に、光合波器としての機能も有している。すなわち、上記とは逆に、各光出力導波路２４から互いに波長が異なる複数の光を入射させると、これらの光は、上記と逆の伝搬経路を通り、１本の光入力導波路２０から出射される。
【００３１】
ＡＷＧチップ１２を作製するときには、例えば、まず、火炎堆積（Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ）法を用いて、シリコンなどの基板上に下部クラッド膜、コア膜を順に形成し、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチング法を用い、コア膜にＡＷＧ１１の導波路パターンを転写する。その後、再度、ＦＨＤ法を用いて上部クラッド膜を形成する。
【００３２】
以上の構成を有する第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（１）ＡＷＧ１１の導波路の切断部である切断分離面３０に、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１が充填されているので、その導波路の切断部での回折損失はほとんど無い。
（２）ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を覆うと共に、第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っている。この構成により、補償板３３の動きを柔軟に許容しアサーマルＡＷＧチップ１２との密着性を上げる「針入度の高さ」を第１のマッチングゲル５１に持たせ、保湿性を第２のマッチングゲル５２に持たせることができる。このため、「針入度の高さ」と「保湿性」を共に最良のものにすることができると共に、それら２つの性質のバランスの取れたマッチングゲルを選定するのが容易になる。従って、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
【００３３】
（３）硬化後は針入度が高くかつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルで構成された第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の切断分離面３０と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
（４）硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルで構成された第２のマッチングゲル５２により第１のマッチングゲル５１を覆っているので、高湿下での信頼性を確保することができる。つまり、高湿下において、補償板３３とＡＷＧチップ１２との接着箇所４１および接着箇所４２（図３参照）の接着剤の劣化を透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により抑制でき、中心波長の変動が抑制されるので、高湿下での信頼性を確保することができる。
【００３４】
（５）蓋１５をネジでパッケージ１３に固定する構造にしており、ハーメチック構造になっていないので、アサーマルＡＷＧモジュールのコスト低減と小型化を図ることができる。
（６）第１のマッチングオイル５１を、このマッチングオイル５１よりも針入度の低い第２のマッチングゲルにより覆っているので、ＡＷＧ１１の導波路切断部および補償板３３にかかるダメージを第２のマッチングゲルにより抑制することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ａを図５（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。
このアサーマルＡＷＧモジュール１０Ａでは、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、硬化後は針入度が高く（軟らかく）かつ密着性に優れたゲル状になるシリコーンゲルである第１のマッチングゲル５１がＡＷＧ１１の導波路の切断部である交差分離面３０と補償板３３を覆っている。また、上記第２のマッチングゲル５２と同様に、硬化後は透湿度が低いゲル状になるシリコーンゲルである第２のマッチングゲル５２Ａが、第１のマッチングゲル５１全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されている。
【００３６】
第２実施形態によれば、硬化後は針入度が高くかつ密着性に優れたゲル状になるリコーンゲルで構成された第１のマッチングゲル５１によりＡＷＧ１１の導波路切断部と補償板３３を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
また、硬化後は透湿度が低いゲル状になる第２のマッチングゲル５２Ａにより、第１のマッチングゲル５１全体を覆っているので、高湿下での信頼性を確保することができる。
第２のマッチングゲル５２Ａは、第１のマッチングゲル５１全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されているので、高湿下での信頼性を更に向上させることができる。
【００３７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂを図６（ａ）乃至（ｃ）に基づいて説明する。
このアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂでは、上記第１のマッチングゲル５１と同様の性質を有する第１のマッチングゲル５１ＡがＡＷＧ１１の交差分離面３０、補償板３３およびＡＷＧチップ１１全体を覆っている。そして、上記第２のマッチングゲル５２と同様の性質を有する第２のマッチングゲル（図示省略）が、第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆っている。第２のマッチングゲルは、第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆うようにパッケージ１３内部全体に充填されている構成であっても良い。
【００３８】
本実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０Ｂにおけるその他の構成は、上記第１実施形態に係るアサーマルＡＷＧモジュール１０と同様である。
第３実施形態によれば、ＡＷＧ１１の導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲル５１ＡによりＡＷＧ１１の交差分離面３０、補償板３３およびＡＷＧチップ１１全体を覆っているので、補償板３３の柔軟な動きが可能になり、高い信頼性を有するアサーマルＡＷＧモジュールを実現することができる。
また、第２のマッチングゲル（図示省略）により第１のマッチングゲル５１Ａ全体を覆う構成により、高湿下での信頼性を確保することができる。
【００３９】
[実施例]
はじめに、シリコン基板上にＦＨＤ法、フォトリソグラフィー、反応性イオンエッチングを用いて１００ＧＨｚ-４８ｃｈのＡＷＧチップ（アサーマルＡＷＧチップ１２）を作製した。その後、ＡＷＧチップ１２をパッケージ１３に収容し、導波路の屈折率と整合した第１のマッチングゲル５１でＡＷＧ１１の交差分離面３０と補償板３３を覆い、第１のマッチングゲル５１をゲル状に硬化させた。この後、針入度が第１のマッチングオイル５１より低い第２のマッチングオイル５２により第１のマッチングゲル５１およびＡＷＧチップ１２全体を覆い、第２のマッチングゲルをゲル状に硬化させた。このとき、切断したＡＷＧの導波路の切断部である交差分離面３０には第１のマッチングゲル５１が充填されており、その部分での回折損失はほとんど無い。また、蓋１５はネジ止めのみでパッケージ１３に固定される構成とし、ハーメチック構造になっていない。
【００４０】
補償板３３とＡＷＧチップ１２との接着箇所４１および接着箇所４２の接着剤は、透湿度が低い第２のマッチングゲル５２により覆われている。また、光学特性及び温度特性は従来のマッチングオイルを用いた場合或いはマッチングゲルを１層とした場合の特性となんら変わりなく、良好な特性が得られている。
【００４１】
このとき、第１のマッチングゲルはＡＷＧの導波路切断部と補償板だけでなく、ＡＷＧチップ全体を覆ってもよい。その場合でも、第２のマッチングゲルは第１のマッチングゲルとＡＷＧチップ全体を覆うことになる。また、第２のマッチングゲルは、ＡＷＧチップ全体を含めたパッケージ内部全体に充填してもよい。さらに、第２のマッチングゲルは屈折率が導波路と整合したものでなくてもよい。
【００４２】
図７および図８は、作製したアサーマルＡＷＧモジュール１０のプレッシャークッカ試験（温度：１２０℃、湿度：１００%、圧力：２気圧）の結果を示す。非常に過酷な条件のもと、２０ｈ後においても、図７および図８に示すように、各光出力導波路２４（４８ポート）から出力する光の中心波長変動および挿入損失変動はほとんどなかった。この結果は、従来のハーメチック構造のアサーマルＡＷＧモジュールの結果と比較しても同等であり、本アサーマルＡＷＧモジュール１０の高い信頼性を確認した。さらには、試験前後での圧力変化によるオイル漏れの心配はなくなり、モジュールとしてより高い信頼性を有することが可能になった。
【００４３】
図９および図１０は、作製したアサーマルＡＷＧモジュール１０のヒートショック試験（８０℃〜−４０℃／３０ｍｉｎ）の結果を示す。非常に過酷な条件のもと、１００サイクル前後においても各光出力導波路２４（４８ポート）から出力する光の中心波長変動および挿入損失変動はほとんどなかった。この結果は、従来のハーメチック構造のアサーマルＡＷＧモジュールの結果と比較しても同等であり、本アサーマルＡＷＧモジュール１０の高い信頼性を確認した。さらには、ＡＷＧチップ１２全体を針入度の低い（硬い）第２のマッチングゲル５２で覆っているため、衝撃や振動時にＡＷＧチップ１２にかかるダメージを抑制することができ、強固なアサーマルＡＷＧモジュール１０を実現することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ：アサーマルＡＷＧモジュール
１１：アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）
１２：アサーマルＡＷＧチップ（ＡＷＧチップ）
１２ａ：第１の導波路チップ
１２ｂ：第２の導波路チップ
１３：パッケージ
１４：開口部
１５：蓋
２０：入力導波路
２１：入力スラブ導波路
２２：アレイ導波路
２３：出力スラブ導波路
２４：出力導波路
３０：交差分離面
３３：補償板
５１，５１Ａ：第１のマッチングゲル
５２，５２Ａ：第２のマッチングゲル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＷＧの導波路の一部を切断して分離し、分離されたチップを補償板により連結したアサーマルＡＷＧチップと、
開口部を有し前記アサーマルＡＷＧチップを収容するパッケージと、
前記開口部を塞ぐ蓋と、
少なくとも前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲルと、
前記第１のマッチングゲルを覆う第２のマッチングゲルと、を備えることを特徴とするアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項２】
前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも透湿度が低いゲルであることを特徴とする請求項１記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項３】
前記ＡＷＧは、少なくとも１本以上の入力導波路と、該入力導波路に接続された入力スラブ導波路と、複数本の出力導波路と、該出力導波路が接続された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と前記出力スラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、
前記入力スラブ導波路及び前記出力スラブ導波路の一方が、スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面によって２つの導波路チップに分離され、該２つの導波路チップが前記補償板により連結され、温度が変化すると、前記補償板の伸縮により、前記２つの導波路チップの一方がその他方に対して、移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項４】
前記第１のマッチングゲルは、硬化後の針入度が、１２０以上のシリコーンゲルであり、
前記第２のマッチングゲルは、硬化後の透湿度が、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下のシリコーンゲルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項５】
前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも針入度が低いシリコーンゲルであることを特徴とする請求項４に記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項６】
前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項７】
前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項８】
前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項９】
前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項１】
ＡＷＧの導波路の一部を切断して分離し、分離されたチップを補償板により連結したアサーマルＡＷＧチップと、
開口部を有し前記アサーマルＡＷＧチップを収容するパッケージと、
前記開口部を塞ぐ蓋と、
少なくとも前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記導波路と屈折率が整合した第１のマッチングゲルと、
前記第１のマッチングゲルを覆う第２のマッチングゲルと、を備えることを特徴とするアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項２】
前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも透湿度が低いゲルであることを特徴とする請求項１記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項３】
前記ＡＷＧは、少なくとも１本以上の入力導波路と、該入力導波路に接続された入力スラブ導波路と、複数本の出力導波路と、該出力導波路が接続された出力スラブ導波路と、前記入力スラブ導波路と前記出力スラブ導波路との間にそれぞれ接続されたＭ本のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、を備え、
前記入力スラブ導波路及び前記出力スラブ導波路の一方が、スラブ導波路を通る光の経路と交わる交差分離面によって２つの導波路チップに分離され、該２つの導波路チップが前記補償板により連結され、温度が変化すると、前記補償板の伸縮により、前記２つの導波路チップの一方がその他方に対して、移動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項４】
前記第１のマッチングゲルは、硬化後の針入度が、１２０以上のシリコーンゲルであり、
前記第２のマッチングゲルは、硬化後の透湿度が、温度８５℃、湿度８５％の環境下で０．０００１ｇ／ｍｍ２・２４ｈ以下のシリコーンゲルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項５】
前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲルよりも針入度が低いシリコーンゲルであることを特徴とする請求項４に記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項６】
前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項７】
前記第１のマッチングゲルは前記導波路の切断部と前記補償板を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項８】
前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆っていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【請求項９】
前記第１のマッチングゲルは前記補償板および前記アサーマルＡＷＧチップ全体を覆い、前記第２のマッチングゲルは、前記第１のマッチングゲル全体を覆うように前記パッケージ内部全体に充填されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のアサーマルＡＷＧモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５２２１７（Ｐ２０１２−２５２２１７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５５３９（Ｐ２０１１−１２５５３９）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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