アレイ導波路回折格子型光合分波器
【課題】低コストかつ光学特性が安定したアレイ導波路回折格子型光合分波器を提供すること。
【解決手段】第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、第２スラブ導波路に接続された複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、その下面に接合された下地板とが、第１スラブ導波路または第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、固定片が接合されるとともに可動片が当接される基準板と、固定片と可動片との間に掛け渡されるように設けられ、アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、可動片が基準板上をスライドできるように基準板と可動片とを挟持するクリップと、を備える。
【解決手段】第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、第２スラブ導波路に接続された複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、その下面に接合された下地板とが、第１スラブ導波路または第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、固定片が接合されるとともに可動片が当接される基準板と、固定片と可動片との間に掛け渡されるように設けられ、アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、可動片が基準板上をスライドできるように基準板と可動片とを挟持するクリップと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating：ＡＷＧ）を利用した波長合分波器は、構成材料である石英系ガラスの屈折率に温度依存性があるため、透過中心波長に温度依存性が生じることが知られている。
【０００３】
石英系ガラスからなるＡＷＧの透過中心波長の温度依存性ｄλ／ｄＴは、０．０１１ｎｍ／℃であり、Ｄ−ＷＤＭ（Dense-Wavelength Division Multiplexing）伝送システムで使用するためには、無視できない大きな値となっている。
【０００４】
温度依存性を解消するために、電力を用いる加熱素子や冷却素子によってＡＷＧの温度を一定に制御する技術がある。しかしながら、近年多様化が進むＤ−ＷＤＭ伝送システムにおいては、ＡＷＧに対して、電力を必要としないアサーマル化（温度無依存化）が強く求められている。
【０００５】
補償部材を用いてアサーマル化を実現したアレイ導波路回折格子型光合分波器（以下、適宜ＡＷＧ型光合分波器と記載する）が特許文献１に開示されている。特許文献１のＡＷＧ型光合分波器は、ＡＷＧチップを、スラブ導波路を横断するように切断し、切断により分離した部分間を掛け渡すように所定の熱膨張係数を有する補償部材を設けた構成を有する。このＡＷＧ型光合分波器の温度が変化した場合には、補償部材が伸縮し、分離した部分間の相対位置を変化させる。この相対位置の変化量は、温度変化に依存した透過中心波長のシフトが補償されるような変化量に調整されている。これによって、ＡＷＧ型光合分波器のアサーマル化が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７６４１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器において、安定した光学特性を実現させるためには、ＡＷＧチップの分離した部分間で光軸が精密に調整され、かつ維持される必要がある。そのために、ＡＷＧチップの分離した部分において、クリップによってＡＷＧチップを上面と下面とから挟持して押圧力をかけることによって、調整された光軸を維持するようにしている。また、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器では、さらにクリップとＡＷＧチップとの間に押さえ基板を介在させて挟持する構成も記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器では、光軸を維持するためのクリップや押さえ基板の構成が複雑または大型であり、高コストなものとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストかつ光学特性が安定したアレイ導波路回折格子型光合分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、光が入出力される第１入出力導波路と、前記第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路に接続された、光が入出力される複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、前記アレイ導波路回折格子チップの下面に接合された下地板と、が前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、前記固定片が接合されるとともに前記可動片が当接される基準板と、前記固定片と前記可動片との間に掛け渡されるように設けられ、温度変化に応じて伸縮して前記固定片と前記可動片との相対位置を変えることにより、前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、前記可動片が前記基準板上をスライドできるように前記基準板と前記可動片とを挟持するクリップと、を備える。
【００１１】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記可動片の質量が前記固定片の質量よりも小さい。
【００１２】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記クリップは、１本の棒体を折り曲げて形成されたものである。
【００１３】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板は、前記固定片が接合される領域において、前記可動片が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差が形成されており、前記固定片の前記可動片側の端部は前記可動片が当接される領域に当接している。
【００１４】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面が、前記固定片が接合される領域において凹凸処理されている。
【００１５】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面の、前記固定片の下方かつ前記可動片が当接される側に、前記アレイ導波路回折格子チップの切断面に略沿って溝が形成されている。
【００１６】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面が、前記可動片が当接される領域において凹凸処理されている。
【００１７】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面の前記可動片が当接される領域に窪み部が形成されている。
【００１８】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記アレイ導波路回折格子チップは、前記アレイ導波路回折格子の輪郭形状に沿った形状を有する。
【００１９】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記補償部材は、前記固定片の前記下地板と前記可動片の前記下地板との間に掛け渡されるように設けられている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低コストかつ光学特性が安定したアレイ導波路回折格子型光合分波器を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器の模式的な上面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器の背面図である。
【図３】図３は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図４は、図１に示すＡＷＧチップの製造方法を説明する図である。
【図５】図５は、図１に示すクリップの模式的な斜視図である。
【図６】図６は、変形例１に係る基準板の模式的な上面図である。
【図７】図７は、図５に示す基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す側面図である。
【図８】図８は、変形例２に係る基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す模式的な側面図である。
【図９】図９は、変形例３に係る基準板の模式的な上面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す側面図である。
【図１１】図１１は、変形例４に係る基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す模式的な側面図である。
【図１２】図１２は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の回路パラメータを示す図である。
【図１３】図１３は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の透過中心波長の変動の温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００の模式的な上面図である。図２は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器１００の背面図である。図３は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器１００のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２４】
図１〜３に示すように、ＡＷＧ型光合分波器１００は、ＡＷＧチップ１０と、下地板２０と、基準板３０と、補償部材４０と、クリップ５０とを備えている。
【００２５】
ＡＷＧチップ１０は、シリコンや石英ガラス等からなる基板上に、石英系ガラスからなり、ＡＷＧ１０Ａを構成する各導波路、すなわち、光が入出力される第１入出力導波路１０Ａａと、第１入出力導波路１０Ａａに接続された第１スラブ導波路１０Ａｂと、第１スラブ導波路１０Ａｂに接続されたアレイ導波路１０Ａｃと、アレイ導波路１０Ａｃに接続された第２スラブ導波路１０Ａｄと、第２スラブ導波路１０Ａｄに接続され、光が入出力される複数の第２入出力導波路１０Ａｅが形成された平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）チップである。
【００２６】
アレイ導波路１０Ａｃは、互いに長さが異なるチャネル導波路が所定のピッチで並列に配列されたものである。各チャネル導波路は円弧状に屈曲しており、かつ円弧の内周側から外周側に向かって長さが長くなる順に配列されている。隣接するチャネル導波路の光路長の差は同一である。また、チャネル導波路の数は、入力されるＷＤＭ信号光のチャネル数に応じて設定されており、たとえば１００本である。
【００２７】
第１スラブ導波路１０Ａｂおよび第２スラブ導波路１０Ａｄは直線状に形成されている。また、第１入出力導波路１０Ａａおよび複数の第２入出力導波路１０Ａｅはアレイ導波路１０Ａｃとは逆の方向に円弧状に屈曲している。複数の第２入出力導波路１０Ａｅの数は、使用するＷＤＭ信号光のチャネル数に設定されており、たとえば４０本である。また、ＡＷＧチップ１０は、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿って屈曲した形状（ブーメラン形状）を有している。
【００２８】
下地板２０は、図３に示すように、ＡＷＧチップ１０の下面に接着剤６１によって接合されている。下地板２０は、たとえば石英ガラスからなる。下地板２０はＡＷＧチップ１０と線膨張係数が略同一である材料からなるものが好ましいが、特に限定はされない。
【００２９】
ＡＷＧチップ１０と下地板２０とは、接合された状態で切断面Ｃにおいて２つに切断され、固定片７１と可動片７２とに分離している。切断面Ｃは、第１スラブ導波路１０Ａｂの長手方向に略垂直な方向に沿って第１スラブ導波路１０Ａｂを横断し、かつ途中で略９０度だけ屈曲している。ここで、分離したＡＷＧチップ１０および下地板２０のうち、固定片７１に含まれるものをそれぞれＡＷＧチップ片１１、下地片２１とする。また、可動片７２に含まれるものをそれぞれＡＷＧチップ片１２、下地板片２２とする。固定片７１と可動片７２とは切断面Ｃにより形成される溝Ｇを隔てて配置されている。第１スラブ導波路１０Ａｂにおける溝Ｇによる反射や光損失を抑制するために、溝Ｇにはマッチングオイルやマッチンググリースを充填することが好ましい。
【００３０】
基準板３０は、図３に示すように、固定片７１が接合されるとともに可動片７２が当接される。すなわち、固定片７１は、表面の所定領域３１に固定片７１が接着剤等で接合されている。一方、可動片７２は、固定片７１には接合されていない。基準板３０を構成する材料は特に限定されないが、たとえば石英ガラスからなるものを用いることができる。
【００３１】
補償部材４０は、板状であり、固定片７１と可動片７２との間に掛け渡されるように設けられ、固定片７１と可動片７２とにそれぞれ接着剤等によって接合されている。また、補償部材４０は、第１スラブ導波路１０Ａｂにおける切断面Ｃと略平行に延伸している。なお、本実施の形態では、ＡＷＧチップ１０がＡＷＧ１０Ａの形状に沿ったブーメラン形状をしているので、ＡＷＧチップ１０には補償部材４０を接合するスペースが無い。そのため、補償部材４０は下地板片２１、２２に接合されている。補償部材４０は、銅や純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）などの金属からなるものを使用することができる。
【００３２】
クリップ５０は、図１、２に示すように、基準板３０と可動片７２とを挟持するものである。これによって、基準板３０と可動片７２とに図３に示すような押圧力Ｆが印加されるが、この押圧力Ｆは、可動片７２が基準板３０上をスライドできる程度の大きさとする。クリップ５０は、たとえばいわゆるゼムクリップと同様に、スチール等の金属からなる１本の棒体を折り曲げて形成されたものを使用することができる。
【００３３】
つぎに、このＡＷＧ型光合分波器１００の動作について説明する。
ＡＷＧ型光合分波器１００のＡＷＧチップ１０では、第１入出力導波路１０Ａａから、波長が互いに信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光が入力されると、第１スラブ導波路１０Ａｂは第１入出力導波路１０Ａａから入力されたＷＤＭ信号光を回折により広げてアレイ導波路１０Ａｃに入力させる。アレイ導波路１０Ａｃは、ＷＤＭ信号光に含まれる信号光に位相差を付加して第２スラブ導波路１０Ａｄに入力させる。第２スラブ導波路１０Ａｄは、アレイ導波路１０Ａｃによって付加された位相差によって、波長の異なる各信号光を複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれに集光させる。その結果、複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれからは、互いに波長の異なる信号光が分波されて出力される。このように、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光分波器として機能する。
【００３４】
一方、複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれから波長の異なる信号光を入力した場合は、光の相反性によって上記した作用と逆の作用が生じ、第１入出力導波路１０Ａａからは、複数の第２入出力導波路１０Ａｅから入力された信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光が出力される。この場合、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光合波器として機能する。したがって、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光合分波器として機能する。
【００３５】
ここで、通常のＡＷＧチップでは、ＡＷＧチップを構成する材料の屈折率に温度依存性があるため、ＡＷＧチップが温度変化すると、複数の第２入出力導波路のそれぞれに集光する光の波長が、本来集光されるべき波長からシフトする。その結果、ＡＷＧチップの光透過中心波長はシフトしてしまう。
【００３６】
これに対して、本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００では、ＡＷＧ型光合分波器１００の温度変化に応じて補償部材４０が方向Ｄで伸縮することによって可動片７２をスライドさせて、固定片７１と可動片７２との相対位置を変えることにより、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する。これによって、ＡＷＧ型光合分波器１００のアサーマル化が実現されている。
【００３７】
特に、補償部材４０は、第１スラブ導波路１０Ａｂにおける切断面Ｃと略平行に延伸しているので、その伸縮の方向Ｄも切断面Ｃと略平行である。したがって、補償部材４０が伸縮した場合にも溝Ｇの幅が殆ど変化しない。その結果、補償部材４０が伸縮してもＡＷＧ型光合分波器１００の光学特性は変動せずに安定する。
【００３８】
また、クリップ５０は、押圧力Ｆを印加して基準板３０と可動片７２とを挟持している。その結果、補償部材４０が伸縮して固定片７１と可動片７２との相対位置が変化しても、ＡＷＧ型光合分波器１００の光軸が変動せずに維持されるので、光学特性も安定する。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、固定片７１を基準板３０に接合しているので、クリップ５０は可動片７２のみを基準板３０に押圧すればよい。これによって、クリップ５０が印加すべき押圧力Ｆは小さくてよい。その結果、クリップ５０として小型で簡略なものを使用できるので、部品コストが低減される。また、クリップ５０は可動片７２のみを基準板３０に押圧すればよいので、押さえ基板のような複雑かつ高価な部品を使用しなくてもよくなり、より低コストかつ小型にできる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、クリップ５０で挟持すべき可動片７２の方が、基準板３０に接合した固定片７１よりも質量が小さいので、クリップ５０としてより小型で簡略なものを使用できる。
【００４１】
これに対して、従来はＡＷＧチップを切断して分離した２片の両方に対して押圧力を印加するようにしているため、クリップとして押圧力が大きく大型なものを用いる必要がある。また、２片の両方に押圧力を適切に印加するために押さえ基板などの追加の部品が必要となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００は、光学特性が安定しており、かつ小型、低コストなものである。
【００４３】
なお、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償するための補償部材４０による位置補正量ｄｘは、ＡＷＧチップ１０の回路パラメータ等を用いて、以下の式（１）により設定することができる。
【００４４】
【数１】
ここで、Ｌｆは第１スラブ導波路１０Ａｂの焦点距離、ΔＬはアレイ導波路１０Ａｃにおける隣接するチャネル導波路間の光路差、ｄはアレイ導波路１０Ａｃにおける隣接するチャネル導波路間のピッチ、ｎｓは第１スラブ導波路１０Ａｂの実効屈折率、ｎｇはアレイ導波路１０Ａｃの群屈折率、ｄλ／ｄＴは透過中心波長の温度依存性（たとえば０．０１１ｎｍ／℃）、ΔＴは温度変化量である。また、λ０は第１スラブ導波路１０Ａｂにおいて回折角が０度になる波長であり、ＡＷＧの中心波長と呼ばれるものである。
【００４５】
温度変化量がΔＴの場合に、可動片７２が式（１）で示される位置補正量ｄｘだけスライドするように補償部材４０の線膨張係数と長さとを設定することによって、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償することができる。
【００４６】
つぎに、ＡＷＧチップ１０の製造方法について説明する。まず、シリコンや石英ガラス等からなる基板上に、火炎堆積（Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ）法により、下部クラッド層およびコア層となるシリカ材料（ＳｉＯ２系のガラス粒子）を順次堆積し、堆積層を加熱して溶融透明化する。つぎに、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングとを用いて、複数のＡＷＧ１０Ａの導波路パターンにコア層を形成する。つぎに、再びＦＨＤ法により、導波路パターンの上部および側部を覆うように上側部クラッド層を形成する。
【００４７】
つぎに、図４に示すように、基板Ｓ上に、第１入出力導波路１０Ａａ、第１スラブ導波路１０Ａｂ、アレイ導波路１０Ａｃ、第２スラブ導波路１０Ａｄ、および複数の第２入出力導波路１０ＡｅからなるＡＷＧ１０Ａを複数形成したものを、ＣＯ２レーザを用いてＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿った切断線Ｌに沿って切断する。これによって、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿ったブーメラン形状のＡＷＧチップ１０を得ることができる。なお、切断は、ＣＯ２レーザに限らず種々の加工用のレーザやウォータージェット等を用いて行ってもよい。
【００４８】
このように、基板Ｓ上にＡＷＧ１０Ａを高密度に複数形成し、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿ったブーメラン形状に切断してＡＷＧチップ１０を得ることによって、ＡＷＧを含む矩形状に基板を切断する場合よりも、１つの基板Ｓからより多数のＡＷＧチップ１０を得ることができる。これによってＡＷＧチップ１０を低コストに製造することができる。
【００４９】
つぎに、クリップ５０について説明する。図５は、図１に示すクリップ５０の模式的な斜視図である。図５に示すように、クリップ５０は、１本の棒体を角丸円形に沿って折り曲げて底部を形成し、さらに上方に伸びる立設部を形成するように折り曲げ、そこから下方の底部に向かって傾斜する傾斜部を形成するように折り曲げ、最後に端部を上方に屈曲させて押さえ部を形成したものである。そして、使用する際には、図１、２に示すように、クリップ５０の底部と押さえ部との間に基準板３０と可動片７２とを介挿して挟持する。このような簡易な構成のクリップ５０によって、可動片７２を基準板３０に十分な押圧力で押圧することができる。また、このようなクリップ５０は高さも低く、小型化に好適である。
【００５０】
（基準板の変形例）
つぎに、基準板３０に置き換えて使用できる基準板の変形例について説明する。本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００では、固定片７１は基準板３０に接着剤等で接合し、可動片７２は基準板３０に当接させている。その結果、接着剤等の厚みによっては、固定片７１と可動片７２との高さがズレ、これによってＡＷＧチップ片１１と可動片７２に含まれるＡＷＧチップ片２１との高さがズレるので、第１スラブ導波路１０Ａｂの光軸がズレるおそれがある。そこで、以下に説明する変形例の基準板によれば、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレがより確実に防止される。
【００５１】
図６は、変形例１に係る基準板３０Ａの模式的な上面図である。図７は、図５に示す基準板３０Ａに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す側面図である。図６、７に示すように、変形例１に係る基準板３０Ａは、固定片７１が接合される領域３１Ａにおいて、可動片７２が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差３２Ａが形成されている。その結果、固定片７１を基準板３０Ａに接合するための接着剤６２は厚さが薄い領域３１Ａと固定片７１との間に充填され、かつ固定片７１の可動片７２側の端部は可動片７２が当接される領域に当接する。したがって、固定片７１は接着剤によっても高さ方向にズレないので、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレはより確実に防止される。
【００５２】
図８は、変形例２に係る基準板３０Ｂに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す模式的な側面図である。図８に示すように、変形例２に係る基準板３０Ｂは、表面全体の領域３１Ｂがフロスト処理により凹凸処理されている。基準板３０Ｂに固定片７１を接合する場合は、基準板３０Ｂの固定片７１側の端部３３Ｂから接着剤を供給すると、領域３１Ｂのフロスト処理された凹部に接着剤が浸透して充填されるので、固定片７１を基準板３０Ｂに接合することができる。したがって、固定片７１は接着剤によって高さ方向にズレないので、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレはより確実に防止される。さらに、基準板３０Ｂは、可動片７２が当接される表面の領域にもフロスト処理がされている。その結果、基準板３０Ｂと可動片７２との間の接触面積が減少し、摩擦力が減少するので、可動片７２は補償部材４０の伸縮によってスムーズにスライドすることができる。なお、フロスト処理の凹凸の程度は、十分な量の接着剤がスムーズに凹部に浸透する程度であり、かつ固定片７１を接合または可動片７２を当接したときに凹凸によって傾斜しないような平滑性が維持されている程度、たとえば表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５３】
図９は、変形例３に係る基準板３０Ｃの模式的な上面図である。図１０は、図９に示す基準板３０Ｃに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す側面図である。図９、１０に示すように、変形例３に係る基準板３０Ｃは、表面全体の領域３１Ｃがフロスト処理により凹凸処理されているとともに、固定片７１の下方かつ可動片７２が当接される側に、ＡＷＧチップの切断面に略沿って溝３４Ｃが形成されている。溝３４Ｃはたとえばダイシング等で形成することができる。基準板３０Ｃは、変形例２に係る基準板３０Ｂが奏する効果に加え、基準板３０Ｃの固定片７１側の端部３３Ｃから接着剤を供給した場合に、領域３１Ｃのフロスト処理された凹部に浸透していった接着剤は、さらに可動片７２側まで流れていくと、溝３４Ｃに溜まることになる。これによって、接着剤が可動片７２まで流れていくことが防止される。したがって、固定片７１が接合される面積をより確実に管理できるとともに、可動片７２が誤って基準板３０Ｃに接合されてしまうことが防止される。
【００５４】
図１１は、変形例４に係る基準板３０Ｄに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す模式的な側面図である。図１１に示すように、変形例４に係る基準板３０Ｄは、表面全体の領域３１Ｄがフロスト処理により凹凸処理されているとともに、固定片７１の下方かつ可動片７２が当接される側と、可動片７２が当接される領域とに、ＡＷＧチップの切断面に略沿ってそれぞれ溝３４Ｄ、３５Ｄが形成されている。なお、接着剤は基準板３０Ｃの固定片７１側の端部３３Ｄから供給する。基準板３０Ｄは、変形例３に係る基準板３０Ｃが奏する効果に加え、溝３５Ｄによって基準板３０Ｄと可動片７２との間の摩擦力がさらに減少するので、可動片７２は補償部材４０の伸縮によってさらにスムーズにスライドすることができる。
【００５５】
（実施例）
本発明の実施例として、図１に示す実施の形態の構成のＡＷＧ型光合分波器を製造した。ただし、基準板としては、図１１に示す変形例４の構成の基準板を用いた。図１２は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の回路パラメータを示す図である。この回路パラメータを用いて、純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）からなる補償部材の長さを１８．０ｍｍに設定した。
【００５６】
図１３は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の透過中心波長の変動の温度依存性を示す図である。図１３に示すように、実施例のＡＷＧ型光合分波器は、−５℃〜７０℃の広い温度範囲において透過中心波長の変動が±０．０１０ｎｍであり、きわめて良好な温度特性を有していた。
【００５７】
なお、上記実施の形態では、ＡＷＧチップを切断して分離したうちの質量が小さい方を可動片としてクリップで押圧するようにしているが、質量が大きい方を可動片としてクリップで押圧するようにしてもよい。すなわち、分離したＡＷＧチップの一方のみをクリップで基準板に押圧し、他方は基準板に接合固定することによって、クリップを小型で簡略なものとすることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態では、第１スラブ導波路を切断して分離しているが、第２スラブ導波路、または第１スラブ導波路および第２スラブ導波の両方を切断して分離するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、基板をＡＷＧの輪郭形状に沿って切断し、ブーメラン形状のＡＷＧチップを得ているが、基板を矩形に切断して矩形のＡＷＧチップを得るようにしてもよい。この場合、ＡＷＧチップにスペースがあれば、補償部材は分離した２つのＡＷＧチップ片の間に掛け渡すように設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、基準板の表面にフロスト処理をしているが、サンドブラスト、ショットブラスト、梨地処理・シボ処理等の他の凹凸処理でもよい。また、可動片をスムーズにスライドさせるために、フロスト処理等の凹凸処理をしたり、溝を設けたりしているが、可動片と基準板との接触面積を減少させるような窪み部であれば、その態様は特に限定はされない。また、溝を設ける場合は、その延伸方向はＡＷＧチップの切断面に沿う方向に限られず、切断面に垂直の方向でもよい。
【００６１】
また、下地板、基準板の構成材料は、石英ガラスに限られない。下地板、基準板の構成材料の線膨張係数を考慮して補償部材の長さを決定すれば、金属、半導体、セラミックスなどの種々の材料を用いることができる。
【００６２】
また、ＡＷＧチップと下地板とを接合する位置および補償部材を掛け渡す位置も、実施の形態のものに限られず、補償部材の伸縮によって切断されたＡＷＧチップの位置が相対的に変化できるような位置であればよい。
【００６３】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ＡＷＧチップ
１０Ａ ＡＷＧ
１０Ａａ 第１入出力導波路
１０Ａｂ 第１スラブ導波路
１０Ａｃ アレイ導波路
１０Ａｄ 第２スラブ導波路
１０Ａｅ 第２入出力導波路
１１、１２ ＡＷＧチップ片
２０ 下地板
２１、２２ 下地板片
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 基準板
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ 領域
３２Ａ 段差
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ 端部
３４Ｃ、３４Ｄ、３５Ｄ 溝
４０ 補償部材
５０ クリップ
６１、６２ 接着剤
７１ 固定片
７２ 可動片
１００ ＡＷＧ型光合分波器
Ｃ 切断面
Ｄ 方向
Ｆ 押圧力
Ｇ 溝
Ｌ 切断線
Ｓ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ導波路回折格子型光合分波器に関する。
【背景技術】
【０００２】
アレイ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating：ＡＷＧ）を利用した波長合分波器は、構成材料である石英系ガラスの屈折率に温度依存性があるため、透過中心波長に温度依存性が生じることが知られている。
【０００３】
石英系ガラスからなるＡＷＧの透過中心波長の温度依存性ｄλ／ｄＴは、０．０１１ｎｍ／℃であり、Ｄ−ＷＤＭ（Dense-Wavelength Division Multiplexing）伝送システムで使用するためには、無視できない大きな値となっている。
【０００４】
温度依存性を解消するために、電力を用いる加熱素子や冷却素子によってＡＷＧの温度を一定に制御する技術がある。しかしながら、近年多様化が進むＤ−ＷＤＭ伝送システムにおいては、ＡＷＧに対して、電力を必要としないアサーマル化（温度無依存化）が強く求められている。
【０００５】
補償部材を用いてアサーマル化を実現したアレイ導波路回折格子型光合分波器（以下、適宜ＡＷＧ型光合分波器と記載する）が特許文献１に開示されている。特許文献１のＡＷＧ型光合分波器は、ＡＷＧチップを、スラブ導波路を横断するように切断し、切断により分離した部分間を掛け渡すように所定の熱膨張係数を有する補償部材を設けた構成を有する。このＡＷＧ型光合分波器の温度が変化した場合には、補償部材が伸縮し、分離した部分間の相対位置を変化させる。この相対位置の変化量は、温度変化に依存した透過中心波長のシフトが補償されるような変化量に調整されている。これによって、ＡＷＧ型光合分波器のアサーマル化が実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７６４１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器において、安定した光学特性を実現させるためには、ＡＷＧチップの分離した部分間で光軸が精密に調整され、かつ維持される必要がある。そのために、ＡＷＧチップの分離した部分において、クリップによってＡＷＧチップを上面と下面とから挟持して押圧力をかけることによって、調整された光軸を維持するようにしている。また、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器では、さらにクリップとＡＷＧチップとの間に押さえ基板を介在させて挟持する構成も記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１のＡＷＧ型光合分波器では、光軸を維持するためのクリップや押さえ基板の構成が複雑または大型であり、高コストなものとなっていた。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストかつ光学特性が安定したアレイ導波路回折格子型光合分波器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、光が入出力される第１入出力導波路と、前記第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路に接続された、光が入出力される複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、前記アレイ導波路回折格子チップの下面に接合された下地板と、が前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、前記固定片が接合されるとともに前記可動片が当接される基準板と、前記固定片と前記可動片との間に掛け渡されるように設けられ、温度変化に応じて伸縮して前記固定片と前記可動片との相対位置を変えることにより、前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、前記可動片が前記基準板上をスライドできるように前記基準板と前記可動片とを挟持するクリップと、を備える。
【００１１】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記可動片の質量が前記固定片の質量よりも小さい。
【００１２】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記クリップは、１本の棒体を折り曲げて形成されたものである。
【００１３】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板は、前記固定片が接合される領域において、前記可動片が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差が形成されており、前記固定片の前記可動片側の端部は前記可動片が当接される領域に当接している。
【００１４】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面が、前記固定片が接合される領域において凹凸処理されている。
【００１５】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面の、前記固定片の下方かつ前記可動片が当接される側に、前記アレイ導波路回折格子チップの切断面に略沿って溝が形成されている。
【００１６】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面が、前記可動片が当接される領域において凹凸処理されている。
【００１７】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記基準板の表面の前記可動片が当接される領域に窪み部が形成されている。
【００１８】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記アレイ導波路回折格子チップは、前記アレイ導波路回折格子の輪郭形状に沿った形状を有する。
【００１９】
また、本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器は、上記発明において、前記補償部材は、前記固定片の前記下地板と前記可動片の前記下地板との間に掛け渡されるように設けられている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、低コストかつ光学特性が安定したアレイ導波路回折格子型光合分波器を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器の模式的な上面図である。
【図２】図２は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器の背面図である。
【図３】図３は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器のＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図４は、図１に示すＡＷＧチップの製造方法を説明する図である。
【図５】図５は、図１に示すクリップの模式的な斜視図である。
【図６】図６は、変形例１に係る基準板の模式的な上面図である。
【図７】図７は、図５に示す基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す側面図である。
【図８】図８は、変形例２に係る基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す模式的な側面図である。
【図９】図９は、変形例３に係る基準板の模式的な上面図である。
【図１０】図１０は、図９に示す基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す側面図である。
【図１１】図１１は、変形例４に係る基準板に固定片を接合し可動片を当接した状態を示す模式的な側面図である。
【図１２】図１２は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の回路パラメータを示す図である。
【図１３】図１３は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の透過中心波長の変動の温度依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明に係るアレイ導波路回折格子型光合分波器の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２３】
（実施の形態）
図１は、実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００の模式的な上面図である。図２は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器１００の背面図である。図３は、図１に示すＡＷＧ型光合分波器１００のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２４】
図１〜３に示すように、ＡＷＧ型光合分波器１００は、ＡＷＧチップ１０と、下地板２０と、基準板３０と、補償部材４０と、クリップ５０とを備えている。
【００２５】
ＡＷＧチップ１０は、シリコンや石英ガラス等からなる基板上に、石英系ガラスからなり、ＡＷＧ１０Ａを構成する各導波路、すなわち、光が入出力される第１入出力導波路１０Ａａと、第１入出力導波路１０Ａａに接続された第１スラブ導波路１０Ａｂと、第１スラブ導波路１０Ａｂに接続されたアレイ導波路１０Ａｃと、アレイ導波路１０Ａｃに接続された第２スラブ導波路１０Ａｄと、第２スラブ導波路１０Ａｄに接続され、光が入出力される複数の第２入出力導波路１０Ａｅが形成された平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）チップである。
【００２６】
アレイ導波路１０Ａｃは、互いに長さが異なるチャネル導波路が所定のピッチで並列に配列されたものである。各チャネル導波路は円弧状に屈曲しており、かつ円弧の内周側から外周側に向かって長さが長くなる順に配列されている。隣接するチャネル導波路の光路長の差は同一である。また、チャネル導波路の数は、入力されるＷＤＭ信号光のチャネル数に応じて設定されており、たとえば１００本である。
【００２７】
第１スラブ導波路１０Ａｂおよび第２スラブ導波路１０Ａｄは直線状に形成されている。また、第１入出力導波路１０Ａａおよび複数の第２入出力導波路１０Ａｅはアレイ導波路１０Ａｃとは逆の方向に円弧状に屈曲している。複数の第２入出力導波路１０Ａｅの数は、使用するＷＤＭ信号光のチャネル数に設定されており、たとえば４０本である。また、ＡＷＧチップ１０は、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿って屈曲した形状（ブーメラン形状）を有している。
【００２８】
下地板２０は、図３に示すように、ＡＷＧチップ１０の下面に接着剤６１によって接合されている。下地板２０は、たとえば石英ガラスからなる。下地板２０はＡＷＧチップ１０と線膨張係数が略同一である材料からなるものが好ましいが、特に限定はされない。
【００２９】
ＡＷＧチップ１０と下地板２０とは、接合された状態で切断面Ｃにおいて２つに切断され、固定片７１と可動片７２とに分離している。切断面Ｃは、第１スラブ導波路１０Ａｂの長手方向に略垂直な方向に沿って第１スラブ導波路１０Ａｂを横断し、かつ途中で略９０度だけ屈曲している。ここで、分離したＡＷＧチップ１０および下地板２０のうち、固定片７１に含まれるものをそれぞれＡＷＧチップ片１１、下地片２１とする。また、可動片７２に含まれるものをそれぞれＡＷＧチップ片１２、下地板片２２とする。固定片７１と可動片７２とは切断面Ｃにより形成される溝Ｇを隔てて配置されている。第１スラブ導波路１０Ａｂにおける溝Ｇによる反射や光損失を抑制するために、溝Ｇにはマッチングオイルやマッチンググリースを充填することが好ましい。
【００３０】
基準板３０は、図３に示すように、固定片７１が接合されるとともに可動片７２が当接される。すなわち、固定片７１は、表面の所定領域３１に固定片７１が接着剤等で接合されている。一方、可動片７２は、固定片７１には接合されていない。基準板３０を構成する材料は特に限定されないが、たとえば石英ガラスからなるものを用いることができる。
【００３１】
補償部材４０は、板状であり、固定片７１と可動片７２との間に掛け渡されるように設けられ、固定片７１と可動片７２とにそれぞれ接着剤等によって接合されている。また、補償部材４０は、第１スラブ導波路１０Ａｂにおける切断面Ｃと略平行に延伸している。なお、本実施の形態では、ＡＷＧチップ１０がＡＷＧ１０Ａの形状に沿ったブーメラン形状をしているので、ＡＷＧチップ１０には補償部材４０を接合するスペースが無い。そのため、補償部材４０は下地板片２１、２２に接合されている。補償部材４０は、銅や純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）などの金属からなるものを使用することができる。
【００３２】
クリップ５０は、図１、２に示すように、基準板３０と可動片７２とを挟持するものである。これによって、基準板３０と可動片７２とに図３に示すような押圧力Ｆが印加されるが、この押圧力Ｆは、可動片７２が基準板３０上をスライドできる程度の大きさとする。クリップ５０は、たとえばいわゆるゼムクリップと同様に、スチール等の金属からなる１本の棒体を折り曲げて形成されたものを使用することができる。
【００３３】
つぎに、このＡＷＧ型光合分波器１００の動作について説明する。
ＡＷＧ型光合分波器１００のＡＷＧチップ１０では、第１入出力導波路１０Ａａから、波長が互いに信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光が入力されると、第１スラブ導波路１０Ａｂは第１入出力導波路１０Ａａから入力されたＷＤＭ信号光を回折により広げてアレイ導波路１０Ａｃに入力させる。アレイ導波路１０Ａｃは、ＷＤＭ信号光に含まれる信号光に位相差を付加して第２スラブ導波路１０Ａｄに入力させる。第２スラブ導波路１０Ａｄは、アレイ導波路１０Ａｃによって付加された位相差によって、波長の異なる各信号光を複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれに集光させる。その結果、複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれからは、互いに波長の異なる信号光が分波されて出力される。このように、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光分波器として機能する。
【００３４】
一方、複数の第２入出力導波路１０Ａｅのそれぞれから波長の異なる信号光を入力した場合は、光の相反性によって上記した作用と逆の作用が生じ、第１入出力導波路１０Ａａからは、複数の第２入出力導波路１０Ａｅから入力された信号光が波長多重されたＷＤＭ信号光が出力される。この場合、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光合波器として機能する。したがって、ＡＷＧ型光合分波器１００は波長多重光合分波器として機能する。
【００３５】
ここで、通常のＡＷＧチップでは、ＡＷＧチップを構成する材料の屈折率に温度依存性があるため、ＡＷＧチップが温度変化すると、複数の第２入出力導波路のそれぞれに集光する光の波長が、本来集光されるべき波長からシフトする。その結果、ＡＷＧチップの光透過中心波長はシフトしてしまう。
【００３６】
これに対して、本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００では、ＡＷＧ型光合分波器１００の温度変化に応じて補償部材４０が方向Ｄで伸縮することによって可動片７２をスライドさせて、固定片７１と可動片７２との相対位置を変えることにより、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する。これによって、ＡＷＧ型光合分波器１００のアサーマル化が実現されている。
【００３７】
特に、補償部材４０は、第１スラブ導波路１０Ａｂにおける切断面Ｃと略平行に延伸しているので、その伸縮の方向Ｄも切断面Ｃと略平行である。したがって、補償部材４０が伸縮した場合にも溝Ｇの幅が殆ど変化しない。その結果、補償部材４０が伸縮してもＡＷＧ型光合分波器１００の光学特性は変動せずに安定する。
【００３８】
また、クリップ５０は、押圧力Ｆを印加して基準板３０と可動片７２とを挟持している。その結果、補償部材４０が伸縮して固定片７１と可動片７２との相対位置が変化しても、ＡＷＧ型光合分波器１００の光軸が変動せずに維持されるので、光学特性も安定する。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、固定片７１を基準板３０に接合しているので、クリップ５０は可動片７２のみを基準板３０に押圧すればよい。これによって、クリップ５０が印加すべき押圧力Ｆは小さくてよい。その結果、クリップ５０として小型で簡略なものを使用できるので、部品コストが低減される。また、クリップ５０は可動片７２のみを基準板３０に押圧すればよいので、押さえ基板のような複雑かつ高価な部品を使用しなくてもよくなり、より低コストかつ小型にできる。
【００４０】
さらに、本実施の形態では、クリップ５０で挟持すべき可動片７２の方が、基準板３０に接合した固定片７１よりも質量が小さいので、クリップ５０としてより小型で簡略なものを使用できる。
【００４１】
これに対して、従来はＡＷＧチップを切断して分離した２片の両方に対して押圧力を印加するようにしているため、クリップとして押圧力が大きく大型なものを用いる必要がある。また、２片の両方に押圧力を適切に印加するために押さえ基板などの追加の部品が必要となる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００は、光学特性が安定しており、かつ小型、低コストなものである。
【００４３】
なお、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償するための補償部材４０による位置補正量ｄｘは、ＡＷＧチップ１０の回路パラメータ等を用いて、以下の式（１）により設定することができる。
【００４４】
【数１】
ここで、Ｌｆは第１スラブ導波路１０Ａｂの焦点距離、ΔＬはアレイ導波路１０Ａｃにおける隣接するチャネル導波路間の光路差、ｄはアレイ導波路１０Ａｃにおける隣接するチャネル導波路間のピッチ、ｎｓは第１スラブ導波路１０Ａｂの実効屈折率、ｎｇはアレイ導波路１０Ａｃの群屈折率、ｄλ／ｄＴは透過中心波長の温度依存性（たとえば０．０１１ｎｍ／℃）、ΔＴは温度変化量である。また、λ０は第１スラブ導波路１０Ａｂにおいて回折角が０度になる波長であり、ＡＷＧの中心波長と呼ばれるものである。
【００４５】
温度変化量がΔＴの場合に、可動片７２が式（１）で示される位置補正量ｄｘだけスライドするように補償部材４０の線膨張係数と長さとを設定することによって、ＡＷＧチップ１０の光透過中心波長の温度依存シフトを補償することができる。
【００４６】
つぎに、ＡＷＧチップ１０の製造方法について説明する。まず、シリコンや石英ガラス等からなる基板上に、火炎堆積（Flame Hydrolysis Deposition：ＦＨＤ）法により、下部クラッド層およびコア層となるシリカ材料（ＳｉＯ２系のガラス粒子）を順次堆積し、堆積層を加熱して溶融透明化する。つぎに、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングとを用いて、複数のＡＷＧ１０Ａの導波路パターンにコア層を形成する。つぎに、再びＦＨＤ法により、導波路パターンの上部および側部を覆うように上側部クラッド層を形成する。
【００４７】
つぎに、図４に示すように、基板Ｓ上に、第１入出力導波路１０Ａａ、第１スラブ導波路１０Ａｂ、アレイ導波路１０Ａｃ、第２スラブ導波路１０Ａｄ、および複数の第２入出力導波路１０ＡｅからなるＡＷＧ１０Ａを複数形成したものを、ＣＯ２レーザを用いてＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿った切断線Ｌに沿って切断する。これによって、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿ったブーメラン形状のＡＷＧチップ１０を得ることができる。なお、切断は、ＣＯ２レーザに限らず種々の加工用のレーザやウォータージェット等を用いて行ってもよい。
【００４８】
このように、基板Ｓ上にＡＷＧ１０Ａを高密度に複数形成し、ＡＷＧ１０Ａの輪郭形状に沿ったブーメラン形状に切断してＡＷＧチップ１０を得ることによって、ＡＷＧを含む矩形状に基板を切断する場合よりも、１つの基板Ｓからより多数のＡＷＧチップ１０を得ることができる。これによってＡＷＧチップ１０を低コストに製造することができる。
【００４９】
つぎに、クリップ５０について説明する。図５は、図１に示すクリップ５０の模式的な斜視図である。図５に示すように、クリップ５０は、１本の棒体を角丸円形に沿って折り曲げて底部を形成し、さらに上方に伸びる立設部を形成するように折り曲げ、そこから下方の底部に向かって傾斜する傾斜部を形成するように折り曲げ、最後に端部を上方に屈曲させて押さえ部を形成したものである。そして、使用する際には、図１、２に示すように、クリップ５０の底部と押さえ部との間に基準板３０と可動片７２とを介挿して挟持する。このような簡易な構成のクリップ５０によって、可動片７２を基準板３０に十分な押圧力で押圧することができる。また、このようなクリップ５０は高さも低く、小型化に好適である。
【００５０】
（基準板の変形例）
つぎに、基準板３０に置き換えて使用できる基準板の変形例について説明する。本実施の形態に係るＡＷＧ型光合分波器１００では、固定片７１は基準板３０に接着剤等で接合し、可動片７２は基準板３０に当接させている。その結果、接着剤等の厚みによっては、固定片７１と可動片７２との高さがズレ、これによってＡＷＧチップ片１１と可動片７２に含まれるＡＷＧチップ片２１との高さがズレるので、第１スラブ導波路１０Ａｂの光軸がズレるおそれがある。そこで、以下に説明する変形例の基準板によれば、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレがより確実に防止される。
【００５１】
図６は、変形例１に係る基準板３０Ａの模式的な上面図である。図７は、図５に示す基準板３０Ａに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す側面図である。図６、７に示すように、変形例１に係る基準板３０Ａは、固定片７１が接合される領域３１Ａにおいて、可動片７２が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差３２Ａが形成されている。その結果、固定片７１を基準板３０Ａに接合するための接着剤６２は厚さが薄い領域３１Ａと固定片７１との間に充填され、かつ固定片７１の可動片７２側の端部は可動片７２が当接される領域に当接する。したがって、固定片７１は接着剤によっても高さ方向にズレないので、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレはより確実に防止される。
【００５２】
図８は、変形例２に係る基準板３０Ｂに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す模式的な側面図である。図８に示すように、変形例２に係る基準板３０Ｂは、表面全体の領域３１Ｂがフロスト処理により凹凸処理されている。基準板３０Ｂに固定片７１を接合する場合は、基準板３０Ｂの固定片７１側の端部３３Ｂから接着剤を供給すると、領域３１Ｂのフロスト処理された凹部に接着剤が浸透して充填されるので、固定片７１を基準板３０Ｂに接合することができる。したがって、固定片７１は接着剤によって高さ方向にズレないので、ＡＷＧチップ片１１とＡＷＧチップ片２１との高さズレはより確実に防止される。さらに、基準板３０Ｂは、可動片７２が当接される表面の領域にもフロスト処理がされている。その結果、基準板３０Ｂと可動片７２との間の接触面積が減少し、摩擦力が減少するので、可動片７２は補償部材４０の伸縮によってスムーズにスライドすることができる。なお、フロスト処理の凹凸の程度は、十分な量の接着剤がスムーズに凹部に浸透する程度であり、かつ固定片７１を接合または可動片７２を当接したときに凹凸によって傾斜しないような平滑性が維持されている程度、たとえば表面粗さＲａを１０μｍ以下とすることが好ましい。
【００５３】
図９は、変形例３に係る基準板３０Ｃの模式的な上面図である。図１０は、図９に示す基準板３０Ｃに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す側面図である。図９、１０に示すように、変形例３に係る基準板３０Ｃは、表面全体の領域３１Ｃがフロスト処理により凹凸処理されているとともに、固定片７１の下方かつ可動片７２が当接される側に、ＡＷＧチップの切断面に略沿って溝３４Ｃが形成されている。溝３４Ｃはたとえばダイシング等で形成することができる。基準板３０Ｃは、変形例２に係る基準板３０Ｂが奏する効果に加え、基準板３０Ｃの固定片７１側の端部３３Ｃから接着剤を供給した場合に、領域３１Ｃのフロスト処理された凹部に浸透していった接着剤は、さらに可動片７２側まで流れていくと、溝３４Ｃに溜まることになる。これによって、接着剤が可動片７２まで流れていくことが防止される。したがって、固定片７１が接合される面積をより確実に管理できるとともに、可動片７２が誤って基準板３０Ｃに接合されてしまうことが防止される。
【００５４】
図１１は、変形例４に係る基準板３０Ｄに固定片７１を接合し可動片７２を当接した状態を示す模式的な側面図である。図１１に示すように、変形例４に係る基準板３０Ｄは、表面全体の領域３１Ｄがフロスト処理により凹凸処理されているとともに、固定片７１の下方かつ可動片７２が当接される側と、可動片７２が当接される領域とに、ＡＷＧチップの切断面に略沿ってそれぞれ溝３４Ｄ、３５Ｄが形成されている。なお、接着剤は基準板３０Ｃの固定片７１側の端部３３Ｄから供給する。基準板３０Ｄは、変形例３に係る基準板３０Ｃが奏する効果に加え、溝３５Ｄによって基準板３０Ｄと可動片７２との間の摩擦力がさらに減少するので、可動片７２は補償部材４０の伸縮によってさらにスムーズにスライドすることができる。
【００５５】
（実施例）
本発明の実施例として、図１に示す実施の形態の構成のＡＷＧ型光合分波器を製造した。ただし、基準板としては、図１１に示す変形例４の構成の基準板を用いた。図１２は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の回路パラメータを示す図である。この回路パラメータを用いて、純アルミニウム（ＪＩＳ：Ａ１０５０）からなる補償部材の長さを１８．０ｍｍに設定した。
【００５６】
図１３は、実施例のＡＷＧ型光合分波器の透過中心波長の変動の温度依存性を示す図である。図１３に示すように、実施例のＡＷＧ型光合分波器は、−５℃〜７０℃の広い温度範囲において透過中心波長の変動が±０．０１０ｎｍであり、きわめて良好な温度特性を有していた。
【００５７】
なお、上記実施の形態では、ＡＷＧチップを切断して分離したうちの質量が小さい方を可動片としてクリップで押圧するようにしているが、質量が大きい方を可動片としてクリップで押圧するようにしてもよい。すなわち、分離したＡＷＧチップの一方のみをクリップで基準板に押圧し、他方は基準板に接合固定することによって、クリップを小型で簡略なものとすることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態では、第１スラブ導波路を切断して分離しているが、第２スラブ導波路、または第１スラブ導波路および第２スラブ導波の両方を切断して分離するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、基板をＡＷＧの輪郭形状に沿って切断し、ブーメラン形状のＡＷＧチップを得ているが、基板を矩形に切断して矩形のＡＷＧチップを得るようにしてもよい。この場合、ＡＷＧチップにスペースがあれば、補償部材は分離した２つのＡＷＧチップ片の間に掛け渡すように設けてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、基準板の表面にフロスト処理をしているが、サンドブラスト、ショットブラスト、梨地処理・シボ処理等の他の凹凸処理でもよい。また、可動片をスムーズにスライドさせるために、フロスト処理等の凹凸処理をしたり、溝を設けたりしているが、可動片と基準板との接触面積を減少させるような窪み部であれば、その態様は特に限定はされない。また、溝を設ける場合は、その延伸方向はＡＷＧチップの切断面に沿う方向に限られず、切断面に垂直の方向でもよい。
【００６１】
また、下地板、基準板の構成材料は、石英ガラスに限られない。下地板、基準板の構成材料の線膨張係数を考慮して補償部材の長さを決定すれば、金属、半導体、セラミックスなどの種々の材料を用いることができる。
【００６２】
また、ＡＷＧチップと下地板とを接合する位置および補償部材を掛け渡す位置も、実施の形態のものに限られず、補償部材の伸縮によって切断されたＡＷＧチップの位置が相対的に変化できるような位置であればよい。
【００６３】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ＡＷＧチップ
１０Ａ ＡＷＧ
１０Ａａ 第１入出力導波路
１０Ａｂ 第１スラブ導波路
１０Ａｃ アレイ導波路
１０Ａｄ 第２スラブ導波路
１０Ａｅ 第２入出力導波路
１１、１２ ＡＷＧチップ片
２０ 下地板
２１、２２ 下地板片
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ 基準板
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄ 領域
３２Ａ 段差
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ 端部
３４Ｃ、３４Ｄ、３５Ｄ 溝
４０ 補償部材
５０ クリップ
６１、６２ 接着剤
７１ 固定片
７２ 可動片
１００ ＡＷＧ型光合分波器
Ｃ 切断面
Ｄ 方向
Ｆ 押圧力
Ｇ 溝
Ｌ 切断線
Ｓ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入出力される第１入出力導波路と、前記第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路に接続された、光が入出力される複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、
前記アレイ導波路回折格子チップの下面に接合された下地板と、が前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、
前記固定片が接合されるとともに前記可動片が当接される基準板と、
前記固定片と前記可動片との間に掛け渡されるように設けられ、温度変化に応じて伸縮して前記固定片と前記可動片との相対位置を変えることにより、前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、
前記可動片が前記基準板上をスライドできるように前記基準板と前記可動片とを挟持するクリップと、
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項２】
前記可動片の質量が前記固定片の質量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項３】
前記クリップは、１本の棒体を折り曲げて形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項４】
前記基準板は、前記固定片が接合される領域において、前記可動片が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差が形成されており、前記固定片の前記可動片側の端部は前記可動片が当接される領域に当接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項５】
前記基準板の表面が、前記固定片が接合される領域において凹凸処理されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項６】
前記基準板の表面の、前記固定片の下方かつ前記可動片が当接される側に、前記アレイ導波路回折格子チップの切断面に略沿って溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項７】
前記基準板の表面が、前記可動片が当接される領域において凹凸処理されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項８】
前記基準板の表面の前記可動片が当接される領域に窪み部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項９】
前記アレイ導波路回折格子チップは、前記アレイ導波路回折格子の輪郭形状に沿った形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項１０】
前記補償部材は、前記固定片の前記下地板と前記可動片の前記下地板との間に掛け渡されるように設けられていることを特徴とする請求項９に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項１】
光が入出力される第１入出力導波路と、前記第１入出力導波路に接続された第１スラブ導波路と、前記第１スラブ導波路に接続され、互いに長さが異なり並列に配列された複数のチャネル導波路からなるアレイ導波路と、前記アレイ導波路に接続された第２スラブ導波路と、前記第２スラブ導波路に接続された、光が入出力される複数の第２入出力導波路と、を有するアレイ導波路回折格子チップと、
前記アレイ導波路回折格子チップの下面に接合された下地板と、が前記第１スラブ導波路または前記第２スラブ導波路を横断する切断面において２つに切断されて形成された固定片および可動片と、
前記固定片が接合されるとともに前記可動片が当接される基準板と、
前記固定片と前記可動片との間に掛け渡されるように設けられ、温度変化に応じて伸縮して前記固定片と前記可動片との相対位置を変えることにより、前記アレイ導波路回折格子の光透過中心波長の温度依存シフトを補償する補償部材と、
前記可動片が前記基準板上をスライドできるように前記基準板と前記可動片とを挟持するクリップと、
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項２】
前記可動片の質量が前記固定片の質量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項３】
前記クリップは、１本の棒体を折り曲げて形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項４】
前記基準板は、前記固定片が接合される領域において、前記可動片が当接される領域よりも厚さが薄くなることによって段差が形成されており、前記固定片の前記可動片側の端部は前記可動片が当接される領域に当接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項５】
前記基準板の表面が、前記固定片が接合される領域において凹凸処理されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項６】
前記基準板の表面の、前記固定片の下方かつ前記可動片が当接される側に、前記アレイ導波路回折格子チップの切断面に略沿って溝が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項７】
前記基準板の表面が、前記可動片が当接される領域において凹凸処理されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項８】
前記基準板の表面の前記可動片が当接される領域に窪み部が形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項９】
前記アレイ導波路回折格子チップは、前記アレイ導波路回折格子の輪郭形状に沿った形状を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【請求項１０】
前記補償部材は、前記固定片の前記下地板と前記可動片の前記下地板との間に掛け渡されるように設けられていることを特徴とする請求項９に記載のアレイ導波路回折格子型光合分波器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５７９０７（Ｐ２０１３−５７９０７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７５８４（Ｐ２０１１−１９７５８４）
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【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２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月９日（２０１１．９．９）
【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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