專利名稱：波導型可變光衰減器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由基板上的光波導構成的波導型可變光衰減器。更詳細地說，本發(fā)明涉及將作為其構成要素的光耦合器的波導雙折射設定在一定值以上，抑制偏振波模式結(jié)合，或通過將臂波導的長度設定為雙折射拍頻長度的整數(shù)倍，抑制了偏振波依存性的偏振波無依存波導型可變光衰減器。
背景技術：
近年來，為了擴大通信容量，積極開發(fā)使用多個光波長的光波長多重通信系統(tǒng)(WDM系統(tǒng))。在光波長多重通信系統(tǒng)中，從抑制非線性和抑制串音的觀點出發(fā)，要求使各波長信號的電平相等?，F(xiàn)在，為了使該電平相等，廣泛使用波導型可變光衰減器。波導型可變光衰減器由于容易進行陣列化等的集成化，從經(jīng)濟化和小型化的觀點來看，較此外的散裝(bulk)型、磁光學型，MEMS(Micro Electro MechanicalSystems微電子機械系統(tǒng))型可變光衰減器有利。
參照


波導型可變衰減器。圖8表示現(xiàn)有的代表性的波導型可變光衰減器的俯視圖。該波導型可變衰減器100具有輸入波導101a、101b、第一光耦合器102、兩條臂波導103、104、配置在這些臂波導上的相位控制器105、第二光耦合器106、輸出波導107a、107b和薄膜加熱器108。110為后述的應力釋放槽。
圖9為假設在沒有形成上述應力釋放槽110的現(xiàn)有例的情況下，沿著圖8的Ⅸ-Ⅸ切線的放大截面圖。如圖9所示，使用熱傳導性優(yōu)良的硅基板109作為波導型可變光衰減器100的基板，構成為在埋入有石英類波導103、104的表面上配置有薄膜加熱器108。
以下簡單地說明該波導型可變光衰減器100的工作原理。從輸入波導101a入射的光被第一光耦合器102分支，分為兩條臂波導103、104。接著，在具有相位控制器105的臂波導103、104中傳輸?shù)墓馔ㄟ^再次由第二光耦合器106合波而相互干涉，在相互的相位一致的情況下，根據(jù)其中間狀態(tài)時相互的相位差，光分別從兩個輸出波導107a、107b輸出至交叉口輸出波導107b；在互相相位偏移π的情況下，該光輸出至直通口輸出波導107a。入射到第二光耦合器106時兩束光的相位關系由設置在臂波導104中的相位控制器105控制。作為相位控制器105，廣泛使用由配置在石英類波導103、104上的薄膜加熱器108構成的熱光學相位控制器。熱光學效應由于在原理上沒有偏振波依存性現(xiàn)象，所以與光電效應和光彈效應相比，具有偏振波依存性少的特征。
如上所述，使用熱光學效應的現(xiàn)有的波導型可變光衰減器由于容易進行陣列化等集成化，所以與使用光電效應和光彈效應等其他技術的可變光衰減器相比，從經(jīng)濟化和小型化的觀點來看有利。
然而，實際上，使用熱光學效應的現(xiàn)有的波導型可變光衰減器，當增加可變光衰減器的衰減量時，有偏振波依存性(polarizationdependent lossPDL，偏振依存損失)大的問題。圖10表示具有圖9的截面結(jié)構的可變光衰減器的光衰減量與PDL的關系。如圖10所示，在15dB的光衰減量下產(chǎn)生接近4dB的大的PDL。光衰減時的PDL大，這一點在沒有規(guī)定光纖中的偏振波狀態(tài)的現(xiàn)行的光通信系統(tǒng)運用上是極大的問題，它是妨礙波導型可變光衰減器普及的最大原因。
這樣，現(xiàn)有的波導型可變光衰減器存在當可變光衰減器的光衰減量增加時，要解決光衰減器的偏振波依存性大的問題。
Y.Inoue et al.，“Polarization sensitivity of a silicawaveguide thermo-optic phase shifter for planer lightwave circuits，”IEEE Photon.Technol.Lett.，vol.4，no.1，pp.36-38，Jan.1992. KIM et al.，“Limitation of PMD Compensation Dueto polarization-Dependent Loss in High-speed Optical TransmissionLinks，”IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，VOL.14，NO.1，JANUARY 2002.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過消除波導型可變光衰減器偏振波依存性的問題，提供偏振波依存性小的波導型可變光衰減器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的第一方式為由在基板上形成的波導構成的波導型可變光衰減器，其特征在于上述可變光衰減器由輸入波導、第一光耦合器、第二光耦合器、連接上述第一與第二光耦合器的兩條臂波導和輸出波導構成，上述第一和第二光耦合器分別為包含與上述兩條臂波導接近的區(qū)域構成的方向性結(jié)合器，特別是上述第一、第二光耦合器的偏振波模式結(jié)合在-25dB以下。
這里，可以使特征為構成上述第一、第二光耦合器的該光耦合器部分上的波導的雙折射率的絕對值在3.5×10-4以上。
此外，上述第一和第二光耦合器為接近上述兩條臂波導構成的方向性結(jié)合器。
而且，上述臂波導的長度被設計成為使用光波長除以波導雙折射而求得的拍頻長的整數(shù)倍。
此外，優(yōu)選在上述兩條臂波導的至少一條上具有相位控制器，作為可變光衰減器或光開關起作用。
而且，優(yōu)選上述基板為硅基板，上述波導為石英類玻璃波導。
通過上述結(jié)構，根據(jù)本發(fā)明可以實現(xiàn)光衰減時的PDL(偏振波依存性)小的波導型可變光衰減器、光開關和濾光器。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明，小型且集成性優(yōu)良的波導型可變光衰減器、光開關和濾光器可實用，因此，本明對光波長多重通信系統(tǒng)的通信裝置等經(jīng)濟化等有貢獻。

圖1為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的結(jié)構的俯視圖。
圖2為放大表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的截面結(jié)構的截面放大圖。
圖3A為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的波導制造工序的工序圖。
圖3B為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的波導制造工序的工序圖。
圖3C為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的波導制造工序的工序圖。
圖3D為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的波導制造工序的工序圖。
圖3E為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的波導制造工序的工序圖。
圖4是表示波導雙折射和方向性結(jié)合器交叉口的偏振波模式結(jié)合量關系的特性圖。
圖5為表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的光衰減量與偏振波依存損失(PDL)的關系的特性圖。
圖6為表示本發(fā)明的第二實施方式的波導型可變光衰減器的光衰減量與偏振波依存損失(PDL)的關系的特性圖。
圖7為表示本發(fā)明的第三實施方式波導型可變光衰減器的光衰減量與偏振波依存損失(PDL)的關系特性圖。
圖8為表示現(xiàn)有技術的波導型可變光衰減器的結(jié)構的俯視圖。
圖9為放大表示現(xiàn)有技術的波導型可變光衰減器的截面結(jié)構的截面放大圖。
圖10為表示現(xiàn)有技術的波導型可變光衰減器的光衰減量與偏振波依存損失(PDL)的關系的特性圖。
圖11為放大表示現(xiàn)有技術的帶有應力釋放槽的波導型可變光衰減器的截面結(jié)構的截面放大圖。
圖12為表示現(xiàn)有技術的帶有應力釋放槽的可變光衰減器的光衰減量與偏振波依存損失(PDL)的關系的特性圖。
具體實施例方式
(偏振波依存性發(fā)生模型和用于抑制偏振波依存性的必要條件)在說明具體的本發(fā)明的實施方式之前，說明分析波導型可變光衰減器的偏振波依存性的原因的結(jié)果。
上述在現(xiàn)有技術的項目中石英類玻璃中的熱光學效應基本上沒有偏振波依存性現(xiàn)象。以下，參照圖8和圖9說明為什么波導型可變光衰減器具有偏振波依存性。偏振波依存性的主要原因有以下兩個。一個是熱光學相位控制器105的偏振波依存性，另一個是光耦合器102、106的偏振波模式結(jié)合。
首先，在非專利文獻1中提出了關于前者的熱光學相位控制器105的偏振波依存性的報告?，F(xiàn)將該報告的內(nèi)容簡單說明如下。由薄膜加熱器108局部地加熱的石英類波導103、104膨脹。在這種情況下，向與基板109垂直的方向(圖9的上方向)膨脹，而向與基板109平行的方向(圖9的橫方向)，由于被未加熱周圍的石英類玻璃(包層cladding)111包圍，所以不能膨脹。結(jié)果，在與基板109的表面平行的方向上產(chǎn)生強的壓縮應力。該壓縮應力由于光彈效應而增加波導(芯部)103、104的折射率。因此，在薄膜加熱器108正下面的波導103、104與伴隨溫度上升的熱光學效應一起，利用由局部的玻璃熱膨脹引起的光彈效應而增加折射率。由于這樣，不論熱光學效應本身是否有偏振波依存性，由于熱膨脹產(chǎn)生的應力有各向異性，因此光彈效應引起的折射率變化具有偏振波依存性。
如圖11所示，通過在熱光學相位控制器105(和薄膜加熱器108)的兩側(cè)形成應力釋放槽110，可在一定程度上抑制該光彈效應引起的熱光學相位控制器的偏振波依存性。圖12表示形成有圖11所示的應力釋放槽110的可變光衰減器的光衰減量與PDL的關系。在圖9的截面結(jié)構的可變光衰減器中，15dB衰減時的PDL為3.8dB(參見圖10)，而若在圖11的帶有應力釋放槽的可變光衰減器中為1.7dB，則PDL可降低至一半以下值。然而，15dB衰減時的PDL為1.7dB的值，在現(xiàn)行光通信系統(tǒng)的運用上不是充分的值，還需要抑制PDL。本發(fā)明的目標是使15dB衰減時的PDL為實際上現(xiàn)行的光通信系統(tǒng)運用上必要的值所要求的0.5dB以下(非專利文獻2)。
配置在薄膜加熱器108兩側(cè)的圖11的應力釋放槽110，由于具有抑制由薄膜加熱器108產(chǎn)生的熱加熱波導以外的區(qū)域的絕熱槽的作用，所以對降低熱光學相位控制器的消耗電力有效。
其次，說明由光耦合器的偏振波模式結(jié)合產(chǎn)生的偏振波依存性。這里，作為光耦合器，可設想圖8所示的，使兩條波導接近構成的方向性結(jié)合器102、106。一般，在平面基板上的波導中，只要沒有擾動，就不產(chǎn)生偏振波模式間的結(jié)合。但是，在方向性結(jié)合器部中，由于芯部接近，當將核心埋入上部包層時，該兩個芯部在相互接近的方向上受力。更具體地說明如下。當利用火焰堆積法形成上部包層時，在將玻璃微粒子堆積在芯部上和周圍進行的透明化熱處理的過程中，玻璃微粒子溶融收縮并覆蓋芯部。然而，在由兩個芯部夾持的區(qū)域中，由于玻璃微粒子供給不足，玻璃變粗，兩個芯部被從兩外側(cè)向內(nèi)側(cè)壓緊。由于該壓力使波導的光學主軸傾斜，所以產(chǎn)生偏振波模式間的結(jié)合。由于這樣，利用方向性結(jié)合器結(jié)合的交叉口光的一部分引起偏振波模式結(jié)合。另一方面，與兩個芯部分離相應，光學主軸回到原來的上下左右，直通口光不產(chǎn)生偏振波模式結(jié)合。這種現(xiàn)象不限于方向性結(jié)合器的情況，在兩條臂波導接近的情況下必然引起。即在多模式干涉耦合器和非對稱X型分支器中，在輸入輸出端，由于兩條臂波導接近，引起偏振波模式結(jié)合。其次，分析在存在光耦合器的偏振波模式結(jié)合時的光的傳輸。以下，參照圖8說明這種情況。從第一輸入波導(輸入口)101a經(jīng)過第一臂波路103傳輸至第一輸出波導(輸出口)107a的光由以下式(1)表示；從第一輸入波導101a經(jīng)過第二臂波導104傳輸至第一輸出波導107a的光由以下式(2)表示；從第一輸入波導101a經(jīng)過第一臂波導103傳輸至第二輸出波導107b的光由以下式(3)表示；從第一輸入波導101a經(jīng)過第二臂波導104傳輸至第二輸出波導107b的光由以下式(4)表示。
這里，下式矩陣的第一行表示TE成分，第二行表示TM成分。另外，定義ITE(TM)為輸入光的TE(TM)成分；k為光耦合器的結(jié)合效率，α為光耦合器的光學主軸的傾斜。θ1(2)TE(TM)為第1(2)臂波路103、104的TE(TM)成分的相位變化量。這里，光耦合器的交叉口的偏振波模式結(jié)合量以Sin2α表示。
(式1)cosα-j·sinα-j·sinαcosα1-k2cosαj·sinαj·sinαcosα25ejθ1TE00ejθ1TM]]>cosα-j·sinα-j·sinαcosα1-k2cosαj·sinαj·sinαcosαITEITM]]>=(1-k2)ITEejθ1TEITMejθ1TM]]>(1)(式2)
cosα-j·sinα-j·sinαcosαjkcosα-j·sinα-j·sinαcosαejθ2TE00ejθ2TM]]>cosαj·sinαj·sinαcosαjkcosαj·sinαj·sinαcosαITEITM]]>=-k2ITE(ejθ2TEcos22α+ejθ2TMsin22α)+jITM(ejθ2TE-ejθ2TM)sin2αcos2αjITE(-ejθ2TE+ejθ2TM)sin2αcos2α+ITM(ejθ2TEsin22α+ejθ2TMcos22α)]]>(2)(式3)cosαj·sinαj·sinαcosαjkcosαj·sinαj·sinαcosαejθ1TE00ejθ1TM]]>cosα-j·sinα-j·sinαcosα1-k2cosαj·sinαj·sinαcosαITEITM]]>=jk1-k2ITEejθ1TEcos2α+jITMejθ1TMsin2αjITEejθ1TEsin2α+ITMejθ1TMcos2α]]>(3)(式4)I1→臂2→O2cosα-j·sinα-j·sinαcosα1-k2cosα-j·sinα-j·sinαcosαejθ1TE00ejθ1TM]]>cosαj·sinαj·sinαcosαjkcosαj·sinαj·sinαcosαITEITM]]>=jk1-k2ITEejθ2TEcos2α+jITMejθ2TEsin2αjITEejθ2TMsin2α+ITMejθ2TMcos2α]]>(4)從第一輸入波導101a向第一輸出波導107a的直通口輸出取為上述(1)和上述(2)的和，為下式(5)。
(式5)ITE{(1-k2)ejθ1TE-k2(ejθ2TEcos22α+ejθ2TMsin22α)}-jITMk2(ejθ2TE-ejθ2TM)sin2αcos2α-jITEk2(-ejθ2TE+ejθ2TM)sin2αcos2α+ITM{(1-k2)ejθ1TM-k2(ejθ2TEsin22α+ejθ2TMcos22α)}]]>(5)在上式(5)中，為便于推側(cè)，假定下式(6)作為光耦合器的結(jié)合率。
(式6)K-2＝1/2 (6)
從兩條臂波路長相等，可得出直通口輸出衰減最嚴重的條件，由下式(7)表示(式7)ejθ1TE＝ejθ2TE，ejθ1TM＝ejθ2TM(7)當將上式(6)和上述(7)代入上述(5)中時，可求出不依存于偏振光狀態(tài)，上式(5)＝0總是成立的條件。這就是偏振波無依存條件。所謂與偏振光狀態(tài)不依存是指與ITE與ITM的強度比和相位差不依存。(式8)(ejθ1TE-ejθ1TM)sin2α2ITEsin2α-jITMcos2αjITEcos2α-ITMsin2α=00]]>(8)從上式(8)導出作為無偏振波依存條件的下式(9)。其中m為整數(shù)。
(式9)Sin2α＝0且θ1TE-θ1TM＝2mπ(9)這里，當令第一臂波導103的臂波導長度為L，使用波長為λ，TM光的實際有效折射率為n1TM，TE光的實際有效折射率為n1TE，波導雙折射為B時，θ1TE、θ1TM和B可以分別定義為下式(10)、(11)、(12)。
(式10)θ1TE=2πn1TELλ]]>(10)(式11)θ1TM=2πn1TMLλ]]>(11)(式12)B＝n1TM-n1TE(12)將式(10)、(11)代入上述(9)的下段式(以下稱為第二式)中，采用式(12)時，得到下式(13)。
(式13)L=-mλB]]>(13)即如果從上式(9)、(13)求出光耦合器的偏振波模式結(jié)合(Sin2α)為0或者臂波導長度(L)為使用光波長(λ)除以波導雙折射(B)而求出的拍頻長的整數(shù)倍(m)，則可消除直通口輸出的偏振波依存性。
同樣，從第一輸入波導101a向第二輸出波導107b的交叉口輸出取為上式(3)與上式(4)的和，變成下式(14)。
(式14)jk1-k2ITE(ejθ1TE+ejθ2TE)cos2α+jITM(ejθ1TM+ejθ2TE)sin2αjITE(ejθ1TE+ejθ2TM)sin2α+ITM(ejθ1TM+ejθ2TM)cos2α]]>(14)交叉口輸出衰減最嚴重的條件為兩條臂波導長之差為使用光波長的1/2波長的情況。這個條件由下式(15)表示。
(式15)ejθ1TE+ejθ2TE＝ejθ1TM+ejθ2TM＝0(15)當將上述(15)代入上式(14)時，求出不與偏振光狀態(tài)依存；上式(14)＝0總是成立的條件。這就是無偏振波依存條件。
(式16)-k1-k2sin2αITM(ejθ1TM-ejθ1TE)ITE(ejθ1TE-ejθ1TM)]]>(16)從上式(16)導出作為偏振波無依存條件的下式(17)。
(式17)Sin2α＝0且θ1TE-θ1TM＝2mπ (17)上式(17)與上式(9)相等。因此，從上式(17)可得出上式(13)。即，如果光耦合器的偏振波模式結(jié)合(Sin2α)為0或者臂波導長度(L)為使用光波長(λ)除以波導雙折射(B)而求出的的拍頻長的整數(shù)倍(m)，則可消除直通口輸出和交叉口輸出的偏振波依存性。
通過以上的考察，求出抑制波導型可變光衰減器和光開關的偏振波依存性的必要條件。
以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。
(第一實施方式)圖1表示本發(fā)明的第一實施方式的波導型可變光衰減器的結(jié)構。該波導型可變光衰減器100具有輸入波導101a、第一光耦合器102、兩條臂波導103、104、配置在這些臂波導上的相位控制器105、第二光耦合器106、輸出波導107b、薄膜加熱器108和應力釋放槽110。在本實施方式中，相對于輸入波導101a，使用位于交叉口的波導107b作為輸出波導。使用交叉口輸出的理由為在作為第一和第二光耦合器102、106使用的方向性結(jié)合器為相同設計的情況下，可使兩者的結(jié)合率大致相等，結(jié)果，可得到高的可變光衰減量。
圖2表示沿著圖1的II-II切斷線的放大截面圖。基本的電路結(jié)構與現(xiàn)有技術所述的圖11的結(jié)構相同。本實施方式與現(xiàn)有技術的不同點為將構成第一和第二光耦合器的方向性結(jié)合器102、106的波導雙折射率的絕對值設定在3.5×10-4以上。這里，波導的雙折射率B如式(12)定義的那樣，為TM模式的實際有效折射率nTM和TE模式的實際有效折射率nTE之差(B＝nTM-nTE)。
參照圖3A～3E的工序圖，簡單說明本實施方式的波導制造工序。在硅基板109上通過火焰堆積法(FHD)分別堆積在以SiO2為主成分的下部包層玻璃微粒子301，和在SiO2中添加有GeO2的核心玻璃微粒子302(參見圖3A)。在這個階段，為了散射光，玻璃微粒子301和302看起來是白的膜。
然后，在1000℃以上的高溫下進行玻璃的透明化。若對表面上堆積有玻璃微粒子301和302的硅基板109慢慢加熱，則玻璃微粒子熔融，形成透明的玻璃膜。這時，分別調(diào)整玻璃粒子的堆積量，使下部包層玻璃層303的厚度為30μm，核心玻璃層304的厚度為7μm(參見圖3B)。
接著，利用光刻技術和反應性離子蝕刻(RIE)在核心玻璃層304上形成圖案。這樣，在下部包層玻璃層303上形成核心305(參見圖3C)利用火焰堆積法(FHD)將SiO2上部包層玻璃微粒子306堆積在下部包層玻璃層303和核心305的上部(參見圖3D)。
最后進行高溫透明化，制造形成有透明的上部包層玻璃層307的埋入波導(參見圖3E)。通過在上部包層玻璃層307中加入攙雜劑，降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度，使得在上部包層玻璃層307的高溫透明化工序中核心305不變形。另外，圖3E所示的上部包層玻璃層(以下稱為上部包層)307和下部包層玻璃層(以下稱為下部包層)303與圖2的包層111對應，核心305與圖2的波導(核心)103、104對應。
波導雙折射與核心305的縱橫比和基板109、核心玻璃305、包層玻璃303、307等的熱膨脹系數(shù)和它們的玻璃軟化溫度有關。由于這樣，通過適當選擇這些值，可以控制波導雙折射。
為了制造波導型可變光衰減器，除了圖3A～3E說明的工序外，向上部包層307的表面上形成圖1和圖2所示的薄膜加熱器108以及線路電極，另外，為了抑制由熱光學相位控制器105產(chǎn)生的熱應力引起的偏振波依存性，形成圖1和圖2所示的應力釋放槽110。
在說明本明的具體實施方式
之前，為了證實現(xiàn)有所述的偏振波依存性發(fā)生模型，首先評價利用方向性結(jié)合器部的偏振波模式結(jié)合。另外，根據(jù)偏振波模式結(jié)合量與波導雙折射是否依存的觀點，求出兩者的相關關系。圖4表示利用方向性結(jié)合器部的偏振波模式結(jié)合量與波導雙折射的關系。這里，橫軸表示波導雙折射，縱軸表示透過一層方向性結(jié)合器后的交叉口輸出的偏振波模式結(jié)合量。從圖4可看出，在交叉口輸出的偏振波模式結(jié)合量與波導雙折射之間強的相關。這個現(xiàn)象可解釋為“模式結(jié)合量與引起結(jié)合的兩個模式(這里為兩個偏振波模式)之間的傳輸常數(shù)差(波導雙折射)成反比”。此外，在圖4中，對于相同波導雙折射，偏振波模式結(jié)合量有一定程度的偏差，這可用由于各種擾動偏振波模式結(jié)合變動來解釋。
如果光耦合器102、106的偏振波模式結(jié)合量即|Sin2α|在-25dB以下，則即使上式(16)左邊的值最大，對于輸入電平也在-25dB以下。換句話說，與輸入光偏振波依存的光相對于輸入電平為-25dB。因此，在光衰減量15dB下，可將PDL抑制在由下式(18)求出的PDL以下。
(式18)PDL=ABS[10log(101510+102510·12101510-102510·12)]=0.43]]>(18)即可將光源推量15dB下的PDL抑制在0.5dB以下。
根據(jù)圖4，通過將波導雙折射的絕對值設定在3.5×10-4以上，可使偏振波模式結(jié)合量在-25dB以下。即，可將光衰減量15dB下的PDL抑制在0.5dB以下。因此，本實施方式的特征是使第一和第二光耦合器102、106的偏振波模式結(jié)合量成為-25dB以下，另外，使構成第一和第二光耦合器的方向性結(jié)合器的波導雙折射率(絕對值)為3.5×10-4以上。
圖5表示作為本發(fā)明的第一實施方式實際制造的波導型可變光衰減器的衰減量和PDL的相關關系。在本實施方式中，為了與后述的第三實施方式比較，強行使臂波導長偏離拍頻長的整數(shù)倍的條件約2.5倍的11mm。
實際制造的波導雙折射由塞拿蒙(Senarmont)測定系統(tǒng)另外求出為3.5×10-4。這時，如圖5所示，15dB衰減時的PDL為0.4dB，實現(xiàn)了當初作為目標的0.5dB以下。
在本實施方式中，對圖1和圖2所示以多器件作為波導型可變光衰減器進行了說明，但通過在入射在第二光耦合層106上時的兩個光的相位差為0或π的兩個值下使用，圖1和圖2所示的器件可作為光開關利用。與此同樣，以下所述的本發(fā)明的其他實施方式也可以作為光開關利用。
(第二實施方式)本發(fā)明的第二實施方式與上述本發(fā)明的第一實施方式相同，是對輸入波導利用交叉口輸出作為輸出波導的可變光衰減器，其基本結(jié)構與圖1和圖2相同。第一實施方式與第二實施方式的不同點在于，第一實施方式的特征為“將構成第一和第二光耦合變的方向性結(jié)合器的波導雙折射率的絕對值設定為3.5×10-4以上”，而第二實施列的特征在于，“將臂波導長度設定為使用光波長除以波導雙折射而求出的拍頻長的整數(shù)倍”。
在第二實施方式中相當于上式(17)的第二式的偏根波依存條件。
在本實施中，制造的波導的雙折射為1.2×10-4。在這種情況下，利用波導雙折射，計算使用光波長1.55μm的偏振波一次旋轉(zhuǎn)的拍頻長為12.9mm。在本實施方式中，將臂波導104的長度設計成相當于拍頻長的12.9mm。
圖6表示利用上述設計條件而實際制造的本實施方式的波導型可變光衰減器的衰減量與PDL的相關關系。從圖6可看出，15dB衰減時的PDL為0.9dB，可以抑制在比現(xiàn)有例小的值。
(第三實施方式)本發(fā)明的第三實施方式也與上述本發(fā)明的第一和第二實施方式相同，是對輸入波導101a使用交叉口輸出107a作為輸出波導的可變光衰減器。其基本結(jié)構與圖1和圖2相同。第三實施方式的特征兼具作為第一實施方式的特征“將構成第一和第二光耦合器的方向結(jié)合器的波導雙折射率(絕對值)設定為3.5×10-4以上”和作為第二實施方式特征的“將臂波導長度設定為使用光波長除以波導雙折射而求出的拍頻長的整數(shù)倍”二者。
實際制造波導的雙折射為3.5×10-4。臂波導的長度設定為拍頻長的三倍13.3mm。
圖7表示實際制造的第三實施方式的波導型可變光衰減器的衰減量與PDL的相關關系?？煽闯觯?5dB衰減時的PDL為0.2dB，另外，在25dB衰減時的PDL也抑制在0.6dB的極小值。這樣，由于可以獨立設計“將構成第一和第二光耦合器的方向性結(jié)合器的波導雙折射率(絕對值)設定為3.5×10-4以上”和“將臂波導長度設定為使用光波長除以波導雙折射而求出的拍頻長的整數(shù)倍”，所以優(yōu)選是制造同時滿足二者的可變光衰減器。
(其他實施方式)以上，例示并說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但本發(fā)明的實施方式不限于上述例子，如在權利要求范圍所述的范圍內(nèi)，則其構成部件等的置換、變更、追加、個數(shù)的增減、形狀設計的變更等各種變形全部包含在本發(fā)明的實施方式中。
例如，在上述本發(fā)明各個實施方式中，作為制造方法想定火焰堆積法，但作為埋入的波導制造方法，除火焰堆積法以外還有CVD法(Chemical Vapor Deposition化學氣相沉積)，VPE法(Vapor PhaseEpitaxy氣相外延)等氣相成長法和飛濺法等物理堆積法。在使用這些制造方法的情況下本發(fā)明也有效。
另外，在上述本發(fā)明的各個實施方式中，作為光耦合器設想方向性結(jié)合器，但在多模式干涉型(Multi-Mode Interference)合分波器，非對稱X型分支器等中，在接近核心的區(qū)域中，產(chǎn)生偏振波模式結(jié)合，作為構成本發(fā)明的光耦合器也有效。即在光合分波器中，對于產(chǎn)生偏振波模式結(jié)合的光耦合器，對其形狀不依存也有效。
另外，在上述本發(fā)明各個實施方式中，表示了使用在硅基板上形成的石英類玻璃波導的光干涉計，但是波導材料除了玻璃以外，還有例如聚酰亞胺、硅酮(silicone)、半導體、LiNbO3等。本發(fā)明的上述原理中也適用。此外，基板的材質(zhì)也不僅限于硅。
權利要求
1.一種波導型可變光衰減器，由在基板上形成的波導構成，其特征在于所述可變光衰減器由輸入波導、第一光耦合器、第二光耦合器、連接所述第一與第二光耦合器的兩條臂波導和輸出波導構成，所述第一和第二光耦合器分別為包含與所述兩條臂波導接近的區(qū)域構成的方向性結(jié)合器，特別是所述第一、第二光耦合器的偏振波模式結(jié)合在-25dB以下。
2.如權利要求1所述的波導型可變光衰減器，其特征在于構成所述第一、第二光耦合器的該光耦合器部分上的波導的雙折射率的絕對值在3.5×10-4以上。
3.如權利要求1或2所述的波導型可變光衰減器，其特征在于所述第一和第二光耦合器為接近所述兩條臂波導構成的方向性結(jié)合器。
4.如權利要求1～3中任一項所述的波導型可變光衰減器，其特征在于所述臂波導的長度被設計成為使用光波長除以波導雙折射而求得的拍頻長的整數(shù)倍。
5.如權利要求1～4中任一項所述的波導型可變光衰減器，其特征在于在所述兩條臂波導的至少一條上具有相位控制器，作為可變光衰減器或光開關起作用。
6.如權利要求1～5中任一項所述的波導型可變光衰減器，其特征在于所述基板為硅基板，所述波導為石英類玻璃波導。
全文摘要
本發(fā)明提供偏振波依存性小的波導型可變光衰減器。通過將第一和第二光耦合器部中的波導雙折射率(絕對值)設定為3.5×10
文檔編號G02F1/01GK1942809SQ200680000099
公開日2007年4月4日 申請日期2006年1月13日 優(yōu)先權日2005年1月14日
發(fā)明者橋詰泰彰, 井上靖之, 才田隆志, 杉田彰夫 申請人:日本電信電話株式會社