專(zhuān)利名稱(chēng)：波導(dǎo)器件及模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用了基板上的波導(dǎo)的光器件，具體而言，涉及一種在基板內(nèi)的 任意位置阻斷不與輸入或輸出光纖連接的波導(dǎo)從而使得在該波導(dǎo)中傳輸?shù)墓庑盘?hào)的強(qiáng)度 發(fā)生衰減的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著寬帶通信在各個(gè)家庭中的爆炸性普及，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的多樣性逐漸增加。隨之產(chǎn) 生的通信量的增力卩、通信服務(wù)的擴(kuò)展對(duì)支持他們的通信網(wǎng)絡(luò)在大容量化、高速化、高性能方 面的要求日益增加。近年來(lái)，光通信技術(shù)為響應(yīng)上述要求發(fā)揮著重要的作用。并且，在迄今 為止的光通信網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)光-電、電-光轉(zhuǎn)換的信號(hào)處理使兩點(diǎn)間相連的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng) 是主流。但重要的是，今后將進(jìn)一步向無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格型通信系統(tǒng)發(fā)展，并由此實(shí)現(xiàn)更為豐富多彩 的用戶(hù)通信利用形式，其中所謂“無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格型通信系統(tǒng)”為在包括接入網(wǎng)在內(nèi)的所有的網(wǎng) 絡(luò)上，都無(wú)需將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)而是直接用光信號(hào)連接多個(gè)點(diǎn)。波導(dǎo)器件是在上述光通信系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用的部件中的一個(gè)例子。通過(guò)應(yīng)用光 干涉原理，實(shí)現(xiàn)了例如光信號(hào)的分光/耦合器、波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù)用器、梳狀濾波器、光開(kāi)關(guān)、 可變光衰減器(VOA=Variable Optical Attenuator)等各種功能。由于這些器件是波導(dǎo)式 的，因此回路設(shè)計(jì)上具有靈活性，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模化、高度集成化。不僅如此，因?yàn)榭梢匝匾u LSI等的半導(dǎo)體部件制造工藝，所以上述器件的可批量生產(chǎn)性很受期待。采用半導(dǎo)體、高分 子材料加工成的波導(dǎo)等各種各樣的部件已被實(shí)際應(yīng)用，其中，尤其是在硅基板上加工的二 氧化硅光波導(dǎo)由于具有損失小、穩(wěn)定性及與光纖的接合性?xún)?yōu)良的特點(diǎn)，是實(shí)際應(yīng)用最廣泛 的波導(dǎo)器件之一。用上述波導(dǎo)器件構(gòu)成的光通信系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的方式之一是用于波分復(fù)用(WDM Wavelength Division Multiplexing)信號(hào)的可重構(gòu)型光分插復(fù)用技術(shù)(R0ADM Reconfigurable Add/Drop Multiplexing)。該方式具有下述功能，即，結(jié)點(diǎn)與下層網(wǎng)絡(luò)間 僅僅就任意的WDM通道信號(hào)進(jìn)行交換之后，將全部信號(hào)傳送給與該節(jié)點(diǎn)相鄰的節(jié)點(diǎn)。該方 式主要作為配置環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的方案。實(shí)現(xiàn)上述功能所需的光器件包括用于對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)的 WDM信號(hào)進(jìn)行復(fù)用或去復(fù)用的波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù)用濾波器、用于進(jìn)行信號(hào)通道切換的光開(kāi)關(guān)、 用于調(diào)整信號(hào)光強(qiáng)度的V0A、光信號(hào)收發(fā)器、光強(qiáng)度監(jiān)視器等。其中，尤其是波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù) 用濾波器、光開(kāi)關(guān)、VOA等可以通過(guò)波導(dǎo)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。近年來(lái)，通過(guò)將上述波導(dǎo)器件集成在一個(gè)模塊內(nèi)，可構(gòu)成實(shí)現(xiàn)ROADM系統(tǒng)的主要 功能的高性能光器件，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。圖14是其中的一例，在該圖所示的 電路框圖中，波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù)用濾波器(1404，1406，1416)、光開(kāi)關(guān)(1408-1 1408-N)、 VOA(1410-1 1410-N)、光耦合器(1402，1412-1 1412-N)、監(jiān)視用的光電探測(cè)器(PD, Photo Detector) (1414-1 1414-N)被集成為一個(gè)模塊1400。根據(jù)圖14所示，從輸入 (In)處進(jìn)入主路徑的WDM信號(hào)首先由分接頭光耦合器1402進(jìn)行分支處理而形成支路信 號(hào)。之后，其中一路信號(hào)由丟棄(Drop)路徑用去復(fù)用(DEMUX)濾波器1404分支成各個(gè)波長(zhǎng)3的信號(hào)，并僅從中檢測(cè)出供下層網(wǎng)絡(luò)使用的波長(zhǎng)的信號(hào)。另一路信號(hào)由另外的DEMUX濾波 器1406同樣分支成各個(gè)波長(zhǎng)的信號(hào)，然后通過(guò)2X 1光開(kāi)關(guān)1408-1 N，其中，所述光開(kāi)關(guān) 從由下層網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來(lái)的、來(lái)自附加(Add)路徑的信號(hào)和來(lái)自主路徑的信號(hào)中任選一個(gè)。在 2X1光開(kāi)關(guān)中，來(lái)自附加路徑的信號(hào)中僅具有與之前在丟棄路徑中檢測(cè)到的波長(zhǎng)信號(hào)所對(duì) 應(yīng)的波長(zhǎng)的信號(hào)會(huì)被選擇。進(jìn)而，通過(guò)V0A1410-1 N來(lái)調(diào)整各波長(zhǎng)的信號(hào)的信號(hào)電平，然 后，通過(guò)分接頭光耦合器1412-1 N以及與其連接的監(jiān)視器用PD 1414-1 N對(duì)輸出信號(hào) 進(jìn)行監(jiān)視和反饋，以對(duì)VOA處的衰減量進(jìn)行控制。電平調(diào)整后的各波長(zhǎng)的信號(hào)由波長(zhǎng)復(fù)用 (MUX)濾波器1416轉(zhuǎn)換成WDM信號(hào)，然后通過(guò)主路徑的輸出(out)向外傳輸。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，上述各個(gè)光器件在模塊內(nèi)通過(guò)光纖互相連接從而實(shí)現(xiàn)模塊化。但 是，今后要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)微型化、大規(guī)?；⒌秃碾娀?，如何進(jìn)一步提高集成度就成為一個(gè)重 要課題。多芯片集成技術(shù)是為響應(yīng)上述提高集成度的要求而提出的技術(shù)方案之一。通過(guò)這 種技術(shù)，使各個(gè)波導(dǎo)器件基板之間無(wú)需光纖而直接進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)器件本身的微 型化并可減小其在模塊內(nèi)的封裝面積。例如，在圖14的結(jié)構(gòu)中，將波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù)用濾波 器1406、1416加工成一個(gè)波導(dǎo)器件基板1420。同樣，將光開(kāi)關(guān)1408-1 N、V0A 1410-1 N以及光耦合器1412-1 N加工成一個(gè)波導(dǎo)器件基板1430。之后，在對(duì)其進(jìn)行連接時(shí)，無(wú) 需通過(guò)光纖而直接將基板連接在一起。另外，雖然監(jiān)視器用PD 1414-1 N并非波導(dǎo)器件， 但其也可連接于光耦合器1412-1 N的監(jiān)視器端口、波長(zhǎng)復(fù)用/去復(fù)用濾波器基板1420 的端面、或光開(kāi)關(guān)等的基板1430的端面中，而無(wú)需通過(guò)光纖連接。利用本技術(shù)，可以縮短模 塊1400中使用的光纖的長(zhǎng)度，并且減少用于連接光纖和基板1420、1430的部件數(shù)量，從而 能夠減小各器件在模塊中的安裝面積，從而能夠提高器件集成度。此時(shí)，VOA的功能是通過(guò) 衰減操作來(lái)調(diào)整要通過(guò)的信號(hào)光的光級(jí)，從而抑制各通道間的電平偏差。圖15A示出了波導(dǎo)器件的VOA的最基本的結(jié)構(gòu)。VOA 1500是馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x (MZI =Mach Zehnder Interferometer)式的光器件，包括兩個(gè)將光信號(hào)分支、合流的定向耦 合器1504、1508和分支波導(dǎo)1506a、1506b，并且，在分支波導(dǎo)1506a、1506b上形成有薄膜加 熱器1512a、1512b。從端口 150 入射的光信號(hào)由定向耦合器1504分支，并分別在分支波 導(dǎo)1506a及1506b中進(jìn)行傳輸，然后，再通過(guò)定向耦合器1508進(jìn)行合流。此時(shí)，如果由電極 襯墊1516、1518向薄膜加熱器1512a、及151 中的任意一者供電，分支波導(dǎo)1506a及150 之間就會(huì)產(chǎn)生相位差，從端口 1510a或1510b出射的光信號(hào)強(qiáng)度隨著定向耦合器1508中的 相位關(guān)系變化而發(fā)生變化。當(dāng)相位差為0時(shí)，光信號(hào)從端口 1510b 100%出射；當(dāng)相位差為 JI時(shí)，光信號(hào)從端口 1510al00%出射。利用這種現(xiàn)象，如果通過(guò)模擬控制對(duì)薄膜加熱器的 供電來(lái)調(diào)整所述相位差，該裝置就可以作為VOA來(lái)使用。圖15B是沿圖15A的XVB-XVB線(xiàn) 的截面圖。光波導(dǎo)形成于硅基板1520上，并由石英玻璃制成的覆層1522以及被其覆蓋的 矩形芯15M構(gòu)成。分支波導(dǎo)的兩側(cè)設(shè)置有隔熱槽1514，可以降低切換或衰減所需的功率， 其中，所述隔熱槽1514是通過(guò)蝕刻技術(shù)將覆層沿著波導(dǎo)除去后所得到的槽。在此，一般而 言，將端口 150 至端口 1510b的路徑或者端口 150 至端口 1510a的路徑(交叉路徑)作 為主信號(hào)路徑，其目的在于，根據(jù)MZI的干涉原理，即使分光耦合器的耦合率因加工誤差而 存在誤差，也能獲得充分的消光比或光衰減量。并且，考慮到功耗或熱光效應(yīng)對(duì)偏振的依賴(lài) 性，在薄膜加熱器1512a、1512b未通電時(shí)，阻斷光信號(hào)，或者，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)以達(dá)到最大衰減量，這些都是最常見(jiàn)的方式。為此，在分支波導(dǎo)1506a、1506b中，需要預(yù)先對(duì)光信號(hào)在波導(dǎo)內(nèi)傳 輸?shù)挠行Ч鈱W(xué)距離即光路長(zhǎng)度賦予適當(dāng)?shù)牟?光路長(zhǎng)度差)。通過(guò)以包括兩條光波導(dǎo)的MZI為基本元件的VOA的光衰減操作，使主端口的光級(jí) (與光纖或其他波導(dǎo)器件連接的輸入波導(dǎo))發(fā)生衰減，并且將過(guò)剩部分(衰減后的部分)的 光功率輸出至其他的端口(虛擬端口)。例如，在使用交叉路徑作為主信號(hào)路徑的MZI式的 VOA中，在以圖15A的端口 150 作為輸入的情況下，端口 1510b為主端口，端口 1510a成為 虛擬端口。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，一般而言，過(guò)剩光功率在被輸出到虛擬端口后，被傳輸至波導(dǎo) 器件基板的輸出端面，并直接向空氣中輻射。引用文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本專(zhuān)利公報(bào)第3755762號(hào)1 :Y. Hashizume ^AW "Compact 32-channel 2x2 optical switch array based on PLC technology for OADM systems，，，發(fā)表于 ECOC 2003，MO 3-5-
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題但是，如圖16所示，如果采用多芯片集成技術(shù)進(jìn)行封裝，將包括陣列波導(dǎo)光柵 (AffG =Arrayed Waveguide Grating)及監(jiān)視器PD等的波導(dǎo)器件基板1608和包括V0A1602 和分接頭用光耦合器1604的波導(dǎo)器件基板1606直接連接在一起，這種封裝存在明顯問(wèn)題。 也就是說(shuō)，在波導(dǎo)器件基板1606的端面輻射出的來(lái)自V0A1602的過(guò)剩光功率的一部分與光 波導(dǎo)1610發(fā)生耦合，其中，該光波導(dǎo)1610由設(shè)置于V0A1602的后一級(jí)的分接頭用光耦合器 1604導(dǎo)出。從結(jié)果看，這成為造成分光偏差和串?dāng)_的主要原因，從而導(dǎo)致電路性能劣化。另 外，對(duì)于后續(xù)的AWG和監(jiān)視器PD(未圖示)等同樣成為引發(fā)串?dāng)_的主要原因，也是導(dǎo)致電路 性能劣化的原因。另外，即使不用多芯片集成技術(shù)，而用普通的光纖連接方式進(jìn)行波導(dǎo)器件封裝，但 是，隨著集成度的提高，波導(dǎo)器件基板端面上的光波導(dǎo)密度實(shí)現(xiàn)了飛躍式提高，很顯然，由 于傳輸?shù)倪^(guò)剩光功率與主總線(xiàn)耦合，或者，在端面輻射出的過(guò)剩光功率與光纖耦合，從而成 為導(dǎo)致發(fā)生串?dāng)_的主要原因。因此，如何對(duì)波導(dǎo)器件中過(guò)剩光功率進(jìn)行恰當(dāng)?shù)淖钄嗵幚砭统蔀橹匾恼n題。技術(shù)方案本發(fā)明的目的在于，通過(guò)在基板上的任意位置阻斷波導(dǎo)器件中的過(guò)剩光功率而不 使其向外輻射出，來(lái)抑制對(duì)光纖及其他波導(dǎo)器件造成的串?dāng)_問(wèn)題。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，具有填充了 遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)，該阻斷結(jié)構(gòu)用于阻斷來(lái)自波導(dǎo)端部的光。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，波導(dǎo)端部為錐形或多模干 涉儀的形狀。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，阻斷結(jié)構(gòu)構(gòu)成為使得來(lái)自 波導(dǎo)端部的光的入射角發(fā)生傾斜。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，上述入射角為偏振角。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，阻斷結(jié)構(gòu)按照包圍波導(dǎo)端部的方式構(gòu)成。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，阻斷結(jié)構(gòu)包括槽，該槽在基 板平面內(nèi)的形狀不包含頂點(diǎn)而由曲線(xiàn)所組成。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，包含馬赫-曾德?tīng)柺焦忾_(kāi) 關(guān)、可變衰減器、光分路器和陣列波導(dǎo)光柵中的至少一種。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的波導(dǎo)器件的特征在于，所述遮光材料包括吸收或 散射來(lái)自波導(dǎo)端部的光的材料。另外，本發(fā)明的一種實(shí)施方式的模塊的特征在于，利用上述波導(dǎo)器件集成多芯片 模塊。有益效果根據(jù)本發(fā)明，在波導(dǎo)器件中，在基板上的任意位置除去覆層(clad)及芯從而在光 波導(dǎo)上形成槽，并在槽中填滿(mǎn)使光信號(hào)的強(qiáng)度發(fā)生衰減的材料(遮光材料)，由此阻斷光波 導(dǎo)。由此，入射至上述阻斷結(jié)構(gòu)的光信號(hào)由于遮光材料而發(fā)生衰減，從而能夠抑制上述光信 號(hào)成為串?dāng)_成分而影響其他光器件。因此，不僅可以抑制同一個(gè)基板中集成的光器件之間 相互影響，也可以抑制對(duì)直接連接于該基板的其他光器件(例如，其他波導(dǎo)器件，或發(fā)光元 件和感光元件)造成的影響。因此，在實(shí)現(xiàn)更高集成度的光器件方面非常有效，可期待其為 需要各種光信號(hào)控制的大容量光通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展做出重大貢獻(xiàn)。


圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)的圖。圖2A是表示在圖1的波導(dǎo)器件中包括可變光衰減器的基板的電路布局的圖。圖2B是表示在圖1的波導(dǎo)器件中包括可變光衰減器的基板的電路布局的圖。圖2C是表示在圖1的波導(dǎo)器件中包括可變光衰減器的基板的電路布局的圖。圖3是表示阻斷本發(fā)明的第1實(shí)施例中光波導(dǎo)的槽在基板水平面內(nèi)的形狀的圖。圖4是表示阻斷本發(fā)明的第4實(shí)施例中光波導(dǎo)的槽在基板水平面內(nèi)的形狀的圖。圖5A是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例中被阻斷的光波導(dǎo)的錐形形狀的圖。圖5B是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例中被阻斷的光波導(dǎo)的錐形形狀的圖。圖6是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例中被阻斷的光波導(dǎo)的匪I形狀的圖。圖7A是表示本發(fā)明的第6實(shí)施例中包圍光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的圖。圖7B是表示本發(fā)明的第6實(shí)施例中包圍光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的圖。圖8A是表示本發(fā)明的第7實(shí)施例中包圍光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的圖。圖8B是表示本發(fā)明的第7實(shí)施例中包圍光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的圖。圖9A是表示本發(fā)明的第8實(shí)施例的波導(dǎo)器件的概要的圖。圖9B是表示本發(fā)明的第8實(shí)施例的波導(dǎo)器件的概要的圖。圖IOA是表示在由波導(dǎo)器件實(shí)現(xiàn)2X 1光開(kāi)關(guān)時(shí)的具體結(jié)構(gòu)示例的圖。圖IOB是表示在由波導(dǎo)器件實(shí)現(xiàn)2X 1光開(kāi)關(guān)時(shí)的具體結(jié)構(gòu)示例的圖。圖IOC是表示在由波導(dǎo)器件實(shí)現(xiàn)2X 1光開(kāi)關(guān)時(shí)的具體結(jié)構(gòu)示例的圖。圖11是表示本發(fā)明第9實(shí)施例的波導(dǎo)器件的概要的圖。圖12是表示本發(fā)明第10實(shí)施例的1 X6分路器的結(jié)構(gòu)示例的圖。
圖13A是表示本發(fā)明第10實(shí)施例的1X40波長(zhǎng)去復(fù)用濾波器的結(jié)構(gòu)示例的圖。圖1 是表示本發(fā)明第10實(shí)施例的1X40波段去復(fù)用濾波器的透射光光譜示例 的圖。圖14是表示實(shí)現(xiàn)ROADM系統(tǒng)的主要功能的波導(dǎo)器件的模塊結(jié)構(gòu)示例的電路框圖。圖15A是表示波導(dǎo)器件中可變光衰減器的基本結(jié)構(gòu)的圖。圖15B是沿圖15A的XVB-XVB線(xiàn)的截面圖。圖16是用來(lái)說(shuō)明在利用了現(xiàn)有的多芯片集成技術(shù)的波導(dǎo)器件中存在的過(guò)剩光功 率問(wèn)題的圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在下述實(shí)施例中，對(duì)使用了形 成于硅基板上的二氧化硅單模光波導(dǎo)的光器件進(jìn)行說(shuō)明。其理由在于，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且易于 集成，并且與二氧化硅光纖之間的兼容性能良好，從而可提供低損耗的光器件。但本發(fā)明并 不限于這種結(jié)構(gòu)。實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)的圖。如圖所示，本實(shí)施例的 器件100構(gòu)成為具有光級(jí)調(diào)節(jié)功能的波長(zhǎng)復(fù)用濾波器(VMUX 具有VOA的MUX)，其中，基板 120和基板130連接在一起，基板120包括VOA 1410-1 N，基板130包括陣列波導(dǎo)光柵 (AffG =Arrayed Waveguide Grating) 110。上述光器件應(yīng)用于如WDM系統(tǒng)中。在本結(jié)構(gòu)例 中，VOA 104-1 N和分接頭用光耦合器106-1 N集成在一個(gè)基板120內(nèi)，光功率監(jiān)視器 用PD 108和AWG 110集成在另外一個(gè)基板130內(nèi)。圖2A表示本實(shí)施例中包括VOA 104-1 N的基板120的詳細(xì)的電路布局。另 外，在圖1以及圖2A至圖2C中，為了簡(jiǎn)化附圖，只對(duì)驅(qū)動(dòng)VOA 104-1 N的薄膜加熱器進(jìn) 行記述，而省略了用于對(duì)加熱器供電的電氣布線(xiàn)的記述以及對(duì)后面所述隔熱槽的記述。為 了能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)通道的光級(jí)進(jìn)行調(diào)整，并聯(lián)設(shè)置的VOA 104-1 N分別包括串聯(lián)連接為 兩級(jí)的MZI 202-1 N和204-1 N，并通過(guò)向MZI 202-1 N和204-1 N施加電壓來(lái) 實(shí)現(xiàn)衰減操作。在VOA 104-1 N的后級(jí)連接有非波長(zhǎng)依賴(lài)型耦合器(WINC =Wavelength Independent Coupler)作為分接頭用光耦合器106-1 N。并且，將主端口 206a和分接頭 端口 206b引出至基板端部，以分別連接另一個(gè)基板130中集成的AWG 110和監(jiān)視各通道的 光功率級(jí)的PD 108。通過(guò)V0A104-1 N的衰減操作，從各MZI 202-1 N、204_l N傳輸 至虛擬端口 208-1 N的過(guò)剩光經(jīng)由虛擬端口的延長(zhǎng)線(xiàn)傳輸至阻斷結(jié)構(gòu)201-1 N中，并衰 減并終止于不會(huì)對(duì)其他電路和通道產(chǎn)生串?dāng)_或雜散光的功率級(jí)，其中，阻斷結(jié)構(gòu)210-1 N 包括通過(guò)在基板上任意位置除去覆層及芯后所形成的槽和該槽中所填充的使光強(qiáng)度發(fā)生 衰減的材料(遮光材料)。本實(shí)施例中的遮光材料是使用了以硅樹(shù)脂為母材且在該母材中混入作為遮光材 料通常使用的炭黑所得到的混合物。向遮光材料中入射的光，主要通過(guò)炭黑的吸收來(lái)衰減 光功率。包括上述VOA 104-1 N的基板120，按照下述工序來(lái)加工。在厚度為1mm、直徑 為6英寸的硅基板上，通過(guò)組合利用石英玻璃膜沉積技術(shù)與活性離子蝕刻技術(shù)來(lái)加工單模光波導(dǎo)，其中，所述單模光波導(dǎo)包括由石英玻璃形成的覆層以及埋入式芯部，所述石英玻璃 膜沉積技術(shù)利用了例如3比14、6化14等原料氣體的火焰水解反應(yīng)。然后，在覆層表面上通過(guò) 真空沉積技術(shù)以及圖案化技術(shù)形成了薄膜加熱器和用于供電的電極。加工成的光波導(dǎo)的芯 尺寸通常為7 μ mX 7 μ m，與覆層的相對(duì)折射率差Δ為0.75%。利用上述光波導(dǎo)，通過(guò)組合直波導(dǎo)與彎波導(dǎo)來(lái)形成實(shí)施例1中的VOA和WINC。覆 層表面形成的薄膜加熱器為基于熱光效應(yīng)的相移器，其厚度為0. 1 μ m，寬度為20 μ m，長(zhǎng)度 為2mm。進(jìn)一步構(gòu)成下述結(jié)構(gòu)，即沿薄膜加熱器形成隔熱槽，使薄膜加熱器產(chǎn)生的熱量有 效地傳遞至光波導(dǎo)的芯。另外，在加工隔熱槽的同時(shí)，形成與VOA 104-1 N的虛擬端口連 接的阻斷結(jié)構(gòu)210-1 N的槽。在本實(shí)施例中，槽的大小是寬度為ΙΟΟμπκ長(zhǎng)度為1mm。槽 深至芯部之下，也可以深至基板。由實(shí)施例1的VOA 104-1 N和WINC 106-1 N構(gòu)成的 光回路的全長(zhǎng)為50_，其中，實(shí)施例1的VOA 104-1 N和WINC 106-1 N是以MZI為基 本元件構(gòu)成的。將構(gòu)成VOA 104-1 N的MZI 202-1 N和204-1 N的兩個(gè)分支的光路長(zhǎng)度差 設(shè)定為所通過(guò)的信號(hào)光的半波長(zhǎng)，在VOA 104-1 N未通電的狀態(tài)下主端口中的信號(hào)光為 阻斷(衰減量最大)狀態(tài)。在本實(shí)施例中，為了對(duì)各波長(zhǎng)通道的WDM信號(hào)進(jìn)行處理而并列 配置V0A。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，將所有VOA的光路長(zhǎng)度差統(tǒng)一成所處理的信號(hào)光波長(zhǎng)帶的中間值 1. 55 μ m的二分之一，即0. 75 μ m。需要說(shuō)明的是，就嚴(yán)格意義而言，也可將各VOA的光路長(zhǎng) 度差設(shè)定為與傳播信號(hào)光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)。通過(guò)連續(xù)地改變被施加給薄膜加熱器的電壓，可以對(duì)VOA 104-1 N設(shè)置任意的 衰減量。另外，在通常情況下，大多要求消光比為50dB以上，而在僅由1級(jí)MZI構(gòu)成的情況 下無(wú)法獲得足夠的消光比，其中，消光比是指在衰減量為零的狀態(tài)下與衰減量最大的狀態(tài) 下主端口的光信號(hào)功率之差。因此，在本實(shí)施例中，采用2級(jí)MZI串聯(lián)連接所得的結(jié)構(gòu)，從 而使消光比達(dá)到了 ^dB以上。在本實(shí)施例中，當(dāng)VOA的衰減量最大時(shí)，被傳輸至虛擬端口的過(guò)剩光功率最大，如 果不進(jìn)行充分的阻斷處理，就會(huì)對(duì)后一級(jí)的WINC或直接連接VOA基板120的AWG基板130 形成串?dāng)_，從而帶來(lái)不良影響。為了與圖2A中所示的本實(shí)施例的電路(樣本1)相比較，還 同時(shí)制造了下述電路，即在虛擬端口 208-1 N上完全不設(shè)置阻斷結(jié)構(gòu)，在圖2B中的線(xiàn)段 A-A’的位置上設(shè)置波導(dǎo)終點(diǎn)的電路(樣本2)；以及如圖2C所示的僅設(shè)置有槽212-1 N而 未設(shè)置遮光材料的電路(樣本幻。在本實(shí)施例所制造的樣本中，為了觀(guān)察虛擬端口 208-1 N的阻斷結(jié)構(gòu)210-1 N對(duì)串?dāng)_的抑制效果，在VOA的衰減量最大(阻斷光輸出)的狀態(tài) 下，對(duì)與傳輸光信號(hào)的通道相鄰的通道的串?dāng)_量進(jìn)行了測(cè)定。在樣本2中，在其虛擬端口 208-1 N上完全沒(méi)有設(shè)置用于阻斷的槽和遮光材料， 相鄰?fù)ǖ赖闹鞫丝?206a和該主端口的分接頭端口 206b分別產(chǎn)生了約-30dB的串?dāng)_。這表 示，傳輸至虛擬端口 208-1 N的過(guò)剩光功率全部在虛擬端口的終點(diǎn)處按照覆層模式進(jìn)行 傳輸，并與相鄰?fù)ǖ赖牟▽?dǎo)耦合而造成了串?dāng)_。另外，即使是在虛擬端口 208-1 N的終端僅設(shè)置槽212_1 N而未設(shè)置遮光材 料的樣本3，由于相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_比較大，主端口 206a和分接頭端口 206b也分別產(chǎn)生了 約-40dB的串?dāng)_。由此可知，雖然從槽212-1 N的波導(dǎo)端面輻射出的光由于在槽內(nèi)的反 射和散射而衰減了一部分光功率，但再以覆層模式傳輸后，與相鄰的波導(dǎo)耦合，其結(jié)果，就會(huì)造成串?dāng)_。另一方面，樣本1的虛擬端口 208-1 N由槽和槽內(nèi)填充的遮光材料所阻斷，在該 樣本1中顯示對(duì)相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_值低于_60dB。能夠確認(rèn)由于本發(fā)明的遮光效果，過(guò)剩光 功率衰減到對(duì)其他電路沒(méi)有影響的功率級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)了恰當(dāng)?shù)淖钄嗵幚?。另外，如圖3所示，本實(shí)施例中的阻斷結(jié)構(gòu)210-1 N的槽的形狀為槽的入射面 相對(duì)于被阻斷的波導(dǎo)的傳輸方向的角度(Θ)是8度。在本實(shí)施例中，雖然硅樹(shù)脂和炭黑的 混合物即遮光材料的折射率與石英玻璃大致相等，但考慮到所存在的若干折射率差，通過(guò) 增加角度(Θ)的設(shè)計(jì)使得不影響VOA的反射衰減量。實(shí)際上，在對(duì)遮光材料的折射率、阻 斷結(jié)構(gòu)的設(shè)置空間以及槽的加工精度等因素進(jìn)行考慮的基礎(chǔ)上來(lái)確定最佳的角度(θ )。通 過(guò)對(duì)本實(shí)施例中所制造的樣本1中V0A-1 N的輸入側(cè)的反射衰減量進(jìn)行測(cè)定后，發(fā)現(xiàn)衰 減量達(dá)到50dB以上，具有良好的特性。實(shí)施例2
在本發(fā)明的實(shí)施例2中，采用了與圖1和圖2A相同的結(jié)構(gòu)，在V0A104-1 N的虛 擬端口 208-1 N的阻斷部使用了以硅樹(shù)脂為母材并在其中混合金屬微粒粉末所得的混合 物作為遮光材料，其中金屬微粒粉末也可用作顏料。入射至遮光材料的光主要通過(guò)金屬微 粒粉末的光散射作用來(lái)衰減光功率。與實(shí)施例1同樣地，本實(shí)施例中加工成的樣本包括形 成在硅基板上的二氧化硅光波導(dǎo)，并具備設(shè)置有槽和遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)210-1 N以防 止與相鄰的光波導(dǎo)耦合而造成串?dāng)_。即使在本實(shí)施例中，給相鄰?fù)ǖ涝斐傻拇當(dāng)_也在_60dB 以下。另外，考慮到光波導(dǎo)和遮光材料的折射率，將入射面相對(duì)于被阻斷的波導(dǎo)的槽的 角度(圖3的θ )設(shè)定為15度。此時(shí)，VOA 104-1 N的輸入側(cè)的反射光衰減量為50dB以 上，具有良好的特性。實(shí)施例3在本發(fā)明的實(shí)施例3中，采用了與實(shí)施例2相同的結(jié)構(gòu)，并將入射面相對(duì)于被阻斷 的波導(dǎo)的槽的角度(圖3的θ)設(shè)為偏振角(布魯斯特角)。其他的結(jié)構(gòu)以及遮光材料等 與實(shí)施例2相同。計(jì)算出本實(shí)施例中的偏振角約為50度。由于將入射面的角度設(shè)為偏振 角，基板水平方向的偏振分量全部入射到遮光材料中，只有基板垂直方向的偏振分量的一 部分通過(guò)反射被輻射到波導(dǎo)基板內(nèi)。由此，進(jìn)一步降低了整個(gè)波導(dǎo)基板內(nèi)由輻射光引起的 串?dāng)_影響。通過(guò)本實(shí)施例，對(duì)相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_為_(kāi)65dB以下，VOA 104-1 N的輸入側(cè)的反 射光衰減量也達(dá)到^dB以上。另外，本實(shí)施例顯然也適用于實(shí)施例1等實(shí)施例2以外的結(jié) 構(gòu)。因此，可以根據(jù)在電路內(nèi)配置阻斷結(jié)構(gòu)的空間需要，將入射角設(shè)定為偏振角，從而更有 效地阻斷過(guò)剩光功率。實(shí)施例4在本發(fā)明的實(shí)施例4中，采用了與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)，如圖4所示，阻斷虛擬端 口 208的槽在基板水平面內(nèi)的形狀由閉合曲線(xiàn)形成后再設(shè)置遮光材料，其中，所述閉合曲 線(xiàn)不包含頂點(diǎn)且僅由平滑連接的曲線(xiàn)和直線(xiàn)組成。遮光材料采用了硅樹(shù)脂和炭黑的混合 物，所制成的樣本形成有光滑的槽壁面，因此遮光材料不易脫落，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性也得以提 高。另外，對(duì)串?dāng)_的降低效果與實(shí)施例1相同，對(duì)相鄰?fù)ǖ赖拇當(dāng)_在_60dB以下。在本實(shí)施 例中，也將入射面相對(duì)于阻斷部的槽的角度設(shè)為8度，因此，VOA 104-1 N輸入側(cè)的反射9光衰減量達(dá)到了 50dB以上。實(shí)施例5在本發(fā)明的實(shí)施例5中，采用了與實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)，如圖5A和圖5B所示，虛 擬端口 208的阻斷部分的光波導(dǎo)形狀為錐形。這樣做的意圖是，使得所傳輸?shù)墓獾哪?chǎng)直 徑與其他位置的普通寬度的光波導(dǎo)的情況相比有所增大，從而使入射至遮光材料的光的功 率密度降低。例如，在遮光材料通過(guò)吸收光來(lái)衰減VOA 104-1 N的過(guò)剩光功率時(shí)，光功率 轉(zhuǎn)換成熱量而使遮光材料的溫度升高。這時(shí)，功率密度越高，就越容易發(fā)生局部溫度急速上 升的情況，因此，作為遮光材料的母材的硅樹(shù)脂可能會(huì)損壞。尤其是在ROADM等節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的 光器件中，額定輸入光功率有時(shí)會(huì)達(dá)到200mW(+23dB)以上，以此推測(cè)出，在一個(gè)通道中，向 VOA虛擬端口 208傳輸?shù)淖畲筮^(guò)剩光功率達(dá)到IOmW(+IOdB)左右。在這種情況下，根據(jù)入射 的模場(chǎng)直徑，遮光材料的上升溫度可能超過(guò)300度，這超出了硅樹(shù)脂的允許溫度范圍。在本實(shí)施例中，就圖5A所示的拋物線(xiàn)形狀和圖5B所示的直線(xiàn)形狀這兩種錐形而 言，它們各自的錐長(zhǎng)度為ΙΟΟμπι，錐寬度(阻斷結(jié)構(gòu)的入射側(cè))為30μπι，采用由硅樹(shù)脂和 炭黑混合而成的遮光材料，觀(guān)測(cè)它們對(duì)輸入功率的耐受性后可以確認(rèn)無(wú)論采用任何一種 形狀，IOmW(+IOdB)的輸入功率都沒(méi)有造成遮光材料的損壞。具體而言，在光的入射部附近， 沿著與光的入射方向垂直的截面切斷遮光材料，進(jìn)而用目視來(lái)確認(rèn)。根據(jù)本實(shí)施例，顯而易見(jiàn)，那個(gè)獲得充分的高功率耐受性，因此也能適用于節(jié)點(diǎn)系 統(tǒng)。另外，本實(shí)施例中的錐長(zhǎng)度、寬度只是一個(gè)例子，各數(shù)值由與相鄰波導(dǎo)及其他電路 之間的位置關(guān)系、空間來(lái)決定，并不限于本實(shí)施例中所記述的數(shù)值。即，錐長(zhǎng)度可以在數(shù)十 μ m到數(shù)mm之間任意選取。而且，就錐的寬度而言，即使比通常的光波導(dǎo)寬度窄也可以增大 模場(chǎng)直徑。因此，從盡量擴(kuò)大模場(chǎng)直徑的角度出發(fā)，錐寬度可以在0 μ m到30 μ m之間進(jìn)行 任意選取。另外，如圖6所示，阻斷部分的光波導(dǎo)的形狀為馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x的形狀，在 這種情況下，也同樣觀(guān)測(cè)了對(duì)輸入功率的耐受性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在干涉儀長(zhǎng)ΙΟΟμπι、干涉儀寬 30 μ m的形狀時(shí)，IOmff (+IOdB)的輸入功率也沒(méi)有造成遮光材料的損壞。在任意形狀的情況下，從增大模場(chǎng)直徑的角度出發(fā)，都可望獲得同樣的作用，都獲 得了充分的效果。實(shí)施例6在本發(fā)明的實(shí)施例6中，如圖7A所示，以如下方式設(shè)置，即，在基板水平面內(nèi)，用槽 和遮光材料包圍被阻斷的光波導(dǎo)。由此，使得在光波導(dǎo)阻斷部分產(chǎn)生的反射光不會(huì)影響其 他電路等。在圖7A中，包圍被阻斷的光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)710被設(shè)置為入射光702在光波導(dǎo)的 終點(diǎn)704處被阻斷，并且，其中一部分轉(zhuǎn)變成反射光706，維持一定的寬度在基板內(nèi)傳輸，通 過(guò)上述結(jié)構(gòu)710阻斷反射光706。上述實(shí)施例2中，用硅樹(shù)脂及金屬微粒粉末的混合物作為遮光材料，因此，與石英 玻璃的折射率差導(dǎo)致發(fā)生了一定的反射光。但是，通過(guò)將入射面相對(duì)于被阻斷的光波導(dǎo)的 槽的角度設(shè)定為15度，使得反射光基本上被輻射到光波導(dǎo)基板內(nèi)而不會(huì)與被阻斷的光波 導(dǎo)耦合。此時(shí)，即使被阻斷的光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)形成為如圖3或圖4、圖5A、圖5B、圖6那樣 的結(jié)構(gòu)，上述被輻射出的反射光最終會(huì)發(fā)生一定的衰減并到達(dá)基板端面，而不會(huì)與輸入輸出光纖耦合地向空氣中輻射，因此，不會(huì)對(duì)電路性能產(chǎn)生影響。然而，在任意位置設(shè)置光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)式光器件中，在基板端面或基板 表面集成監(jiān)視器用PD等的光接收部件的情況下，上述反射光被接收，并可能檢測(cè)出串?dāng)_， 從而對(duì)電路性能產(chǎn)生影響。對(duì)此，制造具有圖7A中所示結(jié)構(gòu)的阻斷結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)器件，使用硅樹(shù)脂和金屬微粒 粉末的混合物作為遮光材料，用PD在基板的所有位置(端面、上下表面)進(jìn)行串?dāng)_測(cè)定，結(jié) 果發(fā)現(xiàn)對(duì)于輸入被阻斷的光波導(dǎo)中的光強(qiáng)度，任意位置的串?dāng)_都在_60dB以下。與圖5A 那樣的結(jié)構(gòu)相比較，例如，依賴(lài)于電路結(jié)構(gòu)或位置的差異，也可有IOdB或更大的串?dāng)_改善。另外，由于本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)以阻斷反射光為目的，所以，在不給其他電路設(shè)置等帶 來(lái)影響的范圍內(nèi)，可以任意確定本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的大小、位置和形狀。而且，阻斷光波導(dǎo)的 部分和阻斷反射光的部分也沒(méi)有必要必須為連續(xù)的形狀，例如如圖7B所示的形狀，阻斷反 射光的結(jié)構(gòu)714與光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)712雖然在圖形上并不連續(xù)，但本發(fā)明的效果相同。在 上述情況下，就結(jié)構(gòu)712、結(jié)構(gòu)714而言，其形狀可以由閉合曲線(xiàn)組成，所述閉合曲線(xiàn)不包含 頂點(diǎn)且僅由平滑連接的曲線(xiàn)和直線(xiàn)所組成，其材料可以是吸收或散射光的物質(zhì)。另外，雖然 在圖7A和圖7B中，波導(dǎo)設(shè)置為錐形，但也可以是這些以外的形狀。實(shí)施例7圖8A和圖8B是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的結(jié)構(gòu)的圖。在實(shí)施例5中說(shuō)明了提高對(duì) 入射至光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的光的高功率耐受性的結(jié)構(gòu)。但是，在需要阻斷輸入功率達(dá)數(shù)十 mff的光功率時(shí)，上述耐受性是不夠的。對(duì)此，圖8A中表示了一種以進(jìn)一步提高高功率耐受性的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，被 阻斷的光波導(dǎo)802具有波導(dǎo)寬度朝著阻斷方向逐漸縮小的直錐形結(jié)構(gòu)，設(shè)置有如實(shí)施例6 中所示的遮光材料的槽形狀810包圍波導(dǎo)的周?chē)?。而且，在波?dǎo)的阻斷位置，光波導(dǎo)802的 終點(diǎn)和阻斷結(jié)構(gòu)802通過(guò)距離為L(zhǎng)l的覆層的間隙連接在一起。設(shè)定距離Li，使得由波導(dǎo)的 末端輻射出的光能夠被阻斷結(jié)構(gòu)完全吸收，例如，設(shè)定為Imm以下的值。此時(shí)，將錐形的長(zhǎng) 度L2設(shè)定為500 μ m,形成為下述形狀，即通過(guò)增大波導(dǎo)寬度的變化率使得在波導(dǎo)中傳輸 的光的光點(diǎn)直徑急劇變化。另外，將波導(dǎo)終點(diǎn)和阻斷結(jié)構(gòu)間的距離Ll設(shè)定為750μπι，光相 對(duì)于阻斷結(jié)構(gòu)的入射角θ為15度。在圖8Α的L3部分，包圍被阻斷的光波導(dǎo)的周?chē)牟?形成為逐漸向光波導(dǎo)靠近的形狀，在線(xiàn)性錐形部分，根據(jù)加工誤差和所需的衰減量，從光波 導(dǎo)寬度的中心點(diǎn)到槽的距離在下述范圍內(nèi)向光波導(dǎo)靠近，該范圍是光波導(dǎo)寬度的一半(槽 與波導(dǎo)芯的側(cè)壁接觸)到光波導(dǎo)寬度之間。在本實(shí)施例中，將L3的距離設(shè)定為250μπι，將 線(xiàn)性錐形起始位置的光波導(dǎo)中心到槽的距離設(shè)為與波導(dǎo)寬度相等的7 μ m。制作圖8A的結(jié)構(gòu)的樣本，使用由硅樹(shù)脂和炭黑混合所得的遮光材料，觀(guān)測(cè)樣本對(duì) 輸入功率的耐受性，結(jié)果證實(shí)50mW(+17dBm)的輸入功率不會(huì)對(duì)遮光材料造成損壞。根據(jù)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，由于采用了使線(xiàn)性錐形的光點(diǎn)直徑急劇變化的結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生 輻射光，因此，可通過(guò)包圍光波導(dǎo)周?chē)恼诠獠牧鲜共糠止夤β拾l(fā)生衰減。另外，模場(chǎng)因錐 形而增大的光功率中的大部分在光波導(dǎo)上傳輸，在阻斷位置經(jīng)由覆層的間隙入射至阻斷結(jié) 構(gòu)，因此，光功率被進(jìn)一步分散，從而能夠緩和遮光材料內(nèi)部因局部光吸收引起的溫度劇烈 升高。測(cè)定本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中VOA的輸入側(cè)的反射光衰減量，結(jié)果為55dB以上。而且，用PD在基板的任何位置進(jìn)行串?dāng)_測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)于輸入被阻斷的光波導(dǎo)的光強(qiáng)度，任 意位置的衰減量都為_(kāi)60dB以下。在本實(shí)施例中，光波導(dǎo)的錐形優(yōu)選形成為波導(dǎo)寬度朝著末端方向縮小的形狀，但 是，在終點(diǎn)處的寬度可以在比通常的波導(dǎo)寬度窄的范圍內(nèi)進(jìn)行任意設(shè)置。另外，雖然也存在 下述情況，即寬度縮小的線(xiàn)性錐形形狀采用兩種不同的寬度變化率從而形成兩級(jí)線(xiàn)性錐 形連接的形狀。采用這種形狀的光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，對(duì)于光波導(dǎo)的終點(diǎn)和阻斷結(jié)構(gòu)之間的覆層的間隙，所述間隙的距離根據(jù)電 路中設(shè)置的空間和入射的光功率進(jìn)行調(diào)整，其范圍在Imm以下比較合適。即，設(shè)定為使得 波導(dǎo)的末端輻射出的光能夠由阻斷結(jié)構(gòu)充分吸收。相反，也可能存在圖8A中的距離Ll為 Omm的情況，但在這種情況下，光功率可能會(huì)局部入射至阻斷結(jié)構(gòu)內(nèi)，所以，可能無(wú)法獲得充 分的高功率耐受性。但是，就阻斷光波導(dǎo)以抑制串?dāng)_的目的而言，能夠在不損壞遮光材料的 范圍內(nèi)達(dá)到上述效果。在圖8A的結(jié)構(gòu)中，能夠證實(shí)數(shù)十mW的高功率耐受性，但是，在功率更高的情況下， 例如，當(dāng)入射功率為100mW(+20dBm)時(shí)，根據(jù)遮光材料的種類(lèi)的不同，有時(shí)難以獲得充分的 耐受性。對(duì)此，通過(guò)采用實(shí)施圖8B所示的結(jié)構(gòu)，可望進(jìn)一步提高高功率耐受性。S卩，包圍 被阻斷的光波導(dǎo)804的槽812僅在任意距離L’ 4的范圍內(nèi)與光波導(dǎo)的芯接觸，該距離L’ 4 延續(xù)至光波導(dǎo)804的起點(diǎn)。并且，該光波導(dǎo)804的線(xiàn)性錐形呈下述形狀，即其寬度朝著終 點(diǎn)逐漸縮小的形狀。另外，如圖8A所示，在光波導(dǎo)804的終點(diǎn)和阻斷結(jié)構(gòu)812之間存在覆 層的間隙。在本實(shí)施例中，將錐形長(zhǎng)度L’ 2設(shè)置為500μπι，將間隙的距離L’ 1同樣設(shè)置為 500 μ m,使與光波導(dǎo)芯側(cè)壁接觸的槽之間所夾持的部分的寬度W’保持一定，直至阻斷結(jié)構(gòu) 812為止。根據(jù)本結(jié)構(gòu)，從槽與光波導(dǎo)804接觸的位置起，所傳輸?shù)墓夤β实囊徊糠直惠椛?到槽內(nèi)并發(fā)生衰減，進(jìn)而朝阻斷結(jié)構(gòu)的方向傳輸并擴(kuò)大模場(chǎng)后，在阻斷結(jié)構(gòu)中過(guò)剩光功率 進(jìn)一步發(fā)生衰減并被阻斷。由此，較之于此前的實(shí)施例中記述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)能夠 以更緩和的方式使光功率發(fā)生衰減。制造圖8B的結(jié)構(gòu)的樣本，使用由硅樹(shù)脂和炭黑的混合 物所制成的遮光材料，觀(guān)測(cè)該結(jié)構(gòu)對(duì)輸入功率的耐受性，結(jié)果證實(shí)IOOmW(+20dBm)的輸入 功率沒(méi)有造成遮光材料的損壞。而且，經(jīng)測(cè)定輸入側(cè)的反射光衰減量，結(jié)果為55dB以上。 用PD在基板的任何位置進(jìn)行串?dāng)_測(cè)定，結(jié)果證實(shí)對(duì)于輸入被阻斷的光波導(dǎo)的光強(qiáng)度，任 意位置的串?dāng)_都為_(kāi)60dB以下。在圖8B的結(jié)構(gòu)中，被槽夾持的部分的寬度W’ 一定，但是， 即使是在線(xiàn)性錐形部分采用與光波導(dǎo)芯側(cè)壁接觸的形狀，也能夠進(jìn)一步提高輸入功率耐受 性。另外，為了防止與芯側(cè)壁接觸的槽的加工誤差(錯(cuò)位、圖形漂移)所導(dǎo)致的芯圖案缺 陷，也可以在槽的附近區(qū)域光波導(dǎo)的傳輸損失增大的范圍內(nèi)在槽與芯側(cè)壁之間設(shè)置覆層從 而使該二者之間保持1 15 μ m的距離。實(shí)施例8圖9A是表示本發(fā)明實(shí)施例8的波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例的器件900a構(gòu)成 ROADM系統(tǒng)的主要功能，其中，波導(dǎo)器件基板920a和波導(dǎo)器件基板930直接連接在一起，波 導(dǎo)器件基板920a集成了波導(dǎo)式光開(kāi)關(guān)(未圖示)、V0A902和WINC904，波導(dǎo)器件基板930集 成了 AWG和監(jiān)視器PD。在本實(shí)施例中，阻斷結(jié)構(gòu)908a利用由槽和遮光材料來(lái)阻斷V0A902的虛擬端口 906。另外，在圖9A和圖9B中，省略了光開(kāi)關(guān)、AWG和監(jiān)視器PD的詳細(xì)描述。光開(kāi)關(guān)和AWG都由與VOA相同的光波導(dǎo)組成，監(jiān)視器PD與基板端面相連接。光開(kāi)關(guān)具有圖14中的2X 1 開(kāi)關(guān)1408-1 N的功能，該光開(kāi)關(guān)在下述兩個(gè)路徑中進(jìn)行選擇，即經(jīng)過(guò)DEMUX (波長(zhǎng)去復(fù) 用)的光信號(hào)路徑和由下層網(wǎng)絡(luò)附加(Add)的光信號(hào)路徑(附加路徑)。所選擇的光信號(hào) 由VOA 902進(jìn)行光級(jí)調(diào)整，并經(jīng)由WINC 904與MUX(波長(zhǎng)合波)用AWG連接。此時(shí)，阻斷VOA的虛擬端口 906的阻斷結(jié)構(gòu)908a的遮光材料采用了環(huán)氧樹(shù)脂和炭 黑。分別對(duì)WINC904的下一級(jí)所連接的AWG和監(jiān)視器PD中的串?dāng)_進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果發(fā)現(xiàn)都 在-60dB以下。在這里，圖9A中的光波導(dǎo)的入射面相對(duì)于阻斷結(jié)構(gòu)908a的角度為0度，此 時(shí)，在光開(kāi)關(guān)的輸入側(cè)測(cè)到的反射光衰減量為45dB以上。為了對(duì)比，如圖9B所示，將入射 面相對(duì)于阻斷結(jié)構(gòu)908b的角度設(shè)置為8度，結(jié)果，反射光衰減量變?yōu)?0dB以上。如實(shí)施例 1或本實(shí)施例這樣遮光材料的折射率與石英玻璃接近的情況下，考慮到槽在基板水平面內(nèi) 的大小，即使將入射面的角度設(shè)定為0度也能得到充分的反射光衰減量特性，但是，在要求 更高的反射光衰減量的情況下，需要采用反射光不會(huì)與被阻斷的光波導(dǎo)耦合的結(jié)構(gòu)，偏振 角等為最佳選擇。圖9A和圖9B中任意一種情況下，在基板水平面中的槽的形狀由閉合曲線(xiàn)形成，其 中，所述閉合曲線(xiàn)不包含頂點(diǎn)且僅由平滑連接的曲線(xiàn)和直線(xiàn)所組成，這種結(jié)構(gòu)經(jīng)證實(shí)不會(huì) 發(fā)生遮光材料從槽壁面脫落的情況，從而可確保長(zhǎng)期可靠性。另外，在圖9A中，雖然將光開(kāi)關(guān)和V0A902作為分開(kāi)的電路來(lái)描述，但是，也存在使 用相同的MZI同時(shí)實(shí)現(xiàn)光開(kāi)關(guān)和VOA功能的情況，圖9A中所示的結(jié)構(gòu)并非表示本發(fā)明的限 定結(jié)構(gòu)。作為ROADM用光開(kāi)關(guān)以及VOA的結(jié)構(gòu)例，例如，可以參考專(zhuān)利文獻(xiàn)1或非專(zhuān)利文獻(xiàn) 1。根據(jù)非專(zhuān)利文獻(xiàn)1，如圖IOA至圖IOC的概念圖所示，直通通路側(cè)上的光開(kāi)關(guān)和附加路徑 側(cè)上的光開(kāi)關(guān)分別包括兩級(jí)直接連接的MZI。此時(shí)，選擇任意一條路徑，同時(shí)，通過(guò)連續(xù)施加 功率來(lái)驅(qū)動(dòng)2級(jí)MZI，從而還可以同時(shí)進(jìn)行光級(jí)調(diào)整。此時(shí)，由各MZI導(dǎo)出的虛擬端口通過(guò) 本發(fā)明的由槽和遮光材料構(gòu)成的阻斷結(jié)構(gòu)被分別或一并阻斷，從而使過(guò)剩光功率不會(huì)對(duì)其 他的電路造成影響。實(shí)施例9圖11是表示本發(fā)明實(shí)施例9的波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)的圖。與實(shí)施例8同樣地，本實(shí)施 例的器件包括直接連接在一起的波導(dǎo)器件基板1120和波導(dǎo)器件基板1130，構(gòu)成了 ROADM系 統(tǒng)的主要功能，其中，波導(dǎo)器件基板1120集成了波導(dǎo)式光開(kāi)關(guān)、V0A1102和WINC1104，波導(dǎo) 器件基板1130集成了 AWG和監(jiān)視器PD。在本實(shí)施例中，包括槽和遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)1108將V0A1102的虛擬端口 1106 阻斷，并且，包括槽和遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)1112將WINC1104的輸入側(cè)虛擬端口 1110阻斷。 在本實(shí)施例中，遮光材料采用了以硅樹(shù)脂作為母材并在其中混合了金屬微粒粉末所得到的 混合物。另外，入射面相對(duì)于槽的入射角都設(shè)定為(Θ =)22. 5度。根據(jù)本實(shí)施例，不僅可 以抑制被傳輸至VOA的虛擬端口的過(guò)剩光功率的衰減操作對(duì)其他電路造成的串?dāng)_，并且， 在波導(dǎo)器件基板1120的輸入部與其他波導(dǎo)器件和光纖連接時(shí)產(chǎn)生的連接損失導(dǎo)致串?dāng)_成 分、以及因光開(kāi)關(guān)和VOA 1102的光波導(dǎo)與WINC的輸入側(cè)虛擬端口 1110耦合而產(chǎn)生的過(guò) 剩損失而導(dǎo)致串?dāng)_成分的情況下，還可抑制對(duì)耦合器的耦合率造成的影響。在WINC的輸 入側(cè)虛擬端口 1110處未設(shè)置阻斷結(jié)構(gòu)1112的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，由于受光纖連接部或光開(kāi)關(guān)、 VOAl 102處產(chǎn)生的串?dāng)_的影響，相對(duì)于WINC的設(shè)定耦合率可能會(huì)產(chǎn)生百分之幾的耦合率誤差，從而對(duì)監(jiān)視器用PD的反饋控制造成不利影響。對(duì)此，經(jīng)測(cè)定本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的WINC設(shè)定耦合率誤差，可證實(shí)耦合率誤差在 士0. 5%以?xún)?nèi)，本發(fā)明能夠充分地抑制串?dāng)_對(duì)WINC的影響。另外，也證實(shí)了 V0A1102的虛擬端口 1106的阻斷結(jié)構(gòu)1108的串?dāng)_抑制效果，所有 位置的串?dāng)_都在_60dB以下。而且，光開(kāi)關(guān)輸入側(cè)的反射光衰減量同樣達(dá)到50dB以上。本實(shí)施例中的輸入側(cè)虛擬端口的末端不限于WINC，對(duì)于以MZI為基本元件的光開(kāi) 關(guān)、VOA等輸入側(cè)設(shè)置有虛擬端口的結(jié)構(gòu)的任何光路，通過(guò)阻斷輸入側(cè)端口都可以同樣獲得 對(duì)串?dāng)_影響進(jìn)行抑制等的技術(shù)效果。實(shí)施例10在本實(shí)施例中記述的在基板上的任意位置的光波導(dǎo)的阻斷結(jié)構(gòu)的情況并不適用 于此前所敘述的光開(kāi)關(guān)和V0A，而是適用于其他波導(dǎo)器件。圖12是光分路器的例子。例如，列舉圖12的結(jié)構(gòu)作為實(shí)現(xiàn)1 X 6分路器的方法。在 這種情況下，以ι χ 8分路器1200為基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)未被用作輸出端口的2個(gè)光波導(dǎo)1202 應(yīng)用本發(fā)明的阻斷結(jié)構(gòu)1204，可以抑制其他輸出端口的串?dāng)_。在本實(shí)施例中，采用硅基板上 加工的石英玻璃的光波導(dǎo)來(lái)制造基于圖12的結(jié)構(gòu)的1X6分路器。在1300nm 1650nmd 的波長(zhǎng)范圍內(nèi)分別對(duì)各輸出端口(圖12的1 6)進(jìn)行光譜測(cè)定，結(jié)果可知在整個(gè)波長(zhǎng)范 圍內(nèi)，輸出功率的端口間偏差為0. 5dB左右，特性良好。圖13A是AWG的例子。例如，在1輸入N輸出的AWG 1302中，在輸出端口每隔一 定間隔利用本發(fā)明的阻斷結(jié)構(gòu)1304對(duì)輸出側(cè)光波導(dǎo)進(jìn)行阻斷，從而能夠進(jìn)行下述信號(hào)處 理，即對(duì)每一批波長(zhǎng)組的光信號(hào)進(jìn)行分離，使得波長(zhǎng)組相互分離并且由ITU網(wǎng)柵Gl至G4 之一間隔。在本實(shí)施例中，采用在硅基板上加工的高分子波導(dǎo)制造基于圖13A的結(jié)構(gòu)的AWG 基板。在本實(shí)施例的AWG 1302中，對(duì)于一個(gè)輸入波導(dǎo)，將波長(zhǎng)組分為5組，每組具有8個(gè)波 長(zhǎng)，在輸出側(cè)設(shè)置44個(gè)光波導(dǎo)，其中，波導(dǎo)被阻斷為使得每8個(gè)光波導(dǎo)分為一組。被兩個(gè)波 長(zhǎng)組夾持的波長(zhǎng)(被阻斷的波長(zhǎng))共有四個(gè)。在任何情況下，除了被阻斷的端口以外的所 有端口的串?dāng)_都在_40dB以下。在上述本發(fā)明的實(shí)施例1 10中，對(duì)硅基板上由石英玻璃和高分子材料形成的波 導(dǎo)器件進(jìn)行了描述。本發(fā)明也適用于采用構(gòu)成波導(dǎo)器件的其他材料，例如離子擴(kuò)散型的鈮 酸鋰波導(dǎo)等，制成的所有波導(dǎo)式光學(xué)電路。另外，就阻斷光波導(dǎo)的槽而言，并沒(méi)有特別涉及槽的深度，例如，在硅基板上加工 的采用了石英玻璃的波導(dǎo)器件中，優(yōu)選深達(dá)硅基板。但是，也可以在考慮加工條件、給其他 電路帶來(lái)影響等因素的基礎(chǔ)上任意設(shè)定深度，即使如此，本發(fā)明也能獲得顯著的技術(shù)效果。 當(dāng)然，上述槽的深度至少要能夠確保芯從光波導(dǎo)端部部分的槽壁面露出。除此以外，本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)并不對(duì)上述深度進(jìn)行特殊限定。1權(quán)利要求
1.波導(dǎo)器件，其特征在于，具有填充了遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)，該阻斷結(jié)構(gòu)用于阻斷來(lái)自波導(dǎo)端部的光。
2.如權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)器件，其特征在于， 所述波導(dǎo)端部為錐形或多模干涉儀的形狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的波導(dǎo)器件，其特征在于，所述阻斷結(jié)構(gòu)被配置為使得來(lái)自所述波導(dǎo)端部的光的入射角是傾斜的。
4.如權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)器件，其特征在于， 所述入射角為偏振角。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的波導(dǎo)器件，其特征在于， 所述阻斷結(jié)構(gòu)被配置為圍繞所述波導(dǎo)端部。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的波導(dǎo)器件，其特征在于，所述阻斷結(jié)構(gòu)構(gòu)成為槽，該槽在基板平面內(nèi)的形狀不包含頂點(diǎn)而由曲線(xiàn)所組成。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的波導(dǎo)器件，其特征在于，包括馬赫-曾德?tīng)柺焦忾_(kāi)關(guān)、可變衰減器、光分路器和陣列波導(dǎo)光柵中的至少任意一
8.如權(quán)利要求1-7中的任意一項(xiàng)所述的波導(dǎo)器件，其特征在于， 所述遮光材料包括吸收或散射來(lái)自所述波導(dǎo)端部的光的材料。
9.利用權(quán)利要求1-8中的任意一項(xiàng)所述的波導(dǎo)器件集成的多芯片模塊。
全文摘要
恰當(dāng)?shù)刈钄嗖▽?dǎo)器件中的過(guò)剩光功率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，波導(dǎo)器件具有填充了遮光材料的阻斷結(jié)構(gòu)，該阻斷結(jié)構(gòu)用于阻斷來(lái)自波導(dǎo)端部的光。該阻斷結(jié)構(gòu)可以按照下述方式構(gòu)成，即通過(guò)去除覆層和芯在光波導(dǎo)上形成槽，在該槽中填充能使光的強(qiáng)度發(fā)生衰減的材料(遮光材料)。由此，可通過(guò)遮光材料使入射至阻斷結(jié)構(gòu)的光發(fā)生衰減，從而抑制因所述光成為串?dāng)_成分而對(duì)其他光器件造成影響。利用這種阻斷結(jié)構(gòu)，不僅可以抑制對(duì)集成在同一基板內(nèi)的光器件的影響，還可以抑制對(duì)與該基板直接連接的其他光器件等的影響。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102047159SQ20098011955
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者鄉(xiāng)隆司, 奧野將之, 村澤敦志, 柳澤雅弘, 橋詰泰彰, 永野充, 相馬俊一, 石川貴規(guī) 申請(qǐng)人:Ntt電子股份有限公司, 日本電信電話(huà)株式會(huì)社