专利名称：光波导器件、可变光衰减器和光开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及诸如可变光衰减器或光开关等光波导器件，用于光信号传输技术领域，并且它们利用光信号的相移。具体地说，本发明涉及一种利用热光效应的光波导器件，还涉及一种可变光衰减器阵列或光开关阵列，通过将多个这些波导器件排列在同一衬底上构成它们。
背景技术：
随着电信网络上信息传送量的扩展，动态增加光纤电路的传输容量的WDM(波分复用)传输系统已经得到广泛使用。在WDM传输系统中，由于在单个光纤上传送多种波长的信号光，因此，将光放大器广泛用于补偿光损耗或提升光功率。EDFA(掺铒光纤放大器)是最广泛使用的光放大器。
EDFA是直射光放大器，并且使用光纤，其中已经将铒(Er)添加到光纤的纤芯中，尽管这样的放大器具有较大的光放大增益特性，但是，其放大特性还极为依赖于波长。当利用具有较大波长依赖性的EDFA来设计光传输路径时，加给光纤上的光功率值在每个具有不同波长的信道之间将发生较大的变化，因此，由于诸如在部分信道中的非线性等因素，可能会出现使光波形恶化。已经采用各种措施对EDFA的这种波长依赖性进行补偿。
作为一个这样的措施，采用一种方法，其中，在光传输路径中引入损耗介质，用于补偿波长EDFA的增益波动，由此，使EDFA的光放大增益变得均匀。可以使用的这样的损耗介质的示例包括其中部分光纤会受到光学处理的长周期光纤布拉格光栅，或者其中组合了多重FP标准具(etalon)的光学组件。因此，通过在具有较大EDFA增益的波长范围内增加因损耗介质所造成的损耗，可以减小增益的整个波长依赖性。
然而，当波长范围遍布一个较宽的带宽时，采用损耗介质的增益调节具有限制。在一种实际使用的方法中，针对WDM传输系统的每个信道插入光衰减器，然后，针对每个信道对光功率进行细调。马赫-曾德尔型可变光衰减器(VOA)用于该目的。
图1A和1B示出现有技术马赫-曾德尔型可变光衰减器的结构。图中所示的可变光衰减器100采用由石英玻璃制成的平板形衬底101，所述衬底101上构造了平面光波电路(PLC)。将玻璃波导102嵌入在衬底101的内部，并在衬底101的中部，将玻璃波导102分支为两个波导部分102A和102B。在其他区域中，形成入射侧波导部分102C和发射侧波导部分102D。换句话说，由到波导部分102A和102B的Y分支将从波导部分102C入射的光分支为两个光束，然后，由另一Y分支对其进行组合，以便从波导部分102D发射到外部。
在衬底101表面上、波导部分102A上方的位置处形成加热器109。在衬底101的表面上形成第一和第二电极107和108，用于向加热器109提供电能，并将加热器109电连接在电极107和电极108之间。从电源电路(未示出)将指定电压加给第一和第二电极107和108，以使加热器109启用，并且放出热量，由此，对与该加热器109对应的波导部分102A进行加热。通常，在形成波导期间，可以被包括工艺内的金属，例如金(Au)、铂(Pt)和铬(Cr)，它们被用于第一和第二电极107和108和加热器109中。这些金属的特性在于较低的指定电阻、不会恶化、极其稳定的特性(特别是金和铂)，并可适于蒸发。
在这种结构中，两个波导部分102A和102B具有相同的波长，并且当加热器109不发射热量时，两个波导部分102A和102B的温度是相等的。在这种状态下，由两个波导部分102A和102B使在输入侧上的波导部分102C中传播的光被分支，然后，以相同相态组合于输出侧上的波长部分102D处。因此，在输入侧上的波导部分102D处组合的光没有相差，并且不会出现损耗。
相反，当加热器109中电流的流动引起加热一个波导部分102A时，会使该波导部分102A的折射率增加。结果，在两个波导部分102A和102B之间分支的光，随着温度的增加，通过已加热的波导部分102A传播的光的相位会逐渐发生相移和延迟。由此，在通过一个波导部分102A传播的光和通过另一波导部分102B传播的光之间形成相差。随着该相差接近于180度(即π弧度)，从输出侧上的波导部分102D中提供的光会发生衰减。当通过两个波导部分102A和102B传播的光的相位相差180度时，达到光输出的最大衰减。当通过波导部分102A传播的光的相位进一步相移时，两个光束的相位接近于相同相位，并且从输出侧上的波导部分102D中提供的光会增加。
日本专利待审公开No.10-20348(JP 10-020348A)公开了一种热光相移器和光衰减器，它采用了聚合物光波导，并按上述原理工作。
然而，公知的是比如光相移器、光开关和光衰减器等使用热光效应的波导器件的特性随着环境温度而发生改变。例如，若给波导器件的加热器加以固定电压，则光衰减的水平将根据环境温度而发生变化。在特性方面的这种改变的本性将随着用来构造波导器件的材料和波导器件的结构而发生变化。例如，图1A和1B中所示可变光衰减器中消光特性的温度依赖性的测量产生了图2所示的测量结果。这里，Vπ是消光比达到最大值的电压，这是可变光衰减器100中的传输光的最大强度与最小强度的比值。该电压Vπ趋向于随温度T的增加一起增大。即使将可变光衰减器100设置为指定的光损耗量，该损耗量将随着环境温度的波动而波动，导致了无法高精度地设置光损耗量的问题。
对于由于温度所造成的光损耗量改变的原因，已经进行过各种调查。在日本待审公开No.6-34924(JP 6-034924A)中，将加热一个波导部分的加热器的电阻温度变化用作问题的根源。在基于热光效应并采用石英玻璃光波导且进一步在波导分支中使用定向耦合器的光相移器和光开关中，由此，JP 6-034924A的发明指定了材料电阻的温度系数范围，所述材料构成薄膜加热器，它加热光相移器和光开关的一个波导部分。然而，尽管构成薄膜加热器的材料电阻的温度系数发生减小，但是，温度依赖性保持为显著的程度。
为了防止由温度波动而引起的光损耗量的波动，已经提出使比如可变光衰减器等波导器件配备有温度控制电路，用来减小自身器件的温度波动。然而，设置温度控制电路引入了以下问题导致了波导器件的电路结构的复杂性，并且进一步增加了用于实现高精度电路的制造成本。
日本专利待审公开No.5-150275(JP 5-150275A)公开了器件的结构，其中，串联的普通电阻和热敏电阻组件与薄膜加热器并联连接，作为基于热光效应并在波导分支中使用石英玻璃光波导和定向耦合器的光开关中的温度补偿电路。该温度补偿电路考虑了波导器件中的导热率的温度依赖性，并且通过控制加于加热器上的电能来补偿波导器件的温度依赖性。
前面有关在伴随环境温度的波动衰减特性改变的解释假定是单个可变光衰减器的情况，但在其中于同一衬底上形成相同结构的可变光衰减器作为多信道结构的阵列器件中，问题就会更为复杂。在按照这种类型的阵列结构形成的阵列波导器件中，使加热器发出热量，以调节提供给特定信道的相应光衰减器，这不仅使衬底的相应部分被加热，而且还将热量传递到其附近。这引起了类似可变光衰减器，特别是相邻信道中的可变光衰减器的光损耗量的波动，导致热串扰现象。
为了避免热串扰的出现，已经采用一种结构，其中将加热器单独包括在模块内部进行温度控制。然而，这种类型结构的模块不仅需要将加热器包括在内，而且需要实现对每个信道的可变光衰减器的温度控制，不仅造成模块价格增加的问题，而且会造成浪费温度控制的功率等问题。换句话说，关于在单个可变光衰减器中设置温度控制电路的问题甚至变得更为显著。
发明内容
于是，本发明的目的在于提出一种光波导器件，如可变光衰减器、可变光衰减器阵列、光开关或光开关阵列等，采用控制相位的方法，通过加热加热器，以便通过更简单的结构，使由于诸如外部温度的温度变化而引起的特性波动减小。
下面的描述涉及到本发明的发明人通过这样的内容实现本发明的一些细节。
为了分析波导器件中的温度依赖性原因，在加热器自身产生的热量大小保持均匀、并与因温度造成的加热器电阻波动无关的条件下，本发明的发明人测量了图1A和1B所示的可变光衰减器中消光比的温度依赖性。具体地说，本发明人研究了提供给加热器的电能与针对每个温度的消光比之间的关系。图3示出研究的结果。如图3所示，在消光比达到最大值情况下，功率Pπ随着温度的增加而减小。相信是由于波导的折射率的温度依赖性相对于温度的增加是非线性的，从而导致了这种现象。相反，折射率的温度依赖性，即温度-折射率系数，随着温度的增加一起增加。如所周知者，电能消耗P、加热器的电阻R和所加给的电压V之间的关系可以由等式(1)来表示P=V2R--(1)]]>图1A和1B表示的可变光衰减器使用具有石英玻璃波导的平面光波电路(PLC)，并且还将比如金(Au)、铂(Pt)、铬(Cr)等金属用作向加热器109提供电能的第一和第二电极107和108。根据发明人的观察，构成电极107和108的金属具有的电阻高度依赖于温度，即具有较高的电阻温度系数。因此，随着外部温度的变化或加热器109释放的热量，电阻在较宽的范围内变化，导致了波导器件表现出相当大的温度依赖性。换句话说，当在低电压条件下驱动构成加热器109的电阻部件时，电极的电阻发生极大地波动，并且可变光衰减器自身的光损耗的量也相应地波动。
本发明的发明人根据上述发现而实现本发明。具体地说，本发明的波导器件，包括衬底；马赫-曾德尔干涉仪，它被设置在所述衬底上，并包括插入在一对分支之间的第一和第二波导部分；具有导电薄膜的加热器，它形成在与所述第一波导部分相对应的位置处，并通过发出的热量对所述第一波导部分进行加热，以引起在所述第一波导部分中传播的光信号的相移；以及与所述加热器串联地连接到用于向所述加热器提供电能之电源的电阻器，所述电阻器具有低于所述加热器的电阻温度系数。
在该波导器件中，使只加热构成马赫-曾德尔干涉仪的一对波导部分当中的一个波导部分的加热器与具有指定电阻并具有比加热器更低的温度依赖性的电阻器串联连接。后面将解释这种器件的原理，但是这样的简单结构能够有效地防止对于温度变化的相位波动。通常，这类波导器件配置为石英玻璃波导器件，并且理想地是还可以用作可变光衰减器。
根据本发明的第二波导器件包括串联形成的两个定向耦合器；设在所述两个定向耦合器之间的第一和第二波导部分；设在与所述第一波导部分对应位置处的加热器，用于加热所述第一波导部分；以及与所述加热器串联地连接到用于向所述加热器提供电能的电源的电阻器，所述电阻器具有低于所述加热器的电阻温度系数。
在这种波导器件中，一个加热器与一个电阻器串联连接，设置所述加热器，用于加热被插入在串联形成的两个定向耦合器之间的两个波导部分当中之一，所述电阻器具有指定电阻并具有比加热器更低的温度依赖性。因此，利用简单的结构，该器件减小了由于温度变化而引起的特性波动。通常，这种类型的波导器件配置为石英玻璃波导器件，并且理想的是可以用作光开关。
从以下参照附图的描述，将使本发明的上述以及其他目的、特征和优点变得愈为明显。
图1A是表示现有技术马赫-曾德尔光衰减器示例的结构示意平面图；图1B是沿图1A的线B-B所取的截面图；图2是表示图1A和1B所示可变光衰减器中消光特性的温度依赖性曲线图；图3是表示图1A和1B所示可变光衰减器中消光比关于电功率变化的曲线图；图4A表示本发明第一实施例可变光衰减器的结构示意平面图；图4B是沿图4A的线B-B所取的横截面图；图5是图4A和4B所示可变光衰减器的等效电路图；
图6是表示图4A和4B所示可变光衰减器中消光特性的温度依赖性曲线图；图7是表示石英玻璃衬底的温度与折射率之间的关系曲线图；图8是表示具有薄膜电阻器的可变光衰减器示意平面图；图9是表示第一实施例可变光衰减器阵列的示意平面图；图10是表示可变光衰减器中不同连接示例的等效电路图；图11是表示本发明第二实施例光波导型光开关结构的示意平面图。
具体实施例方式
有如图1A和1B所示现有技术的可变光衰减器那样，图4A和4B所示本发明第一实施例的可变光衰减器200被构造成平面光波电路(PLC)，它使用由石英玻璃构成的衬底201。如图4B所示，将玻璃波导208嵌入在可变光衰减器200的衬底201的内部。波导208在衬底201的中央部分中被分支为两个波导部分208A和208B，并且在除衬底中央部分之外的点处，形成入射侧波导部分208C和发射侧波导部分208D。
利用对两个波导部分208A和208B的Y分支，使对从波导部分208C入射的光受到分支，然后，再次由Y分支对其进行组合，以便从波导部分208D中发射到外部。波导部分208A和208B具有实质上相同的长度。
在衬底201的表面上形成由金(Au)构成的第一电极板202和同样由金构成的第二电极板204。第一电极板202与其上施加了电压+V的驱动直流电源线203相连。第二电极板204与地相连。第一电极板202具有沿波导部分208A的延伸方向延伸的带状延伸部分202A，并使由金构成的加热器205的一端与延伸部分202A相连。在衬底201的表面上，将加热器205形成在使一个波导部分208A与插入的衬底201重叠的位置处。在加热器205中，金膜的厚度小于每一个电极板202和204，以形成用于加热的电阻部件。同样由金构成的厚接线端部分206形成在加热器205的另一端处。通过焊接，将电阻元件，即具有电阻RS的电阻器207连接在接线端部分206和第二电极板204之间。
在这种情况下，由与用来形成电极板202和204的材料相同的材料和用来连接这些组件的金属部分形成加热器205，但也可由不同材料构成加热器205。
图5是图4A和4B所示可变光衰减器的电路的等效电路图。该电路由一端与电源线203相连的加热器205，以及连接在该加热器205的另一端和地节点之间的市售电阻器207构成。电阻器207具有电阻RS，并且比如是金属膜电阻器和金属氧化物膜电阻器。这些电阻器可以由比如铂(Pt)、铬(Cr)、钨(W)、金(Au)等制成。例如，所述市售电阻器207的电阻温度系数处于+25ppm(百万分之几)/℃量级，因此，该电阻的温度依赖性远低于比如由形成于衬底201上的金或铂构成的加热器205。构成电阻器205的金或铂膜所电阻温度系数为正几千ppm/℃。
另外，在本实施例的可变光衰减器中，将电能提供给加热器205，以使其发出热量，由此，对一个波导部分208A进行加热，并且在该波导部分208A的折射率变得大于另一波导部分208B的折射率。结果，光在一个波导部分208A中的传播速度变得低于光在另一波导部分208B的传播速度。另外，在两个波导部分208A和208B之间被分支的光，随着温度升高，通过被加热的波导部分208A传播的光的相位逐渐相移并延迟，以便在通过一个波导部分208A传播的光和通过另一波导部分208B传播的光之间形成相位差。因此，在发射侧上的波导部分208D处所获得的光随这一相位差而衰减。
图6表示对于这类可变光衰减器消光特性的温度依赖性的测量结果。电压Vπ是所述消光比达到最大值条件下的电压，消光比是可变光衰减器200中传输光的最大强度与最小强度的比值。
在图1A和1B所示的现有技术可变光衰减器中，Vπ趋向于随着温度的升高一起增大，并且如图2所示，消光比的电压特性曲线也随着温度而发生波动。然而，在本实施例的可变光衰减器中，在消光比是最大值的电压Vπ几乎未经过改变的条件下，消光比的电压特性曲线通常相匹配，而不管温度改变到-5℃、25℃和70℃，有如如图6所示那样。因此，可以看到，本实施例可以获得相对于周围环境的波动极为稳定的消光特性，而无需使用特殊的温度控制电路。
本实施例利用其中具有指定电阻R的电阻器207与现有技术中所用的可变光衰减器的加热器串联的简单结构，表现出极佳的效果，消除可变光衰减器200在实际温度范围内的消光特性的温度依赖性，而无需使用温度控制电路。接下来将解释有关这种能力的原因所在和用于该目的的电阻器207的电阻R。
图7表示本实施例中使用的石英玻璃衬底的折射率和温度之间的关系。在可变光衰减器200中使用的石英玻璃衬底中，折射率n随着温度T的升高而增大。所述温度改变特性，并非是折射率n与温度成正比的线性关系，表现出如图所示的非线性变化。这是在现有技术的可变光衰减器中形成的温度依赖性的原因，如图2或图3所示。
相反，本实施例的可变光衰减器200中，直流电源线203是具有电压+V(伏特)的恒压线。如果加热器205的电阻是RH，则由加热器205和电阻器207所产生的组合电阻R是这些电阻的和(R＝RH+RS)。如果环境温度上升，并且在这种情况下加热器205的电阻RH也增加，则由于电阻器207的电阻RS的存在，加热器205电路两端的电压VH同样会增大，如等式(2)所示，其中，响应温度的升高，电阻不会与加热器205的电阻同样多地增加。
VH=RHR=RH(RH+RS)---(2)]]>安装这种连接，在图1A和1B所示的现有技术可变光衰减器中，不存在具有比加热器电阻温度系数低的电阻元件意味着等式(2)中不存在电阻RS。因此，现有技术中的可变光衰减器是其中等式(2)中RS为零(RS＝0)的情况，因此，加热器两端的电压VH′不会改变，而与温度的升高无关。
本实施例中，当因可变光衰减器200周围温度的变化而使加热器205的电阻RH改变时，加给加热器205的电压VH以补偿这种变化的形式增大，从而能够防止消光比达到最大值条件下的电压Vπ随着温度变化，还防止加热器中功率消耗PH的改变。这是本发明的主要原理。
接下来的说明涉及到满足上述条件的电阻器207的电阻RS的计算。如果PH是这样的功率，即与电阻器207相连的可变光衰减器200的加热器205所消耗的功率，则可由下式(3)找出该值
PH=V2RH(RH+RS)2---(3)]]>其中，电压V表示直流电源线203与地之间的电压。电阻RH是温度T的函数，并可由等式(4)来近似RH(T)＝c+d·T(4)如果把本实施例中实际产生的可变光衰减器测量结果应用于等式(4)，则常数c是192.83Ω，而系数d是0.3753Ω/℃。
通过等式(5)可以找出对称马赫-曾德尔干涉仪的消光比ER(P)，其中波导被对称地分支，如图1A、1B、4A和4B所示那样ER(p)=cos2{P(V,T)Pπ(T)·π2}---(5)]]>这里，功率Pπ表示在相移器的相位刚好移动π弧度时加热器的功率。功率Pπ(T)具有温度依赖性，并且在本实施例的情况下依图3所示，由等式(6)予以近似。另外，功率P取决于电压V和温度T。再有，等式(5)等的括号内出现的符号“V”或“T”分别表示电压和温度的函数。
Pπ(T)＝43.469-0.0267·T (6)为使可变光衰减器200的温度依赖性最小，等式(5)中的自变量应该是在温度T下的微分，以便找到在其上微分等于零的电阻RS。换句话说，应该找到电阻RS，从而实现以下的等式(7)ddt{P(V,T)Pπ(T)·π2}=0---(7)]]>因此，可以实现可变光衰减器200，其中，尽管温度T可能在特定的范围内波动，但是，功率Pπ的波动保持为可忽略的。图6表示按照这种方式获得的、根据在每一种温度-5℃、25℃和70℃处所加电压的消光比的测量结果。针对每一种温度的特性曲线完全相匹配，并且绘制为单一的曲线。
在把市售电阻器207的电阻RS与上述加热器205进行相比时，电阻关于温度变化的波动处有可忽略的水平。因此，即使将电阻器207直接安装在石英玻璃衬底201上，并因而如图4A和4B所示，由于加热器205而经历了温度增加，这种影响实际上是可忽略的。
通过在消光比最小的条件下或在消光比最大的条件下驱动加热器，明显地可将上述可变光衰减器200用作光开关。
尽管在前面的描述中，通过焊接安装市售电阻器207，但如图8所示，也可以采用比如通过溅射方法形成于加热器205的接线端部分206和第二电极板204之间的衬底201表面上、并具有较低电阻温度系数的材料，如钽(Ta)的薄膜电阻器209。
尽管本实施例的可变光衰减器中使用了具有对称波导部分的对称马赫-曾德尔干涉仪，但是，本实施例也适合于非对称马赫-曾德尔干涉仪构成的光衰减器，其中对单个波导进行分支，并以非对称形式对其进行组合。
图9表示采用上述可变光衰减器的可变光衰减器阵列。
可变光衰减器阵列300原则上是一种通过将多个图4A和4B所示可变光衰减器排列为阵列结构的模块而构成的器件。可变光衰减器阵列300设有排列在模块单元301(或子载体)上的石英玻璃衬底302。本例中，八条光纤3031到3038中每一条的一端附加到针对每一个信道的石英玻璃衬底302的输入侧，并且八条光纤3041到3048中每一条的一端按信道被分开附加到302的输出侧，用以提供已经衰减的光信号。
将具有与如图1A和1B所示可变光衰减器100类似结构的八个可变光衰减器并行地排列在石英玻璃衬底302上，并且每一个可变光衰减器配备有加热器和用于向加热器提供电能的一对电极。第一电极对应于图4A所示的接线端部分206，而第二电极对应于图4A所示的第一接线端板202。对于每一个可变光衰减器而言，每个衰减器的第一电极通过焊接导线3071到3078与设置在模块单元301上的第一到第八连接导体图案3061到3068的相应导体图案相连。各个可变光衰减器的第二电极通过焊接导线310，共同与地接线端309相连。通过焊接，使市售电阻器3031到3038被表面安装在第一到第八连接导体图案3061到3068和与第一到第八电源施加接线端3121到3128之间，所述第一到第八电源施加接线端与这些连接导体图案一一对应设置。
在具有这种结构的可变光衰减器阵列300中，根据在每一个光纤3031到3038上传输的光信号的强度，光信号的衰减因子随着信道而变化。与其中将电阻器207安装在石英玻璃衬底201上的图4A和图4B所示可变光衰减器相反，对于每个衰减器，将该衰减器阵列中的电阻器3131到3138安装在与模块中的石英玻璃衬底302分离的区域中。
在可变光衰减器阵列300中，将与每个信道的衰减因子有关的电压加给电源施加接线端3121到3128。当每个信道上的衰减因子总是相同时，可以将第一到第八电源施加接线端3121到3128共享为单个接线端。
另外，在这种可变光衰减器阵列300中，有如上述实施例的可变光衰减器那样，每个信道的消光特性是稳定的，与环境温度的波动无关。
另外，在可变光衰减器阵列300中，将电阻器设置在直流电源线侧，而将加热器设置在接地侧。在图4A和4B所示的实施例的可变光衰减器中，还可以将加热器205设置在接地侧上。图10是这类可变光衰减器的等效电路图。在该图所示的可变光衰减器200A中，电阻器207与直流电源线203相连，而加热器205与地相连。
接下来将说明涉及建立在本发明基础上的光波导型光开关。图11示出这种光开关的结构的轮廓。
光开关400设有一对光波导401和402，它们的两端与光纤(未示出)相连；以及第一和第二定向耦合器403和404，它们排列在这些光波导401和402的输入侧和输出侧附近的位置处，并且连接该对光波导401和402。将光波导401和402配置为石英玻璃波导，并且定向耦合器403和404也具有石英玻璃波导结构。在石英玻璃衬底401中具体实现了光波导401和402以及定向耦合器403和404。
将加热器405设在衬底401的表面上，并插入在第一和第二定向耦合器403和404之间的区域中的一个光波导401的附近，配置加热器405来加热一个光波导401。加热器405的一端与连接到电压+V电源的第一电极406相连，而加热器405的另一端与第二电极407相连。具有低于加热器的电阻温度系数的市售电阻器408连接在第二电极407和地之间。关于构成加热器和该类型的电阻器的材料，可以使用与图4A和4B所示的可变光衰减器中所使用的成分相同的成分。
在这类光开关400中，从两个光波导401和402之一入射信号光，并通过加热器405的温度产生相位差，实现来自两个输出侧之一的光信号的切换。另外，在所述光开关400中，有如上述可变光衰减器那样，电阻器408与加热器405串联，实现了开关特性的稳定，而与温度无关。明显地，通过调节加到加热器405上的电能大小以控制发出的热量的程度，可将光开关400用作可变光衰减器。
此外，通过对每个信道将如图11所示的光开关排列在衬底上，也可以配置光开关阵列，如同图9所示的可变光衰减器阵列那样。
在前述说明的本发明中，将用于最小化温度特性的固定电阻器与加热器型可变光衰减器或光开关中的加热器自身的串联，实现了对作为现有技术中的问题的消光特性的温度依赖性的明显减小。而且，通过简单地使用市售电阻器，而无需比如选择具有低温度依赖性的加热器材料等主要设计修改等极为简单的方式，本发明不仅能够实现比如可变光衰减器或光开关等光波导器件的温度特性的主要改善，而且与提供复杂电子电路的情况相比，实现了更大的可靠性方面的提高。因此，本发明还能够降低构造采用光波导器件的通信系统的成本。
尽管已经采用特定的方面和术语描述了本发明的优选实施例，但是，这样的描述仅是说明性的，应该理解，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，能够进行改型和变化。
权利要求
1.一种波导器件，包括衬底；马赫-曾德尔干涉仪，它被设在所述衬底上，并包括插入在一对分支之间的第一和第二波导部分；具有导电薄膜的加热器，形成在与所述第一波导部分对应的位置处，并通过发出的热量对所述第一波导部分加热，以引起所述第一波导部分中传播的光信号相移；以及与所述加热器串联地连接到用于向所述加热器提供电能的电源的电阻器，所述电阻器具有低于所述加热器的电阻温度系数。
2.根据权利要求1所述的波导器件，其特征在于每个所述波导部分形成为石英玻璃波导。
3.根据权利要求2所述的波导器件，其特征在于所述马赫-曾德尔干涉仪是一种对称的马赫-曾德尔干涉仪，其中所述波导部分对彼此对称地形成。
4.根据权利要求1所述的波导器件，其特征在于当所述电阻器的电阻为RS并且所述加热器的电阻是RH时，设定所述电阻RS，使加热器的部分电压VH增大，以补偿由所述加热器的温度变化引起的电阻RH的变化。
5.根据权利要求2所述的波导器件，其特征在于所述加热器由通过一系列膜形成工艺在所述衬底上形成的电阻材料构成。
6.根据权利要求5所述的波导器件，其特征在于所述加热器由金或铂形成。
7.根据权利要求5所述的波导器件，其特征在于所述电阻器是通过一系列的膜形成工艺在所述衬底上形成的薄膜电阻器。
8.根据权利要求7所述的波导器件，其特征在于所述加热器由金或铂形成。
9.一种波导器件，包括串联形成的两个定向耦合器；设在所述两个定向耦合器之间的第一和第二波导部分；设在与所述第一波导部分对应位置处的加热器，用于加热所述第一波导部分；以及与所述加热器串联地连接到用来向所述加热器提供电能的电源的电阻器，所述电阻器具有低于所述加热器的电阻温度系数。
10.根据权利要求9所述的波导器件，其特征在于，每个所述波导部分形成为石英玻璃波导。
11.一种包括权利要求1所述波导器件的可变光衰减器。
12.一种包括权利要求1所述波导器件的光开关。
13.一种包括权利要求10所述波导器件的光开关。
14.一种包括排列在单个波导衬底上的权利要求11所述多个可变光衰减器的可变光衰减器阵列。
15.一种包括排列在单个波导衬底上的权利要求12所述多个光开关的光开关阵列。
全文摘要
一种用作可变光衰减器或光开关的光波导器件包括衬底；马赫－曾德尔干涉仪，它设在所述衬底上，并包括插入在一对分支之间的第一和第二波导部分；加热器，它包括导电薄膜，形成在与所述第一波导部分对应的位置处，并通过发出的热量对第一波导部分加热，以引起在第一波导部分中传播的光信号相移；以及与所述加热器串联地连接到用于向加热器提供电能的电源的电阻器。所述电阻器具有低于所述加热器的电阻温度系数。所述波导器件优选地形成为具有石英玻璃波导结构的器件。
文档编号G02F1/01GK1614462SQ20041009035
公开日2005年5月11日 申请日期2004年11月4日 优先权日2003年11月7日
发明者山崎裕幸, 小熊健史 申请人:日本电气株式会社