[发明专利]光程的温度依赖性小的氧化物材料

说明书

技术领域

本发明涉及适宜用于光通信用器件、集成光路器件、特别是标准具滤波器(etalon filter)的复合氧化物材料及其制造方法、以及使用了该复合氧化物材料的标准具滤波器基板和衍射光栅基板、集成光路基板。

背景技术

在光通信系统、与其相关的激光系统中，作为用于以高速传输大量信号的方法，有波分复用(WDM：Wavelength Division Multiplex)方式。该波分复用方式通过发送波长差尽可能小的信号，可以增加一次所发送的信息量。因此，不同通道的波长彼此非常接近，为了正确收发这些彼此接近的波长的信号，需要使光通信所使用的信号相对于波长的特性稳定。为了该信号的波长的稳定化、光输出的稳定化和波长选择等而使用标准具滤波器。标准具滤波器具有由透光介质形成的基板，通过在该基板的光入射面和光出射面这两面形成反射膜将透射光反射，从而将光信号驻波化而限制通频带，使得多个光信号的波长复用成为可能，使得在规定的频带内光传输变容易。该滤波器选择性地将光程为波长的整数倍的光信号驻波化，因此其性能受基板的光程影响大。因此，为了得到稳定的光输出，重要的是标准具滤波器的基板所用的材料的光程是一定的。

然而，迄今已知的基板材料的光程由于温度变化而发生变化。光程变化时，所输出的光信号的波长也变化，因此在发送波长差小的信号的波分复用方式中无法使用。

光程和光程的温度依赖性可以以下述(式1)的温度系数(OPD)表示。

光程S＝n·1

光程温度系数(OPD)

(1/S)·(dS/dT)＝CTE+(1/n)·(dn/dT)…(式1)

另外，在此，1是透光介质的厚度，CTE是透光介质的线热膨胀系数，n是透光介质的折射率，dn/dT是折射率的温度系数。

为了防止光程的温度变化，有以下方法。第一种方法是进行严格的温度控制。然而，为了进行严格的温度控制，需要安装温度控制单元等，因此存在器件尺寸变大、成本高、需要耗电的问题。

第二种方法是在消除折射率的温度变化(dn/dT)的方向上施加厚度变化。对材料施加温度变化时，折射率和厚度发生变化，以折射率与厚度之积表示的光程(S＝n·1)会变化。因此，提出了如下方法：通过在具有正的dn/dT的基板材料或其周围粘贴具有负的CTE的补偿构件而使长度变化为负，从而以厚度变化抵消折射率的温度变化(例如专利文献1、专利文献2、专利文献3)。然而，这种构成还是存在由部件数增加导致的尺寸和成本增大的问题。

作为第三种方法，提出了将具有正的光程温度系数的材料与具有负的光程温度系数的材料贴合、或混合的方法。作为这种材料，有：在具有正的光程温度系数的氧化物玻璃材料上贴合具有负的光程温度系数的氧化物单晶材料而得到的材料(例如专利文献4)；将具有正的光程温度系数的无机颗粒分散在具有负的光程温度系数的聚合物中而得到的材料(例如专利文献5、专利文献6、专利文献7)。然而，这种材料存在因材料界面而产生的反射和散射增加、透射率降低的问题。

作为第四种方法，有使用光程的温度变化较小的材料的方法。作为这种光程温度系数小的材料，提出了石英玻璃、水晶、LiNbO₃、LiTaO₃、LiCaAlF₆等(例如专利文献8、专利文献9、专利文献10)。在上述材料中的具有光学各向同性的材料中，即使是光程温度系数最小的石英玻璃其光程温度系数也有6.2ppm/℃，水晶、LiNbO₃、LiTaO₃、LiCaAlF₆是具有各向异性的材料，存在可使用的方位受到限定的问题。此外，有使用将根据晶轴而光程温度系数呈正值和负值的晶体材料相对于入射光倾斜为消除正变化和负变化的角度、实质上没有光程的温度变化的方位的基板的方法(例如专利文献11)，但由于利用了晶轴的倾斜而存在产生偏光依赖性、入射方向受到限制的问题。

作为第五种方法，以折射率的温度变化小的空气为基板的气隙式标准具滤波器也在开发。气隙式为以无热膨胀/热膨胀小的构件形成气隙、在气隙的两端面配置反射膜而成的构成，若与基板使用固体材料的固体标准具相比，则具有滤波器尺寸大的缺点。由形成有反射膜的基板形成的固体标准具的构成也简单、尺寸和成本上优异，因此寻求可以用于固体标准具滤波器的、光程的温度变化小的材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-352633号公报