光デバイス及び光変調器
【課題】複数の共振波長を有する光デバイスを提供する。
【解決手段】本明細書に開示する光デバイス１０は、光を伝搬するコア層１２を有し、コア層１２を伝搬する光を共振させる共振部１４と、コア層１２に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層１６と、を備える。共振部１４は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３か、又は、コア層１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１７を有する。共振波長変調層１６は、コア層１２の光の伝搬方向における共振波長を変化させる。
【解決手段】本明細書に開示する光デバイス１０は、光を伝搬するコア層１２を有し、コア層１２を伝搬する光を共振させる共振部１４と、コア層１２に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層１６と、を備える。共振部１４は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３か、又は、コア層１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１７を有する。共振波長変調層１６は、コア層１２の光の伝搬方向における共振波長を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス及び光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の振幅または位相を変化させる又は光を蓄積・遅延させるために光共振器が用いられている。
【０００３】
このような光共振器は、所定の共振波長を有しており、この共振波長と一致する波長を有する光を共振させる。
【０００４】
一方、光共振器の周囲の温度が変化すると、光共振器に入力される入力光の波長がずれる場合がある。このように、入力光の波長が変化して、光共振器の共振波長と一致しなくなると、光共振器は入力光を十分に共振させることができなくなるおそれがある。従って、光共振器には、その共振周波数に対して所定の幅を有することが求められる。
【０００５】
また、一つの光共振器を用いて、異なる波長を有する入力光を共振させたい場合がある。このような場合には、光共振器は、入力光が有する波長それぞれに対応する共振周波数を有することが求められる。
【０００６】
そして、上述したように、異なる波長を有する入力光それぞれを共振させるための光共振器が提案されている。
【０００７】
図１（Ａ）は、従来の例による光共振器を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【０００８】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す光共振器１１０は、光を伝搬するコア層１１２と、コア層１１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１１３とを有する共振部１１４と、共振部１１４の周囲を囲むクラッド層１１５とを備える。また、光共振器１１０は、共振部１１４及びクラッド層１１５が積層される基板１１１を備える。
【０００９】
回折格子１１３は、入力側の端部から出力側の端部に向かって格子間隔が増加しており、格子間隔の周期に対応して異なる波長を有する入力光それぞれを共振できるようになっている。
【００１０】
例えば、光共振器１１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する格子間隔を有する回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１１】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する格子間隔を有する回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１２】
図２（Ａ）は、従来の他の例による光共振器を示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【００１３】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す光共振器１１０は、光を伝搬するコア層１１２と、コア層１１２に沿って、コア層１１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１１７とを有する共振部１１４を備える。また、光共振器１１０は、共振部１１４の周囲を囲むクラッド層１１５と、共振部１１４及びクラッド層１１５が積層される基板１１１とを備える。
【００１４】
複数のリング型光導波路１１７は、入力側の端部から出力側の端部に向かってリングの直径が増加しており、リングの周長に対応して異なる波長を有する光それぞれを共振できるようになっている。
【００１５】
例えば、光共振器１１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する直径を有するリング型光導波路の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１６】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する直径を有するリング型光導波路の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−１４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、上述した光共振器では、例えば、共振波長が１ｎｍだけ異なる光を共振させる場合には、格子間隔又はリング型光導波路の径の変化をサブナノメートルのオーダで形成することが求められる。
【００１９】
一方、フォトリソグラフィ又は電子ビーム描画を用いて、サブナノメートルのオーダで変化する構造を加工することは困難であるので、上述したような複数の共振波長を有する光共振器を形成することは難しい。従って、品質の安定した光デバイスを製造できないおそれがある。
【００２０】
本明細書では、上述した問題点を解決し得る光デバイス及び光変調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】
【００２１】
本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、光を伝搬するコア層を有し、上記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、上記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、を備える。
【００２２】
また、本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、コア層と、上記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、複数の上記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、複数の上記リング型光導波路と上記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、を備え、隣り合う上記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する上記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【００２３】
また、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、を備え、上記第１光導波路又は上記第２光導波路は、コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における上記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、を有する。
【００２４】
更に、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、光が伝搬するコア層を有する第１光導波路と、光が伝搬するコア層を有する第２光導波路と、を備え、上記第１光導波路又は上記第２光導波路は、コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、複数の上記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、複数の上記リング型光導波路と上記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、を有し、隣り合う上記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する上記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【発明の効果】
【００２５】
上述した本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、複数の共振波長を有する。
【００２６】
また、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、共振部が複数の共振波長を有する。
【００２７】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２８】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）は、従来の例による光共振器を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図２】（Ａ）は、従来の他の例による光共振器を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図３】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第１実施形態を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ３−Ｘ３線断面図である。
【図４】（Ａ）は、共振部における等価位相屈折率と光の伝搬方向の位置との関係を示す図であり、（Ｂ）は、共振部における共振波長と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。
【図５】光デバイスのコア層を伝搬する光の導波モードの光の伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布図である。
【図６】（Ａ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例１を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例２を示す図であり、（Ｃ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例３を示す図である。
【図７】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第２実施形態を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ４−Ｘ４線断面図である。
【図８】第２実施形態の光デバイスの変形例を示す図である。
【図９】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その１）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ５−Ｘ５線断面図である。
【図１０】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その２）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ６−Ｘ６線断面図である。
【図１１】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その３）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ７−Ｘ７線断面図である。
【図１２】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その４）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ８−Ｘ８線断面図である。
【図１３】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その１）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ９−Ｘ９線断面図である。
【図１４】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その２）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１０−Ｘ１０線断面図である。
【図１５】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その３）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１線断面図である。
【図１６】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その４）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２線断面図である。
【図１７】（Ａ）は、本明細書に開示する光変調器の第１実施形態を示す図であり、（Ｂ）は、本明細書に開示する光変調器の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本明細書で開示する光デバイスの好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００３１】
図３（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第１実施形態を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ３−Ｘ３線断面図である。
【００３２】
本実施形態の光デバイス１０は、入力した入力光Ｐｉを伝搬する縦長のコア層１２を有し、コア層１２を伝搬する光を共振させる共振部１４と、共振部１４の周りを囲むクラッド層１５と、コア層１２の長手方向に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層１６とを備える。また、光デバイス１０は、共振部１４及びクラッド層１５が積層される基板１１を備える。コア層１２の長手方向は、光デバイス１０を光が伝搬する方向と一致する。
【００３３】
光デバイス１０では、光が伝搬する方向における共振部１４の共振波長が変化するので、所定の帯域内の波長を有する入力光Ｐｉを共振させることができる。即ち、光デバイス１０は、異なる波長を有する入力光λ１，λ２それぞれを共振させることができる。
【００３４】
例えば、光デバイス１０は、入力光Ｐｉを共振させることにより、光を蓄積して、光の伝達を遅延させる光遅延器として使用することができる。また、光デバイス１０は、入力光Ｐｉを共振させることにより、光の遅延時間を変化させる分散補償器として使用することができる。
【００３５】
共振部１４は、コア層１２と同様に縦長の形状を有している。また、共振部１４は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３を有する。コア層１２と回折格子１３とは一体に形成されている。コア層１２は、光デバイス１０の長手方向の両端部に亘って延びており、入力側の端部から入力した入力光Ｐｉを伝搬し、共振した光を出力側の端部から出力光Ｐｏとして出力する。
【００３６】
回折格子１３は、同じ格子間隔で、即ち同じ周期で、コア層１２の長手方向の両側部に対向するように配置されており、格子間隔の周期に対応する波長を有する光を共振させる。
【００３７】
光デバイス１０の回折格子１３は、同じ格子間隔で形成されるので、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて形成することができる。
【００３８】
クラッド層１５は、コア層１２を伝搬する光を、コア層１２の内部に閉じ込める働きを有する。この観点から、クラッド層１５の位相屈折率は、コア層１２の位相屈折率よりも小さいことが好ましい。
【００３９】
位相屈折率は、光の位相速度に影響を与える屈折率であり、真空中の光速を物質中の光速（位相速度）で割った値となる。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、共振波長変調層１６は、共振部１４の長手方向（図３（Ａ）中のＸ方向）において回折格子１３が設けられた領域に配置されており、縦長の形状を有している。また、図３（Ｂ）に示すように、共振波長変調層１６は、共振部１５の上にクラッド層１５を介して配置される。
【００４１】
共振波長変調層１６の幅Ｗは、光が伝搬する方向に向かって線形に変化している。具体的には、共振波長変調層１６の幅Ｗは、光の伝搬方向Ｘの増加と共に線形に増加している。共振波長変調層１６の幅方向の中心は、コア層１２の幅方向の中心と一致させて、クラッド層１５の上に配置されることが好ましい。共振波長変調層１６は、幅方向の中心線に対して対称な形状を有していることが好ましい。光デバイス１０では、共振波長変調層１６は、２等辺三角形の形状を有しており、底辺の向きが、コア層１２の長手方向Ｘに対して直交している。
【００４２】
光デバイス１０の共振波長変調層１６は、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて形成することができる。
【００４３】
ここで、共振部１４の回折格子１３が形成されている部分の共振波長は、下記の式（１）で表される。
【００４４】
λｍ＝２ｎｅΛ／ｍ （１）
【００４５】
ここで、ｎｅはコア層１２の等価位相屈折率であり、Λは回折格子１３の周期であり、ｍは回折格子の次数である。
【００４６】
等価位相屈折率ｎｅは、コア層１２の位相屈折率及びクラッド層の１５の位相屈折率と共に、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響を受ける。そして、コア層１２が共振波長変調層１６に覆われている幅Ｗが、光の伝搬方向Ｘにおいて変化しているので、共振波長変調層１６が配置される領域では、等価位相屈折率ｎｅは、光の伝搬方向Ｘにおいて変化する。
【００４７】
図４（Ａ）は、共振部における等価位相屈折率と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。図４（Ｂ）は、共振部における共振波長と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。
【００４８】
共振部１４における等価位相屈折率ｎｅは、共振波長変調層１６の幅Ｗの増加と共に増加する。そして、共振部１４における共振波長は、式（１）に示す関係から、等価位相屈折率ｎｅの増加と共に増加する。即ち、共振部１４における共振波長は、コア層１２に沿って増加する。
【００４９】
このように、光デバイス１０は、所定の幅の共振波長帯域を有しており、この帯域に含まれる波長を有する光を共振させることができる。
【００５０】
例えば、光共振器１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する共振波長を有する共振波長変調層１６の幅の位置における回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００５１】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する共振波長を有する共振波長変調層１６の幅の位置における回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００５２】
図５は、光デバイスのコア層を伝搬する光の導波モードの光の伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布図である。
【００５３】
コア層１２を伝搬する光の導波モードの電界強度は、光の伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚ（図３（Ｂ）参照）において、図５に示すような分布を有している。図５の横軸Ｚのゼロの位置は、コア層１２の中心に対応する。
【００５４】
導波モードの電界強度は、Ｚ方向において、コア層１２を超えて、クラッド層１５及び共振波長変調層１６にまで分布している。このように、導波モードの電界強度が、共振波長変調層１６までに亘って分布しているので、等価位相屈折率ｎｅに対して、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が及ぶことになる。
【００５５】
共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が近いと、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が大きくなる。そして、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が近づく程、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が大きく変化する。このような場合に、精確な幅を有する共振波長帯域を得るためには、コア層の長手方向Ｘにおける共振波長変調層１６の幅Ｗの変化率を小さくすることにより、共振波長の変化幅を小さくすることが求められる場合がある。ただし、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化率を小さくすることは、即ち共振波長変調層１６の２つの斜辺の傾きを小さくすることは、共振波長変調層１６を製造する上で、サブナノメートルのオーダで変化する構造を製造することが求められるおそれがある。
【００５６】
従って、所定の幅の共振波長帯域を得るためには、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、共振波長変調層１６の製造が可能な寸法を有する程度に、離すことが好ましい。
【００５７】
このような観点から、共振波長変調層１６は、コア層１２を伝搬する光の導波モードの伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚにおける電界強度分布Ｃのテール部分（図５参照）に配置されることが好ましい。ここで、電界強度分布Ｃのテール部分は、コア層１２を伝搬する光の導波モードの電界強度の伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚにおける距離に対する２次導関数の符号が変化する位置Ｐに対して、コア層１２とは反対側に位置する部分Ｗである。位置Ｐは、電界強度の変曲点である。更に説明すると、電界強度分布Ｃは、コア層１２を中心に基板１１側及び共振波長変調層１６側に亘っているので、部分Ｗは、位置Ｐに対して、基板１１とは反対側の領域にある。
【００５８】
一方、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離れていると、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が小さくなる。そして、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離れる程、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が減少してくる。従って、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離過ぎていると、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が僅かとなるので、所定の幅の共振波長帯域を得ることができなくなるおそれがある。
【００５９】
従って、所定の幅の共振波長帯域を得るためには、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が小さくなり過ぎない程度であることが好ましい。
【００６０】
このような観点から、共振波長変調層１６のＺ方向の位置は、電界強度分布Ｃのピーク値に対して、電界強度の値が１／１００００以上１／１０以下、特に、電界強度の値が１／１０００以上１／１００以下、更には、電界強度の値が１／５００以上１／２００以下の領域Ｖ（図５参照）に配置されることが好ましい。
【００６１】
例えば、共振部１４及び共振波長変調層１６がシリコンを用いて形成され、クラッド層が酸化シリコンを用いて形成される場合には、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、特に１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、更に特に１７５ｎｍ以上２２５ｎｍ以下とすることが、上述した観点から好ましい。このようにして、光デバイス１０は、共振波長帯域として、例えば、１ｎｍから２０ｎｍの範囲を得ることができる。
【００６２】
次に、共振波長変調層１６の位相屈折率と、コア層１２及びクラッド層１５の位相屈折率との関係を以下に説明する。
【００６３】
共振波長変調層１６の位相屈折率が、コア層１２の位相屈折率よりも大きいと、コア層１２を伝搬する光が共振波長変調層１６の方へ移動してくるので、コア層１２を伝搬する光が減少するおそれがある。
【００６４】
このような観点から、共振波長変調層１６の位相屈折率は、コア層１２の位相屈折率と同じか又はコア層１２の位相屈折率よりも小さいことが好ましい。特に、共振波長変調層１６の位相屈折率を、コア層１２の位相屈折率と同じ値にすると、光デバイス１０の光学特性の設計が容易となる利点がある。また、共振波長変調層１６の位相屈折率がコア層１２の位相屈折率よりも小さ過ぎると、等価位相屈折率ｎｅへの共振波長変調層１６の影響が小さくなるおそれがある。
【００６５】
また、共振波長変調層１６の位相屈折率ｎｅは、クラッド層１５の位相屈折率よりも大きいことが好ましい。一方、共振波長変調層１６の位相屈折率ｎｅが、クラッド層１５よりも位相屈折率が小さいと、等価位相屈折率ｎｅへの共振波長変調層１６の影響が小さくなる。
【００６６】
また、共振波長変調層１６の位相屈折率の大きさにも依存するが、共振波長変調層１６の厚さは、コア層１２の厚さよりも薄いことが好ましい。共振波長変調層１６の厚さが、コア層１２よりも厚いと、コア層１２を伝搬する光が共振波長変調層１６の方へ移動してくるので、コア層１２を伝搬する光が減少するおそれがあるためである。
【００６７】
なお、共振波長変調層１６の位相屈折率が大きい場合には、共振波長変調層１６の厚さが薄くても、等価位相屈折率ｎｅを変化させることができる。一方、共振波長変調層１６の位相屈折率が小さい場合には、共振波長変調層１６を厚くしないと、等価位相屈折率ｎｅを十分に変化させることができないおそれがある。
【００６８】
以上が、共振波長変調層１６の位相屈折率と、コア層１２及びクラッド層１５の位相屈折率との関係の説明である。
【００６９】
上述したような観点を考慮して、所望の共振波長帯域を得られるように、光デバイス１０が設計される。例えば、光デバイス１０で共振させたい波長の下限値λ１と上限値λ２とが決定されると、式（１）を用いて、対応する等価位相屈折率ｎ１及びｎ２が定まる。そして、等価位相屈折率ｎ１及びｎ２が得られる共振波長変調層１６の幅Ｗ１、Ｗ２それぞれが決定されて、共振波長変調層１６の寸法は、これらの幅Ｗ１、Ｗ２を含むように設計される。なお、共振波長変調層１６の斜辺の傾きは、共振波長変調層１６又は光デバイス１０の長手方向の寸法によっても決定され得る。
【００７０】
光デバイス１０の形成材料としては、化合物半導体又はシリコン又はこれらの酸化物等を用いることができる。特に、シリコン又はその酸化物を用いて光デバイス１０を形成する場合には、従来のシリコン半導体の製造技術を用いて、シリコン基板上に複数の光デバイスを製造することができ、且つ他のシリコン半導体素子と組み合わせて製造することが容易となる利点がある。
【００７１】
上述した本実施形態の光デバイス１０によれば、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させることができるので、異なる波長を有する光それぞれを共振できる。
【００７２】
また、光デバイス１０は、回折格子１３及び共振波長変調層１６等の加工を、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて行うことができるので、品質の安定した光デバイスを製造可能である。
【００７３】
次に、上述した第１実施形態の光デバイスの変形例１〜３を、図面を参照して以下に説明する。
【００７４】
図６（Ａ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例１を示す図である。
【００７５】
変形例１の光デバイス１０は、共振波長変調層１６の形状が、上述した第１実施形態とは異なっている。
【００７６】
本変形例では、共振波長変調層１６の幅Ｗが、コア層１２の長手方向において、非線形に変化している。具体的には、第１実施形態における２等辺三角形の形状であった共振波長変調層の斜辺の形状が幅方向の内側に凸に湾曲した形状となっている。
【００７７】
このように、共振波長変調層１６の幅Ｗは、コア層１２の長手方向において、例えば、放物線状又は双曲線状に変化していても良い。また、共振波長変調層１６の幅Ｗは、幅方向の外側に凸に湾曲するように変化していても良い。
【００７８】
図６（Ｂ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例２を示す図である。
【００７９】
本変形例では、共振波長変調層１６の幅Ｗが、コア層１２の長手方向において、減少した後再び増加している。
【００８０】
具体的には、共振波長変調層１６は、２つの２等辺三角形が頂角を対向させた形状となっている。即ち、共振波長変調層１６の幅Ｗは、コア層１２の長手方向において、線形に減少してゼロになった後、再び線形に増加している。
【００８１】
図６（Ｃ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例３を示す図である。図６（Ｃ）は、図３（Ｂ）に対応する断面図である。
【００８２】
本変形例では、クラッド層１５の上側の部分に溝１５ａが形成されており、この溝１５ａの部分が共振波長変調層１６となっている。共振波長変調層１６内には、例えば空気が充填されており、共振波長変調層１６の位相屈折率は、空気の位相屈折率となる。
【００８３】
なお、溝１５ａに、空気以外の材料を充填して、共振波長変調層１６としても良い。
【００８４】
また、上述した第１実施形態及び変形例では、回折格子１３は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられていたが、回折格子１３は、コア層１２の共振波長変調層１６側の面及び基板１１側の面に設けても良い。
【００８５】
次に、上述した光デバイスの第２実施形態を、図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【００８６】
図７（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第２実施形態を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＸ４−Ｘ４線断面図である。
【００８７】
本実施形態の光デバイス１０では、共振部１４が、コア層１２と、コア層１２に沿ってコア層１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１７と、を有する。また、光デバイス１０は、複数のリング型光導波路１７の上に配置された共振波長変調層１６を備える。
【００８８】
図７（Ｂ）に示すように、コア層１２及び複数のリング型光導波路１７は、クラッド層１５内に埋め込まれており、複数のリング型光導波路１７と共振波長変調層１６との間にクラッド層１６が配置されている。
【００８９】
本実施形態では、共振部１４が、回折格子ではなく、複数のリング型光導波路１７を有している点が、上述した第１実施形態とは異なっている。
【００９０】
複数のリング型光導波路１７同士は、互いには光結合しないように離間して配置されている。各リング型光導波路１７は、同じ寸法を有している。リング型光導波路１７は、閉じた光導波路の形状を有していればよい。図７（Ａ）に示す例では、リング型光導波路１７は、円形状を有する。
【００９１】
図７（Ａ）に示すように、共振波長変調層１６の幅Ｗは、光が伝搬する方向に向かって線形に変化している。共振波長変調層１６は、共振部１４の長手方向（図７（Ａ）中のＸ方向）において全てのリング型光導波路１７の上を覆うように配置されており、縦長の形状を有している。共振波長変調層１６の幅方向の中心は、複数のリング型光導波路１７それぞれの幅方向の中心と一致させて、クラッド層１５の上に配置されることが好ましい。
【００９２】
隣り合うリング型光導波路１７同士では、各リング型光導波路１７の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【００９３】
更に説明すると、図７（Ａ）に示す例では、コア層１２に沿って、５つのリング型光導波路１７が配置されており、それぞれが共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分が左側から順にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５として示されている。上述したように、５つのリング型光導波路１７の円周の長さは同じである。
【００９４】
そして、左側から１番目に位置するリング型光導波路１７の部分Ｓ１の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合は、隣のリング型光導波路１７の部分Ｓ２の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合とは異なっている。即ち、部分Ｓ１の長さと部分Ｓ２の長さとは異なっており、部分Ｓ２の長さの方が長い。
【００９５】
同様に、左側から２番目に位置するリング型光導波路１７の部分Ｓ２の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合は、隣のリング型光導波路１７の部分Ｓ３の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合とは異なっている。即ち、部分Ｓ２の長さと部分Ｓ３の長さとは異なっており、部分Ｓ３の長さの方が長い。
【００９６】
以下、同様に、部分Ｓ３の長さと部分Ｓ４の長さとは異なっており、部分Ｓ４の長さと部分Ｓ４の長さとは異なっており、長さは、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の順番に長くなっている。
【００９７】
このように、光デバイス１０では、共振波長変調層１６に覆われている各リング型光導波路１７の部分の長さが互いに異なっているので、リング型光導波路の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なることになる。
【００９８】
ここで、共振部１４のリング型光導波路１７が形成されている部分の共振波長は、下記の式（２）で表される。
【００９９】
λｍ＝ｎａｅ２πＲ／ｍ （２）
【０１００】
ここで、ｎａｅはリング型光導波路１７の平均等価位相屈折率であり、Ｒはリング型光導波路１７の半径であり、ｍは回折格子の次数である。
【０１０１】
リング型光導波路１７の等価位相屈折率は、共振波長変調層１６に覆われている部分では、リング型光導波路１７の位相屈折率及びクラッド層の１５の位相屈折率と共に、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響を受ける。一方、共振波長変調層１６に覆われていない部分では、リング型光導波路１７の等価位相屈折率は、リング型光導波路１７の位相屈折率及びクラッド層の１５のみの影響を受ける。リング型光導波路１７の平均等価位相屈折率ｎａｅは、共振波長変調層１６に覆われている部分の等価位相屈折率と、共振波長変調層１６に覆われていない部分の等価位相屈折率とが平均された等価位相屈折率となる。そして、各リング型光導波路１７では、共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の長さが異なるため、それぞれのリング型光導波路１７に対する共振波長変調層１６の等価位相屈折率への影響が異なっている。従って、各リング型光導波路１７の平均等価位相屈折率ｎａｅも異なっている。
【０１０２】
リング型光導波路１７における平均等価位相屈折率ｎａｅは、共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の長さの増加と共に増加する。そして、共振部１４における共振波長は、式（２）に示す関係から、平均等価位相屈折率ｎａｅの増加と共に増加する。
【０１０３】
このように、光デバイス１０は、所定の幅の共振波長帯域を有しており、この帯域に含まれる波長を有する光を共振させることができる。
【０１０４】
例えば、光共振器１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する共振波長を有するリング型光導波路１７の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【０１０５】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する共振波長を有するリング型光導波路１７の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【０１０６】
図７（Ａ）に示す例では、光デバイス１０は、５つのリング型光導波路を有しているが、リング型光導波路の数及び半径は、共振させたい波長の帯域等に応じて適宜設定し得る。
【０１０７】
上述した本実施形態の光デバイス１０によれば、第１実施形態の光デバイスと同様の効果が奏される。
【０１０８】
次に、上述した第２実施形態の光デバイスの変形例を、図面を参照して以下に説明する。
【０１０９】
図８は、第２実施形態の光デバイスの変形例を示す図である。
【０１１０】
本変形例の光デバイス１０は、リング型光導波路１７がレーストラック形状を有しており、直線状の光導波路の部分で、コア層１２と光結合している。このように、直線状の光導波路の部分で、コア層１２と光結合する場合には、コア層１２とリング型光導波路１７との間の距離を長くしても結合効率を大きくできる利点がある。
【０１１１】
次に、上述した光デバイスの製造方法の好ましい第１実施形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。
【０１１２】
まず、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支持層３１と絶縁層３２と半導体層３３とを有する基板３０を用意する。本実施形態では、基板３０として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる。支持層３１はシリコン基板であり、絶縁層はシリコン酸化層であり、半導体層３３は単結晶シリコン層である。半導体層３３の厚さとしては、例えば、２２０ｎｍとすることができる。
【０１１３】
なお、基板３０は、ＳＯＩ基板を用いるのではなく、支持層３１上に絶縁層３２及び半導体層３３を形成して用意しても良い。
【０１１４】
次に、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体層３３がパターニングされて、コア層１２と回折格子１３とを有する共振部１４が形成される。パターニングとしては、電子ビーム描画法及びドライエッチング法を用いることができる。コア層の幅としては、例えば、４５０ｎｍとすることができる。
【０１１５】
次に、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁層３２上に、共振部１４を埋め込むようにクラッド層１５を形成する材料が積層されて、絶縁層３２と一体となってクラッド層１５が形成される。本実施形態では、クラッド層１５の形成材料として、絶縁層３２の形成材料と同じ酸化シリコンを用いた。共振部１４の上のクラッド層１５の部分の厚さは、例えば、２００ｎｍとすることができる。
【０１１６】
次に、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、クラッド層１５上に、共振波長変調層１６が積層される。共振波長変調層１６の厚さとしては、例えば、５０ｎｍとすることができる。共振波長変調層１６の形成材料としては、例えば、ポリシリコンとすることができる。
【０１１７】
そして、共振波長変調層１６がパターニングされて、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す光デバイスが得られる。共振波長変調層１６のパターニングとして、例えば、ｉ線露光法及びドライエッチング法を用いることができる。２等辺三角形状にパターニングされた共振波長変調層１６の底辺の長さは、例えば、５００ｎｍとすることができる。図３（Ａ）及び（Ｂ）では、支持層３１が、基板１１となる。最後に、クラッド層１５と共振波長変調層１６を覆うように、素子表面全体に、厚さ１０００ｎｍ程度のクラッド層を、クラッド層１５と同じ材料を用いて形成しても良い。
【０１１８】
次に、上述した光デバイスの製造方法の好ましい第２実施形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。
【０１１９】
まず、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支持層３１と絶縁層３２と半導体層３３とを有する基板３０を用意する。本実施形態では、基板３０として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる。支持層３１はシリコン基板であり、絶縁層はシリコン酸化層であり、半導体層３３は単結晶シリコン層である。半導体層３３の厚さとしては、例えば、２２０ｎｍとすることができる。
【０１２０】
なお、基板３０は、ＳＯＩ基板を用いるのではなく、支持層３１上に絶縁層３２及び半導体層３３を形成して用意しても良い。
【０１２１】
次に、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体層３３がパターニングされて、コア層１２と複数のリング型光導波路１７とを有する共振部１４が形成される。パターニングとしては、電子ビーム描画法及びドライエッチング法を用いることができる。コア層の幅としては、例えば、４５０ｎｍとすることができる。リング型光導波路１７の直径としては、例えば、１６μｍとすることができる。また、リング型光導波路１７の幅としては、例えば、コア層の幅と同じにすることができる。
【０１２２】
次に、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁層３２上に、共振部１４を埋め込むようにクラッド層１５を形成する材料が積層されて、絶縁層３２と一体となってクラッド層１５が形成される。本実施形態では、クラッド層１５の形成材料として、絶縁層３２の形成材料と同じ酸化シリコンを用いた。共振部１４の上のクラッド層１５の部分の厚さは、例えば、２００ｎｍとすることができる。
【０１２３】
次に、図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、クラッド層１５上に、共振波長変調層１６が積層される。共振波長変調層１６の厚さとしては、例えば、５０ｎｍとすることができる。共振波長変調層１６の形成材料としては、例えば、ポリシリコンとすることができる。
【０１２４】
そして、共振波長変調層１６がパターニングされて、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す光デバイスが得られる。共振波長変調層１６のパターニングとして、例えば、ｉ線露光法及び銅鑼エッチング法を用いることができる。２等辺三角形状にパターニングされた共振波長変調層１６の底辺の長さは、例えば、１８μｍとすることができる。図７（Ａ）及び（Ｂ）では、支持層３１が、基板１１となる。最後に、クラッド層１５と共振波長変調層１６を覆うように、素子表面全体に、厚さ１０００ｎｍ程度のクラッド層を、クラッド層１５と同じ材料を用いて形成しても良い。
【０１２５】
上述した本明細書に開示する光デバイスは、例えば、光変調器に組み込むことができる。
【０１２６】
図１７（Ａ）は、本明細書に開示する光変調器の第１実施形態を示す図である。
【０１２７】
本実施形態の光変調器２０は、マッハツェンダ干渉型光変調器であり、光を伝搬する第１コア層２１ａを有する第１光導波路２１と、光を伝搬する第２コア層２２ａを有する第２光導波路２２と、を備える。第１コア層２１ａ及び第２コア層２２ａは、クラッド層２５内に埋め込まれている。また、光変調器２０では、第１光導波路２２に第１変調信号を印加する第１電極２３と、第２光導波路２２に第２変調信号を印加する第２電極２４と、がクラッド層２５の上に配置されている。
【０１２８】
第１電極２３により、電場が印加された第１光導波路２１では、電場の大きさ及び向きに対応して屈折率が変化するので、この屈折率の変化に対応して光路長が変わるため第１光導波路２１を伝搬する伝搬光の位相が変化する。同様に、第２電極２４により、電場が印加された第２光導波路２２では、伝搬する伝搬光の位相が変化する。
【０１２９】
光変調器２０は、入力光Ｐｉを分岐して第１光導波路２１及び第２光導波路２２に送り、第１光導波路２１及び第２光導波路２２それぞれを伝搬した光を合波して、変調された光を出力光Ｐｏとして出力する。
【０１３０】
また、第１光導波路２１には、上述した第１実施形態光のデバイス１０が配置されている。
【０１３１】
即ち、光変調器２０では、第１光導波路２１が、第１コア層２１ａを伝搬する光を共振させる共振部１４と、第１コア層２１ａに沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層１６と、を有する。共振部１４は、第１コア層２１ａの一部分と、この第１コア層２１ａの一部分における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３とにより形成される。
【０１３２】
上述した光変調器２０によれば、第１光導波路２１を伝搬する光信号に対して大きな位相変化を生じさせられるので、単位光導波路あたりの位相変化量を大きくすることできるので、光導波路の長さを短くできる。また、デバイス１０は、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させることができるので、異なる波長を有する光それぞれを共振できるので、光変調器２０に入力される入力光Ｐｉが所定の波長帯域を有していても、光を共振させて変調することができる。
【０１３３】
また、光変調器２０では、第１光導波路２１のみに共振部１２及び共振波長変調層１６が配置されていたが、第２光導波路２２にも共振部１２及び共振波長変調層１６を配置しても良い。
【０１３４】
次に、上述した光変調器の第２実施形態を、図１７（Ｂ）を参照しながら以下に説明する。光変調器の第２実施形態について特に説明しない点については、上述の光変調器の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１３５】
図１７（Ｂ）は、本明細書に開示する光変調器の第２実施形態を示す図である。
【０１３６】
本実施形態の光変調器２０では、第１光導波路２１に配置された共振部の構造が異なっている。
【０１３７】
即ち、第１光導波路２１には、上述した第２実施形態の光デバイス１０が配置されている。
【０１３８】
本実施形態の光変調器２０では、第１光導波路２１が、第１コア層２１ａに沿って配置された複数のリング型光導波路１７と、複数のリング型導波路１７の上に配置された共振波長変調層１６とを有する。複数のリング型光導波路１７と共振波長変調層１６との間には、クラッド層２５が配置される。複数のリング型光導波路１６における隣り合うリング型光導波路１７同士では、リング型光導波路の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【０１３９】
共振部１４は、第１コア層２１ａの一部分と、この第１コア層２１ａの一部分に沿って配置された複数のリング型光導波路１７とにより形成される。
【０１４０】
本発明では、上述した実施形態の光デバイス及び光変調器は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１４１】
例えば、共振波長変調層がコア層に沿って幅が変化しながら延びることには、共振波長変調層が、その幅が階段状に変化しながら、コア層に沿って延びることが含まれる。
【０１４２】
また、共振部は、フォトニック結晶を用いて形成しても良い。
【０１４３】
また、上述した実施形態では、共振波長変調層は、コア層の上方に配置されていたが、共振波長変調層は、コア層の上下左右のどこに配置されても良い。
【０１４４】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１４５】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１４６】
（付記１）
光を伝搬するコア層を有し、前記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
前記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、
を備える光デバイス。
【０１４７】
（付記２）
前記共振波長変調層の厚さは、前記コア層の厚さよりも薄い付記１に記載の光デバイス。
【０１４８】
（付記３）
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記コア層の位相屈折率と同じか又は前記コア層の位相屈折率よりも小さい付記１又は２に記載の光デバイス。
【０１４９】
（付記４）
前記コア層と、前記共振波長変調層との間に位置するクラッド層を備えており、
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記クラッド層の位相屈折率よりも大きい付記１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５０】
（付記５）
前記共振部は、前記コア層に設けられた回折格子を有している付記１〜４の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５１】
（付記６）
前記共振部は、前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路を有している付記１〜４の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５２】
（付記７）
前記共振波長変調層は、前記コア層を伝搬する光の導波モードの伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布のテール部分に配置される付記１〜６の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５３】
（付記８）
前記電界強度分布のテール部分は、前記コア層を伝搬する光の導波モードの電界強度の前記伝搬方向に対して垂直な方向における距離に対する２次導関数の符号が変化する位置に対して、前記コア層とは反対側に位置する付記７に記載の光デバイス。
【０１５４】
（付記９）
前記コア層と前記共振波長変調層との間の距離は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である付記７又は８に記載の光デバイス。
【０１５５】
（付記１０）
前記共振波長変調層の幅は、光が伝搬する方向に向かって線形に変化する付記１〜９の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５６】
（付記１１）
コア層と、
前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を備え、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光デバイス。
【０１５７】
（付記１２）
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における前記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、
を有する光変調器。
【０１５８】
（付記１３）
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を有し、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光変調器。
【符号の説明】
【０１５９】
１０ 光デバイス
１１ 基板
１２ コア層
１３ 回折格子
１４ 共振部
１５ クラッド層
１６ 共振波長変調層
１７ リング光導波路
２０ 光変調器
２１ 第１光導波路
２１ａ 第１コア層
２２ 第２光導波路
２２ａ 第２コア層
２３ 第１電極
２４ 第２電極
２５ クラッド層
３０ 基板
３１ 支持層
３２ 絶縁層
３３ 半導体層
Ｃ 電界強度分布
Ｐ 変曲点
Ｗ テール部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイス及び光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光の振幅または位相を変化させる又は光を蓄積・遅延させるために光共振器が用いられている。
【０００３】
このような光共振器は、所定の共振波長を有しており、この共振波長と一致する波長を有する光を共振させる。
【０００４】
一方、光共振器の周囲の温度が変化すると、光共振器に入力される入力光の波長がずれる場合がある。このように、入力光の波長が変化して、光共振器の共振波長と一致しなくなると、光共振器は入力光を十分に共振させることができなくなるおそれがある。従って、光共振器には、その共振周波数に対して所定の幅を有することが求められる。
【０００５】
また、一つの光共振器を用いて、異なる波長を有する入力光を共振させたい場合がある。このような場合には、光共振器は、入力光が有する波長それぞれに対応する共振周波数を有することが求められる。
【０００６】
そして、上述したように、異なる波長を有する入力光それぞれを共振させるための光共振器が提案されている。
【０００７】
図１（Ａ）は、従来の例による光共振器を示す平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【０００８】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す光共振器１１０は、光を伝搬するコア層１１２と、コア層１１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１１３とを有する共振部１１４と、共振部１１４の周囲を囲むクラッド層１１５とを備える。また、光共振器１１０は、共振部１１４及びクラッド層１１５が積層される基板１１１を備える。
【０００９】
回折格子１１３は、入力側の端部から出力側の端部に向かって格子間隔が増加しており、格子間隔の周期に対応して異なる波長を有する入力光それぞれを共振できるようになっている。
【００１０】
例えば、光共振器１１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する格子間隔を有する回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１１】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する格子間隔を有する回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１２】
図２（Ａ）は、従来の他の例による光共振器を示す平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【００１３】
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す光共振器１１０は、光を伝搬するコア層１１２と、コア層１１２に沿って、コア層１１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１１７とを有する共振部１１４を備える。また、光共振器１１０は、共振部１１４の周囲を囲むクラッド層１１５と、共振部１１４及びクラッド層１１５が積層される基板１１１とを備える。
【００１４】
複数のリング型光導波路１１７は、入力側の端部から出力側の端部に向かってリングの直径が増加しており、リングの周長に対応して異なる波長を有する光それぞれを共振できるようになっている。
【００１５】
例えば、光共振器１１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する直径を有するリング型光導波路の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００１６】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する直径を有するリング型光導波路の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−１４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、上述した光共振器では、例えば、共振波長が１ｎｍだけ異なる光を共振させる場合には、格子間隔又はリング型光導波路の径の変化をサブナノメートルのオーダで形成することが求められる。
【００１９】
一方、フォトリソグラフィ又は電子ビーム描画を用いて、サブナノメートルのオーダで変化する構造を加工することは困難であるので、上述したような複数の共振波長を有する光共振器を形成することは難しい。従って、品質の安定した光デバイスを製造できないおそれがある。
【００２０】
本明細書では、上述した問題点を解決し得る光デバイス及び光変調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】
【００２１】
本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、光を伝搬するコア層を有し、上記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、上記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、を備える。
【００２２】
また、本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、コア層と、上記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、複数の上記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、複数の上記リング型光導波路と上記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、を備え、隣り合う上記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する上記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【００２３】
また、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、を備え、上記第１光導波路又は上記第２光導波路は、コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における上記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、を有する。
【００２４】
更に、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、光が伝搬するコア層を有する第１光導波路と、光が伝搬するコア層を有する第２光導波路と、を備え、上記第１光導波路又は上記第２光導波路は、コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、複数の上記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、複数の上記リング型光導波路と上記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、を有し、隣り合う上記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する上記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【発明の効果】
【００２５】
上述した本明細書に開示する光デバイスの一形態によれば、複数の共振波長を有する。
【００２６】
また、本明細書に開示する光変調器の一形態によれば、共振部が複数の共振波長を有する。
【００２７】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２８】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（Ａ）は、従来の例による光共振器を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図２】（Ａ）は、従来の他の例による光共振器を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ２−Ｘ２線断面図である。
【図３】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第１実施形態を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ３−Ｘ３線断面図である。
【図４】（Ａ）は、共振部における等価位相屈折率と光の伝搬方向の位置との関係を示す図であり、（Ｂ）は、共振部における共振波長と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。
【図５】光デバイスのコア層を伝搬する光の導波モードの光の伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布図である。
【図６】（Ａ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例１を示す図であり、（Ｂ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例２を示す図であり、（Ｃ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例３を示す図である。
【図７】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第２実施形態を示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ４−Ｘ４線断面図である。
【図８】第２実施形態の光デバイスの変形例を示す図である。
【図９】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その１）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ５−Ｘ５線断面図である。
【図１０】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その２）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ６−Ｘ６線断面図である。
【図１１】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その３）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ７−Ｘ７線断面図である。
【図１２】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第１実施形態を示す図（その４）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ８−Ｘ８線断面図である。
【図１３】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その１）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ９−Ｘ９線断面図である。
【図１４】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その２）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１０−Ｘ１０線断面図である。
【図１５】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その３）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１１−Ｘ１１線断面図である。
【図１６】（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの製造方法の第２実施形態を示す図（その４）であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＸ１２−Ｘ１２線断面図である。
【図１７】（Ａ）は、本明細書に開示する光変調器の第１実施形態を示す図であり、（Ｂ）は、本明細書に開示する光変調器の第２実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本明細書で開示する光デバイスの好ましい第１実施形態を、図面を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００３１】
図３（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第１実施形態を示す平面図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＸ３−Ｘ３線断面図である。
【００３２】
本実施形態の光デバイス１０は、入力した入力光Ｐｉを伝搬する縦長のコア層１２を有し、コア層１２を伝搬する光を共振させる共振部１４と、共振部１４の周りを囲むクラッド層１５と、コア層１２の長手方向に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層１６とを備える。また、光デバイス１０は、共振部１４及びクラッド層１５が積層される基板１１を備える。コア層１２の長手方向は、光デバイス１０を光が伝搬する方向と一致する。
【００３３】
光デバイス１０では、光が伝搬する方向における共振部１４の共振波長が変化するので、所定の帯域内の波長を有する入力光Ｐｉを共振させることができる。即ち、光デバイス１０は、異なる波長を有する入力光λ１，λ２それぞれを共振させることができる。
【００３４】
例えば、光デバイス１０は、入力光Ｐｉを共振させることにより、光を蓄積して、光の伝達を遅延させる光遅延器として使用することができる。また、光デバイス１０は、入力光Ｐｉを共振させることにより、光の遅延時間を変化させる分散補償器として使用することができる。
【００３５】
共振部１４は、コア層１２と同様に縦長の形状を有している。また、共振部１４は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３を有する。コア層１２と回折格子１３とは一体に形成されている。コア層１２は、光デバイス１０の長手方向の両端部に亘って延びており、入力側の端部から入力した入力光Ｐｉを伝搬し、共振した光を出力側の端部から出力光Ｐｏとして出力する。
【００３６】
回折格子１３は、同じ格子間隔で、即ち同じ周期で、コア層１２の長手方向の両側部に対向するように配置されており、格子間隔の周期に対応する波長を有する光を共振させる。
【００３７】
光デバイス１０の回折格子１３は、同じ格子間隔で形成されるので、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて形成することができる。
【００３８】
クラッド層１５は、コア層１２を伝搬する光を、コア層１２の内部に閉じ込める働きを有する。この観点から、クラッド層１５の位相屈折率は、コア層１２の位相屈折率よりも小さいことが好ましい。
【００３９】
位相屈折率は、光の位相速度に影響を与える屈折率であり、真空中の光速を物質中の光速（位相速度）で割った値となる。
【００４０】
図３（Ａ）に示すように、共振波長変調層１６は、共振部１４の長手方向（図３（Ａ）中のＸ方向）において回折格子１３が設けられた領域に配置されており、縦長の形状を有している。また、図３（Ｂ）に示すように、共振波長変調層１６は、共振部１５の上にクラッド層１５を介して配置される。
【００４１】
共振波長変調層１６の幅Ｗは、光が伝搬する方向に向かって線形に変化している。具体的には、共振波長変調層１６の幅Ｗは、光の伝搬方向Ｘの増加と共に線形に増加している。共振波長変調層１６の幅方向の中心は、コア層１２の幅方向の中心と一致させて、クラッド層１５の上に配置されることが好ましい。共振波長変調層１６は、幅方向の中心線に対して対称な形状を有していることが好ましい。光デバイス１０では、共振波長変調層１６は、２等辺三角形の形状を有しており、底辺の向きが、コア層１２の長手方向Ｘに対して直交している。
【００４２】
光デバイス１０の共振波長変調層１６は、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて形成することができる。
【００４３】
ここで、共振部１４の回折格子１３が形成されている部分の共振波長は、下記の式（１）で表される。
【００４４】
λｍ＝２ｎｅΛ／ｍ （１）
【００４５】
ここで、ｎｅはコア層１２の等価位相屈折率であり、Λは回折格子１３の周期であり、ｍは回折格子の次数である。
【００４６】
等価位相屈折率ｎｅは、コア層１２の位相屈折率及びクラッド層の１５の位相屈折率と共に、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響を受ける。そして、コア層１２が共振波長変調層１６に覆われている幅Ｗが、光の伝搬方向Ｘにおいて変化しているので、共振波長変調層１６が配置される領域では、等価位相屈折率ｎｅは、光の伝搬方向Ｘにおいて変化する。
【００４７】
図４（Ａ）は、共振部における等価位相屈折率と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。図４（Ｂ）は、共振部における共振波長と光の伝搬方向の位置との関係を示す図である。
【００４８】
共振部１４における等価位相屈折率ｎｅは、共振波長変調層１６の幅Ｗの増加と共に増加する。そして、共振部１４における共振波長は、式（１）に示す関係から、等価位相屈折率ｎｅの増加と共に増加する。即ち、共振部１４における共振波長は、コア層１２に沿って増加する。
【００４９】
このように、光デバイス１０は、所定の幅の共振波長帯域を有しており、この帯域に含まれる波長を有する光を共振させることができる。
【００５０】
例えば、光共振器１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する共振波長を有する共振波長変調層１６の幅の位置における回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００５１】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する共振波長を有する共振波長変調層１６の幅の位置における回折格子の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【００５２】
図５は、光デバイスのコア層を伝搬する光の導波モードの光の伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布図である。
【００５３】
コア層１２を伝搬する光の導波モードの電界強度は、光の伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚ（図３（Ｂ）参照）において、図５に示すような分布を有している。図５の横軸Ｚのゼロの位置は、コア層１２の中心に対応する。
【００５４】
導波モードの電界強度は、Ｚ方向において、コア層１２を超えて、クラッド層１５及び共振波長変調層１６にまで分布している。このように、導波モードの電界強度が、共振波長変調層１６までに亘って分布しているので、等価位相屈折率ｎｅに対して、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が及ぶことになる。
【００５５】
共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が近いと、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が大きくなる。そして、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が近づく程、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が大きく変化する。このような場合に、精確な幅を有する共振波長帯域を得るためには、コア層の長手方向Ｘにおける共振波長変調層１６の幅Ｗの変化率を小さくすることにより、共振波長の変化幅を小さくすることが求められる場合がある。ただし、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化率を小さくすることは、即ち共振波長変調層１６の２つの斜辺の傾きを小さくすることは、共振波長変調層１６を製造する上で、サブナノメートルのオーダで変化する構造を製造することが求められるおそれがある。
【００５６】
従って、所定の幅の共振波長帯域を得るためには、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、共振波長変調層１６の製造が可能な寸法を有する程度に、離すことが好ましい。
【００５７】
このような観点から、共振波長変調層１６は、コア層１２を伝搬する光の導波モードの伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚにおける電界強度分布Ｃのテール部分（図５参照）に配置されることが好ましい。ここで、電界強度分布Ｃのテール部分は、コア層１２を伝搬する光の導波モードの電界強度の伝搬方向Ｘに対して垂直な方向Ｚにおける距離に対する２次導関数の符号が変化する位置Ｐに対して、コア層１２とは反対側に位置する部分Ｗである。位置Ｐは、電界強度の変曲点である。更に説明すると、電界強度分布Ｃは、コア層１２を中心に基板１１側及び共振波長変調層１６側に亘っているので、部分Ｗは、位置Ｐに対して、基板１１とは反対側の領域にある。
【００５８】
一方、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離れていると、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が小さくなる。そして、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離れる程、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が減少してくる。従って、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離が離過ぎていると、共振波長変調層１６の幅Ｗの変化に対して、共振波長の変化幅が僅かとなるので、所定の幅の共振波長帯域を得ることができなくなるおそれがある。
【００５９】
従って、所定の幅の共振波長帯域を得るためには、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、等価位相屈折率ｎｅに対する共振波長変調層１６の位相屈折率の影響が小さくなり過ぎない程度であることが好ましい。
【００６０】
このような観点から、共振波長変調層１６のＺ方向の位置は、電界強度分布Ｃのピーク値に対して、電界強度の値が１／１００００以上１／１０以下、特に、電界強度の値が１／１０００以上１／１００以下、更には、電界強度の値が１／５００以上１／２００以下の領域Ｖ（図５参照）に配置されることが好ましい。
【００６１】
例えば、共振部１４及び共振波長変調層１６がシリコンを用いて形成され、クラッド層が酸化シリコンを用いて形成される場合には、共振波長変調層１６とコア層１５との間の距離は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、特に１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下、更に特に１７５ｎｍ以上２２５ｎｍ以下とすることが、上述した観点から好ましい。このようにして、光デバイス１０は、共振波長帯域として、例えば、１ｎｍから２０ｎｍの範囲を得ることができる。
【００６２】
次に、共振波長変調層１６の位相屈折率と、コア層１２及びクラッド層１５の位相屈折率との関係を以下に説明する。
【００６３】
共振波長変調層１６の位相屈折率が、コア層１２の位相屈折率よりも大きいと、コア層１２を伝搬する光が共振波長変調層１６の方へ移動してくるので、コア層１２を伝搬する光が減少するおそれがある。
【００６４】
このような観点から、共振波長変調層１６の位相屈折率は、コア層１２の位相屈折率と同じか又はコア層１２の位相屈折率よりも小さいことが好ましい。特に、共振波長変調層１６の位相屈折率を、コア層１２の位相屈折率と同じ値にすると、光デバイス１０の光学特性の設計が容易となる利点がある。また、共振波長変調層１６の位相屈折率がコア層１２の位相屈折率よりも小さ過ぎると、等価位相屈折率ｎｅへの共振波長変調層１６の影響が小さくなるおそれがある。
【００６５】
また、共振波長変調層１６の位相屈折率ｎｅは、クラッド層１５の位相屈折率よりも大きいことが好ましい。一方、共振波長変調層１６の位相屈折率ｎｅが、クラッド層１５よりも位相屈折率が小さいと、等価位相屈折率ｎｅへの共振波長変調層１６の影響が小さくなる。
【００６６】
また、共振波長変調層１６の位相屈折率の大きさにも依存するが、共振波長変調層１６の厚さは、コア層１２の厚さよりも薄いことが好ましい。共振波長変調層１６の厚さが、コア層１２よりも厚いと、コア層１２を伝搬する光が共振波長変調層１６の方へ移動してくるので、コア層１２を伝搬する光が減少するおそれがあるためである。
【００６７】
なお、共振波長変調層１６の位相屈折率が大きい場合には、共振波長変調層１６の厚さが薄くても、等価位相屈折率ｎｅを変化させることができる。一方、共振波長変調層１６の位相屈折率が小さい場合には、共振波長変調層１６を厚くしないと、等価位相屈折率ｎｅを十分に変化させることができないおそれがある。
【００６８】
以上が、共振波長変調層１６の位相屈折率と、コア層１２及びクラッド層１５の位相屈折率との関係の説明である。
【００６９】
上述したような観点を考慮して、所望の共振波長帯域を得られるように、光デバイス１０が設計される。例えば、光デバイス１０で共振させたい波長の下限値λ１と上限値λ２とが決定されると、式（１）を用いて、対応する等価位相屈折率ｎ１及びｎ２が定まる。そして、等価位相屈折率ｎ１及びｎ２が得られる共振波長変調層１６の幅Ｗ１、Ｗ２それぞれが決定されて、共振波長変調層１６の寸法は、これらの幅Ｗ１、Ｗ２を含むように設計される。なお、共振波長変調層１６の斜辺の傾きは、共振波長変調層１６又は光デバイス１０の長手方向の寸法によっても決定され得る。
【００７０】
光デバイス１０の形成材料としては、化合物半導体又はシリコン又はこれらの酸化物等を用いることができる。特に、シリコン又はその酸化物を用いて光デバイス１０を形成する場合には、従来のシリコン半導体の製造技術を用いて、シリコン基板上に複数の光デバイスを製造することができ、且つ他のシリコン半導体素子と組み合わせて製造することが容易となる利点がある。
【００７１】
上述した本実施形態の光デバイス１０によれば、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させることができるので、異なる波長を有する光それぞれを共振できる。
【００７２】
また、光デバイス１０は、回折格子１３及び共振波長変調層１６等の加工を、従来のフォトリソグラフィ又は電子ビーム描画等の半導体製造技術を用いて行うことができるので、品質の安定した光デバイスを製造可能である。
【００７３】
次に、上述した第１実施形態の光デバイスの変形例１〜３を、図面を参照して以下に説明する。
【００７４】
図６（Ａ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例１を示す図である。
【００７５】
変形例１の光デバイス１０は、共振波長変調層１６の形状が、上述した第１実施形態とは異なっている。
【００７６】
本変形例では、共振波長変調層１６の幅Ｗが、コア層１２の長手方向において、非線形に変化している。具体的には、第１実施形態における２等辺三角形の形状であった共振波長変調層の斜辺の形状が幅方向の内側に凸に湾曲した形状となっている。
【００７７】
このように、共振波長変調層１６の幅Ｗは、コア層１２の長手方向において、例えば、放物線状又は双曲線状に変化していても良い。また、共振波長変調層１６の幅Ｗは、幅方向の外側に凸に湾曲するように変化していても良い。
【００７８】
図６（Ｂ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例２を示す図である。
【００７９】
本変形例では、共振波長変調層１６の幅Ｗが、コア層１２の長手方向において、減少した後再び増加している。
【００８０】
具体的には、共振波長変調層１６は、２つの２等辺三角形が頂角を対向させた形状となっている。即ち、共振波長変調層１６の幅Ｗは、コア層１２の長手方向において、線形に減少してゼロになった後、再び線形に増加している。
【００８１】
図６（Ｃ）は、第１実施形態の光デバイスの変形例３を示す図である。図６（Ｃ）は、図３（Ｂ）に対応する断面図である。
【００８２】
本変形例では、クラッド層１５の上側の部分に溝１５ａが形成されており、この溝１５ａの部分が共振波長変調層１６となっている。共振波長変調層１６内には、例えば空気が充填されており、共振波長変調層１６の位相屈折率は、空気の位相屈折率となる。
【００８３】
なお、溝１５ａに、空気以外の材料を充填して、共振波長変調層１６としても良い。
【００８４】
また、上述した第１実施形態及び変形例では、回折格子１３は、コア層１２における長手方向の両側部に設けられていたが、回折格子１３は、コア層１２の共振波長変調層１６側の面及び基板１１側の面に設けても良い。
【００８５】
次に、上述した光デバイスの第２実施形態を、図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら以下に説明する。第２実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【００８６】
図７（Ａ）は、本明細書に開示する光デバイスの第２実施形態を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＸ４−Ｘ４線断面図である。
【００８７】
本実施形態の光デバイス１０では、共振部１４が、コア層１２と、コア層１２に沿ってコア層１２を伝搬する光と結合可能に配置された複数のリング型光導波路１７と、を有する。また、光デバイス１０は、複数のリング型光導波路１７の上に配置された共振波長変調層１６を備える。
【００８８】
図７（Ｂ）に示すように、コア層１２及び複数のリング型光導波路１７は、クラッド層１５内に埋め込まれており、複数のリング型光導波路１７と共振波長変調層１６との間にクラッド層１６が配置されている。
【００８９】
本実施形態では、共振部１４が、回折格子ではなく、複数のリング型光導波路１７を有している点が、上述した第１実施形態とは異なっている。
【００９０】
複数のリング型光導波路１７同士は、互いには光結合しないように離間して配置されている。各リング型光導波路１７は、同じ寸法を有している。リング型光導波路１７は、閉じた光導波路の形状を有していればよい。図７（Ａ）に示す例では、リング型光導波路１７は、円形状を有する。
【００９１】
図７（Ａ）に示すように、共振波長変調層１６の幅Ｗは、光が伝搬する方向に向かって線形に変化している。共振波長変調層１６は、共振部１４の長手方向（図７（Ａ）中のＸ方向）において全てのリング型光導波路１７の上を覆うように配置されており、縦長の形状を有している。共振波長変調層１６の幅方向の中心は、複数のリング型光導波路１７それぞれの幅方向の中心と一致させて、クラッド層１５の上に配置されることが好ましい。
【００９２】
隣り合うリング型光導波路１７同士では、各リング型光導波路１７の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【００９３】
更に説明すると、図７（Ａ）に示す例では、コア層１２に沿って、５つのリング型光導波路１７が配置されており、それぞれが共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分が左側から順にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５として示されている。上述したように、５つのリング型光導波路１７の円周の長さは同じである。
【００９４】
そして、左側から１番目に位置するリング型光導波路１７の部分Ｓ１の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合は、隣のリング型光導波路１７の部分Ｓ２の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合とは異なっている。即ち、部分Ｓ１の長さと部分Ｓ２の長さとは異なっており、部分Ｓ２の長さの方が長い。
【００９５】
同様に、左側から２番目に位置するリング型光導波路１７の部分Ｓ２の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合は、隣のリング型光導波路１７の部分Ｓ３の長さがリング型光導波路１７の円周の長さに対して占める割合とは異なっている。即ち、部分Ｓ２の長さと部分Ｓ３の長さとは異なっており、部分Ｓ３の長さの方が長い。
【００９６】
以下、同様に、部分Ｓ３の長さと部分Ｓ４の長さとは異なっており、部分Ｓ４の長さと部分Ｓ４の長さとは異なっており、長さは、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の順番に長くなっている。
【００９７】
このように、光デバイス１０では、共振波長変調層１６に覆われている各リング型光導波路１７の部分の長さが互いに異なっているので、リング型光導波路の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なることになる。
【００９８】
ここで、共振部１４のリング型光導波路１７が形成されている部分の共振波長は、下記の式（２）で表される。
【００９９】
λｍ＝ｎａｅ２πＲ／ｍ （２）
【０１００】
ここで、ｎａｅはリング型光導波路１７の平均等価位相屈折率であり、Ｒはリング型光導波路１７の半径であり、ｍは回折格子の次数である。
【０１０１】
リング型光導波路１７の等価位相屈折率は、共振波長変調層１６に覆われている部分では、リング型光導波路１７の位相屈折率及びクラッド層の１５の位相屈折率と共に、共振波長変調層１６の位相屈折率の影響を受ける。一方、共振波長変調層１６に覆われていない部分では、リング型光導波路１７の等価位相屈折率は、リング型光導波路１７の位相屈折率及びクラッド層の１５のみの影響を受ける。リング型光導波路１７の平均等価位相屈折率ｎａｅは、共振波長変調層１６に覆われている部分の等価位相屈折率と、共振波長変調層１６に覆われていない部分の等価位相屈折率とが平均された等価位相屈折率となる。そして、各リング型光導波路１７では、共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の長さが異なるため、それぞれのリング型光導波路１７に対する共振波長変調層１６の等価位相屈折率への影響が異なっている。従って、各リング型光導波路１７の平均等価位相屈折率ｎａｅも異なっている。
【０１０２】
リング型光導波路１７における平均等価位相屈折率ｎａｅは、共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の長さの増加と共に増加する。そして、共振部１４における共振波長は、式（２）に示す関係から、平均等価位相屈折率ｎａｅの増加と共に増加する。
【０１０３】
このように、光デバイス１０は、所定の幅の共振波長帯域を有しており、この帯域に含まれる波長を有する光を共振させることができる。
【０１０４】
例えば、光共振器１０に入力した波長λ１を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ１と共振する共振波長を有するリング型光導波路１７の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【０１０５】
同様に、波長λ１とは異なる波長λ２を有する入力光Ｐｉは、コア層１２を伝搬しながら、波長λ２と共振する共振波長を有するリング型光導波路１７の部分で共振された後、出力光Ｐｏとして出力される。
【０１０６】
図７（Ａ）に示す例では、光デバイス１０は、５つのリング型光導波路を有しているが、リング型光導波路の数及び半径は、共振させたい波長の帯域等に応じて適宜設定し得る。
【０１０７】
上述した本実施形態の光デバイス１０によれば、第１実施形態の光デバイスと同様の効果が奏される。
【０１０８】
次に、上述した第２実施形態の光デバイスの変形例を、図面を参照して以下に説明する。
【０１０９】
図８は、第２実施形態の光デバイスの変形例を示す図である。
【０１１０】
本変形例の光デバイス１０は、リング型光導波路１７がレーストラック形状を有しており、直線状の光導波路の部分で、コア層１２と光結合している。このように、直線状の光導波路の部分で、コア層１２と光結合する場合には、コア層１２とリング型光導波路１７との間の距離を長くしても結合効率を大きくできる利点がある。
【０１１１】
次に、上述した光デバイスの製造方法の好ましい第１実施形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。
【０１１２】
まず、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支持層３１と絶縁層３２と半導体層３３とを有する基板３０を用意する。本実施形態では、基板３０として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる。支持層３１はシリコン基板であり、絶縁層はシリコン酸化層であり、半導体層３３は単結晶シリコン層である。半導体層３３の厚さとしては、例えば、２２０ｎｍとすることができる。
【０１１３】
なお、基板３０は、ＳＯＩ基板を用いるのではなく、支持層３１上に絶縁層３２及び半導体層３３を形成して用意しても良い。
【０１１４】
次に、図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体層３３がパターニングされて、コア層１２と回折格子１３とを有する共振部１４が形成される。パターニングとしては、電子ビーム描画法及びドライエッチング法を用いることができる。コア層の幅としては、例えば、４５０ｎｍとすることができる。
【０１１５】
次に、図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁層３２上に、共振部１４を埋め込むようにクラッド層１５を形成する材料が積層されて、絶縁層３２と一体となってクラッド層１５が形成される。本実施形態では、クラッド層１５の形成材料として、絶縁層３２の形成材料と同じ酸化シリコンを用いた。共振部１４の上のクラッド層１５の部分の厚さは、例えば、２００ｎｍとすることができる。
【０１１６】
次に、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、クラッド層１５上に、共振波長変調層１６が積層される。共振波長変調層１６の厚さとしては、例えば、５０ｎｍとすることができる。共振波長変調層１６の形成材料としては、例えば、ポリシリコンとすることができる。
【０１１７】
そして、共振波長変調層１６がパターニングされて、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す光デバイスが得られる。共振波長変調層１６のパターニングとして、例えば、ｉ線露光法及びドライエッチング法を用いることができる。２等辺三角形状にパターニングされた共振波長変調層１６の底辺の長さは、例えば、５００ｎｍとすることができる。図３（Ａ）及び（Ｂ）では、支持層３１が、基板１１となる。最後に、クラッド層１５と共振波長変調層１６を覆うように、素子表面全体に、厚さ１０００ｎｍ程度のクラッド層を、クラッド層１５と同じ材料を用いて形成しても良い。
【０１１８】
次に、上述した光デバイスの製造方法の好ましい第２実施形態を、図面を参照しながら、以下に説明する。
【０１１９】
まず、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、支持層３１と絶縁層３２と半導体層３３とを有する基板３０を用意する。本実施形態では、基板３０として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いる。支持層３１はシリコン基板であり、絶縁層はシリコン酸化層であり、半導体層３３は単結晶シリコン層である。半導体層３３の厚さとしては、例えば、２２０ｎｍとすることができる。
【０１２０】
なお、基板３０は、ＳＯＩ基板を用いるのではなく、支持層３１上に絶縁層３２及び半導体層３３を形成して用意しても良い。
【０１２１】
次に、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、半導体層３３がパターニングされて、コア層１２と複数のリング型光導波路１７とを有する共振部１４が形成される。パターニングとしては、電子ビーム描画法及びドライエッチング法を用いることができる。コア層の幅としては、例えば、４５０ｎｍとすることができる。リング型光導波路１７の直径としては、例えば、１６μｍとすることができる。また、リング型光導波路１７の幅としては、例えば、コア層の幅と同じにすることができる。
【０１２２】
次に、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、絶縁層３２上に、共振部１４を埋め込むようにクラッド層１５を形成する材料が積層されて、絶縁層３２と一体となってクラッド層１５が形成される。本実施形態では、クラッド層１５の形成材料として、絶縁層３２の形成材料と同じ酸化シリコンを用いた。共振部１４の上のクラッド層１５の部分の厚さは、例えば、２００ｎｍとすることができる。
【０１２３】
次に、図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、クラッド層１５上に、共振波長変調層１６が積層される。共振波長変調層１６の厚さとしては、例えば、５０ｎｍとすることができる。共振波長変調層１６の形成材料としては、例えば、ポリシリコンとすることができる。
【０１２４】
そして、共振波長変調層１６がパターニングされて、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す光デバイスが得られる。共振波長変調層１６のパターニングとして、例えば、ｉ線露光法及び銅鑼エッチング法を用いることができる。２等辺三角形状にパターニングされた共振波長変調層１６の底辺の長さは、例えば、１８μｍとすることができる。図７（Ａ）及び（Ｂ）では、支持層３１が、基板１１となる。最後に、クラッド層１５と共振波長変調層１６を覆うように、素子表面全体に、厚さ１０００ｎｍ程度のクラッド層を、クラッド層１５と同じ材料を用いて形成しても良い。
【０１２５】
上述した本明細書に開示する光デバイスは、例えば、光変調器に組み込むことができる。
【０１２６】
図１７（Ａ）は、本明細書に開示する光変調器の第１実施形態を示す図である。
【０１２７】
本実施形態の光変調器２０は、マッハツェンダ干渉型光変調器であり、光を伝搬する第１コア層２１ａを有する第１光導波路２１と、光を伝搬する第２コア層２２ａを有する第２光導波路２２と、を備える。第１コア層２１ａ及び第２コア層２２ａは、クラッド層２５内に埋め込まれている。また、光変調器２０では、第１光導波路２２に第１変調信号を印加する第１電極２３と、第２光導波路２２に第２変調信号を印加する第２電極２４と、がクラッド層２５の上に配置されている。
【０１２８】
第１電極２３により、電場が印加された第１光導波路２１では、電場の大きさ及び向きに対応して屈折率が変化するので、この屈折率の変化に対応して光路長が変わるため第１光導波路２１を伝搬する伝搬光の位相が変化する。同様に、第２電極２４により、電場が印加された第２光導波路２２では、伝搬する伝搬光の位相が変化する。
【０１２９】
光変調器２０は、入力光Ｐｉを分岐して第１光導波路２１及び第２光導波路２２に送り、第１光導波路２１及び第２光導波路２２それぞれを伝搬した光を合波して、変調された光を出力光Ｐｏとして出力する。
【０１３０】
また、第１光導波路２１には、上述した第１実施形態光のデバイス１０が配置されている。
【０１３１】
即ち、光変調器２０では、第１光導波路２１が、第１コア層２１ａを伝搬する光を共振させる共振部１４と、第１コア層２１ａに沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層１６と、を有する。共振部１４は、第１コア層２１ａの一部分と、この第１コア層２１ａの一部分における長手方向の両側部に設けられた回折格子１３とにより形成される。
【０１３２】
上述した光変調器２０によれば、第１光導波路２１を伝搬する光信号に対して大きな位相変化を生じさせられるので、単位光導波路あたりの位相変化量を大きくすることできるので、光導波路の長さを短くできる。また、デバイス１０は、光が伝搬する方向における共振部の共振波長を変化させることができるので、異なる波長を有する光それぞれを共振できるので、光変調器２０に入力される入力光Ｐｉが所定の波長帯域を有していても、光を共振させて変調することができる。
【０１３３】
また、光変調器２０では、第１光導波路２１のみに共振部１２及び共振波長変調層１６が配置されていたが、第２光導波路２２にも共振部１２及び共振波長変調層１６を配置しても良い。
【０１３４】
次に、上述した光変調器の第２実施形態を、図１７（Ｂ）を参照しながら以下に説明する。光変調器の第２実施形態について特に説明しない点については、上述の光変調器の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１３５】
図１７（Ｂ）は、本明細書に開示する光変調器の第２実施形態を示す図である。
【０１３６】
本実施形態の光変調器２０では、第１光導波路２１に配置された共振部の構造が異なっている。
【０１３７】
即ち、第１光導波路２１には、上述した第２実施形態の光デバイス１０が配置されている。
【０１３８】
本実施形態の光変調器２０では、第１光導波路２１が、第１コア層２１ａに沿って配置された複数のリング型光導波路１７と、複数のリング型導波路１７の上に配置された共振波長変調層１６とを有する。複数のリング型光導波路１７と共振波長変調層１６との間には、クラッド層２５が配置される。複数のリング型光導波路１６における隣り合うリング型光導波路１７同士では、リング型光導波路の全長に対する共振波長変調層１６に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている。
【０１３９】
共振部１４は、第１コア層２１ａの一部分と、この第１コア層２１ａの一部分に沿って配置された複数のリング型光導波路１７とにより形成される。
【０１４０】
本発明では、上述した実施形態の光デバイス及び光変調器は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１４１】
例えば、共振波長変調層がコア層に沿って幅が変化しながら延びることには、共振波長変調層が、その幅が階段状に変化しながら、コア層に沿って延びることが含まれる。
【０１４２】
また、共振部は、フォトニック結晶を用いて形成しても良い。
【０１４３】
また、上述した実施形態では、共振波長変調層は、コア層の上方に配置されていたが、共振波長変調層は、コア層の上下左右のどこに配置されても良い。
【０１４４】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１４５】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１４６】
（付記１）
光を伝搬するコア層を有し、前記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
前記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、
を備える光デバイス。
【０１４７】
（付記２）
前記共振波長変調層の厚さは、前記コア層の厚さよりも薄い付記１に記載の光デバイス。
【０１４８】
（付記３）
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記コア層の位相屈折率と同じか又は前記コア層の位相屈折率よりも小さい付記１又は２に記載の光デバイス。
【０１４９】
（付記４）
前記コア層と、前記共振波長変調層との間に位置するクラッド層を備えており、
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記クラッド層の位相屈折率よりも大きい付記１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５０】
（付記５）
前記共振部は、前記コア層に設けられた回折格子を有している付記１〜４の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５１】
（付記６）
前記共振部は、前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路を有している付記１〜４の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５２】
（付記７）
前記共振波長変調層は、前記コア層を伝搬する光の導波モードの伝搬方向に対して垂直な方向における電界強度分布のテール部分に配置される付記１〜６の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５３】
（付記８）
前記電界強度分布のテール部分は、前記コア層を伝搬する光の導波モードの電界強度の前記伝搬方向に対して垂直な方向における距離に対する２次導関数の符号が変化する位置に対して、前記コア層とは反対側に位置する付記７に記載の光デバイス。
【０１５４】
（付記９）
前記コア層と前記共振波長変調層との間の距離は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である付記７又は８に記載の光デバイス。
【０１５５】
（付記１０）
前記共振波長変調層の幅は、光が伝搬する方向に向かって線形に変化する付記１〜９の何れか一項に記載の光デバイス。
【０１５６】
（付記１１）
コア層と、
前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を備え、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光デバイス。
【０１５７】
（付記１２）
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における前記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、
を有する光変調器。
【０１５８】
（付記１３）
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を有し、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光変調器。
【符号の説明】
【０１５９】
１０ 光デバイス
１１ 基板
１２ コア層
１３ 回折格子
１４ 共振部
１５ クラッド層
１６ 共振波長変調層
１７ リング光導波路
２０ 光変調器
２１ 第１光導波路
２１ａ 第１コア層
２２ 第２光導波路
２２ａ 第２コア層
２３ 第１電極
２４ 第２電極
２５ クラッド層
３０ 基板
３１ 支持層
３２ 絶縁層
３３ 半導体層
Ｃ 電界強度分布
Ｐ 変曲点
Ｗ テール部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を伝搬するコア層を有し、前記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
前記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、
を備える光デバイス。
【請求項２】
前記共振波長変調層の厚さは、前記コア層の厚さよりも薄い請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記コア層の位相屈折率と同じか又は前記コア層の位相屈折率よりも小さい請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記共振部は、前記コア層に設けられた回折格子を有している請求項１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記共振部は、前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路を有している請求項１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
コア層と、
前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を備え、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光デバイス。
【請求項７】
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における前記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、
を有する光変調器。
【請求項８】
光が伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光が伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を有し、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光変調器。
【請求項１】
光を伝搬するコア層を有し、前記コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
前記コア層に沿って幅が変化しながら延びる共振波長変調層と、
を備える光デバイス。
【請求項２】
前記共振波長変調層の厚さは、前記コア層の厚さよりも薄い請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記共振波長変調層の位相屈折率は、前記コア層の位相屈折率と同じか又は前記コア層の位相屈折率よりも小さい請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記共振部は、前記コア層に設けられた回折格子を有している請求項１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記共振部は、前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路を有している請求項１〜３の何れか一項に記載の光デバイス。
【請求項６】
コア層と、
前記コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型光導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を備え、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光デバイス。
【請求項７】
光を伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光を伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層を伝搬する光を共振させる共振部と、
コア層に沿って幅が変化しながら延びており、光が伝搬する方向における前記共振部の共振波長を変化させる共振波長変調層と、
を有する光変調器。
【請求項８】
光が伝搬するコア層を有する第１光導波路と、
光が伝搬するコア層を有する第２光導波路と、
を備え、
前記第１光導波路又は前記第２光導波路は、
コア層に沿って配置された複数のリング型光導波路と、
複数の前記リング型導波路の上に配置された共振波長変調層と、
複数の前記リング型光導波路と前記共振波長変調層との間に配置されたクラッド層と、
を有し、
隣り合う前記リング型光導波路同士では、光導波路の全長に対する前記共振波長変調層に覆われている光導波路の部分の長さの割合が異なっている光変調器。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１９８２７４（Ｐ２０１２−１９８２７４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０５７０（Ｐ２０１１−６０５７０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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