光導波路素子
【課題】隣接するチャネル型光導波路の間隙からの光の漏れを少なくする。
【解決手段】基板２０と、平面型光導波路１６、平面型光導波路の一端面１６ａに放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路１４、及び、平面型光導波路の一端面に対向する他端面１６ｂに接続されている入力用光導波路１２を含む光導波路構造体１８と、基板の一方の主面２０ａ上に設けられていて、光導波路構造体を囲む被覆膜２２と、を備え、被覆膜の屈折率が光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、複数のチャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、主面に平行な方向の幅が、平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅する。
【解決手段】基板２０と、平面型光導波路１６、平面型光導波路の一端面１６ａに放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路１４、及び、平面型光導波路の一端面に対向する他端面１６ｂに接続されている入力用光導波路１２を含む光導波路構造体１８と、基板の一方の主面２０ａ上に設けられていて、光導波路構造体を囲む被覆膜２２と、を備え、被覆膜の屈折率が光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、複数のチャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、主面に平行な方向の幅が、平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平面型光導波路に複数のチャネル型光導波路を接続した光導波路素子において、隣接するチャネル型光導波路の間隙からの光の漏れを少なくした、波長分離素子等の光導波路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光回路の小型化と量産化を目的として、Ｓｉを導波路材料として用いる技術が注目を集めている。Ｓｉ細線光導波路では、Ｓｉのコアの全周囲を、ＳｉＯ２のクラッドで被覆した構造が用いられる。Ｓｉ細線光導波路は、コアとクラッドの屈折率差が非常に大きいために、光を強くコアに閉じ込めることが可能である。また、Ｓｉ細線光導波路では、この大きな屈折率差を利用して、光を１μｍ程度の小さい曲率半径で曲げる曲線導波路を実現することができる。さらに、Ｓｉ細線光導波路では、Ｓｉ電子デバイスでの加工技術が利用できるために、きわめて微細なサブミクロンの断面構造を実現できる。これらのことから、Ｓｉ細線光導波路によれば、他の構造では不可能な、Ｓｉ電子デバイスと同サイズの光回路が実現可能であるので、光と電子とをチップ上で融合する有力な技術として注目されている。
【０００３】
Ｓｉ細線光導波路の一応用例として、波長分離素子が挙げられる（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。これらの文献に開示された波長分離素子は、いわゆるＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）と呼ばれる素子である。ＡＷＧは、平面型光導波路と、この平面型光導波路に接続された多数のチャネル型光導波路とで構成されている。従来、Ｓｉ細線光導波路を利用したＡＷＧでは、隣接するチャネル型光導波路間の間隙から大量の光が漏れ出すことが問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５９７１８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ｖｏｌ．１６，ｐ．３３，２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、特許文献１及び非特許文献１では、光の漏れ出しを抑えるために、チャネル型光導波路に、厚み方向のテーパ構造を作成していた。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１のＡＷＧは、基板の厚み方向に加工をする必要があるため、構造及び製造工程が複雑であった。
【０００７】
この発明は、上述した課題に鑑みなされたものである。従って、この発明の目的は、平面型光導波路に接続された隣接するチャネル型光導波路の間隙からの光の漏れを少なくした光導波路素子であって、構造及び製造工程が簡単なものを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は鋭意検討の結果、平面型光導波路に接続されたチャネル型光導波路を平面型光導波路から離間するにつれて拡幅することにより、上述の課題を解決できることに想到した。
【０００９】
この発明の光導波路素子は、基板と、光導波路構造体と、被覆膜とを備えている。
【００１０】
光導波路構造体は、平面型光導波路、この平面型光導波路の一端面に放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路、及び、平面型光導波路の一端面に対向する他端面に接続されている入力用光導波路を含む。被覆膜は、基板の一方の主面上に設けられていて、光導波路構造体を囲む。
【００１１】
そして、被覆膜の屈折率が光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、複数のチャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、主面に平行な方向の幅が、平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の光導波路素子は、平面型光導波路から離間するにつれて幅が徐々に拡幅するチャネル型光導波路を用いている。このため、平面型光導波路近傍において隣接するチャネル型光導波路間の間隙に広がっていた光は、平面型光導波路から離間するように伝搬するにつれて、いわば拡幅するチャネル型光導波路内部に吸い寄せられる。その結果、間隙からの光の漏れを少なくすることができる。
【００１３】
また、平面型光導波路の一端面におけるチャネル型光導波路内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙内での光強度の積分値とを等しくすることにより、平面型光導波路からチャネル型光導波路への光の結合時に、間隙からの光の漏れ出しを小さくすることができる。また、この発明の光導波路素子は、基板の厚み方向に加工を行う必要が無いため構造、及び、製造工程が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は、光導波路素子の構成を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿って取った端面図である。
【図２】チャネル型光導波路が接続された平面型光導波路の一端面における２次元光強度分布を示す特性図である。
【図３】光導波路素子のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図４】波長選択素子の概略的な構成を示す平面図である。
【図５】波長選択素子のシミュレーション結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。
【００１６】
（構造）
図１（Ａ）は、実施形態の光導波路素子の構成を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線で取った端面図である。なお、図１（Ａ）において、光導波路構造体及び直線状光導波路は、被覆膜に覆われているために、直接目視することはできないが、強調するために実線で描いてある。
【００１７】
光導波路素子１０は、入力用光導波路１２、複数のチャネル型光導波路１４及び平面型光導波路１６を含む光導波路構造体１８を備えている。この光導波路構造体１８は、基板２０の一方の主面２０ａ側に設けられた被覆膜２２により囲まれている。さらに、光導波路素子１０は、被覆膜２２に囲まれて直線状光導波路２４を備えている。
【００１８】
基板２０は、主面２０ａが平面状である平行平板である。基板２０は、単結晶Ｓｉを材料とし、厚さを約６００μｍとする。
【００１９】
被覆膜２２は、基板２０の主面２０ａに設けられた膜体である。被覆膜２２は、場所によらず厚さが均一であり、その厚さを約４μｍとする。被覆膜２２は、光導波路構造体１８の全周囲を覆っている。
【００２０】
この例では、被覆膜２２は、屈折率が約１．４５のＳｉＯ２を材料とする。また、光導波路構造体１８、すなわち入力用光導波路１２、複数のチャネル型光導波路１４及び平面型光導波路１６は、何れも、屈折率が約３．４７の単結晶Ｓｉを材料としている。この場合、光導波路構造体１８は、光導波路構造体１８の全周囲を囲む被覆膜２２よりも屈折率が約１．６７倍以上大きな材料で形成されている。つまり、被覆膜２２の屈折率は、光導波路構造体１８の屈折率の６割以下となっている。
【００２１】
また、光導波路構造体１８は、場所によらず厚さが均一であり、その厚さは約０．３μｍとする。また、光導波路構造体１８と基板２０の主面２０ａとの間には、約２μｍの被覆膜２２を介在させる。つまり、光導波路構造体１８は、被覆膜２２の上面２２ａから約２μｍの深さに埋め込まれている。光導波路構造体１８をこのように配置することにより、光導波路構造体１８を伝搬する光の、基板２０への漏れ出しを防ぐことができる。
【００２２】
平面型光導波路１６は、一端面１６ａと、この一端面１６ａに対向する他端面１６ｂとを備えている。一端面１６ａと主面２０ａに平行な面とが交差する稜線が円弧状である。そして、一端面１６ａには、複数のチャネル型光導波路１４が放射状に接続されている。一方、他端面１６ｂと主面２０ａに平行な面とが交差する稜線は、一端面１６ａ側の稜線よりも小径の円弧状である。そして、他端面１６ｂには、入力用光導波路１２が接続されている。
【００２３】
複数のチャネル型光導波路１４は、入力用光導波路１２から平面型光導波路１６に入力されて、等分配された光を光伝搬方向Ｔに沿って伝搬させる。複数のチャネル型光導波路１４は、平面型光導波路１６の一端面１６ａに等間隔で放射状に接続されている。
【００２４】
より詳細には、互いに隣接するチャネル型光導波路１４の間には一定幅の間隙Ｗが存在している。この間隙Ｗからは、隣接するチャネル型光導波路１４の間の一端面１６ａが露出している。一端面１６ａにおける間隙Ｗの大きさは、間隙Ｗからの光の漏れ出しを防ぐ観点からは、０（ゼロ）μｍであることが最も好ましい。しかし、実際には、一端面１６ａにおける間隙Ｗの大きさは、光導波路構造体１８を構成する単結晶Ｓｉの加工精度限界により不可避的に決定され、この例では約０．２μｍである。
【００２５】
複数のチャネル型光導波路１４は、幅Ｄが平面型光導波路１６から離間していくに従って、徐々に拡幅していく。ここで、「幅」とは、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに直交する方向であって、主面２０ａに平行な方向のチャネル型光導波路１４の長さである。また、「徐々に拡幅していく」とは、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側を頂点側とした場合に、光伝搬方向Ｔに沿って二等辺三角形状に幅Ｄが大きくなることを示す。
【００２６】
ここで、一端面１６ａにおけるチャネル型光導波路１４の幅ＤをＤ１と称し、及び平面型光導波路１６に接続されていない側の端部１４ｂにおける幅ＤをＤ２と称する。チャネル型光導波路１４は、平面型光導波路１６から離間するに従って徐々に拡幅していくことから、幅Ｄ１及びＤ２の関係はＤ１＜Ｄ２である。この例ではＤ１を約０．３３μｍとし、Ｄ２を約０．８μｍとする。
【００２７】
詳しくは後述するが、複数のチャネル型光導波路１４の幅Ｄを平面型光導波路１６から離間するにつれて徐々に拡幅させることで、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを小さくすることができる。
【００２８】
また、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａにおける幅Ｄ１は、伝搬させるべき光の波長未満であることが好ましい。このように構成すれば、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００２９】
また、詳しくは後述するが、平面型光導波路１６の一端面１６ａにおいて、チャネル型光導波路１４内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路１４間の間隙Ｗ内での光強度の積分値とが等しくなるように、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１を最適化することが好ましい。このように構成すれば、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００３０】
さらに、チャネル型光導波路１４における光強度の積分値を、隣接するチャネル型光導波路１４の間の間隙Ｗにおける光強度の積分値の１．５倍以上とするような幅Ｄ２まで、チャネル型光導波路１４を拡幅することが好ましい。このように構成すれば、間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００３１】
入力用光導波路１２は、平面型光導波路１６に光を入力するチャネル型光導波路である。入力用光導波路１２は、平面型光導波路１６の他端面１６ｂに設けられている。この例では、複数のチャネル型光導波路１４の中心線が、他端面１６ｂの入力用光導波路１２が接続される部分における一点Ｃで交差している。
【００３２】
直線状光導波路２４は、チャネル型光導波路１４を伝搬する光を光導波路素子１０の系外へと導く直線状の光導波路である。直線状光導波路２４は、チャネル型光導波路１４の平面型光導波路１６に接続されていない側の端部１４ｂに接続されている。直線状光導波路２４の、光伝搬方向Ｔに直交する方向であって、主面２０ａに平行な方向の幅は一定である。つまり、直線状光導波路２４の幅はチャネル型光導波路１４の端部１４ｂの幅Ｄ２と等しい。直線状光導波路２４は、光導波路構造体１８と同様に単結晶Ｓｉを材料として形成されている。また、直線状光導波路２４の厚みは、光導波路構造体１８と同様に約０．３μｍとする。
【００３３】
（動作）
以下、図１及び図２参照して、光導波路素子１０の動作について説明する。なお、光導波路素子１０を伝搬する光は、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１（約０．３３μｍ）や、間隙Ｗ（約０．２μｍ）に比べて、充分に波長が長い光とする。例えば、光の波長は約１．５５μｍとする。
【００３４】
入力用光導波路１２を介して平面型光導波路１６に入力された光は、回折により広がりながら、平面型光導波路１６の一端面１６ａに向かって伝搬していく。そして、一端面１６ａに到達した光は、複数のチャネル型光導波路１４に等分配される。
【００３５】
各チャネル型光導波路１４の幅Ｄは、平面型光導波路１６から離間するにつれて大きくなっていく。この幅Ｄの増加に伴って、チャネル型光導波路１４の固有モードが変化する。すなわち、間隙Ｗに幅広く存在していた光の界分布が、導波路幅Ｄが大きくなるにつれてチャネル型光導波路１４内部へ集中していく。いわば、導波路幅Ｄが広くなるにつれて、間隙Ｗに広がっていた光がチャネル型光導波路１４内部へと吸い寄せられる。その結果、チャネル型光導波路１４に結合された光は、間隙Ｗから漏れ出すことなくチャネル型光導波路１４を伝搬していく。
【００３６】
このようにして、複数のチャネル型光導波路１４を伝搬する光は、直線状光導波路２４を介して系外へと取り出される。
【００３７】
さらに、図２を参照して、一端面１６ａにおいて、複数のチャネル型光導波路１４の幅Ｄを最適化することにより、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくできることについて説明する。図２は、チャネル型光導波路１４が接続された平面型光導波路１６の一端面１６ａにおける２次元光強度分布である。
【００３８】
すなわち、上述のように、チャネル型光導波路１４の、幅Ｄ１が光の波長に比べて充分に狭いときの一端面１６ａにおける固有モードは、チャネル型光導波路１４の外側、つまり間隙Ｗに多くの光を励起する。
【００３９】
図２において、楕円形の光強度分布を示すのが、チャネル型光導波路１４に対応し、略四角形の光強度分布を示すのが間隙Ｗに対応する。なお、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１及び間隙Ｗの大きさは上述したものを用いている。また、伝搬させる光の波長は１．５５μｍとする。
【００４０】
図２より明らかなように、チャネル型光導波路１４の固有モードでは、チャネル型光導波路１４内での光強度のピーク値と、間隙Ｗの光強度のピーク値とが略等しい値となる。図２の結果を基にして積分すると、チャネル型光導波路１４内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路１４の間の間隙Ｗ内での光強度の積分値とが等しくなる。
【００４１】
このように、一端面１６ａにおいては、チャネル型光導波路１４と間隙Ｗとに均等に光が分配されるモードがチャネル型光導波路１４の固有モードである。一方、平面型光導波路１６の固有モードは、チャネル型光導波路１４だけでなく間隙Ｗにも多くの光を励起する。
【００４２】
これらのことから、平面型光導波路１６に幅Ｄ１が狭いチャネル型光導波路１４を接続すれば、一端面１６ａにおいて、平面型光導波路１６とチャネル型光導波路１４との固有モードが良好に整合する。その結果、平面型光導波路１６からチャネル型光導波路１４に低損失で光を結合することができる。つまり、平面型光導波路１６からチャネル型光導波路１４への光の結合時に、間隙Ｗからの光の漏れ出しを小さくすることができる。
【００４３】
（シミュレーション）
以下、図３を参照して、光導波路素子１０に関するシミュレーションについて説明する。図３は、光導波路素子１０のシミュレーション結果を示す特性図である。図３において、縦軸は、光強度の割合（ｄＢ）であり、入力用光導波路１２から入力された光の強度に対する全チャネル型光導波路１４からの出力光の強度の総和の比率を表している。横軸は、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側の幅Ｄ１（ｎｍ）を表している。
【００４４】
シミュレーションは３次元ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法により行った。以下にシミュレーションの諸元について列記する。
【００４５】
まず、間隙Ｗの幅を２００ｎｍで固定し、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側の幅Ｄ１を３００〜８００ｎｍの間で変化させた。また、チャネル型光導波路１４の平面型光導波路１６に接続されていない側の幅Ｄ２を８００ｎｍとした。そして、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに沿った長さは、幅Ｄ１に反比例させて、２０００ｎｍ〜０ｎｍの間で変化させた。つまり、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００ｎｍの場合に、チャネル型光導波路１４の長さを２０００ｎｍとし、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が８００ｎｍの場合に、チャネル型光導波路１４の長さを０ｎｍとした。
【００４６】
複数のチャネル型光導波路１４の総本数は３２本とした。また、複数のチャネル型光導波路１４に入力される光量が一定となるように、平面型光導波路１６の光伝搬方向Ｔに沿った長さＲｓを、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１に比例して１５００〜３１００ｎｍまで変化させた。つまり、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００ｎｍの場合に、平面型光導波路１６の長さＲｓを１５００ｎｍとし、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が８００ｎｍの場合に、平面型光導波路１６の長さＲｓを３１００ｎｍとした。また、光の強度は、直線状光導波路２４を２０μｍ伝播した点で観測した。
【００４７】
図３を参照すると、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００〜４５０ｎｍ付近で、光強度割合は−１５〜−１４ｄＢとなり、最も光の損失が少ない。この値は、光の損失が最も大きい場合であるＤ１＝６００ｎｍ（約−１５．７ｄＢ）と比較すると、０．７〜１．５ｄＢ良好である。
【００４８】
このように、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１と間隙Ｗの幅とを最適化することにより、間隙Ｗからの光の漏れによる損失を抑えることができる。
【００４９】
（応用例）
続いて、図４及び図５を参照して、波長選択素子として機能する光導波路素子の応用例について説明する。図４は、波長選択素子の概略的な構成を示す平面図である。図５は、波長選択素子のシミュレーション結果を示す特性図である。なお、図４において、図１と同様の構成要素には同符号を付して、その説明を省略する。また、図４において、基板２０及び被覆膜２２の図示を省略している。
【００５０】
波長選択素子３０は、上述した実施形態の光導波路素子１０において、複数の直線状光導波路２４の端部に反射膜を設けて、その全長を規則的に変化させたものである。従って、以下では、光導波路素子１０との相違点について主に説明する。
【００５１】
波長選択素子３０は、各チャネル型光導波路１４の端部１４ｂに、それぞれ規則的に長さが増加する複数の直線状光導波路３２を接続している。この直線状光導波路３２のチャネル型光導波路１４と接続されていない側の端部３２ａには、Ａｕ又はＡｌからなる全反射膜３２ｂが設けられている。
【００５２】
また、波長選択素子３０において、平面型光導波路１６の他端面１６ｂには、１本の入力用光導波路１２と、２本の出力用光導波路３４ａ及び３４ｂとが設けられている。入力用光導波路１２からは、波長選択されるべき光が平面型光導波路１６に入力される。出力用光導波路３４ａ及び３４ｂからは、異なる２波長に波長選択された光が、波長ごとに出力される。
【００５３】
シミュレーションは、２次元ＦＤＴＤ法で行った。シミュレーションにおいて、被覆膜２２を構成するＳｉＯ２の屈折率を１．４４とした。また、光導波路構造体１８、出力用光導波路３４ａ及び３４ｂ、及び複数の直線状光導波路３２の等価屈折率を３．０４とした。
【００５４】
まず、平面型光導波路１６の長さＲｓを２５μｍとした。ここで、Ｒｓは、複数のチャネル型光導波路１４の中心線が交差する交差点Ｃから一端面１６ａに至る長さとする。また、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに沿った長さＬｔを２０μｍとする。さらに、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａにおける幅Ｄ１を３００ｎｍとし、及び、間隙Ｗの幅を２００ｎｍとする。そして、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ２は、５４０ｎｍとする。
【００５５】
また、平面型光導波路１６に接続されたチャネル型光導波路１４は３２本とする。さらに、隣接する２本の直線状光導波路３２及び３２の光路長差ｄＬは０．５０９５μｍとする。また、隣接する２本のチャネル型光導波路１４の中心間の角度間隔ｄΘは１．１４６°とする。さらにまた、全反射膜３２ｂはＡｌ製とする。
【００５６】
そして、入力用光導波路１２から白色光を入力し、波長選択されて出力用光導波路３４ａから出力される波長約１．４１μｍの出力光の光強度割合を求めた。
【００５７】
図５において、縦軸は、光強度の割合（ｄＢ）であり、入力用光導波路１２から入力された白色光の強度に対する、出力用光導波路３４ａから出力された光の強度の比率を示す。横軸は、出力された光の波長（μｍ）を示す。
【００５８】
図５には、波長約１．４１μｍに約−１．１ｄＢのピークが見られる。このことから、波長選択素子３０の挿入による光の損失は、約１．１ｄＢであることがわかる。間隙Ｗからの光の漏れ出しに対して対策を行わないＡＷＧの挿入損失は約４ｄＢと見積もられることから、この波長選択素子３０では、間隙Ｗからの光の漏れ出しが抑えられ、出力される光の強度が約３ｄＢ増加している。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 光導波路素子
１２ 入力用光導波路
１４ チャネル型光導波路
１４ｂ，３２ａ 端部
１６ 平面型光導波路
１６ａ 一端面
１６ｂ 他端面
１８ 光導波路構造体
２０ 基板
２０ａ 主面
２２ 被覆膜
２４，３２ 直線状光導波路
３０ 波長選択素子
３２ｂ 全反射膜
３４ａ，３４ｂ 出力用光導波路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、平面型光導波路に複数のチャネル型光導波路を接続した光導波路素子において、隣接するチャネル型光導波路の間隙からの光の漏れを少なくした、波長分離素子等の光導波路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光回路の小型化と量産化を目的として、Ｓｉを導波路材料として用いる技術が注目を集めている。Ｓｉ細線光導波路では、Ｓｉのコアの全周囲を、ＳｉＯ２のクラッドで被覆した構造が用いられる。Ｓｉ細線光導波路は、コアとクラッドの屈折率差が非常に大きいために、光を強くコアに閉じ込めることが可能である。また、Ｓｉ細線光導波路では、この大きな屈折率差を利用して、光を１μｍ程度の小さい曲率半径で曲げる曲線導波路を実現することができる。さらに、Ｓｉ細線光導波路では、Ｓｉ電子デバイスでの加工技術が利用できるために、きわめて微細なサブミクロンの断面構造を実現できる。これらのことから、Ｓｉ細線光導波路によれば、他の構造では不可能な、Ｓｉ電子デバイスと同サイズの光回路が実現可能であるので、光と電子とをチップ上で融合する有力な技術として注目されている。
【０００３】
Ｓｉ細線光導波路の一応用例として、波長分離素子が挙げられる（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。これらの文献に開示された波長分離素子は、いわゆるＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）と呼ばれる素子である。ＡＷＧは、平面型光導波路と、この平面型光導波路に接続された多数のチャネル型光導波路とで構成されている。従来、Ｓｉ細線光導波路を利用したＡＷＧでは、隣接するチャネル型光導波路間の間隙から大量の光が漏れ出すことが問題となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５９７１８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｅｌｅｃｔｅｄ Ａｒｅａｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ｖｏｌ．１６，ｐ．３３，２０１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、特許文献１及び非特許文献１では、光の漏れ出しを抑えるために、チャネル型光導波路に、厚み方向のテーパ構造を作成していた。しかしながら、特許文献１及び非特許文献１のＡＷＧは、基板の厚み方向に加工をする必要があるため、構造及び製造工程が複雑であった。
【０００７】
この発明は、上述した課題に鑑みなされたものである。従って、この発明の目的は、平面型光導波路に接続された隣接するチャネル型光導波路の間隙からの光の漏れを少なくした光導波路素子であって、構造及び製造工程が簡単なものを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は鋭意検討の結果、平面型光導波路に接続されたチャネル型光導波路を平面型光導波路から離間するにつれて拡幅することにより、上述の課題を解決できることに想到した。
【０００９】
この発明の光導波路素子は、基板と、光導波路構造体と、被覆膜とを備えている。
【００１０】
光導波路構造体は、平面型光導波路、この平面型光導波路の一端面に放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路、及び、平面型光導波路の一端面に対向する他端面に接続されている入力用光導波路を含む。被覆膜は、基板の一方の主面上に設けられていて、光導波路構造体を囲む。
【００１１】
そして、被覆膜の屈折率が光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、複数のチャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、主面に平行な方向の幅が、平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の光導波路素子は、平面型光導波路から離間するにつれて幅が徐々に拡幅するチャネル型光導波路を用いている。このため、平面型光導波路近傍において隣接するチャネル型光導波路間の間隙に広がっていた光は、平面型光導波路から離間するように伝搬するにつれて、いわば拡幅するチャネル型光導波路内部に吸い寄せられる。その結果、間隙からの光の漏れを少なくすることができる。
【００１３】
また、平面型光導波路の一端面におけるチャネル型光導波路内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙内での光強度の積分値とを等しくすることにより、平面型光導波路からチャネル型光導波路への光の結合時に、間隙からの光の漏れ出しを小さくすることができる。また、この発明の光導波路素子は、基板の厚み方向に加工を行う必要が無いため構造、及び、製造工程が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は、光導波路素子の構成を模式的に示す平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿って取った端面図である。
【図２】チャネル型光導波路が接続された平面型光導波路の一端面における２次元光強度分布を示す特性図である。
【図３】光導波路素子のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図４】波長選択素子の概略的な構成を示す平面図である。
【図５】波長選択素子のシミュレーション結果を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図において各構成要素の形状、大きさ及び配置関係について、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、その説明を省略することもある。
【００１６】
（構造）
図１（Ａ）は、実施形態の光導波路素子の構成を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線で取った端面図である。なお、図１（Ａ）において、光導波路構造体及び直線状光導波路は、被覆膜に覆われているために、直接目視することはできないが、強調するために実線で描いてある。
【００１７】
光導波路素子１０は、入力用光導波路１２、複数のチャネル型光導波路１４及び平面型光導波路１６を含む光導波路構造体１８を備えている。この光導波路構造体１８は、基板２０の一方の主面２０ａ側に設けられた被覆膜２２により囲まれている。さらに、光導波路素子１０は、被覆膜２２に囲まれて直線状光導波路２４を備えている。
【００１８】
基板２０は、主面２０ａが平面状である平行平板である。基板２０は、単結晶Ｓｉを材料とし、厚さを約６００μｍとする。
【００１９】
被覆膜２２は、基板２０の主面２０ａに設けられた膜体である。被覆膜２２は、場所によらず厚さが均一であり、その厚さを約４μｍとする。被覆膜２２は、光導波路構造体１８の全周囲を覆っている。
【００２０】
この例では、被覆膜２２は、屈折率が約１．４５のＳｉＯ２を材料とする。また、光導波路構造体１８、すなわち入力用光導波路１２、複数のチャネル型光導波路１４及び平面型光導波路１６は、何れも、屈折率が約３．４７の単結晶Ｓｉを材料としている。この場合、光導波路構造体１８は、光導波路構造体１８の全周囲を囲む被覆膜２２よりも屈折率が約１．６７倍以上大きな材料で形成されている。つまり、被覆膜２２の屈折率は、光導波路構造体１８の屈折率の６割以下となっている。
【００２１】
また、光導波路構造体１８は、場所によらず厚さが均一であり、その厚さは約０．３μｍとする。また、光導波路構造体１８と基板２０の主面２０ａとの間には、約２μｍの被覆膜２２を介在させる。つまり、光導波路構造体１８は、被覆膜２２の上面２２ａから約２μｍの深さに埋め込まれている。光導波路構造体１８をこのように配置することにより、光導波路構造体１８を伝搬する光の、基板２０への漏れ出しを防ぐことができる。
【００２２】
平面型光導波路１６は、一端面１６ａと、この一端面１６ａに対向する他端面１６ｂとを備えている。一端面１６ａと主面２０ａに平行な面とが交差する稜線が円弧状である。そして、一端面１６ａには、複数のチャネル型光導波路１４が放射状に接続されている。一方、他端面１６ｂと主面２０ａに平行な面とが交差する稜線は、一端面１６ａ側の稜線よりも小径の円弧状である。そして、他端面１６ｂには、入力用光導波路１２が接続されている。
【００２３】
複数のチャネル型光導波路１４は、入力用光導波路１２から平面型光導波路１６に入力されて、等分配された光を光伝搬方向Ｔに沿って伝搬させる。複数のチャネル型光導波路１４は、平面型光導波路１６の一端面１６ａに等間隔で放射状に接続されている。
【００２４】
より詳細には、互いに隣接するチャネル型光導波路１４の間には一定幅の間隙Ｗが存在している。この間隙Ｗからは、隣接するチャネル型光導波路１４の間の一端面１６ａが露出している。一端面１６ａにおける間隙Ｗの大きさは、間隙Ｗからの光の漏れ出しを防ぐ観点からは、０（ゼロ）μｍであることが最も好ましい。しかし、実際には、一端面１６ａにおける間隙Ｗの大きさは、光導波路構造体１８を構成する単結晶Ｓｉの加工精度限界により不可避的に決定され、この例では約０．２μｍである。
【００２５】
複数のチャネル型光導波路１４は、幅Ｄが平面型光導波路１６から離間していくに従って、徐々に拡幅していく。ここで、「幅」とは、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに直交する方向であって、主面２０ａに平行な方向のチャネル型光導波路１４の長さである。また、「徐々に拡幅していく」とは、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側を頂点側とした場合に、光伝搬方向Ｔに沿って二等辺三角形状に幅Ｄが大きくなることを示す。
【００２６】
ここで、一端面１６ａにおけるチャネル型光導波路１４の幅ＤをＤ１と称し、及び平面型光導波路１６に接続されていない側の端部１４ｂにおける幅ＤをＤ２と称する。チャネル型光導波路１４は、平面型光導波路１６から離間するに従って徐々に拡幅していくことから、幅Ｄ１及びＤ２の関係はＤ１＜Ｄ２である。この例ではＤ１を約０．３３μｍとし、Ｄ２を約０．８μｍとする。
【００２７】
詳しくは後述するが、複数のチャネル型光導波路１４の幅Ｄを平面型光導波路１６から離間するにつれて徐々に拡幅させることで、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを小さくすることができる。
【００２８】
また、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａにおける幅Ｄ１は、伝搬させるべき光の波長未満であることが好ましい。このように構成すれば、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００２９】
また、詳しくは後述するが、平面型光導波路１６の一端面１６ａにおいて、チャネル型光導波路１４内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路１４間の間隙Ｗ内での光強度の積分値とが等しくなるように、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１を最適化することが好ましい。このように構成すれば、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００３０】
さらに、チャネル型光導波路１４における光強度の積分値を、隣接するチャネル型光導波路１４の間の間隙Ｗにおける光強度の積分値の１．５倍以上とするような幅Ｄ２まで、チャネル型光導波路１４を拡幅することが好ましい。このように構成すれば、間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくすることができる。
【００３１】
入力用光導波路１２は、平面型光導波路１６に光を入力するチャネル型光導波路である。入力用光導波路１２は、平面型光導波路１６の他端面１６ｂに設けられている。この例では、複数のチャネル型光導波路１４の中心線が、他端面１６ｂの入力用光導波路１２が接続される部分における一点Ｃで交差している。
【００３２】
直線状光導波路２４は、チャネル型光導波路１４を伝搬する光を光導波路素子１０の系外へと導く直線状の光導波路である。直線状光導波路２４は、チャネル型光導波路１４の平面型光導波路１６に接続されていない側の端部１４ｂに接続されている。直線状光導波路２４の、光伝搬方向Ｔに直交する方向であって、主面２０ａに平行な方向の幅は一定である。つまり、直線状光導波路２４の幅はチャネル型光導波路１４の端部１４ｂの幅Ｄ２と等しい。直線状光導波路２４は、光導波路構造体１８と同様に単結晶Ｓｉを材料として形成されている。また、直線状光導波路２４の厚みは、光導波路構造体１８と同様に約０．３μｍとする。
【００３３】
（動作）
以下、図１及び図２参照して、光導波路素子１０の動作について説明する。なお、光導波路素子１０を伝搬する光は、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１（約０．３３μｍ）や、間隙Ｗ（約０．２μｍ）に比べて、充分に波長が長い光とする。例えば、光の波長は約１．５５μｍとする。
【００３４】
入力用光導波路１２を介して平面型光導波路１６に入力された光は、回折により広がりながら、平面型光導波路１６の一端面１６ａに向かって伝搬していく。そして、一端面１６ａに到達した光は、複数のチャネル型光導波路１４に等分配される。
【００３５】
各チャネル型光導波路１４の幅Ｄは、平面型光導波路１６から離間するにつれて大きくなっていく。この幅Ｄの増加に伴って、チャネル型光導波路１４の固有モードが変化する。すなわち、間隙Ｗに幅広く存在していた光の界分布が、導波路幅Ｄが大きくなるにつれてチャネル型光導波路１４内部へ集中していく。いわば、導波路幅Ｄが広くなるにつれて、間隙Ｗに広がっていた光がチャネル型光導波路１４内部へと吸い寄せられる。その結果、チャネル型光導波路１４に結合された光は、間隙Ｗから漏れ出すことなくチャネル型光導波路１４を伝搬していく。
【００３６】
このようにして、複数のチャネル型光導波路１４を伝搬する光は、直線状光導波路２４を介して系外へと取り出される。
【００３７】
さらに、図２を参照して、一端面１６ａにおいて、複数のチャネル型光導波路１４の幅Ｄを最適化することにより、平面型光導波路１６の間隙Ｗからの光の漏れ出しを一層小さくできることについて説明する。図２は、チャネル型光導波路１４が接続された平面型光導波路１６の一端面１６ａにおける２次元光強度分布である。
【００３８】
すなわち、上述のように、チャネル型光導波路１４の、幅Ｄ１が光の波長に比べて充分に狭いときの一端面１６ａにおける固有モードは、チャネル型光導波路１４の外側、つまり間隙Ｗに多くの光を励起する。
【００３９】
図２において、楕円形の光強度分布を示すのが、チャネル型光導波路１４に対応し、略四角形の光強度分布を示すのが間隙Ｗに対応する。なお、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１及び間隙Ｗの大きさは上述したものを用いている。また、伝搬させる光の波長は１．５５μｍとする。
【００４０】
図２より明らかなように、チャネル型光導波路１４の固有モードでは、チャネル型光導波路１４内での光強度のピーク値と、間隙Ｗの光強度のピーク値とが略等しい値となる。図２の結果を基にして積分すると、チャネル型光導波路１４内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路１４の間の間隙Ｗ内での光強度の積分値とが等しくなる。
【００４１】
このように、一端面１６ａにおいては、チャネル型光導波路１４と間隙Ｗとに均等に光が分配されるモードがチャネル型光導波路１４の固有モードである。一方、平面型光導波路１６の固有モードは、チャネル型光導波路１４だけでなく間隙Ｗにも多くの光を励起する。
【００４２】
これらのことから、平面型光導波路１６に幅Ｄ１が狭いチャネル型光導波路１４を接続すれば、一端面１６ａにおいて、平面型光導波路１６とチャネル型光導波路１４との固有モードが良好に整合する。その結果、平面型光導波路１６からチャネル型光導波路１４に低損失で光を結合することができる。つまり、平面型光導波路１６からチャネル型光導波路１４への光の結合時に、間隙Ｗからの光の漏れ出しを小さくすることができる。
【００４３】
（シミュレーション）
以下、図３を参照して、光導波路素子１０に関するシミュレーションについて説明する。図３は、光導波路素子１０のシミュレーション結果を示す特性図である。図３において、縦軸は、光強度の割合（ｄＢ）であり、入力用光導波路１２から入力された光の強度に対する全チャネル型光導波路１４からの出力光の強度の総和の比率を表している。横軸は、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側の幅Ｄ１（ｎｍ）を表している。
【００４４】
シミュレーションは３次元ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）法により行った。以下にシミュレーションの諸元について列記する。
【００４５】
まず、間隙Ｗの幅を２００ｎｍで固定し、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａ側の幅Ｄ１を３００〜８００ｎｍの間で変化させた。また、チャネル型光導波路１４の平面型光導波路１６に接続されていない側の幅Ｄ２を８００ｎｍとした。そして、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに沿った長さは、幅Ｄ１に反比例させて、２０００ｎｍ〜０ｎｍの間で変化させた。つまり、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００ｎｍの場合に、チャネル型光導波路１４の長さを２０００ｎｍとし、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が８００ｎｍの場合に、チャネル型光導波路１４の長さを０ｎｍとした。
【００４６】
複数のチャネル型光導波路１４の総本数は３２本とした。また、複数のチャネル型光導波路１４に入力される光量が一定となるように、平面型光導波路１６の光伝搬方向Ｔに沿った長さＲｓを、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１に比例して１５００〜３１００ｎｍまで変化させた。つまり、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００ｎｍの場合に、平面型光導波路１６の長さＲｓを１５００ｎｍとし、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が８００ｎｍの場合に、平面型光導波路１６の長さＲｓを３１００ｎｍとした。また、光の強度は、直線状光導波路２４を２０μｍ伝播した点で観測した。
【００４７】
図３を参照すると、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１が３００〜４５０ｎｍ付近で、光強度割合は−１５〜−１４ｄＢとなり、最も光の損失が少ない。この値は、光の損失が最も大きい場合であるＤ１＝６００ｎｍ（約−１５．７ｄＢ）と比較すると、０．７〜１．５ｄＢ良好である。
【００４８】
このように、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ１と間隙Ｗの幅とを最適化することにより、間隙Ｗからの光の漏れによる損失を抑えることができる。
【００４９】
（応用例）
続いて、図４及び図５を参照して、波長選択素子として機能する光導波路素子の応用例について説明する。図４は、波長選択素子の概略的な構成を示す平面図である。図５は、波長選択素子のシミュレーション結果を示す特性図である。なお、図４において、図１と同様の構成要素には同符号を付して、その説明を省略する。また、図４において、基板２０及び被覆膜２２の図示を省略している。
【００５０】
波長選択素子３０は、上述した実施形態の光導波路素子１０において、複数の直線状光導波路２４の端部に反射膜を設けて、その全長を規則的に変化させたものである。従って、以下では、光導波路素子１０との相違点について主に説明する。
【００５１】
波長選択素子３０は、各チャネル型光導波路１４の端部１４ｂに、それぞれ規則的に長さが増加する複数の直線状光導波路３２を接続している。この直線状光導波路３２のチャネル型光導波路１４と接続されていない側の端部３２ａには、Ａｕ又はＡｌからなる全反射膜３２ｂが設けられている。
【００５２】
また、波長選択素子３０において、平面型光導波路１６の他端面１６ｂには、１本の入力用光導波路１２と、２本の出力用光導波路３４ａ及び３４ｂとが設けられている。入力用光導波路１２からは、波長選択されるべき光が平面型光導波路１６に入力される。出力用光導波路３４ａ及び３４ｂからは、異なる２波長に波長選択された光が、波長ごとに出力される。
【００５３】
シミュレーションは、２次元ＦＤＴＤ法で行った。シミュレーションにおいて、被覆膜２２を構成するＳｉＯ２の屈折率を１．４４とした。また、光導波路構造体１８、出力用光導波路３４ａ及び３４ｂ、及び複数の直線状光導波路３２の等価屈折率を３．０４とした。
【００５４】
まず、平面型光導波路１６の長さＲｓを２５μｍとした。ここで、Ｒｓは、複数のチャネル型光導波路１４の中心線が交差する交差点Ｃから一端面１６ａに至る長さとする。また、チャネル型光導波路１４の光伝搬方向Ｔに沿った長さＬｔを２０μｍとする。さらに、チャネル型光導波路１４の一端面１６ａにおける幅Ｄ１を３００ｎｍとし、及び、間隙Ｗの幅を２００ｎｍとする。そして、チャネル型光導波路１４の幅Ｄ２は、５４０ｎｍとする。
【００５５】
また、平面型光導波路１６に接続されたチャネル型光導波路１４は３２本とする。さらに、隣接する２本の直線状光導波路３２及び３２の光路長差ｄＬは０．５０９５μｍとする。また、隣接する２本のチャネル型光導波路１４の中心間の角度間隔ｄΘは１．１４６°とする。さらにまた、全反射膜３２ｂはＡｌ製とする。
【００５６】
そして、入力用光導波路１２から白色光を入力し、波長選択されて出力用光導波路３４ａから出力される波長約１．４１μｍの出力光の光強度割合を求めた。
【００５７】
図５において、縦軸は、光強度の割合（ｄＢ）であり、入力用光導波路１２から入力された白色光の強度に対する、出力用光導波路３４ａから出力された光の強度の比率を示す。横軸は、出力された光の波長（μｍ）を示す。
【００５８】
図５には、波長約１．４１μｍに約−１．１ｄＢのピークが見られる。このことから、波長選択素子３０の挿入による光の損失は、約１．１ｄＢであることがわかる。間隙Ｗからの光の漏れ出しに対して対策を行わないＡＷＧの挿入損失は約４ｄＢと見積もられることから、この波長選択素子３０では、間隙Ｗからの光の漏れ出しが抑えられ、出力される光の強度が約３ｄＢ増加している。
【符号の説明】
【００５９】
１０ 光導波路素子
１２ 入力用光導波路
１４ チャネル型光導波路
１４ｂ，３２ａ 端部
１６ 平面型光導波路
１６ａ 一端面
１６ｂ 他端面
１８ 光導波路構造体
２０ 基板
２０ａ 主面
２２ 被覆膜
２４，３２ 直線状光導波路
３０ 波長選択素子
３２ｂ 全反射膜
３４ａ，３４ｂ 出力用光導波路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
平面型光導波路、該平面型光導波路の一端面に放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路、及び、前記平面型光導波路の前記一端面に対向する他端面に接続されている入力用光導波路を含む光導波路構造体と、
前記基板の一方の主面上に設けられていて、前記光導波路構造体を囲む被覆膜と、
を備え、
前記被覆膜の屈折率が前記光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、
複数の前記チャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、前記主面に平行な方向の幅が、前記平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅することを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
前記チャネル型光導波路の前記一端面における前記幅が、伝搬させるべき光の波長未満であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記一端面における、前記チャネル型光導波路内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙内での光強度の積分値とが等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【請求項４】
当該チャネル型光導波路における光強度の積分値が、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙における光強度の積分値の１．５倍以上となるような前記幅まで、前記チャネル型光導波路を拡幅することを特徴とする請求項３に記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記複数のチャネル型光導波路の中心線が、前記平面型光導波路の前記他端面の前記入力用光導波路が接続される部分における一点で交差することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光導波路素子。
【請求項６】
前記チャネル型光導波路の、前記平面型光導波路に接続されていない側の端部に、光伝搬方向に直交する方向であって、前記主面に平行な方向の幅が一定の直線状光導波路が接続されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光導波路素子。
【請求項７】
前記チャネル型光導波路の、前記平面型光導波路に接続されていない側の端部に、光路長が一定長さずつ増加し、かつ幅が一定の直線状光導波路を設け、該直線状光導波路の前記チャネル型光導波路に接続されていない側の端部に光反射器を設けることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光導波路素子。
【請求項１】
基板と、
平面型光導波路、該平面型光導波路の一端面に放射状に接続されている複数のチャネル型光導波路、及び、前記平面型光導波路の前記一端面に対向する他端面に接続されている入力用光導波路を含む光導波路構造体と、
前記基板の一方の主面上に設けられていて、前記光導波路構造体を囲む被覆膜と、
を備え、
前記被覆膜の屈折率が前記光導波路構造体の屈折率の６割以下であり、
複数の前記チャネル型光導波路の、光伝搬方向に直交する方向であって、前記主面に平行な方向の幅が、前記平面型光導波路から離間するに従って徐々に拡幅することを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
前記チャネル型光導波路の前記一端面における前記幅が、伝搬させるべき光の波長未満であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記一端面における、前記チャネル型光導波路内での光強度の積分値と、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙内での光強度の積分値とが等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【請求項４】
当該チャネル型光導波路における光強度の積分値が、隣接するチャネル型光導波路の間の間隙における光強度の積分値の１．５倍以上となるような前記幅まで、前記チャネル型光導波路を拡幅することを特徴とする請求項３に記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記複数のチャネル型光導波路の中心線が、前記平面型光導波路の前記他端面の前記入力用光導波路が接続される部分における一点で交差することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の光導波路素子。
【請求項６】
前記チャネル型光導波路の、前記平面型光導波路に接続されていない側の端部に、光伝搬方向に直交する方向であって、前記主面に平行な方向の幅が一定の直線状光導波路が接続されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光導波路素子。
【請求項７】
前記チャネル型光導波路の、前記平面型光導波路に接続されていない側の端部に、光路長が一定長さずつ増加し、かつ幅が一定の直線状光導波路を設け、該直線状光導波路の前記チャネル型光導波路に接続されていない側の端部に光反射器を設けることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の光導波路素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２０８３５４（Ｐ２０１２−２０８３５４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７４４９７（Ｐ２０１１−７４４９７）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
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