JPWO2016031096A1

JPWO2016031096A1 - 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法

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Publication number: JPWO2016031096A1
Application number: JP2016544904A
Authority: JP
Inventors: 裕幸山崎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2017-06-22
Also published as: US20170254976A1; CN106662708A; WO2016031096A1; US10031310B2

Abstract

光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現する。光素子（１）は、光導波路（７）と、終端器（１）とを有するものである。光導波路（７）は、基板（６）上に形成されるものである。終端器（１）は、基板（６）上に光導波路（７）の一端と接続されて形成され、光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、入力光が曲線光導波路を伝搬することで、入力光が減衰するものである。

Description

本発明は、光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法に関する。

光デバイスにおいては、光導波路の端部における光の反射を低減させるための各種構造が提案されている。この低反射構造は２つの形式に大別される。

一つは、光導波路の出射端が光デバイスの端面と一致する場合である。この場合、端面に無反射コーティングを施すことで、出射端における反射光を低減する。また、光導波路の配置により低反射構造を実現する手法も知られている。この場合、光導波路を、端面に対して垂直ではなく斜めに配置することで、端面における反射光を低減できる。

もう一つは、光導波路の端部が光デバイスの内部に位置している場合である。この場合、光導波路の端部をテーパ状に成形することで、クラッドの屈折率と光導波路の等価屈折率とを近づけることができる。これにより、端部におけるフレネル反射を抑制し、反射光を低減できる。この手法は、シリカ光導波路など、特にコア（光導波路）とクラッドとの屈折率差が小さい場合に有効である。

また、光導波路を終端するための終端器を光デバイスの内部に設けることが提案されている。例えば、ＯＴＤＲ（Optical Time Domain Reflectometer）測定において、被測定光ファイバの終端に、終端器を有する光ファイバを接続し、被測定光ファイバの終端部において測定される戻り光の強度変化を小さくする手法が提案されている（特許文献１）。これにより、被測定光ファイバの終端近傍における破断や曲がり等を精度よく検出することができるとしている。

特開２００８−２０２２６号公報

しかし、発明者は、光導波路の端部が光デバイスの内部に位置している場合における上述の手法には、以下に示す問題点があることを見出した。例えばシリコン光導波路のようにコアの屈折率とクラッドの屈折率とが大きく異なる場合、光導波路の端部をテーパ形状としても、反射光を十分に抑制することが難しい。この場合、光導波路幅を除々に狭くして、例えば数ｎｍ程度の幅にできればフレネル反射を十分に抑制できる。しかし、微細加工技術の制約から、数ｎｍ程度の狭い幅の光導波路を形成することは困難できず、実用的な観点からは光導波路の幅は１００ｎｍ程度にまでしか狭くできない。そのため、シリコン光導波路の幅にかかわりなく、シリコン光導波路を低反射できる構造が要求される。

本発明は上記に事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現することである。

本発明の一態様である光素子は、基板上に形成され、光が伝搬する光導波路と、前記基板上に前記光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備えるものである。

本発明の一態様である終端器は、光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰するものである。

本発明の一態様である波長可変レーザ装置は、端面からレーザ光を出力するレーザ発振部と、前記レーザ光の波長を調整する波長調整部と、を備え、前記波長調整部は、前記レーザ発振部の前記端面との間でレーザ共振器を構成するミラーと、前記レーザ共振器に挿入され、前記レーザ光に対する実行屈折率が可変であるリング共振器と、前記前記波長調整部の前記端面、前記ミラー及び前記リング共振器を連結する第１の光導波路と、前記第１の光導波路の開放端と接続されて形成され、前記第１の光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備え、前記曲線光導波路の曲率は、前記リング共振器を構成する光導波路の曲率よりも小さいものである。

本発明の一態様である光素子の製造方法は、光が伝搬する光導波路を、基板上に形成し、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器を、前記光導波路の一端と接続するように前記基板上に形成するものである。

本発明によれば、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現できる。

実施の形態１にかかる光デバイスの要部上面図である。実施の形態２にかかる光デバイスの要部上面図である。実施の形態３にかかる光デバイスの要部上面図である。実施の形態４にかかる光デバイスの要部上面図である。実施の形態５にかかる光デバイスの要部上面図である。実施の形態６にかかる光機能集積ユニットの構成を模式的に示す上面図である。実施の形態６にかかるフォトニクス素子の構成を模式的に示す上面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

以下の実施の形態にかかる低反射構造の光デバイスは、光が伝搬する光導波路と、この光導波路に接続され、光導波路から入射する光を終端する終端器とを有するものである。以下の実施の形態にかかる終端器は、１又は複数の曲線光導波路を含むように構成される。終端器の曲線光導波路は、伝搬する光に曲がり損失が発生する曲率を有するように形成される。これにより、光導波路から終端器へ入射した光は、終端器の曲線光導波路を通過する際に曲がり損失が生じて外部に散乱され、光強度が低下する。よって、終端器の曲線光導波路を進むにつれて光強度が弱くなっていき、その結果、入力光を終端することができる。

実施の形態１
実施の形態１にかかる低反射構造の光デバイス１００について説明する。図１は、実施の形態１にかかる光デバイス１００の要部上面図である。光デバイス１００には、基板６上に、シリコンからなる光導波路７が形成される。光導波路７の端部７Ａには、終端器１が接続される。

図１では、終端器１は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図１紙面に対して垂直な方向）を中心軸とする渦巻形状の曲線光導波路である渦巻光導波路で構成される例を示している。渦巻光導波路は、例えばシリコンで構成される。終端器１の外側端部１Ａは、光導波路７から入射する光になるべく曲げ損失が生じないように、小さな曲率で光導波路７の端部７Ａと接続される。その後、光導波路７から入射した光が終端器１を内側端部１Ｂへ向けて伝搬してゆくに従って、終端器１の曲率は徐々に大きくなる。よって、終端器１から入射した光が終端器１を伝搬してゆくに従って、光の曲げ損失は徐々に大きくなっていき、光は減衰する。

なお、光導波路７と終端器１とは、光導波路７及び終端器１よりも屈折率が小さなクラッドで埋め込まれていてもよい。図１では、図の簡略化のため、クラッドについては表示していない。

以上、本構成によれば、終端器が曲線光導波路で構成されるという簡便なレイアウトにより、高屈折率差のシリコン光導波路においても低反射の光導波路終端器を提供できる。また、光導波路７の端部に到達した光は終端器１に入射することで終端されるので、光導波路７の幅は、光の終端に関与しない。よって、本構成によれば、光導波路の幅によらず、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。

本構成では、終端器１を漏れ出した光は、全方向へ向けて均等に散乱する。したがって、光デバイス１００において、特定の方向における散乱光の強度が強くなることもなく、光デバイス１００に搭載される他の素子への散乱光による影響を抑制することができる。

本構成では、終端器１は徐々に曲率が大きくなる渦巻光導波路であるため、外側端部１Ａ付近では渦巻光導波路の曲率は小さくなっている。これにより、光導波路７と終端器１とは滑らかに接続される。その結果、光導波路７から終端器１に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路７への戻り光を低減できる。

さらに、通常の光導波路と同様に作製できる曲線光導波路にて終端器を構成するだけでよいので、特殊なプロセス等を用いる必要がない。そのため製造コストを増大させること無く、所望の反射防止構造を実現できる。これにより、波長可変レーザ等の低い反射率での終端を必要とする光デバイスの特性を大きく向上できる。

実施の形態２
実施の形態２にかかる低反射構造の光デバイス２００について説明する。図２は、実施の形態２にかかる光デバイス２００の要部上面図である。光デバイス２００は、光デバイス１００の終端器１を終端器２に置換したものである。

本実施の形態では、終端器２は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図２紙面に対して垂直な方向）を中心軸とし、光導波路７の導波方向を長径とする楕円形状の曲線光導波路である楕円渦巻光導波路で構成される例を示している。ここで、終端器２は、終端器１と同様に、光導波路７から入射する光になるべく曲げ損失が生じないように、外側端部２Ａは小さな曲率で光導波路７の端部７Ａと接続される。その後、光導波路７から入射した光が終端器２の内側端部２Ｂへ向けて伝搬してゆくに従って、終端器２の曲率は徐々に大きくなる。よって、光導波路７から入射した光が終端器２を伝搬してゆくに従って、光の曲げ損失は徐々に大きくなっていき、光は減衰する。

また、終端器２は、長径と交わる近傍で曲率が大きくなり、曲げ損失が大きくなる。この付近では、終端器２の接線方向は概ね光導波路７の導波方向と直交する方向となる。つまり、終端器２は、光導波路７の導波方向を長径とする楕円形状を有することで、終端器２からの光導波路７の導波方向へ漏れ出す光を抑制することができる。

なお、終端器２の長径の方向は例示に過ぎず、任意の方向とすることができる。すなわち、終端器２を楕円渦巻光導波路で構成することで、楕円渦巻光導波路の長径方向に漏れ出す光を抑制することができる。

以上、本構成によれば、実施の形態１と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、実施の形態１と同様に、外側端部２Ａ付近では楕円渦巻光導波路の曲率は小さくなっている。これにより、光導波路７と終端器２とは滑らかに接続される。その結果、光導波路７から終端器２に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路７への戻り光を低減できる。

また、上述のように、終端器２は、漏れ出す光の強度を偏在させることができる。よって、例えば光デバイス２００の内部に、受光素子などの所望の光以外の光の入射を防止したい素子が集積される場合に、終端器２の漏れ光を抑制できる方向にこれらの素子を配置すれば、終端器２からの漏れ光の入射を防止することができる。

実施の形態３
実施の形態３にかかる低反射構造の光デバイス３００について説明する。図３は、実施の形態３にかかる光デバイス３００の要部上面図である。光デバイス３００は、光デバイス１００の終端器１を終端器３に置換し、導入部光導波路３０を追加したものである。

本実施の形態では、終端器３は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図３紙面に対して垂直な方向）を中心軸とする四角形渦巻光導波路で構成される。終端器３の外側端部３Ａと光導波路７の端部７Ａとは、導入部光導波路３０によって接続される。導入部光導波路３０と光導波路７の端部７Ａとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器３の屈曲部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路３０の全体においても、終端器３の屈曲部よりも小さい曲率となることが望ましい。

終端器３の四角形渦巻光導波路は、内側端部３Ｂへ向けて、直線部３１と曲線光導波路である屈曲部３２とが交互に設けられている。終端器３に入力された光は、屈曲部３２を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器３は、終端器１と同様に、入力光を終端することができる。

なお、本実施の形態では四角形渦巻形状について説明したが、四角形の形状は正方形でも長方形でもよいし、四角形の角は直角でなくともよい。また、四角形に限らず、三角形や、五つ以上の角を有する任意の多角形とすることもできる。

以上、本構成によれば、実施の形態１と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、光導波路７の端部７Ａと終端器３の外側端部３Ａとが曲率の小さい導入部光導波路３０によって低損失で接続される。その結果、光導波路７から終端器３に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路７への戻り光を低減できる。

実施の形態４
実施の形態４にかかる低反射構造の光デバイス４００について説明する。図４は、実施の形態４にかかる光デバイス４００の要部上面図である。光デバイス４００は、光デバイス１００の終端器１を終端器４に置換し、導入部光導波路４０を追加したものである。

終端器４の外側端部４Ａと光導波路７の端部７Ａとは、曲線光導波路である導入部光導波路４０を介して接続される。導入部光導波路４０と光導波路７の端部７Ａとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器４の曲線部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路４０の全体においても、終端器４の曲線部よりも小さな曲率であることが望ましい。

終端器４は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図４紙面に対して垂直な方向）を中心軸とし、入力光の経路を反時計回りに曲げる曲線光導波路である曲線部４１と、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図４紙面に対して垂直な方向）を中心軸とし、入力光の経路を時計回りに曲げる曲線光導波路である曲線部４２と、が交互に繰り返すように設けられている。

終端器４に入力された光は、内側端部４Ｂへ向けて伝搬するに際し、曲線部４１及び曲線部４２を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器４は、終端器１と同様に、入力光を終端することができる。

図４では、曲線部４１及び曲線部４２を半円弧状の光導波路としたが、曲線部４１及び曲線部４２は、優弧状又は劣弧状の光導波路としてもよい。また、曲線部４１と曲線部４２とは、必ずしも交互に繰り返して配置される必要はなく、曲線部４１又は曲線部４２が連続する部分があってもよい。また、曲線部の曲率はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる曲線部が混在してもよい。

以上、本構成によれば、実施の形態１と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、光導波路７の端部７Ａと終端器４とが導入部光導波路４０によって低損失で接続される。その結果、光導波路７から終端器４に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路７への戻り光を低減できる。

実施の形態５
実施の形態５にかかる低反射構造の光デバイス５００について説明する。図５は、実施の形態５にかかる光デバイス５００の要部上面図である。光デバイス５００は、光デバイス４００の終端器４を終端器５に置換したものである。

終端器５は、屈曲部５１、直線部５２及び屈曲部５３を有する。曲線光導波路である屈曲部５１は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図５紙面に対して垂直な方向）を中心軸とし、入力光の経路を反時計回りに曲げる。曲線光導波路である屈曲部５３は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図５紙面に対して垂直な方向）を中心軸として入力光の経路を時計回りに曲げる。屈曲部５１と屈曲部５３とは、直線部５２を挟んで交互に繰り返すように配置される。

終端器５の外側端部５Ａと光導波路７の端部７Ａとは、導入部光導波路４０によって接続される。導入部光導波路４０と光導波路７の端部７Ａとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器５の屈曲部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路４０の全体においても、終端器４の屈曲部よりも小さな曲率であることが望ましい。

終端器５に入力された光は、内側端部５Ｂへ向けて伝搬するに際し、屈曲部５１及び屈曲部５３を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器５は、終端器１と同様に、入力光を終端することができる。

屈曲部５１、直線部５２及び屈曲部５３は、必ずしもこの順で繰り返して配置される必要はない。例えば、屈曲部５１、直線部５２及び屈曲部５３のそれぞれが連続する部分が有ってもよい。屈曲部５１と屈曲部５３とが連続する部分が有ってもよい。また、屈曲部の曲率はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる屈曲部が混在してもよい。屈曲部の屈曲角度はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる屈曲部が混在してもよい。

以上、本構成によれば、実施の形態４と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。

実施の形態６
実施の形態６にかかる光機能集積ユニット６００について説明する。図６は、実施の形態６にかかる光機能集積ユニット６００の構成を模式的に示す上面図である。本実施の形態では、光機能集積ユニット６００が波長可変レーザとして構成される例について説明する。光機能集積ユニット６００は、半導体光増幅器８、フォトニクス素子９、実装基板１０を有する。

半導体光増幅器８とフォトニクス素子９とは、互いの光導波路が調芯された状態で、実装基板１０上に実装される。この際、半導体光増幅器８とフォトニクス素子９とは、サブμｍ（１μｍ以下）の間隔で実装される。なお、図６では、図面の簡略のため、半導体光増幅器８とフォトニクス素子９との間に目視可能な間隙を表示している。これは、以下の図面でも同様とする。

半導体光増幅器８は、光を出力する能動光素子の一例であり、例えば半導体レーザダイオードである。半導体光増幅器８は、半導体基板上に形成された活性層を有し、活性層はクラッド層で埋め込まれている。活性層の端面８４側の端部には、無反射コーティング８５が形成されている。無反射コーティング８５は、空気もしくは屈折率マッチングゲルに対する無反射コーティングとして形成される。なお、クラッド層上には、他にコンタクト層や電極などが形成されるが、本実施の形態では省略して記載している。

図７は、フォトニクス素子９の構成を模式的に示す上面図である。フォトニクス素子９は、シリコン（Ｓｉ）を用いて構成される受動光素子の一例であり、本実施の形態では波長可変機能を有する外部共振器である。フォトニクス素子９は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）プロセス等のＳｉプロセスにより作製することができる。

フォトニクス素子９は、基板９０上に形成された、２つのリング共振器９１及び９２、ループミラー９３、電極９４及び９５、シリコン導波路９６Ａ〜９６Ｃ、無反射コーティング９８、及び、終端器Ｔ１〜Ｔ５を有する。なお、リング共振器９１及び９２は、それぞれ第１及び第２のリング共振器とも称する。無反射コーティング９８は、第２の無反射膜とも称する。電極９４及び９５は、それぞれ第１及び第２の電極とも称する。基板９０は、例えばシリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板で構成される。

シリコン導波路９６Ａ〜９６Ｃは、細線導波路又はリブ（Ｒｉｂ）導波路により構成される。シリコン導波路９６Ａは、端面９７とリング共振器９１との間を光学的に接続する。シリコン導波路９６Ｂは、リング共振器９１とリング共振器９２との間を光学的に接続する。シリコン導波路９６Ｃは、リング共振器９２とループミラー９３との間を光学的に接続する。シリコン導波路９６Ａの端面９７側の端部には、無反射コーティング９８が形成されている。無反射コーティング９８は、空気に対する無反射コーティングとして形成される。

リング共振器９１の一部の上には、電極９４が形成される。リング共振器９２の一部の上には、電極９５が形成される。また、リング共振器９１とリング共振器９２とは、直径が僅かに異なっている。

終端器Ｔ１〜Ｔ５は、実施の形態１にかかる終端器１と同様に、円形かつ同心の渦巻光導波路で構成される終端器である。終端器Ｔ１は、シリコン導波路９６Ａの開放端に接続される。終端器Ｔ２は、リング共振器９１に近い側のシリコン導波路９６Ｂの開放端に接続される。終端器Ｔ３は、リング共振器９２に近い側のシリコン導波路９６Ｂの開放端に接続される。終端器Ｔ４は、リング共振器９２に近い側のシリコン導波路９６Ｃの開放端に接続される。終端器Ｔ５は、ループミラー９３に近い側のシリコン導波路９６Ｃの開放端に接続される。以上の通り、シリコン導波路９６Ａ〜９６Ｃの開放端は、終端器Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが接続されることで終端される。

なお、リング共振器９１及び９２、ループミラー９３及びシリコン導波路９６Ａ〜９６Ｃは、クラッド層で埋め込まれている。なお、図７では、フォトニクス素子９の構造を説明するため、クラッド層を省略している。

半導体光増幅器８の活性層の端面８４側から出射された光は、無反射コーティング９８を透過してシリコン導波路９６Ａに入射する。入射した光は、リング共振器９１、シリコン導波路９６Ｂ、リング共振器９２、シリコン導波路９６Ｃを経由して、ループミラー９３で折り返される。上述のように、リング共振器９１とリング共振器９２とは、直径が僅かに異なっている。そのため、リング共振器９１のピークと及びリング共振器９２のピークとが一致する波長は、広い波長可変範囲の中でただ１つとなる。そのため、ループミラー９３と半導体光増幅器８の端面８４との間で、リング共振器により選択された波長で共振し、光機能集積ユニット６００はレーザ発振する。レーザ光は、レーザ光６０１として出射される。

電極９４に電圧を印可してリング共振器９１の実効屈折率を変化させることで、リング共振器９１の光路長を変化させることができる。電極９５に電圧を印加してリング共振器９２の実効屈折率を変化させることで、リング共振器９２の光路長を変化させることができる。これにより、電極９４及び２９に電圧を印加することで、光機能集積ユニット６００の発振波長を変化させることができる。すなわち、光機能集積ユニット６００は、波長可変レーザとして機能することができる。

また、シリコン導波路９６Ａ〜９６Ｃの開放端は、終端器Ｔ１〜Ｔ５のいずれかが接続されることで終端されている。よって、シリコン導波路の開放端から出射される光は、シリコン導波路内に反射されて戻ることなく、終端器Ｔ１〜Ｔ５での曲げ損失による散乱によって、減衰する。これにより、無反射終端を実現し、波長可変レーザの波長精度を向上することが可能となる。

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記では、光導波路の材料としてシリコンを用いる場合について説明したが、これは例示に過ぎず、他の半導体材料やＳｉＯ_２など、光が伝搬可能な他の材料を用いても、同様の機能を有する終端器、光素子を実現できることは言うまでもない。

実施の形態６では、終端器Ｔ１〜Ｔ５として、実施の形態１にかかる終端器１を用いたが、これは例示過ぎない。終端器Ｔ１〜Ｔ５として、終端器２〜５のいずれかを適用することができる。また、終端器Ｔ１〜Ｔ５はすべてが同じ終端器である必要はなく、終端器１〜５のそれぞれを混在させて用いることが可能である。

上述の実施の形態における渦巻光導波路の渦の方向や巻数は例示であり、任意の方向の渦とし、任意の巻数とすることができる。上述の実施の形態における終端器における曲線部、屈曲部、直線部は、それぞれ任意の数とすることができる。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２０１４年８月２７日に出願された日本出願特願２０１４−１７２７３３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１〜５終端器
１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ外側端部
１Ｂ、２Ｂ、３Ｂ、４Ｂ、５Ｂ内側端部
６基板
７光導波路
７Ａ端部
８半導体光増幅器
９フォトニクス素子
１０実装基板
３０、４０導入部光導波路
３１、５２直線部
３２、５１屈曲部
４１、４２曲線部
８４端面
８５無反射コーティング
９０基板
９１、９２リング共振器
９３ループミラー
９４電極
９６Ａ〜９６Ｃシリコン導波路
９７端面
９８無反射コーティング
１００、２００、３００、４００、５００光デバイス
６００光機能集積ユニット
６０１レーザ光
Ｔ１〜Ｔ５終端器

図１では、終端器１は、光導波路７の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板６の主面に対して垂直な方向（すなわち、図１紙面に対して垂直な方向）を中心軸とする渦巻形状の曲線光導波路である渦巻光導波路で構成される例を示している。渦巻光導波路は、例えばシリコンで構成される。終端器１の外側端部１Ａは、光導波路７から入射する光になるべく曲げ損失が生じないように、小さな曲率で光導波路７の端部７Ａと接続される。その後、光導波路７から入射した光が終端器１を内側端部１Ｂへ向けて伝搬してゆくに従って、終端器１の曲率は徐々に大きくなる。よって、光導波路７から入射した光が終端器１を伝搬してゆくに従って、光の曲げ損失は徐々に大きくなっていき、光は減衰する。

終端器５の外側端部５Ａと光導波路７の端部７Ａとは、導入部光導波路４０によって接続される。導入部光導波路４０と光導波路７の端部７Ａとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器５の屈曲部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路４０の全体においても、終端器５の屈曲部よりも小さな曲率であることが望ましい。

屈曲部５１、直線部５２及び屈曲部５３は、必ずしもこの順で繰り返して配置される必要はない。例えば、屈曲部５１、直線部５２及び屈曲部５３のそれぞれが連続する部分が有ってもよい。屈曲部５１と屈曲部５３とが連続する部分が有ってもよい。また、屈曲部の曲率はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる屈曲部が混在してもよい。屈曲部の屈曲角度はすべてが同じである必要はなく、屈曲角度の異なる屈曲部が混在してもよい。

電極９４に電圧を印可してリング共振器９１の実効屈折率を変化させることで、リング共振器９１の光路長を変化させることができる。電極９５に電圧を印加してリング共振器９２の実効屈折率を変化させることで、リング共振器９２の光路長を変化させることができる。これにより、電極９４及び９５に電圧を印加することで、光機能集積ユニット６００の発振波長を変化させることができる。すなわち、光機能集積ユニット６００は、波長可変レーザとして機能することができる。

Claims

基板上に形成され、光が伝搬する光導波路と、
前記基板上に前記光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備える、
光素子。
前記曲線光導波路は、曲率が連続的に変化する、
請求項１に記載の光素子。
前記曲線光導波路は、曲率が連続的に大きくなる、
請求項２に記載の光素子。
前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ円形の渦巻光導波路として構成され、
前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
請求項３に記載の光素子。
前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ楕円形の渦巻光導波路として構成され、
前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
請求項２に記載の光素子。
前記終端器は、
前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として同一方向に曲がる、複数の前記曲線光導波路と、
前記複数の曲線光導波路との間を連結する複数の直線光導波路と、を有し、
前記複数の前記曲線光導波路と前記複数の曲線光導波路とが連結されることで、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ多角形の渦巻光導波路が構成され、
前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
請求項１に記載の光素子。
前記終端器は、
縦続接続される複数の前記曲線光導波路を有し、
前記複数の前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として時計回り方向に曲がるものと、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として反時計回り方向に曲がるものと、を含む、
請求項１に記載の光素子。
前記曲線光導波路は、前記光導波路から遠いものほど、大きな曲率を有する、
含む、
請求項７に記載の光素子。
前記終端器は、
前記複数の曲線光導波路のそれぞれの間の一部又は全部に挿入される１又は複数の直線導波路を有する、
請求項７又は８に記載の光素子。
前記終端器と前記光導波路との間に挿入される導入部光導波路を更に備え、
前記光導波路と前記導入部光導波路との接続部が前記曲線光導波路よりも小さな曲率となるように、前記光導波路と前記導入部光導波路とが接続される、
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の光素子。
前記導入部光導波路に含まれる曲線部は、前記曲線光導波路のよりも小さな曲率を有する、
請求項１０に記載の光素子。
前記光導波路及び前記曲線光導波路は、前記基板上の同じ層に形成される、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光素子。
前記光導波路及び前記曲線光導波路はシリコンからなる、
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光素子。
光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する、
終端器。
端面からレーザ光を出力するレーザ発振部と、
前記レーザ光の波長を調整する波長調整部と、を備え、
前記波長調整部は、
前記レーザ発振部の前記端面との間でレーザ共振器を構成するミラーと、
前記レーザ共振器に挿入され、前記レーザ光に対する実行屈折率が可変であるリング共振器と、
前記前記波長調整部の前記端面、前記ミラー及び前記リング共振器を連結する第１の光導波路と、
前記第１の光導波路の開放端と接続されて形成され、前記第１の光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備え、
前記曲線光導波路の曲率は、前記リング共振器を構成する光導波路の曲率よりも小さい、
波長可変レーザ装置。
光が伝搬する光導波路を、基板上に形成し、
前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器を、前記光導波路の一端と接続するように前記基板上に形成する、
光素子の製造方法。