CN105264414B - 波导模式转换器、偏振分束器和光学装置 - Google Patents

波导模式转换器、偏振分束器和光学装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种波导模式转换元件(30)，该波导模式转换元件转换波导模式并且布置在肋型波导(50)和通道型波导(51)的过渡区域(连接部分)(43)中。肋型波导(50)具有锥形部分(23b)。该锥形部分(23b)构成在肋(23a)的两侧上延伸的芯层(23)并且具有在与波导方向垂直的方向上逐渐变化的宽度(Wt)。

Description

波导模式转换器、偏振分束器和光学装置
技术领域
本发明涉及一种波导模式转换器、一种偏振分束器和一种光学装置。
背景技术
近年来，用于光学通信的传输方法已经显著地变化。传输方法从已经为主要检测方法的IM-DD(强度调制-直接检测)方法变成诸如QPSK(正交相移键控)等相干检测方法。在相干检测方法中，研究和开发出用正交偏振和相位携载信号的DP-QPSK(偏振复用-正交相移键控)方法作为用于实现其速度高达40Gbps或者高于40Gbps的高速传输的传输方法，并且已经本地运送使用DP-QPSK方法的产品。
DP-QPSK方法使用相干接收器作为主要部件。相干接收器包括PLC(平面光波回路)型光学相干混合器、PBS(偏振分束器)、PD(光电检测器)、TIA(跨阻放大器)等。这些部件由许多装置供应商进行运送。例如，PTL 1公开了使用SiO2的偏振分束器。
此外，PTL 2公开了包括单模波导的光学装置。
展望未来，对根据MSA(多源协议)被称为第二代的小尺寸相干接收器进行研究。此外必须使包括在小尺寸相干接收器中的PLC小型化。最具吸引力的技术是使Si成为光波导的主要材料的Si光子学。根据Si光子学，预期通过由Si和SiO2的折射率之间的大差异产生的强光限制以实现小弯曲半径。此外，根据Si光子学，预期使用Ge实现PD集成，通过大结构双折射率实现PBS集成。
[引用列表]
[专利文献]
[PTL1]日本专利申请公开公报No.2003-222748
[PTL2]日本专利申请公开公报(PCT申请的翻译)No.2006-517673
发明内容
技术问题
虽然预期根据Si光子学以通过由Si和SiO2的折射率之间的大差异产生的强光限制来实现小弯曲半径，但单模状况需要与在矩形波导的情况下几百纳米一样小。因此，Si光子学具有过程是困难的问题。结果，存在的问题是由于波导宽度的偏差而导致PBS的特性劣化。
在PTL 2中描述的光学装置具有难以制造光学装置的问题，因为光学装置具有复杂的形状，波导厚度在波导的波导方向上变化。此外，PTL 2描述了光学装置引导单模光，但没有描述光学装置引导多模光。
本发明的目的是提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波导模式转换器、偏振分束器和光学装置。
问题的解决方案
根据本发明的第一示例性实施例的波导模式转换器是转换波导模式的波导模式转换器。此外，该波导模式转换器布置在肋型波导和通道型波导的连接部分中。此外，该波导模式转换器是包括锥形部分的肋型波导。然后，该锥形部分是在肋的两侧上延伸的芯层，并且该锥形部分的宽度在与波导方向垂直的方向上逐渐变化。
根据本发明的第二示例性实施例的偏振分束器包括光学解复用器、光学多路复用器、第一臂波导和第二臂波导。此外，光学解复用器由肋型波导形成，并且将输入光多路复用成第一输入光和第二输入光。同时，光学多路复用器由肋型波导形成，并且多路复用由光学解复用器多路分离的第一输入光和第二输入光。此外，第一臂波导至少部分地由通道型波导形成，并且将第一输入光引导至光学多路复用器。同时，第二臂波导至少部分地由通道型波导形成，并且将第二输入光引导至光学多路复用器，第二输入光被使得产生在第一臂波导上传播的第一输入光与第二输入光之间的相位差。此外，上述波导模式转换器布置在肋型波导和通道型波导的连接部分中。
根据本发明的第三示例性实施例的光学装置包括上述的偏振分束器。此外，多个所述偏振分束器连接成多级形式。
本发明的有利效果
根据本发明，能够提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波导模式转换器、偏振分束器和光学装置。
附图说明
[图1]是肋型波导的横截面视图。
[图2]是通道型波导的横截面视图。
[图3]是示出根据本发明的示例性实施例1的偏振分束器的整体结构的示意图。
[图4]是示出根据本发明的示例性实施例1的波导模式转换器的透视图。
[图5]是示出用于计算在包括具有有限宽度的芯层的肋型波导与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的情况下产生的光学损耗的模型的示图。
[图6]是示出光学损耗和与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的芯层的宽度之间的关系的曲线图。
[图7]是示出用于计算在包括具有锥形部分的芯层的肋型波导与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的情况下产生的光学损耗的模型的示图。
[图8]是示出光学损耗和指示与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的锥形部分的宽度变化的值之间的关系的曲线图。
[图9]是示出光学损耗和与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的芯层的宽度之间的关系的曲线图。
[图10]是示出光学损耗和指示与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的锥形部分的宽度变化的值之间的关系的曲线图。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的示例性实施例。下面说明的示例性实施例是本发明的示例，并且本发明不限于下面说明的示例性实施例。这里，假设在描述和附图中具有相同附图标记的部件彼此相同。
示例性实施例1
根据示例性实施例1的偏振分束器(PBS)1包括硅(Si)波导。在Si波导的情况下，能够使芯层和覆层之间的相对折射率差大。因此，与二氧化硅波导相比，能够形成小弯曲半径。Si波导包括肋型结构和通道型结构两者。图1是具有肋型结构的常用Si波导(下文中，被表示为肋型波导)的横截面视图，并且图2是具有通道型结构的常用Si波导(下文中，被表示为通道型波导)的横截面视图。
通道型波导51和肋型波导50中的每个包括衬底21、下层覆层22、芯层23和上层覆层24。下层覆层22布置在衬底21上，该衬底21是Si衬底。这里，下层覆层22是SiO2膜，并且例如通过使用掩埋氧化物膜(buried oxide film:BOX)形成。芯层23布置在下层覆层22上。芯层23是诸如SOI(Silicon On Insulator:绝缘体上硅)等的Si膜。上层覆层24布置在芯层23上。上层覆层24是例如SiO2膜。芯层23由其折射率与下层覆层22和上层覆层24的折射率不同的材料制成。
参照肋型结构的横截面视图，芯层23包括向上突起的肋23a。肋23a的两侧都被上层覆层24覆盖。在肋型结构的情况下，厚度从约1μm至3μm变化。虽然弯曲半径是约200μm，该弯曲半径并非与通道型结构的弯曲半径那样小，但传播损耗是小于通道型结构的传播损耗的0.5至1.0dB/cm。因为当制造波导时通过使用步进曝光来获取足够好的特性，所以与通过使用EB曝光形成波导的情况相比，实现高生产率。
在通道型结构的情况下，形成波导的芯层23的横截面具有准矩形形状。此外，芯层23被上层覆层24覆盖。芯层23整体被下层覆层22和上层覆层24覆盖。根据示例性实施例1的偏振分束器(PBS)1包括通道型波导51和肋型波导50两者。
根据示例性实施例1的偏振分束器1应用于相干混合器装置(光学装置)。相干混合器装置是例如平面光波回路(PLC)，并且包括偏振分束器(PBS)和90°光学混合(90°-OH)。偏振分束器是具有偏振分束功能的回路。偏振分束器将输入光分成彼此正交的线性偏振分量，并且输出这些线性偏振分量。偏振分束器是例如使用臂波导的双折射率的Mach-Zehnder型干涉仪。90°光学混合是具有提取相位信息的功能的回路(相干混合器回路)。
图3是示出根据示例性实施例1的偏振分束器1的整体结构的示意图。偏振分束器1是单片地集成在相干混合器装置内部的Mach-Zehnder型偏振分束器。
如图3中所示，偏振分束器1包括光学解复用器11、光学多路复用器14、臂部分15、输入侧波导16和输出侧波导17。臂部分15包括第一臂波导12和第二臂波导13。臂部分15布置在光学解复用器11和光学多路复用器14之间。臂部分15构成Mach-Zehnder型干涉仪。光学解复用器11和光学多路复用器14中的每个是例如MMI(多模干涉)耦合器。此外，光学解复用器11和光学多路复用器14中的每个是具有两个输入端口和两个输出端口的耦合器。例如，光学解复用器11和光学多路复用器14中的每个是3dB耦合器。这里，能够使用定向耦合器、Y型分支等作为光学解复用器11和光学多路复用器14。
光学解复用器11与输入侧波导16联接，以将输入光分成第一输入光和第二输入光。例如，光学解复用器11以50:50的比率将信号光分开，以产生第一输入光和第二输入光。光学解复用器11与第一臂波导12和第二臂波导13联接。光学解复用器11将输入光分出的第一输入光在第一臂波导12上传播。光学解复用器11将输入光分出的第二输入光在第二臂波导13上传播。第一臂波导12和第二臂波导13中的每个与光学多路复用器14联接。第一臂波导12将第一输入光引导至光学多路复用器14，并且第二臂波导13将第二输入光引导至光学多路复用器14。
光学多路复用器14多路复用在第一臂波导12上传播的第一输入光和在第二臂波导13上传播的第二输入光。光学多路复用器14与两个输出侧波导17联接。光学多路复用器14将TE(横向电)偏振光输出到一个输出侧波导17，并且将TM(横向磁)偏振光输出到另一个输出侧波导17。结果，偏振分束器1分离偏振的输入光。偏振分束器1将输入光分成彼此正交的线性偏振分量的TE偏振光和TM偏振光，并且输出TE偏振光和TM偏振光。
光学解复用器11和光学多路复用器14中的每个包括肋型Si波导(肋型波导50)。此外，臂部分15至少部分地包括通道型Si波导(通道型波导51)。也就是说，通道型波导51布置在肋型波导50之间。在通道型波导的情况下，从结构的观点看，不必将肋高度视为可变因素。通过计算发现，芯Si层(芯层23)的厚度具有对输入光的光学损耗小的影响。结果，能够通过将肋型波导应用于臂波导12和13两者，实现具有高生产率的偏振分束器1。
偏振分束器1包括通道型波导51和肋型波导50。下文中，将详细说明通道型波导51和肋型波导50的布置的区域。如图3所示，偏振分束器1具有肋型区域41、通道型区域42和过渡区域43。图1中示出的肋型波导50布置在肋型区域41中。图2中示出的通道型波导51布置在通道型区域42中。过渡区域43是在肋型波导50和通道波导51之间存在的区域。
光学解复用器11和光学多路复用器14布置在肋型区域41中。臂部分15的输入侧和输出侧被包括在肋型区域41中。例如，第一臂波导12和第二臂波导13之间的距离逐渐变长的扇出45和该距离逐渐变短的扇入46被包括在肋型区域41中。臂部分15的部分布置在通道型区域42中。存在于通道型区域42和肋型区域41之间的臂部分15被包括在过渡区域43中。
如上所述，第一臂波导12至少部分地由通道型波导51形成。第一臂波导12将第一输入光引导至光学多路复用器14。此外，第二臂波导13至少部分地由通道型波导51形成。第二臂波导13将第二输入光引导至光学多路复用器14，该第二输入光被使得产生在第一臂波导12上传播的第一输入光和第二输入光之间的相位差。
根据示例性实施例1的波导模式转换器30布置在过渡区域43中。下面，将参照图4说明根据示例性实施例1的波导模式转换器30。图4是示出根据示例性实施例1的过渡区域43的透视图。如图4所示，过渡区域43存在于肋型区域41和通道型区域42之间。此外，波导模式转换器30是包括锥形部分23b的肋型波导50。换句话说，波导模式转换器30包括具有肋23a和锥形部分23b的芯层23。
此外，如图4所示，包括肋23a的芯层23布置在肋型区域41中。在过渡区域43的波导模式转换器30中，以及在肋型区域41中，肋23a突起到芯层23的另一部分上方。此外，通道型区域42的芯层23与过渡区域43的波导模式转换器30的肋23a以及肋型区域41的肋23a那样高。也就是说，在过渡区域43的波导模式转换器30中以及在肋型区域41中包括肋23a的芯层23的厚度与通道型区域42的芯层23的厚度几乎相等。此外，通道型区域42的芯层23的宽度与在过渡区域43的波导模式转换器30中以及在肋型区域41中的肋23a的宽度几乎相等。
波导模式转换器30的锥形部分23b是在肋23a两侧上延伸的芯层23。锥形部分23b的宽度中的每个在与波导方向垂直的方向上逐渐变化。更具体地说，锥形部分23b在与波导方向垂直的方向上的宽度在从肋型区域41朝向通道型区域42的方向上逐渐变窄。换句话说，波导模式转换器30处的芯层23和覆层24之间的边界表面是锥形的形状。此外，锥形部分23b的高度与肋型区域41中除了肋23a外的芯层23的高度几乎相等。波导模式转换器30的锥形部分23b的厚度与肋型区域41中除了肋23a外的芯层23的厚度几乎相等。换句话说，锥形部分23b的高度低于通道型区域42的芯层23的高度。因为肋型波导50和通道型波导51的光限制互不相同，所以如果肋区域41和通道区域42不是平滑地连接，则造成光学损耗。因此，波导模式转换器30布置在存在于肋区域41和通道区域42之间的过渡区域43中。此外，波导模式转换器30的锥形部分23b的宽度尽可能逐渐地变窄。结果，波导模式转换器30将过渡区域43的芯层23的形状从肋型转换成通道型。
此外，最理想的是，包括锥形部分23b的芯层23在垂直于波导方向的方向上的宽度Wr是肋23a的宽度的三倍或者更大。
这里，假设指示锥形部分23b的宽度变化的值被表示为Ts，并且包括锥形部分23b的芯层23在与波导方向垂直的方向上的宽度被表示为Wr，并且波导的宽度(通道型波导51的芯层23的宽度)被表示为Ww，并且(Wr-Ww)/Lt的值被表示为Ts。在这种情况下，最理想的是，指示锥形部分23b的宽度变化的Ts小于0.1。
通过设定包括锥形部分23b的芯层23在与波导方向垂直的方向上的宽度Wr和指示锥形部分23b的宽度变化的Ts，使得分别在上述范围内，无疑能够减小当将输入光从肋区域41引导至通道区域42或者从通道区域42引导至肋区域41时波导模式转换器30中产生的光学损耗。
接下来，将说明波导模式转换器30中产生的光学损耗。首先，将计算在如图5中所示的包括具有有限宽度的芯层23的肋型波导50与包括具有足够宽度的芯层23的肋型波导50联接的情况下产生的光学损耗。如图5所示，假设具有有限宽度的芯层23的宽度被表示为Wr。在如下条件下计算光学损耗：输入光的波长是1.55μm，并且波导宽度(通道型波导51的芯层23的宽度)Ww是1.35μm，并且包括肋23a的芯层23的高度是1.5μm，并且突起到芯层23的另一部分上方的肋23a的高度(下文中，被表示为“肋高度”)是0.9μm至1.0μm。肋高度的值具有该范围的原因在于，肋高度的中心设计值(也就是说，0.925μm)需要0.05μm的公差作为制造偏差。在图6中示出计算结果。在图6中，垂直轴线以[dB]指示光学损耗，并且水平轴线指示具有有限宽度的芯层23的宽度Wr，并且标记○、*、×、Δ、□和◆分别指示肋高度1.0μm、肋高度0.98μm、肋高度0.96μm、肋高度0.94μm、肋高度0.92μm和肋高度0.90μm的情况。
从图6发现，在具有有限宽度的芯层23的宽度Wr等于或长于约3.5μm的情况下，光学损耗几乎为零。此外，在肋高度是0.9μm的情况下，表现出最高的光学损耗。原因在于，因为泄漏到除了肋23a外的芯层23的一部分中的输入光的分量随着肋高度变低而增大，所以光学损耗对波导的宽度的变化(宽度Wr的变化)敏感。此外，如果约0.1[dB]的光学损耗是可接受的，则具有有限宽度的芯层23的宽度Wr可等于或大于1.8μm。
接下来，将计算在如图7中所示的包括具有锥形部分23b的芯层23的肋型波导50(波导模式转换器30)与包括具有足够宽度的芯层23的肋型波导50联接的情况下产生的光学损耗。如图7所示，具有锥形部分23b的芯层23的宽度被表示为Wr，并且波导宽度(通道型波导51的芯层23的宽度)被表示为Ww，并且锥形部分23B的长度被表示为Lt，并且指示锥形部分23b的宽度变化的值被表示为Ts。然后，Ts被表示为(Wr-Ww)/Lt。随着指示锥形部分23b的宽度变化的值Ts变小，锥形部分23b的长度Lt变长，因此锥形部分23b的宽度Wt逐渐变化。在图8中示出在Wr是3.5μm的条件下的计算结果。其它计算条件与图5和图6中示出的计算条件相同。在图8中，垂直轴线以[dB]指示光学损耗，并且水平轴线指示表示锥形部分23b的宽度变化的值Ts，并且标记○、*、×、Δ、□和◆分别指示肋高度1.0μm、肋高度0.98μm、肋高度0.96μm、肋高度0.94μm、肋高度0.92μm和肋高度0.90μm的情况。
而且在图8中，类似于图6中示出的情况，在肋高度是0.9μm的情况下表现出最高的光学损耗。从图8发现，如果指示锥形部分23b的宽度变化的值Ts等于或小于0.22，则光学损耗等于或小于0.1[dB]。如果指示锥形部分23b的宽度变化的值Ts等于或小于0.22，则即使当肋高度是0.9μm时，光学损耗也等于或小于0.1[dB]。结果，能够实现具有防止制造偏差的足够公差的波导模式转换器30。
接下来，图9是示出光学损耗和模式转换器30的芯层的宽度Wr之间的关系的曲线图，其中，在其中波导宽度(通道型波导51的芯层23的宽度)Ww是3.2μm、并且包括肋23a的芯层23的高度是3μm、并且肋高度是1.20μm至1.30μm的波导模式转换器30与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的情况下产生该关系。在图9中，垂直轴线以[dB]指示光学损耗，并且水平轴线指示芯层的宽度Ww，并且标记○、*、×、Δ、□和◆分别指示肋高度1.30μm、肋高度1.28μm、肋高度1.26μm、肋高度1.24μm、肋高度1.22μm和肋高度1.20μm的情况。
通过与图7和图8中示出的情况相比地加宽波导宽度Ww，在波导上传播的光并不容易接收由波导的侧壁造成的影响，因此能够减小光学损耗。另一方面，通过加宽波导宽度Wr，光限制变弱。结果，出现难以使波导的弯曲半径小的问题。
然而，能够通过将波导模式转换器30布置在波导被弯曲的位置的正前方、并且将波导宽度Ww变窄、然后使波导的弯曲半径小来解决上述问题。
此外，能够通过使用其中波导宽度Ww是3.2μm并且包括肋23a的芯层23的高度是3μm的波导来制造偏振分束器1。此外，通过使用通道型波导51构成波导，能够改善抵抗波导的制造偏差的公差。
如图9所示，与其中波导宽度Ww是1.5μm并且包括肋23a的芯层23的高度是1.5μm的波导的光限制相比，其中波导宽度Ww是3.2μm并且包括肋23a的芯层23的高度是3μm的波导的光限制弱。因此，必须使包括锥形部分23b的芯层23的宽度Wr等于或长于9μm。如图6和图9所示，从关于在波导宽度Wr是3.2μm的情况下和波导宽度Wr是1.5μm的情况下获取的光学损耗的计算结果发现，如果Wr/Ww等于或大于2.0，能够充分减小光学损耗。此外，发现如果Wr/Ww等于或大于3.0，则光学损耗变得可忽略不计地小。
接下来，在图10中示出指示光学损耗和指示与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导50联接的波导模式转换器30的锥形部分23b的宽度变化的值Ts之间的关系的曲线图，其中，包括锥形部分23b的芯层23的宽度Wr是9μm。在图10中，垂直轴线以[dB]指示光学损耗，并且水平轴线指示表示锥形部分23b的宽度变化的值Ts，并且标记○、*、×、Δ、□和◆分别指示肋高度1.30μm、肋高度1.28μm、肋高度1.26μm、肋高度1.24μm、肋高度1.22μm和肋高度1.20μm的情况。
如图10所示，与图8中示出的情况相比，泄漏到除了肋23a外的芯层23的一部分中的输入光的分量随着肋高度变低而增大。结果，必须逐渐改变锥形部分23b的宽度Wt。从图10发现，如果指示锥形部分23b的宽度变化的值Ts小于0.1，则不存在实际问题，并且如果值Ts小于0.05，则光学损耗变得可忽略不计地小。
此外，通过将上述波导模式转换器30布置在过渡区域43中，能够用肋型波导50形成光学解复用器11和光学多路复用器14，并且用通道型波导51形成臂部分15。结果，能够使防止制造偏差等的公差大。因此，能够提高产量并且提高生产率。此外，能够减小由于由波导宽度的变化造成的相位误差而导致的损耗。一般，如果光学回路由肋型波导组成，则与光学回路只由通道型波导组成的情况相比，过量损耗少。因此，可预料到，与通过通道型波导实现整个偏振分束器的情况相比，通过肋型波导和通道型波导的组合实现的偏振分束器具有低的过量损耗。此外，能够获取期望的波导长度和期望的波导宽度。因此，不必具有用于调节相位差的构造，因此能够提高产率。
能够用步进曝光方法形成肋型波导50和通道型波导51。也就是说，在执行抗蚀剂施用、曝光、显影、蚀刻、抗蚀剂剥离等工艺之后，形成包括肋23a的芯层23。结果，不必需要长曝光时间的EB曝光，因此，能够提高生产率。此外，通过执行步进曝光，能够在一个衬底上共同地形成肋型波导50和通道型波导51。因此，不必分别在不同衬底上形成肋型波导50和通道型波导51，并且通过使用粘合剂使衬底粘附。结果，能够使生产率高。
这里，为了满足相位条件，第一臂波导12和第二臂波导13的波导宽度彼此不同。例如，第二臂波导13的波导宽度w2比第一臂波导12的波导宽度w1宽。为了加宽在第二臂波导13的中间位置处的波导宽度，第二臂波导13的一部分是锥形形状。也就是说，第二臂波导13包括在从光学解复用器11朝向光学多路复用器14的方向上其波导宽度逐渐变宽的锥形臂波导18和其波导宽度逐渐变窄的锥形臂波导19。类似地，第一臂波导12包括在从光学解复用器11朝向光学多路复用器14的方向上其波导宽度逐渐变宽的锥形臂波导18和其波导宽度逐渐变窄的锥形臂波导19。
如上所述，通过将锥形臂波导18和19布置在第一臂波导12和第二臂波导13中，能够容易地获取满足相位条件的波导宽度。此外，因为波导具有锥形形状，所以能够减小损耗，此外，因为能够在不产生不必要模式的情况下将基本模式输入到其每个均为多模式波导的第一臂波导12和第二臂波导13中，所以能够预期实现稳定的偏振分束功能。此外，布置在第二臂波导13中的锥形臂波导18和19与布置在第一臂波导12中的锥形臂波导18和19相同。能够补偿通过改变波导宽度而产生的相移。结果，能够容易地实现满足相位条件的第一臂波导12和第二臂波导13。
此外，通道型区域42中的波导笔直延伸。通过通道型波导51形成的第一臂波导12和第二臂波导13中的一些部分笔直延伸。因此，通道型区域42中的波导没有弯曲部分。根据上述构造，能够抑制可在弯曲部分产生的损耗。
根据本发明的示例性实施例1的应用于波导模式转换器30、偏振分束器1和相干混合器装置(光学装置)的波导模式转换器30是肋型波导50，该肋型波导50存在于肋型波导50和通道型波导51的过渡区域43(连接部分)中并且包括锥形部分23b。此外，锥形部分23b是在肋23a的两侧上延伸的芯层23，并且锥形部分23b的宽度Wt在与波导方向垂直的方向上逐渐变化。
结果，能够通过波导模式转换器30将肋型波导50和通道型波导51连接，使抑制光学损耗。此外，通过将波导模式转换器30与Mach-Zehnder型偏振分束器1组合，能够制造使用肋型波导50和通道型波导51的偏振分束器1。结果，与制造仅使用肋型波导50或仅使用通道型波导51的偏振分束器的情况相比，不仅能够提高偏振分束器1的产量，而且能够减小偏振分束器1的光学损耗。换句话说，能够提供其中偏振分束器1的特性的劣化较小的波导模式转换器30、偏振分束器1和相干混合器装置(光学装置)。
此外，最理想的是，包括锥形部分23b的芯层23在与波导方向垂直的方向上的宽度Wr是肋23a的宽度Ww的三倍宽或者更宽。结果，能够使光学损耗可忽略不计地小。
这里，假设指示锥形部分23b的宽度变化的值被表示为Ts，包括锥形部分23b的芯层23在与波导方向垂直的方向上的宽度被表示为Wr，波导的宽度(通道型波导51的芯层23的宽度)被表示为Ww，并且(Wr-Ww)/Lt的值被表示为Ts。在这种情况下，最理想的是，指示锥形部分23b的宽度变化的Ts小于0.1。结果，能够将光学损耗减小至不造成任何实际问题的范围。
这里，虽然说明了波导是Si波导，但波导不限于Si波导。例如，能够使用诸如InP波导等的半导体波导。能够将包括各种材料的化合物半导体材料应用于波导。
如上所述，已经参照示例性实施例说明了根据本申请的发明。但是，根据本申请的发明不限于示例性实施例。可将被包括在根据本申请的发明的范围内并且本领域的技术人员可理解的各种改变添加到根据本申请的发明的构造和细节中。
本申请基于并且要求于2013年6月7日提交的日本专利申请No.2013-120744的优先权的权益，该申请的公开作为整体通过引用方式并入本文中。
[工业可应用性]
能够提供使偏振分束器的特性的劣化更小的波导模式转换器、偏振分束器和光学装置。
[附图标记列表]
1 偏振分束器
11 光学解复用器
12 第一臂波导
13 第二臂波导
14 光学多路复用器
15 臂部分
16 输入侧波导
17 输出侧波导
18 锥形臂波导
19 锥形臂波导
21 衬底
22 下层覆层
23 芯层
23a 肋
23b 锥形部分
24 上层覆层
30 波导模式转换器
41 肋型区域
42 通道型区域
43 过渡区域(连接部分)
45 扇入
46 扇出
50 肋型波导
51 通道型波导

Claims (4)

1.一种偏振分束器，包括：
光学解复用器，所述光学解复用器由肋型波导形成，并且将输入光分成第一输入光和第二输入光；
光学多路复用器，所述光学多路复用器由所述肋型波导形成，并且多路复用所述光学解复用器将所述输入光分出的所述第一输入光和所述第二输入光；
第一臂波导，所述第一臂波导至少部分地由通道型波导形成，并且将所述第一输入光引导至所述光学多路复用器；以及
第二臂波导，所述第二臂波导至少部分地由所述通道型波导形成，并且将被使得相对于在所述第一臂波导上传播的所述第一输入光的相位产生相位差的所述第二输入光引导至所述光学多路复用器，其中
肋型的波导模式转换器包括锥形部分并且被布置在所述肋型波导和所述通道型波导的连接部分中，并且其中
所述波导模式转换器的所述锥形部分是在肋的两侧上延伸的芯层，并且所述锥形部分的宽度在与波导方向垂直的方向上逐渐变化。
2.根据权利要求1所述的偏振分束器，其中
包括所述锥形部分的所述芯层在与所述波导方向垂直的所述方向上的宽度是所述肋的宽度的三倍大或者更大。
3.根据权利要求1所述的偏振分束器，其中，
在指示所述锥形部分的宽度变化的值被表示为Ts、并且包括所述锥形部分的所述芯层在与所述波导方向垂直的所述方向上的宽度被表示为Wr、所述通道型波导的芯层的宽度被表示为Ww、所述锥形部分的长度被表示为Lt、并且(Wr-Ww)/Lt的值被表示为Ts的情况下，指示所述锥形部分的所述宽度变化的值Ts小于0.1。
4.一种光学装置，包括：
在权利要求1中描述的所述偏振分束器，其中
多个所述偏振分束器被连接成多级形式。
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