JP2010186097A - 光共振器、及びこれを用いた流体用光学センサ - Google Patents

Abstract

【課題】充分に長い共振器長を確保できるとともに、作成を容易とすること。
【解決手段】共通の平面１２ａ内において１個の交差領域Ｃで交差して配置された線分状の３本の光導波路Ｗ１〜Ｗ３と、 交差領域から外側に向かって延在する光導波路の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第６光導波路部分とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分（ｉは１〜３の整数）の交差領域とは反対側の端部同士を接続する湾曲光導波路Ｐｉと、平面に垂直に入出力される光を光導波路に結合するととともに、光導波路が接続されていて交差領域を含む領域に形成された光カプラＫとを備える
【選択図】図１

Description

この発明は、光学分野で好適に用いられる光共振器、及びこれを用いた流体用光学センサに関する。

リング型の光共振器は、非常に波長選択性が鋭いフィルタを実現するための手段として、盛んに研究されている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照）。リング共振器を構成する光導波路に光を入力するためには光ファイバ又は光導波路を近接配置し、リング共振器に光を結合する構成が一般的に採用されている。また、フォトニック結晶を用いた光共振器も盛んに研究されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、リング型の光共振器もフォトニック結晶を用いた光共振器も、光導波路への光の結合が必要であるために厳密な位置合わせが必要とされ、使い勝手に劣っていた。

これに対して、ファブリペロ共振器は、空間光を直接、光共振器に入射することができる点で使い勝手に優れている。近年、ファブリペロ共振器の応用として、ウエハに細孔を作成して、ウエハの表面に対して垂直に光を入出射させる構造の光共振器が開示されている（例えば、特許文献３〜５）。

特許文献３〜５に開示された技術では、Ｓｉ製又はＡｌ製の基板に、陽極酸化法を用いて細孔を形成している。これらの技術では、（１）細孔を介して光共振器中に物質を導入できること、及び（２）細孔の体積比率を調整することにより細孔の等価屈折率を調整可能であること、を利用して、光共振器のセンサ及び可変波長フィルタへの応用が図られている。

また、光共振器が形成された面に対して垂直に光を入出射させる同心円状のグレーティングを有する光共振器が開発されている（例えば、非特許文献２参照）。

特開２００７−１８３６４４号公報 米国特許第７３９１９４５号明細書 米国特許第７３３５５１４号明細書 米国特許第７２６７８５９号明細書 米国特許第７０７４４８０号明細書

Ｙａｓｕｏ Ｋｏｋｕｂｕｎ，"Ｈｉｇｈ Ｉｎｄｅｘ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｍｉｃｒｏｒｉｎｇ Ｆｉｌｔｅｒ Ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｓｗｉｔｃｈ"，ＩＥＩＣＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．Ｅ９０−Ｃ，Ｎｏ．５ ｐｐ１０３７−１０４５，２００７ Ｍａｙ Ｘｉａｎｋａｉ Ｓｕｎ ｅｔ．ａｌ．，"Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｌａｒ ＤＦＢ，ｄｉｓｋ−，ａｎｄ ｒｉｎｇ−Ｂｒａｇｇ ｒｅｓｏｎａｔｏｒ ｌａｓｅｒｓ ｗｉｔｈ ｃｈｉｒｐｅｄ ｇｒａｔｉｎｇｓ：ａ ｕｎｉｆｉｅｄ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ"，Ｏｐｔｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ Ｖｏｌ．１６，Ｎｏ．１２，ｐｐ９１５５−９１６４，２００８，Ｊｕｎｅ ９

しかし、特許文献３〜５に開示された技術では、光共振器を微細な素子とした場合、回折現象が発生するために長い共振器長を確保することが難しい。その結果、共振により出射される出射光の波長ピークがブロードになってしまう。

また、非特許文献２に開示されている光共振器は、グレーティングの周期を出射光の波長の半分以下とする必要があり、製作に困難を伴った。

この発明は、このような問題点に鑑みなされたものである。従って、この発明の第１の目的は、光共振器が形成された面に対して垂直に光を入出射させる光共振器であって、充分に長い共振器長を確保できるとともに、作成が容易な光共振器を提供することにある。また、この発明の第２の目的は、上述した光共振器を用いた流体用光学センサを提供することにある。

上述した課題の解決を図るために、この発明の光共振器は、共通の平面内において１個の交差領域で交差して配置された線分状のＮ本（Ｎは２以上の整数）の光導波路と、交差領域から外側に向かって延在する光導波路の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第２Ｎ光導波路部分とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分（ｉは１〜Ｎの整数）の交差領域とは反対側の端部同士を接続する湾曲光導波路と、平面に垂直に入出力される光を光導波路に結合するとともに、光導波路が接続されていて交差領域を含む領域に形成された光カプラと、を備えている。

上述した光共振器の好適な一実施態様として、光カプラをグレーティングが形成された平面導波路とすることが好ましい。

上述した光共振器の好適な一実施態様として、グレーティングが、交差領域の中心点から同心円状に形成されていることが好ましい。

上述した光共振器の好適な一実施態様として、光カプラと光導波路との接続部を、光伝播方向に直交しかつ平面に水平な方向の寸法が、交差領域から外側に向かって徐々に縮小するテーパ状に形成することが好ましい。

上述した光共振器の好適な一実施態様として、光導波路部分が、交差領域の周りに等角度間隔で配置されていることが好ましい。

この発明の流体用光学センサは、上述した光共振器を用いている。

また、上述の流体用光学センサにおいて、基板上に、この光共振器と、光共振器を識別する標識と、湾曲光導波路に設けられた共振器長変更用の電極と、電極に接続されていて、電極に印加する電圧を制御する制御回路と、制御回路に接続されていて電極を駆動する電源とを備えている。

この発明は、上述したような技術的特徴点を備えている。その結果、光共振器が形成された面に対して垂直に光を入出射させる光共振器であって、充分に長い共振器長を確保できるとともに、作成が容易な光共振器を提供できる。また、上述した光共振器を用いた流体用光学センサを提供できる。

Ｎ＝３の光共振器の構造を概略的に示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って取った切断端面図である。 Ｎ＝３の光共振器の拡大平面図である。 Ｎ＝３の光共振器のシミュレーション結果を示す特性図である。 （Ａ）は、Ｎ＝２の場合の第１態様の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。（Ｂ）は、Ｎ＝２の場合の第２態様の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。 Ｎ＝４の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。 流体用光学センサの斜視図である。 流体用光学センサの使用状態の説明に供する模式図である。 パラレル光通信器の構造を概略的に示す斜視図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図は、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、以下の実施の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。

（実施の形態１）
図１〜図６を参照して、実施の形態１の光共振器について説明する。

（Ａ）Ｎが任意の場合
まず始めに、光共振器ＲＥがＮ本（Ｎは２以上の整数）の光導波路を備えている最も一般的な場合について概説する。なお、以下の説明を理解するに当たっては、適宜図１（Ｎ＝３）の光共振器ＲＥ１０、図５（Ａ）及び（Ｂ）（Ｎ＝２）の光共振器ＲＥ２０，ＲＥ３０、及び図６（Ｎ＝４）の光共振器ＲＥ４０を参照していただきたい。また、以下の説明において、Ｎが特定の値をとる個々の光共振器ＲＥ１０，ＲＥ２０，ＲＥ３０，ＲＥ４０を総称する場合には、「光共振器ＲＥ」と称する。

光共振器ＲＥは、共通の第１主面１２ａ（平面）内において１個の交差領域Ｃで交差して配置された線分状のＮ本の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎと、交差領域Ｃから外側に向かって延在する光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎの部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第２Ｎ光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎとするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分ＲＷ_２ｉ−１及びＲＷ_２ｉ（ｉは１〜Ｎの整数）の交差領域Ｃとは反対側の端部ＲＷ_２ｉ−１Ｅ及びＲＷ_２ｉＥ同士を接続する湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_ｉと、第１主面１２ａに垂直に入出力される光Ｂｉｎ及びＢｏｕｔを光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎに結合するととともに、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎが接続されていて交差領域Ｃを含む領域に形成された光カプラＫとを備えている。

（Ｂ）Ｎ＝３の場合
（Ｂ１）全体構造
図１〜図３を参照して、光共振器ＲＥ１０が３本（Ｎ＝３）の光導波路を備えている場合について説明する。

図１は、光共振器の構造を概略的に示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って取った切断端面図である。図３は、光共振器の拡大平面図である。なお、図３においては、図面が煩雑となるのを防ぐために、グレーティングの格子溝の図示を省略している。

図１及び図３を参照すると、光共振器ＲＥ１０は下地１２に形成されている。より詳細には、光共振器ＲＥ１０は、下地１２に設けられた平面、つまり下地１２の第１主面１２ａ上に形成されている。下地１２については後述する。

光共振器ＲＥ１０は、３本の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３と、３個の湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３と、光カプラＫとで構成されている。

光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、線分状であり、共通の第１主面１２ａ（平面）内において１個の交差領域Ｃで交差して配置されている。

湾曲光導波路Ｐ_ｉは、交差領域Ｃから外側に向かって延在する光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第６（＝２Ｎ）光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_６とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分ＲＷ_２ｉ−１及びＲＷ_２ｉ（ｉは１〜３の整数）の交差領域Ｃとは反対側の端部ＲＷ_２ｉ−１Ｅ及びＲＷ_２ｉＥ同士を接続している。

光カプラＫは、第１主面１２ａに垂直に入出力される光Ｂｉｎ及びＢｏｕｔを光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３に結合するととともに、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３が接続されていて交差領域Ｃを含む領域に形成されている。

なお、３本の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３と、３個の湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３と、光カプラＫは全て光導波路であり、同じ材料で一体的に形成されている。すなわち、光共振器ＲＥ１０を構成する材料は、好ましくは、例えば屈折率が３以上の、ＴｉＯ、ＺｎＯ又はＴａ_２Ｏ_５等を用いることができる。この実施の形態に示す例では、光共振器ＲＥ１０を構成する材料は屈折率が３．５のＳｉとする。詳しくは後述するが、３本の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３と、３個の湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３と、光カプラＫの第１主面１２ａから垂直に測った長さ（以下、厚みと称する）は、場所によらず等しい値に形成されている。

続いて、光共振器ＲＥ１０を構成するそれぞれの要素についてより詳細に説明する。

（Ｂ２）光導波路
図３を参照すると、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、有限長の直線（線分）状に延在するチャネル型光導波路であり、第１主面１２ａ内において、１個の交差領域Ｃで交差して延在している。光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、この交差領域Ｃを含む領域に設けられた円盤状の光カプラＫに一体的に接続されている。また、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の両端部ＲＷ_１Ｅ〜ＲＷ_６Ｅは、後述する一定の規則に従って、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３で互いに接続されている。なお、光カプラＫ及び湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３については後述する。

交差領域Ｃの中心点をＣＯとするとき、光導波路Ｗ_１の中心軸ＷＣ_１、光導波路Ｗ_２の中心軸ＷＣ_２、及び光導波路Ｗ_３の中心軸ＷＣ_３は、この中心点ＣＯで交差している。また、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、交差領域Ｃの周りに等角度間隔で配置されている。すなわち、中心軸ＷＣ_１及び中心軸ＷＣ_２、中心軸ＷＣ_２及び中心軸ＷＣ_３、並びに中心軸ＷＣ_３及び中心軸ＷＣ_１の中心点ＣＯにおける交差角は互いに等しい。この実施の形態に示す例では、中心軸ＷＣ_１〜ＷＣ_３のなす鋭角側の角度は全て６０°である。

光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、この実施の形態に示す例では、全長ＬＷ、つまり光伝播方向に関する長さが互いに等しく形成されている。さらに、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、交差領域Ｃの中心点ＣＯにそれぞれの中点を一致させて交差している。ここで、「中点」とは、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷの１／２の点を示す。

詳しくは（Ｂ６）の項で説明するが、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷは、この実施の形態に示す例では、好ましくは、例えば約４．６μｍとする。

光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の光伝播方向に直交する横断面形状は矩形状に形成されている。この実施の形態に示す例では、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、光カプラＫとの接続部において、幅、すなわち光伝播方向に直交しかつ第１主面１２ａに水平な方向の長さが、交差領域Ｃから外側に向かって徐々に縮小するテーパ状に形成されている。つまり、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の光カプラＫから突出した部分の平面形状は、２つの斜辺が中心軸ＷＣ_１〜ＷＣ_３を対称軸として対称に配置されたほぼ２等辺三角形状に形成されている。以降、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の光カプラＫから突出した部分を単に「テーパ部」と称することもある。テーパ部を設ける理由は、光共振器ＲＥ１０内部を伝播する光の、該接続部における回折による損失を低減するためである。

光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の第１主面１２ａに垂直に測った厚みＤは、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３を伝播する光が単一モード光となるように設定することが好ましい。この実施の形態に示す例のように光共振器ＲＥ１０がＳｉを材料として形成されている場合には、１．３〜１．６μｍの範囲の波長の光に対しては、厚みＤを０．３μｍ以下とすることにより、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３を伝播する光が単一モード光とできることが知られている。より具体的には、この実施の形態に示す例では、厚みＤを約０．３μｍとしている。厚みＤを約０．３μｍとすることにより、真空中の波長が０．８８μｍの光を単一モード光で光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３内部を伝播させることができる。

（Ｂ３）湾曲光導波路
湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３は、一定の曲率半径Ｒを有する弧状に形成されたチャネル型光導波路であり、第１主面１２ａ内において、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の両端部ＲＷ_１Ｅ〜ＲＷ_６Ｅを一定の規則に従って接続している。以下、図３を参照して、この一定の規則について説明する。

今、３本（Ｎ＝３）の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３のそれぞれを、交差領域Ｃを分割点として２個ずつの部分領域に分けて考える。いま、これらの「部分領域」を「光導波路部分」と称する。すると、３本（Ｎ＝３）の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３は、合計６個（２Ｎ個）の光導波路部分に分割されることとなる。いま、便宜的に、これらの光導波路部分を時計回りに第１〜第６光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_６と称する。また、第１〜第６光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_６の、交差領域Ｃとは反対側の端部、すなわち、自由端をそれぞれＲＷ_１Ｅ〜ＲＷ_６Ｅと称する。そして、これらの第１〜第６光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_６を、標識数ｉ（ｉ＝１〜３（＝Ｎ））を用いて区別することとする。

このとき、第１〜第３湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３は、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分ＲＷ_２ｉ−１及びＲＷ_２ｉの端部ＲＷ_２ｉ−１Ｅ及びＲＷ_２ｉＥ同士を接続する。つまり、ｉ＝１の場合には、湾曲光導波路Ｐ_１が、第１及び第２光導波路部分ＲＷ_１及びＲＷ_２の端部ＲＷ_１Ｅ及びＲＷ_２Ｅ同士を接続する。ｉ＝２の場合には、湾曲光導波路Ｐ_２が、第３及び第４光導波路部分ＲＷ_３及びＲＷ_４の端部ＲＷ_３Ｅ及びＲＷ_４Ｅ同士を接続する。ｉ＝３の場合には、湾曲光導波路Ｐ_３が、第５及び第６光導波路部分ＲＷ_５及びＲＷ_６の端部ＲＷ_５Ｅ及びＲＷ_６Ｅ同士を接続する。

湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３は、このような規則に基づいて、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３同士を接続している。これにより、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３と湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３と光カプラＫとで、無終端、つまりループ状の光共振器ＲＥ１０が形成されている。

湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の曲率半径Ｒは、光共振器ＲＥ１０内部を伝播する光の損失を決定付ける重要な値である。なぜなら、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の湾曲部分では、伝播光の全反射条件からのズレに起因して、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の外部へと伝播光が漏れ出す現象（曲げ損失）が発生するからである。

湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の材料としてＳｉを用いた場合には、曲率半径Ｒが１μｍ以上であれば、曲げ損失を実用上充分なレベルに抑えることが可能であることが知られている。よって、この実施の形態に示す例では、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の曲率半径Ｒは、好ましくは、例えば約１μｍとする。

図２を参照すると、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の光伝播方向に直交する横断面形状は、この実施の形態に示す例では、互いに等しい矩形状とされている。光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の場合と同様に、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の断面寸法も、伝播光が単一モード光となるように設定することが好ましい。

具体的には、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の厚みＤは、好ましくは、例えば約０．３μｍとし、及び光伝播方向に直交し、かつ第１主面１２ａに平行な方向の長さＷｄ（以下、「幅」と称する。）は、０．３μｍとすることが好ましい。湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の横断面寸法をこれらの値とすることにより、真空中の波長が０．８８μｍの光を単一モード光で湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３内部を伝播させることができる。

（Ｂ４）光カプラ
光カプラＫは、表面ＫａにグレーティングＧが形成された円盤状の平面型光導波路である。光カプラＫの外周円の中心点と、交差領域Ｃの中心点ＣＯとは一致している。光カプラＫは、第１主面１２ａに対して垂直に入射する入射光Ｂｉｎを光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３に結合する機能、及び光共振器ＲＥ１０内部で共振された光を出射光Ｂｏｕｔとして第１主面１２ａに対して垂直に出射する機能を有する（図２〜３参照）。

光カプラＫは、交差領域Ｃを含む領域に設けられている。ここで、「交差領域Ｃを含む」とは、光カプラＫの直径ＬＫが、交差領域Ｃの最大径ＬＣ以上、かつ、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷ以下の間の値であることを示す（ＬＣ≦ＬＫ≦ＬＷ）。光カプラＫの直径ＬＫがこのような値に設定されていることから、光カプラＫは、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の一部とオーバーラップする。このオーバーラップ領域にも後述するグレーティングＧが設けられている。

詳しくは（Ｂ６）の項で説明するが、この実施の形態に示す例では、グレーティングＧの直径ＬＫは、好ましくは、例えば約２μｍとした。

光カプラＫの第１主面１２ａに垂直に測った厚みＤは、光カプラＫを伝播する光が単一モード光となるように設定することが好ましい。この実施の形態に示す例のように光共振器ＲＥ１０がＳｉを材料として形成されている場合には、１．３〜１．６μｍの範囲の波長の光に対しては、厚みＤを０．３μｍ以下とすることにより、光カプラＫを伝播する光が単一モード光とできることが知られている。より具体的には、この実施の形態に示す例では、厚みＤを約０．３μｍとしている。厚みＤを約０．３μｍとすることにより、真空中の波長が０．８８μｍの光を単一モード光で光カプラＫ内部を伝播させることができる。

光カプラＫの表面Ｋａに形成されたグレーティングＧは、中心点ＣＯから外側に向かって、等しい周期Λ（距離間隔）で同心円状に配置された、隣接する多数の凹溝と凸条とから構成されている。

グレーティングＧの周期Λは、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３を伝播する光が感じる等価屈折率をＮ_ｅｆｆとし、及びこの光の真空中における波長をλとしたときに、Λ＝λ／Ｎ_ｅｆｆとすることが好ましい。周期Λをこの値とすることにより、第１主面１２ａに垂直な方向から光共振器ＲＥ１０に入射する波長λの入射光を、光カプラＫ、従って光共振器ＲＥ１０に結合し、光共振器ＲＥ１０内を伝播する光へと変換することができる。

なお、この周期Λは、非特許文献２に開示されているグレーティングの周期の約２倍の大きさである。このように光カプラＫの周期Λが、非特許文献２のグレーティングよりも大きくなる結果、この実施の形態の光共振器ＲＥ１０は、非特許文献２のグレーティングよりも容易に作成できる。

また、グレーティングＧの凹凸の厚み方向における高さｈ（図２）は、光共振器ＲＥ１０内部での光の共振強度に関係している。より詳細には、高さｈが小さいほど、光共振器ＲＥ１０への入射光の結合効率が小さくなる。これは、光共振器ＲＥ１０内部での光の共振強度が大きくなること、つまり、出射光Ｂｏｕｔの強度が増加することを意味する。

波長λが約１μｍの光を光共振器ＲＥ１０により共振させて、実用上充分な強度の出射光Ｂｏｕｔを得るためには、厚み方向における高さｈを、好ましくは、例えば約３０ｎｍとし、及び、周期Λを、好ましくは、例えば約３８０ｎｍとする。

なお、この実施の形態に示す例では、グレーティングＧがブレーズド回折格子の場合について説明したが、グレーティングＧは、屈折率変調型の回折格子であってもよい。

（Ｂ５）下地
下地１２は、この実施の形態に示す例では、円形の平行平板であり、基板１２ｂと、基板１２ｂ上に積層されたクラッド１２ｃとから構成されている。

基板１２ｂは、この実施の形態に示す例では、例えばＳｉを材料とする。クラッド１２ｃは、光共振器ＲＥ１０を構成する材料よりも屈折率の小さい材料から形成されている。この実施の形態に示す例では、クラッド１２ｃは、例えばＳｉＯ_２を材料とする。

クラッド１２ｃは、基板１２ｂが屈折率３以上の高屈折率材料からなる場合には、光共振器ＲＥ１０から基板１２ｂへの光の漏れ出しを防ぐために、１μｍ以上の厚みとすることが好ましい。また、基板１２ｂが屈折率の低い材料、例えばガラス、石英及び樹脂等の場合には、クラッド１２ｃは省略できる。

（Ｂ６）光共振器の設計条件
図３を参照して、光共振器ＲＥ１０の各部の寸法について詳細に説明する。

（Ｂ３）の項で既に説明したように、光共振器ＲＥ１０においては、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３の曲率半径Ｒが、光共振器ＲＥ１０全体の光の損失を決定づける重要な値である。よって、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷは、曲率半径Ｒを基準として設計することが好ましい。

光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷは、次のようにして曲率半径Ｒから求められる。

図３において、第１及び第２光導波路部分ＲＷ_１及びＲＷ_２に対応する中心軸ＷＣ_１及びＷＣ_２を両斜辺とし、中心点ＣＯを頂点とする三角形Ｒｃ１を考える。このときＲｃ１において、中心点ＣＯに対応する頂角が６０°である。また、第１及び第２光導波路部分ＲＷ_１及びＲＷ_２に対応する両斜辺の長さは、それぞれＬＷ／２である。従って、三角形Ｒｃ１は正三角形となる。

また、第１及び第２光導波路部分ＲＷ_１及びＲＷ_２の端部ＲＷ_１Ｅ及びＲＷ_２Ｅ同士を一定の曲率半径Ｒの湾曲光導波路Ｐ_１で結ぶ場合、三角形Ｒｃ２〜Ｒｃ４は、それぞれ頂角を１２０°とする２等辺三角形となる。

その結果、三角形Ｒｃ１の両斜辺の長さ、すなわち第１及び第２光導波路部分ＲＷ_１及びＲＷ_２の長さＬＷ／２は、曲率半径Ｒから幾何学的に一義的に求めることができる。

曲率半径ＲとＬＷ／２との間のこの関係は、Ｎの値、すなわち光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎの本数にかかわらず成り立ち、下記式（１）のように表わすことができる。

ＬＷ／２＝（２Ｒ／３^０．５）／ｓｉｎ（２π／（４Ｎ））・・・（１）
（なお、式（１）は、光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎが、交差領域Ｃの周りに等角度間隔で配置されている場合にのみ成立する。）。

式（１）にＮ＝３を代入することにより、図３に示した光共振器ＲＥ１０における光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３の全長ＬＷは、ＬＷ＝（４Ｒ／３^０．５）／ｓｉｎ（π／６）と求まる。

式（１）から、湾曲光導波路の曲率半径Ｒが等しい場合、光導波路の本数Ｎが多いほど、光導波路の全長ＬＷを大きくできることがわかる。反対に、光導波路の全長ＬＷの長さを充分に大きくしたい場合には、曲率半径Ｒを大きくすればよいことがわかる。

また、光共振器ＲＥ１０の最大寸法Ｌ_ｍａｘすなわち中心点ＣＯと湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３との間の最大距離は、曲率半径Ｒを用いて幾何学的に下記（２）式で与えられる。

Ｌ_ｍａｘ＝（ＬＷ／２）ｃｏｓ（２π／（４Ｎ））＋１．５Ｒ＝｛（２／３^０．５）／ｔａｎ（２π／（４Ｎ））＋１．５｝Ｒ・・・（２）
式（２）にＮ＝３を代入することにより、図３に示した光共振器ＲＥ１０における光共振器ＲＥ１０の最大寸法Ｌ_ｍａｘは、Ｌ_ｍａｘ＝１．５Ｒ＋３^０．５２ＬＷ／２＝３Ｒと求まる。

式（２）より、曲率半径Ｒが小さいほど、及び、光導波路の本数Ｎが少ないほど光共振器ＲＥ１０の最大寸法Ｌ_ｍａｘすなわちサイズを小さくできることがわかる。

また、光カプラＫの直径ＬＫは、次のようにして求められる。

光カプラＫの直径がＬＫであることから、光カプラＫがなす円の周の長さは、ＫＬπとなる。ところで、光カプラＫには、２Ｎ個の光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎが接続されている。よって、光カプラＫと光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎとの接続部におけるテーパの幅Ｗｔは、最大の場合にＫＬπ／２Ｎで与えられる。

一方、光カプラＫ内を伝播する光の回折幅Ｄｉｆｆは、下記式（３）で与えられることが知られている。

Ｄｉｆｆ＝λＧ／（Ｎ_ｅｆｆＷｔ）＝２Ｎλ（Ｎ_ｅｆｆπ）・・・（３）
これらの結果から、Ｄｉｆｆ／Ｗｔで与えられる、光カプラＫと光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎとの接続部における回折による光の損失割合は、下記式（４）と求められる。

Ｄｉｆｆ／Ｗｔ＝４Ｎ^２λ／（Ｎ_ｅｆｆπ^２ＫＬ）・・・（４）
よって、光カプラＫの直径ＫＬは、光の損失割合Ｄｉｆｆ／Ｗｔと光導波路Ｎの本数を考慮しつつ、適当な値に設定することができる。

（Ｂ７）動作
図１を参照して、光共振器ＲＥ１０の動作について説明する。

第１主面１２ａに対して垂直に光共振器ＲＥ１０に入射する入射光Ｂｉｎは、光カプラＫに設けられたグレーティングＧの作用により、平面型光導波路としての光カプラＫ内部を第１主面１２ａに平行に伝播する伝播光Ｂに変換される。この伝播光Ｂは、やがて光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３に結合される。光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３に結合された伝播光Ｂは、湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３を伝播し、再び光カプラＫに結合される。

光カプラＫにおいては、グレーティングＧの結合係数により決定される強度割合の伝播光Ｂが、出射光Ｂｏｕｔとして、光共振器ＲＥ１０外部に第１主面１２ａに対して垂直に出射される。それとともに、上述したと同様の過程により、入射光Ｂｉｎの一部が光カプラＫ内部に結合される。

外部に出射されなかった伝播光Ｂは、光カプラＫに結合された出射光Ｂｉｎの一部成分と合流し、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３→湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３→光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３→光カプラＫという経路を、繰り返し周回する。

この過程において、伝播光Ｂは徐々に強度を増すとともに、共振による波長選択を受ける。すなわち、光カプラＫ→光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３→湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_３→光導波路Ｗ_１〜Ｗ_３→光カプラＫとの経路を一周した後に位相が一致する波長の伝播光Ｂのみが共振条件を満たし、周回の度に強度を増していく。

そして、伝播光Ｂの強度が充分に強くなると、第１主面１２ａに対して垂直に出射される出射光Ｂｏｕｔとして観測される。なお、この実施の形態では、出射光Ｂｏｕｔは、入射光Ｂｉｎが入射する方向に出射される場合を例示しているが、基板１２の厚みが充分に薄い場合、出射光Ｂｏｕｔは、基板１２の第１主面１２ａとは反対側の裏面側にも出射される。

図４を参照して、光共振器ＲＥ１０の動作について実例を挙げて説明する。図４は、光共振器ＲＥ１０のシミュレーション結果を示す特性図であり、光共振器ＲＥ１０が所望の動作を行っていることを示している。図４において、縦軸は、出射光Ｂｏｕｔの光強度（任意単位）を表わし、及び横軸は、出射光Ｂｏｕｔの波長（μｍ）を表わす。

シミュレーションは、３次元ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ）で行った。また、シミュレーションは、（Ｂ１）〜（Ｂ６）で既に説明した寸法の光共振器ＲＥ１０について実施した。シミュレーションに当たっては、計算負荷を減らすために、光共振器ＲＥ１０の周囲は全て大気であると仮定した。また、光共振器ＲＥ１０を構成する材料であるＳｉの屈折率を３．５と仮定した。さらに、入射光Ｂｉｎは、波長が０．８４〜０．９４μｍの白色光と仮定し、この入射光Ｂｉｎが光カプラＫの表面Ｋａに対して垂直に入射すると仮定した。

図４を参照すると、約０．８８７μｍの波長で鋭い共振ピークが観測された。つまり、光共振器ＲＥ１０の内部に、約０．８８７μｍの共振光を励起できることが明らかとなった。

（Ｃ）Ｎ＝２の場合
図５（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、光共振器が２本（Ｎ＝２）の光導波路を備えている場合について説明する。

図５（Ａ）は、Ｎ＝２の場合の第１態様の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。図５（Ｂ）は、Ｎ＝２の場合の第２態様の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。なお、図５（Ａ）及び（Ｂ）において、図１〜図３と共通する構成要素には同符号を付して、その説明を省略することもある。また、図５（Ａ）及び（Ｂ）においては、下地１２の図示を省略している。つまり、図５（Ａ）及び（Ｂ）には光共振器が配置される平面が明示されてはいないが、光共振器ＲＥ２０及びＲＥ３０は、図面が描かれている紙面がなす平面上（以下、第１主面と称する。）に延在すると理解していただきたい。

（Ｃ１）第１態様
図５（Ａ）を参照して、Ｎ＝２である第１態様の光共振器ＲＥ２０について説明する。この光共振器ＲＥ２０は、（１）Ｎ＝２である点、（２）光カプラＫ１の構造が、図１に示した光共振器と異なっている点の２点を除き、図１の光共振器ＲＥ１０と同様に構成されている。以下、これらの２点の相違点について順に説明する。

（Ｃ２）Ｎ＝２である点
すなわち、光共振器ＲＥ２０は、共通の平面内において１個の交差領域Ｃで交差して配置された線分状の２本（Ｎ＝２）の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_２と、交差領域Ｃから外側に向かって延在する光導波路Ｗ_１〜Ｗ_２の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第４（＝２Ｎ）光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_４とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分ＲＷ_２ｉ−１及びＲＷ_２ｉ（ｉは１〜２の整数）の交差領域Ｃとは反対側の端部ＲＷ_２ｉ−１Ｅ及びＲＷ_２ｉＥ同士を接続する湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_ｉと、第１主面に垂直に入出力される光Ｂｉｎ及びＢｏｕｔを光導波路Ｗ_１〜Ｗ_２に結合するととともに、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_２が接続されていて交差領域Ｃを含む領域に形成された光カプラＫ１とを備えている。ここで、光カプラＫ１と光導波路Ｗ_１〜Ｗ_２との接続部は、光伝播方向に直交しかつ平面に水平な方向の寸法が、交差領域Ｃから外側に向かって徐々に縮小するテーパ状に形成されている。また、光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_４が、交差領域Ｃの周りに等角度（＝９０°）間隔で配置されている。さらに、光カプラＫ１には、外部と光を入出力するためのグレーティングＧ１が形成されている。

（Ｃ３）光カプラＫ１の構造
この光共振器ＲＥ２０に設けられた光カプラＫ１は、平面形状が正方形状の平面型光導波路であり、上面にグレーティングＧ１が形成されている。このグレーティングＧ１は、紙面に左右方向及び上下方向の両方向に等しい周期Λで、等間隔に配置された隣接する多数の凹溝と凸条（格子溝）とから構成されている。つまり、図５（Ａ）より明らかなように、グレーティングＧ１の格子溝は、縦横に直角に交差する碁盤状に形成されている。

このように、格子溝を直角に交差させた理由は、光の利用効率を高めるためである。すなわち、格子溝を直交させることにより、入射光Ｂｉｎに含まれるＴＥ波及びＴＭ波の両成分を光共振器ＲＥ２０に結合させることができる。

（Ｃ４）第２態様
図５（Ｂ）を参照して、Ｎ＝２である第２態様の光共振器ＲＥ３０について説明する。この光共振器ＲＥ３０は、（１）Ｎ＝２である点、（２）光カプラＫ２の構造が、図１に示した光共振器ＲＥ１０と異なっている点、（３）光共振器ＲＥ３０において光導波路Ｗ_１及びＷ_２の交差角が等しくない点の３点を除き、図１の光共振器ＲＥ１０と同様に構成されている。以下、これらの３点の相違点について順に説明する。

（Ｃ５）Ｎ＝２である点
この点については、光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_４が、交差領域Ｃの周りに非等角度間隔で配置されている点を除き、（Ｃ２）の説明と同様であるので説明を省略する。

（Ｃ６）光カプラＫ２の構造
この光共振器ＲＥ３０に設けられた光カプラＫ２は、平面形状が長方形状の平面型光導波路であり、グレーティングＧ２が上面に形成されている。グレーティングＧ２は、矩形の長手方向に沿って、既に説明した一定の周期Λで配置された凹溝と凸条（格子溝）を備えている。この格子溝は、矩形の短手方向に平行に延在している。

（Ｃ７）光導波路の交差角が異なる
Ｎ＝２の場合には、光導波路Ｗ_１及びＷ_２の本数が少ないために、比較的自由に光導波路Ｗ_１及びＷ_２を配置することができる。図５（Ｂ）に示す光共振器ＲＥ３０では、光導波路Ｗ_１及びＷ_２の２組の対頂角の大きさがそれぞれ異なっている。光カプラＫ２は、鋭角側の対頂角方向に沿って長手方向が延在するように配置されている。

（Ｄ）Ｎ＝４の場合
図６を参照して、光共振器が４本（Ｎ＝４）の光導波路を備えている場合について説明する。図６は、Ｎ＝４の場合の光共振器の構造を概略的に示す平面図である。

なお、図６において、図１〜図３と共通する構成要素には同符号を付して、その説明を省略することもある。また、図６においては、下地１２の図示を省略している。つまり、光共振器が配置される平面が明示されてはいないが、光共振器ＲＥ４０は、図面が描かれている紙面がなす平面上（以下、第１主面と称する。）に延在すると理解していただきたい。

この光共振器ＲＥ４０は、（１）Ｎ＝４である点を除き、図１の光共振器ＲＥ１０と同様に構成されている。

すなわち、光共振器ＲＥ４０は、共通の平面内において１個の交差領域Ｃで交差して配置された線分状の４本（Ｎ＝４）の光導波路Ｗ_１〜Ｗ_４と、交差領域Ｃから外側に向かって延在する光導波路Ｗ_１〜Ｗ_４の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第８（＝２Ｎ）光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_８とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分ＲＷ_２ｉ−１及びＲＷ_２ｉ（ｉは１〜４の整数）の交差領域Ｃとは反対側の端部ＲＷ_２ｉ−１Ｅ及びＲＷ_２ｉＥ同士を接続する湾曲光導波路Ｐ_１〜Ｐ_ｉと、第１主面に垂直に入出力される光Ｂｉｎ及びＢｏｕｔを光導波路Ｗ_１〜Ｗ_４に結合するととともに、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_４が接続されていて交差領域Ｃを含む領域に形成された光カプラＫとを備えている。ここで、光カプラＫと光導波路Ｗ_１〜Ｗ_４との接続部は、光伝播方向に直交しかつ平面に水平な方向の寸法が、交差領域Ｃから外側に向かって徐々に縮小するテーパ状に形成されている。また、光導波路部分ＲＷ_１〜ＲＷ_８が、交差領域Ｃの周りに等角度（＝４５°）間隔で配置されている。さらに、光カプラＫには、外部と光を入出力するためのグレーティングＧが形成されている。グレーティングＧが、交差領域Ｃの中心点ＣＯから同心円状に形成されている。

（Ｅ）効果
（Ｅ１）この発明の光共振器ＲＥは、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎの本数を増やすことにより、充分に長い共振器長を確保することができる。その結果、波長分散の狭い出射光Ｂｏｕｔを得ることができる。

（Ｅ２）この発明の光共振器ＲＥは、既に説明したように、グレーティングＧ，Ｇ１及びＧ２の周期Λが非特許文献２のグレーティングの周期の約２倍の大きさである。従って、光共振器ＲＥ、特にグレーティングＧ，Ｇ１及びＧ２の作成に当たり要求される加工精度のトレランスを大きく取ることができる。従って、この光共振器ＲＥは、非特許文献２の光共振器よりも作成が容易である。

（Ｆ）備考
（Ｆ１）この実施の形態では、入射光Ｂｉｎが基板１２の第１主面１２ａに対して垂直に光共振器ＲＥに入射する場合について説明した。しかし、入射光Ｂｉｎは、第１主面１２ａに対して垂直な光成分を有していればよい。つまり入射光Ｂｉｎは、第１主面１２ａに対して斜めに入射してもよい。

（実施の形態２）
図７及び図８を参照して、実施の形態２の流体用光学センサについて説明する。

図７は、流体用光学センサ２０の斜視図である。図８は、流体用光学センサの使用状態の説明に供する模式図である。なお、図８において、図１〜図３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こともある。

図７を参照すると、流体用光学センサ２０は、基板１２と、該基板１２の第１主面１２ａに設けられた光変調部２１とを備えている。

光変調部２１は、光共振器ＲＥ１０と、光共振器ＲＥ１０を識別する標識２２と、湾曲光導波路Ｐ_１に設けられた電極２４と、電極２４に接続されていて、電極２４に印加する電圧を制御する制御回路２５と、制御回路２５に接続されていて電極２４を駆動する電源２６とを備えている。

標識２２は、この実施の形態に示す例では、好ましくは、例えば微細加工技術を用いて形成したバーコードであり、流体用光学センサ２０ごとに異なるパターン配列を有している。このバーコードを顕微鏡等で読み取ることにより、個々の流体用光学センサ２０を識別する。

電極２４は、湾曲光導波路Ｐ_１の表面に形成された金属膜である。この電極２４に印加する電圧を変化させることにより、湾曲光導波路Ｐ_１の屈折率を変化させ、結果として光共振器ＲＥ１０の共振器長を変える。これにより、光共振器ＲＥ１０の共振波長を変化させることができる。電極２４は、従来周知の半導体製造プロセス技術を応用することにより形成することができる。

制御回路２５は、基板１２の第１主面１２ａ上にパターニングされた配線により電極２４に電気的に接続されている。制御回路２５は、電極２４に印加する電圧を制御する作用を有する。制御回路２５は、半導体製造プロセス技術を応用して形成されるＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）として構成されている。制御回路２５は、電源２６から電力の供給を受け、ＩＣに組み込まれたプログラムに従い、所定の電圧印加パターンで、電極２４に印加する電圧の大きさを変更する。ＩＣの構成は、従来公知であるし、この発明の要旨とは直接関係しないためこれ以上の説明を省略する。

電源２６は、基板１２の第１主面１２ａ上にパターニングされた配線により制御回路２５に電気的に接続されている。電源２６は、制御回路２５及び電極２４に対して電力を供給する作用を有する。電源２６は、この実施の形態に示す例では、好ましくは、例えば太陽電池として形成されている。なお、この太陽電池は、従来公知の半導体製造プロセス技術を応用して作成される。

続いて、この流体用光学センサ２０の測定原理について説明する。流体用光学センサ２０を構成する光共振器ＲＥ１０内部を伝播する光のエバネッセント光は、僅かに、光導波路から被測定流体が存在する外部へと染み出している。従って、外部に存在する流体（液体及び気体）の屈折率が変化すると、光が感じる等価屈折率が変化する。これに対応して、光共振器ＲＥ１０の共振条件が僅かに変化し、出射光Ｂｏｕｔの波長が僅かにずれる。よって、出射光Ｂｏｕｔの波長の変化Δλをモニタすることにより、流体用光学センサ２０の周囲に存在する流体の屈折率変化を評価することが可能となる。

続いて、図８を参照して、この流体用光学センサ２０の使用態様の具体例について説明する。

図８は、基板２８に形成されたマイクロ流路３０を被測定流体Ｌｉｑとともに矢印Ａ方向に流下する流体用光学センサ２０を示したものである。マイクロ流路３０の下方には、流体用光学センサ２０に入射光Ｂｉｎを照射する照射部としての光源３２が設けられている。また、マイクロ流路３０の上方において、この光源３２に対向する位置には、流体用光学センサ２０を透過して出射される出射光Ｂｏｕｔを受光する検出部としての検出器３４が設けられている。

このように構成することにより、マイクロ流路３０を流れる被測定流体Ｌｉｑの屈折率の変化を上述した原理に基づいて測定することができる。

この実施の形態の流体用光学センサ２０によれば、被測定流体Ｌｉｑの屈折率の変化をリアルタイムで検出することができる。

また、流体用光学センサ２０では、制御回路２５が電極２４に印加する電圧を所定のパターンで変化させることができるので、複数波長の出射光Ｂｏｕｔに関する屈折率の変化を検出することができる。

なお、この実施の形態では、流体用光学センサ２０を被測定流体の屈折率を測定する場合を説明した。しかし、流体用光学センサ２０は、吸光度計としても応用することが可能である。

また、この実施の形態においては、電源２６が太陽電池の場合について説明した。しかし、電源２６を、例えばマイクロ波アンテナとして構成し、外部から、このマイクロ波アンテナにマイクロ波を照射することにより、電力を供給するようにしてもよい。

なお、流体用光学センサ２０に、さらに、外部との情報の入出力を行うために、電源、回路、及びマイクロ波アンテナ等を設けてもよい。

なお、この実施の形態においては、光共振器ＲＥ１０を流体用光学センサ２０として応用した場合について説明した。しかし、光共振器は、光導波路Ｗ_１〜Ｗ_Ｎの本数が２本以上であれば、Ｎの値にかかわらず流体用光学センサ２０として応用することが可能である。

また、この実施の形態においては、光共振器ＲＥを流体用光学センサ２０として応用した場合について説明した。しかし、流体用光学センサ２０としては、基板の第１主面に対して垂直に光を入出射できる光共振器であれば、種々の形態のものを用いることができる。

（実施の形態３）
図９を参照して、実施の形態３のパラレル光通信器について説明する。図９は、パラレル光通信器の構造を概略的に示す斜視図である。なお、図９において、図１〜３及び図８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こともある。

パラレル光通信器４０は、複数の表面発光レーザ４６，４６，・・・と、複数の光変調部２１，２１，・・・と、複数の光ファイバ４８，４８，・・・とを備えている。

表面発光レーザ４６，４６，・・・は、矩形状の平行平板である共通の基板４４に等間隔で直線的に配置されている。表面発光レーザ４６，４６，・・・は、従来公知のように、基板４４の表面に垂直な方向にレーザ光を発生する。

光変調部２１，２１，・・・は、矩形状の平行平板である共通の基板４２に等間隔で直線的に配置されている。光変調部２１，２１，・・・は、表面発光レーザ４６，４６，・・・と光ファイバ４８，４８，・・・との間に介在している。より詳細には、光変調部２１，２１，・・・は、表面発光レーザ４６，４６，・・・から出力されるレーザ光の伝播径路中に配置されている。

光変調部２１，２１，・・・は、表面発光レーザ４６，４６，・・・のそれぞれと一対一で対応している。すなわち、個々の表面発光レーザ４６，４６，・・・から出力されたレーザ光は、個々の光変調部２１，２１，・・・で変調を受けた後に、対応する光ファイバ４８，４８，・・・へと出力される。

この実施の形態のパラレル光通信器４０は、表面発光レーザ４６，４６，・・・、及び光変調部２１，２１，・・・を用いているので、従来よりも製造が容易であり、かつ、従来よりも装置サイズを小型化することができる。

この実施の形態においては、光共振器ＲＥをパラレル光通信器４０として応用した場合について説明した。しかし、パラレル光通信器４０としては、基板の第１主面に対して垂直に光を入出射できる光共振器であれば、種々の形態のものを用いることができる。

ＲＥ，ＲＥ１０，ＲＥ２０，ＲＥ３０，ＲＥ４０ 光共振器
Ｗ_１〜Ｗ_Ｎ 光導波路
ＷＣ_１〜ＷＣ_Ｎ 中心軸
Ｃ 交差領域
ＣＯ 中心点
ＲＷ_１〜ＲＷ_２Ｎ 第１〜第２Ｎ光導波路部分
ＲＷ_１Ｅ〜ＲＷ_２ＮＥ 端部
Ｐ_１〜Ｐ_ｉ 湾曲光導波路
Ｋ 光カプラ
Ｋａ 表面
Ｇ グレーティング
１２下地
１２ａ 第１主面
１２ｂ，２８，４２，４４ 基板
１２ｃ クラッド
２０ 流体用光学センサ
２１ 光変調部
２２ 標識
２４ 電極
２５ 制御回路
２６ 電源
３０ マイクロ流路
３２ 光源
３４ 検出器
４０ パラレル光通信器
４６ 表面発光レーザ
４８ 光ファイバ

Claims (7)

1. 共通の平面内において１個の交差領域で交差して配置された線分状のＮ本（Ｎは２以上の整数）の光導波路と、
   前記交差領域から外側に向かって延在する前記光導波路の部分のそれぞれを、時計回りに第１〜第２Ｎ光導波路部分とするとき、第２ｉ−１及び第２ｉ光導波路部分（ｉは１〜Ｎの整数）の前記交差領域とは反対側の端部同士を接続する湾曲光導波路と、
   前記平面に垂直に入出力される光を前記光導波路に結合するととともに、該光導波路が接続されていて前記交差領域を含む領域に形成された光カプラと、
   を備えることを特徴とする光共振器。
2. 前記光カプラをグレーティングが形成された平面導波路とすることを特徴とする請求項１に記載の光共振器。
3. 前記グレーティングが、前記交差領域の中心点から同心円状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光共振器。
4. 前記光カプラと前記光導波路との接続部を、光伝播方向に直交しかつ前記平面に水平な方向の寸法が、前記交差領域から外側に向かって徐々に縮小するテーパ状に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光共振器。
5. 前記光導波路部分が、前記交差領域の周りに等角度間隔で配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光共振器。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の光共振器を用いた流体用光学センサ。
7. 基板上に、前記光共振器と、該光共振器を識別する標識と、前記湾曲光導波路に設けられた共振器長変更用の電極と、該電極に接続されていて、前記電極に印加する電圧を制御する制御回路と、該制御回路に接続されていて前記電極を駆動する電源とを備えた請求項６に記載の流体用光学センサ。
   

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