JP2010250342A - プレーナー光導波路及び光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチコア光導波路を提供する。
【解決手段】マルチコア光導波路は、基板３０２と、下部及び上部導波路コアレイヤ３１１、３１２と、上部及び下部導波路コアレイヤの間の導波路コア３１３ａと、上部及び下部クラッディング３２０ｃ、３２０ａと、導波路コアを実質的に取り囲んでいる上部及び下部導波路コアレイヤの間のミドルクラッディング３２０ｂとを有している。下部、ミドル、及び上部クラッディングのそれぞれは、下部導波路コアレイヤ、上部導波路コアレイヤ、及び導波路コアの屈折率を下回る屈折率を有している。光導波路の所定の部分に沿って、上部及び下部導波路コアレイヤは、光導波路によってサポートされている伝播光学モードの横方向の大きさを両側において実質的に超えて延長しており、サポートされている光学モードの横方向の大きさは、光導波路の所定の部分に沿った導波路コアの幅によって少なくとも部分的に決定されている。
【選択図】図３Ｂ

Description

（関連出願に対する優先権の主張）
本出願は、２００５年２月１５日付けで出願された米国特許出願第１１／０５８，５３５号に基づいた優先権を主張するものであり、この出願は、本引用により、本明細書にすべて記述されているかのように本明細書に包含される。

本発明の分野は、光導波路に関するものである。更に詳しくは、本明細書においては、マルチコアプレーナー光導波路、並びに、その製造及び使用方法について開示している。

導波路基板上に製造されたプレーナー光導波路は、様々な光学アセンブリに内蔵可能である。このような光導波路は、複数のコア又はコアレイヤで製造できる。このようなマルチコアプレーナー光導波路の使用は、後述するように、様々な意味において有利であろう。

本出願に開示されている主題は、ｉ）２００４年４月２９日付けで出願された米国特許出願第１０／８３６，６４１号（２００４年１２月３０日付けで公開された特許出願公開第２００４／０２６４９０５Ａ１号）、ｉｉ）２００３年１０月９日付けで出願された米国特許出願第１０／６８２，７６８号（未公開）、ｉｉｉ）２００３年９月１２日付けで出願された米国特許出願第１０／６６１，７０９号（２００４年７月８日付けで公開された米国特許公開第２００４／０１２９９３５Ａ１号）、並びに、ｉｖ）２００３年６月２７日付けで出願された米国特許出願第１０／６０９，０１８号（２００４年３月１８日付けで公開された米国特許公開第２００４／００５２４６７Ａ１号）に開示されている主題に関連し得る。これらの出願のそれぞれは、本引用により、本明細書にすべて記述されているかのように本明細書に包含される。

マルチコア光導波路は、実質的に平坦な導波路基板と、下部導波路コアレイヤと、上部導波路コアレイヤと、上部及び下部導波路コアレイヤの間の導波路コアと、基板と下部導波路コアレイヤの間の下部クラッディングと、上部導波路コアレイヤ上の上部クラッディングと、導波路コアを実質的に取り囲んでいる上部及び下部導波路コアレイヤの間のミドルクラッディングと、を有している。下部、ミドル、及び上部クラッディングのそれぞれは、下部導波路コアレイヤ、上部導波路コアレイヤ、及び導波路コアの屈折率を下回る屈折率を具備している。光導波路の少なくとも所定の部分に沿って、上部及び下部導波路コアレイヤは、光導波路によってサポートされる伝播光学モードの横方向の大きさを両側において実質的に超えて延長しており、サポートされる光学モードの横方向の大きさは、上記の光導波路の所定の部分に沿った導波路コアの幅によって少なくとも部分的に決定されている。光導波路は、第２導波路コアを更に有することができる。これらの導波路コアは、導波路コア間における光学結合によるモード変換を実現するべく、様々な方式においてテーパーを持たせることができる。導波路は、光ファイバ又はプレーナー導波路との光学端部結合のために、その端面において終端可能であり、このような端部結合のために導波路の終端セグメントを適合させることができる。

導波路は、導波路基板上に下部クラッディングレイヤを形成する段階と、下部クラッディングレイヤ上に下部導波路コアレイヤを形成する段階と、下部コアレイヤ上にミドルクラッディングレイヤの下部部分を形成する段階と、ミドルクラッディングレイヤの下部部分上に導波路コアを形成する段階と、導波路コアの上方において、且つ、ミドルクラッディングレイヤの下部部分の露出したエリア上に、ミドルクラッディングレイヤの上部部分を形成する段階と、ミドルクラッディングレイヤの上部部分上に上部導波路コアレイヤを形成する段階と、上部導波路コアレイヤ上に上部クラッディングレイヤを形成する段階と、によって製造可能である。様々な導波路コア、コアレイヤ、又はクラッディングの空間的なパターニングは逐次的に又は同時に行ってよい。

本明細書に開示されているマルチコアプレーナー光導波路に関する目的及び利点については、図面に例示されていると共に以下に記述されている説明又は請求項に開示されている開示対象の模範的な実施例を参照することにより、明らかとなるであろう。

模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。 模範的なマルチコア光導波路の平面図及び断面図である。

図面に示されている実施例は、模範的なものであり、本開示及び／又は添付の請求項の範囲を限定するものと解釈してはならない。図面に示されている構造の相対的なサイズ及び比率は、いくつかの例においては、開示対象の実施例の例示を円滑に行うべく歪曲されている可能性があることに留意されたい。

図１Ａ〜図１Ｅは、導波路基板１０２上に配置された、マルチコア低コントラストプレーナー導波路の模範的な実施例の断面を示す。基板１０２は、この例においては、シリコンなどの半導体基板から構成可能であるが、任意の適切な基板材料を利用可能である。この例においては、低コントラストの導波路コア１１３は、ドーピングされたシリカから構成されると共に、低屈折率のミドルクラッディングレイヤ１２０ｂによって取り囲まれており、このミドルクラッディングレイヤは、約１．４４〜１．４６の屈折率を有するドーピングされた又はドーピングされていないシリカを有している。尚、本明細書に使用されている「低コントラスト」又は「低屈折率コントラスト」という用語は、約５％未満の屈折率のコントラストを意味している。この例における導波路コア１１３とミドルクラッディング１２０ｂの間の屈折率コントラストは、約５％未満であるか、又は約０．５％〜約３％であるか、或いは、約１％〜約２％であってよい。例えば、コア１１３は、通常、約１．４６〜約１．４８の屈折率を有していてよい。ミドルクラッディングレイヤ１２０ｂ及びその内部のコア１１３は、２つのドーピングされたシリカコアレイヤ１１１及び１１２の間に配設されており、これらのシリカコアレイヤは、低屈折率の上部クラッディング１２０ｃと低屈折率の下部クラッディング１２０ａの間に配設されている。この例におけるクラッディングレイヤ１２０ａ及び１２０ｃは、ミドルクラッディング１２０ｂに類似した又はこれと同一の屈折率を有するドーピングされた又はドーピングされていないシリカから構成されている。コアレイヤ１１１及び１１２は、クラッディングレイヤ１２０ａ、１２０ｂ、及び１２０ｃの屈折率よりも大きく、且つ、導波路コア１１３の屈折率に類似した又はこれと同一の屈折率を有するドーピングされたシリカから構成可能である。コア１１３、コアレイヤ１１１及び１１２、又はクラッディング１２０ａ、１２０ｂ、又は１２０ｃを形成するべく、任意のその他の適切な材料を利用することも可能である。

図１Ｂ及び図１Ｅの例においては、コアレイヤ１１１及び１１２は、導波路によってサポートされている伝播光学モードの横断方向の大きさを両側において実質的に超えて延長している。このような光学モードは、通常、導波路コア１１３によって横方向において閉じ込められており、コア１１３の横断方向の大きさが、サポートされている光学モードの横断方向の大きさを少なくとも部分的に決定している。図１Ａ、図１Ｃ、及び図１Ｄの例においては、コアレイヤ１１１及び／又は１１２を終端している突出した側部表面を得るように、クラッディングレイヤ１２０ａ、１２０ｂ、又は１２０ｃを形成可能である。このような側部表面は、様々な深さにおいて提供可能であり、コア１１３の深さの近傍において又はこれを超えて下方に延長してもよく、又はしなくてもよい。導波路は、図１Ａ〜図１Ｅに示されている様々な構成を具備した複数のセグメントを包含するように形成可能である。１つ又は２つの側部突出表面を具備したいくつかの実施例においては、コアレイヤ１１１及び１１２は、サポートされている光学モードの横断方向の大きさを両側において実質的に超えて延長可能である。或いは、この代わりに、その他の実施例においては、サポートされている光学モードの横断方向の大きさは、コアレイヤ１１１及び１１２の横断方向の大きさによるか（これらが導波路コア１１３の十分近傍において終端している場合）、又は側部突出表面の存在により（これが導波路コア１１３の十分近傍において形成されている場合）、部分的に決定可能である。図１Ａ〜図１Ｅの模範的なマルチコア低コントラスト導波路のいずれにおいても、サポートされている伝播光学モードは、コアレイヤ１１１及び１１２によって垂直方向において実質的に閉じ込められておリ、コア１１３の存在が、その中心の近傍における（垂直次元に沿った）空間モードプロファイルの詳細に対して影響を及ぼしている。

前述のシリカ又はドーピングされたシリカのコア、コアレイヤ、及びクラッディングを有する模範的なマルチコア低コントラスト導波路においては、導波路コア１１３は、厚さ約０．７μｍ×幅約８μｍであってよく、コアレイヤ１１１及び１１２は、それぞれ、厚さが約０．６μｍであってよく、コアレイヤ１１１及び１１２のそれぞれからコア１１３を分離しているミドルクラッディング１１２０ｂの厚さは、約１．５μｍであってよい。約１．３〜１．５μｍの波長において、これらの寸法は、高さ約８μｍ×幅約１０μｍの横モードサイズを生成可能である（モードサイズは、１／ｅ2 ＨＷ ｐｏｗｅｒとして表現されている）。コア、コアレイヤ、又はクラッディングのその他の寸法又は屈折率を選択することにより、本開示の範囲内において、適切なモードサイズ及び形状を生成可能である。例えば、光ファイバモード又は別の光導波路のモードとの空間モード整合のために適切なモードサイズ及び形状を選択することにより、回折光損失のレベルが低減された端部結合を実現可能である。コア１１３は、厚さが約０．３μｍ〜最大で約１μｍ、幅が約３μｍ〜１２μｍの範囲であってよい。シングルモード動作を必要としていないいくつかの例においては、コア１１３は、幅が約１５μｍ又は約２０μｍであってよい。コアレイヤ１１１及び１１２は、厚さが約０．３μｍ〜最大約２μｍの範囲であってよい。コア１１３及びコアレイヤ１１１／１１２の屈折率は、通常、約１．４６〜約１．４８の範囲であり、クラッディング１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃの屈折率は、通常、約１．４４〜１．４６の範囲である。前述の屈折率−コントラストの範囲の１つ又は複数のものの中において、任意のその他の適切な屈折率を利用可能である。コアレイヤ１１１／１１２からコア１１３を分離しているクラッディング１２０ｂの部分は、厚さが約１μｍ〜約３μｍの範囲であってよい。寸法の特定の組み合わせは、望ましい空間モード特性と、利用している特定の屈折率コントラストの程度によって左右されることになる。ドーピングされた及びドーピングされていないシリカに加えて、その他の適切なコア及びクラッディング材料を同様に利用可能である。以前の例と同様に、コアレイヤ１１１の下の下部クラッディングレイヤ１２０ａは、導波路から基板１０２内への光漏れを低減又は実質的に除去するべく、（機能的に許容可能な限度内において）十分に厚いものであってよく、或いは、（前述のように）このクラッディングと基板の間に反射性コーティングを利用することも可能である。下部クラッディングは、厚さが、約５μｍ超、又は約６μｍ〜約１２μｍ、或いは、約８μｍ〜約１０μｍであってよい。同様に、上部コアレイヤ１１２上の上部クラッディングレイヤ１１２０ｃは、導波路の上部表面を通じた光漏れを（機能的に許容可能な限度内において）低減又は実質的に除去するべく、或いは、サポートされている光学モードを（機能的に許容可能な限度内において）使用環境から実質的に隔離するべく、十分に厚いものであってよい。上部クラッディングは、厚さが約５μｍ超、又は約６μｍ〜約１２μｍ、或いは、約８μｍ〜約１０μｍであってよい。

図１Ａ〜図１Ｅに示されている例などのマルチコア低コントラスト導波路の製造は、通常、下部クラッディング１２０ａ、コアレイヤ１１１、及びクラッディング１２０ｂの下部部分の（この順番による）堆積によって開始される。次いで、通常、堆積されたクラッディング１２０ｂの実質的に平坦な上部表面上に、空間的に選択的な堆積によるか、或いは、空間的に選択的な除去によって後続される実質的に均一な堆積により、導波路コア１１３を形成する。コア１１３を形成した後に、更なるクラッディング１２０ｂを堆積するが、これは、クラッディング１２０ｂの下部部分を形成するのに堆積されたものと同一の材料から構成することも可能であり、そうでなくてもよい、実質的なコンフォーマリティ（ｃｏｎｆｏｒｍａｌｉｔｙ）の程度を具備した堆積プロセスを利用した場合には、クラッディング１２０ｂの上部表面は、導波路コア１１３の直接上方において隆起した部分を有することになる。このような平坦ではないクラッディング表面上に上部コアレイヤ１１２を直接堆積することにより、結果的に導波路コア１１３の直接上方においてコアレイヤ１１２の対応した隆起部分を生成可能である。この平坦ではないコアレイヤ１１２上に上部クラッディング１２０ｃを堆積することにより、結果的にクラッディングレイヤ１２０ｃの対応した平坦ではない上部表面を生成可能である。この模範的な製造シーケンスの結果として得られるマルチコア低コントラスト導波路は、図１Ｂに示されている模範的な実施例に似たものとなろう。基礎をなしている形状とは無関係に実質的に平坦な上部表面を生成する堆積プロセスをクラッディング１２０ｂに利用するか、或いは、その上部にコアレイヤ１１２を堆積する前に、クラッディング１２０ｂの平坦ではない上部表面を実質的に平坦化した場合には、結果的に得られるマルチコア導波路は、図１Ｅに示されている模範的な実施例に似たものとなろう。いずれ（平坦な又は平坦ではないコアレイヤ１１２）の場合にも、結果的に得られた導波路を必要又は所望に応じて更に加工することにより、図１Ａ、図１Ｃ、又は図１Ｄに示されているように、突出した側部表面を生成可能である。屈折率コントラストが相対的に低く（例えば、約５％未満であり）、且つ、十分に薄い（例えば、約１μｍ未満である）導波路コア１１３の場合には、平坦ではない上部コアレイヤ１１２を有するマルチコア導波路は、実質的に平坦な上部コアレイヤ１１２を有するマルチコア導波路が有するものと実質的に類似した光学性能特性を有している。

高コントラストコアをも含む模範的なマルチコアプレーナー光導波路が図２Ａ〜図２Ｅに示されている。以前の例と同様に、基板２０２は、シリコンから構成可能であるが、１つ又は複数の任意の適切な基板材料を利用することも可能であり、且つ、クラッディングレイヤ２２０ａ、２２０ｂ、及び２２０ｃも、適切な厚さのドーピングされた又はドーピングされていないシリカ（約１．４４〜約１．４６の屈折率）から構成可能であるが、１つ又は複数の任意の適切なクラッディング材料を利用することも可能である。この例においては、高屈折率コントラスト導波路コア２１３ｂは、厚さが数十〜数百ナノメートルであって、幅が数ミクロンである窒化珪素又は酸窒化珪素のレイヤ（約５％を上回る高い屈折率コントラスト）から構成可能である。高コントラストコア２１３ｂは、導波路全体に沿って延長可能であり、或いは、導波路の１つ又は複数のセグメントに沿って延長し、その他のセグメントにおいては省略することも可能である。低屈折率コントラストコア２１３ａは、厚さが約０．７μｍであって幅が約８μｍであるドーピングされたシリカから構成可能であり、この例においては、約１．４６〜約１．４６の屈折率を有している。低屈折率コントラストコアレイヤ２１１及び２１２は、厚さが約０．６μｍのシリカ又はドーピングされたシリカから構成可能であり、導波路コア２１３ａに類似した又はこれと同一の屈折率を有している。図示の例においては、導波路コア２１３ａ及び２１３ｂは、接触状態にあるが、コア２１３ａ及び２１３ｂがクラッディング材料２２０ｂによって分離されている実施例も本開示又は添付の請求項の範囲に属することになる。導波路コア２１３ｂが存在しており、且つ、導波路コア２１３ａが幅が少なくとも数十ミクロンであるか、或いは、導波路コア２１３ｂが幅が１〜２μｍ超である導波路の部分においては、導波路コア２１３ａ及びコアレイヤ２１１／２１２の存在は、導波路の光学モード特性に対してわずかな影響しか具備しておらず（又は、なんの影響をも具備しておらず）、これらの特性は、コア２１３ｂのサイズ、形状、及び屈折率コントラストによって実質的に決定される。導波路コア２１３ｂを欠いている導波路セグメントにおいては、導波路コア２１３ａ及びコアレイヤ２１１／２１２が、これらの屈折率コントラスト、寸法、及び相対的な位置、並びに、クラッディングレイヤ２２０ａ／２２０ｂ／２２０ｃの屈折率によって実質的に決定される特性を有する光学モードをサポート可能である。導波路コア２１３ｂのサイズが、幅において、約１〜２ミクロンを下回って、もはや存在しなくなるまで減少するのに伴って、この導波路によってサポートされる光学モードは、これら２つの極限の間において継続的に変化し、導波路コア２１３ａ／２１３ｂ及びレイヤ２１１／２１２の寸法の適切な組み合わせにより、様々な望ましいモードサイズ、形状、又はその他の特性を実現可能である。クラッディング２２０ａ／２２０ｂ／２２０ｃ及びレイヤ２１１／２１２の側部部分は、前述の様々な方法のいずれか（即ち、突出した側部表面を有するもの又は有していないもの）において構成可能であり、導波路は、このような様々な構成を具備した複数のセグメントを包含するべく形成可能である。

図２Ａ〜図２Ｅの導波路のマルチコア構造によれば、様々な光学性能及び／又は機能を実現する多数の光学設計が可能である。前述のように、高屈折率コントラストコアレイヤ２１３Ｂは、光検出器の照明やその他の内容を目的として、別の光導波路又は半導体光学装置との実質的に空間モード整合された光学端部結合、或いは、別の光導波路との（実質的に断熱的であるか、実質的にモード／屈折率整合されて（ｍｏｄａｌ−ｉｎｄｅｘ−ｍａｔｃｈｅｄ）いるか、又はその他の）光学横結合（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−ｃｏｕｐｌｉｎｇ）のために、容易に適合可能である。低屈折率コントラストコア２１３ａ及びコアレイヤ２１１／２１２は、別の光導波路又は光ファイバとの実質的に空間モード整合された光学端部結合のために、又は２つのこのような光導波路の端部間における様々な自由空間光学コンポーネントの挿入を実現するために、或いは、その他の目的のために、容易に適合可能である。このような導波路コア２１３ａ及びコアレイヤ２１１／２１２の適合は、所望のモード特性を実現するべく低減された幅を有する導波路コア２１３ｂ（例えば、幅が約１μｍ未満である）の存在を包含可能である。導波路コア２１３ａ及び２１３ｂを形成している材料を空間的に選択的にパターニングすることにより、これら２つの個別の導波路タイプ（高屈折率コントラストコアと低屈折率コントラストマルチコア）の間において実質的に断熱的な遷移を実現可能である。

図３Ａ〜図３Ｅに示されているように、導波路の第１セグメント３００ａにおいて、実質的に均一な低屈折率コントラストコアレイヤ３１１／３１２と実質的に均一な導波路コア材料レイヤ３１３ａの間に、幅が数ミクロンの高屈折率コントラスト導波路コア３１３ｂをパターニング可能である。この第１導波路セグメント３００ａに沿っては、高コントラスト導波路コア３１３ｂが、導波される光学モードの特性を実質的に決定しており、レイヤ３１１／３１２／３１３ａは、導波路の特性に対して無視可能な影響を具備している（図３Ｂ）。第２導波路セグメント３００ｂに沿っては、導波路コア３１３ｂと同様に、導波路コア材料レイヤ３１３ａをパターニング可能である。レイヤ３１３ｂは、高屈折率コントラストコアの存在を継続するべくパターニング可能であり、レイヤ３１３ａは、低屈折率コントラスト導波路コアを形成するべくパターニング可能である（図３Ｃ）。レイヤ３１３ａのパターニングは、低屈折率コントラスト導波路コアが徐々に出現するように（即ち、図示のように、実質的に断熱的に）、或いは、低屈折率コントラストコアが突然出現するように（図示されてはいない）、実行可能である。高コントラストコア３１３ｂは、セグメント３００ｂに沿って導波路の光学特性を実質的に決定することを継続している。導波路の第３セグメント３００ｃに沿っては（図３Ｄ）、高コントラスト導波路コア３１３ｂは、最終的に終端するまで、導波路の流さに沿ってその幅が徐々に減少するようにパターニングされており、低コントラスト導波路コア３１３ａは、セグメント３００ｃの長さに沿って存在するように継続している。この高コントラスト導波路３１３ｂに持たせたテーパーは、セグメント３００ｃの一端における高コントラスト導波路コア３１３ｂの導波路光学モード特性から、セグメント３００ｃの他端における低コントラストの導波路コア３１３ａ及びコアレイヤ３１１／３１２の導波路光学モード特性への実質的に断熱的な遷移を実現するべく、十分に緩やかなものになっている。導波路の第４セグメント３００ｄは、低コントラスト導波路コア３１３ａ及びコアレイヤ３１１／３１２のみを含んでおり、高コントラスト導波路コア３１３ｂを有してはいない（図３Ｅ）。高コントラスト導波路コア３１３ｂは、セグメント３００ｄによってサポートされている光学モードの所望の特性を実現するべく、終端する代わりに、なんらかの最小限の幅（図示されてはいないが、例えば、約１μｍ未満）までテーパーを付けた後に、セグメント３００ｄに沿ってその幅に留まることも可能である。図３Ａ〜図３Ｅに示されている模範的な光導波路は、光学パワーがいずれかの方向に伝播する光学モード変換器として機能可能である。

図２Ａ〜図２Ｅ及び図３Ａ〜図３Ｅのマルチコア実施例の変形においては、高コントラストコア２１３ｂ／３１３ｂは、低コントラストコアレイヤ２１１／３１１及び２１２／３１２並びに低コントラストコア３１３ａとの関係において任意の適切な垂直位置に配置可能である。低コントラストレイヤの境界面の中の１つに高コントラストコア２１３ｂ／３１３ｂを配置することにより、（コア２１３ｂ／３１３ｂを取り囲むレイヤを２段階で堆積する必要性を除くことによって）製造段階の数を低減可能である。コアレイヤ２１１／３１１及び２１２／３１２の間において低コントラストコア２１３ａ／３１３ａとの接触状態に高コントラストコア２１３ｂ／３１３ｂを配置することにより、マルチコア低コントラスト導波路によってサポートされている最低次数の対称モードへの優先的な光学結合を結果的に得ることができる。高コントラストコア３１３ｂと低コントラストコア３１３ａの間における実質的に断熱的な遷移の代わりに（図３Ａ〜図３Ｅ）、その他の様々な実施例においては、コア３１３ａ及び３１３ｂは、徐々にではなく、突然に出現及び／又は終端することも可能である。このような構成は、実質的に断熱的な横結合の代わりに、コア間における実質的にモード／屈折率整合された光学横結合のために適しているであろう。これらの実施例の多くのその他の変形を本開示の範囲内において想定可能である。

図２Ａ〜図２Ｅ及び図３Ａ〜図３Ｅの模範的な導波路は、図１Ａ〜図１Ｅの模範的な導波路を製造するべく前述したものと同様の処理シーケンスによって製造可能である。例えば、図２Ａ〜図２Ｅに示されている例などの導波路の製造は、通常、下部クラッディング２２０ａ、コアレイヤ２１１、及びクラッディング２２０ｂの下部部分の（この順番による）堆積から開始可能である。次いで、通常は、空間的に選択的な堆積、或いは、空間的に選択的な除去によって後続される実質的に均一な堆積により、堆積されたクラッディング２２０ｂの実質的に平坦な上部表面上にコア２１３ａ及び２１３ｂを形成可能である。後者の場合には、両方の材料レイヤを堆積してからいずれかを空間的に選択的に加工してよい。コア２１３ａ及び２１３ｂをクラッディング２２０ｂによって分離する場合には、１つのコアを形成した後に、且つ、他方を形成する前に、クラッディングの中間レイヤ２２０ｂを（後述するように、この中間クラッディングレイヤの上部表面の平坦化を伴うか、又は伴うことなしに）堆積することになろう。コア２１３ａ及び２１３ｂが形成された後に、追加クラッディング２２０ｂを堆積するが、これは、クラッディング２２０ｂの下部部分（又は、中間部分（存在する場合））を形成するのに堆積されたものと同一の材料から構成することも可能であり、そうでなくてもよい。実質的なコンフォーマリティのレベルを具備した堆積プロセスを利用した場合には、クラッディング２２０ｂの上部表面は、導波路コア２１３ａ及び２１３ｂの直接上方において隆起した部分を有することになろう。このような平坦ではないクラッディング表面上に上部コアレイヤ２１２を直接堆積することにより、結果的に導波路コア２１３ａ及び２１３ｂの直接上方においてコアレイヤ２１２の対応した隆起部分を得ることができる。平坦ではないコアレイヤ２１２上に上部クラッディング２２０ｃを堆積することにより、結果的にクラッディングレイヤ１２２０ｃの対応した平坦ではない上部表面を得ることができる。この模範的な製造シーケンスの結果として得られるマルチコア導波路は、図２Ｂに示されている模範的な実施例に似たものとなろう。基礎をなしている形状とは無関係に実質的に平坦な上部表面をもたらす堆積プロセスをクラッディング２２０ｂに利用するか、或いは、その上部にコアレイヤ２１２を堆積する前に、クラッディング２２０ｂの平坦ではない上部表面を実質的に平坦化した場合には、結果的に得られるマルチコア導波路は、図２Ｅに示されている模範的な実施例に似たものとなろう。いずれ（平坦な又は平坦ではないコアレイヤ２１２）の場合にも、結果的に得られる導波路を必要又は所望に応じて更に処理することにより、図２Ａ、図２Ｃ、又は図２Ｄに示されているように、突出した側部表面を得ることができる。屈折率コントラストが相対的に低く（約５％未満）、且つ、十分に薄い（例えば、約１μｍ未満である）導波路コア２１３の場合には、平坦ではない上部コアレイヤ２１２を有するマルチコア導波路は、実質的に平坦な上部コアレイヤ２１２を有するマルチコア導波路が有するものに実質的に類似した光学性能特性を有している。

図４Ａ〜図４Ｄの模範的な実施例においては、基板４０２上に形成されたマルチコア導波路は、基板のセグメント４００ｃ上に形成されたＶ溝４０３において終端している。Ｖ溝４０３内に収容されている光ファイバ（図示されてはいない）を導波路に端部結合可能である。導波路のセグメント４００ａによってサポートされている光学モードは、水平次元において細長くなったやや楕円形の横モード形状を有することができる。このようなモードは、別の同様に構成された導波路に対する端部結合には十分なものであろうが、溝４０３内に収容されている光ファイバに対しては、最適とはいえない端部結合を提供することになろう。その端面において更に略対称的な空間モードをサポートするべく導波路の終端セグメント４００ｂを適合させることにより、Ｖ溝４０３内に収容されている光ファイバに対する端部結合を改善可能である。１つの適切な適合法が図４Ａ〜図４Ｄに示されており、この場合には、コア及びクラッディング材料を基板４０２まで除去すると共に側部突出表面４０４を形成するべく、導波路のセグメント４００ｂに隣接する２つのエリアをエッチングしている（又は、その他の加工を施している）。エッチングされたエリアは、導波路の端部の近傍においてコアレイヤ４１１及び４１２が導波路コア４１３の横方向の端部に十分近いところで終端し、この結果、レイヤ４１１及び４１２が少なくとも部分的に横方向において伝播光学モードを閉じ込めるように、構成されている。導波路の端部においてレイヤ４１１及び４１２の適切な幅を選択することにより（これは、エッチングされたエリアを充填するべく後から利用可能である埋込媒体やカプセル材料などの材料の屈折率に部分的に基づいた選択肢である）、機能的に許容可能なレベル以上において導波路とファイバの間の端部結合を提供するべく、伝播モードの形状を光ファイバのものに対して更に良好に整合したものにすることができる。必要又は所望に応じて、導波路の端面に向かって導波路に沿って幅にテーパーが付けられているコアレイヤ４１１及び４１２により、導波路セグメント４００ａと導波路セグメント４００ｂの端部の間の遷移を実質的に断熱的なものにすることができる。多くのケースにおいて、屈折率整合物質が導波路の端部と光ファイバの間に堆積されているが、その屈折率が、コアレイヤ４１１及び４１２の屈折率を下回っているか、又はクラッディングレイヤ４２０ａ、４２０ｂ、又は４２０ｃの屈折率を上回っていない場合には、このような屈折率整合材料を利用してエッチングエリアを充填することも可能である。加工を容易にするべく、いくつかの実施例においては、導波路の末端に、薄い端部壁４０５を残すことができる（この壁は、レイヤ４２０ａ／４２０ｂ／４２０ｃ及び４１１／４１２を包含することになろう）。このような端部壁は、導波路の端面に入射する又はこれから出射する伝播光学モードに対して実質的に影響を及ぼさないように、十分に薄いものにすることができる（約１０μｍ未満、通常は、わずかに２〜３μｍである）。端部壁を有する又は有していない実施例も本開示又は添付の請求項の範囲内に属している。

コアレイヤ４１１／４１２が少なくとも部分的に横方向において伝播光学モードを閉じ込めるように単一段階においてコアレイヤ４１１／４１２及びすべてのクラッディング４２０ａ／４２０ｂ／４２０ｃの両方をエッチングする代わりに（この結果、例えば、図４Ａ〜図４Ｄのものなどの構造が得られることになる）、導波路の端面（図示されてはいない）に向かって導波路に沿って幅にテーパーを持たせるように、導波路の製造の際にコアレイヤ４１１／４１２を個別にパターニングすることも可能である。このような製造方式の結果、ミドルクラッディング４２０ｂは、コアレイヤ４１１の横方向のエッジと接触状態となり、上部クラッディング４２０ｃは、コアレイヤ４１２の横方向のエッジと接触状態となろう。

模範的な導波路について先程開示した代表的な寸法及び屈折率コントラストにおいては、下部及び上部コアレイヤ４１１／４１２は、コア４１３のそれぞれの横方向のエッジから約１５μｍ未満において終端している場合には、導波路の端面における横方向の閉じ込めに対して寄与することが観察された。端面における更に広いコアレイヤ４１１／４１２は、ある程度の閉じ込めを実質的に提供するとは考えられない。導波路の端面の近傍における終端コアレイヤ４１１／４１２の幅は、略コア４１３の幅〜最大でコア４１３の幅を約３０μｍだけ上回るものという範囲であってよく、或いは、コア４１３よりも約６μｍだけ広いもの〜約２０μｍだけ広いものという範囲であってよく、或いは、コア４１３よりも約８μｍだけ広いもの〜約１２μｍだけ広いものという範囲であってよい。

端部結合用の光ファイバを収容するＶ溝の代わりに、基板４０２は、その上部に形成され、且つ、端部結合用に配置された第２光導波路を具備している（図示されてはいない）。或いは、この代わりに、基板４０２は、第２基板上に形成され、且つ、端部結合のために基板４０２と後からアセンブルされる第２プレーナー光導波路（図示されてはいない）を受け入れるべく適合させることも可能である。これらの代替シナリオのいずれにおいても、導波路の終端セグメント４００ｂは、機能的に許容可能なレベル以上において導波路間の端部結合を実現する任意の適切な方式において適合可能である。

図１Ａ〜図１Ｅ、図２Ａ〜図２Ｅ、図３Ａ〜図３Ｂ、及び図４Ａ〜図４Ｄ、並びに、これらの変形に示されているマルチコア導波路の模範的な実施例は、先程引用した出願第１０／８３６，６４１号に開示されているデュアルコア導波路が有している望ましい光学特性の多くを有している。コア、コアレイヤ、又はクラッディングレイヤの屈折率又は厚さを調節することにより、マルチコア導波路によってサポートされている伝播光学モードの空間特性を調節可能である。このマルチコア導波路は、その他のプレーナー光導波路及び光ファイバを含むその他の光導波路との効率的な端部結合を実現している。このマルチコア導波路によってサポートされている光学モードの横次元は、通常、波長との関連において（少なくとも代表的な近赤外通信の波長範囲において）実質的に不変である。このマルチコア導波路によってサポートされている最低次数モードは、（特に、図４Ａ〜図４Ｄにおけるように適合された場合に）別のプレーナー導波路又は光ファイバと実質的に空間モード整合可能である。このマルチコア導波路によってサポートされている光学モードは、導波路の端面を超えて多少の距離だけ伝播した際に最小同位相波面曲率（ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｈａｓｅ ｆｒｏｎｔ ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）を有する傾向を有している。このような最小同位相波面（ｍｉｎｉｍｕｍ ｐｈａｓｅ ｆｒｏｎｔ）は、前述の代表的な波長及びモードサイズにおいては、導波路の端面から約５〜３０μｍのところにおいて発生する傾向を有している。これにより、別のプレーナー導波路又は光ファイバとの端部結合における回折光損失の大幅な低減が可能である。例えば、先程引用した出願第１０／６８２，７６８号の開示内容に従って、導波路間における自由空間光伝播が必要である場合に、マルチコア低コントラスト導波路を有利に実装可能である。例えば、先程引用した出願第１０／６６１，７０９号の開示内容に従って、導波路の端面から光検出器への自由空間光伝播が必要である場合に、マルチコア低コントラスト導波路を有利に実装可能である。又、マルチコア低コントラスト導波路は、シングルコアプレーナー導波路と比べて、低減された偏光及び／又は波長依存性を有することができる。本開示及び／又は添付の請求項の範囲を逸脱することなしに、図１Ａ〜図１Ｅ、図２Ａ〜図２Ｅ、図３Ａ〜図３Ｅ、及び図４Ａ〜図４Ｄの導波路のいずれかのコア、コアレイヤ、及びクラッディングレイヤの屈折率、厚さ、及び横断方向寸法のすべてを最適化することにより、（光損失、偏光依存性、波長依存性、空間モード整合などとの関係において）所望の機能的に許容可能な性能を実現可能である。

尚、添付図面に示されている模範的な低プロファイルコア導波路は、１つ又は複数の低プロファイルコア又はコアレイヤによって形成可能であるプレーナー導波路の様々な実施例の中のサンプルを表すものに過ぎない。１つ、２つ、３つ、又は４つの導波路コア又はコアレイヤを含む模範的な実施例が示されているが、更に大きな数の導波路コアを含む実施例を本開示の範囲内において実装可能である。本開示の範囲を逸脱することなしに、多くのその他の適切な低プロファイルコア導波路構成を利用可能であり、且つ、そのために、その他の適切な材料及び／又は材料の組み合わせを使用可能である。

本明細書に開示されている低コントラストマルチコア導波路は、相対的にわずかな又は実質的に無視可能な偏光又は波長依存性を有することができる。このような導波路は、このような依存性が望ましくない又は許容不能であるアプリケーションにとって非常に適したものとなろう。例えば、このような実質的に偏光無依存型の導波路は、到来光の偏光状態が不明であるか又はこれが時間と共に変化可能である光レシーバにおいて利用可能である。このような低コントラストマルチコア導波路は、通常、その高コントラスト又はシングルコアの相当品と比べて、（多くの場合に、介在する光学コンポーネントを通じた）２つの導波路の隣接する端面間における自由空間光伝播を伴うアプリケーションにとってより適切なモードをサポート可能である。低コントラストマルチコア導波路のモード特性が導波路端面間における伝送の際に経験する回折光損失は、相対的に小さなものであろう。

前述のように、（先程引用した出願第１０／８３６，６４１号におけるような）シングルコア低コントラスト導波路と比べて、本明細書に開示されているマルチコア低コントラスト導波路は、偏光又は波長に対する依存性が小さい又は無視可能であるモード特性を有する傾向を有している。更には、垂直次元における所定の（１／ｅ2 ＨＷ ｐｏｗｅｒとして表現された）モードサイズにおいて、シングルコア低コントラスト導波路によってサポートされている光学モードは、マルチコア低コントラスト導波路によってサポートされている光学モードのものと比べて、モード軸から大きくより離れて延長する幾何級数的に減衰するウィング（ｗｉｎｇ）を具備している。この結果、所定の上部及び下部クラッディングの厚さにおいて、マルチコア低コントラスト導波路が有する基板内又は環境内への結合を通じた光損失は、シングルコア低コントラスト導波路よりも少ない。換言すれば、所定の機能的に許容可能な光損失のレベルにおいて、マルチコア低コントラスト導波路の場合には、相対的に薄い上部及び下部クラッディングレイヤを利用可能である。

マルチコア低コントラスト導波路は、相対的に厚いシングルコアの望ましい光学プロパティ特性を提供しつつ、低プロファイル及び薄いコアという製造上の利点（先ほど引用された出願第１０／６０９，０１８号及び第１０／８３６，６４１号に開示されているように、相対的に浅いエッチング、相対的に正確なリソグラフィ、エッチングされた形状間における実質的に完全な充填、堆積されたレイヤの実質的に平坦な上部表面など）を提供している。例えば、図１Ａ〜図１Ｅのレイヤをそれぞれ順番に堆積及び空間的にパターニングする場合には、約１．０μｍよりも厚い（並びに、通常、約０．７μｍよりも厚い）レイヤを空間的にパターニングする必要はない。例えば、パターニングされたコア１１３の低プロファイルは、ミドルクラッディング１２０ｂの一部の後続の堆積により、コアレイヤ１１２を堆積するための実質的に平らな上部表面が結果的に得られることを保証している。図１Ａ〜図１Ｅにおけるマルチコア低コントラスト導波路は、相対的に厚いシングルコアの望ましい光学特性の多くを有しているが、必要とされているのは、通常、約１μｍ未満の厚さ（多くの場合に、約０．７μｍ未満の厚さ）のレイヤの単一のパターニング段階のみである。

本明細書に利用されている「光導波路」（又は、等価的に「導波路」）という用語は、１つ又は複数の光学モードをサポートするべく適合された構造を意味している。このような導波路は、通常、長手方向の次元における伝播を許容しつつ、２つの横断方向の次元において、サポートされている光学モードの閉じ込めを提供している。この横断方向及び長手方向の次元／方向は、湾曲した導波路においては、局所的に定義されることになり、従って、横断方向及び長手方向の次元の絶対的な向きは、例えば、曲線からなる導波路の長さに沿って変化可能である。光導波路の例は、様々なタイプの光ファイバ及び様々なタイプのプレーナー導波路を包含可能である（但し、これらに限定されない）。本明細書に利用されている「プレーナー光導波路」（又は、等価的に「プレーナー導波路」）は、実質的に平坦な基板上に提供されている光導波路を意味している。長手方向の次元（即ち、伝播次元）は、基板に対して実質的に平行であると考えられる。基板に対して実質的に平行である横断方向の次元は、横方向又は水平方向の次元と呼称可能であり、基板に対して実質的に垂直である横断方向の次元は、垂直方向の次元と呼称可能である。「上方」及び「下方」、「最上部」及び「底部」、「上」及び「下」などの用語は、基板との関係において定義されており、導波路は、基板の「上方」として定義されている。このような導波路の例は、リッジ導波路、埋込型導波路、半導体導波路（シリコン、シリコンに基づいたもの、ＩＩＩ−Ｖ、その他のもの）、その他の高屈折率導波路（「高屈折率」とは、約２．５超である）、シリカに基づいた導波路（シリカ、ドーピングされたシリカ、及び／又はその他のシリカに基づいた材料）、ポリマー導波路、その他の低屈折率導波路（「低屈折率」とは、約２．５未満である）、コア／クラッドタイプの導波路、ＭＬＲ（Ｍｕｌｔｉ−Ｌａｙｅｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）導波路、金属被覆導波路、空気導波型導波路、真空導波型導波路、フォトニック結晶に基づいた又はフォトニックバンドキャップに基づいた導波路、ＥＯ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ）及び／又はＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｖｅ）材料を内蔵した導波路、ＮＬＯ（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒ−Ｏｐｔｉｃａｌ）材料を内蔵した導波路、及び本明細書に明示的に記述されていないが本開示及び／又は添付の請求項の範囲内に属する多数のその他の例を含んでいる。半導体（シリコン、シリコンに基づいたもの、ＩＩＩ−Ｖ、その他のもの）、結晶質、シリカ又はシリカに基づいたもの、その他のガラス、セラミック、金属、及び本明細書に明示的に記述されていないが本開示及び／又は添付の請求項の範囲に属する多数のその他の例を含む多くの適切な基板材料を利用可能である。上述の説明の目的及び／又は添付の請求項においては、「屈折率」とは、特定の材料のバルク屈折率を意味可能であり（これは、本明細書においては、「材料屈折率」とも呼ばれている）、或いは、特定の光学要素内における特定の光学モードの伝播定数β（β＝２πｎeff／λ）に関係した「有効屈折率」ｎeffを意味することも可能である。又、有効屈折率は、本明細書においては、「モード屈折率」とも呼称可能である。「低コントラスト」又は「低屈折率コントラスト」とは、約５％未満の屈折率コントラストを具備した材料を意味しており、「高コントラスト」又は「高屈折率コントラスト」とは、約５％超の屈折率コントラストを具備した材料を意味している。

本明細書に開示されている光学コンポーネントと共に使用するのに好適なプレーナー光導波路の１つの模範的なタイプは、所謂、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）導波路である。このような導波路は、通常、実質的に平坦なシリコン基板（これは、多くの場合に、介在するシリカ又はシリカに基づいた光学バッファレイヤを有している）上に支持されたシリカ又はシリカに基づいた導波路（これは、多くの場合に、リッジ又は埋込型導波路であるが、その他の導波路構成も利用可能である）を有している。このような１つ又は複数の導波路の組を、プレーナー導波路回路、光学集積回路、又は光電子集積回路と呼称可能である。適切に適合されたＰＬＣ導波路との光パワーの端部転送のために適合された１つ又は複数の光源、レーザー、変調器、及び／又はその他の光学装置を取り付けるべく、１つ又は複数のＰＬＣ導波路を有するＰＬＣ基板を容易に適合可能である。適切に適合されたＰＬＣ導波路との光パワーの横転送（モード／干渉結合された横転送又は実質的に断熱的な横転送；これらも横結合とも呼ばれている）のために適合された１つ又は複数の光源、レーザー、変調器、光検出器、及び／又はその他の光学装置を取り付けるべく、１つ又は複数のＰＬＣ導波路を有するＰＬＣ基板を（例えば、米国特許出願公開第２００３／００８１９０２号、第２００４／００５２４６７号、又は第２００４／０２６４９０５号に従って）容易に適合可能である。

前述の説明の目的又は添付の請求項において、「空間的に選択的な材料加工法」とは、エピタキシ、層成長、リソグラフィ、フォトリソグラフィ、蒸発堆積、スパッタリング、気相堆積、化学気相堆積、ビーム堆積、ビーム支援堆積、イオンビーム堆積、イオンビーム支援堆積、プラズマ支援堆積、湿式エッチング、乾式エッチング、イオンエッチング（反応性イオンエッチングを含む）、イオンミリング、レーザー機械加工、スピン堆積、スプレーオン堆積、電気化学鍍金又は堆積、無電解鍍金、フォトレジスト、ＵＶ硬化又は高密度化、高精度鋸又はその他の機械的な切断／成形工具を使用したマイクロマシニング、選択的な金属被覆又ははんだ堆積、平坦化のための化学機械的研磨、任意のその他の適切な空間的に選択的な材料加工法、これらの組み合わせ、又はこれらの機能的な等価物を意味している。特に、レイヤ又は構造の「空間的に選択的な提供」又は「空間的なパターニング」を伴う段階は、空間的に選択的な堆積又は成長、或いは、（パターニングに関係するものであってもよく、又はそうでなくてもよい介在する段階を有する又は有していない）空間的に選択的な除去によって後続される（所定のエリア上における）実質的に均一な堆積又は成長のいずれか又は両方を伴う可能性を有していることに留意されたい。空間的に選択的な堆積、除去、又はその他のプロセスは、所謂、直接書き込みプロセスであってもよく、或いは、マスクされたプロセスであってもよい。本明細書において引用されている「レイヤ」は、実質的に均質な材料レイヤを有することも可能であり、或いは、１つ又は複数の材料のサブレイヤの不均質な組を有することも可能であることに留意されたい。空間的に選択的な材料加工法は、共通基板ウエハ上において複数の構造を同時に製造／加工するべく、ウエハスケールにおいて実装可能である。

基板又はレイヤに、「固定」、「接続」、「堆積」、「形成」、又は「配置」された様々なコンポーネント、要素、構造、又はレイヤは、基板材料又はレイヤ材料と直接的な接触をなすことが可能であり、或いは、基板又はレイヤ上に既に存在している１つ又は複数のレイヤ又はその他の１つ又は複数の中間構造と接触をなすことが可能であり、従って、例えば、間接的に基板又はレイヤに「固定」可能であることに留意されたい。

「機能的に許容可能である」という文言は、本明細書においては、光学結合係数（等価に、光学結合効率）、光学スループット、望ましくない光学モード結合、光損失などの光学コンポーネント又は光学装置の様々な性能パラメータのレベルを表すべく使用されている。機能的に許容可能なレベルは、性能、製造、装置の歩留まり、組立、試験、可用性、コスト、供給、需要、又は特定の組み立てられた光学装置の製造、配備、又は使用を取り巻くその他の要因から生じる任意の適用可能な制約又は要件の関係する組又はサブセットによって決定可能である。従って、このようなパラメータのこのような「機能的に許容可能である」レベルは、このような制約及び要件に応じて所定の装置の種類において変化可能である。例えば、相対的に低い光学結合効率は、いくつかの例においては、相対的に低い装置製造コストを実現するための許容可能なトレードオフであり、その他の例においては、相対的に高い製造コストにも拘わらず、相対的に高い光学結合を必要とする場合があろう。別の例においては、（散乱、吸収、望ましくない光学結合などに起因する）相対的に高い光損失は、いくつかの例においては、相対的に低い装置製造コスト又は相対的に小さな装置サイズを実現するための許容可能なトレードオフであり、その他の例においては、相対的に高い製造コスト又は相対的に大きな装置サイズにも拘わらず、相対的に低い光損失を必要とする場合があろう。このようなトレードオフの多くのその他の例を想起可能である。従って、本明細書に開示されている光学装置、及びこのための製造方法、並びに、これらの等価物は、このような「機能的に許容可能である」制約又は要件に応じて変化する精度の許容値内において実装可能である。本明細書に使用されている「実質的に断熱的である」、「実質的に空間モード整合された」、「実質的にモード／屈折率整合された」「望ましくない光学結合を実質的に回避するべく」などの文言は、この「機能的に許容可能である」性能という概念に鑑み、解釈されたい。

本開示の目的及び添付の請求項においては、「又は」という接続詞は、ｉ）そうではないと明示的に記述されている場合（例えば、「〜又は〜」、「〜の中の１つのみ」、又はこれらに類似した文言）、或いは、ｉｉ）列挙された代替物の複数のものが特定の文脈において互いに排他的である場合（この場合には、「又は」は、互いに排他的ではない代替物を伴う組み合わせのみを包含することになろう）を除いて、包括的に解釈する必要がある（例えば、「犬又は猫」は、「犬、又は猫、或いは、これらの両方」と解釈されることになり、例えば、「犬、猫、又は鼠」は、「犬、又は猫、又は鼠、又はいずれか２つ、又は３つのすべて」と解釈されることになろう）。

以上、特定の材料又は材料の組み合わせを利用すると共に、特定の寸法及び構成を具備した特定の例について開示したが、開示している又は本明細書において特許請求している本発明の概念の範囲内を逸脱することなしに、様々な寸法又は構成のいずれかにおいて多数の材料又は材料の組み合わせを利用可能であることを理解されたい。開示した模範的な実施例及び方法の等価物は、本開示又は添付の請求項の範囲内に属するものと解釈されたい。開示した模範的な実施例及び方法、並びに、これらの等価物は、本開示又は添付の請求項の範囲を逸脱することなしに変更可能であるものと解釈されたい。

Claims (12)

1. 最下部にある平坦な導波路基板と、
   下部導波路コアレイヤと、
   上部導波路コアレイヤと、
   前記上部導波路コアレイヤ及び下部導波路コアレイヤの間の第１導波路コアと、
   前記基板及び前記下部導波路コアレイヤの間の下部クラッディングと、
   前記上部導波路コアレイヤ上の上部クラッディングと、
   前記第１導波路コアを取り囲んでいる、前記上部導波路コアレイヤと前記下部導波路コアレイヤの間のミドルクラッディングと、
   を有する光導波路であって、
   前記下部クラッディング、前記ミドルクラッディング及び前記上部クラッディングは、前記下部導波路コアレイヤ、前記上部導波路コアレイヤ、及び前記第１導波路コアの屈折率を下回る屈折率を具備しており、
   前記第１導波路コアの、光伝播方向の横断方向の幅は、前記第１導波路コアの垂直方向の厚さを上回っており、
   前記第１導波路コアの上部表面は平坦であり、
   前記上部及び下部導波路コアレイヤ並びに前記第１導波路コアは、垂直方向のモードサイズを一定に保持した状態で前記光導波路内を伝播する光学モードを共にサポートするべく構成されており、
   前記上部及び下部導波路コアレイヤは、前記サポートされている光学モードの横断方向のモードサイズを超える幅を有して、光伝播方向に延在しており、
   前記上部及び下部導波路コアレイヤにおける、光伝播方向に垂直な断面は、前記サポートされている光学モードを垂直方向に閉じ込める形状及びサイズを有し、
   前記上部導波路コアレイヤ、下部導波路コアレイヤ及び第１導波路コアの厚さ、並びにそれらの間隔が光導波路内にて一定であり、
   前記上部及び下部導波路コアレイヤ並びに前記第１導波路コアに光学モードが入射されることによって、前記第１導波路コアのみを設けた場合よりもモードサイズが垂直方向に拡大されると共に垂直方向に一定に保持されるように、前記上部及び下部導波路コアレイヤ並びに前記第１導波路コアが構成されることを特徴とするプレーナー光導波路。
2. 屈折率の相違を屈折率コントラストと定義したとき、
   前記上部導波路コアレイヤと、前記上部クラッディング及びミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であり、
   前記下部導波路コアレイヤと、前記下部クラッディング及びミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であり、
   前記第１導波路コアと前記ミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であることを特徴とする請求項１記載のプレーナー光導波路。
3. 前記上部導波路コアレイヤ及び下部導波路コアレイヤは、厚さが０．３μｍ〜２μｍであるドーピングされたシリカから成り、
   前記第１導波路コアは、厚さが０．３μｍ〜１μｍであって、幅が３μｍ〜１２μｍであるドーピングされたシリカから成り、
   前記下部クラッディング、ミドルクラッディング、及び上部クラッディングは、シリカ又はドーピングされたシリカから成り、
   前記下部導波路コアレイヤと前記第１導波路コアの間の前記ミドルクラッディングは、厚さが１μｍ〜３μｍであり、
   前記上部導波路コアレイヤと前記第１導波路コアの間の前記ミドルクラッディングは、厚さが１μｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載のプレーナー光導波路。
4. 前記ミドルクラッディングの上部表面及び前記上部導波路コアレイヤは平坦であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
5. 前記ミドルクラッディングの上部表面及び前記上部クラッディングは平坦ではなく、且つ、前記第１導波路コアの上方において隆起した平坦部分を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
6. 更に、前記上部導波路コアレイヤと下部導波路コアレイヤの間に第２導波路コアを有しており、
   前記第２導波路コアの屈折率は、前記第１導波路コア、前記上部導波路コアレイヤ、前記下部導波路コアレイヤ、前記上部クラッディング、前記ミドルクラッディング、及び前記下部クラッディングの前記屈折率を上回っており、
   前記第１導波路コア及び前記第２導波路コアは、前記ミドルクラッディング内において１つが他方の上に位置するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
7. 前記第１及び第２の導波路コアは、互いに接触状態にあることを特徴とする請求項６記載のプレーナー光導波路。
8. 屈折率の相違を屈折率コントラストと定義したとき、
   前記上部導波路コアレイヤと、前記上部クラッディング及びミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であり、
   前記下部導波路コアレイヤと、前記下部クラッディング及びミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であり、
   前記第１導波路コアと前記ミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％未満であり、
   前記第２導波路コアと前記ミドルクラッディングの間の屈折率コントラストは、５％を上回っていることを特徴とする請求項６若しくは請求項７に記載のプレーナー光導波路。
9. 前記上部クラッディング、前記ミドルクラッディング、及び前記下部クラッディングは、シリカ又はドーピングされたシリカから成り、
   前記上部導波路コアレイヤ、前記下部導波路コアレイヤ、及び前記第１導波路コアは、ドーピングされたシリカから成り、
   前記第２導波路コアは、窒化珪素又は酸窒化珪素から成ることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
10. 前記上部導波路コアレイヤ及び前記下部導波路コアレイヤは、それぞれ垂直方向の厚さが０．３μｍ〜２μｍであり、
    前記第１導波路コアは、厚さが０．３μｍ〜１μｍであって、光伝播方向の横断方向の幅が３μｍ〜１２μｍであり、
    前記第２導波路コアは、厚さが２００ｎｍ未満であって、幅が２μｍ未満であり、
    前記下部導波路コアレイヤと前記第１導波路コアの間の前記ミドルクラッディングは、厚さが１μｍ〜３μｍであり、
    前記上部導波路コアレイヤと前記第１導波路コアの間の前記ミドルクラッディングは、厚さが１μｍ〜３μｍであることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
11. 前記第２導波路コアは、前記プレーナー光導波路の光伝播方向の少なくとも一部において、横断方向の少なくとも１つの次元について、テーパーが設けられた部分を有し、前記第１導波路コア、前記第２導波路コア、前記上部導波路コアレイヤ及び前記下部導波路コアレイヤによってサポートされている光学モードが、前記第１導波路コア、前記上部導波路コアレイヤ及び前記下部導波路コアレイヤによってサポートされている光学モードに結合するべく構成されている、請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプレーナー光導波路であって、
    前記第１導波路コア、前記上部導波路コアレイヤ及び下部導波路コアレイヤは、それぞれ、前記プレーナー光導波路の端面に到達して終端しており、
    前記プレーナー光導波路は、前記端面を通じて、光ファイバ又は第２のプレーナー光導波路に光学的に端部結合されていることを特徴とする光学装置。

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