JP2011513773A - 光ファイバおよび高インデックス差導波路を特にカップリングさせるための光モード変換器 - Google Patents
光ファイバおよび高インデックス差導波路を特にカップリングさせるための光モード変換器 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(実施例1)
W1IN=第1の導波路コアのテーパ付き領域26のテーパ先端幅=1.5μm、
W1MIDDLE=第1の導波路コアの最大幅=3.5μm、
W1OUT=第1の導波路コアのテーパ付き領域25のテーパ先端幅=3.5μm (この場合では、第1のテーパ付き領域26の終わりから導波路の端部31まで、テーパ付き領域25は実現されず、第1の導波路コア幅W1MIDDLEが一定のまま保たれる)。
第2の導波路コア2は、W2IN=テーパ24の先端幅=1.25μmを有し、
第2の導波路コアは、次に、正方形断面を有する伝播幅W2IN2=2.6μmへと拡大する。
(実施例2)
(実施例3)
1 第1の導波路コア
1a 第1の導波路
2 第2の導波路コア
2a 第2の導波路
3 第3の導波路コア
3a 第3の導波路
3f 単一モード(SM)ファイバ
4 上部クラッド層
5 基板
6 上部クラッド層
7 下部クラッド層
9 端部
11 第2のテーパ付き領域
12 一定幅部分
13 テーパ付き領域
14 一定幅部分
15 一定幅部分
24 第1のテーパ付き領域
25 第2のテーパ付き領域
26 第1のテーパ付き領域
30 端部ファセット
31 端部
Claims (41)
- 光ファイバ(3f)の光モードを導波路(3a)の光モードとカップリングさせるための半導体系光モード変換器(100、100'、100")であって、前記光モード変換器が、
- 第1の主長軸方向(Z)に沿って延び、前記光ファイバ(3f)にカップリングすることに適した端部ファセット(30)を含む第1の導波路(1a)であって、前記第1の導波路(1a)が第1のコア(1)および第1のクラッド(6、4)を含み、第1の屈折率差(Δn1)を有する、第1の導波路(1a)と、
- 第2のコア(2)および第2のクラッド(6、4)を含み、第2の屈折率差(Δn2)を有する第2の導波路(2a)であって、前記第2の導波路の端部(9)が前記第1の導波路(1a)の端部(31)にバットカップリングされる、第2の導波路(2a)と、
- 前記第2の導波路(2a)とのエバネッセント光カップリングを実現するように前記第2の導波路に対して配列される第3の導波路(3a)であって、前記第3の導波路(3a)が第3のコア(3)および第3のクラッド(4、7)を含み、第3の屈折率差(Δn3)を有する、第3の導波路(3a)と
を含み、
前記第3のコア(3)が、前記エバネッセントカップリングがなされる少なくとも一部にテーパ付き領域(13、13')を含み、前記第1の導波路(1a)の前記屈折率差(Δn1)が前記第2の導波路(2a)の前記屈折率差(Δn2)よりも小さく、前記第2の導波路の前記屈折率差(Δn2)が前記第3の導波路の前記屈折率差(Δn3)よりも小さく、前記第3の導波路の前記屈折率差(Δn3)が18%以上である、
モード変換器(100、100'、100")。 - 前記第3のコア(3)中に実現された前記テーパ付き領域(13、13')が、前記第3のコア(3)の端部から、前記第1の導波路の前記第1の主長軸方向(Z)に実質的に平行である別の主長軸方向に実質的に沿って延びる、請求項1に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)が、前記エバネッセントカップリングが前記第3の導波路(3a)となされる少なくとも一部にテーパ付き領域(11)を含む、請求項1または2に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2の導波路(2a)が、第2の主長軸方向に沿って延び、前記第2の主長軸方向が前記第1の主長軸方向(Z)に実質的に平行である、請求項1から3のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のクラッド(4、6)の少なくとも一部および前記第3のクラッド(4、7)の少なくとも一部が同じ材料中に実現される、請求項1から4のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1のクラッド(4、6)の少なくとも一部および前記第2のクラッド(4、6)の少なくとも一部が同じ材料中に実現される、請求項1から5のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)および前記第3のコア(3)が前記第1の主長軸方向(Z)と実質的に直交する方向にギャップ(g)によって分離される、請求項1から6のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記ギャップ(g)が前記主長軸方向(Z)に沿った所与の区間にわたり実質的に一定である、請求項7に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1のコア(1)および前記第2のコア(2)が前記第1の主長軸方向(Z)に沿ってギャップ(h)によって分離される、請求項1から8のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記テーパ付き領域(13、13')が前記第2のコア(2)に近接する前記第3のコア(3)の端部を含み、前記テーパ付き領域(13、13')が、前記第2のコア(2)に向かって面する端部のところで、80nmと200nmとの間に含まれる最小幅(W3IN)を有する、請求項1から9のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1の主長軸方向(Z)に沿った所与の区間にわたり、前記第1の主長軸方向を含む平面(X、Z)上の前記第2のコア(2)および前記第3のコア(3)の投影が、少なくとも部分的にオーバーラップする、請求項1から10のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)および前記第3のコア(3)が縦に配列される、請求項11に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)と前記第3のコア(3)との間の前記オーバーラップが前記第2のコア(2)および前記第3のコア(3)中のオーバーラップ領域を規定し、前記第2のコア(2)中の前記オーバーラップ領域が前記第2のコア(2)の前記テーパ付き領域(11)を含み、前記第3のコア(3)中の前記オーバーラップ領域が前記第3のコア(3)の前記テーパ付き領域(13、13')の少なくとも一部を含む、請求項11または12に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記オーバーラップ領域が前記第2のコア(2)の連続した第1の部分および第2の部分を含み、前記第2のコア(2)の前記第1の部分が前記第2のコア(2)の前記テーパ付き領域(11)を含み、前記第2のコア(2)の前記第2の部分が前記第2のコア(2)の一定幅部分(12)を含む、請求項13に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の厚さ(T3)が100nmと400nmとの間に含まれる、請求項1から14のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記テーパ付き領域(13、13')および前記第2のコア(2)の前記テーパ付き領域(11)が前記第1の主長軸方向(Z)に関して反対方向にテーパを付けられている、請求項1から15のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3の導波路(3a)の前記屈折率差(Δn3)が40%よりも大きい、請求項1から16のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の屈折率(nthird core)がnthird core>3である、請求項17に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記厚さ(T3)が120nmと180nmとの間に含まれる、請求項17または18に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2の導波路(2a)の前記屈折率差(Δn2)がΔn2=(3.4±1.4)%である、請求項17から19のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1の導波路(1a)の前記屈折率差(Δn1)がΔn1=(1.2±0.6)%である、請求項17から20のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)の厚さ(T2)が0.5μm≦T2≦4μmである、請求項17から21のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1のコア(1)の厚さ(T1)が1μm≦T1≦6μmである、請求項17から22のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)と前記第3のコア(3)との間の前記ギャップ(g)が0.1μmと3μmとの間に含まれる、請求項7または請求項17から23のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)がその中に実現される材料がSiを含む、請求項17から24のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3の屈折率差(Δn3)が18%と30%との間に含まれる、請求項1から16のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記厚さ(T3)が100nmと400nmとの間に含まれる、請求項26に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2の導波路(2a)の前記屈折率差(Δn2)がΔn2=(2.8±1.0)%である、請求項26または27に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1の導波路(1a)の前記屈折率差(Δn1)がΔn1=(1.2±0.6)%である、請求項26から28のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)の厚さ(T2)が0.5μm≦T2≦4μmである、請求項26から29のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1のコア(1)の厚さ(T1)が1μm≦T1≦6μmである、請求項26から30のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の屈折率(nthird core)が1.8<nthird core<2.4である、請求項26から31のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)がその中に実現される材料がワイド-バンドギャップ半導体を含む、請求項26から32のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)と前記第3のコア(3)との間の前記ギャップ(g)が0.5μmと2μmとの間に含まれる、請求項7または請求項26から33のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記テーパ付き領域(13、13')が、前記第3の導波路(3a)の前記別の主長軸方向に沿った、100μmと3000μmとの間に含まれる長さ(L)を有する、請求項2から34のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の厚さ(T3)が200nmと400nmとの間に含まれる、請求項1から18のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2の導波路(2a)の前記屈折率差(Δn2)がΔn2=(4.0±1.0)%である、請求項36に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1の導波路(1a)の前記屈折率差(Δn1)がΔn1=(1.4±0.3)%である、請求項36または37に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第2のコア(2)の厚さ(T2)が1.2μm≦T2≦3μmである、請求項36から38のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第1のコア(1)の厚さ(T1)が1μm≦T1≦5μmである、請求項36から39のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
- 前記第3のコア(3)の前記テーパ付き領域(13、13')が、前記第3の導波路(3a)の前記別の主長軸方向に沿った、200μmと5000μmとの間に含まれる長さ(L)を有する、請求項36から40または請求項2のいずれか一項に記載のモード変換器(100、100'、100")。
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