JP2024061994A - 光デバイス、光送信器及び光受信器 - Google Patents

光デバイス、光送信器及び光受信器 Download PDF

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Abstract

【課題】断熱変換部までの間で放射損失や反射損失を抑制できる光デバイス等を提供する。【解決手段】光デバイスは、第１のアッセンブリ層と、第２のアッセンブリ層とを有する。光デバイスは、第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、第１の導波路の間及び第２の導波路の間に配置された第３の導波路と、を有する。第１の導波路は、第１のテーパ導波路と、第２のテーパ導波路とを有する。第３の導波路は、第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路を有する。第１のテーパ導波路は、第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる。第２のテーパ導波路は、第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる。第３のテーパ導波路は、導波路幅が徐々に広くなる。【選択図】図１

Description

本発明は、光デバイス、光送信器及び光受信器に関する。
近年、通信容量の増加に伴って、光ファイバ通信の需要が増大しているため、電気信号を光信号に変換する小型の光デバイスが使用されている。そこで、近年、シリコンフォトニクスに代表される超小型の基板型光導波路素子(単に、光デバイスと称する)の開発が盛んに行われている。光デバイスでは、同じチップ上に異なる材料から成る２つ以上の導波路を集積できるエッジカプラである。
光デバイスを構成する光部品は、例えば、材料屈折率によって得られる特性が異なるため、光部品毎に適切な材料の導波路を使用することで、光デバイスの特性の向上を図ることができる。そこで、異なる材料の導波路を使用する光デバイスでは、異なる導波路間で光を断熱的に光遷移する構造がある。
図２２は、従来例１の光デバイス１００の一例を示す説明図である。図２２に示す光デバイス１００は、光ファイバのコアと光結合する基板型光導波路素子である。光デバイス１００は、ＳｉＯ２等で形成されたクラッド１１１と、クラッド１１１で被覆された、例えば、Ｓｉ３Ｎ４(単に、ＳｉＮ（Silicon Nitride）等で形成された第１の導波路１０２と、を有する。光デバイス１００は、クラッド１１１で被覆された、例えば、Ｓｉ等で形成された第２の導波路１０４と、第１の導波路１０２と第２の導波路１０４との間で光が断熱的に光遷移する断熱変換部１０５と、を有する。
第１の導波路１０２は、第１のテーパ導波路１０２Ａと、第１のテーパ導波路１０２Ａと接続する第２のテーパ導波路１０２Ｂとを有する。第１のテーパ導波路１０２Ａは、第２のテーパ導波路１０２Ｂの接合点から離れるに連れて第１のテーパ導波路１０２Ａの始点であるチップ端面Ｄ１１まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する。第２のテーパ導波路１０２Ｂは、第１のテーパ導波路１０２Ａの接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する。
第２の導波路１０４は、第２のテーパ導波路１０２Ｂの下に配置された第３のテーパ導波路１０４Ａと、第３のテーパ導波路１０４Ａと接続する直線導波路１０４Ｂとを有する。第３のテーパ導波路１０４Ａは、第２のテーパ導波路１０２Ｂの始点の下から直線導波路１０４Ｂの接合点に近づくに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有する。直線導波路１０４Ｂは、第３のテーパ導波路１０４Ａの接合点からチップ端面Ｄ１２までの導波路幅が一定の直線導波路である。
図２３Ａは、図２２に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２３Ａに示す光デバイス１００は、Ｓｉ基板１１２と、Ｓｉ基板１１２上に積層されたクラッド１１１と、を有する。図２３Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１のテーパ導波路１０２Ａが配置された光デバイス１００の断面部位である。更に、光デバイス１００は、Ｓｉ基板１１２上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層１２１Ａと、Ｓｉ基板１１２から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層１２１Ｂと、を有する。第２のアッセンブリ層１２１Ｂは、第１の導波路１０２内の第１のテーパ導波路１０２Ａが配置されている。
図２３Ｂは、図２２に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２３Ｂに示す光デバイス１００は、Ｓｉ基板１１２と、クラッド１１１と、第１のアッセンブリ層１２１Ａと、第２のアッセンブリ層１２１Ｂとを有する。図２３Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部１０５の始点が配置された光デバイス１００の断面部位である。第１のアッセンブリ層１２１Ａには、第２の導波路１０４内の第３のテーパ導波路１０４Ａが配置されている。第２のアッセンブリ層１２１Ｂには、第１の導波路１０２内の第１のテーパ導波路１０２Ａと第２のテーパ導波路１０２Ｂとの接合点が配置されている。
図２３Ｃは、図２２に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２３Ｃに示す光デバイス１００は、Ｓｉ基板１１２と、クラッド１１１と、第１のアッセンブリ層１２１Ａと、第２のアッセンブリ層１２１Ｂとを有する。図２３Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、直線導波路１０４Ｂが配置された光デバイス１００の断面部位である。第１のアッセンブリ層１２１Ａには、第２の導波路１０４内の直線導波路１０４Ｂが配置されている。
図２２に示す光デバイス１００の断熱変換部１０５では、第２の導波路１０４の導波路幅がテーパ状に変化する。第１の導波路１０２は、第２の導波路１０４に比較して屈折率が低いので光のモードフィールドを大きくでき、光ファイバとの結合損失を小さくできる。
しかしながら、図２２に示す光デバイス１００では、第２の導波路１０４のモードフィールドが光ファイバのモードフィールドに比較して小さいため、モードフィールドのミスマッチにより結合損失が発生することになる。そこで、光ファイバとの結合損失を低減する従来例２の光デバイス１００Ａが知られている。
図２４は、従来例２の光デバイス１００Ａの一例を示す説明図である。図２４に示す光デバイス１００Ａは、光ファイバのコアと光結合する基板型光導波路素子である。光デバイス１００Ａは、第１の導波路１５２と、第２の導波路１５４と、第１の導波路１５２及び第２の導波路１５４を被覆する、クラッド１６１とを有する。更に、光デバイス１００Ａは、第１の導波路１５２と第２の導波路１５４との間で光を光遷移する断熱変換部１５５Ａと、２本の第３の導波路１５３とを有する。第１の導波路１５２は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４（以下、単にＳｉＮと称する）で形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。第２の導波路１５４は、例えば、Ｓｉで形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉの材料屈折率は３．４８である。クラッド１６１は、例えば、ＳｉＯ２で形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉＯ２の材料屈折率は１．４４である。
第１の導波路１５２は、３本の第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２、１５２Ａ３と、３本の第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２、１５２Ａ３と接続する第２のテーパ導波路１５２Ｂとを有する。第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２、１５２Ａ３は、始点Ｘ１１であるチップ端面Ｄ１１から接合点Ｘ１２までの導波路幅が一定となる導波路である。第２のテーパ導波路１５２Ｂは、第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２、１５２Ａ３の接合点Ｘ１２から終点Ｘ１３に向けて導波路幅が徐々に狭くなるテーパ構造を有する導波路である。第２のテーパ導波路１０２Ｂの始点である接合点Ｘ１２の導波路幅は、第２のテーパ導波路１５２Ｂの終点Ｘ１３の導波路幅に比較して広い。第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２、１５２Ａ３及び第２のテーパ導波路１５２Ｂのコアの厚みは、同一とする。第１の導波路１５２の始点Ｘ１１は、光ファイバのコアと光結合する光デバイス１００Ａのチップ端面Ｄ１１を起点とする。
第３の導波路１５３は、２本の第４のテーパ導波路１５３Ａ１及び１５３Ａ２を有する。第４のテーパ導波路１５３Ａ１及び１５３Ａ２は、チップ端面Ｄ１１を起点にして第２のテーパ導波路１５２Ｂに向けて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する。第４のテーパ導波路１５３Ａ１は、第１の直線導波路１５２Ａ３上に配置すると共に、第４のテーパ導波路１５３Ａ２は、第１の直線導波路１５２Ａ３下に配置する。
第２の導波路１５４は、第３のテーパ導波路１５４Ａと、第３のテーパ導波路１５４Ａと接続する直線導波路１５４Ｂとを有する。第３のテーパ導波路１５４Ａは、始点Ｙ１１から直線導波路１５４Ｂの接合点Ｙ１２に向けて導波路幅が徐々に広くなるテーパ構造を有する導波路である。直線導波路１５４Ｂは、第３のテーパ導波路１５４Ａからチップ端面Ｄ１２に向けて導波路幅が一定の導波路である。直線導波路１５４Ｂ及び第３のテーパ導波路１５４Ａのコアの厚みは、同一とする。
断熱変換部１５５Ａは、第２のテーパ導波路１５２Ｂと第３のテーパ導波路１５４Ａとの間を上下方向に離間した状態で第２のテーパ導波路１５２Ｂの下に第３のテーパ導波路１５４Ａを重ねて配置することで構成する。尚、第２のテーパ導波路１５２Ｂと第３のテーパ導波路１５４Ａとの間の間隔は一定とする。
図２５Ａは、図２４に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２５Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路１５２の３本の第１の直線導波路１５２Ａ１、１５２Ａ２及び１５２Ａ３が配置された光デバイス１００Ａの断面部位である。光デバイス１００Ａは、Ｓｉ基板１６２と、Ｓｉ基板１６２上に積層されたクラッド１６１と、第１のアッセンブリ層１８１Ａと、第２のアッセンブリ層１８１Ｂと、第３のアッセンブリ層１８１Ｃとを有する。
第１のアッセンブリ層１８１Ａは、第２のアッセンブリ層１８１Ｂと第３のアッセンブリ層１８１Ｃとの間に配置されたアッセンブリ層である。第３のアッセンブリ層１８１Ｃは、Ｓｉ基板１６２と第１のアッセンブリ層１８１Ａとの間に配置されたアッセンブリ層である。
第１のアッセンブリ層１８１Ａは、第１の導波路１５２の３本の第１の直線導波路１５２Ａ１、１５２Ａ２及び１５２Ａ３が配置されている。第２のアッセンブリ層１８１Ｂは、第３の導波路１５３内の第４のテーパ導波路１５３Ａ１が配置されている。第３のアッセンブリ層１８１Ｃは、第３の導波路１５３内の第４のテーパ導波路１５３Ａ２が配置されている。
図２５Ｂは、図２４に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２５Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部１５５Ａが配置された光デバイス１００Ａの断面部位である。光デバイス１００Ａは、Ｓｉ基板１６２と、クラッド１６１と、第１のアッセンブリ層１８１Ａと、第２のアッセンブリ層１８１Ｂと、第３のアッセンブリ層１８１Ｃとを有する。
第１のアッセンブリ層１８１Ａは、第１の導波路１５２の第２のテーパ導波路１５２Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１８１Ｃは、第２の導波路１５４内の第３のテーパ導波路１５４Ａが配置されている。
図２５Ｃは、図２４に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２５Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、第２の導波路１５４内の直線導波路１５４Ｂが配置された光デバイス１００Ａの断面部位である。光デバイス１００Ａは、Ｓｉ基板１６２と、クラッド１６１と、第１のアッセンブリ層１８１Ａと、第２のアッセンブリ層１８１Ｂと、第３のアッセンブリ層１８１Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１８１Ｃは、第２の導波路１５４内の直線導波路１５４Ｂが配置されている。
断熱変換部１５５Ａの始点は、第２のテーパ導波路１５２Ｂの導波路幅が広く、第３のテーパ導波路１５４Ａの導波路幅が狭く、終点では、第２のテーパ導波路１５２Ｂの導波路幅が狭く、第３のテーパ導波路１５４Ａの導波路幅が広くなる構造とする。つまり、第２のテーパ導波路１５２Ｂの導波路幅が始点から終点に向けて徐々に狭く、第３のテーパ導波路１５４Ａの導波路幅が始点から終点に向けて徐々に広くなる構造にした。一般的に、導波路の導波路幅が広いほど、コアへの光閉じ込めが強くなるため、コアの材料屈折率の影響を受けて実効屈折率は大きくなる。
光デバイス１００Ａでは、第１のアッセンブリ層１８１Ａに第１の導波路１５２の３本の第１の直線導波路１５２Ａ１、１５２Ａ２及び１５２Ａ３を配置、第２のアッセンブリ層１８１Ｂに第３の導波路１５３内の第４のテーパ導波路１５３Ａ１を配置する。更に、光デバイス１００Ａでは、第３のアッセンブリ層１８１Ｃに第３の導波路１５３内の第４のテーパ導波路１５３Ａ２を配置する。その結果、従来の光デバイス１００Ａに比較して、第１の導波路１５２のモードフィールドを光ファイバのモードフィールドに近づけることで、光ファイバとの間の結合損失を抑制できる。
第４のテーパ導波路１５３Ａ１及び第４のテーパ導波路１５３Ａ２をテーパ状に細くしたので、第１のアッセンブリ層１８１Ａの第１の導波路１５２内の第１の直線導波路１５２Ａ３に光を遷移させる。更に、第１のアッセンブリ層１８１Ａの３つに分かれた第２のテーパ導波路１５２Ｂを１つに結合し、そのうえで第３のテーパ導波路１５４Ａに断熱的に光を遷移させることになる。
米国特許出願公開第２０１８／００６７２５９号明細書 米国特許出願公開第２０１９／０３６９３３３号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０３７１１０２号明細書
光デバイス１００Ａでは、第４のテーパ導波路１５３Ａ１の終端、第４のテーパ導波路１５３Ａ２の終端、３本の第１の直線導波路１５２Ａ１，１５２Ａ２及び１５２Ａ３の終端と断熱変換部１５５Ａ内の第２のテーパ導波路１５２Ｂと接続する。しかしながら、これら接続する断熱変換部１５５Ａ内の第２のテーパ導波路１５２Ｂとの接合部分が不連続箇所となるために光のモードフィールドが急激に変化してしまう。その結果、断熱変換部１０５までの間で光の放射損失及び反射損失が発生することになる。
一つの側面では、チップ端面でのファイバとの結合損失を低減しながら、断熱変換部までの間で放射損失や反射損失を抑制できる光デバイス等を提供することを目的とする。
一つの態様の光デバイスは、基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する。光デバイスは、第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、第１の導波路の間及び第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有する。第１の導波路は、第１のテーパ導波路と、第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有する。第３の導波路は、第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、第１のテーパ導波路と離れる側の第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有する。第１のテーパ導波路は、第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する。第２のテーパ導波路は、第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する。第３のテーパ導波路は、第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有する。
一つの側面によれば、チップ端面でのファイバとの結合損失を低減しながら、断熱変換部までの間で放射損失や反射損失を抑制できる。
図１は、実施例１の光デバイスの一例を示す説明図である。 図２Ａは、図１に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２Ｂは、図１に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２Ｃは、図１に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２Ｄは、図１に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図３は、実施例２の光デバイスの一例を示す説明図である。 図４Ａは、図３に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図４Ｂは、図３に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図４Ｃは、図３に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図４Ｄは、図３に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図５は、実施例３の光デバイスの一例を示す説明図である。 図６Ａは、図５に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図６Ｂは、図５に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図６Ｃは、図５に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図６Ｄは、図５に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図６Ｅは、図５に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図７は、実施例４の光デバイスの一例を示す説明図である。 図８Ａは、図７に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図８Ｂは、図７に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図８Ｃは、図７に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図８Ｄは、図７に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図８Ｅは、図７に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図９は、実施例５の光デバイスの一例を示す説明図である。 図１０Ａは、図９に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１０Ｂは、図９に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１０Ｃは、図９に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１０Ｄは、図９に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１０Ｅは、図９に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１１は、実施例６の光デバイスの一例を示す説明図である。 図１２Ａは、図１１に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１２Ｂは、図１１に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１３は、実施例７の光デバイスの一例を示す説明図である。 図１４Ａは、図１３に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１４Ｂは、図１３に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１４Ｃは、図１３に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１５は、実施例８の光デバイスの一例を示す説明図である。 図１６は、図１５に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１７は、実施例９の光デバイスの一例を示す説明図である。 図１８Ａは、図１７に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１８Ｂは、図１７に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１８Ｃは、図１７に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１８Ｄは、図１７に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図１９は、光デバイスを内蔵した光通信装置の一例を示す説明図である。 図２０は、比較例の光デバイスの一例を示す説明図である。 図２１Ａは、図２０に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２１Ｂは、図２０に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２１Ｃは、図２０に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２２は、従来例１の光デバイスの一例を示す説明図である。 図２３Ａは、図２２に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２３Ｂは、図２２に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２３Ｃは、図２２に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２４は、従来例２の光デバイスの一例を示す説明図である。 図２５Ａは、図２４に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２５Ｂは、図２４に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。 図２５Ｃは、図２４に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。
そこで、チップ端面でのファイバとの結合損失を低減しながら、断熱変換部までの間で放射損失や反射損失を抑制できる光デバイスについて説明する。
＜比較例＞
図２０は、比較例の光デバイス８０の一例を示す説明図である。図２０に示す光デバイス８０は、光ファイバのコアと光結合する基板型光導波路素子である。光デバイス８０は、第１の導波路８２と、第２の導波路８４と、第１の導波路８２及び第２の導波路８４を被覆する、クラッド８１とを有する。更に、光デバイス８０は、第１の導波路８２と第２の導波路８４との間を断熱的に光遷移する断熱変換部８５を有する。第１の導波路８２は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４（以下、単にＳｉＮと称する）で形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。第２の導波路８４は、例えば、Ｓｉで形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉの材料屈折率は３．４８である。クラッド８１は、例えば、ＳｉＯ２で形成し、光波長が１．５５μｍとした場合のＳｉＯ２の材料屈折率は１．４４である。
第１の導波路８２は、第２のアッセンブリ層８５Ｂに並列配置された２本の第１の直線導波路８２Ａと、第１のアッセンブリ層８５Ａに並列配置された２本の第２の直線導波路８２Ｂとを有する。第１の直線導波路８２Ａは、チップ端面Ｄ２１の始点から終点までの導波路幅が一定となる導波路である。第２の直線導波路８２Ｂは、チップ端面Ｄ２１の始点から終点までの導波路幅が一定となる導波路である。第１の直線導波路８２Ａ及び第２の直線導波路８２Ｂのコアの厚みは、同一とする。第２の直線導波路８２Ｂは、第１の直線導波路８２Ａ上に配置する。
第２の導波路８４は、第３のアッセンブリ層８５Ｃに配置されている。第２の導波路８４は、第１のテーパ導波路８４Ａと、第１のテーパ導波路８４Ａと接続する直線導波路８４Ｂとを有する。第１のテーパ導波路８４Ａは、始点から終点に向けて導波路幅が徐々に広くなるテーパ構造を有する導波路である。直線導波路８４Ｂは、始点から終点に向けて導波路幅が一定の導波路である。直線導波路８４Ｂ及び第１のテーパ導波路８４Ａのコアの厚みは、同一とする。第２の導波路８４の直線導波路８４Ｂの終点は、光デバイス８０のチップ端面Ｄ２１と対向するチップ端面Ｄ２２を終点とする。
断熱変換部８５は、第１の導波路８２と第１のテーパ導波路８４Ａとの間を離間した状態で第１の導波路８２間に第１のテーパ導波路８４Ａを配置することで構成する。
図２１Ａは、図２０に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２１Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路８２が配置された光デバイス８０の断面部位である。光デバイス８０は、Ｓｉ基板８３と、Ｓｉ基板８３上に積層されたクラッド８１と、第１のアッセンブリ層８５Ａと、第２のアッセンブリ層８５Ｂと、第３のアッセンブリ層８５Ｃとを有する。
第１のアッセンブリ層８５Ａは、第２のアッセンブリ層８５Ｂと第３のアッセンブリ層８５Ｃとの間に配置されたアッセンブリ層である。第３のアッセンブリ層８５Ｃは、Ｓｉ基板８３と第１のアッセンブリ層８５Ａとの間に配置されたアッセンブリ層である。
第１のアッセンブリ層８５Ａは、第１の導波路８２の２本の第２の直線導波路８２Ｂが配置されている。第２のアッセンブリ層８５Ｂは、第１の導波路８２の２本の第１の直線導波路８２Ａが配置されている。
図２１Ｂは、図２０に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２１Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部８５が配置された光デバイス８０の断面部位である。光デバイス８０は、Ｓｉ基板８３と、Ｓｉ基板８３上に積層されたクラッド８１と、第１のアッセンブリ層８５Ａと、第２のアッセンブリ層８５Ｂと、第３のアッセンブリ層８５Ｃとを有する。
第１のアッセンブリ層８５Ａは、第１の導波路８２の２本の第２の直線導波路８２Ｂが配置されている。第２のアッセンブリ層８５Ｂは、第１の導波路８２の２本の第１の直線導波路８２Ａが配置されている。第３のアッセンブリ層８５Ｃは、第２の導波路８４の第１のテーパ導波路８４Ａが配置されている。
図２１Ｃは、図２０に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２１Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、第２の導波路８４内の直線導波路８４Ｂが配置された光デバイス８０の断面部位である。光デバイス８０は、Ｓｉ基板８３と、Ｓｉ基板８３上に積層されたクラッド８１と、第１のアッセンブリ層８５Ａと、第２のアッセンブリ層８５Ｂと、第３のアッセンブリ層８５Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層８５Ｃは、第２の導波路８４の直線導波路８４Ｂが配置されている。
断熱変換部８５の始点は、２本の第１の直線導波路８２Ａ間及び、２本の第２の直線導波路８２Ｂ間に配置されている第２の導波路８４内の第１のテーパ導波路８４Ａの始点である。断熱変換部８５の終点は、２本の第１の直線導波路８２Ａ間及び、２本の第２の直線導波路８２Ｂ間に配置されている第２の導波路８４内の第１のテーパ導波路８４Ａの終点である。
比較例の断熱変換部８５では、２本の第１の直線導波路８２Ａ（２本の第２の直線導波路８２Ｂ）間に第１のテーパ導波路８４Ａを配置したので、第１の直線導波路８２Ａ（第２の直線導波路８２Ｂ）から第１のテーパ導波路８４Ａに光を断熱的に遷移する。その結果、第１の導波路８２内で不連続箇所がなくなるため、光の放射損失や反射損失の発生を抑制できる。
しかしながら、断熱変換部８５では、２本の第１の直線導波路８２Ａ及び２本の第２の直線導波路８２Ｂの光の閉じ込めが弱く、第１の導波路８２内の第１のテーパ導波路８４Ａの始点における放射損失が大きくなる。その結果、第２の導波路８４と第１の導波路８２とが離間した状態で並列配置される断熱変換部８５の長さをある程度確保する必要があるため、部品サイズが大きくなる。
そこで、このような事態を解消する光デバイスの実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。
図１は、実施例１の光デバイス１の一例を示す説明図である。図１に示す光デバイス１は、光ファイバのコアと光結合する基板型光導波路素子である。光デバイス１は、第１の導波路２と、第２の導波路３と、第３の導波路４と、第１の導波路２、第２の導波路３及び第３の導波路４を被覆する、クラッド１１とを有する。更に、光デバイス１は、第１の導波路２及び第２の導波路３と、第３の導波路４との間を断熱的に光遷移する断熱変換部５を有する。
第１の導波路２は、２本の第１のテーパ導波路２Ａと、２本の第２のテーパ導波路２Ｂとを有する、例えば、ＳｉＮ(Silicon Nitride)導波路である。第１の導波路２は、例えば、Ｓｉ３Ｎ４（以下、単にＳｉＮと称する）で形成し、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。第１のテーパ導波路２Ａは、始点Ｘ１から終点Ｘ２に向けて徐々に広くなる構造を有する導波路である。第２のテーパ導波路２Ｂは、始点Ｘ２から終点Ｘ３に向けて徐々に狭くなる構造を有する導波路である。第１のテーパ導波路２Ａの終点Ｘ２と第２のテーパ導波路２Ｂの始点Ｘ２とを接続することで、第１のテーパ導波路２Ａと第２のテーパ導波路２Ｂとの間を接続する。第１のテーパ導波路２Ａ及び第２のテーパ導波路２Ｂのコアの厚みは同一とする。第１の導波路２の始点Ｘ１は、光ファイバのコアと光結合する光デバイス１のチップ端面Ｄ１を起点とする。
第２の導波路３は、第１の導波路２上に配置する直線状の導波路である。第２の導波路３は、例えば、ＳｉＮ(Silicon Nitride)導波路である。第２の導波路３は、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。
第３の導波路４は、第３のテーパ導波路４Ａと、第３のテーパ導波路４Ａと接続する直線導波路４Ｂとを有する、例えば、Ｓｉ（Silicon）導波路である。第３の導波路４は、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉの材料屈折率は３．４８である。ＳｉＮの材料屈折率は、Ｓｉの材料屈折率よりも小さい。第３のテーパ導波路４Ａは、始点Ｙ１から終点Ｙ２に向けて導波路幅が徐々に広くなるテーパ構造を有する導波路である。直線導波路４Ｂは、始点Ｙ２から終点に向けて導波路幅が一定の導波路である。直線導波路４Ｂ及び第３のテーパ導波路４Ａのコアの厚みは、同一とする。第３の導波路４の直線導波路４Ｂの終点は、光デバイス１のチップ端面Ｄ１と対向するチップ端面Ｄ２を終点とする。
クラッド１１は、例えば、ＳｉＯ２で形成する層である。光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＯ２の材料屈折率は１．４４である。
断熱変換部５は、２本の第２のテーパ導波路２Ｂの間及び２本の第２の導波路３の間に第３のテーパ導波路４Ａを離間した状態で配置して構成する。尚、第１の導波路２は、第２の導波路３の真上になくても、モードフィールドは２本の第２のテーパ導波路２Ｂ及び２本の第２の導波路３を中心に跨っているため、第１の導波路２及び第２の導波路３から第３の導波路４に光が断熱的に遷移することになる。
断熱変換部５は、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｙ２と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｙ２との間である中間部とを有する。図２Ａは、図１に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａが配置された光デバイス１の断面部位である。光デバイス１は、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａは、Ｓｉ基板１２上の近い側に形成されたアッセンブリ層である。第２のアッセンブリ層１３Ｂは、Ｓｉ基板１２から離れた側に形成されたアッセンブリ層である。第３のアッセンブリ層１３Ｃは、Ｓｉ基板１２と第１のアッセンブリ層１３Ａとの間のアッセンブリ層である。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａが配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。
図２Ｂは、図１に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５の始点が配置された光デバイス１の断面部位である。光デバイス１は、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ及び第２のテーパ導波路２Ｂの結合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａが配置されている。断熱変換部５は、２本の第２のテーパ導波路２Ｂの間で第３のテーパ導波路４Ａが並走する構造である。
図２Ｃは、図１に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５の終点が配置された光デバイス１の断面部位である。光デバイス１は、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂが配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａが配置されている。
図２Ｄは、図１に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図２Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂが配置された光デバイス１の断面部位である。光デバイス１は、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂが配置されている。
実施例１の光デバイス１では、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａの導波路幅を徐々に広くしたので、光の閉じ込めを強くできる。その結果、断熱変換部５の始点での第３の導波路４の先端における放射損失が小さくなるため、断熱変換部５の長さを小さくできる。しかしながら、第１の導波路２の閉じ込めが強いままだと断熱変換部５の変換効率が波長や偏波により異なるので、変換効率に対する波長及び偏波の依存性が高くなる。
そこで、光デバイス１の断熱変換部５では、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａの導波路幅を徐々に狭くしたので、変換効率に対する波長及び偏波の依存性を小さくできる。
断熱変換部５では、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ（第２の導波路３）間に第３のテーパ導波路４Ａを配置したので、第２のテーパ導波路２Ｂ（第２の導波路３）から第３のテーパ導波路４Ａに光を断熱的に遷移する。その結果、第１の導波路２内で不連続箇所がなくなるため、光の放射損失や反射損失の発生を抑制できる。
光デバイス１では、第１のアッセンブリ層１３Ａに２本の第１の導波路２、第２のアッセンブリ層１３Ｂに２本の第２の導波路３をチップ端面Ｄ１側に配置する。その結果、第１の導波路２及び第２の導波路３のモードフィールドを光ファイバのモードフィールドに近づけることで、ある程度の光ファイバとの間の結合損失を抑制できる。
つまり、光デバイス１では、チップ端面でのファイバとの結合損失を低減しながら、断熱変換部までの間で放射損失や反射損失を抑制できる。
しかしながら、実施例１の光デバイス１では、光ファイバのコアと光結合する２本の第１のテーパ導波路２Ａの始点Ｘ１間の間隔を若干狭くした構造である。その結果、チップ端面Ｄ１での光デバイス１のモードフィールドが小さく、光ファイバのコアのモードフィールドが大きく、光デバイス１の光ファイバのコアとの結合効率が低下することも考えられる。そこで、光デバイス１に比較して、光ファイバのコアとの結合効率を高くできる実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。
図３は、実施例２の光デバイス１Ａの一例を示す説明図である。尚、実施例１の光デバイス１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第１の導波路２は、２本の第１のテーパ導波路２Ａ１と、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１とを有する、例えば、ＳｉＮ導波路である。第１の導波路２は、例えば、ＳｉＮで形成し、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。第１のテーパ導波路２Ａ１は、始点Ｘ１から終点Ｘ２に向けて徐々に広くなる構造を有する導波路である。第２のテーパ導波路２Ｂ１は、始点Ｘ２から終点Ｘ３に向けて徐々に狭くなる構造を有する導波路である。第１のテーパ導波路２Ａ１の終点Ｘ２と第２のテーパ導波路２Ｂ１の始点Ｘ２とを接続することで、第１のテーパ導波路２Ａ１と第２のテーパ導波路２Ｂ１との間を接続する。第１のテーパ導波路２Ａ１及び第２のテーパ導波路２Ｂ１のコアの厚みは同一とする。第１の導波路２の始点Ｘ１は、光ファイバのコアと光結合する光デバイス１のチップ端面Ｄ１を起点とする。
第２の導波路３は、第１の導波路２上に配置する直線状の導波路である。第２の導波路３は、例えば、ＳｉＮ導波路である。第２の導波路３は、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。
第３の導波路４は、第３のテーパ導波路４Ａ１と、第３のテーパ導波路４Ａ１と接続する直線導波路４Ｂ１とを有する、例えば、Ｓｉ導波路である。第３の導波路４は、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉの材料屈折率は３．４８である。ＳｉＮの材料屈折率は、Ｓｉの材料屈折率よりも小さい。第３のテーパ導波路４Ａ１は、始点Ｙ１から終点Ｙ２に向けて導波路幅が徐々に広くなるテーパ構造を有する導波路である。直線導波路４Ｂ１は、始点Ｙ２から終点に向けて導波路幅が一定の導波路である。直線導波路４Ｂ１及び第３のテーパ導波路４Ａ１のコアの厚みは、同一とする。第３の導波路４の直線導波路４Ｂ１の終点は、光デバイス１のチップ端面Ｄ１と対向するチップ端面Ｄ２を終点とする。
始点Ｘ１における第１のテーパ導波路２Ａ１のコア中心と終点Ｘ２における第１のテーパ導波路２Ａ１のコア中心とを結ぶラインを第１の中心線ＣＬ１とする。尚、第１のテーパ導波路２Ａ１の終点Ｘ２と第２のテーパ導波路２Ｂ１の始点Ｘ２とは同じである。始点Ｘ２における第２のテーパ導波路２Ｂ１のコア中心と終点Ｘ３における第２のテーパ導波路２Ｂ１のコア中心とを結ぶラインを第２の中心線ＣＬ２とする。
そして、一方の第１のテーパ導波路２Ａ１の始点Ｘ１のコア中心と他方の第１のテーパ導波路２Ａ１の始点Ｘ１のコア中心との間の距離を第１の間隔Ｌ１とする。言い換えれば、第１の間隔Ｌ１は、第１のテーパ導波路２Ａ１の始点Ｘ１における２本の第１の導波路２同士の間隔である。一方の第１のテーパ導波路２Ａ１の終点Ｘ２のコア中心と他方の第１のテーパ導波路２Ａ１の終点Ｘ２のコア中心との間の距離を第２の間隔Ｌ２とする。言い換えれば、第２の間隔Ｌ２は、第１のテーパ導波路２Ａ１と第２のテーパ導波路２Ｂ１との接続部位における２本の第１の導波路２同士の間隔である。一方の第２のテーパ導波路２Ｂ１の終点Ｘ３のコア中心と他方の第２のテーパ導波路２Ｂ１の終点Ｘ３のコア中心との間の距離を第３の間隔Ｌ３とする。そして、第１の間隔Ｌ１、第２の間隔Ｌ２及び第３の間隔Ｌ３の関係は、Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ１＞Ｌ３及びＬ２＝Ｌ３が成立する。言い換えれば、第１の導波路２は、第１の間隔Ｌ１が第２の間隔Ｌ２に比較して広くなる構造である。
光デバイス１Ａは、光ファイバのコアと光結合するチップ端面Ｄ１の第１の導波路２の部位を広くし、光ファイバのコアのモードフィールドに近づけるべく、２本の第１のテーパ導波路２Ａ１間の距離を第１の間隔Ｌ１とした。その結果、チップ端面Ｄ１での光デバイス１Ａのモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくことで、光デバイス１Ａの光ファイバのコアとの結合効率が良好となる。
第３の導波路４は、第３のテーパ導波路４Ａ１と、第３のテーパ導波路４Ａ１と接続する直線導波路４Ｂ１とを有する。第３のテーパ導波路４Ａ１は、始点Ｙ１から終点Ｙ２に向けて導波路幅が徐々に広くなるテーパ構造を有する導波路である。言い換えれば、第３のテーパ導波路４Ａ１は、直線導波路４Ｂ１に向かうにつれて導波路幅が徐々に広くなる構造である。直線導波路４Ｂ１は、始点Ｙ２から終点に向けて導波路幅が一定の導波路である。言い換えれば、直線導波路４Ｂ１は、第３のテーパ導波路４Ａ１の第１のテーパ導波路２Ａ１が設けられている側と反対側に接続する導波路である。第３のテーパ導波路４Ａ１及び直線導波路４Ｂ１のコアの厚みは同一とする。第３の導波路４の直線導波路４Ｂ１の終点は、光デバイス１Ａのチップ端面Ｄ１と対向するチップ端面Ｄ２を終点とする。
断熱変換部５Ａは、第１の導波路２内の２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１と、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ１とを有する。断熱変換部５Ａは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１の間に第３のテーパ導波路４Ａ１を配置し、第２のテーパ導波路２Ｂ１の下に第３のテーパ導波路４Ａ１を離間した状態で並走して配置することで構成する。尚、第１の導波路２は、モードフィールドが２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１を中心に跨っているため、第１の導波路２から第３の導波路４に光が断熱的に遷移することになる。
断熱変換部５Ａは、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｘ３（Ｙ２）と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｘ３（Ｙ２）との間である中間部とを有する。図４Ａは、図３に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図４Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ１が配置された光デバイス１Ａの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ１が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。
図４Ｂは、図３に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図４Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５の始点が配置された光デバイス１Ａの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ１及び第２のテーパ導波路２Ｂ１の結合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ１が配置されている。断熱変換部５Ａは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１の間で第３のテーパ導波路４Ａ１が並走する構造である。
図４Ｃは、図３に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図４Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ａの終点が配置された光デバイス１Ａの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ１が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ１が配置されている。
図４Ｄは、図３に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図４Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ１が配置された光デバイス１Ａの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ１が配置されている。
断熱変換部５Ａの始点は、第２のテーパ導波路２Ｂ１の始点Ｘ２と第３のテーパ導波路４Ａ１の始点Ｙ１とが配置される箇所である。第２のテーパ導波路２Ｂ１の始点Ｘ２の導波路幅は、第３のテーパ導波路４Ａ１の始点Ｙ１の導波路幅に比較して広くしている。断熱変換部５Ａは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１の間で下方に第３のテーパ導波路４Ａ１が並走する構造である。
断熱変換部５Ａの終点は、第２のテーパ導波路２Ｂ１の終点Ｘ３と第３のテーパ導波路４Ａ１の終点Ｙ２とが配置される箇所である。第２のテーパ導波路２Ｂ１の終点Ｘ３の導波路幅は、第３のテーパ導波路４Ａ１の終点Ｙ３の導波路幅に比較して狭くしている。
実施例２の光デバイス１Ａの断熱変換部５Ａでは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１間に第３のテーパ導波路４Ａ１を配置したので、第２のテーパ導波路２Ｂ１と第３のテーパ導波路４Ａ１との間で光を断熱的に遷移する。その結果、第１の導波路２内で不連続箇所がなくなるため、光の放射損失や反射損失の発生を抑制できる。
光デバイス１Ａでは、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ１の導波路幅を徐々に広くしたので、光の閉じ込めを強くできる。その結果、断熱変換部５Ａの始点での第３の導波路４の先端における放射損失が小さくなるため、断熱変換部５Ａの長さを短くできる。
更に、光デバイス１Ａでは、第１の導波路２内の２本の第２のテーパ導波路２Ｂ１の導波路幅を徐々に狭くしたので、第１の導波路２の実効屈折率が小さくなることで、変換効率に対する波長及び偏波の依存性を小さくしながら、変換効率の低下を抑制できる。
更に、光デバイス１Ａは、２本の第１のテーパ導波路２Ａ１間の間隔が始点Ｘ１から終点Ｘ２にかけて徐々に狭くなるように変化した構造にした。光デバイス１Ａでは、光ファイバのコアと光結合するチップ端面Ｄ１の第１の導波路２の部位を広くし、第１の間隔Ｌ１が第２の間隔Ｌ２よりも広くした。その結果、チップ端面Ｄ１での光デバイス１Ａのモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくことで、光デバイス１Ａの光ファイバのコアとの結合効率が改善して光挿入損失を抑制できる。
説明の便宜上、光デバイス１Ａは、第１の間隔Ｌ１が第２の間隔Ｌ２に比較して長くした。しかしながら、チップ端面Ｄ１での光デバイス１Ａのモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくように第１の間隔Ｌ１を広くすればよく、第１の間隔が第２の間隔に比較して短くしても良い。
尚、実施例２の光デバイス１Ａでは、第２の間隔Ｌ２及び第３の間隔Ｌ３の関係がＬ２＝Ｌ３であるため、断熱変換部５Ａのモードフィールドが広く、断熱変換部５Ａと光結合する第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ１のモードフィールドに近づけることができない。その結果、断熱変換部５Ａでの第３の導波路４との間のモードフィールドのミスマッチにより結合損失が発生する場合が考えられる。そこで、このような事態に対処する実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。
図５は、実施例３の光デバイス１Ｂの一例を示す説明図である。尚、実施例２の光デバイス１Ａと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例３の光デバイス１Ｂと実施例２の光デバイス１Ａとが異なるところは、断熱変換部５Ａの始点Ｘ２（Ｙ１）にある第２の間隔Ｌ２が断熱変換部５Ａの終点Ｘ３（Ｙ２）にある第３の間隔Ｌ３に比較して狭くする点にある。
第１の導波路２は、２本の第１のテーパ導波路２Ａ２と、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２とを有する。第２のテーパ導波路２Ｂ２は、始点Ｘ２から終点Ｘ３に向けて導波路幅が徐々に狭くなるテーパ構造を有する導波路である。始点Ｘ１における第１のテーパ導波路２Ａ２のコア中心と終点Ｘ２における第１のテーパ導波路２Ａ２のコア中心とを結ぶラインを第１の中心線ＣＬ１とする。始点Ｘ２における第２のテーパ導波路２Ｂ２のコア中心と終点Ｘ３における第２のテーパ導波路２Ｂ２のコア中心とを結ぶラインを第３の中心線ＣＬ３とする。
一方の第１のテーパ導波路２Ａ２の終点Ｘ２のコア中心と他方の第１のテーパ導波路２Ａ２の終点Ｘ２のコア中心との間の距離を第２の間隔Ｌ２Ａとする。一方の第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３のコア中心と他方の第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３のコア中心との間の距離を第３の間隔Ｌ３Ａとする。そして、第１の間隔Ｌ１、第２の間隔Ｌ２Ａ及び第３の間隔Ｌ３Ａの関係は、Ｌ１＞Ｌ２Ａ、Ｌ１＞Ｌ３Ａ、Ｌ２Ａ＞Ｌ３Ａが成立する。
光デバイス１Ｂは、光ファイバのコアと光結合するチップ端面Ｄ１の第１の導波路２の部位を広くし、光ファイバのコアのモードフィールドに近づけるべく、２本の第１のテーパ導波路２Ａ２間の距離を第１の間隔Ｌ１とした。その結果、チップ端面Ｄ１での光デバイス１Ｂのモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくことで、光デバイス１Ｂの光ファイバのコアとの結合効率が良好となる。
断熱変換部５Ｂは、第３の間隔Ｌ３Ａが第２の間隔Ｌ２Ａに比較して狭くなるように２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２を構成した。その結果、断熱変換部５Ｂのモードフィールドが第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２のモードフィールドに近づくため、断熱変換部５Ｂでの第３の導波路４との間の結合損失が抑制できる。
断熱変換部５Ｂは、第１の導波路２内の２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２と、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２とを有する。断熱変換部５Ｂは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間に第３のテーパ導波路４Ａ２を配置し、第２のテーパ導波路２Ｂ２の下に第３のテーパ導波路４Ａ２を離間した状態で並走して配置することで構成する。
断熱変換部５Ｂは、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｘ３（Ｙ２）と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｘ３（Ｙ２）との間である中間部とを有する。図６Ａは、図５に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図６Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｂの断面部位である。光デバイス１Ｂは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。
図６Ｂは、図５に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図６Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｂの始点が配置された光デバイス１Ｂの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２及び第２のテーパ導波路２Ｂ２の結合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。断熱変換部５Ａは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。
図６Ｃは、図５に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図６Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｂの中間点が配置された光デバイス１Ｂの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図６Ｄは、図５に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図６Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｂの終点が配置された光デバイス１Ｂの断面部位である。光デバイス１Ａは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図６Ｅは、図５に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図６Ｅに示すＥ－Ｅ線の略断面部分は、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置された光デバイス１Ｂの断面部位である。光デバイス１Ｂは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置されている。
断熱変換部５Ｂの始点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２と第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１とが配置される箇所である。第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２の導波路幅は、第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１の導波路幅に比較して広くしている。断熱変換部５Ｂは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で下方に第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。断熱変換部５Ｂの終点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３と第３のテーパ導波路４Ａ２の終点Ｙ２とが配置される箇所である。
光デバイス１Ｂの断熱変換部５Ｂは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２同士の終点Ｘ３の第３の間隔Ｌ３Ａが第２のテーパ導波路２Ｂ２同士の始点Ｘ２の第２の間隔Ｌ２Ａに比較して狭くなるように第２のテーパ導波路２Ｂ２間の間隔を徐々に狭くする構成にした。その結果、断熱変換部５Ｂでの変換効率の低下を抑制しながら、断熱変換部５Ｂのモードフィールドが直線導波路４Ｂ２のモードフィールドに近くなるため、第３の導波路４との間の結合損失を改善できる。
断熱変換部５Ｂでは、第１の導波路２をテーパ状に変化させて実効屈折率をコントロールすると共に、第２のテーパ導波路２Ｂ２間の間隔を徐々に狭くしたので、第１の導波路２を伝搬する光のモードフィールドをコントロールする。第１の導波路２を導波する光の実効屈折率及びモードフィールドと第３の導波路４を伝搬する光の実効屈折率及びモードフィールドとを近付ける。その結果、第１の導波路２と第３の導波路４との間の結合損失を小さくしながら、断熱変換部５Ｂの長さを短くできる。
尚、実施例３の光デバイス１Ｂでは、第２の導波路３が１本の直線導波路である場合を例示したが、これに限定されるものではなく、２本の直線導波路で構成しても良く、その実施の形態につき、実施例４として以下に説明する。
図７は、実施例４の光デバイス１Ｃの一例を示す説明図である。尚、実施例３の光デバイス１Ｂと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例４の光デバイス１Ｃと実施例３の光デバイス１Ｂとが異なるところは、第２の導波路３を２本の直線導波路で構成する点にある。第２の導波路３は、第１の直線導波路３Ａと、第１の直線導波路３Ａと接続する第２の直線導波路３Ｂとを有する。第１の直線導波路３Ａは、第１のテーパ導波路２Ａ２の第１の中心線ＣＬ１上に配置する。第２の直線導波路３Ｂは、第２のテーパ導波路２Ｂ２の第２の中心線ＣＬ２上に配置する。
断熱変換部５Ｃは、第３の間隔Ｌ３Ａが第２の間隔Ｌ２Ａに比較して狭くなるように２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２を構成した。その結果、断熱変換部５Ｃのモードフィールドが第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２のモードフィールドに近づくため、断熱変換部５Ｃでの第３の導波路４との間の結合損失が抑制できる。
断熱変換部５Ｃは、第１の導波路２内の２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２と、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２とを有する。断熱変換部５Ｃは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間に第３のテーパ導波路４Ａ２を配置し、第２のテーパ導波路２Ｂ２の下に第３のテーパ導波路４Ａ２を離間した状態で並走して配置することで構成する。
断熱変換部５Ｃは、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｘ３（Ｙ２）と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｘ３（Ｙ２）との間である中間部とを有する。図８Ａは、図７に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図８Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｃの断面部位である。光デバイス１Ｃは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａが配置されている。
図８Ｂは、図７に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図８Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｃの始点が配置された光デバイス１Ｃの断面部位である。光デバイス１Ｃは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２及び第２のテーパ導波路２Ｂ２の結合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａ及び第２の直線導波路３Ｂの結合部分が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。断熱変換部５Ｃは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。
図８Ｃは、図７に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図８Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｃの中間点が配置された光デバイス１Ｃの断面部位である。光デバイス１Ｃは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図８Ｄは、図７に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図８Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｃの終点が配置された光デバイス１Ｃの断面部位である。光デバイス１Ｃは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図８Ｅは、図７に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図８Ｅに示すＥ－Ｅ線の略断面部分は、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置された光デバイス１Ｃの断面部位である。光デバイス１Ｃは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置されている。
断熱変換部５Ｃの始点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２と第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１とが配置される箇所である。第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２の導波路幅は、第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１の導波路幅に比較して広くしている。断熱変換部５Ｃは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で下方に第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。断熱変換部５Ｃの終点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３と第３のテーパ導波路４Ａ２の終点Ｙ２とが配置される箇所である。
光デバイス１Ｃの断熱変換部５Ｃは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２同士の終点Ｘ３の第３の間隔Ｌ３Ａが第２のテーパ導波路２Ｂ２同士の始点Ｘ２の第２の間隔Ｌ２Ａに比較して狭くなるように第２のテーパ導波路２Ｂ２間の間隔を徐々に狭くする構成にした。その結果、断熱変換部５Ｃでの変換効率の低下を抑制しながら、断熱変換部５Ｃのモードフィールドが直線導波路４Ｂ２のモードフィールドに近くなるため、第３の導波路４との間の結合損失を改善できる。
断熱変換部５Ｃでは、第１の導波路２をテーパ状に変化させて実効屈折率をコントロールすると共に、第２のテーパ導波路２Ｂ２間の間隔を徐々に狭くしたので、第１の導波路２を伝搬する光のモードフィールドをコントロールする。第１の導波路２を導波する光の実効屈折率及びモードフィールドと第３の導波路４を伝搬する光の実効屈折率及びモードフィールドとを近付ける。その結果、第１の導波路２と第３の導波路４との間の結合損失を小さくしながら、断熱変換部５Ｃの長さを短くできる。
光デバイス１Ｃは、２本の第１の直線導波路３Ａの始点Ｘ１同士の間隔を第１の間隔Ｌ１、２本の第２の直線導波路３Ｂの始点Ｘ２同士の間隔を第２の間隔Ｌ２Ａ、２本の第２の直線導波路３Ｂの終点Ｘ３同士の間隔を第３の間隔Ｌ３Ａにした。その結果、光の伝搬損失を低減できる。
尚、実施例４の光デバイス１Ｃの断熱変換部５Ｃでは、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３が第３の導波路４に近いままの状態で終端するため、断熱変換部５Ｃの終点で第１の導波路２が途切れて光の屈折率分布が急激に変化する。その結果、断熱変換部５Ｃの終点での断面形状の変化で光の散乱損失が発生する。そこで、このような事態に対処すべく、その実施の形態につき、実施例５として以下に説明する。
図９は、実施例５の光デバイス１Ｄの一例を示す説明図である。尚、実施例４の光デバイス１Ｃと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例５の光デバイス１Ｄと実施例４の光デバイス１Ｃとが異なるところは、断熱変換部５Ｄの終点Ｘ３（Ｙ２）における第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂの終端が第３の導波路４から徐々に離れるようにした点にある。
第２の導波路３は、２本の第１の直線導波路３Ａと、２本の第２の直線導波路３Ｂと、２本の曲がり導波路３Ｃとを有する。曲がり導波路３Ｃは、第３の導波路４から徐々に離れるように、始点Ｘ３から終点に曲がる導波路である。
始点Ｘ１における第１のテーパ導波路２Ａ２のコア中心と終点Ｘ２における第１のテーパ導波路２Ａ２のコア中心とを結ぶラインを第１の中心線ＣＬ１とする。始点Ｘ２における第２のテーパ導波路２Ｂ２のコア中心と終点Ｘ３における第２のテーパ導波路２Ｂ２のコア中心とを結ぶラインを第３の中心線ＣＬ３とする。
一方の第１のテーパ導波路２Ａ２の終点Ｘ２のコア中心と他方の第１のテーパ導波路２Ａ２の終点Ｘ２のコア中心との間の距離を第２の間隔Ｌ２Ａとする。一方の第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３のコア中心と他方の第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３のコア中心との間の距離を第３の間隔Ｌ３Ａとする。そして、第１の間隔Ｌ１、第２の間隔Ｌ２Ａ及び第３の間隔Ｌ３Ａの関係は、Ｌ１＞Ｌ２Ａ、Ｌ１＞Ｌ３Ａ、Ｌ２Ａ＞Ｌ３Ａが成立する。
光デバイス１Ｄは、光ファイバのコアと光結合するチップ端面Ｄ１の第１の導波路２の部位を広くし、光ファイバのコアのモードフィールドに近づけるべく、２本の第１のテーパ導波路２Ａ２間の距離を第１の間隔Ｌ１とした。その結果、チップ端面Ｄ１での光デバイス１Ｄのモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくことで、光デバイス１Ｄの光ファイバのコアとの結合効率が良好となる。
断熱変換部５Ｄは、第３の間隔Ｌ３Ａが第２の間隔Ｌ２Ａに比較して狭くなるように２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２を構成した。その結果、断熱変換部５Ｄのモードフィールドが第３の導波路４内の直線導波路４Ｂのモードフィールドに近づくため、断熱変換部５Ｄでの第３の導波路４との間の結合損失が抑制できる。
断熱変換部５Ｄは、第１の導波路２内の２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２と、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２とを有する。断熱変換部５Ｄは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間に第３のテーパ導波路４Ａ２を配置し、第２のテーパ導波路２Ｂ２の下に第３のテーパ導波路４Ａ２を離間した状態で並走して配置することで構成する。尚、第２のテーパ導波路２Ｂ２と第３のテーパ導波路４Ａ２との間の間隔は同一とする。
更に、各第２の直線導波路３Ｂの終点Ｘ３と接続する曲がり導波路３Ｃは、第２の直線導波路３Ｂの終端を第３の導波路４内の直線導波路４Ｂから徐々に離れるようにしている。
断熱変換部５Ｄは、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｘ３（Ｙ２）と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｘ３（Ｙ２）との間である中間部とを有する。図１０Ａは、図９に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１０Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｄの断面部位である。光デバイス１Ｄは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａが配置されている。
図１０Ｂは、図９に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１０Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｄの始点が配置された光デバイス１Ｄの断面部位である。光デバイス１Ｄは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２及び第２のテーパ導波路２Ｂ２の結合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。断熱変換部５Ｄは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。
図１０Ｃは、図９に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１０Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｄの中間点が配置された光デバイス１Ｄの断面部位である。光デバイス１Ｄは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図１０Ｄは、図９に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１０Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｄの終点が配置された光デバイス１Ｄの断面部位である。光デバイス１Ｄは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂ及び曲がり導波路３Ｃの接合部分が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図１０Ｅは、図９に示すＥ－Ｅ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１０Ｅに示すＥ－Ｅ線の略断面部分は、第２の導波路３内の曲がり導波路３Ｃと第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置された光デバイス１Ｄの断面部位である。光デバイス１Ｄは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路４内の曲がり導波路３Ｃが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂ２が配置されている。
断熱変換部５Ｄの始点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２と第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１とが配置される箇所である。第２のテーパ導波路２Ｂ２の始点Ｘ２の導波路幅は、第３のテーパ導波路４Ａ２の始点Ｙ１の導波路幅に比較して広くしている。断熱変換部５Ｄは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ２の間で下方に第３のテーパ導波路４Ａ２が並走する構造である。断熱変換部５Ｄの終点は、第２のテーパ導波路２Ｂ２の終点Ｘ３と第３のテーパ導波路４Ａ２の終点Ｙ２とが配置される箇所である。
実施例５の光デバイス１Ｄでは、断熱変換部５Ｄ内の第２の直線導波路３Ｂの終点Ｘ３に第３の導波路４の直線導波路４Ｂ２から徐々に離れるように曲がり導波路３Ｃを接続する。その結果、断熱変換部５Ｄの終点で第２の導波路３の終端が第３の導波路４から徐々に離れるため、光の屈折率分布が緩やかに変化するため、光の散乱損失を抑制できる。
尚、実施例１～５の光デバイス１では、モードフィールド径の大きいファイバとの結合効率が改善するものの、第２の導波路３の光の漏洩が伝搬損失を発生させることになる。そこで、第１の導波路２、第２の導波路３及び第３の導波路４の周囲にトレンチを形成して分離領域を設けても良く、その実施の形態につき、実施例６の光デバイス１Ｅについて説明する。
図１１は、実施例６の光デバイス１Ｅの一例を示す説明図である。実施例５の光デバイス１Ｄと実施例６の光デバイス１Ｅとが異なるところは、第１の導波路２及び第２の導波路３の外側周囲にあるクラッド１１内に複数のトレンチ６を形成して複数の分離領域６Ａを形成する点にある。
図１２Ａは、図１１に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１２Ａに示す光デバイス１ＥのＡ－Ａ線断面部分は、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｅの断面部位である。図１２Ａに示す光デバイス１Ｅは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、トレンチ６と、分離領域６Ａとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａが配置されている。分離領域６Ａは、Ｓｉ基板１２とクラッド１１との間を離間する層である。
図１２Ｂは、図１１に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１２Ｂは、図１１に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１２Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｅが配置された光デバイス１Ｅの断面部位である。光デバイス１Ｅは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、トレンチ６と、分離領域６Ａとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
実施例６の光デバイス１Ｅでは、断熱変換部５Ｅの周囲のクラッド１１に分離領域６Ａ及びトレンチ６を形成したので、第２の導波路３からの光の漏洩による伝搬損失を抑制できる。
尚、実施例６の光デバイス１Ｅはトレンチ６で分離領域６Ａを形成する場合を例示したが、クラッド１１と分離領域６Ａとの間の屈折率差が大きいため、表面の荒れによる光の散乱損失が発生する。そこで、このような事態に対処すべく、分離領域６Ａ内に樹脂を充填しても良く、その実施の形態につき、実施例７の光デバイス１Ｆについて説明する。
図１３は、実施例７の光デバイス１Ｆの一例を示す説明図である。尚、実施例６の光デバイス１Ｅと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例６の光デバイス１Ｅと実施例７の光デバイス１Ｆとが異なるところは、分離領域６Ａやトレンチ６内に樹脂や接着剤を充填することで充填層７を有する点にある。樹脂や接着剤は、空気よりも屈折率の大きい材料である。
図１４Ａは、図１３に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１４Ａに示す光デバイス１ＦのＡ－Ａ線断面部分は、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｅの断面部位である。図１４Ａに示す光デバイス１Ｆは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、充填層７とを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａが配置されている。
図１４Ｂは、図１３に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１４Ｂは、図１３に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１４Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｆが配置された光デバイス１Ｆの断面部位である。光デバイス１Ｆは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、充填層７とを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２及び第２のテーパ導波路２Ｂ２の接合部分が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第１の直線導波路３Ａ及び第２の直線導波路３Ｂの接合部分が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
図１４Ｃは、図１３に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１４Ｃは、図１３に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１４Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｆが配置された光デバイス１Ｆの断面部位である。光デバイス１Ｆは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、充填層７とを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。
実施例７の光デバイス１Ｆでは、第１の導波路２及び第２の導波路３の周囲のクラッド１１に形成された分離領域６Ａ及びトレンチ６内に樹脂や接着剤等を充填して充填層７を形成したので、光の散乱損失を抑制できる。
尚、実施例７の光デバイス１Ｆでは、第１のアッセンブリ層１３Ａに第１の導波路２を配置する場合を例示した。しかしながら、これに限定されるものではなく、第３のアッセンブリ層１３Ｃに第１の導波路２を配置しても良く、その実施の形態につき、実施例８の光デバイス１Ｇについて説明する。
図１５は、実施例８の光デバイス１Ｇの一例を示す説明図である。尚、実施例７の光デバイス１Ｆと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例８の光デバイス１Ｇと実施例７の光デバイス１Ｆとが異なるところは、第３のアッセンブリ層１３Ｃに第１の導波路２及び第３の導波路４を配置した点にある。
図１６は、図１５に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１６に示す光デバイス１ＧのＡ－Ａ線断面部分は、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ２が配置された光デバイス１Ｅの断面部位である。図１６Ａに示す光デバイス１Ｇは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃと、充填層７とを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ２及び第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ２が配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３内の第２の直線導波路３Ｂが配置されている。
実施例８の光デバイス１Ｇでは、第３のアッセンブリ層１３Ｃに第１の導波路２及び第３の導波路４を配置したので、断面変換部５Ｇの終点におけるモードフィールドを大きくし、第１の導波路２と第３の導波路４との間の結合効率をさらに改善できる。
尚、実施例１の光デバイス１の構成に限定されるものではなく、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ上に第４の導波路８を配置しても良く、その実施の形態につき、実施例９の光デバイス１Ｈについて説明する。
図１７は、実施例９の光デバイス１Ｈの一例を示す説明図である。尚、実施例１の光デバイス１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。実施例１の光デバイス１と実施例９の光デバイス１Ｈとが異なるところは、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａ上に第４の導波路８を配置した点にある。
第４の導波路８は、第５のテーパ導波路８Ａと、第６のテーパ導波路８Ｂとを有する、例えば、ＳｉＮ導波路である。第４の導波路８は、例えば、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。第５のテーパ導波路８Ａは、始点Ｘ１から終点Ｘ２に向けて徐々に広くなる構造を有する導波路である。第６のテーパ導波路８Ｂは、始点Ｘ２から終点Ｘ３に向けて徐々に狭くなる構造を有する導波路である。第５のテーパ導波路８Ａの終点Ｘ２と第６のテーパ導波路８Ｂの始点Ｘ２とを接続することで、第５のテーパ導波路８Ａと第６のテーパ導波路８Ｂとの間を接続する。第５のテーパ導波路８Ａ及び第６のテーパ導波路８Ｂのコアの厚みは同一とする。第４の導波路８の始点Ｘ１は、光ファイバのコアと光結合する光デバイス１Ｈのチップ端面Ｄ１を起点とする。
第５の導波路９は、第４の導波路８上に配置する直線状の導波路である。第５の導波路９は、例えば、光波長を１．５５μｍとした場合のＳｉＮの材料屈折率は１．９９である。
断熱変換部５Ｈは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂの間に第３のテーパ導波路４Ａを離間した状態で配置して構成すると共に、第４の導波路８内の第６のテーパ導波路８Ｂの下に第３のテーパ導波路４Ａに配置して構成する。尚、第１の導波路２及び第４の導波路８は、モードフィールドが２本の第２のテーパ導波路２Ｂ及び第６のテーパ導波路８Ｂを中心に跨っているため、第１の導波路２及び第４の導波路８から第３の導波路４に光が断熱的に遷移することになる。
断熱変換部５Ｈは、始点Ｘ２（Ｙ１）と、終点Ｘ３（Ｙ２）と、始点Ｘ２（Ｙ１）と終点Ｘ３（Ｙ２）との間である中間部とを有する。図１８Ａは、図１７に示すＡ－Ａ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１８Ａに示すＡ－Ａ線の略断面部分は、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａ及び第４の導波路８内の１本の第５のテーパ導波路８Ａが配置された光デバイス１Ｈの断面部位である。光デバイス１Ｈは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ及び第４の導波路８内の第５のテーパ導波路８Ａが配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３及び第５の導波路９が配置されている。
図１８Ｂは、図１７に示すＢ－Ｂ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１８Ｂに示すＢ－Ｂ線の略断面部分は、断熱変換部５の始点が配置された光デバイス１Ｈの断面部位である。光デバイス１Ｈは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第１のテーパ導波路２Ａ及び第２のテーパ導波路２Ｂの結合部分が配置されている。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第４の導波路８内の第５のテーパ導波路８Ａ及び第６のテーパ導波路８Ｂの結合部分が配置されている。
第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３及び第５の導波路９が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａが配置されている。断熱変換部５Ｈは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂの間及び１本の第６のテーパ導波路８Ｂ上で第３のテーパ導波路４Ａが並走する構造である。
図１８Ｃは、図１７に示すＣ－Ｃ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１８Ｃに示すＣ－Ｃ線の略断面部分は、断熱変換部５Ｈの中間点が配置された光デバイス１Ｈの断面部位である。光デバイス１Ｈは、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第１のアッセンブリ層１３Ａには、第１の導波路２内の第２のテーパ導波路２Ｂ及び第４の導波路８内の第６のテーパ導波路８Ｂが配置されている。第２のアッセンブリ層１３Ｂには、第２の導波路３及び第５の導波路９が配置されている。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の第３のテーパ導波路４Ａが配置されている。
図１８Ｄは、図１７に示すＤ－Ｄ線の略断面部分の一例を示す説明図である。図１８Ｄに示すＤ－Ｄ線の略断面部分は、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂが配置された光デバイス１の断面部位である。光デバイス１は、クラッド１１と、Ｓｉ基板１２と、第１のアッセンブリ層１３Ａと、第２のアッセンブリ層１３Ｂと、第３のアッセンブリ層１３Ｃとを有する。第３のアッセンブリ層１３Ｃには、第３の導波路４内の直線導波路４Ｂが配置されている。
実施例９の光デバイス１Ｈでは、第１の導波路２内の２本の第１のテーパ導波路２Ａの導波路幅及び第４の導波路８内の１本の第５のテーパ導波路８Ａの導波路幅を徐々に広くしたので、光の閉じ込めを強くできる。その結果、断熱変換部５Ｈの始点での第３の導波路４の先端における放射損失が小さくなるため、断熱変換部５Ｈの長さを小さくできる。
断熱変換部５Ｈでは、２本の第２のテーパ導波路２Ｂ（第２の導波路３）間及び第６のテーパ導波路８Ｂ（第５の導波路９）上に第３のテーパ導波路４Ａを配置した。そして、第２のテーパ導波路２Ｂ（第２の導波路３）及び第６のテーパ導波路８Ｂ（第５の導波路９）から第３のテーパ導波路４Ａに光を断熱的に遷移する。その結果、第１の導波路２及び第４の導波路８内で不連続箇所がなくなるため、光の放射損失や反射損失の発生を抑制できる。
光デバイス１Ｈでは、第２のアッセンブリ層１３Ｂに２本の第１の導波路２及び第４の導波路８、第３のアッセンブリ層１３Ｃに２本の第２の導波路３及び第５の導波路９をチップ端面Ｄ１側に配置する。その結果、第１の導波路２、第４の導波路８、第２の導波路３及び第５の導波路９のモードフィールドを光ファイバのモードフィールドに近づけることで、ある程度の光ファイバとの間の結合損失を抑制できる。
つまり、光デバイス１Ｈでは、チップ端面でのファイバとの結合損失を低減しながら、断熱変換部５Ｈまでの間で放射損失や反射損失を抑制できる。
尚、実施例では、断熱変換部５の第２のテーパ導波路２Ｂ及び第３のテーパ導波路４Ａとしては、コア、クラッドがともにＳｉＯ２であるＰＬＣ(Planar Lightwave Circuit)や、ＩｎＰ導波路、ＧａＡｓ導波路でもよい。コアがＳｉやＳｉ３Ｎ４、下部クラッドがＳｉＯ２、上部クラッドがＳｉＯ２もしくは空気等であってもよい。尚、遷移先の導波路の材料屈折率が遷移元の導波路の材料屈折率よりも高い場合には適用可能である。例えば、ＰＬＣの場合、ガラスの導波路のドーピング量を変えることで遷移元と遷移先の材料屈折率を変えることで適用可能である。
尚、第１の導波路２としてＳｉＮ導波路、第３の導波路４としてＳｉ導波路、クラッド１１としてＳｉＯ２を例示した。しかしながら、クラッド１１の材料の屈折率は第１の導波路２の材料の屈折率よりも小さく、第１の導波路２の材料の屈折率は第３の導波路４の材料の屈折率よりも小さくすれば良く、第１の導波路２、第３の導波路４及びクラッド１１の材料が適宜変更可能である。
ＰＬＣの場合、コアへのドーピング量を変えることで、材料屈折率を変えることが可能である。第１の導波路２、第３の導波路４の場合、比屈折率差が大きいことから、光の閉じ込めが強く、それによって小さいＲでも低損失な曲げ導波路が実現することで、光デバイス１を小型化できる。
第１の導波路２及び第３の導波路４の構造は、リブ導波路、リッジ導波路、チャネル導波路でも良く、適宜変更可能である。第１の導波路２及び第３の導波路４の構造がリブ導波路の場合、スラブ部分にも光が染み出すため、コアの側壁荒れの影響が小さく、光損失を抑制できる。第１の導波路２及び第３の導波路４の構造がチャネル導波路の場合、光閉じ込めが強いことから、導波路の急峻な曲げが可能となり、光デバイス１の小型化を図る。クラッド１１は、コアより材料屈折率が小さければ、任意の材料でも良く、適宜変更可能である。
本実施例の光デバイス１（１Ａ～１Ｈ）は、第３の導波路４の材料をＳｉ、クラッド１１の材料をＳｉＯ２で形成するシリコン光導波路を例示した。しかしながら、第３の導波路４及びクラッド１１の材料がＳｉＯ２であるＰＬＣ、ＩｎＰ導波路、ＧａＡｓ導波路にも適用可能である。
図１９は、光デバイス１を内蔵した光通信装置の一例を示す説明図である。図１９に示す光通信装置５０は、出力側の光ファイバ及び入力側の光ファイバと接続する。光通信装置５０は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５１と、光源５２と、光送信器５３と、光受信器５４とを有する。ＤＳＰ５１は、デジタル信号処理を実行する電気部品である。ＤＳＰ５１は、例えば、送信データの符号化等の処理を実行し、送信データを含む電気信号を生成し、生成した電気信号を光送信器５３に出力する。また、ＤＳＰ５１は、受信データを含む電気信号を光受信器５４から取得し、取得した電気信号の復号等の処理を実行して受信データを得る。
光源５２は、例えば、レーザダイオード等を備え、所定の波長の光を発生させて光送信器５３及び光受信器５４へ供給する。光送信器５３は、ＤＳＰ５１から出力される電気信号によって、光源５２から供給される光を変調し、得られた送信光を光ファイバに出力する。光送信器５３は、光源５２から供給される光が導波路を伝搬する際に、この光を光変調器へ入力される電気信号によって変調することで、送信光を生成する光変調部５３Ａを有する。
光受信器５４は、光ファイバから光信号を受信し、光源５２から供給される光を用いて受信光を復調する光受信部５４Ａを有する。そして、光受信器５４は、復調した受信光を電気信号に変換し、変換後の電気信号をＤＳＰ５１に出力する。光送信器５３及び光受信器５４内では、光を導波路する基板型光導波路素子の光デバイス１を内蔵する。
光通信装置５０内の光デバイス１（１Ａ～１Ｈ）内の断熱変換部５（５Ａ～５Ｈ）では、チップ端面Ｄ１での光デバイス１のモードフィールドが光ファイバのコアのモードフィールドに近づくことで、光デバイス１の光ファイバのコアとの結合効率が改善できる。
尚、説明の便宜上、光通信装置５０は、光送信器５３及び光受信器５４を内蔵する場合を例示したが、光通信装置５０は、光送信器５３及び光受信器５４の何れか一つを内蔵しても良い。例えば、光送信器５３を内蔵した光通信装置５０や、光受信器５４を内蔵した光通信装置５０に光デバイス１（１Ａ～１Ｈ）を適用しても良く、適宜変更可能である。
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。
更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のマイクロ・コンピュータ）上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ（又はＭＰＵ、ＭＣＵ等のマイクロ・コンピュータ）で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良いことは言うまでもない。
以上、本実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
前記第１の導波路は、
第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
前記第３の導波路は、
前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
前記第１のテーパ導波路は、
前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第２のテーパ導波路は、
前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第３のテーパ導波路は、
前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光デバイス。
（付記２）前記第１のアッセンブリ層と前記基板との間に配置された第３のアッセンブリ層を有し、
前記第３の導波路は、
前記第３のアッセンブリ層に配置されたことを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記３）前記基板上にクラッドで被覆する前記第１の導波路は、
ＳｉＮ(Silicon Nitride)を含む材料で形成され、
前記基板上にクラッドで被覆する前記第２の導波路は、
Ｓｉ（Silicon）を含む材料で形成され、
前記クラッドは、
ＳｉＯ２を含む材料で形成されることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記４）前記第１の導波路、前記第２の導波路及び前記第３の導波路を被覆するクラッドの材料の屈折率は前記第１の導波路及び前記第２の導波路の材料の屈折率よりも小さく、前記第１の導波路の材料の屈折率は前記第３の導波路の材料の屈折率よりも小さくすることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記５）前記第２の導波路は直線導波路であって、前記第２の導波路は、前記第１の導波路上に配置されたことを特徴とする付記２に記載の光デバイス。
（付記６）前記第１の導波路は、
前記第１のテーパ導波路の始点における２本の第１のテーパ導波路同士の第１の間隔が、前記第１のテーパ導波路と前記第２のテーパ導波路との接続部位における２本の第１のテーパ導波路同士の第２の間隔に比較して広くなる構造にしたことを特徴とする付記２に記載の光デバイス。
（付記７）前記第１の導波路は、
前記第２のテーパ導波路の終点での２本の第２のテーパ導波路同士の第３の間隔が、前記第２の間隔に比較して狭くなる構造にしたことを特徴とする付記６に記載の光デバイス。
（付記８）前記第２の導波路は、
第１の直線導波路と、第２の直線導波路とを有し、
前記第１の直線導波路は、
前記第１のテーパ導波路上に配置され、
前記第２の直線導波路は、
前記第２のテーパ導波路上に配置されることを特徴とする付記２に記載の光デバイス。
（付記９）前記第２の導波路は、
前記第２の直線導波路の終点と接続すると共に、前記第３の導波路内の前記第４の導波路から徐々に離間する曲がり導波路を有することを特徴とする付記８に記載の光デバイス。
（付記１０）前記基板上に配置され、前記第１の導波路、前記第２の導波路及び前記第３の導波路を被覆するクラッドと、
前記基板及び前記クラッドに形成され、前記基板と前記クラッドとの間を分離する分離領域と、
を有することを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記１１）前記分離領域内に充填された樹脂層を有することを特徴とする付記１０に記載の光デバイス。
（付記１２）前記第１のアッセンブリ層と前記基板との間に配置された第３のアッセンブリ層を有し、
前記第３の導波路は、
前記第３のアッセンブリ層に配置されたことを特徴とする付記１１に記載の光デバイス。
（付記１３）前記第１のアッセンブリ層に配置され、並列した状態で配置された２本の第１の導波路間に配置された第５の導波路と、
前記第２のアッセンブリ層に配置され、並列した状態で配置された２本の第２の導波路間に配置された第６の導波路と、
前記第５の導波路は、
第４のテーパ導波路と、前記第４のテーパ導波路と接続する第５のテーパ導波路とを有し、
前記第４のテーパ導波路は、
前記第５のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第４のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第５のテーパ導波路は、
前記第４のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、かつ、前記第３の導波路上に配置することを特徴とする付記１に記載の光デバイス。
（付記１４）光源と、
送信信号を用いて前記光源からの光を光変調して送信光を送信する光変調部と、
前記光変調部内で前記光を導波する光デバイスと、を有する光送信器であって、
前記光デバイスは、
基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
前記第１の導波路は、
第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
前記第３の導波路は、
前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
前記第１のテーパ導波路は、
前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第２のテーパ導波路は、
前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第３のテーパ導波路は、
前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光送信器。
（付記１５）光源と、
前記光源からの光を用いて受信光から受信信号を受信する光受信部と、
前記光受信部内で前記光を導波路する光デバイスと、を有する光受信器であって、
前記光デバイスは、
基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
前記第１の導波路は、
第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
前記第３の導波路は、
前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
前記第１のテーパ導波路は、
前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第２のテーパ導波路は、
前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
前記第３のテーパ導波路は、
前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光受信器。
１ 光デバイス
２ 第１の導波路
２Ａ、２Ａ１ 第１のテーパ導波路
２Ｂ、２Ｂ１ 第２のテーパ導波路
３ 第２の導波路
３Ａ 第１の直線導波路
３Ｂ 第２の直線導波路
３Ｃ 曲がり導波路
４ 第３の導波路
４Ａ 第３のテーパ導波路
４Ｂ 直線導波路
６Ａ 分離領域
７ 充填層
８ 第４の導波路
９ 第５の導波路
１１ クラッド
１２ Ｓｉ基板
１３Ａ 第１のアッセンブリ層
１３Ｂ 第２のアッセンブリ層
１３Ｃ 第３のアッセンブリ層
５０ 光通信装置
５１ ＤＳＰ
５２ 光源
５３ 光送信器
５３Ａ 光変調部
５４ 光受信器
５４Ａ 光受信部

Claims (11)

  1. 基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
    前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
    前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
    前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
    前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
    前記第１の導波路は、
    第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
    前記第３の導波路は、
    前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
    前記第１のテーパ導波路は、
    前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第２のテーパ導波路は、
    前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第３のテーパ導波路は、
    前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光デバイス。
  2. 前記第１のアッセンブリ層と前記基板との間に配置された第３のアッセンブリ層を有し、
    前記第３の導波路は、
    前記第３のアッセンブリ層に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  3. 前記第１の導波路、前記第２の導波路及び前記第３の導波路を被覆するクラッドの材料の屈折率は前記第１の導波路及び前記第２の導波路の材料の屈折率よりも小さく、前記第１の導波路の材料の屈折率は前記第３の導波路の材料の屈折率よりも小さくすることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  4. 前記第１の導波路は、
    前記第１のテーパ導波路の始点における２本の第１のテーパ導波路同士の第１の間隔が、前記第１のテーパ導波路と前記第２のテーパ導波路との接続部位における２本の第１のテーパ導波路同士の第２の間隔に比較して広くなる構造にしたことを特徴とする請求項２に記載の光デバイス。
  5. 前記第１の導波路は、
    前記第２のテーパ導波路の終点での２本の第２のテーパ導波路同士の第３の間隔が、前記第２の間隔に比較して狭くなる構造にしたことを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。
  6. 前記基板上に配置され、前記第１の導波路、前記第２の導波路及び前記第３の導波路を被覆するクラッドと、
    前記基板及び前記クラッドに形成され、前記基板と前記クラッドとの間を分離する分離領域と、
    を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  7. 前記分離領域内に充填された充填層を有することを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
  8. 前記第１のアッセンブリ層と前記基板との間に配置された第３のアッセンブリ層を有し、
    前記第３の導波路は、
    前記第３のアッセンブリ層に配置されたことを特徴とする請求項７に記載の光デバイス。
  9. 前記第１のアッセンブリ層に配置され、並列した状態で配置された２本の第１の導波路間に配置された第５の導波路と、
    前記第２のアッセンブリ層に配置され、並列した状態で配置された２本の第２の導波路間に配置された第６の導波路と、
    前記第５の導波路は、
    第４のテーパ導波路と、前記第４のテーパ導波路と接続する第５のテーパ導波路とを有し、
    前記第４のテーパ導波路は、
    前記第５のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第４のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第５のテーパ導波路は、
    前記第４のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、かつ、前記第３の導波路上に配置することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
  10. 光源と、
    送信信号を用いて前記光源からの光を光変調して送信光を送信する光変調部と、
    前記光変調部内で前記光を導波する光デバイスと、を有する光送信器であって、
    前記光デバイスは、
    基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
    前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
    前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
    前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
    前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
    前記第１の導波路は、
    第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
    前記第３の導波路は、
    前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
    前記第１のテーパ導波路は、
    前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第２のテーパ導波路は、
    前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第３のテーパ導波路は、
    前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光送信器。
  11. 光源と、
    前記光源からの光を用いて受信光から受信信号を受信する光受信部と、
    前記光受信部内で前記光を導波路する光デバイスと、を有する光受信器であって、
    前記光デバイスは、
    基板上の近い側に形成された第１のアッセンブリ層と、
    前記基板から離れた側に形成された第２のアッセンブリ層と、を有する光デバイスであって、
    前記第１のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第１の導波路と、
    前記第２のアッセンブリ層に並列した状態で配置された２本の第２の導波路と、
    前記第１の導波路の間及び前記第２の導波路の間に配置された１本の第３の導波路と、を有し、
    前記第１の導波路は、
    第１のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と接続する第２のテーパ導波路とを有し、
    前記第３の導波路は、
    前記第２のテーパ導波路と並走する第３のテーパ導波路と、前記第１のテーパ導波路と離れる側の前記第３のテーパ導波路と接続する第４の導波路とを有し、
    前記第１のテーパ導波路は、
    前記第２のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて前記第１のテーパ導波路の始点まで導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第２のテーパ導波路は、
    前記第１のテーパ導波路の接合点から離れるに連れて導波路幅が徐々に狭くなる構造を有し、
    前記第３のテーパ導波路は、
    前記第４の導波路の接合点に向かうに連れて導波路幅が徐々に広くなる構造を有することを特徴とする光受信器。
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