JP6003069B2 - グレーティング素子及び光素子 - Google Patents
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Description
両側面の一方の側面の凹凸において、周期Λに対する凸部の長さの割合をMrR(ただし、0<MrR<1)とし、他方の側面の凹凸において、周期Λに対する凸部の長さの割合をMrL(ただし、0<MrL<1)とするとき、MrR=MrL=0.5とし、コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離の両側面での差をΔΛとするとき、ΔΛ=Λ/2とする。
あるいは、一方の側面におけるコアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がER、他方の側面におけるコアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がEL、及び、ΔΛが|EL−ER|であるとき、ER<ELかつΔΛ=MrR×Λ、又は、ER>ELかつΔΛ=MrL×Λである。
コアは、第1クラッド上に、光伝搬方向に垂直な横断面形状が矩形状に設けられており、コアの主面に垂直な両側面に凹凸が形成されていても良い。あるいは、コアが、第1クラッドの上面を覆って、第1クラッドとは反対側に突出部を有し、突出部の両側面に凹凸が形成されていても良い。
以下、図面を参照して、実施形態のグレーティング素子について説明する。図1は、グレーティング素子の構造を概略的に示す斜視図である。図2(A)は、グレーティング素子を一端部側(図1中16Iで示す)から見た概略的な構造を示す側面図であり、図2(B)は、図1に示すグレーティング素子の概略的な平面図である。なお、図2(B)においては、第1クラッド14aと基板8の図示を省略している。
図1及び図2を参照して、グレーティング素子10の構造について説明する。グレーティング素子10は光導波路12を備える。光導波路12は、基板8の主面8a側に設けられたクラッド14と、クラッド14中に設けられたSiコア16とを備える。
すなわち、式(1)は、凹凸Cの周期Λを、波長λのTE波及びTM波のそれぞれの等価屈折率nTE及びnTMの平均値を用いて決めることを意味している。なお、TE波とは、光伝搬方向に伝搬するとともに、電場が主面8aに平行な面内で幅方向に振動する偏波を示す。また、TM波とは、光伝搬方向に伝搬するとともに、電場が主面8aに垂直な面内で厚み方向に振動する偏波を示す。
なお、この例では、MrR=WrR=MrL=WrL=0.5とする。つまり、右凹凸C16Rの凸部100Rのデューティー比MrRと、左凹凸C16Lの凸部100Lのデューティー比MrLは、互いに等しく0.5である。
続いて、図3〜図5を参照して、グレーティング素子10の偏波変換原理について説明する。
続いて、主に図1及び図6を参照して、グレーティング素子10の動作について説明する。
MrR=1−MrL・・・(3)
式(3)に式(2)を適用すると、MrR=WrLとなる。つまり、式(3)は、左右の凹凸C16L及びC16Rの凹凸高さDが等しければ、右側面16Rの凸部100Rと、左側面16Lの凹部101Lの形状が等しいことを示す。これは、図9(B)に示すように、右凹凸C16Rと、左凹凸C16Lの形状が、言わばポジネガの反転関係にあることを示す。
続いて、図10を参照して、この実施形態の光素子について説明する。図10は光素子50の概略的な構造を示す平面図である。光素子50は、実施形態のグレーティング素子10を構成要素として備えている。従って、図10において図1及び図2と同様の構成要素には、同符号を付し、重複した説明を省略する。また、図10において図1及び2との対応関係が明らかな構成要素については、符号を省略することもある。また、図10において、基板8と、第1及び第2クラッド14a及び14bの図示を省略している。
8a 主面
10 グレーティング素子
10−1 第1グレーティング素子
10−2 第2グレーティング素子
12 光導波路
14,14’ クラッド
14a 第1クラッド
14b 第2クラッド
16,16’,16−0,16−1,16−2,16−3,16−4 コア
16U 上面
16D 下面
16L 左側面(側面)
16R 右側面(側面)
16’L,16’R 平坦面
C 凹凸
C16L 左凹凸
C16R 右凹凸
50 光素子
100L,100R 凸部
101L,101R 凹部
C1 第1光カプラ
C2 第2光カプラ
IN1−1,IN2−1 一方の入力端
IN1−2,IN2−2 他方の入力端
OUT1−1,OUT2−1 一方の出力端
OUT1−2,OUT2−2 他方の出力端
WG1,WG2,WG3,WG4,WG5,WG6,WG7,WG8 光導波路
L1,R1,L2,R2 テーパ形光導波路
Claims (6)
- 基板の主面側に設けられたクラッドと、該クラッド中に設けられたコアとで構成され、該コアに形成された規則的な凹凸の周期Λに応じた波長λの光を偏波変換して反射する光導波路を備えており、
前記クラッドが、前記主面上にこの順で設けられた第1クラッドと、該第1クラッドよりも屈折率の小さい第2クラッドとを備え、該第1及び第2クラッドの間に前記コアが設けられ、
前記コアを構成する材料は、前記第1クラッドを構成する材料よりも40%以上大きな屈折率を有しており、前記コアの両側面に前記凹凸が設けられており、
前記波長λのTE波の等価屈折率をnTEとし、及び前記波長λのTM波の等価屈折率をnTMとするとき、前記周期Λを下記式(1)に従う値とし、
前記両側面の一方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrR(ただし、0<MrR<1)とし、他方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrL(ただし、0<MrL<1)とするとき、MrR=MrL=0.5とし、
前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離の前記両側面での差をΔΛとするとき、ΔΛ=Λ/2とし、
前記主面上に設けられた前記第1クラッド上に、光伝搬方向に垂直な横断面形状が矩形状の前記コアが設けられており、
該コアの前記主面に垂直な前記両側面に前記凹凸が形成されている
ことを特徴とするグレーティング素子。
Λ=λ/(nTE+nTM)・・・(1) - 基板の主面側に設けられたクラッドと、該クラッド中に設けられたコアとで構成され、該コアに形成された規則的な凹凸の周期Λに応じた波長λの光を偏波変換して反射する光導波路を備えており、
前記クラッドが、前記主面上にこの順で設けられた第1クラッドと、該第1クラッドよりも屈折率の小さい第2クラッドとを備え、該第1及び第2クラッドの間に前記コアが設けられ、
前記コアを構成する材料は、前記第1クラッドを構成する材料よりも40%以上大きな屈折率を有しており、前記コアの両側面に前記凹凸が設けられており、
前記波長λのTE波の等価屈折率をnTEとし、及び前記波長λのTM波の等価屈折率をnTMとするとき、前記周期Λを下記式(1)に従う値とし、
前記両側面の一方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrR(ただし、0<MrR<1)とし、他方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrL(ただし、0<MrL<1)とするとき、MrR=MrL=0.5とし、
前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離の前記両側面での差をΔΛとするとき、ΔΛ=Λ/2とし、
前記主面上に設けられた前記第1クラッドの上面を覆って、該第1クラッドとは反対側に突出部を有する前記コアが設けられており、
前記突出部の両側面に凹凸が形成されている
ことを特徴とするグレーティング素子。
Λ=λ/(nTE+nTM)・・・(1) - 基板の主面側に設けられたクラッドと、該クラッド中に設けられたコアとで構成され、該コアに形成された規則的な凹凸の周期Λに応じた波長λの光を偏波変換して反射する光導波路を備えており、
前記クラッドが、前記主面上にこの順で設けられた第1クラッドと、該第1クラッドよりも屈折率の小さい第2クラッドとを備え、該第1及び第2クラッドの間に前記コアが設けられ、
前記コアを構成する材料は、前記第1クラッドを構成する材料よりも40%以上大きな屈折率を有しており、前記コアの両側面に前記凹凸が設けられており、
前記波長λのTE波の等価屈折率をnTEとし、及び前記波長λのTM波の等価屈折率をnTMとするとき、前記周期Λを下記式(1)に従う値とし、
前記両側面の一方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrR(ただし、0<MrR<1)とし、他方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrL(ただし、0<MrL<1)とするとき、MrR=(1−MrL)とし、
前記一方の側面における前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がER、前記他方の側面における前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がEL、及び、ΔΛが|EL−ER|であるとき、ER<ELかつΔΛ=MrR×Λ、又は、ER>ELかつΔΛ=MrL×Λであり、
前記主面上に設けられた前記第1クラッド上に、光伝搬方向に垂直な横断面形状が矩形状の前記コアが設けられており、
該コアの前記主面に垂直な前記両側面に前記凹凸が形成されている
ことを特徴とするグレーティング素子。
Λ=λ/(nTE+nTM)・・・(1) - 基板の主面側に設けられたクラッドと、該クラッド中に設けられたコアとで構成され、該コアに形成された規則的な凹凸の周期Λに応じた波長λの光を偏波変換して反射する光導波路を備えており、
前記クラッドが、前記主面上にこの順で設けられた第1クラッドと、該第1クラッドよりも屈折率の小さい第2クラッドとを備え、該第1及び第2クラッドの間に前記コアが設けられ、
前記コアを構成する材料は、前記第1クラッドを構成する材料よりも40%以上大きな屈折率を有しており、前記コアの両側面に前記凹凸が設けられており、
前記波長λのTE波の等価屈折率をnTEとし、及び前記波長λのTM波の等価屈折率をnTMとするとき、前記周期Λを下記式(1)に従う値とし、
前記両側面の一方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrR(ただし、0<MrR<1)とし、他方の側面の前記凹凸において、前記周期Λに対する凸部の長さの割合をMrL(ただし、0<MrL<1)とするとき、MrR=(1−MrL)とし、
前記一方の側面における前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がER、前記他方の側面における前記コアの一端部に最も近い凹部から凸部への境界の当該一端部からの距離がEL、及び、ΔΛが|EL−ER|であるとき、ER<ELかつΔΛ=MrR×Λ、又は、ER>ELかつΔΛ=MrL×Λであり、
前記主面上に設けられた前記第1クラッドの上面を覆って、該第1クラッドとは反対側に突出部を有する前記コアが設けられており、
前記突出部の両側面に凹凸が形成されている
ことを特徴とするグレーティング素子。
Λ=λ/(nTE+nTM)・・・(1) - 前記コアを構成する材料をSiとし、前記第1クラッドを構成する材料をSiO2とし、前記第2クラッドを構成する材料を空気とする
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載のグレーティング素子。 - 請求項1〜5の何れか一項に記載のグレーティング素子を2個と、
偏波無依存で動作する2入力2出力型の第1及び第2光カプラとを備え、
第1光カプラの2つの出力が、前記2個のグレーティング素子の一端にそれぞれ接続され、第2光カプラの2つの入力が、前記2個のグレーティング素子の他端にそれぞれ接続されていることを特徴とする光素子。
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