JP7026854B1 - グレーティングカプラ - Google Patents

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Abstract

グレーティングカプラ（１）は、第１光導波路チップ（２０）と、第２光導波路チップ（３０）と、透明部材（４０）とを備える。第１光導波路チップ（２０）は、第１基板（２１）と、第１導波路グレーティング（２５）と、第１チップ端面（２０ｃ）とを含む。第２光導波路チップ（３０）は、第２導波路グレーティング（３５）と、第２チップ頂面（３０ａ）とを含む。グレーティングカプラ（１）の使用波長範囲内の光の光路は、第１光導波路チップ（２０）の第１光入出射面（２０ｉ）と第２光導波路チップ（３０）の第２光入出射面（３０ｉ）との間において、透明部材（４０）によって充填されている。

Description

本開示は、グレーティングカプラに関する。
特表２０１９－５００７５３号公報（特許文献１）は、端面発光レーザと、光集積回路とを備える表面結合システムを開示している。端面発光レーザは、アクティブ部分と、第一の表面グレーティングとを含む。光集積回路は、第二の表面グレーティングを含む。アクティブ部分から放射された光は、第一の表面グレーティングによって回折されて、第二の表面グレーティングに結合する。
特表２０１９－５００７５３号公報
しかし、特許文献１に開示された表面結合システムでは、端面発光レーザと光集積回路との間の位置合わせ誤差がわずかでも発生すると、第一の表面グレーティングと第二の表面グレーティングとの間の光結合効率が急激に減少する。本開示は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、より広い許容位置合わせ誤差を有するグレーティングカプラを提供することである。
本開示のグレーティングカプラは、第１光導波路チップと、第２光導波路チップと、透明部材とを備える。第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、第１光導波路と、第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、第１チップ頂面とは反対側の第１チップ頂面と、第１チップ頂面と第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含む。第１光導波路は、第１基板頂面上に形成されている。第１導波路グレーティングは、第１基板頂面上に形成されている。第１導波路グレーティングは、第１光導波路に接続されており、かつ、第１光導波路より第１チップ端面に近位している。第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、第２光導波路と、第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含む。第２光導波路は、第２基板頂面上に形成されている。第２導波路グレーティングは、第２基板頂面上に形成されている。第２導波路グレーティングは、第２光導波路に接続されており、かつ、第２光導波路より第１チップ端面に近位している。第２導波路グレーティングは、第１チップ頂面と第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティングに対して第１基板の側に配置されている。本開示のグレーティングカプラに入射する光は、第１チップ端面に沿って延在する第１光導波路チップの第１光入出射面と第２チップ頂面に沿って延在する第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、第１導波路グレーティングと第２導波路グレーティングとの間で結合される。グレーティングカプラの使用波長範囲内の光の光路は、第１光入出射面と第２光入出射面との間において、透明部材によって充填されている。
透明部材は、第１光導波路チップと第２光導波路チップとの間の相対位置の変化に対する、第１導波路グレーティングまたは第２導波路グレーティングへの光の入射位置の変動を減少させる。光に対する第１導波路グレーティングの光結合効率の変化、または、光に対する第２導波路グレーティングの光結合効率の変化が、低減され得る。そのため、本開示のグレーティングカプラは、より広い許容位置合わせ誤差を有する。
実施の形態１のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラの概略平面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラにおける第１導波路グレーティングの概略部分拡大断面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラにおける第２導波路グレーティングの概略部分拡大断面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態１のグレーティングカプラにおける第２光導波路チップの概略部分拡大断面図である。 実施の形態１の第１変形例のグレーティングカプラにおける第１導波路グレーティングの概略部分拡大断面図である。 実施の形態１の第２変形例のグレーティングカプラにおける第１導波路グレーティングの概略部分拡大断面図である。 実施の形態１の第３変形例のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態２のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態３のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態４のグレーティングカプラの概略断面図である。 実施の形態５のグレーティングカプラの概略断面図である。
以下、本開示の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
実施の形態１．
図１から図１０を参照して、実施の形態１のグレーティングカプラ１を説明する。グレーティングカプラ１は、第１光導波路チップ２０と、第２光導波路チップ３０と、透明部材４０とを主に備える。グレーティングカプラ１は、第１サブマウント１１と、第２サブマウント１２とをさらに備えてもよい。
グレーティングカプラ１は、マウント１０上に載置される。マウント１０は、例えば、銅タングステン合金のような高い熱伝導率を有する金属材料で形成されている。具体的には、マウント１０は、主面１０ａを有している。第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２が、マウント１０の主面１０ａ上に載置されている。第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２は、導電性接着剤のような接着剤（図示せず）を用いて、マウント１０の主面１０ａに固定されている。第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２は、例えば、アルミナまたは窒化アルミニウムのような、高い熱伝導率を有する電気的絶縁材料で形成されている。
第２サブマウント１２の高さｈ2は、第１サブマウント１１の高さｈ1より低い。第１サブマウント１１の高さｈ1は、マウント１０の主面１０ａに面する第１サブマウント１１の底面１１ｂと、底面１１ｂとは反対側の第１サブマウント１１の頂面１１ａとの間の距離として定義される。第２サブマウント１２の高さｈ2は、マウント１０の主面１０ａに面する第２サブマウント１２の底面１２ｂと、底面１２ｂとは反対側の第２サブマウント１２の頂面１２ａとの間の距離として定義される。第１光導波路チップ２０は、第１サブマウント１１上に載置されている。第１光導波路チップ２０は、導電接着剤のような接着剤（図示せず）を用いて、第１サブマウント１１の頂面１１ａに固定されている。第２光導波路チップ３０は、第２サブマウント１２上に載置されている。第２光導波路チップ３０は、導電性接着剤のような接着剤（図示せず）を用いて、第２サブマウント１２の頂面１２ａに固定されている。
第１光導波路チップ２０は、第１基板２１と、第１光導波路２２と、第１導波路グレーティング２５とを含む。第１光導波路チップ２０は、第１チップ底面２０ｂと、第１チップ底面２０ｂとは反対側の第１チップ頂面２０ａと、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとに接続されている第１チップ端面２０ｃとを含む。第１チップ底面２０ｂは、マウント１０の主面１０ａに対向している。
第１基板２１は、例えば、ＩｎＰまたはＧａＡｓのような化合物半導体材料で形成されている。第１基板２１は、第１基板底面２１ｂと、第１基板底面２１ｂとは反対側の第１基板頂面２１ａと、第１基板頂面２１ａと第１基板底面２１ｂとに接続されている基板端面２１ｃとを含む。第１基板底面２１ｂは、第１サブマウント１１の頂面１１ａに対向している。第１チップ頂面２０ａは、第１基板頂面２１ａに近位しかつ第１基板底面２１ｂから遠位している。第１チップ底面２０ｂは、第１基板底面２１ｂに近位しかつ第１基板頂面２１ａから遠位している。第１チップ底面２０ｂが第１基板底面２１ｂに近位することは、第１チップ底面２０ｂが第１基板底面２１ｂであることも含む。本実施の形態では、第１チップ底面２０ｂは、第１基板底面２１ｂである。第１チップ端面２０ｃは、基板端面２１ｃを含む。基板端面２１ｃは、第１チップ端面２０ｃの一部である。
第１光導波路２２は、第１基板頂面２１ａ上に形成されている。第１光導波路２２は、例えば、コア層２３と、上部クラッド層２４とを含む。コア層２３は、第１基板頂面２１ａ上に形成されている。コア層２３は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系またはＡｌＧａＩｎＡｓ系の化合物半導体材料で形成されている。コア層２３を進む光の波長が１．５５μｍである場合、コア層２３は、例えば、１．２０μｍ以上１．４０μｍのバンドギャップを有している。上部クラッド層２４は、コア層２３上に形成されている。上部クラッド層２４は、例えば、ＩｎＰまたはＧａＡｓのような化合物半導体材料で形成されている。第１光導波路２２は、後述する上部クラッド層２７をさらに含んでもよい。上部クラッド層２７は、上部クラッド層２４上に形成されている。
第１導波路グレーティング２５は、第１基板頂面２１ａ上に形成されている。第１導波路グレーティング２５は、例えば、コア層２３と、第１グレーティング２６と、上部クラッド層２７とを含む。第１グレーティング２６は、例えば、コア層２３に形成されている。上部クラッド層２７は、コア層２３及び第１グレーティング２６上に形成されている。上部クラッド層２７は、コア層２３に対して第１チップ頂面２０ａに近位している。本実施の形態では、コア層２３とは反対側の上部クラッド層２７の表面は、第１チップ頂面２０ａの一部である。上部クラッド層２７は、例えば、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜のような誘電体膜である。
第１導波路グレーティング２５は、第１光導波路２２に接続されており、かつ、第１光導波路２２より第１チップ端面２０ｃに近位している。例えば、光は、第１光導波路２２に入射して、それから、第１導波路グレーティング２５に入射する。光は、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）において、第１基板２１の側に回折される。光は、第１光導波路チップ２０から出射する際に屈折されて、第２導波路グレーティング３５に向かう。
図３を参照して、第１導波路グレーティング２５は、第１グレーティングピッチΛ1と、第１グレーティング幅ｗ1とを有している。第１グレーティング幅ｗ1は、コア層２３の長手方向における第１グレーティング２６の凹部の幅である。第１光導波路２２に入射する光を第１基板２１の側に回折するために、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）の第１グレーティングピッチΛ1は、光の波長の三倍以上である。すなわち、第１グレーティング２６は、長周期グレーティングである。
第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1は、第１光導波路２２から離れるにつれて減少してもよい。第１グレーティングピッチΛ1は、例えば、第１光導波路２２から離れるにつれて、第１グレーティング２６の一ピッチ当たり０．１μｍずつ減少している。そのため、第１導波路グレーティング２５によって回折される光は、第２導波路グレーティング３５において、コア層３３の長手方向に収束され得る。
第１グレーティング幅ｗ1は、第１グレーティングピッチΛ1の０．４倍以上０．６倍以下である。なお、第１グレーティングピッチΛ1が第１光導波路２２から離れるにつれて減少する場合には、第１グレーティング幅ｗ1は、第１グレーティングピッチΛ1の平均値の０．４倍以上０．６倍以下である。そのため、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）における一次回折光の回折効率は増加し、かつ、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）における高次回折光の回折効率は減少する。
第１導波路グレーティング２５は、グレーティング深さｄを有している。グレーティング深さｄは、第１導波路グレーティング２５の厚さ方向における第１グレーティング２６の凹部の深さである。グレーティング深さｄは、例えば、１００ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である。グレーティング深さｄを増加させることによって、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）における回折効率は増加する。
図８及び図９に示されるように、第１導波路グレーティング２５は、複数の段差を有する階段型グレーティングであってもよい。そのため、第１導波路グレーティング２５における高次回折光の回折効率は減少し、かつ、第１導波路グレーティング２５における一次回折光の回折効率は増加する。図９に示されるように、複数の段差は傾斜段差であってもよく、第１導波路グレーティング２５は、複数の傾斜段差を有する階段型グレーティングであってもよい。そのため、第１導波路グレーティング２５における高次回折光の回折効率はさらに減少し、かつ、第１導波路グレーティング２５における一次回折光の回折効率はさらに増加する。
図８及び図９に示されるような階段型グレーティングでは、第１グレーティング幅ｗ1は、Ｓ／ｄによって与えられる。ここで、Ｓは、階段型グレーティングの一ピッチにおける凹部の断面積を表す。ｄは、階段型グレーティングのグレーティング深さである階段型グレーティングの一ピッチにおける凹部の深さを表す。
図２を参照して、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）は、第１チップ頂面２０ａの平面視において、第１チップ端面２０ｃに向けて膨らむ楕円弧の形状を有してもよい。そのため、第１導波路グレーティング２５によって回折される光は、第２導波路グレーティング３５において、コア層３３の幅方向に収束され得る。また、第１導波路グレーティング２５は、第２導波路グレーティング３５によって収束された光を、より高い光結合効率で受け取ることができる。
第１チップ頂面２０ａの平面視において、第１導波路グレーティング２５のコア層２３の幅は、第１光導波路２２から第１チップ端面２０ｃに向かうにつれて次第に増加してもよい。第１導波路グレーティング２５のコア層２３は、第１光導波路２２から第１チップ端面２０ｃに向かうにつれて次第に増加する幅を有するテーパ導波路であってもよい。
図１を参照して、第２光導波路チップ３０は、第２基板３１と、第２光導波路３２と、第２導波路グレーティング３５とを含む。第２光導波路チップ３０は、第２チップ底面３０ｂと、第２チップ底面３０ｂとは反対側の第２チップ頂面３０ａと、第２チップ頂面３０ａと第２チップ底面３０ｂとに接続されている第２チップ端面３０ｃとを含む。
第２チップ底面３０ｂは、マウント１０の主面１０ａに対向している。第２チップ底面３０ｂは、第１チップ底面２０ｂよりマウント１０の主面１０ａに近位している。第２チップ底面３０ｂは、第１チップ底面２０ｂと同じ方向（図１の紙面下方向）を向いている。第２チップ頂面３０ａは、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１チップ頂面２０ａに対して第１基板２１の側にある。第２チップ頂面３０ａは、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１チップ頂面２０ａよりマウント１０の主面１０ａに近位している。第２チップ頂面３０ａは、第１チップ頂面２０ａと同じ方向（図１の紙面上方向）を向いている。
第２基板３１は、第１基板２１と異なる材料で形成されてもよい。第２基板３１は、例えば、Ｓｉのような半導体材料で形成されている。第２基板３１は、第２基板底面３１ｂと、第２基板底面３１ｂとは反対側の第２基板頂面３１ａとを含む。第２基板底面３１ｂは、第２サブマウント１２の頂面１２ａに対向している。第２チップ頂面３０ａは、第２基板頂面３１ａに近位しかつ第２基板底面３１ｂから遠位している。第２チップ底面３０ｂは、第２基板底面３１ｂに近位しかつ第２基板頂面３１ａから遠位している。第２チップ底面３０ｂが第２基板底面３１ｂに近位することは、第２チップ底面３０ｂが第２基板底面３１ｂであることも含む。本実施の形態では、第２チップ底面３０ｂは、第２基板底面３１ｂである。第２チップ端面３０ｃは、第１チップ端面２０ｃの法線２０ｎ（図５及び図６を参照）の方向において、第２導波路グレーティング３５の第２グレーティング３６に対して、第１チップ端面２０ｃに近位している。第２チップ端面３０ｃは、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）に面してもよい。
第２光導波路３２は、第２基板頂面３１ａ上に形成されている。第２光導波路３２は、例えば、コア層３３と、下部クラッド層３４ａと、上部クラッド層３４ｂとを含む。下部クラッド層３４ａは、第２基板頂面３１ａ上に形成されている。下部クラッド層３４ａは、コア層３３に対して第２チップ底面３０ｂに近位している。下部クラッド層３４ａは、例えば、酸化シリコンのような誘電体材料で形成されている。コア層３３は、下部クラッド層３４ａ上に形成されている。コア層３３は、例えば、コア層２３と異なる材料で形成されている。コア層３３は、例えば、Ｓｉのような半導体材料で形成されている。上部クラッド層３４ｂは、コア層３３上に形成されている。上部クラッド層３４ｂは、コア層３３に対して第２チップ頂面３０ａに近位している。上部クラッド層３４ｂは、例えば、酸化シリコンのような誘電体材料で形成されている。本実施の形態では、コア層３３とは反対側の上部クラッド層３４ｂの表面は、第２チップ頂面３０ａの一部である。
第２導波路グレーティング３５は、第２基板頂面３１ａ上に形成されている。第２導波路グレーティング３５は、例えば、コア層３３と、第２グレーティング３６と、下部クラッド層３４ａと、上部クラッド層３４ｂとを含む。第２グレーティング３６は、例えば、コア層３３に形成されている。上部クラッド層３４ｂは、コア層３３及び第１グレーティング２６上に形成されている。第２グレーティング３６は、上部クラッド層３４ｂのうちコア層３３に接する部分に形成されてもよい。
第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２に接続されており、かつ、第２光導波路３２より第１チップ端面２０ｃに近位している。第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２より第２チップ端面３０ｃに近位している。第２導波路グレーティング３５は、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティング２５に対して第１基板２１の側に配置されている。第２導波路グレーティング３５は、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティング２５よりマウント１０の主面１０ａに近位している。
第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２に近位するグレーティング端３６ａと、グレーティング端３６ａとは反対側のグレーティング端３６ｂとを含む。グレーティング端３６ｂは、コア層３３の長手方向において、第１チップ端面２０ｃ（または第２チップ端面３０ｃ）に近位している。
図４を参照して、第２導波路グレーティング３５は、第２グレーティングピッチΛ2と、第２グレーティング幅ｗ2とを有している。第２グレーティング幅ｗ2は、コア層３３の長手方向における第２グレーティング３６の凹部の幅である。
第２導波路グレーティング３５のうちグレーティング端３６ａに近位する領域３６ｒ（図７を参照）における第２グレーティング幅ｗ2は、第２グレーティングピッチΛ2の０％より大きくかつ３０％以下、または、第２グレーティングピッチΛ2の７０％より大きくかつ１００％未満であってもよい。第２導波路グレーティング３５のうちグレーティング端３６ａに近位する領域３６ｒは、第２導波路グレーティング３５のうち、グレーティング端３６ａとグレーティング端３６ｂとの間のグレーティング中央３６ｃ（図７を参照）とグレーティング端３６ａとの間の領域を意味する。そのため、第２導波路グレーティング３５の位置に対する第２導波路グレーティング３５の回折光強度分布をなだらかにすることができる。第２導波路グレーティング３５のより広い領域にわたって比較的高い回折効率で光を回折させることができる。
コア層３３は、例えば、窒化シリコンで形成されてもよい。窒化シリコンの屈折率は、Ｓｉの屈折率より小さい。そのため、第２導波路グレーティング３５の位置に対する第２導波路グレーティング３５の回折光強度分布をなだらかにすることができる。第２導波路グレーティング３５のより広い領域にわたって比較的高い回折効率で光を回折させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。
図２を参照して、第２導波路グレーティング３５（第２グレーティング３６）は、第２チップ頂面３０ａの平面視（または第１チップ頂面２０ａの平面視）において、第１チップ端面２０ｃに向けて膨らむ楕円弧の形状を有してもよい。そのため、第２導波路グレーティング３５は、第１導波路グレーティング２５によって収束された光を、より高い光結合効率で受け取ることができる。また、第２導波路グレーティング３５によって回折される光は、第１導波路グレーティング２５において、コア層２３の幅方向に収束され得る。
第２チップ頂面３０ａの平面視（または第１チップ頂面２０ａの平面視）において、第２導波路グレーティング３５のコア層３３の幅は、第２光導波路３２から第１チップ端面２０ｃに向かうにつれて次第に増加してもよい。第２導波路グレーティング３５のコア層３３は、第２光導波路３２から第１チップ端面２０ｃに向かうにつれて次第に増加する幅を有するテーパ導波路であってもよい。
透明部材４０は、第１光入出射面２０ｉ上と第２光入出射面３０ｉ上とに設けられている。透明部材４０は、グレーティングカプラ１の下記使用波長範囲にわたって透明である。透明部材４０は、例えば、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂で形成されている。透明部材４０は、例えば、フッ素を含有するエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、または、臭素を含有するエポキシ系樹脂のような透明樹脂で形成されている透明樹脂部材である。透明部材４０の屈折率は、空気の屈折率より大きい。透明部材４０の屈折率は、例えば、１．３７以上であってもよく、１．４０以上であってもよく、１．４５以上であってもよい。透明部材４０の屈折率は、例えば、１．７０以下であってもよく、１．６５以下であってもよく、１．６０以下であってもよい。
透明部材４０の屈折率と第２光入出射面３０ｉを含む第２光導波路チップ３０の最上部（本実施の形態では、上部クラッド層３４ｂ）の屈折率との間の差は、０．２０以下であってもよい。そのため、第２光入出射面３０ｉにおける光の反射を減少させることができる。透明部材４０の屈折率と上部クラッド層３４ｂの屈折率との間の差は、０．１５以下であってもよく、０．１０以下であってもよく、０．０５以下であってもよい。
第１光入出射面２０ｉは、第１導波路グレーティング２５において回折されて第２導波路グレーティング３５に進む光に対する光出射面である、または、第２導波路グレーティング３５において回折されて第１導波路グレーティング２５に進む光に対する光入射面であることを意味する。本実施の形態では、第１光入出射面２０ｉは、第１チップ端面２０ｃである。第２光入出射面３０ｉは、第２導波路グレーティング３５において回折されて第１導波路グレーティング２５に進む光に対する光出射面である、または、第１導波路グレーティング２５において回折されて第２導波路グレーティング３５に進む光に対する光入射面であることを意味する。本実施の形態では、第２光入出射面３０ｉは、第２チップ頂面３０ａである。
グレーティングカプラ１に入射した光は、第１光導波路チップ２０の第１光入出射面２０ｉと第２光導波路チップ３０の第２光入出射面３０ｉとを通って、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間で結合される。第１光入出射面２０ｉは、第１チップ端面２０ｃに沿って延在している。第２光入出射面３０ｉは、第２チップ頂面３０ａに沿って延在している。
具体的には、第１光導波路２２に入射した光は、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）において第１基板２１の側に回折されて、第２導波路グレーティング３５に入射する。光は、第２導波路グレーティング３５（第２グレーティング３６）において回折されて、コア層３３に結合される。光は、第２導波路グレーティング３５から第２光導波路３２に入射して、第２光導波路３２からグレーティングカプラ１の外部に出射する。第１導波路グレーティング２５で回折されて第２導波路グレーティング３５に進む光は、例えば、第２導波路グレーティング３５のうち、グレーティング端３６ａに近位する領域３６ｒ（図７を参照）に結合される。
第２光導波路３２に入射した光は、第２導波路グレーティング３５（第２グレーティング３６）において回折されて、第１導波路グレーティング２５に入射する。光は、第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）において回折されて、コア層２３に結合される。光は、第１導波路グレーティング２５から第１光導波路２２に入射して、第１光導波路２２からグレーティングカプラ１の外部に出射する。
グレーティングカプラ１（第１光導波路チップ２０または第２光導波路チップ３０）に入射する光は、グレーティングカプラ１が使用される波長範囲（以下「グレーティングカプラ１の使用波長範囲」または単に「使用波長範囲」という。）内のいずれかの波長を有している。例えば、グレーティングカプラ１に入射する光が固定波長レーザから放射されるレーザ光である場合には、グレーティングカプラ１の使用波長範囲は固定波長レーザの固定波長である。グレーティングカプラ１に入射する光が波長可変レーザから放射されるレーザ光である場合には、グレーティングカプラ１の使用波長範囲は波長可変レーザの可変波長範囲である。グレーティングカプラ１の使用波長範囲は、例えば、Ｃ帯（１．５３０μｍ以上１．５６５μｍ以下の波長帯域）またはＯ帯（１．２６０μｍ以上１．３６０μｍの波長帯域）である。第１導波路グレーティング２５または第２導波路グレーティング３５において回折される光の回折角（進行方向）は、光の波長の違いに応じて異なる。
グレーティングカプラ１の使用波長範囲内の光の光路は、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間において、透明部材４０によって充填されている。グレーティングカプラ１の使用波長範囲内の光は、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間において、透明部材４０中のみを進む。すなわち、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光の光路と使用波長範囲の中心波長λ2を有する光の光路と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光の光路とは、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間において、透明部材４０によって充填されている。使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の中心波長λ2を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光とは、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間において、透明部材４０中のみを進む。
第１光導波路チップ２０の第１光入出射面２０ｉからの光の出射角θ2（図５を参照）は、例えば、３３°以上である。本実施の形態では、第１光入出射面２０ｉは、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）である。出射角θ2は、第１光入出射面２０ｉから出射する光の進行方向と第１光入出射面２０ｉの法線２０ｎ（図５を参照）との間の角度として定義される。そのため、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率が過度に減少することが防止され得る。例えば、第１導波路グレーティング２５の回折角θ1（図５を参照）を１５°以上にすることによって、出射角θ2を３３°以上にすることができる。出射角θ2は、例えば、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1によって、調整され得る。
出射角θ2（図５を参照）は、例えば、６０°以下である。そのため、第１光入出射面２０ｉにおける光反射率が過度に大きくなることが防止され得る。例えば、第１導波路グレーティング２５の回折角θ1（図５を参照）を２５°以下にすることによって、出射角θ2を６０°以下にすることができる。例えば、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1を、光の波長（またはグレーティングカプラ１の使用波長範囲の中心波長）の２．７倍以上５．４倍以下にすることによって、出射角θ2を３３°以上かつ６０°以下にすることができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１の製造方法の一例を説明する。
グレーティングカプラ１の製造方法は、第１光導波路チップ２０を作成する工程を備える。具体的には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法などを用いて、第１基板２１上に、コア層２３と上部クラッド層２４とを形成する。上部クラッド層２４の一部とコア層２３の一部とをエッチングすることによって、第１グレーティング２６を形成する。化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて、コア層２３、第１グレーティング２６及び上部クラッド層２４上に、上部クラッド層２７を形成する。こうして、第１光導波路チップ２０が得られる。
グレーティングカプラ１の製造方法は、第２光導波路チップ３０を作成する工程を備える。具体的には、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）基板を用意する。ＳＯＩ基板は、第２基板３１（シリコン基板）と、下部クラッド層３４ａ（酸化シリコン層）と、下部クラッド層３４ａ上に設けられているシリコン層とを含む。シリコン層の一部をエッチングすることによって、コア層３３を形成する。コア層３３の一部をエッチングすることによって、第２グレーティング３６を形成する。化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いて、コア層３３、第２グレーティング３６及び下部クラッド層３４ａ上に、上部クラッド層３４ｂを形成する。こうして、第２光導波路チップ３０が得られる。
それから、第１サブマウント１１（頂面１１ａ）上に第１光導波路チップ２０を固定する。第２サブマウント１２（頂面１２ａ）上に第２光導波路チップ３０を固定する。マウント１０の主面１０ａ上に、第１サブマウント１１と第２サブマウント１２とを固定する。第１光入出射面２０ｉ上と第２光入出射面３０ｉ上とに、透明部材４０を形成する。こうして、グレーティングカプラ１が得られる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１の一例である実施例のグレーティングカプラ１と比較例のグレーティングカプラとを対比しながら、本実施の形態のグレーティングカプラ１の作用を説明する。
図５を参照して、実施例のグレーティングカプラ１において光が第１導波路グレーティング２５から第２導波路グレーティング３５に結合される場合の、グレーティングカプラ１の使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間における、第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1の変動を検討する。光の入射位置Ｌ1は、第１光入出射面２０ｉの法線２０ｎの方向における、第１光入出射面２０ｉから第２導波路グレーティング３５の第２チップ頂面３０ａにおける光の入射位置までの距離として定義される。
光は、第１光導波路２２のコア層２３に入射し、第１導波路グレーティング２５で回折される。第１導波路グレーティング２５（第１グレーティング２６）における回折角θ1は、下記式（１）によって与えられる。
Figure 0007026854000001
ｎwg1は、コア層２３の屈折率を表す。ｎ1は、第１基板２１の屈折率を表す。Λ1は、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチを表す。λは、光の波長を表す。ｍは回折次数を表す。一次（ｍ＝１）の回折光を、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間で結合させる。
第１導波路グレーティング２５で回折される光は、第１光導波路チップ２０から出射する際に屈折される。第１導波路グレーティング２５で回折される光の第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ、基板端面２１ｃ）からの出射角θ2は、下記式（２）によって与えられる。
Figure 0007026854000002
ｎ2は、透明部材４０の屈折率を表す。
本実施例では、第１光導波路チップ２０は、ＩｎＧａＡｓＰ系の光導波路チップである。具体的には、第１基板２１はＩｎＰ基板であり、ｎ1は３．１６である。コア層２３はＩｎＧａＡｓＰで形成されており、ｎwg1は３．２３８である。第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1は、５．３９μｍである。コア層２３に入射する光は、１．５３μｍ以上１．５７μｍの使用波長範囲内のいずれかの波長を有している。使用波長範囲の最小波長λ1を有する光は、１．５３μｍの波長を有している。使用波長範囲の中心波長λ2を有する光は、１．５５μｍの波長を有している。使用波長範囲の最大波長λ3を有する光は、１．５７μｍの波長を有している。
透明部材４０はエポキシ樹脂で形成されており、ｎ2は１．５０である。第２光導波路チップ３０は、Ｓｉ系の光導波路チップである。具体的には、第２基板３１は、シリコン基板である。下部クラッド層３４ａは、酸化シリコン層である。コア層３３は、シリコン層である。上部クラッド層３４ｂは、酸化シリコン層である。
表１に示されるように、実施例において、使用波長範囲の中心波長λ2（１．５５μｍ）を有する光の回折角θ1及び出射角θ2は、それぞれ、２１．００°及び４９．００°である。実施例における、使用波長範囲の最小波長λ1（１．５３μｍ）を有する光及び使用波長範囲の最大波長λ3（１．５７μｍ）を有する光の各々の、回折角θ1、出射角θ2及び入射位置Ｌ1を、表１に示す。
Figure 0007026854000003
実施例では、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間で、入射位置Ｌ1が、２．４３μｍ（＝３６．２６μｍ－３３．８３μｍ）変化している。
比較例のグレーティングカプラは、実施例のグレーティングカプラ１と同様の構造を備えているが、以下の点で異なっている。比較例のグレーティングカプラは、透明部材４０を備えていない。比較例では、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）及び第２チップ頂面３０ａは、空気に露出しているおり、ｎ2（上式（２）を参照）は１．００である。
表２に示されるように、比較例の出射角θ2を実施例の出射角θ2に等しくする。そのため、比較例では、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1は、９．１５μｍに設定されている。比較例において、使用波長範囲の中心波長λ2（１．５５μｍ）を有する光の回折角θ1は、１３．８０°である。比較例における、使用波長範囲の最小波長λ1（１．５３μｍ）を有する光及び使用波長範囲の最大波長λ3（１．５７μｍ）を有する光の各々の、回折角θ1、出射角θ2及び入射位置Ｌ1を、表２に示す。
Figure 0007026854000004
比較例では、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間で、入射位置Ｌ1が、３．０１μｍ（＝３７．０４μｍ－３４．０３３μｍ）変化している。
したがって、光が第１導波路グレーティング２５から第２導波路グレーティング３５に結合される場合において、透明部材４０は、第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1の変動を減少させることができる。
図６を参照して、実施例のグレーティングカプラ１において光が第２導波路グレーティング３５から第１導波路グレーティング２５に結合される場合の、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間における、第１導波路グレーティング２５への光の入射位置Ｌ2の変動を検討する。光の入射位置Ｌ2は、第１光入出射面２０ｉの法線２０ｎの方向における、第１光入出射面２０ｉから第１導波路グレーティング２５の第１グレーティング２６における光の入射位置までの距離として定義される。
光は、第２光導波路３２のコア層３３に入射し、第２導波路グレーティング３５で回折される。第２導波路グレーティング３５（第２グレーティング３６）における回折角θ3は、下記式（３）によって与えられる。
Figure 0007026854000005
ｎwg2は、コア層３３の屈折率を表す。ｎ3は、上部クラッド層３４ｂの屈折率を表す。Λ2は、第２導波路グレーティング３５の第２グレーティングピッチを表す。λは、光の波長を表す。ｍは回折次数を表す。一次（ｍ＝１）の回折光を、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間で結合させる。
第２導波路グレーティング３５で回折された光は、第２光入出射面３０ｉ（第２チップ頂面３０ａ、または、上部クラッド層３４ｂと透明部材４０との間の界面）において屈折される。また、本実施例では、第２光入出射面３０ｉは、第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ、基板端面２１ｃ）に対して垂直である。そのため、第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ、基板端面２１ｃ）への光の入射角θ4は、下記式（４）によって与えられる。
Figure 0007026854000006
ｎ3は、上部クラッド層３４ｂの屈折率を表す。ｎ2は、上記のとおり、透明部材４０の屈折率を表す。
第２光入出射面３０ｉ（第２チップ頂面３０ａ、または、上部クラッド層３４ｂと透明部材４０との間の界面）において屈折された光は、第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ、基板端面２１ｃ）において屈折される。そのため、コア層２３への光の入射角θ5は、下記式（５）によって与えられる。
Figure 0007026854000007
ｎ1は、上記のとおり、第１基板２１の屈折率を表す。
本実施例では、第２光導波路チップ３０は、Ｓｉ系の光導波路チップである。コア層３３はシリコン層であり、ｎwg2は２．７９７である。上部クラッド層３４ｂは酸化シリコン層であり、ｎ3は、１．５０である。表１及び表３を参照して、実施例の入射角θ4を実施例の出射角θ2に等しくする。そのため、第２導波路グレーティング３５の第２グレーティングピッチΛ2は、０．８５５μｍに設定されている。透明部材４０はエポキシ樹脂で形成されており、ｎ2は１．５０である。第１基板２１はＩｎＰ基板であり、ｎ1は３．１６である。
表３に示されるように、実施例において、使用波長範囲の中心波長λ2（１．５５μｍ）を有する光の入射角θ4及び入射角θ5は、それぞれ、４９．００°及び２１．００°である。実施例における、使用波長範囲の最小波長λ1（１．５３μｍ）を有する光及び使用波長範囲の最大波長λ3（１．５７μｍ）を有する光の各々の、入射角θ4、入射角θ5及び入射位置Ｌ2を、表３に示す。
Figure 0007026854000008
実施例では、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間で、入射位置Ｌ2が、１３．９４μｍ（＝１４０．９２μｍ－１２６．９８μｍ）変化している。
比較例のグレーティングカプラは、実施例のグレーティングカプラ１と同様の構造を備えているが、以下の点で異なっている。比較例のグレーティングカプラは、透明部材４０を備えていない。比較例では、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）及び第２チップ頂面３０ａは、空気に露出しており、ｎ2（上式（４）及び式（５）を参照）は１．００である。
表４に示されるように、比較例の入射角θ4を実施例の入射角θ4に等しくする。そのため、比較例では、第２導波路グレーティング３５の第２グレーティングピッチΛ2を０．７２０μｍに設定している。比較例において、使用波長範囲の中心波長λ2（１．５５μｍ）を有する光の回折角θ1は、１３．８０°である。比較例における、使用波長範囲の最小波長λ1（１．５３μｍ）を有する光及び使用波長範囲の最大波長λ3（１．５７μｍ）を有する光の各々の、入射角θ4、入射角θ5及び入射位置Ｌ2を、表４に示す。
Figure 0007026854000009
比較例では、使用波長範囲の最小波長λ1を有する光と使用波長範囲の最大波長λ3を有する光との間で、入射位置Ｌ2が、３６．７９μｍ（＝２１９．８３μｍ－１８３．０４μｍ）変化している。
したがって、光が第２導波路グレーティング３５から第１導波路グレーティング２５に結合される場合において、透明部材４０は、第１導波路グレーティング２５への光の入射位置Ｌ2の変動を減少させることができる。
このように、透明部材４０は、第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1の変動と、第１導波路グレーティング２５への光の入射位置Ｌ2の変動とを減少させることができる。同様に、透明部材４０は、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０との間の相対位置の変化に対する、光の入射位置（入射位置Ｌ1、入射位置Ｌ2）の変動も減少させることができる。
グレーティングカプラ１において、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０との間の許容位置合わせ誤差が広げられる理由は、以下のとおりである。
図７を参照して、第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２から入射する光を回折させる。第２導波路グレーティング３５の位置ｘに対する、第２導波路グレーティング３５の回折光強度分布は、不均一である。第２導波路グレーティング３５の回折光強度は、第２導波路グレーティング３５によって光が回折される位置ｘに応じて変化する。具体的には、第２導波路グレーティング３５の回折光強度は、グレーティング端３６ａとグレーティング中央３６ｃとの間（第２グレーティング３６のうちグレーティング端３６ａに近位する領域３６ｒ）において最大となる。第２導波路グレーティング３５の回折光強度は、第２導波路グレーティング３５の回折光強度が最大となる最大回折位置ｘmaxから離れるにつれて、単調に減少する。これに対し、第２導波路グレーティング３５の回折光強度分布は、光の波長によってはほとんど変化しない。
そして、一般に、グレーティングは、光の進行方向に関して、可逆的な性質を有している。そのため、第２導波路グレーティング３５に入射する光に対する、第２導波路グレーティング３５の光結合効率分布も、不均一である。第２導波路グレーティング３５の光結合効率は、第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1（図５を参照）に応じて変化する。具体的には、第２導波路グレーティング３５の光結合効率は、グレーティング端３６ａとグレーティング中央３６ｃとの間（第２グレーティング３６のうちグレーティング端３６ａに近位する領域３６ｒ）で最大となる。第２導波路グレーティング３５の光結合効率は、最大回折位置ｘmaxから離れるにつれて、単調に減少する。これに対し、第２導波路グレーティング３５の光結合効率分布は、光の波長によってはほとんど変化しない。
そのため、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０との間の相対位置が変化すると、第１導波路グレーティング２５から第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1（図５を参照）が変化して、光に対する第２導波路グレーティング３５の光結合効率が変化する。透明部材４０は、上記のとおり、第２導波路グレーティング３５への光の入射位置Ｌ1（図５を参照）の変化を減少させて、光に対する第２導波路グレーティング３５の光結合効率の変化を低減させる。
同様に、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０との間の相対位置が変化すると、第２導波路グレーティング３５から第１導波路グレーティング２５への光の入射位置Ｌ2（図６を参照）が変化して、光に対する第１導波路グレーティング２５の光結合効率が変化する。透明部材４０は、第１導波路グレーティング２５への光の入射位置Ｌ2（図６を参照）の変化を減少させて、光に対する第１導波路グレーティング２５の光結合効率の変化を低減させる。
こうして、透明部材４０は、グレーティングカプラ１がより広い許容位置合わせ誤差を有することを可能にする。また、透明部材４０は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することを可能にする。
図１０を参照して、本実施の形態の変形例のグレーティングカプラ１では、透明部材４０は、第１チップ頂面２０ａ上にさらに設けられてもよい。
本実施の形態のグレーティングカプラ１の効果を説明する。
本実施の形態のグレーティングカプラ１は、第１光導波路チップ２０と、第２光導波路チップ３０と、透明部材４０とを備える。第１光導波路チップ２０は、第１基板頂面２１ａを含む第１基板２１と、第１光導波路２２と、第１導波路グレーティング２５と、第１チップ底面２０ｂと、第１チップ底面２０ｂとは反対側の第１チップ頂面２０ａと、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとに接続されている第１チップ端面２０ｃとを含む。第１光導波路２２は、第１基板頂面２１ａ上に形成されている。第１導波路グレーティング２５は、第１基板頂面２１ａ上に形成されている。第１導波路グレーティング２５は、第１光導波路２２に接続されており、かつ、第１光導波路２２より第１チップ端面２０ｃに近位している。
第２光導波路チップ３０は、第２基板頂面３１ａを含む第２基板３１と、第２光導波路３２と、第２導波路グレーティング３５と、第２チップ頂面３０ａとを含む。第２光導波路３２は、第２基板頂面３１ａ上に形成されている。第２導波路グレーティング３５は、第２基板頂面３１ａ上に形成されている。第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２に接続されており、かつ、第２光導波路３２より第１チップ端面２０ｃに近位している。第２導波路グレーティング３５は、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティング２５に対して第１基板２１の側に配置されている。グレーティングカプラ１に入射する光は、第１チップ端面２０ｃに沿って延在する第１光導波路チップ２０の第１光入出射面２０ｉと第２チップ頂面３０ａに沿って延在する第２光導波路チップ３０の第２光入出射面３０ｉとを通って、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間で結合される。グレーティングカプラ１の使用波長範囲内の光の光路は、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間において、透明部材４０によって充填されている。
透明部材４０は、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０との間の相対位置の変化に対する、第１導波路グレーティング２５または第２導波路グレーティング３５への光の入射位置（入射位置Ｌ1、入射位置Ｌ2）の変動を減少させる。光に対する第１導波路グレーティング２５の光結合効率の変化、または、光に対する第２導波路グレーティング３５の光結合効率の変化が、低減され得る。そのため、グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５で回折されて第２導波路グレーティング３５に向かう光の第１光導波路チップ２０の第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ、基板端面２１ｃ）からの出射角θ2は、３３°以上６０°以下である。
そのため、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率が減少することが防止され得るとともに、第１光入出射面２０ｉにおける光反射率が過度に大きくなることが防止され得る。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、透明部材４０は、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂で形成されている。
そのため、グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２に近位する第１グレーティング端（グレーティング端３６ａ）と、第１チップ端面２０ｃに近位する第２グレーティング端（グレーティング端３６ｂ）とを含む。第１導波路グレーティング２５で回折されて第２導波路グレーティング３５に進む光は、第２導波路グレーティング３５のうち、第１グレーティング端に近位する領域３６ｒに結合される。
第１グレーティング端（グレーティング端３６ａ）に近位する領域３６ｒは、第２導波路グレーティング３５のうち、相対的に高い光結合効率を有している。そのため、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第２導波路グレーティング３５は、第２グレーティングピッチΛ2と、第２グレーティング幅ｗ2とを有している。第２導波路グレーティング３５は、第２光導波路３２に近位する第１グレーティング端（グレーティング端３６ａ）と、第１チップ端面２０ｃに近位する第２グレーティング端（グレーティング端３６ｂ）とを含む。第２導波路グレーティング３５のうち、第１グレーティング端に近位する領域３６ｒにおける第２グレーティング幅ｗ2は、第２グレーティングピッチΛ2の０％より大きくかつ３０％以下、または、第２グレーティングピッチΛ2の７０％より大きくかつ１００％未満である。
そのため、第２導波路グレーティング３５の位置に対する第２導波路グレーティング３５の回折光強度分布をなだらかにすることができる。第２導波路グレーティング３５のより広い領域にわたって比較的高い回折効率で光を回折させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５は、第１グレーティングピッチΛ1と、第１グレーティング幅ｗ1とを有している。第１グレーティング幅ｗ1は、第１グレーティングピッチΛ1の０．４倍以上０．６倍以下である。
そのため、第１導波路グレーティング２５における一次回折光の回折効率は増加し、かつ、第１導波路グレーティング２５における高次回折光の回折効率は減少する。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティングピッチΛ1は、第１光導波路２２から離れるにつれて減少している。
そのため、第１導波路グレーティング２５によって回折される光は、第２導波路グレーティング３５において、収束され得る。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５は、複数の段差を有する階段型グレーティングである。
そのため、第１導波路グレーティング２５における高次回折光の回折効率は減少し、かつ、第１導波路グレーティング２５における一次回折光の回折効率は増加する。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、複数の段差は、傾斜段差である。
そのため、第１導波路グレーティング２５における高次回折光の回折効率はさらに減少し、かつ、第１導波路グレーティング２５における一次回折光の回折効率はさらに増加する。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率をさらに増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５の第１グレーティング２６は、第１チップ頂面２０ａの平面視において、第１チップ端面２０ｃに向けて膨らむ楕円弧の形状を有している。第２導波路グレーティング３５の第２グレーティング３６は、第２チップ頂面３０ａの平面視において、第１チップ端面２０ｃに向けて膨らむ楕円弧の形状を有している。
そのため、第１導波路グレーティング２５によって回折される光は、第２導波路グレーティング３５において、収束され得る。第２導波路グレーティング３５は、第１導波路グレーティング２５によって収束された光を、より高い光結合効率で受け取ることができる。あるいは、第２導波路グレーティング３５によって回折される光は、第１導波路グレーティング２５において、収束され得る。第１導波路グレーティング２５は、第２導波路グレーティング３５によって収束された光を、より高い光結合効率で受け取ることができる。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率を増加させることができる。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、第１導波路グレーティング２５は、化合物半導体材料で形成されている第１コア層（コア層２３）を含む。第２導波路グレーティング３５は、シリコンで形成されている第２コア層（コア層３３）を含む。
そのため、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０とが互いに異なる材料で形成されていても、グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０とが互いに異なる材料で形成されていても、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１は、第１光導波路チップ２０が載置されている第１マウント（第１サブマウント１１）と、第２光導波路チップ３０が載置されている第２マウント（第２サブマウント１２）とをさらに備える。第２マウントの第２高さ（高さｈ2）は、第１マウントの第１高さ（高さｈ1）より低い。
そのため、第１マウント（第１サブマウント１１）と第２マウント（第２サブマウント１２）とを用いて、第２導波路グレーティング３５は、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティング２５に対して第１基板２１の側に配置され得る。
本実施の形態のグレーティングカプラ１では、透明部材４０の第１屈折率と第２光入出射面３０ｉを含む第２光導波路チップ３０の最上部（例えば、上部クラッド層３４ｂ）の第２屈折率との間の差は、０．２０以下である。
そのため、第２光入出射面３０ｉにおける光の反射を減少させることができる。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率が増加する。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
実施の形態２．
図１１を参照して、実施の形態２のグレーティングカプラ１ｂを説明する。本実施の形態のグレーティングカプラ１ｂは、実施の形態１の変形例のグレーティングカプラ１（図１０を参照）と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
グレーティングカプラ１ｂは、第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２（図１０を参照）を備えていない。第２光導波路チップがマウント１０の主面１０ａ上に固定されている。第１光導波路チップ２０は、第２チップ頂面３０ａ上に載置されている。具体的には、第１光導波路チップ２０の第１チップ底面２０ｂと第２光導波路チップ３０の第２チップ頂面３０ａとの間に、はんだまたは接着剤のような接合部材４８が配置されている。第１光導波路チップ２０は、接合部材４８を用いて、第２チップ頂面３０ａ上に固定されている。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｂは、実施の形態１のグレーティングカプラ１の効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｂでは、第１光導波路チップ２０は、第２チップ頂面３０ａ上に載置されている。
第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２（図１０を参照）を用いることなく、第２導波路グレーティング３５は、第１チップ頂面２０ａと第１チップ底面２０ｂとが互いに離間されている方向において、第１導波路グレーティング２５に対して第１基板２１の側に配置され得る。第１サブマウント１１及び第２サブマウント１２（図１０を参照）が不要になるため、グレーティングカプラ１ｂは小型化され得るとともに、グレーティングカプラ１ｂのコストは低減され得る。
実施の形態３．
図１２を参照して、実施の形態３のグレーティングカプラ１ｃを説明する。本実施の形態のグレーティングカプラ１ｃは、実施の形態２のグレーティングカプラ１ｂと同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
グレーティングカプラ１ｃでは、第１光導波路チップ２０の全体と第２光導波路チップ３０の全体とは、透明部材４０によって覆われている。第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０とは、透明部材４０によって封止されている。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｃは、実施の形態２のグレーティングカプラ１ｂの効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｃでは、第１光導波路チップ２０の全体と第２光導波路チップ３０の全体とは、透明部材４０によって覆われている。そのため、第１光導波路チップ２０と第２光導波路チップ３０とは、透明部材４０によって、湿度または機械的衝撃などから保護され得る。グレーティングカプラ１ｃの寿命を延ばすことができる。
実施の形態４．
図１３を参照して、実施の形態４のグレーティングカプラ１ｄを説明する。本実施の形態のグレーティングカプラ１ｄは、実施の形態１のグレーティングカプラ１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
グレーティングカプラ１ｄでは、透明部材４０は、透明接着層４１と、透明ブロック４２とを含む。透明ブロック４２は、グレーティングカプラ１ｄの使用波長範囲にわたって透明である。透明ブロック４２は、例えば、ガラスまたは透明プラスチックで形成されている。透明ブロック４２は、透明接着層４１により、第１光入出射面２０ｉ（第１チップ端面２０ｃ）と第２光入出射面３０ｉ（第２チップ頂面３０ａ）とに接着されている。透明接着層４１は、グレーティングカプラ１ｄの使用波長範囲にわたって透明である。透明接着層４１は、例えば、熱硬化性樹脂または光硬化性樹脂で形成されている。透明接着層４１は、例えば、エポキシ系樹脂またはアクリル系樹脂で形成されている。
透明接着層４１の屈折率と第２光入出射面３０ｉを含む第２光導波路チップ３０の最上部（本実施の形態では、上部クラッド層３４ｂ）の屈折率との間の差は、０．２０以下であってもよい。そのため、第２光入出射面３０ｉにおける光の反射を減少させることができる。透明部材４０の屈折率と上部クラッド層３４ｂの屈折率との間の差は、０．１５以下であってもよく、０．１０以下であってもよく、０．０５以下であってもよい。
透明接着層４１の屈折率と透明ブロック４２の屈折率との間の差は、０．１０以下であってもよい。そのため、透明接着層４１と透明ブロック４２との間の界面における光の反射を減少させることができる。透明接着層４１の屈折率と透明ブロック４２の屈折率との間の差は、０．０５以下であってもよい。透明接着層４１の屈折率と透明ブロック４２の屈折率とは、互いに等しくてもよい。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｄは、実施の形態１のグレーティングカプラ１の効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｄでは、透明部材４０は、透明接着層４１と、透明ブロック４２とを含む。透明ブロック４２は、透明接着層４１により、第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとに接着されている。
第１光入出射面２０ｉと第２光入出射面３０ｉとの間の空間が大きくても、当該空間は、透明ブロック４２を含む透明部材４０によって容易に満たされ得る。グレーティングカプラ１は、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１は、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
実施の形態５．
図１４を参照して、実施の形態５のグレーティングカプラ１ｅを説明する。本実施の形態のグレーティングカプラ１ｅは、実施の形態１のグレーティングカプラ１と同様の構成を備えるが、主に以下の点で異なる。
グレーティングカプラ１ｅでは、第１光導波路チップ２０は、レーザ構造５０をさらに含む。本明細書において、レーザ構造５０は、誘導放出によって光を増幅することができる構造を意味する。レーザ構造５０は、例えば、レーザ光源または光増幅器である。特定的には、レーザ構造５０は、例えば、半導体レーザ光源または半導体光増幅器である。第１光導波路２２は、レーザ構造５０と第１導波路グレーティング２５との間に配置されている。第１光導波路２２は、レーザ構造５０から出射された光を第１導波路グレーティング２５に結合させる。
レーザ構造５０は、第１光導波路２２に光学的に結合されている活性領域５１を含む。活性領域５１は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系またはＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体材料で形成されている。活性領域５１は、例えば、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有してもよい。活性領域５１は、例えば、第１基板２１（第１基板頂面２１ａ）上に形成されている。活性領域５１は、バットジョイント接続等によって、第１光導波路２２に直接接続されてもよい。
レーザ構造５０は、上部クラッド層５２と、コンタクト層５３と、上部電極５４と、下部電極５５とをさらに含む。第１基板２１は、例えば、ｎ型ＩｎＰ基板である。上部クラッド層５２は、活性領域５１上に形成されている。上部クラッド層５２は、例えば、ｐ型ＩｎＰ層である。コンタクト層５３は、例えば、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層である。上部電極５４は、コンタクト層５３上に形成されている。下部電極５５は、第１基板２１の第１基板底面２１ｂ上に設けられている。第１基板底面２１ｂとは反対側の下部電極５５の表面は、第１チップ底面２０ｂである。
第１光導波路チップ２０は、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）上に設けられている反射防止膜５７をさらに含む。反射防止膜５７は、第１チップ端面２０ｃ（基板端面２１ｃ）における光の反射を低減させる。反射防止膜５７は、例えば、窒化シリコンまたは酸化タンタルのような、透明部材４０より高い屈折率を有する材料で形成されてもよい。反射防止膜５７は、例えば、酸化シリコンのような低屈折率誘電体層と窒化シリコンまたは酸化タンタルのような高屈折率誘電体層とが交互に積層されている誘電体多層膜であってもよい。本実施の形態では、第１光入出射面２０ｉは第１チップ端面２０ｃとは反対側の反射防止膜５７の表面である。
本実施の形態の第一の例では、第１光導波路チップ２０は半導体レーザ光源であってもよく、第２光導波路チップ３０は光変調器であってもよく、グレーティングカプラ１ｅは、光送信器であってもよい。本実施の形態の第二の例では、第１光導波路チップ２０は半導体光増幅器（ＳＯＡ）であってもよく、第２光導波路チップ３０は外部共振器の一部であってもよい。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｅは、実施の形態１のグレーティングカプラ１の効果に加えて、以下の効果を奏する。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｅでは、第１光導波路チップ２０は、第１チップ端面２０ｃ上に設けられている反射防止膜５７をさらに含む。
そのため、第１光入出射面２０ｉにおける光の反射を減少させることができる。第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間の光結合効率が増加する。グレーティングカプラ１ｅは、より広い許容位置合わせ誤差を有する。また、グレーティングカプラ１ｅは、第１導波路グレーティング２５と第２導波路グレーティング３５との間において、許容可能な最小限度の光結合効率で結合される光の波長範囲を拡大することができる。
本実施の形態のグレーティングカプラ１ｅでは、第１光導波路チップ２０は、レーザ構造５０をさらに含む。第１光導波路２２は、レーザ構造５０と第１導波路グレーティング２５との間に配置されている。レーザ構造５０は、第１光導波路２２に光学的に結合されている活性領域５１を含む。
レーザ構造５０は、グレーティングカプラ１ｅの第１光導波路チップ２０に集積されている。グレーティングカプラ１ｅとは別にレーザ構造５０を設ける必要がないため、グレーティングカプラ１ｅとレーザ構造５０とを含む光学システムが小型化され得る。グレーティングカプラ１ｅは、光送信器または光増幅器として用いられ得る。
今回開示された実施の形態１から実施の形態５及びそれらの変形例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、実施の形態１から実施の形態５及びそれらの変形例の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ グレーティングカプラ、１０ マウント、１０ａ 主面、１１ 第１サブマウント、１１ａ 頂面、１１ｂ 底面、１２ 第２サブマウント、１２ａ 頂面、１２ｂ 底面、２０ 第１光導波路チップ、２０ａ 第１チップ頂面、２０ｂ 第１チップ底面、２０ｃ 第１チップ端面、２０ｉ 第１光入出射面、２０ｎ 法線、２１ 第１基板、２１ａ 第１基板頂面、２１ｂ 第１基板底面、２１ｃ 基板端面、２２ 第１光導波路、２３ コア層、２４ 上部クラッド層、２５ 第１導波路グレーティング、２６ 第１グレーティング、２７ 上部クラッド層、３０ 第２光導波路チップ、３０ａ 第２チップ頂面、３０ｂ 第２チップ底面、３０ｃ 第２チップ端面、３０ｉ 第２光入出射面、３１ 第２基板、３１ａ 第２基板頂面、３１ｂ 第２基板底面、３２ 第２光導波路、３３ コア層、３４ａ 下部クラッド層、３４ｂ 上部クラッド層、３５ 第２導波路グレーティング、３６ 第２グレーティング、３６ａ，３６ｂ グレーティング端、３６ｃ グレーティング中央、３６ｒ 領域、４０ 透明部材、４１ 透明接着層、４２ 透明ブロック、４８ 接合部材、５０ レーザ構造、５１ 活性領域、５２ 上部クラッド層、５３ コンタクト層、５４ 上部電極、５５ 下部電極、５７ 反射防止膜。

Claims (22)

  1. 第１光導波路チップと、
    第２光導波路チップと、
    透明部材とを備えるグレーティングカプラであって、
    前記第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、前記第１基板頂面上に形成されている第１光導波路と、前記第１基板頂面上に形成されている第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、前記第１チップ底面とは反対側の第１チップ頂面と、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含み、
    前記第１導波路グレーティングは、前記第１光導波路に接続されており、かつ、前記第１光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、前記第２基板頂面上に形成されている第２光導波路と、前記第２基板頂面上に形成されている第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含み、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に接続されており、かつ、前記第２光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、前記第１導波路グレーティングに対して前記第１基板の側に配置されており、
    前記グレーティングカプラに入射する光は、前記第１チップ端面に沿って延在する前記第１光導波路チップの第１光入出射面と前記第２チップ頂面に沿って延在する前記第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、前記第１導波路グレーティングと前記第２導波路グレーティングとの間で結合され、
    前記グレーティングカプラの使用波長範囲内の前記光の光路は、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面との間において、前記透明部材によって充填されており、
    前記透明部材は、前記透明部材が存在しない時と比較し、前記使用波長範囲内での前記グレーティングカプラに入射する光の入射位置の変化を減少させるよう構成してある、グレーティングカプラ。
  2. 前記第１導波路グレーティングで回折されて前記第２導波路グレーティングに向かう前記光の前記第１光導波路チップの光入出射面からの出射角は、３３°以上６０°以下である、請求項１に記載のグレーティングカプラ。
  3. 前記透明部材は、熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂で形成されている、請求項１または請求項２に記載のグレーティングカプラ。
  4. 前記透明部材は、透明接着層と、透明ブロックとを含み、
    前記透明ブロックは、前記透明接着層により、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面とに接着されている、請求項１または請求項２に記載のグレーティングカプラ。
  5. 前記第１光導波路チップの全体と前記第２光導波路チップの全体とは、前記透明部材によって覆われている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  6. 前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に近位する第１グレーティング端と、前記第１チップ端面に近位する第２グレーティング端とを含み、
    前記第１導波路グレーティングで回折されて前記第２導波路グレーティングに進む前記光は、前記第２導波路グレーティングのうち、前記第１グレーティング端に近位する領域に結合される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  7. 前記第２導波路グレーティングは、第２グレーティングピッチと、第２グレーティング幅とを有しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に近位する第１グレーティング端と、前記第１チップ端面に近位する第２グレーティング端とを含み、
    前記第２導波路グレーティングのうち、前記第１グレーティング端に近位する領域における前記第２グレーティング幅は、前記第２グレーティングピッチの０％より大きくかつ３０％以下、または、前記第２グレーティングピッチの７０％より大きくかつ１００％未満である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  8. 前記第１導波路グレーティングは、第１グレーティングピッチと、第１グレーティング幅とを有しており、
    前記第１グレーティング幅は、前記第１グレーティングピッチの０．４倍以上０．６倍以下である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  9. 前記第１導波路グレーティングの第１グレーティングピッチは、前記第１光導波路から離れるにつれて減少している、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  10. 前記第１導波路グレーティングは、複数の段差を有する階段型グレーティングである、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  11. 前記複数の段差は、傾斜段差である、請求項１０に記載のグレーティングカプラ。
  12. 前記第１導波路グレーティングの第１グレーティングは、前記第１チップ頂面の平面視において、前記第１チップ端面に向けて膨らむ楕円弧の形状を有しており、
    前記第２導波路グレーティングの第２グレーティングは、前記第２チップ頂面の平面視において、前記第１チップ端面に向けて膨らむ楕円弧の形状を有している、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  13. 前記第１導波路グレーティングは、化合物半導体材料で形成されている第１コア層を含み、
    前記第２導波路グレーティングは、シリコンで形成されている第２コア層を含む、請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  14. 前記第１光導波路チップは、前記第１チップ端面上に設けられている反射防止膜をさらに含む、請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  15. 前記第１光導波路チップは、レーザ構造をさらに含み、
    前記第１光導波路は、前記レーザ構造と前記第１導波路グレーティングとの間に配置されており、
    前記レーザ構造は、前記第１光導波路に光学的に結合されている活性領域を含む、請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  16. 前記第１光導波路チップが載置されている第１マウントと、
    前記第２光導波路チップが載置されている第２マウントとをさらに備え、
    前記第２マウントの第２高さは、前記第１マウントの第１高さより低い、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  17. 前記第１光導波路チップは、前記第２チップ頂面上に載置されている、請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  18. 前記透明部材の第１屈折率と前記第２光入出射面を含む前記第２光導波路チップの最上部の第２屈折率との間の差は、０．２０以下である、請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載のグレーティングカプラ。
  19. 第１光導波路チップと、
    第２光導波路チップと、
    透明部材とを備えるグレーティングカプラであって、
    前記第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、前記第１基板頂面上に形成されている第１光導波路と、前記第１基板頂面上に形成されている第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、前記第１チップ底面とは反対側の第１チップ頂面と、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含み、
    前記第１導波路グレーティングは、前記第１光導波路に接続されており、かつ、前記第１光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、前記第２基板頂面上に形成されている第２光導波路と、前記第２基板頂面上に形成されている第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含み、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に接続されており、かつ、前記第２光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、前記第１導波路グレーティングに対して前記第１基板の側に配置されており、
    前記グレーティングカプラに入射する光は、前記第１チップ端面に沿って延在する前記第１光導波路チップの第１光入出射面と前記第２チップ頂面に沿って延在する前記第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、前記第１導波路グレーティングと前記第２導波路グレーティングとの間で結合され、
    前記グレーティングカプラの使用波長範囲内の前記光の光路は、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面との間において、前記透明部材によって充填されており、
    前記透明部材は、透明接着層と、透明ブロックとを含み、
    前記透明ブロックは、前記透明接着層により、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面とに接着され、
    前記透明部材は、前記透明部材が存在しない時と比較し、前記使用波長範囲内での前記グレーティングカプラに入射する光の入射位置の変化を減少させるよう構成してある、グレーティングカプラ。
  20. 第１光導波路チップと、
    第２光導波路チップと、
    透明部材とを備えるグレーティングカプラであって、
    前記第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、前記第１基板頂面上に形成されている第１光導波路と、前記第１基板頂面上に形成されている第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、前記第１チップ底面とは反対側の第１チップ頂面と、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含み、
    前記第１導波路グレーティングは、前記第１光導波路に接続されており、かつ、前記第１光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、前記第２基板頂面上に形成されている第２光導波路と、前記第２基板頂面上に形成されている第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含み、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に接続されており、かつ、前記第２光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、前記第１導波路グレーティングに対して前記第１基板の側に配置されており、
    前記グレーティングカプラに入射する光は、前記第１チップ端面に沿って延在する前記第１光導波路チップの第１光入出射面と前記第２チップ頂面に沿って延在する前記第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、前記第１導波路グレーティングと前記第２導波路グレーティングとの間で結合され、
    前記グレーティングカプラの使用波長範囲内の前記光の光路は、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面との間において、前記透明部材によって充填されており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に近位する第１グレーティング端と、前記第１チップ端面に近位する第２グレーティング端とを含み、
    前記第１導波路グレーティングで回折されて前記第２導波路グレーティングに進む前記光は、前記第２導波路グレーティングのうち、前記第１グレーティング端に近位する領域に結合される、グレーティングカプラ。
  21. 第１光導波路チップと、
    第２光導波路チップと、
    透明部材とを備えるグレーティングカプラであって、
    前記第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、前記第１基板頂面上に形成されている第１光導波路と、前記第１基板頂面上に形成されている第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、前記第１チップ底面とは反対側の第１チップ頂面と、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含み、
    前記第１導波路グレーティングは、前記第１光導波路に接続されており、かつ、前記第１光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、前記第２基板頂面上に形成されている第２光導波路と、前記第２基板頂面上に形成されている第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含み、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に接続されており、かつ、前記第２光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、前記第１導波路グレーティングに対して前記第１基板の側に配置されており、
    前記グレーティングカプラに入射する光は、前記第１チップ端面に沿って延在する前記第１光導波路チップの第１光入出射面と前記第２チップ頂面に沿って延在する前記第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、前記第１導波路グレーティングと前記第２導波路グレーティングとの間で結合され、
    前記グレーティングカプラの使用波長範囲内の前記光の光路は、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面との間において、前記透明部材によって充填されており、
    前記第２導波路グレーティングは、第２グレーティングピッチと、第２グレーティング幅とを有しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に近位する第１グレーティング端と、前記第１チップ端面に近位する第２グレーティング端とを含み、
    前記第２導波路グレーティングのうち、前記第１グレーティング端に近位する領域における前記第２グレーティング幅は、前記第２グレーティングピッチの０％より大きくかつ３０％以下、または、前記第２グレーティングピッチの７０％より大きくかつ１００％未満であり、
    前記透明部材は、前記透明部材が存在しない時と比較し、前記使用波長範囲内での前記グレーティングカプラに入射する光の入射位置の変化を減少させるよう構成してある、グレーティングカプラ。
  22. 第１光導波路チップと、
    第２光導波路チップと、
    透明部材とを備えるグレーティングカプラであって、
    前記第１光導波路チップは、第１基板頂面を含む第１基板と、前記第１基板頂面上に形成されている第１光導波路と、前記第１基板頂面上に形成されている第１導波路グレーティングと、第１チップ底面と、前記第１チップ底面とは反対側の第１チップ頂面と、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とに接続されている第１チップ端面とを含み、
    前記第１導波路グレーティングは、前記第１光導波路に接続されており、かつ、前記第１光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２光導波路チップは、第２基板頂面を含む第２基板と、前記第２基板頂面上に形成されている第２光導波路と、前記第２基板頂面上に形成されている第２導波路グレーティングと、第２チップ頂面とを含み、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第２光導波路に接続されており、かつ、前記第２光導波路より前記第１チップ端面に近位しており、
    前記第２導波路グレーティングは、前記第１チップ頂面と前記第１チップ底面とが互いに離間されている方向において、前記第１導波路グレーティングに対して前記第１基板の側に配置されており、
    前記グレーティングカプラに入射する光は、前記第１チップ端面に沿って延在する前記第１光導波路チップの第１光入出射面と前記第２チップ頂面に沿って延在する前記第２光導波路チップの第２光入出射面とを通って、前記第１導波路グレーティングと前記第２導波路グレーティングとの間で結合され、
    前記グレーティングカプラの使用波長範囲内の前記光の光路は、前記第１光入出射面と前記第２光入出射面との間において、前記透明部材によって充填されており、
    前記透明部材の第１屈折率と前記第２光入出射面を含む前記第２光導波路チップの最上部の第２屈折率との間の差は、０．２０以下である、グレーティングカプラ。
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