WO2012160980A1 - 光導波路型光終端器 - Google Patents

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WO2012160980A1
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core
optical waveguide
optical
light
waveguide type
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淳 牛田
中村　滋
重樹 高橋
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日本電気株式会社
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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/241—Light guide terminations
    • G02B6/243—Light guide terminations as light absorbers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12126—Light absorber

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide type optical terminator used in a waveguide type optical device used in the field of optical communication.
  • Information and communication networks represented by the Internet are spread all over the world as an indispensable infrastructure for people's lives.
  • As a technology supporting the Internet traffic there is an optical communication technology using an optical fiber.
  • Optical communication device using silicon platform that can use 1.3 ⁇ m band and 1.55 ⁇ m band in the optical fiber communication wavelength band realizes high density optical integrated circuit by CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) fabrication technology. As expected.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the waveguide type optical device manufacturing technology As a particularly important technology.
  • a large number of optical devices can be integrated, unlike an optical device manufactured by joining together bulk optical components. Therefore, the degree of freedom in designing the optical device is significantly improved.
  • a semiconductor device manufacturing technique can be used, a highly integrated device can be realized at low cost.
  • Examples of such waveguide type optical devices include an optical branching device, an optical combiner, a wavelength multiplexer / demultiplexer, an optical switch, an optical modulator, and a variable optical attenuator.
  • an optical branching device an optical combiner, a wavelength multiplexer / demultiplexer, an optical switch, an optical modulator, and a variable optical attenuator.
  • the optical device has an adverse effect on characteristics such as extinction ratio and crosstalk.
  • stray light or leakage light from a certain device adversely affects the characteristics of other optical devices.
  • this optical switch is composed of a Mach-Zehnder interferometer.
  • the light from the input port 1301 is branched into two by a directional coupler 1302, and the light between the two arms 1303a and 1303b is split.
  • the phase difference is controlled by the phase shifter 1304, the lights at the output ports 1306a and 1306b are turned on and off by joining the lights of both arms again using the directional coupler 1305.
  • the dummy port 1307 should have no input / output of light, but if a light reflection point occurs for some reason inside the device, there is a possibility of leakage light from the dummy port 1307.
  • Patent Document 3 It has also been proposed to produce a structure that scatters light at the tip of the dummy port.
  • Patent Document 3 When light is scattered, it becomes stray light, which has a serious problem of adversely affecting other optical devices such as reduction in extinction ratio and occurrence of crosstalk. Further, even if light can be scattered in the vertical direction instead of in the optical device plane, there is a possibility that it may be coupled to a light receiver placed in the package of the optical device, which is a serious problem.
  • the process of manufacturing the optical termination structure is complicated and difficult, the manufacturing cost is high, and reliability and performance variations are problematic. In some cases, the leaked light could not be completely blocked. Furthermore, a further problem to be noted is the problem of reflection at the interface between the optical waveguide and the optical termination structure.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it easier to block leaked light.
  • An optical waveguide type optical terminator includes a clad layer formed on a substrate and a portion formed of silicon formed on the clad layer and doped with impurities of 10 19 cm ⁇ 3 or more.
  • the optical waveguide structure is provided with at least a light absorption core, and is optically connected in series to an optical waveguide provided with a core made of silicon.
  • a light absorption core having a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more is optically connected in series to an optical waveguide having a core made of silicon. Therefore, it is possible to obtain an excellent effect that leakage light can be blocked more easily.
  • FIG. 1A is a configuration diagram showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1B is a configuration diagram showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1C is a configuration diagram showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 1D is a configuration diagram showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2E is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view showing a cross section in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2D is a cross-sectional view showing
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of another optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7A is a plan view showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view showing a configuration of another optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 11A is a plan view showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 8 of the present invention.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view showing a configuration of an optical switch including an optical waveguide type optical terminator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a configuration diagram showing a configuration of an optical switch realized by a Mach-Zehnder interferometer.
  • FIGS. 1A to 1D are configuration diagrams showing a configuration of an optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1A, 1C, and 1D are cross-sectional views.
  • FIG. 1B is a plan view. A cross section taken along line aa ′ in FIG. 1B is shown in FIG. 1A, and a cross section taken along line cc ′ in FIG. 1B is shown in FIG. 1C.
  • FIG. 1A is a cross section parallel to the waveguide direction
  • FIG. 1C is a cross section perpendicular to the waveguide direction.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 103 formed on the cladding layer 102 and including a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide having a core (main core) 105 made of silicon.
  • both the light absorption core 103 and the core 105 are formed on the cladding layer 102.
  • a cladding layer 104 is formed on the light absorbing core 103 and the core 105.
  • the cladding layer 104 is formed on the cladding layer 102 so as to cover the light absorbing core 103 and the core 105.
  • the clad layer 102 is formed on the substrate 101.
  • the light absorbing core 103 has a cross-sectional width and height of about 0.3 to 0.4 ⁇ m. The same applies to the core 105.
  • the width is a dimension in a direction parallel to the plane of the substrate 101 in a cross section perpendicular to the waveguide direction.
  • the height is a dimension perpendicular to the plane of the substrate 101 in a cross section perpendicular to the waveguide direction.
  • the light absorbing core 103 only needs to have at least about 10 19 cm ⁇ 3 of impurities introduced therein.
  • the impurity concentration may be in the range of 10 19 to 10 20 cm ⁇ 3 .
  • Light absorption occurs in the light absorption core 103 due to the presence of impurities.
  • the absorption coefficient of silicon is from 10 2 to 10 3 (1 / cm), so the absorption length is about several tens of ⁇ m to several hundreds of ⁇ m.
  • the impurity material boron, phosphorus, arsenic, or the like can be used.
  • the refractive index of silicon is about 3.45.
  • the refractive index of the light absorbing core 103 heavily doped with impurities is 3.35 + i at an impurity concentration of 10 20 cm ⁇ 3 at a wavelength of 1.55 ⁇ m. It is about 10 ⁇ 2 (i is an imaginary unit) (see Non-Patent Document 1). Therefore, in the optical coupling portion between the core 105 and the light absorption core 103, reflection due to the difference in refractive index can be reduced.
  • the light absorption core 103 of the optical waveguide type optical terminator in the present embodiment described above absorbs light
  • the light guided through the waveguide portion made up of the core 105 becomes the waveguide portion made up of the light absorption core 103.
  • the light is gradually extinguished while propagating through.
  • the light absorbing core 103 is formed to have the same thickness as the core 105, and the height from the substrate 101 to the upper surface thereof is the same. Therefore, for example, the light absorption core 103 and the core 105 can be formed (patterned) at the same time, and the manufacturing process can be greatly simplified.
  • the above-described configuration can be formed by using, for example, a well-known SOI (Silicon on Insulator) substrate.
  • the silicon base portion of the SOI substrate is the substrate 101
  • the buried insulating layer (SiO 2 ; layer thickness of 2 to 3 ⁇ m) of the SOI substrate is the cladding layer 102
  • the light absorption core 103 is formed by the SOI layer of the SOI substrate.
  • the clad layer 104 may be formed by depositing silicon oxide on the core formed in the SOI layer.
  • the optical waveguide type optical terminator is not limited to the channel waveguide formed by the light absorption core 103 having a rectangular cross section.
  • a rib waveguide having slab layers 132 on both sides of the light absorbing core 131 can be easily used.
  • the width and height of the cross section of the light absorbing core 131 may be about 1 to 2 ⁇ m.
  • FIGS. 2A to 2E are cross-sectional views showing cross sections in each step for explaining the method of manufacturing the optical waveguide type optical terminator according to the first embodiment of the present invention.
  • an SOI substrate is prepared, and as shown in FIG. 2A, the silicon base portion of the SOI substrate is the substrate 101, and the buried insulating layer is the cladding layer 102.
  • An SOI layer 201 is provided on the cladding layer 102.
  • impurities are introduced by ion implantation 202 to form an impurity-introduced silicon layer 203.
  • the region into which the impurity is introduced may be a region where the light absorption core 103 is formed.
  • an annealing process for activating the introduced impurities is also performed.
  • a resist pattern 204 is formed on the impurity-introduced silicon layer 203 by a known photolithography technique.
  • the resist pattern 204 is a mask for forming a core, and may be formed from the core formation region of the optical waveguide of the SOI layer other than the impurity-introduced silicon layer 203 to the core formation region constituting the optical waveguide type optical terminator. .
  • the light absorbing core 103 is formed by selectively removing the SOI layer by a known dry etching technique using the resist pattern 204 as a mask. At this time, the core 105 is simultaneously formed in a region not shown. Thereafter, the resist pattern 204 is removed.
  • a clad layer 104 is formed as shown in FIG. 2E.
  • the above-described lithography, etching, ion implantation, and annealing processes are standard processes for semiconductor manufacturing, and the manufacturing process can be simplified.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 2 of the present invention.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorbing core 303 formed on the cladding layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide.
  • the width of the light absorption core 303 is larger than that of the core 105.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • the light absorbing core 303 having a wider width since the light absorbing core 303 having a wider width is used, the light incident on the waveguide region (optical waveguide type optical terminator) formed by the light absorbing core 303 is transmitted in the waveguide direction.
  • the light intensity is also diffused in the lateral direction (width direction) to decrease (attenuate). Therefore, by widening the width, quenching can be performed at a short distance in the same waveguide direction.
  • the length of the light absorption core 303 in the waveguide direction can be shortened.
  • FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 403 formed on the clad layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide.
  • the width of the light absorbing core 403 is formed larger than that of the core 105.
  • the joint surface of the optical coupling portion between the light-absorbing core 403 and the core 105 is formed obliquely with an angle from the plane perpendicular to the waveguide direction.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • the joint surface of the optical coupling portion between the light-absorbing core 403 and the core 105 is inclined 45 ° from the surface perpendicular to the waveguide direction.
  • the bonding surface is formed perpendicular to the plane of the substrate.
  • FIGS. 5 and 6 are plan views showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 503 formed on the cladding layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide provided with a core 105. The width of the light absorbing core 503 is formed larger than that of the core 105.
  • the optical waveguide type optical terminator includes at least an optical absorption core 603 formed on the clad layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide provided with a core 105.
  • the width of the light absorption core 603 is larger than that of the core 105.
  • the optical coupling portion between the light-absorbing core 503 and the core 105 is formed in a tapered shape in plan view.
  • the core 105 is formed in a shape that gradually decreases in width toward the tip of the optical coupling portion.
  • the optical coupling portion between the light absorption core 603 and the core 105 is formed in a tapered shape in plan view.
  • the light absorption core 603 is formed in a shape that gradually decreases in width toward the tip of the optical coupling portion.
  • FIGS. 7A and 7B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the fifth embodiment of the present invention.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 703 formed on the clad layer 102 and having a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. It is used by optically connecting in series to an optical waveguide having a core 105 made of silicon. In the fifth embodiment, the width of the light absorption core 703 is formed larger than that of the core 105.
  • the light-absorbing core 703 is configured by alternately introducing introduction parts 731 into which impurities are introduced and non-introduction parts 732 to which impurities are not introduced.
  • each of the plurality of introduction portions 731 and each of the plurality of non-introduction portions 732 are alternately arranged in the optical waveguide direction.
  • the introduction portion 731 that is separated from the joint portion with the core 105 has a longer length in the waveguide direction.
  • the non-introducing portion 732 the non-introducing portion 732 closer to the joint portion with the core 105 is formed to have a longer length in the waveguide direction.
  • each of the plurality of introduction portions 731 in the optical waveguide direction is longer as the introduction portion 731 at a position away from the joint portion between the light absorbing core 703 and the core 105, and each of the plurality of non-introduction portions 732 is provided.
  • the length in the optical waveguide direction is longer as the non-introducing portion 732 is closer to the junction.
  • the light absorption core 703 is formed at the same height as the core 105, and other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • the optical waveguide type optical terminator of the fifth embodiment light incident on the optical waveguide type optical terminator gradually feels the introduction portion 731 in the light absorbing core 703. As a result, reflection of light incident on the light absorbing core 703 can be reduced.
  • the introduction portions 731 and the non-introduction portions 732 that are alternately arranged in the waveguide direction change the length in each waveguide direction with a size equal to or smaller than the wavelength of the light to be guided.
  • this structure can be easily controlled by a mask pattern for selectively introducing impurities.
  • the introduction part 731 is arranged at the optical coupling part (joint part) with the core 105, but the present invention is not limited to this, and the non-introduction part 732 is arranged. You may do it.
  • FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the sixth embodiment of the present invention.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 803 formed on the clad layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide.
  • the width of the light absorption core 803 is larger than that of the core 105.
  • the light absorption core 803 is configured by alternately introducing introduction parts 831 into which impurities are introduced and non-introduction parts 832 into which impurities are not introduced in the waveguide direction.
  • the introduction portion 831 that is separated from the joint portion with the core 105 has a longer length in the waveguide direction.
  • the non-introducing portion 832 the non-introducing portion 832 closer to the joint with the core 105 is formed to have a longer length in the waveguide direction.
  • the joint surface of the optical coupling portion between the light absorbing core 803 and the core 105 is formed obliquely with an angle from the plane perpendicular to the waveguide direction.
  • the interface between 831 and the non-introducing portion 832 is formed obliquely with an angle from a plane perpendicular to the waveguide direction.
  • the joint surface and each interface are inclined by 45 ° from the surface perpendicular to the waveguide direction.
  • the bonding surface and each interface are formed perpendicular to the plane of the substrate.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
  • the joint surface and each interface may be oblique, the reflection of the light guided through the waveguide made of the core 105 at the incident end face of the light absorbing core 803 can be further reduced.
  • the joint surface and interface mentioned above may be comprised from the curved surface.
  • FIG. 9 and FIG. 9 and 10 are plan views showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the optical waveguide type optical terminator has at least an optical absorption core 903 formed on the clad layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide provided with a core 105. The width of the light absorption core 903 is larger than that of the core 105.
  • the light absorption core 903 is configured by alternately introducing introduction portions 931 into which impurities are introduced and non-introduction portions 932 into which impurities are not introduced.
  • Each of the plurality of introduction portions 931 and each of the plurality of non-introduction portions 932 are alternately arranged in the optical waveguide direction.
  • the introduction portion 931 that is separated from the joint portion with the core 105 is formed to have a longer length in the waveguide direction.
  • the non-introducing portion 932 the non-introducing portion 932 closer to the joint portion with the core 105 is formed to have a longer length in the waveguide direction.
  • each of the plurality of introduction portions 931 in the optical waveguide direction is longer as the introduction portion 931 at a position away from the joint between the light absorbing core 903 and the core 105, and each of the plurality of non-introduction portions 932 is provided.
  • the length in the optical waveguide direction is longer as the non-introducing portion 932 is closer to the junction.
  • the optical waveguide type optical terminator includes at least a light absorption core 1003 formed on the clad layer 102 and made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. And optically connected in series to an optical waveguide provided with a core 105.
  • the width of the light absorbing core 1003 is larger than that of the core 105.
  • the light absorption core 1003 is configured by alternately introducing introduction portions 1031 into which impurities are introduced and non-introduction portions 1032 into which impurities are not introduced in the waveguide direction.
  • Each of the plurality of introduction parts 1031 and each of the plurality of non-introduction parts 1032 are alternately arranged in the optical waveguide direction.
  • the introduction portion 1031 that is separated from the joint portion with the core 105 has a longer length in the waveguide direction.
  • the non-introducing portion 1032 the non-introducing portion 1032 closer to the joint portion with the core 105 is formed to have a longer length in the waveguide direction.
  • each of the plurality of introduction portions 1031 in the optical waveguide direction is longer as the introduction portion 1031 at a position away from the joint between the light absorbing core 1003 and the core 105, and each of the plurality of non-introduction portions 1032 has an optical waveguide direction. Is longer as the non-introducing portion 1032 located closer to the joint portion.
  • the optical coupling portion between the light absorbing core 903 and the core 105 and the interface between each introducing portion 831 and the non-introducing portion 832 are formed in a tapered shape in plan view.
  • the core 105 is formed in a shape that gradually decreases in width toward the tip of the optical coupling portion.
  • the optical coupling portion between the light-absorbing core 1003 and the core 105 and the interfaces of the introduction portions 931 and the non-introduction portions 932 are formed in a tapered shape in plan view.
  • the light absorbing core 1003 is formed in a shape that gradually decreases in width toward the tip of the optical coupling portion.
  • the reflection at the incident end face of the light absorption core 903 or the light absorption core 1003 of the light guided through the waveguide made of the core 105 is further reduced.
  • the joint surface may be formed of a curved surface.
  • FIGS. 11A and 11B are a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of the optical waveguide type optical terminator according to the eighth embodiment of the present invention.
  • This optical waveguide type optical terminator has an optical waveguide structure including at least a light absorption core 1103 formed on the cladding layer 102 and including a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more. These are arranged in parallel with an optical waveguide having a core 105 made of silicon to become a directional coupler.
  • the light from the optical waveguide constituted by the core 105 is coupled to the light absorbing core 1103 to cause light absorption.
  • the directional coupler By using the directional coupler, light gradually shifts from the core 105 to the light absorption core 1103, so that reflection of light by the light absorption core 1103 can be reduced.
  • each core is not limited to a rectangular waveguide (channel waveguide) but may be a rib waveguide.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof is omitted.
  • FIG. 12 is a plan view showing a configuration of an optical switch including an optical waveguide type optical terminator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12A is a plan view showing an enlarged portion.
  • a light absorption core 1103 including a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more is connected in series at the output end of the dummy port 1207.
  • the light from the input port 1201 is branched into two by the directional coupler 1202, and the phase difference of the light between the two arms 1203 a and 1203 b is controlled by the phase shifter 1204, and then again directed.
  • the lights at the output ports 1206a and 1206b are turned on and off.
  • the light absorbing core 1103 is connected in series and terminated at the dummy port 1207, even if light leaking to the dummy port 1207 is generated, it is absorbed by the light absorbing core 1103. As a result, leakage light and stray light can be prevented.
  • the optical waveguide type optical terminator connected to the dummy port 1207 may be the optical waveguide type optical terminator in any of the above-described embodiments.
  • the light-absorbing core 1103 may have a linear structure, and may of course include a curved waveguide. By installing the bent waveguide and folding the waveguide, the installation area of the optical waveguide type optical terminator can be reduced.
  • Appendix 1 A clad layer formed on the substrate, and a light-absorbing core formed on the clad layer and including a portion made of silicon into which impurities are introduced at 10 19 cm ⁇ 3 or more, a main core made of silicon An optical waveguide type optical terminator optically connected in series to an optical waveguide provided.
  • Appendix 2 The optical waveguide type optical terminator according to appendix 1, wherein the cross-sectional shape of the light absorption core is the same as that of the core.
  • Appendix 3 The optical waveguide type optical terminator according to appendix 2, wherein the core and the light absorbing core are formed at the same distance from the substrate.
  • Appendix 4 The optical waveguide type optical terminator according to any one of appendices 1 to 3, wherein the optical absorption core has a lower average surface density of impurities as it is closer to a connection surface with the core.
  • Type optical terminator The optical waveguide type optical terminator according to any one of appendices 1 to 3, wherein the optical absorption core has a lower average surface density of impurities as it is closer to a connection surface with the core.

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Abstract

　クラッド層（１０２）の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コア（１０３）を少なくとも備えて光導波路構造とされ、シリコンからなるコア（１０５）を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。光吸収コア（１０３）は、少なくとも不純物が１０19ｃｍ-3程度導入されていればよい。例えば、不純物濃度は、１０19～１０20ｃｍ-3の範囲とされていればよい。不純物の存在により、光吸収コア（１０３）では、光の吸収が起こる。

Description

光導波路型光終端器
　本発明は、光通信分野において利用される導波路型光デバイスで用いられる光導波路型光終端器に関する。
　インターネットに代表される情報通信ネットワークは、人々の生活に欠くことのできないインフラとして世界中に張り巡らされている。このインターネットのトラフィックを支えている技術として、光ファイバを用いた光通信技術がある。光ファイバ通信波長帯の中でも１．３μｍ帯および１．５５μｍ帯が利用可能なシリコンプラットフォームを用いた光通信デバイスは、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）作製技術により高密度な光集積回路を実現するものとして期待されている。
　このような光通信技術の中でも特に重要な技術として導波路型光デバイス作製技術がある。導波路型光デバイスでは、バルクの光学部品のつなぎ合わせで作製される光デバイスとは異なり、多数の光デバイスを集積することが可能である。従って、光デバイスの設計自由度が格段に向上する。さらには、半導体デバイスの作製技術を利用できるので、低コストで高集積なデバイスが実現可能である。
　こうした導波路型光デバイスの例としては、光分岐器、光合流器、波長合分波器、光スイッチ、光変調器、可変光減衰器などがある。しかしながら、これらの導波路型光デバイスにおいて迷光や漏洩光が生じた際に、光デバイスの消光比やクロストークなどの特性に悪影響を与えるという問題がある。また、単一のデバイスだけでなく光デバイスを多数集積した場合に、あるデバイスからの迷光や漏洩光が、他の光デバイスの特性に悪影響を与えるという問題が生じる。
　このような場合の具体例として、マッハツェンダー干渉計で実現した光スイッチがある。この光スイッチでは、図１３に示すように、マッハツェンダー干渉計から構成され、入力ポート１３０１からの光を方向性結合器１３０２で２分岐し、２本のアーム１３０３ａ，１３０３ｂの間での光の位相差を、位相シフタ１３０４により制御した後、再び方向性結合器１３０５を用いて両アームの光を合流することにより、出力ポート１３０６ａ，１３０６ｂでの光をオンオフする。この時、ダミーポート１３０７では、光の入出力はない筈であるが、デバイス内部で何らかの理由により光の反射点が生じた場合には、ダミーポート１３０７からの漏洩光が生じる可能性がある。
　この漏洩光が導波路に再結合すると、消光比やクロストークなどの光デバイスの特性を劣化させるという問題が生じるため、何らかの方法でダミーポート１３０７での光を完全に消して光終端する必要が生じる。
　これまでに提案されている光終端器としては、ダミーポートの先端に、導波路に対して角度をもつ溝を設け、この溝にカーボンブラックなどの光吸収材料を後から充填する構造が提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。しかしながら、この方法では、溝を形成し、また、形成した溝に光吸収材料を充填するなど、工程が煩雑となり、また、剥離するなど作製が難しかった。従って、高コストになり、また、信頼性や性能ばらつきなどの課題が大きな問題であった。
　また、ダミーポートの先端に光を散乱させる構造を作製することが提案されている（特許文献３）。しかしながら、光を散乱させると迷光となってしまい、消光比の低下やクロストークの発生など他の光デバイスに悪影響を与えるという大きな問題があった。また、光デバイス面内ではなく、上下方向に光を散乱させることができたとしても、光デバイスのパッケージ内に置かれた受光器などに結合する可能性があり大きな問題であった。
　また、ダミーポートとつながる導波路のコアを先細りテーパーにして光をコアから漏れさせて、この周りを覆う金属などで光吸収させる構造が提案されている（特許文献４）。しかしながら、この技術では、導波路コアを先細りテーパーにする工程の条件が厳しく、先細りテーパーは作製しにくいという問題があった。
特開２００８―１７６１４５号公報 特開２００９―２８２４４９号公報 特開２０１０－１８１９０６号公報 特開２０１０－１８６１３２号公報
R.A.Soref and B.R.Bennett, "Electrooptical Effect in Silicon", IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.QE-23, no.1, pp.123-129, 1987.
　以上に説明したように、関連する技術では、光終端の構造を作製する工程が煩雑で困難であり、製造コストが高く、また、信頼性や性能ばらつきが問題となっていた。また、完全に漏洩光を遮断できない場合もあった。さらに、特筆すべきさらなる課題としては、光導波路と光終端構造との界面における反射の問題がある。特許文献２においては、光導波路の屈折率（例えばＳｉでｎ＝３．４５程度）と光終端器の屈折率（例えばカーボンブラックで ｎ＝１．８＋i７程度）が異なるため、これらをつなぐ界面での反射や散乱により、反射率を十分に抑制することが難しく、完全に漏洩光を遮断することが容易ではない。
　本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より容易に漏洩光を遮断できるようにすることを目的とする。
　本発明に係る光導波路型光終端器は、基板の上に形成されたクラッド層と、クラッド層の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コアとを少なくとも備えて光導波路構造とされ、シリコンからなるコアを備える光導波路に直列に光接続して用いられる。
　以上説明したように、本発明によれば、不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コアを、シリコンからなるコアを備える光導波路に直列に光接続しているので、より容易に漏洩光を遮断できるようになるという優れた効果が得られる。
図１Ａは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の構成を示す構成図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の構成を示す構成図である。 図１Ｃは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の構成を示す構成図である。 図１Ｄは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の構成を示す構成図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。 図２Ｄは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。 図２Ｅは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。 図３は、本発明の実施の形態２における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図４は、本発明の実施の形態３における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図５は、本発明の実施の形態４における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図６は、本発明の実施の形態４における他の光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図７Ａは、本発明の実施の形態５における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図７Ｂは、本発明の実施の形態５における光導波路型光終端器の構成を示す断面図である。 図８は、本発明の実施の形態６における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図９は、本発明の実施の形態７における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図１０は、本発明の実施の形態７における他の光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図１１Ａは、本発明の実施の形態８における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。 図１１Ｂは、本発明の実施の形態８における光導波路型光終端器の構成を示す断面図である。 図１２は、本発明の実施の形態における光導波路型光終端器を備える光スイッチの構成を示す平面図である。 図１３は、マッハツェンダー干渉計で実現した光スイッチの構成を示す構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
[実施の形態１]
　はじめに、本発明の実施の形態１について図１Ａ～図１Ｄを用いて説明する。図１Ａ～図１Ｄは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の構成を示す構成図である。図１Ａ，図１Ｃ，図１Ｄは、断面図である。また、図１Ｂは平面図である。図１Ｂのａａ’線の断面を図１Ａに示し、図１Ｂのｃｃ’線の断面を図１Ｃに示している。図１Ａは、導波方向に平行な断面であり、図１Ｃは導波方向に垂直な断面である。
　この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コア１０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、シリコンからなるコア（主コア）１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。本実施の形態では、光吸収コア１０３およびコア１０５は、いずれもクラッド層１０２の上に形成されている。また、光吸収コア１０３およびコア１０５の上には、クラッド層１０４が形成されている。クラッド層１０４は、クラッド層１０２の上で、光吸収コア１０３およびコア１０５を覆うように形成されている。また、クラッド層１０２は、基板１０１の上に形成されている。
　光吸収コア１０３は、断面の幅および高さが、０．３～０．４μｍ程度である。これは、コア１０５も同様である。なお、本書において、幅は、導波方向に垂直な断面で、基板１０１の平面に平行な方向の寸法である。また、高さは、導波方向に垂直な断面で、基板１０１の平面の法線方向の寸法である。
　また、光吸収コア１０３は、少なくとも不純物が１０19ｃｍ-3程度導入されていればよい。例えば、不純物濃度は、１０19～１０20ｃｍ-3の範囲とされていればよい。不純物の存在により、光吸収コア１０３では、光の吸収が起こる。上述した不純物濃度では、シリコンの吸収係数は１０の２乗から１０の３乗（１／ｃｍ）であるので、吸収長は数１０μｍから数百μｍ程度となる。不純物材料としては、ホウ素、リン、砒素などを用いることができる。
　シリコンの屈折率は３．４５程度であり、上述したように不純物をヘビードープされた光吸収コア１０３の屈折率は、１０20ｃｍ-3の不純物濃度の場合、波長１．５５μｍにおいて、３．３５＋ｉ １０-2（ｉは虚数単位） 程度である（非特許文献１参照）。従って、コア１０５と光吸収コア１０３との光結合部においては、屈折率差による反射を小さくすることができる。
　上述した本実施の形態における光導波路型光終端器の光吸収コア１０３は、光を吸収するので、コア１０５からなる導波路部分を導波してきた光は、光吸収コア１０３からなる導波路部分を伝搬しながら徐々に消光されていく。また、本実施の形態では、光吸収コア１０３を、コア１０５と同じ厚さに形成しており、基板１０１からこれらの上面までの高さを同一としている。このため、例えば、光吸収コア１０３およびコア１０５は、同時に形成（パターニング）することが可能であり、作製プロセスを大幅に簡略化することができる。
　上述した構成は、例えば、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いることで形成できる。ＳＯＩ基板のシリコン基部を基板１０１とし、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層（ＳｉＯ2；層厚２～３μｍ ）をクラッド層１０２とし、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層で光吸収コア１０３を形成すればよい。また、ＳＯＩ層に形成したコアの上に、酸化シリコンを堆積することで、クラッド層１０４とすればよい。
　また、光導波路型光終端器は、上述したように、矩形の断面形状の光吸収コア１０３によるチャネル導波路に限るものではない。例えば、図１Ｄに示すように、光吸収コア１３１の両脇にスラブ層１３２を備えるリブ導波路であっても容易。この場合、光吸収コア１３１の断面の幅および高さは、１～２μｍ程度とすればよい。
　次に、実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法について、図２Ａ～図２Ｅを用いて説明する。図２Ａ～図２Ｅは、本発明の実施の形態１における光導波路型光終端器の製造方法を説明するための各工程における断面を示す断面図である。
　まず、ＳＯＩ基板を用意し、図２Ａに示すように、ＳＯＩ基板のシリコン基部を基板１０１とし、埋め込み絶縁層をクラッド層１０２とする。クラッド層１０２の上には、ＳＯＩ層２０１が設けられている。
　次に、図２Ｂに示すように、イオン注入２０２により不純物を導入して不純物導入シリコン層２０３を形成する。不純物を導入する領域は、光吸収コア１０３を形成する領域とすればよい。イオン注入を行った後、導入された不純物を活性化するためのアニール処理も行う。
　次に、図２Ｃに示すように、不純物導入シリコン層２０３の上に、公知のフォトリソグラフィー技術により、レジストパターン２０４を形成する。レジストパターン２０４は、コアを形成するためのマスクであり、不純物導入シリコン層２０３以外のＳＯＩ層の光導波路のコア形成領域から、光導波路型光終端器を構成するコア形成領域にかけて形成すればよい。
　次に、レジストパターン２０４をマスクとしてＳＯＩ層を、公知のドライエッチング技術により選択的にエッチング除去することで、図２Ｄに示すように、光吸収コア１０３を形成する。このとき、図示しない領域に、コア１０５も同時に形成される。この後、レジストパターン２０４は除去する。
　次に、例えば、よく知られたＣＶＤ法により酸化シリコンを堆積することで、図２Ｅに示すように、クラッド層１０４を形成する。上述したリソグラフィー技術、エッチング技術、イオン注入、およびアニール処理のプロセスは、半導体製造の標準プロセスであり、作製プロセスが簡単化できる。
[実施の形態２]
　次に、本発明の実施の形態２について図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施の形態２における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア３０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。実施の形態２では、光吸収コア３０３の幅が、コア１０５より大きく形成されている。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
　実施の形態２によれば、より幅広とした光吸収コア３０３を用いているので、光吸収コア３０３よりなる導波路の領域（光導波路型光終端器）に入射した光は、導波方向に対して横方向(幅方向)にも拡散して光強度が低下（減衰）する。従って、幅を広くすることで、同じ導波方向により短い距離で消光が可能となる。この結果、実施の形態２によれば、光吸収コア３０３の導波方向の長さを短くすることができるようになる。
[実施の形態３]
　次に、本発明の実施の形態３について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態３における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア４０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。実施の形態３では、光吸収コア４０３の幅が、コア１０５より大きく形成されている。加えて、実施の形態３では、光吸収コア４０３とコア１０５との光結合部の接合面が、導波方向に垂直な面より角度を有して斜めに形成されている。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
　例えば、光吸収コア４０３とコア１０５との光結合部の接合面が、導波方向に垂直な面より４５°傾斜している。なお、接合面は、基板の平面に対して垂直に形成されている。このように接合面を斜めにすることで、コア１０５よりなる導波路を導波してきた光の、光吸収コア４０３の入射端面における反射を、さらに低減させることができる。なお、上述した接合面は、曲面から構成されていてもよい。
[実施の形態４]
　次に、本発明の実施の形態４について図５および図６を用いて説明する。図５および図６は、本発明の実施の形態４における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。図５において、光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア５０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。光吸収コア５０３の幅は、コア１０５より大きく形成されている。
　また、図６において、光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア６０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。光吸収コア６０３の幅は、コア１０５より大きく形成されている。
　実施の形態４では、光吸収コア５０３とコア１０５との光結合部を、平面視テーパー状に形成している。この場合、コア１０５が、光結合部の先端にかけて、徐々に幅が狭くなる形状に形成されている。同様に、光吸収コア６０３とコア１０５との光結合部を、平面視テーパー状に形成している。この場合、光吸収コア６０３が、光結合部の先端にかけて、徐々に幅が狭くなる形状に形成されている。これらの構成とすることにより、前述した実施の形態３と同様に、コア１０５よりなる導波路を導波してきた光の、光吸収コア５０３または光吸収コア６０３の入射端面における反射を、さらに低減させることができる。なお、本実施の形態においても、接合面は、曲面から構成されていてもよい。
[実施の形態５]
　次に、本発明の実施の形態５について図７Ａおよび図７Ｂを用いて説明する。図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の実施の形態５における光導波路型光終端器の構成を示す平面図および断面図である。
　この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コア７０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、シリコンからなるコア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。実施の形態５では、光吸収コア７０３の幅が、コア１０５より大きく形成されている。
　加えて、光吸収コア７０３を、不純物を導入した導入部７３１と不純物を導入していない非導入部７３２とを、導波方向に交互に配置して構成している。言い換えると、複数の導入部７３１の各々と複数の非導入部７３２の各々が、光導波方向に交互に配置されている。また、導入部７３１に関しては、コア１０５との接合部より離れる導入部７３１ほど、導波方向の長さが長く形成されている。一方、非導入部７３２に関しては、コア１０５との接合部に近い非導入部７３２ほど、導波方向の長さが長く形成されている。言い換えると、複数の導入部７３１の各々の光導波方向の長さは、光吸収コア７０３とコア１０５との接合部より離れた位置の導入部７３１ほど長く、複数の非導入部７３２の各々の光導波方向の長さは、上記接合部に近い位置の非導入部７３２ほど長い。このように構成することで、光吸収コア７０３は、コア１０５との接続面に近くなるほど不純物の平均面密度が低下する状態にできる。
　なお、例えば、光吸収コア７０３は、コア１０５と同じ高さに形成されるなど、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
　実施の形態５の光導波路型光終端器によれば、光導波路型光終端器に入射した光は、光吸収コア７０３において導入部７３１を徐々に感じることになる。この結果、光吸収コア７０３に入射する光の反射を低減できる。ここで、導波方向に交互に配置する導入部７３１および非導入部７３２は、導波させる光の波長以下のサイズで、各々の導波方向の長さを変化させる。この構造は、不純物を選択的に導入するためのマスクパターンにより、容易に制御することが可能であることは、当業者であれば容易に想到し得る。なお、図７Ａおよび図７Ｂでは、コア１０５との光結合部（接合部）には、導入部７３１が配置されるようにしたが、これに限るものではなく、非導入部７３２が配置されるようにしてもよい。
[実施の形態６]
　次に、本発明の実施の形態６について図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態６における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア８０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。
　実施の形態６では、光吸収コア８０３の幅が、コア１０５より大きく形成されている。また、光吸収コア８０３は、不純物を導入した導入部８３１と不純物を導入していない非導入部８３２とを、導波方向に交互に配置して構成されている。また、導入部８３１に関しては、コア１０５との接合部より離れる導入部８３１ほど、導波方向の長さが長く形成されている。一方、非導入部８３２に関しては、コア１０５との接合部に近い非導入部８３２ほど、導波方向の長さが長く形成されている。
　加えて、実施の形態６では、光吸収コア８０３とコア１０５との光結合部の接合面が、導波方向に垂直な面より角度を有して斜めに形成され、同様に、各導入部８３１および非導入部８３２の界面が、導波方向に垂直な面より角度を有して斜めに形成されている。例えば、接合面および各界面が、導波方向に垂直な面より４５°傾斜している。なお、接合面および各界面は、基板の平面に対して垂直に形成されている。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、説明は省略する。
　このように接合面および各界面を斜めにすることで、コア１０５よりなる導波路を導波してきた光の、光吸収コア８０３の入射端面における反射を、さらに低減させることができる。なお、上述した接合面および界面は、曲面から構成されていてもよい。
[実施の形態７]
　次に、本発明の実施の形態７について図９および図１０を用いて説明する。図９および図１０は、本発明の実施の形態７における光導波路型光終端器の構成を示す平面図である。図９において、光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア９０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。光吸収コア９０３の幅は、コア１０５より大きく形成されている。
　また、光吸収コア９０３は、不純物を導入した導入部９３１と不純物を導入していない非導入部９３２とを、導波方向に交互に配置して構成されている。複数の導入部９３１の各々と複数の非導入部９３２の各々が、光導波方向に交互に配置されている。また、導入部９３１に関しては、コア１０５との接合部より離れる導入部９３１ほど、導波方向の長さが長く形成されている。一方、非導入部９３２に関しては、コア１０５との接合部に近い非導入部９３２ほど、導波方向の長さが長く形成されている。言い換えると、複数の導入部９３１の各々の光導波方向の長さは、光吸収コア９０３とコア１０５との接合部より離れた位置の導入部９３１ほど長く、複数の非導入部９３２の各々の光導波方向の長さは、上記接合部に近い位置の非導入部９３２ほど長い。
　また、図１０において、光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された光吸収コア１００３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、コア１０５を備える光導波路に直列に光接続して用いられる。光吸収コア１００３の幅は、コア１０５より大きく形成されている。
　また、光吸収コア１００３は、不純物を導入した導入部１０３１と不純物を導入していない非導入部１０３２とを、導波方向に交互に配置して構成されている。複数の導入部１０３１の各々と複数の非導入部１０３２の各々が、光導波方向に交互に配置されている。また、導入部１０３１に関しては、コア１０５との接合部より離れる導入部１０３１ほど、導波方向の長さが長く形成されている。一方、非導入部１０３２に関しては、コア１０５との接合部に近い非導入部１０３２ほど、導波方向の長さが長く形成されている。複数の導入部１０３１の各々の光導波方向の長さは、光吸収コア１００３とコア１０５との接合部より離れた位置の導入部１０３１ほど長く、複数の非導入部１０３２の各々の光導波方向の長さは、上記接合部に近い位置の非導入部１０３２ほど長い。
　実施の形態７では、光吸収コア９０３とコア１０５との光結合部および各導入部８３１および非導入部８３２の界面を、平面視テーパー状に形成している。この場合、コア１０５が、光結合部の先端にかけて、徐々に幅が狭くなる形状に形成されている。同様に、光吸収コア１００３とコア１０５との光結合部および各導入部９３１および非導入部９３２の界面を、平面視テーパー状に形成している。この場合、光吸収コア１００３が、光結合部の先端にかけて、徐々に幅が狭くなる形状に形成されている。これらの構成とすることにより、前述した実施の形態６と同様に、コア１０５よりなる導波路を導波してきた光の、光吸収コア９０３または光吸収コア１００３の入射端面における反射を、さらに低減させることができる。なお、本実施の形態においても、接合面は、曲面から構成されていてもよい。
[実施の形態８]
　次に、本発明の実施の形態８について、図１１Ａおよび図１１Ｂを用いて説明する。図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の実施の形態８における光導波路型光終端器の構成を示す平面図および断面図である。
　この光導波路型光終端器は、クラッド層１０２の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コア１１０３を少なくとも備えて光導波路構造とされ、シリコンからなるコア１０５を備える光導波路に対して並列に配置し、方向性結合器となる状態にされている。
　コア１０５より構成される光導波路からの光は、光吸収コア１１０３へ結合することにより光吸収が起こる。方向性結合器とすることで、コア１０５から光吸収コア１１０３へ徐々に光が移行していくことから、光吸収コア１１０３による光の反射を低減することが可能である。
　ここで、光吸収コア１１０３の先端を平面視テーパー状としているが、これに限るものではなく、曲がり導波路構造としてもよい。実施の形態８においても、各コアは、矩形導波路（チャネル導波路）に限らず、リブ導波路であってもよい。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
　次に、本発明に係る光導波路型光終端器を、マッハツェンダー干渉計から構成された光スイッチに対応させた例について、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の実施の形態における光導波路型光終端器を備える光スイッチの構成を示す平面図である。また、図１２の（ａ）は、部分を拡大して示す平面図である。
　この光スイッチでは、ダミーポート１２０７の出力端に、不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コア１１０３を直列接続して備えている。
　この光スイッチでは、入力ポート１２０１からの光を方向性結合器１２０２で２分岐し、２本のアーム１２０３ａ，１２０３ｂの間での光の位相差を、位相シフタ１２０４により制御した後、再び方向性結合器１２０５を用いて両アームの光を合流することにより、出力ポート１２０６ａ，１２０６ｂでの光をオンオフする。この時、ダミーポート１２０７では、光吸収コア１１０３が直列に接続して終端されているので、ダミーポート１２０７への漏洩光が発生しても、光吸収コア１１０３で吸収される。この結果、漏洩光や迷光を防ぐことができる。
　なお、ダミーポート１２０７に接続する光導波路型光終端器は、前述したいずれの実施の形態における光導波路型光終端器でもよい。光吸収コア１１０３は、直線構造としてもよく、また、曲がり導波路が含まれていてももちろん構わない。曲がり導波路を組み込んで導波路を折り畳むことで、光導波路型光終端器の設置領域を小さくすることができる。
　なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
　この出願は、２０１１年５月２４日に出願された日本出願特願２０１１－１１５５２０号を基礎とする優先権を主張し、その開示のすべてをここに取り込む。
　上記実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されるが、以下には限られない。
（付記１）
　基板の上に形成されたクラッド層と、クラッド層の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コアとが、シリコンからなる主コアを備える光導波路に直列に光接続されることを特徴とする光導波路型光終端器。
（付記２）
　付記１記載の光導波路型光終端器において、光吸収コアの断面形状は、コアと同じ断面形状とされていることを特徴とする光導波路型光終端器。
（付記３）
　付記２記載の光導波路型光終端器において、コアおよび光吸収コアは、基板より同じ距離離間して形成されていることを特徴とする光導波路型光終端器。
（付記４）
　付記１～３のいずれか１項に記載の光導波路型光終端器において、光吸収コアは、コアとの接続面に近くなるほど不純物の平均面密度が低下していることを特徴とする光導波路型光終端器。
（付記５）
　付記４記載の光導波路型光終端器において、光吸収コアは、不純物が導入された導入部と不純物が導入されていない非導入部とを備え、複数の導入部の各々と複数の非導入部の各々は、光導波方向に交互に配置され、複数の導入部の各々の光導波方向の長さは、光吸収コアと主コアとの接合部より離れた位置の導入部ほど長く、複数の非導入部の各々の光導波方向の長さは、接合部に近い位置の非導入部ほど長いことを特徴とする光導波路型光終端器。
　１０１…基板、１０２…クラッド層、１０３…光吸収コア、１０４…クラッド層、１０５…コア。

Claims (5)

  1. 　基板の上に形成されたクラッド層と、
    　前記クラッド層の上に形成されて不純物が１０19ｃｍ-3以上導入されたシリコンから構成された部分を備える光吸収コアと
    　が、シリコンからなる主コアを備える光導波路に直列に光接続される
    　ことを特徴とする光導波路型光終端器。
  2. 　請求項１記載の光導波路型光終端器において、
    　前記光吸収コアの断面形状は、前記主コアと同じ断面形状とされていることを特徴とする光導波路型光終端器。
  3. 　請求項２記載の光導波路型光終端器において、
    　前記主コアおよび前記光吸収コアは、前記基板より同じ距離離間して形成されていることを特徴とする光導波路型光終端器。
  4. 　請求項１記載の光導波路型光終端器において、
    　前記光吸収コアは、前記主コアとの接続面に近くなるほど不純物の平均面密度が低下していることを特徴とする光導波路型光終端器。
  5. 　請求項４記載の光導波路型光終端器において、
    　前記光吸収コアは、
    　不純物が導入された導入部と不純物が導入されていない非導入部とを備え、
    　複数の前記導入部の各々と複数の前記非導入部の各々は、光導波方向に交互に配置され、
    　複数の前記導入部の各々の光導波方向の長さは、前記光吸収コアと前記主コアとの接合部より離れた位置の導入部ほど長く、
    　複数の前記非導入部の各々の光導波方向の長さは、前記接合部に近い位置の非導入部ほど長い
    　ことを特徴とする光導波路型光終端器。
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