WO2016031096A1 - 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法 - Google Patents

光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2016031096A1
WO2016031096A1 PCT/JP2015/000740 JP2015000740W WO2016031096A1 WO 2016031096 A1 WO2016031096 A1 WO 2016031096A1 JP 2015000740 W JP2015000740 W JP 2015000740W WO 2016031096 A1 WO2016031096 A1 WO 2016031096A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical waveguide
optical
curved
terminator
waveguide
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/000740
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
裕幸 山崎
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP2016544904A priority Critical patent/JPWO2016031096A1/ja
Priority to CN201580046051.0A priority patent/CN106662708A/zh
Priority to US15/506,553 priority patent/US10031310B2/en
Publication of WO2016031096A1 publication Critical patent/WO2016031096A1/ja

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/44Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
    • G02B6/4439Auxiliary devices
    • G02B6/4471Terminating devices ; Cable clamps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/122Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/241Light guide terminations
    • G02B6/243Light guide terminations as light absorbers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4287Optical modules with tapping or launching means through the surface of the waveguide
    • G02B6/4289Optical modules with tapping or launching means through the surface of the waveguide by inducing bending, microbending or macrobending, to the light guide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14External cavity lasers
    • H01S5/141External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/142External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/12004Combinations of two or more optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light 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
    • G02B6/12007Light 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 forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures

Definitions

  • the present invention relates to an optical element, a terminator, a wavelength tunable laser device, and an optical element manufacturing method.
  • One is when the exit end of the optical waveguide coincides with the end face of the optical device.
  • the reflection light at the emission end is reduced by applying an antireflection coating to the end face.
  • a method for realizing a low reflection structure by arranging optical waveguides is also known.
  • the light reflected from the end face can be reduced by arranging the optical waveguide obliquely rather than perpendicularly to the end face.
  • the refractive index of the cladding and the equivalent refractive index of the optical waveguide can be made closer by forming the end of the optical waveguide into a tapered shape. Thereby, the Fresnel reflection in an edge part can be suppressed and reflected light can be reduced.
  • This method is effective when the refractive index difference between the core (optical waveguide) and the clad is small, such as a silica optical waveguide.
  • a terminator for terminating the optical waveguide inside the optical device.
  • OTDR Optical Time Domain Reflexometer
  • an optical fiber having a terminator is connected to the end of the optical fiber to be measured, and the intensity change of the return light measured at the end of the optical fiber to be measured is reduced.
  • Patent Document 1 As a result, it is possible to accurately detect breakage or bending near the end of the optical fiber to be measured.
  • the inventor has found that the above-described method in the case where the end of the optical waveguide is located inside the optical device has the following problems.
  • the refractive index of the core and the refractive index of the cladding are significantly different as in a silicon optical waveguide, it is difficult to sufficiently suppress the reflected light even if the end portion of the optical waveguide is tapered.
  • the Fresnel reflection can be sufficiently suppressed if the width of the optical waveguide is gradually narrowed to be, for example, about several nm.
  • the width of the optical waveguide can only be reduced to about 100 nm. Therefore, a structure capable of low reflection of the silicon optical waveguide is required regardless of the width of the silicon optical waveguide.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize an optical element capable of suppressing the reflected light at the end of the optical waveguide regardless of the width of the optical waveguide.
  • An optical element according to one embodiment of the present invention is formed on a substrate, and an optical waveguide through which light propagates, and input light that is formed on the substrate and connected to one end of the optical waveguide, and is input from the optical waveguide. And a terminator that attenuates the input light by propagating the input light through the curved optical waveguide.
  • a terminator includes a curved optical waveguide having a curvature that is formed to be connected to one end of an optical waveguide and causes bending loss in input light input from the optical waveguide.
  • the input light is attenuated by propagating through the curved optical waveguide.
  • a wavelength tunable laser device includes a laser oscillation unit that outputs laser light from an end surface, and a wavelength adjustment unit that adjusts the wavelength of the laser light, and the wavelength adjustment unit includes the laser oscillation A mirror constituting a laser resonator with the end face of the part, a ring resonator inserted in the laser resonator and having a variable effective refractive index with respect to the laser light, the end face of the wavelength adjusting part, A first optical waveguide connecting the mirror and the ring resonator and an open end of the first optical waveguide are formed, and bending loss occurs in input light input from the first optical waveguide.
  • a terminator that attenuates the input light by propagating the input light through the curved optical waveguide, and the curvature of the curved optical waveguide includes the ring resonator. Composing light It is smaller than the curvature of the waveguide.
  • An optical element manufacturing method includes a curved optical waveguide having a curvature that generates a bending loss in input light input from the optical waveguide by forming an optical waveguide through which light propagates on a substrate. Then, a terminator for attenuating the input light by propagating the input light through the curved optical waveguide is formed on the substrate so as to be connected to one end of the optical waveguide.
  • the present invention it is possible to realize an optical element capable of suppressing the reflected light at the end of the optical waveguide regardless of the width of the optical waveguide.
  • FIG. 3 is a top view of a main part of the optical device according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of relevant parts of an optical device according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the main part of an optical device according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of the main part of an optical device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a top view of a main part of an optical device according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a top view schematically showing a configuration of an optical functional integrated unit according to a sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a top view schematically showing a configuration of a photonics element according to a sixth exemplary embodiment.
  • An optical device having a low reflection structure includes an optical waveguide through which light propagates and a terminator connected to the optical waveguide and terminating light incident from the optical waveguide.
  • Terminators according to the following embodiments are configured to include one or a plurality of curved optical waveguides.
  • the curved optical waveguide of the terminator is formed to have a curvature that causes bending loss in the propagating light. As a result, the light incident on the terminator from the optical waveguide is bent and lost to the outside when passing through the curved optical waveguide of the terminator, and the light intensity is reduced. Therefore, the light intensity becomes weaker as it goes through the curved optical waveguide of the terminator, and as a result, the input light can be terminated.
  • FIG. 1 is a top view of main parts of the optical device 100 according to the first embodiment.
  • an optical waveguide 7 made of silicon is formed on a substrate 6.
  • the terminator 1 is connected to the end 7 ⁇ / b> A of the optical waveguide 7.
  • the terminator 1 has a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1).
  • An example in which a spiral optical waveguide that is a spiral optical waveguide having a central axis is used is shown.
  • the spiral optical waveguide is made of, for example, silicon.
  • the outer end 1 ⁇ / b> A of the terminator 1 is connected to the end 7 ⁇ / b> A of the optical waveguide 7 with a small curvature so as to prevent bending loss as much as possible for the light incident from the optical waveguide 7.
  • the curvature of the terminator 1 gradually increases. Therefore, as light incident from the terminator 1 propagates through the terminator 1, the bending loss of light gradually increases and the light attenuates.
  • the optical waveguide 7 and the terminator 1 may be embedded with a clad having a smaller refractive index than that of the optical waveguide 7 and the terminator 1.
  • the cladding is not shown for simplification of the drawing.
  • a low-reflection optical waveguide terminator can be provided even in a silicon optical waveguide having a high refractive index difference by a simple layout in which the terminator is configured by a curved optical waveguide. Further, since the light that has reached the end of the optical waveguide 7 is terminated by entering the terminator 1, the width of the optical waveguide 7 does not contribute to the termination of the light. Therefore, according to this configuration, it is possible to provide an optical element that can suppress the reflected light at the end of the optical waveguide regardless of the width of the optical waveguide.
  • the light leaking from the terminator 1 is evenly scattered in all directions. Therefore, in the optical device 100, the intensity of scattered light in a specific direction does not increase, and the influence of scattered light on other elements mounted on the optical device 100 can be suppressed.
  • the terminator 1 is a spiral optical waveguide whose curvature gradually increases, the curvature of the spiral optical waveguide is small in the vicinity of the outer end 1A. Thereby, the optical waveguide 7 and the terminator 1 are smoothly connected. As a result, backscattering when light enters the terminator 1 from the optical waveguide 7 can be suppressed, and return light to the optical waveguide 7 can be reduced.
  • the terminator Furthermore, it is only necessary to configure the terminator with a curved optical waveguide that can be manufactured in the same manner as a normal optical waveguide, so there is no need to use a special process or the like. Therefore, a desired antireflection structure can be realized without increasing the manufacturing cost. Thereby, the characteristic of the optical device which requires termination
  • FIG. 2 is a top view of main parts of the optical device 200 according to the second embodiment.
  • the optical device 200 is obtained by replacing the terminator 1 of the optical device 100 with a terminator 2.
  • the terminator 2 is a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2). ) Is the central axis, and an example of an elliptical spiral optical waveguide which is an elliptical curved optical waveguide whose major axis is the waveguide direction of the optical waveguide 7 is shown.
  • the terminator 2 is connected to the end 7A of the optical waveguide 7 with a small curvature so that bending loss is not generated as much as possible from the light incident from the optical waveguide 7.
  • the curvature of the terminator 2 gradually increases. Therefore, as the light incident from the optical waveguide 7 propagates through the terminator 2, the light bending loss gradually increases and the light attenuates.
  • the terminator 2 has a large curvature in the vicinity where it intersects the major axis, resulting in a large bending loss.
  • the tangential direction of the terminator 2 is substantially perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7. That is, the terminator 2 has an elliptical shape in which the waveguide direction of the optical waveguide 7 has a major axis, so that light leaking from the terminator 2 into the waveguide direction of the optical waveguide 7 can be suppressed.
  • the direction of the major axis of the terminator 2 is merely an example, and can be an arbitrary direction. That is, by constituting the terminator 2 with an elliptical spiral optical waveguide, light leaking in the major axis direction of the elliptical spiral optical waveguide can be suppressed.
  • the curvature of the elliptical spiral optical waveguide is small in the vicinity of the outer end 2A.
  • the optical waveguide 7 and the terminator 2 are smoothly connected.
  • backscattering when light enters the terminator 2 from the optical waveguide 7 can be suppressed, and the return light to the optical waveguide 7 can be reduced.
  • the terminator 2 can make the intensity of leaking light unevenly distributed. Therefore, for example, when elements that are desired to prevent incidence of light other than desired light, such as a light receiving element, are integrated inside the optical device 200, these elements are arranged in a direction that can suppress leakage light from the terminator 2. In this case, it is possible to prevent leakage light from entering from the terminator 2.
  • FIG. 3 is a top view of main parts of the optical device 300 according to the third embodiment.
  • the optical device 300 is obtained by replacing the terminator 1 of the optical device 100 with the terminator 3 and adding an introduction optical waveguide 30.
  • the terminator 3 has a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3). ) As a central axis.
  • the outer end 3 ⁇ / b> A of the terminator 3 and the end 7 ⁇ / b> A of the optical waveguide 7 are connected by an introduction optical waveguide 30.
  • the connection portion between the introduction portion optical waveguide 30 and the end portion 7A of the optical waveguide 7 is formed to have a small curvature, preferably smaller than the bent portion of the terminator 3, in order to avoid backscattering described later. Also, it is desirable that the entire introduction portion optical waveguide 30 has a smaller curvature than the bent portion of the terminator 3.
  • the rectangular spiral optical waveguide of the terminator 3 is provided with straight portions 31 and bent portions 32 that are curved optical waveguides alternately toward the inner end portion 3B.
  • the light input to the terminator 3 causes a bending loss each time it passes through the bent portion 32 and gradually attenuates. Thereby, the terminator 3 can terminate the input light in the same manner as the terminator 1.
  • the quadrangular spiral shape has been described.
  • the quadrangular shape may be a square or a rectangle, and the corners of the quadrangle may not be a right angle.
  • the shape is not limited to a quadrangle, and may be a triangle or an arbitrary polygon having five or more corners.
  • the end portion 7A of the optical waveguide 7 and the outer end portion 3A of the terminator 3 are connected with low loss by the introduction portion optical waveguide 30 having a small curvature. As a result, backscattering when light enters the terminator 3 from the optical waveguide 7 can be suppressed, and return light to the optical waveguide 7 can be reduced.
  • FIG. 4 is a top view of main parts of an optical device 400 according to the fourth embodiment.
  • the optical device 400 is obtained by replacing the terminator 1 of the optical device 100 with the terminator 4 and adding an introduction optical waveguide 40.
  • the outer end 4A of the terminator 4 and the end 7A of the optical waveguide 7 are connected via an introduction optical waveguide 40 that is a curved optical waveguide.
  • the connection portion between the introduction portion optical waveguide 40 and the end portion 7A of the optical waveguide 7 is formed to have a small curvature, preferably smaller than the curved portion of the terminator 4, in order to avoid backscattering described later. Also, it is desirable that the entire introduction portion optical waveguide 40 has a smaller curvature than the curved portion of the terminator 4.
  • the terminator 4 has a central axis in a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 4).
  • a curved portion 41 which is a curved optical waveguide that bends the path of input light counterclockwise, a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7, and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, Curved portions 42, which are curved optical waveguides that bend the path of the input light clockwise with the central axis in the direction perpendicular to the sheet of FIG. 4 as the central axis, are provided so as to repeat alternately.
  • the terminator 4 When the light input to the terminator 4 propagates toward the inner end 4B, a bending loss occurs every time it passes through the curved portion 41 and the curved portion 42, and gradually attenuates. Thereby, the terminator 4 can terminate the input light in the same manner as the terminator 1.
  • the curved portion 41 and the curved portion 42 are semi-circular optical waveguides, but the curved portion 41 and the curved portion 42 may be a superior arc-shaped or inferior arc-shaped optical waveguide. Moreover, the curve part 41 and the curve part 42 do not necessarily need to be alternately repeated, and there may be a part where the curve part 41 or the curve part 42 continues. Moreover, the curvatures of the curved portions need not all be the same, and curved portions having different curvatures may be mixed.
  • the end portion 7A of the optical waveguide 7 and the terminator 4 are connected by the introduction portion optical waveguide 40 with low loss. As a result, backscattering when light enters the terminator 4 from the optical waveguide 7 can be suppressed, and the return light to the optical waveguide 7 can be reduced.
  • FIG. 5 is a top view of the main part of an optical device 500 according to the fifth embodiment.
  • the optical device 500 is obtained by replacing the terminator 4 of the optical device 400 with a terminator 5.
  • the terminator 5 has a bent portion 51, a straight portion 52, and a bent portion 53.
  • the bent portion 51 which is a curved optical waveguide is a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5). Is the central axis, and the path of the input light is bent counterclockwise.
  • the bent portion 53 which is a curved optical waveguide is a direction perpendicular to the waveguide direction of the optical waveguide 7 and a direction perpendicular to the main surface of the substrate 6 (that is, a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 5).
  • the path of the input light is bent clockwise around the center axis.
  • the bent portions 51 and the bent portions 53 are arranged so as to be alternately repeated with the straight portions 52 interposed therebetween.
  • the outer end 5 ⁇ / b> A of the terminator 5 and the end 7 ⁇ / b> A of the optical waveguide 7 are connected by the introduction optical waveguide 40.
  • the connection portion between the introduction portion optical waveguide 40 and the end portion 7A of the optical waveguide 7 is formed to have a small curvature, preferably smaller than the bent portion of the terminator 5, in order to avoid backscattering described later. Also, it is desirable that the entire introduction portion optical waveguide 40 has a smaller curvature than the bent portion of the terminator 4.
  • the terminator 5 When the light input to the terminator 5 propagates toward the inner end portion 5B, a bending loss occurs every time it passes through the bent portion 51 and the bent portion 53, and gradually attenuates. Thereby, the terminator 5 can terminate the input light in the same manner as the terminator 1.
  • the bent portion 51, the straight portion 52, and the bent portion 53 are not necessarily arranged repeatedly in this order. For example, there may be a portion where each of the bent portion 51, the straight portion 52, and the bent portion 53 is continuous. There may be a portion where the bent portion 51 and the bent portion 53 are continuous.
  • the curvatures of the bent portions need not all be the same, and bent portions having different curvatures may be mixed.
  • the bending angles of the bent portions are not necessarily the same, and bent portions having different curvatures may be mixed.
  • FIG. 6 is a top view schematically showing a configuration of the optical functional integrated unit 600 according to the sixth embodiment.
  • the optical functional integrated unit 600 includes a semiconductor optical amplifier 8, a photonics element 9, and a mounting substrate 10.
  • the semiconductor optical amplifier 8 and the photonics element 9 are mounted on the mounting substrate 10 with their optical waveguides aligned. At this time, the semiconductor optical amplifier 8 and the photonics element 9 are mounted at an interval of sub ⁇ m (1 ⁇ m or less). In FIG. 6, a visible gap is displayed between the semiconductor optical amplifier 8 and the photonics element 9 for the sake of simplicity. The same applies to the following drawings.
  • the semiconductor optical amplifier 8 is an example of an active optical element that outputs light, and is, for example, a semiconductor laser diode.
  • the semiconductor optical amplifier 8 has an active layer formed on a semiconductor substrate, and the active layer is buried with a cladding layer.
  • An antireflective coating 85 is formed at the end of the active layer on the end face 84 side.
  • the antireflective coating 85 is formed as an antireflective coating for air or refractive index matching gel.
  • a contact layer, an electrode, etc. are formed on the clad layer, they are omitted in this embodiment.
  • FIG. 7 is a top view schematically showing the configuration of the photonics element 9.
  • the photonics element 9 is an example of a passive optical element configured using silicon (Si), and is an external resonator having a wavelength variable function in the present embodiment.
  • the photonics element 9 can be manufactured by a Si process such as a CMOS (Complementary / Metal / Oxide / Semiconductor) process.
  • the photonics element 9 includes two ring resonators 91 and 92, a loop mirror 93, electrodes 94 and 95, silicon waveguides 96A to 96C, an antireflection coating 98, and terminators T1 to T5 formed on a substrate 90.
  • the ring resonators 91 and 92 are also referred to as first and second ring resonators, respectively.
  • the antireflective coating 98 is also referred to as a second antireflective film.
  • the electrodes 94 and 95 are also referred to as first and second electrodes, respectively.
  • the substrate 90 is formed of, for example, a silicon substrate or an SOI (Silicon on insulator) substrate.
  • the silicon waveguides 96A to 96C are constituted by thin wire waveguides or rib (Rib) waveguides.
  • the silicon waveguide 96A optically connects the end face 97 and the ring resonator 91.
  • the silicon waveguide 96B optically connects between the ring resonator 91 and the ring resonator 92.
  • the silicon waveguide 96 ⁇ / b> C optically connects the ring resonator 92 and the loop mirror 93.
  • a non-reflective coating 98 is formed on the end of the silicon waveguide 96 ⁇ / b> A on the end surface 97 side.
  • the antireflective coating 98 is formed as an antireflective coating for air.
  • An electrode 94 is formed on a part of the ring resonator 91.
  • An electrode 95 is formed on a part of the ring resonator 92.
  • the ring resonator 91 and the ring resonator 92 are slightly different in diameter.
  • the terminators T1 to T5 are terminators configured by circular and concentric spiral optical waveguides.
  • the terminator T1 is connected to the open end of the silicon waveguide 96A.
  • the terminator T2 is connected to the open end of the silicon waveguide 96B on the side close to the ring resonator 91.
  • the terminator T3 is connected to the open end of the silicon waveguide 96B on the side close to the ring resonator 92.
  • the terminator T4 is connected to the open end of the silicon waveguide 96C on the side close to the ring resonator 92.
  • the terminator T5 is connected to the open end of the silicon waveguide 96C on the side close to the loop mirror 93. As described above, the open ends of the silicon waveguides 96A to 96C are terminated by connecting any one of the terminators T1 to T5.
  • the ring resonators 91 and 92, the loop mirror 93, and the silicon waveguides 96A to 96C are buried with a cladding layer.
  • the clad layer is omitted in order to explain the structure of the photonics element 9.
  • the light emitted from the end face 84 side of the active layer of the semiconductor optical amplifier 8 passes through the non-reflective coating 98 and enters the silicon waveguide 96A.
  • the incident light is folded back by the loop mirror 93 via the ring resonator 91, the silicon waveguide 96B, the ring resonator 92, and the silicon waveguide 96C.
  • the ring resonator 91 and the ring resonator 92 have slightly different diameters. Therefore, the wavelength at which the peak of the ring resonator 91 coincides with the peak of the ring resonator 92 is only one in a wide wavelength variable range. Therefore, resonance occurs at the wavelength selected by the ring resonator between the loop mirror 93 and the end face 84 of the semiconductor optical amplifier 8, and the optical functional integrated unit 600 oscillates.
  • the laser light is emitted as laser light 601.
  • the optical path length of the ring resonator 91 can be changed by applying a voltage to the electrode 94 to change the effective refractive index of the ring resonator 91.
  • the optical path length of the ring resonator 92 can be changed by applying a voltage to the electrode 95 to change the effective refractive index of the ring resonator 92.
  • the oscillation wavelength of the optical functional integrated unit 600 can be changed by applying a voltage to the electrodes 94 and 29. That is, the optical function integrated unit 600 can function as a wavelength tunable laser.
  • the open ends of the silicon waveguides 96A to 96C are terminated by connecting any one of the terminators T1 to T5. Therefore, light emitted from the open end of the silicon waveguide is attenuated by scattering due to bending loss in the terminators T1 to T5 without being reflected back into the silicon waveguide. As a result, a non-reflective termination can be realized and the wavelength accuracy of the wavelength tunable laser can be improved.
  • the terminator 1 according to the first embodiment is used as the terminators T1 to T5, but this is not an exemplification. Any of the terminators 2 to 5 can be applied as the terminators T1 to T5.
  • the terminators T1 to T5 need not all be the same terminator, and the terminators 1 to 5 can be used in combination.
  • the vortex direction and the number of turns of the spiral optical waveguide in the above-described embodiment are merely examples, and the vortex can be in any direction and can have any number of turns.
  • the curved portion, the bent portion, and the straight portion in the terminator in the above-described embodiment can each have an arbitrary number.
  • Substrate 7 Optical waveguide 7A
  • Semiconductor optical amplifier 9 Photonics element 10 Mounting substrate 30, 40 Introducing optical waveguide 31, 52 Linear portion 32, 51 Bent portion 41, 42 Curved portion 84 End face 85
  • Non-reflective coating 90
  • Anti-reflective coating 100, 200, 300, 400, 500
  • Optical device 600 Optical function integrated unit 601 Laser light T1 to T5 Terminator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

 光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現する。光素子(1)は、光導波路(7)と、終端器(1)とを有するものである。光導波路(7)は、基板(6)上に形成されるものである。終端器(1)は、基板(6)上に光導波路(7)の一端と接続されて形成され、光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、入力光が曲線光導波路を伝搬することで、入力光が減衰するものである。

Description

光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法
 本発明は、光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法に関する。
 光デバイスにおいては、光導波路の端部における光の反射を低減させるための各種構造が提案されている。この低反射構造は2つの形式に大別される。
 一つは、光導波路の出射端が光デバイスの端面と一致する場合である。この場合、端面に無反射コーティングを施すことで、出射端における反射光を低減する。また、光導波路の配置により低反射構造を実現する手法も知られている。この場合、光導波路を、端面に対して垂直ではなく斜めに配置することで、端面における反射光を低減できる。
 もう一つは、光導波路の端部が光デバイスの内部に位置している場合である。この場合、光導波路の端部をテーパ状に成形することで、クラッドの屈折率と光導波路の等価屈折率とを近づけることができる。これにより、端部におけるフレネル反射を抑制し、反射光を低減できる。この手法は、シリカ光導波路など、特にコア(光導波路)とクラッドとの屈折率差が小さい場合に有効である。
 また、光導波路を終端するための終端器を光デバイスの内部に設けることが提案されている。例えば、OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)測定において、被測定光ファイバの終端に、終端器を有する光ファイバを接続し、被測定光ファイバの終端部において測定される戻り光の強度変化を小さくする手法が提案されている(特許文献1)。これにより、被測定光ファイバの終端近傍における破断や曲がり等を精度よく検出することができるとしている。
特開2008-20226号公報
 しかし、発明者は、光導波路の端部が光デバイスの内部に位置している場合における上述の手法には、以下に示す問題点があることを見出した。例えばシリコン光導波路のようにコアの屈折率とクラッドの屈折率とが大きく異なる場合、光導波路の端部をテーパ形状としても、反射光を十分に抑制することが難しい。この場合、光導波路幅を除々に狭くして、例えば数nm程度の幅にできればフレネル反射を十分に抑制できる。しかし、微細加工技術の制約から、数nm程度の狭い幅の光導波路を形成することは困難できず、実用的な観点からは光導波路の幅は100nm程度にまでしか狭くできない。そのため、シリコン光導波路の幅にかかわりなく、シリコン光導波路を低反射できる構造が要求される。
 本発明は上記に事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現することである。
 本発明の一態様である光素子は、基板上に形成され、光が伝搬する光導波路と、前記基板上に前記光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備えるものである。
 本発明の一態様である終端器は、光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰するものである。
 本発明の一態様である波長可変レーザ装置は、端面からレーザ光を出力するレーザ発振部と、前記レーザ光の波長を調整する波長調整部と、を備え、前記波長調整部は、前記レーザ発振部の前記端面との間でレーザ共振器を構成するミラーと、前記レーザ共振器に挿入され、前記レーザ光に対する実行屈折率が可変であるリング共振器と、前記前記波長調整部の前記端面、前記ミラー及び前記リング共振器を連結する第1の光導波路と、前記第1の光導波路の開放端と接続されて形成され、前記第1の光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備え、前記曲線光導波路の曲率は、前記リング共振器を構成する光導波路の曲率よりも小さいものである。
 本発明の一態様である光素子の製造方法は、光が伝搬する光導波路を、基板上に形成し、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器を、前記光導波路の一端と接続するように前記基板上に形成するものである。
 本発明によれば、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を実現できる。
実施の形態1にかかる光デバイスの要部上面図である。 実施の形態2にかかる光デバイスの要部上面図である。 実施の形態3にかかる光デバイスの要部上面図である。 実施の形態4にかかる光デバイスの要部上面図である。 実施の形態5にかかる光デバイスの要部上面図である。 実施の形態6にかかる光機能集積ユニットの構成を模式的に示す上面図である。 実施の形態6にかかるフォトニクス素子の構成を模式的に示す上面図である。
 以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
 以下の実施の形態にかかる低反射構造の光デバイスは、光が伝搬する光導波路と、この光導波路に接続され、光導波路から入射する光を終端する終端器とを有するものである。以下の実施の形態にかかる終端器は、1又は複数の曲線光導波路を含むように構成される。終端器の曲線光導波路は、伝搬する光に曲がり損失が発生する曲率を有するように形成される。これにより、光導波路から終端器へ入射した光は、終端器の曲線光導波路を通過する際に曲がり損失が生じて外部に散乱され、光強度が低下する。よって、終端器の曲線光導波路を進むにつれて光強度が弱くなっていき、その結果、入力光を終端することができる。
 実施の形態1
 実施の形態1にかかる低反射構造の光デバイス100について説明する。図1は、実施の形態1にかかる光デバイス100の要部上面図である。光デバイス100には、基板6上に、シリコンからなる光導波路7が形成される。光導波路7の端部7Aには、終端器1が接続される。
 図1では、終端器1は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図1紙面に対して垂直な方向)を中心軸とする渦巻形状の曲線光導波路である渦巻光導波路で構成される例を示している。渦巻光導波路は、例えばシリコンで構成される。終端器1の外側端部1Aは、光導波路7から入射する光になるべく曲げ損失が生じないように、小さな曲率で光導波路7の端部7Aと接続される。その後、光導波路7から入射した光が終端器1を内側端部1Bへ向けて伝搬してゆくに従って、終端器1の曲率は徐々に大きくなる。よって、終端器1から入射した光が終端器1を伝搬してゆくに従って、光の曲げ損失は徐々に大きくなっていき、光は減衰する。
 なお、光導波路7と終端器1とは、光導波路7及び終端器1よりも屈折率が小さなクラッドで埋め込まれていてもよい。図1では、図の簡略化のため、クラッドについては表示していない。
 以上、本構成によれば、終端器が曲線光導波路で構成されるという簡便なレイアウトにより、高屈折率差のシリコン光導波路においても低反射の光導波路終端器を提供できる。また、光導波路7の端部に到達した光は終端器1に入射することで終端されるので、光導波路7の幅は、光の終端に関与しない。よって、本構成によれば、光導波路の幅によらず、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。
 本構成では、終端器1を漏れ出した光は、全方向へ向けて均等に散乱する。したがって、光デバイス100において、特定の方向における散乱光の強度が強くなることもなく、光デバイス100に搭載される他の素子への散乱光による影響を抑制することができる。
 本構成では、終端器1は徐々に曲率が大きくなる渦巻光導波路であるため、外側端部1A付近では渦巻光導波路の曲率は小さくなっている。これにより、光導波路7と終端器1とは滑らかに接続される。その結果、光導波路7から終端器1に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路7への戻り光を低減できる。
 さらに、通常の光導波路と同様に作製できる曲線光導波路にて終端器を構成するだけでよいので、特殊なプロセス等を用いる必要がない。そのため製造コストを増大させること無く、所望の反射防止構造を実現できる。これにより、波長可変レーザ等の低い反射率での終端を必要とする光デバイスの特性を大きく向上できる。
 実施の形態2
 実施の形態2にかかる低反射構造の光デバイス200について説明する。図2は、実施の形態2にかかる光デバイス200の要部上面図である。光デバイス200は、光デバイス100の終端器1を終端器2に置換したものである。
 本実施の形態では、終端器2は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図2紙面に対して垂直な方向)を中心軸とし、光導波路7の導波方向を長径とする楕円形状の曲線光導波路である楕円渦巻光導波路で構成される例を示している。ここで、終端器2は、終端器1と同様に、光導波路7から入射する光になるべく曲げ損失が生じないように、外側端部2Aは小さな曲率で光導波路7の端部7Aと接続される。その後、光導波路7から入射した光が終端器2の内側端部2Bへ向けて伝搬してゆくに従って、終端器2の曲率は徐々に大きくなる。よって、光導波路7から入射した光が終端器2を伝搬してゆくに従って、光の曲げ損失は徐々に大きくなっていき、光は減衰する。
 また、終端器2は、長径と交わる近傍で曲率が大きくなり、曲げ損失が大きくなる。この付近では、終端器2の接線方向は概ね光導波路7の導波方向と直交する方向となる。つまり、終端器2は、光導波路7の導波方向を長径とする楕円形状を有することで、終端器2からの光導波路7の導波方向へ漏れ出す光を抑制することができる。
 なお、終端器2の長径の方向は例示に過ぎず、任意の方向とすることができる。すなわち、終端器2を楕円渦巻光導波路で構成することで、楕円渦巻光導波路の長径方向に漏れ出す光を抑制することができる。
 以上、本構成によれば、実施の形態1と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、実施の形態1と同様に、外側端部2A付近では楕円渦巻光導波路の曲率は小さくなっている。これにより、光導波路7と終端器2とは滑らかに接続される。その結果、光導波路7から終端器2に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路7への戻り光を低減できる。
 また、上述のように、終端器2は、漏れ出す光の強度を偏在させることができる。よって、例えば光デバイス200の内部に、受光素子などの所望の光以外の光の入射を防止したい素子が集積される場合に、終端器2の漏れ光を抑制できる方向にこれらの素子を配置すれば、終端器2からの漏れ光の入射を防止することができる。
 実施の形態3
 実施の形態3にかかる低反射構造の光デバイス300について説明する。図3は、実施の形態3にかかる光デバイス300の要部上面図である。光デバイス300は、光デバイス100の終端器1を終端器3に置換し、導入部光導波路30を追加したものである。
 本実施の形態では、終端器3は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図3紙面に対して垂直な方向)を中心軸とする四角形渦巻光導波路で構成される。終端器3の外側端部3Aと光導波路7の端部7Aとは、導入部光導波路30によって接続される。導入部光導波路30と光導波路7の端部7Aとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器3の屈曲部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路30の全体においても、終端器3の屈曲部よりも小さい曲率となることが望ましい。
 終端器3の四角形渦巻光導波路は、内側端部3Bへ向けて、直線部31と曲線光導波路である屈曲部32とが交互に設けられている。終端器3に入力された光は、屈曲部32を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器3は、終端器1と同様に、入力光を終端することができる。
 なお、本実施の形態では四角形渦巻形状について説明したが、四角形の形状は正方形でも長方形でもよいし、四角形の角は直角でなくともよい。また、四角形に限らず、三角形や、五つ以上の角を有する任意の多角形とすることもできる。
 以上、本構成によれば、実施の形態1と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、光導波路7の端部7Aと終端器3の外側端部3Aとが曲率の小さい導入部光導波路30によって低損失で接続される。その結果、光導波路7から終端器3に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路7への戻り光を低減できる。
 実施の形態4
 実施の形態4にかかる低反射構造の光デバイス400について説明する。図4は、実施の形態4にかかる光デバイス400の要部上面図である。光デバイス400は、光デバイス100の終端器1を終端器4に置換し、導入部光導波路40を追加したものである。
 終端器4の外側端部4Aと光導波路7の端部7Aとは、曲線光導波路である導入部光導波路40を介して接続される。導入部光導波路40と光導波路7の端部7Aとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器4の曲線部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路40の全体においても、終端器4の曲線部よりも小さな曲率であることが望ましい。
 終端器4は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図4紙面に対して垂直な方向)を中心軸とし、入力光の経路を反時計回りに曲げる曲線光導波路である曲線部41と、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図4紙面に対して垂直な方向)を中心軸とし、入力光の経路を時計回りに曲げる曲線光導波路である曲線部42と、が交互に繰り返すように設けられている。
 終端器4に入力された光は、内側端部4Bへ向けて伝搬するに際し、曲線部41及び曲線部42を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器4は、終端器1と同様に、入力光を終端することができる。
 図4では、曲線部41及び曲線部42を半円弧状の光導波路としたが、曲線部41及び曲線部42は、優弧状又は劣弧状の光導波路としてもよい。また、曲線部41と曲線部42とは、必ずしも交互に繰り返して配置される必要はなく、曲線部41又は曲線部42が連続する部分があってもよい。また、曲線部の曲率はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる曲線部が混在してもよい。
 以上、本構成によれば、実施の形態1と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。また、本構成では、光導波路7の端部7Aと終端器4とが導入部光導波路40によって低損失で接続される。その結果、光導波路7から終端器4に光が入射する際の後方散乱を抑制し、光導波路7への戻り光を低減できる。
 実施の形態5
 実施の形態5にかかる低反射構造の光デバイス500について説明する。図5は、実施の形態5にかかる光デバイス500の要部上面図である。光デバイス500は、光デバイス400の終端器4を終端器5に置換したものである。
 終端器5は、屈曲部51、直線部52及び屈曲部53を有する。曲線光導波路である屈曲部51は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図5紙面に対して垂直な方向)を中心軸とし、入力光の経路を反時計回りに曲げる。曲線光導波路である屈曲部53は、光導波路7の導波方向に対して垂直な方向、かつ、基板6の主面に対して垂直な方向(すなわち、図5紙面に対して垂直な方向)を中心軸として入力光の経路を時計回りに曲げる。屈曲部51と屈曲部53とは、直線部52を挟んで交互に繰り返すように配置される。
 終端器5の外側端部5Aと光導波路7の端部7Aとは、導入部光導波路40によって接続される。導入部光導波路40と光導波路7の端部7Aとの接続部は、後述する後方散乱を避けるため、小さな曲率、望ましくは終端器5の屈曲部よりも小さな曲率となるように形成される。また、導入部光導波路40の全体においても、終端器4の屈曲部よりも小さな曲率であることが望ましい。
 終端器5に入力された光は、内側端部5Bへ向けて伝搬するに際し、屈曲部51及び屈曲部53を通過するたびに曲げ損失が生じ、徐々に減衰してゆく。これにより、終端器5は、終端器1と同様に、入力光を終端することができる。
 屈曲部51、直線部52及び屈曲部53は、必ずしもこの順で繰り返して配置される必要はない。例えば、屈曲部51、直線部52及び屈曲部53のそれぞれが連続する部分が有ってもよい。屈曲部51と屈曲部53とが連続する部分が有ってもよい。また、屈曲部の曲率はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる屈曲部が混在してもよい。屈曲部の屈曲角度はすべてが同じである必要はなく、曲率の異なる屈曲部が混在してもよい。
 以上、本構成によれば、実施の形態4と同様に、光導波路の幅によらず光導波路端での反射光を抑制できる光素子を提供することができる。
 実施の形態6
 実施の形態6にかかる光機能集積ユニット600について説明する。図6は、実施の形態6にかかる光機能集積ユニット600の構成を模式的に示す上面図である。本実施の形態では、光機能集積ユニット600が波長可変レーザとして構成される例について説明する。光機能集積ユニット600は、半導体光増幅器8、フォトニクス素子9、実装基板10を有する。
 半導体光増幅器8とフォトニクス素子9とは、互いの光導波路が調芯された状態で、実装基板10上に実装される。この際、半導体光増幅器8とフォトニクス素子9とは、サブμm(1μm以下)の間隔で実装される。なお、図6では、図面の簡略のため、半導体光増幅器8とフォトニクス素子9との間に目視可能な間隙を表示している。これは、以下の図面でも同様とする。
 半導体光増幅器8は、光を出力する能動光素子の一例であり、例えば半導体レーザダイオードである。半導体光増幅器8は、半導体基板上に形成された活性層を有し、活性層はクラッド層で埋め込まれている。活性層の端面84側の端部には、無反射コーティング85が形成されている。無反射コーティング85は、空気もしくは屈折率マッチングゲルに対する無反射コーティングとして形成される。なお、クラッド層上には、他にコンタクト層や電極などが形成されるが、本実施の形態では省略して記載している。
 図7は、フォトニクス素子9の構成を模式的に示す上面図である。フォトニクス素子9は、シリコン(Si)を用いて構成される受動光素子の一例であり、本実施の形態では波長可変機能を有する外部共振器である。フォトニクス素子9は、例えばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)プロセス等のSiプロセスにより作製することができる。
 フォトニクス素子9は、基板90上に形成された、2つのリング共振器91及び92、ループミラー93、電極94及び95、シリコン導波路96A~96C、無反射コーティング98、及び、終端器T1~T5を有する。なお、リング共振器91及び92は、それぞれ第1及び第2のリング共振器とも称する。無反射コーティング98は、第2の無反射膜とも称する。電極94及び95は、それぞれ第1及び第2の電極とも称する。基板90は、例えばシリコン基板やSOI(Silicon on Insulator)基板で構成される。
 シリコン導波路96A~96Cは、細線導波路又はリブ(Rib)導波路により構成される。シリコン導波路96Aは、端面97とリング共振器91との間を光学的に接続する。シリコン導波路96Bは、リング共振器91とリング共振器92との間を光学的に接続する。シリコン導波路96Cは、リング共振器92とループミラー93との間を光学的に接続する。シリコン導波路96Aの端面97側の端部には、無反射コーティング98が形成されている。無反射コーティング98は、空気に対する無反射コーティングとして形成される。
 リング共振器91の一部の上には、電極94が形成される。リング共振器92の一部の上には、電極95が形成される。また、リング共振器91とリング共振器92とは、直径が僅かに異なっている。
 終端器T1~T5は、実施の形態1にかかる終端器1と同様に、円形かつ同心の渦巻光導波路で構成される終端器である。終端器T1は、シリコン導波路96Aの開放端に接続される。終端器T2は、リング共振器91に近い側のシリコン導波路96Bの開放端に接続される。終端器T3は、リング共振器92に近い側のシリコン導波路96Bの開放端に接続される。終端器T4は、リング共振器92に近い側のシリコン導波路96Cの開放端に接続される。終端器T5は、ループミラー93に近い側のシリコン導波路96Cの開放端に接続される。以上の通り、シリコン導波路96A~96Cの開放端は、終端器T1~T5のいずれかが接続されることで終端される。
 なお、リング共振器91及び92、ループミラー93及びシリコン導波路96A~96Cは、クラッド層で埋め込まれている。なお、図7では、フォトニクス素子9の構造を説明するため、クラッド層を省略している。
 半導体光増幅器8の活性層の端面84側から出射された光は、無反射コーティング98を透過してシリコン導波路96Aに入射する。入射した光は、リング共振器91、シリコン導波路96B、リング共振器92、シリコン導波路96Cを経由して、ループミラー93で折り返される。上述のように、リング共振器91とリング共振器92とは、直径が僅かに異なっている。そのため、リング共振器91のピークと及びリング共振器92のピークとが一致する波長は、広い波長可変範囲の中でただ1つとなる。そのため、ループミラー93と半導体光増幅器8の端面84との間で、リング共振器により選択された波長で共振し、光機能集積ユニット600はレーザ発振する。レーザ光は、レーザ光601として出射される。
 電極94に電圧を印可してリング共振器91の実効屈折率を変化させることで、リング共振器91の光路長を変化させることができる。電極95に電圧を印加してリング共振器92の実効屈折率を変化させることで、リング共振器92の光路長を変化させることができる。これにより、電極94及び29に電圧を印加することで、光機能集積ユニット600の発振波長を変化させることができる。すなわち、光機能集積ユニット600は、波長可変レーザとして機能することができる。
 また、シリコン導波路96A~96Cの開放端は、終端器T1~T5のいずれかが接続されることで終端されている。よって、シリコン導波路の開放端から出射される光は、シリコン導波路内に反射されて戻ることなく、終端器T1~T5での曲げ損失による散乱によって、減衰する。これにより、無反射終端を実現し、波長可変レーザの波長精度を向上することが可能となる。
その他の実施の形態
 なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記では、光導波路の材料としてシリコンを用いる場合について説明したが、これは例示に過ぎず、他の半導体材料やSiOなど、光が伝搬可能な他の材料を用いても、同様の機能を有する終端器、光素子を実現できることは言うまでもない。
 実施の形態6では、終端器T1~T5として、実施の形態1にかかる終端器1を用いたが、これは例示過ぎない。終端器T1~T5として、終端器2~5のいずれかを適用することができる。また、終端器T1~T5はすべてが同じ終端器である必要はなく、終端器1~5のそれぞれを混在させて用いることが可能である。
 上述の実施の形態における渦巻光導波路の渦の方向や巻数は例示であり、任意の方向の渦とし、任意の巻数とすることができる。上述の実施の形態における終端器における曲線部、屈曲部、直線部は、それぞれ任意の数とすることができる。
 以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 この出願は、2014年8月27日に出願された日本出願特願2014-172733を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
1~5 終端器
1A、2A、3A、4A、5A 外側端部
1B、2B、3B、4B、5B 内側端部
6 基板
7 光導波路
7A      端部
8 半導体光増幅器
9 フォトニクス素子
10 実装基板
30、40 導入部光導波路
31、52 直線部
32、51 屈曲部
41、42 曲線部
84 端面
85 無反射コーティング
90 基板
91、92 リング共振器
93 ループミラー
94 電極
96A~96C シリコン導波路
97 端面
98 無反射コーティング
100、200、300、400、500 光デバイス
600 光機能集積ユニット
601 レーザ光
T1~T5 終端器

Claims (16)

  1.  基板上に形成され、光が伝搬する光導波路と、
     前記基板上に前記光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備える、
     光素子。
  2.  前記曲線光導波路は、曲率が連続的に変化する、
     請求項1に記載の光素子。
  3.  前記曲線光導波路は、曲率が連続的に大きくなる、
     請求項2に記載の光素子。
  4.  前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ円形の渦巻光導波路として構成され、
     前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
     請求項3に記載の光素子。
  5.  前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ楕円形の渦巻光導波路として構成され、
     前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
     請求項2に記載の光素子。
  6.  前記終端器は、
     前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として同一方向に曲がる、複数の前記曲線光導波路と、
     前記複数の曲線光導波路との間を連結する複数の直線光導波路と、を有し、
     前記複数の前記曲線光導波路と前記複数の曲線光導波路とが連結されることで、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸とする同心かつ多角形の渦巻光導波路が構成され、
     前記光導波路は、前記渦巻光導波路の外周側の端部と接続される、
     請求項1に記載の光素子。
  7.  前記終端器は、
     縦続接続される複数の前記曲線光導波路を有し、
     前記複数の前記曲線光導波路は、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として時計回り方向に曲がるものと、前記基板の主面に対して垂直な方向を中心軸として反時計回り方向に曲がるものと、を含む、
     請求項1に記載の光素子。
  8.  前記曲線光導波路は、前記光導波路から遠いものほど、大きな曲率を有する、
    含む、
     請求項7に記載の光素子。
  9.  前記終端器は、
     前記複数の曲線光導波路のそれぞれの間の一部又は全部に挿入される1又は複数の直線導波路を有する、
     請求項7又は8に記載の光素子。
  10.  前記終端器と前記光導波路との間に挿入される導入部光導波路を更に備え、
     前記光導波路と前記導入部光導波路との接続部が前記曲線光導波路よりも小さな曲率となるように、前記光導波路と前記導入部光導波路とが接続される、
     請求項6乃至9のいずれか一項に記載の光素子。
  11.  前記導入部光導波路に含まれる曲線部は、前記曲線光導波路のよりも小さな曲率を有する、
     請求項10に記載の光素子。
  12.  前記光導波路及び前記曲線光導波路は、前記基板上の同じ層に形成される、
     請求項1乃至11のいずれか一項に記載の光素子。
  13.  前記光導波路及び前記曲線光導波路はシリコンからなる、
     請求項1乃至12のいずれか一項に記載の光素子。
  14.  光導波路の一端と接続されて形成され、前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する、
     終端器。
  15.  端面からレーザ光を出力するレーザ発振部と、
     前記レーザ光の波長を調整する波長調整部と、を備え、
     前記波長調整部は、
     前記レーザ発振部の前記端面との間でレーザ共振器を構成するミラーと、
     前記レーザ共振器に挿入され、前記レーザ光に対する実行屈折率が可変であるリング共振器と、
     前記前記波長調整部の前記端面、前記ミラー及び前記リング共振器を連結する第1の光導波路と、
     前記第1の光導波路の開放端と接続されて形成され、前記第1の光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器と、を備え、
     前記曲線光導波路の曲率は、前記リング共振器を構成する光導波路の曲率よりも小さい、
     波長可変レーザ装置。
  16.  光が伝搬する光導波路を、基板上に形成し、
     前記光導波路から入力される入力光に曲げ損失を生じさせる曲率の曲線光導波路を有し、前記入力光が前記曲線光導波路を伝搬することで、前記入力光が減衰する終端器を、前記光導波路の一端と接続するように前記基板上に形成する、
     光素子の製造方法。
PCT/JP2015/000740 2014-08-27 2015-02-18 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法 WO2016031096A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016544904A JPWO2016031096A1 (ja) 2014-08-27 2015-02-18 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法
CN201580046051.0A CN106662708A (zh) 2014-08-27 2015-02-18 光设备、终接器、波长可调谐激光设备以及用于制造光设备的方法
US15/506,553 US10031310B2 (en) 2014-08-27 2015-02-18 Optical device, terminator, wavelength-tunable laser device, and method for manufacturing optical device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-172733 2014-08-27
JP2014172733 2014-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016031096A1 true WO2016031096A1 (ja) 2016-03-03

Family

ID=55399022

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/000740 WO2016031096A1 (ja) 2014-08-27 2015-02-18 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10031310B2 (ja)
JP (1) JPWO2016031096A1 (ja)
CN (1) CN106662708A (ja)
WO (1) WO2016031096A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018041885A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 日本電気株式会社 モジュール、モジュールの製造装置、およびモジュールの製造方法
JP2019175886A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 ファナック株式会社 ファイバレーザ装置
JP2021039277A (ja) * 2019-09-04 2021-03-11 株式会社デンソー 光導波路終端素子およびそれを用いた光フィルタ
JP7205011B1 (ja) * 2022-06-08 2023-01-16 三菱電機株式会社 光終端器、光波長フィルタ及び外部共振器型レーザ光源

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109524033B (zh) * 2018-12-06 2021-06-08 西安电子科技大学 面向动态随机存储器和非易失性存储器混合主存的光网络
CN111352187B (zh) * 2018-12-21 2022-05-20 中兴光电子技术有限公司 一种波导终结器、光通信器件及光终结的方法
US11048042B2 (en) * 2019-04-01 2021-06-29 Lumentum Operations Llc Curved waveguide configuration to suppress mode conversion
KR20210150225A (ko) * 2020-06-03 2021-12-10 삼성전자주식회사 파장 가변 레이저 광원 및 이를 포함하는 광 조향 장치
US20220196913A1 (en) * 2020-12-21 2022-06-23 Unm Rainforest Innovations Ring-Geometry Photodetector Designs For High-Sensitivity And High-Speed Detection Of Optical Signals For Fiber Optic And Integrated Optoelectronic Devices
US20240126013A1 (en) * 2022-10-13 2024-04-18 Globalfoundries U.S. Inc. Structure with polarization device with light absorber with at least a hook shape

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005070469A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路
WO2005096462A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Nec Corporation 波長可変レーザ
JP2006520489A (ja) * 2003-03-15 2006-09-07 キネテイツク・リミテツド 中空コアの導波路を含む可変光減衰器
JP2009175176A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光デバイス
JP2011232574A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Denso Corp 光導波路型センサ及びその製造方法
JP2012048036A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Fujikura Ltd 光導波路素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06265729A (ja) * 1993-03-16 1994-09-22 Hitachi Cable Ltd 光減衰器
JPH11305052A (ja) * 1998-04-22 1999-11-05 Ando Electric Co Ltd 光ファイバ無反射終端器およびその製造方法
WO2002033464A1 (en) * 2000-10-18 2002-04-25 Amherst Holding Co. Low reflection optical fiber terminators
JP2005077973A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Hitachi Metals Ltd 可変光減衰器
JP2008020226A (ja) 2006-07-11 2008-01-31 Mitsubishi Cable Ind Ltd Otdr測定装置、otdr測定に用いられる終端器及びotdr測定方法
JP4948185B2 (ja) * 2007-01-19 2012-06-06 古河電気工業株式会社 平面光波回路
WO2012111689A1 (ja) * 2011-02-18 2012-08-23 独立行政法人産業技術総合研究所 光ゲートスイッチ
US10408725B2 (en) * 2011-10-01 2019-09-10 Lawrence Livermore National Security, Llc Substrate-integrated hollow waveguide sensors
US8958665B2 (en) * 2012-11-13 2015-02-17 Infinera Corporation Scattering device on an arrayed waveguide grating

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520489A (ja) * 2003-03-15 2006-09-07 キネテイツク・リミテツド 中空コアの導波路を含む可変光減衰器
JP2005070469A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路
WO2005096462A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Nec Corporation 波長可変レーザ
JP2009175176A (ja) * 2008-01-21 2009-08-06 Japan Aviation Electronics Industry Ltd 光デバイス
JP2011232574A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 Denso Corp 光導波路型センサ及びその製造方法
JP2012048036A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Fujikura Ltd 光導波路素子

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018041885A (ja) * 2016-09-09 2018-03-15 日本電気株式会社 モジュール、モジュールの製造装置、およびモジュールの製造方法
JP2019175886A (ja) * 2018-03-26 2019-10-10 ファナック株式会社 ファイバレーザ装置
JP2021039277A (ja) * 2019-09-04 2021-03-11 株式会社デンソー 光導波路終端素子およびそれを用いた光フィルタ
JP7379962B2 (ja) 2019-09-04 2023-11-15 株式会社デンソー 光導波路終端素子およびそれを用いた光フィルタ
JP7205011B1 (ja) * 2022-06-08 2023-01-16 三菱電機株式会社 光終端器、光波長フィルタ及び外部共振器型レーザ光源
WO2023238294A1 (ja) * 2022-06-08 2023-12-14 三菱電機株式会社 光終端器、光波長フィルタ及び外部共振器型レーザ光源

Also Published As

Publication number Publication date
US20170254976A1 (en) 2017-09-07
US10031310B2 (en) 2018-07-24
CN106662708A (zh) 2017-05-10
JPWO2016031096A1 (ja) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016031096A1 (ja) 光素子、終端器、波長可変レーザ装置及び光素子の製造方法
US11156789B2 (en) Surface coupled laser and laser optical interposer
US9244231B2 (en) Optical device having a substrate and a laser unit that emits light into the substrate
US20180180818A1 (en) Optical Edge Coupler with Controllable Mode Field for Photonic Chip
US9465163B2 (en) High-order-mode filter for semiconductor waveguides
CN109564326B (zh) 具有绝热弯曲部的单模波导
JP6687060B2 (ja) 光導波路、それを用いた光部品および波長可変レーザ
US20160306117A1 (en) Tapered polymer waveguide
US20150117817A1 (en) Optical device for redirecting incident electromagnetic wave
JP2012083446A (ja) 光学変換素子
WO2017179352A1 (ja) 光学モジュール
US10649147B2 (en) Optical module
JP2006337550A (ja) 光結合器
JP4948185B2 (ja) 平面光波回路
JP2011145216A (ja) 活線検出装置
JP2016151651A (ja) 光ファイバ及び光伝送システム
JP2010085564A (ja) 光導波路回路及び光回路装置
JP2016212414A (ja) 導波路用結合回路
JP2021012334A (ja) 光変調器および光学測定装置
JP2005062704A (ja) 光モジュール、光減衰装置、光送受信モジュール並びに光導波部材
WO2020184358A1 (ja) レンズ部材、導光部材、及びレーザ装置
JP2005250270A (ja) スターカプラおよび光集積回路
WO2023223432A1 (ja) モードフィールド変換光回路
JP6478907B2 (ja) 端面光結合型シリコン光集積回路
US20130343704A1 (en) Compact mode-size transition using a focusing reflector

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15835732

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016544904

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15506553

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15835732

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1