WO2016098476A1 - 光導波路素子、受光装置、光通信装置、光変調器、光共振器、及び光導波路素子の製造方法 - Google Patents

光導波路素子、受光装置、光通信装置、光変調器、光共振器、及び光導波路素子の製造方法 Download PDF

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裕幸 日下
松本　亮吉
一宏 五井
憲介 小川
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株式会社フジクラ
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    • G02F1/212—Mach-Zehnder type

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide for guiding light, more specifically, an optical waveguide made of a silicon-based material.
  • a silicon optical waveguide device having a core made of silicon (Si) and a clad made of silica (SiO 2 ) has attracted attention.
  • the silicon optical waveguide device has an advantage that the optical waveguide can be miniaturized because the difference in refractive index between the core and the clad is large when compared with an optical waveguide having a silica core.
  • the manufacturing process for manufacturing a silicon large-scale integrated circuit can be used as the manufacturing process of the silicon optical waveguide device, the silicon optical waveguide device has an advantage that the manufacturing cost can be suppressed.
  • the silicon optical waveguide device is manufactured using an SOI (Silicon On Insulator) substrate. More specifically, a silicon waveguide is formed by patterning a Si layer of an SOI substrate using a lithography technique, and a silicon oxide film is formed thereon, whereby a silicon optical waveguide device is obtained. Produced.
  • SOI Silicon On Insulator
  • the thickness of the Si layer is often 220 nm.
  • the thickness of the waveguide serving as the core of the silicon optical waveguide element is often 220 nm.
  • the width of the waveguide is often in the range of 450 nm to 500 nm.
  • the side wall of the waveguide is likely to be rough due to technical limitations in the lithography process.
  • the oozing of light from the waveguide increases as the width of the waveguide is reduced.
  • the light loss when light that is oozed out of the waveguide propagates through the waveguide is greatly increased due to the roughness of the waveguide. In other words, this roughness on the sidewall significantly increases the optical loss of the waveguide.
  • the width of the waveguide is wider than 500 nm, the probability that the polarization mode of light propagating through the waveguide transitions to another polarization mode increases. This also increases the optical loss of the waveguide.
  • the length in the vertical direction (thickness direction) and the length in the horizontal direction (width direction) of the waveguide provided in the silicon optical waveguide element are often different from each other. That is, the cross-sectional shape of the waveguide of the silicon optical waveguide element is an anisotropic shape with respect to the vertical direction and the horizontal direction.
  • the group refractive index of light propagating through an anisotropic waveguide has polarization dependency.
  • the two polarization modes with different electric field vibration directions are, for example, a TE0 mode and a TM0 mode.
  • the silicon optical waveguide device is characterized by a large relative refractive index difference between the core and the clad. This feature is attributed to the fact that the core and cladding of the silicon optical waveguide device are made of silicon and silica, respectively.
  • the relative refractive index difference between the core and the clad is large, the group refractive index difference of the light propagating through the anisotropic waveguide is further increased, and the polarization dependency of the group refractive index becomes more remarkable.
  • this group refractive index shows polarization dependence is caused by the fact that the length in the vertical direction of the waveguide is different from the length in the horizontal direction as described above, so that the waveguide other than the waveguide of the silicon optical waveguide element is used. But it happens.
  • the difference in refractive index between the silicon as the core and the silica as the cladding is extremely large, so that the difference in the group refractive index between the TE0 mode and the TM0 mode becomes extremely large, and the polarization dependency is further increased. become prominent.
  • a TE0 mode optical signal and a TM0 mode optical signal are propagated from one end of the waveguide to the other end.
  • a difference occurs in the arrival time to the other end. This difference in arrival time is known as polarization mode dispersion and causes signal characteristic degradation in an optical signal.
  • the difference in group refractive index between the TE0 mode and the TM0 mode is 0.36.
  • This group refractive index difference causes a difference in arrival time of 6 picoseconds between the TE0 mode and the TM0 mode when propagating through a waveguide having a length of 5 mm. 6 picoseconds corresponds to 0.06 UI (Unit Interval) for a modulated signal of 10 Gbps, and 0.18 UI for a modulated signal of 30 Gbps.
  • Such a difference in arrival time increases the jitter component of the optical signal and causes deterioration of signal characteristics.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a technique for providing a polarization rotation element at the midpoint of a silicon optical waveguide element as a technique for compensating for the above-described polarization mode dispersion.
  • the polarization rotation element converts the TE0 mode into the TM0 mode and converts the TM0 mode into the TE0 mode by rotating the polarization plane of the incident light.
  • a ⁇ / 2 plate made of a quartz plate is used as a polarization rotation element
  • Patent Document 2 ⁇ / 2 or less made of a polyimide thin film is used as a polarization rotation element.
  • Non-Patent Document 1 describes a polarization rotator having a partial rib structure as a polarization rotator that rotates a polarization mode on silicon.
  • the polarization rotation element having a partial rib structure has a large loss when converting the polarization. For this reason, the silicon optical waveguide device described in Non-Patent Document 1 has a problem that it is difficult to reduce waveguide loss.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to compensate for polarization mode dispersion and to reduce the low-loss optical waveguide element compared to the conventional optical waveguide element. This is realized by the manufacturing cost.
  • an optical waveguide device is a core made of Si, and a plurality of waveguides having different widths communicated with each other in the light propagation direction.
  • SiO 2 cladding, and the group index of refraction of TE0 polarization in the i-th waveguide counted from the light incident surface of the core is ng_i_TE
  • the i-th the TM0 polarization group refractive index of the waveguide as n G_i_TM
  • the length of the i-th waveguide L _i [m] is
  • the optical waveguide device is an optical waveguide device capable of compensating for polarization mode dispersion.
  • the optical waveguide element according to one embodiment of the present invention does not need to provide a polarization rotation element inside the optical waveguide element unlike the optical waveguide elements described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1. . Therefore, as a manufacturing process of the optical waveguide element, a manufacturing process of a silicon large-scale integrated circuit can be used. Further, in the optical waveguide element, no optical loss due to the polarization rotation element can occur. Therefore, in comparison with the optical waveguide elements described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1, the optical waveguide element according to one embodiment of the present invention is an optical waveguide that can be manufactured with low loss and low manufacturing cost. It is also an element.
  • An optical modulator is an optical modulator that includes a core made of Si and includes a core including a Mach-Zehnder interferometer, and a cladding made of SiO 2 .
  • the waveguide which makes the difference between the first arm part and the second arm part is formed by connecting at least two waveguides having different widths in the light propagation direction, and the first of the waveguides making the difference.
  • the waveguide forming the difference between the first arm unit and the second arm unit has at least two waveguides having different widths. It communicates in the direction of propagation. Furthermore, the polarization mode dispersion of the waveguide that makes this difference is compensated by at least two waveguides having different widths. Therefore, the optical modulator according to one embodiment of the present invention is an optical modulator capable of compensating for polarization mode dispersion. In other words, the optical modulator according to one embodiment of the present invention can align wavelengths that reinforce each other within a practically acceptable range even in different polarization modes.
  • the optical modulator according to one embodiment of the present invention is a low-loss optical modulator that can be manufactured at a low manufacturing cost, similarly to the optical waveguide device according to one embodiment of the present invention. is there.
  • An optical resonator is an Si core, which is an annular first core and an Si core, and is coupled to resonate with the first core.
  • An optical resonator comprising a second core and a SiO 2 cladding, wherein the first core has at least two waveguides having different widths communicating with each other in the light propagation direction.
  • the optical resonator according to one embodiment of the present invention can eliminate the polarization dependence of the resonance wavelength.
  • the optical resonator according to one embodiment of the present invention is an optical resonator that is a low-loss optical resonator and can be manufactured at a low manufacturing cost, like the optical waveguide device according to one embodiment of the present invention. is there.
  • An optical waveguide element manufacturing method is a Si core, in which a plurality of waveguides having different widths communicate with each other in a light propagation direction, and a SiO 2 cladding.
  • the group index of refraction of TE0 polarization in the i-th waveguide counted from the light incident surface of the core is ng_i_TE and TM0 in the i-th waveguide is TM0.
  • the group index of polarization is ng_i_TM ,
  • a waveguide length determining step for determining the length L_i [m] of the i-th waveguide so as to satisfy the above relationship.
  • An optical waveguide device includes a core made of Si, a plurality of waveguides having different widths communicating with each other in a light propagation direction, and a cladding made of SiO 2 .
  • the core has a width in which the core refractive index difference, which is a difference between the group refractive index of the TE0 polarized wave and the group refractive index of the TM0 polarized wave, becomes a positive value. It includes a waveguide and a second waveguide having a width at which the group refractive index difference is a negative value.
  • the said optical waveguide element and its manufacturing method show an effect similar to the optical waveguide element which concerns on 1 aspect of this invention.
  • the present invention realizes a low-loss optical waveguide element that can compensate for polarization mode dispersion and has a lower manufacturing cost than a conventional optical waveguide element.
  • (A) is a top view of the optical waveguide device according to the first embodiment of the present invention.
  • (B) is a cross-sectional view of the optical waveguide element taken along line AA shown in (a).
  • (C) is a cross-sectional view of the same optical waveguide device taken along line BB shown in (a).
  • 5 is a graph showing group refractive indexes of TE0 polarization and TM0 polarization obtained when the waveguide width is changed in a Si waveguide having a thickness of 220 nm. It is a graph which shows the group refractive index difference which is the difference of the group refractive index of TE0 polarization shown in FIG. 2, and the group refractive index of TM0 polarization.
  • a waveguide made of Si having a thickness of 220 nm the refractive indexes of TE0 polarization, TM0 polarization, TE1 polarization, TM1 polarization, and TE2 polarization obtained when the waveguide width is changed are shown. It is a graph. It is a graph which shows the coupling loss obtained when the waveguide from which width differs is connected to the waveguide whose width is 600 nm.
  • A is a top view of the optical waveguide device concerning a 2nd embodiment of the present invention.
  • (B) is a cross-sectional view of the optical waveguide element taken along line CC shown in (a).
  • FIG. 4D is a cross-sectional view of the optical waveguide element taken along line EE shown in FIG.
  • It is a top view of the optical waveguide device concerning a 3rd embodiment of the present invention. It is a top view of the light receiving element which concerns on the 4th Embodiment of this invention. It is a top view of the optical communication apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention. It is a top view of the optical modulator which concerns on the 6th Embodiment of this invention. It is a top view of the optical resonator which concerns on the 7th Embodiment of this invention. It is a top view of another optical resonator which concerns on the 7th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1A is a top view of the optical waveguide device 10 according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view of the optical waveguide device 10 taken along line AA shown in FIG.
  • FIG. 1C is a cross-sectional view of the optical waveguide element 10 taken along the line BB shown in FIG.
  • the optical waveguide element 10 is an optical waveguide element that propagates an optical signal used for optical communication, more specifically, an optical signal having a wavelength in the vicinity of 1.55 ⁇ m.
  • the optical waveguide device 10 is an optical waveguide device manufactured using an SOI (Silicon On Insulator) substrate, and includes a clad 11 made of silica (SiO 2 ) and a core 12 made of silicon (Si).
  • This is a silicon optical waveguide device.
  • the Si core 12 is a core in which a plurality of waveguides having different widths communicate with each other in the light propagation direction. For example, the first waveguide 12a and the second waveguide are formed. And a waveguide 12b.
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b are formed by patterning the Si layer provided in the SOI substrate using a lithography technique.
  • a lithography technique Currently, most SOI substrates on the market are manufactured so that the thickness of the Si layer is 220 nm. If the manufacturing tolerance that occurs when manufacturing an SOI substrate is ⁇ 10 nm, it can be said that most SOI substrates on the market have a Si layer with a thickness in the range of 210 nm to 230 nm. Therefore, it can be said that the thicknesses of the first waveguide 12a and the second waveguide 12b formed by patterning such a Si layer are included in the range of 210 nm to 230 nm.
  • the thickness of the first waveguide 12a and the second waveguide 12b is assumed to be included in the range of 210 nm or more and 230 nm or less, and it is necessary to particularly refer to manufacturing tolerances. If there is no, it is assumed that it is 220 nm (see FIGS. 1B and 1C).
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b made of Si formed on the SiO 2 layer of the SOI substrate are sealed with a SiO 2 oxide film deposited thereon.
  • the SiO 2 layer of the SOI substrate functions as a lower cladding, and the SiO 2 oxide film deposited thereon functions as an upper cladding.
  • the upper clad and the lower clad are not distinguished and are simply referred to as the clad 11.
  • the coordinate system shown in FIG. 1 is defined as follows. (1) An axis parallel to the direction in which the first waveguide 12a is extended is taken as a y-axis. The direction of the y-axis is determined so that the direction from the first waveguide 12a to the second waveguide 12b (light propagation direction) is a positive direction. (2) The axis parallel to the thickness direction of the first waveguide 12a is taken as the z-axis. The direction of the z-axis is determined so that the direction from the first waveguide 12a toward the surface of the cladding 11 is a positive direction. (3) The axis parallel to the width direction of the first waveguide 12a is taken as the x-axis. The direction of the x axis is determined so that the x axis forms a right-handed system together with the y axis and the z axis described above.
  • the first waveguide 12a is a Si waveguide. More specifically, the first waveguide 12a is a rectangular waveguide having a rectangular cross section taken along line AA shown in FIG. The first waveguide 12a is disposed inside the clad 11 so that the central axis of the waveguide is parallel to the y-axis of the coordinate system shown in FIG.
  • the thickness (the length in the z-axis direction) of the first waveguide 12a is 220 nm as shown in FIG.
  • the width of the first waveguide 12a (the length in the x-axis direction) and W 1 the length of the first waveguide 12a (the length in the y-axis direction) and L 1.
  • a width W 1 is 600 nm. Specific numerical values of the length L 1 will be described below while showing conditions to be satisfied.
  • the second waveguide 12b is a Si waveguide. More specifically, the second waveguide 12b is a rectangular waveguide having a rectangular cross section taken along line BB shown in FIG. The second waveguide 12b is disposed inside the clad 11 so that the central axis of the waveguide is parallel to the y-axis of the coordinate system shown in FIG.
  • the thickness (length in the z-axis direction) of the second waveguide 12b is 220 nm.
  • the width of the second waveguide 12b (the length in the x-axis direction) and W 2 the length of the second waveguide 12b (the length in the y-axis direction) and L 2.
  • W 2 the width of the second waveguide 12b (the length in the y-axis direction) and L 2.
  • a surface parallel to the zx plane and located on the negative y-axis side is referred to as a first end surface 12a1, and is parallel to the zx plane.
  • a flat surface that is located on the y-axis positive direction side is referred to as a second end surface 12a2.
  • a surface parallel to the zx plane and positioned on the y-axis negative direction side is referred to as a third end surface 12b3 and is parallel to the zx plane.
  • a flat surface that is located on the positive side of the y-axis is referred to as a fourth end surface 12b4.
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b are directly connected. That is, the first waveguide 12a and the second waveguide 12b communicate with each other via the second end surface 12a2 and the third end surface 12b3.
  • the core 12 includes a first waveguide 12a and a second waveguide 12b communicating with each other in the light propagation direction.
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b are preferably arranged so that the central axis of the first waveguide 12a coincides with the central axis of the second waveguide 12b. .
  • the propagation direction of light is not limited.
  • light enters the first end surface 12a1, propagates in the positive direction of the core 12 and exits from the fourth end surface 12b4.
  • the light is incident on the fourth end surface 12b4. Incident, propagated through the core 12 in the negative y-axis direction, and can exit from the first end face 12a1.
  • the first end surface 12a1 is also expressed as the light incident surface 12a1
  • the fourth end surface 12b4 is also expressed as the light emitting surface 12b4.
  • the 0th order mode of the TE0 polarization is referred to as a TE0 mode
  • the 0th order mode of the TM0 polarization is referred to as a TM0 mode.
  • N 1, 2,
  • TE polarization mode TE1 mode
  • TE2 mode for higher-order modes.
  • the group refractive index for the TE0 mode light (TE0 polarization) in the i-th waveguide counted from the light incident surface 12a1 is ng_i_TE
  • the TM0 mode light (TM0 polarization) in the i-th waveguide Let ng_i_TM be the group refractive index for. Therefore, the group refractive index for the TE0 polarization of the first waveguide 12a, which is the first waveguide counted from the light incident surface 12a1, is expressed as ng_1_TE, and the group refraction for the TM0 polarization of the first waveguide 12a is performed. The rate is expressed as ng_1_TM .
  • the group refractive index for the TE0 polarization of the second waveguide 12b which is the second waveguide counted from the light incident surface 12a1, is expressed as ng_2_TE, and the group refraction for the TM0 polarization of the second waveguide 12b is performed.
  • the rate is expressed as ng_2_TM . Note that the group refractive index when the number of light modes and the polarization direction are not specified is ng .
  • the group refractive index of a rectangular waveguide depends on the width of the rectangular waveguide, and (2) a group of TE0 modes. It has been found that the refractive index and the group refractive index of the TM0 mode show different correlations with respect to the width of the rectangular waveguide.
  • the group refractive index ng_1_TE0 is 4.095
  • the group refractive index ng_1_TM0 is 4.028. Therefore, when the difference between the group index n G_1_TE0 and n G_1_TM0 the group refractive index difference [Delta] n g_1, group refractive index difference [Delta] n g_i when the width W 1 is 600nm is 0.067.
  • the width W2 of the second waveguide 12b is 800 nm
  • the group refractive index ng_2_TE0 is 3.945
  • the group refractive index ng_2_TM0 is 4.130.
  • the group index n G_2_TE0 and n G_2_TM0 and the group refractive index difference [Delta] n g_2 is -0.185.
  • the sign of the group index difference being positive means that the group velocity of the TE0 polarization is faster than the group speed of the TM0 polarization, and the sign of the group index difference being negative is that of the TM0 polarization. It means that the group velocity is faster than the group velocity of TE0 polarized wave.
  • Optical waveguide element 10 communicates with the first waveguide 12a and the second waveguide 12b which code group refractive index difference are different from each other in the direction of light propagation, the length L 1 and length L 2, respectively ( 1), the polarization mode dispersion generated in the first waveguide 12a is compensated by the polarization mode dispersion generated in the second waveguide 12b, and the polarization of the core 12 as a whole is determined. Modal dispersion can be reduced.
  • ng_i_TE is a group refractive index of TE0 polarization in the i-th waveguide counted from the first end face 12a1
  • ng_i_TM is a group refractive index of TM0 polarization in the i-th waveguide.
  • L_i [m] is the length of this i-th waveguide.
  • the condition of the expression (1) is determined so that the propagation time difference ⁇ t between the TE0 polarized wave and the TM0 polarized wave is 5 picoseconds or less when the TE0 polarized wave and the TM0 polarized wave propagate through the core 12. It is.
  • the picosecond is described as [ps].
  • the propagation time difference ⁇ t between the TE0 polarization and the TM0 polarization is 5 ps or less
  • the propagation time difference ⁇ t is set to 0.05 UI of the modulation signal. It can be suppressed to (Unit Interval) or less.
  • the optical waveguide device 10 can compensate the polarization mode dispersion within a practically no problem range when propagating a 10 Gbps modulation signal.
  • the optical waveguide device 10 is preferably a length L 1 and length L 2 is defined so as to satisfy each (2).
  • the condition of equation (2) is determined so that the propagation time difference ⁇ t between the TE0 polarization and the TM0 polarization is 1.67 ps or less when the TE0 polarization and the TM0 polarization propagate through the core 12. It is.
  • the propagation time difference ⁇ t between the TE0 polarization and the TM0 polarization is 1.67 ps or less
  • the propagation time difference ⁇ t is set to 0 of the modulation signal. .05 UI (Unit Interval) or less. Therefore, according to the above configuration, the optical waveguide device 10 can compensate the polarization mode dispersion within a practically no problem range when propagating a modulation signal of 30 Gbps.
  • the optical waveguide element 10 is more preferably determined such that the length L 1 and the length L 2 satisfy the expression (3).
  • the propagation time difference ⁇ t between the TE0 polarization and the TM0 polarization when the TE0 polarization and the TM0 polarization propagate through the core 12 is 0 ps. That is, there is no propagation time difference ⁇ t, and the polarization mode dispersion in the core 12 is completely compensated. According to said structure, even if it is a case where the optical signal whose bit rate is higher than 30 Gbps propagates through the core 12, the bit error accompanying propagation can be suppressed to the range which does not have a problem practically.
  • the length L 1 and the length L 2 satisfying any one of the equations (1) to (3) are determined as follows: Can do.
  • the total length L T of the optical waveguide device 10 and L T L 1 + L 2 .
  • (1) of the L 2 to L 2 L T -L 1 on obtained by substituting (1)
  • (- 1.5 ⁇ 10 -3 -L T ⁇ n g_2) / ( ⁇ n g_1 - ⁇ n g_2) ⁇ L 1 ⁇ ( 1.5 ⁇ 10 -3 -L T ⁇ n g_2) / ( ⁇ n g_1 - ⁇ n g_2) is obtained. Therefore, if determined the total length L T, (1) is determined satisfies the condition length range L 1 of formula, as a result the length L length L 2 corresponding to 1 is determined.
  • the length L 1 and the length L 2 that satisfy the condition of the expression (2) are determined by modifying the expression (2) in the same manner as the expression (1).
  • the total length of the core 12 is set to 5000 ⁇ m
  • the length L 1 is set to 3675 ⁇ m
  • the length L 2 is set to 1325 ⁇ m.
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b defined length L 1 and length L 2 satisfies the formula (2). Therefore, it can be said that the optical waveguide device 10 is an optical waveguide device capable of compensating for polarization mode dispersion.
  • the optical waveguide element 10 has been described as having a total length of 5000 microns.
  • the total length of the optical waveguide element 10 is not limited to this.
  • the optical waveguide device 10 is more effective when the conventional rectangular waveguide has a full length where polarization mode dispersion becomes a problem, for example, when the total length is 1000 ⁇ m or more.
  • the optical waveguide device 10 is manufactured by using an SOI substrate, patterning the Si layer on the SOI substrate, and laminating the SiO 2 oxide film thereon. Further, unlike the optical waveguide elements described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1, the optical waveguide element 10 does not need to produce a polarization rotation element inside the optical waveguide element. Therefore, as a manufacturing process for manufacturing the optical waveguide element 10, a manufacturing process for manufacturing a silicon large-scale integrated circuit can be used.
  • the optical waveguide device 10 can be manufactured at a low manufacturing cost as compared with the optical waveguide devices described in Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1.
  • the first waveguide 12a and the second waveguide 12b are in contact with the second end face 12a2 of the first waveguide 12a and the third end face 12b3 of the second waveguide 12b. So connected. In other words, it can be said that the width of the core 12 changes discontinuously at the connection position between the first waveguide 12a and the second waveguide 12b.
  • a discontinuous structure in a waveguide causes light that propagates through the waveguide to be reflected.
  • the coupling loss due to the direct connection between the first waveguide 12a and the second waveguide 12b in the optical waveguide element 10 is 0.082 dB in the TE0 polarization. It was 0.02 dB in TM0 polarization.
  • the polarization rotating element having the rib structure included in the invention described in Non-Patent Document 1 has a conversion loss of about 0.8 dB when converting the TE0 polarization to the TM0 polarization.
  • the coupling loss in the optical waveguide element 10 and the conversion loss in the polarization rotation element described in Non-Patent Document 1 are both losses due to the configuration necessary for compensating the polarization mode dispersion.
  • the coupling loss in the optical waveguide element 10 does not become 0.1 dB or less, and is significantly smaller than the conversion loss in the polarization rotation element described in Non-Patent Document 1. Therefore, the optical waveguide device 10 is a low-loss optical waveguide device as compared with the invention described in Non-Patent Document 1.
  • the optical waveguide element 10 is a low-loss optical waveguide element as compared with a conventional optical waveguide element.
  • the core 12 of the optical waveguide device 10 has been described as including the first waveguide 12a and the second waveguide 12b.
  • the number of waveguides constituting the core 12 is not limited to two and may be three or more.
  • the core 12 included in the optical waveguide device 10 may be configured by a third waveguide in addition to the first waveguide 12a and the second waveguide 12b.
  • the width of the third waveguide and W 3, the length and L 3, the group index for TE0 polarization of the third waveguide and n g_3_TE, the group refractive index for TM0 polarization of the third waveguide Is defined as ng_3_TM , the lengths L 1 , L 2 and L 3 are defined to satisfy the expression (1). Further, the lengths L 1 , L 2 and L 3 preferably satisfy the formula (2), and more preferably satisfy the formula (3).
  • the optical waveguide device 10 includes an optical core including a core 12 in which a plurality of waveguides having different widths communicate with each other in the light propagation direction, and a cladding 11 made of SiO 2 .
  • the core 12 includes a first waveguide 12a having a width group refractive index difference [Delta] n g_1 which is a difference between the group index n G_1_TE and group index n G_1_TM is a positive value, the group a second waveguide 12b having a width group refractive index difference [Delta] n g_2 which is a difference between the refractive index n G_2_TE and group index n G_2_TM is a negative value, and includes at least the.
  • Example 1 (Group index of waveguide)
  • the group refractive index of the waveguide manufactured by the same manufacturing process as that of the core 12 of the optical waveguide device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 2 shows the group index of refraction of TE0 polarization and TM0 polarization obtained when the waveguide width W is changed in the range of 220 nm to 900 nm in a Si waveguide having a thickness of 220 nm. It is a graph. In the following, it is assumed that the group refractive index of TE0 polarized wave is ng_TE0 and the group refractive index of TM0 polarized wave is ng_TM0 .
  • n g is defined as n g_TE0 -n g_TM0.
  • the wavelength of light propagating through the waveguide is 1.55 ⁇ m.
  • the group refractive index ng_TE0 and the group refractive index ng_TM0 were equal. This is because the thickness and width of the waveguide are equal.
  • the group refractive index ng_TE0 and the group refractive index ng_TM0 are both increased.
  • the ratio of the change in the group refractive index with respect to the change in the waveguide width W was different between the group refractive index ng_TE0 and the group refractive index ng_TM0 .
  • the group refractive index ng_TE0 showed the maximum value when the waveguide width W was increased from 220 nm, and showed a gradual decrease when the waveguide width W was 350 nm and in the range of 350 nm to 900 nm.
  • the group refractive index ng_TM0 increased as the waveguide width W was increased from 220 nm, but the gradient gradually decreased and the behavior approached one value.
  • the group refractive index ng_TE0 and the group refractive index ng_TM0 intersect at the intersection point CP.
  • the waveguide width corresponding to the intersection point CP is defined as a width W CP .
  • the group refractive index ng_TE0 group refractive index ng_TM0
  • the group refractive index ng_TE0 > the group refractive index ng_TM0 and the width W is It was found that in the region wider than the width W CP , the group refractive index ng_TE0 ⁇ the group refractive index ng_TM0 .
  • the sign of the group index difference ⁇ ng — 1 in the first waveguide 12 a and the sign of the group index difference ⁇ ng — 2 in the second waveguide 12 b are: They need to be opposite each other. To satisfy this condition, it is one of the width W 1 and a width W 2, a narrower width than the W CP, the other, it is required a width greater than W CP.
  • the side wall of the waveguide is likely to be rough. In other words, it is difficult to form a waveguide with a flat sidewall. This roughness of the sidewalls is due to technical limitations in the lithographic process and increases the loss in light propagating in the waveguide. Accordingly, the width W 1 and the width W 2 are preferably included in a range of 450 nm or more.
  • FIG. 4 is a graph showing the refractive indices of TE0 polarization, TM0 polarization, TE1 polarization, TM1 polarization, and TE2 polarization obtained when the width W of the waveguide is changed.
  • the wavelength of light propagating through the waveguide is 1.55 ⁇ m.
  • the refractive index of the TM0 mode is n TM0 and the refractive index of the TE1 mode is n TE1 .
  • the width W is changed in the range of 200 nm to 900 nm, the refractive index n TM0 and the refractive index n TE1 intersect at the intersection CP ′.
  • the waveguide width corresponding to the intersection point CP ′ is defined as a width W CP ′ .
  • the width W CP ′ was around 650 nm.
  • the refractive index n TM0 and the refractive index n TE1 match or are close to each other, it means that the TM0 mode and the TE1 mode are in a state of being easily transitioned to each other. In such a state, the TM0 mode and the TE1 mode are combined with a small disturbance as a trigger.
  • a small disturbance is the roughness of the waveguide side wall due to the manufacturing process.
  • the width W 1 and the width W 2 it is preferable to avoid a range that exceeds 620 nm including the width W CP ′ and is lower than 700 nm.
  • the width W 1 and the width W 2 are preferably included in the range of 450 nm to 620 nm or in the range of 670 nm to 700 nm.
  • the width W 1 and the width W 2 are 700 nm or less, it is possible to prevent a coupling loss described later from increasing.
  • the range to be avoided when determining the width W 1 and the width W 2 can also be defined by the refractive index difference ⁇ n, which is the difference between the refractive index n TM0 and the refractive index n TE1 .
  • the width W 1 and the width W 2 are preferably included in a range where the refractive index difference ⁇ n satisfies ⁇ n ⁇ 0.08 in order to prevent erroneous conversion between the TM0 mode and the TE1 mode. Referring to FIG. 4, ⁇ n ⁇ 0.08 and the range of width W is 620 nm or less or 700 nm or more.
  • FIG. 5 is a graph showing the coupling loss obtained when the second waveguide 12b having a different width is directly connected to the first waveguide 12a having a width of 600 nm.
  • the width W1 of the first waveguide 12a was 600 nm, and the width W2 of the second waveguide 12b was changed in the range of 700 nm to 800 nm.
  • the wavelength of light propagating through the waveguide is 1.55 ⁇ m.
  • the coupling loss of light in the TE0 mode is monotonously in a range smaller than 0.09 dB and larger than 0.02 dB. It turned out to decrease.
  • the coupling loss of light in the TM0 mode does not show clear width W 2 dependence and is distributed in a range smaller than 0.03 dB and larger than 0.
  • the coupling loss in the core 12 may be 0.09 dB or more. I understood.
  • the coupling loss of 0.09 dB is clearly smaller than the conversion loss (about 0.8 dB) in the polarization rotation element included in the optical waveguide element described in Non-Patent Document 1. Therefore, it can be said that the optical waveguide device 10 according to the first embodiment is a low-loss optical waveguide device as compared with the optical waveguide device described in Non-Patent Document 1.
  • FIG. 6A is a top view of the optical waveguide device 20 according to the present embodiment.
  • B is a sectional view of the optical waveguide device 20 taken along the line CC shown in (a).
  • C is a cross-sectional view of the optical waveguide device 20 taken along line DD shown in (a).
  • D is a cross-sectional view of the optical waveguide device 20 taken along the line EE shown in (a).
  • the same member number is attached
  • the coordinate system shown in FIG. 6 is defined in the same manner as the coordinate system shown in FIG.
  • the optical waveguide element 20 is an optical waveguide element obtained by deforming the core 12 included in the optical waveguide element 10 according to the first embodiment into the core 22. More specifically, the core 22 includes, in addition to the first waveguide 12a that is the first waveguide counted from the light incident surface 12a1 and the second waveguide 12b that is the second waveguide, A connection portion 23 is provided to connect the first waveguide 12a and the second waveguide 12b.
  • the core 22 can also be expressed as a core formed by connecting the first waveguide 12 a and the second waveguide 12 b in the light propagation direction via the connection portion 23.
  • the clad 21 is configured in the same manner as the clad 11 provided in the optical waveguide device 10 according to the first embodiment.
  • the connecting portion 23 is a Si waveguide having a thickness of 220 nm, like the first waveguide 12a and the second waveguide 12b.
  • the connecting portion 23 and the first waveguide 12a are the end surface of the connecting portion 23 on the y-axis negative direction side, and the second end surface 12a2 of the first waveguide 12a. Connected through.
  • the second end face 12a2 can also be expressed as forming a boundary between the connection portion 23 and the first waveguide 12a. Therefore, the second end face 12a2 is also expressed as the first boundary 12a2.
  • the connection portion 23 and the second waveguide 12b are connected via the end surface in the positive y-axis direction of the connection portion 23 and the third end surface 12b3 of the second waveguide 12b.
  • the third end face 12b3 can also be expressed as forming a boundary between the connection portion 23 and the second waveguide 12b. Therefore, the third end face 12b3 is also expressed as the second boundary 12b3.
  • the length of the first waveguide 12a and L 1, the width W 1.
  • the length of the connecting portion 23 is L 23 and the width is W 23 .
  • the length of the second waveguide 12b and L 2 the width W 2.
  • connection portion 23 has a width W 1 and the width equal W 23 of the first waveguide 12a.
  • connection portion 23 has a width W 2 equal width W 23 of the second waveguide 12b.
  • the width W 1 is 600 nm
  • the width W 2 is 800 nm.
  • the width W 23 (first width) at the first boundary 12a2 is 600 nm
  • the width W 23 (second width) at the second boundary 12b3 is 800 nm.
  • width W 23 is continuously changed so as to spread from the first width (600 nm) to the second width (800 nm).
  • the upper surface of the connection portion 23 has a tapered shape.
  • connection portion 23 smoothly connects the first waveguide 12a and the second waveguide 12b having different widths, and has an effect of reducing the coupling loss in the core 22.
  • the longer the length L 23 is extended the smaller the angle formed between the taper portion connecting the first waveguide 12 a and the second waveguide 12 b and the y-axis direction, and the coupling loss in the core 22. Is more reduced.
  • the connecting portion 23 has a first width equal to the width W 1, is for smoothly connecting the second width equal to the width W 2. Therefore, in any position of the intermediate region of the connecting portion 23, the width W 23 is the 'width W CP corresponding to' intersections CP refractive index of the TM0 mode n TM0 and the TE1 mode refractive index n TE1 of equal They match (see FIG. 4).
  • the probability that the TM0 mode is erroneously converted to the TE1 mode that is a higher-order mode increases.
  • the loss in the TM0 mode is increased in the intermediate region of the connection portion 23. From the above, in the core 22, the more extended if reach out the length L 23, loss of TM0 modes in the core 22 is increased more.
  • the length L 23 has both a positive effect of reducing the coupling loss in the core 22 and a negative effect of increasing the loss of the TM0 mode in the core 22.
  • the length L 23 is preferably determined so that the loss of the entire core 22 can be optimized.
  • the length L 23 is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the length L 23 is 10 ⁇ m or more, it is possible to reduce the coupling loss effectively core 22. Further, by the length L 23 is 100 ⁇ m or less, it is possible to suppress an increase in the loss of TM0 modes due to the erroneous conversion at the connecting portion 23.
  • FIG. 7 is a top view of the optical waveguide device 30 according to the present embodiment.
  • the same member number is attached
  • the coordinate system shown in FIG. 7 is defined in the same manner as the coordinate system shown in FIG.
  • the optical waveguide element 30 is an optical waveguide element obtained by deforming the core 22 included in the optical waveguide element 20 according to the second embodiment into the core 32. More specifically, the core 32 includes a conversion unit 35 in addition to the first waveguide 12 a, the second waveguide 12 b, and the connection unit 23.
  • the light incident side (y-axis negative direction side) end of the conversion unit 35 is referred to as a fifth end surface 351
  • the light emission side (y-axis positive direction side) end is referred to as the fifth end surface 351. 6 end face 352.
  • the width of the conversion unit 35 is W 35 and the length is L 35 .
  • the sixth end surface 352 has a first waveguide 12a, a second waveguide 12b, which are a plurality of communicating waveguides, and an end portion on the light incident side of the connection unit 23, that is, the first end surface 352. It is continuously connected to the end face 12a1.
  • the width W 35 at the sixth end face 352 is equal to the width W 1 .
  • the width W 35 of the sixth end surface 352 is 600 nm.
  • the fifth end surface 351 forms a light incident surface of the core 32. Therefore, the fifth end surface 351 can also be expressed as a light incident surface 351.
  • the width W 35 at the light incident surface 351 is narrower than the width W 35 at the sixth end surface.
  • the width W 35 of the light incident surface 351 is 250 nm. Therefore, it can be said that the upper surface of the connecting portion 23 is tapered, whereas the upper surface of the converting portion 35 is tapered.
  • the width W 35 of the light incident surface 351 is not limited to 250 nm, but is preferably 200 nm or more and 300 nm or less.
  • the conversion unit 35 is generated when the waveguide mode in the optical fiber arranged in contact with the light incident surface 351 is converted into the waveguide mode in the first waveguide 12 a connected to the sixth end surface 352. This is a waveguide for reducing the coupling loss. Since the upper surface of the conversion unit 35 has an inversely tapered shape, the conversion unit 35 couples the optical fiber having a core diameter larger than the width W 35 on the light incident surface 351 and the first waveguide 12a in a good state. can do.
  • the length L 35 of the converter 35 has a width W 35 in the light incident surface 351, depending on the parameters of the core diameter of the optical fiber width W 35 in the sixth end face 352 and the light incident surface 351, it is in contact with
  • the coupling efficiency may be determined so as to be optimized.
  • the width W 35 of the light incident surface 351 is 250 nm, a second 6 600 nm width W 35 in the end face 352 of, when the core diameter of the optical fiber where the light incident surface 351 is in contact is 8 [mu] m, the length L 35 is preferably 200 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, and more preferably 250 ⁇ m.
  • the length L 35 of the converter 35 is not limited to the above range.
  • the length L 1 of the first waveguide 12 a and the length L 2 of the second waveguide 12 b can be compensated including the polarization mode dispersion generated in the conversion unit 35. It is preferable to be determined as follows.
  • FIG. 8 is a top view of the light receiving device 40 according to the present embodiment.
  • the same member number is attached
  • the coordinate system shown in FIG. 8 is defined similarly to the coordinate system shown in FIG.
  • the light receiving device 40 includes an optical waveguide element 30 according to the third embodiment and a light receiving element 41.
  • the light receiving element 41 is, for example, a photodiode (PD). Therefore, hereinafter, the light receiving element 41 is also referred to as PD41.
  • the light receiving part 42 provided in the PD 41 is disposed so as to face the light emitting surface 12b4 of the core 32 provided in the optical waveguide element 30.
  • the light emitting surface 12b4 and the light receiving unit 42 may be arranged in contact with each other or may be arranged apart from each other.
  • the light receiving device 40 detects the light propagating through the optical waveguide element 30 in the positive y-axis direction by the light receiving unit 42 of the PD 41 and outputs an electric signal corresponding to the propagated light to the outside. Can be output. Therefore, the light receiving device 40 can convert the optical signal into an electric signal.
  • FIG. 9 is a top view of the optical communication device 50 according to the present embodiment.
  • the same member number is attached
  • the coordinate system shown in FIG. 9 is defined in the same manner as the coordinate system shown in FIG.
  • the optical communication device 50 is an optical communication device capable of transmitting and receiving four-channel optical signals, and more specifically, an active optical cable (AOC: Active (Optical : Cable) conforming to a communication standard represented by Camera Link (registered trademark). ).
  • AOC Active (Optical : Cable) conforming to a communication standard represented by Camera Link (registered trademark).
  • the optical communication device 50 is formed on one SOI substrate.
  • the optical communication device 50 includes an optical signal transmission system and an optical signal reception system in order to transmit and receive optical signals.
  • the optical communication device 50 includes four sets of equivalent structures in order to transmit and receive four-channel optical signals. In the present embodiment, the four sets of equivalent structures are not distinguished. In other words, the description in this embodiment is common to the above four sets of equivalent structures.
  • the optical signal transmission system provided in the optical communication device 50 includes an optical modulator 51, a laser diode (LD) 52, a control IC 53, a conversion unit 35 ′, an external device, and a control IC 53.
  • the control IC 53 controls the LD 52 and the optical modulator 51 according to the control signal input from the external device via the wiring 55. Specifically, the control IC 53 outputs an LD control signal for controlling the LD 52 via the wiring 59 to the LD 52 and outputs a modulation signal to the optical modulator 51 via the wiring 56.
  • the LD 52 outputs a laser beam to the optical modulator 51 through the optical fiber 60 in accordance with the control signal acquired from the control IC 53.
  • the optical modulator 51 includes one for each of the four channels, that is, a total of four optical modulators (not shown).
  • the light modulation unit modulates the light input from the LD 52 according to the modulation signal input from the control IC 53 to generate an optical signal.
  • the light emitting surface of the light modulating unit is connected to the light incident surface (corresponding to the sixth end surface 352 shown in FIG. 7) of the converting unit 35 '. Therefore, the optical signal generated by the light modulation unit is incident on the conversion unit 35 ′, propagates through the conversion unit 35 ′ toward the negative y-axis side, and the light output surface of the conversion unit 35 ′ (the first output shown in FIG. 7). 5 end face 351).
  • the light modulation section provided in the light modulator 51 and the conversion section 35 ′ are formed inside a silica clad 31 formed on the SOI substrate. Therefore, the light modulator 70 described in the sixth embodiment to be described later can be used as the light modulator.
  • the optical fiber 61 includes a core 62 and a clad 63.
  • the first end of the optical fiber is connected to the conversion unit 35 '. More specifically, the light incident surface of the core 62 is in contact with the light emitting surface of the converter 35 '. Accordingly, the optical signal emitted from the conversion unit 35 ′ enters the optical fiber 61 and propagates through the optical fiber 61 toward the negative y-axis direction.
  • a second end (not shown), which is the other end of the optical fiber 61, is provided with the same structure as an optical signal receiving system described later. Accordingly, the optical signal propagating through the optical fiber 61 toward the y-axis negative direction side is received by the optical signal receiving system provided at the second end of the optical fiber 61.
  • the optical signal receiving system provided in the optical communication device 50 includes the output IC 54, PD 41, the optical waveguide element 30, the wiring 58 for connecting the external device and the output IC 54, the output IC 54 and the PD 41. And an optical fiber 64 are provided.
  • the optical fiber 64 is an optical fiber configured similarly to the optical fiber 61 and includes a core 65 and a clad 66.
  • the light emitting surface of the core 65 is in contact with the light incident surface of the optical waveguide element 30 (corresponding to the light incident surface 351 shown in FIG. 7). Further, the light emitting surface (light emitting surface 12b4 shown in FIG. 7) of the optical waveguide element 30 is in contact with the light receiving portion 42 (see FIG. 8) of the PD 41.
  • the first end (not shown) of the optical fiber 64 has the same structure as the optical signal transmission system described above. Accordingly, an optical signal that enters from the first end of the optical fiber 64 and propagates toward the positive y-axis side of the optical fiber 64 is transmitted from the light incident surface of the core 32 (see FIG. 7) of the optical waveguide element 30. Incident on the core 32.
  • the optical signal that has entered the core 32 propagates through the core 32 toward the positive y-axis side, and enters the light receiving portion 42 of the PD 41 from the light exit surface of the core 32.
  • the PD 41 detects an optical signal incident on the light receiving unit 42 and outputs an electrical signal corresponding to the optical signal to the output IC 54.
  • the output IC 54 processes the electrical signal input from the PD 41 so as to comply with the format defined by the communication standard, and outputs the processed electrical signal as an output signal to an external device.
  • the optical reception system of the optical communication device 50 includes the optical waveguide element 30, it receives and processes an optical signal with reduced polarization mode dispersion, and outputs an output signal corresponding to the optical signal. Therefore, the optical communication device 50 can cope with a higher bit rate than an optical communication device that does not include the optical waveguide element 30.
  • FIG. 10 is a top view of the optical modulator 70 according to the present embodiment.
  • the optical modulator 70 is a silicon optical modulator manufactured using an SOI substrate, and includes a core 70a in which at least two waveguides communicate with each other in the light propagation direction to form a Mach-Zehnder interferometer, and a clad 71. I have.
  • the core 70a is made of Si having a thickness of 210 nm or more and 230 nm or less, and the clad 71 is made of SiO 2 .
  • the core 70a constituting the Mach-Zehnder interferometer includes an incident-side waveguide 72, an emission-side waveguide 73, a first arm portion 74a, and a second arm portion 74b.
  • the first arm portion 74a is provided with a first non-target portion 75a
  • the second arm portion 74b is provided with a second non-target portion 75b.
  • the light propagating through the incident-side waveguide 72 toward the positive x-axis direction is branched into two and propagates through the first arm portion 74a and the second arm portion 74b. Thereafter, the lights propagating through the first arm portion 74 a and the second arm portion 74 b are merged in the emission-side waveguide 73, and the merged light is emitted from the optical modulator 70.
  • the first non-target portion 75a included in the first arm portion 74a is different from the first non-target portion 75b included in the second arm portion 74b.
  • a waveguide 77 and a third waveguide 78 are added. Accordingly, the first waveguide 76, the second waveguide 77, and the third waveguide 78 are waveguides that make up a difference between the first arm portion 74a and the second arm portion 74b.
  • the first end face 761 of the first waveguide 76 is defined as the first end of the waveguide that makes the above difference.
  • the first waveguide is the first waveguide 76
  • the second waveguide is the second waveguide 77
  • the third waveguide is the third waveguide.
  • Waveguide 78 When counting waveguides from the first end, only the waveguides that make the difference are counted.
  • the width of the first waveguide 76 is W 76
  • the width of the second waveguide 77 is W 77
  • the width of the third waveguide 78 is W 78 .
  • the description will be made assuming that the width W 76 is 600 nm
  • the width W 77 is 800 nm
  • the width W 78 is 600 nm.
  • the group refractive index in the Si waveguide varies depending on the width of the waveguide.
  • the TE0 mode group refractive index in the first waveguide 76 is ng_1_TE
  • the TM0 mode group refractive index is ng_1_TM .
  • the group refractive index of the TE0 mode in the second waveguide 77 and n G_2_TE the group refractive index of the TM0 mode and n g_2_TM.
  • the group refractive index of the 3 TE0 mode in the waveguide 78 of the n G_3_TE the group refractive index of the TM0 mode and n g_3_TM. Since the width W 76 and the width W 78 are the same, each group refractive index in the first waveguide 76 and each group refractive index in the third waveguide 78 are the same.
  • L 1 In order to reinforce each other when the TE0 mode light propagating through the first arm portion 74a and the TE0 mode light propagating through the second arm portion 74b merge in the output-side waveguide 73, L 1 , Each of L 2 and L 3 needs to satisfy formula (4).
  • n is an integer
  • ⁇ is the wavelength of the propagating light
  • the TE0 mode light strengthens each other.
  • the lengths L 1 , L 2 , and L 3 are determined so as to satisfy the expression (6) in order to align the wavelength and the wavelength at which the TM0 mode lights are strengthened to each other within a practically acceptable range. It has been.
  • each of the lengths L 1, L 2, and L 3, preferably satisfies the expression (7).
  • the optical modulator 70 When each of the lengths L 1 , L 2 , and L 3 satisfies the equation (7), the optical modulator 70 generates a wavelength at which the TE0 mode light strengthens each other and a wavelength at which the TM0 mode light strengthens each other. , Can be more accurately aligned.
  • each of the lengths L 1 , L 2 , and L 3 satisfies the expression (8).
  • the optical modulator 70 When each of the lengths L 1 , L 2 , and L 3 satisfies the equation (8), the optical modulator 70 generates a wavelength at which the TE0 mode light strengthens each other and a wavelength at which the TM0 mode light strengthens each other. , Can be the same.
  • the lengths L 1 , L 2 , and L 3 can be determined based on ⁇ L, which is the difference between the length of the first arm portion 74a and the length of the second arm portion 74b.
  • ⁇ L is the difference between the length of the first arm portion 74a and the length of the second arm portion 74b.
  • ⁇ L 5000 ⁇ m
  • L 1 1175 ⁇ m
  • L 2 1325 ⁇ m
  • the optical modulator 70 is manufactured using an SOI substrate, it can be manufactured on one substrate together with various silicon devices.
  • the optical modulator 70 can be used as an optical modulation unit of the optical communication device 50 described in the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a top view of the optical resonator 80 according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a top view of the optical resonator 90 according to the present embodiment.
  • the optical resonator 80 is a silicon optical modulator manufactured using an SOI substrate, and a ring waveguide 83 in which a plurality of waveguides communicate in a ring shape along the light propagation direction, and the ring waveguide 83.
  • the ring waveguide 83 is an annular waveguide composed of a first waveguide 84 and a second waveguide 85, and is a first core.
  • the second core 82 and the ring waveguide 83 are both made of Si having a thickness of 210 nm to 230 nm, and the cladding 81 is made of SiO 2 .
  • the first waveguide 84 has a first end face 841 and a second end face 842.
  • the second waveguide 85 has a third end face 853 and a fourth end face 854.
  • the first waveguide 84 and the second waveguide 85 communicate with each other in the light propagation direction via the second end face 842 and the third end face 853, and the first end face 841 and the second end face 851 4 in the direction of light propagation.
  • the first end face 841 of the first waveguide 84 is defined as the reference plane of the ring waveguide 83.
  • the first waveguide is the first waveguide 84 and the second waveguide is the second waveguide 85, counting from the reference plane, that is, the first end face 841.
  • the waveguide is counted in the clockwise direction along the direction in which the ring waveguide 83 communicates.
  • the width W 1 of the first waveguide 84 is 600 nm
  • the width W 2 of the second waveguide 85 is 800 nm.
  • the length of the central axis of the first waveguide 84 and L 1 the length of the central axis of the second waveguide 85 and L 2.
  • the group refractive index of the TE0 mode in the first waveguide 84 and n G_1_TE the group refractive index of the TM0 mode and n g_1_TM.
  • the group refractive index of the TE0 mode in the second waveguide 85 and n G_2_TE the group refractive index of the TM0 mode and n g_2_TM.
  • the respective lengths L 1 and L 2 are determined so as to satisfy the expression (9).
  • the resonance wavelength of the TE0 mode and the resonance wavelength of the TM0 mode are aligned within a range where there is no practical problem.
  • the resonance wavelength can also be expressed as a resonance spectrum.
  • the respective lengths L 1 and L 2 preferably satisfies the expression (10).
  • the optical resonator 80 can align the resonance wavelength of the TE0 mode and the resonance wavelength of the TM0 mode with higher accuracy.
  • each of the lengths L 1 and L 2 satisfies the expression (11).
  • the optical resonator 80 can make the resonance wavelength of the TE0 mode and the resonance wavelength of the TM0 mode the same.
  • the optical resonator 80 can compensate the polarization mode dispersion generated in the ring waveguide, and can eliminate the polarization dependence in the optical resonator.
  • An optical resonator 90 shown in FIG. 12 is a modification of the optical resonator 80.
  • the optical resonator 90 includes a ring waveguide 83 in which at least two waveguides communicate with each other in the light propagation direction, and a second core 92 coupled so as to resonate with the ring waveguide 83. And a third core 96.
  • the optical resonator 90 is an open ring resonator.
  • the optical resonator 90 has the same effect as the optical resonator 80.
  • the length L_i [m] is:
  • the optical waveguide device can compensate polarization mode dispersion with higher accuracy.
  • the optical waveguide device further includes a connection portion that connects the i-th waveguide and the i + 1-th waveguide, and is a boundary between the i-th waveguide and the connection portion.
  • the connection portion has a first width equal to the width of the i-th waveguide, and in a second boundary that is a boundary between the connection portion and the i + 1-th waveguide,
  • the connecting portion has a second width that is equal to the width of the i + 1th waveguide, and the first width increases from the first boundary toward the second boundary as the second width increases. It is preferable to change continuously so as to spread.
  • the optical waveguide element according to one aspect of the present invention further includes a connection portion that continuously connects the i-th waveguide and the i + 1-th waveguide.
  • the connection portion suppresses the coupling loss when the i-th waveguide is connected to the i + 1-th waveguide. can do. Therefore, the optical waveguide element according to one embodiment of the present invention can suppress coupling loss.
  • the i-th waveguide and the i + 1-th waveguide are directly connected.
  • the optical waveguide device can be easily downsized as compared with the case where the connection portion that connects the i-th waveguide and the i + 1-th waveguide is provided.
  • the plurality of waveguides are preferably two waveguides.
  • the configuration of two waveguides is the simplest configuration among the configurations of a plurality of waveguides. Therefore, according to the above configuration, it is possible to realize an optical waveguide element capable of compensating for polarization mode dispersion using a simple structure.
  • the total length of the core is preferably 1000 ⁇ m or more.
  • the optical waveguide device can compensate for polarization mode dispersion even when the size of the polarization mode dispersion becomes a problem when a conventional rectangular waveguide is used. In other words, the optical waveguide element has a more remarkable effect when the size has a problem of polarization mode dispersion.
  • the thickness of the core is preferably in the range of 210 nm to 230 nm.
  • the core can be manufactured by patterning the Si layer of a commercially available SOI substrate.
  • an optical waveguide device can be manufactured using a commercially available SOI substrate. Therefore, the manufacturing cost of the optical waveguide element can be further reduced.
  • the core further includes a conversion unit, and an end of the conversion unit on the light emission side is connected to an end of the plurality of waveguides connected to the light incident side.
  • the light incident side end of the conversion part forms the light incident surface of the core, and the width of the light incident side end of the conversion part is the width of the light incident side end of the waveguide. It is preferably narrower than the width.
  • the conversion unit can convert the polarization mode of light having a wider area than the light incident surface of the core and the polarization mode of the core while suppressing coupling loss. Therefore, the optical waveguide device according to one embodiment of the present invention can reduce the coupling loss when the outside of the core and the inside of the core are coupled.
  • a light-receiving device includes a light-receiving unit in which a light-receiving unit is disposed so as to face the light-emitting surface of the optical waveguide element according to one aspect of the present invention and the core included in the optical waveguide element. And an element.
  • the light-receiving device which concerns on 1 aspect of this invention detects the optical signal which propagated the optical waveguide element which concerns on 1 aspect of this invention by a light-receiving part, According to this propagated optical signal An electric signal is output to the outside of the light receiving device.
  • the optical waveguide device according to one embodiment of the present invention can compensate polarization mode dispersion. Therefore, the light receiving device according to one embodiment of the present invention can receive an optical signal with little polarization mode dispersion and can output an electrical signal with excellent signal characteristics.
  • An optical communication device includes a light receiving device according to an aspect of the present invention, a laser diode that outputs an optical signal, an optical modulator that modulates the optical signal input from the laser diode, It is preferable to provide.
  • an optical communication apparatus capable of transmitting and receiving optical signals can be realized in a compact manner and at a low manufacturing cost.
  • An optical communication device includes an output IC that receives an electrical signal representing an optical signal received from the light receiving device and outputs an output signal corresponding to the electrical signal to an external device, and the external device And a control IC for controlling the laser diode and the optical modulator in accordance with a control signal inputted from the control signal.
  • the optical communication apparatus which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the optical waveguide element which concerns on 1 aspect of this invention, and output IC. Therefore, the electric signal processed by the output IC is an electric signal corresponding to the optical signal in which the polarization mode dispersion is compensated. Therefore, the signal characteristics of this electrical signal are excellent. Therefore, the optical communication device according to one embodiment of the present invention can cope with a higher bit rate than an optical communication device that does not include the optical waveguide element according to one embodiment of the present invention.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
  • the present invention can be used for an optical waveguide for guiding light, more specifically, an optical waveguide made of a silicon-based material.

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Abstract

　偏波モード分散を補償可能であり、且つ、低損失な光導波路素子を、低い製造コストによって実現する。光導波路素子（１０）は、コア（１２）と、ＳｉＯ２製のクラッド（１１）と、を備えており、コア（１２）の光入射面（１２ａ１）から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、所定の関係を満たす。

Description

光導波路素子、受光装置、光通信装置、光変調器、光共振器、及び光導波路素子の製造方法
　本発明は、光を導波する光導波路、より具体的にはシリコン系の材料からなる光導波路に関する。
　近年、シリコン（Ｓｉ）製のコアと、シリカ（ＳｉＯ２）製のクラッドとを備えたシリコン光導波路素子が注目されている。シリコン光導波路素子は、シリカ製のコアを備えた光導波路と比較した場合に、コアとクラッドとの屈折率差が大いため、光導波路を小型化できるというメリットを有する。また、シリコン光導波路素子の製造プロセスとして、シリコン製の大規模集積回路を製造するための製造プロセスを用いることができることから、シリコン光導波路素子は、製造コストを抑えることができるというメリットを有する。
　シリコン光導波路素子は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて作製される。より具体的には、リソグラフィー技術を用いてＳＯＩ基板のＳｉ層をパターニングすることによってシリコン製の導波路を形成し、その上に、シリカ製の酸化膜を形成することによって、シリコン光導波路素子は作製される。
　ＳＯＩ基板において、Ｓｉ層の厚みは２２０ｎｍとされることが多い。上述のとおり、ＳＯＩ基板のＳｉ層をパターニングすることによってコアを形成するため、シリコン光導波路素子のコアとなる導波路の厚みは、２２０ｎｍである場合が多い。
　また、このようなシリコン光導波路素子において、導波路の幅は、４５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内である場合が多い。導波路の幅を４５０ｎｍ未満にした場合、リソグラフィープロセスにおける技術的な限界に起因して導波路の側壁が荒れやすい。また、導波路の幅を４５０ｎｍ未満にした場合、導波路の幅を狭くすることに伴って導波路からの光の浸み出しが大きくなる。導波路からの浸み出しが大きな光が導波路を伝播するときの光損失は、導波路の荒れに起因して大幅に大きくなる。換言すれば、この側壁における荒れは、導波路の光損失を大幅に増大させる。一方、導波路の幅を５００ｎｍより広くした場合、導波路を伝播する光の偏波モードが別の偏波モードに遷移する確率が高まる。このことも、導波路の光損失を増大させる一因となる。
　以上のように、シリコン光導波路素子が備えている導波路の縦方向（厚み方向）の長さと横方向（幅方向）の長さとは、互いに異なる場合が多い。すなわち、シリコン光導波路素子の導波路の断面形状は、縦方向及び横方向に関して異方的な形状である。このような異方的な導波路の場合、該導波路を伝搬する光の２つの偏波モードであって、電場の振動方向が互いに異なる２つの偏波モードの群屈折率には、差が生じる。換言すれば、異方的な導波路を伝搬する光の群屈折率は、偏波依存性を有する。電場の振動方向が異なる２つの偏波モードとは、例えば、ＴＥ０モード及びＴＭ０モードである。
　更に、シリコン光導波路素子は、コアとクラッドとの比屈折率差が大きいという特徴を有する。この特徴は、シリコン光導波路素子のコア及びクラッドが、それぞれシリコン製及びシリカ製であることに起因する。コアとクラッドとの比屈折率差が大きいことによって、異方的な導波路を伝搬する光の群屈折率差は更に大きくなり、群屈折率の偏波依存性は更に顕著になる。
　この群屈折率が偏波依存性を示すことは、上述のとおり導波路の縦方向の長さと、横方向の長さとが異なることに起因するので、シリコン光導波路素子の導波路以外の導波路でも生じる。しかし、シリコン光導波路素子では、コアであるシリコンと、クラッドであるシリカとの屈折率差が極めて大きいため、ＴＥ０モードとＴＭ０モードとの群屈折率差が極めて大きくなり、偏波依存性がより顕著になる。
　ＴＥ０モードの群屈折率とＴＭ０モードの群屈折率とが異なる導波路において、この導波路の一方の端部から他方の端部へＴＥ０モードの光信号とＴＭ０モードの光信号とを伝播させた場合、他方の端部までの到達時間に差が生じる。この到達時間に差が生じることは、偏波モード分散として知られ、光信号における信号特性劣化の原因となる。
　例えば、導波路の厚みが２２０ｎｍであり、導波路幅が５００ｎｍである場合、ＴＥ０モードの群屈折率は、４．２３であり、ＴＭ０モードの群屈折率は、３．８７である。従って、ＴＥ０モードとＴＭ０モードとの群屈折率差は、０．３６となる。この群屈折率差は、長さが５ｍｍの導波路を伝播した場合に、ＴＥ０モードとＴＭ０モードとの間に６ピコ秒の到達時間差を生じさせる。６ピコ秒は、１０Ｇｂｐｓの変調信号であれば、その０．０６ＵＩ（Unit Interval）に相当し、３０Ｇｂｐｓの変調信号であれば、その０．１８ＵＩに相当する。このような到達時間差は、光信号のジッター成分を増大させ、信号特性の劣化を招く。
　上述の偏波モード分散を補償する技術として、シリコン光導波路素子の中点に偏波回転素子を設ける技術が特許文献１及び２に記載されている。偏波回転素子は、入射した光の偏波面を回転させることによって、ＴＥ０モードをＴＭ０モードに変換し、ＴＭ０モードをＴＥ０モードに変換するものである。特許文献１では、水晶板からなるλ／２板を偏波回転素子として用いており、特許文献２では、ポリイミド薄膜からなるλ／２以下を偏波回転素子として用いている。
　また、非特許文献１には、シリコン上で偏波モードを回転させる偏波回転素子として、部分的なリブ構造を備えた偏波回転素子が記載されている。
日本国公開特許公報「特開平４－２４１３０４号公報（１９９２年８月２８日公開）」 日本国公開特許公報「特開平７－９２３２６号公報（１９９５年４月５日公開）」
Kazuhiro Goi et. al., "18th Microoptics Conference thechnicaldigest", F6, 2013
　しかしながら、水晶板又はポリイミド薄膜からなるλ／２板をシリコン光導波路素子の中に設けるためには、非常に複雑な工程を必要とする。このため、特許文献１及び２に記載のシリコン光導波路素子には、製造コストの低減が困難であるという問題があった。
　また、部分的なリブ構造を備えた偏波回転素子は、偏波を変換する場合の損失が大きい。このため、非特許文献１に記載のシリコン光導波路素子には、導波路損失の低減が困難であるという問題があった。
　以上のことから、シリコン光導波路素子において、偏波回転素子に代わる偏波モード分散を補償可能な技術が求められている。
　本願発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏波モード分散を補償可能であり、且つ、低損失な光導波路素子を、従来の光導波路素子と比較して低い製造コストによって実現することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光導波路素子は、Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子であって、上記コアの光入射面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
の関係を満たすことを特徴とする。
　上記の構成によれば、幅が異なる複数の導波路のそれぞれにおける偏波モード分散が互いに補償される。従って、本発明の一態様に係る光導波路素子は、偏波モード分散を補償可能な光導波路素子である。
　また、本発明の一態様に係る光導波路素子は、特許文献１及び２、並びに非特許文献１に記載の光導波路素子のように、光導波路素子の内部に偏波回転素子を設ける必要がない。従って、光導波路素子の製造プロセスとして、シリコン製の大規模集積回路の製造プロセスを用いることができる。また、当該光導波路素子において、偏波回転素子に起因する光損失は、生じ得ない。従って、特許文献１及び２、並びに非特許文献１に記載の光導波路素子と比較して、本発明の一態様に係る光導波路素子は、低損失、且つ、低い製造コストによって製造可能な光導波路素子でもある。
　本発明の一態様に係る光変調器は、Ｓｉ製のコアであって、マッハツェンダー干渉計を含むコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光変調器であって、上記コアの第１のアーム部と第２のアーム部との差分をなす導波路は、それぞれの幅が異なる少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなり、上記差分をなす導波路の第１の端部から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
の関係を満たすことを特徴とする。
　上記の構成によれば、マッハツェンダー干渉計を含む上記コアにおいて、第１のアーム部と第２のアーム部との差分をなす導波路は、それぞれの幅が異なる少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなる。更に、この差分をなす導波路の偏波モード分散は、上記幅が異なる少なくとも２つの導波路によって補償される。従って、本発明の一態様に係る光変調器は、偏波モード分散を補償可能な光変調器である。言い換えれば、本発明の一態様に係る光変調器は、異なる偏波モードであっても、互いに強め合う波長を、実用上問題のない範囲内に揃えることができる。
　また、本発明の一態様に係る光変調器は、本発明の一態様に係る光導波路素子と同様に、低損失な光変調器であり、且つ、低い製造コストによって製造可能な光変調器である。
　本発明の一態様に係る光共振器は、Ｓｉ製のコアであって、環状の第１のコアと、Ｓｉ製のコアであって、上記第１のコアと共振するように結合されている第２のコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光共振器であって、上記第１のコアは、それぞれの幅が異なる少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなり、
　上記第１のコアの基準面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
の関係を満たすことを特徴とする。
　上記の構成によれば、環状である第１のコアにおける偏波モード分散が補償される。従って、本発明の一態様に係る光共振器は、共振波長の偏波依存性を解消することができる。
　また、本発明の一態様に係る光共振器は、本発明の一態様に係る光導波路素子と同様に、低損失な光共振器であり、且つ、低い製造コストによって製造可能な光共振器である。
　本発明の一態様における光導波路素子の製造方法は、Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子の製造方法であって、上記コアの光入射面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
の関係を満たすようにｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］を決定する導波路長決定ステップを含むことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る光導波路素子は、Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子であって、上記コアは、ＴＥ０偏波の群屈折率とＴＭ０偏波の群屈折率との差である群屈折率差が正の値になる幅を有する第１の導波路と、当該群屈折率差が負の値になる幅を有する第２の導波路と、を含むことを特徴とする。
　上記の構成によれば、当該光導波路素子及びその製造方法は、本発明の一態様に係る光導波路素子と同様の効果を奏する。
　本発明は、偏波モード分散を補償可能であり、且つ、低損失な光導波路素子を、従来の光導波路素子と比較して低い製造コストによって実現する。
（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子の上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＡ－Ａ線における同光導波路素子の断面図である。（ｃ）は、（ａ）に示すＢ－Ｂ線における同光導波路素子の断面図である。 厚さが２２０ｎｍであるＳｉ製の導波路において、導波路幅を変化させた場合に得られたＴＥ０偏波及びＴＭ０偏波の群屈折率を示すグラフである。 図２に示すＴＥ０偏波の群屈折率と、ＴＭ０偏波の群屈折率との差である群屈折率差を示すグラフである。 厚さが２２０ｎｍであるＳｉ製の導波路において、導波路幅を変化させた場合に得られたＴＥ０偏波、ＴＭ０偏波、ＴＥ１偏波、ＴＭ１偏波、及びＴＥ２偏波の屈折率を示すグラフである。 幅が６００ｎｍである導波路に、幅が異なる導波路を接続した場合に得られた結合損失を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子の上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＣ－Ｃ線における同光導波路素子の断面図である。（ｃ）は、（ａ）に示すＤ－Ｄ線における同光導波路素子の断面図である。（ｄ）は、（ａ）に示すＥ－Ｅ線における同光導波路素子の断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る光導波路素子の上面図である。 本発明の第４の実施形態に係る受光素子の上面図である。 本発明の第５の実施形態に係る光通信装置の上面図である。 本発明の第６の実施形態に係る光変調器の上面図である。 本発明の第７の実施形態に係る光共振器の上面図である。 本発明の第７の実施形態に係る別の光共振器の上面図である。
　〔実施形態１〕
　本発明の第１の実施形態に係る光導波路素子について、図１を参照しながら説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る光導波路素子１０の上面図である。図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示すＡ－Ａ線における光導波路素子１０の断面図である。図１の（ｃ）は、図１の（ａ）に示すＢ－Ｂ線における光導波路素子１０の断面図である。
　（光導波路素子１０の概要）
　光導波路素子１０は、光通信に用いられる光信号、より具体的には、波長が１．５５μｍ近傍の光信号を伝播する光導波路素子である。
　光導波路素子１０は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて作製された光導波路素子であって、シリカ（ＳｉＯ２）製のクラッド１１と、シリコン（Ｓｉ）製のコア１２とを備えているシリコン光導波路素子である。図１に示すように、Ｓｉ製のコア１２は、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアであり、例えば第１の導波路１２ａと、第２の導波路１２ｂとによって構成される。
　第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂは、ＳＯＩ基板が備えているＳｉ層を、リソグラフィー技術を用いてパターニングすることによって形成されたものである。現在、市場に出回っている大部分のＳＯＩ基板は、Ｓｉ層の厚さが２２０ｎｍになるように製造されている。ＳＯＩ基板の製造時に生じる製造公差が±１０ｎｍだとすると、市場に出回っている大部分のＳＯＩ基板は、厚さが２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内のＳｉ層を備えていると言える。従って、このようなＳｉ層をパターニングすることによって形成される第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂの厚さは、２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に含まれていると言える。
　以上のことを前提として、以下では、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂの厚さは、２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内に含まれているものとし、製造公差について特に言及する必要がない場合は、２２０ｎｍであるものとして説明する（図１の（ｂ）及び（ｃ）参照）。
　ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層上に形成されたＳｉ製の第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂは、その上に堆積されるＳｉＯ２酸化膜によって封止されている。ＳＯＩ基板のＳｉＯ２層は、下部クラッドとして機能し、その上に堆積されるＳｉＯ２酸化膜は、上部クラッドとして機能する。以下において、上部クラッド及び下部クラッドを区別せず、単にクラッド１１と記載する。
　（コア１２の構成）
　次に、図１の（ａ）～（ｃ）を参照しながら、光導波路素子１０のコア１２を構成する第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂについて説明する。
　まず、図１に示す座標系を、以下のように定義する。（１）第１の導波路１２ａが延設されている方向と平行な軸をｙ軸とする。ｙ軸の向きは、第１の導波路１２ａから第２の導波路１２ｂに向かう向き（光の伝播方向）が正の向きとなるように定める。（２）第１の導波路１２ａの厚み方向に平行な軸をｚ軸とする。ｚ軸の向きは、第１の導波路１２ａからクラッド１１の表面に向かう向きが正の向きとなるように定める。（３）第１の導波路１２ａの幅方向に平行な軸をｘ軸とする。ｘ軸の向きは、このｘ軸が上述したｙ軸及びｚ軸と共に右手系を構成するように定める。
　第１の導波路１２ａは、Ｓｉ製の導波路である。より具体的には、第１の導波路１２ａは、図１の（ａ）に示すＡ－Ａ線における断面の形状が長方形である方形導波路である。第１の導波路１２ａは、導波路の中心軸が図１に示す座標系のｙ軸と平行になるように、クラッド１１の内部に配置されている。
　第１の導波路１２ａの厚さ（ｚ軸方向の長さ）は、図１の（ｂ）に示すように２２０ｎｍである。以下において、第１の導波路１２ａの幅（ｘ軸方向の長さ）をＷ１とし、第１の導波路１２ａの長さ（ｙ軸方向の長さ）をＬ１とする。本実施形態では、第１の導波路１２ａの一例として、幅Ｗ１が６００ｎｍであるものとして説明する。長さＬ１の具体的な数値については、満たすべき条件を示しながら後述する。
　第２の導波路１２ｂは、Ｓｉ製の導波路である。より具体的には、第２の導波路１２ｂは、図１の（ａ）に示すＢ－Ｂ線における断面の形状が長方形である方形導波路である。第２の導波路１２ｂは、導波路の中心軸が図１に示す座標系のｙ軸と平行になるように、クラッド１１の内部に配置されている。
　図１の（ｃ）に示すように、第２の導波路１２ｂの厚さ（ｚ軸方向の長さ）は２２０ｎｍである。以下において、第２の導波路１２ｂの幅（ｘ軸方向の長さ）をＷ２とし、第２の導波路１２ｂの長さ（ｙ軸方向の長さ）をＬ２とする。本実施形態では、第２の導波路の一例として、幅Ｗ２が８００ｎｍであるものとして説明する。長さＬ２の具体的な数値については、満たすべき条件を示しながら後述する。
　ここで、第１の導波路１２ａを構成する６つの面のうち、ｚｘ平面と平行な面であってｙ軸負方向側に位置する面を第１の端面１２ａ１と呼称し、ｚｘ平面と平行な面であってｙ軸正方向側に位置する面を第２の端面１２ａ２と呼称する。同様に、第２の導波路１２ｂを構成する６つの面のうち、ｚｘ平面と平行な面であってｙ軸負方向側に位置する面を第３の端面１２ｂ３と呼称し、ｚｘ平面と平行な面であってｙ軸正方向側に位置する面を第４の端面１２ｂ４と呼称する。
　図１の（ａ）に示すように、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとは直接接続されている。すなわち、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとは第２の端面１２ａ２及び第３の端面１２ｂ３を介して互いに連通している。コア１２は、光の伝播方向に互いに連通している第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂからなる。なお、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂは、第１の導波路１２ａの中心軸と、第２の導波路１２ｂの中心軸とが一致するように配置されていることが好ましい。
　コア１２において、光の伝播方向は、限定されるものではない。本実施形態においては、光は、第１の端面１２ａ１に入射し、コア１２をｙ軸正方向に伝播し、第４の端面１２ｂ４から出射するものとするが、光が第４の端面１２ｂ４に入射し、コア１２をｙ軸負方向に伝播し、第１の端面１２ａ１から出射することもできる。ここでは、第１の端面１２ａ１のことを光入射面１２ａ１とも表現し、第４の端面１２ｂ４のことを光出射面１２ｂ４とも表現する。なお、光入射面１２ａ１から導波路を数えた場合、１番目の導波路が第１の導波路１２ａであり、２番目の導波路が第２の導波路１２ｂである。
　（コア１２を伝播する光の群屈折率）
　次に、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂを伝播する光の群屈折率について説明する。断面における縦の長さ（厚さ）と横の長さ（幅）とが等しくない導波路、すなわち、断面形状が長方形である方形導波路を光が伝播する場合、ＴＥ偏波に対する群屈折率と、ＴＭ偏波に対する群屈折率とは異なる。
　以下において、ＴＥ偏波及びＴＭ偏波のそれぞれについて、実効屈折率が最も高いモードから順番にモード数ＮをＮ＝０，１，２，・・・とし、それぞれのモード数Ｎに対応するモードを、Ｎ次モードと記載する。また、ＴＥ０偏波の０次モードのことをＴＥ０モードと記載し、ＴＭ０偏波の０次モードのことをＴＭ０モードと記載する。高次モード（Ｎ＝１，２，・・・）についても同様に、例えばＴＥ偏波であればＴＥ１モード，ＴＥ２モード，・・・というように記載する。
　ここで、光入射面１２ａ１から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０モードの光（ＴＥ０偏波）に対する群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０モードの光（ＴＭ０偏波）に対する群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとする。従って、光入射面１２ａ１から数えて１番目の導波路である第１の導波路１２ａのＴＥ０偏波に対する群屈折率はｎｇ＿１＿ＴＥと表され、第１の導波路１２ａのＴＭ０偏波に対する群屈折率はｎｇ＿１＿ＴＭと表される。また、光入射面１２ａ１から数えて２番目の導波路である第２の導波路１２ｂのＴＥ０偏波に対する群屈折率はｎｇ＿２＿ＴＥと表され、第２の導波路１２ｂのＴＭ０偏波に対する群屈折率はｎｇ＿２＿ＴＭと表される。なお、光のモード数及び偏波方向を特定しない場合の群屈折率をｎｇとする。
　詳しくは図２及び図３を参照しながら説明するが、本願の発明者らは、（１）方形導波路の群屈折率がその方形導波路の幅に依存し、（２）ＴＥ０モードの群屈折率と、ＴＭ０モードの群屈折率とは、方形導波路の幅に対して互いに異なる相関関係を示す、ことを見出した。
　第１の導波路１２ａの幅Ｗ１が６００ｎｍである場合、群屈折率ｎｇ＿１＿ＴＥ０は４．０９５であり、群屈折率ｎｇ＿１＿ＴＭ０は４．０２８である。従って、群屈折率ｎｇ＿１＿ＴＥ０とｎｇ＿１＿ＴＭ０との差を群屈折率差Δｎｇ＿１とすると、幅Ｗ１が６００ｎｍである場合の群屈折率差Δｎｇ＿ｉは、０．０６７である。一方、第２の導波路１２ｂの幅Ｗ２が８００ｎｍである場合、群屈折率ｎｇ＿２＿ＴＥ０は３．９４５であり、群屈折率ｎｇ＿２＿ＴＭ０は４．１３０である。従って、群屈折率ｎｇ＿２＿ＴＥ０とｎｇ＿２＿ＴＭ０と群屈折率差Δｎｇ＿２は、－０．１８５である。
　群屈折率差の符号が正であることは、ＴＥ０偏波の群速度がＴＭ０偏波の群速度より速いことを意味し、群屈折率差の符号が負であることは、ＴＭ０偏波の群速度がＴＥ０偏波の群速度より速いことを意味する。
　（コア１２が満たすべき条件）
　光導波路素子１０は、群屈折率差の符号が互いに異なる第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを光の伝播方向に連通させ、長さＬ１及び長さＬ２がそれぞれ（１）式を満たすように定められていることによって、第１の導波路１２ａにおいて生じる偏波モード分散を第２の導波路１２ｂにおいて生じる偏波モード分散によって補償し、コア１２全体としての偏波モード分散を低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、ｎｇ＿ｉ＿ＴＥは、第１の端面１２ａ１から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率であり、ｎｇ＿ｉ＿ＴＭは、このｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率であり、Ｌ＿ｉ［ｍ］は、このｉ番目の導波路の長さである。
　（１）式の条件は、コア１２をＴＥ０偏波とＴＭ０偏波とが伝播した場合に、ＴＥ０偏波とＴＭ０偏波との伝播時間差Δｔが５ピコ秒以下となるように定められたものである。以下において、ピコ秒のことを［ｐｓ］と記載する。ＴＥ０偏波とＴＭ０偏波との伝播時間差Δｔが５ｐｓ以下であることによって、コア１２を伝播する光が１０Ｇｂｐｓの変調信号を表す光信号である場合に、伝播時間差Δｔを変調信号の０．０５ＵＩ（Unit Interval）以下に抑制することができる。伝播時間差Δｔを変調信号の０．０５ＵＩ以下に抑制されていれば、変調信号のジッター成分の増大は実用上問題のない範囲に収まり、変調信号の信号特性は劣化しないと考えられる。従って、上記の構成によれば、光導波路素子１０は、１０Ｇｂｐｓの変調信号を伝播する場合に、偏波モード分散を実用上問題のない範囲に補償することができる。
　また、光導波路素子１０は、長さＬ１及び長さＬ２がそれぞれ（２）式を満たすように定められていることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　（２）式の条件は、コア１２をＴＥ０偏波とＴＭ０偏波とが伝播した場合に、ＴＥ０偏波とＴＭ０偏波との伝播時間差Δｔが１．６７ｐｓ以下となるように定められたものである。ＴＥ０偏波とＴＭ０偏波との伝播時間差Δｔが１．６７ｐｓ以下であることによって、コア１２を伝播する光が３０Ｇｂｐｓの変調信号を表す光信号である場合に、伝播時間差Δｔを変調信号の０．０５ＵＩ（Unit Interval）以下に抑制することができる。従って、上記の構成によれば、光導波路素子１０は、３０Ｇｂｐｓの変調信号を伝播する場合に、偏波モード分散を実用上問題のない範囲に補償することができる。
　また、光導波路素子１０は、長さＬ１及び長さＬ２がそれぞれ（３）式を満たすように定められていることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　（３）式の条件を満たすことによって、コア１２をＴＥ０偏波とＴＭ０偏波とが伝播した場合におけるＴＥ０偏波とＴＭ０偏波との伝播時間差Δｔは、０ｐｓとなる。すなわち、伝播時間差Δｔは存在せず、コア１２における偏波モード分散は完全に補償される。上記の構成によれば、３０Ｇｂｐｓよりビットレートが高い光信号がコア１２を伝播する場合であっても、伝播に伴うビットエラーを実用上問題のない範囲に抑制することができる。
　（１）～（３）式の何れかの式を変形することによって、（１）～（３）式の何れかの条件を満たす長さＬ１及び長さＬ２を次のように定めることができる。なお、光導波路素子１０の全長ＬＴをＬＴ＝Ｌ１＋Ｌ２とする。例えば（１）式のＬ２にＬ２＝ＬＴ－Ｌ１を代入した上で（１）式を変形すると、（－１．５×１０－３－ＬＴΔｎｇ＿２）／（Δｎｇ＿１－Δｎｇ＿２）≦Ｌ１≦（１．５×１０－３－ＬＴΔｎｇ＿２）／（Δｎｇ＿１－Δｎｇ＿２）が得られる。したがって、全長ＬＴを決めれば、（１）式の条件を満たす長さＬ１の範囲が定められ、その結果として長さＬ１に応じた長さＬ２が定められる。
　（２）式の条件を満たす長さＬ１及び長さＬ２は、（２）式を（１）式と同様に変形することによって定められる。
　また、（３）式にＬ２＝ＬＴ－Ｌ１を代入した上で（３）式を変形すると、Ｌ１＝－ＬＴΔｎｇ＿２／（Δｎｇ＿１－Δｎｇ＿２）が得られる。したがって、全長ＬＴを決めれば、（３）式の条件を満たす長さＬ１が定められ、その結果として長さＬ１に応じた長さＬ２が定められる。
　以上のように、全長ＬＴを定めた上で変形した（１）～（３）式の何れかを用いることによって、（１）～（３）式の何れかの条件を満たす長さＬ１及び長さＬ２を定めることができる。
　本実施形態に係る光導波路素子１０では、コア１２の全長を５０００μｍ、長さＬ１を３６７５μｍ、及び長さＬ２を１３２５μｍに定めた。このように長さＬ１及び長さＬ２を定められた第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂは、（２）式を満たす。従って、光導波路素子１０は、偏波モード分散を補償可能な光導波路素子であると言える。
　なお、本実施形態では光導波路素子１０の全長が５０００ミクロンであるものとして説明した。しかし、光導波路素子１０の全長は、これに限定されるものではない。光導波路素子１０は、従来の方形導波路を用いた場合に偏波モード分散が問題となる全長である場合、例えば全長が１０００μｍ以上である場合により効果的である。
　（光導波路素子１０の製造コスト）
　上述のように、光導波路素子１０は、ＳＯＩ基板を用い、ＳＯＩ基板上におけるＳｉ層のパターニングと、その上に、ＳｉＯ２酸化膜を積層することによって作製される。また、光導波路素子１０は、特許文献１及び２、並びに非特許文献１に記載の光導波路素子のように、光導波路素子の内部に偏波回転素子を作製する必要がない。従って、光導波路素子１０を製造する製造プロセスとして、シリコン製の大規模集積回路を製造するための製造プロセスを用いることができる。
　以上のことから、特許文献１及び２、並びに非特許文献１に記載の光導波路素子と比較して、光導波路素子１０は、低い製造コストによって製造することができる。
　（光導波路素子１０における損失）
　光導波路素子１０において、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとは、第１の導波路１２ａの第２の端面１２ａ２と第２の導波路１２ｂの第３の端面１２ｂ３とが接するように接続されている。言い換えれば、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとの接続位置において、コア１２の幅は、不連続に変化すると言える。一般的に、導波路における不連続な構造は、導波路を伝播する光を反射する原因となる。
　詳しくは図５を参照しながら後述するが、光導波路素子１０において第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを直接接続したことによる結合損失は、ＴＥ０偏波において０．０８２ｄＢであり、ＴＭ０偏波において０．０２ｄＢであった。
　一方、非特許文献１に記載の発明が備えているリブ構造の偏波回転素子は、ＴＥ０偏波をＴＭ０偏波に変換する際に、０．８ｄＢ程度の変換損失を伴う。
　光導波路素子１０における結合損失、及び、非特許文献１に記載の偏波回転素子における変換損失は、何れも偏波モード分散を補償するために必要となる構成に起因する損失であると言える。上述のように、光導波路素子１０における結合損失は、０．１ｄＢ以下になることがなく、非特許文献１に記載の偏波回転素子における変換損失と比較して優位に小さい。従って、光導波路素子１０は、非特許文献１に記載の発明と比較して、低損失な光導波路素子である。
　以上のように、光導波路素子１０は、従来の光導波路素子と比較して、低損失な光導波路素子である。
　〔変形例〕
　本実施形態において、光導波路素子１０のコア１２は、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂからなるものとして説明した。しかし、コア１２を構成する導波路の数は、２つに限定されるものではなく３つ以上であってもよい。
　例えば、本変形例に係る光導波路素子１０が備えているコア１２は、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂに加えて第３の導波路によって構成されていてもよい。第３の導波路の幅をＷ３とし、長さをＬ３とし、第３の導波路のＴＥ０偏波に対する群屈折率をｎｇ＿３＿ＴＥとし、第３の導波路のＴＭ０偏波に対する群屈折率をｎｇ＿３＿ＴＭとした場合に、長さＬ１、Ｌ２及びＬ３は、（１）式を満たすように定められている。また、長さＬ１、Ｌ２及びＬ３は、（２）式を満たすことが好ましく、（３）式を満たすことがより好ましい。
　言い換えれば、本変形例に係る光導波路素子１０は、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコア１２と、ＳｉＯ２製のクラッド１１と、を備えている光導波路素子であって、コア１２は、群屈折率ｎｇ＿１＿ＴＥと群屈折率ｎｇ＿１＿ＴＭとの差である群屈折率差Δｎｇ＿１が正の値になる幅を有する第１の導波路１２ａと、群屈折率ｎｇ＿２＿ＴＥと群屈折率ｎｇ＿２＿ＴＭとの差である群屈折率差Δｎｇ＿２が負の値になる幅を有する第２の導波路１２ｂと、を少なくとも含んでいる。
　〔実施例１〕
　（導波路の群屈折率）
　第１の実施形態に係る光導波路素子１０のコア１２と同様の製造プロセスで製造された導波路の群屈折率について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、厚さが２２０ｎｍであるＳｉ製の導波路において、導波路幅Ｗを２２０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲で変化させた場合に得られたＴＥ０偏波及びＴＭ０偏波の群屈折率を示すグラフである。以下において、ＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ＴＥ０とし、ＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ＴＭ０とする。図３は、図２に示す群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０と差である群屈折率差を示すグラフである。以下において、群屈折率差Δｎｇを、ｎｇ＿ＴＥ０－ｎｇ＿ＴＭ０と定義する。なお、導波路を伝播する光の波長は、１．５５μｍである。
　導波路幅Ｗが２２０ｎｍである場合、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０とは、等しかった。これは、導波路の厚さと幅とが等しいためである。
　導波路幅Ｗを２２０ｎｍから大きくしていった場合、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０とは、共に大きくなる。しかし、導波路幅Ｗの変化に対して群屈折率が変化する割合は、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０とで異なった。群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０は、導波路幅Ｗを２２０ｎｍから広げていくと、導波路幅Ｗが３５０ｎｍにおいて最大値を示し、３５０ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲では、緩やかな減少を示した。一方、群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０は、導波路幅Ｗを２２０ｎｍから広げていくに従って増加するものの、その傾きは徐々に小さくなっていき、１つの値に近づくような振る舞いを示した。
　図２に示すように、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０とは、交点ＣＰにおいて交差した。以下において、交点ＣＰに対応する導波路幅を、幅ＷＣＰとする。言い換えれば、幅ＷＣＰでは、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０＝群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０であり、幅Ｗが幅ＷＣＰより狭い領域では、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０＞群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０であり、幅Ｗが幅ＷＣＰより広い領域では、群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０＜群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０であることが分かった。
　群屈折率ｎｇ＿ＴＥ０と群屈折率ｎｇ＿ＴＭ０との大小関係の変化は、図３に示す群屈折率差Δｎｇの導波路幅Ｗ依存性によってより明確になった。導波路幅Ｗを変化させた場合に、群屈折率差Δｎｇは、幅ＷがＷＣＰで０となり、幅ＷがＷＣＰより狭い領域で正の値をとり、幅ＷがＷＣＰより広い領域で負の値をとることが分かった。
　光導波路素子１０が偏波モード分散を補償するためには、第１の導波路１２ａにおける群屈折率差Δｎｇ＿１の符号と、第２の導波路１２ｂにおける群屈折率差Δｎｇ＿２の符号とが互いに逆である必要がある。この条件を満たすために、幅Ｗ１及び幅Ｗ２の何れか一方は、ＷＣＰより狭い幅であり、他方は、ＷＣＰより広い幅であることが求められる。
　なお、幅Ｗが４５０ｎｍ未満であるシリコン光導波路素子を作製する場合、導波路の側壁が荒れやすい。言い換えれば、側壁が平坦な導波路を形成することは、困難である。この側壁の荒れは、リソグラフィープロセスにおける技術的な限界に起因し、導波路中を伝播する光における損失を増大させる原因となる。従って、幅Ｗ１及び幅Ｗ２は、４５０ｎｍ以上の範囲に含まれていることが好ましい。
　（高次モードへの誤変換）
　第１の実施形態に係る光導波路素子１０のコア１２と同様の製造プロセスで製造された導波路の屈折率について、図４を参照しながら説明する。図４は、導波路の幅Ｗを変化させた場合に得られたＴＥ０偏波、ＴＭ０偏波、ＴＥ１偏波、ＴＭ１偏波、及びＴＥ２偏波の屈折率を示すグラフである。なお、導波路を伝播する光の波長は、１．５５μｍである。
　ここで、ＴＭ０モードの屈折率をｎＴＭ０とし、ＴＥ１モードの屈折率をｎＴＥ１とする。
　図４に示すように、幅Ｗを２００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲で変化させた場合に、交点ＣＰ’において、屈折率ｎＴＭ０と、屈折率ｎＴＥ１とが交差することが分かった。以下において、交点ＣＰ’に対応する導波路幅を幅ＷＣＰ’とする。幅ＷＣＰ’は、６５０ｎｍ近傍であった。
　屈折率ｎＴＭ０と屈折率ｎＴＥ１とが一致している、又は、近い値であることは、ＴＭ０モードとＴＥ１モードとが互いに遷移しやすい状態にあることを意味する。このような状態にある場合、小さな擾乱をトリガーとしてＴＭ０モードとＴＥ１モードとが結合する。小さな擾乱の一例としては、製造プロセスに起因する導波路側壁の荒れが挙げられる。
　ＴＭ０モードとＴＥ１モードとが結合した場合、ＴＭ０モードが高次モードであるＴＥ１モードに誤変換される確率が高くなる。この誤変換は、ＴＭ０モードにおける大きな損失となって観測される。従って、幅Ｗ１及び幅Ｗ２を決定する場合に、幅ＷＣＰ’を含む６２０ｎｍを上回り７００ｎｍを下回る範囲を避けることが好ましい。言い換えれば、幅Ｗ１及び幅Ｗ２は、４５０ｎｍ以上６２０ｎｍ以下の範囲、又は、６７０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の範囲に含まれていることが好ましい。幅Ｗ１及び幅Ｗ２が７００ｎｍ以下であることによって、後述する結合損失が大きくなることを防ぐことができる。
　幅Ｗ１及び幅Ｗ２を決定する場合に避けるべき範囲は、屈折率ｎＴＭ０と屈折率ｎＴＥ１との差である屈折率差Δｎによって規定することもできる。幅Ｗ１及び幅Ｗ２は、ＴＭ０モードとＴＥ１モードとにおける誤変換を防ぐために、屈折率差ΔｎがΔｎ≧０．０８を満たす範囲に含まれていることが好ましい。図４を参照すれば、Δｎ≧０．０８を幅Ｗの範囲は、６２０ｎｍ以下、又は、７００ｎｍ以上の範囲である。
　（コア１２の結合損失）
　第１の実施形態に係る光導波路素子１０が備えているコア１２における結合損失について、図５を参照しながら説明する。より具体的には、図１を参照して説明したとおり、コア１２は、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを直接接続することによって構成されている。図５は、幅が６００ｎｍである第１の導波路１２ａに、幅が異なる第２の導波路１２ｂを直接接続した場合に得られた結合損失を示すグラフである。第１の導波路１２ａの幅Ｗ１を６００ｎｍとして、第２の導波路１２ｂの幅Ｗ２を、７００ｎｍ以上８００ｎｍ以下の範囲で変化させた。なお、導波路を伝播する光の波長は、１．５５μｍである。
　図５に示すように、第２の導波路１２ｂの幅Ｗ２を７００ｎｍから８００ｎｍまで変化させた場合、ＴＥ０モードの光の結合損失は、０．０９ｄＢより小さく０．０２ｄＢより大きい範囲で単調に減少することが分かった。一方、ＴＭ０モードの光の結合損失は、明確な幅Ｗ２依存性を示さず、０．０３ｄＢより小さく０より大きい範囲に分布することが分かった。
　以上の結果から、幅が異なる第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを直接接続することによってコア１２を形成した場合、コア１２における結合損失は、０．０９ｄＢ以上であることが分かった。この０．０９ｄＢという結合損失は、非特許文献１に記載の光導波路素子が備えている偏波回転素子における変換損失（０．８ｄＢ程度）と比較して明らかに小さい。従って、第１の実施形態に係る光導波路素子１０は、非特許文献１に記載の光導波路素子と比較して、低損失な光導波路素子であると言える。
　〔実施形態２〕
　本発明の第２の実施形態に係る光導波路素子について、図６を参照しながら説明する。図６の（ａ）は、本実施形態に係る光導波路素子２０の上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＣ－Ｃ線における光導波路素子２０の断面図である。（ｃ）は、（ａ）に示すＤ－Ｄ線における光導波路素子２０の断面図である。（ｄ）は、（ａ）に示すＥ－Ｅ線における光導波路素子２０の断面図である。なお、第１の実施形態と同様の部材に関しては、同じ部材番号を付し、その説明を省略する。また、図６に示す座標系は、図１に示す座標系と同様に定義されたものである。
　光導波路素子２０は、第１の実施形態に係る光導波路素子１０が備えるコア１２をコア２２に変形することによって得られた光導波路素子である。より具体的には、コア２２は、光入射面１２ａ１から数えて１番目の導波路である第１の導波路１２ａ、及び、２番目の導波路である第２の導波路１２ｂに加えて、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを接続する接続部２３を備えている。コア２２は、接続部２３を介して、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを、光の伝播方向に連通してなるコアとも表現できる。なお、クラッド２１は、第１の実施形態に係る光導波路素子１０が備えるクラッド１１と同様に構成されている。
　接続部２３は、第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１２ｂと同様にＳｉ製の導波路であって、厚さが２２０ｎｍの導波路である。
　図６の（ａ）に示すように、接続部２３と第１の導波路１２ａとは、接続部２３のｙ軸負方向側の端面、及び、第１の導波路１２ａの第２の端面１２ａ２を介して接続されている。第２の端面１２ａ２は、接続部２３と第１の導波路１２ａとの境界を形成しているとも表現できる。そこで、第２の端面１２ａ２のことを、第１の境界１２ａ２とも表現する。同様に、接続部２３と第２の導波路１２ｂとは、接続部２３のｙ軸正方向の端面、及び、第２の導波路１２ｂの第３の端面１２ｂ３を介して接続されている。第３の端面１２ｂ３は、接続部２３と第２の導波路１２ｂとの境界を形成しているとも表現できる。そこで、第３の端面１２ｂ３のことを、第２の境界１２ｂ３とも表現する。
　ここで、図６の（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の導波路１２ａの長さをＬ１とし、幅をＷ１とする。図６の（ａ）及び（ｃ）に示すように、接続部２３の長さをＬ２３とし、幅をＷ２３とする。図６の（ａ）及び（ｄ）に示すように、第２の導波路１２ｂの長さをＬ２とし、幅をＷ２とする。
　第１の境界１２ａ２において、接続部２３は、第１の導波路１２ａの幅Ｗ１と等しい幅Ｗ２３を有する。第２の境界１２ｂ３において、接続部２３は、第２の導波路１２ｂの幅Ｗ２と等しい幅Ｗ２３を有する。本実施形態では、幅Ｗ１が６００ｎｍであり、幅Ｗ２が８００ｎｍであるものとして説明する。従って、第１の境界１２ａ２における幅Ｗ２３（第１の幅）は６００ｎｍであり、第２の境界１２ｂ３における幅Ｗ２３（第２の幅）は８００ｎｍである。第１の境界１２ａ２から第２の境界１２ｂ３に近づくに従って、幅Ｗ２３は、第１の幅（６００ｎｍ）から第２の幅（８００ｎｍ）へ広がるように連続的に変化する。言い換えれば、接続部２３の上面は、テーパ形状である。
　接続部２３は、それぞれ幅が異なる第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを滑らかに接続し、コア２２における結合損失を低減する効果を奏する。コア２２において、長さＬ２３を伸ばせば伸ばすほど、第１の導波路１２ａと第２の導波路１２ｂとを接続するテーパ部分とｙ軸方向とのなす角は小さくなり、コア２２における結合損失はより低減される。
　その一方で、接続部２３は、幅Ｗ１と等しい第１の幅と、幅Ｗ２と等しい第２の幅とを滑らかに接続するものである。従って、接続部２３の中間領域の何れかの位置において、幅Ｗ２３は、ＴＭ０モードの屈折率ｎＴＭ０とＴＥ１モードの屈折率ｎＴＥ１とが等しくなる交点ＣＰ’に対応する幅ＷＣＰ’と一致する（図４参照）。
　その結果、接続部２３の中間領域においては、ＴＭ０モードが高次モードであるＴＥ１モードに誤変換される確率が高まる。言い換えれば、接続部２３の中間領域においては、ＴＭ０モードの損失を大きくする。以上のことから、コア２２において、長さＬ２３を伸ばせば伸ばすほど、コア２２におけるＴＭ０モードの損失はより増大される。
　このように、長さＬ２３を伸ばすことは、コア２２における結合損失を低減するというポジティブな効果と、コア２２におけるＴＭ０モードの損失を増大するというネガティブな効果とを併せ持つ。上述のポジティブな効果及びネガティブな効果がトレードオフとなることを考慮し、長さＬ２３は、コア２２全体としての損失が最適化可能なように定められることが好ましい。
　具体的には、長さＬ２３は、１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。長さＬ２３が１０μｍ以上であることによって、効果的にコア２２の結合損失を低減可能である。また、長さＬ２３が１００μｍ以下であることによって、接続部２３における上記誤変換に起因するＴＭ０モードの損失の増大を抑制することができる。
　〔実施形態３〕
　本発明の第３の実施形態に係る光導波路素子について、図７を参照しながら説明する。図７は、本実施形態に係る光導波路素子３０の上面図である。なお、上記各実施形態と同様の部材に関しては、同じ部材番号を付し、その説明を省略する。また、図７に示す座標系は、図１に示す座標系と同様に定義されたものである。
　光導波路素子３０は、第２の実施形態に係る光導波路素子２０が備えるコア２２をコア３２に変形することによって得られた光導波路素子である。より具体的には、コア３２は、第１の導波路１２ａ、第２の導波路１２ｂ、及び接続部２３に加えて、変換部３５を備えている。以下において、変換部３５が有する光入射側（ｙ軸負方向側）の端部のことを第５の端面３５１と表記し、光出射側（ｙ軸正方向側）の端部のことを第６の端面３５２と表記する。また、以下において、変換部３５の幅をＷ３５とし、長さをＬ３５とする。
　変換部３５において、第６の端面３５２は、連通する複数の導波路である第１の導波路１２ａ、第２の導波路１２ｂ、及び接続部２３の光入射側の端部、すなわち第１の端面１２ａ１と連続的に接続されている。言い換えれば、第６の端面３５２における幅Ｗ３５は、幅Ｗ１と等しい。本実施形態において、第６の端面３５２における幅Ｗ３５は、６００ｎｍである。
　また、第５の端面３５１は、コア３２の光入射面をなす。従って、第５の端面３５１は、光入射面３５１とも表現できる。光入射面３５１における幅Ｗ３５は、第６の端面における幅Ｗ３５より狭い。本実施形態において、光入射面３５１における幅Ｗ３５は、２５０ｎｍである。従って、接続部２３の上面がテーパ形状であるのに対し、変換部３５の上面はテーパ形状であると言える。なお、光入射面３５１における幅Ｗ３５は、２５０ｎｍに限定されるものではないが、２００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
　変換部３５は、光入射面３５１に当接して配置された光ファイバにおける導波モードを、第６の端面３５２に接続されている第１の導波路１２ａにおける導波モードに変換するときに生じる結合損失を低減するための導波路である。変換部３５の上面が逆テーパ形状であることによって、変換部３５は、光入射面３５１における幅Ｗ３５よりコア径が大きな光ファイバと、第１の導波路１２ａとを、良好な状態で結合することができる。
　変換部３５の長さＬ３５は、光入射面３５１における幅Ｗ３５、第６の端面３５２における幅Ｗ３５、及び光入射面３５１が当接している光ファイバのコア径の各パラメータに応じて、結合効率を最適化可能なように定めればよい。光入射面３５１における幅Ｗ３５が２５０ｎｍであり、第６の端面３５２における幅Ｗ３５が６００ｎｍであり、光入射面３５１が当接している光ファイバのコア径が８μｍである場合、長さＬ３５は、２００μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましく、２５０μｍであることがより好ましい。なお、変換部３５の長さＬ３５は、上記範囲に限定されるものではない。
　なお、光導波路素子３０において、第１の導波路１２ａの長さＬ１と、第２の導波路１２ｂの長さＬ２とは、変換部３５において生じる偏波モード分散を含めて補償可能なように定められていることが好ましい。
　〔実施形態４〕
　本発明の第４の実施形態に係る受光装置について、図８を参照しながら説明する。図８は、本実施形態に係る受光装置４０の上面図である。なお、上記各実施形態と同様の部材に関しては、同じ部材番号を付し、その説明を省略する。また、図８に示す座標系は、図１に示す座標系と同様に定義されたものである。
　受光装置４０は、第３の実施形態に係る光導波路素子３０と、受光素子４１とを備えている。受光素子４１は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。従って、以下において受光素子４１のことをＰＤ４１とも表記する。
　ＰＤ４１に設けられた受光部４２は、光導波路素子３０に設けられたコア３２の光出射面１２ｂ４に対向するように配置されている。光出射面１２ｂ４と受光部４２とは、当接して配置されていてもよいし、離間して配置されていてもよい。
　上記の構成によれば、受光装置４０は、光導波路素子３０をｙ軸正方向に向かって伝播してきた光をＰＤ４１の受光部４２によって検出し、この伝播してきた光に応じた電気信号を外部に出力することができる。従って、受光装置４０は、光信号を電気信号に変換することができる。
　〔実施形態５〕
　本発明の第５の実施形態に係る光通信装置について、図９を参照しながら説明する。図９は、本実施形態に係る光通信装置５０の上面図である。なお、上記各実施形態と同様の部材に関しては、同じ部材番号を付し、その説明を省略する。また、図９に示す座標系は、図１に示す座標系と同様に定義されたものである。
　光通信装置５０は、４チャンネルの光信号を送受信可能な光通信装置であり、より具体的にはカメラリンク（登録商標）に代表される通信規格に適合したアクティブオプティカルケーブル（ＡＯＣ：Active Optical Cable）におけるインターフェース部をなす。また、光通信装置５０は、１つのＳＯＩ基板上に形成されている。
　光通信装置５０は、光信号を送受信するために、光信号送信系統と、光信号受信系統とを備えている。なお、光通信装置５０は、４チャンネルの光信号を送受信するために、４組の等価な構造を備えている。本実施形態では、この４組の等価な構造を区別しない。言い換えれば、本実施形態における説明は、上記４組の等価な構造に対して共通する。
　（光信号送信系統）
　図９に示すように、光通信装置５０が備えている光信号送信系統は、光変調器５１、レーザダイオード（ＬＤ）５２、制御用ＩＣ５３、変換部３５’、外部機器と制御用ＩＣ５３とを接続する配線５５、制御用ＩＣ５３と光変調器５１とを接続する配線５６、制御用ＩＣ５３とＬＤ５２とを接続する配線５９、ＬＤ５２と光変調器５１とを接続する光ファイバ６０、及び光ファイバ６１を備えている。
　制御用ＩＣ５３は、外部機器から配線５５を介して入力された制御信号に応じてＬＤ５２及び光変調器５１を制御する。具体的には、制御用ＩＣ５３は、配線５９を介してＬＤ５２を制御するためのＬＤ制御信号をＬＤ５２に出力するとともに、配線５６を介して変調信号を光変調器５１に出力する。
　ＬＤ５２は、制御用ＩＣ５３から取得した制御信号に応じてレーザ光を、光ファイバ６０を介して光変調器５１に出力する。
　光変調器５１は、４チャンネルの各チャンネルに対して１つ、すなわち、合計４つの光変調部（図示せず）を備えている。光変調部は、制御用ＩＣ５３から入力された変調信号に応じて、ＬＤ５２から入力された光を変調して光信号を生成する。光変調部の光出射面は、変換部３５’の光入射面（図７に示す第６の端面３５２に対応）に接続されている。従って、光変調部が生成した光信号は、変換部３５’に入射され、変換部３５’をｙ軸負方向側へ向かって伝播し、変換部３５’の光出射面（図７に示す第５の端面３５１）から出射される。
　なお、光変調器５１が備えている光変調部と、変換部３５’とは、ＳＯＩ基板に形成されたシリカ製のクラッド３１の内部に形成されている。従って、当該光変調部として、後述する第６の実施形態に記載の光変調器７０を利用可能である。
　光ファイバ６１は、コア６２とクラッド６３とを備えている。光ファイバの第１の端部は、変換部３５’に接続されている。より詳しくは、コア６２の光入射面は、変換部３５’の光出射面に当接している。従って、変換部３５’から出射された光信号は、光ファイバ６１に入射され、光ファイバ６１をｙ軸負方向側へ向かって伝播する。
　光ファイバ６１のもう一方の端部である第２の端部（図示せず）には、後述する光信号受信系統と同じ構造が設けられている。従って、光ファイバ６１をｙ軸負方向側へ向かって伝播する光信号は、光ファイバ６１の第２の端部に設けられた光信号受信系統によって受信される。
　（光信号受信系統）
　図９に示すように、光通信装置５０が備えている光信号受信系統は、出力用ＩＣ５４、ＰＤ４１、光導波路素子３０、外部機器と出力用ＩＣ５４とを接続する配線５８、出力用ＩＣ５４とＰＤ４１とを接続する配線５７、及び光ファイバ６４を備えている。
　光ファイバ６４は、光ファイバ６１と同様に構成された光ファイバであって、コア６５と、クラッド６６とを備えている。コア６５の光出射面と、光導波路素子３０の光入射面（図７に示す光入射面３５１に対応）とは、当接している。また、光導波路素子３０の光出射面（図７に示す光出射面１２ｂ４）と、ＰＤ４１の受光部４２（図８参照）とは、当接している。
　光ファイバ６４の第１の端部（図示せず）には、上述した光信号送信系統と同じ構造が設けられている。従って、光ファイバ６４の第１の端部から入射し、光ファイバ６４をｙ軸正方向側へ向かって伝播する光信号は、光導波路素子３０のコア３２（図７参照）の光入射面からコア３２に入射する。
　コア３２に入射した光信号は、コア３２をｙ軸正方向側へ向かって伝播し、コア３２の光出射面からＰＤ４１の受光部４２に入射する。
　ＰＤ４１は、受光部４２に入射した光信号を検出し、この光信号に応じた電気信号を出力用ＩＣ５４に出力する。
　出力用ＩＣ５４は、ＰＤ４１から入力された電気信号を上記通信規格によって定められたフォーマットに準拠するように処理し、この処理済である電気信号を出力信号として外部機器に出力する。
　光通信装置５０の光受信系統は、光導波路素子３０を備えているため、偏波モード分散が低減された光信号を受信及び処理することによって、光信号に応じた出力信号を出力する。従って、光通信装置５０は、光導波路素子３０を備えていない光通信装置と比較して、より高いビットレートに対応することができる。
　〔実施形態６〕
　本発明の第６の実施形態に係る光変調器について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、本実施形態に係る光変調器７０の上面図である。
　光変調器７０は、ＳＯＩ基板を用いて作製されたシリコン光変調器であって、少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してマッハツェンダー干渉計をなすコア７０ａと、クラッド７１とを備えている。コア７０ａは、厚さが２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下であるＳｉ製であり、クラッド７１は、ＳｉＯ２製である。
　図１０に示すように、マッハツェンダー干渉計をなすコア７０ａは、入射側導波路７２、出射側導波路７３、第１のアーム部７４ａ、及び第２のアーム部７４ｂを備えている。また、第１のアーム部７４ａには、第１の非対象部７５ａが設けられており、第２のアーム部７４ｂには、第２の非対象部７５ｂが設けられている。入射側導波路７２をｘ軸正方向側に向かって伝播した光は、２つに分岐して第１のアーム部７４ａと第２のアーム部７４ｂとを伝播する。その後、第１のアーム部７４ａと第２のアーム部７４ｂとを伝播したそれぞれの光は、出射側導波路７３において合流し、合流した光は、光変調器７０から出射される。
　第１のアーム部７４ａが備えている第１の非対象部７５ａは、第２のアーム部７４ｂが備えている第２の非対象部７５ｂに対して第１の導波路７６、第２の導波路７７、及び第３の導波路７８を追加した構成である。従って、第１の導波路７６、第２の導波路７７、及び第３の導波路７８は、第１のアーム部７４ａと第２のアーム部７４ｂとの差分をなす導波路である。
　ここで、第１の導波路７６が有する第１の端面７６１を、上記差分をなす導波路の第１の端部と規定する。上記第１の端部から数えて、１番目の導波路は第１の導波路７６であり、２番目の導波路は第２の導波路７７であり、３番目の導波路は第３の導波路７８である。なお、上記第１の端部から導波路を数える場合、上記差分をなす導波路についてのみ数える。
　以下において、第１の導波路７６の長さをＬ１とし、第２の導波路７７の長さをＬ２とし、第３の導波路７８の長さをＬ３とすると、第１のアーム部７４ａの長さと、第２のアーム部７４ｂの長さとの差（第１のアーム部と第２のアーム部との差分）であるΔＬは、ΔＬ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３と定義される。
　また、第１の導波路７６の幅をＷ７６とし、第２の導波路７７の幅をＷ７７とし、第３の導波路７８の幅をＷ７８とする。本実施形態において、幅Ｗ７６は６００ｎｍであり、幅Ｗ７７は８００ｎｍであり、幅Ｗ７８は６００ｎｍであるものとして説明する。
　第１の実施形態において説明したように、Ｓｉ製の導波路における群屈折率は、導波路の幅に依存して異なる。以下において、第１の導波路７６におけるＴＥ０モードの群屈折率をｎｇ＿１＿ＴＥとし、ＴＭ０モードにおける群屈折率をｎｇ＿１＿ＴＭとする。同様に、第２の導波路７７におけるＴＥ０モードの群屈折率をｎｇ＿２＿ＴＥとし、ＴＭ０モードの群屈折率をｎｇ＿２＿ＴＭとする。また、第３の導波路７８におけるＴＥ０モードの群屈折率をｎｇ＿３＿ＴＥとし、ＴＭ０モードの群屈折率をｎｇ＿３＿ＴＭとする。幅Ｗ７６と幅Ｗ７８とが同じであるため、第１の導波路７６における各群屈折率と、第３の導波路７８における各群屈折率とは同じである。
　第１のアーム部７４ａを伝播するＴＥ０モードの光と、第２のアーム部７４ｂを伝播するＴＥ０モードの光とが出射側導波路７３において合流するときに、互いに強め合うために、Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれは、（４）式を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
ここで、ｍは、整数であり、λは、伝播する光の波長である。
　同様に、第１のアーム部７４ａを伝播するＴＭ０モードの光と、第２のアーム部７４ｂを伝播するＴＭ０モードの光とが出射側導波路７３において合流するときに、互いに強め合うために、Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれは、（５）式を満たす必要がある。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　更に、第１のアーム部７４ａを伝播するＴＭ０モードの光と、第２のアーム部７４ｂを伝播するＴＭ０モードの光とが出射側導波路７３において合流するときに、ＴＥ０モード光が互いに強め合う波長と、ＴＭ０モードの光が互いに強め合う波長とを、実用上問題のない範囲で揃えるために、長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれは、（６）式を満たすように定められている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　また、長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれは、（７）式を満たすことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれが（７）式を満たすことによって、光変調器７０は、ＴＥ０モード光が互いに強め合う波長と、ＴＭ０モードの光が互いに強め合う波長とを、より精度よく揃えることができる。
　また、長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれは、（８）式を満たすことがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３のそれぞれが（８）式を満たすことによって、光変調器７０は、ＴＥ０モード光が互いに強め合う波長と、ＴＭ０モードの光が互いに強め合う波長とを、同一にすることができる。
　長さＬ１、Ｌ２、及びＬ３は、第１のアーム部７４ａの長さと、第２のアーム部７４ｂの長さとの差であるΔＬに基づいて定めることができる。例えば、（７）式、Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＝ΔＬ、及びＬ１＋Ｌ２＝Ｌ３の連立方程式を解けばよい。例えば、ΔＬを５０００μｍとした場合の解の１つとして、Ｌ１＝１１７５μｍと、Ｌ２＝１３２５μｍと、Ｌ３＝２５００μｍとが得られる。
　光変調器７０は、ＳＯＩ基板を用いて作製されているため、様々なシリコンデバイスと共に１つの基板上に作製することができる。例えば、光変調器７０は、第５の実施形態に記載の光通信装置５０の光変調部として利用可能である。
　〔実施形態７〕
　本発明の第７の実施形態に係る光共振器について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１は、本実施形態に係る光共振器８０の上面図である。図１２は、本実施形態に係る光共振器９０の上面図である。
　光共振器８０は、ＳＯＩ基板を用いて作製されたシリコン光変調器であって、複数の導波路が光の伝播方向に沿って環状に連通してなるリング導波路８３と、リング導波路８３と共振するように結合されている第２のコア８２と、クラッド８１とを備えているリング共振器である。リング導波路８３は、第１の導波路８４及び第２の導波路８５からなる環状の導波路であって、第１のコアである。第２のコア８２と、リング導波路８３とは、何れも厚さが２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下であるＳｉ製であり、クラッド８１は、ＳｉＯ２製である。
　第１の導波路８４は、第１の端面８４１及び第２の端面８４２を有する。第２の導波路８５は、第３の端面８５３及び第４の端面８５４を有する。第１の導波路８４と第２の導波路８５とは、第２の端面８４２と第３の端面８５３とを介して光の伝播方向に連通しており、また、第１の端面８４１と第４の端面８５４とを介して光の伝播方向に連通している。
　ここで、第１の導波路８４が有する第１の端面８４１をリング導波路８３の基準面と規定する。上記基準面、すなわち第１の端面８４１から数えて、１番目の導波路は第１の導波路８４であり、２番目の導波路は第２の導波路８５である。なお、上記基準面から導波路を数える場合、リング導波路８３の連通する方向に沿って時計回り方向に数える物とする。
　本実施形態において第１の導波路８４の幅Ｗ１は、６００ｎｍであり、第２の導波路８５の幅Ｗ２は、８００ｎｍである。また、以下において、第１の導波路８４の中心軸の長さをＬ１とし、第２の導波路８５の中心軸の長さをＬ２とする。また、リング導波路８３の周回長ＬをＬ＝Ｌ１＋Ｌ２と定義する。
　ここで、第１の導波路８４におけるＴＥ０モードの群屈折率をｎｇ＿１＿ＴＥとし、ＴＭ０モードの群屈折率をｎｇ＿１＿ＴＭとする。また、第２の導波路８５におけるＴＥ０モードの群屈折率をｎｇ＿２＿ＴＥとし、ＴＭ０モードの群屈折率をｎｇ＿２＿ＴＭとする。
　光共振器８０において、長さＬ１及びＬ２のそれぞれは、（９）式を満たすように定められている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
長さＬ１及びＬ２のそれぞれが（９）式を満たすことによって、リング導波路８３における偏波モード分散は補償される。従って、光共振器８０において、ＴＥ０モードの共振波長と、ＴＭ０モードの共振波長とは、実用上問題のない範囲内に揃えられる。なお、共振波長は、共振スペクトルとも表現できる。
　また、長さＬ１及びＬ２のそれぞれは、（１０）式を満たすことが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
長さＬ１及びＬ２のそれぞれが（１０）式を満たすことによって、光共振器８０は、ＴＥ０モードの共振波長と、ＴＭ０モードの共振波長とを、より精度よく揃えることができる。
　また、長さＬ１及びＬ２のそれぞれは、（１１）式を満たすことがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
長さＬ１及びＬ２のそれぞれが（１１）式を満たすことによって、光共振器８０は、ＴＥ０モードの共振波長と、ＴＭ０モードの共振波長とを、同一にすることができる。
　長さＬ１及びＬ２は、リング導波路８３の周回長Ｌに基づいて定めることができる。例えば、（７）式、及びＬ１＋Ｌ２＝Ｌの連立方程式を解けばよい。例えば、Ｌを５０００μｍとした場合の解の１つとして、Ｌ１＝３６７５μｍと、Ｌ２＝１３２５μｍとが得られる。
　以上のように、光共振器８０は、リング導波路において生じる偏波モード分散を補償し、光共振器における偏波依存性を解消することができる。
　図１２に示す光共振器９０は、光共振器８０の変形例である。具体的には、光共振器９０は、少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなるリング導波路８３、並びにリング導波路８３と共振するように結合されている第２のコア９２及び第３のコア９６を備えている。言い換えれば、光共振器９０は、開放型リング共振器である。
　上記の構成によれば、光共振器９０は、光共振器８０と同様の効果を奏する。
　〔付記事項〕
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
の関係を満たすことが好ましい。
　上記の構成によれば、本発明の一態様に係る光導波路素子は、より精度よく偏波モード分散を補償することができる。
　本発明の一態様に係る光導波路素子は、上記ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを接続する接続部を更に備え、上記ｉ番目の導波路と上記接続部との境界である第１の境界において、上記接続部は、上記ｉ番目の導波路の幅と等しい第１の幅を有し、当該接続部と上記ｉ＋１番目の導波路との境界である第２の境界において、上記接続部は、上記ｉ＋１番目の導波路の幅と等しい第２の幅を有し、上記第１の境界から上記第２の境界に近づくに従って、上記第１の幅は、上記第２の幅へ広がるように連続的に変化することが好ましい。
　上記の構成によれば、本発明の一態様に係る光導波路素子は、ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを連続的に接続する接続部を更に備えている。ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを直接接続する場合と比較して、上記接続部は、ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを接続する場合の結合損失を抑制することができる。従って、本発明の一態様に係る光導波路素子は、結合損失を抑制可能である。
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記ｉ番目の導波路とｉ＋１番目の導波路とが直接接続されていることが好ましい。
　上記の構成によれば、ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを接続する接続部を備えている場合と比較して、光導波路素子のコンパクト化を容易に図れる。
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記複数の導波路は、２つの導波路であることが好ましい。
　２つの導波路という構成は、複数の導波路という構成の中で最もシンプルな構成である。従って、上記の構成によれば、シンプルな構造を用いて偏波モード分散を補償可能な光導波路素子を実現可能である。
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記コアの全長が１０００μｍ以上であることが好ましい。
　本発明の一態様に係る光導波路素子は、従来の方形導波路を用いた場合に偏波モード分散が問題となるサイズであっても、偏波モード分散を補償することができる。言い換えれば、当該光導波路素子は、偏波モード分散が問題となるサイズである場合に、より顕著な効果を奏する。
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記コアの厚さは、２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。
　上記の構成によれば、市販されているＳＯＩ基板のＳｉ層をパターニングすることによってコアを作製することができる。換言すれば、市販されているＳＯＩ基板を用いて光導波路素子を作製することができる。したがって、光導波路素子の製造コストをより低減することができる。
　本発明の一態様に係る光導波路素子において、上記コアは、変換部を更に備え、上記変換部の光出射側の端部が、連通する複数の導波路の光入射側の端部に接続され、且つ、上記変換部の光入射側の端部が当該コアの光入射面をなし、上記変換部の上記光入射側の端部の幅は、上記導波路の上記光入射側の端部の幅より狭いことが好ましい。
　上記の構成によれば、変換部は、コアの光入射面より広い広がりを有する光の偏波モードと、コアの偏波モードとを、結合損失を抑制しつつ変換することができる。従って、本発明の一態様に係る光導波路素子は、コア外部とコア内部とを結合する場合の結合損失を、低減可能である。
　本発明の一態様に係る受光装置は、本発明の一態様に係る光導波路素子と、上記光導波路素子が備えている上記コアの光出射面に対向するように受光部が配置されている受光素子と、を備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、本発明の一態様に係る受光装置は、本発明の一態様に係る光導波路素子を伝播してきた光信号を受光部によって検出し、この伝播してきた光信号に応じた電気信号を受光装置の外部に出力する。本発明の一態様に係る光導波路素子は、偏波モード分散を補償可能である。従って、本発明の一態様に係る受光装置は、偏波モード分散が少ない光信号を受光可能であり、信号特性が優れた電気信号を出力可能である。
　本発明の一態様に係る光通信装置は、本発明の一態様に係る受光装置と、光信号を出力するレーザダイオードと、上記レーザダイオードから入力された上記光信号を変調する光変調器と、を備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、光信号の送受信が可能な光通信装置をコンパクトに、且つ、低い製造コストによって実現可能である。
　本発明の一態様に係る光通信装置は、上記受光装置から受光した光信号を表す電気信号を入力され、外部機器へ当該電気信号に応じた出力信号を出力する出力用ＩＣと、上記外部機器から入力された制御信号に応じて上記レーザダイオード及び上記光変調器を制御する制御用ＩＣと、を更に備えていることが好ましい。
　上記の構成によれば、本発明の一態様に係る光通信装置は、本発明の一態様に係る光導波路素子と、出力用ＩＣとを備えている。従って、上記出力用ＩＣが処理する電気信号は、偏波モード分散が補償された光信号に応じた電気信号である。従って、この電気信号の信号特性は、優れている。従って、本発明の一態様に係る光通信装置は、本発明の一態様に係る光導波路素子を備えていない光通信装置と比較して、より高いビットレートに対応することができる。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明は、光を導波する光導波路、より具体的にはシリコン系の材料からなる光導波路に利用することができる。
　１０，２０，３０　光導波路素子
　１１，３１，７１，８１，９１　クラッド
　１２，２２，３２，７０ａ　コア
　１２ａ，７６，８４　第１の導波路
　１２ａ１　第１の端面（コア１２の光入射面）
　１２ａ２　第２の端面（第１の境界）
　１２ｂ，７７，８５　第２の導波路
　１２ｂ３，８５３　第３の端面（第２の境界）
　１２ｂ４，８５４　第４の端面（コア１２の光出射面）
　２３　接続部
　３５，３５’　変換部
　３５１　第５の端面（光入射側の端部、光入射面）
　３５２　第６の端面（光出射側の端部）
　４０　受光装置
　４１　受光素子（ＰＤ）
　４２　受光部
　５０　光通信装置
　５１　変調器
　５２　レーザダイオード（ＬＤ）
　５３　制御用ＩＣ
　５４　出力用ＩＣ
　５５，５６，５７，５９　配線
　６０，６１，６４　ファイバ
　７０　光変調器
　７２　入射側導波路
　７３　出射側導波路
　７４ａ　第１のアーム部
　７４ｂ　第２のアーム部
　７５ａ　第１の非対象部
　７５ｂ　第２の非対象部
　７６１　第１の端面（差分をなす導波路の第１の端部）
　７８　第３の導波路
　８０，９０　光共振器
　８２，９２　第２のコア
　８３　リング導波路
　８４１　第１の端面（リング導波路の基準面）
　９６　第３のコア

Claims (15)

  1. 　Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子であって、
    　上記コアの光入射面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     の関係を満たす、
    ことを特徴とする光導波路素子。
  2. 　上記長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     の関係を満たす、
    ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
  3. 　上記ｉ番目の導波路と、ｉ＋１番目の導波路とを接続する接続部を更に備え、
    　上記ｉ番目の導波路と上記接続部との境界である第１の境界において、上記接続部は、上記ｉ番目の導波路の幅と等しい第１の幅を有し、
    　当該接続部と上記ｉ＋１番目の導波路との境界である第２の境界において、上記接続部は、上記ｉ＋１番目の導波路の幅と等しい第２の幅を有し、
    　上記第１の境界から上記第２の境界に近づくに従って、上記第１の幅は、上記第２の幅へ広がるように連続的に変化する、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
  4. 　上記ｉ番目の導波路とｉ＋１番目の導波路とが直接接続されている、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
  5. 　上記複数の導波路は、２つの導波路である、
    ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の光導波路素子。
  6. 　上記コアの全長が１０００μｍ以上である、
    ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の光導波路素子。
  7. 　上記コアの厚さは、２１０ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の範囲内である、
    ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の光導波路素子。
  8. 　上記コアは、変換部を更に備え、
    　上記変換部の光出射側の端部が、連通する複数の導波路の光入射側の端部に接続され、且つ、上記変換部の光入射側の端部が当該コアの光入射面をなし、
    　上記変換部の上記光入射側の端部の幅は、上記導波路の上記光入射側の端部の幅より狭い、
    ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の光導波路素子。
  9. 　請求項１～８の何れか１項に記載の光導波路素子と、
    　上記光導波路素子が備えている上記コアの光出射面に対向するように受光部が配置されている受光素子と、を備えている、
    ことを特徴とする受光装置。
  10. 　請求項９に記載の受光装置と、
    　光信号を出力するレーザダイオードと、
    　上記レーザダイオードから入力された上記光信号を変調する光変調器と、を備えている、
    ことを特徴とする光通信装置。
  11. 　上記受光装置から受光した光信号を表す電気信号を入力され、外部機器へ当該電気信号に応じた出力信号を出力する出力用ＩＣと、
    　上記外部機器から入力された制御信号に応じて上記レーザダイオード及び上記光変調器を制御する制御用ＩＣと、を更に備えている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の光通信装置。
  12. 　Ｓｉ製のコアであって、マッハツェンダー干渉計を含むコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光変調器であって、
    　上記コアの第１のアーム部と第２のアーム部との差分をなす導波路は、それぞれの幅が異なる少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなり、
    　上記差分をなす導波路の第１の端部から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     の関係を満たす、
    ことを特徴とする光変調器。
  13. 　Ｓｉ製のコアであって、環状の第１のコアと、Ｓｉ製のコアであって、上記第１のコアと共振するように結合されている第２のコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光共振器であって、
    　上記第１のコアは、それぞれの幅が異なる少なくとも２つの導波路が光の伝播方向に連通してなり、
    　上記第１のコアの基準面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、ｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
     の関係を満たす、
    ことを特徴とする光共振器。
  14. 　Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子の製造方法であって、
    　上記コアの光入射面から数えてｉ番目の導波路におけるＴＥ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＥとし、当該ｉ番目の導波路におけるＴＭ０偏波の群屈折率をｎｇ＿ｉ＿ＴＭとして、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
     の関係を満たすようにｉ番目の導波路の長さＬ＿ｉ［ｍ］を決定する導波路長決定ステップを含む、
    ことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
  15. 　Ｓｉ製のコアであって、それぞれの幅が異なる複数の導波路が光の伝播方向に連通してなるコアと、ＳｉＯ２製のクラッドと、を備えている光導波路素子であって、
    　上記コアは、ＴＥ０偏波の群屈折率とＴＭ０偏波の群屈折率との差である群屈折率差が正の値になる幅を有する第１の導波路と、当該群屈折率差が負の値になる幅を有する第２の導波路と、を含む、
    ことを特徴とする光導波路素子。

     
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10996400B2 (en) 2016-08-04 2021-05-04 Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. Optical waveguide interferometer
JP6972563B2 (ja) * 2017-01-25 2021-11-24 日本電気株式会社 光導波路デバイスの製造方法
WO2019074613A1 (en) * 2017-10-11 2019-04-18 Google Llc ATTENUATION OF POLARIZATION DISPERSION
CN113703201A (zh) 2020-05-21 2021-11-26 中兴通讯股份有限公司 光调制器及其控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04241304A (ja) * 1991-01-14 1992-08-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 偏波無依存導波型光デバイス
JPH0792326A (ja) * 1993-05-07 1995-04-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長板とその製造方法及びこれを用いた導波型光デバイス
US5511142A (en) * 1989-09-26 1996-04-23 Omron Corporation Rib optical waveguide and method of manufacturing the same
WO2009107811A1 (ja) * 2008-02-29 2009-09-03 株式会社フジクラ 基板型光導波路素子、波長分散補償素子、光フィルタならびに光共振器、およびそれらの設計方法
JP2011048016A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Fujikura Ltd グレーティング構造を有する基板型光導波路デバイスの設計方法
US20110116741A1 (en) * 2008-02-29 2011-05-19 Gaia Cevini Optical mode transformer, in particular for coupling an optical fiber and a high-index contrast waveguide

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106104335B (zh) * 2014-03-05 2019-03-22 日本电信电话株式会社 偏振旋转回路

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5511142A (en) * 1989-09-26 1996-04-23 Omron Corporation Rib optical waveguide and method of manufacturing the same
JPH04241304A (ja) * 1991-01-14 1992-08-28 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 偏波無依存導波型光デバイス
JPH0792326A (ja) * 1993-05-07 1995-04-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光波長板とその製造方法及びこれを用いた導波型光デバイス
WO2009107811A1 (ja) * 2008-02-29 2009-09-03 株式会社フジクラ 基板型光導波路素子、波長分散補償素子、光フィルタならびに光共振器、およびそれらの設計方法
US20110116741A1 (en) * 2008-02-29 2011-05-19 Gaia Cevini Optical mode transformer, in particular for coupling an optical fiber and a high-index contrast waveguide
JP2011048016A (ja) * 2009-08-25 2011-03-10 Fujikura Ltd グレーティング構造を有する基板型光導波路デバイスの設計方法

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