WO2016125746A1 - 光導波路素子および光学デバイス - Google Patents

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WO2016125746A1
WO2016125746A1 PCT/JP2016/052935 JP2016052935W WO2016125746A1 WO 2016125746 A1 WO2016125746 A1 WO 2016125746A1 JP 2016052935 W JP2016052935 W JP 2016052935W WO 2016125746 A1 WO2016125746 A1 WO 2016125746A1
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core
optical waveguide
light
optical
width
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PCT/JP2016/052935
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近藤　順悟
山口　省一郎
哲也 江尻
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日本碍子株式会社
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G—PHYSICS
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    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide element and an optical device.
  • a Fabry-Perot (FP) type is generally used in which an optical resonator is sandwiched between mirrors formed on both end faces of an active layer.
  • FP Fabry-Perot
  • DBR lasers and DFB lasers with monolithic gratings in semiconductor lasers, and external cavity lasers with fiber gratings (FBG) gratings attached to the outside of lasers are used. It can be illustrated. These are the principles of realizing wavelength stable operation by feeding back part of the laser light to the laser by a wavelength selective mirror using Bragg reflection.
  • FBG fiber gratings
  • the DBR laser realizes a resonator by forming irregularities on the waveguide surface on the extension of the waveguide of the active layer to form a mirror by Bragg reflection. Since this laser is provided with diffraction gratings at both ends of the optical waveguide layer, the light emitted from the active layer propagates through the optical waveguide layer, a part of which is reflected by this diffraction grating, returns to the current injection part, and is amplified. Is done. Since only the light of a specific wavelength reflects in the direction determined from the diffraction grating, the wavelength of the laser light is constant.
  • an external resonator type semiconductor laser in which a diffraction grating is a component different from a semiconductor and a resonator is formed externally.
  • This type of laser is a laser with good wavelength stability, temperature stability, and controllability.
  • the external resonator includes a fiber Bragg grating (FBG) (Non-patent Document 1) and a volume hologram grating (VHG) (Non-patent Document 2). Since the diffraction grating is composed of a separate member from the semiconductor laser, it has the feature that the reflectance and resonator length can be individually designed, and it is not affected by the temperature rise due to heat generation due to current injection. Can be better. Further, since the temperature change of the refractive index of the semiconductor is different, the temperature stability can be improved by designing it together with the resonator length.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134833 discloses an external resonator type laser using a grating formed in a quartz glass waveguide. This is to provide a frequency stabilized laser that can be used in an environment where the room temperature changes greatly (for example, 30 ° C. or more) without a temperature controller. Further, it is described that a temperature-independent laser in which mode hopping is suppressed and the oscillation frequency is not temperature-dependent is provided.
  • optical devices there are the following three types of optical devices in which such an external resonator type light emitting device is further coupled to an optical waveguide element or an optical fiber array.
  • Method 1 the grating element with a built-in semiconductor laser is optically aligned with the optical waveguide element and joined (Patent Document 3).
  • Method 2 a semiconductor laser light source and an optical waveguide element or optical fiber with a built-in grating are coupled and aligned (Patent Document 4 and Patent Document 5).
  • method 3 requires alignment with submicron accuracy, takes a tact and is difficult to commercialize. For this reason, a technique for integrating a grating in a semiconductor laser, a waveguide, or a fiber has been proposed as in methods 1 and 2.
  • the present applicant disclosed a structure for suppressing the mode hop of the external resonator type light emitting device.
  • JP2002-134833 Japanese Patent Application No. 2013-120999 US Patent Publication 2008 / 0291951A1 WO 2013-034813 JP 2000-082864 A JP2002-134833 JP2014-239222 Japanese Patent Application No. 2014-122161
  • Patent Document 8 the present inventor has proposed to provide an enlarged taper portion that gradually increases the width of the ridge-type optical waveguide in the grating element in the light propagation direction. As a result, the width of the optical waveguide at the emission part of the grating element is expanded.
  • the ridge portion of the ridge waveguide has a planar form as shown in FIG. Incident portion 11a of the core 11, the width W i of the Bragg grating 11b and 3 [mu] m, when the 10 ⁇ m width W-to at the exit portion 11d, to be greater than 100 ⁇ m was found when calculating the necessary length L tpg of the tapered portion 11c . For this reason, even if the length of the grating element is small, it is desirable to sufficiently increase the near-field diameter of the light in the horizontal direction at the emitting portion.
  • An object of the present invention is to provide a structure capable of making the light size on the emission part side as large as possible while keeping the length of the optical waveguide element small.
  • the present invention Support substrate, An optical waveguide device comprising a core for propagating light, and an underclad provided on the support substrate side of the core, A first taper portion in which the width of the core increases toward the light propagation direction; The width of the core increases in the light propagation direction, a second taper portion provided downstream of the first taper portion, and the first taper portion and the second taper portion.
  • An intermediate portion is provided, and is provided with an intermediate portion in which the width of the core is constant or decreases in the light propagation direction.
  • the present inventor provided a first taper portion and a second taper portion in which the width of the optical waveguide core increases in the propagation direction, and interposed an intermediate portion in which the core width does not increase.
  • the intermediate portion functions like a kind of slit and promotes the spread of light by diffraction, so that the light spread in the next tapered portion is increased.
  • the present invention has been achieved.
  • the pattern of the optical waveguide core 1 which concerns on the example of this invention is shown.
  • An optical waveguide element 5 including the core 1 of FIG. 1 is shown.
  • the pattern of the optical waveguide core 11 which concerns on a reference example is shown.
  • An optical waveguide element 15 including the core 11 of FIG. 3 is shown.
  • the pattern of the optical waveguide core 1A which concerns on other embodiment is shown.
  • the pattern of the optical waveguide core 1B which concerns on other embodiment is shown.
  • An example of how to spread light using the core pattern of FIG. 6 is shown.
  • the relationship between the horizontal spot size (near field diameter) of the light in an output part and the full length of a taper part is shown.
  • a coupling structure of the light source 21, the optical waveguide element (grating element) 5, and the optical transmission element 23 is schematically shown.
  • (A), (b), (c) is a figure which shows typically optical waveguide element 31A, 31B, 31C, respectively.
  • (A), (b), (c) is a figure which shows typically optical waveguide element 31D, 31E, 31F which concerns on embodiment of this invention, respectively.
  • (A), (b) is a figure which shows typically the optical waveguide elements 31G and 31H which concern on embodiment of this invention, respectively. It is a figure which shows typically the optical waveguide element 60 which concerns on embodiment of this invention.
  • the optical waveguide device of the present invention includes a support substrate, a core for propagating light, and an underclad provided on the support substrate side of the core.
  • the core 1 includes the incident portion 1a, the grating portion 1b, the reduction taper portion 1c, the constant width portion 1d, the first taper portion 1e, the intermediate portion 1f, A second taper portion 1g and an emission portion 1h are provided.
  • 2 is a Bragg grating.
  • the incident portion 1a, the width W i of the core of the grating portion 1b is the same, the width of the core at reduced tapered portion 1c is smaller toward the W ti toward the light propagation direction.
  • Wti is the core width in the constant width portion 1d.
  • the core width increases from W ti to W tm in the light propagation direction, and becomes a constant value W tm in the intermediate portion 1f. Furthermore, the core width increases from W tm toward W to in the light propagation direction in the second tapered portion 1g, and becomes a constant value W to in the emitting portion 1h.
  • 3 is an entrance surface and 4 is an exit surface.
  • the taper portion whose core width is widened in the light propagation direction is called an enlarged taper portion, and the taper portion whose core width is narrowed in the light propagation direction is called a reduction taper portion.
  • the pattern of the optical waveguide 1 is formed on the substrate 6 of the optical waveguide element 5.
  • the core 11 includes an incident portion 11a, a grating portion 11b, a tapered portion 11c, and an emitting portion 11d.
  • 2 is a Bragg grating.
  • the core width W i of the incident portion 11a and the grating portion 11b is the same, and the core width increases from W i to W to in the light propagation direction in the tapered portion 11c. .
  • the core width becomes a constant value W to at the emitting portion 11d.
  • the pattern of the optical waveguide core 11 is formed on the substrate 6 of the optical waveguide element 15.
  • the core 1A includes an incident portion 1a, a grating portion 1b, a reduction taper portion 1c, a first taper portion 1e, an intermediate portion 1f, a second taper portion 1g, and an emission portion 1h. It has. 2 is a Bragg grating.
  • the core width W i of the incident portion 1a and the grating portion 1b is the same, and in the reduced taper portion 1c, the core width decreases toward the light propagation direction W o .
  • the core width, in the first tapered portion 1e is larger toward the W tm from W o toward the light propagation direction, and the intermediate portion 1f a constant value W tm.
  • the core width increases from W tm toward W to in the light propagation direction in the second tapered portion 1g, and becomes a constant value W to in the emitting portion 1h.
  • the core 1B includes an incident portion 1a, a grating portion 1b, a first tapered portion 1e, an intermediate portion 1f, a second tapered portion 1g, and an emitting portion 1h.
  • the width W i of the core of the entrance portion 1a, the grating portion 1b are the same.
  • the core width, in the first tapered portion 1e is larger toward the W tm from W i toward the light propagation direction, and the intermediate portion 1f a constant value W tm.
  • the core width increases from W tm toward W to in the light propagation direction in the second tapered portion 1g, and becomes a constant value W to in the emitting portion 1h.
  • FIG. 7 shows a calculation example in which how the incident light spreads is calculated for the core pattern example of FIG. It can be seen that after the light beam once spreads in the first taper portion 1e, the spread is suppressed in the next constant width portion 1e, and then spread again in the second taper portion 1f.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the length of the tapered portion and the horizontal spot size (near field diameter) in the example (core pattern example in FIG. 6) and the reference example (core pattern example in FIG. 3). .
  • a solid line indicates data of the example, and a dotted line indicates data of the reference example.
  • optical waveguide element of the present invention can be suitably used for optical filters, polarizing elements, optical modulators, and optical isolators in addition to grating elements.
  • the optical waveguide element using the present invention can expand the horizontal near-field diameter on the emission surface with a short element length, the connection to other optical transmission elements is improved.
  • the optical device schematically shown in FIG. 9 includes a light source 21 that oscillates semiconductor laser light, a grating element 5, and an optical transmission element 23.
  • a light source 21 that oscillates semiconductor laser light
  • a grating element 5 that oscillates semiconductor laser light
  • an optical transmission element 23 that is used as the optical transmission element 23, but the optical waveguide of the optical transmission element can be changed to an optical fiber.
  • the light source 21 and the grating element 5 may be mounted on a common substrate (not shown). Further, the grating element 5 and the optical transmission element 23 may be mounted on a common substrate (not shown).
  • the light source 21 includes an active layer 22 that oscillates semiconductor laser light.
  • a reflective film can also be provided on the outer end face of the active layer 22.
  • a low reflection film or a reflection film may be formed on the end surface 22a of the active layer 22 on the grating element side.
  • the reflectance of the low antireflection film may be a value smaller than the grating reflectance, and is preferably 0.1% or less. However, as long as the reflectance at the end face is smaller than the grating reflectance, the low reflection film may be omitted, and a reflection film may be used.
  • the oscillation wavelength of the laser light is determined by the wavelength reflected by the grating. If the reflected light from the grating and the reflected light from the end face of the active layer on the grating element side exceed the laser gain threshold, the oscillation condition is satisfied. Thereby, a laser beam with high wavelength stability can be obtained.
  • the feedback amount from the grating may be increased.
  • the reflectance of the grating is preferably larger than the reflectance at the end face of the active layer 22.
  • the gain obtained by the resonator using the grating becomes larger than the gain obtained by the resonator of the original semiconductor laser, and stable laser oscillation can be performed by the resonator using the grating.
  • the width W to of the optical waveguide core in the emission part of the grating element is larger than the width W i of the optical waveguide core in the Bragg grating.
  • the width of the optical waveguide in the Bragg grating is set to be equal to the near-field pattern of the laser in order to increase the coupling efficiency with the semiconductor laser light source.
  • the horizontal size of the near field of the semiconductor laser may be 2 ⁇ m to 7 ⁇ m, for example.
  • the width of the optical waveguide core is set to 2 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • the near field diameter (horizontal direction) B out of the mode field of the light beam on the exit surface can be increased by relatively increasing the optical waveguide width W to on the exit surface of the exit side propagation section. it can.
  • the density of the light beam emitted from the grating element can be reduced, and the dimensional tolerance in the horizontal direction when the emitted light is coupled to the optical transmission element 23 can be improved. This significantly improves the productivity when the grating element and the optical transmission element are optically assembled.
  • the near field diameter (horizontal direction (D in )) of the mode field pattern in the light transmission part of the light transmission element, for example, the incident part 24 a of the optical waveguide 24, is set to is larger than the field diameter (horizontal direction) B out.
  • tolerance is further improved with respect to the optical axis deviation during alignment.
  • the near field diameter when exiting from the optical transmission element to the outside is large May be too much.
  • the near field diameter (horizontal direction) B out on the exit surface of the optical waveguide device of the present invention is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and most preferably 10 ⁇ m or more. Further, B out is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the near field diameter (horizontal direction) D in in the optical transmission section is preferably 5 ⁇ m or more, and more preferably 7 ⁇ m or more.
  • D in / B out is preferably 1.1 or more, and more preferably 1.2 or more, from the viewpoint of coupling the light emitted from the optical waveguide device of the present invention to the optical transmission device.
  • the larger the near-field diameter (vertical direction) at the emitting portion of the optical waveguide element is, the more preferable, 5 ⁇ m or more is preferable, and 7 ⁇ m or more is more preferable. Further, the near field diameter (vertical direction) on the exit surface of the present optical waveguide device is preferably 20 ⁇ m or less.
  • the near field diameter (vertical direction) in the optical transmission unit 24 is preferably 0.3 ⁇ m or more, and more preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the near field diameter (vertical direction) in the optical transmission section / the near field diameter (vertical direction) on the exit surface of the grating element is preferably 1.1 or more, and more preferably 1.2 or more.
  • the light intensity distribution of the laser beam and measure the width where the intensity distribution is 1 / e 2 (e is the base of natural logarithm: 2.71828) with respect to the maximum value (usually equivalent to the center of the core).
  • This is generally defined as the near field diameter.
  • the near field is defined because the size differs in the horizontal and vertical directions of the laser element. When it is concentric like an optical fiber, it is defined as a diameter.
  • the light intensity distribution of the laser light spot can be generally obtained by beam profile measurement using a near-infrared camera or light intensity measurement using a knife edge.
  • an optical material layer 47 is formed on a substrate 41 via an under cladding layer 46.
  • a pair of ridge grooves 42 are formed in the optical material layer 47, and a ridge-type optical waveguide core 45 is formed between the ridge grooves 42.
  • the under cladding layer 46 and the atmosphere function as a cladding.
  • Thin portions 43 are formed on both sides of the core, and extending portions 44 are formed outside the ridge grooves. In this example, the ridge groove does not reach the under cladding layer, and the thin portion 43 remains.
  • the Bragg grating may be formed on the flat surface side of the optical material layer, or may be formed on the ridge groove side. From the viewpoint of reducing variations in the shapes of the Bragg grating and the ridge groove, it is preferable to provide the Bragg grating and the ridge groove on the opposite side of the optical material layer by forming the Bragg grating on the flat surface side.
  • the difference in refractive index can be increased without the presence of a grating groove, and the reflectance can be increased with a short grating length.
  • an over clad layer 49 that functions as a clad is formed on the optical material layer 47.
  • an optical material layer 47 is formed on the substrate 41 via the under cladding layer 46.
  • a pair of ridge grooves 42 is formed in the optical material layer 47, and a ridge-type optical waveguide core 45 is formed between the ridge grooves.
  • a ridge groove is formed on the under cladding layer side.
  • An over clad layer 49 is formed on the optical material layer 47.
  • An adhesive layer can be provided between the undercladding layer and the substrate.
  • a strip-like elongated core can be formed by removing the optical material under the ridge groove.
  • the ridge-type optical waveguide is composed of an elongated core made of an optical material, and the cross section of the core forms a convex figure. There is an air layer around the core, depending on the underclad, overclad, and structure.
  • the convex figure means that a line segment connecting any two points of the outer contour line of the core cross section is located inside the outer contour line of the core cross section.
  • Examples of such figures include triangles, quadrangles, hexagons, octagons, and other polygons, circles, ellipses, and the like.
  • a quadrangle having an upper side, a lower side, and a pair of side surfaces is particularly preferable, and a trapezoid is particularly preferable.
  • the under cladding layer 33 is formed on the support substrate 32, and the core 34 is formed on the under cladding layer 33.
  • the cross section of the core (cross section in the direction perpendicular to the light propagation direction) has a trapezoidal shape, and the optical waveguide extends elongated.
  • the upper side surface 34a of the core 34 is narrower than the lower side surface 34b.
  • a clad layer 33 is formed on a support substrate 32, and a core 34 is embedded in the clad layer 33.
  • the cross section of the core 34 (cross section in the direction perpendicular to the light propagation direction) has a trapezoidal shape, and the core extends elongated.
  • the upper side surface 34a of the core 34 is narrower than the lower side surface 34b.
  • the clad layer 33 includes an over clad 33 b on the core 34, an under clad 33 a, and a side clad 33 c that covers the side surfaces of the core 34.
  • the clad layer 33 is formed on the support substrate 32, and the core 34A is embedded in the clad layer 33.
  • the core 33 has a trapezoidal cross section (cross section perpendicular to the light propagation direction), and the core is elongated.
  • the lower side surface 34b of the core 34A is narrower than the upper side surface 34a.
  • 33b is an overclad, and 33a is an underclad.
  • the under cladding layer 35 is formed on the support substrate 32, and the core 34 is formed on the under cladding layer 35.
  • the core 34 is included and buried by another clad 36.
  • the clad 36 includes an over clad 36a and a side clad 36b.
  • the upper side surface 34a of the core 34 is narrower than the lower side surface 34b.
  • the under cladding layer 35 is formed on the support substrate 32, and the core 34 ⁇ / b> A is formed on the under cladding layer 35.
  • the core 34 ⁇ / b> A is included and buried by another cladding layer 36.
  • the clad layer 36 includes an over clad 36a and a side clad 36b. In this example, the lower side surface 34b of the core 34A is narrower than the upper side surface 34a.
  • the shape of the optical waveguide may be a high mesa structure as shown in FIG.
  • this structure 62 an under cladding layer 63 is formed on a support substrate 61, a core 64 is formed thereon, and an over cladding layer 65 is formed thereon.
  • the width W of the optical waveguide core is the minimum value of the width in a cross-sectional view obtained by cutting the core along a cross-section perpendicular to the propagation direction.
  • the width W includes W i , W ti , W tm , W to and the like.
  • T s is the thickness of the optical material layer or core.
  • the width W to of the optical waveguide core in the emission part is preferably 5 ⁇ m or more, more preferably 7 ⁇ m or more, and most preferably 10 ⁇ m or more.
  • W to is preferably 20 ⁇ m or less.
  • W to / W i is preferably 1.6 or more, 2.5 or more is more preferable.
  • W to / W i is preferably 7 or less.
  • the width W i of the core in the incident portion of the optical waveguide element is preferably at least 2 [mu] m, further preferably not less than 2.5 [mu] m.
  • W i is preferably 7 ⁇ m or less, more preferably 6.5 [mu] m.
  • the first taper portion and the second taper portion are provided, but one or more taper portions whose core width increases in the light propagation direction can be further provided.
  • the total value of the length L tpi of the first tapered portion 1e (length in the light propagation direction) L tpi and the length L tpo of the second tapered portion 1g is 5 ⁇ m or more. Is preferably 10 ⁇ m or more.
  • the total value of the length L tpi of the first taper portion 1e (the length in the light propagation direction) L tpi and the length L tpo of the second taper portion 1g is 80 ⁇ m or less. Is preferably 60 ⁇ m or less.
  • the intermediate portion between the first taper portion and the second taper portion may be a reduced taper portion whose core width decreases in the light propagation direction.
  • the length L tm of the intermediate portion 1f is preferably 3 ⁇ m or more, and more preferably 5 ⁇ m or more. Further, if the intermediate portion is too long, the light spread in the next second tapered portion tends to be difficult to obtain. Therefore, the length Ltm of the intermediate portion is preferably 20 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or less.
  • (W tm -W i ) is 1, (W to -W tm ) is preferably 0.4 to 5, and preferably 0.8 to 2. Is more preferable.
  • (W ti / W i ) is preferably 0.7 or less, and more preferably 0.5 or less. Further, since the spread of light tends to be suppressed when the minimum width Wti of the reduced taper portion becomes too small, (W ti / W i ) is preferably set to 0.2 or more.
  • the length L tpg of the reduction taper portion 1c is preferably 2 ⁇ m or more, and more preferably 4 ⁇ m or more.
  • the length L tpg of the reduced taper portion is preferably 20 ⁇ m or less, and more preferably 15 ⁇ m or less.
  • the refractive index of the core is preferably 1.8 or more, and more preferably 1.9 or more.
  • As the material of the core Ta 2 O 5, ZnO, LN, LT, aluminum oxide (Al 2 O 3), TiO 2 is preferred.
  • the core may be formed by forming a film on the under cladding by a thin film forming method.
  • a thin film forming method examples include sputtering, vapor deposition, and CVD.
  • the under clad functions as a clad for the optical waveguide core.
  • the refractive index of the underclad is preferably lower than the refractive index of the core, and the refractive index difference is preferably 0.2 or more, and more preferably 0.4 or more.
  • examples of the material of the underclad include SiO 2 , aluminum oxide (Al 2 O 3 ), polyimide, and MgF.
  • the over clad functions as a clad of the optical waveguide core.
  • the refractive index of the overclad is preferably lower than the refractive index of the core, and the refractive index difference is preferably 0.2 or more, and more preferably 0.4 or more.
  • examples of the material of the over clad include SiO 2 , aluminum oxide (Al 2 O 3 ), polyimide, and MgF.
  • the specific material of the support substrate is not particularly limited, and examples thereof include glass such as lithium niobate, lithium tantalate, and quartz glass, quartz, and Si.
  • the reflectivity of the low-reflection film must be less than or equal to the grating reflectivity, and the film material to be deposited on the low-reflection film is laminated with an oxide such as silicon dioxide, tantalum pentoxide, magnesium fluoride, or calcium fluoride. Films and metals can also be used.
  • each end face of the light source element and the grating element may be cut obliquely in order to suppress the end face reflection.
  • the grating element and the support substrate may be bonded or fixed directly, or may be formed by forming a film on the support substrate.
  • a laser with a highly reliable GaAs-based or InP-based material is suitable.
  • a GaAs laser that oscillates near a wavelength of 1064 nm is used. Since GaAs-based and InP-based lasers have high reliability, a light source such as a one-dimensionally arranged laser array can be realized. It may be a super luminescence diode or a semiconductor optical amplifier (SOA).
  • SOA semiconductor optical amplifier
  • the material and wavelength of the active layer can be selected as appropriate.
  • Non-Patent Document 3 Furukawa Electric Times, January 2000, No. 105, p24-29
  • the optical waveguide can be obtained by, for example, physical processing and molding by cutting with an outer peripheral blade or laser ablation processing.
  • the Bragg grating can be formed by physical or chemical etching as follows.
  • a metal film such as Ni or Ti is formed on a high refractive index substrate, and windows are periodically formed by photolithography to form an etching mask. Thereafter, periodic grating grooves are formed by a dry etching apparatus such as reactive ion etching. Finally, it can be formed by removing the metal mask.
  • One or more metal elements selected from the group consisting of magnesium (Mg), zinc (Zn), scandium (Sc), and indium (In) are provided in the optical waveguide to further improve the optical damage resistance of the optical waveguide.
  • magnesium is particularly preferable.
  • the crystal can contain a rare earth element as a doping component.
  • the rare earth element Nd, Er, Tm, Ho, Dy, and Pr are particularly preferable.
  • the material of the adhesive layer may be an inorganic adhesive, an organic adhesive, or a combination of an inorganic adhesive and an organic adhesive.
  • the optical material layer may be formed by forming a film on the support substrate by a thin film forming method.
  • a thin film forming method include sputtering, vapor deposition, and CVD.
  • the optical material layer is directly formed on the support substrate, and the above-described adhesive layer does not exist.
  • the optical transmission element may be an optical waveguide element or an optical fiber array.
  • the optical transmission element may be a harmonic generation element such as a second harmonic generation element, or may be a light control element such as an optical modulation element, a polarization element, an optical amplifier, an optical delay element, or an optical memory.
  • Example 1 A grating element having a configuration as shown in FIGS. 2, 6, 7 and 10A was produced. Specifically, 1 ⁇ m of SiO 2 was formed on the support substrate 41 made of quartz by a sputtering apparatus to form an undercladding layer 46, and 2 ⁇ m of Ta 2 O 5 was further formed to form the optical material layer 47. Next, Ti was deposited on Ta 2 O 5 and a grating pattern was produced by photolithography. Thereafter, a grating 2 having a pitch interval of ⁇ 205.4 nm and a length of Lg of 25 ⁇ m was formed by fluorine-based reactive ion etching using the Ti pattern as a mask. The groove depth of the grating 2 was 100 nm.
  • the waveguide pattern was patterned by photolithography, and the optical waveguide core pattern shown in FIGS. 6 and 7 was formed by reactive ion etching.
  • the dimensions of each part are as follows. Groove depth: 1.2 ⁇ m Core width W i at incident portion 1a and grating portion 1b: 3 ⁇ m Length L ti on the upstream side of the first taper portion 1e: 5 ⁇ m First taper portion 1e length L tpi : 25 ⁇ m Core width W tm at the intermediate part 1e: 8 ⁇ m Intermediate part 1e length L tm : 5 ⁇ m Second taper portion 1 g length L tpo : 10 ⁇ m Core width W to : 11 ⁇ m at the output part 1h Length of output part 1h L to : 5 ⁇ m
  • the element was cut and the end face was mirror-finished, the element size was 1 mm wide, and the total length of the element was 100 ⁇ m.
  • a single-layer AR coating was formed on both end faces.
  • Optical characteristics of the grating element are measured by using a super luminescence diode (SLD), which is a broadband wavelength light source, and inputting TE mode light into the grating element and analyzing the output light with an optical spectrum analyzer.
  • SLD super luminescence diode
  • the reflection characteristics were evaluated from the characteristics.
  • the reflection center wavelength of the measured element was 850 nm.
  • the size of 1 / e 2 was 10.5 ⁇ m in the horizontal direction and 1.9 ⁇ m in the vertical direction.
  • a PPLN wavelength conversion element was manufactured as a waveguide element as follows. Specifically, periodic domain inversion was performed on a MgO-doped 5 ° off-cut y-plate LN substrate. After that, a lower clad layer made of SiO 2 was formed by sputtering on the surface of the LN substrate with the periodic domain inverted, bonded to the black LN substrate, and made 1 ⁇ m thick by precision polishing. Next, in order to form an optical waveguide, Ti was deposited on Ta 2 O 5 and a waveguide pattern was produced by an EB drawing apparatus.
  • reactive ion etching was performed by fluorine-based reactive ion etching using the Ti pattern as a mask in the same manner as described above, so that the waveguide width of the wavelength conversion portion was 3 ⁇ m and the input portion waveguide width was 6 ⁇ m.
  • the both sides of the etching groove were etched so that the LN was cut completely, leaving the optical waveguide.
  • the thickness of the optical waveguide is 1 ⁇ m.
  • SiO 2 serving as the upper clad was formed by 2 ⁇ m sputtering so as to cover the optical waveguide.
  • the wavelength conversion element was separately cut, both end surfaces were mirror-finished, and an AR coating was formed.
  • the coupling efficiency the light quantity fluctuation was measured with an aligning device in the horizontal direction and the vertical direction at a wavelength of 850 nm.
  • the region where a coupling efficiency of 50% or more can be secured was ⁇ 2 ⁇ m in the horizontal direction and ⁇ 0.4 ⁇ m in the vertical direction. As a result, it was possible to implement with good yield.
  • FIGS. 3, 4 and 10A Devices as shown in FIGS. 3, 4 and 10A were produced. Specifically, 1 ⁇ m of SiO 2 was formed on a quartz substrate by a sputtering apparatus, and 2 ⁇ m of Ta 2 O 5 was further formed to form a waveguide layer. Next, Ti was deposited on Ta 2 O 5 and a grating pattern was produced by photolithography. Thereafter, a grating groove having a pitch interval of ⁇ 205.4 nm and a length of 25 ⁇ m was formed by fluorine-based reactive ion etching using the Ti pattern as a mask. The groove depth of the grating was 100 nm. Furthermore, the optical waveguide 11 was formed by patterning the pattern of the waveguide by photolithography and performing reactive ion etching.
  • each part is as follows. Groove depth: 1.2 ⁇ m Core width W i at incident portion 11a and grating portion 11b: 3 ⁇ m L i + L g : 25 ⁇ m Length of enlarged taper portion 11c L tpg : 50 ⁇ m Core width W to 11 [mu] m at the emitting part 11d The length of the exit portion 11d L to: 5 ⁇ m
  • the element was cut and the end face was mirror-finished, the element size was 1 mm wide, and the total length of the element was 100 ⁇ m.
  • a single-layer AR coating was formed on both end faces.
  • Optical characteristics of the grating element are measured by using a super luminescence diode (SLD), which is a broadband wavelength light source, and inputting TE mode light into the grating element and analyzing the output light with an optical spectrum analyzer.
  • SLD super luminescence diode
  • the reflection characteristics were evaluated from the characteristics.
  • the reflection center wavelength of the measured element was 850 nm.
  • the size of 1 / e 2 was 8 ⁇ m in the horizontal direction and 1.9 ⁇ m in the vertical direction.
  • a PPLN wavelength conversion element was manufactured as a waveguide element as follows. Specifically, periodic domain inversion was performed on a MgO-doped 5 ° off-cut y-plate LN substrate. After that, a lower clad layer made of SiO 2 was formed by sputtering on the surface of the LN substrate with the periodic domain inverted, bonded to the black LN substrate, and made 1 ⁇ m thick by precision polishing. Next, in order to form an optical waveguide, Ti was deposited on Ta 2 O 5 and a waveguide pattern was produced by an EB drawing apparatus.
  • reactive ion etching was performed by fluorine-based reactive ion etching using the Ti pattern as a mask in the same manner as described above, so that the waveguide width of the wavelength conversion portion was 3 ⁇ m and the waveguide width of the input portion was 6 ⁇ m.
  • the both sides of the etching groove were etched so that the LN was cut completely, leaving the optical waveguide.
  • the thickness of the optical waveguide is 1 ⁇ m.
  • SiO 2 serving as the upper clad was formed by 2 ⁇ m sputtering so as to cover the optical waveguide.
  • the wavelength conversion element was separately cut, both end surfaces were mirror-finished, and an AR coat was formed.
  • the coupling efficiency the light quantity fluctuation was measured with an aligning device in the horizontal direction and the vertical direction at a wavelength of 850 nm.
  • the region where a coupling efficiency of 50% or more can be secured was ⁇ 1.4 ⁇ m in the horizontal direction and ⁇ 0.4 ⁇ m in the vertical direction. For this reason, the element could not be mounted with a high yield.

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Abstract

　光導波路素子は、支持基板、光を伝搬させるためのコア、およびコアの支持基板側に設けられたアンダークラッドを備える。コアの幅が光の伝搬方向に向かって大きくなる第一のテーパ部、コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって大きくなり、第一のテーパ部の下流に設けられた第二のテーパ部、および第一のテーパ部と第二のテーパ部との間に設けられており、コアの幅が一定であるかあるいは光の伝搬方向に向かって小さくなる中間部を備えている。

Description

光導波路素子および光学デバイス
　本発明は、光導波路素子および光学デバイスに関するものである。
　半導体レーザは、一般的に、活性層の両端面に形成したミラーで挟まれた光共振器を構成した、ファブリ－ペロー（ＦＰ）型が利用されている。しかしながら、このＦＰ型レーザは、定在波条件が成立する波長で発振するために、縦モードが多モードになりやすく、とくに電流や温度が変化すると発振波長が変化し、それにより光強度が変化する。
　このため、光通信やガスセンシングなどの目的では、波長安定性の高い単一モード発振のレーザが必要である。このため、分布帰還型（DFB）レーザや分布反射型（DBR）レーザが開発された。これらのレーザは、半導体中に回折格子を設け、その波長依存性を利用して特定の波長のみを発振させるものである。
　波長安定性のある半導体レーザを実現するために、グレーティングを半導体レーザの中にモノリシックに形成したDBRレーザやDFBレーザ、またファイバーグレーティング（FBG）グレーティングをレーザの外部に取り付けた外部共振器型レーザが例示できる。これらは、ブラッグ反射を利用した波長選択性のあるミラーによりレーザ光の一部をレーザに帰還して波長安定動作を実現する原理である。
　ＤＢＲレーザは、活性層の導波路の延長上の導波路面に凹凸を形成しブラッグ反射によるミラーを構成し、共振器を実現している。このレーザは、光導波層の両端に回折格子が設けられているので、活性層で発光した光は光導波層を伝搬し、この回折格子で一部が反射され、電流注入部に戻り、増幅される。回折格子から決められた方向に反射するのは、特定の波長の光だけであるので、レーザ光の波長は一定になる。
　また、この応用として、回折格子を、半導体とは異なる部品とし、外部で共振器を形成する、外部共振器型半導体レーザが開発されている。このタイプのレーザは、波長安定性、温度安定性、制御性がよいレーザとなる。外部共振器は、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（FBG）（非特許文献１）や、ボリューム・ホログラム・グレーティング（VHG）（非特許文献２）がある。回折格子を、半導体レーザとは別部材で構成するので、反射率、共振器長を個別に設計できるという特徴があり、電流注入による発熱による温度上昇の影響を受けないので、波長安定性をさらに良くすることができる。また、半導体の屈折率の温度変化が異なるので、共振器長と合わせて設計することにより、温度安定性を高めることができる。
　特許文献１（特開2002-134833）には、石英ガラス導波路に形成したグレーティングを利用した外部共振器型レーザが開示されている。これは温度コントローラなしで室温が大きく（例えば30℃以上）変化する環境で使える、周波数安定化レーザを提供しようとするものである。また、モードホッピングが抑圧され、かつ発振周波数の温度依存性がない温度無依存レーザを提供することが記載されている。
　こうした外部共振器型の発光装置を更に光導波路素子や光ファイバアレイに結合した光学デバイスには、以下の３つの方式がある。
　方式１では、半導体レーザ内蔵グレーティング素子を光導波路素子と光軸合わせし、接合する（特許文献３）。
　方式２では、半導体レーザ光源と、グレーティングを内蔵した光導波路素子や光ファイバとを結合し、アライメントする（特許文献４、特許文献５）。
　方式３では、半導体レーザ光源と、グレーティング素子と、光導波路素子との三つの部品を光学的に結合する（特許文献６）。
　しかし、方式３では、サブミクロン精度のアライメントが必要であり、タクトがかかり、製品化が難しい。このため方式１、２のように半導体レーザ、あるいは導波路、ファイバにグレーティングを集積化する技術が提案されている。
　なお、本出願人は、特許文献７において、外部共振器型発光装置のモードホップを抑制する構造について開示した。
特開2002-134833 特願２０１３－１２０９９９ 米国特許公開　２００８／０２９１９５１Ａ１ ＷＯ　２０１３－０３４８１３ 特開２０００－０８２８６４ 特開２００２－１３４８３３ 特開２０１４－２３９２２２ 特願２０１４－１２２１６１
電子情報通信学会論文誌　C‐II　Vol.J81, No.7 pp.664-665, 1998年7月 電子情報通信学会技術研究報告　LQE, 2005年 105巻 52号 pp.17-20 古河電工時報　平成12年1月　第105号　p24-29
　しかし、半導体レーザをグレーティングにより波長安定化動作するためには、数１００ｎｍのグレーティングピッチで、ウエハ内に１ｎｍ以下の精度で均一に製造する必要がある。このグレーティングパターンを形成するためには、電子ビーム描画装置、ステッパ、ナノインプリント装置が利用されるが、ウエハの反り、表面凹凸の仕様が厳しい。このため半導体レーザ光源や光導波路にブラッググレーティングを内蔵する場合には、これらの素子形成による反り、凹凸により、グレーティング形成の歩留まりが悪くなる。更に、各素子の微細構造が互いに干渉しあったり、製造プロセスが干渉するために複雑なマスキングが必要になる。これらのことから、方式３のように、三つの部品を個別実装したいという要求がある。
　本出願人は、特許文献８記載のように、グレーティング素子と別体の光伝送素子との間での設計を工夫することにより、実装時のトレランスの許容幅を大きくすることを提案した。
　しかし、更に検討を進めると、問題点も生じてきた。すなわち、グレーティング素子の出射部と光伝送素子の入射部との間での光の結合の裕度を向上させるためには、グレーティング素子からの出射光のスポットサイズを大きくする必要がある。一方、ブラッググレーティング内での光のスポットサイズが大きすぎると、グレーティング素子に入射する光のスポットサイズと合わないので、ブラッググレーティングにおける光のスポットサイズはある程度小さくすることが必要である。
　このため、特許文献８では、本発明者は、グレーティング素子内のリッジ型光導波路幅を、光の伝搬方向に向かって徐々に大きくするような拡大テーパ部分を設けることを提案した。これによって、グレーティング素子の出射部における光導波路幅を拡張するものである。
　しかし、リッジ型光導波路幅を徐々に大きくするテーパ部を設けた場合、出射部で所望の光スポットサイズ（水平方向のニアフィールド径）を得るためには、実際にはかなりの素子長が必要になった。これは光導波路コア内での光の広がり方に限界があるためである。一例であるが、リッジ型導波路のリッジ部が図３に示すような平面形態を有しているものとする。コア１１の入射部１１ａ、ブラッググレーティング１１ｂにおける幅Ｗｉを３μｍとし、出射部１１ｄにおける幅Ｗｔｏを１０μｍとした場合、テーパ部１１ｃの必要長さＬｔｐｇを計算すると１００μｍを超えることが判明した。このため、グレーティング素子の長さが小さくとも、十分に光の水平方向のニアフィールド径を出射部において大きくすることが望ましい。
　本発明の課題は、光導波路素子の長さを小さく抑えつつ、出射部側での光サイズをできるだけ大きくできるような構造を提供することである。
　本発明は、
　支持基板、
　光を伝搬させるためのコア、および
　前記コアの前記支持基板側に設けられたアンダークラッドを備える光導波路素子であって、
　前記コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって大きくなる第一のテーパ部、
　前記コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって大きくなり、前記第一のテーパ部の下流に設けられた第二のテーパ部、および
　前記第一のテーパ部と前記第二のテーパ部との間に設けられており、前記コアの幅が一定であるかあるいは光の伝搬方向に向かって小さくなる中間部を備えていることを特徴とする。
　本発明者は、光導波路コアの幅が伝搬方向に向かって大きくなる第一のテーパ部と第二のテーパ部とを設けるとともに、その間に、コア幅が大きくならない中間部を介在させた。これによって、中間部が一種のスリットのように機能し、回折による光の広がりを促進することで、次のテーパ部における光の広がり方が大きくなることを見いだした。この結果、光導波路素子の長さが短くとも、出射部において所望の光スポットサイズが得られることを見いだし、本発明に到達した。
本発明例に係る光導波路コア１のパターンを示す。 図１のコア１を含む光導波路素子５を示す。 参考例に係る光導波路コア１１のパターンを示す。 図３のコア１１を含む光導波路素子１５を示す。 他の実施形態に係る光導波路コア１Ａのパターンを示す。 更に他の実施形態に係る光導波路コア１Ｂのパターンを示す。 図６のコアパターンを使用した光の広がり方の計算例を示す。 出射部における光の水平方向スポットサイズ（ニアフィールド径）とテーパ部の全長との関係を示す。 光源２１、光導波路素子（グレーティング素子）５および光伝送素子２３の結合構造を模式的に示す。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、光導波路素子３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを模式的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、本発明の実施形態に係る光導波路素子３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆを模式的に示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の実施形態に係る光導波路素子３１Ｇ、３１Ｈを模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る光導波路素子６０を模式的に示す図である。
　本発明の光導波路素子は、支持基板、光を伝搬させるためのコア、およびコアの支持基板側に設けられたアンダークラッドを備える。そして、コアの幅が光の伝搬方向に向かって大きくなる第一のテーパ部、コアの幅が光の伝搬方向に向かって大きくなり、第一のテーパ部の下流に設けられた第二のテーパ部、および第一のテーパ部と第二のテーパ部との間に設けられており、コアの幅が一定であるかあるいは光の伝搬方向に向かって小さくなる中間部を備えている。
　例えば図１、図２の光導波路コア１のパターン例では、コア１は、入射部１ａ、グレーティング部１ｂ、縮小テーパ部１ｃ、定幅部１ｄ、第一のテーパ部１ｅ、中間部１ｆ、第二のテーパ部１ｇ、出射部１ｈを備えている。２はブラッググレーティングである。本例では、入射部１ａ、グレーティング部１ｂのコアの幅Ｗｉは同じであり、縮小テーパ部１ｃではコアの幅が光伝搬方向に向かってＷｔｉに向かって小さくなっている。Ｗｔｉは定幅部１ｄにおけるコア幅である。そして、コア幅は、第一のテーパ部１ｅにおいては、光伝搬方向に向かってＷｔｉからＷｔｍに向かって大きくなっており、中間部１ｆにおいて一定値Ｗｔｍとなる。更に、コア幅は、第二のテーパ部１ｇにおいては、光伝搬方向に向かってＷｔｍからＷｔｏに向かって大きくなっており、出射部１ｈにおいて一定値Ｗｔｏとなる。本例では、３は入射面であり、４は出射面である。
　なお、便宜上、光の伝搬方向に向かってコア幅が広がっているテーパ部を拡大テーパ部と呼び、光の伝搬方向に向かってコア幅が狭くなっているテーパ部を縮小テーパ部と呼ぶことにする。
　図２に示す例では、光導波路素子５の基板６に光導波路１のパターンが形成されている。
　図３に示す参考例の光導波路コア１１のパターン例では、コア１１は、入射部１１ａ、グレーティング部１１ｂ、テーパ部１１ｃ、出射部１１ｄを備えている。２はブラッググレーティングである。本例では、入射部１１ａ、グレーティング部１１ｂのコアの幅Ｗｉは同じであり、コア幅は、テーパ部１１ｃにおいては、光伝搬方向に向かってＷｉからＷｔｏに向かって大きくなっている。更に、コア幅は、出射部１１ｄにおいて一定値Ｗｔｏとなる。
　図４に示す例では、光導波路素子１５の基板６に光導波路コア１１のパターンが形成されている。
　図５の光導波路コア１Ａのパターン例では、コア１Ａは、入射部１ａ、グレーティング部１ｂ、縮小テーパ部１ｃ、第一のテーパ部１ｅ、中間部１ｆ、第二のテーパ部１ｇ、出射部１ｈを備えている。２はブラッググレーティングである。本例では、入射部１ａ、グレーティング部１ｂのコアの幅Ｗｉは同じであり、縮小テーパ部１ｃではコアの幅が光伝搬方向に向かってＷｏに向かって小さくなっている。そして、コア幅は、第一のテーパ部１ｅにおいては、光伝搬方向に向かってＷｏからＷｔｍに向かって大きくなっており、中間部１ｆにおいて一定値Ｗｔｍとなる。更に、コア幅は、第二のテーパ部１ｇにおいては、光伝搬方向に向かってＷｔｍからＷｔｏに向かって大きくなっており、出射部１ｈにおいて一定値Ｗｔｏとなる。
　図６の光導波路コア１Ｂのパターン例では、コア１Ｂは、入射部１ａ、グレーティング部１ｂ、第一のテーパ部１ｅ、中間部１ｆ、第二のテーパ部１ｇ、出射部１ｈを備えている。本例では、入射部１ａ、グレーティング部１ｂのコアの幅Ｗｉは同じである。そして、コア幅は、第一のテーパ部１ｅにおいては、光伝搬方向に向かってＷｉからＷｔｍに向かって大きくなっており、中間部１ｆにおいて一定値Ｗｔｍとなる。更に、コア幅は、第二のテーパ部１ｇにおいては、光伝搬方向に向かってＷｔｍからＷｔｏに向かって大きくなっており、出射部１ｈにおいて一定値Ｗｔｏとなる。
　図７は、図６のコアパターン例について、入射光の広がり方を計算した計算例を示す。光ビームが第一のテーパ部１ｅにおいていったん広がった後、次の定幅部１ｅで広がりが抑制され、続いて第二のテーパ部１ｆで再び広がっていることがわかる。
　図８は、実施例（図６のコアパターン例）と参考例（図３のコアパターン例）とにおいて、テーパ部分の長さと水平方向スポットサイズ（ニアフィールド径）との関係を示すグラフである。実線が実施例のデータを示し、点線が参考例のデータを示す。
　図８からもわかるように、テーパ長さ約５５～９５μｍの領域において、実施例では水平方向スポットサイズが急激に大きくなる領域が見られた。こうした領域を利用することで、短い素子長さでも、水平方向スポットサイズを十分に大きくすることが可能となるのである。こうした特異的な挙動は、第一のテーパ部と第二のテーパ部との間に設けた中間部による一種の絞り効果によるものであると考えられる。
　本発明の光導波路素子は、グレーティング素子の他、光フィルタ、偏光素子、光変調器、光アイソレータに好適に利用できる。
　また、本発明を利用した光導波路素子は、出射面における水平方向のニアフィールド径を短い素子長さで拡張できるので、他の光伝送素子への接続が良好になる。
　例えば、図９に模式的に示す光学デバイスは、半導体レーザ光を発振する光源２１と、グレーティング素子５と、光伝送素子２３とを備えている。本例では、光伝送素子２３として光導波路素子を使用しているが、光伝送素子の光導波路を光ファイバに変更できる。
　光源２１とグレーティング素子５とは、図示しない共通基板上に実装されていてよい。また、グレーティング素子５と光伝送素子２３は、図示しない共通基板上に実装されていてよい。
　光源２１は、半導体レーザ光を発振する活性層２２を備えている。活性層２２の外側端面には反射膜を設けることもできる。活性層２２のグレーティング素子側の端面２２ａには、低反射膜または反射膜を形成することもできる。
　低無反射膜の反射率は、グレーティング反射率よりも小さい値であればよく、さらに０．１％以下が好ましい。しかし、端面における反射率がグレーティング反射率よりも小さい値であれば、低反射膜はなくてもよく、反射膜であってもよい。
　レーザ光の発振波長は、グレーティングにより反射される波長で決定される。グレーティングによる反射光と活性層のグレーティング素子側の端面からの反射光がレーザのゲイン閾値を上回れば、発振条件を満足する。これにより波長安定性の高いレーザ光を得ることができる。
　波長安定性をより高くするには、グレーティングからの帰還量を大きくすればよく、この観点からグレーティングの反射率は活性層２２の端面における反射率よりも大きくする方が好ましい。これによりもともとの半導体レーザの共振器で得られるゲインよりもグレーティングによる共振器で得られるゲインの方が大きくなり、グレーティングによる共振器で安定なレーザ発振が可能となる。
　本例では、グレーティング素子の出射部における光導波路コアの幅Ｗｔｏが、ブラッググレーティングにおける光導波路コアの幅Ｗｉよりも大きくなっている。
　ブラッググレーティングにおける光導波路の幅は、半導体レーザ光源との結合効率を高めるために、レーザのニアフィールドパターンと同等になるように設定する。半導体レーザのニアフィールドの水平方向の大きさは、例えば２μｍから７μｍになっていることがある。この場合、光導波路コアの幅は２μｍから７μｍに設定している。
　本実施形態では、出射側伝搬部の出射面における光導波路幅Ｗtoを相対的に大きくすることによって、出射面における光ビームのモードフィールドのニアフィールド径（水平方向）Ｂｏｕｔを大きくすることができる。この結果、グレーティング素子から出射する光ビーム密度を下げ、この出射光が光伝送素子２３に結合する際の水平方向の寸法の裕度を向上させることができる。これによって、グレーティング素子と光伝送素子とを光学的に組み付ける際の生産性が著しく向上する。
　本例では、光伝送素子の光伝送部、例えば光導波路２４の入射部２４ａにおけるモードフィールドパターンのニアフィールド径（水平方向（Ｄｉｎ）を、素子５の出射部における光ビームのモードフィールドのニアフィールド径（水平方向）Ｂｏｕｔよりも大きくしている。これによって、アライメント時の光軸ズレに対する裕度が一層向上する。
　ただし、光伝送部２４の入射部２４ａにおけるニアフィールド径Ｄｉｎを大きくしてアライメント時の光軸ズレに対する裕度を向上させた場合、光伝送素子から外部に出射するときのニアフィールド径が大きくなりすぎることがある。この場合には、本例のように、よりニアフィールド径Ｄｏｕｔの小さい出射部２４ｃを設けることができる。この場合、入射部２４ａと出射部２４ｃとの間に、ニアフィールド径が徐々に小さくなるテーパ部２４ｂを設けることが、損失低減の観点からは好ましい。
　本発明の観点からは、本発明の光導波路素子の出射面におけるニアフィールド径（水平方向）Ｂｏｕｔは、５μｍ以上が好ましく、７μｍ以上が更に好ましく、１０μｍ以上が最もよい。また、Ｂｏｕｔは、２０μｍ以下が好ましい。
　本発明の観点からは、光伝送部におけるニアフィールド径（水平方向）Ｄｉｎは、５μｍ以上が好ましく、７μｍ以上が更に好ましい。
　Ｄｉｎ／Ｂｏｕｔは、本発明の光導波路素子からの出射光を光伝送素子に結合させるという観点からは、１．１以上が好ましく、１．２以上が更に好ましい。
　本発明の観点からは、光導波路素子の出射部におけるニアフィールド径（垂直方向）は、大きいほど好ましく、５μｍ以上が好ましく、７μｍ以上が更に好ましい。また、本光導波路素子の出射面におけるニアフィールド径（垂直方向）は、２０μｍ以下が好ましい。
　光伝送部２４におけるニアフィールド径（垂直方向）は、０．３μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上が更に好ましい。光伝送部におけるニアフィールド径（垂直方向）／グレーティング素子の出射面におけるニアフィールド径（垂直方向）は、１．１以上が好ましく、１．２以上が更に好ましい。
　レーザ光の水平方向、垂直方向のニアフィールド径は、以下のようにして測定する。
　レーザ光の光強度分布を測定して、その強度分布が最大値（通常はコアの中心部分に相当）に対して1/e2（eは自然対数の底: 2.71828）になるところの幅のことを、一般的に、ニアフィールド径と定義する。レーザ光の場合、ニアフィールドはレーザ素子の水平方向と垂直方向で大きさが異なるために、それぞれ定義する。光ファイバのように同心円である場合には直径として定義される。
　光強度分布の測定は、一般的に近赤外カメラを利用したビームプロファイル測定やナイフエッジによる光強度測定によりレーザ光のスポットの光強度分布を得ることができる。
　以下、光導波路の断面構造について例示する。
　図１０（ａ）に示す光導波路素子３１Ａでは、基板４１上にアンダークラッド層４６を介して光学材料層４７が形成されている。光学材料層４７には例えば一対のリッジ溝４２が形成されており、リッジ溝４２の間にリッジ型の光導波路コア４５が形成されている。アンダークラッド層４６および雰囲気がクラッドとして機能する。コアの両側に肉薄部４３が形成されており、各リッジ溝の外側に延在部４４が形成されている。本例ではリッジ溝がアンダークラッド層まで到達しておらず、肉薄部４３を残している。
　この場合、ブラッググレーティングは光学材料層の平坦面側に形成していてもよく、リッジ溝側に形成していてもよい。ブラッググレーティングおよびリッジ溝の形状ばらつきを低減するという観点では、ブラッググレーティングを平坦面側に形成することによって、ブラッググレーティングとリッジ溝とを光学材料層の反対側に設けることが好ましい。
　雰囲気が直接グレーティングに接することができる場合には、グレーティング溝が有る無しで屈折率差を大きくすることができ、短いグレーティング長で反射率を大きくすることができる。
　図１０（ｂ）の素子３１Ｂでは、光学材料層４７上に、クラッドとして機能するオーバークラッド層４９を形成している。
　また、図１０（ｃ）の素子３１Ｃでは、基板４１上にアンダークラッド層４６を介して光学材料層４７が形成されている。光学材料層４７には例えば一対のリッジ溝４２が形成されており、リッジ溝の間にリッジ型の光導波路コア４５が形成されている。本例ではリッジ溝がアンダークラッド層側に形成されている。そして、光学材料層４７上にオーバークラッド層４９が形成されている。
　アンダークラッド層と基板との間には接着層を設けることができる。
　リッジ型光導波路において、リッジ溝の下にある光学材料を除去してしまうことで、ストライプ状の細長いコアを形成することもできる。この場合には、リッジ型光導波路が、光学材料からなる細長いコアからなり、コアの横断面が凸図形をなしている。このコアの周りには、アンダークラッド、オーバークラッドおよび構造によっては空気層が存在している。
　凸図形とは、コアの横断面の外側輪郭線の任意の二点を結ぶ線分が、コアの横断面の外側輪郭線の内側に位置することを意味する。このような図形としては、三角形、四角形、六角形、八角形などの多角形、円形、楕円形などを例示できる。四角形としては、特に、上辺と下辺と一対の側面を有する四角形が好ましく、台形が特に好ましい。
　図１１（ａ）の光導波路素子３１Ｄでは、支持基板３２上にアンダークラッド層３３が形成されており、アンダークラッド層３３上にコア３４が形成されている。コアの横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、光導波路は細長く伸びている。本例では、コア３４の上側面３４ａが下側面３４ｂよりも狭くなっている。
　図１１（ｂ）の光導波路素子３１Ｅでは、支持基板３２上にクラッド層３３が形成されており、クラッド層３３内にコア３４が埋設されている。コア３４の横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、コアは細長く伸びている。本例では、コア３４の上側面３４ａが下側面３４ｂよりも狭くなっている。クラッド層３３は、コア３４上のオーバークラッド３３ｂ、アンダークラッド３３ａおよびコア３４の側面を被覆する側面クラッド３３ｃを含む。
　図１１（ｃ）の光導波路素子３１Ｆでは、支持基板３２上にクラッド層３３が形成されており、クラッド層３３内にコア３４Ａが埋設されている。コア３３の横断面（光伝搬方向と垂直な方向の断面）形状は台形であり、コアは細長く伸びている。本例では、コア３４Ａの下側面３４ｂが上側面３４ａよりも狭くなっている。３３ｂはオーバークラッドであり、３３ａはアンダークラッドである。
　図１２（ａ）の光導波路素子３１Ｇでは、支持基板３２上にアンダークラッド層３５が形成されており、アンダークラッド層３５上にコア３４が形成されている。そして、コア３４が、別のクラッド３６によって包含され、埋設されている。クラッド３６は、オーバークラッド３６ａおよび側面クラッド３６ｂからなる。本例では、コア３４の上側面３４ａが下側面３４ｂよりも狭くなっている。
　図１２（ｂ）の光導波路素子３１Ｈでは、支持基板３２上にアンダークラッド層３５が形成されており、アンダークラッド層３５上にコア３４Ａが形成されている。そして、コア３４Ａが、別のクラッド層３６によって包含され、埋設されている。クラッド層３６は、オーバークラッド３６ａおよび側面クラッド３６ｂからなる。本例では、コア３４Ａの下側面３４ｂが上側面３４ａよりも狭くなっている。
　光導波路の形状については、図１３に示すように、ハイメサ構造といわれるものであってもよい。この構造６２は、支持基板６１の上にアンダークラッド層６３を形成し、その上にコア６４を形成し、その上にオーバークラッド層６５を形成したものである。
　なお、光導波路コアの幅Ｗは、図１０～１３に示すように、コアを伝搬方向に対して垂直な横断面で切って得られる横断面図において、幅の最小値とする。幅Ｗは、Ｗｉ、Ｗｔｉ、Ｗｔｍ、Ｗｔｏなどを包含するものである。
　また、Ｔｓは、光学材料層ないしコアの厚さとする。
　以下、本発明の各構成要素について更に述べる。
　本発明の観点からは、出射部における光導波路コアの幅Ｗｔｏは、５μｍ以上が好ましく、７μｍ以上が更に好ましく、１０μｍ以上が最もよい。また、Ｗｔｏは、２０μｍ以下が好ましい。また、Ｗｔｏ／Ｗｉは、１．６以上が好ましく、２．５以上が更に好ましい。一方、Ｗｔｏ／Ｗｉは、７以下が好ましい。
　半導体レーザとの結合の観点からは、光導波路素子の入射部におけるコアの幅Ｗｉは、２μｍ以上が好ましく、２．５μｍ以上が更に好ましい。また、同様の理由から、Ｗｉは、７μｍ以下が好ましく、６．５μｍ以下が更に好ましい。
　本発明では、第一のテーパ部と第二のテーパ部とを設けるが、光伝搬方向に見てコア幅が大きくなるテーパ部を更に一つまたは複数設けることができる。
　光の広がりを大きくするという観点からは、第一のテーパ部１ｅの長さ（光伝搬方向の長さ）Ｌｔｐｉと第二のテーパ部１ｇの長さＬｔｐｏとの合計値は、５μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。しかし、素子の小型化という観点からは、第一のテーパ部１ｅの長さ（光伝搬方向の長さ）Ｌｔｐｉと第二のテーパ部１ｇの長さＬｔｐｏとの合計値は、８０μｍ以下が好ましく、６０μｍ以下が更に好ましい。
　第一のテーパ部と第二のテーパ部との間の中間部は、光伝搬方向に向かってコア幅が小さくなるような縮小テーパ部であってもよい。
　中間部の作用を大きくするという観点からは、中間部１ｆの長さＬｔｍは、３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上が好ましい。また、中間部が長すぎると、次の第二のテーパ部における光の広がりがかえって得られにくくなる傾向があるので、中間部の長さＬｔｍは、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が更に好ましい。
　また、本発明の観点からは、（Ｗｔｍ－Ｗｉ）を１としたとき、（Ｗｔｏ－Ｗｔｍ）は、０．４～５とすることが好ましく、０．８～２とすることが更に好ましい。
　本発明の観点からは、第一のテーパ部の上流側に、光伝搬方向に向かってコア幅が小さくなる縮小テーパ部１ｃを更に設けることが好ましく、これによってテーパ部における光の広がりを更に促進できる。
　こうした観点からは、縮小テーパ部１ｃの最小幅をＷｔｉとしたとき、（Ｗｔｉ／Ｗｉ）は０．７以下とすることが好ましく、０．５以下とすることが更に好ましい。また、縮小テーパ部の最小幅Ｗｔｉが小さくなり過ぎると光りの広がりが抑制される傾向も出てくるので、（Ｗｔｉ／Ｗｉ）は０．２以上とすることが好ましい。
　縮小テーパ部１ｃの作用を大きくするという観点からは、縮小テーパ部１ｃの長さＬｔｐｇは、２μｍ以上が好ましく、４μｍ以上が好ましい。また、縮小テーパ部が長すぎると、光の広がりがかえって得られにくくなる傾向があるので、縮小テーパ部の長さＬｔｐｇは、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下が更に好ましい。
　コアの屈折率は１．８以上が好ましく、１．９以上が更に好ましい。またコアの材質としては、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＬＮ、ＬＴ、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ＴｉＯ２が好ましい。
　コアは、アンダークラッド上に薄膜形成法によって成膜して形成してもよい。こうした薄膜形成法としては、スパッタ、蒸着、ＣＶＤを例示できる。
　アンダークラッドは、光導波路コアのクラッドとして機能する。この観点からは、アンダークラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも低いことが好ましく、その屈折率差は０．２以上が好ましく、０．４以上が更に好ましい。
　こうした観点からは、アンダークラッドの材質は、ＳｉＯ２、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリイミド、ＭｇＦを例示できる。
（オーバークラッド）
　オーバークラッドは、光導波路コアのクラッドとして機能する。この観点からは、オーバークラッドの屈折率は、コアの屈折率よりも低いことが好ましく、その屈折率差は０．２以上が好ましく、０．４以上が更に好ましい。
　こうした観点からは、オーバークラッドの材質は、ＳｉＯ２、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ポリイミド、ＭｇＦを例示できる。
　支持基板の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、石英ガラスなどのガラスや水晶、Siなどを例示することができる。
　低反射膜の反射率は、グレーティング反射率以下である必要があり、低反射膜に成膜する膜材としては、二酸化珪素、五酸化タンタル、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムなどの酸化物で積層した膜や、金属類も使用可能である。
　また、光源素子、グレーティング素子の各端面は、それぞれ、端面反射を抑制するために斜めカットしていてもよい。また、グレーティング素子と支持基板の接合は、接着固定でも直接接合でもよく、支持基板上に成膜して形成してもよい。
　光源としては、高い信頼性を有するＧａＡｓ系やＩｎＰ系材料によるレーザが好適である。本願構造の応用として、例えば、非線形光学素子を利用して第２高調波である緑色レーザを発振させる場合は、波長１０６４ｎｍ付近で発振するＧａＡｓ系のレーザを用いることになる。ＧａＡｓ系やＩｎＰ系のレーザは信頼性が高いため、一次元状に配列したレーザアレイ等の光源も実現可能である。スーパールミネッセンスダイオードや半導体光アンプ（ＳＯＡ）であってもよい。また、活性層の材質や波長も適宜選択できる。
　なお、半導体レーザとグレーティング素子との組み合わせでパワー安定化を行う方法は、下記に開示されている。
（非特許文献３：　古河電工時報　平成12年1月　第105号　p24-29）
　光導波路は、例えば外周刃による切削加工やレーザアブレーション加工することによって物理的に加工し、成形することによって得られる。
　ブラッググレーティングは以下のようにして物理的、あるいは化学的なエッチングにより形成することができる。
　具体例として、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属膜を高屈折率基板に成膜し、フォトリソグラフィーにより周期的に窓を形成しエッチング用マスクを形成する。その後、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング装置で周期的なグレーティング溝を形成する。最後に金属マスクを除去することにより形成できる。
　光導波路中には、光導波路の耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させてもよく、この場合、マグネシウムが特に好ましい。また結晶中には、ドープ成分として、希土類元素を含有させることができる。希土類元素としては、特にＮｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｐｒが好ましい。
　接着層の材質は、無機接着剤であってよく、有機接着剤であってよく、無機接着剤と有機接着剤との組み合わせであってよい。
　また、光学材料層は、支持基板上に薄膜形成法によって成膜して形成してもよい。こうした薄膜形成法としては、スパッタ、蒸着、ＣＶＤを例示できる。この場合には、光学材料層は支持基板に直接形成されており、上述した接着層は存在しない。
　光伝送素子は、光導波路素子であってよく、光ファイバアレイであってよい。この光伝送素子は、第二高調波発生素子などの高調波発生素子であってよく、また光変調素子、偏光素子、光増幅器、光遅延素子、光メモリ、等の光制御素子であってよい。
（実施例１）
　図２、図６、図７および図１０（ａ）に示すような形態のグレーティング素子を作製した。
　具体的には、石英からなる支持基板４１にスパッタ装置にてＳｉＯ２を１μｍ成膜してアンダークラッド層４６とし、さらにTa2O5を２μｍ成膜して光学材料層４７を形成した。次に、Ta2O5上にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィ技術によりグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ205.4nm、長さＬｇ 25μｍのグレーティング２を形成した。グレーティング２の溝深さは100nmとした。
　さらに導波路のパターンをフォトリソグラフィ技術にてパターニングして、反応性イオンエッチングにより、図６、図７に示す光導波路コアパターンを形成した。各部分の寸法は以下のとおりである。
　溝の深さ：　１.2μｍ
　入射部１ａ、グレーティング部１ｂにおけるコア幅Wi：　3μｍ
　第一のテーパ部１ｅの上流側の長さLti： 5μm
  第一のテーパ部1ｅの長さLｔpi： 25μm
  中間部1ｅにおけるコア幅Wtm： 8μｍ
  中間部1ｅの長さLｔm：  5μm
  第二のテーパ部1ｇの長さLｔpo： 10μm
　出射部１ｈにおけるコア幅Wto： 11μｍ
  出射部1hの長さLｔo：  5μm
　その後、素子を切断して端面を鏡面加工して、素子サイズは幅1mm、素子の全長を100μmとした。両端面は単層のARコートを成膜した。
　グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。
測定した素子の反射中心波長は850ｎｍであった。
　また、光導波路の出力部のニアフィールドパターンを測定した結果、1/e2となる大きさは水平方向10.5μｍ、垂直方向1.9μｍであった。
　次に、導波路素子としてPPLN波長変換素子を下記のように製造した。
　具体的には、ＭｇＯドープした５°オフカットのｙ板LN基板に周期ドメイン反転した。その後、周期ドメイン反転したＬＮ基板表面にSiO2からなる下側クラッド層をスパッタ成膜し、ブラックLN基板に貼り合わせを行い、精密研磨加工により1μｍ厚とした。次に、光導波路を形成するために、Ta2O5上にＴｉを成膜して、ＥＢ描画装置により導波路パターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、上記と同様な方法で反応性イオンエッチングし、波長変換部の導波路幅３μｍ、入力部導波路幅6μｍとした。エッチング溝の両サイドは光導波路を残してLNを完全に切り込むようにエッチングした。光導波路の厚さは１μｍである。
　最後に、上側クラッドとなるSiO2を光導波路を覆うように２μｍスパッタにて形成した。
　上記のグレーティング素子と波長変換素子の軸ずれによる結合効率を評価するために、別途、波長変換素子を切断して、両端面を鏡面加工、ARコートを成膜した。結合効率は波長８５０ｎｍにて水平方向、垂直方向それぞれ調芯装置にて光量変動を測定した。
　その結果、結合効率５０％以上を確保できる領域は水平方向にて±2μｍ、垂直方向では±0.4μｍであった。
　この結果、歩留よく実装できた。
（比較例１）
　図３、図４、図１０（ａ）に示すような素子を作製した。
　具体的には、石英基板にスパッタ装置にてSiＯ2を1μｍ成膜してさらにTa2O5を2μｍ成膜して導波路層を形成した。次に、Ta2O5上にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィ技術によりグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ205.4nm、長さ 25μｍのグレーティング溝を形成した。グレーティングの溝深さは100nmとした。さらに導波路のパターンをフォトリソグラフィ技術にてパターニングして反応性イオンエッチングにより、光導波路１１を形成した。
　各部分の寸法は以下のとおりである。
　溝の深さ：　１.2μｍ
　入射部１１ａ，グレーティング部１１ｂにおけるコア幅Wi： 3μｍ
 Li＋Lg：     ２５μｍ
  拡大テーパ部11ｃの長さLtpg：    ５０μｍ
　出射部１１ｄにおけるコア幅Wto： 11μｍ
  出射部１１ｄの長さLｔo：  　　　５μｍ
　その後、素子を切断して端面を鏡面加工し、素子サイズは幅1mm、素子の全長100μmとした。両端面は単層のARコートを成膜した。
　グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。
測定した素子の反射中心波長は850ｎｍであった。
　また、光導波路の出力部のニアフィールドパターンを測定した結果、1/e2となる大きさは水平方向8μｍ、垂直方向1.9μｍであった。
　次に、導波路素子としてPPLN波長変換素子を下記のように製造した。
　具体的には、ＭｇＯドープした５°オフカットのｙ板LN基板に周期ドメイン反転した。その後、周期ドメイン反転したＬＮ基板表面にSiO2からなる下側クラッド層をスパッタ成膜し、ブラックLN基板に貼り合わせを行い、精密研磨加工により1μｍ厚とした。次に、光導波路を形成するために、Ta2O5上にＴｉを成膜して、ＥＢ描画装置により導波路パターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、上記と同様な方法で反応性イオンエッチングし、波長変換部の導波路幅３μｍ、入力部導波路幅 6μｍとした。エッチング溝の両サイドは光導波路を残してLNを完全に切り込むようにエッチングした。光導波路の厚さは１μｍである。
　最後に、上側クラッドとなるSiO2を光導波路を覆うように２μｍスパッタにて形成した。
　上記のグレーティング素子と波長変換素子の軸ずれによる結合効率を評価するために別途波長変換素子を切断して、両端面を鏡面加工、ARコートを成膜した。結合効率は波長８５０ｎｍにて水平方向、垂直方向それぞれ調芯装置にて光量変動を測定した。
　その結果、結合効率５０％以上を確保できる領域は水平方向にて±1.4μｍ、垂直方向では±0.4μｍであった。このため、歩留りよく素子を実装できなかった。

Claims (9)

  1. 　支持基板、
    　光を伝搬させるためのコア、および
    　前記コアの前記支持基板側に設けられたアンダークラッドを備える光導波路素子であって、
    　前記コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって大きくなる第一のテーパ部、
    　前記コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって大きくなり、前記第一のテーパ部の下流に設けられた第二のテーパ部、および
    　前記第一のテーパ部と前記第二のテーパ部との間に設けられており、前記コアの幅が一定であるかあるいは光の伝搬方向に向かって小さくなる中間部を備えていることを特徴とする、光導波路素子。
  2. 　前記中間部において前記コアの幅が一定であることを特徴とする、請求項１記載の素子。
  3. 　前記中間部において前記光の伝搬方向に向かって前記コアの幅が小さくなることを特徴とする、請求項１記載の素子。
  4. 　前記第一のテーパ部の上流に、前記コアの幅が前記光の伝搬方向に向かって小さくなるテーパ部を備えていることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一つの請求項に記載の素子。
  5. 　前記コアが、少なくとも一対のリッジ溝によって成形されたリッジ部からなることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
  6. 　前記コアの横断面が凸図形をなしていることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
  7. 　ブラッググレーティングを備えるグレーティング素子であることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一つの請求項に記載の素子。
  8. 　請求項１～７のいずれか一つの請求項に記載の光導波路素子と光伝送素子とを備える光学デバイスであって、
    　前記光導波路素子が出射光を出射する出射部を備えており、
    　前記光伝送素子が、前記コアからの出射光が入射する入射部を有する光伝送部を備えており、
    　前記光伝送部の前記入射部における水平方向のニアフィールド径が、前記出射部における前記コアの水平方向のニアフィールド径よりも大きいことを特徴とする、光学デバイス。
  9. 　前記コアの前記出射部における波長が１μｍ以下であり、前記光伝送部の前記入射部における水平方向のニアフィールド径が１０μｍ以上である、請求項８記載のデバイス。

     
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