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公開番号2024053388
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-15
出願番号2022159625
出願日2022-10-03
発明の名称スポットサイズ変換器
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人
主分類G02B 6/122 20060101AFI20240408BHJP(光学)
要約【課題】位置ずれに対するトレランスを改善し、かつ結合効率の変化を抑制することが可能なスポットサイズ変換器を提供する。
【解決手段】第1光導波路と、第2光導波路と、を具備し、前記第1光導波路は第1テーパ部を有し、前記第1テーパ部は前記第1光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第1光導波路の端部に近いほど太く、前記第2光導波路に近いほど細く、前記第2光導波路は前記第1テーパ部から離間し、かつ第2テーパ部を有し、前記第2テーパ部は前記第2光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第1テーパ部に近いほど細く、前記第1テーパ部から遠ざかるほど太い、スポットサイズ変換器。
【選択図】図2A

特許請求の範囲【請求項１】
第１光導波路と、
第２光導波路と、を具備し、
前記第１光導波路は第１テーパ部を有し、
前記第１テーパ部は前記第１光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１光導波路の端部に近いほど太く、前記第２光導波路に近いほど細く、
前記第２光導波路は前記第１テーパ部から離間し、かつ第２テーパ部を有し、
前記第２テーパ部は前記第２光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１テーパ部に近いほど細く、前記第１テーパ部から遠ざかるほど太い、スポットサイズ変換器。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１光導波路は第１部分および第２部分を有し、
前記第１部分は前記第２部分よりも太く、
前記第１テーパ部は前記第１部分と前記第２部分との間に位置し、
前記第１部分は前記第１光導波路の前記端部を有し、
前記第２部分は前記第２光導波路に重なる請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項３】
前記第１テーパ部の長さは１００μｍ以上である請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項４】
前記第１テーパ部の長さは２００μｍ以上である請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項５】
前記第１テーパ部の前記第２光導波路に近い方の太さは、前記第１テーパ部の前記第１光導波路の前記端部に近い方の太さの半分以下である請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項６】
前記第１光導波路の前記端部の太さは６μｍ以上である請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項７】
誘電体で形成された第１層と、
前記第１層に埋め込まれ、シリコンで形成された第２層と、を具備し、
前記第１層は前記第１光導波路を有し、
前記第２層は前記第２光導波路を有する請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項８】
前記第２層の上に設けられた第３層を有し、
前記第１層の屈折率は前記第３層の屈折率よりも高い請求項７に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項９】
前記第１テーパ部の幅は、前記第１光導波路の前記端部に近いほど大きく、前記第２光導波路に近いほど小さく、
前記第２テーパ部の幅は、前記第１テーパ部に近いほど大きく、前記第１テーパ部から遠ざかるほど小さい、請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項１０】
前記第１テーパ部の厚さは、前記第１光導波路の前記端部に近いほど大きく、前記第２光導波路に近いほど小さく、
前記第２テーパ部の厚さは、前記第１テーパ部に近いほど大きく、前記第１テーパ部から遠ざかるほど小さい、請求項１または請求項２に記載のスポットサイズ変換器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示はスポットサイズ変換器に関するものである。
続きを表示（約 3,600 文字）【背景技術】
【０００２】
レーザダイオードなどの発光素子と、光導波路とを１つの装置に集約することがある。スポットサイズ変換器によって光のスポットサイズを変換し、光を光導波路に伝搬させる（特許文献１、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００４－１８４９８６号公報
【非特許文献】
【０００４】
ＴａｋｅｓｈｉＭａｔｓｕｍｏｔｏｅｔ．ａｌ．“Ｈｙｂｒｉｄ－ＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆＳＯＡｏｎＳｉｌｉｃｏｎＰｈｏｔｏｎｉｃｓＰｌａｔｆｏｒｍＢａｓｅｄｏｎＦｌｉｐ－ＣｈｉｐＢｏｎｄｉｎｇ” ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．３７，Ｎｏ．２３０７－３１３（２０１９）
ＫａｚｕｙａＯｈｉｒａｅｔ．ａｌ．“Ｏｎ－ｃｈｉｐ－ｏｐｔｉｃａｌｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｉｎｔｅｇｒａｔｅｃＩＩＩ－Ｖｌａｓｅｒｄｉｏｄｅａｎｄｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｗｉｔｈｓｉｌｉｃｏｎｗａｖｅｇｕｉｄｅ” ＯＰＴＩＣＳＥＳＰＲＥＳＳＶｏｌ．１８，Ｎｏ．１５１５４４０－１５４４７（２０１０）
ＴａｉＴｓｕｃｈｉｚａｗａｅｔ．ａｌ．“ＭｉｃｒｏｐｈｏｔｏｎｉｃｓＤｅｖｉｃｅｓＢａｓｅｄｏｎＳｉｌｉｃｏｎＭｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ” ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＥＬＥＣＴＥＤＴＯＰＩＣＳＩＮＱＵＡＮＴＵＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＶｏｌ．１１，Ｎｏ．１２３２－２４０（２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光素子とスポットサイズ変換器との間の位置ずれによって、結合効率が低下する。位置ずれに対するトレランスを改善するには、スポットサイズ変換器の先端の幅を大きくすればよい。しかし、スポットサイズ変換器において高次モードが発生し、結合効率の変化が大きくなる。そこで、位置ずれに対するトレランスを改善し、かつ結合効率の変化を抑制することが可能なスポットサイズ変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るスポットサイズ変換器は、第１光導波路と、第２光導波路と、を具備し、前記第１光導波路は第１テーパ部を有し、前記第１テーパ部は前記第１光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１光導波路の端部に近いほど太く、前記第２光導波路に近いほど細く、前記第２光導波路は前記第１テーパ部から離間し、かつ第２テーパ部を有し、前記第２テーパ部は前記第２光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１テーパ部に近いほど細く、前記第１テーパ部から遠ざかるほど太い。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、位置ずれに対するトレランスを改善し、かつ結合効率の変化を抑制することが可能なスポットサイズ変換器を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は光学装置を例示する平面図である。
図２Ａは第１実施形態に係るスポットサイズ変換器を例示する平面図である。
図２Ｂは図２Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。
図３は比較例に係るスポットサイズ変換器を例示する平面図である。
図４Ａは光の分布を例示する図である。
図４Ｂは光の分布を例示する図である。
図４Ｃは光の分布を例示する図である。
図５Ａは光の分布を例示する図である。
図５Ｂは光の分布を例示する図である。
図５Ｃは光の分布を例示する図である。
図６Ａは光の分布を例示する図である。
図６Ｂは光の分布を例示する図である。
図６Ｃは光の分布を例示する図である。
図７Ａは結合効率のシミュレーションを例示する図である。
図７Ｂは結合効率の変化量を例示する図である。
図８は結合効率のシミュレーションを例示する図である。
図９は第２実施形態に係るスポットサイズ変換器を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１０】
本開示の一形態は、（１）第１光導波路と、第２光導波路と、を具備し、前記第１光導波路は第１テーパ部を有し、前記第１テーパ部は前記第１光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１光導波路の端部に近いほど太く、前記第２光導波路に近いほど細く、前記第２光導波路は前記第１テーパ部から離間し、かつ第２テーパ部を有し、前記第２テーパ部は前記第２光導波路の延伸する方向に沿って延伸し、前記第１テーパ部に近いほど細く、前記第１テーパ部から遠ざかるほど太い、スポットサイズ変換器である。第１光導波路が第１テーパ部を有するため、高次モードと基本モードとの干渉が抑制される。第１光導波路に外部の発光素子から光を入射させる。発光素子と第２光導波路との結合効率の変化が抑制される。第１光導波路は端部に近い部分において太い。発光素子とスポットサイズ変換器との間の位置ずれに対するトレランスが改善する。
（２）上記（１）において、前記第１光導波路は第１部分および第２部分を有し、前記第１部分は前記第２部分よりも太く、前記第１テーパ部は前記第１部分と前記第２部分との間に位置し、前記第１部分は前記第１光導波路の前記端部を有し、前記第２部分は前記第２光導波路に重なるとしてもよい。第１部分が太いため、位置ずれに対するトレランスが改善する。
（３）上記（１）または（２）において、前記第１テーパ部の長さは１００μｍ以上でもよい。結合効率の変化量が１．０ｄＢ以下に抑制される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、前記第１テーパ部の長さは２００μｍ以上でもよい。結合効率の変化量が抑制される。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１テーパ部の前記第２光導波路に近い方の太さは、前記第１テーパ部の前記第１光導波路の前記端部に近い方の太さの半分以下でもよい。第１光導波路の端部に近い部分が太いため、位置ずれに対するトレランスを改善することができる。第１光導波路が第１テーパ部を有するため、高次モードと基本モードとの干渉を抑制し、結合効率の変化を抑制することができる。
（６）上記（１）から（５）のいずれかにおいて、前記第１光導波路の前記端部の太さは６μｍ以上でもよい。トレランスが改善する。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記スポットサイズ変換器は、誘電体で形成された第１層と、前記第１層に埋め込まれ、シリコンで形成された第２層と、を具備し、前記第１層は前記第１光導波路を有し、前記第２層は前記第２光導波路を有してもよい。第１層の第１光導波路と第２層の第２光導波路との間で、光が乗り移る。
（８）上記（７）において、前記スポットサイズ変換器は、前記第２層の上に設けられた第３層を有し、前記第１層の屈折率は前記第３層の屈折率よりも高くてもよい。第１層の第１光導波路に光を伝搬させることができる。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記第１テーパ部の幅は、前記第１光導波路の前記端部に近いほど大きく、前記第２光導波路に近いほど小さく、前記第２テーパ部の幅は、前記第１テーパ部に近いほど大きく、前記第１テーパ部から遠ざかるほど小さくてもよい。発光素子とスポットサイズ変換器との水平方向の位置ずれに対するトレランスを改善することができる。
（１０）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、前記第１テーパ部の厚さは、前記第１光導波路の前記端部に近いほど大きく、前記第２光導波路に近いほど小さく、前記第２テーパ部の厚さは、前記第１テーパ部に近いほど大きく、前記第１テーパ部から遠ざかるほど小さくてもよい。発光素子とスポットサイズ変換器との間の鉛直方向の位置ずれに対するトレランスを改善することができる。
（１１）上記（１）から（９）のいずれかにおいて、前記第１光導波路の延伸方向は前記第２光導波路の延伸方向に平行でもよい。平行な第１光導波路と第２光導波路との間で、光が乗り移る。
（【００１１】以降は省略されています）

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