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公開番号2024126315
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-20
出願番号2023034615
出願日2023-03-07
発明の名称スポットサイズ変換器
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類G02B 6/122 20060101AFI20240912BHJP(光学)
要約【課題】結合効率を向上可能なスポットサイズ変換器を提供すること。
【解決手段】スポットサイズ変換器は、クラッド層12上に積層され、第1方向に延びる第1コア層20と、第1コア層における第3方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において第1コア層に離隔して設けられ、第1方向に延びる第2コア層30と、を備える。第1コア層は、第3方向の大きさに比較して第2方向の大きさが小さい扁平形状であって、出射方向に沿って第3方向の大きさが小さくなる第1テーパ部22を有する。第2コア層は、第2方向の大きさが第1コア層の第2方向の大きさより大きく形成され、出射方向に沿って第3方向の大きさが大きくなる第2テーパ部34を有する。第2テーパ部は、第3方向において第1テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３、１４）上に積層され、前記出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
前記クラッド層および前記第１コア層が積層される方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記第１コア層における前記第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において前記第１コア層に離隔して設けられ、前記第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
前記第１コア層は、前記第３方向の大きさに比較して前記第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
前記第２コア層は、前記第２方向の大きさが前記第１コア層の前記第２方向の大きさより大きく形成され、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
前記第２テーパ部は、前記第３方向において前記第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されているスポットサイズ変換器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１コア層は、１つ設けられており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第１コア面（２５）を有し、
前記第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第２コア面（３１、４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項３】
前記第１コア層は、前記第２方向において前記クラッド層を介して複数並んで設けられている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項４】
前記クラッド層は、複数設けられ、
複数の前記第１コア層それぞれは、複数の前記クラッド層うち、互いに異なる前記クラッド層上のいずれか１つに形成されており、
複数の前記第１コア層は、前記第２方向における複数の前記第１コア層が順に形成されていく方向を積層順方向、前記積層順方向とは反対方向を積層逆方向としたとき、前記積層逆方向側の面である第１コア面（６５）を有し、
前記第２コア層は、複数の前記第１コア層のうちの所定の第１コアが形成される前記クラッド層上に形成されており、前記積層逆方向側の面である第２コア面（４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項３に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項５】
前記第２コア層は、前記出射方向とは反対方向側の端部における前記第３方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さく形成されている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項６】
前記第１テーパ部は、前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値が、前記第２テーパ部における前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値より大きい請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項７】
前記第１テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項８】
前記第１テーパ部の前記出射方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項９】
前記第２コア層は、前記第１コア層における前記第３方向の一方側に設けられる一方側第２コア層（４０）と、前記第１コア層における前記第３方向の他方側に設けられる他方側第２コア層（５０）と、を含む請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項１０】
前記一方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である一方側第２コア面（４１）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である他方側第２コア面（５１）を有し、
前記一方側第２コア面および前記他方側第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項９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。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、導波路を構成する上部コア層および下部コア層が積層されたデュアルメサテーパー型のスポットサイズ変換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のスポットサイズ変換器は、例えば、レーザモジュールと光ファイバとの間に設けられる。ここで、レーザモジュールおよび光ファイバそれぞれの導波路は、互いの導波路におけるレーザ光の出射方向に直交する断面積が異なっている。スポットサイズ変換器は、レーザ光を出射するレーザモジュールの導波路とレーザモジュールから出射されるレーザ光を受光する光ファイバの導波路とを効率的に結合させるために用いられる。
【０００３】
このスポットサイズ変換器は、上部コア層におけるレーザ光の出射方向の一方側の端部からレーザ光が入射されると、当該レーザ光が上部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部で下部コア層に遷移される。そして、下部コア層に遷移されたレーザ光は、下部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部から出射される構成となっている。
【０００４】
また、このスポットサイズ変換器における上部コア層は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って小さくなっている。これに対して下部コア層は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って大きくなっており、且つ、幅方向の大きさに比較して積層方向の大きさが小さい薄板扁平形状となっている。
【０００５】
このように構成されるスポットサイズ変換器は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って小さくなる上部コア層において光の閉じ込めがレーザ光の出射方向に沿って徐々に弱くなる。このため、上部コア層を伝搬するレーザ光が徐々に下部コア層に遷移される。
【０００６】
また、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って大きくなる下部コア層では、レーザ光の出射方向に沿って幅方向における下部コア層の電界強度分布が拡げられる。さらに、薄板扁平形状である下部コア層では、積層方向における光の閉じ込めが小さくなる。このため、積層方向における下部コア層の電界強度分布が拡げられる。
【０００７】
これにより、特許文献１に記載のスポットサイズ変換器は、レーザモジュールから出射される際のレーザ光の電界強度分布を、光ファイバの導波路に伝搬される際のレーザ光の電界強度分布に近づくように拡げることができる。そして、このスポットサイズ変換器は、レーザモジュールの導波路と光ファイバの導波路とを効率的に結合させることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１３－４６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明者らは、特許文献１に記載のスポットサイズ変換器を光ファイバと光集積回路との間に設け、光ファイバから射出されるレーザ光を、当該スポットサイズ変換器を介して光集積回路に導くことを検討した。ここで、光集積回路の導波路は、光ファイバの導波路に比較して出射方向に直交する断面形状の大きさが著しく小さい。この場合のスポットサイズ変換器は、光ファイバから出射される際のレーザ光の電界強度分布を、光集積回路の導波路に伝搬される際のレーザ光の電界強度分布に近づけて、光ファイバの導波路と光集積回路の導波路とを効率的に結合させることを求められる。
【００１０】
ここで、発明者らは、光ファイバから照射されるレーザ光を、下部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部から入射させ、上部コア層におけるレーザ光の出射方向の一方側の端部から光集積回路へ出射させることを検討した。
（【００１１】以降は省略されています）

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