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公開番号2025009363
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112320
出願日2023-07-07
発明の名称光集積デバイス、光送信装置及び光トランシーバ
出願人富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G02B 6/12 20060101AFI20250110BHJP(光学)
要約【課題】電気光学効果を有する光導波路を備えたチップにおいて実装に要する作業負担を軽減できる光集積デバイス等を提供する。
【解決手段】光集積デバイスは、光回路を備えた第1のチップと、前記第1のチップの材料に比較して電気光学効果が大きい材料を含む光導波路を備えた第2のチップとを有する。光集積デバイスは、前記第2のチップ上に形成されたトレンチに前記第1のチップが搭載され、前記第1のチップと前記第2のチップとはバットカップリングで光結合されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光回路を備えた第１のチップと、前記第１のチップの材料に比較して電気光学効果が大きい材料を含む光導波路を備えた第２のチップとを有する光集積デバイスにおいて、
前記第２のチップ上に形成されたトレンチに前記第１のチップが搭載され、前記第１のチップと前記第２のチップとはバットカップリングで光結合されていることを特徴とする光集積デバイス。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第２のチップは、
前記光導波路と接続する光変調器を備え、
前記光回路は、
前記光変調器からの信号光を偏波回転する偏波回転部と、
前記光変調器からの信号光と前記偏波回転部にて偏波回転後の信号光とを偏波多重する偏波多重部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。
【請求項３】
前記第２のチップは、
第２の接合面と、
前記第２の接合面に対して斜めに配置された第２の光導波路と、を有し、
前記第１のチップは、
前記第２の接合面と当接する第１の接合面と、
前記第１の接合面に対して斜めに配置され、かつ、前記第２の光導波路と接続する第１の光導波路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。
【請求項４】
前記第２のチップは、
薄膜ＬＮ（LiNbO
3
）結晶の材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。
【請求項５】
前記第２のチップ内の第２の光導波路は、
前記第１のチップと接続する第２の入力導波路と、
前記第２の入力導波路と光変調器との間を折り返して接続する折り返し導波路と、
前記光変調器と接続すると共に、前記第１のチップと接続する第２の出力導波路と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光集積デバイス。
【請求項６】
前記第１のチップと前記第２のチップとがバットカップリングする接合面での前記第２の入力導波路と前記第２の出力導波路との間の間隔に比較して、前記折り返し導波路の直径が長くなる構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光集積デバイス。
【請求項７】
前記第１のチップ内の第１の光導波路は、
入力側の光ファイバと前記第２の入力導波路との間を接続する第１の入力導波路と、
出力側の光ファイバと前記第２の出力導波路との間を接続する第１の出力導波路と、
を有し、
前記第１のチップと前記第２のチップとはバットカップリングする接合面での前記第２の入力導波路と前記第２の出力導波路との間の間隔が、前記入力側の光ファイバと前記出力側の光ファイバとの接合面における前記第１の入力導波路と前記第１の出力導波路との間の間隔に比較して狭い構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光集積デバイス。
【請求項８】
前記第１のチップは、
反射ミラーを有し、
前記第２のチップは、
前記反射ミラーと接続する第３の光導波路と、
前記第３の光導波路と接続するカプラと、を有し、
前記反射ミラーは、
前記カプラからの試験光が前記第３の光導波路に入力された場合に、入力された前記試験光に対する反射光を前記カプラに対して反射することを特徴とする請求項５に記載の光集積デバイス。
【請求項９】
電気信号を用いて光を変調して送信光を送信する光変調器素子を有する光送信装置であって、
前記光変調器素子は、
光回路を備えた第１のチップと、前記第１のチップの材料に比較して電気光学効果が大きい材料を含む光導波路を備えた第２のチップとを有する光集積デバイスを内蔵し、前記第２のチップ上に形成されたトレンチに前記第１のチップが搭載され、前記第１のチップと前記第２のチップとはバットカップリングで光結合されていることを特徴とする光送信装置。
【請求項１０】
送信信号を用いて光を光変調して送信光を送信する光変調器素子と、光を用いて受信光から受信信号を受信する光受信器素子と、を有する光トランシーバであって、
前記光変調器素子は、
光回路を備えた第１のチップと、前記第１のチップの材料に比較して電気光学効果が大きい材料を含む光導波路を備えた第２のチップとを有する光集積デバイスを内蔵し、前記第２のチップ上に形成されたトレンチに前記第１のチップが搭載され、前記第１のチップと前記第２のチップとはバットカップリングで光結合されていることを特徴とする光トランシーバ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光集積デバイス、光送信装置及び光トランシーバに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
図２４は、光集積デバイス１００の一例を示す平面模式図、図２５は、光集積デバイス１００の一例を示す略断面模式図である。尚、説明の便宜上、略断面模式図は、図２４に示す光集積デバイス１００の模式的な断面図である。光集積デバイス１００は、光変調器チップ１１０と、ＭＬＡ（Micro Lens Array）１２１と、ＰＲ(Polarization Rotator)１２２と、ＰＢＣ(Poralization Beam Combiner)１２３と、光ファイバアレイ１３０と、を有する。光変調器チップ１１０は、例えば、ＴＦ－ＬＮ（Thin-Film LiNbO
3
）変調器チップである。光変調器チップ１１０は、ＴＦ－ＬＮの光導波路１１１と、ＴＦ－ＬＮの光変調器１１２と、入力部１１３と、第１の出力部１１４Ａと、第２の出力部１１４Ｂとを有する。光変調器チップ１１０のチップ端面１１０Ａには、入力部１１３と、第１の出力部１１４Ａと、第２の出力部１１４Ｂとが配置されている。
【０００３】
光変調器チップ１１０内の光導波路１１１は、入力導波路１１１Ａと、折り返し導波路１１１Ｂと、第１の出力導波路１１１Ｃ１と、第２の出力導波路１１１Ｃ２とを有する。入力導波路１１１Ａは、光変調器チップ１１０の入力部１１３から光変調器チップ１１０の長手方向へ直線状に延びるＴＦ－ＬＮの導波路である。折り返し導波路１１１Ｂは、入力導波路１１１Ａから折り返し、光変調器１１２の入力段に接続するＴＦ－ＬＮの導波路である。第１の出力導波路１１１Ｃ１は、光変調器１１２の出力段と光変調器チップ１１０の第１の出力部１１４Ａとを接続するＴＦ－ＬＮの導波路である。第２の出力導波路１１１Ｃ２は、光変調器１１２の出力段と光変調器チップ１１０の第２の出力部１１４Ｂとを接続するＴＦ－ＬＮの導波路である。
【０００４】
光変調器１１２は、光導波路と、光導波路に電気信号を印加する電極とを有し、電極から電気信号を印加することで光導波路を通過する光を光変調する。光ファイバアレイ１３０は、光を入力する入力側の光ファイバ１３１Ａと、光を出力する出力側の光ファイバ１３１Ｂとを有する。
【０００５】
ＭＬＡ１２１は、ＴＦ－ＬＮの光導波路１１１と光ファイバアレイ１３０とを光結合させる光変調器チップ１１０のチップ端面１１０Ａに接続する光学部品である。ＭＬＡ１２１は、光ファイバアレイ１３０内の入力側の光ファイバ１３１Ａと接続し、入力側の光ファイバ１３１Ａからの光を入力導波路１１１Ａに入力する。ＭＬＡ１２１は、光変調器１１２からのＴＥ偏波の信号光をＰＲ１２２及びＰＢＣ１２３に出力する。ＰＲ１２２は、ＭＬＡ１２１を通じて、光変調器１１２からの信号光を９０度偏波回転し、偏波回転後のＴＭ偏波の信号光をＰＢＣ１２３に出力する。ＰＢＣ１２３は、ＭＬＡ１２１を通じて光変調器１１２から得たＴＥ偏波の信号光と、偏波回転後のＴＭ偏波の信号光とを偏波多重し、偏波多重後の信号光を光ファイバアレイ１３０内の出力側の光ファイバ１３１Ｂに出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１３４６０９号公報
米国特許出願公開第２０１６／０１１６６８０号明細書
特開２０２０－０２１０１５号公報
米国特許出願公開第２０１５／０３５５４２１号明細書
特開２００１－３２４６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光集積デバイス１００では、光変調器チップ１１０のチップ端面１１０Ａにある光導波路１１１とＭＬＡ１２１との光軸を合わせて、光変調器チップ１１０とＭＬＡ１２１とを接着剤Ａで固定する。そして、ＭＬＡ１２１に対して、ＰＲ１２２、ＰＢＣ１２３及び光ファイバアレイ１３０の光軸を合わせるアライメント作業が必要となる。
【０００８】
しかしながら、光変調器チップ１１０内の光導波路１１１は、電気光学効果を有するＴＦ－ＬＮの光導波路であるため、光モードフィールド径が小さく、高精度のアライメント作業が求められている。従って、電気光学効果を有する光導波路を備えたチップにおいて実装に要する作業負担が大きくなる。
【０００９】
一つの側面では、電気光学効果を有する光導波路を備えたチップにおいて実装に要する作業負担を軽減できる光集積デバイス等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】
【００１０】
一つの態様の光集積デバイスは、光回路を備えた第１のチップと、前記第１のチップの材料に比較して電気光学効果が大きい材料を含む光導波路を備えた第２のチップとを有する。光集積デバイスは、前記第２のチップ上に形成されたトレンチに前記第１のチップが搭載され、前記第１のチップと前記第２のチップとはバットカップリングで光結合されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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