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公開番号2025027382
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-27
出願番号2023132138
出願日2023-08-14
発明の名称光デバイス、光受信器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 6/122 20060101AFI20250219BHJP(光学)
要約【課題】ダイシングの公差ズレによる局発光ポート側の第2のECと端面との結合損失を小さくできる光デバイス等を提供する。
【解決手段】光デバイスは、偏波合分波器と接続され、端面と接する第1のエッジカプラと、光ハイブリッド回路と接続され、前記端面と接する第2のエッジカプラと、を有する。光デバイスは、前記端面からの光を導波する、前記第1のエッジカプラに含まれる第1のテーパ部と、前記端面からの光を導波する、前記第2のエッジカプラに含まれる第2のテーパ部と、を有する。前記第2のテーパ部は、前記第2のテーパ部の前記端面に対するテーパ角が前記第1のテーパ部の前記端面に対するテーパ角に比較して小さくなる構造を有する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
偏波合分波器と接続され、端面と接する第１のエッジカプラと、
光ハイブリッド回路と接続され、前記端面と接する第２のエッジカプラと、
前記端面からの光を導波する、前記第１のエッジカプラに含まれる第１のテーパ部と、
前記端面からの光を導波する、前記第２のエッジカプラに含まれる第２のテーパ部と、を有し、
前記第２のテーパ部は、
前記第２のテーパ部の前記端面に対するテーパ角が前記第１のテーパ部の前記端面に対するテーパ角に比較して小さくなる構造を有することを特徴とする光デバイス。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第２のテーパ部は、
前記第２のテーパ部のテーパ長が前記第１のテーパ部のテーパ長に比較して長くなる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記第１のテーパ部と接続する前記端面側の第１の余長部と、
前記第２のテーパ部と接続する前記端面側の第２の余長部と、を有し、
前記第２の余長部は、
前記第２のテーパ部の前記端面側の導波路幅が前記第１のテーパ部の前記端面側の導波路幅に比較して狭くなる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記第１の余長部は、
前記第１の余長部の導波路長が前記第２の余長部の導波路長に比較して短くなる構造を有することを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第２のテーパ部は、
前記端面側に配置された第３のテーパ部と、
前記第３のテーパ部と光接続する第４のテーパ部とを有し、
前記第３のテーパ部は、
前記第３のテーパ部の前記端面に対するテーパ角が前記第４のテーパ部の前記端面に対するテーパ角に比較して小さくなる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記第１のエッジカプラは、
前記端面からの光を信号光として入力すると共に、
前記第２のエッジカプラは、
前記端面からの光を局発光として入力することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記第２のエッジカプラは、
前記端面からの偏波状態がＴＥ(Transverse Electric)の光を入力することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項８】
受光する信号光を電気信号に変換する光受信器素子を備えた光受信器であって、
前記光受信器素子は、
偏波合分波器と接続され、端面と接する第１のエッジカプラと、
光ハイブリッド回路と接続され、前記端面と接する第２のエッジカプラと、
前記端面からの光を導波する、前記第１のエッジカプラに含まれる第１のテーパ部と、
前記端面からの光を導波する、前記第２のエッジカプラに含まれる第２のテーパ部と、を有し、
前記第２のテーパ部は、
前記第２のテーパ部の前記端面に対するテーパ角が前記第１のテーパ部の前記端面に対するテーパ角に比較して小さくなる構造を有することを特徴とする光受信器。
【請求項９】
電気信号に応じて導波する光を変調する光変調器素子と、
受光する受信光を電気信号に変換する光受信器素子と、
前記光変調器素子への電気信号を生成すると共に、前記光受信器素子からの前記電気信号を取得する信号処理部と、を有する光トランシーバであって、
前記光受信器素子は、
偏波合分波器と接続され、端面と接する第１のエッジカプラと、
光ハイブリッド回路と接続され、前記端面と接する第２のエッジカプラと、
前記端面からの光を導波する、前記第１のエッジカプラに含まれる第１のテーパ部と、
前記端面からの光を導波する、前記第２のエッジカプラに含まれる第２のテーパ部と、を有し、
前記第２のテーパ部は、
前記第２のテーパ部の前記端面に対するテーパ角が前記第１のテーパ部の前記端面に対するテーパ角に比較して小さくなる構造を有す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、光デバイス、光受信器及び光トランシーバに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来の光チップ１００の一例を示す説明図である。図１１に示す光チップ１００は、例えば、デジタルコヒーレント機能の光受信器１１０を有する光ＩＣチップである。光受信器１１０は、信号光を入力する信号光ポートに配置された第１のＥＣ（Edge Coupler）１１１と、局発光を入力する局発光ポートに配置された第２のＥＣ１１２と、ＰＢＳ(Polarization Beam Splitter)１１３とを有する。光受信器１１０は、ＰＲ（Polarization Rotator）１１４と、第１の光ハイブリッド回路１１５Ａと、第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂと、第１～第４のＰＤ(Photo Diode)１１６Ａ～１１６Ｄと、第１～第４の出力ポート１１７Ａ～１１７Ｄとを有する。例えば、第２のＥＣ１１２と第１の光ハイブリッド回路１１５Ａとの間、第２のＥＣ１１２と第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂとの間、第１のＥＣ１１１とＰＢＳ１１３との間はＳｉ導波路等の光導波路で接続している。
【０００３】
信号光ポートの第１のＥＣ１１１は、光チップ１００内の側面端部であるチップ端面Ｄ１１に形成され、例えば、信号光を入力する第１の光ファイバＦ１１と接続するポートのＥＣである。尚、信号光ポートは、ウエハをチップ化することで、光チップ１００のチップ端面Ｄ１１に表出することになる。局発光ポートの第２のＥＣ１１２は、光チップ１００内のチップ端面Ｄ１１に形成され、例えば、光源からの局発光を入力する第２の光ファイバＦ１２と接続するポートのＥＣである。尚、局発光ポートは、ウエハをチップ化することで、光チップ１００のチップ端面Ｄ１１に表出することになる。
【０００４】
ＰＢＳ１１３は、第１のＥＣ１１１から入力した信号光である受信光を直交する２つの偏波状態、例えば、ＴＥ(Transverse Electric)偏波であるＸ偏波成分及びＴＭ（Transverse Magnetic）偏波であるＹ偏波成分の受信光に分離する。ＰＢＳ１１３は、Ｘ偏波成分の受信光を第１の光ハイブリッド回路１１５Ａに出力する。更に、ＰＲ１１４は、ＰＢＳ１１３からのＹ偏波成分の受信光を９０度偏波回転し、偏波回転後のＹ偏波成分の受信光に変換して第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂに出力する。
【０００５】
第１の光ハイブリッド回路１１５Ａは、Ｘ偏波成分の受信光に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。尚、Ｉ成分は同相軸成分、Ｑ成分は直交軸成分である。第１の光ハイブリッド回路１１５Ａは、Ｘ偏波成分の受信光の内、Ｉ成分の光信号を第１のＰＤ１１６Ａに出力する。第１の光ハイブリッド回路１１５Ａは、Ｘ偏波成分の受信光の内、Ｑ成分の光信号を第２のＰＤ１１６Ｂに出力する。
【０００６】
第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂは、Ｙ偏波成分の受信光に局発光を干渉させてＩ成分及びＱ成分の光信号を取得する。第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂは、Ｙ偏波成分の受信光の内、Ｉ成分の光信号を第３のＰＤ１１６Ｃに出力する。第２の光ハイブリッド回路１１５Ｂは、Ｙ偏波成分の受信光の内、Ｑ成分の光信号を第４のＰＤ１１６Ｄに出力する。
【０００７】
第１のＰＤ１１６Ａは、第１の光ハイブリッド回路１１５ＡからのＸ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第１の出力ポート１１７Ａに出力する。第２のＰＤ１１６Ｂは、第１の光ハイブリッド回路１１５ＡからのＸ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第２の出力ポート１１７Ｂに出力する。
【０００８】
第３のＰＤ１１６Ｃは、第２の光ハイブリッド回路１１５ＢからのＹ偏波成分のＩ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第３の出力ポート１１７Ｃに出力する。第４のＰＤ１１６Ｄは、第２の光ハイブリッド回路１１５ＢからのＹ偏波成分のＱ成分の光信号を電気変換して利得調整し、利得調整後の電気信号を第４の出力ポート１１７Ｄに出力する。
【０００９】
図１２は、光チップ１００内のＥＣ部位の一例を示す平面模式図である。図１２に示すＥＣ部位は、光ファイバのコアＣと光結合する基板型光導波路素子の部位である。ＥＣ部位は、信号光ポートの第１のＥＣ１１１と、局発光ポートの第２のＥＣ１１２と、を有する。受信光はＴＥ光及びＴＭ光を含むため、第１のＥＣ１１１では、ＴＥ光及びＴＭ光が導波されることになる。局発光はＴＥ光であるため、第２のＥＣ１１２では、ＴＥ光が導波されることになる。尚、第２のＥＣ１１２は、第１のＥＣ１１１と同一の構成であるため、同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００１０】
第１のＥＣ１１１は、ＳｉＯ
２
等で形成されたクラッド１２１と、クラッド１２１で被覆された、例えば、Ｓｉ
３
Ｎ
４
(以下、単に、ＳｉＮ（Silicon Nitride）と称する)等で形成された第１の導波路１２２と、を有する。第１のＥＣ１１１は、クラッド１２１で被覆された、例えば、Ｓｉ等で形成された第２の導波路１２３と、第１の導波路１２２と第２の導波路１２３との間で光が断熱的に光遷移する断熱変換部１２４と、を有する。更に、第１のＥＣ１１１は、第１の導波路１２２のチップ端面Ｄ１１までの導波路幅が徐々に狭くなる構造を有する逆テーパ部１２５を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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