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公開番号2025073816
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-13
出願番号2023184917
出願日2023-10-27
発明の名称光素子及びレーザモジュール
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G02B 6/14 20060101AFI20250502BHJP(光学)
要約【課題】小型化を図ることが可能な光素子及びレーザモジュールを提供すること。
【解決手段】光素子のコア層は、光の偏波モードをTM0モードからTE1モードに変換する変換部42と、光の偏波モードをTE1モードからTE0モードに変換する変換部43と、を備え、変換部43は、変換部42から入射したTE1モードの光を、互いに逆位相のTE0モードの第1分岐光及びTE0モードの第2分岐光に分岐する分岐部52と、X軸方向に延び、第1分岐光が伝搬する分岐導波路53と、X軸方向に延び、第2分岐光が伝搬する分岐導波路54と、分岐導波路53を伝搬した第1分岐光と分岐導波路54を伝搬した第2分岐光とを結合してTE0モードの光を出射する結合部55と、第1分岐光と第2分岐光との間の位相差を調整する位相調整部57と、を備え、分岐導波路53及び分岐導波路54は、Y軸方向に配列されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
主面を有する基板と、
前記主面に設けられ、電気光学効果を有する材料によって構成されたコア層と、
を備え、
前記コア層は、光の偏波モードをＴＭ０モードからＴＥ０モードに変換するモード変換器を備え、
前記モード変換器は、
前記光の偏波モードを前記ＴＭ０モードからＴＥ１モードに変換する第１変換部と、
前記光の偏波モードを前記ＴＥ１モードから前記ＴＥ０モードに変換する第２変換部と、
を備え、
前記第２変換部は、
前記第１変換部から入射した前記ＴＥ１モードの前記光を、互いに逆位相の前記ＴＥ０モードの第１分岐光及び前記ＴＥ０モードの第２分岐光に分岐する分岐部と、
前記主面に沿った第１方向に延び、前記第１分岐光が伝搬する第１分岐導波路と、
前記第１方向に延び、前記第２分岐光が伝搬する第２分岐導波路と、
前記第１分岐導波路を伝搬した前記第１分岐光と前記第２分岐導波路を伝搬した前記第２分岐光とを結合して前記ＴＥ０モードの前記光を出射する結合部と、
前記第１分岐光と前記第２分岐光との間の位相差を調整する位相調整部と、
を備え、
前記第１分岐導波路及び前記第２分岐導波路は、前記第１方向と交差する第２方向に配列されている、光素子。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記位相調整部は、
前記第１分岐導波路と前記第２分岐導波路との間に配置された信号電極と、
前記第１分岐導波路及び前記第２分岐導波路を前記第２方向に挟むように配置された第１接地電極及び第２接地電極と、
を備え、
前記コア層を構成する前記材料の光学軸は、前記第２方向に延びている、請求項１に記載の光素子。
【請求項３】
前記光は、可視光である、請求項１又は請求項２に記載の光素子。
【請求項４】
前記分岐部の前記第１方向における長さは、４０μｍ以上６４μｍ以下であり、
前記分岐部の前記第２方向における長さは、３．０μｍ以上３．５μｍ以下である、請求項３に記載の光素子。
【請求項５】
前記コア層は、
赤色光の偏波モードを前記ＴＭ０モードから前記ＴＥ０モードに変換する前記モード変換器である第１モード変換器と、
緑色光の偏波モードを前記ＴＭ０モードから前記ＴＥ０モードに変換する前記モード変換器である第２モード変換器と、
青色光の偏波モードを前記ＴＭ０モードから前記ＴＥ０モードに変換する前記モード変換器である第３モード変換器と、
前記赤色光、前記緑色光、及び前記青色光を合波してレーザ光を出射する合波器と、
を更に備える、請求項３に記載の光素子。
【請求項６】
請求項５に記載の光素子と、
前記ＴＭ０モードの前記赤色光を出射する第１光源と、
前記ＴＭ０モードの前記緑色光を出射する第２光源と、
前記ＴＭ０モードの前記青色光を出射する第３光源と、
を備える、レーザモジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光素子及びレーザモジュールに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光導波路を伝搬する光の偏波モードには、基板に対して水平方向の主電界を有する偏波モードであるＴＥ（Transverse Electric）モードと、基板に対して垂直方向の主電界を有する偏波モードであるＴＭ（Transverse Magnetic）モードとがある。これらの偏波モードを変換する光導波路素子が知られている。例えば、特許文献１には、ＴＭ０モードの光をＴＥ１モードの光に変換する偏波回転部と、ＴＥ１モードの光をＴＥ０モードの光に変換するモード次数変換部と、を備えるモード変換素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１９６３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、レーザ光の光強度を変調することによって、電気信号を光信号に変換する光変調器が知られている。例えば、特許文献１に記載のモード変換素子の後段に光変調器を設けることによって、モード変換素子によって変換されたＴＥ０モードの光の光強度を変調することが考えられる。しかしながら、モード変換素子に加えて光変調器が設けられるので、装置が大型化するおそれがある。
【０００５】
本開示は、小型化を図ることが可能な光素子及びレーザモジュールを説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係る光素子は、主面を有する基板と、主面に設けられ、電気光学効果を有する材料によって構成されたコア層と、を備える。コア層は、光の偏波モードをＴＭ０モードからＴＥ０モードに変換するモード変換器を備える。モード変換器は、光の偏波モードをＴＭ０モードからＴＥ１モードに変換する第１変換部と、光の偏波モードをＴＥ１モードからＴＥ０モードに変換する第２変換部と、を備える。第２変換部は、第１変換部から入射したＴＥ１モードの光を、互いに逆位相のＴＥ０モードの第１分岐光及びＴＥ０モードの第２分岐光に分岐する分岐部と、主面に沿った第１方向に延び、第１分岐光が伝搬する第１分岐導波路と、第１方向に延び、第２分岐光が伝搬する第２分岐導波路と、第１分岐導波路を伝搬した第１分岐光と第２分岐導波路を伝搬した第２分岐光とを結合してＴＥ０モードの光を出射する結合部と、第１分岐光と第２分岐光との間の位相差を調整する位相調整部と、を備える。第１分岐導波路及び第２分岐導波路は、第１方向と交差する第２方向に配列されている。
【０００７】
この光素子においては、第１変換部によって、光の偏波モードがＴＭ０モードからＴＥ１モードに変換され、第２変換部によって、光の偏波モードがＴＥ１モードからＴＥ０モードに変換される。第２変換部においては、第１変換部から入射したＴＥ１モードの光が互いに逆位相のＴＥ０モードの第１分岐光及び第２分岐光に分岐され、第１分岐光と第２分岐光との間の位相差が調整されて、第１分岐光と第２分岐光とが結合されることにより、ＴＥ０モードの光が出射される。第１分岐光と第２分岐光との間の位相差に応じて、結合部から出射される光の光強度は変更され得るので、第２変換部は光変調器としても機能し得る。したがって、光変調器を設ける必要が無いので、光素子の小型化を図ることが可能となる。
【０００８】
位相調整部は、第１分岐導波路と第２分岐導波路との間に配置された信号電極と、第１分岐導波路及び第２分岐導波路を第２方向に挟むように配置された第１接地電極及び第２接地電極と、を備えてもよい。コア層を構成する材料の光学軸は、第２方向に延びていてもよい。上記構成によれば、信号電極と第１接地電極との間に第１分岐導波路が配置されており、信号電極と第２接地電極との間に第２分岐導波路が配置されている。このため、信号電極と各接地電極との間に電圧が印加されると、第１分岐導波路及び第２分岐導波路には、第２方向に電圧が印加される。第１分岐導波路を伝搬する第１分岐光の偏波モードはＴＥ０モードであり、第２分岐導波路を伝搬する第２分岐光の偏波モードはＴＥ０モードである。したがって、第１分岐導波路において、コア層を構成する材料の光学軸の方向に電圧が印加され、かつ、第１分岐導波路を伝搬する光の主電界の方向が上記光学軸の方向に一致するので、大きな電気光学効果が得られる。同様に、第２分岐導波路において、コア層を構成する材料の光学軸の方向に電圧が印加され、かつ、第２分岐導波路を伝搬する光の主電界の方向が上記光学軸の方向に一致するので、大きな電気光学効果が得られる。以上により、第２変換部における変調効率を向上させることが可能となる。
【０００９】
光は、可視光であってもよい。この場合、可視光の偏波モードをＴＭ０モードからＴＥ０モードに変換することが可能となる。
【００１０】
分岐部の第１方向における長さは、４０μｍ以上６４μｍ以下であってもよい。分岐部の第２方向における長さは、３．０μｍ以上３．５μｍ以下であってもよい。この場合、ＴＥ１モードからＴＥ０モードへの変換における光強度の損失を低減することができる。したがって、ＴＥ１モードからＴＥ０モードへの変換効率を向上させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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