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公開番号2025076851
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188763
出願日2023-11-02
発明の名称位相調整器
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 20060101AFI20250509BHJP(光学)
要約【課題】2つの導波路における導波路幅に対する実効屈折率の変化量の差および素子長を所定以下としつつ、製造誤差に起因する位相誤差を低減可能な位相調整器を提供する。
【解決手段】位相調整器は、第1光路L1に配置される第1位相調整部4と、第2光路L2に配置される第2位相調整部5と備え、光路L1、L2の光に所定の位相差を付与する。位相調整部4、5は、クラッド材料で構成されるクラッド層2と、当該クラッド材料よりも屈折率が高い高屈折率材料で構成されるコア層3とを有する。第1位相調整部4は、位相調整領域に、伝搬する光の強度が内部で最大となる導波路を備える。第2位相調整部5は、位相調整領域において、隣接して平行配置される2つのパターン部を有し、クラッド層2のうち当該2つのパターン部の隙間に位置する部位が光を伝搬し、当該光の強度が当該部位の内部またはパターン部との境界部分で最大となる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１光路（Ｌ１）の光と第２光路（Ｌ２）の光との間に所定の位相差を付与する位相調整器であって、
前記第１光路に配置される第１位相調整部（４）と、
前記第２光路に配置される第２位相調整部（５）と、を備え、
前記第１位相調整部および前記第２位相調整部は、クラッド材料で構成されるクラッド層（２）と、前記クラッド材料よりも屈折率が高い高屈折率材料で構成されるコア層（３）とを有してなり、
前記第１位相調整部は、前記高屈折率材料からなり、伝搬する光の強度が前記高屈折率材料の内部で最大となる導波路（３３）を備える第１の位相調整領域（４２）を有し、
前記第２位相調整部は、前記高屈折率材料が隣接して平行配置される２つのパターン部（３６）と、前記クラッド層のうち２つの前記パターン部の隙間に位置し、光を伝搬する伝搬部（２１）とを備える第２の位相調整領域（５２）を有し、
前記伝搬部は、伝搬する光の強度が内部または前記パターン部との境界部分で最大となる、位相調整器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記コア層が形成される平面上において、前記導波路が延設される方向に沿った方向を第１方向（Ｄ１）とし、前記平面上において前記第１方向に対して直交する方向を第２方向（Ｄ２）とし、
前記導波路の前記第２方向における幅を導波路幅（Ｗ１）とし、前記パターン部の前記第２方向における幅をパターン幅（Ｗ２）とし、
前記導波路幅の変化量に対する前記導波路の実効屈折率ｎ
ｅｆｆ１
の変化量をｄｎ
ｅｆｆ１
／ｄＷ１とし、前記パターン幅の変化量に対する前記伝搬部の実効屈折率ｎ
ｅｆｆ２
の変化量をｄｎ
ｅｆｆ２
／ｄＷ２として、
前記第１位相調整部および前記第２位相調整部は、｜｜ｄｎ
ｅｆｆ１
／ｄＷ１｜－｜ｄｎ
ｅｆｆ２
／ｄＷ２｜｜の値が所定以下である、請求項１に記載の位相調整器。
【請求項３】
前記第１位相調整部は、前記導波路に隣接して配置され、前記高屈折率材料で構成される第１ダミーパターン（６）を有し、
前記第２位相調整部は、前記パターン部に隣接して配置され、前記高屈折率材料で構成される第２ダミーパターン（７）を有する、請求項１に記載の位相調整器。
【請求項４】
前記第１位相調整部における前記導波路および前記第１ダミーパターンの合計数は、前記第２位相調整部における前記パターン部および前記第２ダミーパターンの合計数と同じである、請求項３に記載の位相調整器。
【請求項５】
前記コア層が形成される平面上において、前記導波路が延設される方向に沿った方向を第１方向（Ｄ１）とし、前記平面上において前記第１方向に対して直交する方向を第２方向（Ｄ２）として、
前記第１ダミーパターンのうち前記導波路に隣接するものの前記第２方向における幅（Ｗ３）は、前記パターン部の前記第２方向における幅であるパターン幅（Ｗ２）に等しく、
前記第２ダミーパターンの前記第２方向における幅（Ｗ５）は、前記導波路の前記第２方向における幅である導波路幅（Ｗ１）に等しい、請求項３または４に記載の位相調整器。
【請求項６】
前記第１ダミーパターンのうち前記導波路に隣接するものの前記第２方向における幅（Ｗ３）は、前記導波路幅とは異なっており、
前記第２ダミーパターンの前記第２方向における幅（Ｗ５）は、前記パターン幅とは異なっている、請求項５に記載の位相調整器。
【請求項７】
前記第１位相調整部は、前記第１の位相調整領域よりも前記第１光路へ外部からの光が入射される側に形成され、変換器として機能する変換領域（４１）を有し、
前記第２位相調整部は、前記第２の位相調整領域を挟んだ両側に形成される２つの変換領域（５１、５３）を有する、請求項１に記載の位相調整器。
【請求項８】
前記コア層が形成される平面上において、前記導波路が延設される方向に沿った方向を第１方向（Ｄ１）として、前記第１の位相調整領域の前記第１方向における幅（Ｌ３）は、２つの前記パターン部の前記第１方向における幅（Ｌ４）に等しい、請求項７に記載の位相調整器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、位相調整器に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、入射する２つの光それぞれが伝搬される２つの導波路を有し、当該２つの導波路の形状の違いによって、これら入射する２つの光それぞれの位相を調整するパッシブ型の位相調整器としては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の位相調整器は、２つの導波路を伝搬する２つの光の位相差を調整する。
【０００３】
この位相調整器は、導波路において光が伝搬される方向を伝搬方向とし、伝搬方向に対して直交する方向における当該導波路の幅を導波路幅Ｗとして、２つの導波路について導波路幅Ｗが異なる値とされている。この位相調整器は、導波路幅Ｗに応じて伝搬される光の実効屈折率ｎ
ｅｆｆ
が変化することを利用し、導波路幅Ｗを調整することで当該導波路を伝搬する２つの光に所定の位相差Δφを付与する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－１６３８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の構造の位相調整器は、位相差Δφを生じさせるための位相調整領域における導波路幅Ｗが製造誤差により設計値がずれると、実効屈折率ｎ
ｅｆｆ
もずれてしまい、ひいては位相差Δφも設定値からの誤差が生じる。この製造誤差に起因する位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を低減するため、２つの導波路について、導波路幅Ｗの変化量に対する実効屈折率ｎ
ｅｆｆ
の変化量ｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷの差が小さくなるように設計することが考えられる。
【０００６】
以下、説明の簡便化のため、導波路幅Ｗの製造誤差に起因する位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を単に「位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
」といい、導波路幅Ｗの変化量に対する実効屈折率ｎ
ｅｆｆ
の変化量ｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷを単に「変化量ｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷ」という。この場合、位相調整器のうち導波路幅Ｗの調整をしている部分の伝搬方向における長さを素子長Ｌとして、所定の位相差Δφを得るためには素子長Ｌを長くする必要がある。
【０００７】
ここで、位相差Δφは、素子長Ｌおよび２つの導波路の実効屈折率ｎ
ｅｆｆ
の差の絶対値に比例する。このため、素子長Ｌを大きくすると、位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
の値も大きくなってしまうため、位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を低減する効果も抑えられてしまう。
【０００８】
一方、素子長Ｌを小さくすると、所定の位相差Δφを得るためには２つの導波路幅Ｗの差を大きくしなければならない。しかしながら、この場合、２つの導波路における変化量ｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷの差が大きくなってしまい、位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を低減する設計とはならなくなる。つまり、上記の位相調整器は、２つの導波路における変化量ｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷの差と素子長Ｌとがトレードオフの関係となる構造であるため、位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を低減することが困難である。
【０００９】
本開示は、上記の点に鑑み、２つの導波路におけるｄｎ
ｅｆｆ
／ｄＷの差を所定以下としつつも、素子長Ｌを小さく抑え、位相誤差φ
ｅｒｒｏｒ
を低減可能な構造の位相調整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】
【００１０】
本開示の１つの観点によれば、位相調整器は、第１光路（Ｌ１）の光と第２光路（Ｌ２）の光との間に所定の位相差を付与する位相調整器であって、第１光路に配置される第１位相調整部（４）と、第２光路に配置される第２位相調整部（５）と、を備え、第１位相調整部および第２位相調整部は、クラッド材料で構成されるクラッド層（２）と、クラッド材料よりも屈折率が高い高屈折率材料で構成されるコア層（３）とを有してなり、第１位相調整部は、高屈折率材料からなり、伝搬する光の強度が高屈折率材料の内部で最大となる導波路パターン（３３）を備える第１位相調整領域（４２）を有し、第２位相調整部は、高屈折率材料が隣接して平行配置される２つのパターン部（３６）と、クラッド層のうち該２つのパターン部の隙間に位置し、光を伝搬する伝搬部（２１）とを備える第２位相調整領域（５２）を有し、伝搬部は、伝搬する光の強度が内部またはパターン部との境界部分で最大となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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