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公開番号2025128967
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024026041
出願日2024-02-22
発明の名称光導波路素子
出願人沖電気工業株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 6/122 20060101AFI20250827BHJP(光学)
要約【課題】トポロジカルフォトニック型素子に比べて、作成がより容易な構造で同等の特性を有し、トポロジカルフォトニック型素子以上の機能を有する光導波路素子を提供する。
【解決手段】導波路コアの長手方向に、直列に、第1領域、中間領域及び第2領域がこの順に設けられて構成される。導波路コアが、導波路コアの幅方向の中央に導波路コアの長手方向に引かれた仮想的な線分上に配置された、複数の開口と、複数の開口を連結する中央スロットと、中央スロットに平行に、開口の幅よりも大きい間隔で配置された左スロット及び右スロットとを備える。第1領域及び前記第2領域は、同一の形状及び大きさで構成され、第1領域及び第2領域において、複数の開口は、一定の周期で配置される。中間領域は、第1領域及び第2領域とは異なる形状であり、第1領域及び第2領域において、開口の長手方向の長さが、一定の周期の1/2未満である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
下部クラッド上に導波路コアを設けて形成された光導波路素子であって、
導波路コアの長手方向に、直列に、第１領域、中間領域及び第２領域がこの順に設けられ、
前記導波路コアが、
前記導波路コアの幅方向の中央に前記導波路コアの長手方向に引かれた仮想的な線分上に配置された、複数の開口と、
前記仮想的な線分上に、前記複数の開口を連結する中央スロットと、
前記中央スロットに平行に、前記開口の幅よりも大きい間隔で配置された左スロット及び右スロットと
を備え、
前記第１領域及び前記第２領域は、同一の形状及び大きさで構成され、
前記第１領域及び前記第２領域において、複数の開口は、一定の周期で配置され、
前記中間領域は、前記第１領域及び前記第２領域とは異なる形状であり、
前記第１領域及び前記第２領域において、前記開口の長さが、前記一定の周期の１／２未満である
光導波路素子。
続きを表示（約 700 文字）【請求項２】
前記第１領域及び前記第２領域において、前記開口の長さが、前記一定の周期の１／４以下である
請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記第１領域は、開口と中央スロットで１つのユニットとしたときに複数のユニットで構成され、１つのユニットでは、開口は光が入力される端部側に配置され、
前記第２領域は、開口と中央スロットで１つのユニットとしたときに複数のユニットで構成され、１つのユニットでは、開口は光が出力される端部側に配置され、
前記中間領域は、隣り合う２つの開口と、当該２つの開口の間の中央スロットで構成され、前記中間領域の中央スロットの長さが、前記第１領域及び第２領域の１つのユニットを構成する中央スロットの長さよりも短い
請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【請求項４】
前記中間領域の２つの開口は、前記第１領域及び第２領域の１つのユニットを構成する開口と同じ大きさである
請求項３に記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記中間領域の２つの開口のいずれか１つの面積が、前記第１領域及び第２領域の１つのユニットを構成する開口の面積よりも小さい
請求項３に記載の光導波路素子。
【請求項６】
前記下部クラッド上の前記導波路コアの表面が、測定対象の物質に曝される
請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【請求項７】
前記下部クラッド上に、前記導波路コアを覆う上部クラッドが設けられている
請求項１又は２に記載の光導波路素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、光導波路素子、特に、導波路周囲の屈折率変化を検知する素子や光波長フィルタとして用いることができる光導波路素子に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、光導波路デバイスのプラットフォーム技術として、シリコン（Ｓｉ）フォトニクスが注目を集めている。Ｓｉフォトニクスの特徴は、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの半導体装置の製造プロセスを利用することによる、光導波路とそれに準ずる変調器や受光器など光デバイスの小型・集積性、及び、既存の半導体製造技術を流用して提供される２００ｍｍあるいは３００ｍｍウェハプロセスによる生産性の高さである。また、Ｓｉを導波路コア、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯ
２
）をクラッドとするＳｉ導波路は比屈折率差が４０％に達するので、高い光の閉じ込め効果が得られる。特にＳｉ細線導波路では、曲げ導波路の曲率半径や並走配線ピッチを数ミクロンオーダーまで小さくでき、光回路レイアウトの小型化が可能となる。
【０００３】
Ｓｉ導波路の用途の一例として、導波路コア周囲の屈折率変化を検知する素子への適用が検討されている。Ｓｉを導波路材料として利用するときには、上述のように導波路寸法を小さくすることが可能である。また、導波路壁面付近でのエバネッセント波を用いれば、導波路コア表面へ吸着させた生体物質を検出することができる。生体物質を検出するのに用いられる素子は、いわゆるバイオセンサである。
【０００４】
このエバネッセント波を用いて生体物質を検出する素子は、リング共振器型などの光の共振を用いるものと、マッハツェンダ型などの干渉を原理とするものとに分類できる。ここで、バイオセンサなどの光センサとしての用途では、１次元フォトニック結晶が有利であるという報告がある。１次元フォトニック結晶は、光通信などの応用でも狭い帯域の波長フィルタを実現するうえで優れた技術であることが知られている。
【０００５】
また、フォトニック結晶型の素子として、最近、トポロジカルフォトニクス技術を適用した素子（トポロジカルフォトニック型素子）が現れている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
APL Photonics, Vol.6, p.086105, 2021年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に開示されているトポロジカルフォトニック型素子は、単に、共振器としての素子であり、バイオセンサとしての機能など、他の機能を有する素子としては検討されていない。
【０００８】
また、トポロジカルフォトニック型素子では、１周期に開口を２つ以上設ける構造のため微細な構造となり、作製が難しい。
【０００９】
この発明は、このような状況に鑑みなされたものである。この発明の目的は、トポロジカルフォトニック型素子に比べて、作成がより容易な構造で同等の特性を有し、トポロジカルフォトニック型素子以上の機能を有する光導波路素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、この発明の、下部クラッド上に導波路コアを設けて形成された光導波路素子は、導波路コアの長手方向に、直列に、第１領域、中間領域及び第２領域がこの順に設けられて構成される。
（【００１１】以降は省略されています）

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