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公開番号2025128968
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024026042
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】作成が容易な、偏波を分離し、揃える用途で利用可能な光導波路素子を提供する。
【解決手段】畝部分と、畝部分より薄い部分であるテラス部分で構成される。畝部分とテラス部分の、光が入力される側の端部が、光の伝搬方向に直交する同一面内に設けられ、畝部分の長さは、テラス部分の長さよりも短い。畝部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように、あるいは、均一の幅で形成される幅広部と、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が細くなるように構成される先細部を、入力される光の伝搬方向に沿って、順に備えて、幅広部と先細部とが接続される端部において、幅広部と先細部の幅が互いに等しく、及び、先細部の幅が細い側の端部は、作成可能な最小幅以上の幅で構成される。テラス部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように構成され、及び、光が入力される側の端部において、作成可能な最小幅以上の幅で形成される。
【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が形成され、前記下部クラッドと上部クラッドとで構成されるクラッドに前記導波路コアが埋設された光導波路素子であって、
偏波変換部を備え、
前記偏波変換部は、畝部分と、前記下部クラッドの上面に直交する方向の厚さが、畝部分より薄い部分であるテラス部分で構成され、
畝部分とテラス部分の、光が入力される側の端部が、光の伝搬方向に直交する同一面内に設けられ、
光の伝搬方向に沿った方向の畝部分の長さは、光の伝搬方向に沿った方向のテラス部分の長さよりも短く、
畝部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように、あるいは、均一の幅で形成される幅広部と、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が細くなるように構成される先細部を、入力される光の伝搬方向に沿って、順に備えて、幅広部と先細部とが接続される端部における、幅広部と先細部の幅が互いに等しく、及び、先細部の幅が細い側の端部は、作成可能な最小幅以上の幅で構成され、
テラス部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように構成され、及び、光が入力される側の端部において、作成可能な最小幅以上の幅で形成される
光導波路素子。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記偏波変換部に入力される光が伝搬する入力導波路を備え、
前記入力導波路の前記偏波変換部と接続される端部の幅は、前記偏波変換部の光が入力される端部における、畝部分の幅以上であり、前記テラス部分と前記畝部分とを合わせた幅以下である
請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記作成可能な最小幅は、１００ｎｍである
請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項４】
偏波取出部を備え、
前記偏波取出部は、長手方向に直列に配置された、ＴＥ１次取出部及びＴＥ基本取出部を備え、
前記ＴＥ１次取出部及び前記ＴＥ基本取出部は、幅広導波路、及び、幅細導波路を備え、
前記ＴＥ１次取出部及び前記ＴＥ基本取出部において、
前記幅細導波路は、入力側部、テーパ部、及び、出力側部を、伝搬方向に沿ってこの順に直列に接続して構成され、
前記テーパ部は、入力される光の伝搬方向に沿って幅が広くなるように形成され、前記幅広導波路に近接配置され、
前記入力側部は、前記テーパ部の幅が細い側の端部に接続され、伝搬方向に沿って、前記幅広導波路に近づくように配置され、
前記出力側部は、前記テーパ部の幅が広い側の端部に接続され、伝搬方向に沿って、前記幅広導波路から離れるように配置され、
前記幅広導波路は、前記テラス部分と同じ厚さで形成され、並びに、
前記幅細導波路は、前記畝部分と同じ厚さで形成され、
前記ＴＥ１次取出部において、前記テーパ部は、ＴＥ基本モード及びＴＭ基本モードとは、等価屈折率が一致せず、伝搬方向の中心付近で、幅広導波路を伝搬するＴＥ１次モードと、等価屈折率が一致するように形成され、
前記ＴＥ基本取出部において、前記テーパ部は、ＴＭ基本モードとは、等価屈折率が一致せず、伝搬方向の中心付近で、幅広導波路を伝搬するＴＥ基本モードと、等価屈折率が一致するように形成される
請求項１～３のいずれか一項に記載の光導波路素子。
【請求項５】
前記テラス部分と前記ＴＥ１次取出部の幅広導波路部とは、前記テラス部分と同じ厚さで形成されたテーパ導波路で接続され、
前記ＴＥ１次取出部の幅広導波路部と前記ＴＥ基本取出部の幅広導波路部は、前記テラス部分と同じ厚さで形成されたテーパ導波路で接続される
請求項４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、光通信システムなど、偏波を分離し揃えることが必要なシステムで使用できる光導波路素子に関する。
続きを表示（約 1,700 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、光通信システムがある。光通信システムでは、長距離の光ファイバを伝送した光信号を扱う必要があり、偏波は不定であることが多い。しかし、Ｓｉ導波路を有するＳｉ光導波路素子は、特定の偏波でだけ動作するものが多い。このため、偏波を分離し、揃える素子が必要であり、様々なものが提案されている（例えば、特許文献１～３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許公開２０１５－３３８５７７
米国特許公開２０１７－０６８０４８
米国特許公開２０２２－１９６８１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来提案されている素子は、いずれもリブテーパ構造を有している。リブテーパ構造はテラス幅を無限小幅から拡大していく部分を有していて、実際の作製は困難である。このため、作製誤差に起因する消光比・損失などの特性の劣化が顕著である。
【０００６】
一方、テラス幅を作製誤差に耐えられる有限幅にした場合に、満足な特性を得られる素子は知られていなかった。従って、偏波を分離し、揃える素子として、実用に耐える大量生産向きの素子は無かった。
【０００７】
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、作成が容易な、偏波を分離し、揃える用途で利用可能な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】
【０００８】
上述した目的を達成するために、この発明の光導波路素子は、下部クラッド上に導波路コアが形成され、前記下部クラッドと上部クラッドとで構成されるクラッドに前記導波路コアが埋設された光導波路素子であって、偏波変換部を備えて構成される。
【０００９】
前記偏波変換部は、畝部分と、前記下部クラッドの上面に直交する方向の厚さが、畝部分より薄い部分であるテラス部分で構成される。畝部分とテラス部分の、光が入力される側の端部が、光の伝搬方向に直交する同一面内に設けられ、光の伝搬方向に沿った方向の畝部分の長さは、光の伝搬方向に沿った方向のテラス部分の長さよりも短い。畝部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように、あるいは、均一の幅で形成される幅広部と、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が細くなるように構成される先細部を、入力される光の伝搬方向に沿って、順に備えて、幅広部と先細部とが接続される端部における、幅広部と先細部の幅が互いに等しく、及び、先細部の幅が細い側の端部は、作成可能な最小幅以上の幅で構成される。テラス部分は、入力される光の伝搬方向に沿って、幅が広くなるように構成され、及び、光が入力される側の端部において、作成可能な最小幅以上の幅で形成される。
【００１０】
この発明の光導波路素子の好適実施形態によれば、前記偏波変換部に入力される光が伝搬する入力導波路を備え、前記入力導波路の前記偏波変換部と接続される端部の幅は、前記偏波変換部の光が入力される端部における、畝部分の幅以上であり、前記テラス部分と前記畝部分とを合わせた幅以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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