(57)【要約】【課題】消費電力を抑制した光デバイスを提供する。【解決手段】光デバイス１Ａは、基板と、基板上に設けられた低屈折率部２０と、低屈折率部２０内に設けられた第１コア３１および光吸収部４０と、を備える。低屈折率部２０には、低屈折率部２０の上面から基板に向けて窪む溝２１が形成され、溝２１の少なくとも一部が第１コア３１と光吸収部４０との間に位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１コアおよび前記第１コアよりも屈折率が低い低屈折率部が設けられ、前記低屈折率部に溝が形成された光デバイスの製造方法であって、
前記溝内に樹脂を充填する充填工程を有し、
前記第１コアの屈折率をｎ１とし、前記低屈折率部の屈折率をｎ２とし、前記樹脂の屈折率をｎ３とし、空気の屈折率をｎ４とするとき、
ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４である、光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記充填工程の前に、前記第１コアに光を入射させる光入射工程を有する、請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記低屈折率部内には、光を吸収する光吸収部が設けられ、
前記第１コアおよび前記光吸収部により、前記溝が挟まれている、請求項１または２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記低屈折率部内に、前記第１コアと離れて配置された第２コアが設けられ、
前記第１コアおよび前記第２コアにより、前記溝が挟まれている、請求項１または２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられた低屈折率部と、
前記低屈折率部内に設けられた第１コアおよび光吸収部と、を備え、
前記低屈折率部の屈折率は前記第１コアよりも低く、
前記低屈折率部には、前記低屈折率部の上面から前記基板に向けて窪む溝が形成され、
前記溝の少なくとも一部が前記第１コアと前記光吸収部との間に位置している、光デバイス。
【請求項６】
前記低屈折率部内に、光の導波方向において前記第１コアと離れて配置された第２コアが設けられ、
前記溝が、前記導波方向において少なくとも前記第１コアと前記第２コアとの間の部分に跨って延びている、請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記第１コアが、
第１直線部および第２直線部と、
前記第１直線部および前記第２直線部を互いに接続し、前記第１直線部および前記第２直線部よりも幅の小さい接続部と、を有し、
前記接続部の少なくとも一部と前記溝の少なくとも一部とが、光の導波方向において同じ位置に配置されている、請求項５に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記第１直線部と前記接続部との間、および前記第２直線部と前記接続部との間の少なくとも一方には、前記接続部に向かうに従って幅が漸次小さくなるテーパ部が形成されている、請求項７に記載の光デバイス。
【請求項９】
基板と、
前記基板上に設けられた低屈折率部と、
前記低屈折率部内に設けられた第１コアおよび第２コアと、を備え、
前記低屈折率部の屈折率は、前記第１コアおよび前記第２コアよりも低く、
前記低屈折率部には、前記低屈折率部の上面から前記基板に向けて窪む溝が形成され、
前記溝の少なくとも一部が前記第１コアと前記第２コアとの間に位置している、光デバイス。
【請求項１０】
前記溝内に樹脂が充填され、
前記第１コアの屈折率をｎ１とし、前記低屈折率部の屈折率をｎ２とし、前記樹脂の屈折率をｎ３とし、空気の屈折率をｎ４とするとき、
ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４である、請求項５から９のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記基板には下方に向けて窪む凹部が形成され、
前記凹部と前記溝とが連通しており、
光の導波方向および上下方向の双方に直交する横方向において、前記凹部の一部が、前記溝の外側に位置している、請求項５から１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記基板には下方に向けて窪む凹部が形成され、
前記凹部と前記溝とが連通しており、
前記溝内に樹脂が充填され、
前記凹部の内面と前記樹脂との間に空気層が形成されている、請求項５から１１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記第１コアは、その幅が光の導波方向における下流側に向かうに従って漸次小さくなるテーパ部を有し、
前記導波方向において、前記溝の上流側端部を第１端部とし、前記テーパ部の上流側端部を第２端部とするとき、
前記導波方向における前記第１端部の位置が、前記第２端部と同等若しくは前記第２端部よりも上流側に位置している、請求項５から１２のいずれか１項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光デバイスの製造方法および光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に示されるような光デバイスが知られている。この光デバイスは、１本の主光導波路と２本の分岐光導波路を備えており、電圧を印加することによって、光の導波方向を切り替えることができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−８２８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成では、光の導波方向を切り替えるために電力を消費する。しかしながら近年では、消費電力を抑えつつ光の導波方向を切り替え可能な光デバイスが求められている。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされ、消費電力を抑制することができる光デバイス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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１態様に係る光デバイスの製造方法は、基板上に第１コアおよび前記第１コアよりも屈折率が低い低屈折率部が設けられ、前記低屈折率部に溝が形成された光デバイスの製造方法であって、前記溝内に樹脂を充填する充填工程を有し、前記第１コアの屈折率をｎ１とし、前記低屈折率部の屈折率をｎ２とし、前記樹脂の屈折率をｎ３とし、空気の屈折率をｎ４とするとき、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４である。
【０００７】
上記第１態様によれば、溝に樹脂が充填される前後で、溝の内部の屈折率が変化する。そして、この屈折率の変化を利用して光の導波方向を切り替えることができる。
このように、溝の内部における樹脂の有無によって光の導波方向を切り替えることで、消費電力を抑制した光デバイスを提供することができる。
【０００８】
ここで、上記光デバイスの製造方法が、前記充填工程の前に、前記第１コアに光を入射させる光入射工程を有してもよい。
【０００９】
この場合、第１コアに光を入射させて、例えば品質検査に用いられる導波路に光を導波させたあと、溝内に樹脂を充填することで、光の導波方向を切り替えることができる。
つまり、検査時と実使用時とで、樹脂の有無によって光の導波方向を切り替えることができる。
【００１０】
また、前記低屈折率部内には、光を吸収する光吸収部が設けられ、前記第１コアおよび前記光吸収部により、前記溝が挟まれていてもよい。
【００１１】
この場合、溝内に樹脂が充填されていない状態では、光が光吸収部に向けて導波するのを抑制し、溝内に樹脂が充填された状態では、光を光吸収部に向けて積極的に導波させることができる。
つまり、溝内における樹脂の有無によって、光が光吸収部に吸収されるか否かを切り替えることができる。
【００１２】
また、前記低屈折率部内に、前記第１コアと離れて配置された第２コアが設けられ、前記第１コアおよび前記第２コアにより、前記溝が挟まれていてもよい。
【００１３】
この場合、溝内に樹脂が充填されていない状態では、光が第１コアと第２コアとの間で移動するのを抑制し、溝内に樹脂が充填された状態では、光を第１コアと第２コアとの間で積極的に移動させることができる。
つまり、溝内における樹脂の有無によって、コア内を導波してきた光がそのまま伝搬するのか、あるいは他方のコアへと移動するのかを切り替えることができる。
【００１４】
本発明の第２態様に係る光デバイスは、基板と、前記基板上に設けられた低屈折率部と、前記低屈折率部内に設けられた第１コアおよび光吸収部と、を備え、前記低屈折率部の屈折率は前記第１コアよりも低く、前記低屈折率部には、前記低屈折率部の上面から前記基板に向けて窪む溝が形成され、前記溝の少なくとも一部が前記第１コアと前記光吸収部との間に位置している。
【００１５】
上記第２態様によれば、溝の少なくとも一部が第１コアと光吸収部との間に位置している。この構成により、溝の内部に空気層が存在している場合には、第１コアを導波した光が光吸収部に向かうことが空気層により抑制される。一方、溝の内部に樹脂が存在している場合には、第１コアを導波した光を、樹脂を通じて光吸収部に積極的に向かわせることができる。つまり、光を吸収するか否かを、溝内における樹脂の有無によって切り替えることが可能であり、この切り替えによる消費電力を抑制した光デバイスを提供することができる。
【００１６】
また、上記第２態様の光デバイスにおいて、前記低屈折率部内に、光の導波方向において前記第１コアと離れて配置された第２コアが設けられ、前記溝が、前記導波方向において少なくとも前記第１コアと前記第２コアとの間の部分に跨って延びていてもよい。
【００１７】
この場合、光デバイス内に、第１コアと第２コアとの間の領域（以下、結合部という）が設けられる。第１コアを導波した光は、結合部において、低屈折率部を主導波領域として第２コアへと向かう。そして、溝が結合部に跨って配置されている。ここで、溝内に空気層がある場合を考えると、この空気層が、結合部においてクラッドとして機能することで、光が低屈折率部内に閉じ込められる。
一方、溝内に、低屈折率部よりも屈折率が低く、空気よりも屈折率が高い樹脂が充填されている場合を考える。このとき、低屈折率部と樹脂との屈折率差は、第１コアと樹脂との屈折率差よりも小さくなる。このため、結合部における低屈折率部内への光の閉じ込めが、結合部に到達する前の光の閉じ込めよりも小さくなり、光が結合部において樹脂の内部を経由して光吸収部に向けてしみだしやすくなる。
つまり、溝内における樹脂の有無によって、より確実に光が吸収されるか否かを切り替えることができる。
【００１８】
また、前記第１コアが、第１直線部および第２直線部と、前記第１直線部および前記第２直線部を互いに接続し、前記第１直線部および前記第２直線部よりも幅の小さい接続部と、を有し、前記接続部の少なくとも一部と前記溝の少なくとも一部とが、光の導波方向において同じ位置に配置されていてもよい。
【００１９】
この場合、第１コア内を導波する光が、幅の狭い接続部において、低屈折率部内へとしみ出しやすくなる。そして、溝および接続部の少なくとも一部が光の導波方向において同じ位置に配置されているため、接続部で低屈折率部内へとしみだした光は、溝に向かう。この構成より、溝内における樹脂の有無によって、より確実に光が吸収されるか否かを切り替えることができる。
【００２０】
また、前記第１直線部と前記接続部との間、および前記第２直線部と前記接続部との間の少なくとも一方には、前記接続部に向かうに従って幅が漸次小さくなるテーパ部が形成されていてもよい。
【００２１】
この場合、幅を段差状に切り替えるのではなく、テーパ部によって幅を徐々に変化させることで、段差の部分で光が反射してしまうことを抑制できる。
【００２２】
本発明の第３態様に係る光デバイスは、基板と、前記基板上に設けられた低屈折率部と、前記低屈折率部内に設けられた第１コアおよび第２コアと、を備え、前記低屈折率部の屈折率は、前記第１コアおよび前記第２コアよりも低く、前記低屈折率部には、前記低屈折率部の上面から前記基板に向けて窪む溝が形成され、前記溝の少なくとも一部が前記第１コアと前記第２コアとの間に位置していてもよい。
【００２３】
上記第３態様によれば、溝の少なくとも一部が第１コアと第２コアとの間に位置している。この構成により、溝内に樹脂が充填されていない状態では、光が第１コアと第２コアとの間で移動するのを抑制し、溝内に樹脂が充填された状態では、光を第１コアと第２コアとの間で積極的に移動させることができる。
つまり、溝内における樹脂の有無によって、コア内を導波してきた光がそのまま伝搬するのか、あるいは他方のコアへと移動するのかを切り替えることが可能であり、この切り替えによる消費電力を抑制した光デバイスを提供することができる。
【００２４】
また、上記第２または第３態様において、前記溝内に樹脂が充填され、前記第１コアの屈折率をｎ１とし、前記低屈折率部の屈折率をｎ２とし、前記樹脂の屈折率をｎ３とし、空気の屈折率をｎ４とするとき、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４であってもよい。
【００２５】
この場合、樹脂の屈折率が、低屈折率部の屈折率以下かつ空気の屈折率より大きいため、溝内における樹脂の有無によって、光の導波状態をより確実に切り替えることができる。
【００２６】
また、上記第２または第３態様において、前記基板には下方に向けて窪む凹部が形成され、前記凹部と前記溝とが連通しており、光の導波方向および上下方向の双方に直交する横方向において、前記凹部の一部が、前記溝の外側に位置していてもよい。
【００２７】
この場合、溝に充填された樹脂が基板の凹部内に進入したときに、樹脂と基板とが接触しにくくなる。これにより、樹脂の内部を導波する光が基板内にしみ出すことが抑制され、迷光の発生などを抑えることができる。
【００２８】
また、上記第２または第３態様において、前記基板には下方に向けて窪む凹部が形成され、前記凹部と前記溝とが連通しており、前記溝内に樹脂が充填され、前記凹部の内面と前記樹脂との間に空気層が形成されていてもよい。
【００２９】
この場合、樹脂と凹部の内面との間に空気層が存在することで、樹脂の内部を導波する光が、凹部の内面から基板内にしみ出すことがより確実に抑制され、迷光の発生などを抑えることができる。
【００３０】
また、上記第２または第３態様において、前記第１コアは、その幅が光の導波方向における下流側に向かうに従って漸次小さくなるテーパ部を有し、前記導波方向において、前記溝の上流側端部を第１端部とし、前記テーパ部の上流側端部を第２端部とするとき、前記導波方向における前記第１端部の位置が、前記第２端部と同等若しくは前記第２端部よりも上流側に位置していてもよい。
【００３１】
テーパ部では、幅が狭くなることに伴って、光の低屈折率部に向けたしみ出しが徐々に大きくなる。ここで、例えば導波方向において溝の第１端部がテーパ部の途中に位置すると、伝搬光から見ると導波路が不連続な構造となり、戻り光などが生じやすい。
そこで、溝の第１端部をテーパ部の上流側端部と同等若しくはそれよりも上流側に位置させることで、伝搬光にとって導波路が連続した構造となり、上記したような戻り光の発生を抑えることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の上記態様によれば、消費電力を抑制した光デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施形態に係る光デバイスの使用例を示すブロック図である。
【図２】図１の光デバイスの平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面矢視図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面矢視図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面矢視図である。
【図６】図２の光デバイスの溝内に樹脂が充填された状態を示す平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面矢視図である。
【図８】（ａ）は、図２の光デバイスにおける光の伝搬のシミュレーション結果の一例である。（ｂ）は、図６の光デバイスにおける光の伝搬のシミュレーション結果の一例である。
【図９】第１実施形態の変形例に係る光デバイスの平面図である。
【図１０】第２実施形態に係る光デバイスの使用例を示すブロック図である。
【図１１】図１０の光デバイスの平面図である。
【図１２】図１１のＸＩ−ＸＩ断面矢視図である。
【図１３】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面矢視図である。
【図１４】図１１の光デバイスの溝内に樹脂が充填された状態を示す平面図である。
【図１５】図１４のＸＩＶ−ＸＩＶ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態の光デバイス１Ａについて図面に基づいて説明する。本実施形態の光デバイス１Ａは、いわゆるアッテネータ（減衰器）として用いられる。まず、光デバイス１Ａの使用例について、図１を用いて説明する。
【００３５】
図１に示すように、光システム１００Ａは、光源２と、分岐部３と、光デバイス１Ａと、テスト用ポート４と、変調器７と、を備えている。光源２は、光を出射する。変調器７は、光源２と分岐部３との間に設けられており、光源２が出射した光を変調して、光Ｌとして分岐部３へと向かわせる。分岐部３は、恒常的に光を分岐する分岐構造を有している。分岐部３は、光Ｌを、所定の比率でメイン光Ｌ１と分岐光Ｌ２とに分岐させる。メイン光Ｌ１とは、光システム１００Ａが実際に使用される際に用いられる光である。テスト用ポート４は、光システム１００Ａの動作などを検査する際に用いるポートである。
【００３６】
図１に示す通常使用時の伝送ライン（以下、単に伝送ライン５という）とは、光システム１００Ａが出荷された後、光システム１００Ａが実際に接続される光ネットワークなどである。
ここで、光システム１００Ａの出荷時の検査では、実際に光システム１００Ａを伝送ライン５に接続して動作を確認することが難しい場合がある。そこで、分岐光Ｌ２を検査装置６に入射させて、分岐光Ｌ２の特性を検査する。分岐光Ｌ２とメイン光Ｌ１の特性は互いに相関があるため、分岐光Ｌ２の特性を検査することで、間接的にメイン光Ｌ１の特性を検査することができる。図１の例では、分岐部３で分岐した分岐光Ｌ２は、光デバイス１Ａおよびテスト用ポート４を介して、検査装置６に入力される。
【００３７】
ところで、分岐光Ｌ２は、光システム１００Ａまたは変調器７などの動作の検査時に用いられるが、光システム１００Ａが出荷されて実際に使用されている間は用いられない。光システム１００Ａが使用されている間は、意図しない迷光などを抑えるため、分岐光Ｌ２を光システム１００Ａの内部で吸収することが好ましい。
また、集積デバイスでは、送信部と受信部を同一基板上に形成することも一般的に行われているが、この場合には光を集積デバイスの外部に取り出すことなく、集積デバイス内の受信器を使用して検査を行うことが可能である。この場合も同様に、検査時に用いた光が実使用時に迷光となって、受信回路にノイズとして入射し、受信特性を劣化させてしまう可能性がある。
【００３８】
そこで本実施形態の光デバイス１Ａは、光システム１００Ａの検査時には分岐光Ｌ２をテスト用ポート４に出射し、光システム１００Ａの使用時には分岐光Ｌ２を吸収するように構成されている。以下、光デバイス１Ａの構成について説明する。
図２〜５に示すように、光デバイス１Ａは、基板１０、低屈折率部２０、第１コア（入射コア）３１、第２コア（出射コア）３２、および光吸収部４０を備える。
【００３９】
（方向定義）
本実施形態では、ＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Ｙ方向は、光デバイス１Ａの光の導波方向（以下、長手方向ともいう）である。Ｚ方向は、基板１０と低屈折率部２０とが積層されている方向（以下、上下方向という）である。Ｘ方向は、長手方向および上下方向の双方に直交する方向（以下、横方向という）である。
長手方向において、光デバイス１Ａ内で光が導波する方向における上流側または下流側を、単に上流側または下流側という。上下方向における低屈折率部２０側を上方といい、基板１０側を下方という。
【００４０】
基板１０は矩形の板状に形成されている。基板１０の材質としては、シリコン（Ｓｉ）等を用いることができる。図４に示すように、基板１０の上面には、下方に向けて窪む凹部１１が形成されている。凹部１１は、長手方向において、少なくとも後述する切替部Ｐ２および結合部Ｐ３にわたって形成されている。
低屈折率部２０は、基板１０の上面に積層されている。低屈折率部２０は、各コア３１、３２よりも屈折率の低い材質により形成されている。このため、低屈折率部２０は、各コア３１、３２に対するクラッドとして機能する。低屈折率部２０としては、例えばＳｉＯ２等を使用することができる。
【００４１】
図２に示すように、第１コア３１は、分岐部３から出射された分岐光Ｌ２が入射する第１ポート３１ａを有している。第２コア３２は、光システム１００Ａの検査時に、分岐光Ｌ２をテスト用ポート４に出射する第２ポート３２ａを有している。
第１コア３１および第２コア３２としては、例えばシリコン（Ｓｉ）等を使用することができる。各コア３１、３２は、低屈折率部２０よりも屈折率の高い材料からなり、上下方向および横方向において低屈折率部２０に覆われている。
【００４２】
第１コア３１は、第１ポート３１ａ、第１直線部３１ｂ、および第１テーパ部３１ｃを有する。第１ポート３１ａ、第１直線部３１ｂ、および第１テーパ部３１ｃは、上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。第１ポート３１ａは、光デバイス１Ａにおける上流側の端部に位置している。第１ポート３１ａは、光ファイバ等を介して分岐部３に接続される。横方向における第１直線部３１ｂの幅は、長手方向で一定である。第１直線部３１ｂの幅は、第１コア３１内に光を閉じ込めるために充分な大きさに設定されている。第１テーパ部３１ｃの上流側端部は、第１直線部３１ｂの下流側端部に段差なく連なっている。横方向における第１テーパ部３１ｃの幅は、下流側に向かって漸次小さくなっている。第１テーパ部３１ｃの横方向を向く両側面は、長手方向に対して一定角度で直線状に傾斜している。
なお、第１コア３１の形状は上記の例に限らず、適宜変更してもよい。例えば、第１テーパ部３１ｃに代えて、第１直線部３１ｂよりも幅の小さい直線部を、第１直線部３１ｂの下流側に接続してもよい。
【００４３】
第２コア３２は、第１コア３１の下流側に低屈折率部２０を介して位置している。第２コア３２は、第２ポート３２ａ、第２直線部３２ｂ、および第２テーパ部３２ｃを有する。第２テーパ部３２ｃ、第２直線部３２ｂ、および第２ポート３２ａは、上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。第２テーパ部３２ｃは、第１テーパ部３１ｃに対して、長手方向で間隔をあけて配置されている。つまり、第２コア３２および第１コア３１は、長手方向で離れて配置されている。横方向における第２テーパ部３２ｃの幅は、下流側に向かって漸次大きくなっている。横方向における第２直線部３２ｂの幅は、長手方向で一定である。第２テーパ部３２ｃの下流側端部は、第２直線部３２ｂの上流側端部に段差なく連なっている。第２ポート３２ａは、光デバイス１Ａにおける下流側の端部に位置している。第２ポート３２ａは、光ファイバなどを介してテスト用ポート４に接続される。
なお、第２コア３２の形状は上記の例に限らず、適宜変更してもよい。例えば、第２テーパ部３２ｃに代えて、第２直線部３２ｂよりも幅の小さい直線部を、第２直線部３２ｂの上流側に接続してもよい。
【００４４】
本実施形態では、光デバイス１Ａのうち、長手方向において、第１直線部３１ｂが配置されている範囲を導入部Ｐ１といい、第１テーパ部３１ｃが配置されている範囲を切替部Ｐ２といい、第１コア３１と第２コア３２との間の範囲を結合部Ｐ３という。結合部Ｐ３には、第１コア３１および第２コア３２のいずれも配置されていない。
【００４５】
光吸収部４０は、光を吸収する材質により形成されている。光吸収部４０の材質としては、リンやボロンなどの不純物をドープさせたシリコン（Ｓｉ）などを用いることができる。このような光吸収部４０は、本発明外の同一基板上で用いられるシリコン位相変調部やオーミックコンタクトの形成などにも利用するものと、同じ材料で構成してもよい。これにより、追加工程なく、またそのため安価に、光吸収部４０を形成することができる。光吸収部４０としてリンなどをドープされる前のシリコンは、コア３１、３２と同じ材質であってもよい。
【００４６】
本実施形態では、２つの光吸収部４０が、横方向でコア３１、３２を挟むように配置されている。また、光吸収部４０は、各コア３１、３２の中心軸と平行に配置されている。なお、光吸収部４０の数および配置は適宜変更してもよい。例えば、横方向におけるコア３１、３２の片側のみに光吸収部４０が配置されていてもよい。この場合、光デバイス１Ａの横方向における大きさを小さくすることができる。一方、本実施形態のように２つの光吸収部４０を設けた場合、光の吸収効率が高まるため、光デバイス１Ａの長手方向における長さを小さくすることができる。
【００４７】
光吸収部４０は、長手方向において、第１テーパ部３１ｃの上流側端部から第２テーパ部３２ｃの下流側端部にかけて延在している。これにより、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３には、２つの光吸収部４０が含まれている。図４に示すように、光吸収部４０は、上下方向において、コア３１、３２と同等の位置に配置されている。これによりコア３１、３２と同様に、シリコン層に不純物をドープした構造を、光吸収部４０として利用することができ、製造が容易である。また、光吸収部４０の構成はこれに限らず、メタル配線に用いる金属層を、光吸収部４０として用いることもできる。この場合、光吸収部４０の高さがコア３１、３２と異なることになるが、後述する樹脂Ｒを充填した時に、光のモードフィールドが光吸収部４０にオーバーラップすればよい。金属はより強く光を吸収するため、光吸収部４０として金属を用いることで、光デバイス１Ａの長手方向における長さをより短くすることが可能である。
【００４８】
低屈折率部２０には、低屈折率部２０の上面から基板１０に向けて窪む２つの溝２１が形成されている。図４に示すように、２つの溝２１は、低屈折率部２０を上下方向に貫通している。２つの溝２１は、基板１０の凹部１１に連通している。図２に示すように、２つの溝２１は長手方向に延びている。２つの溝２１は、長手方向において、第１テーパ部３１ｃの上流側端部から第２テーパ部３２ｃの下流側端部にかけて延びている。これにより、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３には、２つの溝２１が含まれている。また、２つの溝２１の長手方向における位置および長さは、光吸収部４０と同等になっている。
【００４９】
図２に示すように、２つの溝２１は、コア３１、３２の中心軸と平行に形成されている。２つの溝２１は、コア３１、３２を横方向で挟むように配置されている。また、各溝２１は、横方向において、２つの光吸収部４０に挟まれている。すなわち、各溝２１は、コア３１、３２と光吸収部４０との間に位置している。
【００５０】
本実施形態では、溝２１の上流側の端部を第１端部２１ａといい、第１テーパ部３１ｃの上流側の端部を第２端部３１ｃ１という。図２に示すように、光の導波方向における第１端部２１ａの位置は、第２端部３１ｃ１よりも上流側に位置している。
ただし、後述するように、光の導波方向における第１端部２１ａの位置は、第２端部３１ｃ１と同等であってもよいし、第２端部３１ｃ１よりも下流側であってもよい。
【００５１】
次に、溝２１内に樹脂Ｒが充填された状態の光デバイス１Ａについて、図６、７を用いて説明する。
樹脂Ｒは、屈折率が低屈折率部２０と同等の材質であることが好ましい。ただし、樹脂Ｒの屈折率は、低屈折率部２０の屈折率以下であり、かつ空気の屈折率よりも大きければよい。樹脂Ｒの材質としては、光ファイバの接続などに用いられる汎用の樹脂を用いることができる。図示の例では、２つの溝２１の長手方向全長にわたって樹脂Ｒが充填されている。図７に示すように、樹脂Ｒは、低屈折率部２０の上面および下面にはみ出すように充填されている。低屈折率部２０の下面の樹脂Ｒは、基板１０の凹部１１の内部空間にも進入しているが、基板１０とは接していない。このため、樹脂Ｒと基板１０との間には、樹脂Ｒよりも屈折率の低い空気層が存在する。
【００５２】
次に、以上のように構成された光デバイス１Ａの作用について説明する。
【００５３】
まず、図２〜５に示すように、溝２１に樹脂Ｒが充填されていない状態における光デバイス１Ａの作用について説明する。
光システム１００Ａの検査時に、光源２から光Ｌが出射されると、分岐部３で分岐した分岐光Ｌ２が、光デバイス１Ａの第１ポート３１ａに入射する。光デバイス１Ａの導入部Ｐ１では、第１直線部３１ｂが充分な幅を有しているため、分岐光Ｌ２に対する閉じ込めは強く作用し第１コア３１近傍に分岐光Ｌ２のモードフィールドが分布する。従って、分岐光Ｌ２は、第１コア３１内を下流側に向けて伝搬する。
【００５４】
分岐光Ｌ２が切替部Ｐ２に到達すると、第１テーパ部３１ｃの幅が徐々に狭くなるために、分岐光Ｌ２は低屈折率部２０にしみだす。ここで、溝２１の開始位置（第１端部２１ａの位置）は、切替部Ｐ２の上流側端部（第２端部３１ｃ１）と同じ位置かそれよりも上流側であることが好ましい。切替部Ｐ２の上流側端部においては、横方向における伝搬光のモードフィールドは十分狭く、溝２１までは到達していない。そのため、第１端部２１ａが第２端部３１ｃ１よりも下流側に位置する場合と比べて、伝搬光から見ると導入部Ｐ１から切替部Ｐ２へは連続した構造となるため、伝搬光に対する影響は小さく、意図しない反射が生じることを抑制できる。
【００５５】
低屈折率部２０に広がった分岐光Ｌ２は、第１コア３１と溝２１との間の低屈折率部２０を伝搬する。溝２１内には低屈折率部２０よりも屈折率の低い空気層が存在しているため、低屈折率部２０に広がった分岐光Ｌ２は、低屈折率部２０に閉じ込められ、溝２１への光のしみだしは少なく光吸収部４０へ到達することが抑制されて下流側に伝播する。すなわち、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３では、低屈折率部２０をいわゆるコア、空気層をいわゆるエア低屈折率部として光が伝搬する。図２では、モードフィールドＭのパワー分布を曲線によって模式的に表している。図２に示すように、結合部Ｐ３におけるモードフィールドＭのパワー分布は、分岐光Ｌ２の伝搬方向において略一定となっている。このように、樹脂Ｒが溝２１内に充填されていない状態では、光吸収部４０による分岐光Ｌ２の吸収は小さく、光がパワーを保ったまま下流側に向けて伝搬する。
【００５６】
結合部Ｐ３を伝搬後、分岐光Ｌ２は、第２コア３２の第２テーパ部３２ｃへと入射する。第２コア３２の屈折率は低屈折率部２０よりも高く、第２テーパ部３２ｃの幅が下流側に向かうに従って徐々に広がっているため、分岐光Ｌ２は効率よく第２コア３２に結合する。分岐光Ｌ２は、第２コア３２内を下流側に伝搬し、第２ポート３２ａからテスト用ポート４に向けて出射される。この光を検査装置６により検査することで、光システム１００Ａの動作をテストすることができる。
【００５７】
このように、溝２１に樹脂Ｒが充填されていない場合、第１ポート３１ａから入射した分岐光Ｌ２は、光デバイス１Ａ内を伝搬し、第２ポート３２ａから出射される。
【００５８】
次に、図６、７に示すように、溝２１に樹脂Ｒが充填された状態における光デバイス１Ａの作用について説明する。
分岐光Ｌ２が第１ポート３１ａから入射され、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３において低屈折率部２０に広がるまでは、樹脂Ｒが充填されていない場合と同様であるので説明を省略する。
【００５９】
溝２１には、屈折率が低屈折率部２０と同じ、または、屈折率が低屈折率部２０よりも小さく、かつ、空気よりも大きな樹脂Ｒが存在している。そのため、切替部Ｐ２または結合部Ｐ３において、分岐光Ｌ２の低屈折率部２０への閉じ込めは弱くなり、伝搬光のモードフィールドは光吸収部４０にまで広がる。光吸収部４０まで分岐光Ｌ２のモードフィールドが広がると、光吸収部４０と重なる部分が吸収されるため、分岐光Ｌ２が上流から下流へ伝搬するにしたがって分岐光Ｌ２は減衰する。図６に示すように、結合部Ｐ３におけるモードフィールドＭのパワーは、下流側に向かうに従って減少している。このように、溝２１に樹脂Ｒを充填すると、光吸収部４０によって分岐光Ｌ２が吸収され、光が減衰しながら下流側に向けて伝搬する。
【００６０】
このように、本実施形態の光デバイス１Ａによれば、溝２１に樹脂Ｒが充填されているか否かによって、分岐光Ｌ２が第２ポート３２ａから出射されるのか、あるいは光吸収部４０に吸収されるのかを切り替えることができる。従って、光システム１００Ａの検査時には溝２１に樹脂Ｒを充填せず、光システム１００Ａの使用時には溝２１に樹脂Ｒを充填すればよい。これにより、光デバイス１Ａは、光を通過させる状態または光を吸収する状態の維持を、電力を消費することなく行うことができる。すなわち、検査後の通常動作時において、特に電力を消費する必要はない。
【００６１】
そして、第１コア３１の屈折率ｎ１、低屈折率部２０の屈折率ｎ２、樹脂Ｒの屈折率ｎ３、および空気の屈折率ｎ４とすると、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４の関係を満たす。
シリコンフォトニクスに代表される高屈折率差導波路をベースとした導波路では、外部の光ファイバ等の低屈折率差導波路デバイスとの接続の際に導波路の屈折率を下げてクラッドの屈折率に近づけ、空気界面による反射を避けるためクラッドと同等の屈折率を有する樹脂が使用される。このような外部のファイバとの接続に一般的に用いられる材質を、樹脂Ｒとして用いることができる。また、樹脂Ｒの屈折率は、低屈折率部２０の屈折率と一致させる必要はなく、広い範囲から樹脂を選定することができる。従って、光デバイス１Ａ若しくは光システム１００Ａの製造を容易にして、また、樹脂Ｒのコストを低減して、製造コストを低減することができる。
【００６２】
また、２つの光吸収部４０がコア３１、３２を横方向で挟むように配置されているため、溝２１に樹脂Ｒが充填された状態において、より確実に分岐光Ｌ２を吸収することができる。これにより、樹脂Ｒが溝２１内にある状態と無い状態とでの消光比を、より高めることができる。
また、第１コア３１に第１テーパ部３１ｃが形成されていることで、分岐光Ｌ２が第１テーパ部３１ｃの下流側端部で反射することにより生じる戻り光を少なくすることができる。また、第１テーパ部３１ｃにおいてしみだしが徐々に大きくなり、光吸収部４０へのモードフィールドへの広がりを連続的に変化させることで、第１テーパ部３１ｃと光吸収部４０とが長手方向で対向している場合と比較して、第１コア３１内での戻り光を抑止することができる。
また、結合部Ｐ３の長手方向の長さを調整することにより、分岐光Ｌ２の減衰または消光の度合を調整することができる。より詳しくは、結合部Ｐ３が長い場合は、より光を減衰させることができる。
【００６３】
また、基板１０には、溝２１に連なる凹部１１が形成されている。そして、凹部１１の一部は、横方向における溝２１の外側に位置している。このため、図７に示すように、樹脂Ｒが溝２１に充填されたときに、樹脂Ｒと基板１０との間に空気層を形成することができる。従って、樹脂Ｒ内を分岐光Ｌ２が伝搬する際に、空気層によって分岐光Ｌ２を樹脂Ｒ内により確実に閉じ込めて、分岐光Ｌ２が基板１０に入射することによる迷光などを抑止し、より効率よく光を通過させることができる。
【００６４】
なお、樹脂Ｒの屈折率が低屈折率部２０と同等でなくても、樹脂Ｒの屈折率が空気層の屈折率よりも大きければ、樹脂Ｒの有無によって、分岐光Ｌ２が主として第２ポート３２ａから出射されるのか、あるいは主として光吸収部４０に吸収されるのかを切り替えることができる。従って、樹脂Ｒの屈折率は、低屈折率部２０の屈折率以下であり、空気層の屈折率よりも大きければよい。
【００６５】
また、樹脂Ｒを溝２１に充填した後、充填した樹脂Ｒを取り除いてもよい。これにより、例えば光システム１００Ａの使用中に不具合が生じた場合に、再び分岐光Ｌ２を用いた検査を行うことができる。
【００６６】
（光デバイス１Ａの製造方法）
次に、光デバイス１Ａを製造する方法の一例について説明する。
まず、基板１０上にコア３１、３２、光吸収部４０、および低屈折率部２０を設ける。
次に、低屈折率部２０を貫通する溝２１を形成する。
次に、基板１０の上面から下方に向けて窪む凹部１１を形成する。このとき、凹部１１と溝２１とが連なり、かつ凹部１１の一部が横方向で溝２１の外側に位置するように、基板１０の一部を横方向に向けて除去する。このような形状の溝２１および凹部１１を形成する際には、等方性ケミカルエッチング等を採用することができる。
【００６７】
次に、光源２から出射された光Ｌの一部（分岐光Ｌ２）を光デバイス１Ａに入射させて、所望の検査を行う。本実施形態では、第１ポート３１ａから第１コア３１に光を入射させる（光入射工程）。これにより、品質検査に用いられる導波路（例えばテスト用ポート４）に光を導波させて、光デバイス１Ａまたは光システム１００Ａの検査を行う。
次に、溝２１内に樹脂Ｒを充填する（充填工程）。このとき、樹脂Ｒの表面張力によって、樹脂Ｒが溝２１内に留まり、基板１０に向けて落下することが抑えられる。また、溝２１内に入りきらなかった樹脂は、表面張力によって、低屈折率部２０の上面または下面に留まる。図７では樹脂Ｒが低屈折率部２０の下面に回り込んでいるが、樹脂Ｒと凹部１１の内面との間に空気層が形成されているため、樹脂Ｒ内を伝搬する光が基板１０に向けてしみ出すことが抑えられる。従って、迷光の発生を抑制することができる。なお、樹脂Ｒが低屈折率部２０の下面に回り込まないようにすることで、迷光の発生をより確実に抑制することができる。
そして、必要に応じて樹脂Ｒを硬化させる。
これにより、伝送ライン５に接続して使用可能な状態の光デバイス１Ａが得られる。
【実施例】
【００６８】
本実施形態の光デバイス１Ａの樹脂Ｒが充填されていない場合と、樹脂Ｒが充填されている場合について、ＦＤＴＤ法（Finite-difference time-domain method、有限差分時間領域法）による光の導波のシミュレーションを行った。
ここで、本実施例における光デバイス１Ａの諸元は以下の通りである。
基板１０：組成…Ｓｉ、屈折率…３．４５
低屈折率部２０：組成…ＳｉＯ２、屈折率…１．４５
光吸収部４０：組成…リンをドープしたＳｉ、リンのドーピング濃度…１×１０２０／ｃｍ３
空気の屈折率…１．０
【００６９】
なお、光デバイス１Ａ内の各部の寸法は、下記の通りである。
切替部Ｐ２および結合部Ｐ３における低屈折率部２０の横方向の幅…４μｍ
溝２１の横方向の幅…２μｍ
光吸収部４０の横方向の幅…５μｍ
光吸収部４０の上下方向の厚さ…０．２２μｍ
低屈折率部２０の上面から光吸収部４０までの距離…１．８９μｍ
光吸収部４０から低屈折率部２０の下面までの距離…１．８９μｍ
【００７０】
図８（ａ）は、上記条件の下、第１ポート３１ａに光を入射させてシミュレーションを行った結果を示すグラフである。なお、図８（ａ）の横軸は横方向の位置を示しており、第１コア３１の中心軸をＸ＝０としている。図８（ａ）の縦軸は、長手方向における位置を示しており、第１コア３１の下流側端部をＹ＝０とし、その下流側を＋Ｙ側としている。
【００７１】
横軸のＸ＝±２μｍの位置は、低屈折率部２０と溝２１との界面に相当し、それよりも外側には空気層が存在している。図８（ａ）を参照すると、およそＸ＝±２μｍの範囲内で光が伝搬しており、長手方向（縦軸）で光の強度が変化していない。これは、低屈折率部２０と溝２１との屈折率差による光閉じ込めにより、伝搬光のモードフィールドの大部分が低屈折率部内に位置することを示しており、モードフィールドは光吸収部４０までに広がらずに、光が減衰せずに長手方向に伝搬していることを示している。
【００７２】
一方、図８（ｂ）は、上記条件において溝２１に樹脂Ｒを充填した状態におけるシミュレーション結果を示している。
図８（ｂ）を参照すると、低屈折率部２０と溝２１に配置された樹脂Ｒとの屈折率差がないため、伝搬光は低屈折率部を超えてモードフィールドが広がるとともに、光吸収部４０で光が吸収されるため、長手方向の下流側（縦軸の＋Ｙ側）に向かうに従って光の強度が小さくなっている。これは、低屈折率部２０と溝２１との界面を超えて光が樹脂Ｒに入り込み、さらに光吸収部４０まで到達して光が減衰することを示している。本実施例では、減衰率は長手方向１００μｍあたり１．９ｄＢであった。
【００７３】
このように、光デバイス１Ａは、溝２１に樹脂Ｒが充填されていない状態では光を低損失で伝搬させることができ、かつ、溝２１に樹脂Ｒが充填された状態では光を高い減衰率で減衰させることができる。さらにこの２つの状態を、電力を消費せずに維持することができる。
【００７４】
（第１実施形態の変形例）
図９は、第１実施形態の光デバイス１Ａの変形例である光デバイス１Ｂの平面図である。光デバイス１Ｂは、光デバイス１Ａの第１コア３１および第２コア３２を一体とし、１つの第１コア３３に置換した形態である。
光デバイス１Ｂの第１コア３３は、第１ポート３３ａ、第１直線部３３ｂ、第１テーパ部３３ｃ、接続部３３ｄ、第２テーパ部３３ｅ、第２直線部３３ｆ、および第２ポート３３ｇを有している。第１ポート３３ａ、第１直線部３３ｂ、第１テーパ部３３ｃ、接続部３３ｄ、第２テーパ部３３ｅ、第２直線部３３ｆ、および第２ポート３３ｇは、上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。
【００７５】
第１ポート３３ａは、光デバイス１Ｂにおける上流側の端部に位置している。第１ポート３３ａは、光ファイバ等を介して分岐部３に接続される。横方向における第１直線部３３ｂの幅は、長手方向で一定である。第１直線部３３ｂの幅は、第１コア３３内に光を閉じ込めるために充分な大きさに設定されている。第１テーパ部３３ｃの上流側端部は、第１直線部３３ｂの下流側端部に段差なく連なっている。横方向における第１テーパ部３３ｃの幅は、下流側に向かって漸次小さくなっている。第１テーパ部３３ｃの横方向を向く両側面は、長手方向に対して一定角度で直線状に傾斜している。
【００７６】
横方向における接続部３３ｄの幅は、第１直線部３３ｂおよび第２直線部３３ｆの幅よりも小さい。接続部３３ｄは、第１テーパ部３３ｃおよび第２テーパ部３３ｅを介して、第１直線部３３ｂおよび第２直線部３３ｆを互いに接続している。
第２テーパ部３３ｅの上流側端部は、接続部３３ｄの下流側端部に段差なく連なっている。第２テーパ部３３ｅの横方向における幅は、下流側に向かって漸次大きくなっている。第２テーパ部３３ｅの横方向を向く両側面は、長手方向に対して一定角度で直線状に傾斜している。第２テーパ部３３ｅの下流側端部は、第２直線部３３ｆの上流側端部に段差なく連なっている。第２直線部３３ｆの横方向における幅は、長手方向で一定である。第２ポート３３ｇは、光デバイス１Ｂにおける下流側の端部に位置している。第２ポート３３ｇは、光ファイバなどを介してテスト用ポート４に接続されている。
なお、第１コア３３の形状は上記の例に限らず、適宜変更してもよい。例えば、第１テーパ部３３ｃおよび第２テーパ部３３ｅを有さず、接続部３３ｄが第１直線部３３ｂと第２直線部３３ｆとを直接接続していてもよい。
【００７７】
溝２１は、光の導波方向において、少なくとも接続部３３ｄと同等の位置に配置されていればよい。つまり、接続部３３ｄの少なくとも一部と溝２１の少なくとも一部とが、光の導波方向において同じ位置に配置されていればよい。本実施形態では、光の導波方向において、溝２１が、各部３３ｃ〜３３ｅに跨って配置されている。
溝２１の第１端部２１ａは、第１テーパ部３３ｃの上流側端部（第２端部３３ｃ１）よりも上流側に位置している。
【００７８】
光デバイス１Ｂでは、第１コア３３内を導波する光が、幅の狭い接続部３３ｄにおいて、低屈折率部内２０へとしみ出しやすくなる。そして、溝２１が光の導波方向において接続部３３ｄと同等の位置に配置されているため、接続部３３ｄで低屈折率部２０内へとしみだした光は、溝２１に向かう。
上記の点を除き、光デバイス１Ｂは、光デバイス１Ａと同様の作用効果を奏する。つまり、溝２１内における樹脂Ｒの有無によって、光が光吸収部４０に吸収されるか否かを、電力を消費せずに切り替えることができる。
【００７９】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
第２実施形態の光デバイス１Ｃは、いわゆる光スイッチとして用いられる。まず、光デバイス１Ｃの使用例について、図１０を用いて説明する。
【００８０】
図１０に示すように、光システム１００Ｂは、光源２と、光デバイス１Ｃと、テスト用ポート４と、変調器７と、を備えている。変調器７は、光源２と光デバイス１Ｃとの間に設けられており、光源２が出射した光を変調して、光Ｌとして光デバイス１Ｃに向かわせる。
光システム１００Ｂの出荷時の検査では、実際に光システム１００Ｂを伝送ライン５に接続して動作を確認することが難しい場合がある。
【００８１】
そこで本実施形態では、光デバイス１Ｃを光スイッチとして用い、光Ｌをテスト用ポート４に向かわせるのか、あるいは伝送ライン５に向かわせるのかを切り替える。このような構成をとることで、光源２からの光を捨てることなく、使用するポートに入力することができる。
【００８２】
以下、第２実施形態の光デバイス１Ｃについて図面に基づいて説明する。
【００８３】
図１１〜１３に示すように、光デバイス１Ｃは、基板１０、低屈折率部２０、第１コア５１、および第２コア５２を備える。
図１１に示すように、第１コア５１および第２コア５２は、互いの中心軸が平行になるように、低屈折率部２０内に形成されている。第１コア５１および第２コア５２は、平面視において互いに同様の形状を有している。第１コア５１および第２コア５２は、横方向に間隔を空けた状態で、長手方向に沿って並設されている。
【００８４】
第１コア５１は、第１ポート５１ａ、第１直線部５１ｂ、第１テーパ部５１ｃ、第１平行部５１ｄ、第２テーパ部５１ｅ、第２直線部５１ｆ、および第２ポート５１ｇを有する。第１ポート５１ａ、第１直線部５１ｂ、第１テーパ部５１ｃ、第１平行部５１ｄ、第２テーパ部５１ｅ、第２直線部５１ｆ、および第２ポート５１ｇは、上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。
【００８５】
第２コア５２は、第３ポート５２ａ、第３直線部５２ｂ、第３テーパ部５２ｃ、第２平行部５２ｄ、第４テーパ部５２ｅ、第４直線部５２ｆ、および第４ポート５２ｇを有する。第３ポート５２ａ、第３直線部５２ｂ、第３テーパ部５２ｃ、第２平行部５２ｄ、第４テーパ部５２ｅ、第４直線部５２ｆ、および第４ポート５２ｇは、上流側から下流側に向かって、この順に配置されている。
【００８６】
本実施形態では、光デバイス１Ｃのうち、長手方向において、第１、第３直線部５１ｂ、５２ｂが配置されている範囲を導入部Ｐ１といい、第１、第３テーパ部５１ｃ、５２ｃが配置されている範囲を切替部Ｐ２といい、第１、第２平行部５１ｄ、５２ｄが配置されている範囲を結合部Ｐ３という。
【００８７】
第１ポート５１ａおよび第３ポート５２ａは、光デバイス１Ｃにおける上流側の端部に位置している。第３ポート５２ａは、光源２に接続される。横方向における各直線部５１ｂ、５１ｆ、５２ｂ、５２ｆの幅は、長手方向で一定である。各直線部５１ｂ、５１ｆ、５２ｂ、５２ｆの幅は、第１コア５１内または第２コア５２内に光を閉じ込めるために充分な大きさに設定されている。
【００８８】
第１テーパ部５１ｃの上流側端部は、第１直線部５１ｂの下流側端部に段差なく連なっている。第３テーパ部５２ｃの上流側端部は、第３直線部５２ｂの下流側端部に段差なく連なっている。横方向における第１、第３テーパ部５１ｃ、５２ｃの幅は、下流側に向かって漸次小さくなっている。第１テーパ部５１ｃの下流側端部は、第１平行部５１ｄの上流側端部に段差なく連なっている。第３テーパ部５２ｃの下流側端部は、第２平行部５２ｄの上流側端部に段差なく連なっている。
【００８９】
平行部５１ｄ、５２ｄの横方向における幅は、直線部５１ｂ、５１ｆ、５２ｂ、５２ｆよりも小さい。第１平行部５１ｄの下流側端部は、第２テーパ部５１ｅの上流側端部に段差なく連なっている。第２平行部５２ｄの下流側端部は、第４テーパ部５２ｅの上流側端部に段差なく連なっている。横方向における第２、第４テーパ部５１ｅ、５２ｅの幅は、下流側に向かうに従って漸次大きくなっている。第２テーパ部５１ｅの下流側端部は、第２直線部５１ｆの上流側端部に段差なく連なっている。第４テーパ部５２ｅの下流側端部は、第４直線部５２ｆの上流側端部に段差なく連なっている。
【００９０】
第２ポート５１ｇおよび第４ポート５２ｇは、光デバイス１Ｃにおける下流側の端部に位置している。第２ポート５１ｇは伝送ライン５に接続され、第４ポート５２ｇはテスト用ポート４に接続される。
各テーパ部５１ｃ、５２ｃ、５１ｅ、５２ｅの横方向を向く両側面は、長手方向に対して一定角度で直線状に傾斜している。各テーパ部５１ｃ、５２ｃ、５１ｅ、５２ｅの横方向における幅は、結合部Ｐ３（平行部５１ｄ、５２ｄ）に向かうに従って漸次小さくなっている。
【００９１】
低屈折率部２０には、低屈折率部２０の上面から基板１０に向けて窪む溝２１が形成されている。図１３に示すように、溝２１は、低屈折率部２０を上下方向に貫通し、基板１０の凹部１１に連通している。図１１に示すように、溝２１は長手方向に延びている。溝２１は、長手方向において、第１、第３テーパ部５１ｃ、５２ｃの上流側端部から第２、第４テーパ部５１ｅ、５２ｅの下流側端部にかけて延びている。これにより、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３には、溝２１が含まれている。
図１３に示すように、溝２１は、コア５１、５２の中心軸と平行に形成されている。溝２１は、横方向において、第１コア５１と第２コア５２との間に位置している。
【００９２】
次に、溝２１内に樹脂Ｒが充填された状態の光デバイス１Ｃについて、図１４、１５を用いて説明する。
図示の例では、溝２１の長手方向全長にわたって樹脂Ｒが充填されている。図１５に示すように、樹脂Ｒは、低屈折率部２０の上面および下面にはみ出すように充填されている。低屈折率部２０の下面の樹脂Ｒは、基板１０の凹部１１の内部空間にも進入しているが、基板１０とは接していない。このため、樹脂Ｒと基板１０との間には、樹脂Ｒよりも屈折率の低い空気層が存在する。
【００９３】
次に、以上のように構成された光デバイス１Ｃの作用について説明する。
【００９４】
まず、図１１〜１３に示すように、溝２１に樹脂Ｒが充填されていない状態における光デバイス１Ｃの作用について説明する。なお、以下の説明では、光Ｌが第２コア５２の第３ポート５２ａに入射する場合について説明するが、他のポート５１ａ、５１ｇ、５２ｇに光Ｌを入射させても同様に作用する。
【００９５】
光システム１００Ｂの検査時に、光源２から光Ｌが出射されると、この光Ｌが第２コア５２の第３ポート５２ａに入射する。光デバイス１Ｃの導入部Ｐ１では、第３直線部５２ｂが充分な幅を有しているため、光Ｌに対する閉じ込めは強く作用し第２コア５２近傍にモードフィールドが分布する。従って、光Ｌは、第２コア５２に沿って下流側に向けて伝搬する。
【００９６】
光Ｌが切替部Ｐ２に到達すると、第３テーパ部５２ｃの幅が徐々に狭くなるために、光Ｌは低屈折率部２０に向けてしみだす。低屈折率部２０に広がった光Ｌは、隣接する５１ｄとは低屈折率の溝２１により隔てられているため、モードフィールドは５１ｄまでは広がらず、下流側に進む。
図１１では、モードフィールドＭのパワー分布を曲線によって模式的に表している。図１１に示すように、結合部Ｐ３におけるモードフィールドＭのパワー分布は、光Ｌの伝搬方向において略一定となっている。このように、樹脂Ｒが溝２１内に充填されていない状態では、光Ｌが溝２１を超えて横方向にしみ出すのが抑えられ、光Ｌが第２コア５２近傍でパワーを保ったまま下流側に向けて伝搬する。
【００９７】
結合部Ｐ３を伝搬後、光Ｌは、第２コア５２の第４テーパ部５２ｅへと入射する。第２コア５２の屈折率は低屈折率部２０よりも高く、第４テーパ部５２ｅの幅が下流側に向かうに従って徐々に広がっているため、光Ｌは効率よく第２コア５２に再び結合する。光Ｌは、第２コア５２内を下流側に伝搬し、第４ポート５２ｇからテスト用ポート４に向けて出射される。この光Ｌを検査装置６により検査することで、光システム１００Ｂの動作をテストすることができる。
【００９８】
次に、図１４、１５に示すように、溝２１に樹脂Ｒを充填された状態における光デバイス１Ｃの作用について説明する。
光Ｌが第３ポート５２ａから入射され、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３において低屈折率部２０に広がるまでは、樹脂Ｒが充填されていない場合と同様であるので説明を省略する。
【００９９】
溝２１内に樹脂Ｒが充填された状態では、溝２１内と低屈折率部２０内とで屈折率差が小さくなる。このため、切替部Ｐ２または結合部Ｐ３において、光Ｌの第２コア５２からのしみだしは、低屈折率部２０内に留まらず、樹脂Ｒを超えて隣接する導波路（第２コア５２に対する第１コア５１）にも広がる。すなわち、第１コア５１および第２コア５２は、互いに影響を与える隣接する二つの導波路である、方向性結合器として機能する。方向性結合器では、光の導波方向における長さに応じて、一方の導波路から他方の導波路へと光が移ることになる。導波路の断面構造や、使用する樹脂Ｒの屈折率等に応じて決まる導波路長により、樹脂Ｒを溝２１内に充填させた際には、光を第２コア５２から第１コア５１へと、あるいはその逆方向へと移すことが可能となる。
【０１００】
図１４に示すように、結合部Ｐ３におけるモードフィールドＭのパワー分布は、下流側に向かうに従って第１コア５１側に移動する。より詳しくは、結合部Ｐ３の上流側端部では、パワー分布が第２コア５２の近傍でピークを有する。結合部Ｐ３の導波方向における中央部では、パワー分布が第１コア５１および第２コア５２の近傍でそれぞれピークを有する。これは、第２コア５２から樹脂Ｒを超えてしみだした光Ｌが、第１コア５１に結合するためである。そして、結合部Ｐ３の長さなどを適切に設計し、第１コア５１におけるパワー分布が高まった状態で結合部Ｐ３が終わるようにすることで、光Ｌを効率的に第１コア５１へと移すことができる。このとき、第１コア５１が第２テーパ部５１ｅを有することで、光Ｌをよりスムーズに第１コア５１内に閉じ込めることができる。
【０１０１】
このように、本実施形態の光デバイス１Ｃによれば、溝２１に樹脂Ｒが充填されているか否かによって、光Ｌが第２ポート５１ｇから出射されるのか、あるいは第４ポート５２ｇから出射されるのかを切り替えることができる。従って、光システム１００Ｂの検査時には、溝２１に樹脂Ｒを充填せず、光システム１００Ｂの使用時には溝２１に樹脂Ｒを充填すればよい。これにより、光デバイス１Ｃは、光が出射されるポートをバーポート若しくはクロスポートに切り替えることができ、かつその状態を、電力を消費せずに維持することができる。
【０１０２】
そして、第１コア５１および第２コア５２の屈折率ｎ１、低屈折率部２０の屈折率ｎ２、樹脂Ｒの屈折率ｎ３、および空気の屈折率ｎ４とすると、ｎ１＞ｎ２≧ｎ３＞ｎ４の関係を満たす。このため、第１実施形態と同様に、外部のファイバとの接続に一般的に用いられる材質を、樹脂Ｒとして用いることができる。また、樹脂Ｒの屈折率は、低屈折率部２０の屈折率と一致させる必要はなく、広い範囲から樹脂を選定することができる。従って、光デバイス１Ｃ若しくは光システム１００Ｂの製造を容易にして、また、樹脂Ｒのコストを低減して、製造コストを低減することができる。
さらに、ｎ２≧ｎ３となっているため、ｎ２＜ｎ３の場合と比較して、樹脂Ｒ内に進入した光が、樹脂Ｒ内に閉じ込められにくい。樹脂Ｒ内に光が閉じ込められると、例えば光の導波方向における樹脂Ｒの端部から光が漏れ出ることで、迷光となる場合がある。つまり、ｎ２≧ｎ３とすることでこのような迷光の発生を抑制することができる。
【０１０３】
また、基板１０には、溝２１に連なる凹部１１が形成されている。そして、凹部１１の一部は、横方向における溝２１の外側に位置している。このため、図１５に示すように、樹脂Ｒが溝２１に充填されたときに、樹脂Ｒと基板１０との間に空気層を形成することができる。従って、樹脂Ｒ内を光Ｌが伝搬する際に、空気層によって光Ｌを樹脂Ｒ内により確実に閉じ込めて、光Ｌが基板１０に入射することによる迷光などを抑止し、より効率よく光を通過させることができる。
【０１０４】
光デバイス１Ｃの製造方法は、第１実施形態と同様である。すなわち、溝２１内に樹脂Ｒを充填する充填工程を有している。また、充填工程の前に、第１コア５１または第２コア５２に光を入射させる光入射工程を有する。光入射工程において、品質検査に用いられる導波路（例えばテスト用ポート４）に光を導波させて、光デバイス１Ｃまたは光システム１００Ｂの検査を行うことができる。
【０１０５】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【０１０６】
例えば、光システム１００Ａ、１００Ｂは、光源２またはテスト用ポート４を備えていなくてもよいし、他のデバイスを備えていてもよい。
また、前記実施形態では、長手方向において、切替部Ｐ２および結合部Ｐ３の全長にわたって溝２１および光吸収部４０を形成したが、溝２１および光吸収部４０が配置される範囲は変更してもよい。例えば、光路の切り替えが行われるのは主として結合部Ｐ３であるため、溝２１および光吸収部４０は、少なくとも一部が結合部Ｐ３に位置していればよい。
【０１０７】
また、溝２１および光吸収部４０の横方向における幅は、長手方向で一定に形成されていたが、この幅は不均一であっても良い。例えば、下流側に向かうに従って、溝２１または光吸収部４０の幅が漸次大きくなってもよい。
また、前記実施形態では溝２１に充填された樹脂Ｒが低屈折率部２０の上面や下面にはみ出していたが、樹脂Ｒがはみ出していない構成を採用してもよい。
【０１０８】
また、前記第２実施形態では、２つのコア５１、５２を互いに平行に配置したが、コア５１、５２の形状を変更してもよい。例えば一方のコアを直線状にし、他方のコアの一部が前記一方のコアに近接する、一般的な方向性結合器の形態を採用してもよい。この場合でも、２つのコアの近接する平行部同士の間に溝を配置することで、第２実施形態と同様の作用効果を奏する光デバイスが得られる。
【０１０９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１Ａ〜１Ｃ…光デバイス  １０…基板  １１…凹部  ２０…低屈折率部  ２１…溝  ２１ａ…第１端部  ３１、３３、５１…第１コア  ３１ｃ、３３ｃ、５２ｃ…テーパ部  ３１ｃ１、３３ｃ１、５２ｃ１…第２端部  ３３ｂ…第１直線部  ３３ｄ…接続部  ３３ｆ…第２直線部  ３２、５２…第２コア  ４０…光吸収部  Ｒ…樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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