(57)【要約】      （修正有）【課題】インタポーザ回路の小型性を保ちながら、ポート間クロストークを改善する。【解決手段】光回路２０１との接続面である第１の面と、ファイバブロック２０３との接続面であり第１の接続面と平行に対向する第２の面と、光回路が有する複数の入出力導波路２０４−１〜３およびファイバブロックが有する複数の入出力ファイバ２０６−１〜３と接続される複数の接続導波路２０５−１〜３とを備えたインタポーザ回路において、複数の接続導波路を直線形状とし、複数の接続導波路と第１の面のなす角度θ及び複数の接続導波路と第２の面のなす角度φを同一とした。【選択図】図４
2020126128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入出力導波路を有する光回路と複数の入出力ファイバを有するファイバブロックとの間を接続するインタポーザ回路であって、
前記光回路との接続面である第１の面と、
前記ファイバブロックとの接続面であり、前記第１の面と平行に対向する第２の面と、
前記複数の入出力導波路および前記複数の入出力ファイバと接続された複数の接続導波路と
を備え、
前記複数の接続導波路が直線形状であり、前記複数の接続導波路と前記第１の面のなす角度及び前記複数の接続導波路と前記第２の面のなす角度が同一である、インタポーザ回路。
【請求項２】
前記第１の面に沿った軸をｘ軸とし、前記ｘ軸に直交する軸をｙ軸とし、前記入出力導波路の前記ｘ軸に沿った間隔をｄ［μｍ］としたとき、
前記インタポーザ回路の前記第１の面と前記第２の面との間の前記ｙ軸に沿った長さが、９．８ｄ−７４．４[μｍ]以下である、請求項１に記載のインタポーザ回路。
【請求項３】
複数の入出力導波路を有する光回路と複数の入出力ファイバを有するファイバブロックとの間を接続するインタポーザ回路であって、
前記光回路との接続面である第１の面と、
前記ファイバブロックとの接続面であり、前記第１の面と平行に対向する第２の面と、
前記複数の入出力導波路および前記複数の入出力ファイバと接続された複数の接続導波路と
を備え、
前記第１の面に沿った軸をｘ軸とし、前記ｘ軸に直交する軸をｙ軸とし、前記複数の入出力導波路との接続点付近における前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度が、前記複数の入出力ファイバとの接続点付近における前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度と異なる、インタポーザ回路。
【請求項４】
前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度は０度でなく、前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度は０度である、請求項３記載のインタポーザ回路。
【請求項５】
前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度と前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度との差の大きさが１７．８度より大きい、請求項３に記載のインタポーザ回路。
【請求項６】
前記光回路から前記ファイバブロックへの方位を前記ｙ軸の正とし、前記ｙ軸の正の方位を反時計回りに９０度回転した方位を前記ｘ軸の正としたとき、
前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度の符号が、前記複数の接続導波路と前記ｙ軸のなす角度の符号が異なり、
前記複数の接続導波路のうち前記光回路に光を入力する前記接続導波路のうち少なくとも１つは、両隣に前記複数の接続導波路のうち他の接続導波路が少なくとも１本配置されている、請求項３に記載のインタポーザ回路。
【請求項７】
前記光回路は、送信信号を出力する第１のポート、外部光源の光が入力される第２のポート、及び受信信号が入力される第３のポートがこの順に配列されている、請求項５または６に記載のインタポーザ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン光回路と光ファイバ有するファイバブロックとの接続構造に関し、より詳細には、シリコン光回路とファイバブロックとを接続するためのインタポーザ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報通信技術の発達により、通信容量が増大している。装置あたりの通信容量を増大させるため、より小型・高機能な光モジュールの研究開発が盛んに進められている。
【０００３】
小型・高機能な光モジュールを実現するための有望な技術として、シリコンフォトニクス技術がある。これは導波路コア材料としてシリコン（Si)、クラッド材料として石英ガラス（SiO2)を用いた光回路である。Si導波路はコア−クラッド間の比屈折率差が大きいため、導波路の断面積、最小曲げ半径が他材料による光回路より格段に小さく、高密度集積が可能となる。
【０００４】
Si光回路を実際にモジュール化して使用可能にするためには、入出力用の光ファイバを接続する必要がある。
【０００５】
図1は、Si光回路とその光ファイバ接続構造の模式図である。図1に示すように、Si光回路101に、細径コア光ファイバ104をガラス基板上に整列し固定したファイバブロック102が接続される。光ファイバ104はSi光回路101内の入出力導波路103と接続される。Si光回路101とファイバブロック102の界面で反射した光の再結合を防ぎ反射減衰量を大きくするため、光ファイバ104はその界面に対して傾いて配置される。
【０００６】
シングルモード条件を満たすSi導波路のMFDは数百ｎｍ程度であり、細径コア光ファイバのモードフィールド径（mode-field diameter: MFD)は約4μｍである。シングルモード条件を満たすSi導波路と細径コア光ファイバとを直接接続すると大きな接続損失が発生する。Si導波路側のMFDを拡大して接続損失を下げるため、入出力導波路103の入出力端面近傍にスポットサイズ変換器（Spot Size Converter: SSC）105が設けられる。
【０００７】
さらに細径コア光ファイバ104は、MFDが約10μｍである通常のシングルモードファイバ（SSMF: Standard Single Mode Fiber）107と、MFD変換手段106によって低損失に接続される。MFD変換手段106の例としてはコア拡散（Thermally-diffused Expanded Core: TEC）光ファイバを用いた融着などがある。
【０００８】
以上によって、Si光回路101に対し、SSMF107を用いて光入出力ができるようになる。このように2段階のMFD変換を行う理由は、SSC105ではMFDを数百ｎｍから10μｍまで一気に広げることが困難だからである。
【０００９】
入出力導波路103の入出力端面でのMFDは、SSC105で拡大されているとはいえ、4μｍ程度と小さいため、低損失な接続のためにはファイバブロック102との高精度な位置合わせが求められる。
【００１０】
以上説明した接続方法には以下のような問題がある。
【００１１】
第1に、ファイバブロック102は通常、複数本の光ファイバ104をV字型の溝に沿って配列して作製されるが、V字溝の寸法ばらつきや光ファイバ自体のコア偏心による位置ずれがあるために、全ての光ファイバについて入出力導波路103と精度良く位置を合わせることができず、全ポートの低損失接続を実現できない。第2に、ファイバブロックにおけるファイバ間隔はファイバ外径よりも小さくすることができないため、多ポートの場合はファイバが占める幅が広くなり、Si光回路のサイズ増大を招く。第3に、MFD変換手段106はサイズが大きく、光モジュール全体のサイズが増大する。例えばTEC融着の際に必要となる融着スリーブは長さが少なくとも1cm程度である。
【００１２】
非特許文献１には、比屈折率差（Δ）が1.5%である平面光波回路（Planar Lightwave Circuit: PLC）とSSMF（0.3%Δ）の間に、中間の0.75%ΔPLCを接続用光回路（以下インタポーザ回路という）として挟む構成が開示されている。
【００１３】
このインタポーザ回路はSSMFとSi光回路を接続する場合にも応用可能であり、上記の問題を解消することができる。
【００１４】
インタポーザ回路を用いる利点を整理すれば次の通りである。光回路とインタポーザ回路との間及びファイバとインタポーザ回路との間においてMFDを整合させて低損失接続が可能になるため、MFD変換手段が不要になる（第3の問題の解決）。インタポーザ導波路の位置精度が、ファイバブロック102の位置精度とは異なり、フォトリソグラフィー精度となるため、位置のばらつきが抑えられ、複数ポートにわたって低接続損失が達成される（第1の問題の解決）。また、インタポーザ回路内でピッチ変換ができるため、Si光回路側の導波路ピッチがファイバ外径に制限されず、Si光回路の小型性を維持できる（第2の問題の解決）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】M. Ishii et al., "Low-loss fibre-pigtailed 256 channel arrayed-waveguide grating multiplexer using cascaded laterally-tapered waveguides", Electronics Letters, vol. 37, no. 23, pp. 1401 -1402, 2001
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、インタポーザ回路を用いた接続では、接続点が2箇所に増えるため、第1の接続点（光ファイバ−インタポーザ回路間）で結合しなかった漏れ光が、第2の接続点（インタポーザ回路−Si光回路間）において、意図しない近傍のポートに結合するクロストークが発生してしまうことが問題となる。
【００１７】
満たすべきクロストーク値はアプリケーションによって異なるが、一般的には-45dB以下が要求されることが多い。
【００１８】
低クロストークを実現する一つの方法は、非特許文献１で示されているインタポーザ回路のように、S字導波路によって入力と出力の間に位置オフセットを設けるものである。第1の接続点で漏れた光は直進するが接続導波路に結合した光は漏れ光が無い位置まで導波されて第2の接続点に到達するため、クロストークを回避できる。しかし、後述するようにS字導波路の分だけインタポーザ回路のサイズが増大してしまうため、小型な光モジュールを実現できないという問題がある。
【００１９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、インタポーザ回路を用いたファイバ接続の際に、インタポーザ回路の小型性を保ちながら、ポート間クロストークを改善することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
このような目的を達成するために、本発明の態様は、複数の入出力導波路を有する光回路と複数の入出力ファイバを有するファイバブロックとの間を接続するインタポーザ回路であって、光回路との接続面である第１の面と、ファイバブロックとの接続面であり、第１の面と平行に対向する第２の面と、複数の入出力導波路および複数の入出力ファイバと接続された複数の接続導波路とを備える。
【００２１】
一実施形態に係るインタポーザ回路は、複数の接続導波路が直線形状であり、複数の接続導波路と第１の面のなす角度及び複数の接続導波路と第２の面のなす角度が同一である。
【００２２】
別の実施形態に係るインタポーザ回路は、第１の面に沿った軸をｘ軸とし、ｘ軸に直交する軸をｙ軸とし、複数の入出力導波路との接続点付近における複数の接続導波路とｙ軸のなす角度が、複数の入出力ファイバとの接続点付近における複数の接続導波路とｙ軸のなす角度と異なる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、インタポーザ回路を用いたファイバ接続の際に、インタポーザ回路の小型性を保ちながら、ポート間クロストークを改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】インタポーザ回路を用いない従来のSi光回路と光ファイバとの接続構造を説明するための図である。
【図２】インタポーザ回路を用いた従来のSi光回路と光ファイバとの接続構造を説明するための図である。
【図３】S型のインタポーザ回路におけるクロストーク量を示すグラフである。
【図４】本願発明の一実施形態に係るI型のインタポーザ回路を説明するための図である。
【図５】I型のインタポーザ回路におけるクロストーク量を示すグラフである。
【図６】I型のインタポーザ回路でクロストーク量が-45dBとなるdとL_maxの関係を示すグラグである。
【図７】本願発明の一実施形態に係るJ型のインタポーザ回路を説明するための図である。
【図８】J型のインタポーザ回路におけるクロストーク量を示すグラフである。
【図９】Si光回路の一例である光送受信を説明するための図である。
【図１０】本願発明の一実施形態に係るV型のインタポーザ回路を説明するための図である。
【図１１】V型のインタポーザ回路におけるクロストーク量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似の符号は、同一または類似の要素を示し、繰り返しの説明は省略する。以下の説明における数値例や材料名は例示であり、本願発明は、これに限定されるものではなく、他の数値や材料で実施することができる。
【００２６】
まず、図2を参照して、比較基準としての従来技術であるS字導波路を用いたインタポーザ回路について説明する。以降これをS型と呼ぶ。
【００２７】
図2に示すように、Si光回路201にインタポーザ回路202が接続され、インタポーザ回路202にファイバブロック203が接続される。Si光回路201は入出力導波路204-1〜204-3を有する。インタポーザ回路202はインタポーザ導波路205-1〜205-3を有する。ファイバブロック203に配置される光ファイバはSSMF206-1〜206-3である。Si光回路201の入出力導波路204-1〜204-3の間隔はdである。入出力導波路204-1〜204-3にそれぞれインタポーザ導波路205-1〜205-3が接続される。さらにインタポーザ導波路205-1〜205-3にそれぞれSSMF206-1〜206-3が接続される。
【００２８】
入出力導波路204-1〜204-3の各々に、Si光回路201とインタポーザ回路202の接続面においてMFDをインタポーザ導波路205に合わせるために、SSC207が配置される。同様に、インタポーザ導波路205-1〜205-3の各々に、インタポーザ回路202とファイバブロック203との接続面においてMFDをSSMF206-1〜206-3に合わせるためにSSC208が配置される。
【００２９】
インタポーザ導波路205は、SSC208、S字導波路211、及び安定化領域212を含む。安定化領域212とは、直線導波路であり、S字導波路211で発生するフィールド形状歪みを抑制するためのものである。一般的に曲げ導波路の後にはこのような直線導波路である安定化領域が設けられる。SSC208の長さをL_SSC、安定化領域212の長さをL_STとする。S字導波路211は2つの円弧からなり、図2に示す通り幅をs、曲げ半径をrとする。sとrが与えられれば、S字導波路211の形状は一意に定まる。
【００３０】
Si光回路201とインタポーザ回路202との接続面は、インタポーザ回路202とファイバブロック203との接続面と平行に対向している。
【００３１】
Si光回路201とインタポーザ回路202との接続面に沿ってx軸を取り、x軸と直交するy軸を取る。ｘ軸とｙ軸の交点を、インタポーザ導波路205-2と入出力導波路204-2との接続点にとり、原点（x=0, y=0）とする。光回路201からファイバブロック203への方位をｙ軸の正とし、ｙ軸の正の方位を反時計回りに９０度回転した方位をｘ軸の正とする。インタポーザ回路202の、y軸に沿った長さをLとする。インタポーザ導波路205-1がy=0においてy軸となす角度をθ、y=Lにおいてy軸となす角度をφとする。なお角度は図中で反時計回りを正とし、時計回りを負とする。
【００３２】
いま、SSMF206-2に右方から光が入力されたとする。この光は理想的にはインタポーザ導波路205-2を介して入出力導波路204-2にのみ伝搬することが望ましいが、実際には入出力導波路204-1や204-3に一部クロストークとして伝搬してしまう。このクロストーク量は次のように計算できる。
【００３３】
SSMF206-2から入力された光のインタポーザ導波路205-2への結合率をηとすると、結合しなかった（１−η）の割合の光が、その点から光の閉じ込めがなくなって自由空間伝搬する。ただし光の閉じ込めがなくなるのはxy平面内だけであり、紙面垂直方向には閉じ込められたままであるとする。この光が入出力導波路204-1、204-3にどの程度結合するかを計算すればよい。
【００３４】
SSMF206-2からインタポーザ回路202内に自由空間伝搬する漏れ光をガウシアンビームで近似する（図2において一点破線209で示す）。また、入出力導波路204-1、204-3の受光プロファイルもガウシアンビームであると近似する（図2において二点鎖線210で示す）。
【００３５】
入出力導波路204とインタポーザ導波路205の接続点におけるビーム径をω1とする。同様に、インタポーザ導波路205とSMMF206の接続点におけるビーム径をω2とする。ここにビーム径とはMFDの半値をいう。
【００３６】
計算条件として、ω1＝2μｍ、ω2＝5μｍ、θ＝φ＝10°、L_SSC＝700μm、L_ST＝300μm、r＝1000μm、η＝-1dB、d＝100μmを置く。また、簡単のため伝搬媒質の屈折率は一様に1.45と近似する。また、満たすべきクロストーク基準値を-45dBとする。
【００３７】
位置x＝-d＝-100μmにある入出力導波路204-3へのクロストークが、-45dBとなるようなS字導波路の幅sを計算すると、s＝76.3μmとなる。このとき、インタポーザ回路202の長さLは1531μmとなる。
【００３８】
図3に、入出力導波路204が位置xに位置するときの、xに対するクロストーク量のグラフを示す。S字導波路211によってビーム中心がxの正側にずれていることが分かる。これによって、入出力導波路204-3へのクロストークは-45dBに到達しているが、他方入出力導波路204-1へのクロストークは-22.1dBであり基準に満たない。
【００３９】
（第1の実施形態）
次に、図4を参照して本発明の第1の実施形態に係るインタポーザ回路を説明する。
本実施形態によれば、図2を参照して上述したS型のインタポーザ回路に比べ、サイズを小型であり、x正負両側のポートに対してクロストークを低減するインタポーザ回路が実現可能である。
【００４０】
図4に示すように、本実施形態においても図2を参照して上述したのと同様に、Si光回路201にインタポーザ回路202が接続され、インタポーザ回路202にファイバブロック203が接続される。Si光回路201及びファイバブロック203の構成、入出力導波路204-1〜204-3とインタポーザ導波路205-1〜205-3の接続関係、並びにインタポーザ導波路205-1〜205-3とSSMF206-1〜206-3との接続関係は、図2を参照して上述したのと同様である。
【００４１】
本実施形態のインタポーザ回路202は、インタポーザ導波路205-1〜205-3が直線形状である。以降、このようなI字状のインタポーザ導波路を有するインタポーザ回路をI型と称することにする。
【００４２】
I型では、SSC208は必要であるが、s字導波路211を構成する曲げ導波路が存在しないため安定化領域212は不要である。
【００４３】
I型では、長さLが与えられれば、インタポーザ導波路205の形状は一意に定まり、ガウシアンビーム209と210の位置関係が定まるので、クロストーク計算をすることができる。
【００４４】
計算条件として、S型と同じように、ω1＝2μｍ、ω2＝5μｍ、θ＝φ＝10°、L_SSC＝700μｍ、η＝-1dBとする。
【００４５】
同様に入出力導波路204-3へのクロストークが-45dBとなるようなLを計算すると、L＝906μｍとなる。この値はSSC208の長さL_SSCを上回っているから、SSC208を設けるのに支障はない。
【００４６】
図5に、L＝906μｍの場合と、比較のためL＝1000μｍの場合の、入出力導波路204が位置xに位置するときの、xに対するクロストーク量のグラフを示す。
【００４７】
L＝1000μｍではクロストークは-38.9dBであり、-45dBの基準を満たせていないが、L＝906μｍまで短くすれば、-45dBを達成できる。これはすなわち、ビームがx軸に到達したとき、隣接ポートに-45dB以上結合するほどにはビームが広がっていないことを示している。
【００４８】
また、x＝100μｍにある入出力導波路204-1に対しても-48.8dBと低クロストークを達成できている。これはS型と異なり、ビームのピーク位置をずらすのではなくLを短くすることによってクロストークを下げる原理による。さらに外側にポートがあっても問題ないことは言うまでもない。
【００４９】
次に、入出力導波路204-1〜204-3の間隔dが変わった場合にこのLの最大値（L_maxとする)を簡易的に決定する方法について示す。入出力導波路204-1〜204-3の間隔dが狭ければLをより短くする必要があり、dとL_maxとはほぼ線形関係にある。
【００５０】
図6にクロストーク-45dBを実現するためのdとL_maxの関係を示す。関係式はどちらも単位をμｍとして
L_max＝9.8d-74.4
で近似できることが分かった。この式で表されるL_maxよりLを小さく設計すれば、クロストーク-45dB以下が達成できる。
【００５１】
また、要求クロストーク値が変われば当然L_maxも変わる。より低いクロストークが要求されるほど、L_maxは小さくなる。クロストーク値が-55dBと-35dBの場合のdとL_maxの関係はそれぞれ
L_max＝13.7d-159.0  （-35dBの場合）
L_max＝8.1d-50.6  （-55dBの場合）
となる。
【００５２】
このように、I型のインタポーザ回路を用いてLを所定の値より短く設計すれば、S型よりも小型であり、x正負両側に対して低クロストークなインタポーザ回路を構成可能である。
【００５３】
ただし、dの値、要求クロストーク値によっては、L_maxがL_SSCを下回ってしまい、実現不可能になってしまうケースが考えられる。この場合はI型を用いることができない。
【００５４】
（第2の実施形態）
次に、図7を参照して本発明の第2の実施形態に係るインタポーザ回路を説明する。
【００５５】
図7に示すように、本実施形態においても図2を参照して上述したのと同様に、Si光回路201にインタポーザ回路202が接続され、インタポーザ回路202にファイバブロック203が接続される。Si光回路201及びファイバブロック203の構成、入出力導波路204-1〜204-3とインタポーザ導波路205-1〜205-3の接続関係、並びにインタポーザ導波路205-1〜205-3とSSMF206-1〜206-3との接続関係は、図2を参照して上述したのと同様である。
【００５６】
図7に示す本実施形態のインタポーザ回路と図4を参照して上述したI型のインタポーザ回路との違いは、θ＝10°に対してφ＝0°となっている点である。必然的にインタポーザ導波路205-1〜205-3は曲げ導波路を含むことになる。このようなJ字状のインタポーザ導波路を有するインタポーザ回路をＪ型と称することにする。
【００５７】
インタポーザ導波路205は、SSC208、曲げ導波路701、及び安定化領域212を含む。
曲げ導波路701の形状は、曲げ角はθ、半径はrの円弧となる。
計算条件として、これまでと同じように、ω1＝2μｍ、ω2＝5μｍ、L_SSC＝700μｍ、L_ST＝300μｍ、r＝1000μｍ、η＝-1dBとする。
【００５８】
図8に、入出力導波路204が位置xに位置するときの、xに対するクロストーク量のグラフを示す。
【００５９】
入出力導波路204-3に対するクロストークは-57.7 dBとなっており、基準をクリアしている。この時のLは1169μｍであり、S型のインタポーザ回路よりも短く構成できることが分かる。
【００６０】
S型のインタポーザ回路では位置ずれのみを用いてクロストークを下げていたが、本実施形態のJ型のインタポーザ回路では位置ずれに加えて角度ずれも結合率の低下に寄与するため、小型のインタポーザ回路を構成可能である。
【００６１】
このように、J型を用いればS型よりも小型に、低クロストークなインタポーザ回路を構成可能である。
【００６２】
また、J型はφ＝0°であるため、ファイバブロック203の研磨角度ずれに対してファイバ間隔の誤差が出にくいという利点もある。すなわち、φが10°であるI型の場合、ファイバブロック203の、インタポーザ回路202と接続される面の角度が0.5°だけ加工誤差でずれてしまった場合、ファイバ間隔は約0.16%変わる。しかしφが0°である場合、同じ0.5°の加工ずれに対するファイバ間隔変動は約0.004%にとどまる。
【００６３】
J型は、S型と同様にx正側についてはクロストークを下げられないことから、入出力導波路204-1へのクロストークが高くてもよい場合か、あるいは入出力導波路204-1がない（x負側にしか隣接導波路がない）場合に好適である。
【００６４】
（第3の実施形態）
次に、参照して本発明の第3の実施形態について説明する。
【００６５】
図9は、光送受信回路901、すなわち光送受信を行うSi光回路の模式図を表す。光送受信回路901は、Si光回路201の一例である。光送受信回路901は、3つの入出力導波路902-1〜902-3と、受信部904と、送信部905と、入力が入出力導波路902-2と接続され、2つの出力がそれぞれ受信部904及び送信部905に接続された光分岐回路903とを備える。図9における矢印は光の進行方向を示す。
【００６６】
入出力導波路902-2はLOポートと称し、コヒーレント受信のための局発光（LO光）が入力されるポートである。LO光は光分岐回路903で2分岐され、その一方が受信部904へ入力される。受信部904は90°光ハイブリッド、フォトディテクタ等を含む。
【００６７】
入出力導波路902-3はRxポートと称し、受信する変調信号が入力されるポートである。Rxポートからの受信光は受信部904へ送られ、LOポートからのLO光を用いて受信される。
【００６８】
入出力導波路902-1はTxポートと称し、送信信号を送出するポートである。光分岐回路903で分岐したもう一方の光は、変調器等を含む送信部905へ送られ、変調されて送信信号としてTxポートから送出される。
【００６９】
LO光を分岐して送信部905と受信部904へ入力する構造上、3つの入出力導波路902-1〜902-3の並びは、LOポートが、中央に配置される、すなわちTxポートとRxポートとの間に配置されるのが望ましい。そうでない配置の場合は、余計な導波路交差が必要となるか、チップ端から送信部905または受信部904へ至る導波路パスの長さが非常に長くなってしまい、損失が増大してしまう不都合がある。
【００７０】
したがって、LOポート（入出力導波路902-2）へ光を入力する際の、Txポート（入出力導波路902-1）へのクロストーク及びRxポート(入出力導波路902-3）へのクロストークの双方を考慮した設計が必要となる。
【００７１】
Txポートへのクロストーク及びRxポートへのクロスポートを比較すると、Rxポートへのクロストークの方がより条件が厳しい。LO光は、送信信号を高強度で出力するために、強度が非常に高い。一方、Rxポートに入力される光は伝送によって減衰した信号光であり、強度が弱い。したがって、わずかなクロストークであっても受信信号のSN比を著しく劣化させてしまうからである。典型例を挙げれば、LO光の強度を+18dBm、受信光の強度を-20dBmとすると、SN比を15dB確保するためにはクロストークを-53dB未満に抑えることが必要になる。
【００７２】
以上説明したように、光送受信回路901においては、LOポートからのLO光のTxポートへのクロストーク及びLOポートからのLO光のRxポートへのクロストークの双方を低く抑え、かつLOポートからのLO光のRxポートへのクロストークをより選択的に抑えることが求められる。ここでは、Txポートへのクロストークに対して満たすべき値を-45dB以下、Rxポートへのクロストークに対して満たすべき値を-53dB以下と仮定する。
【００７３】
このような場合には、S型のインタポーザ回路及びJ型のインタポーザ回路は片側のクロストークが高いため用いることがでない。また、I型のインタポーザ回路でも片側の隣接ポートを特に低クロストークにする構成は実現できない。本発明第3の実施形態に係るインタポーザ回路は、両側の隣接ポートへのクロストークの双方を低く抑え、かつ片側のポートへのクロストークをより選択的に抑える必要がある場合に好適なインタポーザ回路である。
【００７４】
図10に、本実施形態に係るインタポーザ回路の構成を示す。図7に示すように、本実施形態においても図2を参照して上述したのと同様に、Si光回路201にインタポーザ回路202が接続され、インタポーザ回路202にファイバブロック203が接続される。Si光回路201及びファイバブロック203の構成、入出力導波路204-1〜204-3とインタポーザ導波路205-1〜205-3の接続関係、並びにインタポーザ導波路205-1〜205-3とSSMF206-1〜206-3との接続関係は、図2を参照して上述したのと同様である。
【００７５】
本実施形態においてはθ＝10°に対してφ＝-10°となっている。インタポーザ導波路205-1〜205-3はそれぞれV字状になっている。このようなV字状のインタポーザ導波路を有するインタポーザ回路をV型と称することにする。
【００７６】
インタポーザ導波路205は、SSC208、曲げ導波路1001、及び安定化領域212を含む。
曲げ導波路1001の形状は、曲げ角は|θ-φ|、半径はrの円弧となる。
計算条件として、これまでと同じように、ω1＝2μｍ、ω2＝5μｍ、L_SSC＝700μｍ、L_ST＝300μｍ、r＝1000μｍ、η＝-1dBとする。
【００７７】
図11に、入出力導波路204が位置xに位置するときの、xに対するクロストーク量のグラフを示す。
【００７８】
入出力導波路204-3に対するクロストークは-98.3dBとなっており、目標値-53dBを大きく下回ることに成功している。また入出力導波路204-1に対するクロストークも、-52.1dBと-45dBをクリアしている。
【００７９】
この時Lは1332μｍであり、I型のインタポーザ回路やJ型のインタポーザ回路よりやや大きいものの、S型のインタポーザ回路よりも短く構成できることが分かる。
【００８０】
V型のインタポーザ回路では、入出力の角度差がJ型のインタポーザ回路よりも大きくなり、結合率がx軸全域で大幅に下がったことによって、入出力導波路204-3がビームのピーク位置にほぼ一致しているにもかかわらずクロストーク基準をクリアできている。
【００８１】
クロストークの最大値は入出力の角度差|θ-φ|が大きいほど小さくなる。クロストークの最大値が-45dBとなる角度差は約17.8°である。つまりθ=8.9°、φ=−8.9°でもx軸全域でクロストーク<-45dBは満たされることになる。
【００８２】
このように、V型のインタポーザ回路は、従来のS型のインタポーザ回路より小型であり、x軸正負両側に対して低クロストークが達成でき、特に片側を選択的に超低クロストークにすることができる。
【００８３】
以上、第1〜第3の実施形態（I型、J型、V型）のインタポーザ回路と従来技術（S型）のインタポーザ回路のサイズとクロストークの計算結果を比較した表を以下に示す。○は-45dBをクリアしている、◎は-53dBをクリアしている、×はそのどちらでもないことを示す。
【００８４】
【表１】
2020126128.tif 000003
【００８５】
また、以上説明したJ型のインタポーザ回路が有する曲げ導波路701およびV型のインタポーザ回路が有する曲げ導波路1001について、円弧形状であるとして説明したが、クロソイドカーブ形状の導波路を用いることもできる。クロソイドカーブ形状の導波路を用いるとより低損失に光を伝搬させることができる。
【符号の説明】
【００８６】
101, 201  シリコン光回路
102, 203  フィアバブロック
103, 204  入出力導波路
104  細径コア光ファイバ
105, 207, 208  スポットサイズ変換器
106  モードフィールド径変換手段
107, 206  シングルモードファイバ
202  インタポーザ回路
205  インタポーザ導波路
209, 210  ガウシアンビーム
211  Ｓ字導波路
212  安定化領域
701, 1001  曲げ導波路
901  光送受信回路
902  入出力導波路
903  光分岐回路
904  受信部
905  送信部
【図１】
2020126128.tif 000004
【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】
2020126128.tif 000010
【図８】
2020126128.tif 000011
【図９】
2020126128.tif 000012
【図１０】
2020126128.tif 000013
【図１１】
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