(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の多モード干渉カプラと、
前記第一の多モード干渉カプラと接合している第二の多モード干渉カプラとを有し、
前記第一の多モード干渉カプラは、
一側に第一ポートと第二ポートとを有し、
他側に第三ポートと第四ポートとを有し、
前記第二の多モード干渉カプラは、
一側に第五ポートと第六ポートとを有し、
他側に第七ポートと第八ポートとを有し、
前記第三ポートと前記第五ポートとが接合しており、
前記第四ポートと前記第六ポートとが接合しており、
前記第二ポートには第一光吸収部が接続されており、
前記第七ポートには第二光吸収部が接続されており、
前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとの接合部に前記第一の多モード干渉カプラまたは前記第二の多モード干渉カプラを伝播した光を反射する反射境界が設けられており、
前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとで、光導波路の材料または構造が異なり、
前記第一ポートから入射した光は、前記第一の多モード干渉カプラを１回通過することにより、前記第三ポートと前記第四ポートにそれぞれ等しく強度分配され、また、前記第八ポートから入射した光は、前記第二の多モード干渉カプラを１回通過することにより、前記第五ポートと前記第六ポートにそれぞれ等しく強度分配され、前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとは、強度等分配の箇所が同じであり、
前記第一ポートから入射し、前記第一の多モード干渉カプラを１回通過し、前記反射境界を透過した光は、前記第二の多モード干渉カプラを１回通過し、前記第八ポートから出力され、
前記第一ポートから入射し、前記第一の多モード干渉カプラを１回通過し、前記反射境界で反射された光は、前記第一の多モード干渉カプラをさらに１回通過し、前記第二ポートに結合し、前記第一光吸収部に導かれ吸収され、
前記第八ポートから入射し、前記第二の多モード干渉カプラを１回通過し、前記反射境界を透過した光は、前記第一の多モード干渉カプラを１回通過し、前記第一ポートから出力され、
前記第八ポートから入射し、前記第二の多モード干渉カプラを１回通過し、前記反射境界で反射された光は、前記第二の多モード干渉カプラをさらに１回通過し、前記第七ポートに結合し、前記第二光吸収部に導かれ吸収される光ジョイント。
【請求項２】
前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとが異なる材料で形成されている請求項１に記載の光ジョイント。
【請求項３】
前記第一の多モード干渉カプラが化合物半導体系材料で構成され、前記第二の多モード干渉カプラが石英系材料で構成されている請求項２に記載の光ジョイント。
【請求項４】
前記第一の多モード干渉カプラが化合物半導体系材料で構成され、前記第二の多モード干渉カプラがシリコン系材料で構成されている請求項２に記載の光ジョイント。
【請求項５】
前記第一の多モード干渉カプラがシリコン系材料で構成され、前記第二の多モード干渉カプラが石英系材料で構成されている請求項２に記載の光ジョイント。
【請求項６】
前記接合部に充填剤が充填されている請求項１乃至５いずれかに記載の光ジョイント。
【請求項７】
前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとが異なる構造で形成されている請求項１乃至６いずれかに記載の光ジョイント。 
【請求項８】
前記第一の多モード干渉カプラが埋め込み導波路構造で構成され、前記第二の多モード干渉カプラがリブ導波路構造で構成されている請求項７に記載の光ジョイント。
【請求項９】
前記第一の多モード干渉カプラがリブ導波路構造で構成され、前記第二の多モード干渉カプラがハイメサ導波路構造で構成されている請求項７に記載の光ジョイント。
【請求項１０】
前記第一の多モード干渉カプラが埋め込み導波路構造で構成され、前記第二の多モード干渉カプラがハイメサ導波路構造で構成されている請求項７に記載の光ジョイント。
【請求項１１】
前記第一の多モード干渉カプラがアクティブ領域で構成され、前記第二の多モード干渉カプラがパッシブ領域で構成されている請求項７乃至１０いずれかに記載の光ジョイント。
【請求項１２】
前記第一、二の多モード干渉カプラがいずれもパッシブ領域で構成されている請求項１乃至１０いずれかに記載の光ジョイント。
【請求項１３】
前記第一光吸収部および前記第二光吸収部は、光減衰器である請求項１乃至１２いずれかに記載の光ジョイント。
【請求項１４】
前記第一光吸収部および前記第二光吸収部には、外部と電気的な接続を行う配線が接続されていない請求項１乃至１２いずれかに光ジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
光部品パッケージの小型化、高機能化に対する要求は年々高まっており、それに伴い光デバイスの集積化が進んでいる。そのためには、光デバイスの集積方法、選定材料、素子構造について検討することが必要である。【０００３】
まず、レーザ等の発光素子に波長可変フィルタや変調器といった異機能素子を集積する場合、それぞれの機能素子の材料をそれぞれの特徴に応じて最適なもので構成することが望ましい。光デバイスに用いる材料としては、化合物半導体系、シリコン系、石英系がある。【０００４】
次に、材料のうちで、化合物半導体を一部領域あるいは全領域に用いる機能素子では、素子サイズ、高速応答性、信頼性等の観点から、それぞれの機能素子の構造をそれぞれの特徴に応じて最適なもので構成することが望ましい。構造には、コア構造と導波路構造がある。【０００５】
まず、コア構造について説明する。コア構造には、目的の波長での光利得を得るためにバンドギャップエネルギーの小さい層をもつアクティブ領域と、バンドギャップエネルギーが大きい層をもつパッシブ領域とに分けることができる。バンドギャップは層厚、結晶組成比、結晶組成比に起因する結晶ひずみにより調整できる。また、アクティブ領域、パッシブ領域は、それぞれ、構成する原子材料の種類を変えることで物性を異にすることができる。【０００６】
次に、導波路構造について説明する。光デバイスによく使われる導波路構造には大きく分けてハイメサ導波路構造、リブ導波路構造、埋め込み導波路構造の３種類がある（図７）。【０００７】
図７（ａ）は、ハイメサ導波路構造の一例を示す模式図である。図７（ａ）で示すように、基板１０上に、クラッド１１とクラッド１１に挟まれたコア１２とからなるメサ形状の積層が形成されている。ハイメサ導波路構造は、導波路の脇の部分がコア構造の上下にわたって空気や誘電体といった低屈折率材料に置き換わった形状をしている。そのため、半導体と低屈折率材料との屈折率コントラストが大きく、導波路を急峻に曲げても放射損失が増大しにくいという特徴がある。そこで、ハイメサ導波路構造は、曲がり導波路を多用するデバイスを省サイズで形成するのに用いられる。また、ハイメサ導波路の両脇を低屈折率、すなわち低誘電率な材料で充填することにより、電気容量を低減することができる。このとき、信号変調時の容量部分の充電時間が短くてすむため、高速動作が必要なデバイスにも用いられる。【０００８】
図７（ｂ）は、リブ導波路構造の一例を示す模式図である。図７（ｂ）で示すように、基板１０上に、クラッド１１とクラッド１１に挟まれたコア１２とからなる積層が形成され、コア１２の上部に形成されたクラッド１１がメサ状に形成されている。リブ導波路構造は、コア構造よりも上側のクラッド層が空気や誘電体といった低屈折率材料に置き換わった形状をしている。この構造は、導波路形成のためにコア構造を加工していないため、格子欠陥が生じにくい。その結果、電流注入による局在的な温度上昇が生じても素子劣化につながるような格子欠陥の増大もまた起こりにくく、信頼性が良好である。そこで、リブ導波路構造は、電流注入を伴うレーザ、ＬＥＤ、光増幅器といった利得素子によく用いられる。【０００９】
図７（ｃ）は、埋め込み導波路構造の一例を示す模式図である。図７（ｃ）で示すように、基板１０上に、クラッド１１とクラッド１１に埋め込まれたコア１２とが形成されている。埋め込み導波路構造は導波路の脇の部分がコア構造よりも屈折率の小さい半導体材料に置き換えられた形状をしている。この構造は、導波路形成のための加工により生じたダメージを結晶再成長により回復させているため、格子欠陥が生じにくい。その結果、リブ導波路と同様に、電流注入による局在的な温度上昇が生じても素子劣化につながるような格子欠陥の増大もまた起こりにくく、信頼性が良好である。そこで、埋め込み導波路構造は、電流注入を伴うレーザ、ＬＥＤ、光増幅器といった利得素子によく用いられる。また埋め込み導波路構造は、工程が複雑という欠点はあるが、リブ導波路構造よりもキャリア閉じ込めがよく、ハイメサ導波路構造のように、剥き出しの半導体側面を介したリーク電流も発生しにくい。そのため、レーザに適用した場合、しきい値を低くし、かつ、高効率に動作させることができる。【００１０】
どのような素子にも最適となるような導波路構造やコア構造は存在しない。したがって、集積素子全体としての性能を向上させるためには、各素子に適した導波路構造やコア構造を用いることが重要である。【００１１】
２種類のコア構造のモノリシック集積の手法の１つとして、コア構造の１部分をドライエッチング等により加工し、新たに別のコア構造を、Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ（ＭＯＶＰＥ）法やＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ（ＣＢＥ）法等の結晶成長により形成する公知のバットジョイント技術がある（特許文献１）。【００１２】
導波路構造については、それぞれが大きく異なる断面形状であるため、導波モードの電界分布も異なっており、直接接続すると、前記導波モードの電界分布の不整合成分の一部が反射戻り光となる。反射戻り光はレーザの雑音の原因となり、相対的な戻り光量が１０−６程度ときわめてわずかであっても特性の変化が生じる。具体的には、光出力、発振モード数、発振スペクトル、雑音強度、変調時の応答出力波形が変化する。関連する技術として、たとえば、非特許文献１のようなものがある。この方法では、ハイメサ構造−埋め込み構造の境界部において導波モードの電界分布を互いに整合するように導波路幅を調整し、境界近傍の導波路の形状をテーパ状に徐々に変化させる。こうすることにより、導波モードの急峻な変化を抑え、反射戻り光を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平１１−８７８４４
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｊ．Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２３（１２），ｐｐ．４２０７−４２１４，２００５
【発明の概要】
【００１５】
しかしながら、上記文献記載の光ジョイントには以下の問題がある。
【００１６】
まず第１に、異なる導波路構造同士の接続については、実用上十分な反射率低減に至っていない。この原因は、前記ハイメサ導波路構造、リブ導波路構造、埋め込み導波路構造がそれぞれ大きく異なる断面構造をもつため、各導波路の導波モードの電界分布を完全に揃えることが設計上困難だからである。また、それぞれの導波路構造が別々の工程で形成されることが多いため、露光等の位置ずれにより境界部の導波路にずれが生じ、これが反射戻り光の原因となることもある。
【００１７】
第２に、異なるコア構造同士を接続するＢＪ（バットジョイント）技術についても、実用上十分な反射率低減に至っていない。この原因は、高精度なエッチングと結晶再成長技術が必要であるため、形状制御が困難であることに起因する。したがって、ＢＪで反射戻り光が形成されることとなる。
【００１８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、反射戻り光が形成される反射境界が存在する光ジョイントにおいて、発生する反射戻り光の素子特性への影響を抑制できる技術を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明によれば、第一の多モード干渉カプラと、
前記第一の多モード干渉カプラと接合している第二の多モード干渉カプラとを有し、
前記第一の多モード干渉カプラは、
一側に第一ポートと第二ポートとを有し、
他側に第三ポートと第四ポートとを有し、
前記第二の多モード干渉カプラは、
一側に第五ポートと第六ポートとを有し、
他側に第七ポートと第八ポートとを有し、
前記第三ポートと前記第五ポートとが接合しており、
前記第四ポートと前記第六ポートとが接合しており、
前記第二ポートには第一光吸収部が接続されており、
前記第七ポートには第二光吸収部が接続されており、
前記第一の多モード干渉カプラと前記第二の多モード干渉カプラとの接合部に前記第一の多モード干渉カプラまたは前記第二の多モード干渉カプラを伝播した光を反射する反射境界が設けられている光ジョイント
が提供される。
【００２０】
本発明によれば、反射境界で発生した反射戻り光を光吸収領域に導くことにより、集積した他の素子に対する反射戻り光の影響を抑制することができる。これにより、残留反射が抑制されていながら、各領域に最適な材料、導波路構造、コア構造を配した光集積デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【００２２】
【図１】第１の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図２】第２の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図３】第３の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図４】第４の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図５】第５の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図６】第６の実施の形態の光ジョイントの平面図である。
【図７】導波路構造を説明する図である。
【図８】実施の形態の光ジョイントの動作を説明する図である。
【図９】光ジョイントのシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態の光ジョイント１の平面図である。光ジョイント１は、２×２ＭＭＩカプラ（第一の多モード干渉カプラ）３０と、２×２ＭＭＩカプラ３０と接合している２×２ＭＭＩカプラ（第二の多モード干渉カプラ）３１とを有している。２×２ＭＭＩカプラ３０は、一の端面にポート３２（第一ポート）とポート３３（第二ポート）とを有し、反対側の端面に第三ポートと第四ポートとを有する。２×２ＭＭＩカプラ３１は、一の端面に第五ポートと第六ポートとを有し、反対側の端面にポート３４（第七ポート）とポート３５（第八ポート）とを有する。第三ポートと第五ポートとが接合しており、第四ポートと前記第六ポートとが接合している。ポート３３には、光導波路３０２を介して光吸収領域２０（第一光吸収部）が接続されている。また、ポート３４には、光導波路３０３を介して光吸収領域２１（第二光吸収部）が接続されている。２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１との接合部に２×２ＭＭＩカプラ３０または２×２ＭＭＩカプラ３１を伝播した光を反射する反射境界２２が設けられている。
【００２５】
以下、光ジョイント１について具体的に説明する。
【００２６】
図１、８で示すように、光ジョイント１は、光を伝搬させる光ジョイントである。光ジョイント１は、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とを有する。２×２ＭＭＩカプラ３０には、一方にポート３２およびポート３３を有し、２×２ＭＭＩカプラ３１には、一方にポート３４およびポート３５を有する。２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３２と反対側のポート３０ａと、２×２ＭＭＩカプラ３１のポート３１ａとは向かい合い接続されている。また、２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３３と反対側のポート３０ｂと、２×２ＭＭＩカプラ３１のポート３１ｂとは向かい合い接続されている。ポート３３には光吸収領域２０が接続されており、ポート３４には光吸収領域２１が接続されている。
【００２７】
本実施形態において、反射境界２２とは、反射戻り光が形成される領域をいう。ポート３０ａと３１ａとの接合面が光を反射する反射面となり、該反射面で反射戻り光が形成される。また、ポート３０ｂと３１ｂとの接合面が光を反射する反射面となり、該反射面で反射戻り光が形成される。すなわち、ポート３０ａと３１ａとの接合面およびポート３０ｂと３１ｂとの接合面にそれぞれ反射境界２２が設けられている。
【００２８】
また、本実施形態において、ポートとは、光の出入り口をいう。換言すると、ポート３２、３３、３０ａ、３０ｂは、２×２ＭＭＩカプラ３０に光を入出力する端面をいい、ポート３４、３５、３１ａ、３１ｂは、２×２ＭＭＩカプラ３１に光を入出力する端面をいう。ポート３２には、光導波路３０１が接合しており、ポート３５には、光導波路３０４が接合している。光導波路３０１、３０４を介して外部から２×２ＭＭＩカプラ３０、３１に光が入射されたり、光導波路３０１、３０４を介して２×２ＭＭＩカプラ３０、３１から外部に光が出射されたりする。光導波路３０１、３０４は、たとえば、レーザ、ＬＥＤ、変調器、光スイッチと接続することができる。
【００２９】
光吸収領域２０、２１とは、反射境界２２で形成された反射戻り光を吸収する領域をいう。光吸収領域２０、２１には、バンドギャップの大きい層が設けられている。たとえば、光吸収領域２０、２１には、光受信器や光減衰器を設けることができる。
【００３０】
２×２ＭＭＩカプラ３０、３１の材料としては、化合物半導体系、シリコン系、石英系がある。化合物半導体系には大まかにはＩｎＰベース、ＧａＡｓベースの材料を用いることができ、具体的には、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ等の材料を用いることができる。また、シリコン系には、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ等を用いることができる。また、石英系には、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ等を用いることができる。
【００３１】
２×２ＭＭＩカプラ３０、３１は、基本モード光のみならず１次モード、２次モード等の高次モード光も導波するマルチモード導波路領域と、該マルチモード導波路領域の片端に接続されている２箇所のポートからなる。該ポートは、前記マルチモード導波路領域の幅（Ｗ１、Ｗ２）よりも導波路幅（ｄ１）が狭い。
【００３２】
２×２ＭＭＩカプラ３０、３１は、マルチモード導波路領域を含んだ構造であり、このマルチモード導波路領域は、ＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）理論により、一つのポートから入射した光が、入射とは反対側の端部にて２箇所に等しく強度分配されるように設計されている。マルチモード導波路領域を用いた回路は、光の損失が少なく、作製が容易という特性を有することから、最近広く用いられるようになった。
【００３３】
このＭＭＩ理論は今まで主に、分岐・合流光導波路を設計する理論として知られている。（例えば、「ジャーナル・オブ・ライトウェーブ・テクノロジー（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．４，１９９５，第６１５〜６２７頁（著者：Ｌｕｃａｓ  Ｂ．Ｓｏｌｄａｎｏ）」。このＭＭＩ理論によって一般に導かれるＭＭＩ長Ｌπの式を式（１）及び（２）に具体的に示す。
【００３４】
【数１】
0005440506.tif 000002
【００３５】
【数２】
0005440506.tif 000003
【００３６】
ここで、Ｗ１はマルチモード導波路領域の幅、ｎｒは導波路の屈折率、ｎｃはクラッドの屈折率、λ０は入射光波長、σはＴＥモードのときσ＝０、ＴＭモードのときσ＝１である。
【００３７】
ＭＭＩ理論によると、２×２ＭＭＩカプラの１つのポートから光が入射し、式（３）の条件を満たすとき、マルチモード導波路領域が導波する光は、２箇所に等しく強度分配され、分波器として動作する。 
【００３８】
【数３】
0005440506.tif 000004
【００３９】
また、式（４）の条件を満たすとき、マルチモード導波路領域が導波する光は、１箇所に集光する性質を示す。
【００４０】
【数４】
0005440506.tif 000005
【００４１】
たとえば、２×２ＭＭＩカプラ３０、３１が化合物半導体系からなるとき、ポート３２、３３、３４、３５それぞれの幅ｄ１は、１．５μｍ程度とすることができる。また、マルチモード導波路領域の幅Ｗ１、Ｗ２は、９．５μｍ程度とすることができる。また、マルチモード導波路領域の長さＬπは、１２０μｍ程度とすることができる。
【００４２】
また、２×２ＭＭＩカプラ３０、３１がシリコン系からなるとき、ｄ１は０．５μｍ、Ｗ１、Ｗ２は１０．５μｍ、Ｌπは１５０μｍ程度とすることができる。また、２×２ＭＭＩカプラ３０が石英系からなるとき、ｄ１が２μｍ程度、Ｗ１、Ｗ２は９．０μｍ程度、Ｌπは１１０μｍ程度とすることができる。
【００４３】
ポート３２とポート３３、３４、３５との間隔ｄ２は、材料によらず３μｍ程度とすることができる。
【００４４】
つづいて、光ジョイント１の動作について説明する。
【００４５】
光ジョイント１の動作は、外部からポート３２に光を入力する第一モードと外部からポート３５に光を入力する第二モードとがある。図８は、光ジョイント１の動作を説明する図である。
【００４６】
図８（ａ）は第一モードの動作を示す図である。図８（ａ）で示すようにポート３２から入射した光は、２×２ＭＭＩカプラ３０を１回通過することにより、端面３０ａ、３０ｂにそれぞれ等しく強度分配される。
【００４７】
反射境界２２で反射戻り光が形成されると、反射戻り光は、２×２ＭＭＩカプラ３０をさらに１回通過することにより、光結合器の光の干渉性から、２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３３に結合し、光吸収領域２０に導かれ吸収される。
【００４８】
また、反射境界２２を透過した光は２×２ＭＭＩカプラ３１に入力する。２×２ＭＭＩカプラ３１と２×２ＭＭＩカプラ３０とは、強度分配の箇所が同じになるように設計してある。すると、２×２ＭＭＩカプラ３１に入力した光は、２×２ＭＭＩカプラ３０を１回通過することでポート３５に大部分が結合し、ポート３４にはほとんど結合しない。図９に、第一モードにおける光ジョイント１のシミュレーション結果を示す。
【００４９】
以上より、２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３２を介して入射した光は、光ジョイント１を介することで、反射光は２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３３を介して光吸収領域２０で吸収させることができる。また、透過光は２×２ＭＭＩカプラ３１のポート３５から出力させることができる。したがって、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１との間に反射境界２２が存在しても形成した反射戻り光を局所に吸収させることができる。したがって、反射戻り光が半導体レーザ等に入射するのを抑制することができる。
【００５０】
図８（ｂ）は第二モードの動作を示す図である。図８（ｂ）で示すように、ポート３５から入射した光は、２×２ＭＭＩカプラ３１を１回通過することにより、端面３１ａ、３１ｂにそれぞれ等しく強度分配される。
【００５１】
反射境界２２で反射戻り光が形成されると、反射戻り光は、２×２ＭＭＩカプラ３１をさらに１回通過することにより、光結合器の光の干渉性から、２×２ＭＭＩカプラ３１のポート３４に結合し、光吸収領域２１に導かれ吸収される。
【００５２】
また、反射境界２２を透過した光は２×２ＭＭＩカプラ３０に入力し、２×２ＭＭＩカプラ３０を１回通過することでポート３２に大部分が結合し、ポート３３にはほとんど結合しない。
【００５３】
つづいて、本実施形態の作用効果について説明する。本実施形態の光ジョイント１は、ポート３２とポート３３とを有する２×２ＭＭＩ干渉カプラ３０と、ポート３４とポート３５とを有する２×２ＭＭＩ干渉カプラ３１とを反射境界２２を介して接合し、ポート３３およびポート３４にそれぞれ光吸収領域２０、２１を設ける構成を採用している。これにより、ポート３２から光を入力する第一モードでは、光結合器の光干渉性の原理を利用して、反射境界２２で形成された反射戻り光をポート３３に結合させて光吸収領域２０に吸収させることができる。一方、ポート３５から光を入力する第二モードでは、反射境界２２で形成された反射戻り光をポート３４に結合させて光吸収領域２１に吸収させることができる。したがって、反射境界２２で形成された反射戻り光を局所に集約し、他の集積デバイスに反射戻り光が入射してしまうのを抑制することができる。よって、光集積デバイスの最終性能を向上させることが可能となる。
【００５４】
（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の光ジョイント２の平面図である。光ジョイント２では、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とが異なる材料で形成されている。具体的には、２×２ＭＭＩカプラ３０は材料４１で形成され、２×２ＭＭＩカプラ３１は材料４２で形成されている。その他の構成は光ジョイント１と同様である。
【００５５】
材料４１、４２としては、例えば化合物半導体系材料、石英系材料、シリコン系材料を用いることができる。たとえば、材料４１を化合物半導体系とし、材料４２を石英系とすることができる。また、材料４１を化合物半導体系とし、材料４２をシリコン系としてもよい。また、材料４１をシリコン系とし、材料４２を石英系としてもよい。
【００５６】
光ジョイント２では、異なる材料の接合部が反射境界２２となる。しかしながら、反射境界２２で発生した反射戻り光は、光ジョイント１と同様の原理により光吸収領域２０、２１に導かれ、吸収される。したがって、反射戻り光が他の素子に与える影響を抑制しながら、それぞれの素子に適した材料を用いて集積することが可能となる。よって、集積光デバイスの最終性能が向上する。
【００５７】
（第３の実施形態）
図３は、本実施の形態の光ジョイント３を示す平面図である。光ジョイント３は、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１との接合部に充填剤２４が充填されている。また、２×２ＭＭＩカプラ３０は材料４１で形成され、２×２ＭＭＩカプラ３１は材料４２で形成されている。その他の構成は光ジョイント１と同様である。
【００５８】
光ジョイント３は、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とを異なる材料を用いた構成とし、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とが充填剤２４を介して接続している。こうすることによって、２×２ＭＭＩカプラ３０を伝播した光を反射する反射境界２２と、２×２ＭＭＩカプラ３１を伝播した光を反射する反射境界２３がそれぞれ形成される。
【００５９】
ここで、２×２ＭＭＩカプラ３０および２×２ＭＭＩカプラ３１の屈折率がそれぞれ式（５）を満たすとき、反射境界２２、２３で形成される反射戻り光を最小にできることが知られている。
【００６０】
【数５】
0005440506.tif 000006
【００６１】
そこで、充填材として、式（６）を満たす屈折率を有するものを用いると、反射境界２２、２３における反射戻り光の発生を抑制することができるため好ましい。なお、ｎは充填剤の屈折率、ｄは材料間に充填された充填剤の幅、λ０は入射光波長を表す。また、材料４１の屈折率をｎ１、材料４２の屈折率をｎ２とする。充填材の具体例としては、アルミナ、ＳｉＮ、ＳｉＯ２等が挙げられる。
【００６２】
【数６】
0005440506.tif 000007
【００６３】
光ジョイント３では、屈折率が異なる材料同士を接続する際、適当な屈折率を有する充填剤２４を用いることで反射境界２２または反射境界２３における反射戻り光の発生を抑制することができる。また、発生してしまった反射戻り光は、光ジョイント１と同様の原理により光吸収領域２０、２１に集約して光集積デバイスの損失を低減させることができる。
【００６４】
（第４の実施形態）
図４は、本実施の形態の光ジョイント４の平面図である。光ジョイント４では、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とが異なる構造で形成されている。具体的には、２×２ＭＭＩカプラ３０は構造７１で形成され、２×２ＭＭＩカプラ３１は構造７２で形成されている。その他の構成は光ジョイント１と同様である。
【００６５】
たとえば、構造７１として、埋め込み導波路構造を採用することができる。また、構造７２として、ハイメサ導波路構造を採用することができる。こうすることによって、構造７１と構造７２との接合部が反射境界２２となり、反射境界２２で反射戻り光が発生する。しかしながら、光ジョイント１と同様の原理により、反射戻り光は、光吸収領域２１、２２に導かれ、吸収される。したがって、反射戻り光が他の素子に与える影響を抑制しながら、集積するそれぞれの素子に適した材料を用いることが可能となる。よって、集積光デバイスの最終性能が向上する。
【００６６】
また、構造７１として、アクティブ領域を採用してもよく、構造７２として、パッシブ領域を採用してもよい。こうすることによって、構造７１と構造７２との接合部が反射境界２２となり、反射境界２２で反射戻り光が発生する。しかしながら、光ジョイント１と同様の原理により、反射戻り光は、光吸収領域２１、２２に導かれ、吸収される。したがって、反射戻り光が他の素子に与える影響を抑制しながら、集積するそれぞれの素子に適した材料を用いることが可能となる。よって、集積光デバイスの最終性能が向上する。
【００６７】
（第５の実施形態）
図５は、本実施の形態の光ジョイント５の平面図である。光ジョイント５では、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とが異なる導波路構造で形成されている。具体的には、２×２ＭＭＩカプラ３０は導波路構造６１で形成され、２×２ＭＭＩカプラ３１は導波路構造６２で形成されている。その他の構成は光ジョイント１と同様である。
【００６８】
たとえば、光ジョイント５において、導波路構造６１を埋め込み導波路構造とし、導波路構造６２をリブ導波路構造とすることができる。また、導波路構造６１をリブ導波路構造とし、導波路構造６２をハイメサ導波路構造としてもよい。また、導波路構造６１を埋め込み導波路構造とし、導波路構造６２をハイメサ導波路構造としてもよい。
【００６９】
光ジョイント５では、導波路構造６１と導波路構造６２との接合部が反射境界２２となり、反射境界２２で反射戻り光が形成される。しかしながら、光ジョイント１と同様の原理により、反射戻り光は、光吸収領域２０、２１に導かれ、吸収される。したがって、反射戻り光が他の素子に与える影響を抑制しながら、集積するそれぞれの素子に適した材料を用いることが可能となる。よって、集積光デバイスの最終性能が向上する。
【００７０】
なお、２×２ＭＭＩカプラ３０および２×２ＭＭＩカプラ３１のコア構造は、いずれも、パッシブ領域で形成することもできる。たとえば化合物半導体系材料の場合には、２×２ＭＭＩカプラ３０および２×２ＭＭＩカプラ３１のコア構造は、いずれも、バンドギャップエネルギーの大きい層から構成されている。たとえば、２×２ＭＭＩカプラ３０および２×２ＭＭＩカプラ３１のコア構造は、バンドギャップの波長換算値が１．０５〜１．４５μｍのＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＧａＡｌＡｓといった材料から構成することができる。
【００７１】
（第６の実施形態）
図６は、本実施の形態の光ジョイント６を示す平面図である。光ジョイント６は、２×２ＭＭＩカプラ３０および２×２ＭＭＩカプラ３１をそれぞれ異なるコア組成で構成されている。具体的には、光ジョイント６は、２×２ＭＭＩカプラ３０がアクティブ領域５１で構成され、２×２ＭＭＩカプラ３１がパッシブ領域５２で構成されている。
【００７２】
アクティブ領域５１とパッシブ領域５２とは、構成する原子材料の種類を変えることで物性を異にすることができる。光デバイスには、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂといった原子がよく用いられる。具体的には、アクティブ領域５１のコアは、目的の波長での光利得を得るためにバンドギャップエネルギーの小さい層から構成される。一方、パッシブ領域５２のコアは、バンドギャップエネルギーが大きい層から構成される。バンドギャップは層厚、結晶組成比、および結晶組成比に起因する結晶ひずみにより調整できるが、たとえば、アクティブ領域５１をバンドギャップの波長換算値が１．４７〜１．６３μｍのＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＧａＡｌＡｓといった材料から構成し、パッシブ領域５２をバンドギャップの波長換算値が１．０５〜１．４５μｍのＩｎＧａＡｓＰもしくはＩｎＧａＡｌＡｓといった材料から構成することができる。アクティブ領域５１は、レーザ、ＬＥＤ、光増幅器、フォトディテクタ等とすることができる。一方、パッシブ領域５２は、変調器、光フィルタ等とすることができる。
【００７３】
光ジョイント６では、２×２ＭＭＩカプラ３０と２×２ＭＭＩカプラ３１とを別々のコア構造を用いた構成としている。光ジョイント６では、アクティブ領域５１とパッシブ領域５２との接合部が反射境界２２となり、反射境界２２で反射戻り光が形成される。しかしながら、光ジョイント１と同様の原理により、反射戻り光は、光吸収領域２０、２１に導かれ、吸収される。したがって、反射戻り光が他の素子に与える影響を抑制しながら、集積するそれぞれの素子に適した材料を用いることが可能となる。よって、集積光デバイスの最終性能が向上する。
【００７４】
以上に説明した各実施形態の光ジョイントでは、反射境界で発生した反射光を、光吸収領域に導くことにより、反射戻り光の半導体レーザへの影響を抑制することができ、これにより、各領域に最適な導波路構造、コア構造を配した光集積デバイスを実現できる新規な素子構造を提供する。
【００７５】
上記の各実施形態の光ジョイントでは、２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３２から入射した光が２×２ＭＭＩカプラ３０の入射とは反対側の端部にて２箇所に等しく強度分配される。反射境界２２からの反射光は、２×２ＭＭＩカプラ３０を２回通過することにより、光結合器の光の干渉性から、２×２ＭＭＩカプラ３０のポート３３に結合し、光吸収領域２０に導かれ吸収される。結果として、２×２ＭＭＩカプラ３０のポートを介した反射戻り光は抑制され、半導体レーザの安定動作を可能とする。
【００７６】
これら実施の形態の光ジョイントの活用例としては、幹線系、アクセス系に使用される波長多重通信用の中長距離光源が挙げられる。
【００７７】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００７８】
たとえば、以下の態様も本発明に適用可能である。
（１）光を伝搬させる光ジョイントにおいて、
第１の２×２多モード干渉（ＭＭＩ）カプラ（以下２×２ＭＭＩカプラ）と第２の２×２ＭＭＩカプラを有し、
第１の２×２ＭＭＩカプラには、一方にポート１およびポート２を有し、
第２の２×２ＭＭＩカプラには、一方にポート３およびポート４を有し、
第１の２×２ＭＭＩカプラのポート１、ポート２とは反対側のポートおよび、第２の２×２ＭＭＩカプラのポート３、ポート４とは反対側のポートは向かい合い接続されており、
ポート２には光吸収領域１が接続されており、ポート３には光吸収領域２が接続されており、
前記接続箇所において反射境界を有していることを特徴とする光ジョイント。
（２）（１）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラと第２の２×２ＭＭＩカプラとが異なる材料で形成されていることを特徴とする光ジョイント。
（３）（１）または（２）に記載の光ジョイントにおいて、材料の境界の接合部には充填剤を用いていることを特徴とする光ジョイント。 
（４）（２）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラが化合物半導体系材料で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラが石英系材料で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（５）（２）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラが化合物半導体系材料で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラがシリコン系材料で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（６）（２）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラがシリコン系材料で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラが石英系材料で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（７）（１）〜（６）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラと第２の２×２ＭＭＩカプラとが、異なる構造で形成されていることを特徴とする光ジョイント。
（８）（１）〜（７）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラが埋め込み導波路構造で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラがリブ導波路構造で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（９）（１）〜（７）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラがリブ導波路構造で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラがハイメサ導波路構造で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（１０）（１）〜（７）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラが埋め込み導波路構造で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラがハイメサ導波路構造で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
（１１）（１）〜（７）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラがアクティブ領域で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラがパッシブ領域で構成されていることを特徴とする光ジョイント。 
（１２）（１）〜（７）に記載の光ジョイントにおいて、第１の２×２ＭＭＩカプラがパッシブ領域で構成され、第２の２×２ＭＭＩカプラもパッシブ領域で構成されていることを特徴とする光ジョイント。
【００７９】
なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
【００８０】
この出願は、２００８年１０月１０日に出願された日本出願特願２００８−２６３５３５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【００８１】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１    光ジョイント
２    光ジョイント
３    光ジョイント
４    光ジョイント
５    光ジョイント
６    光ジョイント
１０    基板
１１    クラッド
１２    コア
２０    光吸収領域
２１    光吸収領域
２２    反射境界
２３    反射境界
２４    充填剤
３０    ２×２ＭＭＩカプラ
３０ａ    ポート
３０ｂ    ポート
３１    ２×２ＭＭＩカプラ
３１ａ    ポート
３１ｂ    ポート
３２    ポート
３３    ポート
３４    ポート
３５    ポート
４１    材料
４２    材料
５１    アクティブ領域
５２    パッシブ領域
６１    導波路構造
６２    導波路構造
７１    構造
７２    構造
３０１    光導波路
３０２    光導波路
３０３    光導波路
３０４    光導波路
【図１】
0005440506.tif 000008
【図２】
0005440506.tif 000009
【図３】
0005440506.tif 000010
【図４】
0005440506.tif 000011
【図５】
0005440506.tif 000012
【図６】
0005440506.tif 000013
【図７】
0005440506.tif 000014
【図８】
0005440506.tif 000015
【図９】
0005440506.tif 000016