(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に直接配置された第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合され、且つ同じ材料で形成されている光素子。
【請求項２】
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の幅と前記リブ層の幅とが等しい請求項１に記載の光素子。
【請求項３】
前記コア層及び前記リブ層の厚さは一定である請求項１又は２に記載の光素子。
【請求項４】
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の厚さが前記スラブ層の厚さと等しい請求項２又は３に記載の光素子。
【請求項５】
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の厚さが、前記スラブ層の厚さと前記リブ層の厚さとの和に等しい請求項２又は３に記載の光素子。
【請求項６】
前記第１端部に接合された第１光導波路と、
前記第２端部に接合され、前記第１光導波路と幅が等しい第２光導波路と、
を備える請求項１〜４の何れか一項に記載の光素子。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、光を入力する第１端部から光を出力する第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に直接配置された第２クラッド層と、
を有し、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合され、且つ同じ材料で形成されている光素子と、
前記基板上に配置され、前記第１端部に光を出力し前記光素子を伝搬させて前記第２端部から光を出力させる光発生部と、
を備える光送信器。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、光を出力する第１端部から光を入力する第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に直接配置された第２クラッド層と、
を有し、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合され、且つ同じ材料で形成されている光素子と、
前記基板上に配置され、前記第２端部から入力され前記光素子を伝搬して前記第１端部から出力された光を検出する光検出部と、
を備える光受信器。
【請求項９】
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、光を入力する第１端部から光を出力する第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びる第１コア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びる第１スラブ層と、
前記第１スラブ層上に配置され、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びる第１リブ層と、
前記第１コア層及び前記第１リブ層上に直接配置された第２クラッド層と、
を有し、
前記第１コア層と前記第１スラブ層及び前記第１リブ層とは、前記第１コア層の断面積が最大の部分と前記第１リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合され、且つ同じ材料で形成されている第１光素子と、
前記第１基板上に配置され、前記第１端部に光を出力し前記第１光素子を伝搬させて前記第２端部から光を出力させる光発生部と、
第２基板と、
前記第２基板上に配置された第３クラッド層と、
前記第３クラッド層上に配置され、光を導波し、光を出力する第３端部から光を入力する第４端部に向かう方向に沿って前記第３端部から断面積が増加しながら延びる第２コア層と、
前記第３クラッド層上に配置され、光を導波し、前記第３端部から前記第４端部に向かう方向に沿って前記第４端部まで延びる第２スラブ層と、
前記第２スラブ層上に配置され、光を導波し、前記第３端部から前記第４端部に向かう方向に沿って前記第４端部まで断面積が減少しながら延びる第２リブ層と、
前記第２コア層及び前記第２リブ層上に直接配置された第４クラッド層と、
を有し、
前記第２コア層と前記第２スラブ層及び前記第２リブ層とは、前記第２コア層の断面積が最大の部分と前記第２リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合され、且つ同じ材料で形成されている第２光素子と、
前記第２基板上に配置され、前記第４端部から入力され前記第２光素子を伝搬して前記第３端部から出力された光を検出する光検出部と、
を備える光送受信器。
【請求項１０】
第１クラッド層上に、光を導波し、第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層であって、前記スラブ層上に、光を導波し、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層を有するスラブ層とを、前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合されるように、同じ材料で形成する第１工程と、
第２クラッド層を、前記コア層及び前記スラブ層上に直接形成する第２工程と、
を備える光素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１工程は、
前記第１クラッド層上に形成された光導波路層上に、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から幅が増加して最大の幅を示した後、前記第２端部まで幅が減少しながら延びる第１マスクを形成する第３工程と、
前記第１マスクを用いて、前記光導波路層を途中の深さまでエッチングする第４工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１マスクの最大の幅を示す部分から前記第２端部までの領域の前記第１マスク及び前記光導波路層を覆う第２マスクを形成する第５工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から前記第１マスクの最大の幅を示す部分までの領域の前記第１マスクを除去する第６工程と、
前記第２マスクを用いて、前記第１クラッド層が露出するまで前記光導波路層をエッチングする第７工程と、
を有する請求項１０に記載の光素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１工程は、
前記第１クラッド層上に形成された光導波路層上に、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から幅が増加して最大の幅を示した後、前記第２端部まで幅が減少しながら延びる第３マスクを形成する第８工程と、
前記第３マスクを用いて、前記光導波路層を途中の深さまでエッチングする第９工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第３マスクの最大の幅を示す部分から前記第２端部までの領域の前記第３マスク及び前記光導波路層を覆う第４マスクを形成する第１０工程と、
前記第３マスク及び前記第４マスクを用いて、前記第１クラッド層が露出するまで前記光導波路層をエッチングする第１１工程と、
を有する請求項１０に記載の光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子、光送信器、光受信器、光送受信器及び光素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野において基板上に形成された平面光回路（ＰＬＣ）が用いられている。これまでの平面光回路は、光導波路の材料に主として石英系材料を用いて実用化されて来た。例えば、石英系材料を用いたアレイ導波路型回折格子（ＡＷＧ）又はスプリッター等の平面光回路が、光通信の基幹部品として用いられている。
【０００３】
また、最近では能動光素子と受動光素子とを共通のＰＬＣ基板上に搭載して、従来よりも小型のシステムを実現しようとする試みが行われている。例えば、化合物半導体アンプ（ＳＯＡ）が石英系ＰＬＣにハイブリット実装された波長可変光源等の新たな光素子の開発が行われている。
【０００４】
しかしながら、求められる機能がより複雑で高度になるのに伴って、光平面回路の素子寸法及びその消費電力が増大している。そのため、従来の石英系ＰＬＣを用いた光回路の機能又は性能を更に向上することは困難に成って来ている。
【０００５】
そこで、シリコン細線導波路又はフォトニック結晶(ＰＣ)といったシリコンの微細加工技術を応用して、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板上に光導波路を形成する技術の研究が進められている。小型で、低消費電力を特徴とする基幹部品の開発が、シリコンの微細加工技術を用いて検討されている。
【０００６】
シリコン細線導波路は、例えば、下クラッド層上にコア層が配置されたチャネル型光導波路と、下クラッド層上にスラブ層が配置され、そのスラブ層上にコア層が配置されたリブ型光導波路とがある。そして、コア層又はリブ層上には、上クラッド層が配置される。各光導波路は異なる特徴を有している。
【０００７】
チャネル型光導波路は、低い光学損失を有する曲げ光導波路を形成することができる。例えば、チャネル型光導波路を用いて、光学損失を抑えて、数ミクロンから１０ミクロン程度の曲げ半径を有する光導波路を形成することができる。一方、チャネル型光導波路は、幅や厚さといった構造パラメータの変化が伝搬損失や実効屈折率などの光学特性に与える影響が大きいので、製造における寸法精度の許容範囲が小さい。このような特徴は、特に、チャネル型光導波路を用いて共振器又はフィルタを製造する場合に課題となり得る。そのため、チャネル型光導波路には高い製造精度が求められる場合がある。
【０００８】
リブ型光導波路は、上述したチャネル型光導波路と比べて、構造パラメータの変化が伝搬損失や実効屈折率などの光学特性に与える影響が小さいので、製造で求められる寸法精度が緩和される。一方、リブ型光導波路は、曲げ光導波路の光学損失が、上述したチャネル型光導波路と比べて大きいので、小さな曲率半径を有する曲げ光導波路を形成することには向いていない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５６６７４号公報
【特許文献２】特表２００１−５１０５８９号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１５３３１号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本明細書では、低い光学損失を有する光素子を提供することを目的とする。また、本明細書では、製造が容易な光素子を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本明細書では、低い光学損失を有する光送信器を提供することを目的とする。また、本明細書では、製造が容易な光送信器を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本明細書では、低い光学損失を有する光受信器を提供することを目的とする。また、本明細書では、製造が容易な光受信器を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本明細書では、低い光学損失を有する光送受信器を提供することを目的とする。また、本明細書では、製造が容易な光送受信器を提供することを目的とする。
【００１４】
更に、本明細書では、低い光学損失を有する光素子の製造方法を提供することを目的とする。更にまた、本明細書では、製造が容易な光素子の製造方法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】
【００１５】
本明細書に開示する光素子の一形態によれば、第１クラッド層と、上記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って上記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、上記第１クラッド層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで延びるスラブ層と、上記スラブ層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、上記コア層及び上記リブ層上に配置された第２クラッド層と、を備え、上記コア層と上記スラブ層及び上記リブ層とは、上記コア層の断面積が最大の部分と上記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される。
【００１６】
本明細書に開示する光送信器の一形態によれば、基板と、上記基板上に配置された第１クラッド層と、上記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って上記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、上記第１クラッド層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで延びるスラブ層と、上記スラブ層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、上記コア層及び上記リブ層上に配置された第２クラッド層と、を有し、上記コア層と上記スラブ層及び上記リブ層とは、上記コア層の断面積が最大の部分と上記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される光素子と、上記基板上に配置され、上記第１端部に光を出力し上記光素子を伝搬させて上記第２端部から光を出力させる光発生部と、を備える。
【００１７】
本明細書に開示する光受信器の一形態によれば、基板と、上記基板上に配置された第１クラッド層と、上記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って上記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、上記第１クラッド層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで延びるスラブ層と、上記スラブ層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、上記コア層及び上記リブ層上に配置された第２クラッド層と、を有し、上記コア層と上記スラブ層及び上記リブ層とは、上記コア層の断面積が最大の部分と上記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される光素子と、上記基板上に配置され、上記第２端部から入力され上記光素子を伝搬して上記第１端部から出力された光を検出する光検出部と、を備える。
【００１８】
本明細書に開示する光送受信器の一形態によれば、第１基板と、上記第１基板上に配置された第１クラッド層と、上記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って上記第１端部から断面積が増加しながら延びる第１コア層と、上記第１クラッド層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで延びる第１スラブ層と、上記第１スラブ層上に配置され、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで断面積が減少しながら延びる第１リブ層と、上記第１コア層及び上記第１リブ層上に配置された第２クラッド層と、を有し、上記第１コア層と上記第１スラブ層及び上記第１リブ層とは、上記第１コア層の断面積が最大の部分と上記第１リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される第１光素子と、上記第１基板上に配置され、上記第１端部に光を出力し上記第１光素子を伝搬させて上記第２端部から光を出力させる光発生部と、第２基板と、上記第２基板上に配置された第３クラッド層と、上記第３クラッド層上に配置され、光を入出力する第３端部から第４端部に向かう方向に沿って上記第３端部から断面積が増加しながら延びる第２コア層と、上記第３クラッド層上に配置され、上記第３端部から上記第４端部に向かう方向に沿って上記第４端部まで延びる第２スラブ層と、上記第２スラブ層上に配置され、上記第３端部から上記第４端部に向かう方向に沿って上記第４端部まで断面積が減少しながら延びる第２リブ層と、上記第２コア層及び上記第２リブ層上に配置された第４クラッド層と、を有し、上記第２コア層と上記第２スラブ層及び上記第２リブ層とは、上記第２コア層の断面積が最大の部分と上記第２リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される第２光素子と、上記第２基板上に配置され、上記第４端部から入力され上記第２光素子を伝搬して上記第３端部から出力された光を検出する光検出部と、を備える。
【００１９】
本明細書に開示する光素子の製造方法の一形態によれば、第１クラッド層上に、第１端部から第２端部に向かう方向に沿って上記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで延びるスラブ層であって、上記スラブ層上に、上記第１端部から上記第２端部に向かう方向に沿って上記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層を有するスラブ層とを、上記コア層と上記スラブ層及び上記リブ層とが、上記コア層の断面積が最大の部分と上記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合されるように形成する第１工程と、第２クラッド層を、上記コア層及び上記スラブ層上に形成する第２工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本明細書に開示する光素子の一形態によれば、低い光学損失を有する。また、上述した本明細書に開示する光素子の一形態によれば、製造が容易である。
【００２１】
上述した本明細書に開示する光送信器の一形態によれば、低い光学損失を有する。また、上述した本明細書に開示する光送信器の一形態によれば、製造が容易である。
【００２２】
上述した本明細書に開示する光受信器の一形態によれば、低い光学損失を有する。また、上述した本明細書に開示する光受信器の一形態によれば、製造が容易である。
【００２３】
上述した本明細書に開示する光送受信器の一形態によれば、低い光学損失を有する。また、上述した本明細書に開示する光送受信器の一形態によれば、製造が容易である。
【００２４】
上述した本明細書に開示する光素子の製造方法の一形態によれば、低い光学損失を有する。また、上述した本明細書に開示する光素子の製造方法の一形態によれば、製造が容易である。
【００２５】
本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。
【００２６】
前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本明細書に開示する光素子の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す光素子の平面図である。
【図３】図２のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図４】（Ａ）は、図２のＸ２−Ｘ２線端面図であり、（Ｂ）は、図２のＸ３−Ｘ３線端面図である。
【図５】図２に示す第１実施形態の光素子を伝搬する光のモードフィールドのプロファイルを示す図である。
【図６】光学的結合部におけるモードミスマッチ損失と、光学的結合部の幅との関係を示す図である。
【図７】第１実施形態の光素子の変型例１を示す図である。
【図８】第１実施形態の光素子の変型例２を示す図である。
【図９】本明細書に開示する光素子の第２実施形態を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す光素子の平面図である。
【図１１】図１０のＹ１−Ｙ１線断面図である。
【図１２】（Ａ）は、図２のＹ２−Ｙ２線端面図であり、（Ｂ）は、図２のＹ３−Ｙ３線端面図である。
【図１３】図１１に示す第２実施形態の光素子を伝搬する光のモードフィールドのプロファイルを示す図である。
【図１４】本明細書に開示する光送信器の第１実施形態を示す図である。
【図１５】本明細書に開示する光送信器の第２実施形態を示す図である。
【図１６】本明細書に開示する光送受信器の一実施形態を示す図である。
【図１７】本明細書に開示する光素子の製造方法の第１実施形態を示す図である。
【図１８】本明細書に開示する光素子の製造方法の第２実施形態を示す図である。
【図１９】本明細書に開示する光素子の他の実施形態を示す図である。
【図２０】本明細書に開示する光集積素子の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本明細書で開示する光素子は、チャネル型光導波路とリブ型光導波路とを光学的に接続する素子であり、小型であって光学損失を低減する。本明細書で開示する光素子を用いることにより、チャネル型光導波路及びリブ型光導波路それぞれの光学特性の長所を合わせた素子を形成することができる。以下、光のスポットサイズを変換する素子を例として、本明細書で開示する光素子の好ましい第１実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００２９】
図１は、本明細書に開示する光素子の第１実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す光素子の平面図である。図３は、図２のＸ１−Ｘ１線断面図である。図４（Ａ）は、図２のＸ２−Ｘ２線端面図であり、図４（Ｂ）は、図２のＸ３−Ｘ３線端面図である。
【００３０】
本実施形態の光素子１０は、外部から光を入力し、入力した光のスポットサイズを小さく変換して、小さなスポットサイズを有する光を出力するものである。また、これとは逆に、光素子１０は、外部から光を入力し、入力した光のスポットサイズを大きく変換して、大きなスポットサイズを有する光を出力する。
【００３１】
図２に示すように、光素子１０は、光を入出力する一方の端部１０ｅ及び光を出入力する他方の端部１０ｆを有する。光素子１０では、入力した光が、一方の端部１０ｅから他方の端部１０ｆへ伝搬するか、又は、他方の端部１０ｆから一方の端部１０ｅへ伝搬する。
【００３２】
一方の端部１０ｅには、例えば、光ファイバのようなスポットサイズの大きな光を伝搬する他の光素子が光学的に結合される。また、他方の端部１０ｆには、例えば、シリコン細線導波路のようなスポットサイズの小さな光を伝搬する他の光素子が光学的に結合される。
【００３３】
光素子１０は、一方の端部１０ｅから他方の端部１０ｆに向かって順番に、第２延出部１０ａと、第１延出部１０ｂと、素子本体１０ｃと、第３延出部１０ｄとを備える。
【００３４】
まず、素子本体１０ｃについて以下に説明した後、第１延出部１０ｂ、第２延出部１０ａ及び第３延出部１０ｄについて説明する。
【００３５】
素子本体１０ｃは、第１延出部１０ｂとの間で光の入出力を行う第１端部１０ｇと、第３延出部１０ｄとの間で光の入出力を行う第２端部１０ｈとを有する。
【００３６】
素子本体１０ｃは、半導体の基板１１と、基板１１上に配置された下クラッド層１２とを有する。また、素子本体１０ｃは、下クラッド層１２上に配置され、光を入出力する第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に沿って第１端部１０ｇから延びるコア層１３有する。更に、素子本体１０ｃは、下クラッド層１２上に配置され、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に沿って第２端部１０ｈまで延びるスラブ層１４を有する。スラブ層１４は、平板状である。また、素子本体１０ｃは、スラブ層１４上に配置され、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に沿って第２端部１０ｈまで延びるリブ層１５を有する。本明細書では、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向は、光素子１０を伝搬する光の向きと一致している。
【００３７】
下クラッド層１２の屈折率は、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５の屈折率よりも小さいことが、伝搬する光をコア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５に閉じ込める観点から好ましい。
【００３８】
コア層１３とスラブ層１４及びリブ層１５とは、コア層１３の断面積が最大の部分とリブ層１５の断面積が最大の部分とで光学的に結合される。このコア層１３とスラブ層１４及びリブ層１５とが、光学的に結合される部分を、以下、光学的結合部１７ともいう。
【００３９】
光素子１０では、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５の厚さは一定である。
【００４０】
また、素子本体１０ｃは、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５上に配置された上クラッド層１６を有する。上クラッド層１６の屈折率は、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５の屈折率よりも小さいことが、伝搬する光をコア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５に閉じ込める観点から好ましい。図１では、上クラッド層１６は、その輪郭だけを鎖線で表している。また、図２では、構造を分かり易くするために、上クラッド層１６は示されていない。
【００４１】
コア層１３は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、第１端部１０ｇから光学的結合部１７まで断面積が増加しながら延びている。光素子１０では、コア層１３の厚さが一定なので、コア層１３の幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、第１端部１０ｇから光学的結合部１７まで増加しながら延びている。光素子１０では、コア層１３の幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において漸増している。ここで、コア層１３の幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に対して直交する向きの寸法である。このことは、後述するリブ層１５の幅に対しても適用される。なお、コア層１３の断面積又は幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、直線的に増加していても良いし、曲線的に増加していても良い。コア層１３の断面積又は幅は、伝搬する光の放射損失を抑制するように緩やかに増加することが好ましい。例えば、図２に示すように、コア層１３の幅が直線的に増加する場合には、中心線Ｌとコア層１３の側部とが形成する角度θの範囲は、ｔａｎθが０．０１以下となるように定めることが好ましい。
【００４２】
光素子１０では、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、第１端部１０ｇから光学的結合部１７までの領域の下クラッド層１２及びコア層１３及び上クラッド層１６は、チャネル型光導波路の部分１０ｉの一部を形成する。
【００４３】
スラブ層１４は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、光学的結合部１７から第２端部１０ｈまで、下クラッド層１２上を覆うように延びている。光素子１０では、スラブ層１４の厚さは一定である。
【００４４】
スラブ層１４上に配置されたリブ層１５は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、光学的結合部１７から第２端部１０ｈまで断面積が減少しながら延びている。光素子１０では、リブ層１５の厚さが一定なので、リブ層１５は、第２端部１０ｈから第１端部１０ｇに向かう方向において、光学的結合部１７から第２端部１０ｈまで幅が減少しながら延びている。光素子１０では、リブ層１５の幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において漸減している。なお、リブ層１５の断面積又は幅は、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、直線的に減少していても良いし、曲線的に減少していても良い。リブ層１５の断面積又は幅は、伝搬する光の放射損失を抑制するように緩やかに増加することが好ましい。例えば、図２に示すように、リブ層１５の幅が直線的に増加する場合には、中心線Ｌとリブ層１５の側部とが形成する角度θ’の範囲は、ｔａｎθ’が０．０１以下となるように定めることが好ましい。
【００４５】
光素子１０では、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向において、光学的結合部１７から第２端部１０ｈまでの領域の下クラッド層１２及びスラブ層１４及びリブ層１５は、リブ型光導波路の部分１０ｊの一部を形成する。
【００４６】
光学的結合部１７では、コア層１３の幅とリブ層１５の幅とが等しいことが、チャネル型光導波路の部分１０ｉとリブ型光導波路の部分１０ｊとの間の光学的損失を低減する上で好ましい。また、光素子１０の光学的結合部１７では、コア層１３の幅方向の位置と、リブ層１５の幅方向の位置とが一致している。ここで、コア層１３の幅方向とは、光素子１０において、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向と直交する向きを意味する。
【００４７】
また、コア層１３及びリブ層１５は、光素子１０の中心線Ｌに対して線対称の関係にあることが、チャネル型光導波路の部分１０ｉとリブ型光導波路の部分１０ｊとの間の光学的損失を低減する上で好ましい。光素子１０では、コア層１３及びリブ層１５は、中心線Ｌに対して線対称に形成されている。
【００４８】
更に、光素子１０では、チャネル型光導波路の部分１０ｉとリブ型光導波路の部分１０ｊとの間の光学的損失を低減する観点から、コア層１３とスラブ層１４及びリブ層１５とが光学的に結合される光学的結合部１７では、コア層１３の厚さがスラブ層１４の厚さと等しくなっている。
【００４９】
図３に示すように、光素子１０では、コア層１３と、スラブ層１４と、リブ層１５とは、一体に形成されている。コア層１３とスラブ層１４とは同じ厚さを有しており、リブ層１５は、スラブ層１４から上クラッド層１６内に突出している層状の部分である。
【００５０】
光学的結合部１７では、リブ層１５は、コア層１３とは直接には結合していない。リブ層１５とコア層１３とは、主にスラブ層１４を介して、光学的に結合する。
【００５１】
図４（Ａ）に示すＸ２−Ｘ２線端面図は、光学的結合部１７を横断する面を、コア層１３側からリブ層１５側に向かって見た端面図である。また、図４（Ｂ）に示すＸ３−Ｘ３線端面図は、光学的結合部１７を横断する面を、リブ層１５側からコア層１３側に向かって見た端面図である。
【００５２】
光学的結合部１７において、コア層１３は、リブ層１５の下に位置するスラブ層１４の部分と物理的に結合している。
【００５３】
また、光素子１０の素子本体１０ｃでは、第１端部１０ｇにおけるコア層１３の幅及び第２端部１０ｈにおけるリブ層１５の幅それぞれは、単一モードの光を伝搬するように設定されることが好ましい。
【００５４】
次に、第１延出部１０ｂについて、以下に説明する。
【００５５】
第１延出部１０ｂは、素子本体１０ｃの第１端部１０ｇから、基板１１及び下クラッド層１２及び上クラッド層１６が外方に延出して、基板１１と下クラッド層１２と上クラッド層１６とが積層されて形成される。
【００５６】
また、第１延出部１０ｂ内では、コア層１３が、第１端部１０ｇから断面積が減少しながら延びて、コア延出部１３ａを形成する。コア延出部１３ａは、コア層１３と同じ厚さを有している。コア延出部１３ａは、第１端部１０ｇから一方の端部１０ｅに向かって、第１端部１０ｇから幅がテーパ状に狭まりながら延びている。光素子１０に対して、一方の端部１０ｅから入力した光は、コア延出部１３ａの幅が拡がるのと共に、導波モードの電界強度分布が狭まるので、光のスポットサイズはコア延出部１３ａを伝搬するにつれて縮小していく。
【００５７】
光素子１０において、第１延出部１０ｂは、チャネル型光導波路の部分１０ｉの一部を形成する。
【００５８】
次に、第２延出部１０ａについて、以下に説明する。
【００５９】
第２延出部１０ａは、第１延出部１０ｂから、基板１１及び下クラッド層１２及び上クラッド層１６が更に外方に延出して、基板１１と下クラッド層１２と上クラッド層１６とが積層されて形成される。
【００６０】
第２延出部１０ａには、コア層１３は延出していない。
【００６１】
このように、コア層１３を有さない第２延出部１０ａを設けると、光素子１０を上方からドライエッチングして一方の端部１０ｅの端面を形成する際に、上及び下クラッド層１２，１６とコア層１３との間のエッチング速度の違いによる形状精度への影響が生じることが防止される。なお、上及び下クラッド層１２，１６とコア層１３の間のエッチング選択性が小さい場合には、第２延出部を設けなくても、エッチング速度の違いによる形状精度への影響が小さい。
【００６２】
次に、第３延出部１０ｄについて、以下に説明する。
【００６３】
第３延出部１０ｄは、素子本体１０ｃの第２端部１０ｈから、基板１１及び下クラッド層１２及び上クラッド層１６が外方に延出して、基板１１と下クラッド層１２と上クラッド層１６とが積層されて形成される。
【００６４】
また、第３延出部１０ｄでは、スラブ層１４及びリブ層１５が、素子本体１０ｃの第２端部１０ｈから、他方の端部１０ｆまで延出して、スラブ延出部１４ａ及びリブ延出部１５ａを形成する。リブ延出部１５ａは、第２端部１０ｈにおけるリブ層１５と同じ幅で延びている。
【００６５】
光素子１０において、第３延出部１０ｄは、リブ型光導波路の部分１０ｊの一部を形成する。
【００６６】
次に、図５を参照して、一方の端部１０ｅに入力した光が光素子１０を伝搬する様子を以下に説明する。
【００６７】
図５は、図２に示す第１実施形態の光素子を伝搬する光のモードフィールドのプロファイルを示す図である。
【００６８】
まず、外部から大きなスポットサイズを有する光が、光素子１０の一方の端部１０ｅに入力される。一方の端部１０ｅに入力した光は、第２延出部１０ａを伝搬して、第１延出部１０ｂに入力する。
【００６９】
次に、第１延出部１０ｂに入力した光は、光のスポットサイズがコア延出部１３ａを伝搬するにつれて縮小していく。
【００７０】
次に、素子本体１０ｃの第１端部１０ｇに入力した光は、コア層１３の幅が拡がるのと共に導波モードの電界強度分布がコア層１３内に収まっていくが、コア層１３の幅が拡がるのと共に光のスポットサイズが拡大しながら、コア層１３を伝搬していく。
【００７１】
図５のモードプロファイルＰ１は、素子本体１０ｃの第１端部１０ｇにおけるコア層１３内の光のフィールドの形状を示す。また、図５のモードプロファイルＰ２は、光学的結合部１７に接続するコア層１３側の光のフィールドの形状を示す。モードプロファイルＰ１、Ｐ２を囲む鎖線は、コア層１３の輪郭を示す。
【００７２】
第１端部１０ｇに入力した光のモードプロファイルＰ１は、光学的結合部１７では、モードプロファイルＰ２に示すように横長に拡大している。
【００７３】
次に、光学的結合部１７において、コア層１３を伝搬する光が、スラブ層１４に伝搬されるのと共に、リブ層１５に光学的に結合する。
【００７４】
図５のモードプロファイルＰ３は、光学的結合部１７に接続するスラブ層１４及びリブ層１５側の光のフィールドの形状を示す。モードプロファイルＰ３を囲む鎖線は、スラブ層１４及びリブ層１５の輪郭を示す。
【００７５】
光学的結合部１７におけるコア層１３内のモードプロファイルＰ２は、第１端部１０ｇに入力した光のモードプロファイルＰ１と比べて、スラブ層１４及びリブ層１５内を伝搬するモードプロファイルＰ３に近い形状となっている。従って、素子本体１０ｃは、チャネル型光導波路の部分１０ｉに入力した光のフィールドを断熱的（パワー損失を殆ど伴わずに）に変化させて、光学的結合部１７において、伝搬する光のモードフィールドをスラブ層１４及びリブ層１５内を伝搬するモードプロファイルＰ３に近づけて、リブ型光導波路の部分１０ｊに結合する。
【００７６】
次に、リブ型光導波路の部分１０ｊを伝搬する光は、リブ層１５の幅が狭まるのと共に光のスポットサイズが縮小しながら、スラブ層１４及びリブ層１５を伝搬していく。
【００７７】
そして、リブ型光導波路の部分１０ｊを伝搬する光は、素子本体１０ｃの第２端部１０ｈから、第３延出部１０ｄに入力されて、スラブ層１４ａ及びリブ層１５ａを伝搬した後他方の端部１０ｆから出力される。
【００７８】
光素子１０では、他方の端部１０ｆから出力される光のスポットサイズは、第１端部１０ｇの光のスポットサイズと同様であるので、一方の端部１０ｅで外部から入力された光のスポットサイズよりも小さく変換されている。また、第１端部１０ｇにおいて単一モードで入力された光は、幅が拡がるコア層１３を伝搬するのに伴って、高次のモードを発生する場合があるが、幅が狭まるリブ層１５を伝播するのに伴って、高次のモードが消失し、第２端部１０ｈでは、単一モードの光のみが第３延出部１０ｄに出力される。
【００７９】
上述した素子本体１０ｃを伝搬する光は、光学的結合部１７において、光学的に不連続な状態が生じる。そこで、光学的結合部１７において、光学的に不連続な状態により生じ得るモードミスマッチを低減することについて、以下に説明する。
【００８０】
図６は、光学的結合部におけるモードミスマッチ損失と、光学的結合部の幅との関係を示す図である。図６は、マックスウェル方程式を、所定の境界値条件の下で有限要素法を用いて数値計算により解いた結果である。
【００８１】
図６の縦軸は、チャネル型光導波路の部分１０ｉを伝搬する光と、リブ型光導波路の部分１０ｊを伝搬する光との間のモードミスマッチ損失の値を示しており、横軸は、光学的結合部１７の幅を示している。
【００８２】
図６に示すモードミスマッチ損失は、光学的結合部１７の幅が０．５μｍよりも大きい範囲では、０．４ｄＢ程度で一定であるが、光学的結合部１７の幅が０．５μｍよりも小さくなると急激に増加している。
【００８３】
従って、光学的結合部１７の幅として、所定の値よりも大きい値を選択することにより、モードミスマッチ損失の値を大きく低減できることが分かる。図６に示す例では、光学的結合部１７の幅を、１μｍ以上、特に２μｍ以上にすることが好ましい。
【００８４】
また、光素子１０の他方の端部１０ｆに光が入力する場合には、入力した光が、第３延出部１０ｄから、素子本体１０ｃ及び第１延出部１０ｂを介して、第２延出部１０ａに向かって伝搬する。この場合には、光素子１０を伝搬する光の伝搬方向が、上述した説明とは逆向きとなり、入力された光のスポットサイズが大きく変換されて出力されるが、伝搬する光のフィールドプロファイルに関する説明については、上述した図５を用いた説明が適宜適用される。
【００８５】
次に光素子１０の形成材料について、以下に説明する。
【００８６】
基板１１としては、例えば、シリコン基板を用いることができる。また、下クラッド層１２としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）又はポリマ等の誘電体を用いることができる。コア層１３、スラブ層１４又はリブ層１５としては、例えば、シリコンを用いることができる。また、上クラッド層１６としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の誘電体又はポリマ等の誘電体を用いることができる。
【００８７】
また、ＳＯＩ基板を用いれば、ＳＯＩ基板のシリコン基板を用いて基板１１を形成し、ＳＯＩ基板の絶縁層を用いて下クラッド層１２を形成し、ＳＯＩ基板のシリコン層を用いてコア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５を容易に形成することができる。また、光素子１０は、このようなシリコン半導体材料を用いれば、シリコン半導体の微細加工技術を用いて形成することができる。
【００８８】
上述した本実施形態の光素子１０によれば、チャネル型光導波路の部分１０ｉとリブ型光導波路の部分１０ｊとを、光学損失を抑えて結合することができる。
【００８９】
また、本実施形態の光素子１０を用いて、曲げ光導波路等の他のチャネル型光導波路を、チャネル型光導波路の部分１０ｉに接続するように形成することができる。このようにして、低い光学損失を有する光回路を形成することができる。特に、チャネル型光導波路の部分１０ｉに、外部との光結合を実行する入出力インターフェースの機能を持たせることにより、低い光学損失を有する光回路を実現できる。例えば、光ファイバ又は半導体能動素子との光結合を、チャネル型光導波路の部分１０ｉとの間で行うことができる。
【００９０】
また、本実施形態の光素子１０を用いて、他のリブ型光導波路を、リブ型光導波路の部分１０ｊに接続するように形成することができる。このようにして、低い光学損失を有する光回路を形成することができる。
【００９１】
このように、本実施形態の光素子１０によれば、チャネル型光導波路及びリブ型光導波路それぞれの特性を活かした複数の素子を有する光回路を、光学損失を抑制して容易に形成することができる。
【００９２】
また、本実施形態の光素子１０では、コア層１３及びリブ層１５が、水平方向に扁平な形状を有しているので、光のスポットサイズの水平方向の寸法と垂直方向の寸法とを、ある程度独立して制御することができる。上述した光素子１０が、例えば、光変調器又は受光素子等の他の素子と共に集積された光集積素子では、製造工程の簡便化、低コスト化等の観点から上クラッド層を可能な限り薄膜化することが求められる。この場合に、光のスポットサイズを拡大する時には、垂直方向の拡大を水平方向の拡大に対して抑制することが求められる。本実施形態の光素子１０は、光の結合損失を抑えると共に、このような求めを満足することができる。従って、本実施形態の光素子１０によれば、上クラッド層の膜厚に制限のある光集積素子において、結合損失の少ない入出力導波路を実現できる。ここで、水平方向は、各層の積層方向と直交し且つ光の伝搬方向と直交する方向である。
【００９３】
次に、上述した第１実施形態の光素子の変形例を、図を参照しながら以下に説明する。
【００９４】
図７は、第１実施形態の光素子の変型例１を示す図である。
【００９５】
変型例１の光素子１０ａでは、コア層１３が、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に沿って第１端部１０ｇから断面積（幅）が増加しながら延びており、最大の断面積（幅）を示した後、所定の長さに亘って、その断面積（幅）の値を有している。このように、コア層１３は、光学的結合部１７の付近において、所定の長さにわたって最大の断面積（幅）の部分を有している。
【００９６】
また、光素子１０ａでは、リブ層１５が、第１端部１０ｇから第２端部１０ｈに向かう方向に沿って光学的結合部１７から所定の長さにわたって最大の断面積（幅）で延びた後、断面積（幅）が減少しながら、第２端部１０ｈまで延びている。このように、リブ層１５は、光学的結合部１７の付近において、所定の長さにわたって最大の断面積（幅）の部分を有している。
【００９７】
変型例１の光素子１０ａのその他の構造は、上述した第１実施形態と同様である。
【００９８】
図８は、第１実施形態の光素子の変型例２を示す図である。
【００９９】
変型例２の光素子１０ｂでは、コア延出部１３ａが、第１延出部１０ｂ内で幅が一定のまま延びており、更に第２延出部１０ａ内に湾曲しながら延びて曲がりコア延出部１３ｂを形成する。コア延出部１３ａの幅は、リブ延出部１５ａの幅と等しいことが好ましい。このように、第２延出部１０ａは、曲がり光導波路を有するチャネル型光導波路を有している。このように、本変型例では、第２延出部１０ａもチャネル型光導波路の部分１０ｉの一部を形成する。例えば、外部から入力した光は、曲がりコア延出部１３ｂを有する曲がり光導波路及びコア延出部１３ｂを有する光導波路を伝搬した後、素子本体１０ｃに入力される。そして、素子本体１０ｃに入力した光は、リブ型光導波路を形成するリブ延出部１５ａに出力される。
【０１００】
光素子を有する光回路は、曲げ半径の小さいチャネル型光導波路を有することが、小型化の観点から好ましい。一方、チャネル型光導波路は、幅や厚さといった構造パラメータの変化が伝搬損失や実効屈折率などの光学特性に与える影響が大きいので、製造における寸法精度の許容範囲が小さい。そこで、曲げ光導波路以外の部分は、製造で求められる寸法精度が緩和されるリブ型光導波路を用いて形成されることが好ましい。従って、変型例２のように、光素子のチャネル型光導波路の部分１０ｉに曲げ半径の小さいチャネル型光導波路を設けることにより、光学損失を抑えて、小型の光回路を形成することができる。
【０１０１】
次に、上述した光素子の第２実施形態を、図９〜図１３を参照しながら以下に説明する。他の実施形態について特に説明しない点については、上述の第１実施形態に関して詳述した説明が適宜適用される。また、同一の構成要素には同一の符号を付してある。
【０１０２】
図９は、本明細書に開示する光素子の第２実施形態を示す斜視図である。図１０は、図９に示す光素子の平面図である。図１１は、図１０のＹ１−Ｙ１線断面図である。図１２（Ａ）は、図２のＹ２−Ｙ２線端面図であり、図１２（Ｂ）は、図２のＹ３−Ｙ３線端面図である。
【０１０３】
本実施形態の光素子２０は、一方の端部２０ｅから他方の端部２０ｆに向かって順番に、第２延出部２０ａと、第１延出部２０ｂと、素子本体２０ｃと、第３延出部２０ｄとを備える。
【０１０４】
また、光素子２０は、チャネル型光導波路の部分２０ｉ及びリブ型光導波路の部分２０ｊを有する。
【０１０５】
素子本体２０ｃは、第１延出部２０ｂとの間で光の入出力を行う第１端部２０ｇと、第３延出部２０ｄとの間で光の入出力を行う第２端部２０ｈとを有する。
【０１０６】
光素子２０では、コア層２３の厚さが、上述した第１実施形態とは異なっている。
【０１０７】
光素子２０では、コア層２３とスラブ層２４及びリブ層２５とが光学的に結合される光学的結合部２７では、コア層２３の厚さが、スラブ層２４の厚さとリブ層２５の厚さとの和に等しい。
【０１０８】
図１１に示すように、光素子２０では、コア層２３と、スラブ層２４と、リブ層２５とは、一体に形成されており、Ｙ１−Ｙ１線端面では、コア層２３は、リブ層２５とスラブ層２４の積層した厚さを有し、第１端部２０ｇから光学的結合部２７まで延びている。また、コア延出部２３ａも、コア層２３と同じ厚さを有している。
【０１０９】
図９に示すように、リブ層２５が、スラブ層２４から上クラッド層１６内に突出している層状の部分であることは、上述した第１実施形態と同様である。
【０１１０】
図１２（Ａ）に示すＹ２−Ｙ２線端面図は、光学的結合部２７を横断する面を、コア層２３側からリブ層２５側に向かって見た端面図である。また、図１２（Ｂ）に示すＹ３−Ｙ３線端面図は、光学的結合部２７を横断する面を、リブ層２５側からコア層２３側に向かって見た端面図である。
【０１１１】
光学的結合部２７において、コア層２３は、リブ層２５及びリブ層２５の下に位置するスラブ層２４の部分と物理的に結合している。
【０１１２】
光素子２０の光学的結合部２７では、コア層２３と、スラブ層２４及びリブ層２５とは、物理的及び光学的に結合している。
【０１１３】
次に、図１３を参照して、光学的結合部２７において、チャネル型光導波路の部分２０ｉとリブ型光導波路の部分２０ｊとの間の光の伝搬について、以下に説明する。
【０１１４】
図１３のモードプロファイルＱ１は、光学的結合部２７に接続するコア層２３側の光のフィールドの形状を示す。モードプロファイルＱ１を囲む鎖線は、コア層２３の輪郭を示す。また、図１３のモードプロファイルＱ２は、光学的結合部２７に接続するスラブ層２４及びリブ層２５側の光のフィールドの形状を示す。モードプロファイルＱ２を囲む鎖線は、スラブ層２４及びリブ層２５の輪郭を示す。
【０１１５】
光学的結合部２７に接続するコア層２３側のモードプロファイルＱ１は、上述した第１実施形態よりも、スラブ層２４及びリブ層２５内を伝搬するモードプロファイルＱ２と近い形状となっている。従って、素子本体２０ｃは、チャネル型光導波路の部分２０ｉとリブ型光導波路の部分２０ｊとの間の光学的結合損失を更に低減する。
【０１１６】
本実施形態の第１延出部２０ｂ、第２延出部２０ａ及び第３延出部２０ｄの構造は、上述した第１実施形態と同様である。
【０１１７】
上述した本実施形態の光素子２０によれば、光学的結合部２７における不連続な状態が第１実施形態よりも減少しているので、光の結合損失を更に低減できる。
【０１１８】
また、本実施形態の光素子２０によれば、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１１９】
次に、本明細書に開示する光送信器について、以下に説明する。
【０１２０】
図１４は、本明細書に開示する光送信器の第１実施形態を示す図である。
【０１２１】
本実施形態の光送信器３０は、入力した光のスポットサイズを変換して出力する光素子３１と、光素子３１の一方の端部３１ａに光を出力する光発生部３２と、を備える。
【０１２２】
光素子３１は、基板１１上に配置された下クラッド層１２と、下クラッド層１２上に配置されたコア層１３と、スラブ層１４と、リブ層１５とを有する。光素子３１の構造は、上述した光素子の第１実施形態と同様である。光発生部３２は、光素子３１と同じ基板１１上に配置される。
【０１２３】
光発生部３２としては、例えば、半導体レーザを用いることができる。
【０１２４】
光送信器３０では、光発生部３２が出力した光が、光素子３１の一方の端部３１ａに入力され、一方の端部３１ａに入力した光は、光素子３１を伝搬しながら小さなスポットサイズに変換されて、他方の端部３１ｂから外部に出力される。
【０１２５】
上述した本実施形態の光送信器によれば、光の結合損失を抑えて、光発生部３２で発生した光のスポットサイズを小さく変換して出力できる。
【０１２６】
図１５は、本明細書に開示する光送信器の第２実施形態を示す図である。
【０１２７】
本実施形態の光送信器４０は、複数の光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃが、光の伝搬方向を一致させて、横に並べられて配置される。各光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、入力した光のスポットサイズを変換して出力する。各光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、上述した光素子の第１実施形態と同様の構造を有する。複数の光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、同じ基板１１上に並んで形成されている。
【０１２８】
また、光送信器４０は、各光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃに対応した光発生部４２ａ、４２ｂ、４２ｃを有している。各光素子４１ａ、４１ｂ、４１ｃには、対応する光発生部が出力した光が入力される。複数の光発生部４２ａ、４２ｂ、４２ｃも、基板１１上に配置されている。
【０１２９】
上述した本実施形態の光送信器によれば、光のスポットサイズを小さく変換した光信号を並列に出力することができる。
【０１３０】
次に、本明細書に開示する光送受信器について、以下に説明する。
【０１３１】
図１６は、本明細書に開示する光送受信器の一実施形態を示す図である。
【０１３２】
本実施形態の光送受信器５０は、入力した光のスポットサイズを変換して出力する第１光素子５１と、第１光素子５１の一方の端部５１ａに光を出力する光発生部５２と、を備える。第１光素子５１の構造は、上述した光素子の第１実施形態と同様である。光発生部５２は、第１光素子５１と同じ基板１１上に配置される。
【０１３３】
そして、第１光素子５１によってスポットサイズが小さく変換された光は、その他方の端部５１ｂから、下クラッド層１２上に配置されたシリコン細線導波路５０ａに入力される。シリコン細線導波路５０ａに入力した光は、シリコン細線導波路５０ａを伝搬して、光変調部５３に入力する。光変調部５３としては、例えば、マッハツェンダ型の変調器を用いることができる。
【０１３４】
光変調部５３は、入力した光を変調して、下クラッド層１２上に配置されたシリコン細線導波路５０ｂに出力する。シリコン細線導波路５０ｂは、入力した光を出力部５４に伝搬する。
【０１３５】
出力部５４は、入力した光を外部に出力する。
【０１３６】
また、光送受信器５０は、外部からの光を入力する入力部５７を有する。
【０１３７】
入力部５７が入力した光は、下クラッド層１２上に配置されたシリコン細線導波路５０ｃを伝搬する。シリコン細線導波路５０ｃを伝搬した光は、後述する第２光素子５６の他方の端部５６ｂに入力する。
【０１３８】
光送受信器５０は、入力した光のスポットサイズを変換して出力する第２光素子５６と、他方の端部５６ｂから入力され第２光素子５６を伝搬して、第２光素子５６の一方の端部５６ａから出力された光を検出する光検出部５５を有する。第２光素子５６は、第１光素子５１と上クラッド層１６を共有する。
【０１３９】
シリコン細線導波路５０ｃを伝搬した光は、第２光素子５６によって、スポットサイズが大きく変換されて、光検出部５５に入力する。
【０１４０】
光送受信器５０では、光変調部５３と、シリコン細線導波路５０ａ、５０ｂ、５０ｃと、第１光素子５１の光学的結合部から他方の端部５１ｂまでの部分と、第２光素子５６の光学的結合部から他方の端部５６ｂまでの部分とは、同じスラブ層１４上に配置されている。即ち、これらの素子は、リブ型光導波路を用いて形成されている。
【０１４１】
また、光送受信器５０では、第１光素子５１の一方の端部５１ａから光学的結合部までの部分と、第２光素子５６の一方の端部５６ａから光学的結合部までの部分とは、下クラッド層１２上に配置されている。即ち、これらの素子は、チャネル型光導波路を用いて形成されている。
【０１４２】
上述した本実施形態の光送受信器によれば、光の結合損失を抑えて、光発生部５２で発生した光のスポットサイズを小さく変換して出力でき、且つ、光の結合損失を抑えて、入力した光のスポットサイズを大きく変換して検出することができる。
【０１４３】
次に、上述した光素子の製造方法の好ましい第１実施形態について、図を参照しながら、以下に説明する。
【０１４４】
本実施形態は、上述した光素子の第１実施形態の製造方法を説明する。
【０１４５】
まず、図１７（Ａ）に示すように、下クラッド層１２と光導波路層８０とが順番に積層された半導体の基板１１の光導波路層８０上に、シリコンの微細加工技術を用いて、マスク８１が形成される。本実施形態では、下クラッド層１２と光導波路層８０とが順番に積層された半導体の基板１１として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いた。従って、基板１１は、シリコン基板であり、下クラッド層１２は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層であり、所定の厚さを有する光導波路層８０は、単結晶シリコン層である。なお、光導波路層８０の形成材料は、多結晶又はアモルファスでも良い。また、下クラッド層１２の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）以外の材料を用いても良く、例えばポリマを用いても良い。マスク８１は、上述した光素子の第１実施形態におけるコア延出部、コア層、リブ層及びリブ延出部を一体にしたものに対応する形状を有する。なお、本実施形態では、上述した光素子の第１実施形態の第２延出部は形成されない。本実施形態では、下クラッド層１２の厚さは３０００ｎｍであり、光導波路層８０の厚さは、２００ｎｍであった。
【０１４６】
マスク８１は、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに亘って形成される。マスク８１は、第１実施形態の光素子の素子本体に対応する部分８１ａと、コア延出部に対応する部分８１ｂと、リブ延出部に対応する部分８１ｃとを有する。部分８１ａは、第１端部８１ｇから第２端部８１ｈに向かって延びている。部分８１ａは、光導波路層８０上に、第１端部８１ｇから第２端部８１ｈに向かう方向に沿って、第１端部８１ｇから幅が増加して最大の幅を示した後、第２端部８１ｈまで幅が減少しながら延びるように形成される。本実施形態では、第１端部８１ｇから第２端部８１ｈに向かう方向は、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに向かう方向と一致している。
【０１４７】
次に、図１７（Ｂ）に示すように、シリコンの微細加工技術を使用し、マスク８１を用いて、光導波路層８０が途中の深さまでエッチングされる。本実施形態では、光導波路層８０が、表面から１００ｎｍの深さまでエッチングされた。この時、マスク８１に覆われている光導波路層８０の部分の厚さは、２００ｎｍのままである。
【０１４８】
次に、図１７（Ｃ）に示すように、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに向かう方向に沿って、マスク８１の最大の幅を示す部分８１ｉから他方の端部８１ｆまでの領域のマスク８１及び光導波路層８０を覆うマスク８２が形成される。
【０１４９】
そして、マスク８１の露出している部分が除去される。即ち、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに向かう方向に沿って、一方の端部８１ｅからマスク８１の最大の幅を示す部分８１ｉまでの領域のマスク８１が除去される。なお、この領域のマスク８１の除去は、マスク８２を形成する前に行っても良い。
【０１５０】
次に、図１７（Ｄ）に示すように、マスク８２を用いて、下クラッド層１２が露出するまで光導波路層８０がエッチングされる。本実施形態では、マスク８２に覆われていない１００ｎｍの厚さを有する光導波路層８０の部分がエッチングされる。その結果、本実施形態では、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに向かう方向に沿って、一方の端部８１ｅからマスク８１の最大の幅を示す部分８１ｉまでの領域のマスク８１に覆われている光導波路層８０の部分は、厚さ１００ｎｍとなる。また、一方の端部８１ｅから他方の端部８１ｆに向かう方向に沿って、マスク８１の最大の幅を示す部分８１ｉから他方の端部８１ｆまでの領域のマスク８１に覆われている光導波路層８０の部分は、厚さ２００ｎｍとなる。また、マスク８２のみに覆われている光導波路層８０の部分は、厚さ１００ｎｍとなる。
【０１５１】
そして、マスク８２及びマスク８１が除去される。このようにして、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５及びコア延出部１３ａ及びリブ延出部１５ａが、下クラッド層１２上に形成される。コア層１３とスラブ層１４及びリブ層１５とが、コア層１３の断面積（幅）が最大の部分とリブ層１５の断面積（幅）が最大の部分とで光学的に結合されるように、光導波路層８０から一体に形成される。
【０１５２】
次に、図１７（Ｅ）に示すように、上クラッド層１６が、コア層１３及びスラブ層１４及びリブ層１５及びコア延出部１３ａ及びリブ延出部１５ａを覆うように、下クラッド層１２上に形成される。本実施形態では、上クラッド層１６の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用いた。また、上クラッド層１６の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）以外の材料を用いても良く、例えばポリマを用いても良い。
【０１５３】
上述した本実施形態の製造方法によれば、シリコンの微細加工技術を用いて、チャネル型光導波路とリブ型光導波路とを有する光素子を容易に製造することができる。
【０１５４】
次に、上述した光素子の製造方法の好ましい第２実施形態について、図を参照しながら、以下に説明する。
【０１５５】
本実施形態は、上述した光素子の第２実施形態の製造方法を説明する。
【０１５６】
まず、図１８（Ａ）に示すように、下クラッド層１２と光導波路層８３とが順番に積層された半導体の基板１１の光導波路層８３上に、シリコンの微細加工技術を用いて、マスク８４が形成される。本実施形態では、下クラッド層１２と光導波路層８３とが順番に積層された半導体の基板１１として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を用いた。従って、基板１１は、シリコン基板であり、下クラッド層１２は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層であり、所定の厚さを有する光導波路層８３は、単結晶シリコン層である。なお、光導波路層８３の形成材料は、多結晶又はアモルファスでも良い。また、下クラッド層１２の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）以外の材料を用いても良く、例えばポリマを用いても良い。マスク８４は、上述した光素子の第２実施形態におけるコア延出部、コア層、リブ層及びリブ延出部を一体にしたものに対応する形状を有する。なお、本実施形態では、上述した光素子の第２実施形態の第２延出部は形成されない。本実施形態では、下クラッド層１２の厚さは３０００ｎｍであり、光導波路層８３の厚さは、２００ｎｍであった。
【０１５７】
マスク８４は、一方の端部８４ｅから他方の端部８４ｆに亘って形成される。マスク８４は、第２実施形態の光素子の素子本体に対応する部分８４ａと、コア延出部に対応する部分８４ｂと、リブ延出部に対応する部分８４ｃとを有する。部分８４ａは、第１端部８４ｇから第２端部８４ｈに向かって延びている。部分８４ａは、光導波路層８３上に、第１端部８４ｇから第２端部８４ｈに向かう方向に沿って、第１端部８４ｇから幅が増加して最大の幅を示した後、第２端部８４ｈまで幅が減少しながら延びるように形成される。本実施形態では、第１端部８４ｇから第２端部８４ｈに向かう方向は、一方の端部８４ｅから他方の端部８４ｆに向かう方向と一致している。
【０１５８】
次に、図１８（Ｂ）に示すように、シリコンの微細加工技術を使用し、マスク８４を用いて、光導波路層８３が途中の深さまでエッチングされる。本実施形態では、光導波路層８３が、表面から１００ｎｍの深さまでエッチングされた。この時、マスク８４に覆われている光導波路層８３の部分の厚さは、２００ｎｍのままである。
【０１５９】
次に、図１８（Ｃ）に示すように、一方の端部８４ｅから他方の端部８４ｆに向かう方向に沿って、マスク８４の最大の幅を示す部分８４ｉから他方の端部８４ｆまでの領域のマスク８４及び光導波路層８３を覆うマスク８５が形成される。本実施形態では、この段階において露出しているマスク８４の部分は除去されない。
【０１６０】
次に、図１８（Ｄ）に示すように、マスク８４及びマスク８５を用いて、下クラッド層１２が露出するまで光導波路層８３がエッチングされる。本実施形態では、マスク８４及びマスク８５に覆われていない１００ｎｍの厚さを有する光導波路層８３の部分がエッチングされる。その結果、マスク８４によって覆われている光導波路層８３の部分は、厚さ２００ｎｍとなり、マスク８５のみに覆われている光導波路層８３の部分は、厚さ１００ｎｍとなる。なお、この光導波路層８３のエッチングでは、下クラッド層１２の表面がエッチングされても良いので、エッチングの深さの許容範囲が上述した製造方法の第１実施形態よりも緩和される。
【０１６１】
そして、マスク８５及びマスク８４が除去される。このようにして、コア層２３及びスラブ層２４及びリブ層２５及びコア延出部２３ａ及びリブ延出部２５ａが、下クラッド層１２上に形成される。コア層２３とスラブ層２４及びリブ層２５とが、コア層２３の断面積（幅）が最大の部分とリブ層２５の断面積（幅）が最大の部分とで光学的に結合されるように、光導波路層８３から一体に形成される。
【０１６２】
次に、図１８（Ｅ）に示すように、上クラッド層１６が、コア層２３及びスラブ層２４及びリブ層２５及びコア延出部２３ａ及びリブ延出部２５ａを覆うように、下クラッド層１２上に形成される。本実施形態では、上クラッド層１６の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用いた。また、上クラッド層１６の形成材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）以外の材料を用いても良く、例えばポリマを用いても良い。
【０１６３】
上述した本実施形態の製造方法によれば、図１８（Ｄ）の工程のエッチングの管理精度が緩和される。従って、製造される光素子の歩留まりが向上する。また、本実施形態の製造方法によれば、シリコンの微細加工技術を用いて、チャネル型光導波路とリブ型光導波路とを有する光素子を容易に製造することができる。
【０１６４】
本発明では、上述した実施形態の光素子、光送信器、光受信器、光送受信器及び光素子の製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。また、一の実施形態が有する構成要件は、他の実施形態にも適宜適用することができる。
【０１６５】
例えば、上述した各実施形態で説明した光素子は、図１９に示すように、素子本体９０ｃの部分のみを有していても良い。図１９に示す光素子９０は、下クラッド層１２と、下クラッド層１２上に配置され、光を入出力する第１端部９０ｇから第２端部９０ｈに向かう方向に沿って第１端部９０ｇから断面積（幅）が増加しながら延びるコア層９３とを有する。また、光素子９０は、下クラッド層１２上に配置され、第１端部９０ｇから第２端部９０ｈに向かう方向に沿って第２端部９０ｈまで延びるスラブ層９４を有する。また、光素子９０は、スラブ層９４上に配置され、第１端部９０ｇから第２端部９０ｈに向かう方向に沿って第２端部９０ｈまで断面積（幅）が減少しながら延びるリブ層９５と、コア層９３及びスラブ層９４及びリブ層９５上に配置された上クラッド層（図示せず）と、を有する。コア層９３とスラブ層９４及びリブ層９５とは、コア層９３の断面積（幅）が最大の部分とリブ層９５の断面積が最大の部分とで光学的に結合される。光素子９０は、チャネル型光導波路の部分９０iと、リブ型光導波路の部分９０ｊとが、光学的結合部９７において光学的に結合している。第１端部９０ｇには、例えば、チャネル型光導波路を有する他の光素子が光学的に結合され、第２端部９０ｈには、例えば、リブ型光導波路を有するまた他の光素子が光学的に結合され得る。
【０１６６】
また、上述した光送受信器では、第２光素子を有する光受信器が、光送信器と一体に形成されていたが、第２光素子を有する光受信器は、独立した光素子であっても良い。
【０１６７】
更に、上述した光送受信器では、光送信器と光受信器とが同じ基板上に配置され、且つ上クラッド層及び下クラッド層が一体に形成されていたが、光送信器と光受信器とが別の基板上に配置され、上クラッド層及び下クラッド層が別体に形成されていても良い。
【０１６８】
また、本明細書に開示する複数の光素子は、図２０に示すように、同一の基板上に配置されていても良い。図２０は、本明細書に開示する光集積素子の一実施形態を示す図である。
【０１６９】
図２０に示す光集積素子１００は、第１の光素子１００ａと、第２の光素子１００ｂとを有する。第１の光素子１００ａは、図８に示す光素子と同様の構成を有する。第２の光素子１００ｂは、図１に示す光素子から第１延出部及び第２延出部が除かれた構造を有する。
【０１７０】
光集積素子１００では、第１の光素子１００ａ及び第２の光素子１００ｂは、図示しない基板上に配置された共通の下クラッド層１２を有する。
【０１７１】
第１の光素子１００ａは、曲がりコア延出部１３ｂと、コア延出部１３ａと、コア層１３と、スラブ層１４と、スラブ層１４上に配置されたリブ層１５と、スラブ延出部１４ａと、スラブ延出部１４ａ上に配置されたリブ延出部１５ａとを有する。これらの第１光素子１００ａの構成要素は、下クラッド層１２上に配置される。
【０１７２】
また、第２の光素子１００ｂは、コア層１３と、スラブ層１４と、スラブ層１４上に配置されたリブ層１５と、スラブ延出部１４ａと、スラブ延出部１４ａ上に配置されたリブ延出部１５ａとを有する。これらの第２の光素子１００ｂの構成要素は、下クラッド層１２上に配置される。
【０１７３】
光集積素子１００では、第１の光素子１００ａ及び第２の光素子１００ｂは、図示しない共通の上クラッド層を有している。
【０１７４】
光集積素子１００において、例えば、第２の光素子１００ｂの他方の端部１０ｆから入力した光は、第２の光素子１００ｂのリブ型光導波路の部分を伝搬した後、第２の光素子１００ｂのチャネル型光導波路の部分を伝搬して、第１の光素子１００ａの曲がりコア延出部１３ｂに入力する。
【０１７５】
そして、第１の光素子１００ａの曲がりコア延出部１３ｂに入力した光は、第１の光素子１００ａのチャネル型光導波路の部分を伝搬し、第１の光素子１００ａのリブ型光導波路の部分を伝搬した後、第１の光素子１００ａの他方の端部１０ｆから出力する。
【０１７６】
ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、読者が、発明者によって寄与された発明及び概念を技術を深めて理解することを助けるための教育的な目的を意図する。ここで述べられた全ての例及び条件付きの言葉は、そのような具体的に述べられた例及び条件に限定されることなく解釈されるべきである。また、明細書のそのような例示の機構は、本発明の優越性及び劣等性を示すこととは関係しない。本発明の実施形態は詳細に説明されているが、その様々な変更、置き換え又は修正が本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り行われ得ることが理解されるべきである。
【０１７７】
以上の上述した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【０１７８】
（付記１）
第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に配置された第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される光素子。
【０１７９】
（付記２）
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の幅と前記リブ層の幅とが等しい付記１に記載の光素子。
【０１８０】
（付記３）
前記コア層及び前記リブ層の厚さは一定である付記１又は２に記載の光素子。
【０１８１】
（付記４）
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の厚さが前記スラブ層の厚さと等しい付記２又は３に記載の光素子。
【０１８２】
（付記５）
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが光学的に結合される部分では、前記コア層の厚さが、前記スラブ層の厚さと前記リブ層の厚さとの和に等しい付記２又は３に記載の光素子。
【０１８３】
（付記６）
前記第１端部に接合された第１光導波路と、
前記第２端部に接合され、前記第１光導波路と幅が等しい第２光導波路と、
を備える付記１〜４の何れか一項に記載の光素子。
【０１８４】
（付記７）
前記第１端部から、前記第１クラッド層及び前記第２クラッド層が延出しており、前記第１コアと前記第コア層とが積層された延出部が形成される付記１〜６の何れか一項に記載の光素子。
【０１８５】
（付記８）
前記延出部内では、前記コア層が、前記第１端部から断面積が減少しながら延びている付記７に記載の光素子。
【０１８６】
（付記９）
基板と、
前記基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に配置された第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される光素子と、
前記基板上に配置され、前記第１端部に光を出力し前記光素子を伝搬させて前記第２端部から光を出力させる光発生部と、
を備える光送信器。
【０１８７】
（付記１０）
基板と、
前記基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層と、
前記スラブ層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層と、
前記コア層及び前記リブ層上に配置された第２クラッド層と、
を備え、
前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とは、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される光素子と、
前記基板上に配置され、前記第２端部から入力され前記光素子を伝搬して前記第１端部から出力された光を検出する光検出部と、
を備える光受信器。
【０１８８】
（付記１１）
第１基板と、
前記第１基板上に配置された第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に配置され、光を入出力する第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びる第１コア層と、
前記第１クラッド層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びる第１スラブ層と、
前記第１スラブ層上に配置され、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びる第１リブ層と、
前記第１コア層及び前記第１リブ層上に配置された第２クラッド層と、
を有し、
前記第１コア層と前記第１スラブ層及び前記第１リブ層とは、前記第１コア層の断面積が最大の部分と前記第１リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される第１光素子と、
前記第１基板上に配置され、前記第１端部に光を出力し前記第１光素子を伝搬させて前記第２端部から光を出力させる光発生部と、
第２基板と、
前記第２基板上に配置された第３クラッド層と、
前記第３クラッド層上に配置され、光を入出力する第３端部から第４端部に向かう方向に沿って前記第３端部から断面積が増加しながら延びる第２コア層と、
前記第３クラッド層上に配置され、前記第３端部から前記第４端部に向かう方向に沿って前記第４端部まで延びる第２スラブ層と、
前記第２スラブ層上に配置され、前記第３端部から前記第４端部に向かう方向に沿って前記第４端部まで断面積が減少しながら延びる第２リブ層と、
前記第２コア層及び前記第２リブ層上に配置された第４クラッド層と、
を有し、
前記第２コア層と前記第２スラブ層及び前記第２リブ層とは、前記第２コア層の断面積が最大の部分と前記第２リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合される第２光素子と、
前記第２基板上に配置され、前記第４端部から入力され前記第２光素子を伝搬して前記第３端部から出力された光を検出する光検出部と、
を備える光送受信器。
【０１８９】
（付記１２）
第１クラッド層上に、第１端部から第２端部に向かう方向に沿って前記第１端部から断面積が増加しながら延びるコア層と、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで延びるスラブ層であって、前記スラブ層上に、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って前記第２端部まで断面積が減少しながら延びるリブ層を有するスラブ層とを、前記コア層と前記スラブ層及び前記リブ層とが、前記コア層の断面積が最大の部分と前記リブ層の断面積が最大の部分とで光学的に結合されるように形成する第１工程と、
第２クラッド層を、前記コア層及び前記スラブ層上に形成する第２工程と、
を備える光素子の製造方法。
【０１９０】
（付記１３）
前記第１工程は、
前記第１クラッド層上に形成された光導波路層上に、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から幅が増加して最大の幅を示した後、前記第２端部まで幅が減少しながら延びる第１マスクを形成する第３工程と、
前記第１マスクを用いて、前記光導波路層を途中の深さまでエッチングする第４工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１マスクの最大の幅を示す部分から前記第２端部までの領域の前記第１マスク及び前記光導波路層を覆う第２マスクを形成する第５工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から前記第１マスクの最大の幅を示す部分までの領域の前記第１マスクを除去する第６工程と、
前記第２マスクを用いて、前記第１クラッド層が露出するまで前記光導波路層をエッチングする第７工程と、
を有する付記１２に記載の光素子の製造方法。
【０１９１】
（付記１４）
前記第１工程は、
前記第１クラッド層上に形成された光導波路層上に、前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第１端部から幅が増加して最大の幅を示した後、前記第２端部まで幅が減少しながら延びる第３マスクを形成する第８工程と、
前記第３マスクを用いて、前記光導波路層を途中の深さまでエッチングする第９工程と、
前記第１端部から前記第２端部に向かう方向に沿って、前記第３マスクの最大の幅を示す部分から前記第２端部までの領域の前記第３マスク及び前記光導波路層を覆う第４マスクを形成する第１０工程と、
前記第３マスク及び前記第４マスクを用いて、前記第１クラッド層が露出するまで前記光導波路層をエッチングする第１１工程と、
を有する付記１２に記載の光素子の製造方法。
【符号の説明】
【０１９２】
１０    光素子
１０ａ    第２延出部
１０ｂ    第１延出部
１０ｃ    素子本体
１０ｄ    第３延出部
１０ｅ    一方の端部
１０ｆ    他方の端部
１０ｇ    第１端部
１０ｈ    第２端部
１１    基板
１２    下クラッド層  （第１クラッド層）
１３    コア層
１３ａ    コア延出部
１３ｂ    曲がりコア延出部
１４    スラブ層
１４ａ    スラブ延出部
１５    リブ層
１５ａ    リブ延出部
１６    上クラッド層  （第２クラッド層）
１７    光学的結合部
２０    光素子
２０ａ    第１延出部
２０ｂ    第２延出部
２０ｃ    素子本体
２０ｄ    第３延出部
２０ｅ    一方の端部
２０ｆ    他方の端部
２０ｇ    第１端部
２０ｈ    第２端部
２３    コア層
２３ａ    コア延出部
２４    スラブ層
２４ａ    スラブ延出部
２５    リブ層
２５ａ    リブ延出部
２７    光学的結合部
３０    光送信器
３１    光素子
３２    光発生部
４０    光送信器
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ    光素子
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ    光発生部
５０    光送受信器
５１    第１光素子
５２    光発生部
５３    光変調部
５４    出力部
５５    光検出部
５６    第２光素子
５７    入力部
８０    光導波路層
８１    マスク
８２    マスク
８３    光導波路層
８４    マスク
８５    マスク
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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