(57)【要約】      （修正有）【課題】  装置の小型化が実現でき、透過特性が向上されたスポットサイズ変換器を提供すること。【解決手段】  アンダークラッド８６上に該アンダークラッド８６よりも屈折率が高い第一コア８１が形成されている。第一コア８１は、突起部分８７と、対向導波路とを有する。第一コア８１上には、直線部分８４とテーパー部分８５とを有する第二コア８３が形成さており、突起部分８７においては、第一コア８１と第二コア８３とはほぼ等しい幅であり、対向導波路上には、テーパー部分８５が形成されている。また、少なくともスラブ８２上には、直線部分８４が形成されている。【選択図】  図８
2006323210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、該スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、
前記第一の導波路上に形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第五の導波路とを備え、
前記第二の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が形成されており、前記第三の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域上には、前記第四の導波路が形成されていることを特徴とする光スポットサイズ変換器。
【請求項２】
アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、該スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、
前記第一の導波路内に埋め込まれて形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第二の導波路とを備え、
前記第二の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が埋め込まれて形成されており、前記第三の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が埋め込まれて形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域内には、前記第四の導波路が埋め込まれて形成されていることを特徴とするスポットサイズ変換器。
【請求項３】
前記第二の導波路と前記第三の導波路とは、前記第二の導波路の長手方向と前記第三の導波路の長手方向とがほぼ一致するように、前記スラブ領域に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のスポットサイズ変換器。
【請求項４】
前記第五の導波路は、前記第四の導波路の一部が曲げ損失が生じない程度の曲げ半径にて曲げられた曲げ導波路であり、
前記第三の導波路は、前記スラブ領域の、前記第二の導波路に対向する位置とは異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載のスポットサイズ変換器。
【請求項５】
前記第二の導波路上に前記第四の導波路が形成される場合は、前記第二の導波路の幅と前記第四の導波路の幅とはほぼ等しい幅であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
【請求項６】
前記第二の導波路から入射した光が前記スラブ領域にて広がる角度をφとし、前記スラブ領域の長さをＬとし、前記スラブ領域の幅をＷとすると、Ｗ＞Ｌｔａｎφを満たすように前記スラブ領域の幅Ｗが設定されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
【請求項７】
前記スラブ領域は、多モード干渉導波路であり、
前記第二の導波路および前記第三の導波路のうち、前記テーパー状の導波路が形成されている方の導波路は、前記テーパー状の導波路が形成されていない方の導波路から前記スラブ領域に入射した光の光分岐領域よりも光強度が弱い領域に設けられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
【請求項８】
前記光強度が弱い領域は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）に分岐した光分岐領域の隣り合う光分岐領域の間の領域であることを特徴とする請求項７記載のスポットサイズ変換器。
【請求項９】
前記光強度が弱い領域は、前記光分岐領域の光強度に比べて前記最も光強度が弱い領域であることを特徴とする請求項７または８記載のスポットサイズ変換器。
【請求項１０】
前記アンダークラッドの屈折率をｎＬとし、前記スラブ領域の屈折率をｎｃとし、前記スラブ領域の長さをＬとし、前記スラブ領域への入射光の波長をλｏとし、前記入射光の偏光に対応しており、前記偏光がＴＥのとき０であり、前記偏光がＴＭのとき１と表されるものをσとし、前記スラブ領域内での基本モードに対する前記スラブ領域の幅をＷｅとすると、Ｗｅ＝（λｏ・Ｎ・Ｌ／ｎＬ）（１）と表され、前記テーパー状の導波路が形成されていない導波路と前記スラブ領域との境界から、前記Ｎ個に分岐した光分岐領域までの距離が最も短い場合の、前記スラブ領域の幅Ｗｓは、Ｗｓ＝Ｗｅ−（λｏ／π）（ｎＬ／ｎｃ）２σ（ｎＬ２−ｎｃ２）−（０．５）（２）と表され、前記スラブ領域の幅は、前記スラブ領域の長さおよび所望のＮに応じて、上記式（１）および（２）を満たすように設定されていることを特徴とする請求項８または９記載のスポットサイズ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポットサイズ変換器に関し、より詳細には、異なるモードフィールドを持つ光部品の低損失な接続を可能とするスポットサイズ変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スポットサイズ変換器（ＳＳＣ）は、古くから半導体レーザ（ＬＤ）から発振された光を高効率にファイバーに導入しようという考えから発展してきており、デバイスへの応用が盛んになされている。特に、半導体レーザにＳＳＣを備えたＳＳＣ付ＬＤは良く知られている。ファイバーとＬＤとの結合効率を決定する要因はスポットサイズの大きさにある。シングルモードファイバーのスポットサイズは５um程度であるのに対しＬＤのスポットサイズは1um程度と小さい。これらを単純に結合させると、大きな結合損失を生じる。そこで、ＬＤにスポットサイズ変換器を具備することで、ＬＤから出射される光のスポットサイズを大きくしている。このようにして、ＬＤとファイバーとの結合効率の改善がなされている。ただし、ＬＤにＳＳＣ構造を持たせると、ＬＤの特性に悪影響を及ぼすことが多く、製造段階でも歩留まりも低下するため、コストが高くなる問題がある。
【０００３】
一方、石英系平面光導波路回路は、ファイバーと同じ石英系材料で作製され、スポットサイズにおいても、ファイバーのものとほぼ等しく設計され、本来ファイバーとの結合が良かった。しかしながら、近年これらの光導波路の小型化が進んでいる。小型化するため導波路の比屈折率差（本明細書では、単に「Δ」とも呼ぶ）を小さくし導波路曲げ半径を小さくすることで、回路小型化を実現する。その際、回路が小さくなるだけでなく、スポットサイズも小さくなってしまい、ファイバーとの結合悪化が問題となってきている。
【０００４】
そこで、石英系導波路においても、従来さまざまなＳＳＣが提案されている。基本的には、これまで半導体分野で示されている構成と変わらない。図１は、従来のスポットサイズ変換器の構成を示した図である。図１（ａ）は、非特許文献１に示されているような、先端部をテーパー構造１としてあるＳＳＣ２を示し、図１(ｂ)は、非特許文献２に示されるような、実際に導波路コア端面を拡大する構造有するＳＳＣ３、図１（ｃ）は非特許文献３、４に示されるような、スポットサイズの異なる２つの導波路を積層または内包するＳＳＣ５を示している。
【０００５】
図１（ａ）に示す構造では、テーパー構造１にて、伝播光のモードフィールドを狭めていくとある幅より狭くなるとコア内に光が閉じ込めきれずに、放射し始めフィールドが拡大しスポットサイズが大きくなることを利用したＳＳＣである。図１（ｂ）では、実際にコア３の端面を拡大することで、フィールドを広げスポットサイズを変換する。また図１（ｃ）では、導波路コア６とは異なるΔを持つ導波路コア７を叙所に消滅させ、叙所に他方のコアである導波路コア７に光を移行させることでスポットサイズを変換する。
【０００６】
上記のうち、図１（ａ）の構造ではＳＳＣ２先端より離れる程、スポットサイズは大きくなっていく。所望のスポットサイズが得られる位置にファイバー等のコアを位置させることで低損失な結合を実現する。そのため、このＳＳＣで先端が消滅した後に別の導波路回路を作製できない。また図１（ｂ）においても、コア３を拡大することで、スポットサイズを広げファイバー等と結合する場合は問題とならないが、広げたコアを用いて別の光回路を構成することが難しい。なぜなら、コアが大きくシングルモードを達成できないからである。
【０００７】
一方、図１（ｃ）の場合は、上記一種類のΔのコアから構成されている図１（ａ），図１（ｂ）のＳＳＣとは異種のものである。すなわち、互いに異なるΔを有する２種類の導波路コア６および７からなり、それぞれの導波路は、各々の回路を構成していても問題なく、ＳＳＣ部を図１（ｃ）に示すような構造で接続すればよい。図１（ａ）、（ｂ）では回路基板の端面周辺に位置が限られるが、図１（ｃ）に示す構造は任意の箇所において形成が可能である点で他と区別できる。
【０００８】
以下の記載において、単にＳＳＣと記載するものは、少なくとも２種類のΔの導波路からなり、Δの高い導波路の一部をテーパー構造として、Δの低い導波路上、または内部に配置している図１（ｃ）のようなＳＳＣのことをさすものとする。
【０００９】
非特許文献３では、ＬＤを導波路端面に結合させる際、高Δのスポットサイズの小さな導波路に結合させることで、結合効率の改善を実現し、ＳＳＣを介し、スポットサイズ変換を行い低Δ導波路に移行させスポットサイズを拡大している。そして低Δ導波路とファイバーとの低損失な接続を実現している。
【００１０】
これは、薄膜フィルターを用いた平面光導波路型光トランシーバーにも適応が可能である。図２（ａ）は、従来の平面光導波路回路と薄膜フィルターを用いた光トランシーバー２０の構成を示している。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）の、導波路が有するＳＳＣとＬＤとの接続部の拡大部分Ｑを示す図である。
【００１１】
図２（ａ）に示されるように、オーバークラッドおよびアンダークラッドからなるクラッドに埋め込まれた交差型の導波路２１の交差部２２に溝を形成し、該溝には光を分波するための薄膜フィルター２３が挿入され、導波路２１の２つの端にはそれぞれＳＳＣが設けられており、それらＳＳＣにはそれぞれ、半導体受光素子、ＬＤが搭載されている。図２（ｂ）に、ＳＳＣ２４とＬＤ２５との接続部の拡大図を示す。図２（ｂ）において、ＳＳＣ２４は、高Δ導波路２６と低Δ導波路２７とを備えており、ＬＤ２５との接続部とは反対方向にテーパーにて広くなる構造を有する低Δ導波路２７上に、上記方向にテーパーにより導波路が狭くなっている構造を有する高Δ導波路２６が設けられている。このような構成において、上記テーパー部でコアサイズが減少して漏れ出した光が、下層の導波路である低Δ導波路２７に移行する。
【００１２】
出入力ファイバーから入射された信号光は、薄膜フィルター２３を透過し受光素子に入射される。また、ＬＤ２５から出力された光は先に示した非特許文献３に示される構造を介し、高Δ導波路２６と高効率に結合し導波路２１に導かれる。ＬＤ２５を直接低Δ導波路２７（Δ＝０．３％）に入射すると結合損失が１１ｄＢ程度となるのに対し、非特許文献３によるとＳＳＣ２４を介することで３ｄＢ程度まで８ｄＢもの改善が見られている。
【００１３】
一方、導波路とファイバーとの結合部は、低Δ導波路との接続のため低損失にファイバーとの結合を実現できる。フィルター部は、溝が形成されているため、導波路がなく、伝播光は回折し広がってしまい薄膜フィルター２３を透過または反射した光が再度導波路に結合される際に損失が生じる。この損失を低減するためには回折を抑えるようにスポットサイズを大きい、つまり低Δの導波路をフィルター挿入部には使用するのが好ましい。
【００１４】
このように、図１（ｃ）に示すような構造を用いることで、光トランシーバーにおいて、ＬＤとの結合効率の改善とフィルターの挿入損失の低減、ファイバーとの結合との低減の両立が可能となる。
【００１５】
【非特許文献１】”Compact and low-loss arrayed waveguide grating module with tolerance-relaxed spot-size converter” PJOTO. TECH. LETT., 5, (2), p239, 2003
【非特許文献２】”High density and low-loss arrayed waveguide gratings composed of high index difference PLCs”, IPR’02 (Vancouver, CANADA), IThG1-1-3, Jul, 2002
【非特許文献３】”Efficient coupling of a semiconductor laser to an optical fiber by means of a tapered waveguide on silicon”, Appl. Phys. Lett. 55 (23), 1989
【非特許文献４】”光ゲートアレイのための積層光分岐素子の試作”第５１回応用物理学関係連合講演会  講演予稿集２８ｐ−Ｎ−１
【非特許文献５】河内正男”プレーナ光波回路”電学論Ｃ、１１３巻６号、４４０〜４４５ページ、平成５年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
図３は、従来の異種Δ導波路を積層した構造のＳＳＣを含む光導波路回路における、透過特性を示している。非常にΔの高くスポットサイズが小さなファイバーを用いて高Δ導波路側から光を入射し、低Δ導波路に通常のシングルモードファイバーを接続した際の透過特性である。前述したように、異種Δ導波路をＳＳＣによってスポットサイズのことなる光部品を低損失に結合することは非常に有用である。しかしながら、実際に図１（ｃ）に示したようなＳＳＣを作製し、評価を行った結果、図３に示すような波長特性上リップルが生じるといった問題が発生することが、発明者らによって明らかとなった。このリップルの振幅は、ＳＳＣ移行部テーパー長に依存し、テーパーが短い程振幅は大きくなることも解った。
【００１７】
このような、透過特性にリップルが生じることは、先行し開発されていきた半導体レーザ等のＳＳＣにおいても重要視されていない、むしろ把握されていない問題点である。しかし、平面光導波路回路は、主にパッシブ（能動的）な機能を持ち、広帯域の波長範囲で安定して透過率が求められ、透過特性に波長依存性がないことが強く求められる。
【００１８】
図４は、図２に示した光トランシーバーを前述の従来のＳＳＣを搭載した平面光導波路を用いて作製した際の、ＬＤの結合効率の頻度を示している。この場合結合効率は平均４．８ｄＢとなり、最小最大はそれぞれ３．７ｄＢ、５．８ｄＢとなった。
【００１９】
同じように作製した素子にもかかわらず、素子特性に大きなばらつきを持つこととなった。その原因は、図３に示した透過特性に現れるリップルにある。このリップルが極大、極小を取る波長は同じ設計のＳＳＣを測定しても、製造誤差により、同じ波長とならない。その波長は、素子ごとにばらつく結果となった。ある素子では、ＬＤの発振波長にて透過率が極大になり、ある素子では極小になるといったようなことが生じるために、素子ごとのばらつきが大きくなるのである。
【００２０】
上述したように、従来のＳＳＣでは、透過特性上制御しきれないリップルが発生することが問題となっていた。また、リップルを抑制しようとして、ＳＳＣ移行部のテーパー長を長くすると、ＳＳＣの回路上の長さが数ミリにもおよび、回路が小型化できないといった問題も生じる。
【００２１】
図５（ａ）は、従来からあるＳＳＣ搭載したアレイ回折格子（ＡＷＧ）５１を高Δ導波路で作製し小型化したものを示している。このようなＡＷＧでは高Δ導波路を用いて作製するとファイバーとの結合が悪化してしまう問題がある。よって、ＳＳＣを入出力に搭載することでファイバーとの結合効率の改善を図るものである。図５（ａ）において、ＡＷＧ５１は、アレイ導波路５２と、複数の導波路からなる入出力ポートとしての導波路５３を備えている。これら導波路は、オーバークラッドおよびアンダークラッドからなるクラッドに埋め込まれている。この導波路５３の各導波路にはそれぞれ、図５（ｂ）に示すように、ＳＳＣ５４が備えられている。ＳＳＣ５４は、高Δ導波路５５と低Δ導波路５６とを備えており、低Δ導波路５６上に高Δ導波路５５が設けられている。また、低Δ導波路５６と光ファイバー５７とは光学的に接続されている。
【００２２】
このようなＡＷＧ回路においても、ＳＳＣ部が透過特性上リップルを生じてしまうため、図６に示すように、ＡＷＧ透過スペクトルの各チャンネルの透過率がリップルの影響を受けてしまうという問題が生じる。
【００２３】
図７は、ＳＳＣを搭載していないＡＷＧ７１と、ＳＳＣ７３を搭載したＡＷＧ７２のチップサイズの比較を示す図である。上述のように、ＳＳＣ部のリップルの影響を防ぐため、ＳＳＣ移行部の長さを長くしてしまうと、図７に示すように、せっかく高Δ導波路を用いてＡＷＧは小型が実現できてもＳＳＣ７３が大きくなり、ＳＳＣ７３を含めた回路全体としては小型化できない。今後より高Δ化が進むとＡＷＧ回路よりもＳＳＣ部の方が大きくなってしまうという、本末転倒な結果を招くことになりかねないという問題がある。
【００２４】
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、装置の小型化が実現でき、透過特性が向上されたスポットサイズ変換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、該スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、前記第一の導波路上に形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第五の導波路とを備え、前記第二の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が形成されており、前記第三の導波路上には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域上には、前記第四の導波路が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２記載の発明は、アンダークラッド上に形成された、該アンダークラッドよりも屈折率が高い第一の導波路であって、第二の導波路と、該第二の導波路の一方端に設けられたスラブ領域と、該スラブ領域の、前記第二の導波路が設けられた側に対して対向する側に設けられた第三の導波路とを有する第一の導波路と、前記第一の導波路内に埋め込まれて形成された、第四の導波路とテーパー状の導波路とを有し、前記第一の導波路よりも屈折率が高い第二の導波路とを備え、前記第二の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路のいずれか一方が埋め込まれて形成されており、前記第三の導波路内には、前記第四の導波路または前記テーパー状の導波路の他方が埋め込まれて形成されており、かつ少なくとも前記スラブ領域内には、前記第四の導波路が埋め込まれて形成されていることを特徴とする。
【００２７】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第二の導波路と前記第三の導波路とは、前記第二の導波路の長手方向と前記第三の導波路の長手方向とがほぼ一致するように、前記スラブ領域に設けられていることを特徴とする。
【００２８】
請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記第五の導波路は、前記第四の導波路の一部が曲げ損失が生じない程度の曲げ半径にて曲げられた曲げ導波路であり、前記第三の導波路は、前記スラブ領域の、前記第二の導波路に対向する位置とは異なる位置に設けられていることを特徴とする。
【００２９】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記第二の導波路上に前記第四の導波路が形成される場合は、前記第二の導波路の幅と前記第四の導波路の幅とはほぼ等しい幅であることを特徴とする。
【００３０】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記第二の導波路から入射した光が前記スラブ領域にて広がる角度をφとし、前記スラブ領域の長さをＬとし、前記スラブ領域の幅をＷとすると、Ｗ＞Ｌｔａｎφを満たすように前記スラブ領域の幅Ｗが設定されることを特徴とする。
【００３１】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記スラブ領域は、多モード干渉導波路であり、前記第二の導波路および前記第三の導波路のうち、前記テーパー状の導波路が形成されている方の導波路は、前記テーパー状の導波路が形成されていない方の導波路から前記スラブ領域に入射した光の光分岐領域よりも光強度が弱い領域に設けられることを特徴とする。
【００３２】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記光強度が弱い領域は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）に分岐した光分岐領域の隣り合う光分岐領域の間の領域であることを特徴とする。
【００３３】
請求項９記載の発明は、請求項７または８記載の発明において、前記光強度が弱い領域は、前記光分岐領域の光強度に比べて前記最も光強度が弱い領域であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記アンダークラッドの屈折率をｎＬとし、前記スラブ領域の屈折率をｎｃとし、前記スラブ領域の長さをＬとし、前記スラブ領域への入射光の波長をλｏとし、前記入射光の偏光に対応しており、前記偏光がＴＥのとき０であり、前記偏光がＴＭのとき１と表されるものをσとし、前記スラブ領域内での基本モードに対する前記スラブ領域の幅をＷｅとすると、Ｗｅ＝（λｏ・Ｎ・Ｌ／ｎＬ）（１）と表され、前記テーパー状の導波路が形成されていない導波路と前記スラブ領域との境界から、前記Ｎ個に分岐した光分岐領域までの距離が最も短い場合の、前記スラブ領域の幅Ｗｓは、Ｗｓ＝Ｗｅ−（λｏ／π）（ｎＬ／ｎｃ）２σ（ｎＬ２−ｎｃ２）−（０．５）（２）と表され、前記スラブ領域の幅は、前記スラブ領域の長さおよび所望のＮに応じて、上記式（１）および（２）を満たすように設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、第五の導波路よりも屈折率が低い第一の導波路にスラブ領域を設けるようにしたので、リップルの発生を抑えることができ、透過特性の向上が可能となる。また、リップルの発生を抑えるために第五の導波路のテーパー状の導波路を長くする必要がなくなるので、装置の小型化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
本明細書において、「高Δ導波路」など、Δが高い導波路や、「低Δ導波路」など、Δが低い導波路が意味するところは、対象となる２つの導波路に対する相対的な表現であって、異なるΔを有する２つの導波路において、高い方のΔを有する導波路が「高Δ導波路」となり、低い方のΔを有する導波路が「低Δ導波路」となる。
【００３７】
以下で、低Δ導波路上に高Δ導波路を形成しているＳＳＣにおいて、リップルが生じる原因について説明する。  
ファイバーとＬＤとの結合効率を所望の値にするには、個々の導波路は、シングルモードであることが望ましい。しかしながら、Δが高い導波路をΔが低い導波路上、または内部に作製すると、一つの導波路としてみた際に、個々の導波路はシングルモードを達成する形状であっても、積層、内包させるとコアのサイズや、Δによっては、シングルモードではなくなる。
【００３８】
例えば、Δが高い第２の導波路コアから、Δが低い第１の導波路コアにスポットサイズを変換する場合を考えると、第２の導波路コアだけに理想的に伝播光が入れば良いが、実際には、第２の導波路コア内にほとんどの光が結合した状態でも、第１の導波路コア内の高次モードにも結合し、第１の導波路コア内にも伝播する光が存在する。その状態で、ＳＳＣのテーパーにより構成されるスポットサイズ移行部に光が到達すると、各々のモードが結合する。結合効率は、波長依存性を与え、結果として透過スペクトル上にリップルを発生させる。つまり、第１の導波路コア内を伝播する光を、なんらかの方法で除去し、そして第２の導波路コアからなる移行部へと導けばリップルを抑制することが可能となる。
【００３９】
（第１の実施形態）  
本実施形態では、シリコン基板上に石英系のガラスを堆積させて作製した石英系平面光導波路回路（ＰＬＣ）を用いる。  
石英系ＰＬＣはシリコン基板上に火炎堆積法と反応性イオンエッチング法で作製され、低損失でシングルモード光ファイバーと整合性の良い光導波回路が実現されている（非特許文献５参照）。
【００４０】
本実施形態では、ＬＤとＰＬＣとの結合効率の向上を目的として、ＰＬＣの出入力部（ＰＬＣが有する光導波路の端部）に、ＳＳＣを設けている。図８（ａ）は、本実施形態に係る、光回路が有するＳＳＣ構成の鳥瞰図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＳＳＣ構成の上面図である。
【００４１】
図８（ａ）および（ｂ）において、シリコン基板上に形成されたアンダークラッド８６上に後に上層にくるコアである第二コア８３よりも屈折率が低く、かつアンダークラッド８６よりも屈折率の高い第一コア８１が設けられている。第一コア８１は、第一コア８１の長手方向に平行の長さ（スラブ領域の長さ）Ｌのスラブ（スラブ導波路）８２を有している。このスラブ８２は、第一コア８１の端面から所定の距離だけ離れて設けられている。
【００４２】
第一コア８１上に、直線部分８４とテーパー部分８５からなる、第一コア８１よりも屈折率の高い第二コア８３が形成されている。なお、上記テーパー部分８５が、スポットサイズ移行部となる。また、上述のように、本実施形態では、第一コア８１と第二コア８３との屈折率の関係から、第一コア８１が低Δ導波路となり、第二コア８３が高Δ導波路となる。
【００４３】
本実施形態では、上述のように、第一コア８１は、上層に位置する第二コア８３の直線部分８４の少なくとも一部が形成されている領域に幅が無限長のスラブ８２を有し、ＬＤが結合する部分（各コアの端面付近）では、第一コア８１、第二コア８３の幅がほぼ等しくなっている突起部分８７を構成している。すなわち、端面から向かってスラブ領域が少なくとも終わってからテーパー部分８５が形成するように、第二コア８３は形成さており、少なくともスラブ８２上には、必ず第二コア８３の直線部分８４が形成されている。また、スラブ８２が設けられる位置は、少なくとも突起部分８７が形成できるように設定されている。これらのコアは、オーバークラッド（不図示）で覆われている。
【００４４】
上述のように、第一コア８１は、突起状の導波路（突起部分８７に相当）を有するようにスラブ８２が形成されており、該スラブには突起状の導波路と対向するように対向導波路が連結されている構成である。なお、本明細書では、「対向導波路」とは、第一コアに含まれる導波路であって、突起状の導波路が設けられているスラブの面と対向する面に設けられている導波路のことを指す。本実施形態では、図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、突起状の導波路と対向導波路とは、スラブ８２の長さ方向に対してほぼ直線上に配置されるように、スラブ８２に設けられている。
【００４５】
まずは、ＬＤの入力部分、すなわち、端面を含む突起部分８７において、第一コア８１と第二コア８３との幅がほぼ等しくなっている効果について述べる。
【００４６】
ＬＤを端面から入射した際に、高Δ導波路である第二コア８３の周りにできるだけ屈折率の低いクラッドを配置し、第二コア８３の有効屈折率差を大きく取るようにする。そのために、ＬＤ結合部においては、第一コア８１と第二コア８３との幅を同じにすること、すなわち突起部分８７を設けることで、第二コア８３周辺にクラッドが配置されるようになる。結果、第二コア８３の実効的な屈折率差を大きくできるため、スポットサイズはＬＤのそれに近づき、結合効率を高める効果がある。
【００４７】
次に、第二コア８３が、直線部分８４の下部の第一コア８１がスラブ８２となっている領域を設ける効果について述べる。  
ＬＤが、高Δ導波路である第二コア８３にすべて結合されれば問題とはならないが、実際は、下層に位置する低Δ導波路である第一コア８１にも結合を生じてしまう。すると上述の理由から、波長特性上にリップルが生じる結果となる。そこで、それを防ぐために、第一コア８１内に結合してしまった光をスラブ領域（スラブ８２）にて放射させる。放射させてから、ＳＳＣの移行部（テーパー部分８５）により第二コア８３内の光を第一コア８１に移行させスポットサイズの変換を行う。そうすることで、上下層の導波路内の光の干渉による透過特性上のリップルの発生を抑制することができる。このように、スポットサイズ移行部（テーパー部分８５）を長くしなくても、リップルの発生を抑制することができるので、装置の小型化を図ることができる。
【００４８】
ここで、スラブの大きさについて述べる。スラブ領域の長さＬは、回路上許されるだけ大きくする方が好ましい。スラブを挟み対向する導波路の結合において、一方の導波路（図８の構成では、第一コア８１の突起部分８７）からスラブ内に放射した光が、長さＬ離れた同じ導波路（対向導波路）に結合する場合、計算上、距離Ｌの二乗の逆数に比例して結合効率が悪くなる。スラブの目的は、上述のように、スラブを有する第一コア８１に結合してしまった光を放射させることにあるのでスラブ領域の長さＬはできるだけ長くとった方がリップル抑制には効果がある。
【００４９】
スラブの幅に関しては無限長と定義しているが、実際作製する上では有限長となる。ここで、図８に示した、本実施形態に係るＳＳＣにおいて、無限長の幅を有するスラブ８２を有限長の幅Ｗ１を有するスラブ８８に代えた構成の上面図を図９に示す。図９から分かるように、第一コア８１の突起部分８７から入射したスラブ８８に進入した光は、角度φで広がる。よって、第一コア８１の突起部分８７からスラブに入射して放射された放射光９０は、スラブ幅Ｗ１が狭い場合、スラブ側面で反射して反射光９１となり、第一コア８１の対向導波路８９に入射してしまうことが考えられる。そうするとスラブ８８を設けた効果が薄れるため、この場合は幅Ｗ１を広くした方が望ましい。すなわち、スラブ８８を設けることでリップルの抑制を行うことができるが、幅Ｗ１を広くすることで、更なるリップルの抑制を実現できるのである。
【００５０】
スラブ幅Ｗがどれほど必要かを簡単に計算することができる。簡単のため、第二コア８３はないとして考え、第一コア８１のみを考える。第一コアのクラッドに対する比屈折率差Δ１とすると、一方の導波路からスラブに進入した光は、角度φにて広がる。この角度φは、Δ１を用いて、
【００５１】
【数１】
2006323210.tif 000003
【００５２】
となる。回路上許されるスラブ領域（スラブ８８）の長さはＬであるので、少なくともスラブの幅Ｗは、およそ  
Ｗ＞Ｌｔａｎφ  
あれば、スラブ側面で反射した光が他方の導波路に結合することはない。
【００５３】
本実施形態では、第二コアが第一コア上に位置する場合について述べた。しかし導波路構造はこれに限らない。例えば、第一コア内に、第二コアが内包する形状が考えられる。図１０（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、高Δ導波路を低Δ導波路内部に埋め込んで設けたＳＳＣの鳥瞰図である。
【００５４】
図１０（ａ）において、シリコン基板上に形成されたアンダークラッド（不図示）上に、内部に設けられるコアである第二コア１０３よりも屈折率が低く、かつアンダークラッドよりも屈折率の高い第一コア１０１が設けられている。第一コア１０１は、第一コア１０１の長手方向に平行の長さ（スラブ領域の長さ）Ｌであり、無限長と見なせる幅を有するスラブ１０２を有している。このスラブ１０２は、第一コア１０１の端面から所定の距離だけ離れて設けられている。すなわち、第一コア１０１の端面から長手方向に沿って所定の距離には、凸部１０６が形成されており、該凸部１０６にスラブ１０２が連結されている構成である。もちろん、凸部１０６は、第一コア１０１に含まれる導波路である。
【００５５】
第一コア１０１内に、直線部分１０４とテーパー部分１０５からなる、第一コア１０１よりも屈折率の高い第二コア１０３が形成されている。なお、上記テーパー部分１０５が、スポットサイズ移行部となる。また、上述のように、本実施形態では、第一コア１０１と第二コア１０３との屈折率の関係から、第一コア１０１が低Δ導波路となり、第二コア１０３が高Δ導波路となる。
【００５６】
図１０（ａ）の構成では、上述のように、第一コア１０１は、内部に位置する第二コア１０３の直線部分１０４の少なくとも一部が存在する領域に幅が無限長のスラブ１０２を有し、ＬＤが結合する部分（各コアの端面付近）においても、第一コア１０１内に第二コア１０３が含まれた構成となっている。すなわち、端面から向かってスラブ領域が少なくとも終わってからテーパー部分１０５が形成するように、第二コア１０３は形成さており、スラブ１０２内には、必ず第二コア１０３の直線部分１０４が形成されている。また、スラブ１０２が設けられる位置は、少なくとも凸部１０６が形成できるように設定されている。これらのコアは、オーバークラッド（不図示）で覆われている。  
図１０（ｂ）の構成では、図１０（ａ）の幅が無限長のスラブ１０２に代えて、有限長の幅を有するスラブ１０７を備えた構成である。
【００５７】
この場合においても、上述で説明したスラブの効果が得られる。理想的には第二コア１０３が第一コア１０１の中央に位置した場合、導波路は完全なシングルモード伝播を達成できるため、問題となっていたリップルの発生は起きないと考えられる。しかしながら現実には、製造誤差等から完全に中央に作製することは困難であり、本明細書にて問題となっているリップルの発生という課題は変わらない。したがって、第二コア１０３が第一コア１０１に内包されるようなケースでも、本発明のスラブ領域を設ける構造の効果がある。また、第一コア１０１内に第二コア１０３を設ける場合は、スラブの長さＬを短くすることが可能となり、回路の小型化を図ることが可能となる。
【００５８】
なお、本実施形態に係る、ＳＳＣを備える導波路を複数用いる場合は、各導波路が備えるＳＳＣに別個にスラブ領域を設けるようにしても良い。また、各導波路が備えるＳＳＣ間でスラブを共有するようにしても良い。すなわち、ある低Δ導波路のスラブ領域の端面に隣の低Δ導波路が形成されるような形態であっても良い。
【００５９】
（第２の実施形態）  
本実施形態では、第１の実施形態で説明したＳＳＣを備えた光トランシーバーについて説明する。  
図１１は、本実施形態に係る、光トランシーバーの構成を示す図である。また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の、導波路が有するＳＳＣとＬＤとの接続部の拡大部分Ｓを示す図である。
【００６０】
図１１（ａ）において、光トランシーバー１１０は、オーバークラッドおよびアンダークラッドからなるクラッドに埋め込まれた交差型の導波路１１１を備えている。交差型の導波路１１１の交差部１１２に溝を形成し、該溝には光を分波するための薄膜フィルター１１３が挿入され、導波路１１１の２つの端にはそれぞれ、図９にて説明したＳＳＣ（本実施形態では、符号１１４で示す）が設けられており、それらＳＳＣ１１４にはそれぞれ、半導体受光素子、ＬＤが搭載されている。上記ＳＳＣ１１４とＬＤ１１５との結合の様子を、図１１（ｂ）に示す。
【００６１】
出入力ファイバーから入射された信号光は、薄膜フィルター１１３を透過し受光素子に入射される。また、ＬＤ１１５から出力された光は、ＳＳＣ１１４の、高Δ導波路である第二コア８３と高効率に結合し導波路１１１に導かれる。
【００６２】
図１２は、図１１に示した光トランシーバーにおける透過特性を示す図である。図１２に示される通り、透過特性上のリップルは大幅に削減されている。よって、本実施形態に係る、ＳＳＣ１１４を用いることによって、透過特性を向上することが可能となる。また、リップルを抑制するために、スポットサイズ移行部（テーパー部分８５）を長くする必要がないので、装置の小型化を実現できる。
【００６３】
図１３は、図１１に示した光トランシーバーにおける、ＬＤの結合効率の頻度を示した図である。本実施形態によれば、図１２から分かるように、リップルの発生を抑えることができるので、その結果、図１３からも分かるように、結合効率の素子毎のばらつきを減少することができる。
【００６４】
なお、本実施形態では、第一コア上に第二コアを設けたＳＳＣについて説明したが、第一コア内に第二コアを設けたＳＳＣであっても良い。
【００６５】
（第３の実施形態）  
本実施形態では、第１の実施形態にて説明したＳＳＣにおいて、スラブに多モード干渉導波路（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ；ＭＭＩ）を適用した構成について説明する。また、スラブの長さを短くするための、有限のスラブ幅の最適化についても説明する。
【００６６】
第１および第２の実施形態に示したように、ＬＤ結合を目的としてＳＳＣにスラブ領域を設けることは有用であり効果が高い。しかしながら、スラブ領域で、第一コアに残留する光を十分効果が得られる程度放射させるためには、十分な長さが必要となる。スラブ幅に関しては、石英系光導波路を想定した場合、狭ピッチ光ファイバーの場合でもその間隔は１２７ｕｍとかなり広いため余裕はある。スラブ幅Ｗ=１２７ｕｍでΔ＝０．３％の時、スラブの長さＬが１．６ｍｍより短い場合は、スラブ領域で放射し、スラブ側面で反射した光が対向導波路に結合することはない。しかしスラブ長さは回路面積を大きくしてしまう一要素である。そのためスラブ領域の長さは可能な限り短い方が良い。
【００６７】
第１の実施形態の図８の構成では、スラブ幅Ｗを無限とみなせる長さをもって、スラブ側面にて反射した光が対向する導波路に入射しないような十分の幅を与えた。しかしながら、反射させることを積極的に利用すれば、あるスラブの幅にすることでてスラブ長さを短くすることが可能である。または、長さが同じであれば、リップル抑制効果をさらに高めることが可能である。
【００６８】
本実施形態では、有限幅のスラブを用いて第一コア（低Δ導波路）内に残った光を除去する手段として、ＭＭＩを用いている。ＭＭＩとは、高次モードが伝搬可能な多モード導波路を用い、導波路内の各モード間の干渉を利用して光の合分波を行う光の合分波回路である。図１４は、Δ＝０．３％、入力導波路幅８．０ｕｍ,スラブ幅６０ｕｍとした際の、ＭＭＩ内の伝播の様子をビーム伝播法（Ｂｅａｍ  ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄ；ＢＰＭ）より計算した結果を示す図である。図１４から、伝播光が４、３、２分岐されている様子が見て取れる。通常ＭＭＩは、これらの分岐された光の強度の強いところに出力導波路を設けて分岐デバイスを作製するのに用いられるものである。
【００６９】
図１４の中央付近にある領域１４０で２分岐されているが、それらの分岐間には、光強度が弱くなっている領域１４１があるのが確認できる。第１の実施形態では、第一コア（低Δ導波路）内に残留する光を放射させて減衰させたが、本実施形態では、スラブ領域の幅を有限とし、第一コアのスラブ領域をＭＭＩとして動作させることで干渉を利用し、第一コア内の光を減衰させる。
【００７０】
またＬＤとの結合を想定した場合、スラブ端面に位置する第二コア（高Δ導波路）に直接ＬＤを結合させると、ＭＭＩとしての動作が困難になる。なぜなら、ＬＤは同じ基板から製造されたものであっても固体差があり、さらに搭載精度の問題からＬＤと第二コアとの相対位置の制御も一義に決まらないといってよい。そのため、ＭＭＩを設計通りには動作させることが困難である。そのため入射端には短くとも、第一、第二コアからなる導波路を入れる必要性がある。すなわち、図８（ａ）および（ｂ）に示したように、第一コアに突起部（突起部分８７）を設けるようにする。
【００７１】
スラブ領域の長さは、構成する回路上許される範囲で長くすることが望ましい。なぜならば、ＭＭＩにおいて２分岐された箇所の間隔が長い程、広くなり、出力導波路（対向導波路）内に再結合する割合が減少するからである。回路構成上今許される長さをＬ１とする。今回路上許されるスラブ領域の長さがＬ１＝５００ｕｍの時、第一コアの構成導波路の屈折率ｎＬ=１．４４９１、アンダークラッドの屈折率ｎ=１．４４４とし、入射光の波長λｐ＝１．３１ｕｍを考えた場合を想定し、ＢＰＭを用いて上記説明したように第一コア内の光の減衰効果があるかを確かめる。
【００７２】
計算上、簡単のために第二コアは無視し、第一コア内に基本モードの入力を与えた場合について計算を実施した。実際の回路が例えば、第一コアを屈折率ｎＬ＝１．４４９、コア形状８×８ｕｍ２として、計算機によって導波路のモード解析を実施すると図２５に示されるような２次モードが観測される。この時、第一コア内の強度分布は、上方に第二コアがない場合の基本モードのそれに非常に似ている。そのため、計算上、第二コアを考慮せず、第一コアの基本モードのみを考慮して第一コア内に残留した光の伝播を議論すれば十分であると言える。
【００７３】
図１６（ａ）は、スラブの長さを５００ｕｍとした際の、スラブの幅に対する第一コア内残留光の再結合を評価した結果を示す図である。図１６（ａ）では、スラブ幅を関数に、出力導波路（対向導波路）に結合する第一コア内の光強度を１として示している。これによると、ある特定のスラブ幅Ｗｓ、この場合３０ｕｍ付近にて、極小値が存在することがわかる。極小状態ではスラブ出口にて第一コア内の残留光が結合効率は７．８ｄＢとなっている。
【００７４】
図１６（ｂ）は、スラブ幅を２００ｕｍとしてスラブの長さＬを関数とした場合についての計算結果を示している。この場合、スラブ幅２００ｕｍは無限長とみなしてもよい幅である。図１６（ｂ）では、図１６（ａ）で極小に相当する７．８ｄＢの消光を得るためには、スラブの長さにして約１．２ｍｍ必要だということがわかる。つまり、単にスラブに放射させて第一コア内に残留した光を減衰させるよりも、上記の方法にて減衰させた方がスラブ長さを短くできる効果があり、回路の大きさを小さくすることが可能である。また、１．２ｍｍのスラブ長さが回路上許されるならば、同じ手法を用いるとさらに、消光が得られることとなる。１．２ｍｍで同様の計算をすると１８ｄＢ以上の消光が可能である。
【００７５】
このような極小値を取るスラブ幅は、以下の計算にて求めることが可能である。上記の回路構成上許容できるスラブの長さＬ１の長さを決定すれば、その時、図１４にて伝播光をＮ分岐する点が、光の入射側から最も短い距離で与えられるスラブ領域の幅Ｗｓは以下の式で与えられる。  
Ｗｓ＝Ｗｅ−（λｏ／π）（ｎＬ／ｎｃ）２σ（ｎＬ２−ｎｃ２）−（０．５）        （式１）  
ここで、Ｗｅは、スラブ内での基本モードの幅に対応し、λｏは、スラブへの入射光の波長に対応し、ｎＬ、ｎｃはそれぞれ、スラブを構成する導波路の屈折率、スラブのアンダークラッドの屈折率である。σは入射光の偏光に対応していて、ＴＥの時、σ＝０であり、ＴＭの時、σ＝１となる。
【００７６】
また、Ｗｅは、  
Ｗｅ＝（λｏ・Ｎ・Ｌ／ｎＬ）        （式２）  
で与えられる。
【００７７】
図１４から分かるように、Ｎ＝２の時が、光分岐領域間の、光が弱め合う領域が最も広い。
【００７８】
上述から分かるように、本実施形態では、ＭＭＩで構成されるスラブを伝搬する残留光が第一コアの出力導波路（対向導波路）へと入射されるのを抑制するために、光分岐領域間の、光分岐領域よりも光強度が弱い領域、好ましくは、最も光強度が弱い領域に、対向導波路を連結する。すなわち、図１５において、スラブ１５２の一方端には突起部１５３が導波路によって構成されており、スラブ１５２の他方端には対向導波路（出力導波路）１５４が連結されている。このようにして、第一コア１５１は形成されている。このとき、（式１）を用いることにより、回路設計に適切なスラブ長さＬに応じて、スラブ幅を設定することが可能となる。なお、スラブ１５２にはＭＭＩ導波路を用いれば良い。
【００７９】
図１７は、図１５にて説明した第一コア１５１を用いたＳＳＣの構成の一例を示す鳥瞰図である。  
図１７において、アンダークラッド（不図示）上に形成された第一コア１５１上に、直線部分１５６とテーパー部分１５７からなる、第一コア１５１よりも屈折率の高い第二コア１５５が形成されている。なお、上記テーパー部分１５７が、スポットサイズ移行部となる。また、上述のように、本実施形態では、第一コア１５１と第二コア１５５との屈折率の関係から、第一コア１５１が低Δ導波路となり、第二コア１５５が高Δ導波路となる。
【００８０】
本実施形態では、上述のように、第一コア１５１は、上層に位置する第二コア１５５の直線部分１５６の少なくとも一部が形成されている領域にＭＭＩ導波路により構成されているスラブ１５２を有し、ＬＤが結合する部分（各コアの端面付近）では、第一コア１５１、第二コア１５５の幅がほぼ等しくなっている直線部分１５８を構成している。すなわち、対向導波路１５４上にテーパー部分１５７が形成するように、第二コア１５５は形成さており、スラブ１５２上には、必ず第二コア１５５の直線部分１５６が形成されている。また、スラブ１５２が設けられる位置は、少なくとも直線部分１５８が形成できるように設定されている。すなわち、突起部１５３が形成されるようにスラブ１５２は設けられている。これらのコアは、オーバークラッド（不図示）で覆われている。
【００８１】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、スラブ１５２内の残留光が対向導波路１５４に入射するのを軽減することができるので、リップルの発生を抑えることができ、また、スラブの長さを決めると、最適な幅を一義に決めることができ、装置の小型化を実現することができる。
【００８２】
なお、本実施形態では、第一コア上に第二コアを設けたＳＳＣについて説明したが、第一コア内に第二コアを設けたＳＳＣであっても良い。
【００８３】
（第４の実施形態）  
本実施形態では、曲げ導波路と、スラブ導波路を併用することで、第一コア内残留光の除去を行う方法について述べる。
【００８４】
図１８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る、曲げ導波路を有するＳＳＣの構成を説明する上面図である。  
第一コア（低Δ導波路）は、第二コア（高Δ導波路）よりも屈折率が低いために、急峻な曲げに対し放射を示す。図１８（ａ）に示すように、第二コア１８２では光が放射せず曲げが実施できる曲げ半径にて構成する。すると第一コア１８１内の光は曲がりきらずにクラッド内に放射し、結果第一コア１８１内の残留光を減衰させる効果がある。図１８（ａ）のように、第一コアおよび第二コアに曲げだけを作製しても効果はあるが、全く第一コア１８１内の光は曲げに対し曲がらないわけではなく、損失は大きいものの、幾分かは移行部であるテーパー部分１８３まで残留光が伝播する。
【００８５】
そこで、図１８（ｂ）のように、アンダークラッド（不図示）に形成された第一コア１８４にスラブ１８５を設け、該スラブ１８５内で第二コア１８２を曲げ損失が生じない程度の曲げ半径にて曲線部を持たせる。これらコアはオーバークラッド（不図示）によって覆われている。この際、下部、すなわち第一コア１８４に残留した光は、角度φの角度にてスラブ１８５中を放射してゆく。そこで、その放射角の外に出力部である第二コア１８２の移行部であるテーパー部分１８３が配置できるように曲げを施す。このとき、テーパー部分１８３は、スラブ１８５上には形成されていない。こうすることで、第一コア１８４内の残留光を効率良く、除去することができ、結果リップルの発生を抑制できる。
【００８６】
例え、放射角φで放射する光の放射範囲内に、第一コア１８４における、スラブ１８５と対向導波路１８６との連結部があったとしても、オフセットを付けることで第一コア内を伝播していた光が再結合する程度は、対向する場合に比べ確実に減少させることが可能である。
【００８７】
なお、図１８（ａ）および（ｂ）では、第一コア上に第二コアを形成する形態を示したが、第一コア内に第二コアを設けるような形態であっても良い。
【００８８】
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは言うまでもない。
【００８９】
（実施例）
本実施例では、図１９（ａ）に示すような構造のアレイ導波路型回折格子の作製を行った。第一コア１９４は、Δ＝０．３％、コア形状が８×８ｕｍ２とし、第二コア１９５はΔ＝１．５％、コア形状が４×４ｕｍ２とし、１００Ｇ、１６チャンネルのものを作製した。第二コア１９５のテーパー部分１９６の長さは１ｍｍとした。
【００９０】
図１９（ａ）において、ＡＷＧ１９１は、アレイ導波路１９２と、複数の導波路からなる入出力ポートとしての導波路１９３を備えているこれら導波路は、オーバークラッドおよびアンダークラッドからなるクラッドに埋め込まれている。この導波路１９３の各導波路にはそれぞれ、図１９（ｂ）に示すように、ＳＳＣが備えられている。ＳＳＣは、高Δ導波路としての第二コア１９５と低Δ導波路としての、スラブ領域１９７を有する第一コア１９４とを備えており、第一コア１９４上に第二コア１９５が設けられている。また、第一コア１９４と光ファイバー１９８とは光学的に接続されている。
【００９１】
このＡＷＧ１９１は、まさしく、図１８（ｂ）にて説明したように、第一コア１９４のスラブ１９７上に形成された第二コア１９５に曲げを施した形状となっている。シングルモードファイバーから入射した光は、低Δ導波路である第一コア１９４にまず結合し、ＰＬＣないに挿入される。この際の接続損失を別途調べた結果、光ファイバーと第一コア１９４からなる低Δ導波路との接続損失は、０．１ｄＢ／一箇所であった。
【００９２】
第一コア１９４の矩形コアに伝播した光は、第二コア１９５のテーパー部分１９６からなるＳＳＣの移行部に到達し、徐々に屈折率が高い第二コア１９５に移行し、スポットサイズを変換する。その後、第二コア１９５は、ＡＷＧ１９１を構成する曲線部分に到達する。この際、第二コア１９５内に移行しきれなかった第一コア１９４内の光は、スラブ領域へ放射し減衰していく。ＡＷＧ１９１のＳＳＣ部でのスポット変換により生じる変換損失を別途詳しく調べた結果、０．１ｄＢ／一箇所と非常に低損失であった。その後ＡＷＧ内を伝播し分光された光が出力導波路に到達し、再度スポット変換され出力ファイバーへと導かれる。
【００９３】
この際、入力側の第一コア１９４が有するスラブ１９７でスラブ内に放出した光は、スポットサイズ変換損が０．１ｄＢと見積もられているため、それ以下である。その光がスラブ１９７内で放射され、出力側に達した際には、かなり減衰している。その結果、図６では、ＳＳＣ部が原因となるリップルの影響を受けチャンネル間の透過率が変動していたが、本実施例のＡＷＧでは、図２０に示すように、チャンネル間の透過率の違いは０．２ｄＢ以下であった。これは通常のＡＷＧのチャンネル間のばらつきの範囲であり、ＳＳＣを搭載したことによる影響ではない。
【００９４】
本実施例では、第一コア１９４上に第二コア１９５を設けているが、これに限らず、図２１（ａ）および（ｂ）に示すように、第一コア１９４内に第二コア１９５を設けるようにしても良い。
【００９５】
（第５の実施形態）  
従来、ＡＷＧの高性能化（偏波無依存化、アサーマル化）の手法として、ＡＷＧが有するアレイ導波路に溝を形成し、所望に応じて、該溝に波長板の挿入やアサーマル樹脂の充填等が行われている。すなわち、アレイ導波路は溝部で切断され、該切断領域に波長板やアサーマル溝が挿入されることになる。よって、このとき、空間や波長板、アサーマル樹脂など、アレイ導波路以外の領域を介して、切断された導波路を結合する必要がある。
【００９６】
しかしながら、アレイ導波路を高Δ導波路、すなわちモードフィールドの小さい導波路にて構成すると、溝箇所の回折損失が増大してしまう。これは、導波路のモードフィールドが小さくなるほど、すなわち、導波路のΔが大きくなるほど回折損失が増大するためである。
【００９７】
例えば、高Δ導波路のΔを１．５％とすると、この高Δ導波路からなるアレイ導波路に溝を形成して導波路を分断し、該溝に波長板を挿入すると、その損失は約１ｄＢとなってしまう。今後、さらに導波路の高Δ化が進むと、この過剰損失がさらに大きくなってしまう。
【００９８】
そこで、本実施形態では、空間を飛ばすところ、すなわち、ある空間を介した導波路と導波路との結合部に、本発明の一実施形態に係るＳＳＣを用いている。このようにすることで、空間を飛ばすところでは、低Δ導波路を用いてモードフィールドを大きくすることで、回折損失を大幅に低減することが可能となる。
【００９９】
図２２は、本実施形態に係るＡＷＧを示す図であり、図２３は、図２２におけるアレイ導波路の一導波路の拡大部分Ｖを示す図であり、図２４は、図２３におけるアレイ導波路の上面図である。
【０１００】
図２２において、ＡＷＧ２００は、オーバークラッドおよびアンダークラッドからなるクラッドに埋め込まれたアレイ導波路２０１を備えている。アレイ導波路２０１には、図２３および２４に示すように、波長板挿入溝２０６が形成されており、該波長板挿入溝２０６には、波長板２０７が挿入されている。このとき、波長板挿入溝２０６によって、アレイ導波路２０１は分断されている。本実施形態では、分断された導波路の端部の各々に本発明のＳＳＣを対向するように設けている。すなわち、波長板２０７を挟むようにＳＳＣを設けている。
【０１０１】
具体的には、図２３および２４から分かるように、分断された、波長板挿入溝２０６側のアレイ導波路の端部において、突起部２０２とスラブ２０３とを有する第一コア（低Δ導波路）内に、直線部分２０４とテーパー部分２０５とを有する第二コア（高Δ導波路）が形成されている。このとき、テーパー部分２０５は、突起部２０２内に含まれ、スラブ２０３には必ず直線部分２０４が含まれるようにテーパー部分２０５および直線部分２０４は第一コア内に配置されている。第一コアおよび第二コアは別個の回路構成をとることができるので、第二コアが実際のアレイ導波路を構成することになる。
【０１０２】
このような構成をとることによって、アレイ導波路（第二コア）を通過する光は、テーパー部分２０５から突起部２０２に移行することによって小さなモードフィールドから大きいなモードフィールドに変換され、波長板２０７を通過して対向する突起部２０２に入射する。突起部２０２に入射した光はテーパー部分２０５を介して第二コアに入射される。
【０１０３】
よって、ＡＷＧに入射した光は、アレイ導波路中では高Δ導波路を通過し、空間を飛ばす際には、モードフィールドの大きな導波路（低Δ導波路）によって行うので、波長板および波長板挿入溝２０５での回折損失を低減することが可能となる。
【０１０４】
図２２〜２４において、第一コアのΔを０．３％とすると、アレイ導波路に波長板２０６を挿入した際の回折損失は、０．１ｄＢ以下まで低減することが可能となる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、第一コア内に第二コアを埋め込んだ形態を説明したが、第一コア上に第二コアを設ける形態であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、従来のスポットサイズ変換器の構成を示した図である。
【図２】（ａ）は、従来の平面光導波路回路と薄膜フィルターを用いた光トランシーバーの構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、導波路が有するＳＳＣとＬＤとの接続部の拡大部分Ｑを示す図である。
【図３】従来の異種Δ導波路を積層した構造のＳＳＣを含む光導波路回路における、透過特性を示す図である。
【図４】従来のＳＳＣを搭載した平面光導波路を用いて作製した際の、ＬＤの結合効率の頻度を示す図である。
【図５】（ａ）は、従来のＳＳＣ搭載したアレイ回折格子（ＡＷＧ）の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、導波路が有するＳＳＣと光ファイバーとの接続部の拡大部分Ｒを示す図である。
【図６】従来の、ＡＷＧの各チャネルの透過特性を示す図である。
【図７】従来の、ＳＳＣ無しのＡＷＧとＳＳＣ搭載のＡＷＧとの構成を示す図である。
【図８】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、光回路が有するＳＳＣ構成の鳥瞰図であり、（ｂ）は、（ａ）のＳＳＣ構成の上面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る、ＳＳＣ構成の上面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、高Δ導波路を低Δ導波路内部に設けたＳＳＣの鳥瞰図である。
【図１１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、平面光導波路回路と薄膜フィルターを用いた光トランシーバーの構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、導波路が有するＳＳＣとＬＤとの接続部の拡大部分Ｓを示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る、異種Δ導波路を積層した構造のＳＳＣを含む光導波路回路における、透過特性を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る、ＳＳＣを搭載した平面光導波路を用いて作製した際の、ＬＤの結合効率の頻度を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る、ＭＭＩ内の伝播の様子をビーム伝播法より計算した結果を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係る、スラブ幅の最適化を実施した場合の伝搬の様子を示す図である。
【図１６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、スラブの幅、長さに対する、第一コア内の残留光の再結合を評価した結果を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る、ＳＳＣ構成の鳥瞰図である。
【図１８】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る、曲げ導波路を有するＳＳＣの構成を説明する上面図である。
【図１９】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、ＳＳＣ搭載したアレイ回折格子（ＡＷＧ）の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、導波路が有するＳＳＣと光ファイバーとの接続部の拡大部分Ｔを示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る、ＡＷＧの各チャネルの透過特性を示す図である。
【図２１】（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、ＳＳＣ搭載したアレイ回折格子（ＡＷＧ）の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）における、導波路が有するＳＳＣと光ファイバーとの接続部の拡大部分Ｕを示す図である。
【図２２】本発明の一実施形態係るＡＷＧを示す図である。
【図２３】図２２におけるアレイ導波路の一導波路の拡大部分Ｖを示す図である。
【図２４】図２３におけるアレイ導波路の上面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係る、導波路のモード解析の結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
８１、１０１    第一コア
８２、８８、１０２、１０７    スラブ
８３、１０３    第二コア
８４、１０４    直線部分
８５、１０５    テーパー部分
８６    アンダークラッド
８７    突起部分
８９    対向導波路
１０６    凸部
【図１】
2006323210.tif 000004
【図２】
2006323210.tif 000005
【図３】
2006323210.tif 000006
【図４】
2006323210.tif 000007
【図５】
2006323210.tif 000008
【図６】
2006323210.tif 000009
【図７】
2006323210.tif 000010
【図８】
2006323210.tif 000011
【図９】
2006323210.tif 000012
【図１０】
2006323210.tif 000013
【図１１】
2006323210.tif 000014
【図１２】
2006323210.tif 000015
【図１３】
2006323210.tif 000016
【図１６】
2006323210.tif 000017
【図１７】
2006323210.tif 000018
【図１８】
2006323210.tif 000019
【図１９】
2006323210.tif 000020
【図２０】
2006323210.tif 000021
【図２１】
2006323210.tif 000022
【図２２】
2006323210.tif 000023
【図２３】
2006323210.tif 000024
【図２４】
2006323210.tif 000025
【図１４】
2006323210.tif 000026
【図１５】
2006323210.tif 000027
【図２５】
2006323210.tif 000028