(57)【要約】      （修正有）【課題】特に導波路の分岐構造に起因する反射の影響を抑制可能な入出力部の構造を有する光センサ装置を提供する。【解決手段】光源部５０と、ＳｉＯ２を材料として形成されたクラッドと、シリコンを材料として形成された第１導波路部３０と、クラッドよりも屈折率が大きく、かつ、第１導波路部よりも屈折率が小さい、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、又は、光学ポリマーで形成された第２導波路部４０と、受光部６０とを備えて構成される。光源部は、生成した出力光を第１出力光及び第２出力光に２分岐する。第１導波路部は、第１出力光を第２導波路部に送り、かつ、第２出力光及び検出光を受光部に送る。第２導波路部は、第１出力光を外部に出力し、かつ、対象物で反射された検出光を第１導波路部に送る。受光部は、第２出力光と検出光の周波数差の情報を含む干渉光を生成し、当該干渉光の光強度を測定する。【選択図】図１
2019174253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
ＳｉＯ２を材料として形成されたクラッドと、
シリコンを材料として形成された第１導波路部と、
前記クラッドよりも屈折率が大きく、かつ、前記第１導波路部よりも屈折率が小さい、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、又は、光学ポリマーで形成された第２導波路部と、
受光部と
を備え、
前記光源部は、生成した出力光を第１出力光及び第２出力光に２分岐し、
前記第１導波路部は、前記第１出力光を前記第２導波路部に送り、かつ、前記第２出力光及び検出光を受光部に送り、
前記第２導波路部は、前記第１出力光を外部に出力し、かつ、対象物で反射された前記検出光を前記第１導波路部に送り、
前記受光部は、前記第２出力光と前記検出光の周波数差の情報を含む干渉光を生成し、当該干渉光の光強度を測定する
ことを特徴とする光センサ装置。
【請求項２】
前記第２導波路部は、
第１〜第３サブ導波路を備え、
前記第１サブ導波路の一方の端部が第１入出力端であり、
前記第２サブ導波路の一方の端部が第２入出力端であり、
前記第３サブ導波路の一方の端部が第３入出力端であり、
前記第１〜第３サブ導波路の他方の端部が接続されたＹ分岐構造であり、
前記第１導波路部から前記第２入出力端に入力される前記第１出力光が第１入出力端から外部に出力され、
前記前記第１入出力端に入力される前記検出光が、前記第３入出力端から前記第１導波路部に出力される
ことを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項３】
前記第２導波路部は、
第１サブ導波路及び第２サブ導波路を備え、
前記第１サブ導波路及び第２サブ導波路は、光結合領域において方向性結合器として機能し、
前記第１導波路部から、前記第１サブ導波路の一方の端部である第２入出力端に入力される前記第１出力光が、前記第１サブ導波路の他方の端部である第１入出力端から外部に出力され、
前記第１入出力端に入力される前記検出光は、前記光結合領域で前記第２サブ導波路に移行し、前記第２サブ導波路の端部である第３入出力端から前記第１導波路部に出力される
ことを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。   
【請求項４】
前記第２導波路部は、
一方の端部が第１入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第１幅テーパ部である、第１サブ導波路と、
一方の端部が第２入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第２幅テーパ部である、第２サブ導波路と、
一方の端部が第３入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第３幅テーパ部である、第３サブ導波路と
を備え、
光結合領域において、前記第２幅テーパ部及び前記第３幅テーパ部は、前記第１幅テーパ部の両側に配置され、
前記光結合領域では、前記第１幅テーパ部の幅が狭くなるにつれて、前記第２幅テーパ部及び第３幅テーパ部の幅が広くなる
ことを特徴とする請求項１に記載の光センサ装置。
【請求項５】
さらに、分離用導波路を備え、
前記分離用導波路は、前記第１サブ導波路の他方の端部に向かって幅が狭くなり、かつ、前記第１サブ導波路に平行な幅テーパ部を有する
ことを特徴とする請求項２又は４に記載の光センサ装置。
【請求項６】
前記受光部は、
前記第２出力光及び前記検出光が入力されて、第１〜第４干渉光を生成する光ハイブリッド回路と、
それぞれ前記第１〜第４干渉光を受光する第１〜第４受光素子と
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項７】
前記光源部は、
前記出力光を生成する光源と、
前記出力光を前記第１出力光及び前記第２出力光に２分岐する分岐素子と
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【請求項８】
前記第１導波路部は、
前記光源部と前記第２導波路部を接続し、前記第１出力光が伝播する第１光導波路と、
前記光源部と前記受光部を接続し、前記第２出力光が伝播する第２光導波路と、
前記第２導波路部と前記受光部を接続し、前記検出光が伝播する第３光導波路と
を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光センサ装置に関し、例えば、ドップラー効果を利用したレーザレーダとして用いるのに好適な光センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動くものの速度を測定する方法として、ドップラー効果を利用する光センサ装置が知られている。この光センサ装置では、光を対象物に当てて、対象物の速度に応じて変化する波長を測定する。
【０００３】
このドップラー効果を利用する光センサ装置の多くは、レンズ、プリズムなどの光学部品を組み合わせて構成されている。光センサ装置の小型化、及び、量産によるコスト低下を実現するために、光導波路の使用が考えられる。これまで、光導波路として、誘電体系や石英系の光導波路が主に取り上げられている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００４】
誘電体系や石英系の光導波路に対し、シリコンを光導波路材料として使用するシリコンフォトニクスを利用すると、光回路の大幅な小型化と、ＣＭＯＳ技術を用いることによる低コスト化が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平１０−５０３２７９号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７２５４０号公報
【特許文献３】特開２００４−１０９０８３号公報
【特許文献４】特開２０００−２６６８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリコンフォトニクスを利用する場合、非常に微細なシリコン導波路と外部との光のやり取りが必要になる。外部との光のやり取りを行う入出力部の構造として、グレーティングカプラが主流であるが、許容角度範囲が狭いという欠点がある。また、使い勝手の良い、入出力部を共通化した構成では、出力光と対象物で反射された検出光の分離を行う入出力部における、特に導波路の分岐構造に起因する反射の影響が大きいという欠点がある。
【０００７】
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、入出力部における、特に導波路の分岐構造に起因する反射の影響を抑制可能な入出力部の構造を有する光センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するために、この発明の光センサ装置は、光源部と、ＳｉＯ２を材料として形成されたクラッドと、シリコンを材料として形成された第１導波路部と、クラッドよりも屈折率が大きく、かつ、第１導波路部よりも屈折率が小さい、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、又は、光学ポリマーで形成された第２導波路部と、受光部とを備えて構成される。
【０００９】
光源部は、生成した出力光を第１出力光及び第２出力光に２分岐する。第１導波路部は、第１出力光を第２導波路部に送り、かつ、第２出力光及び検出光を受光部に送る。第２導波路部は、第１出力光を外部に出力し、かつ、対象物で反射された検出光を第１導波路部に送る。受光部は、第２出力光と検出光の周波数差の情報を含む干渉光を生成し、当該干渉光の光強度を測定する。
【００１０】
また、この発明の光センサ装置の好適実施例によれば、第２導波路部は、第１〜第３サブ導波路を備えて構成される。第１サブ導波路の一方の端部が第１入出力端であり、第２サブ導波路の一方の端部が第２入出力端であり、第３サブ導波路の一方の端部が第３入出力端であり、第１〜第３サブ導波路の他方の端部が接続されたＹ分岐構造である。第１導波路部から第２入出力端に入力される第１出力光が第１入出力端から外部に出力され、第１入出力端に入力される検出光が、第３入出力端から第１導波路部に出力される。
【００１１】
また、この発明の光センサ装置の他の好適実施例によれば、第２導波路部は、第１サブ導波路及び第２サブ導波路を備えて構成される。第１サブ導波路及び第２サブ導波路は、光結合領域において方向性結合器として機能する。
【００１２】
第１導波路部から、第１サブ導波路の一方の端部である第２入出力端に入力される第１出力光が、第１サブ導波路の他方の端部である第１入出力端から外部に出力され、第１入出力端に入力される検出光は、光結合領域で第２サブ導波路に移行し、第２サブ導波路の端部である第３入出力端から第１導波路部に出力される。 
【００１３】
また、この発明の光センサ装置の他の好適実施例によれば、第２導波路部は、第１〜第３サブ導波路を備えて構成される。第１サブ導波路は、一方の端部が第１入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第１幅テーパ部である。第２サブ導波路は、一方の端部が第２入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第２幅テーパ部である。第３サブ導波路は、一方の端部が第３入出力端であり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第３幅テーパ部である。光結合領域において、第２幅テーパ部及び第３幅テーパ部は、第１幅テーパ部の両側に配置され、光結合領域では、第１幅テーパ部の幅が狭くなるにつれて、第２幅テーパ部及び第３幅テーパ部の幅が広くなる。
【００１４】
上述した、光センサ装置の実施に当たり、第１サブ導波路の他方の端部に向かって幅が狭くなり、かつ、第１サブ導波路に平行な幅テーパ部を有する分離用導波路を備えるのが良い。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の光センサ装置によれば、第１導波路部を、シリコンを材料として形成することにより、全体として小型化が可能になる。また、外部との光のやり取りを行う第２導波路部を、シリコンより屈折率の小さい、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ、又は、光学ポリマーを用いることで、第１出力光と検出光の分離を行う第２導波路部における、特に導波路の分岐構造に起因する反射を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１光センサ装置の構造を模式的に示す概略平面図である。
【図２】第１光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略図である。
【図３】第２光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略図である。
【図４】第３光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。
【００１８】
（第１実施形態）
図１及び図２を参照して、この発明の第１実施形態の光センサ装置（以下、第１光センサ装置とも称する。）を説明する。図１は、第１光センサ装置の構造を模式的に示す概略平面図である。また、図２は、第１光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略図である。図２（Ａ）は、平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩ−Ｉ線で切り取った概略的端面図である。なお、図１及び図２（Ａ）では、後述する支持基板及びクラッドを省略して示してある。
【００１９】
光センサ装置は、支持基板１０、第１導波路部３０、第２導波路部４０、下部クラッド２２、上部クラッド２４、光源部５０及び受光部６０を備えて構成される。
【００２０】
支持基板１０は、例えば単結晶Ｓｉを材料とした平板状体で構成されている。
【００２１】
下部クラッド２２は、支持基板１０上に設けられている。下部クラッド２２は、支持基板１０の上面を被覆して形成されている。下部クラッド２２は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を材料として形成されている。
【００２２】
第１導波路部３０は、下部クラッド２２よりも大きい屈折率を有する、シリコン（Ｓｉ）を材料として形成されている。第１導波路部３０は、光の伝送路として機能し、第１導波路部３０に入力された光は、第１導波路部３０の平面形状に応じた伝播方向に伝播する。
【００２３】
第１導波路部３０は、第１〜第３光導波路３１〜３３を備えて構成される。第１光導波路３１は、光源部５０と第２導波路部４０を接続する。第２光導波路３２は、光源部５０と受光部６０を接続する。また、第３光導波路３３は、第２導波路部４０と受光部６０を接続する。
【００２４】
ここで、第１導波路部３０を伝播する光が支持基板１０へ逃げるのを防止するために、第１導波路部３０は、支持基板１０から少なくとも１μｍ以上離間して形成されているのが好ましい。
【００２５】
支持基板１０、下部クラッド２２及び第１導波路部３０は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を材料として形成することができる。ＳＯＩ基板の支持層が支持基板１０を構成する。ＳＯＩ基板の支持層上に設けられている埋め込み酸化膜（ＢＯＸ：Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）層が下部クラッド２２を構成する。また、ＳＯＩ層がドライエッチングによりパターニングされて第１導波路部３０となる。
【００２６】
第２導波路部４０は、下部クラッド２２よりも大きく、かつ、第１導波路部３０よりも小さい屈折率を有する、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ：０＜ｘ＜２）、又は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ＳＵ８、ポリイミドなどの光学ポリマーを材料として形成されている。
【００２７】
第２導波路部４０は、例えば、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）を、化学気相成長（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｔｉｏｎ）法で、又は、光学ポリマーを塗布で堆積させた後、ドライエッチングなどによりパターニングして形成される。
【００２８】
第２導波路部４０は、第１〜第３サブ導波路４１〜４３を備えて構成される。第１サブ導波路４１の一方の端部が第１入出力端４１ａであり、第２サブ導波路４２の一方の端部が第２入出力端４２ａであり、また、第３サブ導波路４３の一方の端部が第３入出力端４３ａである。第２導波路部４０は、第１〜第３サブ導波路４１〜４３の他方の端部が接続されたＹ分岐構造である。
【００２９】
上部クラッド２４は、下部クラッド２２上に、第１導波路部３０及び第２導波路部４０を覆うように設けられる。上部クラッド２４は、例えば、ＣＶＤ法で、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を堆積させて形成されている。以下の説明では、下部クラッド２２及び上部クラッド２４を合わせて、単にクラッド２０と称することもある。
【００３０】
光源部５０は、光源５２と、分岐素子５４を備えて構成される。光源５２として、例えば、半導体レーザ（ＬＤ）が用いられる。光源５２は、出力光を生成する。出力光は、分岐素子５４に送られる。分岐素子５４は、出力光を、第１出力光及び第２出力光に２分岐する。第１出力光及び第２出力光は、第１導波路部３０に送られる。分岐素子５４は、出力光を１：１に分岐する、任意好適な従来公知の素子で構成することができる。
【００３１】
光源部５０から送られた第１出力光は、第１光導波路３１を伝播し、第２導波路部４０に送られる。第１出力光は、第２導波路部４０の第２入出力端４２ａに入力される。第１出力光は、第２サブ導波路４２及び第１サブ導波路４１を経て、第１入出力端４１ａから外部に出力される。
【００３２】
外部に出力された第１出力光は、レンズ７０で平行光となり対象物に照射される。対象物で反射された検出光は、レンズ７０で第２導波路部４０の第１入出力端４１ａに集められて入力される。検出光は、第１サブ導波路４１及び第３サブ導波路４３を経て、第３入出力端４３ａから第１導波路部３０に送られる。
【００３３】
第２導波路部４０から第１導波路部３０に送られた検出光は、第３光導波路３３を伝播し、受光部６０に送られる。
【００３４】
受光部６０は、光ハイブリッド６２と、第１〜第４受光素子６４ａ〜６４ｄとを備えて構成される。光ハイブリッド６２は、検出光と、光源部５０から第２光導波路３２を伝搬した第２出力光とを合波して、第１〜第４の干渉光を生成する。第１〜第４受光素子６４ａ〜６４ｄは、第１〜第４の干渉光を受光し、干渉光の光強度を測定する。これら第１〜第４受光素子６４ａ〜６４ｄの出力から、検出光と第２出力光の周波数差が得られる。第１光センサ装置では、ドップラー効果に基づくこの周波数差から、対象物の速度を求めることができる。
【００３５】
第１導波路部３０、すなわち、第１〜第３光導波路３１〜３３は、いわゆるＳｉ細線導波路で構成される。Ｓｉ細線導波路は、クラッドと、コアの屈折率差が大きいため、光の閉じ込めが強い。このため、曲げ半径を小さくできるなど、光回路を小型化することができる。
【００３６】
第２導波路部４０、すなわち、第１〜第３サブ導波路４１〜４３のコア径は、第１導波路部３０のコア径より大きい。第２導波路部４０の、コアとクラッドの屈折率差は、第１導波路部３０の、コアとクラッドの屈折率差よりも一桁以上小さいので、第２導波路部４０のコア径を大きくしてもシングルモード導波路となる。第２導波路部４０のコア径を大きくできれば、レンズ７０と第１入出力端４１ａとの位置合わせが容易になるなど、量産によるコスト低下が実現できる。
【００３７】
また、第２導波路部４０を、第１導波路部３０と同様にＳｉ細線導波路で構成すると、コアとクラッドの屈折率差の大きさにより、大きな反射が生じやすい。光源部５０からの強い光が第２導波路部４０で反射して受光部６０に送られると、対象物からの検出光が、第２導波路部４０で反射される光に埋もれてしまう。これに対し、第１光センサ装置では、第２導波路部４０を、コアとクラッドの屈折率差が小さくなるように構成しているので、第２導波路部４０での反射を低減できる。
【００３８】
一方、コアとクラッドの屈折率差が小さいため、曲げ半径を大きくしないとロスが大きい。従って、第２導波路部４０は、できるだけ簡単な構成にするのがよい。このため、第１光センサ装置では、第２導波路部４０は、例えば、Ｙ分岐構造で構成される。
【００３９】
第１導波路部３０の第２導波路部４０と接続される部分、すなわち、第１光導波路３１及び第３光導波路３３の、第２導波路部４０側の端部３１ａ及び３３ａは、先端に向かって幅が順次に狭くなる幅テーパ構造で構成される。第１光導波路３１の幅テーパ構造の周囲（例えば、側面及び上面を覆う位置）に、第２導波路部４０（第２サブ導波路４２）の第２入出力端４２ａが設けられ、第３光導波路３３の幅テーパ構造の周囲（例えば、側面及び上面を覆う位置）に、第２導波路部４０（第３サブ導波路４３）の第３入出力端４３ａが設けられる。第１光導波路３１及び第３光導波路３３の幅が狭くなるにつれて等価屈折率が低下し、第２導波路部４０の等価屈折率に近づくので、第１導波路部３０と第２導波路部４０との間で光を移行させることができる。
【００４０】
以上、説明したように、第１光センサ装置では、外部との光のやり取りを行う第２導波路部を、シリコンより屈折率の小さい、ＳｉＯＮ、ＳｉＯｘ、又は、光学ポリマーを材料として形成している。この結果、特に、第２導波路部における不要な反射を低減することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図３を参照して、この発明の第２実施形態の光センサ装置（以下、第２光センサ装置とも称する。）を説明する。図３は、第２光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略的平面図である。第２光センサ装置は、第２導波路部の構成が第１光センサ装置と異なっている。他の構成は、第１光センサ装置と同様なので図示及び重複する説明を省略することもある。
【００４２】
第２光センサ装置では、第２導波路部１４０は、第１サブ導波路１４１及び第２サブ導波路１４２を備えて構成される。
【００４３】
第１サブ導波路１４１の２つの端部が、第１入出力１４１ａ端と第２入出力端１４２ａとなる。また、第２サブ導波路１４２の一方の端部が、第３入出力端１４３ａとなる。第１〜第３入出力端１４１ａ〜１４３ａは、第１実施形態と同様に構成され、外部又は第１導波路部３０と接続される。
【００４４】
第１サブ導波路１４１及び第２サブ導波路１４２は、方向性結合器として構成され、長さと間隔が３ｄＢカプラとして動作するように設定された光結合領域１４５を有する。
【００４５】
第１導波路部３０から、第２入出力端１４２ａに入力された第１出力光は、第１サブ導波路１４１を経て、第１入出力端１４１ａから外部に出力される。
【００４６】
対象物で反射された検出光は、第１入出力端１４１ａに入力され、第１サブ導波路１４１を伝播する。その後、検出光は、光結合領域１４５において、第１サブ導波路１４１から第２サブ導波路１４２に移行し、第３入出力端１４３ａから第１導波路部３０に送られる。
【００４７】
第２サブ導波路１４２の、第３入出力端１４３ａの反対側の端部は、先端に向かって幅が順次に狭くなる幅テーパ構造で構成される。この構成により、第１サブ導波路１４１を伝播した後、光結合領域１４５で第２サブ導波路１４２に移行した第１出力光は、第３入出力端１４３ａの反対側の端部では反射されずに、支持基板やクラッド（以下、基板等とも称する。）に吸収される。
【００４８】
第２光センサ装置は、第２導波路部１４０が方向性結合器として構成される。このため、第１光センサ装置のＹ分岐のような、導波路にくさび状に切り込まれる構造（図２（Ａ）中、Ａで示す部分）がない。この結果、第２光センサ装置では、このくさび状の構造の先端で生じる反射を防止することができ、第１光センサ装置よりも、さらに、第２導波路部における、特に導波路の分岐構造に起因する反射を低減することができる。
【００４９】
（第３実施形態）
図４を参照して、この発明の第３実施形態の光センサ装置（以下、第３光センサ装置とも称する。）を説明する。図４は、第３光センサ装置の第２導波路部付近を拡大して示す概略的平面図である。図４（Ａ）は、第３光センサ装置の第１構成例を示し、図４（Ｂ）は、第３光センサ装置の第２構成例を示す。
【００５０】
第３光センサ装置の第１構成例は、第２導波路部の構成が第１光センサ装置と異なっている。他の構成は、第１光センサ装置と同様なので図示及び重複する説明を省略することもある。
【００５１】
第３光センサ装置では、第２導波路部２４０は、第１〜第３サブ導波路２４１〜２４３を備えて構成される。第１サブ導波路２４１は、一方の端部が第１入出力端２４１ａであり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第１幅テーパ部２４１ｂである。第２サブ導波路２４２は、一方の端部が第２入出力端２４２ａであり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第２幅テーパ部２４２ｂである。また、第３サブ導波路２４３は、一方の端部が第３入出力端２４３ａであり、他方の端部が、幅が順次狭くなる第３幅テーパ部２４３ｂである。
【００５２】
光結合領域２４５において、第２幅テーパ部２４２ｂ及び第３幅テーパ部２４３ｂは、第１幅テーパ部２４１ｂの両側に、平行に配置される。また、光結合領域２４５では、第１幅テーパ部２４１ｂの幅が狭くなるにつれて、第２幅テーパ部２４２ｂ及び第３幅テーパ部２４３ｂの幅が広くなるように配置される。
【００５３】
第１導波路部３０から、第２導波路部２４０の第２入出力端２４２ａに入力された第１出力光は、第２サブ導波路２４２を経て、結合領域２４５において、第１サブ導波路２４１に移行する。第１サブ導波路２４１に移行した第１出力光は、第１入出力端２４１ａから外部に出力される。
【００５４】
対象物で反射された検出光は、第２導波路部２４０の第１入出力端２４１ａに入力される。第１入出力端２４１ａに入力された検出光は、第１サブ導波路２４１を伝播し、光結合領域２４５において、第３サブ導波路２４３に移行する。第３サブ導波路２４３に移行した検出光は、第３入出力端２４３ａから第１導波路部３０に送られる。
【００５５】
第３光センサ装置は、第２光センサ装置と同様に、導波路にくさび状に切り込まれる構造がない。この結果、このくさび状の構造の先端で生じる反射を防止することができ、第１光センサ装置よりも、さらに、第２導波路部２４０における反射を低減することができる。
【００５６】
また、第３光センサ装置では、第１〜第３サブ導波路２４１〜２４３が結合領域２４５において、それぞれ第１〜第３幅テーパ部２４１ｂ〜２４３ｂを有していて、サブ導波路の幅が一致したところで、サブ導波路間の光の移行が行われる。このため、第２光センサ装置では、３ｄＢカプラとするために精密な寸法設定が必要であるのに対し、第３光センサ装置では精密な寸法設定が必要ない。また、第３光センサ装置では、波長依存性も小さくなる。
【００５７】
ここで、第２サブ導波路２４２から第１サブ導波路２４１に移行した光は、第１サブ導波路２４１に基本モードだけでなく、１次モードも励起する。第１サブ導波路２４１をシングルモード導波路としても、第１入出力端２４１ａから出力されるまでに１次モードを除去しきれない場合もある。そこで、分離用導波路２５０を備えるのが良い。分離用導波路２５０は、両端の幅が先端に向かって狭くなる、幅テーパ部を有する。
【００５８】
分離用導波路２５０は、一方の幅テーパ部２５０ａが、第１サブ導波路２４１に平行に、かつ、第１サブ導波路２４１の第１幅テーパ部２４１ｂの幅が狭くなるにつれ、幅が狭くなるように配置される。また、他方の幅テーパ部２５０ｂに送られた光を第１サブ導波路２４１に移行させないようにするため、分離用導波路２５０は、他方の幅テーパ部２５０ｂが、第１サブ導波路２４１から離間する方向に配置される。
【００５９】
この、分離用導波路２５０を備えることで、不要な１次モードの光を取り除くことができる。
【００６０】
次に、図４（Ｂ）を参照して、第３光センサ装置の第２構成例を説明する。第２構成例では、分離用導波路の形状が、第１構成例と異なっている。
【００６１】
第２構成例では、分離用導波路２５２の第１サブ導波路２４１から遠い方の端部２５２ｂを、幅テーパ部とせずに、基板の端面に配置して、分離用導波路２５２を伝播する光を放射させる。この場合、基板の端面において、第１サブ導波路２４１に対して分離用導波路２５２を傾けて設けることで、第１サブ導波路２４１から出力された光に基づく検出光と、分離用導波路２５２から出力された光に基づく検出光が混ざることを防ぐことができる。また、分離用導波路２５２が端面に対して傾いて設けられることで、端面での反射を防ぐこともできる。
【００６２】
なお、第１サブ導波路２４１から出力された光と、分離用導波路２５２から出力された光が混ざることを防げる程度に、分離用導波路２５２と第１サブ導波路２４１の方向が異なっていれば良く、分離用導波路２５２の角度は、図示の例に限定されない。
【００６３】
また、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を参照して説明した分離用導波路を、第１光センサ装置の第１サブ導波路に対し設けてもよい。
【００６４】
各図では、第１〜第３光センサ装置が備える第１サブ導波路４１、１４１、２４１は、基板の端面に直交するように配置される例を示しているが、基板の端面での反射の影響を抑制するには、第１サブ導波路４１、１４１、２４１を、基板の端面に対して少し斜めにするのがより好適である。
【００６５】
また、各図では、第２導波路部４０、１４０、２４０の第１入出力端４０ａ、１４０ａ、２４０ａが基板の端面において、平面状の端面となっている例を示しているが、先端に向けて幅が順次狭くなるテーパ形状にしても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１０    支持基板    
２０    クラッド
２２    下部クラッド
２４    上部クラッド
３０    第１導波路部
３１    第１光導波路
３２    第２光導波路
３３    第３光導波路
４０、１４０、２４０    第２導波路部
４１、１４１、２４１    第１サブ導波路
４２、１４２、２４２    第２サブ導波路
４３、２４３    第３サブ導波路
５０    光源部
５２    光源
５４    分岐素子
６０    受光部
６２    光ハイブリッド
６４    受光素子
７０    レンズ
１４５、２４５    光結合領域
２５０、２５２    分離用導波路    
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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