(57)【要約】【課題】幅誤差に強く、小型化に有利な光ハイブリッド回路を提供する。【解決手段】第１の１×２カプラの第１の出力部が、第１の２×２カプラの第２の入力部に接続され、第１の１×２カプラの第２の出力部が、第２の１×１カプラの入力部に接続される。第１の１×１カプラの出力部が、第２の２×２カプラの第１の入力部に接続され、第２の１×１カプラの出力部が、第３の２×２カプラの第２の入力部に接続され、第１の２×２カプラの第１の出力部が、第２の２×２カプラの第２の入力部に接続され、及び、第１の２×２カプラの第２の出力部が、第３の２×２カプラの第１の入力部に接続される。第１の光が、第１の１×２カプラの入力部に入力され、第２の光が２分岐されて、一方が第１の１×１カプラの入力部に入力され、他方が第１の２×２カプラの第１の入力部に入力される。【選択図】図１
2019086659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
光導波路コアと、
前記支持基板上に設けられ、前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備える光ハイブリッド回路であって、
入力部と、第１及び第２の出力部を備え、該入力部に入力される光を２分岐して、互いにπ／２の位相差を与えて、該第１及び第２の出力部から出力する第１の１×２カプラと、
それぞれ、入力部及び出力部を備え、該入力部に入力される光を該出力部から出力する、第１及び第２の１×１カプラと、
第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１の入力部に入力される光を該第２の出力部から出力し、該第２の入力部に入力される光を該第１の出力部から出力する第１の２×２カプラと、
それぞれ、第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１及び第２の入力部に入力される光をミキシングして、該第１及び第２の出力部から出力する、第２及び第３の２×２カプラと
を備え、
前記第１の１×２カプラの第１の出力部が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部が、前記第２の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
第１の光が、前記第１の１×２カプラの入力部に入力され、
第２の光が２分岐されて、一方が前記第１の１×１カプラの入力部に入力され、他方が前記第１の２×２カプラの第１の入力部に入力される
ことを特徴とする光ハイブリッド回路。
【請求項２】
前記第１及び第２の１×１カプラ、前記第１、第２及び第３の２×２カプラ、並びに、前記第１の１×２カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項３】
入力部と、第１及び第２の出力部を備え、該入力部に入力される光を２分岐して、該第１及び第２の出力部から出力する第２の１×２カプラを
さらに備え、
前記第２の１×２カプラの第１の出力部が、前記第１の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部が、前記第１の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の光が、前記第２の１×２カプラの入力部に入力される
ことを特徴とする請求項１に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項４】
前記第１及び第２の１×１カプラ、前記第１、第２及び第３の２×２カプラ、並びに、前記第１及び第２の１×２カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項３に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項５】
第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１及び第２の入力部に入力される光をミキシングして、該第１及び第２の出力部から出力する第４の２×２カプラをさらに備え、
前記第２の１×２カプラの第１の出力部が、前記第４の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部が、前記第４の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第４の２×２カプラの第１の出力部が、前記第１の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第４の２×２カプラの第２の出力部が、前記第１の２×２カプラの第１の入力部に接続される
ことを特徴とする請求項３に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項６】
前記第１及び第２の１×１カプラ、前記第１、第２、第３及び第４の２×２カプラ、並びに、前記第１及び第２の１×２カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項５に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項７】
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の面が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の面に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の面が、前記第２の１×１カプラの入力部の長手方向の面に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部の長手方向の面が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の面に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部の長手方向の面が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の長手方向の面が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の長手方向の面が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の面に接続される
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ハイブリッド回路。
【請求項８】
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の側面が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部の側面に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の側面が、前記第２の１×１カプラの入力部の側面に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部の側面が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の側面に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部の側面が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の側面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の側面が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の側面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の側面が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の側面に接続される
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ハイブリッド回路。
【請求項９】
前記第２の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の面と、前記第１の１×１カプラの入力部の側面の間、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の面と、前記第１の２×２カプラの第１入力部の側面の間、
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の面と、前記第１の２×２カプラの第２入力部の側面の間、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の面と、前記第２の１×１カプラの入力部の側面の間、
前記第１の１×１カプラの出力部の側面と、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の面の間、
前記第２の１×１カプラの出力部の側面と、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の面の間、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の側面と、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の面の間、及び
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の側面と、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の面の間
にそれぞれ接続導波路
を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項１０】
前記第１及び第２の１×１カプラ、並びに、前記第１の２×２カプラが、長手方向の幅が変化する幅テーパ構造である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項１１】
前記第２及び第３の２×２カプラが、長手方向の幅が変化する幅テーパ構造である
ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項１２】
前記第１及び第２の１×１カプラ、並びに、前記第１の２×２カプラは、互いに厚さ及び長さが等しく、
前記第１の２×２カプラの幅が、前記第１及び第２の１×１カプラの幅の略２１／２倍である
ことを特徴とする請求項２、４及び６のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項１３】
前記光導波路コアが、シリコンを材料として形成されている
ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、光コヒーレント検波を行う装置に用いて好適な、光ハイブリッド回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型化と量産性に優れることから、シリコン系素材を導波路材料として用いるシリコン（Ｓｉ）導波路が注目されている。Ｓｉ導波路では、実質的に光の伝送路となる光導波路コアを、Ｓｉを材料として形成する。そして、Ｓｉよりも屈折率の低い例えばシリカ等を材料としたクラッドで、光導波路コアの周囲を覆う。このような構成により、光導波路コアとクラッドとの屈折率差が極めて大きくなるため、光導波路コア内に光を強く閉じ込めることができる。その結果、曲げ半径を例えば１μｍ程度まで小さくした、小型の曲線導波路を実現することができる。そのため、電子回路と同程度の大きさの光回路を作成することが可能であり、光デバイス全体の小型化に有利である。
【０００３】
また、Ｓｉ導波路では、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の半導体装置の製造過程を流用することが可能である。そのため、チップ上に電子機能回路と光機能回路とを一括形成する光電融合（シリコンフォトニクス）の実現が期待されている。
【０００４】
このＳｉ導波路を光コヒーレント検波に用いる際に有用な回路が光ハイブリッド回路である。図１２を参照して、光ハイブリッド回路の従来例を説明する。図１２は、光ハイブリッド回路の従来例を説明する模式図である。
【０００５】
光ハイブリッド回路は、第１及び第２の入力分岐素子２０２及び２０４と、それぞれ長手方向に延在する第１〜第４の光導波路２１２、２１４、２１６及び２１８と、位相回転素子２２０と、第１及び第２の方向性結合器２３２及び２３４とを備えて構成される。第１の入力分岐素子２０２に、第１及び第２の光導波路２１２及び２１４が接続されており、第２の入力分岐素子２０４に、第３及び第４の光導波路２１６及び２１８が接続されている。第２の光導波路２１４と第３の光導波路２１６とは交差し、第１及び第３の光導波路２１２及び２１６が第１の方向性結合器２３２に接続され、第２及び第４の光導波路２１４及び２１８が第２の方向性結合器２３４に接続されている。また、第４の光導波路２１８には、位相回転素子２２０が設けられている。位相回転素子２２０は、第４の光導波路２１８を伝播する光に９０度（π／２）の位相回転を施す。
【０００６】
この光ハイブリッド回路には、これまで多くの改良が加えられている。先ず、構成要素を少なくするために、２×４型の多モード干渉（ＭＭＩ：Ｍｕｌｉ−Ｍｏｄｅ−Ｉｎｔｅｆｅｒｅｎｃｅ）カプラを使用することが考えられた（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この特許文献１に開示されている光ハイブリッド回路は、１つのＭＭＩカプラで実現される。
【０００８】
しかも、入力分岐素子と方向性結合器の間をつなぎ、９０度の位相回転を発生させるためのシングルモード導波路が存在しない。このため、シングルモード導波路で生じがちな位相誤差を回避できる。
【０００９】
しかし、必要な位相関係を得るためには、４本の光導波路のうち３本を交差配置する必要がある。光導波路の交差には、ある程度の角度の保持が必要になるなど、回路の小型化が難しかったり、設計が面倒であったりする。
【００１０】
この特許文献１の課題を解決するために、２×４ＭＭＩカプラの４つの出力ポートのうち、２つの出力ポートに２×２ＭＭＩカプラを接続し、さらに、ＭＭＩカプラとして幅テーパＭＭＩカプラを用いる技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
また、９０度の位相回転をシングルモード導波路で生じさせるのではなく、入力分岐素子として１×２ＭＭＩカプラと２×２ＭＭＩカプラを使用する技術がある（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の光ハイブリッド回路では、位相回転をシングルモード導波路で生じさせないことから、幅誤差に強くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１２−５１８２０２号公報
【特許文献２】特許第５２８７５２７号
【特許文献３】特開２０１１−５２０７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２の光ハイブリッド回路では、幅テーパＭＭＩカプラを用いたとしても、ポート数の多い２×４ＭＭＩカプラでは、素子長が長くなる。このため、光ハイブリッド回路の小型化には不利である。また、特許文献１及び３のいずれの光ハイブリッド回路でも、素子間などにシングルモード導波路を用いると、幅誤差に弱くなる欠点がある。
【００１４】
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、幅誤差に強く、小型化に有利な光ハイブリッド回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した目的を達成するために、この発明の光ハイブリッド回路は、入力部と、第１及び第２の出力部を備え、入力部に入力される光を２分岐して、互いにπ／２の位相差を与えて、第１及び第２の出力部から出力する第１の１×２カプラと、それぞれ、入力部及び出力部を備え、入力部に入力される光を出力部から出力する、第１及び第２の１×１カプラと、第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、第１の入力部に入力される光を第２の出力部から出力し、第２の入力部に入力される光を第１の出力部から出力する第１の２×２カプラと、それぞれ、第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、第１及び第２の入力部に入力される光をミキシングして、第１及び第２の出力部から出力する、第２及び第３の２×２カプラとを備えて構成される。
【００１６】
第１の１×２カプラの第１の出力部が、第１の２×２カプラの第２の入力部に接続され、第１の１×２カプラの第２の出力部が、第２の１×１カプラの入力部に接続される。第１の１×１カプラの出力部が、第２の２×２カプラの第１の入力部に接続され、第２の１×１カプラの出力部が、第３の２×２カプラの第２の入力部に接続され、第１の２×２カプラの第１の出力部が、第２の２×２カプラの第２の入力部に接続され、及び、第１の２×２カプラの第２の出力部が、第３の２×２カプラの第１の入力部に接続される。第１の光が、第１の１×２カプラの入力部に入力され、第２の光が２分岐されて、一方が第１の１×１カプラの入力部に入力され、他方が第１の２×２カプラの第１の入力部に入力される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の光ハイブリッド回路によれば、カプラを直接接続しているので、小型化に有利である。例えば、全長が従来の光ハイブリッド回路の１１０μｍに対し、８０μｍ以下にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【図２】第１光ハイブリッド回路の大きさを説明するための模式図である。
【図３】第２光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【図４】第３光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【図５】第４光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【図６】第５光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【図７】第１光ハイブリッド回路の他の構成例を示す模式図である。
【図８】第１の１×１カプラと第１の２×２カプラを通る光の位相関係を判定するためのシミュレーションを説明する図である。
【図９】第１光ハイブリッド回路の動作のシミュレーションを説明するための模式図である。
【図１０】第１光ハイブリッド回路の他の構成例の動作のシミュレーションを説明するための模式図である。
【図１１】第１光ハイブリッド回路の他の構成例の特性を示す図である。
【図１２】光ハイブリッド回路の従来例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
(第１実施形態)
図１を参照して、この発明の第１実施形態に係る光ハイブリッド回路（以下、第１光ハイブリッド回路とも称する。）を説明する。図１は、第１光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。図１（Ａ）は、第１光ハイブリッド回路を示す概略平面図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す構造体をＩ−Ｉ線で切り取った概略的端面図である。なお、図１（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。
【００２１】
なお、以下の説明では、各構成要素について、光伝播方向に沿った方向を長さ方向とする。また、支持基板の厚さに沿った方向を厚さ方向とする。また、長さ方向及び厚さ方向に直交する方向を幅方向とする。
【００２２】
第１光ハイブリッド回路は、支持基板１０とクラッド２０と光導波路コア３０とを備えて構成されている。
【００２３】
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。
【００２４】
クラッド２０は、支持基板１０上に設けられている。クラッド２０は、支持基板１０の上面を被覆し、かつ、光導波路コア３０を包含して形成されている。クラッド２０は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）を材料として形成されている。
【００２５】
光導波路コア３０は、クラッド２０よりも高い屈折率を有する例えばシリコン（Ｓｉ）を材料として形成されている。その結果、光導波路コア３０は、光の伝送路として機能し、光導波路コア３０に入力された光は、光導波路コア３０の平面形状に応じた伝播方向に伝播する。
【００２６】
ここで、光導波路コア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、光導波路コア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。
【００２７】
光導波路コア３０の厚さは、シングルモード条件を達成できる厚さ、例えば、２００〜５００ｎｍの厚さであることが望ましい。例えば、光ハイブリッド回路を１５５０ｎｍの波長帯域で用いる場合は、光導波路コア３０の厚さを２００ｎｍにすることができる。
【００２８】
第１光ハイブリッド回路は、第１及び第２の１×２カプラ１０２及び１０４、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４、並びに、第１、第２及び第３の２×２カプラ１２２、１２４及び１２６を備えて構成される。これら、各カプラは、光導波路コア３０の平面形状に応じて、いわゆる多モード干渉（ＭＭＩ）カプラとして構成される。
【００２９】
先ず、各カプラについて説明する。
【００３０】
第１の１×２カプラ１０２は、入力部１０２ａと、第１及び第２の出力部１０２ｃ及び１０２ｄを備えて構成される。第１の１×２カプラ１０２は、入力部１０２ａに入力される光を２分岐して、互いにπ／２の位相差を与えて、第１及び第２の出力部１０２ｃ及び１０２ｄから出力する。
【００３１】
第２の１×２カプラ１０４は、入力部１０４ａと、第１及び第２の出力部１０４ｃ及び１０４ｄを備えて構成される。第２の１×２カプラ１０４は、入力部１０４ａに入力される光を２分岐して、第１及び第２の出力部１０４ｃ及び１０４ｄから出力する。
【００３２】
第１の１×１カプラ１１２は、入力部１１２ａと、出力部１１２ｃを備えて構成される。第１の１×１カプラ１１２は、入力部１１２ａに入力される光を出力部１１２ｃから出力する。
【００３３】
第２の１×１カプラ１１４は、入力部１１４ａと、出力部１１４ｃを備えて構成される。第２の１×１カプラ１１４は、入力部１１４ａに入力される光を出力部１１４ｃから出力する。
【００３４】
第１の２×２カプラ１２２は、第１の入力部１２２ａ、第２の入力部１２２ｂ、第１の出力部１２２ｃ、及び、第２の出力部１２２ｄを備えて構成される。第１の２×２カプラ１２２は、第１の入力部１２２ａに入力される光を第２の出力部１２２ｄから出力し、第２の入力部１２２ｂに入力される光を第１の出力部１２２ｃから出力する。
【００３５】
第２の２×２カプラ１２４は、第１の入力部１２４ａ、第２の入力部１２４ｂ、第１の出力部１２４ｃ、及び、第２の出力部１２４ｄを備えて構成される。第２の２×２カプラ１２４は、第１の入力部１２４ａ、及び、第２の入力部１２４ｂに入力される光をミキシングして、第１の出力部１２４ｃ、及び、第２の出力部１２４ｄから出力する。すなわち、第１の入力部１２４ａに入力される光を２分岐して、π／２の位相差を与えてそれぞれ第１の出力部１２４ｃ、及び、第２の出力部１２４ｄに送り、かつ、第２の入力部１２４ｂに入力される光を２分岐して、π／２の位相差を与えてそれぞれ第１の出力部１２４ｃ、及び、第２の出力部１２４ｄに送る。第１の出力部１２４ｃ、及び、第２の出力部１２６ｄは、第１の入力部１２４ａ、及び、第２の入力部１２４ｂから送られた光を合波して出力する。
【００３６】
第３の２×２カプラ１２６は、第１の入力部１２６ａ、第２の入力部１２６ｂ、第１の出力部１２６ｃ、及び、第２の出力部１２６ｄを備えて構成される。第３の２×２カプラ１２６は、第２の２×２カプラ１２４と同様に、第１の入力部１２６ａ、及び、第２の入力部１２６ｂに入力される光をミキシングして、第１の出力部１２６ｃ、及び、第２の出力部１２６ｄから出力する。
【００３７】
次に、カプラ間の接続関係について説明する。
【００３８】
第１の１×２カプラ１０２の入力部１０２ａには、第１の入力導波路１３２が接続されている。また、第１の１×２カプラ１０２の第１の出力部１０２ｃが、第１の２×２カプラ１２２の第２の入力部１２２ｂに接続され、第１の１×２カプラ１０２の第２の出力部１０２ｄが、第２の１×１カプラ１１４の入力部１１４ａに接続されている。
【００３９】
第２の１×２カプラ１０４の入力部１０４ａには、第２の入力導波路１３４が接続されている。第２の１×２カプラ１０４の第１の出力部１０４ｃが、第１の１×１カプラ１１２の入力部１１２ａに接続され、第２の１×２カプラ１０４の第２の出力部１０４ｄが、第１の２×２カプラ１２２の第１の入力部１２２ａに接続されている。
【００４０】
第１の１×１カプラ１１２の出力部１１２ｃが、第２の２×２カプラ１２４の第１の入力部１２４ａに接続され、第２の１×１カプラ１１４の出力部１１４ｃが、第３の２×２カプラ１２６の第２の入力部１２６ｂに接続されている。また、第１の２×２カプラ１２２の第１の出力部１２２ｃが、第２の２×２カプラ１２４の第２の入力部１２４ｂに接続され、第１の２×２カプラ１２２の第２の出力部１２２ｄが、第３の２×２カプラ１２６の第１の入力部１２６ａに接続されている。また、第２の２×２カプラ１２４の第１及び第２の出力部１２４ｃ及び１２４ｄ、並びに、第３の２×２カプラ１２６の第１及び第２の出力部１２６ｃ及び１２６ｄには、それぞれ、第１〜４の出力導波路１４２、１４４、１４６及び１４８が接続される。
【００４１】
ここで、各カプラは、長手方向の面同士が直接接続されている。
【００４２】
すなわち、第１の１×２カプラ１０２の第１の出力部１０２ｃの長手方向の面が、第１の２×２カプラ１２２の第２の入力部１２２ｂの長手方向の面に接続され、第２の出力部１０２ｄの長手方向の面が、第２の１×１カプラ１１４の入力部１１４ａの長手方向の面に接続されている。第２の１×２カプラ１０４の、第１の出力部１０４ｃの長手方向の面が、第１の１×１カプラ１１２の入力部１１２ａの長手方向の面に接続され、第２の出力部１０４ｄの長手方向の面が、第１の２×２カプラ１２２の第１の入力部１２２ａの長手方向の面に接続されている。第１の１×１カプラ１１２の出力部１１２ｃの長手方向の面が、第２の２×２カプラ１２４の第１の入力部１２４ａの長手方向の面に接続され、第２の１×１カプラ１１４の出力部１１４ｃの長手方向の面が、第３の２×２カプラ１２６の第２の入力部１２６ｂの長手方向の面に接続されている。第１の２×２カプラ１２２の第１の出力部１２２ｃの長手方向の面が、第２の２×２カプラ１２４の第２の入力部１２４ｂの長手方向の面に接続され、第２の出力部１２２ｄの長手方向の面が、第３の２×２カプラ１２６の第１の入力部１２６ａの長手方向の面に接続されている。
【００４３】
第１光ハイブリッド回路をコヒーレント検波に用いる場合、第１の入力導波路１３２には、第１の光として、局発光が入力される。この局発光は、第１の１×２カプラ１０２で２分岐され、互いにπ／２の位相差が与えられて、第１の１×２カプラ１０２から出力される。第１の１×２カプラ１０２の２つの出力は、第１の２×２カプラ１２２と、第２の１×１カプラ１１４に送られる。
【００４４】
また、第２の入力導波路１３４には、第２の光として、信号光が入力される。この信号光は、第２の１×２カプラ１０４で２分岐され、第２の１×２カプラ１０４から出力される。第２の１×２カプラ１０４の２つの出力は、第１の２×２カプラ１２２と、第１の１×１カプラ１１２に送られる。
【００４５】
この第１光ハイブリッド回路は、後述するように、図１２を参照して説明した光ハイブリッド回路の従来例と同様に機能する。
【００４６】
図２を参照して、第１光ハイブリッド回路の大きさについて説明する。図２は、第１光ハイブリッド回路の大きさを説明するための模式図である。
【００４７】
第１の２×２カプラ１２２の長さ及び幅をそれぞれＬｍ及びＷｍとし、光の波長をλ、透過屈折率をｎとすると、Ｌｍ＝４ｎＷｍ２／λの関係を満たす。
【００４８】
ここで、長さを２倍のＬ´にすると、Ｌ´＝８ｎＷｍ２／λとなり、このとき、一方の側面側から入った光が、同じ側面側から出力され、１×１カプラと同様に動作する。従って、Ｗｍと、Ｌｍ＝Ｌ´を満たす幅Ｗ´とは、Ｗｍ＝Ｗ´×２１／２を満たす。実際には、ＭＭＩカプラの外側を伝播する光があるため、微調整が必要になるが、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４と、第１の２×２カプラ１２２の長さは互いに等しく、第１の２×２カプラ１２２の幅を、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４の幅の略２１／２倍にすればよい。
【００４９】
このように構成することで、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４では、一方の側面側から入った光が、同じ側面側から出力され、第１の２×２カプラ１２２では、一方の側面側から入った光が、他方の側面側から出力される。
【００５０】
第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６は、第１の１×２カプラ１０２と、同じ長さ及び幅で構成される。第１の１×２カプラ１０２、並びに、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の長さ及び幅をそれぞれＬ及びＷとすると、Ｌ＝４ｎＷ２／λとなる。
【００５１】
第１の２×２カプラ１２２の幅Ｗｍは、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の間隔Ｇと、第１の２×２カプラ１２２と、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６との接続幅ｗｓとを用いると、Ｗｍ＝Ｇ＋２ｗｓ程度となる。
【００５２】
また、第１及び第２出力導波路１４２及び１４４、第３及び第４出力導波路１４６及び１４８のそれぞれの間隔をＳとし、導波路幅をｗとすると、Ｗ＝Ｓ＋２ｗとなる。
【００５３】
ここで、光ハイブリッド回路の全長を第１の１×２カプラ１０２の入力部１０２ａの長手方向の端部と、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の第１出力部１２４ｃ及び１２６ｃ、及び、第２出力部１２４ｄ及び１２６ｄの長手方向の端部との間の距離とする。このとき、光ハイブリッド回路の全長は、Ｌ＋Ｌｍ＋Ｌ＝４ｎ（Ｗ２＋Ｗｍ２＋Ｗ２）／λとなる。Ｗ＝Ｓ＋２ｗ、Ｗｍ＝Ｇ＋２ｗｓを用いて、さらに、ｗ＝ｗｓ及びＳ＝Ｇと仮定すると、光ハイブリッド回路の全長は、４ｎ（３×（Ｓ＋２ｗ）２）／λとなる。
【００５４】
このとき、ｗ＝０．５μｍ、Ｓ＝１μｍ、ｎ＝２．４、λ＝１．５５μｍであれば、全長は、７４．３μｍになる。
【００５５】
以上説明したように、この発明の光ハイブリッド回路によれば、カプラを直接接続しているので、小型化に有利である。例えば、全長が従来の光ハイブリッド回路の１１０μｍに対し、８０μｍ以下にすることができる。
【００５６】
（第２実施形態）
第１光ハイブリッド回路において、隣り合うカプラ間のギャップが最も狭くなるのは、第１の１×２カプラと、第２の１×２カプラの間のギャップｇである。これは、第２の１×２カプラの出力部の幅を確保するために、第２の１×２カプラの幅全体が広くなるためである。ギャップｇが狭いと、第１及び第２の１×２カプラの間で不要な結合が起こり、正常に動作しないことが考えられる。このため、ギャップｇを大きくするのが良い。
【００５７】
しかしながら、第１光ハイブリッド回路でそのままギャップｇを大きくすると、第１の２×２カプラの幅Ｗｍが大きくなり、結果的に、光ハイブリッド回路の全長が長くなってしまう。
【００５８】
そこで、この発明の第２実施形態に係る光ハイブリッド回路（以下、第２光ハイブリッド回路とも称する。）は、第２の１×２カプラの後段に第４の２×２カプラを備えて構成される。
【００５９】
図３を参照して、第２光ハイブリッド回路を説明する。図３は、第２光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。第２光ハイブリッド回路は、第４の２×２カプラを備える点が第１光ハイブリッド回路と異なっている。それ以外の構成については、第１光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。
【００６０】
第４の２×２カプラ１２８は、第１及び第２の入力部１２８ａ及び１２８ｂ、並びに、第１及び第２の出力部１２８ｃ及び１２８ｄを備えて構成される。第４の２×２カプラ１２８は、第１及び第２の入力部１２８ａ及び１２８ｂに入力される光をミキシングして、第１及び第２の出力部１２８ｃ及び１２８ｄから出力する。第４の２×２カプラ１２８は、第１の１×２カプラ１０２、並びに、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６と同じ長さ及び幅で構成される。第４の２×２カプラ１２８はＭＭＩカプラとして構成される。
【００６１】
第２光ハイブリッド回路では、第２の１×２カプラ１０４の第１の出力部１０４ｃの長手方向の面が、第４の２×２カプラ１２８の第１の入力部１２８ａの長手方向の面に直接接続され、第２の１×２カプラ１０４の第２の出力部１０４ｄの長手方向の面が、第４の２×２カプラ１２８の第２の入力部１２８ｂの長手方向の面に直接接続されている。また、第４の２×２カプラ１２８の第１の出力部１２８ｃの長手方向の面が、第１の１×１カプラ１１２の入力部１１２ａの長手方向の面に直接接続され、第２の出力部１２８ｄの長手方向の面が、第１の２×２カプラ１２２の第１の入力部１２２ａの長手方向の面に直接接続されている。
【００６２】
第４の２×２カプラ１２８は、第１及び第２の入力部１２８ａ及び１２８ｂに入力される光をミキシングして出力する構成であるが、第２の１×２カプラ１０４で２分岐された同じ信号が、第１及び第２の入力部１２８ａ及び１２８ｂに入力されるので、実質的に、第１及び第２の入力部１２８ａ及び１２８ｂに入力された光と同じ光を、第１及び第２の出力部１２８ｃ及び１２８ｄから出力する。従って、第２の１×２カプラ１０４と第４の２×２カプラ１２８とで、第１光ハイブリッド回路の第２の１×２カプラと同様に機能する。
【００６３】
この第２光ハイブリッド回路では、第１の１×２カプラ１０２と隣接するカプラが、第１の１×２カプラ１０２と同じ長さ及び幅の第４の２×２カプラ１２８であり、第１の１×２カプラ１０２と第４の２×２カプラ１２８の間隔は、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の間隔Ｇと等しくなる。従って、第１の１×２カプラ１０２と、第２の１×２カプラ１０４の間のギャップｇが小さくなるという問題はない。
【００６４】
第２光ハイブリッド回路で、最も間隔が小さくなるのは、第２の１×２カプラ１０４と、第１の入力光導波路１３２の間隔であるが、第１の入力光導波路１３２の接続位置を、第２の１×２カプラ１０４から遠い側に設定すれば、十分に間隔を広くできる。
【００６５】
なお、第２光ハイブリッド回路では、第１光ハイブリッド回路に比べて、第２の１×２カプラの長さ分、全長が長くなるが、第２の１×２カプラの長さは１０μｍ程度であり、これを加えたとしても、従来の光ハイブリッド回路よりも全長が短くなる。
【００６６】
（第３実施形態）
図４を参照して、この発明の第３実施形態に係る光ハイブリッド回路（以下、第３光ハイブリッド回路とも称する。）を説明する。図４は、第３光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【００６７】
第１光ハイブリッド回路では、カプラ間が長手方向の端面で接続されているのに対し、第３光ハイブリッド回路では、カプラ間が側面で接続されている点が異なっている。それ以外の構成については、第１光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。
【００６８】
第３光ハイブリッド回路では、第１の１×２カプラ１０２の第１の出力部１０２ｃの側面が、第１の２×２カプラ１２２の第２の入力部１２２ｂの側面に接続され、第２の出力部１０２ｄの側面が、第２の１×１カプラ１１４の入力部１１４ａの側面に接続されている。
【００６９】
また、第１の１×１カプラ１１２の出力部１１２ｃの側面が、第２の２×２カプラ１２４の第１の入力部１２４ａの側面に接続され、第２の１×１カプラ１１４の出力部１１４ｃの側面が、第３の２×２カプラ１２６の第２の入力部１２６ｂの側面に接続されている。また、第１の２×２カプラ１２２の第１の出力部１２２ｃの側面が、第２の２×２カプラ１２４の第２の入力部１２４ｂの側面に接続され、第２の出力部１２２ｄの側面が、第３の２×２カプラ１２６の第１の入力部１２６ａの側面に接続されている。
【００７０】
なお、対称性の観点から、第１の入力導波路１３２は、第１の１×２カプラ１０２の入力部１０２ａの側面に接続され、第１〜４の出力導波路１４２、１４４、１４６及び１４８は、それぞれ、第２の２×２カプラ１２４の第１の出力部１２４ｃ及び第２の出力部１２４ｄの側面、並びに、第３の２×２カプラ１２６の第１の出力部１２６ｃ及び第２の出力部１２６ｄの側面に接続されている。
【００７１】
また、第２の１×２カプラ１０４の第１の出力部１０４ｃと、第１の１×１カプラ１１２の入力部１１２ａの側面との間、及び、第２の１×２カプラ１０４の第２の出力部１０４ｄと、第１の２×２カプラ１２２の第１の入力部１２２ａの側面との間には、それぞれ、接続導波路１５０が設けられている。接続導波路１５０は、平面形状が、例えば幅が５００ｎｍで長さ２〜３μｍの長方形状に形成されている。
【００７２】
この第３光ハイブリッド回路では、第１の２×２カプラ１２２と、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４との間隔が、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の幅程度となり、第２の２×２カプラ１２４と第３の２×２カプラ１２６との間隔が、第１の２×２カプラ１２２の幅程度となる。このため、各カプラ間での間隔の確保が容易になる。
【００７３】
（第４実施形態）
図５を参照して、この発明の第４実施形態に係る光ハイブリッド回路（以下、第４光ハイブリッド回路とも称する。）を説明する。図５は、第４光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【００７４】
第３光ハイブリッド回路では、カプラが側面で直接接続されている。このため、接続部において、多くの高次モードが発生して、損失が大きくなる傾向がある。そこで、第４光ハイブリッド回路では、第１の１×２カプラ１０２の第１の出力部１０２ｃの長手方向の面と、第１の２×２カプラ１２２の第２入力部１２２ｂの側面の間、及び、第１の１×２カプラ１０２の第２の出力部１０２ｄの長手方向の面と、第２の１×１カプラ１１４の入力部１１４ａの側面の間、第１の１×１カプラ１１２の出力部１１２ｃの側面と、第２の２×２カプラ１２４の第１の入力部１２４ａの長手方向の面の間、第２の１×１カプラ１１４の出力部１１４ｃの側面と、第３の２×２カプラ１２６の第２の入力部１２６ｂの長手方向の面の間、第１の２×２カプラ１２２の第１の出力部１２２ｃの側面と、第２の２×２カプラ１２４の第２の入力部１２４ｂの長手方向の面の間、及び、第１の２×２カプラ１２２の第２の出力部１２２ｄの側面と、第３の２×２カプラ１２６の第１の入力部１２６ａの長手方向の面の間にそれぞれ接続導波路１５０を備えて構成される。
【００７５】
この第４光ハイブリッド回路では、第３光ハイブリッド回路と同様に、第１の２×２カプラ１２２と、第１及び第２の１×１カプラ１１２及び１１４との間隔が、第２及び第３の２×２カプラ１２４及び１２６の幅程度となり、第２の２×２カプラ１２４と第３の２×２カプラ１２６との間隔が、第１の２×２カプラ１２２の幅程度となる。このため、各カプラ間での間隔の確保が容易になる。また、第４光ハイブリッド回路では、カプラが側面で直接接続される構成ではないため、接続部における損失を緩和することができる。
【００７６】
（第５実施形態）
図６を参照して、この発明の第５実施形態に係る光ハイブリッド回路（以下、第５光ハイブリッド回路とも称する。）を説明する。図６は、第５光ハイブリッド回路を説明するための模式図である。
【００７７】
第５光ハイブリッド回路は、第１及び第２の１×１カプラ１１３及び１１５、第１〜３の２×２カプラ１２３、１２５及び１２７、並びに、第１及び第２の１×２カプラ１０３及び１０５が幅テーパ構造である点が、第１光ハイブリッド回路と異なっている。それ以外の構成については、第１光ハイブリッド回路と同様なので、重複する説明を省略することもある。
【００７８】
第１及び第２の１×１カプラ１１３及び１１５、第１〜３の２×２カプラ１２３、１２５及び１２７、並びに、第１の１×２カプラ１０３は、入力端及び出力端が同じ幅で、中央部の幅がこれより狭い幅テーパ構造である。この構成では、等価的なカプラの幅が狭くなる。この結果、カプラの長さを短くすることができ、第５光ハイブリッド回路の全長を短くすることができる。
【００７９】
また、第２の１×２カプラ１０５は、入力側に対し出力側の幅が広い幅テーパ構造となっている。
【００８０】
図６では、第１及び第２の１×１カプラ１１３及び１１５、第１〜３の２×２カプラ１２３、１２５及び１２７、並びに、第１及び第２の１×２カプラ１０３及び１０５が幅テーパ構造の例を示しているがこれに限定されない。
【００８１】
第１の２×２カプラ１２３、第１及び第２の１×１カプラ１１３及び１１５を幅テーパ構造にし、第１の１×２カプラ１０３、第２及び第３の２×２カプラ１２５及び１２７を等幅構造にしてもよいし、第１の１×２カプラ１０３、第２及び第３の２×２カプラ１２５及び１２７を幅テーパ構造にし、第１の２×２カプラ１２３、第１及び第２の１×１カプラ１１３及び１１５を等幅構造にしてもよい。
【００８２】
また、第３及び第４光ハイブリッド回路のように、カプラの側面に入力あるいは側面から出力させる場合は、入力側及び出力側に等幅構造の部分を備えてもよい。
【００８３】
（他の構成例）
幅誤差に強くするためには、シングルモード導波路を用いないことが好ましい。ただし、幅誤差に基づく位相誤差が生じないか、生じたとしても全体の機能に影響を及ぼさない程度にわずかであるならば、シングルモード導波路を一部に用いてもよい。
【００８４】
図７を参照して、第１光ハイブリッド回路の他の構成例を説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第１光ハイブリッド回路の他の構成例を示す模式図である。
【００８５】
例えば、図７（Ａ）に示すように、第２の１×２カプラ１０６と、第１の１×１カプラ１１２及び第１の２×２カプラ１２２の間をシングルモード導波路１６２で接続してもよい。
【００８６】
あるいは、図７（Ｂ）に示すように、第２の１×２カプラ１０７を、入力側テーパ導波路１５１と、第１及び第２の出力側テーパ導波路１５３ａ及び１５３ｂとを備える分岐導波路で構成してもよい。入力側テーパ導波路１５１は、第２の入力導波路１３４に接続され、導波路幅が光の伝播方向に沿って順次小さくなる。一方、第１及び第２の出力側テーパ導波路１５３ａ及び１５３ｂは、シングルモード導波路１６２に接続され、導波路幅が光の伝播方向に沿って順次大きくなる。第１及び第２の出力側テーパ導波路１５３ａ及び１５３ｂは、ギャップを介して、入力側テーパ導波路１５１に並置されている。
【００８７】
これらの構造では、第２の１×２カプラ１０６又は１０７の幅を第１光ハイブリッド回路に比べて狭くできるので、ギャップｇに対する制限が緩くなる。
【００８８】
また、上述した各実施形態では、カプラ間を直接接続する構成を説明したが、幅誤差に基づく位相誤差が生じないか、生じたとしても全体の機能に影響を及ぼさない程度にわずかであるならば、シングルモード導波路を介して接続してもよい。
【００８９】
（動作）
光ハイブリッド回路の動作原理を説明する。
【００９０】
第１の入力導波路に入力される、局発光の光強度、光周波数、位相及び振幅をそれぞれ、Ｐｏ、ωｏ、φｏ及びＩｏとし、第２の入力導波路に入力される、信号光の光強度、光周波数、位相及び振幅をそれぞれ、Ｐｓ、ωｓ、φｓ及びＩｓとすると、以下の式（１）及び（２）が得られる。
【００９１】
【数１】
2019086659.tif 000003
【００９２】
このとき、第１〜４の出力導波路から出力される干渉光の振幅Ｉａ〜Ｉｄは、以下の式（３ａ）〜（３ｄ）となる。
【００９３】
【数２】
2019086659.tif 000004
【００９４】
ここで、φｐは付加的位相差であり、第１光ハイブリッド回路では、第１の２×２カプラを通った光と、第１及び第２の１×１カプラを通った光の間の位相差である。φｐがπ／２の整数倍であれば、光ハイブリッド回路の後段に設けられるバランスフォトダイオード（バランスＰＤ）での受光に影響がない。しかし、φｐがπ／２の整数倍以外の場合は問題があり、特にφｐがπ／４ではバランスＰＤに入力される２つの信号の間に差が見いだせなくなる。
【００９５】
図８を参照して、１×１カプラと、２×２カプラを通った光の間の位相差を判定するシミュレーションについて説明する。図８（Ａ）は、シミュレーションに用いた構造を示す模式図であり、図８（Ｂ）は、ビーム伝搬法（ＢＰＭ）によるシミュレーションの結果を示す図である。
【００９６】
１×１カプラ１１２と、２×２カプラ１２２にそれぞれ光を入力し、１×１カプラ１１２と、２×２カプラ１１４からの出力光を直線導波路１４０で干渉させている。
【００９７】
ここで、コアの等価屈折率を２．４４、クラッドの屈折率を１．４４、２×２カプラの幅を２μｍ、１×１カプラの幅を１．４μｍ、２×２カプラ及び１×１カプラの長さを３２μｍとし、光の波長を１．５５μｍとした。
【００９８】
図８（Ｂ）に示されるように、直線導波路１４０では、１次モードが励起されていて、１×１カプラと２×２カプラの位相差φｐが１８０°であることが判明した。
【００９９】
この結果は、１×１カプラ１１２及び２×２カプラ１２２の幅を１．５〜３μｍの間で変えても、波長を１．３μｍとしても、また、等価屈折率を３としても、それぞれの条件で設計すれば同様に得られる。
【０１００】
図９〜１１を参照して、第１光ハイブリッド回路でのシミュレーションについて説明する。
【０１０１】
図９は、第１光ハイブリッド回路に対するシミュレーションであり、図１０は、図７（Ａ）を参照して説明した構成例に対するシミュレーションである。
【０１０２】
ここでは、シングルモード導波路として構成される、入力導波路、及び、出力導波路の幅ｗを０．５μｍ、第２及び第３の２×２カプラの出力部間のギャップＳを１．５μｍとしている。従って、第２及び第３の２×２カプラの幅Ｗと、第１の１×２カプラの幅は、１．５＋０．５×２＝２．５μｍとなり、長さは２４μｍとなる。
【０１０３】
第１の２×２カプラの幅Ｗｍを２μｍ、長さを３１．８μｍとし、第１及び第２の１×１カプラの幅を１．５μｍとした。また、間隔Ｇを０．８μｍ、第１及び第２の１×１カプラの幅を１．３３（＝２／１．５）μｍとした。さらに、カプラ同士の接続幅ｗｓは０．６μｍである。
【０１０４】
図９（Ａ）〜（Ｄ）では、第１の光と第２の光の位相差をそれぞれ、０°、９０°、１８０°、２７０°とし、図１０（Ａ）〜（Ｄ）では、第１の光と第２の光の位相差をそれぞれ、２２５°、３１５°、４５°、１３５°としている。
【０１０５】
光ハイブリッド回路の動作として、第１及び第２の出力導波路のいずれか一方から出力されているならば、第３及び第４の出力導波路の両者から出力され、第３及び第４の出力導波路のいずれか一方から出力されているならば、第１及び第２の出力導波路の両者から出力されているのが正しい。
【０１０６】
図９（Ａ）では、第１の出力導波路から出力があり、第２の出力導波路からは出力がない。また、第３及び第４の出力導波路から、第１の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。同様に、図９（Ｂ）では、第４の出力導波路から出力があり、第３の出力導波路からは出力がない。また、第１及び第２の出力導波路から、第４の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。図９（Ｃ）では、第２の出力導波路から出力があり、第１の出力導波路からは出力がない。また、第３及び第４の出力導波路から、第２の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。図９（Ｄ）では、第３の出力導波路から出力があり、第４の出力導波路からは出力がない。また、第１及び第２の出力導波路から、第３の出力導波路からの出力の半分程度の出力がある。
【０１０７】
図１０（Ａ）〜（Ｄ）についても、図９（Ａ）〜（Ｄ）と同様の結果となっている。図１１は、図１０と同じ条件で各出力導波路からの出力と位相差の関係を示す図である。図１１では、横軸に位相差（度）を取って示し、縦軸に出力光強度を取って示している。図１１によれば、この光ハイブリッド回路は、上記式（３ａ）〜（３ｄ）に示される所望の特性を示している。
【０１０８】
図９〜１１から、光ハイブリッド回路が正しく動作していることが示されている。このシミュレーションでのギャップｇは０．３８５μｍであったが、シミュレーションでは問題が無かった。なお、このときの、光ハイブリッド回路の全長は７９．８μｍであった。
【０１０９】
（製造方法）
この光ハイブリッド回路は、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を利用することによって、簡易に製造することができる。以下、光導波路素子の製造方法の一例を説明する。
【０１１０】
先ず、支持基板層、ＳｉＯ２層、及びＳｉ層が順次積層されて構成されたＳＯＩ基板を用意する。次に、例えばドライエッチングを行い、Ｓｉ層をパターニングすることによって、光導波路コアを形成する。  次に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、ＳｉＯ２層上に、ＳｉＯ２を、光導波路コア３０を被覆して形成する。その結果、クラッド２０によって光導波路コア３０が包含され、光ハイブリッド回路が得られる。
【符号の説明】
【０１１１】
１０    支持基板
２０    クラッド    
３０    光導波路コア    
１０２、１０４    １×２カプラ
１１２、１１４    １×１カプラ
１２２、１２４、１２６、１２８    ２×２カプラ
１３２、１３４    入力導波路
１４２、１４４、１４６、１４８    出力導波路
１５０    接続導波路
【図１】
2019086659.tif 000005
【図２】
2019086659.tif 000006
【図３】
2019086659.tif 000007
【図４】
2019086659.tif 000008
【図５】
2019086659.tif 000009
【図６】
2019086659.tif 000010
【図７】
2019086659.tif 000011
【図８】
2019086659.tif 000012
【図９】
2019086659.tif 000013
【図１０】
2019086659.tif 000014
【図１１】
2019086659.tif 000015
【図１２】
2019086659.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月28日(2018.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
光導波路コアと、
前記支持基板上に設けられ、前記光導波路コアを包含するクラッドと
を備える光ハイブリッド回路であって、
入力部と、第１及び第２の出力部を備え、該入力部に入力される光を２分岐して、互いにπ／２の位相差を与えて、該第１及び第２の出力部から出力する第１の１×２カプラと、
それぞれ、入力部及び出力部を備え、該入力部に入力される光を該出力部から出力する、第１及び第２の１×１カプラと、
第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１の入力部に入力される光を該第２の出力部から出力し、該第２の入力部に入力される光を該第１の出力部から出力する第１の２×２カプラと、
それぞれ、第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１及び第２の入力部に入力される光をミキシングして、該第１及び第２の出力部から出力する、第２及び第３の２×２カプラと
を備え、
前記第１の１×２カプラの第１の出力部が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部が、前記第２の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
第１の光が、前記第１の１×２カプラの入力部に入力され、
第２の光が２分岐されて、一方が前記第１の１×１カプラの入力部に入力され、他方が前記第１の２×２カプラの第１の入力部に入力され、
前記第１及び第２の１×１カプラ、前記第１、第２及び第３の２×２カプラ、並びに、前記第１の１×２カプラが、多モード干渉カプラであり、
前記第１及び第２の１×１カプラ、並びに、前記第１の２×２カプラは、互いに厚さ及び長さが等しく、
前記第１の２×２カプラの幅が、前記第１及び第２の１×１カプラの幅の略２１／２倍である
ことを特徴とする光ハイブリッド回路。
【請求項２】
入力部と、第１及び第２の出力部を備え、該入力部に入力される光を２分岐して、該第１及び第２の出力部から出力する第２の１×２カプラを
さらに備え、
前記第２の１×２カプラの第１の出力部が、前記第１の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部が、前記第１の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の光が、前記第２の１×２カプラの入力部に入力され、
前記第２の１×２カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項１に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項３】
第１及び第２の入力部、並びに、第１及び第２の出力部を備え、該第１及び第２の入力部に入力される光をミキシングして、該第１及び第２の出力部から出力する第４の２×２カプラをさらに備え、
前記第２の１×２カプラの第１の出力部が、前記第４の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部が、前記第４の２×２カプラの第２の入力部に接続され、
前記第４の２×２カプラの第１の出力部が、前記第１の１×１カプラの入力部に接続され、
前記第４の２×２カプラの第２の出力部が、前記第１の２×２カプラの第１の入力部に接続され、
前記第４の２×２カプラが、多モード干渉カプラである
ことを特徴とする請求項２に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項４】
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第２の１×１カプラの入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の入力側の端面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の長手方向の出力側の端面が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の入力側の端面に接続される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項５】
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第１の２×２カプラの第２の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第２の１×１カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第１の１×１カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第２の１×１カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続され、
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の長手方向に沿った面である側面が、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の長手方向に沿った面である側面に接続される
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項６】
前記第２の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第１の１×１カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第２の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第１の２×２カプラの第１入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第１の１×２カプラの第１の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第１の２×２カプラの第２入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第１の１×２カプラの第２の出力部の長手方向の出力側の端面と、前記第２の１×１カプラの入力部の長手方向に沿った面である側面の間、
前記第１の１×１カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第２の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の入力側の端面の間、
前記第２の１×１カプラの出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第３の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の入力側の端面の間、
前記第１の２×２カプラの第１の出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第２の２×２カプラの第２の入力部の長手方向の入力側の端面の間、及び
前記第１の２×２カプラの第２の出力部の長手方向に沿った面である側面と、前記第３の２×２カプラの第１の入力部の長手方向の入力側の端面の間
にそれぞれ接続導波路
を備えることを特徴とする請求項２に記載の光ハイブリッド回路。
【請求項７】
前記第１及び第２の１×１カプラ、並びに、前記第１の２×２カプラが、長手方向に沿って幅が変化する幅テーパ構造である
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ハイブリッド回路。
【請求項８】
前記第２及び第３の２×２カプラが、長手方向に沿って幅が変化する幅テーパ構造である
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ハイブリッド回路。
【請求項９】
前記光導波路コアが、シリコンを材料として形成されている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ハイブリッド回路。