(57)【要約】【課題】偏波無依存の波長分離素子として使用できる、簡易に製造可能な光導波路素子を提供する。【解決手段】偏波変換部３０と、分岐部４０と、細線導波路部５０と、波長フィルタ部６０とを備え、偏波変換部は、入力される光に含まれるＴＥ偏波及びＴＭ偏波の一方の偏波を他方の偏波に変換するとともに、一方の偏波の対称モードと反対称モードとを変換し、分岐部は、一端で前記偏波変換部と接続されており、他端に、細線導波路部とそれぞれ接続された２つの入出力部を備え、細線導波路部は、波長フィルタ部と接続されており、波長フィルタ部は、入力される光から特定の波長の光を選択的に分離して出力する。【選択図】図１
2015059989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波変換部と、分岐部と、細線導波路部と、波長フィルタ部とを備え、
前記偏波変換部は、入力される光に含まれるＴＥ偏波及びＴＭ偏波の一方の偏波を他方の偏波に変換するとともに、前記一方の偏波の対称モードと反対称モードとを変換し、
前記分岐部は、一端で前記偏波変換部と接続されており、他端に、前記細線導波路部とそれぞれ接続された２つの入出力部を備え、
前記細線導波路部は、前記波長フィルタ部と接続されており、
前記波長フィルタ部は、入力される光から特定の波長の光を選択的に分離して出力する
ことを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
前記偏波変換部は、スラブ導波路部と、該スラブ導波路部上に該スラブ導波路部と一体的に形成されたリブ部とを含んで構成され、
前記偏波変換部が、
前記リブ部の幅が、対称モードの一方の偏波と反対称モードの他方の偏波とで等価屈折率が一致する値に設定され、かつ前記スラブ導波路部の厚さ及び前記リブ部の厚さが、対称モードの一方の偏波と反対称モードの他方の偏波とで結合が生じる値に設定された第１の設計条件、
又は前記リブ部の幅が、反対称モードの一方の偏波と対称モードの他方の偏波とで等価屈折率が一致する値に設定され、かつ前記スラブ導波路部の厚さ及び前記リブ部の厚さが、反対称モードの一方の偏波と対称モードの他方の偏波とで結合が生じる値に設定された第２の設計条件
に基づいて形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３】
前記細線導波路部は、ループ形状で形成されており、
前記２つの入出力部の一方は、前記細線導波路部の一端と接続され、前記２つの入出力部の他方は、前記細線導波路部の他端と接続され、
前記細線導波路部の中途に、１又は互いに分離する光の波長が異なる複数の前記波長フィルタ部が接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【請求項４】
互いに分離する光の波長が異なる第１波長フィルタ部及び第２波長フィルタ部の２つの前記波長フィルタ部を備え、
前記細線導波路部は、第１細線導波路及び第２細線導波路を含んで構成されており、
前記第１細線導波路は、一端において前記２つの入出力部の一方と接続され、他端において前記第１波長フィルタ部と接続され、
前記第２細線導波路は、一端において前記２つの入出力部の他方と接続され、他端において前記第２波長フィルタ部と接続される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、波長の相違に基づき光の経路を切り換える光導波路素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型化や量産性に有利な光デバイスの開発に当たり、Ｓｉ（シリコン）を細線導波路の材料として用いるＳｉ細線導波路が注目を集めている。
【０００３】
Ｓｉ細線導波路では、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。
【０００４】
ところで、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）方式を利用した受動型光加入者ネットワーク（ＰＯＮ：Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、加入者側装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）毎に異なる受信波長が割り当てられる。局側装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）は、各ＯＮＵへの下り光信号を、送り先の受信波長に対応した送信波長でそれぞれ生成し、これらを多重して送信する。各ＯＮＵは、複数の波長で多重された下り光信号から、自身に割り当てられた受信波長の光信号を選択的に受信する。ＯＮＵでは、各々の受信波長の下り光信号を選択的に受信するために、例えば特定の波長を分離する波長フィルタとしての機能が付与された光導波路素子（以下、波長分離素子とも称する）が使用される。そして、この波長分離素子を、上述したＳｉ細線導波路によって構成する技術が実現されている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
ここで、Ｓｉ細線導波路は、偏波によって特性が異なる。そのため、Ｓｉ細線導波路を用いた波長分離素子には、偏波依存性があるという欠点がある。そこで、偏波依存性を解消する技術として、非特許文献１及び非特許文献２に開示された構造がある。
【０００６】
非特許文献１の構造では、ＴＥ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ）偏波とＴＭ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ）偏波とを分離することによって、それぞれに対して波長分離の処理を行うことが可能である。
【０００７】
また、非特許文献２の構造では、Ｓｉ細線導波路自体が、偏波無依存となる設計で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１９８９１４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｏｐｔｉｃｓ  Ｅｘｐｒｅｓｓ  ｖｏｌ．２０，Ｎｏ２６  ｐ．Ｂ４９３−Ｂ５００，２０１２年１２月１０日
【非特許文献２】Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  ｖｏｌ，６４７６，Ｎｏ．６４７６０２，２００７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、非特許文献１の構造は、偏波を分離する素子と偏波を回転する素子とを組み合わせて構成する必要がある。これらの素子は、製造するに当たりそれぞれ高度な設計が必要である。
【００１１】
また、非特許文献２の構造では、両偏波に対する特性が一致するＳｉ細線導波路を形成するために、複雑な設計が必要となる。特に、狭い間隔での波長分離が要求される用途に適用する場合には、高度な作成精度が必要となる。
【００１２】
従って、非特許文献１及び非特許文献２に開示された構造は、量産化や製造歩留まりといった観点において不利である。
【００１３】
そこで、この発明の目的は、偏波無依存の波長分離素子として使用できる、簡易に製造可能な光導波路素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、この発明による光導波路素子は、以下の特徴を備えている。
【００１５】
この発明による光導波路素子は、光導波路コアとして形成された偏波変換部と、分岐部と、細線導波路部と、波長フィルタ部とを備えている。偏波変換部は、入力される光に含まれるＴＥ偏波及びＴＭ偏波の一方の偏波を他方の偏波に変換するとともに、一方の偏波の対称モードと反対称モードとを変換する。分岐部は、一端で偏波変換部と接続されている。また、分岐部は、他端に、細線導波路部とそれぞれ接続された２つの入出力部を備えている。細線導波路部は、前記波長フィルタ部と接続されている。波長フィルタ部は、細線導波路部を伝播する光から、特定の波長の光を選択的に分離する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明による光導波路素子では、偏波変換部において、ＴＥ偏波及びＴＭ偏波の一方の偏波が他方の偏波に変換される。そのため、偏波変換部を経て、分岐部、細線導波路部及び波長フィルタ部を順次に伝播する光は、他方の偏波のみとなる。従って、他方の偏波に対する条件に基づいて、波長フィルタ部を設計することによって、設計に応じた特定の波長を分離して出力することができる。そのため、この発明による光導波路素子では、ＴＥ偏波及びＴＭ偏波の双方に対して波長分離を行う必要がない。従って、この発明による光導波路素子は、偏波無依存の波長分離素子として使用することができる。
【００１７】
また、この発明による光導波路素子は、偏波を分離する素子を必要とせず、また、両偏波に対する特性が一致するＳｉ細線導波路を形成する必要がないため、従来と比して、簡易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の光導波路素子の概略図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の光導波路素子が備える偏波変換部及び分岐部の概略図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の光導波路素子が備える波長フィルタ部の概略図である。
【図４】第２の光導波路素子の概略図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、受光素子の概略図である。
【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の光導波路素子）
図１及び図２を参照して、この発明の第１の実施の形態による光導波路素子（以下、第１の光導波路素子）の構成について説明する。図１は、第１の光導波路素子を概略的に示す平面図である。なお、図１では、後述するクラッド層を省略して示してある。また、図２（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の光導波路素子が備える偏波変換部及び分岐部を拡大して示した概略図である。図２（Ａ）は、偏波変換部及び分岐部の平面図である。図２（Ａ）においても、図１と同様に後述するクラッド層を省略して示してある。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す構造体をＩ−Ｉ線で切り取った端面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す構造体をＩＩ−ＩＩ線で切り取った端面図である。
【００２１】
第１の光導波路素子１００は、支持基板１０、クラッド層２０、並びに光導波路コアとして形成された、入出力ポート９０、偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０、１又は複数の波長フィルタ部６０を含んで構成されている。なお、図１では、第１の光導波路素子１００が３つの波長フィルタ部６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを備える構成例を示している。
【００２２】
第１の光導波路素子１００は、例えばＯＮＵにおいて、複数の波長で多重された下り光信号から、自身に割り当てられた特定の波長の光信号を選択的に分離する波長分離素子として使用される。ここでは、第１の光導波路素子１００を、ＯＮＵにおける波長分離素子として使用する場合の構成例について説明する。
【００２３】
第１の光導波路素子１００を、ＯＮＵにおける波長分離素子として使用する場合には、入出力ポート９０が、光ファイバと接続される。この光ファイバは、ＯＬＴと接続されている。また、３つの波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃのうちの１つが、受光素子と接続される。なお、各波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃは、下り光信号から、互いに異なる特定の波長の光を分離するように最適化されている。受光素子は、３つの波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃのうち、当該ＯＮＵに割り当てられた波長の光を分離するように最適化された１つと接続される。ここでは、一例として、波長フィルタ部６０ａが、受光素子と接続される場合について説明する。
【００２４】
この例では、ＯＬＴから光ファイバを経て送られる下り光信号は、入出力ポート９０に入力され、偏波変換部３０へ送られる。なお、ここでは、一例として、下り光信号がともに基本モードのＴＥ偏波及びＴＭ偏波を含む場合について説明する。
【００２５】
偏波変換部３０は、下り光信号に含まれるＴＥ偏波及びＴＭ偏波の一方の偏波を、他方の偏波に変換するとともに、対称モードと反対称モードとを変換して、分岐部４０に送る。また、下り光信号に含まれる他方の偏波に対しては、偏波及びモードの変換が行われずに分岐部４０に送る。なお、ここでは、一例として、下り光信号に含まれる基本モードのＴＭ偏波を、偏波変換部３０において１次モードのＴＥ偏波に変換する場合について説明する。従って、分岐部４０には、下り光信号として、基本モードのＴＥ偏波及び１次モードのＴＥ偏波が入力される。
【００２６】
分岐部４０は、基本モードのＴＥ偏波及び１次モードのＴＥ偏波を、それぞれ２分岐し、２つの入出力部４５及び４７からそれぞれ細線導波路部５０へ送る。なお、１次モードのＴＥ偏波は、テーパ形状で形成された入出力部４５及び４７を経ることによって、基本モードに変換されて細線導波路部５０へ送られる。従って、細線導波路部５０には、下り光信号として、基本モードのＴＥ偏波が入力される。
【００２７】
細線導波路部５０は、下り光信号を波長フィルタ部６０に送る。ここでは、細線導波路部５０は、下り光信号を、３つの波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃに順次に送る。上述した分岐部４０の一方の入出力部４５から細線導波路部５０に送られた下り光信号は、波長フィルタ部６０ａ、波長フィルタ部６０ｂ及び波長フィルタ部６０ｃに、この順に送られる。また、他方の入出力部４７から細線導波路部５０に送られた下り光信号は、波長フィルタ部６０ｃ、波長フィルタ部６０ｂ及び波長フィルタ部６０ａに、この順に送られる。
【００２８】
各波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃは、下り光信号から、互いに異なる特定の波長の光を分離して出力する。上述したように、ここでは、波長フィルタ部６０ａは、ＯＮＵに割り当てられた波長の光を分離するように最適化されている。そして、波長フィルタ部６０ａは、受光素子と接続されている。従って、細線導波路部５０を伝播する下り光信号のうち、ＯＮＵに割り当てられた波長の光信号が、波長フィルタ部６０ａによって分離され、受光素子によって受光される。
【００２９】
以下、第１の光導波路素子１００の各構成要素について説明する。なお、以下の説明では、支持基板１０の厚さに沿った方向を厚さ方向とする。また、光の伝播方向に沿った方向を長さ方向とする。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。
【００３０】
支持基板１０は、例えば単結晶Ｓｉを材料とした平板状体として構成されている。
【００３１】
クラッド層２０は、支持基板１０上に、支持基板１０の上面１０ａを被覆し、かつ偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０及び波長フィルタ部６０を包含して形成されている。クラッド層２０は、例えばＳｉＯ２を材料として形成されている。
【００３２】
偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０及び波長フィルタ部６０は、クラッド層２０よりも高い屈折率を有する例えばＳｉを材料として形成されている。その結果、これら偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０及び波長フィルタ部６０は、実質的な光の伝送路である光導波路コアとして機能し、入力された光が各光導波路コアの平面形状に応じた伝播方向に伝播する。また、偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０及び波長フィルタ部６０は、伝播する光が、支持基板１０へ逃げるのを防止するために、それぞれ支持基板１０から例えば少なくとも１〜３μｍ程度の範囲内の距離で離間して形成されているのが好ましい。
【００３３】
偏波変換部３０は、スラブ導波路部３１上にリブ部３３が一体的に形成されたリブ導波路として構成されている。リブ部３３の幅は、基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とで等価屈折率が一致する値で設計されている。また、スラブ導波路部３１の厚さ及びリブ部３３の厚さは、基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とで結合が生じる値で設計されている。その結果、上述したように、偏波変換部３０において、基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とが変換される。なお、スラブ導波路部３１及びリブ部３３の具体的な設計例は後述する。
【００３４】
リブ部３３は、光の伝播方向に沿って連続的に接続された入出力部３５と第１テーパ部３７とを含んでいる。
【００３５】
入出力部３５は、一端３５ａにおいて、入出力テーパ部９１を介して入出力ポート９０と接続されている。入出力テーパ部９１の幅は、光の伝播方向に沿って、入出力ポート９０の一端９０ａの幅から入出力部３５の一端３５ａの幅へ、連続的に変化するように設定されている。なお、図２（Ａ）に示す構成例では、入出力ポート９０の一端９０ａの幅が、入出力部３５の一端３５ａよりも大きい。そのため、入出力テーパ部９１の幅が、入出力ポート９０の一端９０ａの幅から入出力部３５の一端３５ａの幅へ、連続的に縮小するように設計されている。入出力テーパ部９１を設けることによって、入出力ポート９０及び入出力部３５の幅が異なる場合でも、これら入出力ポート９０及び入出力部３５間において、反射を抑制しつつ光を伝播させることができる。
【００３６】
第１テーパ部３７は、一端３７ａにおいて、入出力部３５の他端３５ｂと接続されている。また、他端３７ｂにおいて、後述する分岐部４０の接続部４１の一端４１ａと接続されている。第１テーパ部３７の幅は、光の伝播方向に沿って、入出力部３５の他端３５ｂの幅から接続部４１の一端４１ａの幅へ、連続的に変化するように設定されている。なお、図２（Ａ）に示す構成例では、第１テーパ部３７の幅が、入出力部３５の他端３５ｂの幅から接続部４１の一端４１ａの幅へ、連続的に拡大するように設定されている。基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とで等価屈折率が一致するリブ部３３の幅は、波長によって異なる。第１テーパ部３７においてリブ部３３の幅を変化させることによって、複数の波長が多重された光信号に対応して、基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とを変換することができる。第１の光導波路素子１００では、波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃに設定された分離すべき各波長を含む帯域において、基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とで等価屈折率が一致するように、第１テーパ部３７の幅を変化させるのが良い。
【００３７】
基本モードのＴＭ偏波と１次モードのＴＥ偏波とを変換する偏波変換部３０の一設計例として、各寸法を例えば以下のように設定することができる。スラブ導波路部３１の厚さＴ１を５０ｎｍ、リブ部３３の厚さＴ２を１７０ｎｍ、スラブ導波路部３１とリブ部３３とが重なる領域の長さＬ１を１４μｍ、入出力部３５の幅（すなわち第１テーパ部３７の一端３７ａの幅）Ｗ１を３８０ｎｍ、第１テーパ部３７の他端３７ｂの幅Ｗ２を１μｍ、及び第１テーパ部３７の長さＬ２を１１μｍとすることができる。なお、この設計例は、ＦＤＴＤ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ）法によるシミュレーションを用いて算出された。
【００３８】
分岐部４０は、接続部４１、第２テーパ部４３及び２つの入出力部４５及び４７を含んでいる。
【００３９】
接続部４１は、一端４１ａにおいて、第１テーパ部３７の他端３７ｂと接続されている。接続部４１は、第１テーパ部３７の他端３７ｂと幅を一致させて形成されている。その結果、基本モード及び１次モードのＴＥ偏波を伝播させる多モード導波路として機能する。
【００４０】
第２テーパ部４３は、一端４３ａにおいて、接続部４１の他端４１ｂと接続されている。また、他端４３ｂにおいて、入出力部４５の一端４５ａ及び入出力部４７の一端４７ａとそれぞれ接続されている。第２テーパ部４３の幅は、光の伝播方向に沿って、連続的に拡大するように設定されている。第２テーパ部４３に入力される基本モード及び１次モードのＴＥ偏波は、一端４３ａから他端４３ｂへ伝播するに従って、光の界分布が拡大する。そして、２つの入出力部４５及び４７と接続された他端４３ｂにおいて、基本モード及び１次モードのＴＥ偏波は、それぞれ光の界分布が２分岐され、２分岐された一方が入出力部４５へ、他方が入出力部４７へ送られる。
【００４１】
２つの入出力部４５及び４７は、一端４５ａ及び４７ａにおいて、それぞれ第２テーパ部４３の他端４３ｂと接続されている。また、一方の入出力部４５は、他端４５ｂにおいて、細線導波路部５０の一端５０ａと接続されている。また、他方の入出力部４７は、他端４７ｂにおいて、細線導波路部５０の他端５０ｂと接続されている。２つの入出力部４５及び４７は、光の伝播方向に沿って、一端４５ａ及び４７ａの幅から、他端４５ｂ及び４７ｂの幅へ、連続的に縮小するテーパ形状で形成されている。そして、入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂの幅は、シングルモード条件を満たす幅に設定されている。従って、入出力部４５及び４７に入力される基本モード及び１次モードのＴＥ偏波のうちの１次モードのＴＥ偏波は、これら入出力部４５及び４７において基本モードのＴＥ偏波に変換されて、細線導波路部５０に送られる。
【００４２】
基本モードのＴＥ偏波と１次モードのＴＥ偏波とを２分岐し、１次モードのＴＥ偏波を基本モードのＴＥ偏波に変換する分岐部４０の一設計例として、各寸法を例えば以下のように設定することができる。分岐部４０全体の厚さＴ３を、スラブ導波路部３１の厚さＴ１にリブ部３３の厚さＴ２を加えた厚さＴ１＋Ｔ２と一致させて２２０ｎｍ、及び接続部４１の一端４１ａの幅を第１テーパ部３７の他端３７ｂの幅Ｗ２と一致させて１μｍとした場合、例えば、第２テーパ部４３の一端４３ａの幅Ｗ３を１．３μｍ、第２テーパ部４３の他端４３ｂの幅Ｗ４を２μｍ、第２テーパ部４３の長さＬ３を３μｍ、２つの入出力部４５及び４７の一端４５ａ及び４７ａの幅Ｗ５をともに８８０ｎｍ、２つの入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂの幅Ｗ６をともに４４０ｎｍ、２つの入出力部４５及び４７の長さＬ４を１．３μｍ、並びに２つの入出力部４５及び４７の一端４５ａ及び４７ａ間の離間幅Ｄ１を３００ｎｍとすることができる。なお、この設計例は、ＦＤＴＤ法によるシミュレーションを用いて算出された。
【００４３】
細線導波路部５０は、ループ形状で形成されている。そして、一端５０ａにおいて一方の入出力部４５の他端４５ｂと、また、他端５０ｂにおいて他方の入出力部４７の他端４７ｂと接続されている。細線導波路部５０は、入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂと幅を一致させて形成されている。上述したように、入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂは、シングルモード条件を満たす幅に設定されている。その結果、基本モードのＴＥ偏波を伝播させるシングルモード導波路として機能する。一方の入出力部４５を経て一端５０ａから入力された基本モードのＴＥ偏波Ｓ１と、他方の入出力部４７を経て他端５０ｂから入力された基本モードのＴＥ偏波Ｓ２とは、細線導波路部５０を互いに逆方向に伝播する。
【００４４】
波長フィルタ部６０（ここでは３つの波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃ）は、ループ形状で形成された細線導波路部５０の中途にそれぞれ設けられている。図３（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、波長フィルタ部６０の構成例について説明する。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、波長フィルタ部６０を拡大して示した概略図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ異なる構成例の波長フィルタ部の平面図を示している。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）では、光導波路コアとして形成される構成要素のみを示してある。
【００４５】
まず、図３（Ａ）に示す第１の構成例による波長フィルタ部（以下、第１の波長フィルタ部）６０ｘは、それぞれ光導波路コアとして形成された１又は複数のリング状導波路部６１と、一対の入出力ポート９５ａ及び９５ｂを有する入出力導波路部９５とを含んでいる。なお、図３（Ａ）に示す構成例では、互いに近接して配設された２つのリング状導波路部６１ａ及び６１ｂを備える構成例を示している。
【００４６】
リング状導波路部６１ａ及び６１ｂは、円形状の平面形状を有している。そして、径に応じた共振波長を有するリング共振器として機能する。一方のリング状導波路部６１ａは、細線導波路部５０と近接して配設されている。また、他方のリング状導波路部６１ｂは、入出力導波路部９５と近接して配設されている。
【００４７】
第１の波長フィルタ部６０ｘでは、細線導波路部５０を伝播する光（ここでは、基本モードのＴＥ偏波）Ｓ１及びＳ２のうち、リング状導波路部６１ａ及び６１ｂと共振する特定の波長の光のみが、リング状導波路部６１ａ及び６１ｂに順次に移行し、入出力導波路部９５へ送られる。従って、リング状導波路部６１ａ及び６１ｂの径を、分離すべき特定の波長に応じて設定することによって、特定の波長の光を入出力導波路部９５へ送ることができる。細線導波路部５０を互いに逆方向に伝播する光Ｓ１及びＳ２から分離された波長光Ｓ３及びＳ４は、入出力導波路部９５を互いに逆方向に伝播する。そして、波長光Ｓ３は一方の入出力ポート９５ａから、また、波長光Ｓ４は他方の入出力ポート９５ｂから、それぞれ出力される。
【００４８】
図３（Ａ）に示す構成例では、一例として、２つのリング状導波路部６１ａ及び６１ｂを設ける場合について説明したが、１つのリング状導波路部６１を設ける構成とした場合においても、同様の作用を得られる。しかし、リング状導波路部６１を複数設けることによって、より狭い帯域において波長を分離することができる。また、第１の光導波路素子１００が備える３つの波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃにおいて、それぞれのリング状導波路部６１の径を異なる値とすることによって、各波長フィルタ部６０ａ〜６０ｃから互いに異なる波長の光を出力することができる。
【００４９】
次に、図３（Ｂ）に示す第２の構成例による波長フィルタ部（以下、第２の波長フィルタ部）６０ｙは、それぞれ光導波路コアとして形成された、複数の結合部６２、各結合部６２間を結ぶ干渉導波路部６３並びに一対の入出力ポート９６ａ及び９６ｂを含んでいる。
【００５０】
各結合部６２は、それぞれ細線導波路部５０と近接して並列に配設されている。そして、結合部６２と細線導波路部５０とが並列に配設された複数の結合領域６４が設定されている。また、各干渉導波路部６３の光路長は、各結合領域６４間における細線導波路部（以下、結合領域間導波路部とも称する）５０ｃの光路長と異なるように設計されている。その結果、隣り合う２つの結合領域６４と、これらの間をそれぞれ結ぶ干渉導波路部６３及び結合領域間導波路部５０ｃとによって、マッハツェンダ干渉器６５が構成される。なお、各結合領域間導波路部５０ｃの光路長はそれぞれ等しく設定されている。また、各干渉導波路部６３の光路長はそれぞれ等しく設定されている。従って、第２の波長フィルタ部６０ｙは、共通の波長を分離させる４つの複数のマッハツェンダ干渉器６５が接続されて構成されている。なお、複数の結合部６２のうち、両端に配設された２つの結合部６２ａ及び６２ｂの一方６２ａは、一方の入出力ポート９６ａと接続されている。また、他方６２ｂは、他方の入出力ポート９６ｂと接続されている。
【００５１】
第２の波長フィルタ部６０ｙでは、細線導波路部５０を伝播する光（ここでは、基本モードのＴＥ偏波）Ｓ１及びＳ２のうち、結合部６２と細線導波路部５０との間における光の結合長、及び干渉導波路部６３と結合領域間導波路部５０ｃとの光路長差に対応した波長の光が、入出力ポート９６ａ及び９６ｂから出力される。従って、第２の波長フィルタ部６０ｙでは、各結合領域６４の長さの合計を、分離すべき特定の波長に応じた結合長と一致させる。また、干渉導波路部６３と結合領域間導波路部５０ｃとの光路長差を、分離すべき特定の波長の整数倍となるように設定する。その結果、特定の波長の光を入出力ポート９６ａ及び９６ｂから出力することができる。
【００５２】
細線導波路部５０を伝播する光Ｓ１は、まず、両端に位置する２つのマッハツェンダ干渉器６５ａ及び６５ｂの一方６５ａに入力され、その後、各マッハツェンダ干渉器６５を順次に経て、波長光Ｓ３が分離される。波長光Ｓ３は、一方の入出力ポート９６ａから出力される。また、細線導波路部５０を光Ｓ１とは逆方向に伝播する光Ｓ２は、まず、両端に位置する２つのマッハツェンダ干渉器６５ａ及び６５ｂの他方方６５ｂに入力され、その後、各マッハツェンダ干渉器６５を順次に経て、波長光Ｓ４が分離される。波長光Ｓ４は、他方の入出力ポート９６ｂから出力される。
【００５３】
図３（Ｂ）に示す構成例では、一例として、複数のマッハツェンダ干渉器６５を備える場合について説明したが、２つの結合部６２及びこれらを結ぶ１つの干渉導波路部６３を設けることによって、１つのマッハツェンダ干渉器６５を備える構成とすることもできる。１つのマッハツェンダ干渉器６５を備える構成とした場合においても、図３（Ｂ）に示す構成例と同様の作用を得られる。しかし、マッハツェンダ干渉器６５を複数設けることによって、より狭い帯域において波長を分離することができる。
【００５４】
次に、図３（Ｃ）に示す第３の構成例による波長フィルタ部（以下、第３の波長フィルタ部）６０ｚは、それぞれ光導波路コアとして形成されたループ導波路部６６並びに２つの入出力導波路部９２ａ及び９２ｂを含んでいる。
【００５５】
ループ導波路部６６は、ループ状に形成されている。そして、ループの中途に、２つの結合部６２及びこれら結合部６２間を結ぶ干渉導波路部６３を含んでいる。２つの結合部６２は、それぞれ細線導波路部５０と近接して並列に配設されている。そして、結合部６２と細線導波路部５０とが並列に配設された２つの結合領域６４が設定されている。また、干渉導波路部６３の光路長は、２つの結合領域６４間における結合領域間導波路部５０ｃの光路長と異なるように設計されている。その結果、２つの結合領域６４と、これらの間をそれぞれ結ぶ干渉導波路部６３及び結合領域間導波路部５０ｃとによって、マッハツェンダ干渉器（以下、第１マッハツェンダ干渉器）６５が構成される。
【００５６】
一方の入出力導波路部９２ａは、２つの結合部９３ａ、これら結合部９３ａ間を結ぶ干渉導波路部９４ａ、並びに一対の入出力ポート８５ａ及び８５ｂを含んでいる。２つの結合部９３ａは、それぞれループ導波路部６６と近接して並列に配設されている。そして、２つの結合部９３ａとループ導波路部６６とがそれぞれ並列に配設された２つの結合領域８６ａが設定されている。また、干渉導波路部９４ａの光路長は、２つの結合領域８６ａ間におけるループ導波路部（以下、結合領域間導波路部とも称する）６６ａの光路長と異なるように設計されている。その結果、２つの結合領域８６ａと、これらの間をそれぞれ結ぶ干渉導波路部９４ａ及び結合領域間導波路部６６ａとによって、マッハツェンダ干渉器（以下、第２マッハツェンダ干渉器）８７ａが構成される。２つの結合部９３ａの一方は、一方の入出力ポート８５ａと接続されている。また、２つの結合部９３ａの他方は、他方の入出力ポート８５ｂと接続されている。
【００５７】
また、他方の入出力導波路部９２ｂも、２つの結合部９３ｂ、これら結合部９３ｂ間を結ぶ干渉導波路部９４ｂ、並びに一対の入出力ポート８５ｃ及び８５ｄを含んでいる。
そして、上述した一方の入出力導波路部９２ａと同様に、２つの結合領域８６ｂと、これらの間をそれぞれ結ぶ干渉導波路部９４ｂ及び結合領域間導波路部６６ｂとによって、マッハツェンダ干渉器（以下、第３マッハツェンダ干渉器）８７ｂが構成される。２つの結合部９３ｂの一方は、一方の入出力ポート８５ｃと接続されている。また、２つの結合部９３ｂの他方は、他方の入出力ポート８５ｄと接続されている。
【００５８】
第３の波長フィルタ部６０ｚでは、第１マッハツェンダ干渉器６５において、細線導波路部５０を伝播する光（ここでは、基本モードのＴＥ偏波）Ｓ１及びＳ２のうち、結合部６２と細線導波路部５０との間における光の結合長、及び干渉導波路部６３と結合領域間導波路部５０ｃとの光路長差に対応した波長の光が、ループ導波路部６６へ移行する。従って、２つの結合領域６４の長さの合計を、分離すべき特定の波長に応じた結合長と一致させる。また、干渉導波路部６３と結合領域間導波路部５０ｃとの光路長差を、分離すべき特定の波長の整数倍となるように設定する。その結果、特定の波長の光を分離してループ導波路部６６へ移行することができる。
【００５９】
また、第２マッハツェンダ干渉器８７ａにおいて、ループ導波路部６６を伝播する光のうち、結合部９３ａとループ導波路部６６との間における光の結合長、及び干渉導波路部９４ａと結合領域間導波路部６６ａとの光路長差に対応した波長の光が、入出力導波路部９２ａへ移行する。従って、２つの結合領域８６ａの長さの合計を、分離すべき特定の波長に応じた結合長と一致させる。また、干渉導波路部６３と結合領域間導波路部５０ｃとの光路長差を、分離すべき特定の波長の整数倍となるように設定する。その結果、特定の波長の光を分離して入出力導波路部９２ａへ移行することができる。
【００６０】
同様に、第３マッハツェンダ干渉器８７ｂにおいても、２つの結合領域８６ｂの長さの合計、及び干渉導波路部９４ｂと結合領域間導波路部６６ｂとの光路長差を、分離すべき特定の波長に応じて設定する。その結果、特定の波長の光を分離して入出力導波路部９２ｂへ移行することができる。
【００６１】
第３の波長フィルタ部６０ｚでは、細線導波路部５０を伝播する光Ｓ１は、まず、第１マッハツェンダ干渉器６５に入力される。第１マッハツェンダ干渉器６５において、光Ｓ１から、第１マッハツェンダ干渉器６５の設計に応じた波長光Ｓ３が分離されてループ導波路部６６へ移行する。次に、ループ導波路部６６を伝播する光Ｓ３は、第２マッハツェンダ干渉器８７ａ及び第３マッハツェンダ干渉器８７ｂに順次に入力される。第２マッハツェンダ干渉器８７ａにおいて、光Ｓ３から、第２マッハツェンダ干渉器８７ａの設計に応じた波長光Ｓ３ａが分離されて入出力導波路部９２ａへ移行する。光Ｓ３ａは、入出力導波路部９２ａの一方の入出力ポート８５ａから出力される。また、第３マッハツェンダ干渉器８７ｂにおいて、光Ｓ３から、第３マッハツェンダ干渉器８７ｂの設計に応じた波長光Ｓ３ｂが分離されて入出力導波路部９２ｂへ移行する。光Ｓ３ｂは、入出力導波路部９２ｂの一方の入出力ポート８５ｃから出力される。
【００６２】
また、細線導波路部５０を光Ｓ１とは逆方向に伝播する光Ｓ２は、まず、第１マッハツェンダ干渉器６５に入力される。第１マッハツェンダ干渉器６５において、光Ｓ１から、第１マッハツェンダ干渉器６５の設計に応じた波長光Ｓ４が分離されてループ導波路部６６へ移行する。次に、ループ導波路部６６を伝播する光Ｓ４は、第３マッハツェンダ干渉器８７ｂ及び第２マッハツェンダ干渉器８７ａに順次に入力される。第３マッハツェンダ干渉器８７ｂにおいて、光Ｓ４から波長光Ｓ４ａが分離されて入出力導波路部９２ｂへ移行する。光Ｓ４ａは、入出力導波路部９２ｂの他方の入出力ポート８５ｄから出力される。また、第２マッハツェンダ干渉器８７ａにおいて、光Ｓ４から波長光Ｓ４ａが分離されて入出力導波路部９２ａへ移行する。光Ｓ４ｂは、入出力導波路部９２ａの他方の入出力ポート８５ｂから出力される。
【００６３】
このように、第３の波長フィルタ部６０ｚでは、細線導波路部５０を伝播する光Ｓ１及びＳ２から分離した特定の波長の光を、４つの入出力ポート８５ａ、８５ｂ、８５ｃ及び８５ｄから出力することができる。なお、ここでは、２つの入出力導波路部９２ａ及び９２ｂを備える構成例について説明したが、１又は３以上の入出力導波路部を備える構成とすることもできる。第３の波長フィルタ部６０ｚでは、設ける入出力導波路部の２倍の個数の入出力ポートから、分離した波長光を出力することができる。従って、入出力導波路部の個数を用途に応じて設定することによって、波長光を出力させる入出力ポートの個数を決定することができる。
【００６４】
また、第３の波長フィルタ部６０ｚでは、第１マッハツェンダ干渉器６５、第２マッハツェンダ干渉器８７ａ及び第３マッハツェンダ干渉器８７ｂにおいて、各々異なる波長を分離させることも、又は各々一致した波長を分離させることもできる。例えば、第２マッハツェンダ干渉器８７ａと第３マッハツェンダ干渉器８７ｂとを、互いに異なる波長を分離させるように設計する場合には、１つの第３の波長フィルタ部６０ｚから、異なる２つの波長の光を出力することができる。
【００６５】
以上に説明したように、第１の光導波路素子１００では、偏波変換部３０において、下り光信号に含まれるＴＭ偏波をＴＥ偏波に変換する。また、ＴＥ偏波に対しては、偏波を変換せずに伝播させる。その結果、波長フィルタ部６０には、ＴＥ偏波のみが送られる。従って、ＴＥ偏波に対する条件に基づいて、波長フィルタ部６０（図３（Ａ）〜（Ｃ）参照）を設計することによって、設計に応じた特定の波長を分離して出力することができる。そのため、第１の光導波路素子１００は、偏波無依存の波長分離素子として使用することができる。
【００６６】
なお、この実施の形態では、偏波変換部３０において、基本モードのＴＭ偏波を１次モードのＴＥ偏波に変換する構成例について説明した。しかし、偏波変換部３０の設計条件を適宜変更することによって、ＴＥ偏波をＴＭ偏波に変換することもできる。また、基本モードと１次モードとの組合せ以外の、対称モードと反対称モードとを変換することもできる。偏波変換部３０の設計条件として、用途に応じて以下のいずれかを選ぶことができる。第１の設計条件では、リブ部３３の幅を、対称モードのＴＭ偏波と反対称モードのＴＥ偏波とで等価屈折率が一致する値に設定し、かつスラブ導波路部３１の厚さ及びリブ部３３の厚さを、対称モードのＴＭ偏波と反対称モードのＴＥ偏波とで結合が生じる値に設定する。また、第２の設計条件では、リブ部３３の幅を、反対称モードのＴＭ偏波と対称モードのＴＥ偏波とで等価屈折率が一致する値に設定し、かつスラブ導波路部３１の厚さ及びリブ部３３の厚さを、反対称モードのＴＭ偏波と対称モードのＴＥ偏波とで結合が生じる値に設定する。
【００６７】
また、この実施の形態では、第１の光導波路素子１００をＯＮＵに適用し、下り光信号を波長分離して受光素子に送る例について説明した。しかし、波長分割多重方式を利用したシステムにおいて波長分離を行う用途であれば、第１の光導波路素子１００を他の用途に用いることもできる。一例として、例えばＯＮＵにおいて、下り光信号の経路と上り光信号の経路とを切り替える経路切替素子として、第１の光導波路素子１００を使用することもできる。その場合には、複数の波長フィルタ部６０を設け、そのうちの１つ（例えば波長フィルタ部６０ａ）に受光素子を、また、受光素子を接続するのとは異なる１つ（例えば波長フィルタ部６０ｂ）に発光素子を接続する。そして、受光素子が接続された波長フィルタ部６０ａを、下り光信号の波長を分離するように設計する。また、発光素子が接続された波長フィルタ部６０ｂを、上り光信号の波長を分離するように設計する。発光素子から出力される上り光信号は、波長フィルタ部６０ｂを経て、細線導波路部５０に送られる。光の経路は可逆なので、上り光信号は、この実施の形態で説明した下り光信号の経路を逆に伝播して、入出力ポート９０から出力される。
【００６８】
（第２の光導波路素子）
図４を参照して、この発明の第２の実施の形態による光導波路素子（以下、第２の光導波路素子）の構成について説明する。図４は、第２の光導波路素子を概略的に示す平面図である。なお、図２では、クラッド層を省略して示してある。第２の光導波路素子と上述した第１の光導波路素子との相違点は、細線導波路部を、ループ形状ではなく、第１及び第２細線導波路の２つの細線導波路で構成する点にある。その他の構成については、第１の光導波路素子と同様であるため、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６９】
第２の光導波路素子２００では、細線導波路部７０は、光導波路コアとしてそれぞれ形成された、第１細線導波路７１及び第２細線導波路７３の２つの細線導波路で構成されている。
【００７０】
第１細線導波路７１は、一端７１ａにおいて分岐部４０（図２参照）の一方の入出力部４５の他端４５ｂと接続されている。また、第２細線導波路７３は、一端７３ａにおいて分岐部４０の他方の入出力部４７の他端４７ｂと接続されている。第１細線導波路７１及び第２細線導波路７３は、入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂと幅を一致させて形成されている。上述したように、入出力部４５及び４７の他端４５ｂ及び４７ｂは、シングルモード条件を満たす幅に設定されている。その結果、第１細線導波路７１及び第２細線導波路７３は、基本モードの光を伝播させるシングルモード導波路として機能する。
【００７１】
また、第２の光導波路素子２００は、第１波長フィルタ部８０ａ及び第２波長フィルタ８０ｂの２つの波長フィルタ部８０を備えている。そして、第１細線導波路７１は、他端７１ｂにおいて、第１波長フィルタ部８０ａと接続されている。また、第２細線導波路７３は、他端７３ｂにおいて、第２波長フィルタ部８０ｂと接続されている。
【００７２】
第１波長フィルタ部８０ａは、波長フィルタ８１と分岐導波路８３とを含んでいる。また、第２波長フィルタ部８０ｂは、波長フィルタ８２と分岐導波路８４とを含んでいる。図４に示す構成例では、第１波長フィルタ部８０ａは、３組の波長フィルタ８１ａ〜８１ｃ及び分岐導波路８３ａ〜８３ｃを含んでいる。また、第２波長フィルタ部８０ｂも、３組の波長フィルタ８２ａ〜８２ｃ及び分岐導波路８４ａ〜８４ｃを含んでいる。
【００７３】
波長フィルタ８１及び８２には、第１細線導波路７１及び第２細線導波路７３から光が入力される。そして、入力された光から特定の波長の光を選択的に出力する。波長フィルタ８１及び８２として、例えば周知のマッハツェンダ干渉器とすることができる。また、分岐導波路８３及び８４は、波長フィルタ８１及び８２から出力された光を２分岐する。
【００７４】
第１細線導波路７１から送られる光Ｓ１は、第１波長フィルタ部８０ａに送られる。そして、まず、第１波長フィルタ８１ａに入力される。第１波長フィルタ８１ａは、入力された光から特定の波長の光を選択的に出力し、第１分岐導波路８３ａに送る。第１分岐導波路８３ａは、第１波長フィルタ８１ａから送られる光を２分岐して、一方を第２波長フィルタ８１ｂへ、他方を第３波長フィルタ８１ｃへ送る。第２波長フィルタ８１ｂは、入力された光から特定の波長の光を選択的に出力し、第２分岐導波路８３ｂに送る。また、第３波長フィルタ８１ｃは、入力された光から特定の波長の光を選択的に出力し、第３分岐導波路８３ｃに送る。第２分岐導波路８３ｂは、第２波長フィルタ８１ｂから送られる光を２分岐して出力する。また、第３分岐導波路８３ｃは、第３波長フィルタ８１ｃから送られる光を２分岐して出力する。
【００７５】
第２細線導波路７３から送られる光Ｓ２は、第２波長フィルタ部８０ｂに送られる。そして、上述した第１波長フィルタ部８０ａと同様に、第１波長フィルタ８２ａ、第１分岐導波路８４ａ、第２波長フィルタ８２ｂ及び第３波長フィルタ８２ｃを経て、第２分岐導波路８４ｂ及び第３分岐導波路８４ｃから、それぞれ特定の波長の光が出力される。
【００７６】
この構成例では、第２分岐導波路８３ｂ及び８４ｂ並びに第３分岐導波路８３ｃ及び８４ｃが入出力ポートとして用いられ、例えば受光素子と接続される。
【００７７】
第２の光導波路素子２００では、複数の波長フィルタ８１ａ〜８１ｃ及び８２ａ〜８２ｃが出力する波長を、それぞれ異なる値に設定する。その結果、第２分岐導波路８３ｂ及び８４ｂ並びに第３分岐導波路８３ｃ及び８４ｃから、それぞれ異なる４つの波長の光を出力することができる。ここでは、波長フィルタ部８０ａ及び８０ｂが、それぞれ３組の波長フィルタ８１及び８２と分岐導波路８３及び８４を備える、２段構成の波長フィルタ部８０について説明した。しかし、さらに多くの波長フィルタを用意し、分岐導波路によって順次接続することによって、波長フィルタ部８０を３段以上の複数段構成とすることもできる。その場合には、Ｎ段構成（Ｎは１以上の整数）の波長フィルタ部８０において、それぞれ異なる２Ｎの波長の光を出力することができる。
【００７８】
（製造方法）
上述した第１の光導波路素子１００（図１及び図２参照）及び第２の光導波路素子２００（図４参照）は、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。
【００７９】
すなわち、まず、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。
【００８０】
次に、例えばフォトリソ技術を用いて、偏波変換部３０のリブ部３３、分岐部４０、細線導波路部５０又は７０、並びに波長フィルタ部６０又は８０の形成予定領域に第１のマスクを形成する。
【００８１】
次に、例えばエッチング技術を用い、Ｓｉ層を用いて、Ｓｉ層をスラブ導波路部３１の厚さまで除去する。
【００８２】
次に、例えばフォトリソ技術を用いて、スラブ導波路部３１の形成予定領域に第２のマスクを形成する。
【００８３】
次に、第１のマスク及び第２のマスクを利用して、例えばエッチング技術を用い、Ｓｉ層をパターニングする。その結果、支持基板１０としての支持基板層上にＳｉＯ２層が積層され、さらにＳｉＯ２層上に、スラブ導波路部３１及びリブ部３３を含む偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０又は７０、並びに波長フィルタ部６０又は８０が形成された構造体を得ることができる。
【００８４】
次に、例えばＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ２層上に、ＳｉＯ２を材料としたＳｉＯ２材料層を、偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０又は７０、並びに波長フィルタ部６０又は８０を被覆して形成する。その結果、ＳｉＯ２層及びＳｉＯ２材料層から、偏波変換部３０、分岐部４０、細線導波路部５０及び波長フィルタ部６０を包含するクラッド層２０が形成される。
【００８５】
このように、第１の光導波路素子１００及び第２の光導波路素子２００は、ＳＯＩ基板に対して、Ｓｉ層のパターニング工程及びＳｉＯ２材料層の形成工程の組合せによって簡易に製造することができる。
【００８６】
（受光素子）
図５を参照して、上述した第１の光導波路素子及び第２の光導波路素子と接続できる受光素子の一例について説明する。図５（Ａ）は、受光素子を概略的に示す平面図である。また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す構造体をＩＩＩ−ＩＩＩ線で切り取った端面図である。
【００８７】
受光素子３００は、上述した第１の光導波路素子及び第２の光導波路素子と共通の支持基板１０上に、Ｇｅ層３１０、電極３２０、並びに一対の取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂを備えて構成されている。Ｇｅ層３１０は、支持基板１０の上面に、Ｇｅ（ゲルマニウム）を材料として形成されている。電極３２０は、Ｇｅ層３１０上にＳｉを材料として形成されている。一対の取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂは、支持基板１０の上面に、Ｇｅ層３１０を挟んで対向して形成されている。取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂは、Ｓｉを材料として形成されている。
【００８８】
電極３２０には、ｐ型又はｎ型の導電タイプのドーパントが導入されている。また、取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂには、電極３２０とは逆の導電タイプの、ｐ型又はｎ型のドーパントが導入されている。その結果、電極３２０と取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂとの各間において、Ｇｅ層３１０を介してＰＩＮ接合が形成される。
【００８９】
上述したように、第１の光導波路素子及び第２の光導波路素子では、波長フィルタ部が備える一対の入出力ポートから下り光信号がそれぞれ出力される。受光素子３００では、一対の入出力ポートから出力される下り光信号Ｓ３及びＳ４を、Ｇｅ層３１０に両側から入力する。上述したように、電極３２０と取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂとの各間において、Ｇｅ層３１０を介してＰＩＮ接合が形成されている。そのため、下り光信号Ｓ３及びＳ４が電気信号に変換される。そして、変換された電気信号を、取り出し電極３３０ａ及び３３０ｂから取り出すことができる。
【符号の説明】
【００９０】
１０：支持基板
２０：クラッド層
３０：偏波変換部
４０：分岐部
５０、７０：細線導波路部
６０、８０：波長フィルタ部
１００：第１の光導波路素子
２００：第２の光導波路素子
【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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