(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は第１反射面を含み、
前記多モード干渉導波路は、１×１多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１端部に接続されており、
前記第１反射面は、前記第２端部に設けられており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１反射面に対向しており、かつ、前記第１側部に接続されており、
前記多モード干渉導波路の中心線である多モード中心線と前記第１反射面との交点と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部とを有し、
前記第１側部は、前記接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第１反射面の一方端に接続され、
前記第２側部は、前記多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第１反射面の他方端に接続され、
前記第１端部から前記交点までの距離と前記交点から前記接続部までの距離との和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ１×１、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ１×１＝ｎｅｆｆ・Ｗ２／λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１のシングルモード導波路から前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項２】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路と、
第３のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は、第１反射面と第２反射面とを含み、
前記多モード干渉導波路は、１×２多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１端部に接続されており、
前記第１反射面は、前記第１側部に近位する前記第２端部の第１部分に設けられており、
前記第２反射面は、前記第２側部に近位する前記第２端部の第２部分に設けられており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１反射面に対向しており、かつ、前記第１側部に接続されており、
前記第３のシングルモード導波路は、前記第２反射面に対向しており、かつ、前記第２側部に接続されており、
前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記第１反射面との第１の交点と、
前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記第２反射面との第２の交点と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部である第２接続部と、
前記第２側部と前記第３のシングルモード導波路との接続部である第３接続部とを有し、
前記第１側部は、前記第２接続部を除き、前記多モード干渉導波路の中心線である多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第１反射面の端に接続され、
前記第２側部は、前記第３接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第２反射面の端に接続され、
前記第１端部から前記第１の交点までの距離と前記第１の交点から前記第２接続部までの距離との和、および前記第１端部から前記第２の交点までの距離と前記第２の交点から前記第３接続部までの距離との和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ１×２、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ１×２＝ｎｅｆｆ・Ｗ２／２λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線から前記第１の交点および前記第２の交点までの距離をＤ１とすると、
Ｄ１＝Ｗ／４  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第２反射面との間の角度を第３角度とし、前記第３中心線と前記多モード中心線とが成す角を第４角度としたときに、前記第４角度は、前記第３角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１角度と前記第３角度の角度は等しく、前記第２角度と前記第４角度の角度は等しく、
前記第１のシングルモード導波路から前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路、および前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面を介して前記第３のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記第２接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させ、および前記第３接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第４角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項３】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路と、
第３のシングルモード導波路と、
第４のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は、第１反射面と第２反射面とを含み、
前記多モード干渉導波路は、２×２多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１反射面は、前記第１側部に近位する前記第２端部の第１部分に設けられており、
前記第２反射面は、前記第２側部に近位する前記第２端部の第２部分に設けられており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１反射面に対向しており、かつ、前記第１側部に接続されており、
前記第３のシングルモード導波路は、前記第２反射面に対向しており、かつ、前記第２側部に接続されており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１側部に近位する前記第１端部の第３部分に接続されており、
前記第４のシングルモード導波路は、前記第２側部に近位する前記第１端部の第４部分に接続されており、
前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記第１反射面との第１の交点と、
前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記第２反射面との第２の交点と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部である第２接続部と、
前記第２側部と前記第３のシングルモード導波路との接続部である第３接続部とを有し、
前記第１側部は、前記第２接続部を除き、前記多モード干渉導波路の中心線である多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第１反射面の端に接続され、
前記第２側部は、前記第３接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第２反射面の端に接続され、
前記第１端部から前記第１の交点までの距離と前記第１の交点から前記第２接続部までの距離との和、および前記第１端部から前記第２の交点までの距離と前記第２の交点から前記第３接続部までの距離との和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ２×２、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ２×２＝２ｎｅｆｆ・Ｗ２／３λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線から前記第１の交点および前記第２の交点までの距離をＤ２とすると、
Ｄ２＝Ｗ／６  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第２反射面との間の角度を第３角度とし、前記第３中心線と前記多モード中心線とが成す角を第４角度としたときに、前記第４角度は、前記第３角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１角度と前記第３角度の角度は等しく、前記第２角度と前記第４角度の角度は等しく、
前記第１のシングルモード導波路から前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路、および前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面を介して前記第３のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記第２接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させ、および前記第３接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第４角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項４】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は、第１反射面と第２反射面とを含み、
前記多モード干渉導波路は、１×１多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１反射面は、前記第２端部に設けられており、
前記第２反射面は、前記第１端部に設けられており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第２反射面に対向しており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第１反射面に対向しており、
前記多モード干渉導波路の中心線である多モード中心線と前記第１反射面との第１の交点と、
前記多モード中心線と前記第２反射面との第２の交点と
前記第１側部と前記第１のシングルモード導波路との接続部である第１接続部と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部である第２接続部とを有し、
前記第１側部は、前記第１接続部と前記第２接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第２反射面の一方端から前記第１反射面の一方端に接続され、
前記第２側部は、前記多モード中心線に並走するように前記第２反射面の他方端から前記第１反射面の他方端に接続され、
前記第２接続部から前記第１の交点までの距離と前記第１の交点から前記第２の交点までの距離と前記第２の交点から前記第１接続部までの距離との和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ１×１、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ１×１＝ｎｅｆｆ・Ｗ２／λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第２反射面との間の角度を第３角度とし、前記第１のシングルモード導波路の中心線である第１中心線と前記多モード中心線とが成す角を第４角度としたときに、前記第４角度は、前記第３角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１角度と前記第３角度の角度は等しく、前記第２角度と前記第４角度の角度は等しく、
前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面と前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記第２接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項５】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路と、
第３のシングルモード導波路と、
第４のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は、第１反射面と第２反射面と第３反射面とを含み、
前記多モード干渉導波路は、２×２多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１反射面は、前記第１側部に近位する前記第２端部の第１部分に設けられており、
前記第２反射面は、前記第２側部に近位する前記第１端部の第４部分に設けられており、
前記第３反射面は、前記第２側部に近位する前記第２端部の第２部分に設けられており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第２反射面に対向しており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第１反射面に対向しており、
前記第３のシングルモード導波路は、前記第３反射面に対向しており、かつ、前記第２側部に接続されており、
前記第４のシングルモード導波路は、前記第１側部に近位する前記第１端部の第３部分に接続されており、
前記第１のシングルモード導波路の中心線である第１中心線と前記第２反射面との第１の交点と、
前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記第１反射面との第２の交点と、
前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記第３反射面との第３の交点と、
前記第１側部と前記第１のシングルモード導波路との接続部である第１接続部と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部である第２接続部と、
前記第２側部と前記第３のシングルモード導波路との接続部である第３接続部とを有し、
前記第１側部は、前記第１接続部と前記第２接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第１端部から前記第１反射面の端に接続され、
前記第２側部は、前記第３接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第２の反射面の端から前記第３反射面の端に接続され、
前記第１接続部から前記第１の交点までの距離と前記第１の交点から前記第３の交点までの距離と前記第３の交点から前記第３接続部までの距離との和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ２×２、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ２×２＝２ｎｅｆｆ・Ｗ２／３λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線から前記第２の交点および前記第３の交点までの距離をＤ２とすると、
Ｄ２＝Ｗ／６  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第２反射面との間の角度を第３角度とし、前記第１のシングルモード導波路の中心線である第１中心線と前記多モード中心線とが成す角を第４角度としたときに、前記第４角度は、前記第３角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第３反射面との間の角度を第５角度とし、前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記多モード中心線とが成す角を第６角度としたときに、前記第６角度は、前記第５角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１角度と前記第３角度と前記第５角度の角度は等しく、前記第２角度と前記第４角度と前記第６角度の角度は等しく、
前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面と前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路、および前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面と前記第３反射面を介して前記第３のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記第２接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させ、および前記第３接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第６角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項６】
反射部を含む多モード干渉導波路と、
第１のシングルモード導波路と、
第２のシングルモード導波路と、
第３のシングルモード導波路と、
第４のシングルモード導波路とを備え、
前記反射部は、第１反射面と第２反射面と第３反射面と第４反射面とを含み、
前記多モード干渉導波路は、２×２多モード干渉導波路であり、
前記多モード干渉導波路は、第１端部と、前記第１端部とは反対側の第２端部と、前記第１端部と前記第２端部とを接続する第１側部と、前記第１側部とは反対側の第２側部とを有しており、前記第２側部は前記第１端部と前記第２端部とを接続しており、
前記第１反射面は、前記第１側部に近位する前記第２端部の第１部分に設けられており、
前記第２反射面は、前記第１側部に近位する前記第１端部の第３部分に設けられており、
前記第３反射面は、前記第２側部に近位する前記第２端部の第２部分に設けられており、
前記第４反射面は、前記第２側部に近位する前記第１端部の第４部分に設けられており、
前記第１のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第２反射面に対向しており、
前記第２のシングルモード導波路は、前記第１側部に接続されており、かつ、前記第１反射面に対向しており、
前記第３のシングルモード導波路は、前記第３反射面に対向しており、かつ、前記第２側部に接続されており、
前記第４のシングルモード導波路は、前記第４反射面に対向しており、かつ、前記第２側部に接続されており、
前記第１のシングルモード導波路の中心線である第１中心線と前記第２反射面との第１の交点と、
前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記第１反射面との第２の交点と、
前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記第３反射面との第３の交点と、
前記第４のシングルモード導波路の中心線である第４中心線と前記第４反射面との第４の交点と、
前記第１側部と前記第１のシングルモード導波路との接続部である第１接続部と、
前記第１側部と前記第２のシングルモード導波路との接続部である第２接続部と、
前記第２側部と前記第３のシングルモード導波路との接続部である第３接続部と、
前記第２側部と前記第４のシングルモード導波路との接続部である第４接続部とを有し、
前記第１側部は、前記第１接続部と前記第２接続部を除き、前記多モード干渉導波路の中心線である多モード中心線に並走するように前記第２反射面の端から前記第１反射面の端に接続され、
前記第２側部は、前記第３接続部と前記第４接続部を除き、前記多モード中心線に並走するように前記第４の反射面の端から前記第３反射面の端に接続され、
前記第１接続部から前記第１の交点までの距離と前記第１の交点から前記第２の交点までの距離と前記第２の交点から前記第２接続部までの距離の和、および前記第４接続部から前記第４の交点までの距離と前記第４の交点から前記第３の交点までの距離と前記第３の交点から前記第３接続部までの距離の和で規定される前記多モード干渉導波路の長さをＬ２×２、前記第１側部から前記第２側部までの距離で規定される前記多モード干渉導波路の幅をＷ、前記多モード干渉導波路の等価屈折率をｎｅｆｆ、いずれかの前記シングルモード導波路に入射する光の波長をλとすると、
Ｌ２×２＝２ｎｅｆｆ・Ｗ２／３λ  の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第１反射面との間の角度を第１角度とし、前記第２のシングルモード導波路の中心線である第２中心線と前記多モード中心線とが成す角を第２角度としたときに、前記第２角度は、前記第１角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第２反射面との間の角度を第３角度とし、前記第１のシングルモード導波路の中心線である第１中心線と前記多モード中心線とが成す角を第４角度としたときに、前記第４角度は、前記第３角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第３反射面との間の角度を第５角度とし、前記第３のシングルモード導波路の中心線である第３中心線と前記多モード中心線とが成す角を第６角度としたときに、前記第６角度は、前記第５角度の２倍の関係が成り立ち、
前記多モード中心線と前記第４反射面との間の角度を第７角度とし、前記第４のシングルモード導波路の中心線である第４中心線と前記多モード中心線とが成す角を第８角度としたときに、前記第８角度は、前記第７角度の２倍の関係が成り立ち、
前記第１角度と前記第３角度と前記第５角度と前記第７角度の角度は等しく、前記第２角度と前記第４角度と前記第６角度と前記第８角度の角度は等しく、
前記多モード干渉導波路の中心線から前記第１の交点、前記第２の交点、前記第３の交点および前記第４の交点までの距離をＤ２とすると、
Ｄ２＝Ｗ／６  の関係が成り立ち、
前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面と前記第１反射面を介して前記第２のシングルモード導波路、および前記第１のシングルモード導波路から前記第２反射面と前記第３反射面を介して前記第３のシングルモード導波路に前記波長λの光が入射する場合に、前記第２接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第２角度で入射させ、および前記第３接続部に前記光を前記多モード中心線に対し前記第６角度で入射させて自己結像させる、多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項７】
前記第１のシングルモード導波路及び前記第２のシングルモード導波路の少なくとも１つは、テーパ導波路部分を含み、
前記テーパ導波路部分において、前記第１のシングルモード導波路及び前記第２のシングルモード導波路の前記少なくとも１つは前記多モード干渉導波路に接続されており、
前記テーパ導波路部分の幅は、前記多モード干渉導波路に近づくにつれて次第に増加している、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項８】
前記多モード干渉導波路の一部を埋め込む埋め込み層をさらに備え、
前記反射部は前記埋め込み層から露出している、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の多モード干渉型光導波路デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の前記多モード干渉型光導波路デバイスを少なくとも１つ備える、光集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多モード干渉型光導波路デバイス及び光集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許第５２９４２８３号明細書（特許文献１）及び特開２０００−１３７１２８号公報（特許文献２）は、屈曲部に全反射ミラーが形成された屈曲導波路を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２９４２８３号明細書
【特許文献２】特開２０００−１３７１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された屈曲導波路では、依然として、屈曲部において光損失が発生する（例えば、特許文献１の図３７（ｂ）を参照）。本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、光損失がさらに低減された導波路型デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一局面の多モード干渉型光導波路デバイスは、反射部を含む多モード干渉導波路と、第１のシングルモード導波路と、第２のシングルモード導波路とを備える。反射部は、第１反射面を含む。多モード干渉導波路は、１×１多モード干渉導波路である。多モード干渉導波路は、第１端部と、第１端部とは反対側の第２端部と、第１端部と第２端部とを接続する第１側部と、第１側部とは反対側の第２側部とを有している。第２側部は、第１端部と第２端部とを接続している。第１のシングルモード導波路は、第１端部に接続されている。第１反射面は、第２端部に設けられている。第２のシングルモード導波路は、第１反射面に対向しており、かつ、第１側部に接続されている。【０００６】
本発明の第二局面の多モード干渉型光導波路デバイスは、反射部を含む多モード干渉導波路と、第１のシングルモード導波路と、第２のシングルモード導波路と、第３のシングルモード導波路とを備える。反射部は、第１反射面と第２反射面とを含む。多モード干渉導波路は、第１端部と、第１端部とは反対側の第２端部と、第１端部と第２端部とを接続する第１側部と、第１側部とは反対側の第２側部とを有している。第２側部は、第１端部と第２端部とを接続している。第１のシングルモード導波路は、第１端部に接続されている。第１反射面は、第１側部に近位する第２端部の第１部分に設けられている。第２反射面は、第２側部に近位する第２端部の第２部分に設けられている。第２のシングルモード導波路は、第１反射面に対向しており、かつ、第１側部に接続されている。第３のシングルモード導波路は、第２反射面に対向しており、かつ、第２側部に接続されている。【０００７】
本発明の第三局面の多モード干渉型光導波路デバイスは、反射部を含む多モード干渉導波路と、第１のシングルモード導波路と、第２のシングルモード導波路とを備える。反射部は、第１反射面と第２反射面とを含む。多モード干渉導波路は、第１端部と、第１端部とは反対側の第２端部と、第１端部と第２端部とを接続する第１側部と、第１側部とは反対側の第２側部とを有している。第２側部は、第１端部と第２端部とを接続している。第１反射面は、第２端部に設けられている。第２反射面は、第１端部に設けられている。第１のシングルモード導波路は、第１側部に接続されており、かつ、第２反射面に対向している。第２のシングルモード導波路は、第１側部に接続されており、かつ、第１反射面に対向している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の第一局面の多モード干渉型光導波路デバイスでは、多モード干渉導波路は、第１のシングルモード導波路から入射した光を、第１反射面で反射させて、第２のシングルモード導波路に自己結像させる。第２のシングルモード導波路は第１反射面に対向しているため、第１反射面は、多モード干渉導波路における光の干渉状態を実質的に乱すことなく、光を第２のシングルモード導波路に向けて反射させる。そのため、本発明の第一局面の多モード干渉型光導波路デバイスによれば、光損失がさらに低減され得る。【０００９】
本発明の第二局面の多モード干渉型光導波路デバイスでは、多モード干渉導波路は、第１のシングルモード導波路から入射した光を、第２のシングルモード導波路と第３のシングルモード導波路とに自己結像させる。第２のシングルモード導波路は第１反射面に対向し、第３のシングルモード導波路は第２反射面に対向しているため、第１反射面及び第２反射面は、多モード干渉導波路における光の干渉状態を実質的に乱すことなく、光を第２のシングルモード導波路と第３のシングルモード導波路とに向けて反射させる。そのため、本発明の第二局面の多モード干渉型光導波路デバイスによれば、光損失がさらに低減され得る。【００１０】
本発明の第三局面の多モード干渉型光導波路デバイスでは、多モード干渉導波路は、第１のシングルモード導波路から入射した光を、第１反射面及び第２反射面で反射させて、第２のシングルモード導波路に自己結像させる。第１のシングルモード導波路は第２反射面に対向し、第２のシングルモード導波路は第１反射面に対向しているため、第１反射面及び第２反射面は、多モード干渉導波路における光の干渉状態を実質的に乱すことなく、光を第２のシングルモード導波路に向けて反射させる。そのため、本発明の第三局面の多モード干渉型光導波路デバイスによれば、光損失がさらに低減され得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図２】実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイスの、図１に示される断面線ＩＩ−ＩＩにおける概略部分拡大断面図である。
【図３】実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイスにおける光の伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図５】実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイスにおける光の伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】実施の形態３の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図７】実施の形態３の多モード干渉型光導波路デバイスにおける光の伝搬のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】実施の形態４の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図９】実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１０】実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１１】実施の形態７の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１２】実施の形態８の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１３】実施の形態８の変形例の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１４】実施の形態９の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１５】実施の形態９の多モード干渉型光導波路デバイスの、図１４に示される断面線ＸＶ−ＸＶにおける概略部分拡大断面図である。
【図１６】実施の形態９の第１変形例の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１７】実施の形態９の第２変形例の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１８】実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図１９】実施の形態１０の変形例の多モード干渉型光導波路デバイスの概略平面図である。
【図２０】実施の形態１１の光集積回路の概略平面図である。
【図２１】実施の形態１２の光集積回路の概略平面図である。
【図２２】実施の形態１３の光集積回路の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の構成には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。
【００１３】
実施の形態１．
図１から図３を参照して、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１を説明する。多モード干渉型光導波路デバイス１は、多モード干渉導波路１０と、第１のシングルモード導波路２０と、第２のシングルモード導波路２１とを備える。
【００１４】
多モード干渉導波路１０は、第１端部１１と、第１端部１１とは反対側の第２端部１２と、第１端部１１と第２端部１２とを接続する第１側部１３と、第１側部１３とは反対側の第２側部１４とを有している。第２側部１４は、第１端部１１と第２端部１２とを接続している。第１端部１１は、多モード干渉導波路１０の長手方向における端部である。第２端部１２は、多モード干渉導波路１０の長手方向における端部である。
【００１５】
第２端部１２は、第１端部１１に対して傾いている。具体的には、第２端部１２は、第１側部１３に近づくにつれて第１端部１１と第２端部１２との間の距離が増加し、かつ、第２側部１４に近づくにつれて第１端部１１と第２端部１２との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎは、第１側部１３と第２側部１４との中間に位置し、かつ、多モード干渉導波路１０の長手方向に沿って延在している。
【００１６】
第１側部１３は、多モード干渉導波路１０の幅方向における端部である。第２側部１４は、多モード干渉導波路１０の幅方向における端部である。多モード干渉導波路１０は、幅Ｗを有している。幅Ｗは、第１側部１３と第２側部１４との間の距離である。第１側部１３は、第２側部１４に平行であってもよい。第１側部１３は、例えば、第１端部１１に対して垂直である。第２側部１４は、例えば、第１端部１１に対して垂直である。
【００１７】
多モード干渉導波路１０は、反射部を含む。反射部は、第１反射面１５を含む。第１反射面１５は、第２端部１２に設けられている。第１反射面１５は、第２端部１２の全体にわたって延在してもよい。第１反射面１５は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して第１角度θ1だけ傾いている。第１角度θ1は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎと第１反射面１５との間の角度である。第１角度θ1は、一例では、４５°である。第１反射面１５は、第１側部１３に近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が増加し、かつ、第２側部１４に近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００１８】
第１のシングルモード導波路２０は、第１接続部２０ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第１接続部２０ｒは、第１のシングルモード導波路２０と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第１のシングルモード導波路２０は、第１端部１１に接続されている。第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行である。第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに一致している。第１接続部２０ｒは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎ上にある。
【００１９】
第２のシングルモード導波路２１は、第２接続部２１ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第２接続部２１ｒは、第２のシングルモード導波路２１と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第２のシングルモード導波路２１は、第１側部１３に接続されている。特定的には、第２のシングルモード導波路２１は、第２端部１２に近位する第１側部１３の部分に接続されている。
【００２０】
第２のシングルモード導波路２１は、第１反射面１５に対向している。第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行でない。第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して第２角度θ2だけ傾いている。第２角度θ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎと第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎとの間の角度である。第２角度θ2は、実質的に第１角度θ1の２倍である。本明細書において、第２角度θ2が実質的に第１角度θ1の２倍であることは、第２角度θ2が第１角度θ1の１．９倍以上第１角度θ1の２．１倍以下であることを意味する。第２角度θ2は、一例では、９０°である。
【００２１】
図２に示されるように、多モード干渉導波路１０は、基板３０上に形成されている。多モード干渉導波路１０は、第１クラッド層３１と、コア層３２と、第２クラッド層３３とを含む。第１クラッド層３１は、基板３０上に形成されている。コア層３２は、第１クラッド層３１上に形成されている。第２クラッド層３３は、コア層３２上に形成されている。コア層３２は、第１クラッド層３１と第２クラッド層３３との間に挟まれている。第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１は、導波路幅を除いて、多モード干渉導波路１０と同様の断面構造を有している。基板３０は、例えば、ＩｎＰ基板のような半導体基板である。第１クラッド層３１及び第２クラッド層３３は、例えば、ＩｎＰ層のような半導体層である。コア層３２は、例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系材料で構成されるバルクの半導体層または多重量子井戸（ＭＱＷ）層である。多モード干渉型光導波路デバイス１は、例えば、半導体光導波路デバイスである。
【００２２】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、一入力一出力の多モード干渉導波路（１×１ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）に自己結像させるように構成されている。本明細書において、多モード干渉導波路１０が光をシングルモード導波路に自己結像させることは、多モード干渉導波路１０が光を自己結像させて、自己結像された光をシングルモード導波路に出射することを意味する。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置している。
【００２３】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ1×1は、以下の式（１）で与えられる。ここで、Ｗは、多モード干渉導波路１０の幅を表し、ｎｅｆｆは多モード干渉導波路１０の等価屈折率を表し、λは第１の光の波長を表す。
【００２４】
Ｌ1×1＝ｎeffＷ2／λ    （１）
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１は、以下の効果を奏する。
【００２５】
多モード干渉型光導波路デバイス１は、反射部を含む多モード干渉導波路１０と、第１のシングルモード導波路２０と、第２のシングルモード導波路２１とを備える。反射部は、第１反射面１５を含む。多モード干渉導波路１０は、１×１多モード干渉導波路である。多モード干渉導波路１０は、第１端部１１と、第１端部１１とは反対側の第２端部１２と、第１端部１１と第２端部１２とを接続する第１側部１３と、第１側部１３とは反対側の第２側部１４とを有している。第２側部１４は、第１端部１１と第２端部１２とを接続している。第１のシングルモード導波路２０は、第１端部１１に接続されている。第１反射面は、第２端部１２に設けられている。第２のシングルモード導波路２１は、第１反射面に対向しており、かつ、第１側部１３に接続されている。
【００２６】
第１のシングルモード導波路２０から多モード干渉導波路１０に信号光のような第１の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第１の光を、第１反射面１５で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）に自己結像させる。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、図３に示されるように、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第１反射面１５において反射される。第１反射面１５は、多モード干渉導波路１０における第１の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第１の光を第２のシングルモード導波路２１に向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１は、第１の光を第１のシングルモード導波路２０から第２のシングルモード導波路２１に低損失で伝搬させることができる。多モード干渉型光導波路デバイス１は、低損失で第１の光の進行方向を変える（例えば、９０°折り曲げる）ことができる。
【００２７】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１では、第２角度θ2は、実質的に第１角度θ1の２倍である。第１角度θ1は、多モード干渉導波路１０の長手方向に沿って延在する多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎと第１反射面１５との間の角度である。第２角度θ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎと第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎとの間の角度である。そのため、多モード干渉導波路１０を伝搬する第１の光は、第２のシングルモード導波路２１に高い効率で結合する。多モード干渉型光導波路デバイス１は、第１の光を第１のシングルモード導波路２０から第２のシングルモード導波路２１に低損失で伝搬させることができる。
【００２８】
なお、第１のシングルモード導波路２０が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１が出力光導波路として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０が出力光導波路として機能し得る。すなわち、多モード干渉型光導波路デバイス１は、第２のシングルモード導波路２１から入射した光を、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４及び図５を参照して、実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１と同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００３０】
本実施の形態では、第１反射面１５は、第１側部１３に近位する第２端部１２の第１部分に設けられている。第１反射面１５は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して第１角度θ1だけ傾いている。第１反射面１５は、第１側部１３に近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が増加し、かつ、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００３１】
反射部は、第２反射面１６をさらに含む。第２反射面１６は、第２側部１４に近位する第２端部１２の第２部分に設けられている。第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第１反射面１５とは反対方向に、第１角度θ1だけ傾いている。第２反射面１６は、第２側部１４に近づくにつれて第１端部１１と第２反射面１６との間の距離が増加し、かつ、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに近づくにつれて第１端部１１と第２反射面１６との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００３２】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、第３のシングルモード導波路２２をさらに備える。第３のシングルモード導波路２２は、第３接続部２２ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第３接続部２２ｒは、第３のシングルモード導波路２２と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第３のシングルモード導波路２２は、第２側部１４に接続されている。特定的には、第３のシングルモード導波路２２は、第２端部１２に近位する第２側部１４の部分に接続されている。第３のシングルモード導波路２２は、第２反射面１６に対向している。第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行でない。第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第２のシングルモード導波路２１とは反対方向に、第２角度θ2だけ傾いている。 
【００３３】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、一入力二出力の多モード干渉導波路（１×２ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第１の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。
【００３４】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ1×2は、以下の式（２）で与えられる。
【００３５】
Ｌ1×2＝ｎeffＷ2／２λ    （２）
第１距離Ｄ1は、Ｗ／４で与えられる。第１距離Ｄ1は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎと第１反射面１５との交点までの距離である。第１距離Ｄ1は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎと第２反射面１６との交点までの距離である。
【００３６】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、以下の効果を奏する。
多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、反射部を含む多モード干渉導波路と、第１のシングルモード導波路２０と、第２のシングルモード導波路２１と、第３のシングルモード導波路２２を備える。反射部は、第１反射面１５と第２反射面１６とを含む。多モード干渉導波路１０は、第１端部１１と、第１端部１１とは反対側の第２端部１２と、第１端部１１と第２端部１２とを接続する第１側部１３と、第１側部１３とは反対側の第２側部１４とを有している。第２側部１４は、第１端部１１と第２端部１２とを接続している。第１のシングルモード導波路２０は、第１端部１１に接続されている。第１反射面１５は、第１側部１３に近位する第２端部１２の第１部分に設けられている。第２反射面１６は、第２側部１４に近位する第２端部１２の第２部分に設けられている。第２のシングルモード導波路２１は、第１反射面１５に対向しており、かつ、第１側部１３に接続されている。第３のシングルモード導波路２２は、第２反射面１６に対向しており、かつ、第２側部１４に接続されている。
【００３７】
第１のシングルモード導波路２０から多モード干渉導波路１０に信号光のような第１の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第１の光を、第１反射面１５及び第２反射面１６で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させる。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、図５に示されるように、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第１反射面１５において反射される。第３のシングルモード導波路２２は第２反射面１６に対向しているため、図５に示されるように、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第２反射面１６において反射される。第１反射面１５及び第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０における第１の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第１の光を第２のシングルモード導波路２１と第３のシングルモード導波路２２とに向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、低損失で第１の光の進行方向を変える（例えば、９０°折り曲げる）とともに、第１の光を分岐することができる。
【００３８】
第１のシングルモード導波路２０が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｂが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｂが導波路型光合波器として機能し得る。すなわち、多モード干渉型光導波路デバイス１ｂは、第２のシングルモード導波路２１から入射した光と第３のシングルモード導波路２２から入射した光とを、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。
【００３９】
実施の形態３．
図６及び図７を参照して、実施の形態３の多モード干渉型光導波路デバイス１ｃを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００４０】
本実施の形態では、第１のシングルモード導波路２０は、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分に接続されている。
【００４１】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。第４のシングルモード導波路２３は、第４接続部２３ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第４接続部２３ｒは、第４のシングルモード導波路２３と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第４のシングルモード導波路２３は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に接続されている。
【００４２】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、二入力二出力の多モード干渉導波路（２×２ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第１の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。多モード干渉導波路１０は、第４のシングルモード導波路２３から入射した第２の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第２の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第２の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。
【００４３】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ2×2は、以下の式（３）で与えられる。
【００４４】
Ｌ2×2＝２ｎeffＷ2／３λ    （３）
第２距離Ｄ2は、Ｗ／６で与えられる。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎまでの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎと第１反射面１５との交点までの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎまでの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎと第２反射面１６との交点までの距離である。
【００４５】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００４６】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。第１のシングルモード導波路２０は、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分に接続されている。第４のシングルモード導波路２３は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に接続されている。
【００４７】
第４のシングルモード導波路２３から多モード干渉導波路１０に信号光のような第２の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第２の光を、第１反射面１５及び第２反射面１６で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させる。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第１反射面１５において反射される。第３のシングルモード導波路２２は第２反射面１６に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第２反射面１６において反射される。第１反射面１５及び第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０における第２の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第２の光を第２のシングルモード導波路２１と第３のシングルモード導波路２２とに向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、低損失で第２の光の進行方向を変える（例えば、９０°折り曲げる）とともに、第２の光を分岐することができる。
【００４８】
第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｃが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｃが導波路型光合波器として機能し得る。
【００４９】
すなわち、第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第１の位相差であるとき、多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、第３の光と第４の光とを、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第２の位相差であるとき（第２の位相差は、第１の位相差とは異なる）、多モード干渉型光導波路デバイス１ｃは、第３の光と第４の光とを、第４のシングルモード導波路２３（例えば、第４接続部２３ｒ）に自己結像させて、低損失で、第４のシングルモード導波路２３から合波光を出射させることができる。
【００５０】
実施の形態４．
図８を参照して、実施の形態４の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄは、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１と同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００５１】
本実施の形態では、反射部は、第２反射面１６をさらに含む。第２反射面１６は、第１端部１１に設けられている。特定的には、第２反射面１６は、第１端部１１の全体にわたって延在してもよい。第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第１反射面１５とは反対方向に、第１角度θ1だけ傾いている。第１角度θ1は、一例では、４５°である。第２反射面１６は、第１側部１３に近づくにつれて第２端部１２と第２反射面１６との間の距離が増加し、かつ、第２側部１４に近づくにつれて第２端部１２と第２反射面１６との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００５２】
第１のシングルモード導波路２０は、第１側部１３に接続されている。特定的には、第１のシングルモード導波路２０は、第１端部１１に近位する第１側部１３の部分に接続されている。第１のシングルモード導波路２０は、第２反射面１６に対向している。第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行でない。第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第２のシングルモード導波路２１とは反対方向に、第２角度θ2だけ傾いている。第２角度θ2は、第１角度θ1の２倍である。第２角度θ2は、一例では、９０°である。
【００５３】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、一入力一出力の多モード干渉導波路（１×１ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）に自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置している。
【００５４】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ1×1は、上記式（１）で与えられる。
【００５５】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄは、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１と同様の以下の効果を奏する。
【００５６】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｄは、反射部を含む多モード干渉導波路１０と、第１のシングルモード導波路２０と、第２のシングルモード導波路２１とを備える。反射部は、第１反射面１５と第２反射面１６とを含む。多モード干渉導波路１０は、第１端部１１と、第１端部１１とは反対側の第２端部１２と、第１端部１１と第２端部１２とを接続する第１側部１３と、第１側部１３とは反対側の第２側部１４とを有している。第２側部１４は、第１端部１１と第２端部１２とを接続している。第１反射面１５は、第２端部１２に設けられている。第２反射面１６は、第１端部１１に設けられている。第１のシングルモード導波路２０は、第１側部１３に接続されており、かつ、第２反射面１６に対向している。第２のシングルモード導波路２１は、第１側部１３に接続されており、かつ、第１反射面１５に対向している。
【００５７】
第１のシングルモード導波路２０から多モード干渉導波路１０に信号光のような第１の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第１の光を、第１反射面１５及び第２反射面１６で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）に自己結像させる。第１のシングルモード導波路２０は第２反射面１６に対向しているため、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第２反射面１６で反射される。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第１反射面１５において反射される。第１反射面１５及び第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０における第１の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第１の光を第２のシングルモード導波路２１に向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｄは、低損失で第１の光の進行方向を折り返すことができる。
【００５８】
なお、第１のシングルモード導波路２０が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１が出力光導波路として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０が出力光導波路として機能し得る。すなわち、多モード干渉型光導波路デバイス１ｄは、第２のシングルモード導波路２１から入射した光を、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。
【００５９】
実施の形態５．
図９を参照して、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、実施の形態４の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００６０】
本実施の形態では、第１反射面１５は、第１側部１３に近位する第２端部１２の第１部分に設けられている。第１反射面１５は、第１側部１３に近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が増加し、かつ、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに近づくにつれて第１端部１１と第１反射面１５との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００６１】
反射部は、第３反射面１７をさらに含む。第３反射面１７は、第２側部１４に近位する第２端部１２の第２部分に設けられている。第３反射面１７は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第１反射面１５とは反対方向に、第１角度θ1だけ傾いている。本実施の形態の第１反射面１５及び第３反射面１７は、それぞれ、実施の形態２の第１反射面１５及び第２反射面１６（図４を参照）に対応している。
【００６２】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、第３のシングルモード導波路２２をさらに備える。第３のシングルモード導波路２２は、第３接続部２２ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第３のシングルモード導波路２２は、第２側部１４に接続されている。特定的には、第３のシングルモード導波路２２は、第２端部１２に近位する第２側部１４の部分に接続されている。第３のシングルモード導波路２２は、第３反射面１７に対向している。第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行でない。第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第２のシングルモード導波路２１とは反対方向に、第２角度θ2だけ傾いている。本実施の形態の第３のシングルモード導波路２２は、実施の形態２の第３のシングルモード導波路２２（図４を参照）に対応している。
【００６３】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、一入力二出力の多モード干渉導波路（１×２ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第１の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。
【００６４】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ1×2は、上記式（２）で与えられる。多モード導波路長Ｌ1×2の一方端は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎと第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎとの交点２９ｐである。
【００６５】
第１距離Ｄ1は、Ｗ／４で与えられる。第１距離Ｄ1は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎと第１反射面１５との交点までの距離である。第１距離Ｄ1は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎと第３反射面１７との交点までの距離である。
【００６６】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、実施の形態４の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００６７】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、第３のシングルモード導波路２２をさらに備える。反射部は第３反射面１７をさらに含む。第１反射面１５は、第１側部１３に近位する第２端部１２の第１部分に設けられている。第３反射面１７は、第２側部１４に近位する第２端部１２の第２部分に設けられている。第３のシングルモード導波路２２は、第３反射面１７に対向しており、かつ、第２側部１４に接続されている。
【００６８】
第１のシングルモード導波路２０から多モード干渉導波路１０に信号光のような第１の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第１の光を、第１反射面１５、第２反射面１６及び第３反射面１７で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させる。第１のシングルモード導波路２０は第２反射面１６に対向しているため、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第２反射面１６で反射される。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第１反射面１５において反射される。第３のシングルモード導波路２２は第３反射面１７に対向しているため、第１の光の拡がりが小さいときに第１の光は第３反射面１７において反射される。第１反射面１５、第２反射面１６及び第３反射面１７は、多モード干渉導波路１０における第１の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第１の光を第２のシングルモード導波路２１と第３のシングルモード導波路２２とに向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、低損失で第１の光の進行方向を変えるとともに、第１の光を分岐することができる。
【００６９】
第１のシングルモード導波路２０が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｅが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｅが導波路型光合波器として機能し得る。すなわち、多モード干渉型光導波路デバイス１ｅは、第２のシングルモード導波路２１から入射した光と第３のシングルモード導波路２２から入射した光とを、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。
【００７０】
実施の形態６．
図１０を参照して、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００７１】
本実施の形態では、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分１１ｆは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに垂直である。第２反射面１６は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に設けられている。第２反射面１６は、第１端部１１の第３部分１１ｆに対して傾いている。
【００７２】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。第４のシングルモード導波路２３は、第４接続部２３ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第４接続部２３ｒは、第４のシングルモード導波路２３と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第４のシングルモード導波路２３は、第１端部１１の第３部分１１ｆで多モード干渉導波路１０に接続されている。第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行である。
【００７３】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、二入力二出力の多モード干渉導波路（２×２ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第１の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。多モード干渉導波路１０は、第４のシングルモード導波路２３から入射した第２の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第２の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第２の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。
【００７４】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ2×2は、上記式（３）で与えられる。
【００７５】
第２距離Ｄ2は、Ｗ／６で与えられる。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎまでの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎと第１反射面１５との交点までの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎと第３反射面１７との交点までの距離である。
【００７６】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００７７】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。第４のシングルモード導波路２３は、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分１１ｆに接続されている。第２反射面１６は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に設けられている。
【００７８】
第４のシングルモード導波路２３から多モード干渉導波路１０に信号光のような第２の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第２の光を、第１反射面１５及び第３反射面１７で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させる。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第１反射面１５において反射される。第３のシングルモード導波路２２は第３反射面１７に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第３反射面１７において反射される。第１反射面１５及び第３反射面１７は、多モード干渉導波路１０における第２の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第２の光を第２のシングルモード導波路２１と第３のシングルモード導波路２２とに向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、低損失で第２の光の進行方向を変える（例えば、９０°折り曲げる）とともに、第２の光を分岐することができる。
【００７９】
第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｆが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｆが導波路型光合波器として機能し得る。
【００８０】
すなわち、第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第１の位相差であるとき、多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、第３の光と第４の光とを、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第２の位相差であるとき（第２の位相差は、第１の位相差とは異なる）、多モード干渉型光導波路デバイス１ｆは、第３の光と第４の光とを、第４のシングルモード導波路２３（例えば、第４接続部２３ｒ）に自己結像させて、低損失で、第４のシングルモード導波路２３から合波光を出射させることができる。
【００８１】
実施の形態７．
図１１を参照して、実施の形態７の多モード干渉型光導波路デバイス１ｇを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００８２】
本実施の形態では、第２反射面１６は、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分に設けられている。第２反射面１６は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第１角度θ1だけ傾いている。第１角度θ1は、一例では、４５°である。第２反射面１６は、第１側部１３に近づくにつれて第２端部１２と第２反射面１６との間の距離が増加し、かつ、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに近づくにつれて第２端部１２と第２反射面１６との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００８３】
反射部は、第４反射面１８をさらに含む。第４反射面１８は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に設けられている。第４反射面１８は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して、第２反射面１６とは反対方向に、第１角度θ1だけ傾いている。第４反射面１８は、第２側部１４に近づくにつれて第２端部１２と第４反射面１８との間の距離が増加し、かつ、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに近づくにつれて第２端部１２と第４反射面１８との間の距離が減少するように、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して傾いている。
【００８４】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。第４のシングルモード導波路２３は、第４接続部２３ｒにおいて多モード干渉導波路１０に接続されている。第４接続部２３ｒは、第４のシングルモード導波路２３と多モード干渉導波路１０との境界部分である。第４のシングルモード導波路２３は、第２側部１４に接続されている。特定的には、第４のシングルモード導波路２３は、第１端部１１に近位する第２側部１４の部分に接続されている。第４のシングルモード導波路２３は、第４反射面１８に対向している。第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに平行でない。第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎは、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎに対して第２角度θ2だけ傾いている。第２角度θ2は、第１角度θ1の２倍である。第２角度θ2は、一例では、９０°である。
【００８５】
本実施の形態の多モード干渉導波路１０は、二入力二出力の多モード干渉導波路（２×２ＭＭＩ）である。多モード干渉導波路１０は、第１のシングルモード導波路２０から入射した第１の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第１の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第１の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。多モード干渉導波路１０は、第４のシングルモード導波路２３から入射した第２の光を、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させるように構成されている。第２の光の第１結像部２６は、例えば、第２接続部２１ｒに位置しており、第２の光の第２結像部２７は、例えば、第３接続部２２ｒに位置している。
【００８６】
例えば、多モード干渉導波路１０がリッジ型導波路である場合、多モード干渉導波路１０の多モード導波路長Ｌ2×2は、上記式（３）で与えられる。
【００８７】
第２距離Ｄ2は、Ｗ／６で与えられる。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第１のシングルモード導波路２０の第１中心線２０ｎと第２反射面１６との交点までの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第２のシングルモード導波路２１の第２中心線２１ｎと第１反射面１５との交点までの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第３のシングルモード導波路２２の第３中心線２２ｎと第３反射面１７との交点までの距離である。第２距離Ｄ2は、多モード干渉導波路１０の中心線１０ｎから、第４のシングルモード導波路２３の第４中心線２３ｎと第４反射面１８との交点までの距離である。
【００８８】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００８９】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、第４のシングルモード導波路２３をさらに備える。反射部は第４反射面１８をさらに含む。第２反射面１６は、第１側部１３に近位する第１端部１１の第３部分に設けられている。第４反射面１８は、第２側部１４に近位する第１端部１１の第４部分に設けられている。第４のシングルモード導波路２３は、第４反射面１８に対向しており、かつ、第２側部１４に接続されている。
【００９０】
第４のシングルモード導波路２３から多モード干渉導波路１０に信号光のような第２の光が入射する。多モード干渉導波路１０は、第２の光を、第１反射面１５、第３反射面１７及び第４反射面１８で反射させて、第２のシングルモード導波路２１（例えば、第２接続部２１ｒ）と第３のシングルモード導波路２２（例えば、第３接続部２２ｒ）とに自己結像させる。第４のシングルモード導波路２３は第４反射面１８に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第４反射面１８において反射される。第２のシングルモード導波路２１は第１反射面１５に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第１反射面１５において反射される。第３のシングルモード導波路２２は第３反射面１７に対向しているため、第２の光の拡がりが小さいときに第２の光は第３反射面１７において反射される。第１反射面１５、第３反射面１７及び第４反射面１８は、多モード干渉導波路１０における第２の光の干渉状態を実質的に乱すことなく、第２の光を第２のシングルモード導波路２１と第３のシングルモード導波路２２とに向けて反射させる。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、低損失で第２の光の進行方向を変えるとともに、第２の光を分岐することができる。
【００９１】
第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が入力光導波路として機能し、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｇが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２が入力光導波路として機能し、第１のシングルモード導波路２０または第４のシングルモード導波路２３が出力光導波路として機能し、多モード干渉型光導波路デバイス１ｇが導波路型光合波器として機能し得る。
【００９２】
すなわち、第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第１の位相差であるとき、多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、第３の光と第４の光とを、第１のシングルモード導波路２０（例えば、第１接続部２０ｒ）に自己結像させて、低損失で、第１のシングルモード導波路２０から合波光を出射させることができる。第２のシングルモード導波路２１から多モード干渉導波路１０に入射する第３の光と第３のシングルモード導波路２２から多モード干渉導波路１０に入射する第４の光との間の位相差が第２の位相差であるとき（第２の位相差は、第１の位相差とは異なる）、多モード干渉型光導波路デバイス１ｇは、第３の光と第４の光とを、第４のシングルモード導波路２３（例えば、第４接続部２３ｒ）に自己結像させて、低損失で、第４のシングルモード導波路２３から合波光を出射させることができる。
【００９３】
実施の形態８．
図１２を参照して、実施の形態８の多モード干渉型光導波路デバイス１ｈを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｈは、実施の形態４の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００９４】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｈでは、第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１の少なくとも１つは、テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔを含む。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔにおいて、第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１の少なくとも１つは、多モード干渉導波路１０に接続されている。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔの幅は、多モード干渉導波路１０に近づくにつれて次第に増加している。
【００９５】
図１３を参照して、本実施の形態の変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｉを説明する。本実施の形態の変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｉは、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆと同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【００９６】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｉでは、第１のシングルモード導波路２０、第２のシングルモード導波路２１、第３のシングルモード導波路２２及び第４のシングルモード導波路２３の少なくとも１つは、テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔ，２２ｔ，２３ｔを含む。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔ，２２ｔ，２３ｔにおいて、第１のシングルモード導波路２０、第２のシングルモード導波路２１、第３のシングルモード導波路２２及び第４のシングルモード導波路２３の少なくとも１つは、多モード干渉導波路１０に接続されている。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔ，２２ｔ，２３ｔの幅は、多モード干渉導波路１０に近づくにつれて次第に増加している。
【００９７】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｈ，１ｉは、実施の形態４及び実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｄ，１ｆの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【００９８】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｈ，１ｉでは、第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１の少なくとも１つは、テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔを含む。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔにおいて、第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１の少なくとも１つは、多モード干渉導波路１０に接続されている。テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔの幅は、多モード干渉導波路１０に近づくにつれて次第に増加している。
【００９９】
テーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔは、多モード干渉導波路１０から第１のシングルモード導波路２０及び第２のシングルモード導波路２１の少なくとも１つに光が結合する際に発生する反射戻り光を抑制することができる。多モード干渉型光導波路デバイス１ｈ，１ｉは、さらに低減された光損失で光を伝搬させることができる。
【０１００】
実施の形態９．
図１４及び図１５を参照して、実施の形態９の多モード干渉型光導波路デバイス１ｊを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｊは、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１と同様の構成を有しているが、主に以下の点で異なる。
【０１０１】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｊは、多モード干渉導波路１０の一部を埋め込む埋め込み層３４をさらに備える。具体的には、埋め込み層３４は、第１端部１１と、第１側部１３と、第２側部１４とを埋め込んでいる。埋め込み層３４は、第１クラッド層３１及び第２クラッド層３３と同じ材料で形成されてもよいし、第１クラッド層３１及び第２クラッド層３３と異なる材料で形成されてもよい。埋め込み層３４は、例えば、ＩｎＰ層のような半導体層である。反射部（第１反射面１５）は埋め込み層３４から露出している。反射部（第１反射面１５）は、例えば、空気３６に接触している。埋め込み層３４は、コア層３２よりも低い屈折率を有している。多モード干渉導波路１０（コア層３２）と埋め込み層３４との間の第１の屈折率差は、多モード干渉導波路１０と空気３６との間の第２の屈折率差よりも小さい。
【０１０２】
図１６を参照して、本実施の形態の第１変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｋを説明する。多モード干渉型光導波路デバイス１ｋは、実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂと同様の構成を有しているが、埋め込み層３４をさらに備える点で異なる。具体的には、埋め込み層３４は、第１端部１１と、第１側部１３と、第２側部１４とを埋め込んでいる。反射部（第１反射面１５及び第２反射面１６）は埋め込み層３４から露出している。反射部（第１反射面１５及び第２反射面１６）は、例えば、空気３６に接触している。
【０１０３】
図１７を参照して、本実施の形態の第２変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｍを説明する。多モード干渉型光導波路デバイス１ｍは、実施の形態３の多モード干渉型光導波路デバイス１ｃと同様の構成を有しているが、埋め込み層３４をさらに備える点で異なる。具体的には、埋め込み層３４は、第１端部１１と、第１側部１３と、第２側部１４とを埋め込んでいる。反射部（第１反射面１５及び第２反射面１６）は埋め込み層３４から露出している。反射部（第１反射面１５及び第２反射面１６）は、例えば、空気３６に接触している。
【０１０４】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｊ，１ｋ，１ｍは、実施の形態１から実施の形態３の多モード干渉型光導波路デバイス１，１ｂ，１ｃの効果に加えて、以下の効果を奏する。
【０１０５】
多モード干渉型光導波路デバイス１ｊ，１ｋ，１ｍは、多モード干渉導波路１０の一部を埋め込む埋め込み層３４をさらに備える。反射部は埋め込み層３４から露出している。多モード干渉導波路１０（コア層３２）と埋め込み層３４との間の第１の屈折率差は、多モード干渉導波路１０と空気３６との間の第２の屈折率差よりも小さい。多モード干渉導波路１０（コア層３２）中の迷光（例えば、実施の形態８の反射戻り光）が、埋め込み層３４に放射されて、多モード干渉導波路１０（コア層３２）から迷光が除去され得る。
【０１０６】
実施の形態１０．
図１８を参照して、実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイス１ｎを説明する。本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｎは、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１と同様の構成を有しており、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。第１角度θ1は４５°よりも大きく、第２角度θ2は、９０°よりも大きい。第１角度θ1は５０°よりも大きく、第２角度θ2は、１００°よりも大きくてもよい。第１角度θ1は６０°よりも大きく、第２角度θ2は、１２０°よりも大きくてもよい。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、第２角度θ2は、実質的に第１角度θ1の２倍である。
【０１０７】
図１９を参照して、本実施の形態の変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｐを説明する。本実施の形態の変形例の多モード干渉型光導波路デバイス１ｐは、実施の形態２の多モード干渉型光導波路デバイス１ｂと同様の構成を有しており、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。第１角度θ1は４５°よりも大きく、第２角度θ2は、９０°よりも大きい。第１角度θ1は５０°よりも大きく、第２角度θ2は、１００°よりも大きくてもよい。第１角度θ1は６０°よりも大きく、第２角度θ2は、１２０°よりも大きくてもよい。なお、本実施の形態では、実施の形態２と同様に、第２角度θ2は、実質的に第１角度θ1の２倍である。
【０１０８】
なお、本実施の形態の別の変形例では、第１角度θ1は４５°よりも小さくてもよく、第２角度θ2は、９０°よりも小さくてもよい。第１角度θ1は４０°よりも小さくてもよく、第２角度θ2は、８０°よりも小さくてもよい。第１角度θ1は３０°よりも小さくてもよく、第２角度θ2は、６０°よりも小さくてもよい。
【０１０９】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｎ，１ｐによれば、任意の方向に光の進行方向を折り曲げたり、任意の方向へ光を分岐させたりすることができる。実施の形態３から実施の形態９の多モード干渉型光導波路デバイス１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉについても、本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス１ｎ，１ｐと同様に構成されてもよい。
【０１１０】
実施の形態１１．
図２０を参照して、実施の形態１１の光集積回路３を説明する。光集積回路３は、実施の形態１から実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐのいずれかを少なくとも１つ備える。特定的には、光集積回路３は、実施の形態１から実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐのいずれかを複数備える。
【０１１１】
光集積回路３は、偏波多重用光位相変調器として機能し得る。光集積回路３は、入力導波路５１、多モード干渉型光導波路デバイス５２，５４，５５，５６，５７，６０，６３，６４，７０，７１，７２，７５，７８，７９、シングルモード導波路５８，５９，６１，６２，７３，７４，７６，７７、第１出力導波路６５、第２出力導波路８０及び電極６６，６７，６８，６９，８１，８２，８３，８４を含む。入力導波路５１、多モード干渉型光導波路デバイス５２，５４，５５，５６，５７，６０，６３，６４，７０，７１，７２，７５，７８，７９、シングルモード導波路５８，５９，６１，６２，７３，７４，７６，７７、第１出力導波路６５、第２出力導波路８０及び電極６６，６７，６８，６９，８１，８２，８３，８４は、同一の基板３０上に形成されている。
【０１１２】
入力導波路５１は、多モード干渉型光導波路デバイス５２に接続されている。多モード干渉型光導波路デバイス５２は、実施の形態１の多モード干渉型光導波路デバイス１である。入力導波路５１から入射された光の進行方向は、多モード干渉型光導波路デバイス５２によって、９０°折り曲げられる。
【０１１３】
多モード干渉型光導波路デバイス５２は、多モード干渉型光導波路デバイス５４に接続されている。多モード干渉型光導波路デバイス５４は、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆである。多モード干渉型光導波路デバイス５４は、多モード干渉型光導波路デバイス５５と多モード干渉型光導波路デバイス７０とに接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス５４によって２つの光に分岐されて、多モード干渉型光導波路デバイス５５と多モード干渉型光導波路デバイス７０とに出力される。
【０１１４】
多モード干渉型光導波路デバイス５５は、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅである。多モード干渉型光導波路デバイス５５に、多モード干渉型光導波路デバイス５６と多モード干渉型光導波路デバイス５７とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス５５によって２つの光に分岐されて、多モード干渉型光導波路デバイス５６と多モード干渉型光導波路デバイス５７とに出力される。
【０１１５】
多モード干渉型光導波路デバイス５６は、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆの第１反射面１５及び第３反射面１７を平坦な第２端部１２に置き換え、この平坦な第２端部１２に第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路を接続したものである。多モード干渉型光導波路デバイス５６は、２×２多モード干渉型光導波路デバイスである。多モード干渉型光導波路デバイス５６に、シングルモード導波路５８とシングルモード導波路５９とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス５６によって２つの光に分岐されて、シングルモード導波路５８，５９に出力される。シングルモード導波路５８，５９は、多モード干渉型光導波路デバイス６０に接続される。シングルモード導波路５８から出射された光とシングルモード導波路５９から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス６０によって合波される。多モード干渉型光導波路デバイス６０は、多モード干渉型光導波路デバイス５６と同様に構成されている。
【０１１６】
シングルモード導波路５８上に電極６６が設けられている。シングルモード導波路５９上に電極６７が設けられている。電極６６，６７間に電圧を印加して、シングルモード導波路５８，５９の屈折率を変化させる。多モード干渉型光導波路デバイス５６，６０、シングルモード導波路５８，５９及び電極６６，６７は、第１マッハツェンダ型光変調器を構成している。
【０１１７】
多モード干渉型光導波路デバイス５７は、多モード干渉型光導波路デバイス５６と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス５７に、シングルモード導波路６１とシングルモード導波路６２とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス５７によって２つの光に分岐されて、シングルモード導波路６１，６２に出力される。シングルモード導波路６１，６２は、多モード干渉型光導波路デバイス６３に接続される。シングルモード導波路６１から出射された光とシングルモード導波路６２から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス６３によって合波される。多モード干渉型光導波路デバイス６３は、多モード干渉型光導波路デバイス６３と同様に構成されている。
【０１１８】
シングルモード導波路６１上に電極６８が設けられている。シングルモード導波路６２上に電極６９が設けられている。電極６８，６９間に電圧を印加して、シングルモード導波路６１，６２の屈折率を変化させる。多モード干渉型光導波路デバイス５７，６３、シングルモード導波路６１，６２及び電極６８，６９は、第２マッハツェンダ型光変調器を構成している。
【０１１９】
多モード干渉型光導波路デバイス６４は、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆである。多モード干渉型光導波路デバイス６４に、多モード干渉型光導波路デバイス６０と多モード干渉型光導波路デバイス６３とが接続されている。多モード干渉型光導波路デバイス６０から出射された光と多モード干渉型光導波路デバイス６３から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス６４によって合波されて、第１出力導波路６５に出力される。
【０１２０】
多モード干渉型光導波路デバイス７０は、多モード干渉型光導波路デバイス５５と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス７０に、多モード干渉型光導波路デバイス７１と多モード干渉型光導波路デバイス７２とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス７０によって２つの光に分岐されて、多モード干渉型光導波路デバイス７１と多モード干渉型光導波路デバイス７２とに出力される。
【０１２１】
多モード干渉型光導波路デバイス７１は、多モード干渉型光導波路デバイス５６と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス７１に、シングルモード導波路７３とシングルモード導波路７４とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス７１によって２つの光に分岐されて、シングルモード導波路７３，７４に出力される。シングルモード導波路７３，７４は、多モード干渉型光導波路デバイス７５に接続される。シングルモード導波路７３から出射された光とシングルモード導波路７４から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス７５によって合波される。多モード干渉型光導波路デバイス７５は、多モード干渉型光導波路デバイス６０と同様に構成されている。
【０１２２】
シングルモード導波路７３上に電極８１が設けられている。シングルモード導波路７４上に電極８２が設けられている。電極８１，８２間に電圧を印加して、シングルモード導波路７３，７４の屈折率を変化させる。多モード干渉型光導波路デバイス７１，７５、シングルモード導波路７３，７４及び電極８１，８２は、第３マッハツェンダ型光変調器を構成している。
【０１２３】
多モード干渉型光導波路デバイス７２は、多モード干渉型光導波路デバイス５７と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス７２に、シングルモード導波路７６とシングルモード導波路７７とが接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス７２によって２つの光に分岐されて、シングルモード導波路７６，７７に出力される。シングルモード導波路７６，７７は、多モード干渉型光導波路デバイス７８に接続される。シングルモード導波路７６から出射された光とシングルモード導波路７７から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス７８によって合波される。多モード干渉型光導波路デバイス７８は、多モード干渉型光導波路デバイス６３と同様に構成されている。
【０１２４】
シングルモード導波路７６上に電極８３が設けられている。シングルモード導波路７７上に電極８４が設けられている。電極８３，８４間に電圧を印加して、シングルモード導波路７６，７７の屈折率を変化させる。多モード干渉型光導波路デバイス７２，７８、シングルモード導波路７６，７７及び電極８３，８４は、第４マッハツェンダ型光変調器を構成している。
【０１２５】
多モード干渉型光導波路デバイス７９は、多モード干渉型光導波路デバイス６４と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス７９に、多モード干渉型光導波路デバイス７５と多モード干渉型光導波路デバイス７８とが接続されている。多モード干渉型光導波路デバイス７５から出射された光と多モード干渉型光導波路デバイス７８から出射された光とは、多モード干渉型光導波路デバイス７９によって合波されて、第２出力導波路８０に出力される。
【０１２６】
本実施の形態の光集積回路３の効果を説明する。光集積回路３は、実施の形態１から実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイスのいずれかを少なくとも一つ備える。そのため、光集積回路３は、実施の形態１から実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイスのいずれかの効果を奏する。
【０１２７】
また、光集積回路３では、多モード干渉型光導波路デバイス５２と多モード干渉型光導波路デバイス５４とによって、光の進行方向が折り返されている。そのため、本実施の形態の光集積回路３は、長手方向の長さが短縮されて、比較例の光集積回路よりも小型化され得る。比較例の光集積回路は、曲がり導波路を用いて光の進行方向を折り返すように構成されている。比較例の光集積回路は、少なくとも、曲がり導波路の曲率半径で規定されるサイズを有している。
【０１２８】
さらに、光集積回路３では、第１の多モード干渉型光導波路デバイスの多モード干渉導波路１０の側部が、第１の多モード干渉型光導波路デバイスに隣り合う第２の多モード干渉型光導波路デバイスの多モード干渉導波路１０の側部に、シングルモード導波路を介して接続されている。そのため、第１の多モード干渉型光導波路デバイスの多モード干渉導波路１０の長手方向の端部が、第１の多モード干渉型光導波路デバイスに隣り合う第２の多モード干渉型光導波路デバイスの多モード干渉導波路１０の長手方向の端部に、シングルモード導波路を介して接続されている場合よりも、光集積回路３は、長手方向の長さが短縮されて、さらに小型化され得る。
【０１２９】
実施の形態１２．
図２１を参照して、実施の形態１２の光集積回路３ｂを説明する。本実施の形態の光集積回路３ｂは、実施の形態１１の光集積回路３と同様の構成を有し、同様の効果を奏するが、主に以下の点で異なる。
【０１３０】
光集積回路３ｂは、実施の形態９の多モード干渉型光導波路デバイス１ｊ，１ｋ，１ｍと同様に、多モード干渉導波路１０の一部を埋め込む埋め込み層３４をさらに備える。具体的には、埋め込み層３４は、多モード干渉導波路１０の第１端部１１と、第１側部１３と、第２側部１４とを埋め込んでいる。反射部（例えば、第１反射面１５）は埋め込み層３４から露出している。多モード干渉導波路１０（コア層３２）と埋め込み層３４との間の第１の屈折率差は、多モード干渉導波路１０と空気３６との間の第２の屈折率差よりも小さい。多モード干渉導波路１０（コア層３２）中の迷光（例えば、実施の形態８において述べた反射戻り光）が、埋め込み層３４に放射されて、多モード干渉導波路１０（コア層３２）から迷光が除去され得る。
【０１３１】
本実施の形態の多モード干渉型光導波路デバイス５４では、実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイス１ｎ，１ｐと同様に、第１角度θ1は４５°よりも大きく、第２角度θ2は９０°よりも大きい。そのため、光集積回路３ｂの長手方向の長さがさらに短縮され得る。光集積回路３ｂがさらに小型化され得る。
【０１３２】
実施の形態１３．
図２２を参照して、実施の形態１３の光集積回路３ｃを説明する。光集積回路３ｃは、実施の形態１から実施の形態１０の多モード干渉型光導波路デバイス１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐを少なくとも１つ備える。
【０１３３】
光集積回路３ｃは、一入力四出力の導波路型光分波器（１×４導波路型光分波器）として機能し得る。光集積回路３ｃは、シングルモード導波路８５，８９，９０，９４，９５と、多モード干渉型光導波路デバイス８６，８８，９３とを含む。シングルモード導波路８５，８９，９０，９４，９５と多モード干渉型光導波路デバイス８６，８８，９３とは、同一の基板３０上に形成されている。
【０１３４】
シングルモード導波路８５は、多モード干渉型光導波路デバイス８６に接続されている。多モード干渉型光導波路デバイス８６は、実施の形態６の多モード干渉型光導波路デバイス１ｆである。多モード干渉型光導波路デバイス８６は、多モード干渉型光導波路デバイス８８と多モード干渉型光導波路デバイス９３とに接続されている。シングルモード導波路８５から入射された光は、多モード干渉型光導波路デバイス８６によって２つの光に分岐されて、多モード干渉型光導波路デバイス８８と多モード干渉型光導波路デバイス９３とに出力される。多モード干渉型光導波路デバイス８６では、シングルモード導波路８７から、反射戻り光のような迷光９７が放射されて、除去される。
【０１３５】
多モード干渉型光導波路デバイス８８は、実施の形態５の多モード干渉型光導波路デバイス１ｅ（図９を参照）において、第１反射面１５及び第２反射面を平坦な第２端部１２に置き換え、この平坦な第２端部１２に第２のシングルモード導波路２１及び第３のシングルモード導波路２２を接続したものである。多モード干渉型光導波路デバイス８８は、１×２多モード干渉型光導波路デバイスである。多モード干渉型光導波路デバイス８８に、シングルモード導波路８９，９０が接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス８８によって２つの光に分岐されて、シングルモード導波路８９，９０に出力される。
【０１３６】
多モード干渉型光導波路デバイス９３は、多モード干渉型光導波路デバイス８８と同様に構成されている。多モード干渉型光導波路デバイス９３に、シングルモード導波路９４，９５が接続されている。光は、多モード干渉型光導波路デバイス９３によって２つに光に分岐されて、シングルモード導波路９４，９５に出力される。こうして、シングルモード導波路８５から入射された光は、シングルモード導波路８９，９０，９４，９５から出射される。
【０１３７】
多モード干渉型光導波路デバイス８６の多モード干渉導波路１０の側部は、シングルモード導波路を介して、多モード干渉型光導波路デバイス８８の多モード干渉導波路１０の側部と多モード干渉型光導波路デバイス９３の多モード干渉導波路１０の側部とに接続されている。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス８６の多モード干渉導波路１０の長手方向の端部が、シングルモード導波路を介して、多モード干渉型光導波路デバイス８８の多モード干渉導波路１０の長手方向の端部と多モード干渉型光導波路デバイス９３の多モード干渉導波路１０の長手方向の端部とに接続されている場合よりも、光集積回路３ｃは、長手方向の長さが短縮されて、小型化され得る。
【０１３８】
シングルモード導波路８５が入力光導波路として機能し、シングルモード導波路８９，９０，９４，９５が出力光導波路として機能し、光集積回路３ｃが導波路型光分波器として機能する場合について主に説明したが、シングルモード導波路８９，９０，９４，９５が入力光導波路として機能し、シングルモード導波路８５が出力光導波路として機能し、光集積回路３ｃが導波路型光合波器として機能し得る。
【０１３９】
今回開示された実施の形態１−１３はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態１−１３の少なくとも２つを組み合わせてもよい。例えば、実施の形態１から実施の形態３、実施の形態５、実施の形態７、実施の形態９から実施の形態１３において、実施の形態８のテーパ導波路部分２０ｔ，２１ｔ，２２ｔ，２３ｔが設けられてもよい。実施の形態４から実施の形態８、実施の形態１０、実施の形態１１及び実施の形態１３において、実施の形態９の埋め込み層３４が設けられてもよい。本発明の範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１４０】
１，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ，１ｋ，１ｍ，１ｎ，１ｐ，５２，５４，５５，５６，５７，６０，６３，６４，７０，７１，７２，７５，７８，７９，８６，８８，９３  多モード干渉型光導波路デバイス、３，３ｂ，３ｃ  光集積回路、１０  多モード干渉導波路、１０ｎ  中心線、１１  第１端部、１１ｆ  第３部分、１２  第２端部、１３  第１側部、１４  第２側部、１５  第１反射面、１６  第２反射面、１７  第３反射面、１８  第４反射面、２０  第１のシングルモード導波路、２０ｎ  第１中心線、２０ｒ  第１接続部、２０ｔ，２１ｔ，２２ｔ，２３ｔ  テーパ導波路部分、２１  第２のシングルモード導波路、２１ｎ  第２中心線、２１ｒ  第２接続部、２２  第３のシングルモード導波路、２２ｎ  第３中心線、２２ｒ  第３接続部、２３  第４のシングルモード導波路、２３ｎ  第４中心線、２３ｒ  第４接続部、２６  第１結像部、２７  第２結像部、２９ｐ  交点、３０  基板、３１  第１クラッド層、３２  コア層、３３  第２クラッド層、３４  埋め込み層、３６  空気、５１  入力導波路、５８，５９，６１，６２，７３，７４，７６，７７，８５，８７，８９，９０，９４，９５  シングルモード導波路、６５  第１出力導波路、６６，６７，６８，６９，８１，８２，８３，８４  電極、８０  第２出力導波路、９７  迷光。
【要約】
多モード干渉型光導波路デバイス（１）は、第１反射面（１５）を含む多モード干渉導波路（１０）と、多モード干渉導波路（１０）に接続されている第１のシングルモード導波路（２０）と、多モード干渉導波路（１０）に接続されており、かつ、第１反射面（１５）に対向している第２のシングルモード導波路（２１）とを備える。そのため、多モード干渉型光導波路デバイス（１）は、光を、さらに低減された光損失で、第１のシングルモード導波路（２０）から第２のシングルモード導波路（２１）に伝搬させることができる。【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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【図２１】
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【図２２】
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