(57)【要約】      （修正有）【課題】回路基板上の導波路であって、レーザ光源の劈開面に沿って割った劈開端面の代替品を提供して、光電子回路基板内にレーザ光源の集積化を可能にし、代替された端面からの反射率を増大させる。【解決手段】第１の光学モードをもった光学信号を伝送するために入力ポートと接続した第１の導波部401と、第１の光学モードをもつ光学信号を受信しかつ第１の光学モードから第２の光学モードまで長手方向に沿って光学信号の光学モードを変換するために第１の導波部と接続した第２の導波部402と、第２の導波部からの第２の光学モードをもつ光学信号を受信し、第２の光学モードを第２の導波部に内部的に反射して戻すための第２の導波部と光学的に接続したコーナ反射器403とを有し、コーナ反射器403からの反射による第２の光学モードをもつ光学信号は、第２の導波部402に沿って、第１の導波部401まで伝送する。【選択図】図４
2004318159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学モードをもつ光学信号を受信する入力ポートと、
第１の光学モードをもつ前記光学信号を伝送するための前記入力ポートと接続した第１の光路長をもつ第１の導波部と、
前記第１の光学モードをもつ前記光学信号を受信しかつ前記光学信号の光学モードを前記第１の光学モードから第２の光学モードへ、前記第２の導波部の長手方向に沿って変換するための前記第１の導波部と接続した第２の導波部と、
前記第２の導波部からの前記第２の光学モードをもつ光学信号を受信するため、および、前記第２の導波部に前記第２の光学モードを戻すように内部的に反射させるために前記第２の導波部と光学的に接続した少なくとも１のコーナー反射器とを有し、前記コーナ反射器から反射した前記第２の光学モードをもつ前記光学信号は、前記第２の導波部に沿ってそこから前記第１の導波部にまで伝送する回路基板上に設けられた導波路。
【請求項２】
少なくとも１のコーナ反射器の各々は、
第１の変向ミラーと、
前記コーナ反射器を形成するために、前記第１の変向ミラーと、コーナにおいて連結する第２の変向ミラーとを有し、前記第１及び第２の変向ミラーは、前記第２の導波部と光学的に接続して、前記第１の導波部から前記第２の導波部内において伝送する光学信号の一部が、前記第１の変向ミラーから前記第２の変向ミラーにまで反射される請求項１に記載の導波路。
【請求項３】
前記導波路は、埋め込まれた導波路であって、その第１の導波部及び前記第２の導波部は、コア領域およびクラディング領域を有し、
前記第２の導波部の前記コーナ反射器に隣接した前記コア領域の断面積は、前記第１の導波部のコアの断面積より拡大された請求項２に記載の導波路。
【請求項４】
前記第２の導波部は、前記コア領域とクラディング領域との間での光学的屈折率に変動があり、前記屈折率は、前記第１の導波部の屈性率の差異に比べて前記第２の導波部内の前記コア領域とクラディング領域との間の差異が縮小された請求項３に記載の導波路。
【請求項５】
拡大した前記断面積は拡散工程によって形成し、該拡散工程は、２つの直交する次元に沿って前記断面積を拡大させかつ前記屈折率の差異を縮小させる請求項４に記載の導波路。
【請求項６】
前記第１の光学モードは、最低次の単一の光学モードを有する請求項１に記載の導波路。
【請求項７】
前記第２の光学モードは、最低次の単一の光学モードとは異なるものを有する請求項２に記載の導波路。
【請求項８】
最低次の単一の光学モードと異なるものは、奇数次の光学モードである請求項７に記載の導波路。
【請求項９】
前記導波路は、隆起したリッジ導波路であって、前記第１の導波部は、前記隆起の第１の幅に対応し、前記第２の導波部は、少なくとも前記隆起の第１の幅と同程度の幅である隆起の第２の幅に対応する請求項１に記載の導波路。
【請求項１０】
前記導波路は、光電子回路に集積化された請求項１に記載の導波路。
【請求項１１】
前記導波路は、レーザ光源の反射端面として用いられる請求項１に記載の導波路。
【請求項１２】
第１および第２の変向ミラーの各々は、ドライ・エッチング法を用いて前記回路基板内に製造された請求項２に記載の導波路。
【請求項１３】
最低次の単一の光学モードとは異なる光学モードをもつ光学信号は、少なくとも２つの強度ピークをもつことを特徴とする光学モードをもつ請求項７に記載の導波路。
【請求項１４】
前記光学的強度のピークのいずれも２つの変向ミラーの交差部へ入射しない請求項１３に記載の導波路。
【請求項１５】
前記変向ミラーは、前記第１の導波部から伝送する光学信号に関して局所的な光学的強度の最小値が、２つの変向ミラーの交差部近傍への入射である請求項１４に記載の導波路。
【請求項１６】
回路基板上に設けたレーザ光源は、
出力ポートとして機能する第１の部分的反射光学要素と、
第１の光学モードをもつ前記光学信号を伝送するための第１の光路長をもつ第１の導波部と、
前記第１の光学モードをもつ前記光学信号を受信し、前記第１の光学モードから第２の光学モードに、前記第２の導波部の長手方向に沿って変換するために前記第１の導波部と接続した第２の光路長をもつ第２の導波部と、
前記第２の導波部から、前記第２の光学モードをもつ光学信号を受信しかつ前記第２の光学モードを、前記第２の導波部に内部的に反射して戻すために前記第２の導波部と光学的に接続した少なくとも１のコーナ反射器と、
前記第１の光学モードをもつ光学信号を供給するための前記レーザ光源のためのレーザ光発振用キャビティを形成する前記コーナ反射器と前記第１の部分的反射光学要素との間の光学経路に沿って設けられた増幅媒体とを有し、
前記コーナ反射器からの反射による前記第２の光学モードをもつ光学信号は、前記第２の導波部に沿ってそこから前記第１の導波部にまで伝送する第１の光学モードをもつ光学信号を供給するための回路基板上に設けたレーザ光源。
【請求項１７】
少なくとも１のコーナ反射器の各々は
第１の変向ミラーと、
前記コーナ反射器を形成するための前記第１の変向ミラーにコーナで連結した第２の変向ミラーとを有し、
前記第１の変向ミラーと前記第２の変向ミラーは、前記第２の導波部と光学的に接続し、前記第１の導波部から前記第２の導波部の内部を伝送する光学信号の一部は前記第１の変向ミラーから前記第２の変向ミラーにまで反射される請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項１８】
前記導波路は、埋められた導波路であり、前記第１の導波部および前記第２の導波部は、
コア領域とクラディング領域を有し、
前記第２の導波部の少なくとも１のコーナ反射器に隣接する前記コア領域の断面積は、前記第１の導波部のコアの断面積よりも大きい請求項１７に記載のレーザ光源。
【請求項１９】
前記第２の導波部は、前記コア領域とクラディング領域との間の屈折率において変動があり、前記屈折率は、前記第１の導波部の屈折率の差異に比較して、前記第２の導波部内の前記コア領域と前記クラディング領域との間の差異が縮小している請求項１８に記載のレーザ光源。
【請求項２０】
拡大した前記断面積が拡散工程によって形成されて、拡散が２つの直交する次元に沿った断面積を拡大させ、前記屈折率における差異を縮小させるように生じている請求項１９に記載のレーザ光源。
【請求項２１】
前記第１の光学モードは、最低次の単一の光学モードを有する請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項２２】
前記第２の光学モードは、最低次の単一の光学モードと異なる光学モードを有する請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項２３】
最低次の単一の光学モードと異なる光学モードは、奇数次の光学モードである請求項２２に記載のレーザ光源。
【請求項２４】
前記導波路は、隆起したリッジ導波路であって、前記第１の導波部は、隆起の第１の幅に相当し、前記第２の導波部は、少なくとも前記隆起の第１の幅と同程度の幅をもつ前記隆起の第２の幅に相当する請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項２５】
前記導波路は、光電子回路に集積化された請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項２６】
前記第１および第２の変向ミラーの各々は、ドライ・エッチング法を使用して前記回路基板内に製造された請求項１７に記載のレーザ光源。
【請求項２７】
最低次の単一の光学モードと異なる光学モードを有する光学信号は、少なくとも２つの光学的強度ピークをもつことに特徴がある光学モードを有する請求項２２に記載のレーザ光源。
【請求項２８】
光学的強度のピークのいずれも任意の２つの変向ミラーの交差部への入射ではない請求項２７に記載のレーザ光源。
【請求項２９】
前記変向ミラーは、前記第１の導波部から伝送する光学信号に関する局所的な光学的強度の最小値が、２つの変向ミラーの交差部近傍への入射光であるように設けられている請求項２８に記載のレーザ光源。
【請求項３０】
前記光学信号の波長が、予め定めた値に与えられている請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項３１】
前記第１の光学モードは、最低次の単一の光学モードを有する請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項３２】
前記第２の光学モードは、最低次の単一の光学モードとは異なる光学モードを有する請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項３３】
最低次の単一の光学モードと異なる光学モードは奇数次の光学モードである請求項３２に記載のレーザ光源。
【請求項３４】
前記第１の部分的反射光学要素は刻まれた端面である請求項１６に記載のレーザ光源。  
【請求項３５】
前記第１の部分的反射光学要素は、波長選択光学要素である請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項３６】
前記レーザ光源は、多数の細長領域が配列された格子状集積化キャビティレーザである請求項１６に記載のレーザ光源。
【請求項３７】
光学的に接続した第１の導波部および第２の導波部を有する導波路を提供し、
前記第１の導波部の端部に設けられた入力ポートにおいて第１の光学モードをもつ光学信号を受信し、
最低次の単一の光学モードで伝送するために前記光学信号を前記第１の導波部に接続し、
最低次の単一の光学モードと異なる光学モードで、その領域内で伝送するために前記光学モードを前記第２の導波部に接続し、
少なくとも１のコーナ反射器で前記光学信号を反射させる集積化光学回路基板を用いて光学信号を反射させる方法。
【請求項３８】
前記反射は、少なくとも１のコーナ反射器の任意の２つの交差する端面近傍で、最低次の単一の光学モードとは異なる光学モードの２つの隣接する光学強度ピークの間の谷を反射する請求項３７に記載の光学信号反射方法。
【請求項３９】
さらに、増幅媒体内で光学信号を伝送し、
出力ポートにおいて、前記光学信号を供給する請求項３７に記載の光学信号反射方法。
【請求項４０】
前記第１の光学モードは、最低次の単一の光学モードである請求項３７に記載の光学信号を反射する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に光導波路に関し、特に、内部全反射鏡をもつ光導波構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ファイバーオプティクス通信システムがこの２，３０年の間に広く受け入れられている。光ファイバーの出現によって、通信信号は伝送する光の内部全反射を支える光ファイバに沿った光の伝送にしたがって伝達される。多くの通信システムは、光通信に依存している。光通信は外部源によって導入された雑音により影響を受けにくく、非常に高速のキャリヤー信号および増加するバンド幅を支えることができるからである。単一の光学モードの光通信システムはより長い距離にわたって高いデータ移送率を維持していることがわかった。したがって、単一の光学モードの光ファイバは、現在、光信号を伝送するための標準の媒体となっている。残念ながら、光ファイバの部品は、かさばり、時には低い生産性と高いコストに導く手作りの組み立て品を必要とする。通信分野での製造の自動化へ導く１つの現代的方法は、集積化である。集積回路（ＩＣ）は周知であって、あらゆる分野において広く使用されていることは、その費用対効果と強固さの明かしである。
【０００３】
現在、集積化された導波路の材料内での導波路および光部品を改良することについての強固な裏付けがある。これらの材料は、同一の物理的回路基板内における能動的および受動的装置の集積化を可能にする。これらの導波路は典型的には半導体物質で形成される。半導体物質では、導波路はしばしば異なる物質の層を用いて製造され、導波コアとそのクラディングの間での屈折率の差異を提供する。その代わりとして、不純物の濃度における相対的な相違が、そのように形成された導波路内において光学信号の案内を提供するのに十分となりうる小さな屈折率の相違を提供することができる。
【０００４】
光導波路と同様な物理的回路基板中に形成される能動的な装置の中に、レーザ光源がある。このレーザ光源は前記導波路と同様な回路基板中に形成され、都合の良いことには、これによって、前記レーザ光源から前記導波路への直接的な接続を可能にする。残念ながら、これらのレーザ光源が同様の回路基板内に形成される際には困難がある。このような困難の１つは、必要な光学的質を伴った端面を形成することである。典型的には、前記レーザ光源の刻まれた端面は、劈開面に沿って割ることによって非常に高い品質の表面を提供する。残念ながら、前記レーザ装置を劈開面に沿って割って高品質の端面を提供することは、集積化半導体光電子回路を生産することで得ようとする利益を無効にする。
したがって、レーザ光源の劈開面に沿って割った劈開端面の代替品を提供して、光電子回路基板内にレーザ光源の集積化を可能にし、代替された端面からの改良された反射率を提供することは有益である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４１０６２５号公報
【０００６】
（発明の概要）
本発明によれば、回路基板に設けた導波路であって、第１の光学モードを有する光学信号を受信する入力ポートを有するものである。
【０００７】
本発明の１態様によると、第１の光学モードをもった光学信号を伝送するために入力ポートと接続した第１の光路長をもつ第１の導波部と、前記第１の光学モードをもつ光学信号を受信しかつ前記第１の光学モードから第２の光学モードまで前記第２の導波部の長手方向に沿って前記光学信号の光学モードを変換するために前記第１の導波部と接続した第２の導波部と、前記第２の導波部からの前記第２の光学モードをもつ前記光学信号を受信し、前記第２の光学モードを前記第２の導波部に内部的に反射して戻すための前記第２の導波部と光学的に接続したコーナ反射器とを有するとともに、前記コーナ反射器からの反射による前記第２の光学モードをもつ前記光学信号は、前記第２の導波部に沿って、そこから前記第１の導波部にまで伝送するものを提供する。
【０００８】
本発明の他の態様によると、第１の光学モードをもつ光学信号を供給する回路基板上に設けられたレーザ光源は、出力ポートとして機能する第１の部分的反射光学要素と、前記第１の光学モードをもつ前記光学信号を伝送するための第１の光路長をもつ第１の導波部と、前記第１の光学モードをもつ前記光学信号を受信しかつ前記光学信号の前記光学モードを前記第１の光学モードから第２の光学モードにまで、前記第２の導波部の長手方向に沿って変換するための前記第１の導波部と接続した第２の光路長をもつ第２の導波部と、前記第２の光学モードをもち、前記第２の導波部からの光学信号を受信し、内部的に前記第２の光学モードを、前記第２の導波部にまで反射して戻すための第２の導波部と光学的に接続したコーナ反射器と、前記コーナ反射器と前記第１の部分的反射光学要素との間の光学経路に沿って設けられ、前記第１の光学モードを有する光学信号を供給するための前記レーザ光源のためのレーザ光発振用キャビティを形成する増幅媒体とを有し、前記コーナ反射器から反射による前記第２の光学モードをもつ光学信号は、そこから第１の導波部にまで第２の導波部に沿って伝送する。
【０００９】
本発明のさらなる態様によると、集積化光学回路基板を用いて光学信号を反射する方法を提供し、該方法は、光学的通信状態にある第１の導波部及び第２の導波部を有する導波路を提供し、前記第１の導波部の一端に設けられた入力ポートで、第１の光学モードを有する光学信号を受信し、最低次の単一の光学モードでその中を伝送するために前記第１の導波部に前記光学信号を接続する工程と、最低次の単一の光学モードとは異なる光学モードで、その中の領域内の伝送のために前記光学信号を前記第２の導波部と接続し、前記光学信号をコーナ反射器によって反射させる。
【００１０】
（発明の詳細な説明）
図１は、従来技術の集積化レーザ光源の３つの異なるタイプを示す。第１のレーザ光源１０１は、第１の劈開端面１０１ａおよび第２の劈開端面１０１ｂを有する。これらの２つの端面および導波細長領域は、レーザ光源用のレーザ光発振用キャビティを形成し、これらの端面間の増幅媒体が、前記導波細長領域内に設けられ、電気エネルギーの供給によって、前記導波細長領域内にレーザ光を発生させる。前記劈開端面は、前記レーザ光源に対して十分な反射率を提供して、そこからの出力光学信号を提供することを容易にする。典型的な場合として、前記劈開端面の１は、他の端面よりも低い反射率を有し、その結果として前記レーザ光源からの光がその端面から放出される。この端面から放出された光は、典型的には、略ガウス分布の光学エネルギー光線像をもつ光学エネルギー分布に従っている。このようにして前記レーザ光源から放出した光学信号は、単一の横波光学モードまたはいわゆる当業者にとってなじみの深い語句でいえば、「単一の光学モード」をもっている。また、前記光学信号とは異なる他の光学モードまたは横波光線像が、導波細長形状に依存させることで可能である。前記端面と接続する該導波細長領域のより広い幅に対しては、前記光学信号は多重の光学モードの分布に従う傾向があり、そこでは、前記光学モードは、典型的には、前記横波光線像において１以上のピークをもつ。信号の強度を維持するためには、反射する際に、その光学信号の最小の分裂をもったより正確な反射を提供することが有益である。
【００１１】
残念ながら、劈開端面をもったレーザ光源は、簡単には、光電子集積回路（ＯＥＩＣ）には集積できない。第２のレーザ光源１０２は、第１の劈開端面１０２ａおよび第２の真っ直ぐに刻まれた端面１０２ｂを有し、この２つの端面及びこれらの間にある導波細長領域１０２ｃは、レーザ光源のレーザ光発振用キャビティを形成する。
【００１２】
いわゆる当業者にとって、劈開端面の非等方性を除去するには、ドライ・エッチング法が用いられることは公知である。残念ながら、ドライ・エッチング法の使用の結果として製造された前記レーザ光源は、そのレーザ光源の両端において出力光学信号をさらに生み出し、その出力光学信号は一般的にドライ・エッチング法の結果としての表面の粗さに起因して劈開端面による信号よりもより高い電流閾値が示される。このように真っ直ぐに刻まれたレーザ光源の端面の１を有することは有益ではないが、前記光電子集積回路内における前記レーザ光源の集積化を可能にする。
【００１３】
前記光電子集積回路内に形成されたレーザ光源１０３から単一の光学モードの最終的な出力を得るためには、典型的には、コーナ反射器（ＣＲ）１０３ｂによって、まっすぐに刻まれた端面の１を置き換える。導波細長領域１０３ｃが、第１の劈開端面１０３ａと、コーナ反射器の形状をもつ第２の端面１０３ｂとの間に設けられる。前記コーナ反射器は典型的には、約1.25ミクロンのコーナ半径をもつ合理的に鋭い滑らかな側壁をもつ。前記劈開端面１０３ａと前記コーナ反射器１０３ｂとの間で前記導波細長領域が、前記劈開端面で放出される光学信号を形成するために光学エネルギーに変換されるある量の電子エネルギーによって前記レーザ光源を特徴づける増幅率をもつ増幅媒体としてふるまう。前記コーナ反射器は、都合の良いことには前記端面１０３ａと端面１０３ｂとの間にレーザ光発振用キャビティー内に増加したフォトンの反射を提供する。
【００１４】
使用に際して、前記コーナ反射器は、全反射（ＴＩＲ）の光学的過程によって光学信号の一部の反射を容易にする。GaAs物質を含有するように製造されたレーザ光源にとって、全反射は、１７度以上の入射角に対して、前記増幅媒体を含有する導波路と空気界面との間で観測された。
【００１５】
いわゆる当業者にとって、刻まれた前記端面装置に対する前記端面の反射率および散乱は数学公式を用いて近似できることは公知である。このように、数学的近似に従うと、まっすぐに刻まれた端面は典型的に１２％の反射率および６３％の散乱損失であり、刻まれたコーナ反射器は典型的には、５３％の反射率及び４４％の散乱損失を示す。散乱損失の減少は、典型的には、刻まれたコーナ反射器による散乱光のいくつかの回復に帰する。劈開端面は、増大した反射率を提供するけれども、コーナ反射器の使用は真っ直ぐに刻まれた端面に対する顕著な改良である。
【００１６】
いわゆる当業者にとって、単一の光学モード２０１は、前記光学モードの中央の極値に光学的エネルギーの大部分が存在していることは公知である。しかしながら、単一の光学モードは、前記コーナ反射器から反射する際に、前記コーナ反射器を構成する２つのまっすぐに刻まれた角度部分１０４と１０５との間に生成したコーナ反射器のコーナ部分のために、多重の光学モードの信号に変換される。前記コーナ部分１０６は、前記光学モードの中央のピーク内からの光の一部を反射の際に散乱させる。このようにして、コーナ反射器からの反射は、特に、これらの光学モードが前記レーザ光源から放出される際には、望ましい最低次の単一の光学モードと異なる光学モードを好む。前述したように、前記コーナ反射器上での入射信号にほとんど等しい反射信号を提供するような反射器をもつのが好ましいであろう。
【００１７】
図２は、図１に関して記述したレーザ光源１０１、１０３に類似するレーザ光源から放出された光の位置および光学的強度による近視野像を示す。二つの劈開端面をもつレーザ光源１０１から放出された光学信号の光線像が軌跡２０１で示され、前記コーナ反射器を有する前記レーザ光源１０３から放出された光学信号の光線像が、軌跡２０３で示されている。このグラフから、２つの劈開端面をもつ前記レーザ光源に対して観測された近視野像はほぼガウス分布であり、レーザ光源からの光学エネルギーの大部分が光学信号のほぼ中央に存在することは明らかである。前記劈開端面およびコーナ反射器のレーザ光源にとって、前記近視野像は単一の光学モードの導波路の使用には理想とはいえない。刻まれたコーナ反射器は残念ながら前記レーザ光発振用キャビティの導波細長領域内において、望ましい最低次の単一の光学モードとは異なる光学モードのレーザ光の発振を容易にする。残念ながら、このレーザ光源１０３の構造の結果として、前記コーナ反射器を構成する変向ミラー１０４、１０５の組合せにおける位相一致の基準を満たし、前記コーナ反射器のコーナ１０６での放出に基づく光学的損失に対して申し開きをするには、前記導波細長領域内で作用する光学モードは望まれる最低次の単一の光学モードとは異なるものである。
【００１８】
図３ａは、前記導波細長領域１０３を前記コーナ反射器１０３ｃに向かって進む単一の光学モード３０１を示している。図３ｂを参照すると、前記コーナ反射器１０３ｃからの光学モードが反射すると前記光学モードはもはや単一の光学モードの光線像をもたずに、今や、多重の光学モードの像３０２をもつ。この場合には、前記光学モードは、「奇数次」と呼ばれている。残念ながら、このような奇数次の光学モードは容易には光ファイバまたは他の単一の光学モード装置には接続しない。このようにして、この奇数次の光学モードの光学信号をもつことは有利でない。なぜならば、その信号は前記レーザ光源が他の単一モード要素とともに、光電子集積回路内に集積化された場合には複雑さを加えるからである。いわゆる当業者にとって光学装置に対する単一の光学モードの作用は好ましいことは良く知られている。なぜならば、光学装置の大部分は、単一の光学モードを受信し単一の光学モードの信号を伝送するからである。さらに、この奇数次の光学モードにおける前記レーザ光源の作用は前記増幅率を減少させ、端面レーザ光源への劣った動作を提供するが、光電子集積回路の一連の要求にしたがって作られたパッケージへの容易な集積化を提供する。
【００１９】
図４は、本発明の実施の形態に係るコーナ反射器をもつ改良型導波構造４００であって、多重の光学モードの信号の反射を容易化するコーナ反射器をもつ物を示す。前記改良型導波構造は２つの導波部をもつ。第１の導波部４０１は、その長手方向に沿って単一の光学モードを伝送するように設計されている。この第１の導波部４０１は、第２の導波部４０２にまで延びている。前記第２の導波部４０２は、単一の光学モードとは異なる光学モード、好ましくは、２つの光学エネルギーの極値をもつ奇数次の横波モードを伝送するように設計されている。この第２の導波部の端にはコーナ反射器４０３が設けられ、図１に示されたものと同様に２つのまっすぐなエッチングされた変向ミラー４０４、４０５及びそれらの間のコーナ４０６を有している。前記コーナ反射器４０３は、そこからの単一の光学モードとは異なるものを反射するためのものである。図５ａ及び図５ｂにおいて、前記光学モードの反射が例示されている。図５ａによると、単一の光学モード５０１ａをもつ光学信号が示され、図４に関して記述された構造のような装置に向かって伝送している。単一の光学モード５０１ａは、第１の導波部を通して伝送し、第２の導波部において、前記コーナ反射器４０３に隣接した第２の導波部の端部で、多重の光学モード５０１ｅに変換される。光学モード５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄは、前記単一の光学モード５０１ａから前記多重の光学モード５０１ｅへの変換を図解したものである。図５ｂを参照すると、前記コーナ反射器４０３からの反射により、前記多重の光学モード５０２ｅは、前記第２の導波部４０２を通って伝送し、それが伝送する際に、前記光学モードは前記導波構造の性質によって変換され、単一の光学モード５０２ａに戻る。光学モード５０２ｄ、５０２ｃおよび５０２ｂは前記導波装置内において光学信号が伝送する際に生じる光学モードの変換を図解したものである。
【００２０】
好都合なことに、多重の光学モードを提供することによって、好ましくは２つの光学エネルギー分布の極値５０８、５０９をもつ多重の光学モードを前記コーナ反射器に提供することによって、前記コーナ反射器のコーナ５０６に伴う光学的損失が顕著に削減される。前記光学エネルギーの大部分は、この２つの極値５０８、５０９に見出されるのであるから、この光学エネルギーは、前記第１及び第２の変向ミラー５０４、５０５から反射し、前記光学モードで見出された光学エネルギーの顕著に低い部分が、前記コーナ反射器のコーナ５０６を照射し、したがって、図３の従来技術に教示されたような前記コーナ反射器からの反射による単一の光学モードに比較してより小さい光学エネルギーが失われる。
【００２１】
図６を参照すると、本発明の他の実施の形態が示されている。この実施の形態では、改良型コーナ反射器の構造が半導体のウェハ上に形成されたレーザ光源６００内に使用されている。劈開端面６０２、第１及び第２の導波部４０１、４０２、コーナ反射器６０３は、前記レーザ光源の前記レーザ光発振用キャビティを形成する。前記劈開端面６０２と前記コーナ反射器６０３との間の光路長が前記レーザ光源から放出された光学信号の波長を決定する。前記第１および第２の導波部は、前記レーザ光源からの光学信号の伝送を容易化するために、前記レーザ光源内でレージング作用を可能にするための電気的入力に応答して光学信号の一部に光学的増幅を供給するように不純物が添加されている。
好都合なことには、多重の光学モード光線が前記コーナ反射器に供給されるために、前記レーザ光源から出力された光学モードは、単一の光学モードのガウス分布に従い、前記従来技術に示されたような多重の光学モードではない。こうして、図６に示された改良型レーザ光源は容易に、単一の光学モードの光学信号を用いる光学装置に集積される。好みによって、前記コーナ反射器６０３がエッチングされる場合には、前記端面６０２は、化学的に深くエッチングされる。化学的な深いエッチングは、非常に正確な寸法のコントロールを提供し、前記レーザ光発振用キャビティは正確に制御される。加えて、劈開の工程が避けられるのでコストが削減される。
【００２２】
図７において、図６に示されたような二つのレーザ光源７０１、７０２が、光電子集積回路７００内で使用されている。この場合、前記レーザ光源７０１、７０２は、前記端面と前記コーナ反射器との間にある導波領域の２つの異なる光路長をもっている。したがって、このレーザ光源の各々は、それらの端面において異なる波長の出力信号を提供する。前記二つのレーザ光源を使用する光電子集積回路装置はマルチプレクサとして機能し、そこでは、各前記レーザ光源からの出力信号がエシェル回折格子の形状をもつ集積化波長分散要素７０３を照射する。波長分散要素７０３は、前記レーザ光源からの２つの光学信号を単一の多重化出力信号に結合する。この多重化出力信号は、波長分散要素と光学的に接続している出力導波路７０４およびさらに前記光電子集積回路（ＯＥＩＣ）７００における出力ポート７０５に供給される。もちろん、前記レーザ光源およびエシェル回折格子と共に出力導波路の部分的反射端面は、増幅媒体に加えて、好みによって、多重アレイ回折格子集積キャビティ（ＭＡＧＩＣ）レーザを形成する。
【００２３】
好都合なことに、改良型コーナ反射器を、例えば、レーザ光源に使用することによって、増大した増幅率がレーザ光源に実現する。なぜならば、前記端面と前記コーナ反射器との間に設けられた光学的増幅媒体として作用する導波領域に印加される同量の電流に対して、より大きな光学的エネルギーが、前記光源から提供されるからである。一方、従来技術にあっては、前記コーナ反射器のコーナに中心をもつ光学モードのピークのために光の相当な量が光学信号から失われていた。
改良型レーザ光源は、加えて、二つの劈開端面をもたないために光電子集積回路の構成要素に容易に集積化でき、したがって、多くの追加のウェハの加工ステップなしで、光電子集積回路により容易に集積化される。
【００２４】
この実施の形態は、エシェル格子７０３が、深いエッチング加工を使用して形成されるので特に有益である。したがって、前記エシェル格子７０３及びコーナ反射器は同一の製造工程で提供されるのでさらにコストを削減する。
【００２５】
図８によると、種々の光学的減衰器が示されている。前記減衰器は入力ポート８０１をもった集積化回路基板、配列された導波格子８０２、種々の光学的減衰器８０３の組、及び本発明による一組の反射器８０４を有する。加えて、その減衰器は、第１のポート８１１、第２のポート８１２および第３のポート８１３を有する光サーキュレータ８１０と、前記集積化減衰器回路基板の入力ポート８０１と前記サーキュレータの第２のポート８１２とを光学的に接続させるための単一の光学モードの光ファイバ８２０とを特徴とする。操作時においては、波長の多重化された光学信号は、前記光サーキュレータ８１０の第１のポート８１１によって受信され、第２のポート８１２で供給される。前記波長の多重化された光学信号は前記単一の光学モードファイバ８２０に沿って伝送し、前記集積化回路基板の入力ポート８０１によって受信される。前記波長多重化光学信号は種々の光学信号に分離される、各々は、前記配列された導波格子によって支えられた予め定めた波長のチャネルに対応している。予め定めた波長チャネルに対応した各光学信号は１の減衰器８０３及び反射器８０４に供給される。前記減衰器８０３は前記光学信号の光学エネルギーを変化させる。前記反射器は、それから、前記光学信号を前記配列された導波格子８０２に引き返させる。前記配列された導波格子は前記減衰された光学信号を結合させ、前記入力ポート８０１で波長の多重化された光学信号を供給する。前記波長多重化光学信号は、光ファイバ８２０に沿って伝送し、光学的に前記サーキュレータ８１０の第２のポート８１２に接続する。前記サーキュレータはそれから前記光学信号を前記第３のポート８１３に供給する。前記支えられ予め定めた波長のチャネルの各々に対する光学的減衰器があるので、前記配列された導波格子８０２によって供給された波長多重化光学信号は、各減衰器によって提供された減衰量に依存する強度断面をもっている。
【００２６】
図９は、本発明の他の実施態様の平面図を示す。図示された装置は単一の光学モードの導波路９０１、多重の光学モードの導波路９０２、１組の反射端面９０３を有し、すべては、導波回路基板９０５に設けられている。使用に際しては、前記単一の光学モードの導波路９０１内を伝送する光が、前記多重の光学モードの導波路９０２に供給される。前記多重の光学モードの導波路９０２内の光の伝送は、より高次の光学モードの励起を引き起こす。前記多重の光学モードの導波路９０２の長さは、前記反射端面に、適切な光学モードの像を提供するように選ばれる。前記反射端面は、前記端面へ入射する光学信号を反射するのに適し、前記端面の交差部近傍で光学信号を反射するのにはあまり適していない。本発明のこの特別な実施の形態は、多重化された４つの光学モードを励起しかつ反射することを意図したものである。明らかに、他の個数の光学モードを支える本発明の他の実施の形態は、導波路設計の当業者にとって簡単に構想される。米国特許第５４１０６２５号のジェンキンズ等による従来技術によって明瞭に示されているように、多重の光学モードの導波路のより短い長さは、２つのピークに関する長さと比較して４つのピークに帰着するだろう。これは、前記反射器が、２つのピークのみを主張する本発明の他の実施の形態よりやや短くなることを可能にする。加えて、示されたように、前記光はやや軸を離れて前記多重の光学モードの導波路９０２に入力する。これは、好都合なことに、より高次の光学モードの励起を増大するが、前記光学信号が前記単一の光学モードの導波路に戻る際により高い減衰レベルを引き起こしやすい。したがって、前記多重の光学モードの導波路９０２の長さは希望する光学的特性を提供するように注意深く選択されるべきである。
【００２７】
光学部品の設計分野における当業者は、本発明が集積化された回路基板が反射器を含有する広い種々の応用に役に立ちかつ上記の例に限定されないことを知っているだろう。前記反射器を製造する際に用いられる工程は、用いられる導波路のタイプに応じて変化しがちであるけれども、明らかに、本発明は埋め込まれた導波路および隆起したリッジ導波路の双方に利用できる。
【００２８】
多数の他の実施の形態が本発明の範囲を逸脱せずに構想することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来技術の集積レーザ光源の３つの異なる型を示す図である。
【図２】２つの従来技術のレーザ光源から放出された光に対する位置および光学強度に関する近視野像を示す図である。
【図３】図３ａは、従来のコーナ反射器に向かうように導波細長領域内を伝送する単一の光学モードを示す図である。図３ｂは、図３ａに関して記述された従来のコーナ反射器から離れるように導波細長領域内を伝送する単一の光学モードを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る多重の光学モードの光学信号の反射を容易にするコーナ反射器を有する改良型導波構造を示す図である。
【図５】図５ａは、本発明の実施の形態に係るコーナ反射器に向かって伝送する光学信号を示す図である。図５ｂは、図５ａに示した本発明の実施の形態に係るコーナ反射器から離れるように伝送する光学信号を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る半導体回路基板上に形成されたレーザ光源内に使用されたコーナ反射器を示す図である。
【図７】光電子集積回路内に用いられた２つのレーザ光源を示す図である。
【図８】可変光学的減衰器を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る２つのコーナ反射器を特徴とする平面図である。
【符号の説明】
【００３０】
４００    導波構造
４０１    第１の導波部
４０２    第２の導波部
４０３    コーナ反射器
４０４、４０５    変向ミラー
４０６    コーナ
５０１ａ  単一の光学モード
５０１ｅ  多重の光学モード
６００    レーザ光源
７００    光電子集積回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【外国語明細書】
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