(57)【要約】【課題】  アレイタイプの導波路埋め込み型光回路において溝部で発生する損失を低減する。【解決手段】  導波路層１２と、導波路層１２に設けられた溝１３と、溝１３を介して対向する複数対のスポットサイズ変換素子とを備える。スポットサイズ変換素子は、いずれも、第１のコア及び第１のクラッドからなる第１の光導波路部分と第１のクラッドの延長部分である第２のコア及び第２のクラッドからなる第２の光導波路部分とを備えている。これによれば、ビームスポットが溝部において拡大されることから、回折現象に基づく損失を大幅に低減することが可能となる。これにより、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各チャンネルにおいて発生する回折損失を低減することが可能となる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対のスポットサイズ変換素子とを備えるアレイ状の導波路埋め込み型光回路であって、前記スポットサイズ変換素子は、いずれも、第１のコア及び第１のクラッドからなる第１の光導波路部分と前記第１のクラッドの延長部分である第２のコア及び第２のクラッドからなる第２の光導波路部分とを少なくとも備えていることを特徴とする導波路埋め込み型光回路。
【請求項２】
前記スポットサイズ変換素子は、いずれも、前記第１の光導波路部分と前記第２の光導波路部分との間に設けられ前記第２の光導波路部分に向かうにつれて前記第１のコアが徐々に細くなる遷移導波路部分をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項３】
前記第１のクラッドが前記第１のコアの実質的に全面を覆っていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項４】
前記第１のコアの中心と前記第２のコアの中心とがほぼ同一軸上に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項５】
前記スポットサイズ変換素子を伝搬する光の光軸に垂直な面に対し、前記溝が斜めに形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項６】
前記溝に挿入された光アイソレータ素子をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項７】
前記光アイソレータ素子は、前記スポットサイズ変換素子を伝搬する光の光軸に垂直な面に対し斜めに挿入されていることを特徴とする請求項６に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項８】
前記溝に挿入された光フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導波路埋め込み型光回路。
【請求項９】
導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対の埋め込み型光導波路とを備えるアレイ状の導波路埋め込み型光回路の前記溝に挿入可能な光学素子であって、前記溝を介して前記複数対の埋め込み型光導波路を伝搬する光が通過する領域を備えることを特徴とする光学素子。
【請求項１０】
前記光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面に設けられた第１及び第２の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面に設けられた第３及び第４の複屈折板とを含むことを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記第１及び第２の複屈折板の境界線並びに前記第３及び第４の複屈折板の境界線は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、複数対の埋め込み型光導波路の配列方向と実質的に一致することを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第１及び第２の複屈折板は前記磁気光学素子の前記一方の面において交互に配置され、前記第３及び第４の複屈折板は前記磁気光学素子の前記他方の面において交互に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記第１及び第２の複屈折板は前記磁気光学素子の前記一方の面において格子状に配置され、前記第３及び第４の複屈折板は前記磁気光学素子の前記他方の面において格子状に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光学素子。
【請求項１４】
前記第１及び第３の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、各埋め込み型光導波路を伝搬する光のビームスポットの半分が照射される位置に配置され、前記第２及び第４の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、各埋め込み型光導波路を伝搬する光のビームスポットの残りの半分が照射される位置に配置されていることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第１及び第３の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、前記複数対の埋め込み型光導波路のうち所定の導波路埋め込み型光回路対を伝搬する光のビームスポットが照射される位置に配置され、前記第２及び第４の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、前記複数対の埋め込み型光導波路のうち前記所定の導波路埋め込み型光回路対に隣接する他の導波路埋め込み型光回路を伝搬する光のビームスポットが照射される位置に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１６】
前記第１乃至第４の複屈折板の光学軸は、所定の基準軸に対してそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°，−２２．５°及び＋６７．５°に設定されていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１７】
前記光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において所定間隔で設けられた第１の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において所定間隔で設けられた第２の複屈折板とを含むことを特徴とする請求項９に記載の光学素子。
【請求項１８】
前記第１及び第２の複屈折板は、前記磁気光学素子を介して実質的に互いに対向しない位置に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の光学素子。
【請求項１９】
磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において交互に設けられた第１及び第２の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において交互に設けられた第３及び第４の複屈折板とを備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２０】
磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において所定間隔で設けられた第１の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において所定間隔で設けられた第２の複屈折板とを備えることを特徴とする光学素子。
【請求項２１】
導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対の埋め込み型光導波路と、前記溝に挿入された光学素子とを備え、前記光学素子は、前記溝を介して前記埋め込み型光導波路を伝搬する光が通過する複数の領域を備えることを特徴とする導波路埋め込み型光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導波路埋め込み型光回路及びこれに用いる光学素子に関し、さらに詳細には、複数の埋め込み型光導波路を備えるアレイタイプの導波路埋め込み型光回路及びこれに用いることが可能な光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報伝送の高速化・大容量化を達成すべく光通信が幅広く利用されている。光通信においては、目的に応じ、光導波路（光ファイバや埋め込み型光導波路）の所定の部分に光アイソレータ、光サーキュレータ等の光非相反デバイスが適宜挿入される。
【０００３】
光アイソレータや光サーキュレータ等の光非相反デバイスは、特許文献１に記載されているように、一般にファラデー回転子や偏光子等からなる光学素子が２つのレンズ間に配置された構成を有している。しかしながら、このような構成を有する光非相反デバイスは、部品点数が多いことから小型化が困難であるとともに、精密な光軸調整が必要であることから製造コストが高くなるという問題があった。このため、レンズを用いることなく、光導波路を分断して設けられた溝にファラデー回転子や偏光子等からなる光学素子を直接挿入する導波路埋め込み型の光回路が注目されている。
【０００４】
導波路埋め込み型の光回路は、これが挿入される光導波路を含めた全体のサイズを小型化することができるため、特許文献２に記載されているように、複数本の埋め込み型光導波路上に光学素子を並列に配置したアレイタイプの光回路を構成することも可能である。このように光回路をアレイ状に配置すれば、１チャンネル当たりの設備コストを大幅に低減することが可能となる。
【０００５】
しかしながら、溝によって分断された光導波路を光が伝搬する場合、分断された部分において主に回折現象に起因する損失が発生する。図３３はこれを説明するための図であり、コア４１ａ及びクラッド４１ｂからなる光導波路４１からコア４２ａ及びクラッド４２ｂからなる光導波路４２へギャップを介して光４０が伝搬する様子を、コア径が小さい場合（ａ）とコア径が大きい場合（ｂ）とに分けて模式的に示している。図３３（ａ），（ｂ）に示すように、光導波路４１より出射する光は回折現象によって広がるため、ギャップ幅ｄが大きいほど回折損失は増大する。一方、図３３（ａ）と図３３（ｂ）とを対比すれば明らかなように、回折現象はビームスポット径が小さいほど顕著となるため、回折損失を低減するためには、ギャップ幅ｄを狭くするとともにビームスポット径を大きくすればよい。
【０００６】
このため、溝によって分断された光導波路が光ファイバである場合、その終端部においてコア径が局所的に拡大されたＴＥＣ（Thermally Expanded Core）ファイバを用いることによってスポットサイズを変換すれば、回折現象に起因する損失を低減することができる。ＴＥＣファイバにおけるコアの拡大は、広く知られているようにマイクロバーナやヒータ等による加熱によって行われる。
【０００７】
しかしながら、埋め込み型の光導波路は、光ファイバに比べて熱容量が非常に大きいことから、ＴＥＣファイバのように、加熱によってコア径を局所的に拡大することは困難である。このため、埋め込み型の光導波路においては、光非相反デバイスが挿入される溝部において回折現象に起因する損失が大きくなるという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６８９１０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１９１５８号公報
【特許文献３】特開平１０−３３９８４８号公報
【非特許文献１】Efficient coupling of a semiconductor laser to an optical fiber by means of a tapered waveguide on silicon (Appl. Phys. Lett. 55(23), 4 December 1989, pp2389-2391)
【非特許文献２】Polymeric buried core adiabatic optical spot-size transformer (ELECTRONICS LETTERS Vol.38, No.7, 28th March 2002, pp319-321)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、埋め込み型光導波路に溝を設け、ここにファラデー回転子や偏光子等の光学素子を直接挿入する場合、溝部において大きな損失が発生してしまうため、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしてアレイタイプの光回路を構成した場合においては、回折に起因する損失がチャンネルごとに発生するという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、溝部における損失が低減されたアレイタイプの導波路埋め込み型光回路を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、アレイタイプの導波路埋め込み型光回路に用いることが好適な光学素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による導波路埋め込み型光回路は、導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対のスポットサイズ変換素子とを備えるアレイ状の導波路埋め込み型光回路であって、前記スポットサイズ変換素子は、いずれも、第１のコア及び第１のクラッドからなる第１の光導波路部分と前記第１のクラッドの延長部分である第２のコア及び第２のクラッドからなる第２の光導波路部分とを少なくとも備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、対となるスポットサイズ変換素子のうち、一方のスポットサイズ変換素子の第１の光導波路部分へ入射する光は、そのビームスポットが拡大されて第２の光導波路部分を伝搬した後、溝を介して対向する他方のスポットサイズ変換素子の第２の光導波路部分へ入射し、そのビームスポットが再び縮小されて第１の光導波路部分を伝搬する。このように、溝を介して伝搬する光のビームスポットが拡大されていることから、回折現象に基づく損失を大幅に低減することが可能となる。これにより、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各チャンネルにおいて発生する回折損失を低減することが可能となるので、良好な特性を有するアレイタイプの導波路埋め込み型光回路を提供することが可能となる。
【００１４】
また、前記スポットサイズ変換素子は、いずれも、前記第１の光導波路部分と前記第２の光導波路部分との間に設けられ前記第２の光導波路部分に向かうにつれて前記第１のコアが徐々に細くなる遷移導波路部分をさらに備えていることが好ましい。これによれば、遷移導波路部分においてスポットサイズ変換を行うことが可能となる。
【００１５】
また、前記第１のクラッドが前記第１のコアの実質的に全面を覆っていることが好ましい。さらに、前記第１のコアの中心と前記第２のコアの中心とがほぼ同一軸上に位置することがより好ましい。これによれば、第１の光導波路部分を伝搬する光のビームスポットの中心と第２の光導波路部分を伝搬する光のビームスポットの中心とがほぼ一致することから、より効率よくビームスポット変換を行うことが可能となる。
【００１６】
また、前記スポットサイズ変換素子を伝搬する光の光軸に垂直な面に対し、前記溝が斜めに形成されていることが好ましい。これによれば、溝部分において生じる反射光の戻りを防止することが可能となる。
【００１７】
また、前記溝に挿入された光アイソレータ素子をさらに備えることが好ましい。これによれば、低損失な光アイソレータアレイや光サーキュレータアレイを提供することが可能となる。
【００１８】
さらに、前記光アイソレータ素子は、前記スポットサイズ変換素子を伝搬する光の光軸に垂直な面に対し斜めに挿入されていることが好ましい。これによれば、磁気光学素子の表面において生じる反射光の戻りを防止することが可能となる。また、上述のように溝が斜めに形成されている場合には、磁気光学素子の挿入角度を溝の形成角度に基づいて所定の角度に設定すれば、溝の傾きにより生じる入射光と透過光との光軸ずれを補正することができ、これにより損失をより低減することが可能となる。
【００１９】
また、前記溝に挿入された光フィルタをさらに備えることも好ましい。これによれば、低損失な光フィルタアレイを提供することが可能となる。
【００２０】
また、本発明の一側面による光学素子は、導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対の埋め込み型光導波路とを備えるアレイ状の導波路埋め込み型光回路の前記溝に挿入可能な光学素子であって、前記溝を介して前記複数対の埋め込み型光導波路を伝搬する光が通過する領域を備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明による光学素子は、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、各埋め込み型光導波路対に対して所望の光学特性を与えることが可能となるので、部品点数を抑制することが可能となる。
【００２２】
また、前記光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面に設けられた第１及び第２の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面に設けられた第３及び第４の複屈折板とを含むことが好ましい。これによれば、光アイソレータ素子として利用することが可能となる。
【００２３】
ここで、本発明の好ましい実施態様においては、前記第１及び第２の複屈折板の境界線並びに前記第３及び第４の複屈折板の境界線は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、複数対の埋め込み型光導波路の配列方向と実質的に一致しており、本発明の好ましい別の実施態様においては、前記第１及び第２の複屈折板は前記磁気光学素子の前記一方の面において交互に配置され、前記第３及び第４の複屈折板は前記磁気光学素子の前記他方の面において交互に配置されており、本発明の好ましいさらに別の実施態様においては、前記第１及び第２の複屈折板は前記磁気光学素子の前記一方の面において格子状に配置され、前記第３及び第４の複屈折板は前記磁気光学素子の前記他方の面において格子状に配置されている。
【００２４】
また、前記第１及び第３の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、各埋め込み型光導波路を伝搬する光のビームスポットの半分が照射される位置に配置され、前記第２及び第４の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、各埋め込み型光導波路を伝搬する光のビームスポットの残りの半分が照射される位置に配置されていることが好ましい。これによれば、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、光アイソレータアレイを構成することができる。
【００２５】
さらに、前記第１及び第３の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、前記複数対の埋め込み型光導波路のうち所定の導波路埋め込み型光回路対を伝搬する光のビームスポットが照射される位置に配置され、前記第２及び第４の複屈折板は、前記光学素子が前記溝に挿入された場合に、前記複数対の埋め込み型光導波路のうち前記所定の導波路埋め込み型光回路対に隣接する他の導波路埋め込み型光回路を伝搬する光のビームスポットが照射される位置に配置されていることもまた好ましい。これによれば、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、光サーキュレータアレイを構成することができる。
【００２６】
また、前記第１乃至第４の複屈折板の光学軸は、所定の基準軸に対してそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°，−２２．５°及び＋６７．５°に設定されていることが好ましい。これによれば、部品の共通化を図ることができるので、生産性を高めることが可能となる。
【００２７】
また、前記光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において所定間隔で設けられた第１の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において所定間隔で設けられた第２の複屈折板とを含むこともまた好ましい。この場合、前記第１及び第２の複屈折板は、前記磁気光学素子を介して実質的に互いに対向しない位置に配置されていることがより好ましい。これによれば、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、光サーキュレータアレイを構成することができる。
【００２８】
また、本発明の他の側面による光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において交互に設けられた第１及び第２の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において交互に設けられた第３及び第４の複屈折板とを備えることを特徴とする。これによれば、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、光アイソレータアレイや光サーキュレータアレイを構成することが可能となる。
【００２９】
また、本発明のさらに他の側面による光学素子は、磁気光学素子と、前記磁気光学素子の一方の面において所定間隔で設けられた第１の複屈折板と、前記磁気光学素子の他方の面において所定間隔で設けられた第２の複屈折板とを備えることを特徴とする。これによれば、アレイ状の導波路埋め込み型光回路の溝に挿入することにより、光サーキュレータアレイを構成することが可能となる。
【００３０】
また、本発明による導波路埋め込み型光回路は、導波路層と、前記導波路層に設けられた溝と、前記溝を介して対向する複数対の埋め込み型光導波路と、前記溝に挿入された光学素子とを備え、前記光学素子は、前記溝を介して前記埋め込み型光導波路を伝搬する光が通過する複数の領域を備えることを特徴とする。これによれば、一つの光学素子によって複数対の埋め込み型光導波路に対し所望の特性を与えることができるので、部品点数を削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明においては、対となるスポットサイズ変換素子が溝を介して対向しており、溝部分においてスポットサイズが拡大されていることから、信号光が溝を経由することによって生じる回折損失を大幅に低減することが可能となる。これにより、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各チャンネルにおいて発生する回折損失を低減することが可能となるので、良好な特性を有するアレイタイプの導波路埋め込み型光回路を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明の好ましい実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路（光アイソレータアレイ）１０を示す図であり、（ａ）は略上面図、（ｂ）は略側面図である。
【００３４】
図１に示すように、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０は、基板１１と、基板１１上に設けられた導波路層１２を備え、導波路層１２に設けられた溝１３には光アイソレータ素子３０が挿入されている。基板１１は、導波路埋め込み型光回路１０の機械的強度を確保する役割を果たし、その材料としては、導波路埋め込み型光回路１０の機械的強度を確保可能である限り特に限定されないが、シリコンやガラスを用いることが好ましい。導波路層１２内には、埋め込み型光導波路２１と埋め込み型光導波路２２からなる一対の埋め込み型光導波路が複数対（図１に示す例では５対）設けられており、溝１３は、これら埋め込み型光導波路２１，２２を分断するように斜めに設けられている。溝１３の幅は、光アイソレータ素子３０が挿入可能な限度においてできる限り狭く設定することが好ましい。また、光アイソレータ素子３０が挿入された溝１３内は光学接着剤１４によって充填されており、これによって光アイソレータ素子３０が溝１３内に固定されている。
【００３５】
図２は、光アイソレータ素子３０の構造を示す略斜視図である。図２に示すように、光アイソレータ素子３０は、ファラデー回転子３１と、ファラデー回転子３１の対向する２つの表面にそれぞれ設けられた偏光子３２，３３によって構成される板状体である。ファラデー回転子３１は偏光を４５°回転させる役割を果たし、特に限定されるものではないがビスマス置換希土類鉄ガーネット等の磁気光学結晶によって構成される。ファラデー回転子３１の厚みは、その材料や埋め込み型光導波路２１，２２を伝搬する光の波長によって異なるが、例えば、ファラデー回転子３１がビスマス置換希土類鉄ガーネットからなる場合、埋め込み型光導波路２１，２２を伝搬する光の波長が１．３１μｍである場合にあっては２５０μｍ程度に設定する必要があり、埋め込み型光導波路２１，２２を伝搬する光の波長が１．５５μｍである場合にあっては３７０μｍ程度に設定する必要がある。
【００３６】
また、偏光子３２と偏光子３３は互いに４５度異なる通過偏光方向を持ち、図２に示すようにファラデー回転子３１を偏光子３２，３３で挟んで配置し、図示しない磁石によって磁界を光軸方向に印加することにより、非相反動作を得ることができる。偏光子３２，３３の材料としては、特に限定されるものではないが、偏光ガラスや、ルチルや水晶のような複屈折性結晶等を用いることができる。光アイソレータ素子３０は、ファラデー回転子３１と偏光子３２，３３とが光学接着剤により直接貼り合わされた構成であってもよいが、それぞれの表面に反射防止膜が設けられた構造であることがより好ましい。
【００３７】
次に、導波路層１２の内部構造について説明する。
【００３８】
図３は、図１に示す領域１００を抜き出して示す略斜視図であり、図４は図１に示す領域１００を図３とは逆方向から見た略斜視図である。尚、図３及び図４においては、溝１３に挿入される光アイソレータ素子３０は省略されている（以下に説明する図５及び図６においても同様）。領域１００は、導波路層１２のうち、溝１３を挟んで両側に埋め込み型光導波路２１，２２が存在する部分である。本実施態様においては、このような領域１００は５対存在し、これらはいずれも同じ構造を有している。
【００３９】
図３及び図４に示すように、領域１００は、基板１１と、下部クラッド層１０２−１及び１０２−２（これらをまとめて下部クラッド層１０２と呼ぶことがある）と、上部クラッド層１０３−１及び１０３−２（これらをまとめて上部クラッド層１０３と呼ぶことがある）と、コア領域１０４−１及び１０４−２（これらをまとめてコア領域１０４と呼ぶことがある）と、光学樹脂層１０５−１及び１０５−２（これらをまとめて光学樹脂層１０５と呼ぶことがある）とを備えており、下部クラッド層１０２−１、上部クラッド層１０３−１、コア領域１０４−１及び光学樹脂層１０５−１からなる部分と、下部クラッド層１０２−２、上部クラッド層１０３−２、コア領域１０４−２及び光学樹脂層１０５−２からなる部分とは、溝１３によって分断されている。
【００４０】
溝１３は、基板１１の上面より、下方に堀り込まれており、これにより、光アイソレータ素子３０の差込を十分に確保でき、また、コア領域１０４、上部クラッド層１０３及び下部クラッド層１０２の断面全体をフィルタで覆うことができる。
【００４１】
下部クラッド層１０２−１及び上部クラッド層１０３−１は、埋め込み型光導波路２１を構成する「第１のクラッド」としての役割を果たすとともに「第２のコア」としての役割を果たし、同様に、下部クラッド層１０２−２及び上部クラッド層１０３−２は、埋め込み型光導波路２２を構成する「第１のクラッド」としての役割を果たすとともに「第２のコア」としての役割を果たす。下部クラッド層１０２−１，１０２−２及び上部クラッド層１０３−１，１０３−２の材料としては、基板１１及びコア領域１０４と異なる屈折率を有している限り特に限定されないが、いずれも石英系ガラスやポリマーを用いることが好ましい。
【００４２】
コア領域１０４−１は、埋め込み型光導波路２１を構成する「第１のコア」としての役割を果たし、下部クラッド層１０２−１上の一部に設けられるとともに、上部クラッド層１０３−１によってその表面が覆われている。同様に、コア領域１０４−２は、埋め込み型光導波路２２を構成する「第１のコア」としての役割を果たし、下部クラッド層１０２−２上の一部に設けられるとともに、上部クラッド層１０３−２によってその表面が覆われている。コア領域１０４の材料としては、下部クラッド層１０２及び上部クラッド層１０３と異なる屈折率を有している限り特に限定されないが、石英系ガラスやポリマーを用いることが好ましい。
【００４３】
光学樹脂層１０５−１は、埋め込み型光導波路２１を構成する「第２のクラッド」としての役割を果たし、光学樹脂層１０５−２は、埋め込み型光導波路２２を構成する「第２のクラッド」としての役割を果たす。光学樹脂層１０５の材料としては、下部クラッド層１０２及び上部クラッド層１０３と異なる屈折率を有している限り特に限定されないが、紫外線硬化型樹脂を用いることが好ましい。
【００４４】
図５は図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面図、図６は図３に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図５及び図６に示すように、コア領域１０４−１，１０４−２は、端面から一定の距離においてその幅（図５における上下方向の長さ）が実質的に一定に設定され、その後、溝１３に向かうにつれて先端部分が徐々に細くなるテーパ形状を有している。このため、溝１３の近傍部分においては下部クラッド層１０２−１，１０２−２と上部クラッド層１０３−１，１０３−２との間にはコア領域１０４−１，１０４−２は存在せず、両者は直接積層された状態となっている。
【００４５】
本明細書においては、埋め込み型光導波路２１，２２のうち、コア領域１０４−１，１０４−２の幅が実質的に一定に設定されている区間を「第１の光導波路部分」、コア領域１０４−１，１０４−２が設けられていない区間を「第２の光導波路部分」、溝１３に向かうにつれてコア領域１０４−１，１０４−２の幅が徐々に細くなる区間を「遷移導波路部分」と呼ぶ。また、本明細書においては、第１の光導波路部分、遷移導波路部分及び第２の光導波路部分を合わせて「スポットサイズ変換素子」と呼ぶ。したがって、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０においては、溝１３を介して向かい合う一対のスポットサイズ変換素子が複数対設けられた構造を有しており、いずれのスポットサイズ変換素子とも、第２の光導波路部分が溝１３側に位置し、第１の光導波路部分が溝１３とは反対側（導波路埋め込み型光回路１０の端面側）に位置している。
【００４６】
第１の光導波路部分は第１のコア及び第１のクラッドによって構成されるチャネル型の光導波路であり、第２の光導波路部分は第２のコア及び第２のクラッドによって構成されるチャネル型の光導波路である。上述のとおり、第１のクラッド及び第２のコアは、いずれも下部クラッド層１０２−１及び上部クラッド層１０３−１からなる積層体又は下部クラッド層１０２−２及び上部クラッド層１０３−２からなる積層体によって構成される。また、遷移導波路部分は、コアとなる部分が第１のコアから第２のコアへ遷移するとともに、クラッドとなる部分が第１のクラッドから第２のクラッドへ遷移する領域であり、この領域においては、伝搬する光のスポットサイズは第１の光導波路部分における相対的に小さいスポットサイズから第２の光導波路部分における相対的に大きいスポットサイズへ（或いは、第２の光導波路部分における相対的に大きいスポットサイズから第１の光導波路部分における相対的に小さいスポットサイズへ）と変化する。つまり、実際のスポットサイズ変換は、遷移導波路部分において行われることになる。
【００４７】
コア領域１０４−１，１０４−２のテーパ部分の先端については、より鋭利である方が原理的に過剰損失が抑制されるため好ましいが、実際の製造ばらつきを考慮すれば、図７に示すように先端部をカットした形状とすることが好ましい。この場合、先端部の幅ｘ１は製造条件によって大幅にばらつかない範囲において小さく設定することが好ましく、具体的には、１μｍ以下とすることが好ましく、０．６μｍ以下とすることがより好ましい。先端部の幅ｘ１を１μｍ以下に設定すれば、多くの場合において過剰損失を約０．８ｄＢ以下に抑えることが可能となり、先端部の幅ｘ１を０．６μｍ以下に設定すれば、多くの場合において過剰損失を約０．４ｄＢ以下に抑えることが可能となる。また、テーパ形状となっている部分の長さｘ２については、特に限定されるものではないが、コア領域１０４−１，１０４−２のうちテーパ形状ではない部分（第１の光導波路部分に対応する領域）の幅ａ２の１００〜２００倍程度に設定することが好ましい。このように設定すれば、導波路埋め込み型光回路１０全体の大型化を抑制しつつ、遷移導波路部分において発生する過剰損失を効果的に抑制することが可能となる。
【００４８】
また、図５及び図６に示すように、下部クラッド層１０２−１及び上部クラッド層１０３−１からなる積層体、すなわち、埋め込み型光導波路２１の第１のクラッドであり且つ第２のコアである部分は、少なくとも領域１００の端面から溝１３までの全領域においてその幅（図５における上下方向の長さ）及び高さ（図６における上下方向の長さ）が実質的に一定に設定されている。これは、埋め込み型光導波路２２の下部クラッド層１０２−２及び上部クラッド層１０３−２からなる積層体についても同様である。
【００４９】
図８は、領域１００の端面部分における下部クラッド１０２−１，１０２−２及び上部クラッド１０３−１，１０３−２とコア領域１０４−１，１０４−２との位置関係を詳細に示す図である。
【００５０】
図８に示すように、コア領域１０４−１，１０４−２の高さをａ１とし、下部クラッド層１０２−１及び上部クラッド層１０３−１からなる積層体並びに下部クラッド層１０２−２及び上部クラッド層１０３−２からなる積層体の高さをｂ１とした場合、コア領域１０４−１，１０４−２を高さ方向にａ１／２に分割する線と、上記積層体を高さ方向にｂ１／２に分割する線とは、ほぼ一致している。つまり、コア領域１０４−１，１０４−２の高さ方向における中心線と上記積層体の高さ方向における中心線とは、ほぼ一致している。同様に、コア領域１０４−１，１０４−２の幅をａ２とし、上記積層体の幅をｂ２とした場合、コア領域１０４−１，１０４−２を幅方向にａ２／２に分割する線と上記積層体を幅方向にｂ２／２に分割する線とは、ほぼ一致している。つまり、コア領域１０４−１，１０４−２の幅方向における中心線と上記積層体の幅方向における中心線とは、ほぼ一致している。このことは、コア領域１０４−１，１０４−２の中心点が上記積層体の中心点とほぼ一致していることを意味する。
【００５１】
特に限定されるものではないが、コア領域１０４−１，１０４−２の高さａ１及び幅ａ２としては、一般的な光ファイバのコア径とほぼ同じサイズ（７μｍ程度）に設定することが好ましい。このように設定すれば、埋め込み型光導波路２１，２２の第１の光導波路部分と光ファイバとをＶ溝等により直接接続することが可能となる。
【００５２】
以上のような構成を有する領域１００において、埋め込み型光導波路２１の第１の光導波路部分に入射する光は、第１のコアを溝１３に向かって伝搬した後、第１のコアが徐々に細くなる遷移導波路部分において第１のクラッドへ徐々に滲みだす。このため、遷移導波路部分では、第１のクラッドは溝１３に向かうにつれて徐々に第２のコアとしての機能へと変化し、第２の光導波路部分に至ると、ほぼ完全に第２のコアとして機能する。したがって、溝１３より出射する光のビームスポットは、第１の光導波路部分に入射する光のビームスポットよりも拡大されている。また、埋め込み型光導波路２２の第２の光導波路部分に入射する光は、第２のコアを溝１３とは反対方向へ伝搬した後、第１のコアが現れ徐々に太くなる遷移導波路部分において第１のコアへ徐々に滲み込む。このため、遷移導波路部分では、第２のコアは溝１３とは反対方向に向かうにつれて徐々に第１のクラッドとしての機能へと変化し、第１の光導波路部分に至ると、ほぼ完全に第１のクラッドとして機能する。したがって、第１の光導波路部分より出射する光のビームスポットは、溝１３に入射する光のビームスポットよりも縮小されている。
【００５３】
このように、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０においては、溝１３により埋め込み型光導波路２１と埋め込み型光導波路２２とが分断されている部分は、第１の光導波路部分よりもコア径が大きい第２の光導波路部分であることから、溝１３を介して伝搬する光のビームスポットは第１の光導波路部分を伝搬する光のビームスポットよりも拡大されており、これにより、溝１３において生じる回折損失が大幅に削減される。したがって、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各チャンネルにおいて発生する回折損失を低減することが可能となる。しかも、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０においては、図８を用いて説明したように、第１のコアの中心であるコア領域１０４−１，１０４−２の中心部分と、第２のコア（第１のクラッド）の中心である積層体の中心部分とがほぼ一致していることから、遷移導波路部分においてビームスポットの中心がほとんどずれず、このため、遷移導波路部分において生じる損失も最小限に抑えられる。
【００５４】
次に、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０の製造工程について図面を参照しながら説明する。以下、領域１００に注目して説明を進めるが、領域１００のみが単独で製造されるわけではなく、導波路埋め込み型光回路１０が一体的に製造されることは言うまでもない。
【００５５】
まず、所定の面積を有する基板１１を用意し（図９）、その全面に下部クラッド１０２及びコア領域１０４をこの順に成膜する（図１０）。下部クラッド１０２及びコア領域１０４の成膜方法としては特に限定されるものではないが、下部クラッド１０２及びコア領域１０４の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、ＣＶＤ法、スパッタリング法、真空蒸着法、ＦＨＤ（Flame Hydrosis Deposition）法や塗布法等を用いることが好ましく、下部クラッド１０２及びコア領域１０４の材料として石英系ガラスを用いる場合には、生産性・膜質の観点からＣＶＤ法又はＦＨＤ法を用いることが特に好ましく、下部クラッド１０２及びコア領域１０４の材料としてポリマーを用いる場合には、簡便性の観点から塗布法を用いることが特に好ましい。
【００５６】
次に、コア領域１０４をパターニングして、コア領域１０４−１，１０４−２を形成する（図１１）。コア領域１０４−１，１０４−２の形状については上述のとおりであり、幅が一定である部分と幅が徐々に細くなるテーパ部分とを備えた形状にパターニングされる。コア領域１０４のパターニング方法としては特に限定されるものではないが、コア領域１０４の全面にメタルマスク層を形成し、メタルマスク層にフォトレジストを塗布し、コア領域１０４−１，１０４−２のみが残るようにエッチングマスクを形成した後、このエッチングマスクを用いてコア領域１０４の不要部分を除去することが好ましい。コア領域１０４の不要部分の除去は、ドライエッチングにより行うことが好ましい。
【００５７】
次に、上部クラッド１０３を全面に成膜する（図１２）。上部クラッド１０３の成膜方法としては特に限定されるものではないが、下部クラッド１０２及びコア領域１０４と同様、上部クラッド１０３の構成元素を含む化学種を用いた気相成長法又は塗布法等を用いることが好ましく、上部クラッド１０３の材料として石英系ガラスを用いる場合には、上述のとおりＣＶＤ法又はＦＨＤ法を用いることが特に好ましく、上部クラッド１０３の材料としてポリマーを用いる場合には、上述のとおり塗布法を用いることが特に好ましい。
【００５８】
次に、下部クラッド１０２及び上部クラッド１０３の積層体（一部にコア領域１０４を含む）をパターニングすることにより棒状体を形成する（図１３）。かかる棒状体は、埋め込み型光導波路２１，２２の第１の光導波路部分として用いられるとともに第２の光導波路部分のコア（第２のコア）として用いられる。下部クラッド１０２及び上部クラッド１０３の積層体のパターニング方法としては特に限定されるものではないが、コア領域１０４のパターニングと同様、全面にメタルマスク層を形成し、メタルマスク層にフォトレジストを塗布し、棒状体のみが残るようにエッチングマスクを形成した後、このエッチングマスクを用いて下部クラッド１０２及び上部クラッド１０３の積層体の不要部分をドライエッチングにより除去することが好ましい。
【００５９】
次に、棒状体を覆うように基板１１の全表面に光学樹脂層１０５を形成し（図１４）、これを硬化させた後、溝１３を形成する（図３、図４）。溝１３の形成方法としては特に限定されるものではないが、ダイシングソーを用いたダイシングにより形成することが好ましい。
【００６０】
そして、図２に示す光アイソレータ素子３０を別途用意し、これを溝１３に挿入した後、光学接着剤１４により固定することによって本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０が完成する。尚、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０の製造方法がこれに限定されるものではなく、他の方法を用いて製造しても構わない。
【００６１】
以上説明したように、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０においては、埋め込み型光導波路２１，２２からなるチャンネルが複数設けられ、これら埋め込み型光導波路２１，２２がいずれも、第１の光導波路部分、遷移導波路部分及び第２の光導波路部分からなるスポットサイズ変換素子を含んでいることから、溝１３において生じる回折損失が大幅に削減される。したがって、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各チャンネルにおいて発生する回折損失を低減することが可能となる。しかも、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０においては、第１のコアの中心と第２のコア（第１のクラッド）の中心とがほぼ一致していることから、遷移導波路部分においてビームスポットの中心がほとんどずれず、このため、遷移導波路部分において生じる損失を最小限に抑えることができる。
【００６２】
次に、溝１３の形成角度と光アイソレータ素子３０の挿入角度について説明する。
【００６３】
図１５は、光アイソレータ素子３０が挿入された溝１３の状態を拡大して示す模式的な断面図である。
【００６４】
図１５に示すように、溝１３の形成角度（埋め込み型光導波路２１を伝搬する光η０の進行方向に対して垂直な面と、溝１３の内壁面とがなす角度）をθｇとし、光アイソレータ素子３０の挿入角度（埋め込み型光導波路２１を伝搬する入射光η０の進行方向に対して垂直な面と、ファラデー回転子３１の表面とがなす角度）をθｆとした場合、θｇ≠０°且つθｆ≠０°に設定することが好ましい。このように、溝１３の形成角度θｇを０°でない角度に設定すれば、光学接着剤１４の表面において生じる反射光ηｇの大部分は、埋め込み型光導波路２１に戻ることがなく、また、ファラデー回転子３１の挿入角度θｆを０°でない角度に設定すれば、ファラデー回転子３１や偏光子３２の表面において生じる反射光ηｆの大部分は、埋め込み型光導波路２１に戻ることがなくなる。
【００６５】
しかも、ファラデー回転子３１の挿入角度θｆを溝１３の形成角度θｇに基づいて所定の角度に設定すれば、溝１３の傾きにより生じる入射光η０と透過光ηｔとの光軸ずれを補正することができる。
【００６６】
図１６は、溝１３の形成角度θｇとファラデー回転子３１の挿入角度θｆとの好ましい関係を示すグラフである。図１６においては、埋め込み型光導波路２１を伝搬する入射光η０の波長が１．３１μｍであり、これに応じてファラデー回転子３１の厚みを２５０μｍ、溝１３の幅を４８０μｍに設定した場合における上記好ましい関係と、埋め込み型光導波路２１を伝搬する入射光η０の波長が１．５５μｍであり、これに応じてファラデー回転子３１の厚みを３７０μｍ、溝１３の幅を６００μｍに設定した場合における上記好ましい関係とが示されている。
【００６７】
ファラデー回転子３１の挿入角度θｆと溝１３の形成角度θｇとを図１６に示す関係に設定すれば、溝１３の傾きにより生じる入射光η０と透過光ηｔとの光軸ずれが、ファラデー回転子３１の傾きによって補正されることから、光軸ずれに起因する損失を大幅に低減することが可能となる。
【００６８】
図１７は、溝１３に挿入可能な他の光アイソレータ素子５０の構造を示す略断面図である。
【００６９】
図１７に示す光アイソレータ素子５０は、ファラデー回転子５１と、ファラデー回転子５１の対向する２つの表面にそれぞれ設けられた楔形の偏光子５２，５３によって構成されている。このような構成を持つ光アイソレータ素子５０を用いた場合においても、図１８に示すように、ファラデー回転子５１の挿入角度θｆを０°でない角度に設定すれば、光学接着剤１４や偏光子５２の表面において生じる反射光ηｆの大部分は埋め込み型光導波路２１に戻ることがない。また、このような構成を持つ光アイソレータ素子５０を用いた場合においても、図１６を用いて説明したように、ファラデー回転子５１の挿入角度θｆを溝１３の形成角度θｇに基づいて所定の角度に設定すれば、溝１３の傾きにより生じる入射光η０と透過光ηｔとの光軸ずれを補正することができる。
【００７０】
図１９は、溝１３に挿入可能なさらに他の光アイソレータ素子６０の構造を示す略斜視図である。
【００７１】
図１９に示す光アイソレータ素子６０は、偏光を４５°回転させるファラデー回転子６１と、ファラデー回転子６１の一方の面に設けられた複屈折素子６２，６３と、ファラデー回転子６１の前記一方の面に対向する他方の面に設けられた複屈折素子６４，６５とによって構成されている。特に限定されるものではないが、複屈折素子６２〜６５の材料としては水晶を用いることができる。図１９に示すように、複屈折素子６２はファラデー回転子６１の前記一方の表面のうち片側半分（図１９においては上側半分）に設けられており、複屈折素子６３はファラデー回転子６１の前記一方の表面の残りの半分（図１９においては下側半分）に設けられている。また、複屈折素子６４は、ファラデー回転子６１の前記他方の表面のうち複屈折素子６２と対向する部分に設けられており、複屈折素子６５は、ファラデー回転子６１の前記他方の表面のうち複屈折素子６３と対向する部分に設けられている。
【００７２】
複屈折素子６２の光学軸と複屈折素子６３の光学軸とは互いに直交しており、複屈折素子６４の光学軸と複屈折素子６５の光学軸とは互いに直交している。さらに、複屈折素子６２の光学軸と複屈折素子６４の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしており、複屈折素子６３の光学軸と複屈折素子６５の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしている。この場合、図２０（ａ）に示すように、複屈折素子６２と複屈折素子６３との境界線（複屈折素子６４と複屈折素子６５との境界線）に対し、複屈折素子６２，６３の光学軸をそれぞれ９０°，０°に設定し、複屈折素子６４，６５の光学軸をそれぞれ＋４５°，−４５°に設定してもよいが、図２０（ｂ）に示すように、上記境界線に対し、複屈折素子６２，６３の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定し、複屈折素子６４，６５の光学軸をそれぞれ＋６７．５°，−２２．５°に設定することが好ましい。これによれば、複屈折素子６２，６３からなる板状体と複屈折素子６４，６５からなる板状体が同一構成となることから、生産性を高めることが可能となる。
【００７３】
このような構成を有する光アイソレータ素子６０を導波路埋め込み型光回路１０の溝１３に挿入し、磁界を印加すると、埋め込み型光導波路２１より出射する光のビームスポットＳは、図１９，図２０に示すように上半分が複屈折素子６２を通過し、下半分が複屈折素子６３を通過することになる。複屈折素子６２，６３を通過した光は、ファラデー回転子６１を通過することによって４５°回転し、それぞれ複屈折素子６４，６５を通過する。この場合、複屈折素子６２，６４を通過する光の光路長と、複屈折素子６３，６５を通過する光の光路長とは等しいことから、光アイソレータ素子６０を通過した光のビーム形状は、埋め込み型光導波路２１より出射する光のビーム形状と等しくなり、このため埋め込み型光導波路２２に結合する。一方、埋め込み型光導波路２２側から出射する光については、複屈折素子６２，６４を通過する光の光路長と、複屈折素子６３，６５を通過する光の光路長とが異なることから、埋め込み型光導波路２１には結合しない。
【００７４】
したがって、光アイソレータ素子３０の代わりに上記光アイソレータ素子６０を溝１３に挿入した場合においても、導波路埋め込み型光回路１０を光アイソレータアレイとして利用することが可能となる。
【００７５】
図２１は、溝１３に挿入可能なさらに他の光アイソレータ素子７０の構造を示す略斜視図である。
【００７６】
図２１に示す光アイソレータ素子７０は、偏光を４５°回転させるファラデー回転子７１と、ファラデー回転子７１の一方の面に設けられた複屈折素子７２，７３と、ファラデー回転子７１の前記一方の面に対向する他方の面に設けられた複屈折素子７４，７５とによって構成されている。図２１に示すように、複屈折素子７２と複屈折素子７３は、ファラデー回転子７１の前記一方の表面において交互に設けられ、複屈折素子７４と複屈折素子７５は、ファラデー回転子７１の前記他方の表面において交互に設けられており、複屈折素子７２と複屈折素子７４とが互いに対向し、複屈折素子７３と複屈折素子７５とが互いに対向するように配置されている。
【００７７】
複屈折素子７２の光学軸と複屈折素子７３の光学軸とは互いに直交しており、複屈折素子７４の光学軸と複屈折素子７５の光学軸とは互いに直交している。さらに、複屈折素子７２の光学軸と複屈折素子７４の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしており、複屈折素子７３の光学軸と複屈折素子７５の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしている。この場合も、図２２（ａ）に示すように、複屈折素子７２と複屈折素子７３との境界線（複屈折素子７４と複屈折素子７５との境界線）に対し、複屈折素子７２，７３の光学軸をそれぞれ９０°，０°に設定し、複屈折素子７４，７５の光学軸をそれぞれ＋４５°，−４５°に設定してもよいが、図２２（ｂ）に示すように、上記境界線に対し、複屈折素子７２，７３の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定し、複屈折素子７４，７５の光学軸をそれぞれ＋６７．５°，−２２．５°に設定することが好ましい。これによれば、複屈折素子７２，７３からなる板状体と複屈折素子７４，７５からなる板状体が同一構成となることから、生産性を高めることが可能となる。
【００７８】
このような構成を有する光アイソレータ素子７０を導波路埋め込み型光回路１０の溝１３に挿入し、磁界を印加すると、埋め込み型光導波路２１より出射する光のビームスポットＳは、図２１，図２２に示すように右半分及び左半分の一方が複屈折素子７２を通過し、他方が複屈折素子７３を通過することになる。複屈折素子７２，７３を通過した光は、ファラデー回転子７１を通過することによって４５°回転し、それぞれ複屈折素子７４，７５を通過する。この場合、複屈折素子７２，７４を通過する光の光路長と、複屈折素子７３，７５を通過する光の光路長とは等しいことから、光アイソレータ素子７０を通過した光のビーム形状は、埋め込み型光導波路２１より出射する光のビーム形状と等しくなり、このため埋め込み型光導波路２２に結合する。一方、埋め込み型光導波路２２側から出射する光については、複屈折素子７２，７４を通過する光の光路長と、複屈折素子７３，７５を通過する光の光路長とが異なることから、埋め込み型光導波路２１には結合しない。
【００７９】
したがって、光アイソレータ素子３０の代わりに上記光アイソレータ素子７０を溝１３に挿入した場合においても、導波路埋め込み型光回路１０を光アイソレータアレイとして利用することが可能となる。
【００８０】
上述した光アイソレータ素子６０や光アイソレータ素子７０は、以下に説明する方法によって作製することが可能である。
【００８１】
図２３は、図１９及び図２０（ａ）に示す光アイソレータ素子６０を製造する方法の一例を示す工程図である。まず、工程（ａ）で複屈折材料ウエーハ６９を光学軸に対し切断方向が０°、＋４５°、−４５°、９０°のいずれかの方位となるようにダイサー等で一定間隔に裁断したものをそれぞれ用意し、工程（ｂ）でこれらのうち＋４５°及び−４５°のもの（複屈折素子６４と複屈折素子６５）を光学接着剤で交互に接着し、０°及び９０°のもの（複屈折素子６２と複屈折素子６３）を光学接着剤で交互に接着する。この場合、光学軸が＋４５°である複屈折素子（複屈折素子６４）と光学軸が−４５°である複屈折素子（複屈折素子６５）は、同じ種類のものを用いることができる。次いで、工程（ｃ）でファラデー回転子ウエーハ６１’の一方の面に複屈折素子６２と複屈折素子６３からなる複屈折板を貼り合わせ、他方の面に複屈折素子６４と複屈折素子６５からなる複屈折板を貼り合わせる。この場合、複屈折素子６２と複屈折素子６３の接着面が複屈折素子６４と複屈折素子６５の接着面と一致するように貼り合わせる必要がある。そして、工程（ｄ）で、元の裁断方向に平行な方向に裁断し、これにより、（ｅ）に示される光アイソレータ素子６０が複数個得られる。
【００８２】
また、図１９及び図２０（ｂ）に示す光アイソレータ素子６０を製造する場合には、上記工程（ａ）で複屈折材料ウエーハ６９を光学軸に対し切断方向が＋２２．５°、＋６７．５°、−６７．５°、−２２．５°のいずれかの方位となるようにダイサー等で一定間隔に裁断したものをそれぞれ用意し、工程（ｂ）でこれらのうち＋２２．５°及び−６７．５°のもの（複屈折素子６２と複屈折素子６３）を光学接着剤で交互に接着し、＋６７．５°及び−２２．５°のもの（複屈折素子６４と複屈折素子６５）を光学接着剤で交互に接着すればよい。この場合、光学軸が＋２２．５°である複屈折素子（複屈折素子６２）と光学軸が−２２．５°である複屈折素子（複屈折素子６５）は、同じ種類のものを用いることができ、光学軸が＋６７．５°である複屈折素子（複屈折素子６４）と光学軸が−６７．５°である複屈折素子（複屈折素子６３）は、同じ種類のものを用いることができる。
【００８３】
図２４は、図２１及び図２２（ａ）に示す光アイソレータ素子７０を製造する方法の一例を示す工程図である。工程（ａ）〜（ｃ）については、上記光アイソレータ素子７０の製造工程と同様であり、まず、複屈折材料ウエーハ７９を光学軸に対し切断方向が０°、＋４５°、−４５°、９０°のいずれかの方位となるようにダイソー等で一定間隔に裁断したものをそれぞれ用意し、その後、これらのうち＋４５°及び−４５°のもの（複屈折素子７４と複屈折素子７５）を光学接着剤で交互に接着し、０°及び９０°のもの（複屈折素子７２と複屈折素子７３）を光学接着剤で交互に接着する。この場合、光学軸が＋４５°である複屈折素子（複屈折素子７４）と光学軸が−４５°である複屈折素子（複屈折素子７５）は、同じ種類のものを用いることができる。次いで、ファラデー回転子ウエーハ７１’の一方の面に複屈折素子７２と複屈折素子７３からなる複屈折板を貼り合わせ、他方の面に複屈折素子７４と複屈折素子７５からなる複屈折板を貼り合わせる。この場合も、複屈折素子７２と複屈折素子７３の接着面が複屈折素子７４と複屈折素子７５の接着面と一致するように貼り合わせる必要がある。そして、工程（ｄ）で、元の裁断方向とは直交する方向に裁断し、これにより、（ｅ）に示される光アイソレータ素子７０が複数個得られる。
【００８４】
また、図２１及び図２２（ｂ）に示す光アイソレータ素子７０を製造する場合には、上記工程（ａ）で複屈折材料ウエーハ７９を光学軸に対し切断方向が＋２２．５°、＋６７．５°、−６７．５°、−２２．５°のいずれかの方位となるようにダイソー等で一定間隔に裁断したものをそれぞれ用意し、工程（ｂ）でこれらのうち＋２２．５°及び−６７．５°のもの（複屈折素子７２と複屈折素子７３）を光学接着剤で交互に接着し、＋６７．５°及び−２２．５°のもの（複屈折素子７４と複屈折素子７５）を光学接着剤で交互に接着すればよい。この場合、光学軸が＋２２．５°である複屈折素子（複屈折素子７２）と光学軸が−２２．５°である複屈折素子（複屈折素子７５）は、同じ種類のものを用いることができ、光学軸が＋６７．５°である複屈折素子（複屈折素子７４）と光学軸が−６７．５°である複屈折素子（複屈折素子７３）は、同じ種類のものを用いることができる。
【００８５】
また、溝１３に挿入可能な光アイソレータ素子としては、上述した各光アイソレータ素子３０，５０，６０，７０の他、図２５に示すような光アイソレータ素子８０を用いることも可能である。図２５に示す光アイソレータ素子８０は、偏光を４５°回転させるファラデー回転子８１と、ファラデー回転子８１の一方の面に格子状に設けられた複屈折素子８２，８３と、ファラデー回転子８１の前記一方の面に対向する他方の面に格子状に設けられた複屈折素子８４，８５とによって構成され、埋め込み型光導波路２１より出射する光のビームスポットＳの中心が複屈折素子８２，８３からなる格子及び複屈折素子８４，８５からなる格子の中心に位置するよう、溝１３に挿入することによって、光アイソレータアレイとして利用することが可能となる。
【００８６】
図示しないが、この場合も複屈折素子８２と複屈折素子８３との縦方向の境界線（複屈折素子８４と複屈折素子８５との縦方向の境界線）に対し、複屈折素子８２，８３の光学軸をそれぞれ９０°，０°に設定し、複屈折素子８４，８５の光学軸をそれぞれ＋４５°，−４５°に設定してもよいが、上記境界線に対し、複屈折素子８２，８３の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定し、複屈折素子８４，８５の光学軸をそれぞれ＋６７．５°，−２２．５°に設定することが好ましい。これによれば、複屈折素子８２，８３からなる板状体と複屈折素子８４，８５からなる板状体が同一構成となることから、生産性を高めることが可能となる。
【００８７】
以上、溝１３に光アイソレータ素子（３０，５０，６０，７０又は８０）を挿入することによって光アイソレータアレイを構成した例について説明したが、溝１３に光アイソレータ素子ではなく光フィルタを挿入することによって、光フィルタアレイを構成することも可能である。この場合、溝１３に一枚の大きなフィルタを挿入することにより、各チャンネルに対して同一のフィルタリング特性を与えてもよいし、１又は２以上のチャンネルに対応する複数のフィルタを挿入することにより、各チャンネルごとに所望のフィルタリング特性を与えても構わない。さらに、溝１３の所定の部分には光アイソレータ素子を挿入し、溝１３の別の部分には光フィルタを挿入することにより、あるチャンネルについては光アイソレータアレイとして機能し、別のチャンネルについては光フィルタアレイとして機能するよう構成しても構わない。
【００８８】
次に、本発明の好ましい他の実施態様について説明する。
【００８９】
図２６は、本発明の好ましい他の実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路（光サーキュレータアレイ）９０を示す略上面図である。
【００９０】
図２６に示すように、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路９０は、基板（図示せず）上に設けられた導波路層９２を備え、導波路層９２に設けられた溝９３には光アイソレータ素子１１０が挿入されている。導波路層９２内には、埋め込み型光導波路２０１〜２０８を含むサーキュレータ１２０が複数個（図２６に示す例では４個）設けられており、溝９３は、埋め込み型光導波路２０３と２０７を分断し、埋め込み型光導波路２０４と２０８を分断するように斜めに設けられている。溝９３の幅は、光アイソレータ素子１１０が挿入可能な限度においてできる限り狭く設定することが好ましい。また、光アイソレータ素子１１０が挿入された溝９３内は光学接着剤（図示せず）によって充填されており、これによって光アイソレータ素子１１０が溝９３内に固定されている。
【００９１】
各サーキュレータ１２０には、光分離結合部２１１，２１２が備えられており、光分離結合部２１１の一方の側には埋め込み型光導波路２０１，２０２が配置され、他方の側には埋め込み型光導波路２０３，２０４が配置されており、光分離結合部２１２の一方の側には埋め込み型光導波路２０５，２０６が配置され、他方の側には埋め込み型光導波路２０７，２０８が配置されている。また、図２６に示すように、埋め込み型光導波路２０３と埋め込み型光導波路２０７とは溝９３を介して対向しており、埋め込み型光導波路２０４と埋め込み型光導波路２０８も溝９３を介して対向している。
【００９２】
埋め込み型光導波路２０５から順方向入射（図２６においては右方向）された光が埋め込み型光導波路２０２から出射する場合、埋め込み型光導波路２０２からの逆方向（図２６においては左方向）入射では、埋め込み型光導波路２０６から出射する。また、埋め込み型光導波路２０５から順方向入射（図２６においては右方向）された光が、埋め込み型光導波路２０１から出射する場合、埋め込み型光導波路２０１からの逆方向（図２６においては左方向）入射では、埋め込み型光導波路２０６から出射する。
【００９３】
本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路９０は、このような構成を有するサーキュレータ１２０が複数個アレイ状に配置されてなり、溝９３に光アイソレータ素子１１０が挿入されることによって光サーキュレータアレイとして機能する。
【００９４】
埋め込み型光導波路２０４（２０３）と埋め込み型光導波路２０８（２０７）が、溝９３を介して対向している領域１００の構造は、図３乃至図８を用いて説明した通りであり、一対のスポットサイズ変換素子を構成している。これにより、上記実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路１０（光アイソレータアレイ）と同様、溝９３において生じる回折損失が大幅に低減されている。
【００９５】
図２７は、光アイソレータ素子１１０の構造を示す略斜視図である。
【００９６】
図２７に示すように、光アイソレータ素子１１０は、偏光を４５°回転させるファラデー回転子１１１と、ファラデー回転子１１１の一方の面において所定の間隔ごとに設けられた複数の複屈折素子１１２と、ファラデー回転子１１１の前記一方の面に対向する他方の面おいて所定の間隔ごとに設けられた複数の複屈折素子１１３とによって構成されている。図２７に示すように、複屈折素子１１２と複屈折素子１１３とは、互いに対向しないように交互に配置されている。複屈折素子１１２の光学軸と複屈折素子１１３の光学軸とは互いに４５°の角度をなしている。
【００９７】
この場合、複屈折素子１１２が設けられている領域と複屈折素子１１３が設けられている領域の境界線に対し、複屈折素子１１２，１１３の光学軸をそれぞれ＋４５°，０°に設定してもよいが、上記境界線に対し、複屈折素子１１２，１１３の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定することが好ましい。これによれば、複屈折素子１１２と複屈折素子１１３が同一構成となることから、生産性を高めることが可能となる。
【００９８】
このような構成を有する光アイソレータ素子１１０は、埋め込み型光導波路２０４（２０８）より出射する光のビームスポットＳ１が複屈折素子１１２の設けられている部分に位置するとともに、埋め込み型光導波路２０３（２０７）より出射する光のビームスポットＳ２が複屈折素子１１３の設けられている部分に位置するように溝９３に挿入される。
【００９９】
図２８は、溝９３に光アイソレータ素子１１０を挿入した状態における各サーキュレータ１２０内の光路を説明するための模式図である。図２８においては、複屈折素子１１２，１１３の光学軸がそれぞれ＋４５°，０°に設定されているが、上述の通り、これらの光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定すれば、同じ種類の複屈折素子によって光アイソレータ素子１１０を構成することが可能となる。
【０１００】
図２８に示すように、溝９３に光アイソレータ素子１１０が挿入されると、埋め込み型光導波路２０４，２０８間の光路にはファラデー回転子１１１と複屈折素子１１２が介在し、埋め込み型光導波路２０３，２０７間の光路にはファラデー回転子１１１と複屈折素子１１３が介在することになる。
【０１０１】
このため、埋め込み型光導波路２０２へ入力される光（逆方向の光）については、光分離結合部２１１において分離し埋め込み型光導波路２０３，２０４を伝搬した後、光アイソレータ素子１１０を通過し、光分離結合部２１２において同位相で干渉して合成される。一方、埋め込み型光導波路２０５へ入力される光（順方向の光）については、光分離結合部２１２において分離し埋め込み型光導波路２０７，２０８を伝搬した後、光アイソレータ素子１１０を通過し、光分離結合部２１１において逆位相で干渉して合成される。これにより、埋め込み型光導波路２０５へ入力される順方向の光は埋め込み型光導波路２０２へ出力し、埋め込み型光導波路２０２へ入力される逆方向の光は埋め込み型光導波路２０６へ出力する。つまり、サーキュレータとして機能する。したがって、溝９３に光アイソレータ素子１１０を挿入すれば、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路９０を光サーキュレータアレイとして利用することが可能となる。
【０１０２】
尚、光アイソレータ素子１１０の構造としては図２７に示す構造のみならず、図２９（ａ），（ｂ）に示すように、複屈折素子１１２，１１３を櫛形状に加工し、これらをファラデー回転子１１１の対向する面にそれぞれ貼り合わせた構造としても構わない。この場合、櫛形加工された複屈折素子１１２の櫛歯部分１１２ａが複屈折素子１１３の切り欠き部分１１３ｂに対向し、複屈折素子１１３の櫛歯部分１１３ａが複屈折素子１１２の切り欠き部分１１２ｂに対向するように貼り合わせ、ビームスポットＳ１が複屈折素子１１２の櫛歯部分１１２ａに位置し、ビームスポットＳ２が複屈折素子１１３の櫛歯部分１１３ａに位置するように溝９３に挿入すれば、図２７に示す光アイソレータ素子１１０と同じ機能を実現することができる。光アイソレータ素子１１０を図２９に示す構造とすれば、複屈折素子１１２，１１３がそれぞれ１つの部品となることから、ファラデー回転子１１１への貼り合わせ工程を容易に行うことが可能となる。
【０１０３】
図３０は、溝９３に挿入可能な他の光アイソレータ素子１３０の構造を示す略斜視図である。
【０１０４】
図３０に示す光アイソレータ素子１３０は、偏光を４５°回転させるファラデー回転子１３１と、ファラデー回転子１３１の一方の面に設けられた複屈折素子１３２，１３３と、ファラデー回転子１３１の前記一方の面に対向する他方の面に設けられた複屈折素子１３４，１３５とによって構成されている。図３０に示すように、複屈折素子１３２と複屈折素子１３３は、ファラデー回転子１３１の前記一方の表面において交互に設けられ、複屈折素子１３４と複屈折素子１３５は、ファラデー回転子７１の前記他方の表面において交互に設けられており、複屈折素子１３２と複屈折素子１３４とが互いに対向し、複屈折素子１３３と複屈折素子１３５とが互いに対向するように配置されている。
【０１０５】
複屈折素子１３２の光学軸と複屈折素子１３３の光学軸とは互いに直交しており、複屈折素子１３４の光学軸と複屈折素子１３５の光学軸とは互いに直交している。さらに、複屈折素子１３２の光学軸と複屈折素子１３４の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしており、複屈折素子１３３の光学軸と複屈折素子１３５の光学軸とはほぼ４５°の角度をなしている。
【０１０６】
この場合も、複屈折素子１３２と複屈折素子１３３との境界線（複屈折素子１３４と複屈折素子１３５との境界線）に対し、複屈折素子１３２，１３３の光学軸をそれぞれ９０°，０°に設定し、複屈折素子１３４，１３５の光学軸をそれぞれ＋４５°，−４５°に設定してもよいが、上記境界線に対し、複屈折素子１３２，１３３の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°に設定し、複屈折素子１３４，１３５の光学軸をそれぞれ＋６７．５°，−２２．５°に設定することが好ましい。これによれば、複屈折素子１３２，１３３からなる板状体と複屈折素子１３４，１３５からなる板状体が同一構成となることから、生産性を高めることが可能となる。
【０１０７】
このような構成を有する光アイソレータ素子１３０は、埋め込み型光導波路２０４（２０８）より出射する光のビームスポットＳ１が複屈折素子１３２，１３４の設けられている部分に位置するとともに、埋め込み型光導波路２０３（２０７）より出射する光のビームスポットＳ２が複屈折素子１３３，１３５の設けられている部分に位置するように溝９３に挿入される。
【０１０８】
図３１は、溝９３に光アイソレータ素子１３０を挿入した状態における各サーキュレータ１２０内の光路を説明するための模式図である。図３１においては、複屈折素子１３２，１３３の光学軸がそれぞれ９０°，０°に設定され、複屈折素子１３４，１３５の光学軸がそれぞれ＋４５°，−４５°に設定されているが、上述の通り、これらの光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°，−２２．５°，＋６７．５°に設定すれば、生産性を高めることが可能となる。
【０１０９】
図３１に示すように、溝９３に光アイソレータ素子１３０が挿入されると、埋め込み型光導波路２０４，２０８間の光路にはファラデー回転子１３１と複屈折素子１３２，１３４が介在し、埋め込み型光導波路２０３，２０７間の光路にはファラデー回転子１３１と複屈折素子１３３，１３５が介在することになる。
【０１１０】
このため、埋め込み型光導波路２０２へ入力される光（逆方向の光）については、光分離結合部２１１において分離し埋め込み型光導波路２０３，２０４を伝搬した後、光アイソレータ素子１３０を通過し、光分離結合部２１２において同位相で干渉して合成される。一方、埋め込み型光導波路２０５へ入力される光（順方向の光）については、光分離結合部２１２において分離し埋め込み型光導波路２０７，２０８を伝搬した後、光アイソレータ素子１３０を通過し、光分離結合部２１１において逆位相で干渉して合成される。これにより、埋め込み型光導波路２０５へ入力される順方向の光は埋め込み型光導波路２０２へ出力し、埋め込み型光導波路２０２へ入力される逆方向の光は埋め込み型光導波路２０６へ出力する。つまり、サーキュレータとして機能する。したがって、溝９３に光アイソレータ素子１３０を挿入した場合においても、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路９０を光サーキュレータアレイとして利用することが可能となる。
【０１１１】
尚、光アイソレータ素子１３０の構造としては図３０に示す構造のみならず、図３２（ａ），（ｂ）に示すように、複屈折素子１３２〜１３５を櫛形状に加工し、複屈折素子１３２，１３３の櫛歯部分１３２ａ，１３３ａが複屈折素子１３２，１３３の切り欠き部分１３２ｂ，１３３ｂにそれぞれ嵌合するように一体化し、複屈折素子１３４，１３５の櫛歯部分１３４ａ，１３５ａが複屈折素子１３４，１３５の切り欠き部分１３４ｂ，１３５ｂにそれぞれ嵌合するように一体化して、これらをファラデー回転子１３１の対向する面にそれぞれ貼り合わせた構造としても構わない。この場合、複屈折素子１３２の櫛歯部分１３２ａが複屈折素子１３４の櫛歯部分１３４ａに対向し、複屈折素子１３３の櫛歯部分１３３ａが複屈折素子１３５の櫛歯部分１３５ａに対向するように貼り合わせ、ビームスポットＳ１が複屈折素子１３２，１３４の櫛歯部分１３２ａ，１３４ａに位置し、ビームスポットＳ２が複屈折素子１３３，１３５の櫛歯部分１３３ａ，１３５ａに位置するように溝９３に挿入すれば、図３０に示す光アイソレータ素子１３０と同じ機能を実現することができる。光アイソレータ素子１３０を図３２に示す構造とすれば、複屈折素子１３２，１３３が１つの部品となり、複屈折素子１３４，１３５が１つの部品となることから、ファラデー回転子１３１への貼り合わせ工程を容易に行うことが可能となる。
【０１１２】
このように、本実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路９０においては、光サーキュレータ１２０が複数設けられ、各光サーキュレータ１２０に含まれる埋め込み型光導波路２０５〜２０８がスポットサイズ変換素子を含んでいることから、溝９３において生じる回折損失が大幅に削減される。したがって、小型化が可能であるという導波路埋め込み型の光回路の利点を活かしつつ、各光サーキュレータ１２０において発生する回折損失を低減することが可能となる。
【０１１３】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【０１１４】
例えば、上記各実施態様においては、埋め込み型光導波路の第１の光導波路部分に対応する領域にも光学樹脂層１０５が設けられているが、光学樹脂層１０５は第２の光導波路部分のクラッド（第２のクラッド）として機能することから、第１の光導波路部分に対応する部分においては光学樹脂層１０５を省略しても構わない。また、第２のクラッドとしても光学樹脂層１０５を用いる必要はなく、下部クラッド１０２及び上部クラッド１０３と屈折率が異なっている限り、他の材料を用いても構わない。
【０１１５】
また、上記実施態様においては、基板１１として石英系ガラスを用いたが、下部クラッド１０２に有効に光を閉じこめることができれば、基板１１としてはこれに限定されず、シリコン基板上に石英系ガラスの層を形成したものであってもかまわない。
【実施例１】
【０１１６】
上記埋め込み型光導波路２１に含まれるスポットサイズ変換素子、すなわち、基板１１、下部クラッド１０２−１、上部クラッド１０３−１、コア領域１０４−１及び光学樹脂層１０５−１のみからなるスポットサイズ変換素子を作製した。
【０１１７】
コア領域１０４−１（第１のコア）の材料としてはゲルマニウムを添加したシリカガラス（屈折率：ｎｉｃ＝１．４５５８）を用い、下部クラッド１０２−１及び上部クラッド１０３−１（第１のクラッド＝第２のコア）の材料としてはＢＰＳＧ（ボロンとリンを添加したシリカガラス、屈折率：ｎｉｃ＝１．４５０１）を用い、光学樹脂層１０５−１（第２のクラッド）の材料としては光学接着剤（屈折率：ｎｉｃ＝１．４４７３）を用いた。
【０１１８】
また、コア領域１０４−１（第１のコア）のサイズとしては、埋め込み型光導波路２１の第１の光導波路部分に対応する部分の長さを２００μｍ、第１の光導波路部分に対応する部分における高さ及び幅をいずれも７μｍに設定し、遷移導波路部分に対応するテーパ部分の長さｘ２を１０００μｍに設定し、テーパ部分の先端の幅ｘ１を０．４μｍに設定した。
【０１１９】
また、下部クラッド１０２−１及び上部クラッド１０３−１からなる積層体（第１のクラッド＝第２のコア）については、長さを２４００μｍ、高さを３５μｍ、幅を３４μｍに設定した。このうち、第１のコアであるコア領域１０４−１の高さ及び幅が一定に設定されている２００μｍの区間（第１の光導波路部分に対応する領域）については第１のクラッドとして機能し、コア領域１０４−１が存在しない１２００μｍの区間（第２の光導波路部分に対応する領域）については第２のコアとして機能する。また、コア領域１０４−１がテーパ形状となっている１０００μｍの区間（遷移導波路部分に対応する領域）については、第１のクラッドとしての機能から第２のコアとしての機能へと徐々に変化する。
【０１２０】
このような構造を有するスポットサイズ変換素子に対し、埋め込み型光導波路２１の第１の光導波路部分からスポットサイズが約１０μｍである光を入射し、第２の光導波路部分から出射する光の光電界モード分布を測定した。その結果、第２の光導波路部分から出射する光のスポットサイズは約２８μｍであり、２．８倍に拡大されていることが確認された。
【実施例２】
【０１２１】
図１に示す導波路埋め込み型光回路１０と同じ構造を有する実施例２の光アイソレータアレイを作製した。
【０１２２】
実施例２の光アイソレータアレイに含まれる各スポットサイズ変換素子は、実施例１のそれと全く同じ材料・サイズからなる。スポットサイズ変換素子を分断する溝については、幅を６００μｍに設定し、形成角度θｇを５°に設定した。また、溝に挿入した光アイソレータ素子としては、厚さ３７０μｍのビスマス置換希土類鉄ガーネットからなり波長１．５５μｍにおける回転角が４５°であるファラデー回転子の両面に、楔形の偏光ガラスからなる２つの偏光子が図１７に示すように貼り付けられた構成を有するものを用い、挿入角度θｆが０．６°となるように溝に挿入し、磁界を印加した。
【０１２３】
そして、一方の埋め込み型光導波路に波長１．５５μｍの光を伝搬させ、他方の埋め込み型光導波路に現れる光の強度を測定することにより、消光比及び挿入損失を算出した。その結果、消光比は２９ｄＢ、挿入損失は１．０ｄＢであり、非常に良好な特性が得られた。
【実施例３】
【０１２４】
実施例２の光アイソレータアレイに設けられた溝の幅を５００μｍ（形成角度θｇ＝５°）に設定した、実施例３の光アイソレータアレイを作製した。また、溝に挿入した光アイソレータ素子としては、厚さ３７０μｍのビスマス置換希土類鉄ガーネットからなり波長１．５５μｍにおける回転角が４５°であるファラデー回転子の両面に、ｘカット水晶板からなる厚さ４６μｍの複屈折素子が図１９に示すように貼り付けられた構成を有するものを用い、挿入角度θｆが０．６°となるように溝に挿入し、磁界を印加した。
【０１２５】
そして、一方の埋め込み型光導波路に波長１．５５μｍの光を伝搬させ、他方の埋め込み型光導波路に現れる光の強度を測定することにより、消光比及び挿入損失を算出した。その結果、消光比は２６ｄＢ、挿入損失は１．３ｄＢであり、消光比の偏波依存性は０．４ｄＢと非常に良好な特性が得られた。
【実施例４】
【０１２６】
上記導波路埋め込み型光回路９０と同じ構造を有する、実施例４の光サーキュレータアレイを作製した。
【０１２７】
実施例４の光アイソレータアレイに含まれる各スポットサイズ変換素子は、実施例１のそれと全く同じ材料・サイズからなる。スポットサイズ変換素子を分断する溝については、幅を５００μｍに設定し、形成角度θｇを５°に設定した。また、溝に挿入した光アイソレータ素子としては、厚さ３７０μｍのビスマス置換希土類鉄ガーネットからなり波長１．５５μｍにおける回転角が４５°であるファラデー回転子の両面に、ｘカット水晶板からなる厚さ４６μｍの複屈折素子が図３０に示すように貼り付けられた構成を有するものを用い、挿入角度θｆが０．６°となるように溝に挿入し、磁界を印加した。
【０１２８】
そして、図２６に示す埋め込み型光導波路２０５，２０６，２０１，２０２をそれぞれポートＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとした場合、入力ポートをＡとし出力ポートをＣとした場合の損失は２２．３ｄＢ、入力ポートをＡとし出力ポートをＤとした場合の損失は１．６ｄＢ、入力ポートをＤとし出力ポートをＡとした場合の損失は２０．４ｄＢ、入力ポートをＤとし出力ポートをＢとした場合の損失は１．８ｄＢであり、非常に良好な特性が得られた。
【０１２９】
また、比較のため、図２６に示す領域１００にスポットサイズ変換素子を用いることなく、埋め込み型光導波路２０３，２０４，２０７，２０８の全区間において、コア領域の高さ及び幅をいずれも７μｍに固定した比較例による光サーキュレータアレイを作製し、実施例４と同様の測定を行った。その結果、入力ポートをＡとし出力ポートをＤとした場合の損失が８．９ｄＢであり、実施例４の光サーキュレータアレイに比べて挿入損失が大きかった。これにより、スポットサイズ変換により回折損失が大幅に低減されていることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の好ましい実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路（光アイソレータアレイ）１０を示す図であり、（ａ）は略上面図、（ｂ）は略側面図である。
【図２】光アイソレータ素子３０の構造を示す略斜視図である。
【図３】図１に示す領域１００を抜き出して示す略斜視図である。
【図４】図１に示す領域１００を図３とは逆方向から見た略斜視図である。
【図５】図３に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】図３に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図７】コア領域１０４−１，１０４−２の先端部を拡大して示す略平面図である。
【図８】領域１００の端面部分における下部クラッド１０２−１，１０２−２及び上部クラッド１０３−１，１０３−２とコア領域１０４−１，１０４−２との位置関係を詳細に示す図である。
【図９】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１０】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１１】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１２】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１３】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１４】導波路埋め込み型光回路１０の製造過程における、領域１００の一状態を示す斜視図である。
【図１５】光アイソレータ素子３０が挿入された溝１３の状態を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１６】溝１３の形成角度θｇと光アイソレータ素子３０の挿入角度θｆとの好ましい関係を示すグラフである。
【図１７】溝１３に挿入可能な他の光アイソレータ素子５０の構造を示す略断面図である。
【図１８】光アイソレータ素子５０が挿入された溝１３の状態を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１９】溝１３に挿入可能なさらに他の光アイソレータ素子６０の構造を示す略斜視図である。
【図２０】（ａ）は複屈折素子６２〜６５の光学軸をそれぞれ９０°，０°，＋４５°，−４５°に設定して例を示し、（ｂ）は複屈折素子６２〜６５の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°，＋６７．５°，−２２．５°に設定した例を示す図である。
【図２１】溝１３に挿入可能なさらに他の光アイソレータ素子７０の構造を示す略斜視図である。
【図２２】（ａ）は複屈折素子７２〜７５の光学軸をそれぞれ９０°，０°，＋４５°，−４５°に設定して例を示し、（ｂ）は複屈折素子７２〜７５の光学軸をそれぞれ＋２２．５°，−６７．５°，＋６７．５°，−２２．５°に設定した例を示す図である。
【図２３】図１９に示す光アイソレータ素子６０を製造する方法の一例を示す工程図である。
【図２４】図２１に示す光アイソレータ素子７０を製造する方法の一例を示す工程図である。
【図２５】溝１３に挿入可能なさらに他の光アイソレータ素子８０の構造を示す略斜視図である。
【図２６】本発明の好ましい他の実施態様にかかる導波路埋め込み型光回路（光サーキュレータアレイ）９０を示す略上面図である。
【図２７】光アイソレータ素子１１０の構造を示す略斜視図である。
【図２８】溝９３に光アイソレータ素子１１０を挿入した状態における各サーキュレータ１２０内の光路を説明するための模式図である。
【図２９】（ａ）は変形例による光アイソレータ素子１１０が溝９３に挿入された状態を部分的に示す略斜視図であり、（ｂ）は変形例による光アイソレータ素子１１０を構成する複屈折素子１１２，１１３の構造を部分的に示す略斜視図である。
【図３０】溝９３に挿入可能な他の光アイソレータ素子１３０の構造を示す略斜視図である。
【図３１】溝９３に光アイソレータ素子１３０を挿入した状態における各サーキュレータ１２０内の光路を説明するための模式図である。
【図３２】（ａ）は変形例による光アイソレータ素子１３０が溝９３に挿入された状態を部分的に示す略斜視図であり、（ｂ）は変形例による光アイソレータ素子１３０を構成する複屈折素子１３２〜１３５の構造を部分的に示す略斜視図である。
【図３３】回折現象に起因する損失発生のメカニズムを説明するための図であり、（ａ）はコア径が小さい場合、（ｂ）とコア径が大きい場合を示している。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  導波路埋め込み型光回路（光アイソレータアレイ）
１１  基板
１２，９２  導波路層
１３，９３  溝
１４  光学接着剤
２１，２２，２０１〜２０８  埋め込み型光導波路
３０，５０，６０，７０，８０，１１０，１３０  光アイソレータ素子
３１，５１，６１，７１，８１，１１１，１３１  ファラデー回転子
３２，３３，５２，５３  偏光子
６１’，７１’  ファラデー回転子ウエーハ
６２〜６５，７２〜７５，８２〜８５，１１２，１１３，１３２〜１３５  複屈折素子
６９，７９  複屈折材料ウエーハ
９０  導波路埋め込み型光回路（光サーキュレータアレイ）
１００  スポットサイズ変換素子を含む領域
１０２  下部クラッド
１０３  上部クラッド
１０４  コア領域
１０５  光学樹脂層
１１２ａ，１１３ａ，１３２ａ，１３３ａ，１３４ａ，１３５ａ  櫛歯部分
１１２ｂ，１１３ｂ，１３２ｂ，１３３ｂ，１３４ｂ，１３５ｂ  切り欠き部分
１２０  光サーキュレータ
２１１，２１２  光分離結合部
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年11月21日(2003.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004170924.tif 000036
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
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