(57)【要約】【課題】導波路最小曲げ半径を小さくしなくても、アレイ導波路を配置する面積を小さくすることができるアレイ導波路回折格子を提供すること。【解決手段】アレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路１１、出力側単一モード導波路１２、入力側スラブ導波路１３、出力側スラブ導波路１４、入力側テーパー導波路１５、出力側テーパー導波路１６、曲げアレイ導波路（内側）１７、曲げアレイ導波路（外側）１８、及び反射構造１９からなる。アレイ導波路回折格子に入射した光は、導波路内の反射構造１９によって反射し、出力側の導波路を伝搬する。【選択図】図１
2005234245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光が入射する複数の第１単一モード導波路と、
該単一モード導波路からの出射光を入射する第１スラブ導波路と、
該スラブ導波路からの出射光を入射する複数のアレイ導波路と、
該アレイ導波路内に存在する反射構造と
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子。
【請求項２】
各前記反射構造の形状が同一であることを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項３】
前記反射構造は、
入力光が入射する第２単一モード導波路と、
該第２単一モード導波路からの出射光を入射する第２スラブ導波路と、
該第２スラブ導波路内の楕円型金属反射面と、
該楕円型金属反射面からの出射光を入射する第３単一モード導波路と
を有することを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項４】
前記反射構造は、
入力光が入射する第４単一モード導波路と、
該第４単一モード導波路からの出射光を入射する第３スラブ導波路と、
該第３スラブ導波路内の放物線型金属反射面と、
該放物線型金属反射面からの出射光を入射する第４スラブ導波路と
を有することを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項５】
前記反射構造は、各アレイ導波路内に複数存在することを特徴とする請求項１記載のアレイ導波路回折格子。
【請求項６】
前記反射構造は、各アレイ導波路内に６つ以上存在することを特徴とする請求項５記載のアレイ導波路回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ導波路回折格子に関わり、特に、小さな面積にアレイ導波路を配置して全体を小型化したアレイ導波路回折格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、図１０に示すように曲げ導波路２０７、２０８を利用したアレイ導波路が導波路型回折格子に用いられている（例えば、特許文献１参照）。この場合、隣接する各アレイ導波路間の光路長差を一定にしている。
【特許文献１】特開２００２−１７４７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、曲げ導波路２０７、２０８の曲げ半径は、曲げ損失を考慮して決定され、最小の曲げ半径Ｒminは導波路のコアとクラッドの屈折率差(Δ)に依存する。Δ＝０.３〜０.７５％でＲmin＝２５〜５ｍｍ程度であるため、アレイ導波路回折格子の寸法は大きくなってしまう。寸法の大きいアレイ導波路回折格子は、１枚の基板からの作製枚数を制限するため、コスト削減の妨げになる。さらに、アレイ導波路部の寸法が大きい場合、導波路の屈折率の不均一性を受ける。これは、アレイ導波路間の光路長差のずれの原因となり、導波路型回折格子の性能を劣化させる。これらの問題を解決するため、Δが大きい導波路（＝１.５〜２.０％）を利用して、導波路最小曲げ半径を小さくする方法が用いられている。この場合、アレイ導波路の寸法は、小さくなるが、接続する光ファイバとのスポット形状の相違から結合損失が大きくなってしまう。そのため、スポットサイズ変換器を挿入する必要がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑み、導波路最小曲げ半径を小さくしなくても、アレイ導波路を配置する面積を小さくすることができるアレイ導波路回折格子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のアレイ導波路回折格子は、入力光が入射する複数の第１単一モード導波路と、該単一モード導波路からの出射光を入射する第１スラブ導波路と、該スラブ導波路からの出射光を入射する複数のアレイ導波路と、該アレイ導波路内に存在する反射構造とを備える。
【０００６】
また、各前記反射構造の形状が同一であることで、１つの反射構造を設計及び製造するだけで済むので、設計及び製造が簡易になる。
【０００７】
また、前記反射構造は、入力光が入射する第２単一モード導波路と、該第２単一モード導波路からの出射光を入射する第２スラブ導波路と、該第２スラブ導波路内の楕円型金属反射面と、該楕円型金属反射面からの出射光を入射する第３単一モード導波路とを有することで、レンズ構造がなくても光の分散を抑制することができる。
【０００８】
また、前記反射構造は、入力光が入射する第４単一モード導波路と、該第４単一モード導波路からの出射光を入射する第３スラブ導波路と、該第３スラブ導波路内の放物線型金属反射面と、該放物線型金属反射面からの出射光を入射する第４スラブ導波路とを有することで、やはりレンズ構造がなくても光の分散を抑制することができる。
【０００９】
また、前記反射構造は、各アレイ導波路内に複数存在することで、曲げ導波路を使わなくても光路を密に配置することができる。
【００１０】
また、前記反射構造は、各アレイ導波路内に６つ以上存在することで、縦及び横の両方とも小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アレイ導波路部の小面積化が実現し、アレイ導波路回折格子の小型化や屈折率の不均一性の影響の抑制につながる。これにより、１枚の基板上での作製枚数を増やすことが可能になり、低コスト化と共に性能の安定化が望める。さらに、この形状は、光ファイバとの結合損失が小さい小さな屈折率差を持つ導波路で実現可能であるため、スポットサイズ変換器が不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路１１、出力側単一モード導波路１２、入力側スラブ導波路１３、出力側スラブ導波路１４、入力側テーパー導波路１５、出力側テーパー導波路１６、曲げアレイ導波路（内側）１７、曲げアレイ導波路（外側）１８、及び反射構造１９からなる。本実施の形態のアレイ導波路回折格子に入射した光は、導波路内の反射構造１９によって反射し、出力側の導波路を伝搬する。
【００１４】
図２は、本実施の形態におけるテーパー導波路の構成を拡大して示す図である。本実施の形態のテーパー導波路１５は、直線導波路１５１及び曲げ導波路１５２からなる。曲げアレイ導波路１７、１８への入射を低損失に実現するため、テーパーの直線導波路１５１を利用し、シングルモード導波路幅になった所から、曲げ導波路１５２を利用し、各曲げアレイ導波路１７、１８を平行にする。
【００１５】
図３は、本実施の形態の設計に必要な各種パラメータを示す図である。入力側スラブ導波路１３の長さをｆ、直線導波路１５１の長さをｔ、そして、それらの最大広がり角をθとすると、各直線導波路１５１の終端の座標（ｘi,ｙi）、曲げ導波路１５２の終端の座標（ｘai,ｙai）、曲げ導波路１５２の曲げ半径Ｒiは、これらの記号を用いて表せる。ここで、アレイ導波路の本数が偶数の場合（２ｎ）と奇数の場合（２ｎ＋１）に分けて検討する必要がある。
【００１６】
（１）偶数の場合
Ｙ座標が正の領域では、ｎ本のアレイ導波路が存在する。入力側スラブ導波路１３における各アレイ導波路の広がり角θiは、
θi＝(ｉ−１／２)Δθ
となる。ｉはｉ本目のアレイ導波路を示し（ｉ＝１,２,…,ｎ）、Δθは各アレイ導波路間の広がり角の差であり、以下の式で示される。
Δθ＝２θ／(２ｎ−１)
以上より、（ｘi,ｙi）は、
ｘi＝(ｆ＋ｔ)cosθi
ｙi＝(ｆ＋ｔ)sinθi
となる。
【００１７】
つぎに、すべてのアレイ導波路を平行にすることを考える。異なる曲げ半径の曲げ導波路１５２を使うことになり、端に存在するｎ番目のアレイ導波路の曲げ半径Ｒminが最小になる。Ｒminを使って、点（ｘn,ｙn）から伸びた曲げ導波路の接線がＸ軸と平行になる点（ｘan,ｙan）を導出する。（ｘan,ｙan）は、以下のようになる。
ｘan＝ｘn＋Ｒmin sinθn
ｙan＝ｙn＋Ｒmin(１−cosθn)
各アレイ導波路の間隔ｄは均一になる必要があるので、
ｄ＝ｙan／(ｎ−１／２)
と表せる。これにより、各アレイ導波路の点ｙaiは簡単に求まる。一方、ｘaiは各曲げ導波路１５２の曲げ半径Ｒiによって決まる。曲げ導波路１５２の始点と終点のｙ座標が求まっているため、Ｒiは
Ｒi＝(ｙai−ｙi)／(１−cosθi)
と表せる。よって、ｘai、ｙaiはそれぞれ
ｘai＝ｘi＋Ｒi sinθi
ｙai＝ｄ(ｉ−１／２)
となる。各アレイ導波路は、一様な間隔ｄでｘ軸に平行になったが、ｘaiの値がそれぞれ異なる。ｘa1＞ｘa2＞…＞ｘanの関係が成り立っているため、その他のアレイ導波路の端面をｘa1にまで延長する。Ｙ座標が負の領域のアレイ導波路は、これらのアレイ導波路を反転させることで出来上がる。以上の方法で、図２に示す入力側テーパー導波路１５が設計される。
【００１８】
（２）奇数の場合
Ｙ座標が正の領域では、ｎ本のアレイ導波路が存在する。そして、Ｘ軸上にも導波路が存在するので、ｉ＝０,１,…,ｎと仮定する。偶数の時との主な違いは、各アレイ導波路の広がり角θi、各アレイ導波路の間隔ｄとｙaiにある。以下に各パラメータを示す。
θi＝ｉΔθ
ｄ＝ｙan／ｎ
ｙai＝ｉｄ
ただし、Δθはθ／ｎである。その他のパラメータの定義は、（１）と同様である。
【００１９】
つぎに、反射構造１９及び曲げアレイ導波路１７、１８の設計法を示す。すべての曲げアレイ導波路１７、１８の起点のＸ座標は等しくｘaiであり、Ｙ座標は間隔ｄだけ離れている。さらに、各アレイ導波路での反射構造１９は等しいため、反射構造１９への入射角はすべて等しいと仮定できる。
【００２０】
図４は、本実施の形態における曲げアレイ導波路の曲げ半径の導出法を説明する図である。間隔ｄだけ離れている各曲げアレイ導波路１７、１８の始点から、反射構造１９への入射角が等しくなるための曲げアレイ導波路の曲げ半径の導出法を初めに示す。点（ｘa1,ｙai）と点（ｘci,ｙci）間を結ぶ曲げ導波路の曲げ半径をＲaiとする。ただし、ｉはアレイ導波路本数で決定され、偶数の場合１〜２ｎ、奇数の場合１〜（２ｎ＋１）である。
アレイ導波路の寸法を最小にするとき、Ｒa1=Ｒminとなるので、中心角θaが決定される。反射構造が等しいため、点（ｘci,ｙci）での接線の傾きは、すべて等しい。かつ、ｙciも全てのｉで等しい。これらの条件の基、図４より、以下の２式が得られる。
Ｒai+1＝ｄ＋ｄ1＋Ｒai
Ｒai cosθa＝Ｒai+1 cosθa−(Ｒai+1−Ｒai−ｄ)
この連立方程式を解くと、Ｒai+1は
Ｒai+1＝｛Ｒai(θa−１)−ｄ｝／(cosθa−１)
となる。Ｒa1＝Ｒminが初期条件として与えられるため、各曲げ導波路の曲げ半径が求まる。
【００２１】
図５は、本実施の形態における光路長の調節法を説明する図である。各アレイ導波路間では、アレイ導波路回折格子の特性を得るため、光路長差ΔＬが設けられている。反射構造を有するアレイ導波路では、入射側導波路と反射側導波路間の形状が等しいため、片側で（ΔＬ／２）分の光路長差を与えることになる。各アレイ導波路部分の曲げ導波路内での光路長差は、通常ΔＬ／２以下であるため、直線導波路１８１を付加して、光路長差をあわせる。この時、直線導波路１８１の長さは、直線導波路１５１の終端から曲げアレイ導波路１８の始端までの光路長差を考慮して決定される。最終的な構造を図５に示す。
【００２２】
図６は、本実施の形態における反射構造の構成を示す図である。反射構造１９は、入出力単一モード導波路２１（曲げ導波路と直線導波路で構成）、スラブ導波路２２、及び楕円型金属反射面２３で構成されている。楕円型金属反射面２３の楕円の焦点２４は入出力単一モード導波路２１内に位置させる。これは、最も小さい反射構造１９の構成である。スポット径が無視できる焦点距離ｆが数ｍｍ以上の系では、レンズないしミラーから、光軸上で２ｆ離れた対称の位置でスポットがスポットに結像するが、焦点距離が短くなるにつれて互いに結像するスポット位置が２ｆより短くなる。ある焦点距離ｆminにおいて、結像する位置がｆに等しくなり、それ以上に焦点距離を短くすると互いに結像する点が存在しない。本構成では、単一モード導波路２１端からミラー反射点までの距離をｆminとしている。本構成では、最小の反射構造１９を利用することにしているが、ｆ＞ｆminであるような焦点距離のミラーを用いることも可能である。
【００２３】
図７(a)は、本発明の第２実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路３１、出力側単一モード導波路３２、入力側スラブ導波路３３、出力側スラブ導波路３４、入力側テーパー導波路３５、出力側テーパー導波路３６、入力側アレイ導波路３７、出力側アレイ導波路３８、第１反射構造３９、第２反射構造４０、及び直線導波路４１からなる。直線導波路４１は、第１、第２反射構造３９、４０をつなぐ。
【００２４】
第１反射構造３９と第２反射構造４０は互いに左右を反転した構造を有し、図７(b)に第２反射構造４０の構成を拡大して示す。第２反射構造４０は、入出力単一モード導波路５１、スラブ導波路５２、及び楕円型金属反射面５３によって構成されており、入出力単一モード導波路５１はお互いに垂直な位置にある。楕円型金属反射面５３の楕円の焦点５４は入出力単一モード導波路５１内に位置させる。
【００２５】
本実施の形態の特徴は、９０度曲げの反射構造を２つ利用することにより、第１実施の形態よりも更に小型なアレイ導波路回折格子が実現できるところにある。入力側、出力側テーパー導波路３５、３６までの設計は、第１実施の形態と同様である。９０度曲げの第１、第２反射構造３９、４０は、各アレイ導波路で同一であるため、直線の入力側、出力側アレイ導波路３７、３８、及び直線導波路４１の長さの違いによって一定の光路長差ΔＬを設ける。入力側、出力側テーパー導波路３５、３６端でのアレイ導波路間隔はｄであるので、各曲げ構造を結ぶ直線導波路４１の長さはＭi+1＝Ｍi＋２ｄで表せられる。ここで、ｉ＝１,２,…,ｎである。アレイ導波路間隔ｄは数十μｍ程度であるため、各アレイ導波路間の光路差は、主に、入力側、出力側アレイ導波路３７、３８で与えられる。入力側、出力側アレイ導波路３７、３８の長さは等しくＬiとおくと、以下の式で求まる。
Ｌi+1＝Ｌi＋(ΔＬ−２ｄ)／２
ただし、ここでも入力側、出力側テーパー導波路３５、３６を設計する際に生じた各アレイ導波路間の光路差を最終的に考慮し、Ｌiの微調整が必要である。
【００２６】
図８(a)は、本発明の第３実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路６１、出力側単一モード導波路６２、入力側スラブ導波路６３、出力側スラブ導波路６４、入力側テーパー導波路６５、出力側テーパー導波路６６、入力側アレイ導波路６７、出力側アレイ導波路６８、第３反射構造６９、第４反射構造７０、及びスラブ導波路７１からなる。本実施の形態と第２実施の形態との相違点は導波路内の第３、第４反射構造６９、７０及び第３、第４反射構造６９、７０をつなぐスラブ導波路７１にある。第３反射構造６９と第４反射構造７０は互いに左右を反転した構造を有し、図８(b)に第４反射構造７０の構成を拡大して示す。第４反射構造７０は、１つの単一モード導波路８１、スラブ導波路８２、スラブ導波路８２内に構成される放物線型金属反射面８３によって構成される。放物線の焦点８４から出た光は、放物面で反射後必ず軸（放物線の焦点と頂点を結ぶ線）と平行になるという原理を利用している。そこで、図８(a)では、第３反射構造６９で平行になった光をスラブ導波路７１内に伝搬させ、第３反射構造６９と同形状の第４反射構造７０で光を出力側アレイ導波路６８に集光し、１８０度の曲げを実現している。本実施の形態は第２実施の形態と同様に２つの反射構造を有するため、第１実施の形態よりも小型になることが期待できる。
【００２７】
図９は、本発明の第４実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路９１、出力側単一モード導波路９２、入力側スラブ導波路９３、出力側スラブ導波路９４、入力側テーパー導波路９５、出力側テーパー導波路９６、入力側アレイ導波路９７、出力側アレイ導波路９８、及び１８０度曲げ構造９９からなる。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、第２、第３実施の形態で示した１８０度曲げの構造を３セット具備する。第２、第３実施の形態では、従来のアレイ導波路回折格子に比べ、横の幅が縮小されたため、細長な形状になっていた。本実施の形態では、１８０度曲げ構造９９を３セット利用することで、アレイ導波路回折格子の縦横のサイズをそれぞれ縮小できるようになる。図９に示す小型アレイ導波路回折格子は、９０度曲げを２回利用した１８０度曲げ構造９９を３回利用している。すなわち、９０度曲げの反射構造を６つ利用している。各アレイ導波路の向きを平行にする箇所までの設計は第１〜第３実施の形態と同様である。各アレイ導波路間の光路長差ΔＬは、主に直線の入力側、出力側アレイ導波路９７、９８で与えられている。更に同様の考え方に従って１８０度曲げ構造９９を３セットより多くすることもできる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００２９】
上記実施の形態では、二つのスラブ導波路の光軸が平行である場合について説明したが、平行でない場合にも適用可能であることは言うまでもない。
【００３０】
また、曲げ角が直角でない反射構造の構成が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態におけるテーパー導波路の構成を拡大して示す図である。
【図３】本実施の形態の設計に必要な各種パラメータを示す図である。
【図４】本実施の形態における曲げアレイ導波路の曲げ半径の導出法を説明する図である。
【図５】本実施の形態における光路長の調節法を説明する図である。
【図６】本実施の形態における反射構造の構成を示す図である。
【図７】本発明の第２実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図９】本発明の第４実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図１０】従来のアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  入力側単一モード導波路
１２  出力側単一モード導波路
１３  入力側スラブ導波路
１４  出力側スラブ導波路
１５  入力側テーパー導波路
１６  出力側テーパー導波路
１７、１８  曲げアレイ導波路
１９  反射構造
２１  入出力単一モード導波路
２２  スラブ導波路
２３  楕円型金属反射面
２４  焦点
３１  入力側単一モード導波路
３２  出力側単一モード導波路
３３  入力側スラブ導波路
３４  出力側スラブ導波路
３５  入力側テーパー導波路
３６  出力側テーパー導波路
３７  入力側アレイ導波路
３８  出力側アレイ導波路
３９  第１反射構造
４０  第２反射構造
４１  直線導波路
５１  入出力単一モード導波路
５２  スラブ導波路
５３  楕円型金属反射面
５４  焦点
６１  入力側単一モード導波路
６２  出力側単一モード導波路
６３  入力側スラブ導波路
６４  出力側スラブ導波路
６５  入力側テーパー導波路
６６  出力側テーパー導波路
６７  入力側アレイ導波路
６８  出力側アレイ導波路
６９  第３反射構造
７０  第４反射構造
７１  スラブ導波路
８１  単一モード導波路
８２  スラブ導波路
８３  放物線型金属反射面
８４  焦点
９１  入力側単一モード導波路
９２  出力側単一モード導波路
９３  入力側スラブ導波路
９４  出力側スラブ導波路
９５  入力側テーパー導波路
９６  出力側テーパー導波路
９７  入力側アレイ導波路
９８  出力側アレイ導波路
９９  １８０度曲げ構造
１５１  直線導波路
１５２  曲げ導波路
１８１  直線導波路
２０１  入力側単一モード導波路
２０２  出力側単一モード導波路
２０３  入力側スラブ導波路
２０４  出力側スラブ導波路
２０５  入力側テーパー導波路
２０６  出力側テーパー導波路
２０７、２０８  曲げ導波路
ｄ  アレイ導波路間隔
【図１】
2005234245.tif 000003
【図２】
2005234245.tif 000004
【図３】
2005234245.tif 000005
【図４】
2005234245.tif 000006
【図５】
2005234245.tif 000007
【図６】
2005234245.tif 000008
【図７】
2005234245.tif 000009
【図８】
2005234245.tif 000010
【図９】
2005234245.tif 000011
【図１０】
2005234245.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光が入射する複数の入力側単一モード導波路と、
該入力側単一モード導波路からの出射光を入射する入力側スラブ導波路と、
該入力側スラブ導波路からの出射光を入射する複数のアレイ導波路と、
各該アレイ導波路内に６つ存在し光路を本アレイ導波路回折格子の長手方向に２往復させる９０度曲げ反射構造と、
前記アレイ導波路からの出射光を入射する出力側スラブ導波路と、
該出力側スラブ導波路からの出射光を入射して出力光を出射する複数の出力側単一モード導波路と
を備えることを特徴とするアレイ導波路回折格子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明のアレイ導波路回折格子は、入力光が入射する複数の入力側単一モード導波路と、該入力側単一モード導波路からの出射光を入射する入力側スラブ導波路と、該入力側スラブ導波路からの出射光を入射する複数のアレイ導波路と、各該アレイ導波路内に６つ存在し光路を本アレイ導波路回折格子の長手方向に２往復させる９０度曲げ反射構造と、前記アレイ導波路からの出射光を入射する出力側スラブ導波路と、該出力側スラブ導波路からの出射光を入射して出力光を出射する複数の出力側単一モード導波路とを備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明によれば、アレイ導波路部の小面積化が実現すると共に縦及び横の両方とも小さくすることができ、アレイ導波路回折格子の小型化や屈折率の不均一性の影響の抑制につながる。これにより、１枚の基板上での作製枚数を増やすことが可能になり、低コスト化と共に性能の安定化が望める。さらに、この形状は、光ファイバとの結合損失が小さい小さな屈折率差を持つ導波路で実現可能であるため、スポットサイズ変換器が不要になる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図１は、本発明に関連する第１実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路１１、出力側単一モード導波路１２、入力側スラブ導波路１３、出力側スラブ導波路１４、入力側テーパー導波路１５、出力側テーパー導波路１６、曲げアレイ導波路（内側）１７、曲げアレイ導波路（外側）１８、及び反射構造１９からなる。本実施の形態のアレイ導波路回折格子に入射した光は、導波路内の反射構造１９によって反射し、出力側の導波路を伝搬する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
図７(a)は、本発明に関連する第２実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路３１、出力側単一モード導波路３２、入力側スラブ導波路３３、出力側スラブ導波路３４、入力側テーパー導波路３５、出力側テーパー導波路３６、入力側アレイ導波路３７、出力側アレイ導波路３８、第１反射構造３９、第２反射構造４０、及び直線導波路４１からなる。直線導波路４１は、第１、第２反射構造３９、４０をつなぐ。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図８(a)は、本発明に関連する第３実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路６１、出力側単一モード導波路６２、入力側スラブ導波路６３、出力側スラブ導波路６４、入力側テーパー導波路６５、出力側テーパー導波路６６、入力側アレイ導波路６７、出力側アレイ導波路６８、第３反射構造６９、第４反射構造７０、及びスラブ導波路７１からなる。本実施の形態と第２実施の形態との相違点は導波路内の第３、第４反射構造６９、７０及び第３、第４反射構造６９、７０をつなぐスラブ導波路７１にある。第３反射構造６９と第４反射構造７０は互いに左右を反転した構造を有し、図８(b)に第４反射構造７０の構成を拡大して示す。第４反射構造７０は、１つの単一モード導波路８１、スラブ導波路８２、スラブ導波路８２内に構成される放物線型金属反射面８３によって構成される。放物線の焦点８４から出た光は、放物面で反射後必ず軸（放物線の焦点と頂点を結ぶ線）と平行になるという原理を利用している。そこで、図８(a)では、第３反射構造６９で平行になった光をスラブ導波路７１内に伝搬させ、第３反射構造６９と同形状の第４反射構造７０で光を出力側アレイ導波路６８に集光し、１８０度の曲げを実現している。本実施の形態は第２実施の形態と同様に２つの反射構造を有するため、第１実施の形態よりも小型になることが期待できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図９は、本発明に係る第４実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、入力側単一モード導波路９１、出力側単一モード導波路９２、入力側スラブ導波路９３、出力側スラブ導波路９４、入力側テーパー導波路９５、出力側テーパー導波路９６、入力側アレイ導波路９７、出力側アレイ導波路９８、及び１８０度曲げ構造９９からなる。本実施の形態のアレイ導波路回折格子は、第２、第３実施の形態で示した１８０度曲げの構造を３セット具備する。第２、第３実施の形態では、従来のアレイ導波路回折格子に比べ、横の幅が縮小されたため、細長な形状になっていた。本実施の形態では、１８０度曲げ構造９９を３セット利用することで、アレイ導波路回折格子の縦横のサイズをそれぞれ縮小できるようになる。図９に示す小型アレイ導波路回折格子は、９０度曲げを２回利用した１８０度曲げ構造９９を３回利用している。すなわち、９０度曲げの反射構造を６つ利用している。各アレイ導波路の向きを平行にする箇所までの設計は第１〜第３実施の形態と同様である。各アレイ導波路間の光路長差ΔＬは、主に直線の入力側、出力側アレイ導波路９７、９８で与えられている。このように、光路を本アレイ導波路回折格子の長手方向に２往復させる構造とすることによって、アレイ導波路部の縦及び横の両方とも小さくすることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
【図１】本発明に関連する第１実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図２】本実施の形態におけるテーパー導波路の構成を拡大して示す図である。
【図３】本実施の形態の設計に必要な各種パラメータを示す図である。
【図４】本実施の形態における曲げアレイ導波路の曲げ半径の導出法を説明する図である。
【図５】本実施の形態における光路長の調節法を説明する図である。
【図６】本実施の形態における反射構造の構成を示す図である。
【図７】本発明に関連する第２実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図８】本発明に関連する第３実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図９】本発明に係る第４実施の形態によるアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。
【図１０】従来のアレイ導波路回折格子の構成を示す図である。