(57)【要約】集積光偏光スプリッターが一対の導波路要素を含み、第１の導波路要素が水平向きを有し、第２の導波路要素が、垂直向きを有し、複数の導波路コア層から形成される。第１の導波路要素と第２の導波路要素は、構造の一端で交差またはほぼ交差し、構造の他端では離隔され、要素間での遷移が断熱的になる。導波路要素は、ＴＥ成分とＴＭ成分の両方を有する光信号を受信する。ＴＥ成分は水平向き導波路要素に沿って伝播し、ＴＭ成分は垂直向き導波路要素に沿って伝播する。
2006505016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＥおよびＴＭ成分を有する光信号を入力する入力導波路要素と、
複数のコア層を含み、前記入力導波路要素に結合され、前記光信号の前記ＴＭ成分を伝播させる垂直向き導波路要素と、
前記入力導波路要素に結合され、前記光信号の前記ＴＥ成分を伝播させる水平向き導波路要素と、
を備える集積光偏光スプリッター。
【請求項２】
前記垂直向き導波路要素と前記水平向き導波路要素は、垂直向き導波路セクションと水平向き導波路セクションの分離の前に交差またはほぼ交差する、請求項１に記載の集積光偏光スプリッター。
【請求項３】
前記コア層は２つのコア層を備える、請求項１に記載の集積光偏光スプリッター。
【請求項４】
前記コア層は３つの層を備える、請求項１に記載の集積光偏光スプリッター。
【請求項５】
ＴＥおよびＴＭ成分を有する光信号を入力する入力導波路要素を提供するステップと、
前記入力導波路要素に結合され、前記光信号の前記ＴＭ成分を伝播させる垂直向き導波路要素であって、複数のコア層を含む垂直向き導波路要素を形成するステップと、
前記入力導波路要素に結合され、前記光信号の前記ＴＥ成分を伝播させる水平向き導波路要素を形成するステップと、
を含む集積光偏光スプリッターを形成する方法。
【請求項６】
前記垂直向き導波路要素と前記水平向き導波路要素は、垂直向き構成要素と水平向き構成要素の分離の前に交差またはほぼ交差する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コア層は２つの層を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記コア層は３つの層を備える、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
一対の導波路要素を備える光導波路スプリッターであって、第１の導波路要素が水平向きを有し、第２の導波路要素が垂直向きを有し、複数の導波路コア層から形成され、前記第１の導波路要素と第２の導波路要素が、構造の一端で交差またはほぼ交差し、構造の他端では離隔され、要素間での遷移が断熱的になっており、
前記導波路要素は、ＴＥ成分とＴＭ成分の両方を有する光信号を受信し、前記ＴＥ成分が水平向き導波路要素に沿って伝播し、前記ＴＭ成分が垂直向き導波路に沿って伝播する、光導波路スプリッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照として本明細書に全体を組み込む２００２年１０月３０日出願の仮特許出願第６０／４２２４１３号、および２００３年６月１６日出願の仮特許出願第６０／４７８７６７号からの優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、集積光偏光スプリッターの分野に関し、特に、水平向き導波路と垂直向き導波路の交差またはほぼ交差したものに基づく集積光偏光スプリッターに関する。
【背景技術】
【０００３】
ファイバ光通信が普及するにつれて、より複雑な光信号処理への要求が絶えず高まっている。集積光学デバイスがチップ上で多くの光学的機能の集積化を可能にするため、集積光学手法は、より複雑な光信号処理への要求を満たすように思われる。しかし、機能性を改善し、機能当たりの費用を低減するためには、チップ上の構成要素の密度を高めなければならない。
【０００４】
所与の波長に関して、誘電体導波路内でのモードの閉じ込めは、コアとクラッドの屈折率のコントラストによって決定され、コントラストが大きければそれだけ閉じ込めが厳しくなる。より厳しい閉じ込めの結果、導波路をより近接させて充填することができ、より鋭い湾曲のまわりで実質的な放射損失なしで光を誘導することができる。これらは、デバイス密度に影響を与える２つの最も重要なパラメータであるため、一般に、屈折率コントラストが大きければそれだけデバイス密度が高くなると言うことができる。しかし、屈折率コントラストが大きくなると、導波路内を伝播するＴＥ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ）モードとＴＭ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ）モードが異なる特性を示し始める。正方形導波路の直線部では、ＴＥモードとＴＭモードが同じ速度で伝播するが、湾曲部では、ＴＥモードとＴＭモードが実質的に異なる速度で伝播する。さらに、一対の正方形高屈折率コントラスト（ＨＩＣ）導波路が結合されるとき、ＴＥモードとＴＭモードが異なる速度で結合する傾向がある。ほとんどの集積光学構成要素は、伝播速度と導波路間での結合との両方の影響を受けやすく、これらの影響により、性能が偏光に依存するようになり、その結果、電気通信の用途で使用される標準的なシングルモードファイバから発するランダムな偏光状態に適合しなくなる。
【０００５】
これらの影響を補償する１つの方法は、長方形の導波路幾何形状を使用し、導波路の縦横比を変えて、湾曲部の周りでの伝播の自然な相違を補償し、かつ／または導波路間での結合を均一化するものである。しかし、特定のデバイスに関してはこの様式でこれらの影響の一方または他方を補償することができるが、屈折率コントラストが高まるにつれて、チップ上のすべてのデバイスに適用できる様式で両方を同時に補償することは不可能でないにせよ難しくなる。
【０００６】
ＨＩＣ集積光学系の偏光感受性を克服するための別の手法は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）を用いてシングルモード（ＳＭ）ファイバから発するランダムな入力偏光を分割し、出力を偏光保持（ＰＭ）ファイバに結合し、これらのＰＭファイバの１つを９０度ねじって、集積光チップ上で別個の経路に２つのファイバを結合するものである。これらの経路それぞれで、同一の構造を使用して、２つの成分を独立して処理する。出力で、これらの成分は、別のＰＭファイバの対に結合し、前にねじられていない経路のＰＭファイバをねじり、ＳＭファイバ出力を有する別のＰＢＳに両方のファイバを結合することによって再結合される。一般に「偏波ダイバーシティ」法と呼ばれるそのような手法は、実現可能であるが、バルク光学系で実施する際にはやはり複雑である。ＰＭファイバの位置合わせは難しく、高い費用がかかる。また、信号強度を保存するために、経路長を、ビット長の少なくとも１０分の１範囲内に合致させなければならない（すなわち、屈折率を１．５と仮定すると、１０Ｇｂ／ｓの信号に関して約２ｍｍ、４０Ｇｂ／ｓの信号に関して約０．５ｍｍ）。
【０００７】
より良い手法は、ＰＢＳのスプリッティング機能と、ねじられたＰＭファイバの回転機能とを集積光チップ上に集積化するものである。そうすることにより、ＰＭファイバを位置合わせする必要がなくなり、リソグラフィによって経路長を簡単に合致させることができる。
【０００８】
いくつかの集積光偏光スプリッターおよび回転器（または変換器）が提案されている。しかし、現在提案されているデバイスのほとんどが、一対の導波路モードの結合に依拠している。一般に、結合されたモードに基づくデバイスは、構造内を伝播するスーパーモードの分散の相違による波長感受性を示す。さらに、そのような手法は、製造誤コントラストの影響を非常に受けやすい。導波路幾何形状または離隔距離のわずかな変化でさえ、デバイス性能に大きな影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
偏光スプリッターまたは回転器を形成するためのより良い方法は、モード展開の原理を使用することである。導波路幾何形状を徐々に（または断熱的に）変化させることによって、導波路内のモードを調整し、偏光状態を分離または回転させることができる。そのような手法では、モードがパワーを交換しないことだけが必要であり、これは、導波路の適切な設計および構造のゆっくりした展開によって保証することができる。モード結合の防止は比較的緩い要件であるので、モード展開に基づくデバイスは、波長非反応性になり、製造許容性があるものになる傾向がある。モード展開に基づく偏光スプリッターを形成することができることはすでに提案され、実証されているが、この手法は、多数の導波路材料を必要とするという欠点を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一般に、本発明の目的は、モード展開の原理に基づく集積光学デバイスを用いて偏光状態を分割することである。
本発明のさらなる目的は、逆に動作するときに、デバイスが偏光コンバイナーとして機能することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、デバイスを、波長非反応性であり、製造誤差に許容性があるものにし、構成に単一材料システムのみを必要とすることである。
本発明のこれらおよびその他の目的は、以下の詳細な説明および添付図面から当業者に明らかになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、集積光偏光スプリッターが提供される。偏光スプリッターは、ＴＥおよびＴＭ成分を有する光信号を入力する入力導波路要素を含む。複数のコア層を含む垂直向き導波路要素が、入力導波路要素に結合され、光信号のＴＭ成分を伝播させる。水平向き導波路要素が、入力導波路要素に結合され、光信号のＴＥ成分を伝播させる。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、集積光偏光スプリッターを形成する方法が提供される。この方法は、ＴＥおよびＴＭ成分を有する光信号を入力する入力導波路要素を提供するステップを含む。さらに、この方法は、入力導波路要素に結合され、光信号のＴＭ成分を伝播させる垂直向き導波路要素を形成するステップを含む。垂直向き導波路要素は、複数のコア層を含む。さらに、この方法は、入力導波路要素に結合され、光信号のＴＥ成分を伝播させる水平向き導波路要素を形成するステップを含む。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、集積光偏光スプリッターが提供される。この集積光偏光スプリッターは、一対の導波路要素を含み、第１の導波路要素が水平向きを有し、第２の導波路要素が、垂直向きを有し、複数の導波路コア層から形成される。第１の導波路要素と第２の導波路要素は、構造の一端で交差またはほぼ交差し、構造の他端では離隔され、それにより遷移が断熱的になる。導波路要素は、ＴＥ成分とＴＭ成分の両方を有する光信号を受信する。ＴＥ成分は、水平向き導波路要素に沿って伝播し、ＴＭ成分は、垂直向き導波路要素に沿って伝播する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の偏光スプリッターは、一対の導波路の交差またはほぼ交差したものによって構成されている。導波路が最も近接した区域がスプリッター入力であり、導波路が最も離れた区域がスプリッター出力である。デバイスが偏光状態を効果的に分離するためには、デバイス入力における合成構造の基本ＴＥ（または擬似ＴＥ）モードが、導波路の一方（ＴＥ導波路と呼ぶ）の基本モードに展開しなければならず、基本ＴＭ（または擬似ＴＭ）モードが、もう一方の導波路（ＴＭ導波路と呼ぶ）の基本モードに展開しなければならない。これが生じるためには、ＴＭ導波路のＴＭモードは、ＴＥ導波路のＴＭモードよりも強く導波されなければならない（より高い実効屈折率を有さなければならない）。同様に、ＴＥ導波路のＴＥモードは、ＴＭ導波路のＴＥモードよりも強く導波されなければならない。
【００１６】
導波路の展開は、システム内でのモード間の結合を誘発するモード構造に対する摂動として働き、展開が速ければそれだけ結合が強くなる。構造が偏光スプリッターとして働くことを保証するために、システム内での基本モード間の結合、および基本モードと他のモードとの結合を阻止しなければならない。構造内でのモードの全スペクトルは、基本導波ＴＥおよびＴＭモードと、非導波（または放射）モードと、横向きセクションと縦向きセクションが離隔するときに現れる２次導波ＴＥおよびＴＭモードとからなる。非導波モードは、基本モードよりも実質的に速い速度で伝播する。したがって、遷移が充分に弱いとき、モードは、実質的なパワー交換が起こる前に位相をずらす機会を有する。したがって、基本モードと放射モードとのパワー交換は、遷移を遅く（または断熱的に）することによって実質的に低減することができる。同様に、基本モードと２次導波モードとの結合は、２次モードも実質的により速い速度で伝播することを保証することによって阻止することができる。これは、直交する向きの主軸を有する一対の導波路から構造を形成することによって行うことができる。電磁気的な意味では、主軸は、導波路の基本モードの電界偏光によって定義される。長方形埋込型導波路では、主軸は、長方形を画定する２つの寸法のより大きい方に沿っている。本記載では、導波路の向きを指定する際に、導波路の主軸を基準とする。例えば、「垂直向き導波路セクション」という表現は、導波路デバイスの主平坦面（基板表面など）に垂直な、すなわち直交する主軸を有する導波路セクションを表すものとし、「水平向き導波路セクション」という表現は、導波路デバイスの主平坦面（基板表面など）に水平な、すなわち平行な主軸を有する導波路セクションを表すものとする。
【００１７】
最後に、各基本モードが異なる速度で伝播することを保証することによって、かつ／またはモード対称性による結合を防止するように導波路を位置決めすることによって、基本モード間の結合を阻止することができる。
【００１８】
最後の一般論として、効果的な偏光スプリッターとして働くデバイスは、相反定理により、逆に動作するときには効果的な偏光コンバイナーとして働く。
デバイスの実際の実装では、典型的には、微細加工技法によってデバイスを形成することが必要であり、これは一般に、構造が積層プロセスによって形成され、フィーチャがリソグラフィによって画定されることを必要とする。したがって、できるだけ少数の層で構造を構築することが望ましい。本明細書では、層を、垂直方向で屈折率のばらつきを含まない導波路断面を通る水平スライスと定義する。
【００１９】
本発明の偏光スプリッターを形成する光導波路は、典型的には、様々な屈折率の誘電体材料によって形成される。一般に、より高い屈折率の材料をコア材料とみなし、より低い屈折率の材料をクラッド材料とみなす。具体的には、本明細書では、クラッド材料を、層内で屈折率が最も低い材料と定義する。したがって、層内の他の材料はすべてコア材料である。コア層を、コア材料を含む層と定義する。
【００２０】
構造が偏光スプリッターとして機能するための基本的な要件はかなり緩く、根本的な要件は、一対の直交する向きの導波路の交差またはほぼ交差したものによって構造が形成されていることであり、導波路は分離し、それにより、直交する向きのモードを直交する向きの導波路セクションそれぞれに分割する。以下、いくつかの取り得る幾何形状を説明する。
【００２１】
図１は、本発明による偏光スプリッター２の概略図である。スプリッター２は、一対の直交する向きの長方形導波路１４として始まり、これらの導波路は、中央で交差しており、次いで一対の長方形導波路１０、１２へと徐々に分離され、一方の導波路１０が水平向きであり、他方１２が垂直向きであり、図１に示されるように最終的な離隔距離ｓを有する。通常、コア層よりも低い屈折率を有するクラッドがコア層を取り囲み、光閉じ込めを提供する。図１の偏光スプリッターは、中央で交差する導波路を使用して基本導波モード間の結合を阻止する。したがって、構造は通常、最少で３つのコア層４、６、および８を必要とし、コア層の高さはｈ１、ｈ２、およびｈ３であり、ｈ１とｈ３が等しくなるように設計されることが好ましい。水平向き導波路１０は、幅がｗ２、高さがｈ３であり、垂直向き導波路１２は、幅がｗ１であり、高さはｈ１、ｈ２、ｈ３の和である。偏光スプリッターの入力では、２つの導波モード、すなわち基本ＴＥモードと基本ＴＭモードのみが存在する。水平向きセクションと垂直向きセクションの離隔距離が大きいとき、基本ＴＥモードは水平向きセクションにほぼ完全に閉じ込められ、基本ＴＭモードは垂直向きセクションに閉じ込められる。したがって、基本モードの自然な展開が、ＴＥ成分とＴＭ成分の分割をもたらす。
【００２２】
説明した実施形態の多くの変形形態が可能であることに留意することが重要である。導波路は長方形の幾何形状である必要はなく、コア層は同じ屈折率または幾何形状を有する必要はない。
【００２３】
図２Ａ〜２Ｂは、図１の偏光スプリッター内を伝播するＴＥ場およびＴＭ場のモード散乱シミュレーションの概略図である。モード散乱技法は、構造の長さに沿って各断面でローカルモード間の重なりを取り、断面間で場を伝播させる。計算時間を短縮するために、通常は縮小化したモード集合が使用されるので、モード散乱シミュレーションは、システムを表現するために導波路断面当たりで少数のモードが必要とされるときにのみ、特に有用なモデルリングツールとなる。放射モードは、モード展開に基づく手法の実施に実質的に影響を与えないので、モード散乱技法はこれらの問題に良く適している。このシミュレーションに使用される実施形態では、コア屈折率は２．２であり、クラッド屈折率は１．４４５である。水平および垂直向き導波路コアの寸法は、それぞれ０．２５×０．７５μｍおよび０．７５×０．２５μｍであり、０．２５μｍの層厚さを示す。スプリッターの長さは３０μｍであり、水平向き長方形導波路２２と垂直向き長方形導波路２０を離隔する距離は、デバイス出力で１μｍである。しかし、別の実施形態では別の寸法を用いることができる。
【００２４】
図２Ａに、スプリッター２内を伝播するＴＥ場を示す。特に、ＴＥ場は、水平向き長方形導波路２２内を伝播し、垂直向き長方形導波路２０内は伝播しない。
図２Ｂに、スプリッター内を伝播するＴＭ場を示す。ＴＭ場は、垂直向き長方形導波路２０内を伝播し、水平向き長方形導波路２２内は伝播しない。したがって、図２Ａ〜２Ｂは、スプリッターが、ランダムに偏光された入力信号のＴＥ成分とＴＭ成分を分離できることを示す。
【００２５】
図３Ａ〜３Ｂは、図１に示される偏光スプリッターの性能を示すそれぞれモード散乱および完全３次元ＦＤＴＤ（有限差分時間領域）法シミュレーションのグラフである。ここでも、コア屈折率は２．２であり、クラッド屈折率は１．４４５である。導波路コアの寸法は、それぞれ０．２５×０．７５μｍおよび０．７５×０．２５μｍであり、０．２５μｍの層厚さを示す。導波路要素は、出力で距離ｓ＝１μｍ離隔される。図３Ａに、ＴＥおよびＴＭモードに関する、本発明の偏光スプリッターの長さと正規化出力モードパワーとの関係を示す。特に、図３Ａは、２５μｍよりも大きい長さでは、ＴＥ１１（基本ＴＥ）モードとＴＭ１１（基本ＴＭ）モードの両方に関する正規化出力モードパワーがほぼ１であり、１．４５μｍ〜１．６５μｍの帯域全体にわたってクロストーク（ＴＥ１１とＴＥ２１の結合およびＴＭ１１とＴＭ２１の結合）がほとんどないことを示す。本発明のスプリッターの性能は、遷移がより断熱的になるときに向上する。
【００２６】
図３Ｂは、完全３次元ＦＤＴＤ法シミュレーションを用いて、電気通信波長を含む１．４５μｍ〜１．６５μｍでのデバイスの波長不感応性質を示す。ＦＤＴＤ法は、マクスウェルの式の数値的な実現であり、唯一の誤差は、格子離散化によって生じるものである。モード散乱技法とは対照的に、システムのすべてのモードが考慮される。このシミュレーションでは、デバイス長さは２５μｍである。この範囲では、ＴＥ１１モードとＴＭ１１モードの両方に関する正規化出力モードパワーがほぼ１であり、１．４５μｍ〜１．６５μｍの帯域全体にわたってクロストーク（ＴＥ１１とＴＥ２１の結合およびＴＭ１１とＴＭ２１の結合）がほとんどない。これは、本発明のスプリッターデバイスが、電気通信波長様式で大きな波長感度を持たないことを示す。
【００２７】
図４Ａ〜４Ｃは、垂直向き導波路１０６、１０８、および１１０と水平向き導波路１１２、１１４、および１１６とが交差点を有さない偏光スプリッター１００、１０２、および１０４の図である。理論上、図１に示されるデバイスの性能はほぼ理想的であるが、製造時に、２つの導波路が交差する領域でいくらかの丸めが生じる場合がある。この丸めは、中間層１１８、１２０、および１２２でのみ生じ、光リソグラフィの有限の解像度によるものである。
【００２８】
しかし、これが図１の導波路１０と１２でいくぶん急な接合をもたらすとき、性能への影響が重大になる場合がある。したがって、交差点をなくすことが望ましい。これは、垂直向き導波路１０６、１０８、および１１０の中間層１１８、１２０、および１２２を水平向き導波路１１２、１１４、および１１６から小さなギャップｓ１だけ離隔しておくことによって達成することができる。ギャップｓ１がリソグラフィシステムの解像限界よりも長い限り、製造誤コントラストが取り除かれる。垂直向き導波路１０６、１０８、および１１０と水平向き導波路１１２、１１４、および１１６の寸法は、図１の垂直向き導波路１２および水平向き導波路１０に関して説明したものと同様であることに留意されたい。垂直向き導波路１０６、１０８、および１１０と水平向き導波路１１２、１１４、および１１６は、距離ｓ２だけ離隔されることに留意されたい。
【００２９】
図４Ａ〜４Ｃに、中間層１１８、１２０、および１２２で導波路の間にギャップを有する本発明の偏光スプリッターに遷移する多くの方法のうちのいくつかを示す。特に、図４Ａは、垂直向き導波路１０６にテーパを付けて、入力モードを断熱的に偏光スプリッター内に遷移させている。図４Ｂでは、垂直向き導波路１０８を形成する層１３０、１２０、１３４内の様々なコア部片が、個別に、かつ断熱的に水平向き導波路１１４の近傍に導かれ、それにより、基本ＴＥモードと基本ＴＭモードの両方が、水平向き導波路１１４内から発生することを保証する。最後に、図４Ｃでは、幅を狭められた垂直向き導波路１１０が水平向き導波路１１６の近傍に導かれ、その後、全幅の構造へとテーパを付けられ、やはり、基本モードが入力水平向き導波路１１６内から発生することを保証する。
【００３０】
これらの手法はすべて同じ原理で作用する。入力導波路のモードは、直交する向きの導波路が近接している本発明の偏光スプリッター内に断熱的に遷移されなければならない。通常、取られる手法は、利用される製造技術に依存する。これらの幾何形状は、本発明の偏光スプリッターへの結合の多くの取り得る方法のうちいくつかのみを示す。導波路セクションは長方形の幾何形状である必要はなく、コア層は同じ屈折率または幾何形状を有する必要はない。
【００３１】
図５に、製造に２つのコア層６０、６２のみを必要とする偏光スプリッター５４を示す。この実施形態では、垂直向き導波路５８と水平向き導波路５６が、もはや中央で交差していない。そのため、基本ＴＥモードと基本ＴＭモードが互いに結合する。しかし、この結合は、ここでも、基本モードが異なる速度で伝播し、実質的なパワー交換が起こる前に位相をずらす機会を有することを保証することによって緩和することができる。これは、水平向き導波路５６と垂直向き導波路５８を異なるサイズにすることによって達成される。デバイスの性能は、層の順序（すなわち、どの層が一番上にあるか）の影響を受けない。２つのコア層６０、６２が高さｈ１、ｈ２を有することに留意されたい。また、この構造は、製造を容易にするために、入力で、直交する向きの導波路の間にギャップｓ１を残す。出力では、垂直向き導波路５８と水平向き導波路５６は、距離ｓ２だけ離隔されている。さらに、水平導波路５６は、幅がｗ２、高さがｈ２であり、垂直導波路１２は、幅がｗ１であり、高さはｈ１とｈ２の和である。
【００３２】
説明した実施形態の多くの変形形態が可能であることに留意することが重要である。導波路セクションは長方形の幾何形状である必要はなく、コア層は同じ屈折率または幾何形状を有する必要はない。
【００３３】
図６Ａ〜６Ｂは、図５に示されるデバイスの性能のそれぞれモード散乱およびＦＤＴＤ法シミュレーションのグラフである。この特定の実施形態では、コア屈折率は２．２であり、クラッド屈折率は１．４４５である。垂直および水平向き導波路に関して、層の厚さはどちらも０．４μｍであり、導波路幅はそれぞれ０．３５μｍおよび０．８μｍである。導波路の入力および出力での離隔距離は、それぞれｓ１＝０．２５μｍおよびｓ２＝１．０μｍとなるように選択される。
【００３４】
特に、図６Ａに、波長１．５５μｍで、デバイス長さの関数として図５に示されるデバイスの性能を示す。このグラフは、１５０μｍを超える長さに関して、この２つの積層偏光スプリッターの性能がほぼ理想的であることを示す。図６Ｂに、デバイス長さ１４３μｍに関して、波長の関数として図５に示されるデバイスの性能を示す。図６Ｂは、デバイスがおおむね波長不感応であり、１．４５μｍ〜１．６５μｍの範囲全体にわたってクロストーク（ＴＥ１１とＴＥ２１の結合およびＴＭ１１とＴＭ２１の結合）がほとんどないことを示す。
【００３５】
図７Ａ〜７Ｂは、中間層８２、８４で導波路の間にギャップｓ１を有する本発明の２層偏光スプリッターに遷移する多くの方法のうちのいくつかを示す。この手法は、３層デバイスで取られる手法と類似している。図７Ａでは、幅を狭められた垂直向き導波路６８が水平向き導波路６６の近傍に導かれ、その後、全幅構造へとテーパを付けられている。図７Ｂでは、垂直向き導波路７６を形成する様々な層７２、７４が、個別に、かつ断熱的に水平向き導波路８０の近傍に導かれる。ここでも、これらの手法はそれぞれ、製造に関する利点と欠点を有し、しかしすべて同じ原理で作用する。入力導波路のモードは、直交する向きの導波路を徐々に近接させることによって、本発明の偏光スプリッター内に断熱的に遷移されなければならない。通常、取られる手法は、使用される製造技術に依存する。これらの幾何形状は、本発明の偏光スプリッターへの結合の多くの取り得る方法のいくつかのみを示す。導波路セクションは長方形の幾何形状である必要はなく、コア層は同じ屈折率または幾何形状を有する必要はない。
【００３６】
重要なことに、相反定理により、前述した実施形態はすべて、逆に動作するときには偏光コンバイナーとして働くことが保証される。
本発明を、そのいくつかの好ましい実施形態に関して図示し説明してきたが、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明の形態および詳細に様々な変更、省略、および追加を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による偏光スプリッターの概略図である。
【図２】図２Ａは、図１に示される偏光スプリッター内を伝播するＴＥ場のモード散乱計算の概略図である。図２Ｂは、図１に示される偏光スプリッター内を伝播するＴＭ場のモード散乱計算の概略図である。
【図３】図３Ａは、図１に示される偏光スプリッターの性能を示すグラフである。図３Ｂは、図１に示される偏光スプリッターの性能を示すグラフである。
【図４Ａ】垂直向きおよび水平向き導波路要素の中間コア層の間にギャップを有する３つのコア層を利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図４Ｂ】垂直向きおよび水平向き導波路要素の中間コア層の間にギャップを有する３つのコア層を利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図４Ｃ】垂直向きおよび水平向き導波路要素の中間コア層の間にギャップを有する３つのコア層を利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図５】垂直向きおよび水平向き導波路要素の中間コア層の間にギャップを有する２つのコア層のみを利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図６】図６Ａは、図５に示される偏光スプリッターの性能を示すグラフである。図６Ｂは、図５に示される偏光スプリッターの性能を示すグラフである。
【図７Ａ】構造への代替遷移領域を有する２つのコア層を利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図７Ｂ】構造への代替遷移領域を有する２つのコア層を利用する偏光スプリッターの概略図である。
【図１】
2006505016.tif 000003
2006505016.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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