光器件、基板型光波导元件及光通信装置的制作方法

1.本文讨论的实施方式涉及光器件、基板型光波导元件及光通信装置。


背景技术：

2.近年来，为了实现光通信装置的小型化，积极开发包括基板型光波导元件的光器件。作为基板型光波导元件，已知以下光器件，其在通过使用包括基板、形成在基板上的芯体和覆盖芯体的被覆体(clad)的光波导来引导光的同时实现各种功能。
3.为了在光通信装置中实现光集成电路，已经提出了具有基板型光波导元件(诸如多模干涉(mmi)耦合器)的光器件作为用于光复用和光分路的结构(例如，非专利文献1)。在用于mmi耦合器的光波导中，通常使用能够强烈约束光并实现小器件的通道波导(矩形波导)。
4.图16是例示了mmi耦合器100的构造示例的说明图。图16中所示的mmi耦合器100是例如具有单输入四输出的1
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4耦合器。mmi耦合器100包括单个输入波导102、四个输出波导103(103a、103b、103c和103d)、以及将单个输入波导102和四个输出波导103光耦合的干涉区域104。输出波导103包括第一输出波导103a、第二输出波导103b、第三输出波导103c和第四输出波导103d。干涉区域104是多模波导，其包括与单个输入波导102光耦合的输入单元104a和与四个输出波导103光耦合的输出单元104b，并且引导基本模式和高阶模式的光。作为mmi耦合器100的操作原理，从输入波导102输入到干涉区域104的光被扩展到用作多模波导的干涉区域104的多个波导模式，并且通过光自成像效应将光功率分布到四个输出波导103。
5.图17是例示了图16所示的mmi耦合器100的光自成像效应的示例的说明图。如图17所示，在干涉区域104中被扩展到每个波导模式的光在干涉区域104中被引导一定距离，并且由于自成像效应而以光点(spot)方式会聚。因此，与干涉区域104光耦合的每个输出波导103分别布置在干涉区域104的输出单元104b中由于自成像效应而形成四个光点中的每一个光点的位置处。
6.干涉区域104起到将从输入波导102输入的光分路到四个输出波导103的分路器电路的作用。此外，干涉区域104还可以起到复用电路的作用，该复用电路在向四个输出波导103输入光时复用输入光并且输出从单个输入波导102复用的光。
7.在传统mmi耦合器100的干涉区域104中，未与输出波导103光耦合的光被反射并辐射，并且反射和辐射光的一部分与输入波导102光耦合。结果，从输入波导102输入的光对反射光产生影响，使得可能出现光谐振或光干涉，并且光器件可能无法正常操作。因此，下面将采用2
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1的mmi耦合器来描述上述问题。
8.图18是例示了2
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1mmi耦合器100a的构造示例的说明图。图18中所示的mmi耦合器100a包括两个输入波导102(102a和102b)、单个输出波导103、以及将两个输入波导102和单个输出波导103光耦合的干涉区域104。输入波导102包括第一输入波导102a和第二输入波导102b。
9.如果mmi耦合器100a用作复用器电路，那么原则上，来自每个输入波导102的具有1/2输入功率的光与输出波导103光耦合。但是，在mmi耦合器100a中，具有其余1/2输入功率的光在干涉区域104中被输出单元104b的不连续部分114a和不连续部分114b反射或辐射，并且反射光在干涉区域104中反复反射。结果，一部分功率被输入到每个输入波导102。
10.因此，为了应对上述情况，已经以下mmi耦合器：其中将非必要光波导布置在输出波导103的两侧，使得反射光在非必要光波导中光耦合，以减少输入到输入波导102的反射光的量。图19是例示了传统mmi耦合器100b的构造示例的说明图。
11.图19所示的mmi耦合器100b包括两个输入波导102(102a和102b)、单个输出波导103、将两个输入波导102和单个输出波导103光耦合的干涉区域104、以及两个非必要光波导105。干涉区域104包括与输入波导102光耦合的输入单元104a和与输出波导103光耦合的输出单元104b。输出单元104b与布置在输出波导103两侧的两个非必要光波导105光耦合。非必要光波导105是光耦合在干涉区域104中产生的反射光的通道波导。
12.在mmi耦合器100b中，用多模波导或单模波导构造的非必要光波导105布置在位于干涉区域104的输出单元104b中的输出波导103的两侧。结果，在干涉区域104中产生的反射光被非必要光波导105光耦合，使得可以减少输入到输入波导102的反射光的量。
13.专利文献1：日本特开2007-233294号公报
14.专利文献2：国际公开小册子no.2018/078992
15.专利文献3：日本特开2006-323135号公报
16.非专利文献1：j.m.heaton,r.m.jenkins,d.r.wight,j.t.parker,j.c.h.birbeck,and k.p.hilton,"novel 1-to-n way integrated optical beam splitters using symmetric mode mixing in gaas/aigaas multi-mode waveguides(gaas/algaas多模波导中使用对称模混合的新型1到n路集成光束分束器)",appl.phys.lett.,vol.61,no.15,pp.1754-1756,1992。
17.然而，在传统mmi耦合器100b中，如果用通道波导的多模波导来构造非必要光波导105，则在非必要光波导105中引导高阶模式。但是，在多模波导中，光的高阶模式的约束变弱，使得在非必要光波导105中被引导的光的高阶模式很可能与输出波导103光耦合。结果，与输出波导103光耦合的光的高阶模式与由输出波导103引导的光发生干涉，使得在波长区域出现纹波，并且光器件可能无法正常操作。
18.此外，在传统mmi耦合器100b中，如果用通道波导的单模波导构造非必要光波导105，则非必要光波导105的波导宽度减小，使得在干涉区域104内部产生反射光的输出单元104b的不连续部分的比例增加。结果，非必要光波导105不能充分减少输入到输入波导102的反射光的量。
19.因此，下面将基于通过有限差分时域方法计算的模拟结果来描述在传统2
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1mmi耦合器100b中非必要光波导105的波导宽度与反射光的量之间的关系。图20是例示了在传统mmi耦合器100b中非必要光波导105的波导宽度与反射光的量之间的关系示例的说明图。例如，通过10*log10[p(反射)/p(输入)]来计算反射光的量。p(输入)是从mmi耦合器100b的输入波导102输入的光功率(mw)，而p(反射)是由相同输入波导102检测到的反射光功率(mw)。
[0020]
假设，作为模拟对象的2
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1mmi耦合器100b采用如下通道光波导作为各个非必要
光波导105，在该通道光波导中芯体由si制成、被覆体由sio2制成、并且芯体的厚度h设置为0.22微米(μm)。此外，计算当从输入波导102输入光波长为1550纳米(nm)的光并且改变非必要光波导105的波导宽度w时输入到输入波导102的反射光的反射光量。
[0021]
如图20所示，反射光量随着非必要光波导105的波导宽度w的增加而减少。换言之，随着非必要光波导105的波导宽度w的增加，在干涉区域104中输出单元104b的不连续部分减小，使得反射光量减少。此外，为了满足在非必要光波导105中难以引导高阶模式的单模条件，非必要光波导105的波导宽度w需要设置为0.4μm或更小。然而，难以完全减少从干涉区域104输入到输入波导102的反射光的量。因此，在mmi耦合器100b中，需要满足单模条件并且能够减小输入到输入波导102的反射光量的非必要光波导105。
[0022]
因此，本发明的实施方式的一个方面的目的在于提供一种包括满足单模条件并且能够减小输入到输入波导的反射光的量的非必要光波导105的光器件等。


技术实现要素：

[0023]
根据实施方式的一个方面，一种光器件包括输入波导、输出波导、干涉区域和非必要光波导。干涉区域包括与输入波导光耦合的输入单元，包括与输出波导光耦合的输出单元，并且具有比输入波导的波导宽度和输出波导的波导宽度大的波导宽度。非必要光波导被包括在干涉区域中的输出单元中并且平行于输出波导布置。非必要光波导是包括肋部分和具有比肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。
附图说明
[0024]
图1是例示了根据第一实施方式的mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0025]
图2是例示了沿图1的线a-a提取的示意性截面部分的示例的说明图；
[0026]
图3是例示了在非必要光波导中引导的光的波导模式的状态示例的说明图；
[0027]
图4是例示了在第一实施方式的mmi耦合器中非必要光波导的波导宽度与反射光的量之间的关系示例的说明图；
[0028]
图5是例示了第一实施方式的mmi耦合器和传统mmi耦合器的反射光量与光波长之间的关系示例的说明图；
[0029]
图6a是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
1mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0030]
图6b是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
2mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0031]
图6c是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
3mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0032]
图6d是例示了根据第一实施方式的变形例的3
×
1mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0033]
图6e是例示了根据第一实施方式的变形例的2
×
2mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0034]
图6f是例示了根据第一实施方式的变形例的3
×
3mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0035]
图7是例示了第二实施方式的mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0036]
图8a是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器(具有1
×
1非必要光波导)的构造示例的说明图；
[0037]
图8b是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器(具有1
×
1非必要光波导)的构造示例的说明图；
[0038]
图8c是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器(具有2
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1非必要光波导)的构造示例的说明图；
[0039]
图8d是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器(具有2
×
2非必要光波导)的构造示例的说明图；
[0040]
图9是例示了第三实施方式的mmi耦合器的非必要光波导的示意性截面部分的示例的说明图；
[0041]
图10是例示了第四实施方式的mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0042]
图11是例示了第五实施方式的mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0043]
图12是例示了第六实施方式的mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0044]
图13是例示了根据第六实施方式的变形例的mmi耦合器的示例的说明图；
[0045]
图14是例示了根据第六实施方式的变形例的mmi耦合器的示例的说明图；
[0046]
图15是例示了合并有一个实施方式的mmi耦合器的光通信装置的示例的说明图；
[0047]
图16是例示了传统mmi耦合器的构造示例的说明图；
[0048]
图17是例示了图16所示的mmi耦合器的光自成像效应的示例的说明图；
[0049]
图18是例示了传统2
×
1mmi耦合器的示例的说明图；
[0050]
图19是例示了传统mmi耦合器的构造示例的说明图；以及
[0051]
图20是例示了传统mmi耦合器中非必要光波导的波导宽度与反射光的量之间的关系示例的说明图。
具体实施方式
[0052]
将参照附图说明本发明的优选实施方式。此外，所公开的技术不受以下实施方式的限制。另外，以下描述的实施方式只要不存在矛盾之处就可以适当组合。
[0053]
[a]第一实施方式
[0054]
图1是例示了第一实施方式的mmi耦合器1的构造示例的说明图。图1中所示的mmi耦合器1是基板型光波导元件，诸如具有双输入单输出的2
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1mmi耦合器。mmi耦合器1包括两个输入波导2(2a和2b)、单个输出波导3、将两个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4、以及两个非必要光波导5。输入波导2包括第一输入波导2a和第二输入波导2b。
[0055]
每个输入波导2是包括肋部分和具有比肋部分的芯体厚度小的厚度的板部分的肋光波导。输出波导3也是包括肋部分和具有比肋部分的芯体厚度小的厚度的板部分的肋光波导。此外，干涉区域4也是包括肋部分和具有比肋部分的芯体厚度小的厚度的板部分的肋光波导。此外，为了便于说明，例示了其中输入波导2、输出波导3和干涉区域4为肋光波导的示例，但实施方式不限于该示例；例如，波导可以是通道波导或者脊波导，并且可以进行适当改变。
[0056]
干涉区域4是包括与两个输入波导2光耦合的输入单元4a，包括与单个输出波导3
光耦合的输出单元4b，并且使从两个输入波导2输入的光从单个输出波导3输出的波导。干涉区域4是具有比输入波导2和输出波导3的波导宽度大的波导宽度并且引导基本模式和高阶模式的光的多模波导。
[0057]
此外，在干涉区域4中的输出单元4b中，输出波导3布置在从两个输入波导2输入的光会聚的光点位置处。此外，在干涉区域4的输出单元4b中，两个非必要光波导5布置在输出波导3的两侧。
[0058]
图2是例示了沿图1中的线a-a提取的示意性截面部分的示例的说明图。图2所示的示意性a-a截面部分是与干涉区域4中的输出单元4b光耦合的两个非必要光波导5和单个输出波导3的示意性截面部分。每个非必要光波导5具有包括肋部分5a和具有比肋部分5a的芯体厚度小的厚度的板部分5b的非对称肋光波导结构。假设肋部分5a的波导宽度wrib设置为例如0.76μm并且板部分5b的波导宽度wslab设置为例如5.0μm。
[0059]
每个非必要光波导5被构造为使得肋部分5a布置在输出波导3的侧部，并且肋部分5a和输出波导3之间的间隔设置为例如0.2μm，并且每个非必要光波导5与干涉区域4中的输出单元4b光耦合。此外，通过减小间隔的尺寸，可以减少从干涉区域4输入到输入波导2的反射光的量。每个非必要光波导5是仅引导基本模式的光的单模波导。与其中输入波导2、输出波导3和干涉区域4中的每一个中的板部分的厚度相比，每个非必要光波导5中的板部分5b的厚度增加。
[0060]
图3是例示了在每个非必要光波导5中被引导的光的波导模式的状态示例的说明图。非必要光波导5包括板部分5b，使得肋部分5a中的光约束被弱化；因此，即使肋部分5a的波导宽度设置为与通道波导的波导宽度相同，也不太可能引导高阶模式的光而是仅引导基本模式的光。因此，即使每个非必要光波导5中的肋部分5a的波导宽度增加，也满足用于仅引导基本模式的光的单模条件。通过满足单模条件，可以防止在非必要光波导5中被引导的高阶模式的光对输出波导3的影响。因此，非必要光波导5能够在满足单模条件的同时充分降低从干涉区域4输入到输入波导2的光的反射光量。
[0061]
图4是例示了在第一实施方式的mmi耦合器1和传统mmi耦合器100b中与非必要光波导5(105)的波导宽度相对应的反射光量的比较结果的示例的说明图。第一实施方式的mmi耦合器1包括作为非对称肋光波导的非必要光波导5，而传统mmi耦合器100b包括作为通道波导的非必要光波导105。在传统mmi耦合器100b中，非必要光波导105为通道波导，使得非必要光波导105的波导宽度等于或小于满足单模条件的0.4μm，但是难以充分减小输入到输入波导2的反射光的量。相比之下，第一实施方式的mmi耦合器1中的非必要光波导5为非对称肋光波导，使得非必要光波导5的波导宽度为等于或小于满足单模条件的0.8μm，并且可以充分减小输入到输入波导2的反射光量。
[0062]
图5是例示了第一实施方式的mmi耦合器1和传统mmi耦合器100b的非必要光波导5(105)中与光波长相对应的反射光量的比较结果的示例的说明图。此外，假设要使用的光的波长在包括c波段的1525nm至1570nm的范围内。与传统mmi耦合器100b中的反射光量相比，第一实施方式的mmi耦合器1中的反射光量提高了大约13db。
[0063]
在第一实施方式的mmi耦合器1中，具有非对称肋光波导结构的非必要光波导5在干涉区域4中的输出单元4b中布置为平行于输出波导3。结果，非必要光波导5能够在满足单模条件的同时充分减小从干涉区域4输入到输入波导2的反射光的量。
[0064]
此外，2
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1mmi耦合器被例示为第一实施方式的mmi耦合器1的示例，但是实施方式不限于该示例并且可以进行适当的改变。在图6a至图6f中例示了第一实施方式的mmi耦合器1的变形例。图6a是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
1mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6a中所示的mmi耦合器1包括四个输入波导2(2a、2b、2c和2d)、单个输出波导3、以及将四个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在输出波导3的两侧。
[0065]
图6b是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
2mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6b中所示的mmi耦合器1包括四个输入波导2(2a、2b、2c和2d)、两个输出波导3(3a和3b)、以及将四个输入波导2和两个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在两个输出波导3的两侧。
[0066]
图6c是例示了根据第一实施方式的变形例的4
×
3mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6c中所示的mmi耦合器1包括四个输入波导2(2a、2b、2c和2d)、三个输出波导3(3a、3b和3c)、以及将四个输入波导2和三个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在三个输出波导3的两侧。
[0067]
图6d是例示了根据第一实施方式的变形例的3
×
1mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6d中所示的mmi耦合器1包括三个输入波导2(2a、2b和2c)、单个输出波导3、以及将三个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在单个输出波导3的两侧。
[0068]
图6e是例示了根据第一实施方式的变形例的2
×
2mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6e中所示的mmi耦合器1包括两个输入波导2(2a和2b)、两个输出波导3(3a和3b)、以及将两个输入波导2和两个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在两个输出波导3的两侧。
[0069]
图6f是例示了根据第一实施方式的变形例的3
×
3mmi耦合器1的构造示例的说明图。图6f所示的mmi耦合器1包括三个输入波导2(2a、2b和2c)、三个输出波导3(3a、3b和3c)、以及将三个输入波导2和三个输出波导3光耦合的干涉区域4。在干涉区域4中的输出单元4b中，非必要光波导5布置在三个输出波导3的两侧。
[0070]
图6a至图6f所示的mmi耦合器1被构造为使得具有非对称肋光波导结构的非必要光波导5在干涉区域4中的输出单元4b中布置为与输出波导3平行。结果，非必要光波导5能够在满足单模条件的同时充分减小从干涉区域4输入到输入波导2的反射光的量。
[0071]
mmi耦合器1是可应用于m
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n的mmi耦合器，其中m为输入波导2的数量，而n为输出波导3的数量。
[0072]
此外，已经描述了以下示例：其中第一实施方式的mmi耦合器1被构造为使得非必要光波导5在干涉区域4中的输出单元4b中布置在输出波导3的两侧；但是，非必要光波导5也可以布置在输出波导3的一侧，并且可以进行适当的改变。此外，已经描述了以下示例：其中第一实施方式的mmi耦合器1是其中从输入波导2向输出波导3引导光的单向耦合器。然而，该技术可应用于其中在输入波导2和输出波导3之间双向引导光的双向耦合器，并且下面将描述该实施方式作为第二实施方式。此外，与第一实施方式的mmi耦合器1的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。
[0073]
[b]第二实施方式
[0074]
图7是例示了第二实施方式的mmi耦合器1a的构造示例的说明图。图7中所示的mmi耦合器1a是双向引导光的耦合器。mmi耦合器1a包括两个输入波导2(2a和2b)、单个输出波导3、干涉区域4、以及布置在干涉区域4中的输出单元4b中的两个非必要光波导5。两个输入波导2被称为第一输入波导2a和第二输入波导2b。mmi耦合器1a被构造为使得单个非必要光波导6被布置在第一输入波导2a附近，第一输入波导2a布置于干涉区域4中的输入单元4a中。
[0075]
布置在干涉区域4中的输入单元4a中的非必要光波导6具有非对称肋光波导结构，该非对称肋光波导结构包括肋部分6a和具有比肋部分6a的芯体厚度小的厚度的板部分6b。非必要光波导6是仅引导基本模式的光的单模波导。
[0076]
第二实施方式的mmi耦合器1a被构造为使得具有非对称肋光波导结构的非必要光波导5布置在干涉区域4中的输出单元4b中，并且具有非对称肋光波导结构的非必要光波导6布置在干涉区域4的输入单元4a中。结果，即使在双向mmi耦合器1a中，非必要光波导5和6也能够在满足单模条件的同时，充分减少从干涉区域4输入到输入波导2和输出波导3的反射光的量。
[0077]
此外，在第二实施方式的mmi耦合器1a中，已经描述了以下示例：其中单个非必要光波导6在干涉区域4中的输入单元4a中布置在第一输入波导2a附近。然而，也可以将单个非必要光波导6布置在第二输入波导2b附近而不是第一输入波导2a附近，并且可以进行适当改变。此外，也可以将非必要光波导6布置在输入单元4a中的第一输入波导2a的外侧和第二输入波导2b的外侧，并且可以进行适当的改变。
[0078]
在第二实施方式的mmi耦合器1a中，已经描述了以下示例：其中非必要光波导6和5被布置在干涉区域4中的输入单元4a和输出单元4b中，但是实施方式不限于该示例，并且可以进行适当的改变。图8a至图8d中例示了第二实施方式的mmi耦合器1a的变形例。
[0079]
图8a是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器1a(具有1
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1非必要光波导)的构造示例的说明图。图8a中所示的mmi耦合器1a包括两个输入波导2(2a和2b)、两个输出波导3(3a和3b)、以及将两个输入波导2和两个输出波导3光耦合的干涉区域4。两个输入波导2被称为第一输入波导2a和第二输入波导2b，并且两个输出波导3被称为第一输出波导3a和第二输出波导3b。
[0080]
图8a所示的mmi耦合器1a被构造为使得非必要光波导6在干涉区域4中的输入单元4a中以平行方式布置在第一输入波导2a的外侧，并且非必要光波导5在干涉区域4中的输出单元4b中以平行方式布置在第一输出波导3a的外侧。
[0081]
图8b是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器1a(具有1
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1非必要光波导)的构造示例的说明图。此外，与图8a中所示的mmi耦合器1a相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。图8b中所示的mmi耦合器1a被构造为使得非必要光波导6在干涉区域4的输入单元4a中以平行方式布置在第一输入波导2a的外侧，并且非必要光波导5在干涉区域4中的输出单元4b中以平行方式布置在第二输出波导3b的外侧。
[0082]
图8c是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器1a(具有2
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1非必要光波导)的构造示例的说明图。此外，与图8a中所示的mmi耦合器1a相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。图8c中所示的mmi耦合器1a被构造为使得
非必要光波导6在干涉区域4的输入单元4a中以平行方式布置在第一输入波导2a的外侧并且非必要光波导6在干涉区域4的输入单元4a中以平行方式布置在第二输入波导2b的外侧。另外，mmi耦合器1a被构造为使得非必要光波导5在干涉区域4的输出单元4b中以平行方式布置在第二输出波导3b的外侧。
[0083]
图8d是例示了根据第二实施方式的变形例的mmi耦合器1a(具有2
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2非必要光波导)的构造示例的说明图。此外，与图8a中所示的mmi耦合器1a相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。图8d中所示的mmi耦合器1a被构造为使得在干涉区域4的输入单元4a中，非必要光波导6以平行方式布置在第一输入波导2a的外侧并且非必要光波导6以平行方式布置在第二输入波导2b的外侧。此外，mmi耦合器1a被构造为使得在干涉区域4的输出单元4b中，非必要光波导5以平行方式布置在第一输出波导3a的外侧并且非必要光波导5以平行方式布置在第二输出波导3b的外侧。
[0084]
图8a至图8d所示的mmi耦合器1a被构造为使得具有非对称肋光波导结构的非必要光波导5布置在干涉区域4中的输出单元4b中，并且具有非对称肋光波导结构的非必要光波导6布置在干涉区域4中的输入单元4a中。结果，即使在双向mmi耦合器1a中，非必要光波导5和6也能够在满足单模条件的同时，充分减小从干涉区域4输入到输入波导2和输出波导3的反射光量。
[0085]
此外，已经描述了以下示例：其中mmi耦合器1(1a)包括用非对称肋光波导构造的非必要光波导5和6，但是实施方式不限于该示例，并且下面将描述不同的实施方式作为第三实施方式。
[0086]
[c]第三实施方式
[0087]
图9是例示了第三实施方式的非必要光波导5(6)的示意性截面部分的示例的说明图。图9所示的非必要光波导5(6)是非对称肋光波导，该非对称肋光波导包括肋部分5a(6a)、形成在肋部分5a(6a)的一侧的第一板部分5b1(6b1)、以及形成在肋部分5a(6a)的另一侧的第二板部分5b2(6b2)。假设非必要光波导5(6)被被覆体11覆盖。第一板部分5b1(6b1)具有比第二板部分5b2(6b2)更小的厚度。非必要光波导5(6)的第二板部分5b2(6b2)具有比在输入波导2、输出波导3、干涉区域4中的每一个中的板部分的厚度hs大的厚度。
[0088]
作为第三实施方式的非必要光波导5(6)的非对称肋光波导被构造为使得第一板部分5b1(6b1)的厚度小于位于输出波导3侧的第二板部分5b2(6b2)的厚度hs。因此，与第一板部分和第二板部分具有相同厚度hs的情况相比，非必要光波导5(6)的光约束减弱，使得即使波导宽度增加也可以满足单模条件。换言之，与第一实施方式和第二实施方式的mmi耦合器1(1a)中的每一个中用肋波导构造的非必要光波导5(6)相比，在第三实施方式的mmi耦合器1的非必要光波导5(6)中，可以充分减小从干涉区域4输入到输入波导2(输出波导3)的反射光的量。
[0089]
此外，在第一实施方式的mmi耦合器1中，已经描述了其中用线性波导构造布置在输出波导3两侧的非必要光波导5的示例，但是实施方式不限于该示例，并且可以进行适当的改变。下面将描述该实施方式作为第四实施方式。
[0090]
[d]第四实施方式
[0091]
图10是例示了第四实施方式的mmi耦合器1c的构造示例的说明图。此外，与第一实施方式的mmi耦合器1的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相
同操作的说明。图10中所示的mmi耦合器1c包括两个输入波导2(2a和2b)、单个输出波导3、以及将两个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4。此外，mmi耦合器1c包括在干涉区域4中的输出单元4b中以平行方式布置在输出波导3的两侧的非必要光波导50。非必要光波导50是具有弯曲结构的非对称肋光波导。每个非必要光波导50具有包括肋部分50a和具有比肋部分50a的芯体厚度小的厚度的板部分50b的非对称肋光波导结构。非必要光波导50是仅引导基本模式的光的单模波导。每个非必要光波导的肋部分50a是具有与输出波导3逐渐分离的弯曲结构的波导。
[0092]
第四实施方式的mmi耦合器1c被构造为使得以平行方式布置在输出波导3两侧上的非必要光波导50具有弯曲结构，因此可以逐渐减小在非必要光波导50中辐射的非必要辐射模式对输出波导3的影响。
[0093]
[f]第五实施方式
[0094]
图11是例示了第五实施方式的mmi耦合器1d的构造示例的说明图。此外，与第一实施方式的mmi耦合器1的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同配置和相同操作的说明。图11中所示的mmi耦合器1d包括两个输入波导2(2a、2b)、单个输出波导3、以及将两个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4。此外，mmi耦合器1d包括在干涉区域4中的输出单元4b中以平行方式布置在输出波导3的两侧的非必要光波导51。
[0095]
每个非必要光波导51是包括肋部分51a和形成在肋部分51a的一侧的板部分51b的非对称肋光波导。此外，每个非必要光波导51包括其中板部分51b的一部分区域或全部区域被掺杂的掺杂区域51c。此外，掺杂为n掺杂或p掺杂。掺杂区域51c是其中将在非必要光波导51中辐射的非必要辐射模式光耦合的区域。
[0096]
在第五实施方式的mmi耦合器1d中，以平行方式布置在输出波导3的两侧的非必要光波导51中的每一个的板部分51b的一部分区域或全部区域被掺杂，使得可以减少在非必要光波导51中辐射的非必要光波导51中的非必要辐射模式对输出波导3的影响。
[0097]
[f]第六实施方式
[0098]
图12是例示了第六实施方式的mmi耦合器1e的构造示例的说明图。此外，与第一实施方式的mmi耦合器1的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。图12中所示的mmi耦合器1e包括四个输入波导2(2a和2b、2c和2d)、单个输出波导3、以及将四个输入波导2和单个输出波导3光耦合的干涉区域4。此外，mmi耦合器1e包括在干涉区域4中的输出单元4b中以平行方式布置在输出波导3的两侧的非必要光波导5。4个输入波导2包括第一输入波导2a、第二输入波导2b、第三输入波导2c和第四输入波导2d。
[0099]
每个非必要光波导5是包括肋部分5a和形成在肋部分5a的一侧的板部分5b的非对称肋波导。非必要光波导5与光终端部分7光耦合，该光终端部分7具有波导宽度沿着光行进方向减小的倒锥形结构。
[0100]
每个光终端部分7包括：肋部分7a，其波导宽度沿光行进方向减小并与每个非必要光波导5中的肋部分5a光耦合；以及板部分7b，其波导宽度沿光行进方向减小并且与每个非必要光波导5中的板部分5b光耦合。具有倒锥形结构的光终端部分7使在非必要光波导5中引导的光终止，从而可以防止光在非必要光波导5中的反射。
[0101]
第六实施方式的mmi耦合器1e被构造为使得以平行方式布置在输出波导3的两侧的非必要光波导5与具有倒锥形结构的光终端部分7耦合，使得来自非必要光波导5的光被
终止并且可以防止光在非必要光波导5中再次被反射。
[0102]
此外，已经描述了以下示例：其中第六实施方式的mmi耦合器1e被构造为使得非必要光波导5与具有倒锥形结构的光终端部分7光耦合，但是实施方式不限于具有倒锥形结构的光终端部分7，并且可以进行适当的改变。图13和图14中例示了第六实施方式的mmi耦合器1e的变形例。
[0103]
图13是例示了根据第六实施方式的变形例的mmi耦合器1e的构造示例的说明图。此外，与第六实施方式的mmi耦合器1e的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。在图13所示的mmi耦合器1e中与非必要光波导5光耦合的光终端部分7不具有倒锥形结构，而是用光接收器7c来构造，该光接收器7c对来自非必要光波导5的光执行电流交换。光接收器7c对由非必要光波导5引导的光执行电流交换，使得可以防止光在非必要光波导5中的反射。
[0104]
图13所示的mmi耦合器1e被构造为使得光接收器7c与以平行方式布置在输出波导3两侧上的非必要光波导5光耦合，因此来自非必要光波导5的光经过电流交换，并且可以防止光在非必要光波导5中再次被反射。
[0105]
图14是例示了根据第六实施方式的变形例的mmi耦合器1e的构造示例的说明图。此外，与第六实施方式的mmi耦合器1e的组件相同的组件由相同的附图标记指代，并且将省略相同组件和相同操作的说明。在图13所示的mmi耦合器1e中与非必要光波导5光耦合的光终端部分7不具有倒锥形结构，而是用对来自非必要光波导5的光执行热变换的掺杂区域7d来构造。掺杂区域7d对在非必要光波导5中被引导的光执行热变换，使得可以防止光在非必要光波导5中的反射。
[0106]
图14所示的mmi耦合器1e被构造为使得掺杂区域7d与以平行方式布置在输出波导3两侧上的非必要光波导5光耦合，使得来自非必要光波导5的光经过热变换，并且可以防止光在非必要光波导5中再次被反射。
[0107]
图15是例示了合并有一个实施方式的mmi耦合器1的光通信装置80的示例的说明图。图15中所示的光通信装置80连接到输出侧的光纤和输入侧的光纤。光通信装置80包括数字信号处理器(dsp)81、光源82、光发送器83和光接收器84。dsp81是执行数字信号处理的电子组件。dsp 81例如对发送数据执行诸如编码之类的处理，生成包括发送数据的电信号，并且将所生成的电信号输出到光发送器83。此外，dsp 81从光接收器84获取包括接收数据的电信号，对获取的电信号执行诸如解码之类的处理，并且获得接收数据。
[0108]
光源82例如包括激光二极管等，产生预定波长的光，并将光提供给光发送器83和光接收器84。光发送器83是通过使用从dsp 81输出的电信号调制从光源82提供的光并且将所获得的发送光输出到光纤的光器件。光发送器83在从光源82提供的光通过波导传播时，通过输入到光调制器的电信号来调制该光，并生成发送光。
[0109]
光接收器84接收来自光纤的光信号并通过使用从光源82提供的光解调接收到的光。此外，光接收器84将解调的接收光转换为电信号，并将转换后的电信号输出到dsp 81。光发送器83和光接收器84内合并有引导光的mmi耦合器1。
[0110]
在光通信装置80中的mmi耦合器1中，具有非对称肋光波导结构的非必要光波导5布置在干涉区域4中的输出单元4b中。结果，非必要光波导5能够在满足单模条件的同时充分减少从干涉区域4输入到输入波导2的光的量。
[0111]
此外，为了便于说明，mmi耦合器1中的每个波导可以是其中芯体和被覆体由sio2制成的plc、inp波导、gaas波导或氮化硅(sin)波导，并且可以进行适当的改变。也可以采用其中芯体由si或si3n4制成、下被覆体由sio2制成、并且上被覆体由sio2、空气、sin等制成的si波导，并且可以进行适当的改变。在si波导或sin波导的情况下，相对折射率差大，因此光约束得到加强，并且可以实现具有小r的低损耗弯曲波导；因此，可以减小基板型光波导元件的尺寸。
[0112]
根据一个方面，可以提供一种包括能够在满足单模条件的同时减小输入到输入波导的反射光的量的非必要光波导的光器件等。

技术特征：
1.一种光器件，该光器件包括：输入波导；输出波导；干涉区域，该干涉区域包括与所述输入波导光耦合的输入单元，包括与所述输出波导光耦合的输出单元，并且具有比所述输入波导的波导宽度和所述输出波导的波导宽度大的波导宽度；以及非必要光波导，该非必要光波导被包括在所述干涉区域中的所述输出单元中，并且平行于所述输出波导布置，其中，所述非必要光波导是包括肋部分和具有比所述肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。2.根据权利要求1所述的光器件，该光器件还包括：不同的非必要光波导，该不同的非必要光波导被包括在所述干涉区域中的所述输入单元中并且与所述输入波导平行布置，其中，所述不同的非必要光波导是包括肋部分和具有比所述不同的非必要光波导的所述肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。3.根据权利要求1或2所述的光器件，其中，所述输入波导、所述输出波导和所述干涉区域中的每一个包括肋光波导，该肋光波导包括第一肋部分和具有比所述第一肋部分的厚度小的厚度的第一板部分，并且所述非必要光波导的所述板部分的厚度大于所述第一板部分的厚度。4.根据权利要求1或2所述的光器件，其中，所述非必要光波导中的所述板部分包括：第一板部分，该第一板部分形成在所述肋部分的一个侧表面上；以及第二板部分，该第二板部分形成在所述肋部分的另一侧表面上，并且具有比所述第一板部分的厚度大的厚度。5.根据权利要求1或2所述的光器件，其中，所述非必要光波导具有与所述输出波导逐渐分离的弯曲波导结构。6.根据权利要求1或2所述的光器件，其中，所述非必要光波导中的所述板部分包括其中所述板部分的一部分区域或全部区域被掺杂的掺杂区域。7.根据权利要求1或2所述的光器件，该光器件还包括：光终端部分，该光终端部分与所述非必要光波导光耦合，使得由所述非必要光波导引导的光终止。8.一种基板型光波导元件，该基板型光波导元件包括：输入波导；输出波导；干涉区域，该干涉区域包括与所述输入波导光耦合的输入单元，包括与所述输出波导光耦合的输出单元，并且具有比所述输入波导的波导宽度和所述输出波导的波导宽度大的波导宽度；以及非必要光波导，该非必要光波导被包括在所述干涉区域中的所述输出单元中，并且平
行于所述输出波导布置，其中，所述非必要光波导是包括肋部分和具有比所述肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。9.一种光通信装置，该光通信装置包括：光源；光发送器，该光发送器通过使用发送信号对来自所述光源的光进行光调制，并发送发送光；光接收器，该光接收器通过使用来自所述光源的光接收来自接收光的接收信号；以及基板型光波导元件，该基板型光波导元件在所述光发送器和所述光接收器中引导光，其中，所述基板型光波导元件包括：输入波导；输出波导；干涉区域，该干涉区域包括与所述输入波导光耦合的输入单元，包括与所述输出波导光耦合的输出单元，并且具有比所述输入波导的波导宽度和所述输出波导的波导宽度大的波导宽度；以及非必要光波导，该非必要光波导被包括在所述干涉区域中的所述输出单元中，并且平行于所述输出波导布置，所述非必要光波导是包括肋部分和具有比所述肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。

技术总结
本申请涉及光器件、基板型光波导元件及光通信装置。一种光器件包括输入波导和输出波导。该光器件包括干涉区域，该干涉区域包括与输入波导光耦合的输入单元，包括与输出波导光耦合的输出单元，并且具有比输入波导的波导宽度和输出波导的波导宽度大的波导宽度。此外，该光器件包括非必要光波导，该非必要光波导被包括在干涉区域中的输出单元中并且平行于输出波导布置。非必要光波导是包括肋部分和具有比肋部分的厚度小的厚度的板部分并且仅引导基本模式的光的单模波导。基本模式的光的单模波导。基本模式的光的单模波导。


技术研发人员：王建平 冈徹 户田帆志彦
受保护的技术使用者：富士通光器件株式会社
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/9/25