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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022155468
(43)【公開日】2022-10-13
(54)【発明の名称】光デバイス及び光システム
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20221005BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20221005BHJP
H01L 43/08 20060101ALI20221005BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 301
G02B6/42
H01L43/08 Z
H01L43/08 U
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021206032
(22)【出願日】2021-12-20
(31)【優先権主張番号】P 2021056794
(32)【優先日】2021-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100169694
【弁理士】
【氏名又は名称】荻野 彰広
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】柴田 哲也
(72)【発明者】
【氏名】福澤 英明
(72)【発明者】
【氏名】水野 友人
(72)【発明者】
【氏名】新海 正博
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
5F092
【Ｆターム（参考）】
2H137AA05
2H137AB11
2H137AB12
2H137BA52
2H137BA53
2H137BA54
2H137BB02
2H137BB12
2H137BB25
2H137BC51
2H147AA04
2H147AB02
2H147AB06
2H147AB17
2H147AC01
2H147BG01
2H147EA05A
2H147EA13A
2H147EA14A
2H147EA14B
2H147EA15B
2H147EA15C
5F092AA20
5F092AB10
5F092AC08
5F092AC12
5F092AD23
5F092BB10
5F092BB22
5F092BB23
5F092BB31
5F092BB34
5F092BB35
5F092BB36
5F092BB37
5F092BB42
5F092BB43
5F092BB46
5F092BB53
5F092BB81
5F092BB82
5F092BC07
5F092BC13
5F092CA02
5F092CA07
5F092CA08
5F092CA20
(57)【要約】
【課題】新規な光デバイスを提供する。
【解決手段】この光デバイスは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を有する少なくとも一つの磁性素子と、レーザーダイオードと、導波路と、を備え、前記導波路は、前記レーザーダイオードと光学的に接続された少なくとも一つの入力導波路と、前記入力導波路と接続された出力導波路と、を有し、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が、前記磁性素子に照射される。
【選択図】図１
【解決手段】この光デバイスは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を有する少なくとも一つの磁性素子と、レーザーダイオードと、導波路と、を備え、前記導波路は、前記レーザーダイオードと光学的に接続された少なくとも一つの入力導波路と、前記入力導波路と接続された出力導波路と、を有し、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が、前記磁性素子に照射される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を有する少なくとも一つの磁性素子と、
レーザーダイオードと、
導波路と、を備え、
前記導波路は、前記レーザーダイオードと光学的に接続された少なくとも一つの入力導波路と、前記入力導波路と接続された出力導波路と、を有し、
前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が、前記磁性素子に照射される、光デバイス。
レーザーダイオードと、
導波路と、を備え、
前記導波路は、前記レーザーダイオードと光学的に接続された少なくとも一つの入力導波路と、前記入力導波路と接続された出力導波路と、を有し、
前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が、前記磁性素子に照射される、光デバイス。
【請求項2】
前記導波路は、主成分としてニオブ酸リチウムを含む、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項3】
基板をさらに備え、
前記導波路は、前記基板上に形成され、
前記基板は、酸化アルミニウムを含む、請求項１又は２に記載の光デバイス。
前記導波路は、前記基板上に形成され、
前記基板は、酸化アルミニウムを含む、請求項１又は２に記載の光デバイス。
【請求項4】
基板をさらに備え、
前記導波路は、前記基板上に形成され、
前記磁性素子は、前記基板の上又は上方にある、請求項１～３のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記導波路は、前記基板上に形成され、
前記磁性素子は、前記基板の上又は上方にある、請求項１～３のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項5】
リフレクタをさらに備え、
前記リフレクタは、前記光の少なくとも一部を前記磁性素子に向かって反射する、請求項１～４のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記リフレクタは、前記光の少なくとも一部を前記磁性素子に向かって反射する、請求項１～４のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項6】
前記光の少なくとも一部は、前記磁性素子の積層方向と交差する方向から前記磁性素子に照射される、請求項１～５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項7】
前記光の少なくとも一部は、前記磁性素子の積層方向から前記磁性素子に照射される、請求項１～５のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項8】
前記導波路が形成された基板と別部材であり、前記磁性素子を支持する支持体をさらに備える、請求項１～７のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項9】
前記導波路は、モニタリング導波路をさらに備え、
前記モニタリング導波路は、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方に接続され、
前記光の少なくとも一部は、前記モニタリング導波路を伝搬する、請求項１～８のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記モニタリング導波路は、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方に接続され、
前記光の少なくとも一部は、前記モニタリング導波路を伝搬する、請求項１～８のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項10】
前記少なくとも１つの入力導波路は、複数の入力導波路であり、
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、 それぞれの前記入力導波路に接続された複数のモニタリング導波路をさらに有し、
それぞれの前記磁性素子には、前記複数のモニタリング導波路のそれぞれを伝搬する光がそれぞれ照射される、請求項１～９のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、 それぞれの前記入力導波路に接続された複数のモニタリング導波路をさらに有し、
それぞれの前記磁性素子には、前記複数のモニタリング導波路のそれぞれを伝搬する光がそれぞれ照射される、請求項１～９のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項11】
前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、
前記複数の磁性素子のうち第１磁性素子には、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を、前記レーザーダイオードから前記入力導波路または前記出力導波路へ向かう方向に伝搬する光の少なくとも一部が照射され、
前記複数の磁性素子のうち第２磁性素子には、前記出力導波路から出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部が照射される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
前記複数の磁性素子のうち第１磁性素子には、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を、前記レーザーダイオードから前記入力導波路または前記出力導波路へ向かう方向に伝搬する光の少なくとも一部が照射され、
前記複数の磁性素子のうち第２磁性素子には、前記出力導波路から出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部が照射される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の光デバイス。
【請求項12】
請求項１１に記載の光デバイスと、
前記光デバイスから出力された光を被照射体まで導光する光学系と、を備える、光システム。
前記光デバイスから出力された光を被照射体まで導光する光学系と、を備える、光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光デバイス及び光システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、拡張現実（ＡＲ）グラスや小型プロジェクタに注目が集まっており、レーザーダイオードを用いた小型の平面光波回路（Planar Lightwave Circuit:PLC）等への注目が高まっている。レーザーダイオードは、高エネルギー効率での映像の描画が可能である。
【0003】
例えば、特許文献１には、小型プロジェクタに用いることができるモニタリング機能付き光源が記載されている。特許文献１に記載のモニタリング機能付き光源は、半導体フォトダイオード（ＰＤ）を用いた検知素子を有する。半導体フォトダイオードは、光出力をモニタリングする。特許文献１に記載のモニタリング機能付き光源は、光出力のモニタリング結果に基づき、ホワイトバランスを調整する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１８０５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
平面光波回路が形成された基板と別部材として作製された半導体フォトダイオードは、サイズが大きい。光デバイスの更なる発展のためには、新たなブレイクスルーが求められている。
【0006】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、新規な光デバイス及び光システム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】
【0007】
上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【0008】
（１）第１の態様にかかる光デバイスは、第１強磁性層と、第２強磁性層と、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層とに挟まれたスペーサ層と、を有する少なくとも一つの磁性素子と、レーザーダイオードと、導波路と、を備え、前記導波路は、前記レーザーダイオードと光学的に接続された少なくとも一つの入力導波路と、前記入力導波路と接続された出力導波路と、を有し、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が、前記磁性素子に照射される。
【0009】
（２）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記導波路は、主成分としてニオブ酸リチウムを含んでもよい。
【0010】
（３）上記態様にかかる光デバイスは、基板をさらに備え、前記導波路は、前記基板上に形成され、前記基板は、酸化アルミニウムを含んでもよい。
【0011】
（４）上記態様にかかる光デバイスは、基板をさらに備え、前記導波路は、前記基板上に形成され、前記磁性素子は、前記基板の上又は上方にあってもよい。
【0012】
（５）上記態様にかかる光デバイスは、リフレクタをさらに備え、前記リフレクタは、前記光の少なくとも一部を前記磁性素子に向かって反射してもよい。
【0013】
（６）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記光の少なくとも一部は、前記磁性素子の積層方向と交差する方向から前記磁性素子に照射される構成でもよい。
【0014】
（７）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記光の少なくとも一部は、前記磁性素子の積層方向から前記磁性素子に照射される構成でもよい。
【0015】
（８）上記態様にかかる光デバイスは、前記導波路が形成された基板と別部材であり、前記磁性素子を支持する支持体をさらに備えてもよい。
【0016】
（９）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記導波路は、モニタリング導波路をさらに備え、前記モニタリング導波路は、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方に接続され、前記光の少なくとも一部は、前記モニタリング導波路を伝搬してもよい。
【0017】
（１０）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記少なくとも一つの入力導波路は、複数の入力導波路であり、前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、それぞれの前記入力導波路に接続された複数のモニタリング導波路をさらに有し、それぞれの前記磁性素子には、前記複数のモニタリング導波路のそれぞれを伝搬する光がそれぞれ照射されてもよい。
【0018】
（１１）上記態様にかかる光デバイスにおいて、前記少なくとも一つの磁性素子は、複数の磁性素子であり、前記複数の磁性素子のうち第１磁性素子には、前記入力導波路と前記出力導波路とのうち少なくとも一方を、前記レーザーダイオードから前記入力導波路または前記出力導波路へ向かう方向に伝搬する光の少なくとも一部が照射され、前記複数の磁性素子のうち第２磁性素子には、前記出力導波路から出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部が照射されてもよい。
【0019】
（１２）第２の態様にかかる光システムは、上記態様にかかる光デバイスと、前記光デバイスから出力された光を被照射体まで導光する光学系と、を備える。
【発明の効果】
【0020】
上記態様にかかる光デバイス及び光システムは、新規な原理で光をモニタリングできる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図2】第１実施形態に係る光デバイスの導波路の断面図である。
【図3】第１実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の斜視図である。
【図4】第１実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図5】第１実施形態に係る光デバイスのモニタリング回路の一例である。
【図6】第１実施形態に係る光デバイスのモニタリング回路の別の例である。
【図7】第１実施形態に係る磁性素子近傍の断面図である。
【図8】第１実施形態に係る磁性素子の第１メカニズムを説明するための図である。
【図9】第１実施形態に係る磁性素子の第２メカニズムを説明するための図である。
【図10】第１実施形態に係る光デバイスの別の例の磁性素子近傍の断面図である。
【図11】第２実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の斜視図である。
【図12】第２実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図13】第２実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の別の断面図である。
【図14】第３実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図15】第３実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図16】第４実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図17】第５実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図18】第５実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の斜視図である。
【図19】第６実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図20】第７実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図21】第８実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図22】第８実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の第１例の斜視図である。
【図23】第８実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の第２例の斜視図である。
【図24】第９実施形態に係る光デバイスの磁性素子近傍の断面図である。
【図25】第１０実施形態に係る光デバイスの平面図である。
【図26】光デバイスを用いた光システムの概念図である。
【図27】第１０実施形態の変形例にかかる光デバイスの平面図である。
【図28】光変調素子の平面図である。
【図29】アイトラッキング専用のシステムに用いることができる光デバイスの一例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0023】
方向について定義する。基板２７（図２参照）が広がる面内の一方向をｘ方向、ｘ方向と直交する面内の方向をｙ方向とする。基板２７と直交する方向（ｘ方向及びｙ方向と直交する方向）をｚ方向とする。以下、＋ｚ方向を「上」、－ｚ方向を「下」と表現する場合がある。上下は、必ずしも重力が加わる方向とは一致しない。
【0024】
「第１実施形態」
図１は、第１実施形態に係る光デバイス１００の平面図である。光デバイス１００は、複数のレーザーダイオード１１、１２、１３と導波路２０と磁性素子３０とを有する。
図１は、第１実施形態に係る光デバイス１００の平面図である。光デバイス１００は、複数のレーザーダイオード１１、１２、１３と導波路２０と磁性素子３０とを有する。
【0025】
複数のレーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれは、レーザー光を出力する。例えば、レーザーダイオード１１は、５９０ｎｍ以上８００ｎｍ以下の波長域の光を出力する赤色レーザーである。例えば、レーザーダイオード１２は、４９０ｎｍ以上５９０ｎｍ未満の波長域の光を出力する緑色レーザーである。例えば、レーザーダイオード１３は、３８０ｎｍ以上４９０ｎｍ未満の波長域の光を出力する緑色レーザーである。以下、一例として赤、緑、青の３色のレーザーを用いる例を基に説明するが、レーザーダイオードの数、出力する波長域等はこの場合に限られない。
【0026】
導波路２０は、例えば、入力導波路２１、２２、２３と合波路２４と出力導波路２５とモニタリング導波路２６とを有する。
【0027】
入力導波路２１、２２、２３のそれぞれは、レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれと光学的に接続されている。例えば、レーザーダイオード１１から出力された光は、入力導波路２１を伝搬する。例えば、レーザーダイオード１２から出力された光は、入力導波路２２を伝搬する。例えば、レーザーダイオード１３から出力された光は、入力導波路２３を伝搬する。
【0028】
合波路２４は、入力導波路２１、２２、２３と出力導波路２５との間にある。入力導波路２１、２２、２３のそれぞれを伝搬する光は、合波路２４で合流する。出力導波路２５は、合波路２４に接続されている。出力導波路２５は、合波路２４を介して入力導波路２１、２２、２３と接続され、出力導波路２５には、入力導波路２１、２２、２３からの光が伝搬する。
【0029】
モニタリング導波路２６は、入力導波路２１、２２、２３と出力導波路２５とのうち少なくとも一方に接続される。モニタリング導波路２６には、入力導波路２１、２２、２３と出力導波路２５とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が伝搬する。以下、入力導波路２１、２２、２３と出力導波路２５とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部をモニタリング光と称する場合がある。図１に示すモニタリング導波路２６は、出力導波路２５に接続されている。モニタリング光は、出力導波路２５から分岐し、モニタリング導波路２６を伝搬する。
【0030】
【0031】
入力導波路２１、２２、２３は、基板２７上にある。基板２７は、例えば、酸化アルミニウムを含む。基板２７は、例えば、サファイアである。入力導波路２１、２２、２３のそれぞれは、基板２７からｚ方向に突出する。入力導波路２１、２２、２３のそれぞれは、例えば、主成分としてニオブ酸リチウムを含む。ニオブ酸リチウムの一部元素は、他の元素に置換されていてもよい。入力導波路２１、２２、２３のそれぞれは、例えば、クラッド２８で被覆されている。クラッド２８は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＦ２、Ｌａ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、Ｙ２Ｏ３、ＣａＦ２、Ｉｎ２Ｏ３等又はこれらの混合物である。入力導波路２１、２２、２３の材料およびクラッド２８の材料はこの例に限られない。例えば、入力導波路２１、２２、２３を構成するコアがシリコン又は酸化シリコンに酸化ゲルマニウムを添加したもので、クラッドが酸化シリコンでもよい。合波路２４、出力導波路２５も入力導波路２１、２２、２３と同様の構成からなる。
【0032】
【0033】
磁性素子３０は、モニタリング光が照射される位置にある。磁性素子３０は、例えば、モニタリング導波路２６の出力端の先にある。モニタリング光は、例えば、磁性素子３０に対して磁性素子３０の積層方向と交差する方向から照射される。モニタリング光は、例えば、磁性素子３０の側面に照射される。磁性素子３０は、導波路２０が形成された基板２７と同一基板上に形成されている。すなわち、磁性素子３０と導波路２０とは、一つの物品の中に組み込まれ、分離できない。磁性素子３０は、基板２７上又は基板２７の上方にある。
【0034】
磁性素子３０は、例えば、電極４１、４２と、ビア配線４３、４４と、入力端子４５と、出力端子４６と、電気的に接続されている。
【0035】
電極４１は、磁性素子３０の第１面に接続されている。電極４２は、磁性素子３０の第２面に接続されている。第１面と第２面とは、磁性素子３０の積層方向において互いに対向する。
【0036】
電極４１、４２は、導電性を有する材料を含む。電極４１、４２は、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、ＡｕまたはＲｕなどの金属により構成される。これらの金属の上下にＴａやＴｉを積層してもよい。また電極４１、４２として、ＣｕとＴａの積層膜、ＴａとＣｕとＴｉの積層膜、ＴａとＣｕとＴａＮの積層膜を用いてもよい。また電極４１、４２として、ＴｉＮやＴａＮを用いてもよい。
【0037】
電極４１、４２は、磁性素子３０に照射される光の波長域に対して透過性を有してもよい。例えば、電極４１、４２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ）等の酸化物の透明電極材料を含む透明電極でもよい。また電極４１、４２は、こられの透明電極材料の中に複数の柱状金属を有する構成としてもよい。
【0038】
ビア配線４３は、入力端子４５と電極４１又は電極４２とを繋ぐ。入力端子４５は、例えば２つある。入力端子４５の一方には電流又は電圧が入力され、入力端子４５の他方は基準電位に接続されている。入力端子４５は、例えば、クラッド２８の上面に露出している。ビア配線４４は、出力端子４６と電極４１又は電極４２とを繋ぐ。出力端子４６は、例えば２つある。出力端子４６の一方からは信号が出力され、出力端子４６の他方は基準電位に接続されている。出力端子４６は、例えば、クラッド２８の上面に露出している。ビア配線４３、４４、入力端子４５及び出力端子４６は、導電性を有する材料を含む。ビア配線４３、４４、入力端子４５及び出力端子４６の材料としては、電極４１、４２の例として挙げたものと同じものを用いることができる。
【0039】
図５及び図６は、第１実施形態に係る光デバイス１００の磁性素子３０を用いた光のモニタリング回路の一例である。図５及び図６において、電極４１は、例えば、入力端子Ｐｉｎ及び出力端子Ｐｏｕｔに接続されている。図５及び図６において、電極４２は、例えば、基準電位端子ＰＧに接続されている。入力端子Ｐｉｎは、図３及び図４における入力端子４５の一方に対応する。出力端子Ｐｏｕｔは、図３及び図４における出力端子４６の一方に対応する。基準電位端子ＰＧは、図３及び図４における入力端子４５の他方及び出力端子４６の他方に対応する。図５及び図６における基準電位は、グラウンドＧである。グラウンドＧは光デバイス１００の外部に設けられてもよい。基準電位は、グラウンドＧ以外でもよい。
【0040】
磁性素子３０は、照射される光（モニタリング光Ｌ）の状態の変化を電気信号に置き換える。磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は、照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度によって変化する。
【0041】
入力端子Ｐｉｎは、電流源ＰＳ１又は電圧源ＰＳ２に接続されている。電流源ＰＳ１及び電圧源ＰＳ２は、光デバイス１００の外部にあってもよい。入力端子Ｐｉｎが電流源ＰＳ１に接続されている場合、出力端子Ｐｏｕｔは、磁性素子３０の積層方向の抵抗値を電圧として出力する。入力端子Ｐｉｎが電圧源ＰＳ２に接続されている場合、出力端子Ｐｏｕｔは、磁性素子３０の積層方向の抵抗値を電流として出力する。磁性素子３０に外部から電流または電圧を印加する必要が無い場合は、入力端子Ｐｉｎおよび電流源ＰＳ１または電圧源ＰＳ２は無くてもよい。
【0042】
【0043】
磁性素子３０は、少なくとも第１強磁性層３１と第２強磁性層３２とスペーサ層３３とを有する。スペーサ層３３は、第１強磁性層３１と第２強磁性層３２との間に位置する。磁性素子３０は、これらの他に、第３強磁性層３４、磁気結合層３５、下地層３６、垂直磁化誘起層３７、キャップ層３８、側壁絶縁層３９等を有してもよい。磁性素子３０は、積層方向からの平面視における最長幅が、例えば２０００ｎｍ以下である。磁性素子３０は、積層方向からの平面視における最長幅が、例えば１０ｎｍ以上である。
【0044】
磁性素子３０は、例えば、スペーサ層３３が絶縁材料で構成されたＭＴＪ（Magnetic Tunnel Junction）素子である。この場合、磁性素子３０は、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の状態と第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２の状態との相対的な変化に応じて、積層方向の抵抗値（積層方向に電流を流した場合の抵抗値）が変化する。このような素子は磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。
【0045】
第１強磁性層３１は、外部から光が照射されると磁化の状態が変化する光検知層である。第１強磁性層３１は、磁化自由層とも呼ばれる。磁化自由層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の状態が変化する磁性体を含む層である。所定の外部からのエネルギーは、例えば、外部から照射される光（モニタリング光Ｌ）、磁性素子３０の積層方向に流れる電流、外部磁場である。第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１は、第１強磁性層３１に照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度に応じて、状態が変化する。
【0046】
第１強磁性層３１は、強磁性体を含む。第１強磁性層３１は、例えば、Ｃｏ、ＦｅまたはＮｉ等の磁性元素のいずれかを少なくとも含む。第１強磁性層３１は、上述のような磁性元素と共に、Ｂ、Ｍｇ、Ｈｆ、Ｇｄ等の非磁性元素を含んでもよい。第１強磁性層３１は、例えば、磁性元素と非磁性元素とを含む合金でもよい。第１強磁性層３１は、複数の層から構成されていてもよい。第１強磁性層３１は、例えば、ＣｏＦｅＢ合金、ＣｏＦｅＢ合金層をＦｅ層で挟んだ積層体、ＣｏＦｅＢ合金層をＣｏＦｅ層で挟んだ積層体である。
【0047】
第１強磁性層３１は、膜面内方向に磁化容易軸を有する面内磁化膜でも、膜面直方向（磁性素子３０の積層方向）に磁化容易軸を有する垂直磁化膜でもよい。
【0048】
第１強磁性層３１の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。第１強磁性層３１の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることが好ましい。第１強磁性層３１が垂直磁化膜の場合、第１強磁性層３１の膜厚が薄いと、第１強磁性層３１の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が強まり、第１強磁性層３１の垂直磁気異方性が高まる。つまり、第１強磁性層３１の垂直磁気異方性が高いと、磁化Ｍ３１が膜面直方向に（元の状態に）戻ろうとする力が強まる。一方、第１強磁性層３１の膜厚が厚いと、第１強磁性層３１の上下にある層からの垂直磁気異方性印加効果が相対的に弱まり、第１強磁性層３１の垂直磁気異方性が弱まる。
【0049】
第１強磁性層３１の膜厚が薄くなると強磁性体としての体積は小さくなり、厚くなると強磁性体としての体積は大きくなる。外部からのエネルギーが加わったときの第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の反応しやすさは、第１強磁性層３１の磁気異方性（Ｋｕ）と体積（Ｖ）との積（ＫｕＶ）に反比例する。つまり、第１強磁性層３１の磁気異方性と体積との積が小さくなると、光に対する反応性が高まる。このような観点から、光に対する反応を高めるためには、第１強磁性層３１の磁気異方性を適切に設計したうえで第１強磁性層３１の体積を小さくすることが好ましい。
【0050】
第１強磁性層３１の膜厚が２ｎｍより厚い場合は、例えばＭｏ，Ｗからなる挿入層を第１強磁性層３１内に設けてもよい。すなわち、強磁性層、挿入層、強磁性層が順に積層された積層体を第１強磁性層３１としてもよい。挿入層と強磁性層との界面における界面磁気異方性により第１強磁性層３１全体の垂直磁気異方性が高まる。挿入層の膜厚は、例えば、０．１ｎｍ～０．６ｎｍである。
【0051】
第２強磁性層３２は、磁化固定層である。磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の状態が磁化自由層よりも変化しにくい磁性体からなる層である。例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の向きが磁化自由層よりも変化しにくい。また、例えば、磁化固定層は、所定の外部からのエネルギーが印加された際に磁化の大きさが磁化自由層よりも変化しにくい。第２強磁性層３２の保磁力は、例えば、第１強磁性層３１の保磁力よりも大きい。第２強磁性層３２は、例えば第１強磁性層３１と同じ方向に磁化容易軸を有する。第２強磁性層３２は、面内磁化膜でも、垂直磁化膜でもよい。
【0052】
第２強磁性層３２を構成する材料は、例えば、第１強磁性層３１と同様である。第２強磁性層３２は、例えば、０．４ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＣｏ、０．１ｎｍ～０．５ｎｍの厚みのＭｏ、０．３ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＣｏＦｅＢ合金、０．３ｎｍ～１．０ｎｍの厚みのＦｅが順に積層された積層体でもよい。
【0053】
第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２は、例えば、磁気結合層３５を介した第３強磁性層３４との磁気結合によって固定してもよい。この場合、第２強磁性層３２、磁気結合層３５及び第３強磁性層３４を合わせたものを磁化固定層と称する場合もある。
【0054】
第３強磁性層３４は、例えば、第２強磁性層３２と磁気結合する。磁気結合は、例えば、反強磁性的な結合であり、ＲＫＫＹ相互作用により生じる。第３強磁性層３４を構成する材料は、例えば、第１強磁性層３１と同様である。磁気結合層３５は、例えば、Ｒｕ、Ｉｒ等である。
【0055】
スペーサ層３３は、第１強磁性層３１と第２強磁性層３２との間に配置される非磁性層である。スペーサ層３３は、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、又は、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層で構成される。スペーサ層３３の膜厚は、後述する初期状態における第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１と第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２の配向方向に応じて調整できる。
【0056】
例えば、スペーサ層３３が絶縁体からなる場合は、磁性素子３０は、第１強磁性層３１とスペーサ層３３と第２強磁性層３２とからなる磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を有する。このような素子はＭＴＪ素子と呼ばれる。この場合、磁性素子３０はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を発現することができる。スペーサ層３３が金属からなる場合は、磁性素子３０は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果を発現することができる。このような素子はＧＭＲ素子と呼ばれる。磁性素子３０は、スペーサ層３の構成材料によって、ＭＴＪ素子、ＧＭＲ素子などと呼び名が異なることがあるが、総称して磁気抵抗効果素子とも呼ばれる。
【0057】
スペーサ層３３が絶縁材料で構成される場合、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン又は酸化ケイ素等を含む材料をスペーサ層３３に用いることができる。また、スペーサ層３３は、これら絶縁材料に、Ａｌ、Ｂ、Ｓｉ、Ｍｇなどの元素や、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁性元素を含んだものでもよい。第１強磁性層３１と第２強磁性層３２との間に高いＴＭＲ効果が発現するようにスペーサ層３３の膜厚を調整することで、高い磁気抵抗変化率が得られる。ＴＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層３３の膜厚は、０．５～５．０ｎｍ程度としてもよく、１．０～２．５ｎｍ程度としてもよい。
【0058】
スペーサ層３３を非磁性導電材料で構成する場合、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ又はＲｕ等の導電材料を用いることができる。ＧＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層３３の膜厚は、０．５～５．０ｎｍ程度としてもよく、２．０～３．０ｎｍ程度としてもよい。
【0059】
スペーサ層３３を非磁性半導体材料で構成する場合、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫、酸化ゲルマニウム、酸化ガリウム又はＩＴＯ等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層３３の膜厚は１．０～４．０ｎｍ程度としてもよい。
【0060】
スペーサ層３３として非磁性絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、酸化アルミニウムまたは酸化マグネシウムによって構成される非磁性絶縁体中に、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌなどの非磁性の導体によって構成される通電点を含む構造としてもよい。また、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁性元素によって導体を構成してもよい。この場合、スペーサ層３３の膜厚は、１．０～２．５ｎｍ程度としてもよい。通電点は、例えば、膜面に垂直な方向からみたときの直径が１ｎｍ以上５ｎｍ以下の柱状体である。
【0061】
下地層３６は、第２強磁性層３２と電極４２との間にある。下地層３６は、シード層又はバッファ層である。シード層は、シード層上に積層される層の結晶性を高める。シード層は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、ＮｉＦｅＣｒである。シード層の膜厚は、例えば１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。バッファ層は、異なる結晶間の格子不整合を緩和する層である。バッファ層は、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｚｒ、Ｈｆ又はこれらの元素の窒化物である。バッファ層の膜厚は、例えば、１ｎｍ以上５ｎｍ以下である。
【0062】
キャップ層３８は、第１強磁性層３１と電極４１との間にある。キャップ層３８は、プロセス過程で下層へのダメージを防ぐと共に、アニール時に下層の結晶性を高める。キャップ層３８の膜厚は、第１強磁性層３１に十分な光が照射されるように、例えば３ｎｍ以下である。キャップ層３８は、例えば、ＭｇＯ、Ｗ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃｒまたはこれらの積層膜などである。
【0063】
垂直磁化誘起層３７は、第１強磁性層３１が垂直磁化膜の場合に形成される。垂直磁化誘起層３７は、第１強磁性層３１上に積層される。垂直磁化誘起層３７は、第１強磁性層３１の垂直磁気異方性を誘起する。垂直磁化誘起層３７は、例えば酸化マグネシウム、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ等である。垂直磁化誘起層３７が酸化マグネシウムの場合は、導電性を高めるために、酸化マグネシウムが酸素欠損していることが好ましい。垂直磁化誘起層３７の膜厚は、例えば、０．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下である。
【0064】
側壁絶縁層３９は、第１強磁性層３１及び第２強磁性層３２を含む積層体の周囲を覆う。側壁絶縁層３９は、例えば、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｇの酸化物、窒化物、酸窒化物である。
【0065】
磁性素子３０は、各層の積層工程、アニール工程、加工工程によって作製される。まず基板２７上（クラッド２８の一部の上）に、電極４２、下地層３６、第３強磁性層３４、磁気結合層３５、第２強磁性層３２、スペーサ層３３、第１強磁性層３１、垂直磁化誘起層３７、キャップ層３８の順に積層する。基板２７は、導波路２０が形成されている基板と同一である。各層は、例えば、スパッタリングにより成膜される。
【0066】
次いで、積層膜をアニールする。アニール温度は、例えば、２５０℃から４５０℃である。その後、積層膜をフォトリソグラフィ及びエッチングにより所定の柱状体に加工する。柱状体は、円柱でも角柱でもよい。例えば、柱状体を積層方向から見た際の最短幅は、１０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下としてもよく、３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下としてもよい。
【0067】
次いで、柱状体の側面を被覆するように、絶縁層を形成する。絶縁層は、側壁絶縁層３９となる。側壁絶縁層３９は、複数回に亘って積層してもよい。次いで、化学機械研磨（ＣＭＰ）により側壁絶縁層３９からキャップ層３８の上面を露出し、キャップ層３８上に、電極４１を作製する。上記工程により、磁性素子３０が得られる。磁性素子３０は、下地を構成する材料によらず作製できる。そのため、磁性素子３０は、接着層等を介さずに、導波路２０が形成された基板２７上に直接作製できる。磁性素子３０は、導波路２０と共に同じ基板２７上のプロセスにより形成することができる。例えば、導波路２０及び磁性素子３０は、同一の基板２７上に、真空成膜プロセスにより形成することが可能である。
【0068】
次いで、光デバイス１００の動作のいくつかの例について説明する。光デバイス１００が行う動作には、レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出射された光を合波し、出力する出力動作と、レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出射された光をモニタリングするモニタリング動作とがある。
【0069】
まず出力動作について説明する。レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから光を出射する。レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出射された光は、入力導波路２１、２２、２３のそれぞれに入力される。入力導波路２１は、レーザーダイオード１１から出力された光が伝搬する。入力導波路２２は、レーザーダイオード１２から出力された光が伝搬する。入力導波路２３は、レーザーダイオード１３から出力された光が伝搬する。
【0070】
入力導波路２１、２２、２３のそれぞれを伝搬する光は、合波路２４で合流する。合波路２４で合流した光は、出力導波路２５を伝搬する。出力導波路２５の一端からは、合波路２４で合流した光が出力される。
【0071】
次いで、モニタリング動作について説明する。モニタリング動作では、レーザーダイオード１１、１２、１３のうちの一つから光を出射する。例えば、レーザーダイオード１１から光を出射する。この場合、レーザーダイオード１１から出射された光は、入力導波路２１、合波路２４、出力導波路２５の順に伝搬する。出力導波路２５を伝搬する光の少なくとも一部は、モニタリング導波路２６に分岐する。分岐した光は、モニタリング光として、モニタリング導波路２６内を伝搬する。
【0072】
モニタリング導波路２６内を伝搬する光（モニタリング光）は、磁性素子３０に照射される。モニタリング光は、例えば、磁性素子３０に対して磁性素子３０の積層方向（図３ではｚ方向）と交差する方向から照射される。モニタリング光は、例えば、ｙ方向から磁性素子３０の側面に照射される。
【0073】
磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は、第１強磁性層３１に照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度により変化する。磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流が光の照射によって変化する厳密なメカニズムはまだ明確になっていないが、例えば、以下の２つのメカニズムが考えられる。
【0074】
図８は、第１実施形態に係る磁性素子３０の動作の第１メカニズムを説明するための図である。図８の上のグラフは、縦軸が第１強磁性層３１に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図８の下のグラフは、縦軸が磁性素子３０の積層方向の抵抗値であり、横軸が時間である。
【0075】
まず第１強磁性層３１に第１強度の光が照射された状態（以下、初期状態と称する）において、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１と第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２とは平行の関係にあり、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は第１抵抗値Ｒ１を示し、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流の大きさは第１の値を示す。第１強度は、第１強磁性層３１に照射される光の強度がゼロの場合でもよい。
【0076】
磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、例えば、磁性素子３０の積層方向にセンス電流を流すと、磁性素子３０の積層方向の両端に電圧が発生し、その電圧値からオームの法則を用いて求められる。磁性素子３０からの出力電圧は、電極４１と電極４２との間に発生する。図８に示す例の場合、センス電流を第１強磁性層３１から第２強磁性層３２に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流を流すことで、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１に対して、第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが平行になる。また、この方向にセンス電流を流すことで、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１が動作時に反転することを防止することができる。
【0077】
次いで、第１強磁性層３１に照射される光の強度が変化する。光の照射による外部からのエネルギーによって第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１は初期状態から傾く。第１強磁性層３１に光が照射されていない状態における第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の方向と、光が照射された状態における磁化Ｍ３１の方向との角度は、いずれも０°より大きく９０°より小さい。
【0078】
第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１が初期状態から傾くと、磁気抵抗効果素子３０の積層方向の抵抗値は変化する。そして、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は変化する。例えば、磁性素子３０に照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度が大きくなるほど、磁化Ｍ３１の初期状態に対する傾きは大きくなる。例えば、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の傾きに応じて、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４と変化し、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は第２の値、第３の値、第４の値と変化する。第１抵抗値Ｒ１、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４の順に抵抗値は大きくなる。第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子３０からの出力電圧は大きくなる。磁性素子３０が定電圧源に接続されている場合、第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子３０からの出力電流は小さくなる。
【0079】
磁性素子３０は、磁性素子３０に照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度が変化した際に、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流（磁性素子３０の積層方向の抵抗値）が変化する。したがって、磁性素子３０は、モニタリング光Ｌの強度を磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流（磁性素子３０の抵抗値）として検出できる。
【0080】
第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１には第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用するので、第１強磁性層３１に照射される光の強度が第１強度に戻ると、初期状態から傾いた磁化Ｍ３１は、初期状態に戻る。磁化Ｍ３１が初期状態に戻ると、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、第１抵抗値Ｒ１に戻り、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は第１の値に戻る。
【0081】
ここでは初期状態において磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが平行な場合を例に説明したが、初期状態において磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが反平行でもよい。この場合、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、磁化Ｍ３１が傾くほど（磁化Ｍ３１の初期状態からの角度変化が大きくなるほど）小さくなる。磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが反平行な場合を初期状態とする場合は、センス電流は第２強磁性層３２から第１強磁性層３１に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流を流すことで、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１に対して、第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２と反対方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態において磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが反平行になる。
【0082】
図９は、第１実施形態に係る磁性素子３０の動作の第２メカニズムを説明するための図である。図９の上のグラフは、縦軸が第１強磁性層３１に照射される光の強度であり、横軸が時間である。図９の下のグラフは、縦軸が磁性素子３０の積層方向の抵抗値であり、横軸が時間である。
【0083】
図９に示す初期状態は、図８に示す初期状態と同様である。図９に示す例の場合も、センス電流を第１強磁性層３１から第２強磁性層３２に向かって流すことが好ましい。この方向にセンス電流を流すことで、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１に対して、第２強磁性層３２の磁化Ｍ３２と同じ方向のスピントランスファートルクが作用し、初期状態が維持される。
【0084】
次いで、第１強磁性層３１に照射される光（モニタリング光）の強度が変化する。光の照射による外部からのエネルギーによって第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の大きさは初期状態から小さくなる。第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１が初期状態から小さくなると、磁気抵抗効果素子３０の積層方向の抵抗値は変化する。そして、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は変化する。例えば、磁性素子３０に照射される光（モニタリング光Ｌ）の強度が大きくなるほど、磁化Ｍ３１の大きさは小さくなる。例えば、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の大きさに応じて、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４と変化し、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は第２の値、第３の値、第４の値と変化する。第１抵抗値Ｒ１、第２抵抗値Ｒ２、第３抵抗値Ｒ３、第４抵抗値Ｒ４の順に抵抗値は大きくなる。第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子３０からの出力電圧は大きくなる。磁性素子３０が定電圧源に接続されている場合、第１の値、第２の値、第３の値、第４の値の順に磁性素子３０からの出力電流は小さくなる。
【0085】
第１強磁性層３１に照射される光の強度が第１強度に戻ると、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１の大きさは元に戻り、磁性素子３０は初期状態に戻る。すなわち、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、第１抵抗値Ｒ１に戻り、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流は第１の値に戻る。
【0086】
図９においても、初期状態において磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが反平行としてもよい。この場合、磁性素子３０の積層方向の抵抗値は、磁化Ｍ３１の大きさが小さくなるほど、小さくなる。磁化Ｍ３１と磁化Ｍ３２とが反平行な場合を初期状態とする場合は、センス電流は第２強磁性層３２から第１強磁性層３１に向かって流すことが好ましい。
【0087】
上述の手順を経て、レーザーダイオード１１から出力される光の強度を、磁性素子３０からの出力電圧又は出力電流（磁性素子３０の積層方向の抵抗値）として読み取ることができる。そして、同様の手順で、レーザーダイオード１２から出力される光の強度及びレーザーダイオード１３から出力される光の強度を順次測定する。
【0088】
出力導波路２５の一端から出力される光は、それぞれのレーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光を合わせたものである。それぞれのレーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光の強度を調整することで、光デバイス１００からの出力光のホワイトバランスを調整できる。それぞれのレーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光の強度は、例えば、磁性素子３０からの出力の測定結果を、それぞれのレーザーダイオード１１、１２、１３にフィードバックすることで調整できる。
【0089】
また第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１は、第１強磁性層３１の体積が小さいほど光の照射に対して変化しやすくなる。つまり、第１強磁性層３１の磁化Ｍ３１は、第１強磁性層３１の体積が小さいほど光の照射により傾きやすい、又は、光の照射により小さくなりやすい。換言すると、第１強磁性層３１の体積を小さくすると、わずかな光量の光でも磁化Ｍ３１を変化させることができる。すなわち、第１実施形態に係る磁性素子３０は、高感度に光を検知できる。
【0090】
より正確には、磁化Ｍ３１の変化しやすさは、第１強磁性層３１の磁気異方性（Ｋｕ）と体積（Ｖ）との積（ＫｕＶ）の大きさで決定される。ＫｕＶが小さいほどより微小な光量でも磁化Ｍ３１は変化し、ＫｕＶが大きいほどより大きな光量でないと磁化Ｍ３１は変化しない。つまり、アプリケーションで使用する外部から照射する光の光量に応じて、第１強磁性層３１のＫｕＶを設計することになる。極めて微小な光量検出のようなことを想定した場合には、第１強磁性層３１のＫｕＶを小さくすることで、これらの微小な光量の光の検出が可能となる。このような微小な光量の光の検出は、従来のｐｎ接合の半導体では素子サイズを小さくすると難しくなるため、大きなメリットである。第１強磁性層３１の体積を小さくすることで、ＫｕＶを小さくできる。
【0091】
上述のように、第１実施形態に係る光デバイス１００は、磁性素子３０の出力電圧又は出力電流（磁性素子３０の積層方向の抵抗値）からレーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出力される光の強度を読み取ることができる。第１実施形態に係る光デバイス１００は、それぞれのレーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光の強度を調整することで、出力導波路２５から出力される光のホワイトバランスを調整できる。
【0092】
以上、第１実施形態について図面を参照して詳述したが、第１実施形態はこの例に限られるものではない。
【0093】
例えば、図１０に示すように、磁性素子３０の積層方向がｚ方向に対して傾斜していてもよい。この場合、モニタリング光は、磁性素子３０の側面及び磁性素子３０の電極４１側の第１面に照射される。
【0094】
「第２実施形態」
図１１は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の斜視図である。図１２は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の断面図である。図１３は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の別の断面図である。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図１１は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の斜視図である。図１２は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の断面図である。図１３は、第２実施形態に係る光デバイス１０１の磁性素子３０近傍の別の断面図である。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0095】
光デバイス１０１は、リフレクタ５０を有する。リフレクタ５０は、モニタリング導波路２６から出力される光（モニタリング光）を磁性素子３０に向かって反射する。リフレクタ５０は、モニタリング導波路２６の出力端からモニタリング光の進行方向の位置にある。リフレクタ５０は、モニタリング光の進行方向に対して傾斜する傾斜面を有する。
【0096】
リフレクタ５０は、光を反射するものである。リフレクタ５０は、例えば、反射鏡である。
【0097】
磁性素子３０は、クラッド２８上に形成された絶縁層２９内に形成されている。絶縁層２９は、例えば、側壁絶縁層３９と同様の材料である。磁性素子３０は、基板２７の上方にある。磁性素子３０は、導波路２０と異なる高さ位置にあり、導波路２０より基板２７から離れた位置にある。磁性素子３０は、例えば、リフレクタ５０の上方にある。
【0098】
リフレクタ５０で反射された光（モニタリング光）は、例えば、磁性素子３０に磁性素子３０の積層方向から照射される。この場合、電極４２は、磁性素子３０に照射される光の波長域に対して透過性を有する。電極４２がモニタリング光の一部を透過することで、磁性素子３０にモニタリング光が照射される。ここでは、電極４２が電極４１よりリフレクタ５０側に配置される例を例示したが、電極４１が電極４２よりリフレクタ５０側に配置されてもよい（第１強磁性層３１が第２強磁性層３２よりリフレクタ５０側に配置されてもよい）。この場合、電極４１は、磁性素子３０に照射される光の波長域に対して透過性を有する。電極４１が電極４２よりリフレクタ５０側に配置されると、第１強磁性層３１へのモニタリング光の照射効率が高まる。
【0099】
第２実施形態にかかる光デバイス１０１は、光デバイス１００と同様の効果を奏する。またリフレクタ５０により磁性素子３０に対するモニタリング光の照射方向を自由に設計できる。例えば、磁性素子３０に対して積層方向からモニタリング光が照射されると、磁性素子３０の受光面積を広く確保できる。
【0100】
「第３実施形態」
図１４は、第３実施形態に係る光デバイス１０２のｚ方向から見た平面図である。図１５は、第３実施形態に係る光デバイス１０２の磁性素子３０近傍の断面図である。図１５は、図１４のＣ－Ｃ線に沿った断面である。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図１４は、第３実施形態に係る光デバイス１０２のｚ方向から見た平面図である。図１５は、第３実施形態に係る光デバイス１０２の磁性素子３０近傍の断面図である。図１５は、図１４のＣ－Ｃ線に沿った断面である。第３実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0101】
光デバイス１０２は、磁性素子３０を支持する支持体６０を有する。支持体６０は、導波路２０が形成された基板２７とは別の部材である。支持体６０と基板２７とは、例えば、共通の支持体上に固定されている。支持体６０は、例えば、基板２７と同様の材料である。光デバイス１０２において、磁性素子３０は支持体６０の上又は上方にある。磁性素子３０は、支持体６０上に形成された絶縁層６１内にある。絶縁層６１は、例えば、側壁絶縁層３９と同様の材料である。
【0102】
図１４、１５に示す例では、磁性素子３０のｚ方向の高さ位置は、モニタリング導波路２６の出力端のｚ方向の高さ位置に合わせている。
【0103】
第３実施形態にかかる光デバイス１０２は、光デバイス１００と同様の効果を奏する。また磁性素子３０と導波路２０とをそれぞれ別々に作製することが可能であり、製造時の制限が少なくなる。
【0104】
「第４実施形態」
図１６は、第４実施形態に係る光デバイス１０３の磁性素子３０の近傍の断面図である。第４実施形態において、第３実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図１６は、第４実施形態に係る光デバイス１０３の磁性素子３０の近傍の断面図である。第４実施形態において、第３実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0105】
基板２７Ａは、上面に段差が形成されている点が基板２７と異なる。上面Ｓ１と上面Ｓ２とはｚ方向の高さ位置が異なる。上面Ｓ１は、ｚ方向から見て導波路２０と重なる位置における基板２７の上面である。導波路２０は上面Ｓ１上に形成されている。上面Ｓ２は、ｚ方向から見て磁性素子３０と重なる位置における基板２７の上面である。
【0106】
支持体６０は、上面Ｓ２に載置されている。磁性素子３０は、基板２７の上方、かつ、支持体６０上に形成されている。
【0107】
第４実施形態にかかる光デバイス１０３は、光デバイス１０２と同様の効果を奏する。
【0108】
「第５実施形態」
図１７は、第５実施形態に係る光デバイス１０４の磁性素子３０近傍の断面図である。図１８は、第５実施形態に係る光デバイス１０４の磁性素子３０近傍の斜視図である。第５実施形態において、第４実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図１７は、第５実施形態に係る光デバイス１０４の磁性素子３０近傍の断面図である。図１８は、第５実施形態に係る光デバイス１０４の磁性素子３０近傍の斜視図である。第５実施形態において、第４実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0109】
光デバイス１０４において、モニタリング導波路２６の出力端からのモニタリング光の進行方向と、磁性素子３０の積層方向とが一致している。支持体６０は、例えば、磁性素子３０を積層する際の支持体６０の側面が、基板２７Ａの上面Ｓ２と対向するように設置されている。モニタリング光は、例えば、磁性素子３０に磁性素子３０の積層方向から照射される。この場合、電極４１は、磁性素子３０に照射される光の波長域に対して透過性を有する。電極４１がモニタリング光の一部を透過することで、磁性素子３０にモニタリング光が照射される。
【0110】
図１８に示すように、電極４１は、入力端子４５Ａ及び出力端子４６Ａと接続されている。電極４２は、ビア配線４３を介して入力端子４５Ａに、ビア配線４４を介して出力端子４６Ａに接続されている。入力端子４５Ａ及び出力端子４６は、支持体６０の側面に形成されている。
【0111】
第５実施形態にかかる光デバイス１０４は、光デバイス１０３と同様の効果を奏する。またモニタリング光が磁性素子３０に対して積層方向から照射されることで、磁性素子３０の受光面積を広く確保できる。
【0112】
「第６実施形態」
図１９は、第６実施形態に係る光デバイス１０５のｚ方向からの平面図である。第６実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図１９は、第６実施形態に係る光デバイス１０５のｚ方向からの平面図である。第６実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0113】
光デバイス１０５の導波路２０Ａの形状は、光デバイス１００の導波路２０と異なる。導波路２０Ａは、例えば、入力導波路２１、２２、２３と合波路２４と出力導波路２５と複数のモニタリング導波路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃとを有する。
【0114】
モニタリング導波路２６Ａは、入力導波路２１に接続される。モニタリング導波路２６Ｂは、入力導波路２２に接続される。モニタリング導波路２６Ｃは、入力導波路２３に接続される。モニタリング導波路２６Ａには、入力導波路２１を伝搬する光の少なくとも一部がモニタリング光として伝搬する。モニタリング導波路２６Ｂには、入力導波路２２を伝搬する光の少なくとも一部がモニタリング光として伝搬する。モニタリング導波路２６Ｃには、入力導波路２３を伝搬する光の少なくとも一部がモニタリング光として伝搬する。
【0115】
光デバイス１０５は、複数の磁性素子３０を有する。それぞれの磁性素子３０には、モニタリング導波路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃのそれぞれを伝搬する光（モニタリング光）がそれぞれ照射される。
【0116】
第６実施形態にかかる光デバイス１０５は、光デバイス１００と同様の効果を奏する。
【0117】
第１実施形態に係る光デバイス１００は、モニタリング動作において、レーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光を順次測定していた。これに対し、第６実施形態に係る光デバイス１０５は、モニタリング動作において、レーザーダイオード１１、１２、１３から出力される光を複数の磁性素子３０のそれぞれで同時に測定できる。
【0118】
「第７実施形態」
図２０は、第７実施形態に係る光デバイス１０６のｚ方向からの平面図である。第７実施形態において、第６実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図２０は、第７実施形態に係る光デバイス１０６のｚ方向からの平面図である。第７実施形態において、第６実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0119】
光デバイス１０６の導波路２０Ｂの形状は、光デバイス１０５の導波路２０Ａと異なる。導波路２０Ｂは、例えば、複数の入力導波路２１、２２、２３と、複数の出力導波路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃと、複数のモニタリング導波路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃと、を有する。導波路２０Ｂは、合波路２４を有さない。出力導波路２５Ａは、入力導波路２１と接続されている。出力導波路２５Ｂは、入力導波路２２と接続されている。出力導波路２５Ｃは、入力導波路２３と接続されている。
【0120】
光デバイス１０６は、出力動作において、入力導波路２１、２２、２３のそれぞれを伝搬する光が合波路２４で合流しない。出力導波路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃの出力端が十分近接すれば、人の目には出力導波路２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃのそれぞれから出力された光が合波して見える。
【0121】
第７実施形態にかかる光デバイス１０６は、光デバイス１０５と同様の効果を奏する。ここでは、複数のモニタリング導波路２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃが入力導波路２１、２２、２３に接続されている例を示したが、モニタリング導波路２６Ａが出力導波路２５Ａに接続され、モニタリング導波路２６Ｂが出力導波路２５Ｂに接続され、モニタリング導波路２６Ｃが出力導波路２５Ｃに接続されていてもよい。
【0122】
「第８実施形態」
図２１は、第８実施形態に係る光デバイス１０７のｚ方向からの平面図である。第８実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図２１は、第８実施形態に係る光デバイス１０７のｚ方向からの平面図である。第８実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0123】
光デバイス１０７の導波路２０Ｃの形状は、光デバイス１００の導波路２０と異なる。光デバイス１０７は、モニタリング導波路２６を有さない。光デバイス１０７は、出力導波路２５の出力端から出力される光の一部が、モニタリング光として磁性素子３０に照射される。
【0124】
図２２は、第８実施形態に係る光デバイス１０７の磁性素子３０近傍の第１例の斜視図である。図２２では、出力導波路２５は、２つに分かれた出力端２５ｔ１、２５ｔ２を有している。出力端２５ｔ１は、出力端２５ｔ２とｘ方向の異なる位置にある。
【0125】
出力端２５ｔ１からの光の進行方向の先には、リフレクタ５０がある。リフレクタ５０で反射した光は、モニタリング光として磁性素子３０に照射される。すなわち、出力導波路２５の出力端から出力される光の一部が、モニタリング光として磁性素子３０に照射される。出力端２５ｔ２は、外部に露出する。出力端２５ｔ２から出力光Ｌｏｕｔが出力される。
【0126】
図２３は、第８実施形態に係る光デバイス１０７の磁性素子３０近傍の第２例の斜視図である。図２３では、出力導波路２５は、２つに分かれた出力端２５ｔ３、２５ｔ４を有している。出力端２５ｔ３は、出力端２５ｔ４とｚ方向の異なる位置にある。
【0127】
出力端２５ｔ３からの光の進行方向の先には、リフレクタ５０がある。リフレクタ５０で反射した光は、モニタリング光として磁性素子３０に照射される。すなわち、出力導波路２５の出力端から出力される光の一部が、モニタリング光として磁性素子３０に照射される。出力端２５ｔ４は、外部に露出する。出力端２５ｔ４から出力光Ｌｏｕｔが出力される。
【0128】
第８実施形態にかかる光デバイス１０７は、光デバイス１００と同様の効果を奏する。
【0129】
「第９実施形態」
図２４は、第９実施形態に係る光デバイス１０８の磁性素子３０近傍の断面図である。第９実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図２４は、第９実施形態に係る光デバイス１０８の磁性素子３０近傍の断面図である。第９実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0130】
磁性素子３０は、例えば、電極４１、４２と、ビア配線４８と、入出力端子４７と、電気的に接続されている。第９実施形態に係る光デバイス１０８は、磁性素子３０に対する入力端子と出力端子が共通になっている。
【0131】
ビア配線４８は、入出力端子４７と電極４１又は電極４２とを繋ぐ。入出力端子４７は、例えば２つある。入出力端子４７の一方には電流又は電圧が入力されるとともに、入出力端子４７の一方からは信号が出力される。入出力端子４７の他方は基準電位に接続される。
【0132】
第９実施形態にかかる光デバイス１０８は、光デバイス１００と同様の効果を奏する。
【0133】
「第１０実施形態」
図２５は、第１０実施形態に係る光デバイス１０９のｚ方向からの平面図である。第１０実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
図２５は、第１０実施形態に係る光デバイス１０９のｚ方向からの平面図である。第１０実施形態において、第１実施形態と同様の構成は同様の符号を付し、説明を省く。
【0134】
光デバイス１０９は、複数のレーザーダイオード１１、１２、１３、１４と導波路２０Ｄと複数の磁性素子３０とを有する。
【0135】
レーザーダイオード１４は、レーザー光を出力する。例えば、レーザーダイオード１４は、７８０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長域の光（近赤外線）を出力する近赤外レーザーである。
【0136】
光デバイス１０９の導波路２０Ｄの形状は、光デバイス１００の導波路２０と異なる。光デバイス１０９は、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと合波路２４Ａと出力導波路２５と複数のモニタリング導波路２６Ｄ、２６Ｅとを有する。
【0137】
入力導波路２１Ａは、レーザーダイオード１４と光学的に接続されている。例えば、レーザーダイオード１４から出力された光は、入力導波路２１Ａを伝搬する。合波路２４Ａは、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと出力導波路２５との間にある。入力導波路２１、２２、２３、２１Ａのそれぞれを伝搬する光は、合波路２４Ａで合流する。出力導波路２５は、合波路２４Ａに接続されている。出力導波路２５は、合波路２４Ａを介して入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと接続され、出力導波路２５には、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａからの光が伝搬する。
【0138】
複数のモニタリング導波路２６Ｄ、２６Ｅのそれぞれは、出力導波路２５に接続されている。モニタリング導波路２６Ｄを複数有し、第６実施形態と同様に、それぞれのモニタリング導波路２６Ｄが入力導波路２１、２２、２３、２１Ａのそれぞれに個別に接続されるようにしてもよい。モニタリング導波路２６Ｄには、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと出力導波路２５とのうち少なくとも一方を伝搬する光の少なくとも一部が伝搬する。モニタリング導波路２６Ｅには、出力導波路２５を伝搬する光の少なくとも一部が伝搬する。
【0139】
第１モニタリング導波路２６Ｄと出力導波路２５との接続部において、第１モニタリング導波路２６Ｄが＋ｘ方向に対してなす角は、例えば、９０°より小さい。第２モニタリング導波路２６Ｅと出力導波路２５との接続部において、第２モニタリング導波路２６Ｅが＋ｘ方向に対してなす角は、例えば、９０°より大きい。＋ｘ方向は、例えば、出力導波路２５において、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４から出力された光が出力導波路２５の出力端に向かう方向である。
【0140】
第１モニタリング導波路２６Ｄと、第２モニタリング導波路２６Ｅのそれぞれには、モニタリング光が伝搬する。第１モニタリング導波路２６Ｄには、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４から出力され、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと出力導波路２５とのうち少なくとも一方を、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４から入力導波路２１、２２、２３、２１Ａまたは出力導波路２５へ向かう方向に伝搬する光の少なくとも一部が伝搬する。第２モニタリング導波路２６Ｅには、出力導波路２５から外部に出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部が伝搬する。以下、モニタリング光のうち、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４から出力され、入力導波路２１、２２、２３、２１Ａと出力導波路２５とのうち少なくとも一方を、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４から入力導波路２１、２２、２３、２１Ａまたは出力導波路２５へ向かう方向に伝搬する光の少なくとも一部を第１モニタリング光と称し、出力導波路２５から外部に出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部を第２モニタリング光と称する場合がある。
【0141】
複数の磁性素子３０のそれぞれは、上述の磁性素子３０である。磁性素子３０の内の一つを第１磁性素子３０Ａと称し、別の一つを第２磁性素子３０Ｂと称する。第１磁性素子３０Ａは、第１モニタリング光が照射される位置にある。第１磁性素子３０Ａは、第１モニタリング導波路２６Ｄの出力端の先にある。第２磁性素子３０Ｂは、第２モニタリング光が照射される位置にある。第２磁性素子３０Ｂは、第２モニタリング導波路２６Ｅの出力端の先にある。第１磁性素子３０Ａには第１モニタリング光が照射され、第２磁性素子３０Ｂには第２モニタリング光が照射される。
【0142】
第１０実施形態にかかる光デバイス１０９は、第１実施形態光デバイス１００と同様の効果を奏する。また光デバイス１０９は、第２磁性素子３０Ｂを用いて被照射体からの反射光の強度を測定することで、被照射体の状態変化を測定できる。
【0143】
図２６は、光デバイス１０９を用いた光システム２００の概念図である。光システム２００は、例えば、メガネ１０００に実装できる。
【0144】
光システム２００は、光デバイス１０９と光学系２１０とドライバ２２０、２２１とコントローラー２３０とを有する。光学系２１０は、例えば、コリメータレンズ２１１、スリット２１２、ＮＤフィルター２１３、光走査ミラー２１４を有する。光学系２１０は、光デバイス１０９から出力された光を被照射体（この例では目）まで導光する。光走査ミラー２１４は、例えば、レーザー光の反射方向を水平方向及び垂直方向に変える２軸ＭＥＭＳミラーである。光学系２１０は、一例であり、この例に限られない。ドライバ２２０は、レーザーダイオード１１、１２、１３、１４それぞれの出力を制御する。ドライバ２２１は、光走査ミラー２１４を動かす制御系である。コントローラー２３０は、ドライバ２２０、２２１を制御する。
【0145】
光デバイス１０９のレーザーダイオード１１、１２、１３、１４から出力された光ＬＧは、光学系２１０を伝搬し、メガネ１０００のレンズで反射し、目に入射する。ここでは、光をメガネ１０００のレンズで反射する例を示したが、直接、目に照射してもよい。
【0146】
レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出射した赤色、緑色、青色の光ＬＧは、画像を表示する。画像は、レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれの出力強度を調整することで自由に制御できる。レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれの出力強度は、レーザーダイオード１１、１２、１３のそれぞれから出力される可視光線が照射される第１磁性素子３０Ａからの出力の測定結果に基づいて調整することができる。またレーザーダイオード１１、１２、１３の出力を一定に保ち、光変調素子を用いて合波路２４Ａに至るそれぞれの光の強度を調整してもよい。
【0147】
図２７は、変形例にかかる光デバイスのｚ方向からの平面図である。光デバイス１０９Ａは、入力導波路２１、２２、２３のそれぞれが光変調素子９０を有する。
【0148】
図２８は、光変調素子９０の平面図である。図２８には、電源９１、９２及び終端抵抗Ｒを合わせて図示している。光変調素子９０は、導波路７０と電極８１、８２、８３、８４とを備える。図２８に示す光変調素子９０は、光変調素子の一例であり、この例に限られるものではない。
【0149】
導波路７３から入力された入力光は、分岐部７５で第１導波路７１と第２導波路７７２に分岐して伝搬する。第１導波路７１を伝搬する光と第２導波路７２を伝搬する光との位相差は、分岐した時点ではゼロである。
【0150】
電極８１と電極８２との間に電圧を印加すると、第１導波路７１及び第２導波路７２に電界が印加され、電気光学効果により第１導波路７１及び第２導波路７２の屈折率は変化する。第１導波路７１と第２導波路７２との屈折率が異なると、第１導波路７１を伝搬する光と第２導波路７２を伝搬する光との間に位相差が生じる。第１導波路７１及び第２導波路７２を伝搬した光は、結合部７６で合流し、導波路７４から出力される。
【0151】
出力光は、第１導波路７１を伝搬する光と第２導波路７２を伝搬する光とを重ね合わせたものである。出力光の強度は、第１導波路７１を伝搬する光と第２導波路７２を伝搬する光の位相差に応じて変化する。例えば、位相差がπの偶数倍の場合は光が強め合い、πの奇数倍の場合は光が弱め合う。このように、光変調素子９０を用いることで、レーザーダイオード１１、１２、１３の出力を一定に保ったまま、合波路２４に至るそれぞれの光の強度を調整することもできる。光変調素子９０を用いて光の強度を調整する構成は、レーザーダイオード１１、１２、１３の出力をダイレクトに調整する構成より消費電力を抑えることができる。入力導波路２１、２２、２３に光変調素子９０を適用する構成は、第１実施形態から第９実施形態に係る光デバイスにも適用可能である。
【0152】
光変調素子９０において、導波路７０は、導波路７４に接続されたモニタリング導波路と、モニタリング導波路の出力端の先に磁性素子とをさらに備えてもよい。この磁性素子は、上述の磁性素子３０と同様である。磁性素子３０を用いることで、導波路７４を伝搬する光の強度をモニターすることができる。
【0153】
光デバイス１０９のレーザーダイオード１４から出射した近赤外線は、目の瞳孔で反射する。目の瞳孔で反射した反射光ＬＲは、光ＬＧと同じ光軸を通過して、光デバイス１０９に至る。光デバイス１０９において、近赤外線である反射光ＬＲの少なくとも一部は、出力導波路２５の出力端から第２モニタリング導波路２６Ｅを伝搬し、第２磁性素子３０Ｂに照射される。第２磁性素子３０Ｂは、反射光ＬＲの強度を測定する。光システム２００は、光走査ミラー２１４で調整された近赤外線の照射位置と反射光ＬＲの強度から視線の場所（注視点）の動きを特定できる。反射光ＬＲは、目の瞳孔で反射した光に限られず、目の角膜で反射した光、または目の強膜で反射した光でもよい。
【0154】
ここでは、光システムの一例として、画像表示とアイトラッキングの両方を行うことができるシステムを例示したが、この例に限られない。
【0155】
例えば、上記の光システムからアイトラッキング用のレーザーダイオード１４を除いてもよい。この場合、光システムは、画像表示用のシステムとなる。この場合、光デバイス１０９に代えて、第１実施形態から第９実施形態に係る光デバイス１００～１０８を用いることができる。
【0156】
また例えば、上記の光システムから画像表示用のレーザーダイオード１１、１２、１３を除いてもよい。この場合、光システムは、アイトラッキング専用のシステムとなる。図２９は、アイトラッキング専用のシステムに用いることができる光デバイス１１０の一例を示す平面図である。光デバイス１１０は、レーザーダイオード１４と光導波路２０Ｅと磁性素子３０とを有する。光導波路２０Ｅは、入力導波路２１Ａと出力導波路２５と第２モニタリング導波路２６Ｅを有する。出力導波路２５を伝搬する光の少なくとも一部は、第２モニタリング導波路２６Ｅを介して磁性素子３０に照射される。出力導波路２５から外部に出力され、被照射体で反射された光の少なくとも一部が第２モニタリング導波路２６Ｅを介して磁性素子３０に照射される。
【0157】
以上、本発明は上記の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記の実施形態及び変形例の特徴的な構成をそれぞれ組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0158】
１１，１２，１３，１４…レーザーダイオード
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…導波路
２１，２２，２３，２１Ａ…入力導波路
２４…合波路
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ…出力導波路
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅ…モニタリング導波路
２７，２７Ａ…基板
３０…磁性素子
３０Ａ…第１磁性素子
３０Ｂ…第２磁性素子
５０…リフレクタ
６０…支持体
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９、１０…光デバイス
２００…光システム
Ｌ…モニタリング光
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…導波路
２１，２２，２３，２１Ａ…入力導波路
２４…合波路
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ…出力導波路
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｄ，２６Ｅ…モニタリング導波路
２７，２７Ａ…基板
３０…磁性素子
３０Ａ…第１磁性素子
３０Ｂ…第２磁性素子
５０…リフレクタ
６０…支持体
１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８，１０９、１０…光デバイス
２００…光システム
Ｌ…モニタリング光
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】