特開 2023-91324 光デバイス

(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】P2023091324

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】光デバイス

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/124 20060101AFI20230623BHJP

   G02B 6/34 20060101ALI20230623BHJP

   G02B 6/122 20060101ALI20230623BHJP

   G02B 6/125 20060101ALN20230623BHJP

【ＦＩ】

G02B6/124

G02B6/34

G02B6/122 311

G02B6/125 301

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206007

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121083

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 宏義

(74)【代理人】

【識別番号】100138391

【弁理士】

【氏名又は名称】天田 昌行

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(72)【発明者】

【氏名】杉山 昌樹

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AA05

2H137AB08

2H137AB12

2H137BA01

2H137BA34

2H137BA36

2H137BA46

2H137BB12

2H137BB25

2H137BC16

2H137EA01

2H137GA10

2H137HA01

2H147AB02

2H147AB05

2H147BB02

2H147BB04

2H147BC05

2H147BD01

2H147BE13

2H147BG04

2H147CA01

2H147CA18

2H147CD02

2H147EA10D

2H147EA12D

2H147EA13D

2H147EA36D

2H147FC07

2H147FD13

2H147FD19

2H147GA10

2H147GA26

(57)【要約】

【課題】ウエハから光ＩＣチップを切り出す前に光ＩＣチップに形成される光回路を精度よく試験できる構成を提供する。
【解決手段】光ＩＣチップ上に形成される光デバイスは、光回路、第１のグレーティングカプラ、第２のグレーティングカプラ、単一ポート端に設けられる第１の光ポートおよび２ポート端に設けられる第２の光ポートおよび第３の光ポートを備える第１の１×２光カプラ、単一ポート端に設けられる第４の光ポートおよび２ポート端に設けられる第５の光ポートおよび第６の光ポートを備える第２の１×２光カプラを備える。第１のグレーティングカプラは、第１の光ポートに結合される。第２の光ポートは、光回路に結合される。第３の光ポートは、第４の光ポートに結合される。第５の光ポートは、第２のグレーティングカプラに結合される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光ＩＣチップ上に形成される光デバイスであって、
光回路と、
第１のグレーティングカプラと、
第２のグレーティングカプラと、
単一ポート端に設けられる第１の光ポートおよび２ポート端に設けられる第２の光ポートおよび第３の光ポートを備える第１の１×２光カプラと、
単一ポート端に設けられる第４の光ポートおよび２ポート端に設けられる第５の光ポートおよび第６の光ポートを備える第２の１×２光カプラと、を備え、
前記第１のグレーティングカプラは、前記第１の光ポートに結合され、
前記第２の光ポートは、前記光回路に結合され、
前記第３の光ポートは、前記第４の光ポートに結合され、
前記第５の光ポートは、前記第２のグレーティングカプラに結合される
ことを特徴とする光デバイス。

【請求項2】

前記光回路は、前記光ＩＣチップのデバイス領域に形成され、
前記第１のグレーティングカプラ、前記第２のグレーティングカプラ、前記第１の１×２光カプラ、および前記第２の１×２光カプラは、前記光ＩＣチップのカプラ領域に形成され、
前記デバイス領域と前記カプラ領域との間にダイシングラインが設定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項3】

前記第６の光ポートに結合する光終端器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項4】

前記光終端器は、前記第６の光ポートに結合する光導波路および前記光導波路を伝搬する光を放射するテーパ導波路を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。

【請求項5】

前記テーパ導波路の先端は、前記第１のグレーティングカプラおよび前記第２のグレーティングカプラが形成されてない方向に向いている
ことを特徴とする請求項４に記載の光デバイス。

【請求項6】

前記光終端器は、前記第６の光ポートに結合する光導波路および前記光導波路を伝搬する光を吸収する光吸収材料を備える
ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。

【請求項7】

前記第２の１×２光カプラは、前記第２の１×２光カプラの２ポート端が前記第１のグレーティングカプラおよび前記第２のグレーティングカプラが形成されてない方向に向くように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。

【請求項8】

前記光終端器は、前記第１のグレーティングカプラと前記第２のグレーティングカプラとの間の領域に配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の光デバイス。

【請求項9】

複数の光ＩＣチップが形成されるウエハであって、
各光ＩＣチップは、
光回路と、
第１のグレーティングカプラと、
第２のグレーティングカプラと、
単一ポート端に設けられる第１の光ポートおよび２ポート端に設けられる第２の光ポートおよび第３の光ポートを備える第１の１×２光カプラと、
単一ポート端に設けられる第４の光ポートおよび２ポート端に設けられる第５の光ポートおよび第６の光ポートを備える第２の１×２光カプラと、を備え、
各光ＩＣチップにおいて、
前記第１のグレーティングカプラは、前記第１の光ポートに結合され、
前記第３の光ポートは、前記第４の光ポートに結合され、
前記第５の光ポートは、前記第２のグレーティングカプラに結合され
前記複数の光ＩＣチップの中の第１の光ＩＣチップに形成される光回路は、前記第１の光ＩＣチップに隣接する第２の光ＩＣチップに形成される第１の１×２光カプラの第２の光ポートに結合され、
前記第１の光ＩＣチップに形成される第１の１×２光カプラの第２の光ポートは、前記第１の光ＩＣチップに隣接する第３の光ＩＣチップに形成される光回路に結合される
ことを特徴とするウエハ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ＩＣチップ上に形成される光回路を含む光デバイスに係わる。

【背景技術】

【0002】

図１は、光デバイスの試験方法の一例を示す。この例では、光デバイスは、光回路１１を備える。光回路１１は、例えば、光受信器を含む。あるいは、光回路１１は、光受信器および光送信器を含む。この場合、光送信器は、光変調器を含む。光回路１１は、光ＩＣチップ１０上に形成される。また、光ＩＣチップ１０の表面には、光導波路１２が形成される。光導波路１２は、入力光を光回路１１に導く。

【0003】

光デバイスの試験においては、光源１０１が使用される。光源１０１は、例えばレーザ光源であり、光信号（又は、連続光）を出力する。偏波コントローラ（ＰＣ）１０２は、光源１０１から出力される光信号の偏波を制御する。偏波コントローラ１０２を通過した光信号は、光ファイバ１０３を介して光導波路１２に入射される。この光信号は、光導波路１２を介して光回路１１に導かれる。

【0004】

光回路１１が光受信器である場合、光回路１１は、入力光信号を表す電気信号を生成する。そして、この電気信号に基づいて、光回路１１が正常であるか否かが判定される。また、光回路１１が光変調器である場合、光回路１１には、光導波路１２を介して連続光が入力され、また、不図示の駆動信号が与えられる。そうすると、駆動信号に対応する変調光信号が生成される。そして、この変調光信号に基づいて、光回路１１が正常であるか否かが判定される。

【0005】

図１に示す試験方法は、ウエハから光ＩＣチップ１０を切り出した後、各光ＩＣチップ１０について行われる。このとき、光ＩＣチップ１０上に形成されている光導波路１２の端面に光ファイバ１０３を調心しなければならない。よって、光デバイスの試験に要する時間が長くなってしまう。

【0006】

図２は、光デバイスの試験方法の他の例を示す。図２に示す方法では、ウエハから各光ＩＣチップを切り出す前にウエハ上で光デバイスの試験が行われる。ここで、ウエハ上で光デバイスの試験を行うためには、ウエハの表面に光を照射することでその光を光回路１１に導く構成が必要である。このため、光回路１１の近傍にグレーティングカプラが形成される。

【0007】

図２に示す例では、光ＩＣチップ１０は、光回路１１を形成するためのデバイス領域１０ａに加えて、グレーティングカプラ（ＧＣ）２１、２２を形成するためのカプラ領域１０ｂを備える。カプラ領域１０ｂにおいて、グレーティングカプラ２１は、光導波路２３を介して１×２光カプラ２５に結合される。ここで、１×２光カプラ２５は、１個の光ポートＰ１および１組の光ポートＰ２、Ｐ３を備える。そして、光導波路２３は、１×２光カプラ２５の光ポートＰ１に結合されている。光ポートＰ２は、光導波路１２を介して光回路１１に結合される。光ポートＰ３は、光導波路２４を介してグレーティングカプラ２２に結合される。

【0008】

光デバイスを試験するときは、光源１０１から出力されるテスト光は、偏波コントローラ１０２および光ファイバ１０３を介してグレーティングカプラ２１に入射される。そうすると、このテスト光は、光導波路２３、１×２光カプラ２５、および光導波路１２を介して光回路１１に導かれる。そして、このテスト光を利用して、光回路１１の動作が確認される。このとき、光回路１１に入力されるテスト光のパワーが測定されることが好ましい。そこで、１×２光カプラ２５を用いてテスト光が分岐され、この分岐光が光導波路２４を介してグレーティングカプラ２２に導かれる。また、グレーティングカプラ２２から出射される光は、光ファイバ１０４を介して光パワーメータ１０５に導かれる。そして、光パワーメータ１０５により測定される光パワーに基づいて、光回路１１に入力されるテスト光のパワーが算出される。

【0009】

デバイス領域１０ａとカプラ領域１０ｂとの間には、ダイシングラインが設定されている。そして、ウエハから光ＩＣチップ１０が切り出されるときに、カプラ領域１０ｂはデバイス領域１０ａから切り離される。なお、ウエハから光ＩＣチップを切り出す前にウエハ上で光デバイスの特性を測定する構成が提案されている（例えば、特許文献１～２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０２０－０２１０１５号公報

【特許文献2】米国特許１０１４５７５８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

図２に示す構成によれば、ウエハ上で各光ＩＣチップを試験することができる。このとき、光導波路の端面に光ファイバを調心する工程と比較して、グレーティングカプラの近傍に光ファイバの端部を配置する工程は容易である。図１に示す方法と比較して、図２に示す方法においては、試験時間を短縮できる。

【0012】

ただし、図２に示す構成で光回路１１に入力されるテスト光のパワーを計算するためには、グレーティングカプラの損失を考慮する必要がある。このため、グレーティングカプラ２１から光回路１１に導かれるテスト光は、１×２光カプラ２５により分岐されて光パワーメータ１０５に導かれる。そして、光パワーメータ１０５により測定される値に基づいて、光回路１１に入力されるテスト光のパワーが計算される。

【0013】

この場合、１×２光カプラ２５による損失が既知であることが前提となる。１×２光カプラ２５による損失は約３ｄＢであるが、実際には、ばらつきが発生する。このため、一般的な１×２光カプラの損失値を使用してグレーティングカプラの損失を推定すると、光回路１１に入力されるテスト光のパワーを精度よく測定できないおそれがある。他方、光ＩＣチップ１０上に１×２光カプラの損失を測定するための専用回路を設けると、ウエハのスペース効率が悪くなり、また、１×２光カプラの損失を測定するための工程が発生してしまう。

【0014】

本発明の１つの側面に係わる目的は、ウエハから光ＩＣチップを切り出す前に光ＩＣチップに形成される光回路を精度よく試験できる構成を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の１つの態様の光デバイスは、光ＩＣチップ上に形成される。光デバイスは、光回路と、第１のグレーティングカプラと、第２のグレーティングカプラと、単一ポート端に設けられる第１の光ポートおよび２ポート端に設けられる第２の光ポートおよび第３の光ポートを備える第１の１×２光カプラと、単一ポート端に設けられる第４の光ポートおよび２ポート端に設けられる第５の光ポートおよび第６の光ポートを備える第２の１×２光カプラと、を備える。前記第１のグレーティングカプラは、前記第１の光ポートに結合される。前記第２の光ポートは、前記光回路に結合される。前記第３の光ポートは、前記第４の光ポートに結合される。前記第５の光ポートは、前記第２のグレーティングカプラに結合される。

【発明の効果】

【0016】

上述の態様によれば、ウエハから光ＩＣチップを切り出す前に光ＩＣチップに形成される光回路を精度よく試験できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】光デバイスの試験方法の一例を示す図である。

【図2】光デバイスの試験方法の他の例を示す図である。

【図3】複数の光ＩＣチップが形成されるウエハの一例を示す図である。

【図4】光ＩＣチップ上に実装される光デバイスの一例を示す図である。

【図5】グレーティングカプラによる放射および入射を説明する図である。

【図6】本発明の実施形態に係わる光デバイスの一例を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係わる光デバイスの第１のバリエーションを示す図である。

【図8】光終端器の実施例を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係わる光デバイスの第２のバリエーションを示す図である。

【図10】本発明の実施形態に係わる光デバイスの第３のバリエーションを示す図である。

【図11】本発明の実施形態に係わる光デバイスの第４のバリエーションを示す図である。

【図12】本発明の実施形態に係わる光デバイスの第５のバリエーションを示す図である。

【図13】本発明の実施形態に係わる光送受信モジュールの一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図３は、複数の光ＩＣチップが形成されるウエハの一例を示す。ウエハ５００の表面には、複数の光ＩＣチップが形成される。図３に示す例では、ウエハ５００上に２４個の光ＩＣチップが形成されている。各光ＩＣチップは、例えば、光受信器および光変調器を含む光デバイス（即ち、光トランシーバ）を構成する。したがって、ダイシングによりウエハ５００から複数の光デバイスを得ることができる。ただし、各光デバイスの試験は、ウエハ５００から各光ＩＣチップを切り出す前にウエハ５００上で行われる。

【0019】

図４は、光ＩＣチップ上に実装される光デバイスの一例を示す。この実施例では、光ＩＣチップ１０は、デバイス領域１０ａおよびカプラ領域１０ｂから構成される。また、デバイス領域１０ａとカプラ領域１０ｂとの間には、ダイシングラインが設定されている。

【0020】

デバイス領域１０ａには、光回路１１が形成されている。光回路１１は、上述したように、光受信器および／または光変調器を含む。また、光回路１１には光導波路１２が結合されている。光導波路１２は、入力光を光回路１１に導くことができる。また、光導波路１２は、ダイシングラインを超えてカプラ領域１０ｂにまで形成されている。なお、デバイス領域１０ａには、図示されてない他の回路または要素が形成されていてもよい。

【0021】

カプラ領域１０ｂには、グレーティングカプラ（ＧＣ）２１、２２、および１×２光カプラ２５、２６が形成されている。１×２光カプラ２５、２６は、それぞれ、１個の光ポートＰ１および１組の光ポートＰ２、Ｐ３を備える。なお、光ポートＰ１から光が入力されるときは、その光は、分岐されて光ポートＰ２および光ポートＰ３に導かれる。光ポートＰ２から光が入力されるときは、その光は、光ポートＰ１に導かれる。同様に、光ポートＰ３から光が入力されるときは、その光は、光ポートＰ１に導かれる。このとき、光ポートＰ１と光ポートＰ２との間の損失は、光ポートＰ１から光ポートＰ２に向かうパスおよび光ポートＰ２から光ポートＰ１に向かうパスにおいて互いに実質的に同じである。また、光ポートＰ１と光ポートＰ３との間の損失は、光ポートＰ１から光ポートＰ３に向かうパスおよび光ポートＰ３から光ポートＰ１に向かうパスにおいて互いに実質的に同じである。

【0022】

カプラ領域１０ｂには、図示されてない他の回路または要素が形成されていてもよい。なお、図４（及び、後述する図６～図７および図９～図１１等）においては、図面を見やすくするためにデバイス領域１０ａと比較してカプラ領域１０ｂを相対的に大きく描いているが、実際には、デバイス領域１０ａと比較してカプラ領域１０ｂは十分に小さいことが好ましい。

【0023】

グレーティングカプラ２１は、光導波路２３を介して１×２光カプラ２５の光ポートＰ１に結合されている。１×２光カプラ２５の光ポートＰ２には、光導波路１２が結合されている。すなわち、１×２光カプラ２５の光ポートＰ２は、光導波路１２を介して光回路１１に結合されている。１×２光カプラ２５の光ポートＰ３は、光導波路２４を介して１×２光カプラ２６の光ポートＰ２に結合されている。１×２光カプラ２６の光ポートＰ１は、光導波路２７を介してグレーティングカプラ２２に結合されている。なお、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３は、この実施例では、未使用である。

【0024】

光回路１１を試験するための試験システムは、光源１０１、偏波コントローラ（ＰＣ）１０２、および光パワーメータ１０５を備える。光源１０１は、光信号（又は、連続光）を出力する。偏波コントローラ１０２は、光源１０１から出力される光信号の偏波を制御する。例えば、ＴＥ偏波測定においては、偏波コントローラ１０２は、光回路１１にＴＥ波が入力されるように、光源１０１から出力される光信号の偏波を制御する。偏波コントローラ１０２から出力される光信号は、光ファイバ１０３を介してグレーティングカプラ２１に導かれる。光ファイバ１０４は、グレーティングカプラ２２から出射される光を光パワーメータ１０５に導く。光パワーメータ１０５は、グレーティングカプラ２２から出射される光のパワーを測定する。

【0025】

グレーティングカプラは、例えば、導波路面にグレーティングを設けることにより形成される。そして、図５（ａ）に示すように、光導波路を介して伝搬する導波光がグレーティングカプラを通過するときに、その導波光の一部が基板に対して所定の方向に放射される。以下の記載では、導波光の一部がグレーティングカプラにより放射される方向を「回折方向」と呼ぶことがある。また、図５（ｂ）に示すように、基板に対して所定の角度でグレーティングカプラに光を入射すると、入射光の一部が光導波路を介して伝搬する。

【0026】

よって、グレーティングカプラ２１の近傍に光ファイバ１０３の端面を配置すれば、光ファイバ１０３を介して光導波路２３に光を入射することができる。また、グレーティングカプラ２２の近傍に光ファイバ１０４の端面を配置すれば、光導波路２７を介して伝搬する光を取得することができる。すなわち、グレーティングカプラ２１、２２は、光ＩＣチップ１０の表面で光ファイバ１０３、１０４と光導波路２３、２７とを光学的に結合することができる。

【0027】

グレーティングカプラ２１、２２は、回折方向が互いに同じになるよう形成されることが好ましい。この場合、光ファイバ１０３、１０４は、光ファイバアレイにより実現してもよい。

【0028】

光回路１１を試験するときは、光源１０１から出力されるテスト光は、偏波コントローラ１０２および光ファイバ１０３を介してグレーティングカプラ２１に入射される。そうすると、このテスト光は、光導波路２３、１×２光カプラ２５、および光導波路１２を介して光回路１１に導かれる。そして、このテスト光を利用して、光回路１１の動作が確認される。

【0029】

テスト光は、１×２光カプラ２５により分岐されて光ポートＰ３から出力される。以下の記載では、１×２光カプラ２５の光ポートＰ３から出力される分岐光を「参照光」と呼ぶことがある。ここで、１×２光カプラ２５の分岐比は、例えば、１：１である。この場合、１×２光カプラ２５の光ポートＰ２から出力されるテスト光のパワーおよび１×２光カプラ２５の光ポートＰ３から出力される参照光のパワーは、互いに実質的に同じである。

【0030】

１×２光カプラ２５の光ポートＰ３から出力される参照光は、光導波路２４を介して１×２光カプラ２６の光ポートＰ２に導かれる。そうすると、この参照光は、１×２光カプラ２６の光ポートＰ１から出力され、光導波路２７を介してグレーティングカプラ２２に導かれる。さらに、グレーティングカプラ２２から出射される参照光は、光ファイバ１０４を介して光パワーメータ１０５に導かれる。そして、光パワーメータ１０５により測定される参照光のパワーに基づいて、光回路１１に入力されるテスト光のパワーが算出される。

【0031】

上述の試験において、光源１０１の出力光のパワーがＰ_ＬＤであり、光パワーメータ１０５により測定される参照光のパワーがＰ_ｒｅｆであるとき、下記（１）式が得られる。
Ｐ_LD－Ｌin－GC21－CPL25－CPL26－GC22－Ｌout＝Ｐ_ref （１）
Ｐ_ＬＤは、既知であるものとする。Ｌｉｎは、偏波コントローラ１０２および光ファイバ１０３による損失を表し、予め測定しておくことが可能である。ＧＣ２１は、グレーティングカプラ２１による損失を表す。ＣＰＬ２５は、１×２光カプラ２５による損失を表す。ＣＰＬ２６は、１×２光カプラ２６による損失を表す。ＧＣ２２は、グレーティングカプラ２２による損失を表す。Ｌｏｕｔは、光ファイバ１０４による損失を表し、予め測定しておくことが可能である。

【0032】

したがって、光パワーメータ１０５を用いて参照光のパワーＰ_ｒｅｆを測定することにより、結合／分岐損失Ｌ（＝GC21＋CPL25＋CPL26＋GC22）が得られる。すなわち、グレーティングカプラ２１、１×２光カプラ２５、１×２光カプラ２６、およびグレーティングカプラ２２による損失の和が得られる。ここで、グレーティングカプラ２１、２２による損失が互いに同じであるものとする。また、１×２光カプラ２５、２６による損失が互いに同じであるものとする。そうすると、結合／分岐損失Ｌは、２個のグレーティングカプラによる損失および２個の１×２光カプラによる損失の和を表す。よって、結合／分岐損失Ｌを「２」で除算することにより、１個のグレーティングカプラによる損失および１個の１×２光カプラによる損失の和が算出される。すなわち、図４において、グレーティングカプラ２１による損失および１×２光カプラ２５による損失の和が算出される。

【0033】

このように、光パワーメータ１０５を用いて参照光のパワーＰ_ｒｅｆを測定することにより、グレーティングカプラ２１による損失および１×２光カプラ２５による損失の和が算出される。したがって、この値を利用してキャリブレーションを行えば、光回路１１に入力されるテスト光のパワーを精度よく推定できる。

【0034】

ただし、図４に示す構成においては、１×２光カプラにおける反射により測定精度が低下するおそれがある。１×２光カプラは、図４に示すように、１個の光ポート（Ｐ１）および１組の光ポート（Ｐ２、Ｐ３）を備える。ここで、１個の光ポートが設けられる入出力端を「単一ポート端（又は、単一ポート面、単一ポートサイド）」と呼び、１組の光ポートが設けられる入出力端を「２ポート端（又は、２ポート面、２ポートサイド）」と呼ぶことにする。

【0035】

単一ポート端から２ポート端を見ると、２つの光パスは対称である。よって、単一ポート端に設けられている光ポート（即ち、光ポートＰ１）から光が入力されるときは、反射は小さい。例えば、１×２光カプラ２５の光ポートＰ１にテスト光が入力されるとき、反射は十分に小さい。

【0036】

ところが、２ポート端から単一ポート端を見ると、光パスは非対称である。よって、２ポート端に設けられている光ポート（例えば、光ポートＰ２）から光が入力されるときには、反射が発生しやすい。例えば、１×２光カプラ２６の光ポートＰ２に参照光が入力されるとき、大きな反射が発生し得る。そして、１×２光カプラ２６において反射が発生すると、この反射光は、１×２光カプラ２５、グレーティングカプラ２１、光ファイバ１０３を介して光源１０１に導かれる。そうすると、光源１０１の動作（例えば、レーザ発振動作）が不安定になり、測定精度が低下してしまう。

【0037】

図６は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの一例を示す。本発明の実施形態に係わる光デバイス１は、図４に示す構成とほぼ同じである。すなわち、デバイス領域１０ａには、光回路１１が形成されている。また、カプラ領域１０ｂには、グレーティングカプラ２１、２２、および１×２光カプラ２５、２６が形成されている。

【0038】

ただし、図４に示す構成と異なり、光デバイス１においては、参照光を出力する１×２光カプラ２５の光ポートＰ３は、光導波路２４を介して１×２光カプラ２６の光ポートＰ１に結合される。また、１×２光カプラ２６の光ポートＰ２は、光導波路２７を介してグレーティングカプラ２２に結合される。

【0039】

すなわち、光デバイス１にテスト光が入力されるときは、参照光は、１×２光カプラ２６の単一ポート端に設けられている光ポートＰ１に入力される。そうすると、この参照光は、１×２光カプラ２６の２ポート端に設けられている各光ポートＰ２、Ｐ３から出力される。さらに、光ポートＰ２から出力される参照光は、光導波路２７、グレーティングカプラ２２、光ファイバ１０４を介して光パワーメータ１０５に導かれる。

【0040】

光回路１１に入力されるテスト光のパワーを計算する方法は、図４および図６において実質的に同じである。すなわち、光デバイス１においても、上述した（１）式を利用してグレーティングカプラ２１による損失および１×２光カプラ２５による損失の和が算出される。したがって、光パワーメータ１０５を用いて参照光のパワーＰ_ｒｅｆを測定することにより、光回路１１に入力されるテスト光のパワーを精度よく推定できる。なお、１×２光カプラ２６において、光ポートＰ２から入力されて光ポートＰ１から出力される光に対する損失（図４）、及び、光ポートＰ１から入力されて光ポートＰ２から出力される光に対する損失（図６）は、互いに同じであるものとする。

【0041】

このように、図６に示す光デバイス１においては、１×２光カプラ２５から出力される参照光は、１×２光カプラ２６の単一ポート端に設けられている光ポート（即ち、Ｐ１）に入力される。したがって、図４に示す構成を比較して、参照光の反射は小さくなる。この結果、光源１０１の動作（例えば、レーザ発振動作）が安定し、測定精度が高くなる。

【0042】

光回路１１の試験は、上述したように、ウエハから各光ＩＣチップ１０を切り出す前に行われる。そして、試験が終了した後、ウエハから光ＩＣチップ１０が切り出される。さらに、光ＩＣチップ１０からカプラ領域１０ｂが切り離される。ここで、光ＩＣチップ１０からカプラ領域１０ｂが切り離されると、光導波路１２の先端がデバイス領域１０ａのエッジに位置することになる。よって、光デバイス１が光モジュール内に実装されるときには、光導波路１２の先端に光ファイバが調芯されて保持される。

【0043】

なお、光デバイス１は、図６に示すように、デバイス領域１０ａおよびカプラ領域１０ｂから構成される。ただし、光デバイス１は、カプラ領域１０ｂが切り離され後の光ＩＣチップ１０を意味してもよい。

【0044】

図７は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの第１のバリエーションを示す。図６に示す光デバイス１においては、１×２光カプラ２６の２ポート端に設けられている１組の光ポートのうちの他方の光ポート（即ち、Ｐ３）は開放されている。これに対して、第１のバリエーションに係わる光デバイス１Ｂにおいては、図７に示すように、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３は、光導波路２８を介して光終端器（Ｔ）２９に接続されている。したがって、１×２光カプラ２６に入力される参照光の分岐光（即ち、光ポートＰ３から出力される光）は、光終端器２９において吸収または放射される。この結果、図６に示す構成と比較して、参照光の反射がさらに抑えられる。

【0045】

図８（ａ）は、図７に示す光デバイス１Ｂに実装される光終端器２９の一例を示す。この実施例では、光終端器２９は、テーパ導波路により実現される。すなわち、光終端器２９は、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３に結合される光導波路の幅を、先端に向かって徐々に狭くすることで実現される。この構成によれば、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３から出力される光は、テーパ導波路の先端から放射される。したがって、１×２光カプラ２６の光ポートＰ１から参照光が入力されるとき、反射が抑えられる。

【0046】

図８（ｂ）は、図７に示す光デバイス１Ｂに実装される光終端器２９の他の例を示す。この実施例では、光終端器２９は、光吸収材料により実現される。具体的には、光終端器２９は、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３に結合される光導波路の先端を含む所定の領域に光吸収材料を設けることで実現される。光吸収材料は、例えば、アルミニウム、金などの金属であってもよいし、半導体薄膜であってもよいし、ボロン等の不純物が注入されたシリコン材料であってもよい。この構成によれば、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３から出力される光は、光導波路２８の先端で吸収される。したがって、１×２光カプラ２６の光ポートＰ１から参照光が入力されるとき、反射が抑えられる。

【0047】

図９は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの第２のバリエーションを示す。図７に示す第１のバリエーションにおいては、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３に結合される光導波路２８がグレーティングカプラ２１、２２に向かって伸びている。このため、光終端器２９が図８（ａ）に示すテーパ導波路で実現される場合、そのテーパ導波路の先端から放射される光がグレーティングカプラ２１、２２において再結合するおそれがある。

【0048】

第２のバリエーションに係わる光デバイス１Ｃおいては、この問題を緩和するために、１×２光カプラ２６の光ポートＰ３に結合される光導波路２８は、グレーティングカプラ２１、２２が設けられていない方向に伸びるように形成される。図９に示す例では、光導波路２８は、約９０度曲げられている。この構成によれば、光終端器２９が図８（ａ）に示すテーパ導波路で実現される場合、そのテーパ導波路の先端は、グレーティングカプラ２１、２２が設けられていない方向に向くことになる。よって、テーパ導波路の先端から放射される光は、グレーティングカプラ２１、２２において再結合されにくい。また、光終端器２９が図８（ｂ）に示す光吸収材料で実現されるときは、残留光が光導波路から漏れる場合であっても、その残留光はグレーティングカプラ２１、２２において再結合されにくい。したがって、意図しない光が光源１０１および／または光パワーメータ１０５に導かれる状態が回避され、測定精度が高くなる。

【0049】

図１０は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの第３のバリエーションを示す。図７に示す第１のバリエーションまたは図９に示す第２のバリエーションにおいては、グレーティングカプラ２１、２２と１×２光カプラ２５、２６との間の領域に光終端器２９が設けられる。このため、第１または第２のバリエーションにおいては、グレーティングカプラ２１、２２と１×２光カプラ２５、２６との間の領域が大きくなり、カプラ領域１０ｂのサイズが大きくなることがある。

【0050】

第３のバリエーションに係わる光デバイス１Ｄおいては、１×２光カプラ２５および１×２光カプラ２６の向きが互いに異なる。図１０に示す例では、１×２光カプラ２５は、グレーティングカプラ２１から光回路１１に向かう方向に配置されている。これに対して１×２光カプラ２６は、グレーティングカプラ２１から光回路１１に向かう方向に直交する方向に配置されている。このため、グレーティングカプラ２１、２２と１×２光カプラ２５、２６との間の領域とは異なる空き領域に光終端器２９を設けることができる。この実施例では、光終端器２９は、ダイシングラインの近傍領域に設けられている。したがって、この構成によれば、図７または図９に示す構成と比較して、グレーティングカプラ２１、２２と１×２光カプラ２５、２６との間の領域を小さくできるので、カプラ領域１０ｂの高さＨを小さくできる。即ち、各光ＩＣチップ１０のサイズを小さくできるので、ウエハの面積効率が高くなる。

【0051】

図１１は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの第４のバリエーションを示す。第４のバリエーションに係わる光デバイス１Ｅおいては、光終端器２９は、グレーティングカプラ２１、２２間に設けられる。グレーティングカプラ２１、２２の間隔は、例えば、光ファイバアレイのピッチに基づいて設計される。この場合、グレーティングカプラ２１、２２の間隔は、例えば、約１２７μｍである。また、各グレーティングカプラ２１、２２のサイズは、２０μｍ程度である。したがって、このケースでは、グレーティングカプラ２１、２２間に光終端器２９を形成できる。そして、光終端器２９は、光導波路２８を介して１×２光カプラ２６の光ポートＰ３に結合される。

【0052】

この構成によれば、光終端器２９が図８（ａ）に示すテーパ導波路で実現される場合であっても、そのテーパ導波路の先端から放射される光は、グレーティングカプラ２１、２２において再結合することはない。加えて、カプラ領域１０ｂのサイズを小さくできる。

【0053】

なお、図６～図７および図９～図１１に示す実施例では、光ＩＣチップ１０上に２個のグレーティングカプラが設けられるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、必要に応じて、光ＩＣチップ１０上に３個以上のグレーティングカプラを設けてもよい。例えば、光回路１１により生成される光信号の品質を測定する試験を行なうケースでは、グレーティングカプラ２１、２２に加えて、光回路１１により生成される光信号を出射するためのグレーティングカプラが設けられる。

【0054】

光ＩＣチップ１０上に３個以上のグレーティングカプラを設ける場合には、それらのグレーティングカプラの回折方向が互いに同じになるよう形成されることが好ましい。加えて、それらのグレーティングカプラは直線上に等間隔で配置されることが好ましい。ここで、複数のグレーティングカプラが配置される間隔は、光ファイバアレイのピッチと同じである。そうすると、ウエハ上での各光ＩＣチップの試験の効率が向上する。

【0055】

図１２は、本発明の実施形態に係わる光デバイスの第５のバリエーションを示す。尚、図１２においては、ウエハ上に形成される複数の光ＩＣチップ１０Ｃ～１０Ｆが描かれている。また、光ＩＣチップ１０Ｃ、１０Ｆは、一部のみが描かれている。

【0056】

各光ＩＣチップ上には、図６～図７または図９～図１１に示す構成と同様に、光回路１１、グレーティングカプラ２１、２２、１×２光カプラ２５、２６が形成される。また、それらの間を結合する光導波路２３、２４、２７が形成される。さらに、各光ＩＣチップ上に光終端器２９を設けてもよい。

【0057】

ただし、第５のバリエーションにおいては、各光ＩＣチップに形成されている光回路１１は、隣接する光ＩＣチップ上に形成されている結合回路に接続されている。ここで、結合回路は、グレーティングカプラ２１、２２および１×２光カプラ２５、２６を含む。例えば、光ＩＣチップ１０Ｄに形成される光回路１１は、光ＩＣチップ１０Ｃに形成される結合回路に接続され、光ＩＣチップ１０Ｅに形成される光回路１１は、光ＩＣチップ１０Ｄに形成される結合回路に接続される。各光回路１１と対応する結合回路との間は、光導波路１２により結合される。

【0058】

光回路１１の試験を行うときは、隣接する光ＩＣチップに形成される結合回路が使用される。例えば、光ＩＣチップ１０Ｄの光回路１１の試験を行うときは、光ＩＣチップ１０Ｃ上に形成されているグレーティングカプラ２１、２２の近傍に光ファイバ１０３、１０４が配置される。そして、グレーティングカプラ２１を介して入射されるテスト光は、１×２光カプラ２５を介して光回路１１に導かれる。このとき、１×２光カプラ２５により分岐された光（即ち、参照光）は、１×２光カプラ２６およびグレーティングカプラ２２を介してパワーメータ１０５に導かれる。

【0059】

各光回路１１の試験が終了した後、ウエハから各光ＩＣチップが切り出される。この結果、複数の光デバイスが得られる。ここで、図６～図７または図９～図１１に示す構成では、光ＩＣチップからカプラ領域が切り離される。これに対して、図１２に示す第５のバリエーションにおいては、各ＩＣチップ内にグレーティングカプラ２１、２２および１×２光カプラ２５、２６が残っている。また、ウエハから光ＩＣチップを切り出すときに、光回路１１に結合する光導波路１２が切断される。すなわち、光導波路１２の先端が光ＩＣチップのエッジに位置することになる。よって、光デバイスが光モジュール内に実装されるときには、光導波路１２の先端に光ファイバが調芯されて保持される。

【0060】

図１３は、本発明の実施形態に係わる光送受信モジュールの一例を示す。光送受信モジュール２００は、光デバイス２０１、光源２０２、デジタル信号処理器（ＤＳＰ）２０３を備える。

【0061】

光デバイス２０１は、図４、図６～図７、または図９～図１２に示す光ＩＣチップにより実現される。すなわち、光デバイス２０１は、光回路１１を備える。光回路１１は、例えば、光変調器および光受信器を備える。光源２０２は、連続光を生成する。この連続光は、光変調器に与えられる。また、光受信器がコヒーレント受信器であるときは、光受信器にも連続光が与えられる。受信光信号（Rx_In）は、光受信器に導かれる。光変調器により生成される変調光信号（Tx_Out）は、光ファイバ伝送路に出力される。デジタル信号処理器２０３は、光デバイス２０１において変調光信号を生成するためのデータ信号を生成する。また、デジタル信号処理器２０３は、光デバイス２０１の受信光信号を表す電気信号を処理する。

【符号の説明】

【0062】

１、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 光デバイス
１０ 光ＩＣチップ
１０ａ デバイス領域
１０ｂ カプラ領域
１１ 光回路
１２、２３、２４、２７、２８ 光導波路
２１、２２ グレーティングカプラ
２５、２６ １×２光カプラ
２９ 光終端器
２００ 光送受信モジュール
２０１ 光デバイス
５００ ウエハ

【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】