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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】P2024124119
(43)【公開日】2024-09-12
(54)【発明の名称】光合波器、可視光光源モジュール及び光学エンジン
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20240905BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20240905BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20240905BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20240905BHJP
G02F 1/035 20060101ALN20240905BHJP
G02B 27/02 20060101ALN20240905BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 331
G02B6/125 301
G02B6/122 311
G02B6/12 371
G02B6/12 301
G02B6/12 363
G02B6/42
G02F1/035
G02B27/02 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023032070
(22)【出願日】2023-03-02
(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】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 靖博
(72)【発明者】
【氏名】原 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】志村 淳
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
2H199
2K102
【Ｆターム（参考）】
2H137AA04
2H137AA05
2H137AA17
2H137AB11
2H137BA44
2H137BA48
2H137BA54
2H137BB02
2H137BB17
2H137BB21
2H137BC51
2H147AA04
2H147AB02
2H147AB04
2H147AB11
2H147AB17
2H147AC01
2H147BA05
2H147BA11
2H147BB02
2H147BB06
2H147BE01
2H147BE22
2H147CA13
2H147CB03
2H147CD01
2H147CD02
2H147CD09
2H147DA08
2H147EA05A
2H147EA05B
2H147EA13C
2H147EA14C
2H147EA15C
2H147GA10
2H147GA29
2H199CA06
2H199CA29
2H199CA34
2H199CA42
2H199CA87
2K102AA21
2K102BA01
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD08
2K102CA20
2K102DB04
2K102DC08
2K102DD05
2K102EA03
2K102EA17
2K102EB01
2K102EB20
(57)【要約】
【課題】ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、従来より小型化が可能な光合波器を提供を提供することである。
【解決手段】本発明の光合波器１００は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ１よりも広い。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の光合波器１００は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ１よりも広い。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、
入力側から第１ＭＭＩ型光合波部と第２ＭＭＩ型光合波部とが接続されており、
前記第１ＭＭＩ型光合波部の幅が前記第２ＭＭＩ型光合波部の幅よりも広い、光合波器。
入力側から第１ＭＭＩ型光合波部と第２ＭＭＩ型光合波部とが接続されており、
前記第１ＭＭＩ型光合波部の幅が前記第２ＭＭＩ型光合波部の幅よりも広い、光合波器。
【請求項2】
前記複数の異なる波長がすべて可視光波長である、請求項１に記載の光合波器。
【請求項3】
前記光合波器は３入力、１出力の光合波器であり、３色のレーザー光を入力し、中央から入力するレーザー光が最も短い波長のレーザー光であるように構成されている、請求項１に記載の光合波器。
【請求項4】
前記３色はそれぞれ、６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の赤色波長であり、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の緑色波長であり、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色波長である、請求項３に記載の光合波器。
【請求項5】
前記第２ＭＭＩ型光合波部の、前記第１ＭＭＩ型光合波部との接続部には前記第１ＭＭＩ型光合波部に近づくほど幅広のテーパを有する、請求項４に記載の光合波器。
【請求項6】
ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、
前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、
前記光合波器は光合波機能層に形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の光合波器。
前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、
前記光合波器は光合波機能層に形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の光合波器。
【請求項7】
請求項６に記載の光合波器と、前記光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【請求項8】
請求項６に記載の光合波器と、前記光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を前記光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波器。
【請求項9】
請求項８に記載の光変調機能付き光合波器と、前記光変調機能付き光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【請求項10】
請求項７に記載の可視光光源モジュールと、
前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
【請求項11】
請求項９に記載の可視光光源モジュールと、
前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光合波器、可視光光源モジュール及び光学エンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）やＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）等のｘＲ技術において眼鏡型端末が検討されている。特に近年では、二次元的に走査された光をユーザの網膜に結像することで、使用者に画像を視認させる網膜走査ディスプレイが注目されている。網膜走査ディスプレイにおいては、一般的に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に対応するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源から出射される３色の可視光が、１つの光軸上に合波される。合波された３色の可視光は画像表示部に伝送される。画像表示部は伝送された光を二次元的に走査して、使用者の瞳孔に入射する。この入射光が使用者の網膜上に結像することで、使用者は画像を視認する。この場合、網膜が画像を表示するスクリーンである。
【0003】
例えば、特許文献１では、マッハツェンダー型光変調器を用いた網膜投影型ディスプレイの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６７２８５９６号公報
【特許文献2】特許第６７８７３９７号公報
【特許文献3】特許第６５７２３７７号公報
【特許文献4】特開２０１２－４８０７１号公報
【特許文献5】特開２０２０－２７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示されている網膜投影型ディスプレイでは、出射部において複数の光導波路が近接されているが、合波はされていないため、波長毎の光軸が異なり、出射光の制御が複雑となる。
【0006】
また、可視光変調器と接続可能あるいは集積可能で、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器が求められているが、現状では全く検討されていない。
【0007】
しかし、特許文献１では、出射部においては近接されているだけで合波はされていない。そのため波長毎の光軸が異なるため出射光の制御が複雑となる。
【0008】
また、特許文献２には、ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光の変調器が開示されている。ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光変調器と接続可能あるいは集積可能なＲＧＢ光合波器が求められているが、未だ検討されていない。
【0009】
可視光の合波については、一般的には方向性結合器が検討されている（例えば、特許文献３参照）。これらはガラス系材料で構成されており安定性に優れているが、Δｎの大きなニオブ酸リチウム基板を用いる場合、結合長が長くなり小型化ができない。
【0010】
特許文献４や特許文献５では、ＭＭＩ（マルチモード干渉計）を用いたＲＧＢ合波器の構成が開示されているが、いずれもガラス系の材料であり、ニオブ酸リチウム膜を用いた構成については全く開示されていない。
ＭＭＩ型光合波器は、光入力側に複数の導波路ポートを用いて複数の入力信号を入力し、光出力側では、出力信号に対して単一の導波路ポートが用いられ、全ての入力信号が合波されて出力信号として出力される。
ＭＭＩ型光合波器では、各波長ごとに、幅が広い光合波器内で発生する多数のモードが干渉し合い、特定の位置で結像（収束する）するという特性を利用した光合波器である。
ＭＭＩ型光合波器は、光入力側に複数の導波路ポートを用いて複数の入力信号を入力し、光出力側では、出力信号に対して単一の導波路ポートが用いられ、全ての入力信号が合波されて出力信号として出力される。
ＭＭＩ型光合波器では、各波長ごとに、幅が広い光合波器内で発生する多数のモードが干渉し合い、特定の位置で結像（収束する）するという特性を利用した光合波器である。
【0011】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、従来より小型化が可能な光合波器、可視光光源モジュール及び光学エンジン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】
【0012】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
【0013】
本発明の態様１は、複数の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部と第２ＭＭＩ型光合波部とが接続されており、前記第１ＭＭＩ型光合波部の幅が前記第２ＭＭＩ型光合波部の幅よりも広い、光合波器である。
【0014】
本発明の態様２は、態様１の光合波器において、前記複数の異なる波長がすべて可視光波長である。
【0015】
本発明の態様３は、態様１又は２の光合波器において、前記光合波器は３入力、１出力の光合波器であり、３色のレーザー光を入力し、中央から入力するレーザー光が最も短い波長のレーザー光であるように構成されている。
【0016】
本発明の態様４は、態様３の光合波器において、前記３色はそれぞれ、６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の赤色波長であり、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の緑色波長であり、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色波長である。
【0017】
本発明の態様５は、態様１～４のいずれ一つの光合波器において、前記第２ＭＭＩ型光合波部の、前記第１ＭＭＩ型光合波部との接続部には前記第１ＭＭＩ型光合波部に近づくほど幅広のテーパを有する。
【0018】
本発明の態様６は、態様１～５のいずれ一つの光合波器において、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、前記光合波器は光合波機能層に形成されている。
【0019】
本発明の態様７は、態様６に記載の光合波器と、前記光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュールである。
【0020】
本発明の態様８は、態様６に記載の光合波器と、前記光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を前記光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える光変調機能付き光合波器である。
【0021】
本発明の態様９は、態様８の光変調機能付き光合波器と、前記光変調機能付き光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュールである。
【0022】
本発明の態様１０は、態様７又は態様９のいずれかの可視光光源モジュールと、前記可視光光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジンである。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、従来より小型化が可能な光合波器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】第１実施形態に係る光合波器の一例として３入力型の平面模式図である。
【図2】第１実施形態に係る光合波器の他の例として２入力型の平面模式図である。
【図3】ＭＭＩ型光合波器の原理を説明するための図であり、（ａ）は光合波器の幅ＷＭ及び実効的な幅Ｗｅと、シングルモード及び高次モードの関係、（ｂ）はシングルモード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１）、高次モード（ＴＭ２）のそれぞれの導波路断面の電磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図4】ＭＭＩ型光合波器の原理を説明するための図であり、（ａ）赤色（Ｒ）光の電磁界分布のシミュレーションを行った結果を示すものであり、（ｂ）は緑色（Ｇ）光の電磁界分布のシミュレーションを行った結果を示すものである。
【図5】赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）のレーザー光のそれぞれについて、第１ＭＭＩ型光合波部、第２ＭＭＩ型光合波部の長さ及びビート長と、出力強度の関係を示すグラフである。
【図6】（ａ）は従来の１段のＭＭＩ型光合波器を概念的に示すものであり、（ｂ）は本実施形態に係る２段構成のＭＭＩ型光合波器を概念的に示すものである。
【図7】第１実施形態に係る光合波器（３入力型）の他の例の平面模式図である。
【図8】第２実施形態に係る光合波器の平面模式図である。
【図9】（ａ）図１に示した構成要素がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波器の図１のＸ－Ｘ’で切った断面模式図であり、（ｂ）図２に示した構成要素がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波器の図２のＸ－Ｘ’で切った断面模式図である。
【図10】ＭＭＩ型光合波部の断面が台形形状である場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図11】ＭＭＩ型光合波部の基板側にスラブ部を有する場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図12】ＭＭＩ型光合波部の断面が台形形状であり、かつ、基板側にスラブ部を有する場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図13】第４実施形態に係る光合波器の平面模式図である。
【図14】第１実施形態に係る可視光光源モジュール（３入力型光合波器備える）の平面模式図である。
【図15】第１実施形態に係る可視光光源モジュール（２入力型光合波器備える）の平面模式図である。
【図16】第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
【図17】本実施形態に係る光学エンジンを説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
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。
【0026】
〔光合波器（第１実施形態）〕
図１は、第１実施形態に係る光合波器の一例として３入力型を示す平面模式図である。
図１に示す光合波器１００は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ２よりも広い。
図１に示す光合波器１００は、３×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器である。光合波器１００が合波するレーザー光は例えば、ＲＧＢの３個の異なるレーザー光とすることができる。
図１において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面に対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
図１は、第１実施形態に係る光合波器の一例として３入力型を示す平面模式図である。
図１に示す光合波器１００は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ２よりも広い。
図１に示す光合波器１００は、３×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器である。光合波器１００が合波するレーザー光は例えば、ＲＧＢの３個の異なるレーザー光とすることができる。
図１において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面に対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
【0027】
第１ＭＭＩ型光合波部５０－１は光入力側に、第１側面１００Ａに設けられた３個の光入射口（第１光入射口２１－１ｉ、第２光入射口２１－２ｉ、第３光入射口２１－３ｉ）のそれぞれに接続する第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３が接続されている。
一方、第２ＭＭＩ型光合波部５０－２は光出力側に、１個の光出射口２２Ｔｏに接続する第１光出力側光導波路２２Ｔが接続されている。
図１に示す光合波器１００では、入力される３個の異なる波長のレーザー光に対応して３個の入力ポートを有する構成であるが、３個に限定されず、２個又は４個以上の複数の入力ポートを備えた構成とすることができる。
一方、第２ＭＭＩ型光合波部５０－２は光出力側に、１個の光出射口２２Ｔｏに接続する第１光出力側光導波路２２Ｔが接続されている。
図１に示す光合波器１００では、入力される３個の異なる波長のレーザー光に対応して３個の入力ポートを有する構成であるが、３個に限定されず、２個又は４個以上の複数の入力ポートを備えた構成とすることができる。
【0028】
３個の波長は互いに異なる可視光波長とすることができる。
【0029】
図２は、第１実施形態に係る光合波器の他の例として２入力型を示す平面模式図である。
図２に示す光合波器１１０は、２個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部１５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２の幅Ｗ２よりも広い。
図２に示す光合波器１１０は、２×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器である。光合波器１１０が合波するレーザー光は例えば、可視光のうちの２個の異なるレーザー光とすることができる。
図２に示す光合波器１１０は、２個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部１５０を備え、第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２の幅Ｗ２よりも広い。
図２に示す光合波器１１０は、２×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器である。光合波器１１０が合波するレーザー光は例えば、可視光のうちの２個の異なるレーザー光とすることができる。
【0030】
第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１は光入力側に、第１側面１１０Ａに設けられた２個の光入射口（第１光入射口１２１－１ｉ、第２光入射口２１－２ｉ）のそれぞれに接続する第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２が接続されている。
一方、第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２は光出力側に、１個の光出射口１２２ｏに接続する第１光出力側光導波路１２２が接続されている。
一方、第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２は光出力側に、１個の光出射口１２２ｏに接続する第１光出力側光導波路１２２が接続されている。
【0031】
図３及び図４を用いて、ＭＭＩ型光合波器の原理を説明する。
図３（ａ）は、ＭＭＩ型光合波器の幅ＷＭに発生するシングルモード（ｖ＝０）、高次モード（ｖ≧１）を示したものである。Ｗｅは実効的なＭＭＩ型光合波器の幅であり、０次モード（基本モード）時における、光のモードの滲み出しやグース・ヘンシェンシフトを考慮した実効的なＭＭＩ型光合波器の幅で近似されたものである。図３（ｂ）は、シングルモード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１）、高次モード（ＴＭ２）のそれぞれの導波路断面の電磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。
図３（ａ）は、ＭＭＩ型光合波器の幅ＷＭに発生するシングルモード（ｖ＝０）、高次モード（ｖ≧１）を示したものである。Ｗｅは実効的なＭＭＩ型光合波器の幅であり、０次モード（基本モード）時における、光のモードの滲み出しやグース・ヘンシェンシフトを考慮した実効的なＭＭＩ型光合波器の幅で近似されたものである。図３（ｂ）は、シングルモード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１）、高次モード（ＴＭ２）のそれぞれの導波路断面の電磁界分布のシミュレーション結果を示す図である。
【0032】
ＭＭＩ型光合波器では０次モードから高次モードまでの複数のモードが干渉し合い、ＭＭＩ型光合波器のある特定の位置（入力端から所定の距離）で結像（収束）するという特性がある。隣接する収束点間の距離あるいは周期（ビート長）Ｌπはほぼ式（１）に従うことが知られている。式（１）は、０次モードと１次モードの低次２モード間のビート長Ｌπである。
【0033】
【数1】
【0034】
式（１）中で、Ｗｅは実効的なＭＭＩ型光合波器の幅、ｎはＭＭＩ型の実効屈折率、λは入力光の波長である。β０、β１はそれぞれ、０次モード、１次モードの伝搬定数である。式（１）から、ビート長はＭＭＩ型光合波器の幅及び波長に依存することがわかる。
【0035】
電磁界分布がＭＭＩ型光合波器内で発生したすべての伝搬モードで２πの位相変化を迎えたとき、光強度分布は入射光強度分布と一致する。この一致（収束）の状態が実現されるまでに要する光伝搬距離を自己投影距離と呼び、一定の伝搬距離３Ｌπ／４後にＬπの周期で収束が繰り返される。
【0036】
図４は、２×１ＭＭＩ型光合波器（Ｒ／Ｇカプラ）の光の伝搬方向（ｘ方向）に沿った断面の電磁界分布について、シミュレーションソフト（Photon Design社Fimmwave）を用いてシミュレーションを行った結果を示すものである。シミュレーションのモデルは、波長６３８ｎｍの赤色（Ｒ）光が光合波器に入力する入力側導波路のｙ方向の位置（座標）と光合波器の出力側導波路のｙ方向の位置（座標）とが同じであり、波長５２０ｎｍの緑色（Ｇ）光が光合波器に入力する入力側導波路のｙ方向の位置は所定の距離離隔しているものである。明るい色の部分ほど各モードが強く干渉している位置（図中の“strong”）であることを示しており、暗い色の部分ほど各モードが強く干渉していない位置（図中の“weak”）であることを示しており、その中間の色の部分は各モードの干渉の程度がその中間程度である位置（図中の“middle”）であることを示している。
【0037】
図４（ａ）は、赤色（Ｒ）光の電磁界分布のシミュレーションを行った結果を示すものであり、図４（ｂ）は、緑色（Ｇ）光の電磁界分布のシミュレーションを行った結果を示すものである。
図４（ａ）及び図（ｂ）のいずれでも、光合波器の出力ポート近傍に強く干渉している部分を有しており、この位置ができるだけ一致ように（すなわち、できるだけ各入力波長のビート長の整数倍（最小公倍数倍）に近づくように）ＭＭＩ型光合波器の長さ（Ｘ方向の長さ）を設定することが好ましい。ただし、各入力波長の光合波器への入力位置による位相差が影響するため、各入力波長のビート長の整数倍だけでＭＭＩ型光合波器の長さを決定できない。
従って、光合波器の長さは各入力波長のビート長の整数倍（最小公倍数倍）にすることを出発的とし、各入力波長の光合波器への入力位置による位相の影響を考慮して調整する必要がある。
図４（ａ）及び図（ｂ）のいずれでも、光合波器の出力ポート近傍に強く干渉している部分を有しており、この位置ができるだけ一致ように（すなわち、できるだけ各入力波長のビート長の整数倍（最小公倍数倍）に近づくように）ＭＭＩ型光合波器の長さ（Ｘ方向の長さ）を設定することが好ましい。ただし、各入力波長の光合波器への入力位置による位相差が影響するため、各入力波長のビート長の整数倍だけでＭＭＩ型光合波器の長さを決定できない。
従って、光合波器の長さは各入力波長のビート長の整数倍（最小公倍数倍）にすることを出発的とし、各入力波長の光合波器への入力位置による位相の影響を考慮して調整する必要がある。
【0038】
図５は、赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）のレーザー光のそれぞれについて、第１ＭＭＩ型光合波部（１段目）、第２ＭＭＩ型光合波部（２段目）の長さ及びビート長と、出力強度の関係を示すグラフである。横軸はＭＭＩ型光合波部の長さ（Ｌ１、Ｌ２）であり、縦軸は光強度である。
【0039】
赤色（Ｒ）と緑色（Ｇ）のビート長は異なる。第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部の長さを７００μｍ程度とすると、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）ともに出力強度は０．３で合波できる。
【0040】
図６（ａ）は従来のＭＭＩ型光合波器を概念的に示すものであり、図６（ｂ）は本実施形態に係るＭＭＩ型光合波器を概念的に示すものである。
図６（ａ）は、１個のＭＭＩ型光合波部Ａ５０を備えるＭＭＩ型光合波器であり、図６（ｂ）は、入力側から幅広の第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と幅狭の第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備える。
光合波部内の波は干渉の周期（ビート長）を概念的に示すものであり、上式（１）から、干渉の周期（ビート長）は各波長について光合波部の幅の２乗に比例する。従って、図６に示す光合波部内の波は、各波長ごとに、光合波部の幅が広いほどビート長（ビートの周期）が長く、幅が狭いほどビート長（ビートの周期）が短いことを概念的に示すものである。各波長のビート長が短いほど、ビート長の整数倍（最小公倍数倍）となる距離が短くなり、ＭＭＩ型光合波部の長さを短くすることが可能になる。
図６（ａ）は、１個のＭＭＩ型光合波部Ａ５０を備えるＭＭＩ型光合波器であり、図６（ｂ）は、入力側から幅広の第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と幅狭の第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備える。
光合波部内の波は干渉の周期（ビート長）を概念的に示すものであり、上式（１）から、干渉の周期（ビート長）は各波長について光合波部の幅の２乗に比例する。従って、図６に示す光合波部内の波は、各波長ごとに、光合波部の幅が広いほどビート長（ビートの周期）が長く、幅が狭いほどビート長（ビートの周期）が短いことを概念的に示すものである。各波長のビート長が短いほど、ビート長の整数倍（最小公倍数倍）となる距離が短くなり、ＭＭＩ型光合波部の長さを短くすることが可能になる。
【0041】
本実施形態に係る光合波器は図６（ｂ）に示すように、２段のＭＭＩ型光合波部のうち、後段のＭＭＩ型光合波部の幅（ｙ方向）を前段のＭＭＩ型光合波部の幅（ｙ方向）よりも狭くすることによって、後段のＭＭＩ型合波部内のビート長が短くなり、光合波器全体として小型化を図ることができる。
【0042】
ここで、後段のＭＭＩ型光合波部は出力ポートを１個だけ設ければよいが、前段のＭＭＩ型光合波部の幅は複数個の入力ポートを設ける必要があるので、後段のＭＭＩ型光合波部ほど幅を狭くすることができない。
例えば、眼鏡型端末に搭載する場合、現状の加工技術等の観点で、前段のＭＭＩ型光合波部の幅としては１．９μｍ以上であることが好ましい。
例えば、眼鏡型端末に搭載する場合、現状の加工技術等の観点で、前段のＭＭＩ型光合波部の幅としては１．９μｍ以上であることが好ましい。
【0043】
図７は、第１実施形態に係る光合波器の他の例を示す平面模式図である。
図７に示す光合波器１０１は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備えた３×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器であり、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ２よりも広い点は、図１に示した光合波器１００と共通するが、第１側面１００Ａに設けられた３個の光入射口とこれら３個の光入射口のそれぞれに接続する３個の光入力側光導波路のうち、中央に配置する光入射口及びその光入射口に接続する光入力側光導波路が最も短い波長のレーザー光用として限定されている点が異なる。
図７に示す光合波器１０１は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備えた３×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器であり、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５０－２の幅Ｗ２よりも広い点は、図１に示した光合波器１００と共通するが、第１側面１００Ａに設けられた３個の光入射口とこれら３個の光入射口のそれぞれに接続する３個の光入力側光導波路のうち、中央に配置する光入射口及びその光入射口に接続する光入力側光導波路が最も短い波長のレーザー光用として限定されている点が異なる。
【0044】
例えば、３個の異なる波長のレーザー光がそれぞれ、６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下の赤色波長である赤色レーザー光、５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の緑色波長である緑色レーザー光、４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下の青色波長である青色レーザー光である場合は、第２光入射口２１Ａ－２ｉ及び第２光入力側光導波路２１Ａ－２が青色レーザー光用であり、第１光入射口２１Ａ－１ｉ及び第１光入力側光導波路２１Ａ－１、並びに、第３光入射口２１Ａ－３ｉ及び第３光入力側光導波路２１Ａ－３のいずれか一方が赤色レーザー光用であり、他方が緑色レーザー光用である。
赤色レーザー光と緑色レーザー光の入力位置を、光合波器の、光の伝搬方向に対して直交する方向（ｙ方向）の中心に対して対称な位置として、赤色レーザー光と緑色レーザー光の位相を揃えた状態として赤色レーザー光及び緑色レーザー光のビート長の整数倍を光合波器の長さの調整の出発点として、その後、青色レーザー光のビート長に基づいて、青色レーザー光の出力も大きくできるように光合波器の長さを調整することができる。
ＲＧＢの入力ポートの配置としては、赤と緑を左右対称とすると、第２ＭＭＩ型合波部で赤色と緑色のビート長がそれぞれ短くなり、ビートのピーク位置が重なる干渉位置を第２ＭＭＩ型光合波部の長さを調整することで選択することができ、中央から青色を入力すると青のビートのピーク位置を赤と緑のビートのピーク位置と重ねることが可能となり、高出力が得られ、結合損失が小さくなるため、この順番の配置が最も結合損失が小さい。
赤色レーザー光と緑色レーザー光の入力位置を、光合波器の、光の伝搬方向に対して直交する方向（ｙ方向）の中心に対して対称な位置として、赤色レーザー光と緑色レーザー光の位相を揃えた状態として赤色レーザー光及び緑色レーザー光のビート長の整数倍を光合波器の長さの調整の出発点として、その後、青色レーザー光のビート長に基づいて、青色レーザー光の出力も大きくできるように光合波器の長さを調整することができる。
ＲＧＢの入力ポートの配置としては、赤と緑を左右対称とすると、第２ＭＭＩ型合波部で赤色と緑色のビート長がそれぞれ短くなり、ビートのピーク位置が重なる干渉位置を第２ＭＭＩ型光合波部の長さを調整することで選択することができ、中央から青色を入力すると青のビートのピーク位置を赤と緑のビートのピーク位置と重ねることが可能となり、高出力が得られ、結合損失が小さくなるため、この順番の配置が最も結合損失が小さい。
【0045】
〔光合波器（第２実施形態）〕
図８は、第２実施形態に係る光合波器を示す平面模式図である。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
図８は、第２実施形態に係る光合波器を示す平面模式図である。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略する。
【0046】
図８に示す光合波器１０２は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部と第２ＭＭＩ型光合波部とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部を備えた３×１のマルチモード干渉（ＭＭＩ）型光合波器であり、第１ＭＭＩ型光合波部の幅が第２ＭＭＩ型光合波部の幅よりも広い点は図１に示した光合波器１００と共通するが、第２ＭＭＩ型光合波部の、第１ＭＭＩ型光合波部との接続部には第１ＭＭＩ型光合波部に近づくほど幅広のテーパを有する点が異なる。
すなわち、図８に示す光合波器１０２は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５１－１と第２ＭＭＩ型光合波部５１－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５１を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５１－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５１－２の幅Ｗ２よりも広く、かつ、第２ＭＭＩ型光合波部５１－２の、第１ＭＭＩ型光合波部５１－１との接続部には第１ＭＭＩ型光合波部に近づくほど幅広のテーパを有する（テーパ接続部５１－２ａ）。
すなわち、図８に示す光合波器１０２は、３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器であって、入力側から第１ＭＭＩ型光合波部５１－１と第２ＭＭＩ型光合波部５１－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５１を備え、第１ＭＭＩ型光合波部５１－１の幅Ｗ１が第２ＭＭＩ型光合波部５１－２の幅Ｗ２よりも広く、かつ、第２ＭＭＩ型光合波部５１－２の、第１ＭＭＩ型光合波部５１－１との接続部には第１ＭＭＩ型光合波部に近づくほど幅広のテーパを有する（テーパ接続部５１－２ａ）。
【0047】
第２ＭＭＩ型光合波部５１－２がテーパ接続部を有する５１－２ａを有する構成は公知の光合波器の作製方法（半導体プロセスと同様の工程）によって作製することができる。
【0048】
光合波器１０２においては、第２ＭＭＩ型光合波部５１－２がテーパ接続部５１－２ａを有することによって、急激なモードの変化が抑制されると共に、加工時に、第１ＭＭＩ型光合波部５１－１と第２ＭＭＩ型光合波部５１－２との間でクラックなどが発生することを防止できる。
【0049】
図８に示した光合波器１０２は３個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器を例に挙げて説明したが、２個の異なる波長のレーザー光を合波する光合波器がテーパ接続部５１－２ａに相当するテーパ接続部を備える構成とすることもできる。
【0050】
〔光合波器（第３実施形態）〕
第３実施形態に係る光合波器は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係る光合波器が光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
第３実施形態に係る光合波器は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係る光合波器が光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0051】
図９（ａ）は、図１に示した光合波器１００がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波器２００のＹＺ面（図１のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図であり、図９（ｂ）は、図２に示した光合波器１１０がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波器２１０のＹＺ面（図２のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図である。
【0052】
図９（ａ）に示す光合波器２００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、上記光入射口、上記光出射口、上記第１ＭＭＩ型光合波部、上記第２ＭＭＩ型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、上記第３光入力側光導波路、及び、上記第１出力側光導波路が光合波機能層２０に形成されている。
同様に、図９（ｂ）に示す光合波器２１０は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、上記光入射口、上記光出射口、上記第１ＭＭＩ型光合波部、上記第２ＭＭＩ型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、及び、上記第１出力側光導波路が光合波機能層２０に形成されている。
同様に、図９（ｂ）に示す光合波器２１０は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、上記光入射口、上記光出射口、上記第１ＭＭＩ型光合波部、上記第２ＭＭＩ型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、及び、上記第１出力側光導波路が光合波機能層２０に形成されている。
【0053】
光合波器２００及び光合波器２１０において、導波路コア膜と導波路クラッド膜の屈折率差をΔｎとした際に、導波路コア膜をニオブ酸リチウムとするとガラスなどの材料に比べΔｎを大きな値に設計でき、光導波路の曲率半径を小さくすることができ、さらにマルチモード干渉型光合波部を用いることで、方向性結合器を用いた場合と比べて結合長の増大を防ぐことにより、設計の自由度の向上と小型化を両立できる。
【0054】
光合波機能層２０は、上記光入射口、上記光出射口、上記第１ＭＭＩ型光合波部、上記第２ＭＭＩ型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、上記第３光入力側光導波路、及び、上記第１出力側光導波路が形成されたニオブ酸リチウム膜からなる導波路コア膜２４と、これらを被覆するように導波路コア膜２４上に形成される導波路クラッド（バッファ）膜２５とからなる。以下、符号２４をニオブ酸リチウム膜について用いることもある。
【0055】
基板１０としては例えば、サファイア基板、Ｓｉ基板、熱酸化シリコン基板などを挙げることができる。
光合波機能層２０がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜からなるので、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
光合波機能層２０がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜からなるので、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
【0056】
ニオブ酸リチウム膜は例えば、ｃ軸配向したニオブ酸リチウム膜である。ニオブ酸リチウム膜は例えば、基板１０上にエピタキシャル成長したエピタキシャル膜である。エピタキシャル膜は、下地の基板によって結晶方位が揃えられた単結晶の膜のことである。エピタキシャル膜は、ｚ方向およびｘｙ面内方向に単一の結晶方位をもった膜であり、結晶がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向にともに揃って配向しているものである。基板１０上に形成されている膜がエピタキシャル膜かどうかは、例えば、２θ－θＸ線回折における配向位置でのピーク強度と極点の確認を行うことで証明することができる。
【0057】
具体的には、２θ－θＸ線回折による測定を行ったとき、目的とする面以外の全てのピーク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。例えば、ニオブ酸リチウム膜がｃ軸配向エピタキシャル膜である場合には、（００Ｌ）面以外のピーク強度が、（００Ｌ）面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。ここで、（００Ｌ）は、（００１）や（００２）などの等価な面を総称する表示である。
【0058】
また、前述の配向位置でのピーク強度の確認の条件においては、一方向における配向性を示しているのみである。よって、前述の条件を得たとしても、面内において結晶配向がそろっていない場合には、特定角度位置でＸ線の強度が高まることはなく、極点は見られない。例えば、ニオブ酸リチウム膜がニオブ酸リチウム膜の場合、ＬｉＮｂＯ３は三方晶系の結晶構造であるため、単結晶におけるＬｉＮｂＯ３（０１４）の極点は３つとなる。ニオブ酸リチウムの場合、ｃ軸を中心に１８０°回転させた結晶が対称的に結合した、いわゆる双晶の状態にてエピタキシャル成長することが知られている。この場合、３つの極点が対称的に２つ結合した状態になるため、極点は６つとなる。また、（１００）面のシリコン単結晶基板上にニオブ酸リチウム膜を形成した場合は、基板が４回対称となっているため、４ｘ３＝１２個の極点が観測される。なお、本開示では、双晶の状態にてエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜もエピタキシャル膜に含める。
【0059】
ニオブ酸リチウムの組成は、ＬｉｘＮｂＡｙＯｚである。Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏ以外の元素である。ｘは、０．５以上１．２以下であり、好ましくは０．９以上１．０５以下である。ｙは、０以上０．５以下である。ｚは１．５以上４．０以下であり、好ましくは２．５以上３．５以下である。Ａの元素は、例えば、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅであり、これらの元素を２種類以上の組み合わせても良い。
さらにニオブ酸リチウム膜としては、基板上に貼り合わせされたニオブ酸リチウム単結晶薄膜であってもよい。
さらにニオブ酸リチウム膜としては、基板上に貼り合わせされたニオブ酸リチウム単結晶薄膜であってもよい。
【0060】
ニオブ酸リチウム膜の膜厚は例えば、２μｍ以下である。ニオブ酸リチウム膜の膜厚とは、リッジ以外の部分の膜厚のことである。ニオブ酸リチウム膜の膜厚は使用する波長やリッジ形状などに応じて適宜最適設計を行えばよい。
【0061】
導波路は、ニオブ酸リチウム膜２４の第１面２４Ａから突出するリッジである。第１面２４Ａは、ニオブ酸リチウム膜２４のリッジ以外の部分（スラブ層）における上面である。
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３、並びに、第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジの高さ（第１面２４Ａからの突出高さＨａ）は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。その他の光導波路も同様である。
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３、並びに、第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジの高さ（第１面２４Ａからの突出高さＨａ）は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。その他の光導波路も同様である。
【0062】
第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３、並びに、第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２その他の図１及び図２に示す光導波路のサイズをレーザー光の波長程度とすることによってシングルモードで伝搬することができる。
【0063】
＜ＭＭＩ型光合波部＞
（１）台形断面を有するＭＭＩ型光合波部（第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部）
ＭＭＩ型光合波部（以下、図１０～図１２の説明においては、第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部に共通する記載として、「ＭＭＩ型光合波部」と呼称する。）は、図１０に示すような、光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状であることが好ましい場合がある。また、この台形形状の傾斜角度θは４０°～８５°であることが好ましい場合がある。
ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗの寸法マージンが改善し、最適なＭＭＩ型光合波部の幅が大きくなり、加工が容易となるからである。
この結果は、ＭＭＩ型光合波部の光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である場合と、矩形形状である場合とで、シミュレーションによってＲＧＢ３色の光の伝搬損失を比較して得られたものである。
このシミュレーションで用いたモデルにおいては、ＭＭＩ型光合波部（リッジ）の高さＴを０．７μｍとし、また、ＭＭＩ型光合波部の高さＴの１／２での幅をＷとし、リッジの中心Ｃ－Ｃを固定して両側にｄＷ／２ずつ（従って、合わせてｄＷ）、下面と傾斜部との間の傾斜角θを固定したまま広げるか、または、縮めて、ＲＧＢ合波時の伝搬損失のシミュレーションを行った。
θが８５°、７０°及び４０°のとき、マージンはいずれも０．３μｍであり、また、最適な第１ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗ１は１３．２μｍ、１３．２μｍ、１３．５μｍであった。
（１）台形断面を有するＭＭＩ型光合波部（第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部）
ＭＭＩ型光合波部（以下、図１０～図１２の説明においては、第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部に共通する記載として、「ＭＭＩ型光合波部」と呼称する。）は、図１０に示すような、光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状であることが好ましい場合がある。また、この台形形状の傾斜角度θは４０°～８５°であることが好ましい場合がある。
ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗの寸法マージンが改善し、最適なＭＭＩ型光合波部の幅が大きくなり、加工が容易となるからである。
この結果は、ＭＭＩ型光合波部の光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である場合と、矩形形状である場合とで、シミュレーションによってＲＧＢ３色の光の伝搬損失を比較して得られたものである。
このシミュレーションで用いたモデルにおいては、ＭＭＩ型光合波部（リッジ）の高さＴを０．７μｍとし、また、ＭＭＩ型光合波部の高さＴの１／２での幅をＷとし、リッジの中心Ｃ－Ｃを固定して両側にｄＷ／２ずつ（従って、合わせてｄＷ）、下面と傾斜部との間の傾斜角θを固定したまま広げるか、または、縮めて、ＲＧＢ合波時の伝搬損失のシミュレーションを行った。
θが８５°、７０°及び４０°のとき、マージンはいずれも０．３μｍであり、また、最適な第１ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗ１は１３．２μｍ、１３．２μｍ、１３．５μｍであった。
【0064】
（２）スラブ部を有するＭＭＩ型光合波部
ＭＭＩ型光合波部は図１１に示すように基板側にスラブ部が設けられてもよい。
図１１に示すＭＭＩ型光合波部５５は、リッジ５５－１と、基板側にさらにスラブ部５５－２を有する。
スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。また、最適幅Ｗがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。ＭＭＩ型光合波部が図１１で示したモデルの構成である場合に、ＲＧＢ合波時のＲＧＢ３色のそれぞれの基本モード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１、ＴＭ２）の伝搬損失（ｄＢ）のシミュレーションを行った。スラブ部の高さＴslabを０．２μｍとし、ＭＭＩ型光合波部の高さＴは、リッジ５５－１の高さとスラブ部５５－２の高さとを足したものとする。第１ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗ１は１３μｍとする。
比較として、スラブ部を有さない場合と、スラブ部を有する場合のそれぞれの光の伝搬損失を比べたところ、スラブ部を有する場合は、スラブ部を有さない場合に比べて、ＲＧＢで伝搬損失の差が減少した。また、スラブ部を有する場合からスラブ部を有さない場合の伝搬損失の差から、高次モードの伝搬損失が大きくなり、伝搬が抑制された結果が得られた。従って、スラブ部を設けることがシングルモード化に有効であることがわかった。
ＭＭＩ型光合波部は図１１に示すように基板側にスラブ部が設けられてもよい。
図１１に示すＭＭＩ型光合波部５５は、リッジ５５－１と、基板側にさらにスラブ部５５－２を有する。
スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。また、最適幅Ｗがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。ＭＭＩ型光合波部が図１１で示したモデルの構成である場合に、ＲＧＢ合波時のＲＧＢ３色のそれぞれの基本モード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１、ＴＭ２）の伝搬損失（ｄＢ）のシミュレーションを行った。スラブ部の高さＴslabを０．２μｍとし、ＭＭＩ型光合波部の高さＴは、リッジ５５－１の高さとスラブ部５５－２の高さとを足したものとする。第１ＭＭＩ型光合波部の幅Ｗ１は１３μｍとする。
比較として、スラブ部を有さない場合と、スラブ部を有する場合のそれぞれの光の伝搬損失を比べたところ、スラブ部を有する場合は、スラブ部を有さない場合に比べて、ＲＧＢで伝搬損失の差が減少した。また、スラブ部を有する場合からスラブ部を有さない場合の伝搬損失の差から、高次モードの伝搬損失が大きくなり、伝搬が抑制された結果が得られた。従って、スラブ部を設けることがシングルモード化に有効であることがわかった。
【0065】
また、図１２に示すように、台形形状の断面を有するＭＭＩ型光合波部５６がリッジ５６－１と、基板側にさらにスラブ部５６－２を有してもよい。スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大すると共に、最適幅Ｗがさらに拡大して、加工がさらに容易になる場合がある。
【0066】
〔光合波器（第４実施形態）〕
第４実施形態に係る光合波器は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係る光合波器と、その光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器とが集積して光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
第４実施形態に係る光合波器は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係る光合波器と、その光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器とが集積して光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0067】
図１３は、第４実施形態に係る光合波器の平面模式図である。
図１３に示す光合波器３００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層２０とを備え、光合波機能層２０内に、光変調機能付き光合波器３００が形成されている。
図１３に示す光合波器３００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層２０とを備え、光合波機能層２０内に、光変調機能付き光合波器３００が形成されている。
【0068】
光変調機能付き光合波器３００は、上記実施形態に係る３×１型の光合波器５０（図１参照）と、マッハツェンダー型光変調器４０とを有する。
マッハツェンダー型光変調器４０は３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を備えているが、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の入力ポートの数に合わせて、２個又は４個以上を備えることができる。
なお、光変調機能付き光合波器３００は光合波器としては３×１型の光合波器５０を用いる構成であるが、３×１型の光合波器５０に替えて、２×１型の光合波器１５０（図２参照）を用いる構成にすることができる。
マッハツェンダー型光変調器４０は３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を備えているが、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の入力ポートの数に合わせて、２個又は４個以上を備えることができる。
なお、光変調機能付き光合波器３００は光合波器としては３×１型の光合波器５０を用いる構成であるが、３×１型の光合波器５０に替えて、２×１型の光合波器１５０（図２参照）を用いる構成にすることができる。
【0069】
マッハツェンダー型光変調器４０としては公知のマッハツェンダー型光変調器あるいは光導波路を用いることができ、波長と位相のそろった光ビームを２本の対（ペア）となるビームに分割（分波）し、それぞれに異なる位相を与えてから合流（合波）する。位相差の違いによって、合波した光ビームの強度が変わる。
【0070】
図１３に示すマッハツェンダー型光導波路４０（４０－１、４０－２、４０－３）はそれぞれ、第１光導波路４１と第２光導波路４２と入力路４３と出力路４４と分岐部４５と結合部４６とを有する。
マッハツェンダー型光導波路４０－１の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第１光入力側光導波路２１－１に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－２の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第２光入力側光導波路２１－２に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－３の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第３光入力側光導波路２１－３に繋がっている。
図１３に示す第１光導波路４１及び第２光導波路４２は分岐部４５の近傍及び結合部４６の近傍以外は、ｘ方向に直線状に延びる構成であるが、このような構成に限定されない。図１３に示す第１光導波路４１と第２光導波路４２の長さは、略同一である。分岐部４５は、入力路４３と第１光導波路４１及び第２光導波路４２との間にある。入力路４３は、分岐部４５を介して、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と繋がる。結合部４６は、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と出力路４４との間にある。第１光導波路４１と第２光導波路４２とは、結合部４６を介して、出力路４４と繋がる。
マッハツェンダー型光導波路４０－１の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第１光入力側光導波路２１－１に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－２の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第２光入力側光導波路２１－２に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－３の第１出力路４４は第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の第３光入力側光導波路２１－３に繋がっている。
図１３に示す第１光導波路４１及び第２光導波路４２は分岐部４５の近傍及び結合部４６の近傍以外は、ｘ方向に直線状に延びる構成であるが、このような構成に限定されない。図１３に示す第１光導波路４１と第２光導波路４２の長さは、略同一である。分岐部４５は、入力路４３と第１光導波路４１及び第２光導波路４２との間にある。入力路４３は、分岐部４５を介して、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と繋がる。結合部４６は、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と出力路４４との間にある。第１光導波路４１と第２光導波路４２とは、結合部４６を介して、出力路４４と繋がる。
【0071】
電極２５，２６は、各マッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３（以下、単に「各マッハツェンダー型光導波路４０」ということがある。）に変調電圧を印加する電極である。電極２５は、第１電極の一例であり、電極２６は、第２電極の一例である。電極２５の一端は電源１３１に接続され、他端は終端抵抗１３２に接続されている。電極２６の一端は電源１３１に接続され、他端は終端抵抗１３２に接続されている。電源１３１は、変調電圧を各マッハツェンダー型光導波路４０に印加する駆動回路の一部である。電極２５，２６は図の簡略化のために、マッハツェンダー型光導波路４０－３の部分にのみ描いている。
【0072】
電極２７、２８は、各マッハツェンダー型光導波路４０に直流バイアス電圧を印加する電極である。電極２７の一端及び電極２８の一端は電源１３３に接続されている。電源１３３は、直流バイアス電圧を各マッハツェンダー型光導波路４０に印加する直流バイアス印加回路の一部である。
電極２５，２６に直流バイアス電圧を重畳する場合は、電極２７、２８を設けなくてもよい。また電極２５，２６、２７、２８の周囲に接地電極を設けてもよい。
電極２５，２６に直流バイアス電圧を重畳する場合は、電極２７、２８を設けなくてもよい。また電極２５，２６、２７、２８の周囲に接地電極を設けてもよい。
【0073】
〔可視光光源モジュール（第１実施形態）〕
第１実施形態に係る可視光光源モジュールは、本実施形態に係る光合波器と、光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える。
図１４は、第１実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。図１４では、図９（ａ）に示す光合波器２００（３入力型）を備える可視光光源モジュールの例を示す。また、図１５は、図９（ｂ）に示す光合波器２１０（２入力型）を備える可視光光源モジュールの平面模式図である。
第１実施形態に係る可視光光源モジュールは、本実施形態に係る光合波器と、光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える。
図１４は、第１実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。図１４では、図９（ａ）に示す光合波器２００（３入力型）を備える可視光光源モジュールの例を示す。また、図１５は、図９（ｂ）に示す光合波器２１０（２入力型）を備える可視光光源モジュールの平面模式図である。
【0074】
図１４に示す可視光光源モジュール１０００は、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部５０を備える光合波器２００と、光合波器２００で合波する可視光を出射する３個の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器２００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図９参照）とを備え、側面２００Ａを有する。図１４に示す可視光光源モジュール１０００が備える光合波器は光合波器１００でもよい。
図１４に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
図１４に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0075】
図１５に示す可視光光源モジュール１０１０は、第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１と第２ＭＭＩ型光合波部１５０－２とが接続された２段ＭＭＩ型光合波部１５０を備える光合波器２１０と、光合波器２１０で合波する可視光を出射する２個の可視光レーザー光源１３０（１３０－１、１３０－２）とを備える。光合波器２１０はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図９参照）とを備え、側面２１０Ａを有する。図１５に示す可視光光源モジュール１０００が備える光合波器は光合波器１１０でもよい。
図１５に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
図１５に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0076】
可視光レーザー光源３０，１３０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。赤色光は、ピーク波長が６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である光が使用可能である。
可視光光源モジュール１０００において、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３をそれぞれ、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
可視光光源モジュール１０１０において、可視光レーザー光源１３０－１、１３０－２をそれぞれ、例えば、緑色光を発するＬＤ及び赤色光を発するＬＤとすることができる。ＬＤ１３０－１、１３０－２は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア２２０の上面に設けられている。
可視光光源モジュール１０００において、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３をそれぞれ、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
可視光光源モジュール１０１０において、可視光レーザー光源１３０－１、１３０－２をそれぞれ、例えば、緑色光を発するＬＤ及び赤色光を発するＬＤとすることができる。ＬＤ１３０－１、１３０－２は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア２２０の上面に設けられている。
【0077】
可視光光源モジュール１０００及び１０１０では、可視光レーザー光源の個数が２個と３個の場合を例示したが、複数であれば２個又３個に限定されず、４個以上であってよい。複数の可視光レーザー光源は発光する光の波長がすべて異なるものでもよいし、また、発光する光の波長が同じ可視光レーザー光源があっても構わない。また、発光する光は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）以外の光も使用可能であり、図面を用いて説明した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の搭載順についても、この順である必要性はなく適宜変更可能である。
【0078】
ＬＤ３０は、ベアチップでサブキャリア１２０に実装可能である。同様に、ＬＤ１３０は、ベアチップでサブキャリア２２０に実装可能である。サブキャリア１２０、２２０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）等で構成されている。
【0079】
サブキャリア１２０、２２０は、金属接合層を介して基板１０と直接接合された構成とすることができる。この構成によって、空間結合やファイバ結合をしないことによりさらに小型化が可能となる。
サブキャリア１２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成とすることにより、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各可視光レーザーの光軸が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３のそれぞれ軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。サブキャリア２２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成の場合も同様でわる。
サブキャリア１２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成とすることにより、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各可視光レーザーの光軸が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３のそれぞれ軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。サブキャリア２２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成の場合も同様でわる。
【0080】
可視光光源モジュール１０００において、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の３個の第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３は各ＬＤ３０（３０－１、３０－２、３０－３）の出射口と対向し、各ＬＤ３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３に入射可能に位置決めされている。第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３のそれぞれ軸線は、各ＬＤ３０の出射口から出射されるレーザー光の光軸と略重なっている。このような構成及び配置によって、ＬＤ３０－１，３０－２，３０－３から発せられる青色光、緑色光、赤色光は、第１ＭＭＩ型光合波部５０－１の３個の第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３に入射可能である。
可視光光源モジュール１０１０においても同様であり、第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１の２個の第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２は各ＬＤ１３０（１３０－１、１３０－２）の出射口と対向し、各ＬＤ１３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２に入射可能に位置決めされている。
可視光光源モジュール１０１０においても同様であり、第１ＭＭＩ型光合波部１５０－１の２個の第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２は各ＬＤ１３０（１３０－１、１３０－２）の出射口と対向し、各ＬＤ１３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２に入射可能に位置決めされている。
【0081】
可視光光源モジュール１０００において、ＬＤ３０の光出射面３１と光合波器２００の光入射面（側面）２００Ａとは、所定の間隔で配置されている。光入射面２００Ａは光出射面３１と対向しており、ｘ方向において光出射面３１と光入射面２００Ａとの間には隙間Ｓがある。可視光光源モジュール１０００は空気中に露出されているので、隙間Ｓには空気が満ちている。隙間Ｓが同じガス（空気）で充填された状態となるため、ＬＤ３０から出射された各色光を所定の結合効率を満たした状態で入射路に入射させることが容易である。可視光光源モジュール１０００がＡＲグラス、ＶＲグラスに用いられる場合、ＡＲグラス、ＶＲグラスで求められる光量等をふまえると、隙間（間隔）Ｓのｘ方向の大きさは、例えば０μｍより大きく、５μｍ以下である。
可視光光源モジュール１０１０においても同様であり、ＬＤ１３０の光出射面１３１と光合波器２１０の光入射面（側面）２１０Ａとは、所定の間隔で配置されている。光入射面２１０Ａは光出射面１３１と対向しており、ｘ方向において光出射面１３１と光入射面２１０Ａとの間には隙間Ｓがある。
可視光光源モジュール１０１０においても同様であり、ＬＤ１３０の光出射面１３１と光合波器２１０の光入射面（側面）２１０Ａとは、所定の間隔で配置されている。光入射面２１０Ａは光出射面１３１と対向しており、ｘ方向において光出射面１３１と光入射面２１０Ａとの間には隙間Ｓがある。
【0082】
〔可視光光源モジュール（第２実施形態）〕
図１６は、第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図１６に示す可視光光源モジュール２０００は、図１３に示した光変調機能付き光合波器３００と、光変調機能付き光合波器３００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器３００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図９参照）とを備え、側面３００Ａを有する。
図１６に示した構成要素について、上記と同様な機能を示す構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
なお、可視光光源モジュール２０００は光合波器としては３×１型の光合波器５０を用いる構成であるが、３×１型の光合波器５０に替えて、２×１型の光合波器１５０（図２参照）を用いる構成にすることができる。
図１６は、第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図１６に示す可視光光源モジュール２０００は、図１３に示した光変調機能付き光合波器３００と、光変調機能付き光合波器３００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器３００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図９参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図９参照）とを備え、側面３００Ａを有する。
図１６に示した構成要素について、上記と同様な機能を示す構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
なお、可視光光源モジュール２０００は光合波器としては３×１型の光合波器５０を用いる構成であるが、３×１型の光合波器５０に替えて、２×１型の光合波器１５０（図２参照）を用いる構成にすることができる。
【0083】
可視光光源モジュール２０００は、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３の数と同数の３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を有する。可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３とマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３とは、可視光レーザー光源から出射された光が対応するマッハツェンダー型光導波路に入射するように位置決めされている。
【0084】
可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３が実装されたサブキャリア１２０と、光変調機能付き光合波器３００を有する光合波機能層２０が形成された基板１０とを金属接合層を介して直接接合された構成とすることができる。この構成によって、空間結合やファイバ結合をしないことによりさらに小型化が可能となる。
また、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各可視光レーザーの光軸がマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３のそれぞれの入力路４３の軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
また、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各可視光レーザーの光軸がマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３のそれぞれの入力路４３の軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
【0085】
光合波機能層２０のサイズは、例えば、１００ｍｍ２以下である。光合波機能層２０のサイズが１００ｍｍ２以下であれば、ＡＲグラスやＶＲグラス等のｘＲグラス用として適している。
【0086】
光合波機能層２０は、公知の方法で作製できる。例えばエピタキシャル成長、フォトリソグラフィ、エッチング、気相成長及びメタライズなどの半導体プロセスを用いて、光合波機能層２０は製造される。
【0087】
ＡＲグラスやＶＲグラス等のｘＲグラス用として本発明に係る可視光光源モジュールを適用する場合、光合波器を構成する第１ＭＭＩ型光合波部及び第２ＭＭＩ型光合波部の幅は例えば、１～１０００μｍ程度とすることが好ましく、また、その長さは例えば、１０～１００００μｍ程度とすることが好ましい。
【0088】
例えば、網膜投影型ディスプレイにおいて、所望の色で画像を表示するためには、可視光を表現するＲＧＢの３色の各々の強度を独立に高速に変調する必要がある。かかる変調を可視光レーザー光源（電流変調）だけ行うと、それらの変調を制御するＩＣの負荷が大きくなってしまうが、マッハツェンダー型光変調器４０（光変調機能付き光合波器３００）による変調（電圧変調）も併用することが可能となる。この場合は、粗調整を電流（可視光レーザー光源）で行い、微調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行ってもよいし、また、粗調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行い、微調整を電流（可視光レーザー光源）で行ってもよい。微調整を電圧で行う方が応答性がよいので、応答性を重視する場合には前者を採用し、微調整を電流で行う方が低い電流で済むため消費電力を抑制するため、消費電力の抑制を重視する場合には後者を採用することが好ましい。
【0089】
〔光学エンジン〕
本明細書において、光学エンジンとは、複数の光源と、複数の光源から出射された複数の光を１本の光にする合波部を含む光学系と、光学系から出射された光を画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、光走査ミラーを制御する制御素子とを含む装置である。
本明細書において、光学エンジンとは、複数の光源と、複数の光源から出射された複数の光を１本の光にする合波部を含む光学系と、光学系から出射された光を画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、光走査ミラーを制御する制御素子とを含む装置である。
【0090】
図１７に、本実施形態に係る光学エンジン５００１を説明するための概念図に示す。図示したのは、光学エンジン５００１がメガネ１００００のフレーム１００１０に装備された状態を示すものである。符号Ｌは画像表示光である。
【0091】
光学エンジン５００１は、可視光光源モジュール１００１と、光走査ミラー３００１とを有する。光学エンジン５００１が備える可視光光源モジュール１００１としては、上述の実施形態に係る可視光光源モジュールを用いる。
【0092】
メガネフレームに取り付けられた可視光光源モジュール１００１から照射されたレーザー光は光走査ミラーで反射、走査されて人の目の中に入り、網膜に直接画像（映像）が投影される。
【0093】
光走査ミラー３００１は例えば、ＭＥＭＳミラーである。２Ｄ画像を投影するためには、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザー光を反射するように振動する２軸ＭＥＭＳミラーであることが好ましい。
【0094】
光学エンジン５００１は、可視光光源モジュール１００１から出射したレーザー光を光学的に処理する光学系として、コリメータレンズ２００１ａと、スリット２００１ｂと、ＮＤフィルタ２００１ｃとを有する。この光学系は一例であって、他の構成であってもよい。
【0095】
光学エンジン５００１は、レーザードライバ１１００、光走査ミラードライバ１２００、及び、これらのドライバを制御するビデオコントローラ１３００を有する。
【実施例0096】
以下、本発明について実施例を用いてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。
【0097】
＜３入力１出力型＞
図１に示した幅広のＭＭＩ型光合波部及び幅狭のＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器のモデルのＲＧＢ３色の光の結合損失（入力時の光強度が２段構成のＭＭＩ型光合波器を透過した後の出力時の光強度の損失）を、シミュレーションによって１段構成の光合波器のモデルと比較した。シミュレーションソフトはFimmwave（Photon Design社）を用いた。
図１に示した幅広のＭＭＩ型光合波部及び幅狭のＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器のモデルのＲＧＢ３色の光の結合損失（入力時の光強度が２段構成のＭＭＩ型光合波器を透過した後の出力時の光強度の損失）を、シミュレーションによって１段構成の光合波器のモデルと比較した。シミュレーションソフトはFimmwave（Photon Design社）を用いた。
【0098】
（比較例１）
本発明に係る、ＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器に対して、比較例として以下の寸法の１段のＭＭＩ型光合波部の光合波器を用いて、シミュレーションを行った。
ＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
ＭＭＩ型光合波部の長さ：５５５２μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、６．０ｄＢ、６．０ｄＢ、６ｄＢであった。
本発明に係る、ＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器に対して、比較例として以下の寸法の１段のＭＭＩ型光合波部の光合波器を用いて、シミュレーションを行った。
ＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
ＭＭＩ型光合波部の長さ：５５５２μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、６．０ｄＢ、６．０ｄＢ、６ｄＢであった。
【0099】
（実施例１～実施例９）
実施例１～実施例９は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３２５μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが６７０μｍ程度であり、２段合わせて９９５μｍ程度とした場合である。
実施例１～実施例９は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３２５μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが６７０μｍ程度であり、２段合わせて９９５μｍ程度とした場合である。
【0100】
実施例２は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３２５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：６７０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、４．６ｄＢ、４．７ｄＢ、３．９ｄＢであった。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３２５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：６７０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、４．６ｄＢ、４．７ｄＢ、３．９ｄＢであった。
【0101】
実施例１、３～９は、実施例２の各寸法を±にふったものである。
実施例１、３はそれぞれ、実施例２に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１０μｍ長くしたものである。
実施例４、５はそれぞれ、実施例２に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを９μｍ短くしたもの、８μｍ長くしたものである。
実施例６、７はそれぞれ、実施例２に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．３μｍ広くしたもの、０．２μｍ狭くしたものである。
実施例８、９はそれぞれ、実施例２に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．１８μｍ狭くしたもの、０．２５μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
実施例１、３はそれぞれ、実施例２に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１０μｍ長くしたものである。
実施例４、５はそれぞれ、実施例２に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを９μｍ短くしたもの、８μｍ長くしたものである。
実施例６、７はそれぞれ、実施例２に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．３μｍ広くしたもの、０．２μｍ狭くしたものである。
実施例８、９はそれぞれ、実施例２に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．１８μｍ狭くしたもの、０．２５μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
【0102】
（実施例１０～実施例１８）
実施例１０～実施例１８は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３４５μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが６８０μｍ程度であり、２段合わせて１０２５μｍ程度とした場合である。
実施例１０～実施例１８は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３４５μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが６８０μｍ程度であり、２段合わせて１０２５μｍ程度とした場合である。
【0103】
実施例１０は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３４５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：６８０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、５．０ｄＢ、５．１ｄＢ、３．５ｄＢであった。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３４５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：６８０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、５．０ｄＢ、５．１ｄＢ、３．５ｄＢであった。
【0104】
実施例１１～１８は、実施例１０の各寸法を±にふったものである。
実施例１１、１２はそれぞれ、実施例１０に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１３μｍ長くしたものである。
実施例１３，１４はそれぞれ、実施例１０に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１５μｍ長くしたものである。
実施例１５，１６はそれぞれ、実施例１０に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．５μｍ広くしたもの、０．５μｍ狭くしたものである。
実施例１７，１８はそれぞれ、実施例１０に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．３μｍ狭くしたもの、０．４μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
実施例１１、１２はそれぞれ、実施例１０に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１３μｍ長くしたものである。
実施例１３，１４はそれぞれ、実施例１０に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１０μｍ短くしたもの、１５μｍ長くしたものである。
実施例１５，１６はそれぞれ、実施例１０に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．５μｍ広くしたもの、０．５μｍ狭くしたものである。
実施例１７，１８はそれぞれ、実施例１０に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．３μｍ狭くしたもの、０．４μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
【0105】
（実施例１９～実施例２７）
実施例１９～実施例２７は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３４０μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが７１０μｍ程度であり、２段合わせて１０５０μｍ程度とした場合である。
実施例１９～実施例２７は、１段目のＭＭＩ型光合波部の長さが３４０μｍ程度であり、２段目のＭＭＩ型光合波部の長さが７１０μｍ程度であり、２段合わせて１０５０μｍ程度とした場合である。
【0106】
実施例１９は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３４０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：７１０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、５．３ｄＢ、５．０ｄＢ、４．９ｄＢであった。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３４０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：７１０μｍ
また、ＲＧＢ３色の入力の配置において、中央の入力を青色（Ｂ）とした。
結合損失はＲＧＢの順に、５．３ｄＢ、５．０ｄＢ、４．９ｄＢであった。
【0107】
実施例２０～２７は、実施例１９の各寸法を±にふったものである。
実施例２０，２１はそれぞれ、実施例１９に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１６μｍ短くしたもの、２０μｍ長くしたものである。
実施例２２，２３はそれぞれ、実施例１９に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを３０μｍ短くしたもの、４０μｍ長くしたものである。
実施例２４，２５はそれぞれ、実施例１９に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．６μｍ広くしたもの、０．６μｍ狭くしたものである。
実施例２６，２７はそれぞれ、実施例１９に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．５μｍ狭くしたもの、０．５μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
実施例２０，２１はそれぞれ、実施例１９に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の長さを１６μｍ短くしたもの、２０μｍ長くしたものである。
実施例２２，２３はそれぞれ、実施例１９に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の長さを３０μｍ短くしたもの、４０μｍ長くしたものである。
実施例２４，２５はそれぞれ、実施例１９に対して１段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．６μｍ広くしたもの、０．６μｍ狭くしたものである。
実施例２６，２７はそれぞれ、実施例１９に対して２段目のＭＭＩ型光合波部の幅を０．５μｍ狭くしたもの、０．５μｍ広くしたものである。
それぞれの実施例の結合損失は表１に示した通りである。
【0108】
（実施例２８～実施例２９）
実施例２８～実施例２９はそれぞれ、ＲＧＢ３色の入力の配置にについて中央の入力を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）としたものであり、それぞれの寸法は以下の通りである。
実施例２８～実施例２９はそれぞれ、ＲＧＢ３色の入力の配置にについて中央の入力を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）としたものであり、それぞれの寸法は以下の通りである。
【0109】
実施例２８は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：９５０μｍ
結合損失はＲＧＢの順に、５．０ｄＢ、７．０ｄＢ、５．０ｄＢであった。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：９５０μｍ
結合損失はＲＧＢの順に、５．０ｄＢ、７．０ｄＢ、５．０ｄＢであった。
【0110】
実施例２９は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
結合損失はＲＧＢの順に、６．５ｄＢ、５．０ｄＢ、５．０ｄＢであった。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：１３μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：７μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：４８０μｍ
結合損失はＲＧＢの順に、６．５ｄＢ、５．０ｄＢ、５．０ｄＢであった。
【0111】
＜２入力１出力型＞
図２に示した幅広のＭＭＩ型光合波部及び幅狭のＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器のモデルのＲＧ２色の光の結合損失（入力時の光強度が２段構成のＭＭＩ型光合波器を透過した後の出力時の光強度の損失）を、シミュレーションによって１段構成の光合波器のモデルと比較した。
図２に示した幅広のＭＭＩ型光合波部及び幅狭のＭＭＩ型光合波部の２段構成の光合波器のモデルのＲＧ２色の光の結合損失（入力時の光強度が２段構成のＭＭＩ型光合波器を透過した後の出力時の光強度の損失）を、シミュレーションによって１段構成の光合波器のモデルと比較した。
【0112】
（比較例２）
比較例２は以下の寸法とした。
ＭＭＩ型光合波部の幅：６．５μｍ
ＭＭＩ型光合波部の長さ：８５０μｍ
結合損失はＲＧ共に、３．５ｄＢであった。
比較例２は以下の寸法とした。
ＭＭＩ型光合波部の幅：６．５μｍ
ＭＭＩ型光合波部の長さ：８５０μｍ
結合損失はＲＧ共に、３．５ｄＢであった。
【0113】
（実施例３０）
実施例３０は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：６．５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：３．５μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：１６０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３９０μｍ
１段目及び２段目のＭＭＩ型光合波部の合計長さ：５５０μｍ
結合損失はＲＧの順に、３．０ｄＢ、３．５ｄＢであった。
実施例３０は以下の寸法とした。
１段目のＭＭＩ型光合波部の幅：６．５μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の幅：３．５μｍ
１段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：１６０μｍ
２段目のＭＭＩ型光合波部の長さ：３９０μｍ
１段目及び２段目のＭＭＩ型光合波部の合計長さ：５５０μｍ
結合損失はＲＧの順に、３．０ｄＢ、３．５ｄＢであった。
【0114】
【表1】
【0115】
以上のシミュレーションを行うにあたって、光合波器モデルの寸法は以下のルールに基づいて決定した。
ＲＧＢの３色のうち、まず２色で、２色とも光強度が０．３以上となるＭＭＩの寸法をビート長Ｌπの最小公倍数から算出する。算出した寸法でＭＭＩを固定し、残りの１色の光強度を算出し、その強度が最大となる寸法を最適寸法とする。
ＲＧＢの３色のうち、まず２色で、２色とも光強度が０．３以上となるＭＭＩの寸法をビート長Ｌπの最小公倍数から算出する。算出した寸法でＭＭＩを固定し、残りの１色の光強度を算出し、その強度が最大となる寸法を最適寸法とする。
【0116】
上記ルールに基づいて光合波器モデルの寸法を決定したところ、３×１型の光合波器である実施例１～２９のいずれの光合波器についても、１段目及び２段目のＭＭＩの合計長さは１０００μｍ程度であり、比較例１のＭＭＩの長さ（５５５２μｍ）の１／５程度であった。
特に、ＲＧＢのうち、中央に配置するレーザー光を青色（Ｂ）とした実施例１～２７については、１段目及び２段目のＭＭＩの合計長さは９５０μｍ～１０５０μｍであり、かつ、結合損失についてもＲＧＢいずれも比較例１に比べてよいか、又は同じであった。すなわち、実施例１～２７については結合損失を犠牲にせずに、ＭＭＩの合計長さを大幅に小さくできた。なお、ＭＭＩの幅については、実施例６、１５、２４でそれぞれ、比較例の幅より０．３μｍ、０．５μｍ、０．６μｍが大きい場合を確認したところ、ＲＧＢの３色のうち、２色で結合損失の大幅な低下を得られており、ＭＭＩの幅をわずかに犠牲にしただけで大幅な低下を得られた。
特に、ＲＧＢのうち、中央に配置するレーザー光を青色（Ｂ）とした実施例１～２７については、１段目及び２段目のＭＭＩの合計長さは９５０μｍ～１０５０μｍであり、かつ、結合損失についてもＲＧＢいずれも比較例１に比べてよいか、又は同じであった。すなわち、実施例１～２７については結合損失を犠牲にせずに、ＭＭＩの合計長さを大幅に小さくできた。なお、ＭＭＩの幅については、実施例６、１５、２４でそれぞれ、比較例の幅より０．３μｍ、０．５μｍ、０．６μｍが大きい場合を確認したところ、ＲＧＢの３色のうち、２色で結合損失の大幅な低下を得られており、ＭＭＩの幅をわずかに犠牲にしただけで大幅な低下を得られた。
【0117】
２×１型の光合波器である実施例３０についても、１段目及び２段目のＭＭＩの合計長さは５５０μｍであり、比較例２のＭＭＩの長さ（８５０μｍ）に比べて３０％以上短くできた。
【符号の説明】
【0118】
１０ 基板
２０ 光合波機能層
３０、１３０ 可視光レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０、５１、１５０ ２段ＭＭＩ型光合波部
５０－１、５１－１、１５０－１ 第１ＭＭＩ型光合波部
５０－２、５１－２、１５０－２ 第２ＭＭＩ型光合波部
１００，１０１、１０２、２００、２１０ 光合波器
３００ 光変調機能付き光合波器
１０００、１０１０、２０００ 可視光光源モジュール
２０ 光合波機能層
３０、１３０ 可視光レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０、５１、１５０ ２段ＭＭＩ型光合波部
５０－１、５１－１、１５０－１ 第１ＭＭＩ型光合波部
５０－２、５１－２、１５０－２ 第２ＭＭＩ型光合波部
１００，１０１、１０２、２００、２１０ 光合波器
３００ 光変調機能付き光合波器
１０００、１０１０、２０００ 可視光光源モジュール
【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】