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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】P2024126315
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】スポットサイズ変換器
(51)【国際特許分類】
G02B 6/122 20060101AFI20240912BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20240912BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
G02B6/122 311
G02B6/125
G02B6/12 361
G02B6/12 371
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034615
(22)【出願日】2023-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110001128
【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鎌田 裕樹
(72)【発明者】
【氏名】小田 敏宏
【テーマコード（参考）】
2H147
【Ｆターム（参考）】
2H147AC04
2H147BA02
2H147BB02
2H147BD01
2H147BE15
2H147BE22
2H147EA14A
2H147EA14B
2H147FC07
2H147GA00
2H147GA19
(57)【要約】 （修正有）
【課題】結合効率を向上可能なスポットサイズ変換器を提供すること。
【解決手段】スポットサイズ変換器は、クラッド層１２上に積層され、第１方向に延びる第１コア層２０と、第１コア層における第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において第１コア層に離隔して設けられ、第１方向に延びる第２コア層３０と、を備える。第１コア層は、第３方向の大きさに比較して第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、出射方向に沿って第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部２２を有する。第２コア層は、第２方向の大きさが第１コア層の第２方向の大きさより大きく形成され、出射方向に沿って第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部３４を有する。第２テーパ部は、第３方向において第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。
【選択図】図１
【解決手段】スポットサイズ変換器は、クラッド層１２上に積層され、第１方向に延びる第１コア層２０と、第１コア層における第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において第１コア層に離隔して設けられ、第１方向に延びる第２コア層３０と、を備える。第１コア層は、第３方向の大きさに比較して第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、出射方向に沿って第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部２２を有する。第２コア層は、第２方向の大きさが第１コア層の第２方向の大きさより大きく形成され、出射方向に沿って第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部３４を有する。第２テーパ部は、第３方向において第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３、１４）上に積層され、前記出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
前記クラッド層および前記第１コア層が積層される方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記第１コア層における前記第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において前記第１コア層に離隔して設けられ、前記第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
前記第１コア層は、前記第３方向の大きさに比較して前記第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
前記第２コア層は、前記第２方向の大きさが前記第１コア層の前記第２方向の大きさより大きく形成され、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
前記第２テーパ部は、前記第３方向において前記第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されているスポットサイズ変換器。
クラッド層（１１、１２、１３、１４）上に積層され、前記出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
前記クラッド層および前記第１コア層が積層される方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記第１コア層における前記第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において前記第１コア層に離隔して設けられ、前記第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
前記第１コア層は、前記第３方向の大きさに比較して前記第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
前記第２コア層は、前記第２方向の大きさが前記第１コア層の前記第２方向の大きさより大きく形成され、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
前記第２テーパ部は、前記第３方向において前記第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されているスポットサイズ変換器。
【請求項2】
前記第１コア層は、１つ設けられており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第１コア面（２５）を有し、
前記第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第２コア面（３１、４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
前記第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第２コア面（３１、４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項3】
前記第１コア層は、前記第２方向において前記クラッド層を介して複数並んで設けられている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項4】
前記クラッド層は、複数設けられ、
複数の前記第１コア層それぞれは、複数の前記クラッド層うち、互いに異なる前記クラッド層上のいずれか１つに形成されており、
複数の前記第１コア層は、前記第２方向における複数の前記第１コア層が順に形成されていく方向を積層順方向、前記積層順方向とは反対方向を積層逆方向としたとき、前記積層逆方向側の面である第１コア面（６５）を有し、
前記第２コア層は、複数の前記第１コア層のうちの所定の第１コアが形成される前記クラッド層上に形成されており、前記積層逆方向側の面である第２コア面（４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項３に記載のスポットサイズ変換器。
複数の前記第１コア層それぞれは、複数の前記クラッド層うち、互いに異なる前記クラッド層上のいずれか１つに形成されており、
複数の前記第１コア層は、前記第２方向における複数の前記第１コア層が順に形成されていく方向を積層順方向、前記積層順方向とは反対方向を積層逆方向としたとき、前記積層逆方向側の面である第１コア面（６５）を有し、
前記第２コア層は、複数の前記第１コア層のうちの所定の第１コアが形成される前記クラッド層上に形成されており、前記積層逆方向側の面である第２コア面（４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項３に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項5】
前記第２コア層は、前記出射方向とは反対方向側の端部における前記第３方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さく形成されている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項6】
前記第１テーパ部は、前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値が、前記第２テーパ部における前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値より大きい請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項7】
前記第１テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項8】
前記第１テーパ部の前記出射方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項9】
前記第２コア層は、前記第１コア層における前記第３方向の一方側に設けられる一方側第２コア層（４０）と、前記第１コア層における前記第３方向の他方側に設けられる他方側第２コア層（５０）と、を含む請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項10】
前記一方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である一方側第２コア面（４１）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である他方側第２コア面（５１）を有し、
前記一方側第２コア面および前記他方側第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
前記他方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である他方側第２コア面（５１）を有し、
前記一方側第２コア面および前記他方側第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項11】
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光を合成する光合成部（４６、５６、８１、９０）と、
前記光合成部によって合成されたレーザ光を該スポットサイズ変換器の外部へ導く第３コア層（８０）と、を備える請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
前記光合成部によって合成されたレーザ光を該スポットサイズ変換器の外部へ導く第３コア層（８０）と、を備える請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項12】
前記一方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる一方側合成部（４６）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記第３方向において前記一方側合成部に対向するとともに前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる他方側合成部（５６）を有し、
前記第３コア層は、前記一方側合成部と前記他方側合成部との間に配置される合成対向部（８１）を有し、
前記光合成部は、前記一方側合成部と、前記他方側合成部と、前記合成対向部と、によって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
前記他方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記第３方向において前記一方側合成部に対向するとともに前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる他方側合成部（５６）を有し、
前記第３コア層は、前記一方側合成部と前記他方側合成部との間に配置される合成対向部（８１）を有し、
前記光合成部は、前記一方側合成部と、前記他方側合成部と、前記合成対向部と、によって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項13】
前記合成対向部は、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなっている請求項１２に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項14】
前記一方側第２コア層は、前記一方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記一方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる一方側内屈曲部（４７）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記他方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記他方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる他方側内屈曲部（５７）を有する請求項１２または１３に記載のスポットサイズ変換器。
前記他方側第２コア層は、前記他方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記他方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる他方側内屈曲部（５７）を有する請求項１２または１３に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項15】
前記第１方向において、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層と、前記第３コア層との間に設けられる多モード干渉器（９０）を備え、
前記多モード干渉器は、入力側に前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれの前記出射方向側の端部が接続され、出力側に前記第３コア層の前記出射方向とは反対方向側の端部に接続されており、
前記光合成部は、前記多モード干渉器よって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
前記多モード干渉器は、入力側に前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれの前記出射方向側の端部が接続され、出力側に前記第３コア層の前記出射方向とは反対方向側の端部に接続されており、
前記光合成部は、前記多モード干渉器よって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項16】
前記一方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記他方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する一方側外屈曲部（４８）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記一方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する他方側外屈曲部（５８）を有する請求項１５に記載のスポットサイズ変換器。
前記他方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記一方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する他方側外屈曲部（５８）を有する請求項１５に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項17】
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光の位相を調整する位相調整部（５）を備え、
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側および前記他方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側のうち、少なくとも一方に設けられる請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側および前記他方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側のうち、少なくとも一方に設けられる請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項18】
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層を加熱するヒータ（５）によって構成されている請求項１７に記載のスポットサイズ変換器。
【請求項19】
前記第１コア層および前記第２コア層は、窒化ケイ素を含んで形成されている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、スポットサイズ変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、導波路を構成する上部コア層および下部コア層が積層されたデュアルメサテーパー型のスポットサイズ変換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のスポットサイズ変換器は、例えば、レーザモジュールと光ファイバとの間に設けられる。ここで、レーザモジュールおよび光ファイバそれぞれの導波路は、互いの導波路におけるレーザ光の出射方向に直交する断面積が異なっている。スポットサイズ変換器は、レーザ光を出射するレーザモジュールの導波路とレーザモジュールから出射されるレーザ光を受光する光ファイバの導波路とを効率的に結合させるために用いられる。
【0003】
このスポットサイズ変換器は、上部コア層におけるレーザ光の出射方向の一方側の端部からレーザ光が入射されると、当該レーザ光が上部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部で下部コア層に遷移される。そして、下部コア層に遷移されたレーザ光は、下部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部から出射される構成となっている。
【0004】
また、このスポットサイズ変換器における上部コア層は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って小さくなっている。これに対して下部コア層は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って大きくなっており、且つ、幅方向の大きさに比較して積層方向の大きさが小さい薄板扁平形状となっている。
【0005】
このように構成されるスポットサイズ変換器は、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って小さくなる上部コア層において光の閉じ込めがレーザ光の出射方向に沿って徐々に弱くなる。このため、上部コア層を伝搬するレーザ光が徐々に下部コア層に遷移される。
【0006】
また、メサ幅がレーザ光の出射方向に沿って大きくなる下部コア層では、レーザ光の出射方向に沿って幅方向における下部コア層の電界強度分布が拡げられる。さらに、薄板扁平形状である下部コア層では、積層方向における光の閉じ込めが小さくなる。このため、積層方向における下部コア層の電界強度分布が拡げられる。
【0007】
これにより、特許文献１に記載のスポットサイズ変換器は、レーザモジュールから出射される際のレーザ光の電界強度分布を、光ファイバの導波路に伝搬される際のレーザ光の電界強度分布に近づくように拡げることができる。そして、このスポットサイズ変換器は、レーザモジュールの導波路と光ファイバの導波路とを効率的に結合させることを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１３－４６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
発明者らは、特許文献１に記載のスポットサイズ変換器を光ファイバと光集積回路との間に設け、光ファイバから射出されるレーザ光を、当該スポットサイズ変換器を介して光集積回路に導くことを検討した。ここで、光集積回路の導波路は、光ファイバの導波路に比較して出射方向に直交する断面形状の大きさが著しく小さい。この場合のスポットサイズ変換器は、光ファイバから出射される際のレーザ光の電界強度分布を、光集積回路の導波路に伝搬される際のレーザ光の電界強度分布に近づけて、光ファイバの導波路と光集積回路の導波路とを効率的に結合させることを求められる。
【0010】
ここで、発明者らは、光ファイバから照射されるレーザ光を、下部コア層におけるレーザ光の出射方向の他方側の端部から入射させ、上部コア層におけるレーザ光の出射方向の一方側の端部から光集積回路へ出射させることを検討した。
【0011】
しかしながら、発明者らの鋭意検討によれば、上部コア層における下部コア層が接続される側の端部（すなわち、上部コア層における出射方向とは反対側の端部）の幅は、製造上の制限から少なくとも数１００ｎｍ程度の大きさとなる。
【0012】
このようなスポットサイズ変換器において、下部コア層および上部コア層によって構成される導波路のうち、上部コア層における出射方向とは反対側の端部を通過する直前の導波路の出射方向に直交する断面形状は、下部コア層の形状となる薄板扁平形状となる。これに対して、上部コア層における出射方向とは反対側の端部を通過した直後の導波路の出射方向に直交する断面形状は、下部コア層に上部コア層が積層された断面形状となる。そして、この断面形状は、薄板扁平形状の下部コア層に、断面が矩形状であって数１００ｎｍ程度の幅を有する上部コア層が積層された形状となる。
【0013】
したがって、スポットサイズ変換器内の出射方向に直交する導波路の断面形状は、上部コア層における出射方向とは反対側の端部を通過する直前に比較して直後の形状が、薄板扁平形状の上に矩形状が突出した形状となる。そしてこれにより、上部コア層における出射方向とは反対側の端部を通過した直後では、下部コア層および上部コア層が積層される方向における光の閉じ込めが急激に変化する。
【0014】
発明者らの鋭意検討によれば、スポットサイズ変換器内において導波路の光の閉じ込めが急激に変化すると、当該光の閉じ込めが急激に変化する部位をレーザ光が通過する際にレーザ光の電界強度分布が急激に変化することが判った。そして、電界強度分布が急激に変化すると、スポットサイズ変換器内において光が伝搬される際に損失が発生することが判った。これは、スポットサイズ変換器内において光が導波路を伝搬する際の透過効率の悪化の要因となり、レーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路をスポットサイズ変換器が結合させる際の結合効率が悪化する要因となる。
【0015】
本開示は、結合効率を向上可能なスポットサイズ変換器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】
【0016】
請求項１に記載の発明は、
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３、１４）上に積層され、出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
クラッド層および第１コア層が積層される方向を第２方向、第１方向および第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、第１コア層における第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において第１コア層に離隔して設けられ、第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
第１コア層は、第３方向の大きさに比較して第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、出射方向に沿って第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
第２コア層は、第２方向の大きさが第１コア層の第２方向の大きさより大きく形成され、出射方向に沿って第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
第２テーパ部は、第３方向において第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３、１４）上に積層され、出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
クラッド層および第１コア層が積層される方向を第２方向、第１方向および第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、第１コア層における第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において第１コア層に離隔して設けられ、第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
第１コア層は、第３方向の大きさに比較して第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、出射方向に沿って第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
第２コア層は、第２方向の大きさが第１コア層の第２方向の大きさより大きく形成され、出射方向に沿って第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
第２テーパ部は、第３方向において第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されている。
【0017】
これによれば、レーザ光が第１コア層の出射方向の端部に位置する第１テーパ部から第２コア層の出射逆方向側の端部に位置する第２テーパ部へ遷移される。
【0018】
また、第１コア層の出射方向側の端部において第１コア層が第３方向へのレーザ光の拡がりを閉じ込めることができる。このため、第１コア層の出射方向側の端部において、第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方に第２コア層が設けられる構成であっても、第２コア層の存在に起因する第３方向における光の閉じ込めの変化を抑制することができる。
【0019】
これにより、スポットサイズ変換器は、第２コア層の出射方向とは反対方向側の端部をレーザ光が通過する際のレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そして、電界強度分布の変化を小さくすることで、光が伝搬される際に発生する損失を抑制し、光透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、レーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を結合させる際の結合効率を向上させることができる。
【0020】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】第１実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図4】スポットサイズ変換器に接続される光ファイバを示す図である。
【図5】スポットサイズ変換器に接続される光集積回路を示す図である。
【図6】光ファイバの電界強度分布を示す図である。
【図7】光集積回路の電界強度分布を示す図である。
【図8】比較変換器の斜視図である。
【図11】比較変換器の電界強度分布を示す図である。
【図12】比較変換器のテーパ長と結合効率との関係を示す図である。
【図13】比較変換器の結合効率を説明するための図である。
【図14】第１実施形態のスポットサイズ変換器の電界強度分布を示す図である。
【図15】第１実施形態のスポットサイズ変換器のテーパ長と結合効率との関係を示す図である。
【図16】第１実施形態のスポットサイズ変換器の結合効率を説明するための図である。
【図17】第２実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図20】第２実施形態のスポットサイズ変換器の結合効率を説明するための図である。
【図21】第３実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図24】第３実施形態のスポットサイズ変換器の電界強度分布を示す図である。
【図25】第３実施形態のスポットサイズ変換器のテーパ長と結合効率との関係を示す図である。
【図26】第３実施形態のスポットサイズ変換器の結合効率を説明するための図である。
【図27】第４実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図30】第４実施形態のスポットサイズ変換器の結合効率を説明するための図である。
【図31】第５実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図34】第５実施形態のスポットサイズ変換器の結合効率を説明するための図である。
【図35】第６実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図38】第６実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図39】第７実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図40】第８実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図41】第９実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図42】第１０実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【図43】第１１実施形態に係るスポットサイズ変換器の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。
【0023】
（第１実施形態）
本実施形態のスポットサイズ変換器１について、図１～図１６を参照して説明する。図１～図３に示す本実施形態のスポットサイズ変換器１は、レーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を効率的に結合させるために用いられる。例えば、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図４および図５に示すようなレーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる光ファイバＦの光ファイバ導波路ＦＷと光集積回路Ｃの回路導波路ＣＷとの間に設けられる。そして、スポットサイズ変換器１は、光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを効率的に結合させる。
本実施形態のスポットサイズ変換器１について、図１～図１６を参照して説明する。図１～図３に示す本実施形態のスポットサイズ変換器１は、レーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を効率的に結合させるために用いられる。例えば、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図４および図５に示すようなレーザ光の出射方向に直交する断面積が互いに異なる光ファイバＦの光ファイバ導波路ＦＷと光集積回路Ｃの回路導波路ＣＷとの間に設けられる。そして、スポットサイズ変換器１は、光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを効率的に結合させる。
【0024】
ここで、光ファイバ導波路ＦＷのコア径は、一般的に１０μｍ程度である。これに対して、回路導波路ＣＷは、一般的に、レーザ光の出射方向に直交する断面形状が矩形状であって、当該矩形状を形成する４つの辺それぞれの大きさが１μｍ以下である。このように、回路導波路ＣＷは、光ファイバ導波路ＦＷに比較して出射方向に直交する断面形状の大きさが著しく小さい。
【0025】
そして、回路導波路ＣＷを伝搬される際のレーザ光の電界強度分布は、図６および図７に示すように、光ファイバ導波路ＦＷを伝搬される際のレーザ光の電界強度分布に対して大きく乖離する。このため、光ファイバ導波路ＦＷおよび回路導波路ＣＷを直接結合する場合、光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとの結合効率は比較的低くなる。例えば、図６および図７に示すような電界強度分布の剥離がある場合、光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとの結合効率は７．２％である。なお、図６および図７や後述の図１１等では、電界強度分布の強さをハッチングの濃さで示しており、電界強度分布が強いほど濃いハッチングで示している。
【0026】
スポットサイズ変換器１は、回路導波路ＣＷの電界強度分布および光ファイバ導波路ＦＷの電界強度分布を近付けることで、光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを効率的に結合させる。本実施形態では、スポットサイズ変換器１の入力側が光ファイバＦにおけるレーザ光を出射する側に接続され、出力側が光集積回路Ｃにおけるレーザ光を入射する側に接続されており、光ファイバＦから出射されるレーザ光を光集積回路Ｃに導く例について説明する。
【0027】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図１～図３に示す通り、複数のクラッド層１１、１２、１３および複数のコア層２０、３０を備えている。そして、複数のクラッド層１１、１２、１３および複数のコア層２０、３０は、不図示の基板上に積層されて形成されている。具体的に、スポットサイズ変換器１は、不図示の基板上に形成される第１クラッド層１１と、第１クラッド層１１上に形成される第２クラッド層１２および第２コア層３０と、第２クラッド層１２上に形成される第１コア層２０と、を含んで構成されている。また、スポットサイズ変換器１は、第１コア層２０および第２コア層３０を覆う第３クラッド層１３と含んで構成されている。なお、以下では、第１クラッド層１１、第２クラッド層１２および第３クラッド層１３を第１クラッド層１１～第３クラッド層１３と記載する場合がある。また、図１では、第３クラッド層１３を省略している。
【0028】
第１コア層２０および第２コア層３０は、第１クラッド層１１、第２クラッド層１２および第３クラッド層１３より屈折率が大きくなっている。このため、第１コア層２０および第２コア層３０は、スポットサイズ変換器１において光ファイバＦから入射されるレーザ光を光集積回路Ｃに導く光導波路として機能する。
【0029】
以下、図１等に示すように、スポットサイズ変換器１内においてレーザ光が伝搬される方向に沿う方向を第１方向Ｄａとする。第１方向Ｄａは、スポットサイズ変換器１がレーザ光を出射する方向に沿う方向である。また、第１方向Ｄａにおけるスポットサイズ変換器１がレーザ光を出射する方向を出射方向Ｄａ１、出射方向Ｄａ１とは反対方向を出射逆方向Ｄａ２とする。
【0030】
そして、図２および図３等に示すように、第１コア層２０、第２コア層３０、第１クラッド層１１、第２クラッド層１２および第３クラッド層１３が積層される方向を第２方向Ｄｂ、第１方向Ｄａおよび第２方向Ｄｂに直交する方向を第３方向Ｄｃとする。また、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１、第２クラッド層１２、第１コア層２０および第３クラッド層１３が順に積層される方向を積層順方向Ｄｂ１、積層順方向Ｄｂ１とは反対方向を積層逆方向Ｄｂ２とする。そして、第３方向Ｄｃにおける一方側を一方側第３方向Ｄｃ１、一方側第３方向Ｄｃ１とは反対方向を他方側第３方向Ｄｃ２とする。
【0031】
図１および図２に示すように、第１クラッド層１１は、第１方向Ｄａが長手方向である立方体形状に形成されている。そして、図３に示すように、第１クラッド層１１上に第２クラッド層１２および第２コア層３０が形成されている。第２クラッド層１２は、第１クラッド層１１上における第２コア層３０が形成される部位を除く部位に形成されている。そして、第２クラッド層１２は、第２方向Ｄｂの大きさが第２コア層３０の第２方向Ｄｂの大きさより小さく形成されている。すなわち、第２コア層３０は、第２クラッド層１２から積層順方向Ｄｂ１に突出している。また、第２クラッド層１２上に第１コア層２０が形成されている。第３クラッド層１３は、第２クラッド層１２上に形成されており、第１コア層２０および第２コア層３０における第２クラッド層１２から突出している部位を覆っている。
【0032】
これら第１クラッド層１１、第２クラッド層１２および第３クラッド層１３は、例えば、絶縁体である酸化シリコン（すなわち、ＳｉＯ２）で構成されている。
【0033】
第１コア層２０は、図１および図２に示すように、第２クラッド層１２上の第３方向Ｄｃにおける略中央において、第１方向Ｄａに沿って延びて形成されている。また、第１コア層２０は、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂが小さい薄板扁平形状で形成されている。本実施形態の第１コア層２０は、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂの大きさが著しく小さくなっている。第１コア層２０は、窒化ケイ素（すなわち、ＳｉＮ）で構成されている。第１コア層２０は、スポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部から離隔して形成されている。
【0034】
第１コア層２０は、第１伝搬部２１と、第１テーパ部２２とを有する。第１伝搬部２１および第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0035】
また、第１コア層２０は、出射逆方向Ｄａ２における端部に第１出射逆側面２３を有し、出射方向Ｄａ１における端部に第１出射側面２４を有する。第１出射逆側面２３は、光ファイバ導波路ＦＷから出射されるレーザ光を受光する面である。第１出射逆側面２３は、第１出射側面２４よりスポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部に近い側の面であって、スポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部から離隔している。第１出射側面２４は、第１コア層２０における第１出射逆側面２３とは反対側の面である。
【0036】
そして、第１コア層２０は、図２に示すように、第２方向Ｄｂにおける第２クラッド層１２側の面である第１コア面２５を有する。第１コア面２５は、第１コア層２０が形成される第２クラッド層１２に接する側の面である。
【0037】
第１伝搬部２１は、光ファイバ導波路ＦＷに光学的に結合される部位であって、光ファイバ導波路ＦＷから伝搬されるレーザ光を出射方向Ｄａ１に導くものである。また、第１伝搬部２１は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさおよび第３方向Ｄｃの大きさが一定になっている。具体的に、第１伝搬部２１は、第２方向Ｄｂの大きさが０．０５０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが２．０μｍで形成されている。第１伝搬部２１は、第２コア層３０より出射逆方向Ｄａ２側に形成されている。すなわち、第１伝搬部２１は、第３方向Ｄｃにおいて第２コア層３０と重ならない位置に形成されている。第１伝搬部２１は、出射方向Ｄａ１側に第１テーパ部２２が接続されている。
【0038】
第１テーパ部２２は、第１コア層２０を第２コア層３０に光学的に結合させる部位であって、第１伝搬部２１に伝搬されるレーザ光を第２コア層３０に遷移させる部位である。第１テーパ部２２は、第１コア層２０の第１方向Ｄａにおける出射方向Ｄａ１側の端部に配置されている。
【0039】
また、第１テーパ部２２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさが一定になっている。これに対して、第１テーパ部２２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなっている。具体的に、第１テーパ部２２の第３方向Ｄｃの大きさは、出射逆方向Ｄａ２側の端部が２．０μｍであって、出射方向Ｄａ１側の端部が０．２μｍとなっている。このため、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１側の端部の第３方向Ｄｃの大きさと出射逆方向Ｄａ２側の端部の第３方向Ｄｃの大きさとの差が１．８μｍとなっている。
【0040】
そして、第１テーパ部２２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが連続的に小さくなっている。また、第１テーパ部２２の第１方向Ｄａにおける大きさは、１０００μｍとなっている。このため、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１における１μｍ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対が、１．８ｎｍとなっている。
【0041】
ここで、第１テーパ部２２における出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。
【0042】
また、第１テーパ部２２は、少なくとも一部が第３方向Ｄｃにおいて第２コア層３０と重なる位置に形成されている。本実施形態では、第１テーパ部２２の全てが第３方向Ｄｃにおいて第２コア層３０と重なる位置に形成されている。
【0043】
第２コア層３０は、図１および図３に示すように、第１クラッド層１１上における第１コア層２０の一方側第３方向Ｄｃ１側において第１コア層２０に離隔して設けられ、第１方向Ｄａに沿って延びて形成されている。具体的に、第２コア層３０は、第２コア層３０における第３方向Ｄｃの中心と第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心との間隔が２．０μｍとなるように、第１コア層２０から離隔して設けられている。第２コア層３０は、第１コア層２０と同じ材質である窒化ケイ素で構成されている。第２コア層３０は、第１コア層２０よりスポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部から離隔して形成されている。
【0044】
また、第２コア層３０は、第２方向Ｄｂの大きさが第１コア層２０の第２方向Ｄｂの大きさより大きく形成されている。具体的に、第２コア層３０は、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍで形成されている。そして、第２コア層３０は、第１コア層２０に対して積層順方向Ｄｂ１側および積層逆方向Ｄｂ２側それぞれに突出している。具体的に、第２コア層３０は、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍであって、第１コア層２０の第２方向Ｄｂの中心から積層順方向Ｄｂ１側および積層逆方向Ｄｂ２側それぞれに０．１５μｍずつ突出している。
【0045】
そして、第２コア層３０は、図３に示すように、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である第２コア面３１を有する。第２コア面３１は、第２コア層３０が形成される第１クラッド層１１に接する側の面である。第２コア面３１は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっておらず、第１コア面２５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられている。
【0046】
また、図１に示すように、第２コア層３０は、出射逆方向Ｄａ２における端部に第２出射逆側面３２を有し、出射方向Ｄａ１における端部に第２出射側面３３を有する。第２出射逆側面３２は、第２出射側面３３よりスポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部に近い側の面である。また、第２出射逆側面３２は、第１出射側面２４より出射逆方向Ｄａ２側に位置付けられている。すなわち、第２出射逆側面３２は、第１出射側面２４よりスポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部から近い位置に配置されている。第２出射側面３３は、第２コア層３０における第２出射逆側面３２とは反対側の面である。第２出射側面３３は、スポットサイズ変換器１における出射方向Ｄａ１側の端部に位置付けられている。
【0047】
そして、第２コア層３０は、第２テーパ部３４と、第２伝搬部３５とを有する。第２テーパ部３４および第２伝搬部３５は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0048】
第２テーパ部３４は、第１コア層２０と第２コア層３０とを光学的に結合させる部位であって、第１伝搬部２１から第１テーパ部２２へ伝搬されたレーザ光が遷移される部位である。第２テーパ部３４は、第２コア層３０の第１方向Ｄａにおける出射逆方向Ｄａ２側の端部に配置されている。
【0049】
また、第２テーパ部３４は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさが一定になっている。これに対して、第２テーパ部３４は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなっている。そして、第２テーパ部３４は、出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさが第１テーパ部２２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさより小さくなっている。また、第２テーパ部３４は、出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさが第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさより大きくなっている。そして、第２テーパ部３４は、出射逆方向Ｄａ２側の端部における第２方向Ｄｂの大きさが第３方向Ｄｃの大きさより大きく形成されている。
【0050】
具体的に、第２テーパ部３４の第３方向Ｄｃの大きさは、出射逆方向Ｄａ２側の端部が０．２μｍであって、出射方向Ｄａ１側の端部が１．０μｍとなっている。このため、第２テーパ部３４は、出射方向Ｄａ１側の端部の第３方向Ｄｃの大きさと出射逆方向Ｄａ２側の端部の第３方向Ｄｃの大きさとの差が０．８μｍとなっている。
【0051】
そして、第２テーパ部３４は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが連続的に大きくなっている。また、第２テーパ部３４の第１方向Ｄａにおける大きさは、１０００μｍとなっている。このため、第２テーパ部３４は、出射方向Ｄａ１における１μｍ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対が、０．８ｎｍとなっている。
【0052】
したがって、第２テーパ部３４は、出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第１テーパ部２２における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値より小さくなっている。換言すれば、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値より大きくなっている。本実施形態では、第１テーパ部２２における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値は、第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値の２倍以上の大きさとなっている。
【0053】
なお、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値より大きい値であれば、その大きさは限定されない。例えば、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値の２倍より小さい大きさであってもよい。
【0054】
ここで、第２テーパ部３４における出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。
【0055】
また、第２テーパ部３４は、少なくとも一部が第３方向Ｄｃにおいて第１コア層２０における第１テーパ部２２と重なる位置に形成されている。本実施形態では、第２テーパ部３４の全てが第３方向Ｄｃにおいて第１テーパ部２２と重なる位置に形成されている。すなわち、第２テーパ部３４の第１方向Ｄａの大きさは、第１テーパ部２２の第１方向Ｄａの大きさに等しくなっている。
【0056】
このため、第１テーパ部２２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。また、第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。すなわち、第１テーパ部２２の第１方向Ｄａの大きさと、第２テーパ部３４の第１方向Ｄａの大きさが等しくなっている。
【0057】
このように、スポットサイズ変換器１は、第１テーパ部２２の第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなっているのに対して、第２テーパ部３４の第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなっている。そして、第１テーパ部２２および第２テーパ部３４は、スポットサイズ変換器１内において導波路として機能する。
【0058】
このため、スポットサイズ変換器１内において、導波路として機能する第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなる。これに対して、スポットサイズ変換器１内において、導波路として機能する第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなる。
【0059】
したがって、スポットサイズ変換器１内の導波路のうち、第１テーパ部２２および第２テーパ部３４によって形成される部位の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿ってその面積が変化し難くなっている。そして、第２テーパ部３４は、出射方向Ｄａ１側に第２伝搬部３５が接続されている。
【0060】
第２伝搬部３５は、回路導波路ＣＷに光学的に結合される部位であって、光ファイバ導波路ＦＷから伝搬されたレーザ光を回路導波路ＣＷに導くものである。また、第２伝搬部３５は、第１方向Ｄａの一方側端部から他方側端部までの第２方向Ｄｂの大きさおよび第３方向Ｄｃの大きさが一定になっている。具体的に、第２伝搬部３５は、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが１．０μｍで形成されている。第２伝搬部３５は、第１コア層２０より出射方向Ｄａ１側に形成されている。すなわち、第２伝搬部３５は、第３方向Ｄｃにおいて第１コア層２０と重ならない位置に形成されている。
【0061】
なお、本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に第２コア層３０をパターンニングによって成膜し、その後、第２コア層３０上および第１クラッド層１１上における第２コア層３０が成膜されていない部分に第２クラッド層１２を成膜する。そして、第２コア層３０上に成膜された第２クラッド層１２を、例えば、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polish）によって、除去する。
【0062】
その後、第２クラッド層１２上に第１コア層２０をパターンニングによって成膜する。そして、第１コア層２０上、第２コア層３０上および第２クラッド層１２上における第１コア層２０および第２コア層３０が成膜されていない部分に第３クラッド層１３を成膜する。これにより、第１コア層２０および第２コア層３０が第３クラッド層１３によって覆われる。
【0063】
その後、第１コア層２０上および第２コア層３０上に成膜された第３クラッド層１３のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１～第３クラッド層１３と、第１コア層２０と、第２コア層３０とが形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。
【0064】
続いて、本実施形態のスポットサイズ変換器１の作動について説明する。本実施形態のスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０の第１伝搬部２１に光ファイバ導波路ＦＷからレーザ光が伝搬されると、当該レーザ光が第１伝搬部２１を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬し、第１伝搬部２１から第１テーパ部２２へ伝搬される。そして、第１テーパ部２２へ伝搬されたレーザ光は、第１テーパ部２２を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。
【0065】
ここで、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが小さくなっている。このため、第１テーパ部２２は、レーザ光が伝搬される際の光の閉じ込めが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に弱くなる。すなわち、第１テーパ部２２は、光閉じ込め係数が出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなる。このため、第１テーパ部２２を伝搬するレーザ光が徐々に第２テーパ部３４に遷移される。
【0066】
そして、第２テーパ部３４に遷移されたレーザ光は、第２テーパ部３４を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬され、第２テーパ部３４から第２伝搬部３５へ伝搬される。そして、第２伝搬部３５へ伝搬されたレーザ光は、第２伝搬部３５を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬し、回路導波路ＣＷへ伝搬される。
【0067】
また、第１コア層２０における光ファイバ導波路ＦＷからレーザ光が伝搬される第１伝搬部２１は、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂの大きさが著しく小さい薄板扁平形状で形成されている。このため、第１コア層２０は、光ファイバ導波路ＦＷの第３方向Ｄｃの電界強度分布を拡げることができるとともに、第３方向Ｄｃの光閉じ込め係数を充分に確保することができる。したがって、第１コア層２０では、第３方向Ｄｃの電界強度分布を第１コア層２０の第３方向Ｄｃの大きさと同程度まで拡げることができる。
【0068】
そして、薄板扁平形状である第１コア層２０では、第２方向Ｄｂにおける光閉じ込め係数が第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数に比較して小さい。このため、第１コア層２０では、第２方向Ｄｂの電界強度分布が拡げられる。したがって、第１コア層２０では、第２方向Ｄｂの電界強度分布を第１コア層２０の第２方向Ｄｂの大きさより大きく拡げることができる。
【0069】
また、第２コア層３０における回路導波路ＣＷへレーザ光を伝搬する第２伝搬部３５は、第２方向Ｄｂの大きさが第１伝搬部２１の第２方向Ｄｂの大きさより大きくなっている。このため、第１伝搬部２１に比較して第２方向Ｄｂの光閉じ込め係数が大きくなる。したがって、第２コア層３０では、第２方向Ｄｂおよび第３方向Ｄｃそれぞれの電界強度分布が狭くなる。
【0070】
これにより、スポットサイズ変換器１は、出射方向Ｄａ１に直交する断面積が互いに異なる光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを効率的に結合する。
【0071】
ところで、スポットサイズ変換器１内において、スポットサイズ変換器１の導波路の断面積が急激に変化すると、当該断面積が急激に変化する部位をレーザ光が通過する際にレーザ光の電界強度分布が急激に変化する。そして、電界強度分布が急激に変化すると、スポットサイズ変換器１内において光が伝搬される際に損失が発生し、スポットサイズ変換器１内の光透過効率が低下する。これは、スポットサイズ変換器１内において光が導波路を伝搬する際の透過効率の悪化の要因となり、スポットサイズ変換器１が光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷと結合させる際の正味の結合効率が悪化する要因となる。
【0072】
【0073】
【0074】
下側コア層１１０は、図９および図１０に示すように、薄板扁平形状であって、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが小さく形成される下側テーパ部１１１を有する。下側テーパ部１１１は、第２方向Ｄｂの大きさが０．０５０μｍであって、出射逆方向Ｄａ２側の端部の第３方向Ｄｃの大きさ２．０μｍとなっている。また、下側テーパ部１１１は、第１方向Ｄａの大きさが１０００μｍとなっている。
【0075】
【0076】
そして、上側テーパ部１２１は、第２方向Ｄｂの大きさが０．２５μｍになっている。また、上側テーパ部１２１における出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、製造プロセス上、最も小さくできる程度の大きさである０．２μｍとなっている。また、上側テーパ部１２１における出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、１．０μｍとなっている。また、上側テーパ部１２１は、第１方向Ｄａの大きさが１０００μｍとなっており、第１方向Ｄａにおいて下側テーパ部１１１と重なっている。
【0077】
このように構成される比較変換器１００を光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとの間に設け、光ファイバ導波路ＦＷから出射されたレーザ光を回路導波路ＣＷに導いた場合についての電界強度分布について検討する。このように構成される比較変換器１００では、光ファイバ導波路ＦＷから出射されたレーザ光が下側コア層１１０の下側テーパ部１１１に伝搬されると、当該レーザ光が下側テーパ部１１１を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。
【0078】
ここで、下側テーパ部１１１は、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが小さくなっている。このため、下側テーパ部１１１は、レーザ光が伝搬される際の光の閉じ込めが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に弱くなる。このため、下側テーパ部１１１を伝搬するレーザ光が徐々に上側テーパ部１２１に遷移される。そして、上側テーパ部１２１に遷移されたレーザ光は、上側テーパ部１２１を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬され、回路導波路ＣＷへ伝搬される。
【0079】
また、比較変換器１００において、下側コア層１１０および上側コア層１２０によって構成される導波路は、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状が、下側コア層１１０の形状となる。具体的に、この断面形状は、図１１に示すように、第２方向Ｄｂの大きさが０．０５０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが２．０μｍの薄板扁平形状となる。
【0080】
これに対して、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後の導波路の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状は、図１１に示すように、下側コア層１１０に上側コア層１２０が積層された断面形状となる。具体的に、この断面形状は、上記薄板扁平形状の下側コア層１１０に、第２方向Ｄｂの大きさが０．２５μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが０．２μｍの矩形状の上側コア層１２０が積層された形状となる。
【0081】
なお、図１１に示す導波路の断面図のうち、導波路断面図ａが図９に示す下側コア層１１０の出射逆方向Ｄａ２側の端部のＡ－Ａ断面図を示し、導波路断面図ｂが上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部のＢ－Ｂ断面図を示している。そして、導波路断面図ｃが上側テーパ部１２１の出射方向Ｄａ１側の端部のＣ－Ｃ断面図を示している。
【0082】
したがって、比較変換器１００内の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面形状は、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前に比較して直後の形状が、薄板扁平形状の下側コア層１１０上に矩形状の上側コア層１２０が突出した形状となる。そしてこれにより、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第２方向Ｄｂにおける光の閉じ込めが急激に変化する。すなわち、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第２方向Ｄｂにおける光閉じ込め係数が急激に変化する。
【0083】
そして、比較変換器１００内において導波路の光閉じ込め係数が急激に変化すると、図１１に示すように、上側コア層１２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部をレーザ光が通過する際にレーザ光の電界強度分布が急激に変化する。
【0084】
そして、電界強度分布が比較的大きく変化すると、比較変換器１００内において光が伝搬される際に損失が発生し、光透過効率が低下する。比較変換器１００では、下側コア層１１０から上側コア層１２０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率は、０．８１まで低下した。
【0085】
また、発明者らの鋭意検討によれば、比較変換器１００では、下側コア層１１０に伝搬されるレーザ光の入力を１としたとき、Ａ－Ａ断面図に示した位置における結合効率は、図１２に示すように、０．８５であった。これに対して、図１２に示すように、Ｃ－Ｃ断面図に示した位置における結合効率は、上側テーパ部１２１の第１方向Ｄａの長さをテーパ長としたとき、テーパ長が５００μｍ程度の大きさまででは、テーパ長を大きくするほど結合効率を大きくできる。しかし、テーパ長が５００μｍ以上では、結合効率が飽和した値となり、その値を飽和した値から大きくすることができない。そして、その飽和した結合効率の値は、０．６９であった。
【0086】
ここで、図１２に示す実線は、下側テーパ部１１１における出射逆方向Ｄａ２側の端部の位置における結合効率を示し、破線は、下側テーパ部１１１における出射方向Ｄａ１側の端部位置における結合効率を示す。
【0087】
ところで、比較変換器１００が光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを結合させる際の結合効率は、Ｃ－Ｃ断面図に示した位置における結合効率である。そして、当該結合効率は、下側コア層１１０から上側コア層１２０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率の値にＣ－Ｃ断面図に示した位置における結合効率の値を乗じた値となる。具体的に、比較変換器１００が光ファイバ導波路ＦＷと回路導波路ＣＷとを結合させる際の実際の結合効率である正味の結合効率の値は、図１３に示すように、０．８１に０．８５を乗じて求められる値である０．６９であった。
【0088】
このように、光の閉じ込めが急激に変化する比較変換器１００では、導波路内の電界強度分布が大きく変化することで比較変換器１００内の光透過率が低下して、正味の結合効率が急激に低下する。
【0089】
【0090】
本実施形態の第１コア層２０は、上述したように、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂの大きさが著しく小さい薄板扁平形状で形成されている。このため、スポットサイズ変換器１内では、第１コア層２０が配置される部位で第３方向Ｄｃの電界強度分布を拡げることができるとともに、第３方向Ｄｃの光閉じ込め係数を充分に確保することができる。換言すれば、第１コア層２０は、第３方向Ｄｃへのレーザ光の拡がりを閉じ込めることができる。
【0091】
そして、薄板扁平形状である第１コア層２０では、第２方向Ｄｂにおける光閉じ込め係数が第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数に比較して非常に小さい。具体的に、本実施形態のスポットサイズ変換器１では、第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数の値が０．３９であるのに対して、第２方向Ｄｂにおける光閉じ込め係数の値が０．０１であった。このように第１コア層２０は、第２方向Ｄｂの光の閉じ込め非常に小さいため、第１コア層２０において第２方向Ｄｂの電界強度分布を拡げることができる。
【0092】
このような第１コア層２０に対して、本実施形態の第２コア層３０は、第１コア層２０の一方側第３方向Ｄｃ１側において第１コア層２０に離隔して設けられている。すなわち、第２コア層３０は、第１コア層２０における充分な光閉じ込め係数が確保される第３方向Ｄｃ側において、第１コア層２０から離隔して配置されている。
【0093】
このため、スポットサイズ変換器１において、第１コア層２０および第２コア層３０によって構成される導波路は、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前の導波路の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状が第１コア層２０の形状となる。具体的に、この断面形状は、図１４に示すように、第２方向Ｄｂの大きさが０．０５０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが２．０μｍの薄板扁平形状となる。これに対して、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後の導波路の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状は、第１コア層２０と第２コア層３０とが離隔して第３方向Ｄｃに並んだ断面形状となる。具体的に、この断面形状は、上記薄板扁平形状の第１コア層２０に、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが０．２０μｍの矩形状の第２コア層３０が離隔して並んだ形状となる。
【0094】
なお、図１４に示す導波路の断面図のうち、導波路断面図ｄが図１に示す第１コア層２０の第１伝搬部２１のＩＩ－ＩＩ断面図を示し、導波路断面図ｅが第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部のＩＩＩ－ＩＩＩ断面図を示している。
【0095】
このように構成されるスポットサイズ変換器１では、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前に比較して直後の断面形状が、第１コア層２０の断面形状に第２コア層３０の断面形状が増加する形状となる。しかし、第１コア層２０は、第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数が充分に確保されており、レーザ光の第３方向Ｄｃへの拡がりを閉じ込めることができる。このため、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第３方向Ｄｃにおける光の閉じ込めの変化を抑制することができる。すなわち、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数が急激に変化することを抑制することができる。
【0096】
このため、スポットサイズ変換器１は、図１４に示すように、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部をレーザ光が通過する際のレーザ光の電界強度分布の変化を比較変換器１００に比較して小さくすることができる。
【0097】
そして、電界強度分布の変化を小さくすることで、比較変換器１００に比較して光が伝搬される際に発生する損失を抑制し、光透過効率が低下する際の低下量を小さくすることができる。本実施形態のスポットサイズ変換器１では、第１コア層２０から第２コア層３０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率は、０．９６であった。
【0098】
また、スポットサイズ変換器１では、第１コア層２０に伝搬されるレーザ光の入力を１としたとき、第１コア層２０の出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの結合効率は、比較変換器１００と同様、図１５に示すように、０．８５であった。これに対して、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの結合効率は、図１５に示すように、第２テーパ部３４の第１方向Ｄａの長さであるテーパ長を大きくするほど結合効率を大きくできる。
【0099】
そして、本実施形態のスポットサイズ変換器１の正味の結合効率の値は、第１コア層２０から第２コア層３０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率の値に第１コア層２０と第２コア層３０との結合効率の値を乗じた値となる。スポットサイズ変換器１の正味の結合効率の値は、図１６に示すように、０．８２であった。
【0100】
ここで、図１５に示す実線は、下側テーパ部１１１における出射逆方向Ｄａ２側の端部の位置における結合効率を示す。そして、破線は、比較変換器１００における下側テーパ部１１１の出射方向Ｄａ１側の端部の位置における結合効率を示し、一点鎖線は、本実施形態のスポットサイズ変換器１における下側テーパ部１１１の出射方向Ｄａ１側の端部の位置における結合効率を示す。
【0101】
このように、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較して正味の結合効率を向上させることができる。
【0102】
以上の如く、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０および第１コア層２０における一方側第３方向Ｄｃ１において、第１コア層２０に離隔して設けられる第２コア層３０を備える。第１コア層２０は、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂの大きさが小さい扁平形状であって、出射方向Ｄａ１側の端部に、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが小さくなる第１テーパ部２２を有する。第２コア層３０は、第２方向Ｄｂの大きさが第１コア層２０の第２方向Ｄｂの大きさより大きく形成され、且つ、出射逆方向Ｄａ２側の端部に、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが大きくなる第２テーパ部３４を有する。第２テーパ部３４は、第３方向Ｄｃにおいて第１テーパ部２２に重なる位置に配置されている。
【0103】
このように構成されるスポットサイズ変換器１では、レーザ光が第１コア層２０の出射方向Ｄａ１の端部に位置する第１テーパ部２２から第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部に位置する第２テーパ部３４へ遷移される。
【0104】
そして、第１コア層２０の出射方向Ｄａ１側の端部において第１コア層２０が第３方向Ｄｃへのレーザ光の拡がりを閉じ込めることができる。このため、第１コア層２０の出射方向Ｄａ１側の端部において、一方側第３方向Ｄｃ１に第１コア層２０に離隔して第２コア層３０が設けられる構成において、第３方向Ｄｃにおける光の閉じ込めの変化を抑制することができる。
【0105】
これにより、スポットサイズ変換器１は、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部をレーザ光が通過する際のレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そして、電界強度分布の変化を小さくすることで、光が伝搬される際に発生する損失を抑制し、光透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、レーザ光の出射方向Ｄａ１に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を結合させる際のスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0106】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0107】
（１）上記実施形態では、第２コア層３０は、出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさが第２方向Ｄｂの大きさより小さく形成されている。
【0108】
これによれば、このように形成されていない場合に比較して、第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前と直後とで、スポットサイズ変換器１内の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面形状の変化を抑制することができる。
【0109】
このため、スポットサイズ変換器１内において導波路の断面積が急激に変化することに起因するレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そしてこれにより、スポットサイズ変換器１内においてレーザ光が導波路を伝搬する際の透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、レーザ光の出射方向Ｄａ１に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を結合させる際のスポットサイズ変換器１の結合効率をさらに向上させることができる。
【0110】
（２）上記実施形態では、第１テーパ部２２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。
【0111】
これによれば、このように形成されていない場合に比較して、第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前と直後とで、スポットサイズ変換器１内の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面形状の変化を抑制することができる。
【0112】
このため、スポットサイズ変換器１内において導波路の断面積が急激に変化することに起因するレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そしてこれにより、スポットサイズ変換器１内においてレーザ光が導波路を伝搬する際の透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、レーザ光の出射方向Ｄａ１に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を結合させる際のスポットサイズ変換器１の結合効率をさらに向上させることができる。
【0113】
（３）上記実施形態では、第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。
【0114】
これによれば、このように形成されていない場合に比較して、第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１側の端部を通過する直前と直後とで、スポットサイズ変換器１内の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面形状の変化を抑制することができる。
【0115】
このため、スポットサイズ変換器１内において導波路の断面積が急激に変化することに起因するレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そしてこれにより、スポットサイズ変換器１内においてレーザ光が導波路を伝搬する際の透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、レーザ光の出射方向Ｄａ１に直交する断面積が互いに異なる２つの導波路を結合させる際のスポットサイズ変換器１の結合効率をさらに向上させることができる。
【0116】
（４）上記実施形態では、第１コア層２０および第２コア層３０は、窒化ケイ素で構成されている。
【0117】
これによれば、第１コア層２０および第２コア層３０が、例えば、シリコンで構成される場合に比較して、第１コア層２０および第２コア層３０の光の屈折率を低下させることができる。このため、第１コア層２０では、第２方向Ｄｂの光閉じ込め係数が小さくでき、第２方向Ｄｂの電界強度分布が拡げ易くできる。
【0118】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図１７～図２０を参照して説明する。本実施形態では、第１コア層２０および第２コア層３０の第２方向Ｄｂにおける位置関係が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第２実施形態について、図１７～図２０を参照して説明する。本実施形態では、第１コア層２０および第２コア層３０の第２方向Ｄｂにおける位置関係が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0119】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図１７～図１９に示す通り、第１実施形態に比較して第３クラッド層１３が形成されていない。また、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図１８および図１９に示すように、第１実施形態と異なり、第１コア層２０が第１クラッド層１１上に形成されている。そして、第１コア層２０は、第２コア層３０が形成される第１クラッド層１１上に形成されている。換言すれば、第１コア層２０が形成される第１クラッド層１１は、第２コア層３０が形成される第１クラッド層１１と同じクラッド層である。このため、本実施形態の第２コア面３１は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっている。
【0120】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に第１コア層２０および第２コア層３０をパターンニングによって成膜する。その後、第１コア層２０上と、第２コア層３０上と、第１クラッド層１１上における第１コア層２０および第２コア層３０が成膜されていない部分とに第２クラッド層１２を成膜する。これにより、第１コア層２０および第２コア層３０が第２クラッド層１２によって覆われる。
【0121】
そして、第１コア層２０および第２コア層３０上に成膜された第２クラッド層１２のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１と、第２クラッド層１２と、第１コア層２０と、第２コア層３０とが形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。
【0122】
また、このように構成されるスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０から第２コア層３０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率が第１実施形態と同じく０．９６であった。このため、スポットサイズ変換器１の正味の結合効率は、図２０に示すように、０．８２であった。このため、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0123】
このように、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５および第２コア面３１が重なるスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０および第２コア層３０を形成する際、同じ第１クラッド層１１上に第１コア層２０および第２コア層３０を形成することができる。
【0124】
これに対して、第１実施形態のように、第１コア面２５および第２コア面３１が第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合、第１クラッド層１１上に第２コア層３０を形成後、第１クラッド層１１とは異なる第２クラッド層１２上に第１コア層２０を形成する必要がある。この場合、第１コア層２０および第２コア層３０毎にクラッド層を形成する製造プロセスが必要となるとともに、第２コア層３０上に形成された第２クラッド層１２を除去する製造プロセスが必要となる。
【0125】
しかし、本実施形態によれば、第１コア面２５および第２コア面３１が第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合に比較して、第３クラッド層１３を不要にすることができるとともに、第２クラッド層１２を除去する製造プロセスを削減することができる。したがって、スポットサイズ変換器１を製造する際の製造プロセスを簡易にすることができる。
【0126】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図２１～図２６を参照して説明する。本実施形態では、第２コア層３０が第１コア層２０における一方側第３方向Ｄｃ１および他方側第３方向Ｄｃ２それぞれに設けられている点が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第３実施形態について、図２１～図２６を参照して説明する。本実施形態では、第２コア層３０が第１コア層２０における一方側第３方向Ｄｃ１および他方側第３方向Ｄｃ２それぞれに設けられている点が第１実施形態と相違している。これ以外は、第１実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0127】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図２１～図２３に示す通り、第１実施形態に比較して第１コア層２０の他方側第３方向Ｄｃ２にさらに第２コア層３０が設けられている。すなわち、本実施形態のスポットサイズ変換器１では、第２コア層３０が第１コア層２０に対して第３方向Ｄｃの一方側および他方側それぞれに１つずつ設けられている。以下、２つの第２コア層３０のうち、第１コア層２０における一方側第３方向Ｄｃ１側に設けられるコア層を一方側第２コア層４０、第１コア層２０における他方側第３方向Ｄｃ２側に設けられるコア層を他方側第２コア層５０とも呼ぶ。一方側第２コア層４０は、第１実施形態で説明した第２コア層３０に相当するものである。
【0128】
他方側第２コア層５０は、一方側第２コア層４０に対して、第１方向Ｄａに沿って延び第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心を通過する第１仮想線ＣＬ１に対称となる位置に配置されている。そして、他方側第２コア層５０は、一方側第２コア層４０に対して第１仮想線ＣＬ１に線対称となる形状となっている。すなわち、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、第１仮想線ＣＬ１を挟んで第３方向Ｄｃに対称の配置および対象の形状となるように設けられている。
【0129】
そして、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、第３方向Ｄｃにおける互いの中心間距離が４．０μｍとなるように設けられている。換言すれば、一方側第２コア層４０は、一方側第２コア層４０における第３方向Ｄｃの中心と第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心との間隔が２．０μｍとなるように、第１コア層２０から一方側第３方向Ｄｃ１に離隔して設けられている。また、他方側第２コア層５０は、他方側第２コア層５０における第３方向Ｄｃの中心と第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心との間隔が２．０μｍとなるように、第１コア層２０から他方側第３方向Ｄｃ２に離隔して設けられている。
【0130】
すなわち、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、自身の第３方向Ｄｃの中心と第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心との間隔が互いに等しくなるように設けられている。
【0131】
一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれは、第１コア層２０と同じ材質である窒化ケイ素で構成されている。
【0132】
図２３に示すように、一方側第２コア層４０は、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である一方側第２コア面４１を有する。一方側第２コア面４１は、一方側第２コア層４０が形成される第１クラッド層１１に接する側の面である。また、図２１に示すように、一方側第２コア層４０は、一方側第２テーパ部４４と、一方側第２伝搬部４５とを有する。一方側第２テーパ部４４および一方側第２伝搬部４５は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0133】
他方側第２コア層５０は、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である他方側第２コア面５１を有する。他方側第２コア面５１は、他方側第２コア層５０が形成される第１クラッド層１１に接する側の面である。また、他方側第２コア層５０は、他方側第２テーパ部５４と、他方側第２伝搬部５５とを有する。他方側第２テーパ部５４および他方側第２伝搬部５５は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0134】
一方側第２コア層４０の一方側第２テーパ部４４の形状は、第１実施形態で説明した第２コア層３０の第２テーパ部３４と同じ形状である。また、一方側第２コア層４０の一方側第２伝搬部４５の形状は、第１実施形態で説明した第２コア層３０の第２伝搬部３５と同じ形状である。このため、一方側第２テーパ部４４および一方側第２伝搬部４５の詳細の説明を省略する。また、他方側第２コア層５０は、一方側第２コア層４０と形状が同じ形状であるため、その詳細の説明を省略する。
【0135】
一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっておらず、第１コア面２５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられている。
【0136】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０をパターンニングによって成膜する。その後、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第１クラッド層１１上における一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が成膜されていない部分に第２クラッド層１２を成膜する。そして、一方側第２コア層４０上および他方側第２コア層５０上それぞれに成膜された第２クラッド層１２を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0137】
その後、第２クラッド層１２上に第１コア層２０をパターンニングによって成膜する。そして、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第２クラッド層１２上におけるこれら第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が成膜されていない部分に第３クラッド層１３を成膜する。これにより、第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が第３クラッド層１３によって覆われる。
【0138】
その後、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、に成膜された第３クラッド層１３のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１～第３クラッド層１３と、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とが形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。
【0139】
続いて、本実施形態のスポットサイズ変換器１の作動について説明する。本実施形態のスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０の第１伝搬部２１に光ファイバ導波路ＦＷからレーザ光が伝搬されると、当該レーザ光が第１伝搬部２１を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬し、第１伝搬部２１から第１テーパ部２２へ伝搬される。そして、第１テーパ部２２へ伝搬されたレーザ光は、第１テーパ部２２を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。
【0140】
そして、第１テーパ部２２を伝搬するレーザ光が徐々に一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移される。
【0141】
ここで、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、自身の第３方向Ｄｃの中心と第１コア層２０における第３方向Ｄｃの中心との間隔が互いに等しくなるように設けられている。このため、第１テーパ部２２から一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されるレーザ光は、それぞれの位相が略揃った状態で遷移される。
【0142】
そして、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されたレーザ光は、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれを出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。一方側第２テーパ部４４を伝搬するレーザ光は、一方側第２テーパ部４４から一方側第２伝搬部４５へ伝搬される。他方側第２テーパ部５４を伝搬するレーザ光は、他方側第２テーパ部５４から他方側第２伝搬部５５へ伝搬される。そして、一方側第２伝搬部４５および他方側第２伝搬部５５それぞれへ伝搬されたレーザ光は、回路導波路ＣＷへ伝搬される。
【0143】
ここで、本実施形態のスポットサイズ変換器１の導波路は、第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０によって構成される。そして、当該導波路は、図２４に示すように、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前の導波路の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状が第１コア層２０の形状となる。
【0144】
これに対して、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後の導波路の出射方向Ｄａ１に直交する断面形状は、第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が並んだ断面形状となる。具体的に、当該断面形状は、第１コア層２０に対して一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が離隔して第３方向Ｄｃの一方側および他方側それぞれに並んだ断面形状となる。
【0145】
なお、図２４に示す導波路の断面図のうち、導波路断面図ｆが図２１に示す第１コア層２０の第１伝搬部２１のＸＸＩＩ－ＸＸＩＩ断面図を示している。また、導波路断面図ｇが一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部のＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩ断面図を示している。
【0146】
このように構成されるスポットサイズ変換器１では、第１コア層２０が、第３方向Ｄｃへのレーザ光の拡がりを閉じ込めることができる。このため、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第３方向Ｄｃにおける光の閉じ込めの変化を抑制することができる。すなわち、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過した直後では、第３方向Ｄｃにおける光閉じ込め係数が急激に変化することを抑制することができる。
【0147】
このため、スポットサイズ変換器１は、図２４に示すように、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部をレーザ光が通過する際のレーザ光の電界強度分布の変化を比較変換器１００に比較して小さくすることができる。
【0148】
また、このように構成されるスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０から第２コア層３０における出射逆方向Ｄａ２側の端部へ伝搬される際の光透過率が第１実施形態と同じく０．９６であった。このため、スポットサイズ変換器１の正味の結合効率は、図２６に示すように、０．８２であった。このため、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0149】
また、スポットサイズ変換器１では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの結合効率は、テーパ長を大きくするほど結合効率を大きくできる。
【0150】
ここで、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、一方側第２コア層４０に加えて他方側第２コア層５０を有する。このため、第１コア層２０に対して第３方向Ｄｃの一方側および他方側のどちらか一方のみに第２コア層３０が設けられる構成に比較して第１コア層２０からのレーザ光の遷移が行われ易くなる。したがって、図２５に示すように、テーパ長の増加量に対する結合効率の増加量を第１実施形態のスポットサイズ変換器１に比較して大きくすることができる。すなわち、テーパ長と結合効率との相関関係において、テーパ長に対する結合効率を上昇させ易くできる。
【0151】
例えば、第１実施形態では、テーパ長が１０００μｍに設定された場合、第１コア層２０と第２コア層３０との正味の結合効率を０．８２まで上昇させることができる。これに対して、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、テーパ長を第１実施形態より小さい４００μｍ程度に設定しても、第１実施形態と同様の正味の結合効率である０．８２まで上昇させることができる。
【0152】
ここで、図２５に示す実線は、下側テーパ部１１１における出射逆方向Ｄａ２側の端部の位置における結合効率を示す。そして、破線は、比較変換器１００における下側テーパ部１１１の出射方向Ｄａ１側の端部の位置における結合効率を示し、一点鎖線は、第１実施形態の下側テーパ部１１１の出射方向Ｄａ１側の端部の位置における結合効率を示す。また、二点鎖線は、本実施形態の下側テーパ部１１１の出射方向Ｄａ１側の端部の位置における結合効率を示す。
【0153】
このように、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0154】
また、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、第１コア層２０における一方側第３方向Ｄｃ１に設けられる一方側第２コア層４０と、第１コア層２０における他方側第３方向Ｄｃ２に設けられる他方側第２コア層５０とを含む。
【0155】
これによれば、第２コア層３０が第１コア層２０における第３方向Ｄｃの一方側および他方側のどちらか一方のみに形成されている場合に比較して、第１テーパ部２２からのレーザ光の遷移をさせ易くできる。
【0156】
このため、このように形成されていない場合に比較して、一方側第２コア層４０および他方側第２テーパ部５４の第１方向Ｄａにおける大きさを小さくしても、充分に第１テーパ部２２からのレーザ光の遷移をさせることができる。このため、スポットサイズ変換器１における第１方向Ｄａにおける大きさを小さくして、スポットサイズ変換器１の筐体の大きさを小さくすることができる。
【0157】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図２７～図３０を参照して説明する。本実施形態では、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との第２方向Ｄｂにおける位置関係が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第４実施形態について、図２７～図３０を参照して説明する。本実施形態では、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との第２方向Ｄｂにおける位置関係が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0158】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図２７～図２９に示す通り、第３実施形態に比較して第３クラッド層１３が形成されていない。また、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図２８および図２９に示すように、第３実施形態と異なり、第１コア層２０が第１クラッド層１１上に形成されている。そして、第１コア層２０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が形成される第１クラッド層１１上に形成されている。換言すれば、第１コア層２０が形成される第１クラッド層１１は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が形成される第１クラッド層１１と同じクラッド層である。このため、本実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっている。
【0159】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とをパターンニングによって成膜する。その後、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第１クラッド層１１上におけるこれら第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が成膜されていない部分と、に第２クラッド層１２を成膜する。これにより、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とが第２クラッド層１２によって覆われる。
【0160】
そして、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上とに成膜された第２クラッド層１２のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１と、第２クラッド層１２と、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とが形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。
【0161】
また、このように構成されるスポットサイズ変換器１の正味の結合効率は、図３０に示すように、０．８３であった。このため、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0162】
そして、本実施形態の一方側第２コア層４０は、第１クラッド層１１上に積層されており、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である一方側第２コア面４１を有する。他方側第２コア層５０は、第１クラッド層１１上に積層されており、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である他方側第２コア面５１を有する。一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて重なっている。
【0163】
このように、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が重なるスポットサイズ変換器１は、同じ第１クラッド層１１上に第１コア層２０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成することができる。
【0164】
これに対して、第３実施形態のように、第１コア面２５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合、第１クラッド層１１上に一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成する。その後、第１クラッド層１１とは異なる第２クラッド層１２上に第１コア層２０を形成する必要がある。この場合、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を成膜するための第１クラッド層１１を形成する製造プロセスが必要になるのに加えて、第１コア層２０を成膜するための第２クラッド層１２を形成する製造プロセスが必要となる。そして、第１コア層２０を形成する前に、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０上に形成された第２クラッド層１２を除去する製造プロセスが必要となる。
【0165】
しかし、本実施形態によれば、第１コア面２５と、一方側第２コア面４１と、他方側第２コア面５１とが第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合に比較して、第３クラッド層１３を不要にすることができる。そしてさらに、第２クラッド層１２を除去する製造プロセスを削減することができる。したがって、スポットサイズ変換器１を製造する際の製造プロセスを簡易にすることができる。
【0166】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について、図３１～図３４を参照して説明する。本実施形態では、２つの第１コア層６０、７０が設けられている点が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第５実施形態について、図３１～図３４を参照して説明する。本実施形態では、２つの第１コア層６０、７０が設けられている点が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0167】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図３１～図３３に示す通り、第１クラッド層１１～第３クラッド層１３に加えて第４クラッド層１４を有するとともに、２つの第１コア層６０、７０を有する。２つの第１コア層６０、７０のうち一方は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に対して第２方向Ｄｂにおける積層順方向Ｄｂ１側に形成されている。これに対して、２つの第１コア層２０のうち他方は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に対して第２方向Ｄｂにおける積層逆方向Ｄｂ２側に形成されている。なお、図３１では、第３クラッド層１３および第４クラッド層１４を省略している。
【0168】
以下、２つの第１コア層２０のうち、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より積層順方向Ｄｂ１側に形成されるコア層を下側第１コア層６０とも呼ぶ。また、２つの第１コア層２０のうち、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より積層逆方向Ｄｂ２側に形成されるコア層を上側第１コア層７０とも呼ぶ。
【0169】
図３２および図３３に示すように、第１クラッド層１１、第２クラッド層１２、第３クラッド層１３および第４クラッド層１４は、第２方向Ｄｂ沿って積層されている。具体的に、第１クラッド層１１、第２クラッド層１２、第３クラッド層１３および第４クラッド層１４は、積層順方向Ｄｂ１に沿って、この順に積層されている。
【0170】
第１クラッド層１１上には、下側第１コア層６０および第２クラッド層１２が形成されている。第２クラッド層１２上には、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０と、第３クラッド層１３とが形成されている。第３クラッド層１３上には、上側第１コア層７０および第４クラッド層１４が形成されている。
【0171】
これら第１クラッド層１１、第２クラッド層１２、第３クラッド層１３および第４クラッド層１４は、例えば、絶縁体である二酸化ケイ素（すなわち、ＳｉＯ２）で構成されている。
【0172】
下側第１コア層６０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より積層逆方向Ｄｂ２側に形成されており、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が形成される第２クラッド層１２とは異なる第１クラッド層１１上に形成されている。また、上側第１コア層７０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より積層順方向Ｄｂ１側に形成されており、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が形成される第２クラッド層１２とは異なる第３クラッド層１３上に形成されている。
【0173】
下側第１コア層６０は、上側第１コア層７０に対して、第３方向Ｄｃに沿って延び一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の第２方向Ｄｂの中心を通過する第２仮想線ＣＬ２に対称となる位置に配置されている。そして、下側第１コア層６０は、上側第１コア層７０に対して第２仮想線ＣＬ２に線対称となる形状となっている。すなわち、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、第２仮想線ＣＬ２を挟んで第２方向Ｄｂに対称の配置および対象の形状となるように設けられている。
【0174】
そして、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、第２方向Ｄｂにおける互いの中心間距離が１．０μｍとなるように設けられている。換言すれば、下側第１コア層６０は、下側第１コア層６０における第２方向Ｄｂの中心と一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０における第２方向Ｄｂの中心との間隔が０．５μｍとなるように設けられている。また、上側第１コア層７０は、上側第１コア層７０における第２方向Ｄｂの中心と一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０における第２方向Ｄｂの中心との間隔が０．５μｍとなるように設けられている。
【0175】
すなわち、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、自身の第２方向Ｄｂの中心と一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０における第２方向Ｄｂの中心との間隔が互いに等しくなるように設けられている。
【0176】
下側第１コア層６０は、下側第１伝搬部６１と、下側第１テーパ部６２とを有する。下側第１伝搬部６１および下側第１テーパ部６２は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。上側第１コア層７０は、上側第１伝搬部７１と、上側第１テーパ部７２とを有する。上側第１伝搬部７１および上側第１テーパ部７２は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0177】
本実施形態の下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、互いの形状が同様である。このため、以下の説明では、下側第１コア層６０の形状についてのみ詳細を説明し、上側第１コア層７０の形状についての詳細の説明は省略する。
【0178】
下側第１コア層６０は、図３１および図３２に示すように、第１クラッド層１１上の第３方向Ｄｃにおける略中央において、第１方向Ｄａに沿って延びて形成されている。また、下側第１コア層６０は、第３方向Ｄｃの大きさに比較して第２方向Ｄｂが小さい薄板扁平形状で形成されている。下側第１コア層６０は、窒化ケイ素で構成されている。第１コア層２０は、スポットサイズ変換器１における出射逆方向Ｄａ２側の端部から離隔して形成されている。
【0179】
そして、下側第１コア層６０は、第２方向Ｄｂにおける第１クラッド層１１側の面である下側第１コア面６５を有する。下側第１コア面６５は、下側第１コア層６０が形成される第１クラッド層１１に接する側の面である。
【0180】
下側第１伝搬部６１は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさおよび第３方向Ｄｃの大きさが一定になっている。また、下側第１伝搬部６１は、第３実施形態における第１コア層２０の第１伝搬部２１より第２方向Ｄｂの大きさが小さく、第３方向Ｄｃの大きさが大きく形成されている。具体的に、下側第１伝搬部６１は、第２方向Ｄｂの大きさが０．０２５μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが３．５μｍで形成されている。下側第１伝搬部６１は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より出射逆方向Ｄａ２側に形成されている。すなわち、下側第１伝搬部６１は、第３方向Ｄｃにおいて一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と重ならない位置に形成されている。下側第１伝搬部６１は、出射方向Ｄａ１側に下側第１テーパ部６２が接続されている。下側第１テーパ部６２は、下側第１コア層６０の第１方向Ｄａにおける出射方向Ｄａ１側の端部に配置されている。
【0181】
また、下側第１テーパ部６２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさが一定になっている。これに対して、下側第１テーパ部６２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなっている。また、下側第１テーパ部６２は、第３実施形態における第１テーパ部２２より第２方向Ｄｂの大きさが小さく、第１方向Ｄａの大きさが大きく形成されている。
【0182】
具体的に、下側第１テーパ部６２の第３方向Ｄｃの大きさは、出射逆方向Ｄａ２側の端部が３．５μｍであって、出射方向Ｄａ１側の端部が０．２μｍとなっている。そして、下側第１テーパ部６２は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが連続的に小さくなっている。また、下側第１テーパ部６２の第１方向Ｄａにおける大きさは、１０００μｍとなっている。
【0183】
ここで、下側第１テーパ部６２における出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。また、下側第１テーパ部６２は、下側第１テーパ部６２の全てが第３方向Ｄｃにおいて一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と重なる位置に形成されている。
【0184】
また、本実施形態の一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４は、それぞれの出射逆方向Ｄａ２側の端部が０．２μｍとなっている。一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４における出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。
【0185】
また、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４は、それぞれの全てが第３方向Ｄｃにおいて下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２と重なる位置に形成されている。
【0186】
このため、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれの出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。また、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２の出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置と一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれの出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。
【0187】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に下側第１コア層６０をパターンニングによって成膜し、その後、下側第１コア層６０上および第１クラッド層１１上における下側第１コア層６０が成膜されていない部分に第２クラッド層１２を成膜する。これにより、下側第１コア層６０は、第２クラッド層１２によって覆われる。そして、下側第１コア層６０上に成膜された第２クラッド層１２のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0188】
そして、第２クラッド層１２上に一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０をパターンニングによって成膜する。その後、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第２クラッド層１２上における一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が成膜されていない部分に第３クラッド層１３を成膜する。これにより、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、第３クラッド層１３によって覆われる。そして、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０上に成膜された第３クラッド層１３のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0189】
そして、第３クラッド層１３上に上側第１コア層７０をパターンニングによって成膜し、その後、上側第１コア層７０上および第３クラッド層１３上における上側第１コア層７０が成膜されていない部分に第４クラッド層１４を成膜する。これにより、上側第１コア層７０は、第４クラッド層１４によって覆われる。そして、上側第１コア層７０上に成膜された第４クラッド層１４のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0190】
これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１～第４クラッド層１４と、下側第１コア層６０と、上側第１コア層７０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０と、が形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。このように構成される下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、第２方向Ｄｂにおいて第２クラッド層１２および第３クラッド層１３を介して並んで設けられている。
【0191】
続いて、本実施形態のスポットサイズ変換器１の作動について説明する。スポットサイズ変換器１は、下側第１コア層６０の下側第１伝搬部６１および上側第１コア層７０の上側第１伝搬部７１に光ファイバ導波路ＦＷからレーザ光が伝搬されると、当該レーザ光が下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２へ伝搬される。そして、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２へ伝搬されたレーザ光は、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。
【0192】
そして、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２を伝搬するレーザ光が徐々に一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移される。
【0193】
ここで、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、自身の第２方向Ｄｂの中心と一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０における第２方向Ｄｂの中心との間隔が互いに等しくなるように設けられている。さらに、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、自身の第３方向Ｄｃの中心と一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれの第３方向Ｄｃの中心との間隔が互いに等しくなるように設けられている。このため、下側第１テーパ部６２および上側第１テーパ部７２それぞれから一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されるレーザ光は、それぞれの位相が略揃った状態で遷移される。
【0194】
そして、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されたレーザ光は、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれを出射方向Ｄａ１に沿って伝搬される。一方側第２テーパ部４４を伝搬するレーザ光は、一方側第２テーパ部４４から一方側第２伝搬部４５へ伝搬される。他方側第２テーパ部５４を伝搬するレーザ光は、他方側第２テーパ部５４から他方側第２伝搬部５５へ伝搬される。そして、一方側第２伝搬部４５および他方側第２伝搬部５５それぞれへ伝搬されたレーザ光は、回路導波路ＣＷへ伝搬される。
【0195】
このように構成されるスポットサイズ変換器１の正味の結合効率は、図３４に示すように、０．８３であった。このため、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0196】
以上の如く、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、第２方向Ｄｂにおいて第２クラッド層１２および第３クラッド層１３を介して並んで設けられている。
【0197】
ここで、スポットサイズ変換器１内の下側第１コア層６０および上側第１コア層７０が設けられる部位の光の閉じ込め係数は、下側第１コア層６０と上側第１コア層７０との距離によって調整することができる。このため、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０の間隔を調整することで、スポットサイズ変換器１内の下側第１コア層６０および上側第１コア層７０が設けられる部位において第２方向Ｄｂおける光の閉じ込め係数を調整することができる。このため、スポットサイズ変換器１内の下側第１コア層６０および上側第１コア層７０が設けられる部位において、第２方向Ｄｂにおける電界強度分布を所望の大きさに調整することができる。
【0198】
（第５実施形態の変形例）
上述の第５実施形態では、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０が第２方向Ｄｂにおいて第２クラッド層１２および第３クラッド層１３を介して設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、スポットサイズ変換器１は、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０に加えてさらに１つ以上の第１コア層２０が設けられている構成であってもよい。この場合、下側第１コア層６０、上側第１コア層７０、さらに追加する１つ以上の第１コア層２０それぞれの間隔を調整することで、スポットサイズ変換器１内における第２方向Ｄｂおける光の閉じ込め係数を調整することができる。これによれば、第２方向Ｄｂにおける電界強度分布を調整することができる。
上述の第５実施形態では、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０が第２方向Ｄｂにおいて第２クラッド層１２および第３クラッド層１３を介して設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、スポットサイズ変換器１は、下側第１コア層６０および上側第１コア層７０に加えてさらに１つ以上の第１コア層２０が設けられている構成であってもよい。この場合、下側第１コア層６０、上側第１コア層７０、さらに追加する１つ以上の第１コア層２０それぞれの間隔を調整することで、スポットサイズ変換器１内における第２方向Ｄｂおける光の閉じ込め係数を調整することができる。これによれば、第２方向Ｄｂにおける電界強度分布を調整することができる。
【0199】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態について、図３５～図３８を参照して説明する。本実施形態では、下側第１コア層６０と、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との第２方向Ｄｂにおける位置関係が第５実施形態と相違している。これ以外は、第５実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について主に説明し、第５実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第６実施形態について、図３５～図３８を参照して説明する。本実施形態では、下側第１コア層６０と、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との第２方向Ｄｂにおける位置関係が第５実施形態と相違している。これ以外は、第５実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第５実施形態と異なる部分について主に説明し、第５実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0200】
本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図３５～図３７に示す通り、第５実施形態に比較して第４クラッド層１４が形成されていない。また、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、図３６および図３７に示すように、第５実施形態と異なり、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が第１クラッド層１１上に形成されている。このため、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、下側第１コア層６０が形成される第１クラッド層１１上に形成されている。換言すれば、下側第１コア層６０が形成される第１クラッド層１１と、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が形成される第１クラッド層１１は、同じクラッド層である。このため、本実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて下側第１コア面６５と重なっている。
【0201】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に下側第１コア層６０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とをパターンニングによって成膜する。その後、下側第１コア層６０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第１クラッド層１１上におけるこれら下側第１コア層６０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０が成膜されていない部分と、に第２クラッド層１２を成膜する。これにより、下側第１コア層６０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とが第２クラッド層１２によって覆われる。
【0202】
そして、下側第１コア層６０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上とに成膜された第２クラッド層１２のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0203】
そして、第２クラッド層１２上に上側第１コア層７０をパターンニングによって成膜し、その後、上側第１コア層７０上および第２クラッド層１２上における上側第１コア層７０が成膜されていない部分に第３クラッド層１３を成膜する。これにより、上側第１コア層７０は、第３クラッド層１３によって覆われる。そして、上側第１コア層７０上に成膜された第３クラッド層１３のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0204】
これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１～第３クラッド層１３と、下側第１コア層６０と、上側第１コア層７０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０と、が形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。このように構成される下側第１コア層６０および上側第１コア層７０は、第２方向Ｄｂにおいて第２クラッド層１２を介して並んで設けられている。
【0205】
また、このように構成されるスポットサイズ変換器１の正味の結合効率は、図３８に示すように、０．８３であった。このため、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、下側コア層１１０および上側コア層１２０が第２方向Ｄｂに積層されて構成される比較変換器１００に比較してスポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0206】
そして、本実施形態の下側第１コア層６０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、第１クラッド層１１上に積層されている。そして、下側第１コア面６５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて重なっている。
【0207】
このように、第２方向Ｄｂにおいて下側第１コア面６５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が重なるスポットサイズ変換器１は、同じ第１クラッド層１１上に下側第１コア層６０、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成することができる。
【0208】
これに対して、第５実施形態のように、下側第１コア面６５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合、第１クラッド層１１上に下側第１コア層６０を形成する。その後、第１クラッド層１１とは異なる第２クラッド層１２上に一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成する必要がある。この場合、下側第１コア層６０を成膜するための第１クラッド層１１を形成する製造プロセスが必要になるのに加えて、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を成膜するための第２クラッド層１２を形成する製造プロセスが必要となる。そして、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成する前に、下側第１コア層６０上に形成された第２クラッド層１２を除去する製造プロセスが必要となる。
【0209】
しかし、本実施形態によれば、下側第１コア面６５と、一方側第２コア面４１と、他方側第２コア面５１とが第２方向Ｄｂにおいて重ならない場合に比較して、第４クラッド層１４を不要にすることができる。そしてさらに、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を形成する前に、下側第１コア層６０上に形成された第２クラッド層１２を除去する製造プロセスを削減することができる。したがって、スポットサイズ変換器１を製造する際の製造プロセスを簡易にすることができる。
【0210】
（第６実施形態の変形例）
上述の第６実施形態では、下側第１コア面６５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が第２方向Ｄｂにおいて重なっている例について説明したが、これに限定されない。例えば、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて上側第１コア面７５に重なっている構成であってもよい。
上述の第６実施形態では、下側第１コア面６５、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１が第２方向Ｄｂにおいて重なっている例について説明したが、これに限定されない。例えば、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて上側第１コア面７５に重なっている構成であってもよい。
【0211】
また、下側第１コア層６０と上側第１コア層７０との間に、さらに別の第１コア層２０が設けられているとする。この場合、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１は、第２方向Ｄｂにおいて当該追加された第１コア層２０の第１コア面２５に重なっている構成であってもよい。
【0212】
（第７実施形態）
次に、第７実施形態について、図３９を参照して説明する。本実施形態では、第３実施形態に比較して、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が相違するとともに、第３コア層８０を備えている点が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第７実施形態について、図３９を参照して説明する。本実施形態では、第３実施形態に比較して、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が相違するとともに、第３コア層８０を備えている点が第３実施形態と相違している。これ以外は、第３実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第３実施形態と異なる部分について主に説明し、第３実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0213】
本実施形態の一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、出射方向Ｄａ１側の端部の形状が第２実施形態と相違している。具体的に、図３９に示すように、一方側第２コア層４０は、出射方向Ｄａ１側の端部に一方側合成部４６を有する。また、他方側第２コア層５０は、出射方向Ｄａ１側の端部に他方側合成部５６を有する。これら一方側合成部４６および他方側合成部５６は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光を第３コア層８０へ遷移させるものである。
【0214】
一方側合成部４６および他方側合成部５６は、互いの形状が同様である。このため、以下の説明では、一方側合成部４６の形状についてのみ詳細を説明し、他方側合成部５６の形状についての詳細の説明は省略する。
【0215】
一方側合成部４６は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさが一定になっている。これに対して、一方側合成部４６は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなっている。
【0216】
具体的に、一方側合成部４６の第３方向Ｄｃの大きさは、出射方向Ｄａ１側の端部が１．０μｍであって、出射方向Ｄａ１側の端部が０．２μｍとなっている。すなわち、一方側合成部４６における出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、一方側第２テーパ部４４における出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさと同じ大きさになっている。そして、一方側合成部４６は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが連続的に小さくなっている。
【0217】
ここで、一方側合成部４６における出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。
【0218】
第３コア層８０は、図３９に示すように、第２クラッド層１２上における一方側第２コア層４０と他方側第２コア層５０との間において、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に離隔して設けられている。具体的に、第３コア層８０は、第３方向Ｄｃにおける一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との距離が互いに等しくなるように設けられている。そして、第３コア層８０は、一部が第３方向Ｄｃにおいて一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と重なっている。
【0219】
また、第３コア層８０は、第１方向Ｄａに沿ってスポットサイズ変換器１における出射方向Ｄａ１側の端部まで延びて形成されている。第３コア層８０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と同じ材質である窒化ケイ素で構成されている。第３コア層８０は、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０とともに、導波路として機能する。
【0220】
また、第３コア層８０は、第２方向Ｄｂの大きさが一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の第２方向Ｄｂの大きさと同じ大きさで形成されている。具体的に、第３コア層８０は、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍで形成されている。そして、第３コア層８０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と第２方向Ｄｂの位置が重なるように配置形成されている。
【0221】
このため、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１と同様、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっておらず、第１コア面２５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられている。
【0222】
そして、第３コア層８０は、第３テーパ部８１と、第３伝搬部８２とを有する。第３テーパ部８１および第３伝搬部８２は、出射方向Ｄａ１に沿って、この順に形成されている。
【0223】
第３テーパ部８１は、一方側合成部４６および他方側合成部５６と光学的に結合される部位であって、一方側合成部４６および他方側合成部５６からレーザ光が遷移される部位である。第３テーパ部８１は、第３コア層８０の第１方向Ｄａにおける出射逆方向Ｄａ２側の端部に配置されている。そして、第３テーパ部８１は、一方側第２コア層４０における一方側合成部４６と他方側第２コア層５０における他方側合成部５６との間に配置されている。一方側合成部４６および他方側合成部５６は、第３方向Ｄｃにおいて対向している。
【0224】
また、第３テーパ部８１は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第２方向Ｄｂの大きさが一定になっている。これに対して、第３テーパ部８１は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなっている。具体的に、第３テーパ部８１の第３方向Ｄｃの大きさは、出射逆方向Ｄａ２側の端部が０．２μｍであって、出射方向Ｄａ１側の端部が１．０μｍとなっている。そして、第３テーパ部８１は、第１方向Ｄａの出射逆方向Ｄａ２側の端部から出射方向Ｄａ１側の端部までの第３方向Ｄｃの大きさが連続的に大きくなっている。すなわち、第３テーパ部８１は、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４と同じ形状となっている。
【0225】
ここで、第３テーパ部８１における出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさは、使用する製造プロセスで、最も小さくできる程度の大きさである。
【0226】
また、第３テーパ部８１は、少なくとも一部が第３方向Ｄｃにおいて一方側合成部４６および他方側合成部５６と重なる位置に形成されている。本実施形態では、第３テーパ部８１の全てが第３方向Ｄｃにおいて一方側合成部４６および他方側合成部５６と重なる位置に形成されている。すなわち、第３テーパ部８１の第１の大きさは、一方側合成部４６および他方側合成部５６の第１方向Ｄａの大きさに等しくなっている。
【0227】
このため、第３テーパ部８１の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と一方側合成部４６および他方側合成部５６の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。また、第３テーパ部８１の出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置と一方側合成部４６および他方側合成部５６の出射方向Ｄａ１側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している。
【0228】
ここで、スポットサイズ変換器１は、一方側合成部４６および他方側合成部５６の第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなっているのに対して、第３テーパ部８１の第３方向Ｄｃの大きさが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなっている。そして、一方側合成部４６、他方側合成部５６および第３テーパ部８１は、スポットサイズ変換器１内において導波路として機能する。
【0229】
このため、スポットサイズ変換器１内において、導波路として機能する一方側合成部４６および他方側合成部５６の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなる。これに対して、スポットサイズ変換器１内において、導波路として機能する第３テーパ部８１の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿って徐々に大きくなる。
【0230】
したがって、スポットサイズ変換器１内の導波路のうち、一方側合成部４６、他方側合成部５６および第３テーパ部８１によって形成される部位の出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面積は、出射方向Ｄａ１に沿ってその面積が変化し難くなっている。そして、第３テーパ部８１は、出射方向Ｄａ１側に第３伝搬部８２が接続されている。第３テーパ部８１は、合成対向部に対応する。
【0231】
第３伝搬部８２は、回路導波路ＣＷに光学的に結合される部位であって、光ファイバ導波路ＦＷから伝搬されたレーザ光を回路導波路ＣＷに導くものである。また、第３伝搬部８２は、第１方向Ｄａの一方側端部から他方側端部までの第２方向Ｄｂの大きさおよび第３方向Ｄｃの大きさが一定になっている。具体的に、第３伝搬部８２は、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍであって、第３方向Ｄｃの大きさが１．０μｍで形成されている。第３伝搬部８２は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０より出射方向Ｄａ１側に形成されている。すなわち、第３伝搬部８２は、第３方向Ｄｃにおいて一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０と重ならない位置に形成されている。
【0232】
このような本実施形態のスポットサイズ変換器１を製造するには、まず、不図示の基板上に第１クラッド層１１を成膜する。そして、第１クラッド層１１上に一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０と、第３コア層８０とをパターンニングによって成膜する。その後、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第３コア層８０上と、第１クラッド層１１上におけるこれら一方側第２コア層４０、他方側第２コア層５０および第３コア層８０が成膜されていない部分に第２クラッド層１２を成膜する。そして、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第３コア層８０上とそれぞれに成膜された第２クラッド層１２を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。
【0233】
その後、第２クラッド層１２上に第１コア層２０をパターンニングによって成膜する。そして、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第３コア層８０上と、第２クラッド層１２上におけるこれら第１コア層２０、一方側第２コア層４０、他方側第２コア層５０および第３コア層８０とが成膜されていない部分に第３クラッド層１３を成膜する。これにより、第１コア層２０、一方側第２コア層４０、他方側第２コア層５０および第３コア層８０が第３クラッド層１３によって覆われる。
【0234】
その後、第１コア層２０上と、一方側第２コア層４０上と、他方側第２コア層５０上と、第３コア層８０上とに成膜された第３クラッド層１３のうち、不要な部分を、例えば、ＣＭＰによって、除去する。これにより、不図示の基板上に第１クラッド層１１～第３クラッド層１３と、第１コア層２０と、一方側第２コア層４０と、他方側第２コア層５０と、第３コア層８０とが形成された上記のスポットサイズ変換器１が製造される。
【0235】
続いて、本実施形態のスポットサイズ変換器１の作動について説明する。本実施形態のスポットサイズ変換器１は、光ファイバ導波路ＦＷから第１コア層２０にレーザ光が伝搬されると、当該レーザ光が第１テーパ部２２へ伝搬される。そして、第１テーパ部２２へ伝搬されたレーザ光は、徐々に一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４に遷移される。
【0236】
そして、一方側第２テーパ部４４に遷移されたレーザ光は、一方側第２テーパ部４４から一方側第２伝搬部４５を介して一方側合成部４６へ伝搬される。他方側第２テーパ部５４に遷移されたレーザ光は、他方側第２テーパ部５４から他方側第２伝搬部５５を介して他方側合成部５６へ伝搬される。
【0237】
ここで、一方側合成部４６および他方側合成部５６は、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが小さくなっている。このため、一方側合成部４６および他方側合成部５６は、レーザ光が伝搬される際の光の閉じ込めが出射方向Ｄａ１に沿って徐々に弱くなる。すなわち、一方側合成部４６および他方側合成部５６は、光閉じ込め係数が出射方向Ｄａ１に沿って徐々に小さくなる。このため、一方側合成部４６および他方側合成部５６を伝搬するレーザ光が徐々に第３テーパ部８１に遷移される。
【0238】
ここで、第３コア層８０は、第３方向Ｄｃにおける一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０との距離が互いに等しくなるように設けられている。このため、一方側合成部４６および他方側合成部５６から第３テーパ部８１へ伝搬されるレーザ光は、それぞれの位相が略揃った状態で遷移される。
【0239】
そして、一方側合成部４６および他方側合成部５６から第３テーパ部８１に遷移されたレーザ光は、第３テーパ部８１において合成され、第３テーパ部８１から第３伝搬部８２へ伝搬される。そして、第３伝搬部８２へ伝搬されたレーザ光は、第３伝搬部８２を出射方向Ｄａ１に沿って伝搬し、回路導波路ＣＷへ伝搬される。このように、本実施形態の一方側合成部４６、他方側合成部５６および第３テーパ部８１は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光を合成する光合成部として機能する。
【0240】
これによれば、スポットサイズ変換器１は、第１コア層２０から一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に分割されて伝搬されたレーザ光を合成させて出力させることができる。このため、スポットサイズ変換器１とは別に、２つに分割されたレーザ光を合成させる光合成器を用いる必要をなくすことができる。
【0241】
また、第３コア層８０において、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光を合成することができる。そしてこのように簡易な構成で光合成部を実現することができる。
【0242】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0243】
（１）上記実施形態では、第３テーパ部８１は、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが大きくなっている。
【0244】
これによれば、このように形成されていない場合に比較して、第３コア層８０における出射逆方向Ｄａ２側の端部を通過する直前と直後とで、出射方向Ｄａ１に直交する導波路の断面形状の変化を抑制することができる。
【0245】
このため、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０から第３コア層８０へレーザ光を遷移させる際において、導波路の断面積が急激に変化することに起因するレーザ光の電界強度分布の変化を抑制することができる。そしてこれにより、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０から第３コア層８０へレーザ光を遷移させる際の透過効率の悪化を抑制することができる。したがって、スポットサイズ変換器１の結合効率を向上させることができる。
【0246】
（第７実施形態の第１の変形例）
上述の第７実施形態では、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっておらず、第１コア面２５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第４実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１と同様、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっていてもよい。
上述の第７実施形態では、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっておらず、第１コア面２５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第４実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１と同様、第２方向Ｄｂにおいて第１コア面２５と重なっていてもよい。
【0247】
これによれば、第３クラッド層１３を不要にすることができるとともに、クラッド層を除去する製造プロセスを削減することができる。したがって、スポットサイズ変換器１を製造する際の製造プロセスを簡易にすることができる。
【0248】
（第７実施形態の第２の変形例）
上述の第７実施形態では、第１コア層２０が１つ設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、スポットサイズ変換器１は、第５実施形態および第６実施形態で示したように下側第１コア層６０および上側第１コア層７０を備える構成であってもよい。
上述の第７実施形態では、第１コア層２０が１つ設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、スポットサイズ変換器１は、第５実施形態および第６実施形態で示したように下側第１コア層６０および上側第１コア層７０を備える構成であってもよい。
【0249】
この場合、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第５実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１と同様、第２方向Ｄｂにおいて下側第１コア面６５と重なっていなくてもよい。すなわち、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、下側第１コア面６５に比較して積層逆方向Ｄｂ２側に位置付けられていてもよい。また、第３コア層８０における積層逆方向Ｄｂ２側の面は、第６実施形態の一方側第２コア面４１および他方側第２コア面５１と同様、第２方向Ｄｂにおいて下側第１コア面６５と重なっていてもよい。
【0250】
（第８実施形態）
次に、第８実施形態について、図４０を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が第７実施形態と相違している。これ以外は、第７実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について主に説明し、第７実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第８実施形態について、図４０を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が第７実施形態と相違している。これ以外は、第７実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について主に説明し、第７実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0251】
図４０に示すように、本実施形態の一方側第２コア層４０は、第７実施形態に比較して一方側第２伝搬部４５が廃されており、一方側第２伝搬部４５の代わりに一方側内屈曲部４７を有している。また、本実施形態の他方側第２コア層５０は、第７実施形態に比較して他方側第２伝搬部５５が廃されており、他方側第２伝搬部５５の代わりに他方側内屈曲部５７を有している。
【0252】
一方側内屈曲部４７は、出射逆方向Ｄａ２側に一方側第２テーパ部４４が接続されており、出射方向Ｄａ１側に一方側合成部４６が接続されている。すなわち、一方側内屈曲部４７は、一方側合成部４６より出射逆方向Ｄａ２側に設けられている。そして、一方側内屈曲部４７は、一方側第２テーパ部４４および一方側合成部４６を連結している。一方側内屈曲部４７は、第３方向Ｄｃにおいて一方側第２テーパ部４４および一方側合成部４６に重ならない位置に配置されている。
【0253】
一方側内屈曲部４７は、第３テーパ部８１に近づくように屈曲して形成されている。これにより、一方側合成部４６は、一方側内屈曲部４７によって第３テーパ部８１に近付けられる。すなわち、一方側内屈曲部４７は、一方側合成部４６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさを小さくさせる。
【0254】
具体的に、一方側内屈曲部４７は、一方側内屈曲部４７を有さない構成に比較して、一方側合成部４６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさが１／２以下となるように屈曲して形成されている。また、一方側内屈曲部４７は、第２方向Ｄｂの大きさが一方側第２テーパ部４４および一方側合成部４６の第２方向Ｄｂの大きさに等しく形成されている。
【0255】
他方側内屈曲部５７は、出射逆方向Ｄａ２側に他方側第２テーパ部５４が接続されており、出射方向Ｄａ１側に他方側合成部５６が接続されている。すなわち、他方側内屈曲部５７は、他方側合成部５６より出射逆方向Ｄａ２側に設けられている。そして、他方側内屈曲部５７は、他方側第２テーパ部５４および他方側合成部５６を連結している。他方側内屈曲部５７は、第３方向Ｄｃにおいて他方側第２テーパ部５４および他方側合成部５６に重ならない位置に配置されている。
【0256】
他方側内屈曲部５７は、第３テーパ部８１に近づくように屈曲して形成されている。これにより、他方側合成部５６は、他方側内屈曲部５７によって第３テーパ部８１に近付けられる。すなわち、他方側内屈曲部５７は、他方側合成部５６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさを小さくさせる。
【0257】
具体的に、他方側内屈曲部５７は、他方側内屈曲部５７を有さない構成に比較して、他方側合成部５６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさが１／２以下となるように屈曲して形成されている。また、他方側内屈曲部５７は、第２方向Ｄｂの大きさが他方側第２テーパ部５４および他方側合成部５６の第２方向Ｄｂの大きさに等しく形成されている。
【0258】
また、本実施形態では、一方側合成部４６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさおよび他方側合成部５６と第３テーパ部８１との第３方向Ｄｃの大きさが同じ大きさとなるように一方側内屈曲部４７および他方側内屈曲部５７が形成されている。
【0259】
これによれば、一方側合成部４６を第３テーパ部８１へ近付けることによって、一方側合成部４６から第３テーパ部８１へレーザ光を遷移させる際に、レーザ光を遷移し易くできる。また、他方側合成部５６を第３テーパ部８１へ近付けることによって、他方側合成部５６から第３テーパ部８１へレーザ光を遷移させる際に、レーザ光を遷移し易くできる。
【0260】
このため、一方側合成部４６から第３テーパ部８１へレーザ光を遷移させる際に発生する光遷移の損失を低減できるとともに、他方側合成部５６から第３テーパ部８１へレーザ光を遷移させる際に発生する光遷移の損失を低減できる。
【0261】
また、一方側内屈曲部４７を有さない構成に比較して、一方側合成部４６の第１方向Ｄａにおける大きさを小さくしても、一方側合成部４６から第３テーパ部８１へレーザ光を充分に遷移させることができる。そして、他方側内屈曲部５７を有さない構成に比較して、他方側合成部５６の第１方向Ｄａにおける大きさを小さくしても、他方側合成部５６から第３テーパ部８１へレーザ光を充分に遷移させることができる。このため、スポットサイズ変換器１における第１方向Ｄａにおける大きさを小さくして、スポットサイズ変換器１の筐体の大きさを小さくすることができる。
【0262】
（第９実施形態）
次に、第９実施形態について、図４１を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０にヒータ５が設けられている点が第８実施形態と相違している。これ以外は、第８実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第８実施形態と異なる部分について主に説明し、第８実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第９実施形態について、図４１を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０にヒータ５が設けられている点が第８実施形態と相違している。これ以外は、第８実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第８実施形態と異なる部分について主に説明し、第８実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0263】
図４１に示すように、本実施形態の一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれには、ヒータ５が設けられている。具体的に、一方のヒータ５は、一方側第２コア層４０における一方側合成部４６より出射逆方向Ｄａ２側であって、一方側内屈曲部４７に設けられている。また、他方のヒータ５は、他方側第２コア層５０における他方側合成部５６より出射逆方向Ｄａ２側であって、他方側内屈曲部５７に設けられている。
【0264】
ヒータ５は、不図示の制御装置に接続されており、制御装置から制御信号によって加熱温度（すなわち、加熱能力）が制御される。一方側第２コア層４０に設けられるヒータ５は、一方側第２コア層４０を加熱して一方側第２コア層４０の温度を調整することで、一方側第２コア層４０を伝搬するレーザ光の位相を変化させる。他方第２コア層３０に設けられるヒータ５は、他方側第２コア層５０を加熱して他方側第２コア層５０の温度を調整することで、他方側第２コア層５０を伝搬するレーザ光の位相を変化させる。本実施形態のヒータ５は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光の位相を調整する位相調整部として機能する。
【0265】
なお、一方側第２コア層４０に設けられるヒータ５は、一方側第２コア層４０における一方側合成部４６より出射逆方向Ｄａ２側であれば、例えば、一方側第２テーパ部４４に設けられていてもよい。また、他方側第２コア層５０に設けられるヒータ５は、他方側第２コア層５０における他方側合成部５６より出射逆方向Ｄａ２側であれば、例えば、他方側第２テーパ部５４に設けられていてもよい。
【0266】
このように、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられる理由について、以下に説明する。
【0267】
一方側第２コア層４０には、第１コア層２０から一方側第２テーパ部４４へレーザ光が遷移される。また、他方側第２コア層５０にも、第１コア層２０から他方側第２テーパ部５４へレーザ光が遷移される。ここで、一方側第２コア層４０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離が他方側第２コア層５０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離に等しいとする。
【0268】
この場合、第１コア層２０から一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されるレーザ光は、互いの位相が揃った状態で遷移される。そして、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されたレーザ光は、位相が揃った状態でスポットサイズ変換器１内を伝搬し、第３テーパ部８１において合成される。すると、第３テーパ部８１によって合成されるレーザ光は、位相が揃っていない状態で合成される場合に比較して、出力が大きくなる。このため、一方側第２コア層４０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離および他方側第２コア層５０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離が互いに等しくなるように配置されることが望ましい。
【0269】
しかし、製造誤差等の要因によって、一方側第２コア層４０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離および他方側第２コア層５０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離が互いに異なって配置される可能性があるとする。この場合、第１コア層２０から一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されるレーザ光は、互いの位相がずれた状態で遷移されることが想定される。すると、一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４それぞれに遷移されたレーザ光は、位相がずれた状態でスポットサイズ変換器１内を伝搬し、第３テーパ部８１において合成される。その結果、第３テーパ部８１によって合成されるレーザ光は、位相が揃っている状態で合成される場合に比較して、出力が小さくなる。これは、スポットサイズ変換器１が出力するレーザ光の出力低下の要因となる。
【0270】
しかしながら、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられている。そして、ヒータ５は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを加熱することで、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光の位相を調整することができる。
【0271】
これによれば、一方側第２コア層４０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離および他方側第２コア層５０と第１コア層２０との第３方向Ｄｃの距離の違いに起因する位相のずれを抑制することができる。そして、位相のずれによる第３テーパ部８１で合成されるレーザ光の出力の低下を抑制することができる。すなわち、ヒータ５が設けられていない構成に比較して、スポットサイズ変換器１が出力するレーザ光の出力を大きくすることができる。
【0272】
なお、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれに設けられるヒータ５の加熱能力は、スポットサイズ変換器１から出力されるレーザ光の大きさに基づいて調整してもよい。
【0273】
また、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【0274】
（１）上記実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０を加熱するヒータ５によって、位相調整部が構成されている。
【0275】
これによれば、簡易な構成で位相調整部を実現することができる。
【0276】
（第９実施形態の変形例）
上述の第９実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、ヒータ５は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０のうちのどちらか一方のみに設けられている構成であってもよい。
上述の第９実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられている例について説明したが、これに限定されない。例えば、ヒータ５は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０のうちのどちらか一方のみに設けられている構成であってもよい。
【0277】
例えば、一方側第２コア層４０のみにヒータ５が設けられている場合、当該ヒータ５によって一方側第２コア層４０を加熱することができる。そして、一方側第２コア層４０を伝搬されるレーザ光の位相を、他方側第２コア層５０を伝搬されるレーザ光の位相に揃うように調整することができる。
【0278】
（第１０実施形態）
次に、第１０実施形態について、図４２を参照して説明する。本実施形態では、第７実施形態に比較して、一方側第２コア層４０に対して一方側合成部４６が廃されており、他方側第２コア層５０に対して他方側合成部５６が廃されるとともに、第３コア層８０に対して第３テーパ部８１が廃されている。そして、廃された一方側合成部４６と、他方側合成部５６と、第３テーパ部８１との代わりに多モード干渉器９０が設けられている点が第７実施形態と相違している。これ以外は、第７実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について主に説明し、第７実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第１０実施形態について、図４２を参照して説明する。本実施形態では、第７実施形態に比較して、一方側第２コア層４０に対して一方側合成部４６が廃されており、他方側第２コア層５０に対して他方側合成部５６が廃されるとともに、第３コア層８０に対して第３テーパ部８１が廃されている。そして、廃された一方側合成部４６と、他方側合成部５６と、第３テーパ部８１との代わりに多モード干渉器９０が設けられている点が第７実施形態と相違している。これ以外は、第７実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第７実施形態と異なる部分について主に説明し、第７実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0279】
図４２に示すように、本実施形態のスポットサイズ変換器１は、多モード干渉器９０を備えている。多モード干渉器９０は、一方側第２コア層４０を伝搬するレーザ光および他方側第２コア層５０を伝搬するレーザ光を合成させるものであって、多モード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interference）装置とも呼ばれる。
【0280】
多モード干渉器９０は、第１方向Ｄａにおける一方側第２コア層４０と、第３コア層８０との間に設けられる。そして、多モード干渉器９０は、第１方向Ｄａにおける他方側第２コア層５０と、第３コア層８０との間に設けられる。
【0281】
多モード干渉器９０は、入力側に一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれの出射方向Ｄａ１側の端部が接続されている。具体的に、多モード干渉器９０は、出射逆方向Ｄａ２側において一方側第３方向Ｄｃ１側および他方側第３方向Ｄｃ２側それぞれに一方側入力部９１および他方側入力部９２を有する。そして、一方側入力部９１に一方側第２コア層４０が接続されている。また、他方側入力部９２に他方側第２コア層５０が接続されている。
【0282】
また、多モード干渉器９０は、出力側に第３コア層８０の出射逆方向Ｄａ２側の端部が接続されている。具体的に、多モード干渉器９０は、出射方向Ｄａ１側における第３方向Ｄｃ側の略中央に出力部９３を有する。そして、当該出力部９３に第３コア層８０が接続されている。
【0283】
続いて、本実施形態のスポットサイズ変換器１の作動について説明する。本実施形態のスポットサイズ変換器１は、光ファイバ導波路ＦＷから第１コア層２０にレーザ光が伝搬されると、当該レーザ光が第１テーパ部２２へ伝搬される。そして、第１テーパ部２２へ伝搬されたレーザ光は、徐々に一方側第２テーパ部４４および他方側第２テーパ部５４に遷移される。
【0284】
そして、一方側第２テーパ部４４に遷移されたレーザ光は、一方側第２テーパ部４４から一方側第２伝搬部４５を介して多モード干渉器９０の一方側入力部９１へ伝搬される。他方側第２テーパ部５４に遷移されたレーザ光は、他方側第２テーパ部５４から他方側第２伝搬部５５を介して多モード干渉器９０の他方側入力部９２へ伝搬される。
【0285】
そして、一方側第２伝搬部４５および他方側第２伝搬部５５それぞれから多モード干渉器９０に入力されたレーザ光は、多モード干渉器９０において合成され、出力部９３から出力される。そして、多モード干渉器９０の出力部９３から出力されたレーザ光は、第３コア層８０を介して回路導波路ＣＷへ伝搬される。このように、本実施形態の多モード干渉器９０は、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれを伝搬するレーザ光を合成する光合成部として機能する。
【0286】
これによれば、スポットサイズ変換器１は、第１コア層２０から一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に分割されて伝搬されたレーザ光を合成させて出力させることができる。このため、スポットサイズ変換器１とは別に、２つに分割されたレーザ光を合成させる光合成器を用いる必要をなくすことができる。
【0287】
また、第７実施形態に比較して、一方側第２コア層４０の一方側合成部４６と、他方側第２コア層５０の他方側合成部５６と、第３コア層８０の第３テーパ部８１を不要にできる。
【0288】
ここで、一方側合成部４６および他方側合成部５６は、出射方向Ｄａ１沿って光の閉じ込めを弱くさせる構成として、出射方向Ｄａ１に沿って第３方向Ｄｃの大きさが徐々に小さくなる形状である必要がある。このため、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０は、一方側合成部４６および他方側合成部５６を形成するための第１方向Ｄａの大きさを確保する必要がある。
【0289】
これに対して、多モード干渉器９０によって光合成部を構成する形態では、一方側第２コア層４０における一方側合成部４６および他方側第２コア層５０における他方側合成部５６を形成するための第１方向Ｄａの大きさを確保する必要が無くなる。また、第３コア層８０における第３テーパ部８１を形成するための第１方向Ｄａの大きさを確保する必要がなくなる。
【0290】
したがって、一方側合成部４６と、他方側合成部５６と、第３テーパ部８１とによって光合成部を構成する場合に比較して、スポットサイズ変換器１における第１方向Ｄａにおける大きさを小さくすることができる。そして、スポットサイズ変換器１の筐体の大きさを小さくすることができる。
【0291】
（第１１実施形態）
次に、第１１実施形態について、図４３を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が第１０実施形態と相違している。これ以外は、第１０実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について主に説明し、第１０実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
次に、第１１実施形態について、図４３を参照して説明する。本実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の形状が第１０実施形態と相違している。これ以外は、第１０実施形態と同様である。このため、本実施形態では、第１０実施形態と異なる部分について主に説明し、第１０実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。
【0292】
図４３に示すように、本実施形態の一方側第２コア層４０は、第１０実施形態に比較して一方側第２伝搬部４５が廃されており、一方側第２伝搬部４５の代わりに一方側外屈曲部４８を有している。また、本実施形態の他方側第２コア層５０は、第１０実施形態に比較して他方側第２伝搬部５５が廃されており、他方側第２伝搬部５５の代わりに他方側外屈曲部５８を有している。
【0293】
一方側外屈曲部４８は、出射逆方向Ｄａ２側に一方側第２テーパ部４４が接続されており、出射方向Ｄａ１側に多モード干渉器９０が接続されている。すなわち、一方側外屈曲部４８は、一方側第２コア層４０における多モード干渉器９０が接続される部位より出射逆方向Ｄａ２側に設けられている。そして、一方側外屈曲部４８は、一方側第２テーパ部４４および多モード干渉器９０を連結している。一方側外屈曲部４８は、第３方向Ｄｃにおいて一方側第２テーパ部４４に重ならない位置に配置されている。一方側外屈曲部４８は、他方側第２コア層５０から離れるように屈曲して形成されている。
【0294】
他方側外屈曲部５８は、出射逆方向Ｄａ２側に他方側第２テーパ部５４が接続されており、出射方向Ｄａ１側に多モード干渉器９０が接続されている。すなわち、他方側外屈曲部５８は、他方側第２コア層５０における多モード干渉器９０が接続される部位より出射逆方向Ｄａ２側に設けられている。そして、他方側外屈曲部５８は、他方側第２テーパ部５４および多モード干渉器９０を連結している。他方側外屈曲部５８は、第３方向Ｄｃにおいて他方側第２テーパ部５４に重ならない位置に配置されている。他方側外屈曲部５８は、一方側第２テーパ部４４から離れるように屈曲して形成されている。
【0295】
これにより、多モード干渉器９０は、一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８を有していない構成に比較して一方側入力部９１と他方側入力部９２との間隔を大きくすることができる。すなわち、一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８は、一方側入力部９１と他方側入力部９２との間隔を大きくさせる。
【0296】
具体的に、一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８は、一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８を有さない構成に比較して、一方側入力部９１と他方側入力部９２との間隔が１．５倍以上となるように屈曲して形成されている。
【0297】
また、本実施形態では、多モード干渉器９０における第３方向Ｄｃの中心から一方側入力部９１および他方側入力部９２それぞれまでの距離が同じ距離となるように一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８が形成されている。
【0298】
ところで、多モード干渉器９０において複数のレーザ光を入力させて合成させる際、多モード干渉器９０にレーザ光が入力される部位の間隔が大きいほど、多モード干渉器９０が光を合成させる際の損失を低減することができる。そして、本実施形態によれば、一方側外屈曲部４８および他方側外屈曲部５８を有さない構成に比較して、多モード干渉器９０にレーザ光が入力される一方側入力部９１と他方側入力部９２との第３方向Ｄｃにおける間隔を大きくすることができる。したがって、多モード干渉器９０内において一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれから伝搬されるレーザ光を合成させる際に発生する損失を低減できる。
【0299】
（第１１実施形態の変形例）
上述の第１０実施形態では、第９実施形態と異なり、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられていない例について説明したが、これに限定されない。例えば、第９実施形態と同様、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の少なくとも一方にヒータ５が設けられている構成であってもよい。ヒータ５が一方側第２コア層４０に設けられる場合、ヒータ５は、一方側外屈曲部４８または一方側第２テーパ部４４のどちらかに設けられてもよい。また、ヒータ５が他方側第２コア層５０に設けられる場合、ヒータ５は、他方側外屈曲部５８または他方側第２テーパ部５４のどちらかに設けられてもよい。
上述の第１０実施形態では、第９実施形態と異なり、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０それぞれにヒータ５が設けられていない例について説明したが、これに限定されない。例えば、第９実施形態と同様、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の少なくとも一方にヒータ５が設けられている構成であってもよい。ヒータ５が一方側第２コア層４０に設けられる場合、ヒータ５は、一方側外屈曲部４８または一方側第２テーパ部４４のどちらかに設けられてもよい。また、ヒータ５が他方側第２コア層５０に設けられる場合、ヒータ５は、他方側外屈曲部５８または他方側第２テーパ部５４のどちらかに設けられてもよい。
【0300】
（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
【0301】
上述の実施形態では、スポットサイズ変換器１が光ファイバＦからレーザ光が出射される際の電界強度分布に対して狭くさせる例について説明したが、これに限定されない。例えば、スポットサイズ変換器１の入力側に接続される導波路が出力側に接続される導波路より小さい場合、スポットサイズ変換器１は、第２コア層３０側に小さい側の導波路が接続されて第１コア層２０側に大きい側の導波路が接続される。この場合、スポットサイズ変換器１は、レーザ光が入力される際の電界強度分布に対して電界強度分布を拡げてレーザ光が出射することができる。
【0302】
上述の実施形態では、第１コア層２０の出射逆方向Ｄａ２側の第３方向Ｄｃの大きさが２．０μｍまたは３．５μｍであって、出射方向Ｄａ１側の第３方向Ｄｃの大きさが０．２μｍである例について説明した。また、第１コア層２０の第１テーパ部２２の第１方向Ｄａの大きさが１０００μｍであって、第２方向Ｄｂの大きさが０．０５０μｍまたは０．０２５μｍである例について説明した。
【0303】
そして、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の第３方向Ｄｃの大きさが０．２μｍであって、出射方向Ｄａ１側の第３方向Ｄｃの大きさが１．０μｍである例について説明した。また、第１コア層２０の第２テーパ部３４の第１方向Ｄａの大きさが１０００μｍであって、第２方向Ｄｂの大きさが０．３０μｍある例について説明した。
【0304】
しかし、第１コア層２０および第２コア層３０の第１方向Ｄａ、第２方向Ｄｂ、第３方向Ｄｃそれぞれの大きさは光ファイバＦの光ファイバ導波路ＦＷの大きさ、光集積回路Ｃの回路導波路ＣＷの大きさなどに合わせて適宜変更可能である。
【0305】
上述の実施形態では、第１テーパ部２２が第１コア層２０の出射方向Ｄａ１側の端部に配置されている例について説明した。また、第２テーパ部３４が第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部に配置されている例について説明した。しかし、第１テーパ部２２および第２テーパ部３４の配置はこれに限定されない。
【0306】
例えば、第１テーパ部２２は、第１コア層２０の出射方向Ｄａ１側の端部に配置されていない構成であってもよい。この場合、第１コア層２０は、第１テーパ部２２より出射方向Ｄａ１側に、第３方向Ｄｃの大きさが第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１側の端部における第３方向Ｄｃと同じ大きさであって、第１方向Ｄａに延びる部位を有する構成であってもよい。
【0307】
また、第２テーパ部３４は、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部に配置されていない構成であってもよい。この場合、第２コア層３０は、第２テーパ部３４より出射逆方向Ｄａ２側に、第３方向Ｄｃの大きさが第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃと同じ大きさであって、第１方向Ｄａに延びる部位を有する構成であってもよい。
【0308】
上述の実施形態では、第２コア層３０の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさが第２方向Ｄｂの大きさより小さく形成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、第２コア層３０は、出射逆方向Ｄａ２側の端部における第３方向Ｄｃの大きさが第２方向Ｄｂの大きさより大きく形成されていてもよい。
【0309】
上述の実施形態では、第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値より大きい例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１テーパ部２２は、出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値が第２テーパ部３４における出射方向Ｄａ１の単位長さ当たりの第３方向Ｄｃの変動量の絶対値より大きく形成されていてもよい。
【0310】
上述の実施形態では、第１テーパ部２２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１テーパ部２２の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射逆方向Ｄａ２側の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致していない構成であってもよい。
【0311】
上述の実施形態では、第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致している例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１テーパ部２２の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置と第２テーパ部３４の出射方向Ｄａ１の端部における第１方向Ｄａの位置とが一致していない構成であってもよい。
【0312】
上述の実施形態では、第１コア層２０および第２コア層３０が窒化ケイ素で構成されている。例について説明したが、これに限定されない。例えば、第１コア層２０および第２コア層３０は、窒化ケイ素が含まれている構成であれば、窒化ケイ素とは異なる部材が含まれる構成であってもよい。または、第１コア層２０および第２コア層３０は、窒化ケイ素を含んでおらず、シリコンで構成されていてもよい。
【0313】
上述の第９実施形態では、一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０に設けられたヒータ５が位相調整部として機能する例について説明したが、これに限定されない。例えば、位相調整部としてＰＮ位相シフタを採用してもよい。この場合、一方側第２テーパ部４４および他方側第２コア層５０にＰＮ接合を形成し、ＰＮ接合のキャリア密度を印加電圧によって調整することで一方側第２コア層４０および他方側第２コア層５０の屈折率を調整することでＰＮ位相シフタを実現することができる。
【0314】
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【0315】
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。
【0316】
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。
【0317】
本開示の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータで、実現されてもよい。本開示の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせで構成された一つ以上の専用コンピュータで、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【0318】
（本発明の特徴）
[請求項１]
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３）上に積層され、前記出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
前記クラッド層および前記第１コア層が積層される方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記第１コア層における前記第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において前記第１コア層に離隔して設けられ、前記第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
前記第１コア層は、前記第３方向の大きさに比較して前記第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
前記第２コア層は、前記第２方向の大きさが前記第１コア層の前記第２方向の大きさより大きく形成され、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
前記第２テーパ部は、前記第３方向において前記第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されているスポットサイズ変換器。
[請求項２]
前記第１コア層は、１つ設けられており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第１コア面（２５）を有し、
前記第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第２コア面（３１、４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項３]
前記第１コア層は、前記第２方向において前記クラッド層を介して複数並んで設けられている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項４]
前記クラッド層は、複数設けられ、
複数の前記第１コア層それぞれは、複数の前記クラッド層うち、互いに異なる前記クラッド層上のいずれか１つに形成されており、
複数の前記第１コア層は、前記第２方向における複数の前記第１コア層が順に形成されていく方向を積層順方向、前記積層順方向とは反対方向を積層逆方向としたとき、前記積層逆方向側の面である第１コア面（６５）を有し、
前記第２コア層は、複数の前記第１コア層のうちの所定の第１コアが形成される前記クラッド層上に形成されており、前記積層逆方向側の面である第２コア面（４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項３に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項５]
前記第２コア層は、前記出射方向とは反対方向側の端部における前記第３方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さく形成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項６]
前記第１テーパ部は、前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値が、前記第２テーパ部における前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値より大きい請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項７]
前記第１テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１ないし６のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項８]
前記第１テーパ部の前記出射方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項９]
前記第２コア層は、前記第１コア層における前記第３方向の一方側に設けられる一方側第２コア層（４０）と、前記第１コア層における前記第３方向の他方側に設けられる他方側第２コア層（５０）と、を含む請求項１ないし８のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１０]
前記一方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である一方側第２コア面（４１）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である他方側第２コア面（５１）を有し、
前記一方側第２コア面および前記他方側第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１１]
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光を合成する光合成部（４６、５６、８１、９０）と、
前記光合成部によって合成されたレーザ光を該スポットサイズ変換器の外部へ導く第３コア層（８０）と、を備える請求項９または１０に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１２]
前記一方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる一方側合成部（４６）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記第３方向において前記一方側合成部に対向するとともに前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる他方側合成部（５６）を有し、
前記第３コア層は、前記一方側合成部と前記他方側合成部との間に配置される合成対向部（８１）を有し、
前記光合成部は、前記一方側合成部と、前記他方側合成部と、前記合成対向部と、によって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１３]
前記合成対向部は、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなっている請求項１２に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１４]
前記一方側第２コア層は、前記一方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記一方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる一方側内屈曲部（４７）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記他方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記他方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる他方側内屈曲部（５７）を有する請求項１２または１３に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１５]
前記第１方向において、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層と、前記第３コア層との間に設けられる多モード干渉器（９０）を備え、
前記多モード干渉器は、入力側に前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれの前記出射方向側の端部が接続され、出力側に前記第３コア層の前記出射方向とは反対方向側の端部に接続されており、
前記光合成部は、前記多モード干渉器よって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１６]
前記一方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記他方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する一方側外屈曲部（４８）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記一方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する他方側外屈曲部（５８）を有する請求項１５に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１７]
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光の位相を調整する位相調整部（５）を備え、
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側および前記他方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側のうち、少なくとも一方に設けられる請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１８]
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層を加熱するヒータ（５）によって構成されている請求項１７に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１９]
前記第１コア層および前記第２コア層は、窒化ケイ素を含んで形成されている請求項１ないし１８のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１]
レーザ光を所定の出射方向に出射するスポットサイズ変換器であって、
クラッド層（１１、１２、１３）上に積層され、前記出射方向に沿う方向である第１方向に延びる第１コア層（２０、６０、７０）と、
前記クラッド層および前記第１コア層が積層される方向を第２方向、前記第１方向および前記第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記第１コア層における前記第３方向の一方側および他方側の少なくとも一方側において前記第１コア層に離隔して設けられ、前記第１方向に延びる第２コア層（３０、４０、５０）と、を備え、
前記第１コア層は、前記第３方向の大きさに比較して前記第２方向の大きさが小さい扁平形状であって、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる第１テーパ部（２２、６２、７２）を有し、
前記第２コア層は、前記第２方向の大きさが前記第１コア層の前記第２方向の大きさより大きく形成され、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなる第２テーパ部（３４、４４、５４）を有し、
前記第２テーパ部は、前記第３方向において前記第１テーパ部の少なくとも一部に重なる位置に配置されているスポットサイズ変換器。
[請求項２]
前記第１コア層は、１つ設けられており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第１コア面（２５）を有し、
前記第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である第２コア面（３１、４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項３]
前記第１コア層は、前記第２方向において前記クラッド層を介して複数並んで設けられている請求項１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項４]
前記クラッド層は、複数設けられ、
複数の前記第１コア層それぞれは、複数の前記クラッド層うち、互いに異なる前記クラッド層上のいずれか１つに形成されており、
複数の前記第１コア層は、前記第２方向における複数の前記第１コア層が順に形成されていく方向を積層順方向、前記積層順方向とは反対方向を積層逆方向としたとき、前記積層逆方向側の面である第１コア面（６５）を有し、
前記第２コア層は、複数の前記第１コア層のうちの所定の第１コアが形成される前記クラッド層上に形成されており、前記積層逆方向側の面である第２コア面（４１、５１）を有し、
前記第１コア面および前記第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項３に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項５]
前記第２コア層は、前記出射方向とは反対方向側の端部における前記第３方向の大きさが前記第２方向の大きさより小さく形成されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項６]
前記第１テーパ部は、前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値が、前記第２テーパ部における前記出射方向の単位長さ当たりの前記第３方向の変動量の絶対値より大きい請求項１ないし５のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項７]
前記第１テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向に反対方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１ないし６のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項８]
前記第１テーパ部の前記出射方向側の端部および前記第２テーパ部の前記出射方向側の端部それぞれの前記第１方向の位置が一致している請求項１ないし７のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項９]
前記第２コア層は、前記第１コア層における前記第３方向の一方側に設けられる一方側第２コア層（４０）と、前記第１コア層における前記第３方向の他方側に設けられる他方側第２コア層（５０）と、を含む請求項１ないし８のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１０]
前記一方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である一方側第２コア面（４１）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記クラッド層上に積層されており、前記第２方向における前記クラッド層側の面である他方側第２コア面（５１）を有し、
前記一方側第２コア面および前記他方側第２コア面は、前記第２方向において重なっている請求項９に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１１]
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光を合成する光合成部（４６、５６、８１、９０）と、
前記光合成部によって合成されたレーザ光を該スポットサイズ変換器の外部へ導く第３コア層（８０）と、を備える請求項９または１０に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１２]
前記一方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる一方側合成部（４６）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向側の端部に、前記第３方向において前記一方側合成部に対向するとともに前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが小さくなる他方側合成部（５６）を有し、
前記第３コア層は、前記一方側合成部と前記他方側合成部との間に配置される合成対向部（８１）を有し、
前記光合成部は、前記一方側合成部と、前記他方側合成部と、前記合成対向部と、によって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１３]
前記合成対向部は、前記出射方向に沿って前記第３方向の大きさが大きくなっている請求項１２に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１４]
前記一方側第２コア層は、前記一方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記一方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる一方側内屈曲部（４７）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記他方側合成部より前記出射方向とは反対方向側に、前記合成対向部に近づくように屈曲することで前記他方側合成部と前記合成対向部との前記第３方向の距離を小さくさせる他方側内屈曲部（５７）を有する請求項１２または１３に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１５]
前記第１方向において、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層と、前記第３コア層との間に設けられる多モード干渉器（９０）を備え、
前記多モード干渉器は、入力側に前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれの前記出射方向側の端部が接続され、出力側に前記第３コア層の前記出射方向とは反対方向側の端部に接続されており、
前記光合成部は、前記多モード干渉器よって構成されている請求項１１に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１６]
前記一方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記他方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する一方側外屈曲部（４８）を有し、
前記他方側第２コア層は、前記出射方向における前記多モード干渉器が接続される部位より手前に、前記一方側第２コア層から離れるように前記第３方向に屈曲する他方側外屈曲部（５８）を有する請求項１５に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１７]
前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層それぞれを伝搬するレーザ光の位相を調整する位相調整部（５）を備え、
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側および前記他方側第２コア層の前記光合成部が配置される部位より前記出射方向とは反対方向側のうち、少なくとも一方に設けられる請求項１１ないし１６のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１８]
前記位相調整部は、前記一方側第２コア層および前記他方側第２コア層を加熱するヒータ（５）によって構成されている請求項１７に記載のスポットサイズ変換器。
[請求項１９]
前記第１コア層および前記第２コア層は、窒化ケイ素を含んで形成されている請求項１ないし１８のいずれか１つに記載のスポットサイズ変換器。
【符号の説明】
【0319】
１１、１２、１３、１４ クラッド層
２０、６０、７０ 第１コア層
２２、６２、７２ 第１テーパ部
３０、４０、５０ 第２コア層
３４、４４、５４ 第２テーパ部
２０、６０、７０ 第１コア層
２２、６２、７２ 第１テーパ部
３０、４０、５０ 第２コア層
３４、４４、５４ 第２テーパ部
【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】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】