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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】P2024142126
(43)【公開日】2024-10-10
(54)【発明の名称】光導波路及び光集積デバイス
(51)【国際特許分類】
G02B 6/125 20060101AFI20241003BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20241003BHJP
【ＦＩ】
G02B6/125
G02B6/122 311
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023054148
(22)【出願日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】大原 盛輝
【テーマコード（参考）】
2H147
【Ｆターム（参考）】
2H147BB02
2H147BD02
2H147BD19
2H147CA01
2H147CB01
2H147CC12
2H147CD02
2H147CD12
2H147EA13A
2H147EA13C
2H147EA16A
2H147EA16B
2H147FA17
2H147GA11
2H147GA17
2H147GA19
(57)【要約】
【課題】コア部を２本以上有する光導波路であって、コア部の少なくとも１本が直線領域及び曲線領域を含む場合に、光の伝搬損失が低減された光導波路の提供。
【解決手段】コア部とクラッド部を有する光導波路であって、前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、前記軸ずれは、前記光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
【選択図】図３
【解決手段】コア部とクラッド部を有する光導波路であって、前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、前記軸ずれは、前記光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コア部とクラッド部を有する光導波路であって、
前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、
前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、
前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、
前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、
前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
【請求項2】
前記曲線領域は、最小曲率が１５ｍｍ以下の領域を含む、請求項１に記載の光導波路。
【請求項3】
前記軸ずれは、軸ずれ量の絶対値が０．２～１μｍのものを含む、請求項１に記載の光導波路。
【請求項4】
前記コア部はそれぞれ、前記軸ずれの、軸ずれ量の総和の絶対値が１μｍ以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項5】
前記コア部のうち少なくとも２本は、前記直線領域及び前記曲線領域を含み、かつ、前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、請求項１に記載の光導波路。
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、請求項１に記載の光導波路。
【請求項6】
前記コア部は、隣に位置するコア部との距離であるピッチが、前記始端と前記終端とで相違し、
前記ピッチの相違は、前記コア部におけるピッチ変換領域により形成され、
前記ピッチ変換領域は、前記曲線領域を含み、
前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は２～８μｍである、請求項１に記載の光導波路。
前記ピッチの相違は、前記コア部におけるピッチ変換領域により形成され、
前記ピッチ変換領域は、前記曲線領域を含み、
前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は２～８μｍである、請求項１に記載の光導波路。
【請求項7】
前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）に対するコア高さ（Ｈｐ）の比（Ｈｐ／Ｗｐ）が１．０以下である、請求項６に記載の光導波路。
【請求項8】
前記コア部は、光の伝搬方向に沿って、コア幅が異なる部位を有する、請求項１に記載の光導波路。
【請求項9】
前記コア部は、光が伝搬される前記始端と前記終端とでコア幅が異なる、請求項１に記載の光導波路。
【請求項10】
前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア高さ（Ｈａ）が１．３～４．５μｍである、請求項１に記載の光導波路。
【請求項11】
前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア幅（Ｗａ）に対するコア高さ（Ｈａ）の比（Ｈａ／Ｗａ）が１．２５以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項12】
前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方を含む領域が、露出した結合部である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項13】
前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記始端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、請求項１に記載の光導波路。
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記始端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項14】
前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記終端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、請求項１に記載の光導波路。
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記終端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、請求項１に記載の光導波路。
【請求項15】
前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方において、隣に位置するコア部との距離であるピッチが８～５００μｍである、請求項１に記載の光導波路。
【請求項16】
請求項１～１５のいずれか１項に記載の光導波路と、半導体基板と、が接続され、
シングルモード伝搬された光が、前記光導波路の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
シングルモード伝搬された光が、前記光導波路の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光導波路及び上記光導波路を用いた光集積デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
シリコンチップ上にシリコンの光回路を集積化する技術であるシリコンフォトニクスが注目されている。シリコンフォトニクスについて、例えば特許文献１では、光集積回路に形成されたシリコン光導波路と光ファイバとの間で光信号を伝達する光導波路として、アディアバティック結合を利用したポリマー光導波路が開示されている。これにより、シリコン光導波路や光ファイバとの接続損失や、光の伝搬損失を低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０２１－５１１５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
シリコンフォトニクスでは、チップ間又はボード間がファイバで接続されるが、シリコン光導波路とファイバとを繋ぐインターフェイスとして光導波路が適用され得る。光導波路において、光が伝搬されるコア部の一端はシリコン光導波路に、他端はファイバに、それぞれ接続される。この場合、シリコン光導波路に接続されるコア部の好適なコア幅と、ファイバに接続されるコア部の好適なコア幅は異なり得る。
【0005】
一方、光回路の高集積化等を目的として、上記光導波路において光が伝搬するコア部を複数設けることが検討されている。ここで、コア部の一端と他端において、上記のようにコア幅を異ならせる場合や、隣に位置するコア部との距離であるピッチを異ならせる場合には、コア部が複数存在する場合であっても、直線領域及び曲線領域を組み合わせた形状とすることで、対応可能となる。
【0006】
しかしながら、直線領域及び曲線領域を組み合わせて１本のコア部を形成すると、光の伝搬損失が大きいことが分かった。
【0007】
そこで本発明は、コア部を２本以上有する光導波路であって、コア部の少なくとも１本が直線領域及び曲線領域を含む場合に、光の伝搬損失が低減された光導波路の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者はさらに検討を進めたところ、光の伝搬損失は主として、コア部の直線領域と曲線領域の継ぎ目、及び、曲線領域の変曲点において発生することが分かった。そして、コア部における上記継ぎ目や変曲点において軸ずれをさせることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
すなわち、本発明は以下の［１］～［１６］に関する。
［１］ コア部とクラッド部を有する光導波路であって、
前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、
前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、
前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
［２］ 前記曲線領域は、最小曲率が１５ｍｍ以下の領域を含む、前記［１］に記載の光導波路。
［３］ 前記軸ずれは、軸ずれ量の絶対値が０．２～１μｍのものを含む、前記［１］又は［２］に記載の光導波路。
［４］ 前記コア部はそれぞれ、前記軸ずれの、軸ずれ量の総和の絶対値が１μｍ以下である、前記［１］～［３］のいずれか１に記載の光導波路。
［５］ 前記コア部のうち少なくとも２本は、前記直線領域及び前記曲線領域を含み、かつ、前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、前記［１］～［４］のいずれか１に記載の光導波路。
［６］ 前記コア部は、隣に位置するコア部との距離であるピッチが、前記始端と前記終端とで相違し、
前記ピッチの相違は、前記コア部におけるピッチ変換領域により形成され、
前記ピッチ変換領域は、前記曲線領域を含み、
前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は２～８μｍである、前記［１］～［５］のいずれか１に記載の光導波路。
［７］ 前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）に対するコア高さ（Ｈｐ）の比（Ｈｐ／Ｗｐ）が１．０以下である、前記［６］に記載の光導波路。
［８］ 前記コア部は、光の伝搬方向に沿って、コア幅が異なる部位を有する、前記［１］～［７］のいずれか１に記載の光導波路。
［９］ 前記コア部は、光が伝搬される前記始端と前記終端とでコア幅が異なる、前記［１］～［８］のいずれか１に記載の光導波路。
［１０］ 前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア高さ（Ｈａ）が１．３～４．５μｍである、前記［１］～［９］のいずれか１に記載の光導波路。
［１１］ 前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア幅（Ｗａ）に対するコア高さ（Ｈａ）の比（Ｈａ／Ｗａ）が１．２５以下である、前記［１］～［１０］のいずれか１に記載の光導波路。
［１２］ 前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方を含む領域が、露出した結合部である、前記［１］～［１０］のいずれか１に記載の光導波路。
［１３］ 前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記始端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、前記［１］～［１２］のいずれか１に記載の光導波路。
［１４］ 前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記終端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、前記［１］～［１３］のいずれか１に記載の光導波路。
［１５］ 前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方において、隣に位置するコア部との距離であるピッチが８～５００μｍである、前記［１］～［１４］のいずれか１に記載の光導波路。
［１６］ 前記［１］～［１５］のいずれか１に記載の光導波路と、半導体基板と、が接続され、
シングルモード伝搬された光が、前記光導波路の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
［１］ コア部とクラッド部を有する光導波路であって、
前記光導波路は、前記コア部を２本以上有し、
前記コア部はそれぞれ、光が伝搬される始端から終端まで分岐することなく連続した部位であり、
前記コア部のうち少なくとも１本は、直線領域及び曲線領域を含み、かつ前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、光導波路。
［２］ 前記曲線領域は、最小曲率が１５ｍｍ以下の領域を含む、前記［１］に記載の光導波路。
［３］ 前記軸ずれは、軸ずれ量の絶対値が０．２～１μｍのものを含む、前記［１］又は［２］に記載の光導波路。
［４］ 前記コア部はそれぞれ、前記軸ずれの、軸ずれ量の総和の絶対値が１μｍ以下である、前記［１］～［３］のいずれか１に記載の光導波路。
［５］ 前記コア部のうち少なくとも２本は、前記直線領域及び前記曲線領域を含み、かつ、前記直線領域と前記曲線領域の継ぎ目、及び、前記曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有し、
前記軸ずれは、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じている、前記［１］～［４］のいずれか１に記載の光導波路。
［６］ 前記コア部は、隣に位置するコア部との距離であるピッチが、前記始端と前記終端とで相違し、
前記ピッチの相違は、前記コア部におけるピッチ変換領域により形成され、
前記ピッチ変換領域は、前記曲線領域を含み、
前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は２～８μｍである、前記［１］～［５］のいずれか１に記載の光導波路。
［７］ 前記ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）に対するコア高さ（Ｈｐ）の比（Ｈｐ／Ｗｐ）が１．０以下である、前記［６］に記載の光導波路。
［８］ 前記コア部は、光の伝搬方向に沿って、コア幅が異なる部位を有する、前記［１］～［７］のいずれか１に記載の光導波路。
［９］ 前記コア部は、光が伝搬される前記始端と前記終端とでコア幅が異なる、前記［１］～［８］のいずれか１に記載の光導波路。
［１０］ 前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア高さ（Ｈａ）が１．３～４．５μｍである、前記［１］～［９］のいずれか１に記載の光導波路。
［１１］ 前記コア部のコア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア幅（Ｗａ）に対するコア高さ（Ｈａ）の比（Ｈａ／Ｗａ）が１．２５以下である、前記［１］～［１０］のいずれか１に記載の光導波路。
［１２］ 前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方を含む領域が、露出した結合部である、前記［１］～［１０］のいずれか１に記載の光導波路。
［１３］ 前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記始端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、前記［１］～［１２］のいずれか１に記載の光導波路。
［１４］ 前記光導波路は、前記コア部を４本以上有し、
すべての前記コア部の、光が伝搬される前記終端において、隣に位置するコア部との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下である、前記［１］～［１３］のいずれか１に記載の光導波路。
［１５］ 前記コア部の、光が伝搬される前記始端及び前記終端の少なくとも一方において、隣に位置するコア部との距離であるピッチが８～５００μｍである、前記［１］～［１４］のいずれか１に記載の光導波路。
［１６］ 前記［１］～［１５］のいずれか１に記載の光導波路と、半導体基板と、が接続され、
シングルモード伝搬された光が、前記光導波路の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
【発明の効果】
【0010】
本発明に係る光導波路は、直線領域及び曲線領域を含むコア部を有する光導波路であっても、光の伝搬損失を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施できる。また、数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
【0013】
《光導波路》
図１は、本実施形態に係る光導波路１０の一態様を示す模式平面図である。本実施形態に係る光導波路１０は、２本以上のコア部１と、クラッド部２とを有する。
上記コア部１を光が通ることで光が伝搬されるが、本実施形態におけるコア部１はそれぞれ、光が伝搬される始端Ａから終端Ｓまで分岐することなく連続した部位である。
図１は、本実施形態に係る光導波路１０の一態様を示す模式平面図である。本実施形態に係る光導波路１０は、２本以上のコア部１と、クラッド部２とを有する。
上記コア部１を光が通ることで光が伝搬されるが、本実施形態におけるコア部１はそれぞれ、光が伝搬される始端Ａから終端Ｓまで分岐することなく連続した部位である。
【0014】
コア部１のうち少なくとも１本は、直線領域Ｌ（始端Ａ側の直線領域Ｌａと終端Ｓ側の直線領域Ｌｓ）と曲線領域Ｃを含む。直線領域Ｌに曲線領域Ｃを組み合わせることにより、隣に位置するコア部１との距離であるピッチに関し、コア部１の始端ＡにおけるピッチＰａ’と終端ＳにおけるピッチＰｓとを異ならせたい場合に有用である。
【0015】
コア部１の始端ＡにおけるピッチＰａ’と終端ＳにおけるピッチＰｓとを異ならせる場合には、曲線領域Ｃの長さや曲率を調整すればよいことから、曲線領域Ｃはピッチ変換領域と称することもある。
【0016】
コア部１の曲線領域Ｃの曲率は、光導波路１０における他のコア部１との位置関係によって異なる。例えば図１では、外側に位置するコア部１ほど曲線領域Ｃの曲率は小さく、真ん中に近づくほどコア部１における曲線領域Ｃの曲率は大きく、直線に近くなる。
【0017】
コア部１の曲線領域Ｃの曲率は、光導波路１０のサイズを小さくする観点からは小さい方が好ましい。一方、曲率が小さすぎると、曲げ損失が大きくなる。これに対し、本実施形態に係る光導波路１０は、軸ずれを設けることで、曲率（曲げ半径）を小さくしても曲げ損失が大きくなるのを抑制できる。
【0018】
そこで、本実施形態におけるコア部１の曲線領域Ｃは、最小曲率が１５ｍｍ以下の領域を含むことが好ましい。換言すれば、コア部１の曲線領域Ｃの最小曲率は１５ｍｍ以下が好ましい。上記最小曲率は１２ｍｍ以下がより好ましく、１１ｍｍ以下がさらに好ましく、１０ｍｍ以下が最も好ましい。一方、上記最小曲率の下限は、例えば２ｍｍ以上である。
なお、本明細書におけるコア部１の曲率（曲げ半径）とは、コア部のコア幅の中心部の曲率（曲げ半径）を意味する。
なお、本明細書におけるコア部１の曲率（曲げ半径）とは、コア部のコア幅の中心部の曲率（曲げ半径）を意味する。
【0019】
上記のような直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１は、少なくとも１本存在すればよいが、２本以上が好ましく、４本以上がさらに好ましく、すべてのコア部が上記直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含んでもよい。
【0020】
上記最小曲率は、光導波路１０を構成する、２本以上存在するすべてのコア部１が満たす必要はなく、例えば、平面視で最も外側に位置するコア部１が満たせばよい。また、真ん中に位置するコア部の曲線領域Ｃにおける最小曲率は１００ｍｍ以上や２００ｍｍ以上であってもよい。また、真ん中に位置するコア部やその周辺のコア部等、曲線領域Ｃを有さず、直線領域Ｌのみからなるコア部が存在してもよい。
【0021】
また、図１では、すべてのコア部１について、始端Ａ側の直線領域Ｌａも、終端Ｓ側の直線領域Ｌｓも長さが等しく、曲線領域Ｃの存在する領域の長さも等しくなっている。しかし、本実施形態は上記態様に限定されない。
【0022】
例えば、図２に示すように、外側に位置するコア部１ほど直線領域Ｌが短く、曲線領域Ｃの存在する領域が長くなり、また、真ん中に近づくほどコア部１における直線領域Ｌが長く、曲線領域Ｃの存在する領域が短くなってもよい。また、図２において、曲線領域Ｃの曲率は、すべてのコア部１で同一でもよい。
【0023】
本実施形態における直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１は、直線領域Ｌと曲線領域Ｃの継ぎ目、及び、曲線領域Ｃの変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有する。上記軸ずれは、図３に示すように、光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に生じる。上記垂直方向とは、曲線領域Ｃであれば、その曲線の接線に対して垂直な法線方向を意味する。
【0024】
直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１が２本以上存在する場合、そのうちの１本以上が、上記のような軸ずれを有すればよく、その他のコア部の態様は任意である。すなわち、その他のコア部は、直線領域Ｌのみからなっても、直線領域Ｌ及び曲線領域Ｃを有してもよい。また、軸ずれの有無も任意である。
したがって、直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１が２本以上存在する場合、上記のような軸ずれを有するコア部の本数も任意であり、例えば２本以上のコア部が軸ずれを有していてもよく、すべてのコア部が軸ずれを有していてもよい。
したがって、直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１が２本以上存在する場合、上記のような軸ずれを有するコア部の本数も任意であり、例えば２本以上のコア部が軸ずれを有していてもよく、すべてのコア部が軸ずれを有していてもよい。
【0025】
上述したように、本実施形態における直線領域Ｌと曲線領域Ｃを含むコア部１のうち少なくとも１本は、直線領域Ｌと曲線領域Ｃの継ぎ目、及び、曲線領域Ｃの変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有する。
図４はその一態様であり、符号１で示すコア部の１本は直線領域Ｌ及び曲線領域Ｃを含み、かつ光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に軸ずれを生じており、符号１’で示す他のコア部は直線領域Ｌ及び曲線領域Ｃを含むものの、軸ずれを有していない例である。
図４はその一態様であり、符号１で示すコア部の１本は直線領域Ｌ及び曲線領域Ｃを含み、かつ光の伝搬方向に対して、平面視で垂直方向に軸ずれを生じており、符号１’で示す他のコア部は直線領域Ｌ及び曲線領域Ｃを含むものの、軸ずれを有していない例である。
【0026】
図３は、本実施形態に係る光導波路１０において、曲線領域Ｃ付近における２本のコア部１を拡大した模式平面図であるが、光の伝搬損失は、直線領域Ｌと曲線領域Ｃの継ぎ目、及び、曲線領域Ｃの変曲点において主として発生する。これに対して、上記直線領域Ｌと曲線領域Ｃの継ぎ目、及び、曲線領域Ｃの変曲点において軸ずれを生じさせることで、上記光の伝搬損失を好適に低減できるようになる。
【0027】
具体的には、図３に示すように、コア部１の始端Ａ側の直線領域Ｌａと曲線領域Ｃとの継ぎ目Ｘ１に軸ずれを有する。また、曲線領域Ｃにおける変曲点Ｘ２、すなわち、曲線において上に凸の状態と下に凸の状態との変わり目の点にも軸ずれを有する。さらに、曲線領域Ｃとコア部１の終端Ｓ側の直線領域Ｌｓとの継ぎ目Ｘ３にも軸ずれを有する。
【0028】
本実施形態におけるコア部１はそれぞれ、上記継ぎ目Ｘ１、変曲点Ｘ２及び継ぎ目Ｘ３のうち１以上に軸ずれを有すればよいが、それらすべてに軸ずれを有することが、光伝搬損失をより低減する観点から好ましい。
【0029】
本実施形態におけるコア部１の軸ずれは、軸ずれ量の絶対値が０．２～１μｍのものを含むことが好ましい。ここで、光の伝搬損失をより低減させる観点から、上記軸ずれ量の絶対値は０．２μｍ以上のものを含むことが好ましく、０．３μｍ以上のものを含むことがより好ましく、０．４μｍ以上のものを含むことがさらに好ましい。また、隣に位置するコア部との、始端Ａ及び終端Ｓにおける距離であるピッチを小さくする観点から、上記軸ずれ量の絶対値は１μｍ以下のものを含むことが好ましく、０．８μｍ以下のものを含むことがより好ましく、０．６μｍ以下のものを含むことがさらに好ましい。
【0030】
なお、上記コア部１が複数の軸ずれを有する場合には、そのうち１つ以上が上記軸ずれ量の絶対値の範囲を満たすことが好ましく、すべての軸ずれが上記範囲を満たすことがより好ましい。
【0031】
また、本実施形態に係る光導波路が、直線領域及び曲線領域を含み、かつ軸ずれを有するコア部を２本以上有する場合には、軸ずれを有するコア部の２本以上が上記軸ずれ量の絶対値の範囲を満たすことが好ましく、すべてのコア部が上記軸ずれ量の絶対値の範囲を満たすことがより好ましい。また、それらのすべての軸ずれが、上記範囲を満たすことがさらに好ましい。
【0032】
本実施形態におけるコア部１はそれぞれ、軸ずれの軸ずれ量の総和の絶対値は１μｍ以下が好ましい。ここで、軸ずれは、例えば図３において、継ぎ目Ｘ１での軸ずれを負側への軸ずれとすると、変曲点Ｘ２での軸ずれが正側への軸ずれ、継ぎ目Ｘ３での軸ずれが負側への軸ずれとなる。そして、軸ずれ量の総和の絶対値とは、上記正負を加味した継ぎ目Ｘ１、変曲点Ｘ２及び継ぎ目Ｘ３での各軸ずれの総和の絶対値を意味する。
【0033】
上記軸ずれ量の総和の絶対値は始端Ａまたは終端Ｓにおける隣に位置するコア部とのピッチ間隔を揃える観点から１μｍ以下が好ましく、０．７μｍ以下がより好ましく、０．４μｍ以下がさらに好ましく、０．２μｍ以下が最も好ましく、０μｍでもよい。
【0034】
本実施形態におけるコア部１は、光の伝搬方向に沿ってコア幅が異なる部位を有していてもよい。例えば、光が伝搬される始端Ａと終端Ｓとでコア幅が異なっていてもよい。これは、シリコンフォトニクスにおいて、始端Ａが光ファイバに、終端ＳがＳｉチップ（シリコン光導波路）に接続されるなど、その態様に応じて、始端Ａと終端Ｓとで求められる性能が異なり、好適なコア幅も異なるためである。
なお、本明細書におけるコア幅とは、コア部１における光の伝搬方向に垂直な断面における、光導波路１０の厚み方向と垂直方向におけるコアの幅を意味する。
なお、本明細書におけるコア幅とは、コア部１における光の伝搬方向に垂直な断面における、光導波路１０の厚み方向と垂直方向におけるコアの幅を意味する。
【0035】
コア部１の上記断面における形状が矩形状以外である場合には、上記断面における光導波路１０の厚み方向と垂直方向におけるコアの幅の平均値をコア幅とする。
矩形状以外の形状としては、例えば、台形、円形、楕円形、多角形等が挙げられ、また、矩形、台形、多角形等の頂点が丸みを帯びたような形状でもよい。
矩形状以外の形状としては、例えば、台形、円形、楕円形、多角形等が挙げられ、また、矩形、台形、多角形等の頂点が丸みを帯びたような形状でもよい。
【0036】
コア幅が始端Ａと終端Ｓとで異なる場合、始端Ａから終端Ｓの全体にかけて徐々にコア幅を変化させてもよく、始端Ａから終端Ｓの一部の領域でコア幅を変化させてもよい。
始端Ａから終端Ｓの一部の領域でコア幅を変化させる場合には、曲線領域での安定した光伝搬の観点から始端Ａ側の直線領域Ｌａでコア幅を変化させる領域を含むことがより好ましい。
始端Ａから終端Ｓの一部の領域でコア幅を変化させる場合には、曲線領域での安定した光伝搬の観点から始端Ａ側の直線領域Ｌａでコア幅を変化させる領域を含むことがより好ましい。
【0037】
本実施形態におけるコア部１の、コア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア幅Ｗａは１．３～４．５μｍが好ましい。上記箇所ａとは、例えば始端Ａにおけるコア幅であり、この場合には、コア幅Ｗａ’＝コア幅Ｗａとなる。
上記コア幅Ｗａは、後述する比（Ｈａ／Ｗａ）を好適な範囲とする観点から、１．３μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上がより好ましく、１．８μｍ以上がさらに好ましく、２．０μｍ以上がよりさらに好ましく、また、４．５μｍ以下が好ましく、４．０μｍ以下がより好ましく、３．５μｍ以下がさらに好ましく、３．０μｍ以下がよりさらに好ましい。
上記コア幅Ｗａは、後述する比（Ｈａ／Ｗａ）を好適な範囲とする観点から、１．３μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上がより好ましく、１．８μｍ以上がさらに好ましく、２．０μｍ以上がよりさらに好ましく、また、４．５μｍ以下が好ましく、４．０μｍ以下がより好ましく、３．５μｍ以下がさらに好ましく、３．０μｍ以下がよりさらに好ましい。
【0038】
上記コア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア高さＨａは１．３～４．５μｍが好ましい。上記コア高さＨａは、シングルモード光ファイバとの接続時の損失を低減する観点から１．３μｍ以上が好ましく、１．４μｍ以上がより好ましく、１．５μｍ以上がさらに好ましく、１．６μｍ以上がよりさらに好ましく、１．８μｍ以上が特に好ましい。また、コア部の膜剥がれを抑制する観点から、上記コア高さＨａは４．５μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以下がより好ましく、２．５μｍ以下がさらに好ましく、２．１μｍ以下がよりさらに好ましい。
なお、本明細書におけるコア高さとは、コア部１における光の伝搬方向に垂直な断面における、光導波路１０の厚み方向でのコア部１の高さを意味する。
なお、本明細書におけるコア高さとは、コア部１における光の伝搬方向に垂直な断面における、光導波路１０の厚み方向でのコア部１の高さを意味する。
【0039】
上記コア幅が最も狭い箇所ａにおけるコア幅（Ｗａ）に対するコア高さ（Ｈａ）の比（Ｈａ／Ｗａ）は１．２５以下が好ましい。上記比（Ｈａ／Ｗａ）は、コア部の膜剥がれを抑制する観点から１．２５以下が好ましく、１．１５以下がより好ましく、１．０５以下がさらに好ましく、０．９５以下がよりさらに好ましい。また、偏波依存性損失を小さく抑える観点から、上記比（Ｈａ／Ｗａ）は０．４以上が好ましく、０．６以上がより好ましく、０．７以上がさらに好ましく、０．８以上が最も好ましい。
【0040】
本実施形態におけるコア部１の、終端Ｓにおけるコア幅Ｗｓは３～８μｍが好ましい。ここで、シリコン光導波路と接続する際の損失を低減する観点から、上記コア幅Ｗｓは３μｍ以上が好ましく、３．５μｍ以上がより好ましく、４μｍ以上がさらに好ましい。また、同様の観点から、上記コア幅Ｗｓは８μｍ以下が好ましく、７μｍ以下がより好ましく、６μｍ以下がさらに好ましい。
【0041】
本実施形態におけるコア部１は、隣に位置するコア部との距離であるピッチが、始端Ａと終端Ｓとで相違する場合、上記ピッチの相違は、曲線領域Ｃを含むピッチ変換領域により実現される。
【0042】
上記コア部１のピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は２～８μｍが好ましい。ここで、曲線領域Ｃにおける曲げ損失を低減する観点から、上記コア幅（Ｗｐ）は２μｍ以上が好ましく、２．５μｍ以上がより好ましく、３μｍ以上がさらに好ましく、３．５μｍ以上がよりさらに好ましく、４μｍ以上がことさらに好ましく、４．５μｍ以上が特に好ましい。また、伝搬する光のモードの乱れを抑制する観点から、上記コア幅（Ｗｐ）は８μｍ以下が好ましく、６μｍ以下がより好ましく、５．５μｍ以下がさらに好ましく、５μｍ以下が特に好ましい。
【0043】
ピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）は一定であることが安定して光伝搬させる観点から好ましいが、ピッチ変換領域においてコア幅（Ｗｐ）が変化する態様を何ら排除するものではない。ピッチ変換領域においてコア幅（Ｗｐ）が変化する場合、ピッチ変換領域の少なくとも一部におけるコア幅（Ｗｐ）が上記範囲内にあることが好ましい。
【0044】
上記コア部１のピッチ変換領域におけるコア高さ（Ｈｐ）は１．３～４．５μｍが好ましい。上記コア高さＨｐは、シングルモード光ファイバとの接続時の損失を低減する観点から１．３μｍ以上が好ましく、１．４μｍ以上がより好ましく、１．５μｍ以上がさらに好ましく、１．６μｍ以上がよりさらに好ましく、１．８μｍ以上が特に好ましい。また、コア部の膜剥がれを抑制する観点から、上記コア高さＨｐは４．５μｍ以下が好ましく、３．０μｍ以下がより好ましく、２．５μｍ以下がさらに好ましく、２．１μｍ以下がよりさらに好ましい。
なお、上記コア部１のコア高さは、光の伝搬方向に沿って基本的には一定である。そのため、上記コア高さＨｐとコア高さＨａとは同様の範囲が好ましい。また、コア部１の終端Ｓ等のコア幅が最も広い領域のコア高さも、上記と同様の範囲が好ましい。
なお、上記コア部１のコア高さは、光の伝搬方向に沿って基本的には一定である。そのため、上記コア高さＨｐとコア高さＨａとは同様の範囲が好ましい。また、コア部１の終端Ｓ等のコア幅が最も広い領域のコア高さも、上記と同様の範囲が好ましい。
【0045】
上記コア部１のピッチ変換領域におけるコア幅（Ｗｐ）に対するコア高さ（Ｈｐ）の比（Ｈｐ／Ｗｐ）は、１．０以下が好ましい。ここで、軸ずれを含むコア部１の形成のしやすさの観点から、上記比（Ｈｐ／Ｗｐ）は０．９以下が好ましく、０．８以下がより好ましく、０．７以下がさらに好ましく、０．６以下が最も好ましい。また、偏波依存性損失を小さく抑える観点から、上記比（Ｈｐ／Ｗｐ）は０．２以上が好ましい。
【0046】
本実施形態に係る光導波路１０は、並列したコア部１を２本以上有せばよいが、４本以上、６本以上、８本以上等でもよい。並列したコア部の本数の上限は特に限定されないが、例えば１０２４本以下である。
また、並列したコア部１は、３本や５本等の奇数でもよい。
また、並列したコア部１は、３本や５本等の奇数でもよい。
【0047】
本実施形態に係る光導波路１０は、コア部１を４本以上有する場合において、すべてのコア部１の、光が伝搬される始端Ａにおいて、隣に位置するコア部１との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下であってもよい。これにより始端Ａにおける隣に位置するコア部とのピッチの間隔を等しく揃えることができる。
上記差は２μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、０μｍ、すなわち、すべてのコア部１が始端Ａにおいて等間隔に存在していてもよい。
上記差は２μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、０μｍ、すなわち、すべてのコア部１が始端Ａにおいて等間隔に存在していてもよい。
【0048】
本実施形態に係る光導波路１０は、コア部１を４本以上有する場合において、すべてのコア部１の、光が伝搬される終端Ｓにおいて、隣に位置するコア部１との距離であるピッチの最大値と最小値の差が２μｍ以下であってもよい。これにより終端Ｓにおける隣に位置するコア部とのピッチの間隔を等しく揃えることができる。
上記差は２μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、０μｍ、すなわち、すべてのコア部１が終端Ｓにおいて等間隔に存在していてもよい。
上記差は２μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましく、１μｍ以下がさらに好ましく、０μｍ、すなわち、すべてのコア部１が終端Ｓにおいて等間隔に存在していてもよい。
【0049】
本実施形態に係る光導波路１０は、コア部１の、光が伝搬される始端Ａ及び終端Ｓの少なくとも一方において、隣に位置するコア部１との距離であるピッチが８～５００μｍであることが好ましい。ここで、クロストークを抑制する観点から、上記ピッチは８μｍ以上が好ましく、１５μｍ以上がより好ましく、２５μｍ以上がさらに好ましい。また、高密度に光配線する観点から、上記ピッチは５００μｍ以下が好ましく、１３０μｍ以下がより好ましく、８０μｍ以下がさらに好ましく、６０μｍ以下が最も好ましい。
【0050】
シリコンフォトニクスにおいて、例えば、上記コア部の始端Ａから光ファイバからシングルモード光が伝搬される場合、上記始端Ａにおけるピッチは５０～５００μｍが好ましい。ここで、上記ピッチは５０μｍ以上が好ましく、８０μｍ以上がより好ましく、１２５μｍ以上がさらに好ましく、また、５００μｍ以下が好ましく、２５０μｍ以下がより好ましく、１３０μｍ以下がさらに好ましい。
【0051】
シリコンフォトニクスにおいて、例えば、上記コア部の終端ＳがＳｉチップ（シリコン光導波路）に結合する結合部である場合、上記終端Ｓにおけるピッチは８～１００μｍが好ましい。ここで、上記ピッチは８μｍ以上が好ましく、１２μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上がさらに好ましく、３０μｍ以上がさらに好ましい。また、上記終端Ｓにおけるピッチは１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましく、４０μｍ以下が最も好ましい。
【0052】
本実施形態に係る光導波路１０は、コア部１の始端Ａ及び終端Ｓの少なくとも一方を含む領域が、露出した結合部であってもよい。コア部１が露出するとは、光導波路１０の最表面にコア部１が位置しており、かかる領域のクラッド部２はアンダークラッドのみ存在し、オーバークラッドを有さないことを意味する。
シリコンフォトニクスにおいて、上記コア部１の一部の領域が露出した結合部は、例えばシリコン光導波路とのアディアバティック結合部として用いられる。
シリコンフォトニクスにおいて、上記コア部１の一部の領域が露出した結合部は、例えばシリコン光導波路とのアディアバティック結合部として用いられる。
【0053】
上記結合部の、光導波路１０の光伝搬方向における長さは１００～１００００μｍが好ましい。ここで、シリコン光導波路との接続部位として使用するための十分な長さを確保する観点から、上記長さは１００μｍ以上が好ましく、３００μｍ以上がより好ましく、５００μｍ以上がさらに好ましく、１０００μｍ以上が特に好ましい。一方で、シリコン光導波路とエポキシ樹脂等の接着剤を使って接続する際に、接着剤の吸収による接続損失を抑制する観点から、上記長さは１００００μｍ以下が好ましく、５０００μｍ以下がより好ましく、３０００μｍ以下がさらに好ましい。
【0054】
本実施形態におけるコア部１は、その内部に屈折率分布を有していてもよい。この場合、コアの中心に対し遠位側に向けて屈折率が低くなる屈折率分布を有していてもよい。また、オーバークラッド部側の屈折率が高くてアンダークラッド部側の屈折率が低くなる屈折率分布を有していてもよいし、オーバークラッド部側の屈折率が低くてアンダークラッド部側の屈折率が高くなる屈折率分布を有していてもよい。
なお、本明細書における屈折率とは、室温で測定される値である。
なお、本明細書における屈折率とは、室温で測定される値である。
【0055】
なお、コア部１は光が通る領域を意味するが、コア部１が屈折率分布を有する場合は、コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘと、クラッド部の屈折率Ｎとを用いて、（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差をΔｎとした際に、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域をコア部とする。
【0056】
本実施形態におけるクラッド部２はコア部１よりも屈折率が低ければよい。クラッド部２は、単一の屈折率を有するものであってもよく、コア部１に対し近位側と遠位側とで屈折率が異なる部位を有していてもよい。この場合、コア部１に対し遠位側に向けて屈折率が低くなる構成であってもよく、コア部１に対し遠位側に向けて屈折率が高くなる構成であってもよい。
【0057】
本実施形態に係る光導波路１０において、コア部１とクラッド部２との比屈折率差は、シングルモード光ファイバとの接続時の損失を低減する観点、及び、曲線領域Ｃにおける曲げ損失を抑制する観点から、０．００６～０．０１７が好ましく、０．００７以上がより好ましく、０．００８以上がさらに好ましく、また、０．０１５以下がより好ましく、０．０１２以下がさらに好ましく、０．０１１以下がよりさらに好ましい。
【0058】
上記比屈折率差は、下記式により求められる。
比屈折率差＝（コア部の屈折率－クラッド部の屈折率）／クラッド部の屈折率
比屈折率差＝（コア部の屈折率－クラッド部の屈折率）／クラッド部の屈折率
【0059】
なお、上述したように、コア部１が内部に屈折率分布を有する場合や、クラッド部２がコア部１に対し近位側と遠位側とで屈折率が異なる部位を有する場合は、コア部１とクラッド部２との比屈折率差は、コア部１の屈折率についてはその平均値を、クラッド部２の屈折率についてはコア部１近傍の屈折率を、それぞれ用いて求める。
【0060】
本実施形態に係る光導波路１０は、例えば光集積デバイスに搭載できる。光集積デバイスの一態様として、光導波路１０と半導体基板とが接続され、シングルモード伝搬された光が、上記光導波路１０のコア部１を介して、上記半導体基板に導入される。上記半導体基板は、例えばシリコン半導体基板が好ましい。
また、本実施形態に係る光導波路１０は上記に限らず、プラガブルデバイスにも搭載できる。
また、本実施形態に係る光導波路１０は上記に限らず、プラガブルデバイスにも搭載できる。
【0061】
《製造方法》
本実施形態に係る光導波路１０の製造方法は特に限定されず、各種方法を採用できる。具体的には、複製（スタンパ）法、直接露光法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とフォトリソグラフィプロセスを組み合わせる方法、射出成形をもとにした方法、フォトブリーチング法、直接描画法、自己形成法、イオン交換法、レーザー照射法、スパッタ法等が挙げられる。
本実施形態に係る光導波路１０の製造方法は特に限定されず、各種方法を採用できる。具体的には、複製（スタンパ）法、直接露光法、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）とフォトリソグラフィプロセスを組み合わせる方法、射出成形をもとにした方法、フォトブリーチング法、直接描画法、自己形成法、イオン交換法、レーザー照射法、スパッタ法等が挙げられる。
【0062】
本実施形態に係る光導波路１０の製造方法の一態様について説明する。
まず、スピンコート法により、基板上にクラッド部２の構成材料である硬化性組成物（Ａ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ａ）を硬化させてクラッド部２を形成する。
まず、スピンコート法により、基板上にクラッド部２の構成材料である硬化性組成物（Ａ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、該硬化性組成物（Ａ）を硬化させてクラッド部２を形成する。
【0063】
次に、スピンコート法により、上記クラッド部２の上にコア部１の構成材料、例え硬化性組成物（Ｂ）を含有する塗布液を塗布する。続いて、フォトリソグラフィプロセスにより、該硬化性組成物（Ｂ）をパターニングし、クラッド部２の上にコア部１を形成する。このとき、コア部１において、軸ずれを有する箇所には、所望する軸ずれした形状となるようにフォトマスクを用いて露光を行った後、現像することによってコア部１を形成すればよい。また、コア部１を形成した後、必要に応じてポストベークを行ってもよい。
【0064】
コア部１の上に、さらにオーバークラッドとなるクラッド部２を形成したい場合には、上記コア部１の上にオーバークラッドの構成材料となる硬化性組成物（Ｃ）を含有する塗布液を塗布する。硬化性組成物（Ｃ）は硬化性組成物（Ｂ）と同じ材料であってもよいし、異なる材料でもよい。
続いて、該硬化性組成物（Ｃ）を硬化させてオーバークラッドとなるクラッド部２を形成する。この際、フォトリソグラフィプロセスにより、オーバークラッドが存在せず、コア部１および該コア部１の周辺のアンダークラッドとなるクラッド部２が露出した結合部を形成できる。
続いて、該硬化性組成物（Ｃ）を硬化させてオーバークラッドとなるクラッド部２を形成する。この際、フォトリソグラフィプロセスにより、オーバークラッドが存在せず、コア部１および該コア部１の周辺のアンダークラッドとなるクラッド部２が露出した結合部を形成できる。
【実施例0065】
以下、具体的な実施例を基に、本発明を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、例１～例５２まで試験を行ったが、いずれも光伝搬のシミュレーションによる試験例である。そこで、すべての例について、直線領域と曲線領域の継ぎ目、及び、曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有する場合と、軸ずれを有さない場合についての検討を行った。そのため例１～例５２の評価では、いずれも軸ずれを有する実施例の結果と、軸ずれを有さない比較例の結果の双方を示している。
なお、例１～例５２まで試験を行ったが、いずれも光伝搬のシミュレーションによる試験例である。そこで、すべての例について、直線領域と曲線領域の継ぎ目、及び、曲線領域の変曲点、の少なくとも一方において軸ずれを有する場合と、軸ずれを有さない場合についての検討を行った。そのため例１～例５２の評価では、いずれも軸ずれを有する実施例の結果と、軸ずれを有さない比較例の結果の双方を示している。
【0066】
《例１～例５２》
例１～例５２では、シミュレーション・エンジンである双方向ＢＰＭ法による光ファイバ・導波路設計・解析ソフトウェアＢｅａｍＰＲＯＰ（Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製）を使用し、ＴＥモードとＴＭモードの光伝搬のシミュレーションを有限差分ビーム伝搬法で行った。
例１～例５２では、シミュレーション・エンジンである双方向ＢＰＭ法による光ファイバ・導波路設計・解析ソフトウェアＢｅａｍＰＲＯＰ（Ｓｙｎｏｐｓｙｓ社製）を使用し、ＴＥモードとＴＭモードの光伝搬のシミュレーションを有限差分ビーム伝搬法で行った。
【0067】
《評価方法》
〈ピッチ変換領域における光損失：軸ずれの有無による〉
光導波路にピッチ変換領域における損失のシミュレーション解析を行った。
評価モデルには、光導波路のピッチ変換領域を疑似的に模擬するため、図４のコア部を平面視した説明図に示すように、水平方向に一定の曲率半径（曲げ半径Ｒ）で湾曲する部位と、上記と曲率の絶対値が同じで、曲率が負で湾曲する部位とを繋げて、Ｓ字構造の曲線領域Ｃを有するコア部１を用いた。そして、上記コア部１について、直線領域Ｌａと曲線領域Ｃとの継ぎ目をＸ１とし、曲線領域Ｃにおいて曲げ半径がＲ（ｍｍ）で曲率が正から負へとなる変曲点をＸ２とし、曲線領域Ｃから直線領域Ｌｓとの継ぎ目をＸ３とし、上記継ぎ目Ｘ１、変曲点Ｘ２、継ぎ目Ｘ３における軸ずれ量をそれぞれ設定した。
ここで、曲線領域Ｃはピッチ変換領域と称される領域となるが、ピッチ変換領域の存在により生じた始端Ａと終端Ｓとにおけるコア部１の、コア幅と平行な方向におけるコア幅の中心間の変位量をピッチ変換距離α（μｍ）とする。
〈ピッチ変換領域における光損失：軸ずれの有無による〉
光導波路にピッチ変換領域における損失のシミュレーション解析を行った。
評価モデルには、光導波路のピッチ変換領域を疑似的に模擬するため、図４のコア部を平面視した説明図に示すように、水平方向に一定の曲率半径（曲げ半径Ｒ）で湾曲する部位と、上記と曲率の絶対値が同じで、曲率が負で湾曲する部位とを繋げて、Ｓ字構造の曲線領域Ｃを有するコア部１を用いた。そして、上記コア部１について、直線領域Ｌａと曲線領域Ｃとの継ぎ目をＸ１とし、曲線領域Ｃにおいて曲げ半径がＲ（ｍｍ）で曲率が正から負へとなる変曲点をＸ２とし、曲線領域Ｃから直線領域Ｌｓとの継ぎ目をＸ３とし、上記継ぎ目Ｘ１、変曲点Ｘ２、継ぎ目Ｘ３における軸ずれ量をそれぞれ設定した。
ここで、曲線領域Ｃはピッチ変換領域と称される領域となるが、ピッチ変換領域の存在により生じた始端Ａと終端Ｓとにおけるコア部１の、コア幅と平行な方向におけるコア幅の中心間の変位量をピッチ変換距離α（μｍ）とする。
【0068】
図６は、図５の説明図におけるコア部を含むピッチ変換領域における模式断面図である。図６に示すように、光導波路１０ａは、コア部のピッチ変換領域を模擬する疑似ピッチ変換領域として、水平方向に一定の曲げ半径Ｒ（ｍｍ）で湾曲するコア部１１が、クラッド部のうちアンダークラッド部２１ａとオーバークラッド部２２ａとで被覆されたコア湾曲部を有する。
ピッチ変換領域におけるコア幅はＷｐ（μｍ）、コア高さはＨｐ（μｍ）とし、コア幅Ｗｐ、コア高さＨｐは共に、一定で変化しないこととした。
ピッチ変換領域におけるコア幅はＷｐ（μｍ）、コア高さはＨｐ（μｍ）とし、コア幅Ｗｐ、コア高さＨｐは共に、一定で変化しないこととした。
【0069】
各実施例の評価モデルにおける構造は以下のとおりである。
・コア部１１ａ：ピッチ変換領域（曲線領域Ｃ）
コア幅Ｗｐ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｐ（下記表に記載の通り）
屈折率 （下記表に記載の通り）
ピッチ変換距離α （下記表に記載の通り）
曲げ半径Ｒ （下記表に記載の通り）
・コア部１１ａ：ピッチ変換領域（曲線領域Ｃ）
コア幅Ｗｐ （下記表に記載の通り）
コア高さＨｐ（下記表に記載の通り）
屈折率 （下記表に記載の通り）
ピッチ変換距離α （下記表に記載の通り）
曲げ半径Ｒ （下記表に記載の通り）
【0070】
・クラッド部：アンダークラッド部２１ａ
クラッド幅 ６０μｍ
クラッド高さ ３０μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
クラッド幅 ６０μｍ
クラッド高さ ３０μｍ
屈折率 （下記表に記載の通り）
【0071】
・クラッド部：オーバークラッド部２２ａ
クラッド幅 ６０μｍ
クラッド高さ ３０μｍ
屈折率 （アンダークラッドの屈折率と同じ）
クラッド幅 ６０μｍ
クラッド高さ ３０μｍ
屈折率 （アンダークラッドの屈折率と同じ）
【0072】
・軸ずれ量
継ぎ目Ｘ１ （下記表に記載の通り）
変曲点Ｘ２ （下記表に記載の通り）
継ぎ目Ｘ３ （下記表に記載の通り）
継ぎ目Ｘ１ （下記表に記載の通り）
変曲点Ｘ２ （下記表に記載の通り）
継ぎ目Ｘ３ （下記表に記載の通り）
【0073】
シミュレーション解析により、上記軸ずれを有する場合と軸ずれを有さない場合の、光損失の結果を下記表に示す。
【0074】
【表1】
【0075】
【表2】
【0076】
【表3】
【0077】
【表4】
【0078】
【表5】
【0079】
【表6】
【0080】
〈アディアバティック接続部からシングルモード接続部までの光損失〉
始端Ａをシングルモード光の光ファイバとのシングルモード接続部とし、そこから直線領域Ｌａ、ピッチ変換領域である曲線領域Ｃ、及び直線領域Ｌｓを有し、終端Ｓをシリコン光導波路とのアディアバティック接続部とするコア部１を有する光導波路１０について、上記シングルモード接続部での接続損失、光導波路におけるピッチ変換領域での光損失、及びアディアバティック接続部における接続損失をシミュレーションにより求めた。
上記ピッチ変換領域は、例９の構成と同様の構成とした。
始端Ａをシングルモード光の光ファイバとのシングルモード接続部とし、そこから直線領域Ｌａ、ピッチ変換領域である曲線領域Ｃ、及び直線領域Ｌｓを有し、終端Ｓをシリコン光導波路とのアディアバティック接続部とするコア部１を有する光導波路１０について、上記シングルモード接続部での接続損失、光導波路におけるピッチ変換領域での光損失、及びアディアバティック接続部における接続損失をシミュレーションにより求めた。
上記ピッチ変換領域は、例９の構成と同様の構成とした。
【0081】
（１．アディアバティック接続部の接続損失）
光導波路とシリコン光導波路とのアディアバティック接続部における接続損失のシミュレーション解析は、以下の評価モデルで行った。
図７及び図８は、アディアバティック接続部での接続損失に関するシミュレーション解析に用いる評価モデルにおける、コア部の終端Ｓ近傍の模式縦断面図及び模式横断面図である。
光導波路とシリコン光導波路とのアディアバティック接続部における接続損失のシミュレーション解析は、以下の評価モデルで行った。
図７及び図８は、アディアバティック接続部での接続損失に関するシミュレーション解析に用いる評価モデルにおける、コア部の終端Ｓ近傍の模式縦断面図及び模式横断面図である。
【0082】
図７には、光導波路１０ｂの終端Ｓとなるアディアバティック接続部が示されている。そのため、アディアバティック接続部における光導波路１０ｂは、コア部１１ｂとクラッド部であるアンダークラッド部２１ｂはコア部を全面に覆われない領域が示されている。そして、図８に示すように、光導波路１０ｂの光導波部は、コア部１１ｂがアンダークラッド部２１ｂと接し、オーバークラッド部では覆われていない剥き出しとなる領域と、コア部１１ｂがアンダークラッド部２１ｂとオーバークラッド部２２ｂとに覆われている領域とを有する。
【0083】
アディアバティック接続部におけるシリコン光導波路３０は、図７に示すようにコア部３１と、クラッド部３２とで構成されている。
上記光導波路１０ｂとシリコン光導波路３０とは、図８に示すように、光導波路１０ｂのコア部１１ｂと、シリコン光導波路３０のコア部３１とが対向した状態で配置され、接着剤４０により接合されている。シリコン光導波路３０の接着剤４０側の表面にはバリア層５０が形成されている。
上記光導波路１０ｂとシリコン光導波路３０とは、図８に示すように、光導波路１０ｂのコア部１１ｂと、シリコン光導波路３０のコア部３１とが対向した状態で配置され、接着剤４０により接合されている。シリコン光導波路３０の接着剤４０側の表面にはバリア層５０が形成されている。
【0084】
評価モデルにおける構造は以下のとおりである。
・光導波路１０ｂ
・・コア部１１ｂ（終端Ｓ側）
コア幅Ｗｓ ５．０μｍ
コア高さＨｓ ２．１μｍ
屈折率 １．５３
アディアバティック結合部６０の長さ １７５０μｍ
・・クラッド部：アンダークラッド部２１ｂ
厚さ １５μｍ
長さ ３０５０μｍ
屈折率 １．５１８
・・クラッド部：オーバークラッド部２２ｂ
厚さ １５μｍ
長さ １０００μｍ
屈折率 １．５１８
・光導波路１０ｂ
・・コア部１１ｂ（終端Ｓ側）
コア幅Ｗｓ ５．０μｍ
コア高さＨｓ ２．１μｍ
屈折率 １．５３
アディアバティック結合部６０の長さ １７５０μｍ
・・クラッド部：アンダークラッド部２１ｂ
厚さ １５μｍ
長さ ３０５０μｍ
屈折率 １．５１８
・・クラッド部：オーバークラッド部２２ｂ
厚さ １５μｍ
長さ １０００μｍ
屈折率 １．５１８
【0085】
・シリコン光導波路３０
・・コア部３１
幅 アディアバティック結合部６０の反対側の端から、アディアバティック結合部６０の端にかけて０．３５μｍから０．０７μｍに２次関数で狭くなる構成
高さ ０．１６μｍ
屈折率 ３．４５
アディアバティック結合部６０の長さ １７５０μｍ
・・クラッド部３２
厚さ １５μｍ
屈折率 １．４５
クラッド部３２のみが存在する領域６１の長さ ２５０μｍ
・・コア部３１
幅 アディアバティック結合部６０の反対側の端から、アディアバティック結合部６０の端にかけて０．３５μｍから０．０７μｍに２次関数で狭くなる構成
高さ ０．１６μｍ
屈折率 ３．４５
アディアバティック結合部６０の長さ １７５０μｍ
・・クラッド部３２
厚さ １５μｍ
屈折率 １．４５
クラッド部３２のみが存在する領域６１の長さ ２５０μｍ
【0086】
・接着剤４０
樹脂厚（光導波路１０ｂのコア部１１ｂと、シリコン光導波路３０のコア部３１のそれぞれが向かい合う側の面の距離） ０．５μｍ
屈折率 １．５１
シリコン光導波路３０と光導波路１０ｂの光導波部との間の領域６２の長さ ５０μｍ
樹脂厚（光導波路１０ｂのコア部１１ｂと、シリコン光導波路３０のコア部３１のそれぞれが向かい合う側の面の距離） ０．５μｍ
屈折率 １．５１
シリコン光導波路３０と光導波路１０ｂの光導波部との間の領域６２の長さ ５０μｍ
【0087】
・バリア層５０
厚さ ０．０３μｍ
屈折率 １．９８９
厚さ ０．０３μｍ
屈折率 １．９８９
【0088】
（２．ピッチ変換領域での光損失）
評価モデルにおけるピッチ変換領域は、例９の構成と同様の構成とした。すなわち、継ぎ目Ｘ１における軸ずれ量は－０．２μｍ、変曲点Ｘ２における軸ずれ量は０．４μｍ、かつ、継ぎ目Ｘ３における軸ずれ量は－０．２μｍの構造とした。
評価モデルにおけるピッチ変換領域は、例９の構成と同様の構成とした。すなわち、継ぎ目Ｘ１における軸ずれ量は－０．２μｍ、変曲点Ｘ２における軸ずれ量は０．４μｍ、かつ、継ぎ目Ｘ３における軸ずれ量は－０．２μｍの構造とした。
【0089】
（３．シングルモード接続部の接続損失）
光導波路とシングルモード光の光ファイバとのシングルモード接続部、すなわちシングルモード光ファイバとの正対（バット）接続部における接続損失のシミュレーション解析は、以下の評価モデルで行った。
光導波路とシングルモード光の光ファイバとのシングルモード接続部、すなわちシングルモード光ファイバとの正対（バット）接続部における接続損失のシミュレーション解析は、以下の評価モデルで行った。
【0090】
図９は、シングルモード接続部における接続損失のシミュレーション解析に用いるコア部１１ｃの始端Ａを含む光導波路１０ｃの評価モデルを示した模式断面図である。図９に示すように、光導波路１０ｃは、コア部１１ｃがクラッド部であるアンダークラッド部２１ｃとオーバークラッド部２２ｃとで被覆された、直線領域Ｌａに相当する箇所の光導波である。
【0091】
評価モデルにおける構造は以下のとおりである。
・光導波路１０ｃ
・・コア部１１ｃ（始端Ａ側）
コア幅Ｗａ ２．１μｍ
コア高さＨａ ２．１μｍ
屈折率 １．５３
長さ ３０００μｍ
・・クラッド部：アンダークラッド部２１ｃ
厚さ １５μｍ
長さ ３０００μｍ
屈折率 １．５１８
・・クラッド部：オーバークラッド部２２ｃ
厚さ １５μｍ
長さ ３０００μｍ
屈折率 １．５１８
・光導波路１０ｃ
・・コア部１１ｃ（始端Ａ側）
コア幅Ｗａ ２．１μｍ
コア高さＨａ ２．１μｍ
屈折率 １．５３
長さ ３０００μｍ
・・クラッド部：アンダークラッド部２１ｃ
厚さ １５μｍ
長さ ３０００μｍ
屈折率 １．５１８
・・クラッド部：オーバークラッド部２２ｃ
厚さ １５μｍ
長さ ３０００μｍ
屈折率 １．５１８
【0092】
・シングルモード光ファイバ
コア径 ８．２μｍ
コア屈折率 １．４６９８
クラッド屈折率 １．４６５６
コア径 ８．２μｍ
コア屈折率 １．４６９８
クラッド屈折率 １．４６５６
【0093】
以上のアディアバティック接続部の接続損失、ピッチ変換領域での光損失及びシングルモード接続部の接続損失のシミュレーション解析の結果、アディアバティック接続部の接続損失はＴＥモードが０．２７ｄＢであり、ＴＭモードが０．５６ｄＢであった。ピッチ変換領域の光損失はＴＥモードが０．０４ｄＢであり、ＴＭモードが０．０４ｄＢであった。シングルモード接続部の接続損失はＴＥモードが０．４４ｄＢであり、ＴＭモードが０．４４ｄＢであった。すなわち、これらの合計である、アディアバティック接続部からシングルモード接続部までの光損失がＴＥモードが０．７５ｄＢであり、ＴＭモードが１．０４ｄＢである光導波路が得られる。
【符号の説明】
【0094】
１，１１ａ，１１ｂ コア部
２ クラッド部
２１ａ，２１ｂ アンダークラッド部
２２ａ，２２ｂ オーバークラッド部
１０，１０ａ，１０ｂ 光導波路
３０ シリコン光導波路
３１ コア部
３２ クラッド部
４０ 接着剤
５０ バリア層
Ａ 始端
Ｓ 終端
Ｃ 曲線領域
Ｌａ 直線領域
Ｌｓ 直線領域
Ｘ１ 継ぎ目
Ｘ２ 変曲点
Ｘ３ 継ぎ目
２ クラッド部
２１ａ，２１ｂ アンダークラッド部
２２ａ，２２ｂ オーバークラッド部
１０，１０ａ，１０ｂ 光導波路
３０ シリコン光導波路
３１ コア部
３２ クラッド部
４０ 接着剤
５０ バリア層
Ａ 始端
Ｓ 終端
Ｃ 曲線領域
Ｌａ 直線領域
Ｌｓ 直線領域
Ｘ１ 継ぎ目
Ｘ２ 変曲点
Ｘ３ 継ぎ目
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】