知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
特開2024-146038光合波器、光合波部材、光源モジュール及び光学エンジン
(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】P2024146038
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】光合波器、光合波部材、光源モジュール及び光学エンジン
(51)【国際特許分類】
G02B 6/125 20060101AFI20241004BHJP
G02B 6/122 20060101ALI20241004BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20241004BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20241004BHJP
G02B 27/02 20060101ALI20241004BHJP
G02F 1/035 20060101ALN20241004BHJP
【ＦＩ】
G02B6/125 301
G02B6/122 311
G02B6/12 371
G02B6/42
G02B6/12 363
G02B6/12 301
G02B27/02 Z
G02F1/035
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023058707
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100163496
【弁理士】
【氏名又は名称】荒 則彦
(74)【代理人】
【識別番号】100114937
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 裕幸
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼木 靖博
(72)【発明者】
【氏名】原 裕貴
(72)【発明者】
【氏名】志村 淳
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
2H199
2K102
【Ｆターム（参考）】
2H137AA04
2H137AA17
2H137AB11
2H137BA46
2H137BA54
2H137BB02
2H137BB17
2H137BC02
2H137BC16
2H137BC51
2H137BC64
2H137CA34
2H137CA73
2H137CC01
2H137DA39
2H137EA04
2H137EA05
2H147AA04
2H147AB02
2H147AB04
2H147AB17
2H147AC01
2H147BA05
2H147BB02
2H147BE01
2H147BE13
2H147BE14
2H147CA08
2H147CA13
2H147CA18
2H147CA19
2H147CD02
2H147DA08
2H147EA05A
2H147EA13C
2H147EA15C
2H147FA02
2H147FC01
2H147GA19
2H199CA06
2H199CA29
2H199CA34
2H199CA42
2H199CA45
2H199CA70
2K102AA21
2K102BA02
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD08
2K102DC08
2K102DD05
2K102EA03
2K102EA17
2K102EB01
2K102EB29
(57)【要約】
【課題】ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続・集積可能であって、マルチモードを除去してシングルモードで出射可能とするＹ分岐型光合波器を提供することである。
【解決手段】本発明のＹ分岐型光合波器１０１は、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路５１－１、５１－２と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路５１－１、５１－２は、等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の下底部５０Ａに接続され、前記第１角度と前記第２角度の差が０．９°以上１４．８°以下である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のＹ分岐型光合波器１０１は、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路５１－１、５１－２と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路５１－１、５１－２は、等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の下底部５０Ａに接続され、前記第１角度と前記第２角度の差が０．９°以上１４．８°以下である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
波長の異なる複数の光を合波する光合波器であって、
前記複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路と、１本の出力側光導波路とが接続された光合波部を備え、
前記光合波部は平面視して、入力側から出力側に向かって第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、
前記複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路は、前記等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜して前記等脚台形の下底部に接続され、
前記第１角度と前記第２角度の差が０．９°以上１４．８°以下である、光合波器。
前記複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路と、１本の出力側光導波路とが接続された光合波部を備え、
前記光合波部は平面視して、入力側から出力側に向かって第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、
前記複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路は、前記等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜して前記等脚台形の下底部に接続され、
前記第１角度と前記第２角度の差が０．９°以上１４．８°以下である、光合波器。
【請求項2】
前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に対して対称に配置された４本以上の入力側光導波路を含み、前記対称軸を挟まずに隣接する２本の入力側光導波路は、一方に対して他方が前記第２角度で傾斜して前記等脚台形の下底部に接続されている、請求項１に記載の光合波器。
【請求項3】
前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に沿って延在して前記等脚台形の形状の下底部に接続される入力側光導波路を含む、請求項１に記載の光合波器。
【請求項4】
前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に沿って延在して前記等脚台形の形状の下底部に接続される入力側光導波路を含む、請求項２に記載の光合波器。
【請求項5】
前記複数本の入力側光導波路が２本であり、前記光合波部の長さが６μｍ以上、３０３μｍ以下である、請求項１に記載の光合波器。
【請求項6】
前記複数本の入力側光導波路が４本であり、前記光合波部の長さが１６μｍ以上、２３８μｍ以下である、請求項２に記載の光合波器。
【請求項7】
前記複数本の入力側光導波路が３本であり、前記光合波部の長さが９μｍ以上、４９０μｍ以下である、請求項３に記載の光合波器。
【請求項8】
ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、
前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、
請求項１～７のいずれか一項に記載の光合波器が光合波機能層に形成されている、光合波部材。
前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、
請求項１～７のいずれか一項に記載の光合波器が光合波機能層に形成されている、光合波部材。
【請求項9】
請求項８に記載の光合波部材と、前記光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える、光源モジュール。
【請求項10】
請求項８に記載の光合波部材と、前記光合波部材に接続され、複数のレーザー光源から出射された複数の光を前記光合波部材に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波部材。
【請求項11】
請求項１０に記載の光変調機能付き光合波部材と、前記光変調機能付き光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える、光源モジュール。
【請求項12】
請求項９に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
【請求項13】
請求項１１に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光合波器、光合波部材、光源モジュール及び光学エンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
現在、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）やＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）等のｘＲ技術において眼鏡型端末が検討されている。特に近年では、二次元的に走査された光をユーザの網膜に結像することで、使用者に画像を視認させる網膜走査ディスプレイが注目されている。網膜走査ディスプレイにおいては、一般的に、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色に対応するＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）などの光源から出射される３色の可視光が、１つの光軸上に合波される。合波された３色の可視光は画像表示部に伝送される。画像表示部は伝送された光を二次元的に走査して、使用者の瞳孔に入射する。この入射光が使用者の網膜上に結像することで、使用者は画像を視認する。この場合、網膜が画像を表示するスクリーンである。
【0003】
例えば、特許文献１では、マッハツェンダー型光変調器を用いた網膜投影型ディスプレイの構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６７２８５９６号公報
【特許文献2】特許第６７８７３９７号公報
【特許文献3】特許第６５７２３７７号公報
【特許文献4】特開２０１２－４８０７１号公報
【特許文献5】特開２０２０－２７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示されている網膜投影型ディスプレイでは、出射部において複数の光導波路が近接されているが、合波はされていないため、波長毎の光軸が異なり、出射光の制御が複雑となる。
【0006】
また、可視光変調器と接続可能あるいは集積可能で、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器が求められているが、現状では全く検討されていない。
【0007】
しかし、特許文献１では、出射部においては近接されているだけで合波はされていない。そのため波長毎の光軸が異なるため出射光の制御が複雑となる。
【0008】
また、特許文献２には、ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光の変調器が開示されている。ニオブ酸リチウム膜を用いた可視光変調器と接続可能あるいは集積可能なＲＧＢ光合波器が求められているが、未だ検討されていない。
【0009】
可視光の合波については、一般的には方向性結合器が検討されている（例えば、特許文献３参照）。これらはガラス系材料で構成されており安定性に優れているが、Δｎ（コアとクアッドの屈折率差）の大きなニオブ酸リチウム基板を用いる場合、結合長が長くなり小型化ができない。
【0010】
特許文献４や特許文献５では、ＭＭＩ（マルチモード干渉計）を用いたＲＧＢ合波器の構成が開示されているが、いずれもガラス系の材料であり、ニオブ酸リチウム膜を用いた構成については全く開示されていない。
【0011】
光合波器から出射されるＲＧＢの光はシングルモードで出射されるのが望ましい。また、シングルモードの光は光の伝搬の際にモード分散を起こさないため、マルチモードの光に比べて光の伝搬損失が小さく、伝搬速度が速いため望ましい。しかしながら、マルチモードを除去してシングルモードで出射可能とする光合波器であって、眼鏡型端末等に搭載可能な小型の光合波器について具体的な提案はない。
【0012】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、マルチモードを除去してシングルモードで出射可能とする光合波器、光合波部材、光源モジュール及び光学エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
【0014】
本発明の態様１は、波長の異なる複数の光を合波する光合波器であって、前記複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路と、１本の出力側光導波路とが接続された光合波部を備え、前記光合波部は平面視して、入力側から出力側に向かって第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、前記複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路は、前記等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、前記第１角度と異なる角度である第２角度で傾斜して前記等脚台形の下底部に接続され、前記第１角度と前記第２角度の差が０．９°以上１４．８°以下である、光合波器である。
【0015】
本発明の態様２は、態様１の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に対して対称に配置された４本以上の入力側光導波路を含み、前記対称軸を挟まずに隣接する２本の入力側光導波路は、一方に対して他方が前記第２角度で傾斜して前記等脚台形の下底部に接続されている。
【0016】
本発明の態様３は、態様１の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に沿って延在して前記等脚台形の形状の下底部に接続される入力側光導波路を含む。
【0017】
本発明の態様４は、態様２の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路は前記対称軸に沿って延在して前記等脚台形の形状の下底部に接続される入力側光導波路を含む。
【0018】
本発明の態様５は、態様１の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路が２本であり、前記光合波部の長さが６μｍ以上、３０３μｍ以下である。
【0019】
本発明の態様６は、態様１の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路が４本であり、前記光合波部の長さが１６μｍ以上、２３８μｍ以下である。
【0020】
本発明の態様７は、態様１の光合波器において、前記複数本の入力側光導波路が３本であり、前記光合波部の長さが９μｍ以上、４９０μｍ以下である。
【0021】
本発明の態様８は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、前記基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、態様１～７のいずれか一つのＹ分岐型光合波器が光合波機能層に形成されている、光合波部材である。
【0022】
本発明の態様９は、態様８の光合波部材と、前記光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える、光源モジュールである。
【0023】
本発明の態様１０は、態様８の光合波部材と、前記光合波部材に接続され、複数のレーザー光源から出射された複数の光を前記光合波部材に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波部材である。
【0024】
本発明の態様１１は、態様１０の光変調機能付き光合波部材と、前記光変調機能付き光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える、光源モジュールである。
【0025】
本発明の態様１２は、態様９の光源モジュールと、前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジンである。
【0026】
本発明の態様１３は、態様１１に記載の光源モジュールと、前記光源モジュールから出射された光を、画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、を備える光学エンジンである。
【発明の効果】
【0027】
本発明の光合波器によれば、ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、マルチモードを除去してシングルモードで出射可能とするＹ分岐型光合波器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施形態に係るＹ分岐型光合波器の一例を概念的に示す平面模式図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るＹ分岐型光合波器の他の例を概念的に示す平面模式図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るＹ分岐型光合波器のさらに他の例を概念的に示す平面模式図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る光合波部材（２入力型）の平面模式図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る光合波部材（４入力型）の平面模式図である。
【図7】本発明の一実施形態に係る光合波部材（３入力型）の平面模式図である。
【図9】本発明の一実施形態に係る光変調機能付き光合波部材の平面模式図である。
【図10】第１実施形態に係る光源モジュールの一例の平面模式図である。
【図11】第１実施形態に係る光源モジュールの他の例の平面模式図である。
【図12】第１実施形態に係る光源モジュールのさらに他の例の平面模式図である。
【図13】第２実施形態に係る光源モジュールの平面模式図である。
【図14】本実施形態に係る光学エンジンを説明するための概念図である。
【図15】シミュレーションで用いたＹ分岐型光合波器のモデルを示す平面模式図である。
【図16】シミュレーションで用いたＹ分岐型光合波器のモデルを示す平面模式図である。
【図17】シミュレーションで用いたＹ分岐型光合波器のモデルを示す平面模式図である。
【図18】シミュレーションで用いたＹ分岐型光合波器のモデルを示す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、実施形態について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【0030】
〔Ｙ分岐型光合波器〕
図１は、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器の一例を概念的に示す平面模式図である。
図１に示すＹ分岐型光合波器１０１は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路５１－１、５１－２と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路５１－１、５１－２は、等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の下底部５０Ａに接続されている。光合波部５０の等脚台形は、出力側光導波路５２の延在方向に延びる対称軸ＡＸに対して対称である。
Ｙ分岐型光合波器１０１は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
図１は、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器の一例を概念的に示す平面模式図である。
図１に示すＹ分岐型光合波器１０１は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路５１－１、５１－２と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路のうちの少なくとも２本の入力側光導波路５１－１、５１－２は、等脚台形の対称軸に対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の下底部５０Ａに接続されている。光合波部５０の等脚台形は、出力側光導波路５２の延在方向に延びる対称軸ＡＸに対して対称である。
Ｙ分岐型光合波器１０１は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
【0031】
図１に示すＹ分岐型光合波器１０１は、光合波部５０が入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、かつ、第１角度α及び第２角度θが異なる角度を有する構成を有することによって、高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0032】
複数本の入力側光導波路は２本であり、光合波部５０の長さは高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波できる長さであり、例えば、６μｍ以上、３０３μｍ以下である。
【0033】
第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である。第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である構成とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0034】
図２は、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器の他の例を概念的に示す平面模式図である。
図２に示すＹ分岐型光合波器１０２は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路は４本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４である。４本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４のうち、等脚台形の対称軸ＡＸを挟んで隣接する２本の入力側光導波路１５１－２、１５１－３は、対称軸ＡＸに対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。また、隣接する２本の入力側光導波路１５１－２、１５１－３以外の残りの入力側光導波路１５１－１、１５１－４は、対称軸ＡＸに対して対称に同数配置し、隣接する入力側光導波路に対して第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。対称軸を挟まずに隣接する２本の入力側光導波路１５１－１及び１５１－２、あるいは、２本の入力側光導波路１５１－３及び１５１－４は、一方に対して他方が第２角度θで傾斜して前記等脚台形の下底部に接続されている。
図２に示すＹ分岐型光合波器１０２は、複数本の入力側光導波路は４本以上の偶数本の入力側光導波路であってもよい。
Ｙ分岐型光合波器１０２は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
図２に示すＹ分岐型光合波器１０２は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路は４本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４である。４本の入力側光導波路１５１－１、１５１－２、１５１－３、１５１－４のうち、等脚台形の対称軸ＡＸを挟んで隣接する２本の入力側光導波路１５１－２、１５１－３は、対称軸ＡＸに対して対称に配置され、第１角度αと異なる角度である第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。また、隣接する２本の入力側光導波路１５１－２、１５１－３以外の残りの入力側光導波路１５１－１、１５１－４は、対称軸ＡＸに対して対称に同数配置し、隣接する入力側光導波路に対して第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。対称軸を挟まずに隣接する２本の入力側光導波路１５１－１及び１５１－２、あるいは、２本の入力側光導波路１５１－３及び１５１－４は、一方に対して他方が第２角度θで傾斜して前記等脚台形の下底部に接続されている。
図２に示すＹ分岐型光合波器１０２は、複数本の入力側光導波路は４本以上の偶数本の入力側光導波路であってもよい。
Ｙ分岐型光合波器１０２は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
【0035】
図２に示すＹ分岐型光合波器１０２は、光合波部５０が入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、かつ、第１角度α及び第２角度θが異なる角度を有する構成を有することによって、高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0036】
複数本の入力側光導波路は４本であり、光合波部５０の長さは高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波できる長さであり、例えば、１６μｍ以上、２３８μｍ以下である。
【0037】
第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である。第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である構成とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0038】
図３は、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器のさらに他の例を概念的に示す平面模式図である。
図３に示すＹ分岐型光合波器１０３は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路は３本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３であり、３本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３のうち、１本の入力側光導波路２５１－２は、対称軸ＡＸに沿って延在するように等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されており、１本の入力側光導波路２５１－２以外の残りの入力側光導波路２５１－１、２５１－３は、１本の入力側光導波路２５１－２に対して対称に同数配置し、隣接する入力側光導波路に対して第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。
図３に示すＹ分岐型光合波器１０３は、複数本の入力側光導波路は３本以上の奇数本の入力側光導波路であってもよい。
Ｙ分岐型光合波器１０３は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
図３に示すＹ分岐型光合波器１０３は、波長の異なる複数の光を合波するＹ分岐型光合波器であって、複数の光がそれぞれ伝搬する複数本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３と、１本の出力側光導波路５２とが接続された光合波部５０を備え、光合波部５０は平面視して、入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度でテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、複数本の入力側光導波路は３本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３であり、３本の入力側光導波路２５１－１、２５１－２、２５１－３のうち、１本の入力側光導波路２５１－２は、対称軸ＡＸに沿って延在するように等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されており、１本の入力側光導波路２５１－２以外の残りの入力側光導波路２５１－１、２５１－３は、１本の入力側光導波路２５１－２に対して対称に同数配置し、隣接する入力側光導波路に対して第２角度θで傾斜して等脚台形の形状の下底部５０Ａに接続されている。
図３に示すＹ分岐型光合波器１０３は、複数本の入力側光導波路は３本以上の奇数本の入力側光導波路であってもよい。
Ｙ分岐型光合波器１０３は、可視光を合波する光合波器であってもよい。
【0039】
図３に示すＹ分岐型光合波器１０３は、光合波部５０が入力側から出力側に向かって（光の進行方向に）第１角度αでテーパ状に幅が狭まる等脚台形の形状を有し、かつ、第１角度α及び第２角度θが異なる角度を有する構成を有することによって、高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0040】
複数本の入力側光導波路は３本であり、光合波部５０の長さは高次モードが抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波できる長さであり、例えば、９μｍ以上、４９０μｍである。
【0041】
第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である。第１角度αと第２角度θの差が０．９°以上１４．８°以下である構成とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
また、光合波部５０の下底部５０Ａの幅方向端５０Ａａと、複数本の入力側光導波路のうち、幅方向端５０Ａａに最も近くに配置する入力側光導波路２１－１との距離ｄ０が２μｍ以下であることが好ましい。距離ｄ０が２μｍ以下とすることによって、高次モードがさらに抑制され、低損失で波長の異なる複数の光を合波することができる。
【0042】
〔光合波部材〕
本発明の実施形態に係る光合波部材は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器が光合波機能層に形成されている。
本発明の実施形態に係る光合波部材は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、本発明の実施形態に係るＹ分岐型光合波器が光合波機能層に形成されている。
【0043】
図４は、図１に示したＹ分岐型光合波器１０１がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波部材１０１Ｍの平面模式図であり、図５は光合波部材１０１ＭのＹＺ面（図４のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図である。
図４及び図５において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面１０１Ａに対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
図４及び図５において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面１０１Ａに対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
【0044】
図４に示す光合波部材１０１Ｍは、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、Ｙ分岐型光合波器１０１が光合波機能層２０に形成されている。
【0045】
光合波部材１０１Ｍにおいて、導波路コア膜と導波路クラッド膜の屈折率差をΔｎとした際に、導波路コア膜をニオブ酸リチウムとするとガラスなどの材料に比べΔｎを大きな値に設計でき、光導波路の曲率半径を小さくすることができ、設計の自由度の向上と小型化を両立できる。
【0046】
図４に示す光合波部材１０１Ｍにおいて、第１側面１０１Ａに設けられた２個の光入射口（第１光入射口２１－１ｉ、第２光入射口２１－２ｉ）のそれぞれに接続する第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２を備え、また、第１側面１０１Ａに対向する第３側面１０１Ｃに設けられた１個の光出射口２２ｏに接続する光出力側光導波路２２を備える。光出射口２２ｏは、第１側面１０１Ａに対して直交する面である第２側面１０１Ｂ又は第４側面１０１Ｃに備える構成としてもよい。
第１光入力側光導波路２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路５１－１に接続されており、また、第２光入力側光導波路２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路５１－２に接続されている。光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
第１光入力側光導波路２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路５１－１に接続されており、また、第２光入力側光導波路２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路５１－２に接続されている。光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
【0047】
光合波機能層２０は、上記光入射口、上記光出射口、上記光合波部、及び、上記光導波路が形成されたニオブ酸リチウム膜からなる導波路コア膜２４と、これらを被覆するように導波路コア膜２４上に形成される導波路クラッド（バッファ）膜２５とからなる。以下、符号２４をニオブ酸リチウム膜について用いることもある。
【0048】
基板１０としては例えば、サファイア基板、Ｓｉ基板、熱酸化シリコン基板などを挙げることができる。
光合波機能層２０がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜からなるので、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
光合波機能層２０がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）膜からなるので、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、単結晶ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板として、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されないが、例えば、ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。
【0049】
ニオブ酸リチウム膜は例えば、ｃ軸配向したニオブ酸リチウム膜である。ニオブ酸リチウム膜は例えば、基板１０上にエピタキシャル成長したエピタキシャル膜である。エピタキシャル膜は、下地の基板によって結晶方位が揃えられた単結晶の膜のことである。エピタキシャル膜は、ｚ方向およびｘｙ面内方向に単一の結晶方位をもった膜であり、結晶がｘ軸、ｙ軸及びｚ軸方向にともに揃って配向しているものである。基板１０上に形成されている膜がエピタキシャル膜かどうかは、例えば、２θ－θＸ線回折における配向位置でのピーク強度と極点の確認を行うことで証明することができる。
【0050】
具体的には、２θ－θＸ線回折による測定を行ったとき、目的とする面以外の全てのピーク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。例えば、ニオブ酸リチウム膜がｃ軸配向エピタキシャル膜である場合には、（００Ｌ）面以外のピーク強度が、（００Ｌ）面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。ここで、（００Ｌ）は、（００１）や（００２）などの等価な面を総称する表示である。
【0051】
また、前述の配向位置でのピーク強度の確認の条件においては、一方向における配向性を示しているのみである。よって、前述の条件を得たとしても、面内において結晶配向がそろっていない場合には、特定角度位置でＸ線の強度が高まることはなく、極点は見られない。例えば、ニオブ酸リチウム膜がニオブ酸リチウム膜の場合、ＬｉＮｂＯ３は三方晶系の結晶構造であるため、単結晶におけるＬｉＮｂＯ３（０１４）の極点は３つとなる。ニオブ酸リチウムの場合、ｃ軸を中心に１８０°回転させた結晶が対称的に結合した、いわゆる双晶の状態にてエピタキシャル成長することが知られている。この場合、３つの極点が対称的に２つ結合した状態になるため、極点は６つとなる。また、（１００）面のシリコン単結晶基板上にニオブ酸リチウム膜を形成した場合は、基板が４回対称となっているため、４ｘ３＝１２個の極点が観測される。なお、本開示では、双晶の状態にてエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜もエピタキシャル膜に含める。
【0052】
ニオブ酸リチウムの組成は、ＬｉｘＮｂＡｙＯｚである。Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏ以外の元素である。ｘは、０．５以上１．２以下であり、好ましくは０．９以上１．０５以下である。ｙは、０以上０．５以下である。ｚは１．５以上４．０以下であり、好ましくは２．５以上３．５以下である。Ａの元素は、例えば、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅであり、これらの元素を２種類以上の組み合わせても良い。
さらにニオブ酸リチウム膜としては、基板上に貼り合わせされたニオブ酸リチウム単結晶薄膜であってもよい。
さらにニオブ酸リチウム膜としては、基板上に貼り合わせされたニオブ酸リチウム単結晶薄膜であってもよい。
【0053】
ニオブ酸リチウム膜の膜厚は例えば、２μｍ以下である。ニオブ酸リチウム膜の膜厚とは、リッジ以外の部分の膜厚のことである。ニオブ酸リチウム膜の膜厚は使用する波長やリッジ形状などに応じて適宜最適設計を行えばよい。
【0054】
導波路は、ニオブ酸リチウム膜２４の第１面２４Ａから突出するリッジである。第１面２４Ａは、ニオブ酸リチウム膜２４のリッジ以外の部分（スラブ層）における上面である。
図４に示すように、光導波路２１－１及び光導波路２１－２の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。入力側光導波路５１－１、５１－２及び出力側光導波路５２についても同様である。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジの高さ（第１面２４Ａからの突出高さＨａ）は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。その他の光導波路も同様である。
図４に示すように、光導波路２１－１及び光導波路２１－２の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。入力側光導波路５１－１、５１－２及び出力側光導波路５２についても同様である。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジの高さ（第１面２４Ａからの突出高さＨａ）は、例えば、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。その他の光導波路も同様である。
【0055】
光導波路２１－１、光導波路２１－２、入力側光導波路５１－１、５１－２及び出力側光導波路５２のサイズをレーザー光の波長程度とすることによってシングルモードで伝搬することができる。
【0056】
図６は、図２に示したＹ分岐型光合波器１０２がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波部材１０２Ｍの平面模式図である。光合波部材１０２ＭのＹＺ面（図４のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図も入力側光導波路の数以外は図５と同様なので省略するが、以下では同じ構成要素については図５で示した符号を用いて説明する。
【0057】
図６に示す光合波部材１０２Ｍは、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、Ｙ分岐型光合波器１０２が光合波機能層２０に形成されている。
【0058】
図６に示す光合波部材１０２Ｍにおいて、第１側面１０１Ａに設けられた４個の光入射口（第１光入射口１２１－１ｉ、第２光入射口１２１－２ｉ、第３光入射口１２１－３ｉ、第４光入射口１２１－４ｉ）のそれぞれに接続する第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２、第３光入力側光導波路１２１－３、第４光入力側光導波路１２１－４を備え、また、第１側面１０１Ａに対向する第３側面１０１Ｃに設けられた１個の光出射口２２ｏに接続する光出力側光導波路２２を備える。
第１光入力側光導波路１２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－１に接続されており、第２光入力側光導波路１２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－２に接続されており、第３光入力側光導波路１２１－３は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－３に接続されており、第４光入力側光導波路１２１－４は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－４に接続されている。また、光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
第１光入力側光導波路１２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－１に接続されており、第２光入力側光導波路１２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－２に接続されており、第３光入力側光導波路１２１－３は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－３に接続されており、第４光入力側光導波路１２１－４は光合波部５０に接続する入力側光導波路１５１－４に接続されている。また、光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
【0059】
図７は、図３に示したＹ分岐型光合波器１０３がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波部材１０３Ｍの平面模式図であり、図８は光合波部材１０３ＭのＹＺ面（図７のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図である。
【0060】
図７に示す光合波部材１０３Ｍは、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、Ｙ分岐型光合波器１０３が光合波機能層２０に形成されている。
【0061】
図７に示す光合波部材１０３Ｍにおいて、第１側面１０３Ａに設けられた３個の光入射口（第１光入射口２２１－１ｉ、第２光入射口２２１－２ｉ、第３光入射口２２１－３ｉ）のそれぞれに接続する第１光入力側光導波路２２１－１、第２光入力側光導波路２２１－２、第３光入力側光導波路２２１－３、を備え、また、第１側面１０３Ａに対向する第３側面１０３Ｃに設けられた１個の光出射口２２ｏに接続する光出力側光導波路２２を備える。
第１光入力側光導波路２２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－１に接続されており、第２光入力側光導波路２２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－２に接続されており、第３光入力側光導波路２２１－３は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－３に接続されている。また、光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
第１光入力側光導波路２２１－１は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－１に接続されており、第２光入力側光導波路２２１－２は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－２に接続されており、第３光入力側光導波路２２１－３は光合波部５０に接続する入力側光導波路２５１－３に接続されている。また、光出力側光導波路２２は光合波部５０に接続する光出力側光導波路５２に接続されている。
【0062】
〔光変調機能付き光合波部材〕
本発明の一実施形態に係る光変調機能付き光合波部材は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係るＹ分岐型光合波器と、そのＹ分岐型光合波器に接続され、複数のレーザー光源から出射された複数の光をＹ分岐型光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器とが集積して光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
本発明の一実施形態に係る光変調機能付き光合波部材は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、基板の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層と、を備え、上記実施形態に係るＹ分岐型光合波器と、そのＹ分岐型光合波器に接続され、複数のレーザー光源から出射された複数の光をＹ分岐型光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器とが集積して光合波機能層に形成されている。以下に説明する構成要素について、上記実施形態と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0063】
図９は、光変調機能付き光合波部材の平面模式図である。
図９に示す光変調機能付き光合波部材４００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図８参照）と、基板１０の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層２０とを備える。
図９に示す光変調機能付き光合波部材４００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図８参照）と、基板１０の主面に形成された、ニオブ酸リチウム膜からなる光合波機能層２０とを備える。
【0064】
光変調機能付き光合波部材４００は、上記実施形態に係る光合波部材１０３Ｍ（図７参照）と、マッハツェンダー型光変調器４０とを有する。
マッハツェンダー型光変調器４０は３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を備えているが、Ｙ分岐型光合波器５０の入力ポートの数に合わせて、２個又は４個以上を備えることができる。
なお、光変調機能付き光合波部材４００は光合波部材としては図７に示した光合波部材１０３Ｍを用いる構成であるが、光合波部材１０３Ｍに替えて、光合波部材１０１Ｍ（図４参照）や光合波部材１０２Ｍ（図６参照）などの他の光合波部材を用いる構成にすることができる。
マッハツェンダー型光変調器４０は３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を備えているが、Ｙ分岐型光合波器５０の入力ポートの数に合わせて、２個又は４個以上を備えることができる。
なお、光変調機能付き光合波部材４００は光合波部材としては図７に示した光合波部材１０３Ｍを用いる構成であるが、光合波部材１０３Ｍに替えて、光合波部材１０１Ｍ（図４参照）や光合波部材１０２Ｍ（図６参照）などの他の光合波部材を用いる構成にすることができる。
【0065】
マッハツェンダー型光変調器４０としては公知のマッハツェンダー型光変調器あるいは光導波路を用いることができ、波長と位相のそろった光ビームを２本の対（ペア）となるビームに分割（分波）し、それぞれに異なる位相を与えてから合流（合波）する。位相差の違いによって、合波した光ビームの強度が変わる。
【0066】
図９に示すマッハツェンダー型光導波路４０（４０－１、４０－２、４０－３）はそれぞれ、第１光導波路４１と第２光導波路４２と入力路４３と出力路４４と分岐部４５と結合部４６とを有する。
マッハツェンダー型光導波路４０－１の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第１光入力側光導波路２５１－１に接続されている第１光入力側光導波路２２１－１に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－２の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第２光入力側光導波路２５１－２に接続されている第１光入力側光導波路２２１－２に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－３の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第２光入力側光導波路２５１－３に接続されている第１光入力側光導波路２２１－３に繋がっている。
図９に示す第１光導波路４１及び第２光導波路４２は分岐部４５の近傍及び結合部４６の近傍以外は、ｘ方向に直線状に延びる構成であるが、このような構成に限定されない。図９に示す第１光導波路４１と第２光導波路４２の長さは、略同一である。分岐部４５は、入力路４３と第１光導波路４１及び第２光導波路４２との間にある。入力路４３は、分岐部４５を介して、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と繋がる。結合部４６は、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と出力路４４との間にある。第１光導波路４１と第２光導波路４２とは、結合部４６を介して、出力路４４と繋がる。
マッハツェンダー型光導波路４０－１の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第１光入力側光導波路２５１－１に接続されている第１光入力側光導波路２２１－１に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－２の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第２光入力側光導波路２５１－２に接続されている第１光入力側光導波路２２１－２に繋がっている。また、マッハツェンダー型光導波路４０－３の第１出力路４４はＹ分岐型光合波器５０の第２光入力側光導波路２５１－３に接続されている第１光入力側光導波路２２１－３に繋がっている。
図９に示す第１光導波路４１及び第２光導波路４２は分岐部４５の近傍及び結合部４６の近傍以外は、ｘ方向に直線状に延びる構成であるが、このような構成に限定されない。図９に示す第１光導波路４１と第２光導波路４２の長さは、略同一である。分岐部４５は、入力路４３と第１光導波路４１及び第２光導波路４２との間にある。入力路４３は、分岐部４５を介して、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と繋がる。結合部４６は、第１光導波路４１及び第２光導波路４２と出力路４４との間にある。第１光導波路４１と第２光導波路４２とは、結合部４６を介して、出力路４４と繋がる。
【0067】
電極２５，２６は、各マッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３（以下、単に「各マッハツェンダー型光導波路４０」ということがある。）に変調電圧を印加する電極である。電極２５は、第１電極の一例であり、電極２６は、第２電極の一例である。電極２５の一端は電源１３１に接続され、他端は終端抵抗１３２に接続されている。電極２６の一端は電源１３１に接続され、他端は終端抵抗１３２に接続されている。電源１３１は、変調電圧を各マッハツェンダー型光導波路４０に印加する駆動回路の一部である。電極２５，２６は図の簡略化のために、マッハツェンダー型光導波路４０－３の部分にのみ描いている。
【0068】
電極２７、２８は、各マッハツェンダー型光導波路４０に直流バイアス電圧を印加する電極である。電極２７の一端及び電極２８の一端は電源１３３に接続されている。電源１３３は、直流バイアス電圧を各マッハツェンダー型光導波路４０に印加する直流バイアス印加回路の一部である。
電極２５，２６に直流バイアス電圧を重畳する場合は、電極２７、２８を設けなくてもよい。また電極２５，２６、２７、２８の周囲に接地電極を設けてもよい。
電極２５，２６に直流バイアス電圧を重畳する場合は、電極２７、２８を設けなくてもよい。また電極２５，２６、２７、２８の周囲に接地電極を設けてもよい。
【0069】
〔光源モジュール（第１実施形態）〕
本発明の第１実施形態に係る光源モジュールは、上記実施形態に係る光合波部材と、光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える。
図１０は、第１実施形態に係る光源モジュールの平面模式図である。図１０では、図４に示した光合波部材１０１Ｍを備える光源モジュールの例を示す。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
本発明の第１実施形態に係る光源モジュールは、上記実施形態に係る光合波部材と、光合波部材で合波する光を出射する複数のレーザー光源とを備える。
図１０は、第１実施形態に係る光源モジュールの平面模式図である。図１０では、図４に示した光合波部材１０１Ｍを備える光源モジュールの例を示す。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
【0070】
図１０に示す光源モジュール１００１は、Ｙ分岐型光合波器５０を備える光合波部材１０１Ｍと、光合波部材１０１Ｍで合波する光を出射する２個のレーザー光源３０（３０－１、３０－２）とを備える。光合波部材１０１Ｍはニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図５参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図５参照）とを備え、側面１０１Ａを有する。
図１０に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
図１０に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【0071】
レーザー光源３０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。赤色光は、ピーク波長が６００ｎｍ～８３０ｎｍである光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ～６００ｎｍである光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が３８０ｎｍ～５００ｎｍである光が使用可能である。
光源モジュール１００１において、レーザー光源３０－１、３０－２をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれか２つとする。ＬＤ３０－１、３０－２は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
光源モジュール１００１において、レーザー光源３０－１、３０－２をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれか２つとする。ＬＤ３０－１、３０－２は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
【0072】
光源モジュール１００１では、レーザー光源の個数が２個の場合を例示したが、複数であれば２個に限定されず、３個以上であってよい。複数のレーザー光源は発光する光の波長がすべて異なるものでもよいし、また、発光する光の波長が同じレーザー光源があっても構わない。また、発光する光は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）以外の光も使用可能であり、図面を用いて説明した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の搭載順についても、この順である必要性はなく適宜変更可能である。
【0073】
ＬＤ３０は、ベアチップでサブキャリア１２０に実装可能である。サブキャリア１２０は、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、シリコン（Ｓｉ）等で構成されている。
【0074】
サブキャリア１２０は、金属接合層を介して基板１０と直接接合された構成とすることができる。この構成によって、空間結合やファイバ結合をしないことによりさらに小型化が可能となる。
サブキャリア１２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成とすることにより、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各光レーザーの光軸が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３のそれぞれ軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
サブキャリア１２０と基板１０とを金属接合層を介して接合する構成とすることにより、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各光レーザーの光軸が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２、第３光入力側光導波路２１－３のそれぞれ軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
【0075】
光源モジュール１００１において、Ｙ分岐型光合波器５０の２個の光入力側光導波路５１－１、５１－２にそれぞれ接続する第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２は各ＬＤ３０（３０－１、３０－２）の出射口と対向し、各ＬＤ３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２に入射可能に位置決めされている。第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２のそれぞれ軸線は、各ＬＤ３０の出射口から出射されるレーザー光の光軸と略重なっている。このような構成及び配置によって、ＬＤ３０－１、３０－２から発せられる青色光、緑色光、赤色光等の光は、Ｙ分岐型光合波器５０の２個の第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２に入射可能である。
【0076】
光源モジュール１００１において、ＬＤ３０の光出射面３１と光合波部材１０１Ｍの光入射面（側面）１０１Ａとは、所定の間隔で配置されている。光入射面１０１Ａは光出射面３１と対向しており、ｘ方向において光出射面３１と光入射面１０１Ａとの間には隙間Ｓがある。光源モジュール１００１は空気中に露出されているので、隙間Ｓには空気が満ちている。隙間Ｓが同じガス（空気）で充填された状態となるため、ＬＤ３０から出射された各色光を所定の結合効率を満たした状態で入射路に入射させることが容易である。光源モジュール１００１がＡＲグラス、ＶＲグラスに用いられる場合、ＡＲグラス、ＶＲグラスで求められる光量等をふまえると、隙間（間隔）Ｓのｘ方向の大きさは、例えば０μｍより大きく、５μｍ以下である。
【0077】
【0078】
図１１に示す光源モジュール１００２は、Ｙ分岐型光合波器５０を備える光合波部材１０２Ｍと、光合波部材１０２Ｍで合波する光を出射する４個のレーザー光源１３０（１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４）とを備える。光合波部材１０２Ｍはニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図５参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図５参照）とを備える。
図１１に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
図１１に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
【0079】
レーザー光源１３０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。
光源モジュール１００２において、レーザー光源１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれか４つとする。ＬＤ１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
光源モジュール１００２において、レーザー光源１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれか４つとする。ＬＤ１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
【0080】
光源モジュール１００２において、Ｙ分岐型光合波器５０の４個の光入力側光導波路５１－１、５１－２にそれぞれ接続する第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２、第３光入力側光導波路１２１－３、第４光入力側光導波路１２１－４は各ＬＤ１３０（１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４）の出射口と対向し、各ＬＤ１３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２、第３光入力側光導波路１２１－３、第４光入力側光導波路１２１－４に入射可能に位置決めされている。第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２、第３光入力側光導波路１２１－３、第４光入力側光導波路１２１－４のそれぞれ軸線は、各ＬＤ１３０の出射口から出射されるレーザー光の光軸と略重なっている。このような構成及び配置によって、ＬＤ１３０－１、１３０－２、１３０－３、１３０－４から発せられる青色光、緑色光、赤色光等の光は、Ｙ分岐型光合波器５０の４個の第１光入力側光導波路１２１－１、第２光入力側光導波路１２１－２、第３光入力側光導波路１２１－３、第４光入力側光導波路１２１－４に入射可能である。
【0081】
【0082】
図１２に示す光源モジュール１００３は、Ｙ分岐型光合波器５０を備える光合波部材１０３Ｍと、光合波部材１０３Ｍで合波する光を出射する３個のレーザー光源２３０（２３０－１、２３０－２、２３０－３）とを備える。光合波部材１０３Ｍはニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図７参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図７参照）とを備える。
図１２に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
図１２に示した構成要素について、上記と同様な機能を有する構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。この場合、光源モジュールは可視光の光源モジュールである。
【0083】
レーザー光源２３０としては、各種レーザー素子が使用可能である。例えば、市販の赤色光、緑色光、青色光等のレーザーダイオード（ＬＤ）が使用可能である。
光源モジュール１００３において、レーザー光源２３０－１、２３０－２、２３０－３をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれかとする。ＬＤ２３０－１、２３０－２、２３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
光源モジュール１００３において、レーザー光源２３０－１、２３０－２、２３０－３をそれぞれ例えば、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤのいずれかとする。ＬＤ２３０－１、２３０－２、２３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
【0084】
光源モジュール１００３において、Ｙ分岐型光合波器５０の３個の光入力側光導波路５１－１、５１－２にそれぞれ接続する第１光入力側光導波路２２１－１、第２光入力側光導波路２２１－２、第３光入力側光導波路２２１－３は各ＬＤ２３０（２３０－１、２３０－２、２３０－３）の出射口と対向し、各ＬＤ２３０の出射面から出射された光が第１光入力側光導波路２２１－１、第２光入力側光導波路２２１－２、第３光入力側光導波路２２１－３に入射可能に位置決めされている。第１光入力側光導波路２２１－１、第２光入力側光導波路２２１－２、第３光入力側光導波路２２１－３のそれぞれ軸線は、各ＬＤ２３０の出射口から出射されるレーザー光の光軸と略重なっている。このような構成及び配置によって、ＬＤ２３０－１、２３０－２、２３０－３から発せられる青色光、緑色光、赤色光等の光は、Ｙ分岐型光合波器５０の４個の第１光入力側光導波路２２１－１、第２光入力側光導波路２２１－２、第３光入力側光導波路２２１－３に入射可能である。
【0085】
〔光源モジュール（第２実施形態）〕
図１３は、第２実施形態に係る光源モジュールの平面模式図である。
図１３に示す光源モジュール２０００は、図９に示した光変調機能付き光合波部材４００と、光変調機能付き光合波部材４００で合波する光を出射する複数のレーザー光源２３０（２３０－１、２３０－２、２３０－３）とを備える。光合波部材４００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図８参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図８参照）とを備える。
図１３に示した構成要素について、上記と同様な機能を示す構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。
図１３は、第２実施形態に係る光源モジュールの平面模式図である。
図１３に示す光源モジュール２０００は、図９に示した光変調機能付き光合波部材４００と、光変調機能付き光合波部材４００で合波する光を出射する複数のレーザー光源２３０（２３０－１、２３０－２、２３０－３）とを備える。光合波部材４００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図８参照）と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０（図８参照）とを備える。
図１３に示した構成要素について、上記と同様な機能を示す構成要素については同じ符号を付してその説明を省略することがある。
レーザー光源は可視光のレーザー光源であってもよい。
【0086】
光源モジュール２０００は、レーザー光源２３０－１、２３０－２、２３０－３の数と同数の３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を有する。レーザー光源２３０－１、２３０－２、２３０－３とマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３とは、レーザー光源から出射された光が対応するマッハツェンダー型光導波路に入射するように位置決めされている。
【0087】
レーザー光源２３０－１、２３０－２、２３０－３が実装されたサブキャリア１２０と、光変調機能付き光合波部材４００を有する光合波機能層２０が形成された基板１０とを金属接合層を介して直接接合された構成とすることができる。この構成によって、空間結合やファイバ結合をしないことによりさらに小型化が可能となる。
また、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各光レーザーの光軸がマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３のそれぞれの入力路４３の軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
また、製造時にサブキャリア１２０と基板１０との相対位置を調整して、各光レーザーの光軸がマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３のそれぞれの入力路４３の軸線に合致するように、レーザー光の光軸位置のアライメントを行うことができる（アクティブアライメント）。
【0088】
光合波機能層２０のサイズは、例えば、１００ｍｍ２以下である。光合波機能層２０のサイズが１００ｍｍ２以下であれば、ＡＲグラスやＶＲグラス等のｘＲグラス用として適している。
【0089】
光合波機能層２０は、公知の方法で作製できる。例えばエピタキシャル成長、フォトリソグラフィ、エッチング、気相成長及びメタライズなどの半導体プロセスを用いて、光合波機能層２０は製造される。
【0090】
ＡＲグラスやＶＲグラス等のｘＲグラス用として本発明に係る光源モジュールを適用する場合、Ｙ分岐型光合波器を構成する光合波部の幅は例えば、１～１０００μｍ程度とすることが好ましく、また、その長さは例えば、１０～１００００μｍ程度とすることが好ましい。
【0091】
例えば、網膜投影型ディスプレイにおいて、所望の色で画像を表示するためには、光を表現するＲＧＢの３色の各々の強度を独立に高速に変調する必要がある。かかる変調をレーザー光源（電流変調）だけ行うと、それらの変調を制御するＩＣの負荷が大きくなってしまうが、マッハツェンダー型光変調器４０（光変調機能付き光合波部材４００）による変調（電圧変調）も併用することが可能となる。この場合は、粗調整を電流（レーザー光源）で行い、微調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行ってもよいし、また、粗調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行い、微調整を電流（レーザー光源）で行ってもよい。微調整を電圧で行う方が応答性がよいので、応答性を重視する場合には前者を採用し、微調整を電流で行う方が低い電流で済むため消費電力を抑制するため、消費電力の抑制を重視する場合には後者を採用することが好ましい。
【0092】
〔光学エンジン〕
本明細書において、光学エンジンとは、複数の光源と、複数の光源から出射された複数の光を１本の光にする合波部を含む光学系と、光学系から出射された光を画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、光走査ミラーを制御する制御素子とを含む装置である。
本明細書において、光学エンジンとは、複数の光源と、複数の光源から出射された複数の光を１本の光にする合波部を含む光学系と、光学系から出射された光を画像表示するように角度を変えて反射する光走査ミラーと、光走査ミラーを制御する制御素子とを含む装置である。
【0093】
図２０に、本実施形態に係る光学エンジン５００１を説明するための概念図に示す。図示したのは、光学エンジン５００１がメガネ１００００のフレーム１００１０に装備された状態を示すものである。符号Ｌは画像表示光である。
【0094】
光学エンジン５００１は、光源モジュール１００１と、光走査ミラー３００１とを有する。光学エンジン５００１が備える光源モジュール１００１としては、上述の実施形態に係る光源モジュールを用いる。光源モジュールは可視光の光源モジュールであってもよい。
光源モジュールとしては、光源モジュール１００１に替えて、光源モジュール１００２、光源モジュール１００３、又は、光源モジュール２０００その他の本発明に係る光源モジュールを用いることができる。
光源モジュールとしては、光源モジュール１００１に替えて、光源モジュール１００２、光源モジュール１００３、又は、光源モジュール２０００その他の本発明に係る光源モジュールを用いることができる。
【0095】
メガネフレームに取り付けられた光源モジュール１００１から照射されたレーザー光は光走査ミラーで反射、走査されて人の目の中に入り、網膜に直接画像（映像）が投影される。
【0096】
光走査ミラー３００１は例えば、ＭＥＭＳミラーである。２Ｄ画像を投影するためには、水平方向（Ｘ方向）および垂直方向（Ｙ方向）に角度を変えてレーザー光を反射するように振動する２軸ＭＥＭＳミラーであることが好ましい。
【0097】
光学エンジン５００１は、光源モジュール１００１から出射したレーザー光を光学的に処理する光学系として、コリメータレンズ２００１ａと、スリット２００１ｂと、ＮＤフィルタ２００１ｃとを有する。この光学系は一例であって、他の構成であってもよい。
【0098】
光学エンジン５００１は、レーザードライバ１１００、光走査ミラードライバ１２００、及び、これらのドライバを制御するビデオコントローラ１３００を有する。
【実施例0099】
以下、本発明について実施例を用いてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。従って、以下の実施例では可視光を用いたが、可視光に限定されない。
【0100】
（実施例１－１～１－４（Ｗin＝Ｗout））
実施例１－１～１－４は、図１に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１５（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例１－１～１－４の構成を示すものである。実施例１－１～１－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表１は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。シミュレーションソフトはFimmwave（Photon Design社）を用いた。
実施例１－１～１－４は、図１に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１５（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例１－１～１－４の構成を示すものである。実施例１－１～１－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表１は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。シミュレーションソフトはFimmwave（Photon Design社）を用いた。
【0101】
【表1】
【0102】
実施例１－１～１－４のいずれにおいても、各可視光の結合損失は５ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0103】
（実施例２－１～２－４（Ｗin＝Ｗout））
実施例２－１～２－４は、図２に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１６（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例２－１～２－４の構成を示すものである。実施例２－１～２－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表２は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
実施例２－１～２－４は、図２に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１６（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例２－１～２－４の構成を示すものである。実施例２－１～２－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表２は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
【0104】
【表2】
【0105】
実施例２－１～２－４のいずれにおいても、各可視光の結合損失は７~９ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0106】
（実施例３－１～３－４（Ｗin＝Ｗout））
実施例３－１～３－４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１７（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例３－１～３－４の構成を示すものである。実施例３－１～３－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表３は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
実施例３－１～３－４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１７（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例３－１～３－４の構成を示すものである。実施例３－１～３－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表３は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
【0107】
【表3】
【0108】
（比較例１～４（Ｗin＝Ｗout））
比較例１～４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。比較例１～４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表４は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
比較例１～４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。比較例１～４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが等しい場合である。
表４は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
【0109】
【表4】
【0110】
比較例１～４のいずれにおいても、ＲＧＢの結合損失のうち、１０ｄＢを超える可視光があった。
【0111】
（実施例４－１～４－４（Ｗin≠Ｗout））
実施例４－１～４－４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１８（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例４－１～４－４の構成を示すものである。実施例４－１～４－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが異なる場合である。
表５は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
実施例４－１～４－４は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。図１８（ａ）～（ｂ）はそれぞれ、実施例４－１～４－４の構成を示すものである。実施例４－１～４－４は入力側光導波路の幅と出力側光導波路の幅とが異なる場合である。
表５は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
【0112】
【表5】
【0113】
実施例４－１～４－４のいずれにおいても、各可視光の結合損失は３～５ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0114】
（実施例１～２５（Ｗin＝Ｗout））
実施例１～２５は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。
表６及び表７は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
実施例１～２５は、図３に示したＹ分岐型光合波器の構成で、寸法、角度及び合波する可視光の波長を変えたものである。
表６及び表７は、ＲＧＢの各可視光の伝搬損失（ｄＢ）をシミュレーションで調べた結果を示すものである。
【0115】
【表6】
【0116】
【表7】
【0117】
実施例１～６は図３における距離ｄ０＝０でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝２．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例７～１１は図３における距離ｄ０＝０．５でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝３．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１２～１３は図３における距離ｄ０＝１でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝４．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１４～１５は図３における距離ｄ０＝１．５でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝５．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１６～１７は図３における距離ｄ０＝２でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝６．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１～１７のいずれにおいても、各可視光の結合損失は２~１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
実施例７～１１は図３における距離ｄ０＝０．５でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝３．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１２～１３は図３における距離ｄ０＝１でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝４．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１４～１５は図３における距離ｄ０＝１．５でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝５．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１６～１７は図３における距離ｄ０＝２でかつ光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝６．１μｍの場合であり、光合波部の長さＬ及び第１角度αをふったものである。
実施例１～１７のいずれにおいても、各可視光の結合損失は２~１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0118】
実施例１８～２３は、光合波部の長さＬ＝２９０μｍであり、図３における距離ｄ０＝０．５であり、光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝３．１μｍ、かつ、α＝０．２°である点で実施例１０と共通しており、第２角度θが異なる場合である。
実施例１８～２３のいずれにおいても、各可視光の結合損失は４～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
実施例１８～２３のいずれにおいても、各可視光の結合損失は４～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0119】
実施例２４は、光合波部の長さＬ＝１３２μｍであり、図３における距離ｄ０＝０であり、光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝２．１μｍ、かつ、α＝０．３°である点で実施例２と共通しており、第２角度θが異なる場合である。
実施例２４は、各可視光の結合損失は２～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
実施例２４は、各可視光の結合損失は２～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【0120】
実施例２５は、光合波部の長さＬ＝６０μｍであり、図３における距離ｄ０＝０であり、光合波部幅（下底部の幅）Ｗｙ＝３．１μｍ、かつ、α＝１．１°である点で実施例７と共通しており、第２角度θが異なる場合である。
実施例２５は、各可視光の結合損失は５～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
実施例２５は、各可視光の結合損失は５～１０ｄＢであった。結合損失は１０ｄＢ以下が望ましいので、良好であった。
【符号の説明】
【0121】
１０ 基板
２０ 光合波機能層
３０ レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０ 光合波部
１０１、１０２、１０３ Ｙ分岐型光合波器
１０１Ｍ、１０２Ｍ、１０３Ｍ 光合波部材
４００ 光変調機能付き光合波部材
１００１、１００２、１００３、２０００ 光源モジュール
５００１ 光学エンジン
２０ 光合波機能層
３０ レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０ 光合波部
１０１、１０２、１０３ Ｙ分岐型光合波器
１０１Ｍ、１０２Ｍ、１０３Ｍ 光合波部材
４００ 光変調機能付き光合波部材
１００１、１００２、１００３、２０００ 光源モジュール
５００１ 光学エンジン
【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】