特開2024-18839広帯域リング共振器及び広帯域リング共振器の設計システム
(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】P2024018839
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】広帯域リング共振器及び広帯域リング共振器の設計システム
(51)【国際特許分類】
G02B 6/125 20060101AFI20240201BHJP
G02B 6/12 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
G02B6/125
G02B6/12 341
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022167035
(22)【出願日】2022-10-18
(31)【優先権主張番号】111128683
(32)【優先日】2022-07-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】504429600
【氏名又は名称】緯創資通股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＷＩＳＴＲＯＮ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】洪勇智
(72)【発明者】
【氏名】呉承軒
【テーマコード（参考）】
2H147
【Ｆターム（参考）】
2H147BD03
2H147BE15
2H147EA13A
2H147EA13C
2H147EA14B
2H147EA14C
2H147FD20
(57)【要約】
【課題】広い周波数帯域にわたって高く安定した光出力の性能を発揮し、光の損失が少ない広帯域リング共振器を提供する。
【解決手段】第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である。
【選択図】図１
【解決手段】第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である
ことを特徴とする広帯域リング共振器。
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である
ことを特徴とする広帯域リング共振器。
【請求項2】
前記第２の半径は式１の半径と有効屈折率の関係に基づいて、
が得られ、
前記式１において、ｎｅｆｆ１は第１の有効屈折率であり、ｎｅｆｆ２は第２の有効屈折率であり、Ｒ１は前記第１の半径であり、Ｒ２は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくない
ことを特徴とする請求項１に記載の広帯域リング共振器。
【数1】
が得られ、
前記式１において、ｎｅｆｆ１は第１の有効屈折率であり、ｎｅｆｆ２は第２の有効屈折率であり、Ｒ１は前記第１の半径であり、Ｒ２は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくない
ことを特徴とする請求項１に記載の広帯域リング共振器。
【請求項3】
前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いており、前記第１の幅は４７０ナノメートルから６００ナノメートルであり、
前記第２の幅は３００ナノメートルから４００ナノメートルであり、前記カップリングギャップは１５０ナノメートルから２５０ナノメートルであり、且つ実質的に近い前記カップリング効率の前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである
ことを特徴とする請求項２に記載の広帯域リング共振器。
前記第２の幅は３００ナノメートルから４００ナノメートルであり、前記カップリングギャップは１５０ナノメートルから２５０ナノメートルであり、且つ実質的に近い前記カップリング効率の前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである
ことを特徴とする請求項２に記載の広帯域リング共振器。
【請求項4】
シミュレーション共振器に基づいて広帯域リング共振器の配置パラメーターを得て、前記シミュレーション共振器は第１の導波路と第２の導波路を有し、前記第１の導波路は第１のカップリング部を備え、前記第２の導波路は第２のカップリング部を備え、前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いている広帯域リング共振器の設計システムであって、
前記カップリングギャップと、複数の導波路の幅と、複数の導波路の半径を受けるユーザーインターフェースと、
前記ユーザーインターフェースに通信可能に連接されたプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
半径と有効屈折率の関係を取得し、前記半径と前記有効屈折率の関係に基づいて、前記第１のカップリング部の幅と半径に加えて前記第２のカップリング部の幅と半径を取得し、
前記カップリング角度を調整し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率を実質的に近くさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度における一つを調整し、前記広帯域部の前記カップリング効率を０％から１００％にさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度の前記配置パラメーターを出力する
ことを特徴とする広帯域リング共振器の設計システム。
前記カップリングギャップと、複数の導波路の幅と、複数の導波路の半径を受けるユーザーインターフェースと、
前記ユーザーインターフェースに通信可能に連接されたプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
半径と有効屈折率の関係を取得し、前記半径と前記有効屈折率の関係に基づいて、前記第１のカップリング部の幅と半径に加えて前記第２のカップリング部の幅と半径を取得し、
前記カップリング角度を調整し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率を実質的に近くさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度における一つを調整し、前記広帯域部の前記カップリング効率を０％から１００％にさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度の前記配置パラメーターを出力する
ことを特徴とする広帯域リング共振器の設計システム。
【請求項5】
前記プロセッサは前記配置パラメーターの一つを再度調整するために更に用いられ、０％から１００％に位置する前記カップリング効率を上昇させ又は下降させることにより１％から２０％にさせ、上昇させた又は下降させた前記カップリング効率、及び対応する前記配置パラメーターを出力する
ことを特徴とする請求項４に記載の広帯域リング共振器の設計システム。
ことを特徴とする請求項４に記載の広帯域リング共振器の設計システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はリング共振器(ring resonator)に関し、特に広帯域部（broadband；又はbroad wavelength band）で光を出力する性能の均一性が高いリング共振器に関する。また、本発明は広帯域リング共振器の設計システムに関し、特に上記のリング共振器の配置パラメ－タ－を得ることができる設計システムに関する。
【背景技術】
【0002】
リング共振器 (又はマイクロリング共振器 (micro－ring resonator, MRR) と呼ばれる。) は、高密度集積光システムにおいて非常に重要で基本的な要素である。一般に、リング共振器は閉じた導波路（閉リング）と長い直線導波路で構成されており、２つの導波路は光カップリングをさせるために近接して配置され、光子を長い直線導波路から閉リングに結合させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上記の閉じた導波路のサイズは集積回路と統合される場合が多く、同じウエハで高密度の光電子集積回路を実現するためには、ミクロンスケールの寸法と同程度に小さく製造することが必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は上述の問題に鑑みて以下の構成を備える。即ち、
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である。
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は第２の幅である。
【0005】
また、前記第２の半径は式１の半径と有効屈折率の関係に基づいて、
【0006】
【数1】
【0007】
が得られ、
前記式１において、ｎeｆｆ１は第１の有効屈折率であり、ｎeｆｆ２は第２の有効屈折率であり、Ｒ１は前記第１の半径であり、Ｒ２は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくない。
前記式１において、ｎeｆｆ１は第１の有効屈折率であり、ｎeｆｆ２は第２の有効屈折率であり、Ｒ１は前記第１の半径であり、Ｒ２は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくない。
【0008】
また、前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いており、前記第１の幅は４７０ナノメートルから６００ナノメートルであり、
前記第２の幅は３００ナノメートルから４００ナノメートルであり、前記カップリングギャップは１５０ナノメートルから２５０ナノメートルであり、且つ実質的に近い前記カップリング効率の前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである。
前記第２の幅は３００ナノメートルから４００ナノメートルであり、前記カップリングギャップは１５０ナノメートルから２５０ナノメートルであり、且つ実質的に近い前記カップリング効率の前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである。
【0009】
また、シミュレーション共振器に基づいて広帯域リング共振器の配置パラメーターを得て、前記シミュレーション共振器は第１の導波路と第２の導波路を有し、前記第１の導波路は第１のカップリング部を備え、前記第２の導波路は第２のカップリング部を備え、前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いている広帯域リング共振器の設計システムであって、
前記カップリングギャップと、複数の導波路の幅と、複数の導波路の半径を受けるユーザーインターフェースと、
前記ユーザーインターフェースに通信可能に連接されたプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
半径と有効屈折率の関係を取得し、前記半径と前記有効屈折率の関係に基づいて、前記第１のカップリング部の幅と半径に加えて前記第２のカップリング部の幅と半径を取得し、
前記カップリング角度を調整し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率を実質的に近くさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度における一つを調整し、前記広帯域部の前記カップリング効率を０％から１００％にさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度の前記配置パラメーターを出力する。
前記カップリングギャップと、複数の導波路の幅と、複数の導波路の半径を受けるユーザーインターフェースと、
前記ユーザーインターフェースに通信可能に連接されたプロセッサを備え、
前記プロセッサは、
半径と有効屈折率の関係を取得し、前記半径と前記有効屈折率の関係に基づいて、前記第１のカップリング部の幅と半径に加えて前記第２のカップリング部の幅と半径を取得し、
前記カップリング角度を調整し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率を実質的に近くさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度における一つを調整し、前記広帯域部の前記カップリング効率を０％から１００％にさせ、
前記第１のカップリング部の前記幅と前記半径、前記第２のカップリング部の前記幅と前記半径、前記カップリングギャップと前記カップリング角度の前記配置パラメーターを出力する。
【0010】
また、前記プロセッサは前記配置パラメーターの一つを再度調整するために更に用いられ、０％から１００％に位置する前記カップリング効率を上昇させ又は下降させることにより１％から２０％にさせ、上昇させた又は下降させた前記カップリング効率、及び対応する前記配置パラメーターを出力する。
【0011】
また、本実施形態によれば、上記広帯域部に対応する入射光の波長は１２５０ナノメートル（ｎｍ）から１３７０ナノメートル（ｎｍ）である。
【0012】
また、第１の有効屈折率はfirst effective indexの意味であり、第２の有効屈折率はsecond effective indexの意味である。
【0013】
また、本実施形態において、実質的に近い前記カップリング効率は０％から８５％の範囲にある。また、実質的に近いカップリング効率はカップリング角度と第１の幅の何れかを調整することにより得られる。
【発明の効果】
【0014】
以上のように、本発明の実施形態によれば、広帯域リング共振器及び広帯域リング共振器の設計システムを提供することができる。また、本発明によれば、広帯域リング共振器の第１の導波路と第２の導波路の配置パラメーターを上記の設計システムによって互いに実質的に一致させる（近づけさせる）ことができる。
【0015】
このため、第１の導波路と第２の導波路とは、広い周波数帯域（広帯域）においてほぼ同様の結合効率（以下、カップリング効率、coupling ratio、結合係数(coupling coefficient)ともいう。）を有することができるので、広い周波数帯域において複数の均一性の高い光を出力できる。
【0016】
このため、シミュレーションによって設計された同じ広帯域リング共振器によって、本実施形態の広帯域リング共振器は、種々の波長の入射光に適した結合（カップリング）を提供することができ、これらの異なる波長の入射光は、複数の均一性が高い光出力性能を得ることができる。
【0017】
したがって、本実施形態は、ミクロンスケールという極めて小さいデバイス製造の寸法で、広い周波数帯域にわたって高く安定した光出力の性能を発揮し、光の損失(optical loss)が少ない広帯域リング共振器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本実施形態による広帯域リング共振器の上面構造を示した図である。
【図3】本実施形態によってシミュレートされた共振器の上面構造を示した図である。
【図4】本実施形態による広帯域リング共振器の設計システムの概略図である。
【図5】本実施形態による広帯域リング共振器の半径と有効屈折率との間の関係をモデル化する動作を示した図である。
【図6A】本実施形態によるシミュレートされた共振器の異なるカップリング角度とカップリング効率との間のシミュレートされた関係を示した図である。
【図7A】本実施形態による固定された第１の幅（Ｗ１＝５００ｎｍ）で、シミュレートされた共振器の異なるカップリング角度の広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションの関係を示す図である。
【図8A】本実施形態による固定された第１の幅（Ｗ１＝５２５ｎｍ）で、シミュレートされた共振器の異なるカップリング角度の広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションの関係を示す図である。
【図9A】本実施形態による固定された第１の幅（Ｗ１＝５５０ｎｍ）で、シミュレートされた共振器の異なるカップリング角度の広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションの関係を示す図である。
【図10】本実施形態を示しており、シミュレーション共振器の光カップリング部と直進するように長い第２の導波路の共振器の光カップリング部の異なる第１の幅と広帯域部でのカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【図11】図９Ｂに示した配置パラメーターのリング共振器の光カップリング部と直進するように長い第２の導波路の共振器の光カップリング部の光透過率(transmission coefficient)に対するシミュレーションの関係図である。
【図12A】図７Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップ、第１の幅、及び第２の幅に調整するように配置されたシミュレーション共振器の広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【図12B】図８Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップ、第１の幅、及び第２の幅に調整するように配置されたシミュレーション共振器の広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【図12C】図９Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップ、第１の幅、及び第２の幅に調整するように配置されたシミュレーション共振器の広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、図１と図２を同時に参照して本発明の実施形態を説明する。ここで、図１は本実施形態による広帯域リング共振器１０ａの上面構造を示した図であり、図２は図１の広帯域リング共振器１０ａのＡ－Ａ´断面図である。
【0020】
図１と図２において、広帯域リング共振器１０ａは、第１の導波路１２ａと第２の導波路１４を含む。第１の導波路１２ａは、中心Ｃを有する閉リング１２０ａであり、例えば、第１の導波路１２ａは導波路コイル(ring waveguide)とすることができる。
【0021】
閉リング１２０ａは、第１のカップリング部１２２を有し、第１のカップリング部１２２の幅と半径は、それぞれ第１の幅Ｗ１と第１の半径Ｒ１である。第１の半径Ｒ１は、閉リング１２０ａの中心Ｃから第１のカップリング部１２２の中心までの距離であり、すなわち、第１のカップリング部１２２の内径に第１の幅Ｗ１の半分の幅を加えたものを指す。
【0022】
第２の導波路１４は、順に接続された第１の部分１４０、第２のカップリング部１４３、及び第２の部分１４４を含み、例えば、第２の導波路１４は、湾曲した方向性結合器（curved directional coupler, CDC；若しくはbus waveguide）であってもよい。
【0023】
第２のカップリング部１４３は第１のカップリング部１２２と平行であり、その間の距離はカップリングギャップＷ０であるので、第２のカップリング部１４３の中心は閉リング１２０ａの中心Ｃである。第２のカップリング部１４３の幅と半径は、それぞれ第２の幅Ｗ２と第２の半径Ｒ２である。
【0024】
第２の半径Ｒ２は中心Ｃから第２のカップリング部１４３の中心までの距離であり、すなわち、第２のカップリング部１４３の内径に第２の幅Ｗ２の半分を加えたものを指す。ここで、上記第２の半径Ｒ２は第１の半径Ｒ１よりも長い。
【0025】
第２の幅Ｗ２に対する第１の幅Ｗ１の比は、例えば、１．３と１．７との間、すなわち、１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７であるが、これに限定されない。
【0026】
第２のカップリング部１４３と第１のカップリング部１２２はカップリング角度θを有し、すなわち、第１のカップリング部１２２の両端と第２のカップリング部１４３の両端と、中心Ｃを結ぶ直線との夾角をカップリング角度θとし、第１のカップリング部１２２のカップリング角度θと第２のカップリング部１４３のカップリング角度θは実質的に同じである。
【0027】
したがって、カップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、第１の半径Ｒ１、第２の幅Ｗ２、及び第２の半径Ｒ２の間には、次の式２の寸法関係が存在する。
【0028】
【数2】
【0029】
さらに、モードカップリング理論(Coupled－Mode Theory)及び位相合わせ条件(Phase matching condition)によって各配置パラメーターのシミュレーションマッチングが行われる。
【0030】
そのため、第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３との間のカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、第１の半径Ｒ１、第２の幅Ｗ２、第２の半径Ｒ２、及びカップリング角度θを実質的に一致させることができ（詳細は後述する）、広帯域リング共振器１０ａは、広い周波数帯域において光を出力する性能（例えば、均一性の高い共振ディップ(resonant dips)や光損失。詳細は後述する）の均一性を高く維持できる。
【0031】
なお、上記の広い周波数帯域は、例えば、これに限定されないが、Oバンド（O band；波長範囲1260nm～1360nm）、Eバンド（E band；波長範囲1360nm～1460nm）、Sバンド（S band；波長範囲1460nm～1530nm）、Cバンド(C band；波長範囲1530nmから1565nm)、Lバンド(L band;波長範囲1565nmから1625nm)、又はUバンド(U band;波長範囲1625nmから1675nm)である。
【0032】
これにより、同じ設計の広帯域リング共振器１０ａによって、本実施形態の広帯域リング共振器１０ａは、第２の導波路１４の一端から複数の異なる波長の入射光を進入させて第１の導波路１２ａの光カップリング部にカップリングすることができ、これにより異なる波長の入射光のカップリングは、実質的に近いカップリング効率を有することができ、配置パラメーターを調整した後に広帯域リング共振器１０ａは広い帯域内で複数の高い均一性を有する光出力を得ることができる。
【0033】
図２を参照すると、本実施形態では、上述の広帯域リング共振器１０ａがシリコンフォトニクス(silicon photonics)プラットフォームに適用されるので、高速光接続、化学・生物医学センシング、温度センシング、光コンピューティング、光スペクトルフィルタリング等の機能を持つことができる。
【0034】
例えば、図２において、広帯域リング共振器１０ａは、ベース層４０、第１の保護層３０、波導層１６、及び第２の保護層２０を更に含む。第１の保護層３０はベース層４０上に位置する。波導層１６は第１の保護層３０の上に位置する。第１の導波路１２ａと第２の導波路１４は波導層１６上に位置する。
【0035】
第２の保護層２０は波導層１６（第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１４を含む）上に位置する。上記のベース層４０の材料は、例えばシリコン（ＳｉＯ２）であるがこれに限定されず、その厚さも特に限定されない。第１の保護層３０の材料は、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ２）であり、第１の保護層３０の厚さＨ５は例えば１μｍ～１０μｍである。
【0036】
波導層１６の材料は例えばシリコンであり、導波層１６の厚さＨ４は例えば１５０ｎｍ以下であるがこれに限定されない。第１の導波路１２ａ及び第２導波路１４の材料は、例えばシリコンであるが、これに限定されない。
【0037】
第１の導波路１２ａと第２の導波路１４は、波導層１６の表面からそれぞれ突出している。第１の導波路１２ａ及び第２の導波路１４の上面と波導層１６の表面との間の距離は、それぞれ、第１の導波路１２ａの突起の高さＨ１、第２の導波路１４の突起の高さＨ２であり、ここでＨ１とＨ２は、例えば、それぞれ７０ｎｍ～２２０ｎｍであるが、これらに限定されない。
【0038】
第２の保護層２０の材料は、例えばＳｉＯ２であるが、これに限定されない。第２の保護層２０の上面と波導層１６の表面との間の距離は第２の保護層２０の厚さＨ３であり、第２の保護層２０の厚さＨ３は、例えば、１μｍ～１０μｍであるが、これに限定されない。
【0039】
したがって、シリコンからなる第１の導波路１２ａと第２の導波路１４（それぞれシリコン光導波路の光ガイド層として）とＳｉＯ２からなる第１保護層３０と第２保護層２０（それぞれクラッド層(cladding layer)として）との屈折率の明らかな差により、寸法が比較的小さいシリコン光導波路を提供することができと共に閉じ込める力が強く、このため大規模な統合光学システムに適用できる。
【0040】
更に、実質的に一致する第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３との間の比較的広い許容ワーキングウィンドウ（詳細は後述）を通じて、本実施形態では、設計サイズを緩和することができ、それによって製造プロセスで許容される誤差限界を緩和でき、同時に、緩和された誤差限界の下で、広帯域リング共振器１０ａは、広い周波数帯域において高い均一性を有する複数の光を出力する性能を有するように製造できる。
【0041】
本実施形態では、例えば、相補型金属酸化物半導体(complementary metal－oxide－semiconductor,CMOS)ウエハの製造におけるフォトリソグラフィ(optical lithography)等のミクロンスケール寸法でのプロセスエラーのより正確な制御という困難な課題を克服することができる。
【0042】
本発明の実施形態をより明確に説明するために、シリコンフォトニックプラットフォームに適用される広帯域リング共振器１０ａについて説明するが、これらの説明は単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はこれらの特定の実施形態に限定されない。
【0043】
引き続き図１を参照して説明する。本実施形態では第１の部分１４０は第１の前部１４１と第１の中部１４２を含む。第２の部分１４４は第２の中部１４５と第２の後部１４６を含む。第１の前部１４１と第２の後部１４６は、第１の中部１４２、第２のカップリング部１４３、及び第２の中部１４５を介して順次接続される。
【0044】
第１の中部１４２の両端部は、それぞれ長く直線状に延伸する第１の前部１４１と第２のカップリング部１４３に接続される。第１の中部１４２は曲率半径を有し、その中心は中心Ｃの反対側に位置する。
【0045】
第２の中部１４５の両端部は、それぞれ第２のカップリング部１４３と長く直線状に延伸する第２の後部１４６に接続される。同様に、第２の中部１４５は曲率半径を有し、その中心は中心Ｃに対して反対側に位置する。
【0046】
なお、第１の中部１４２と第２の中部１４５の形状並びに曲率半径は、互いに同一（例えば、鏡面対称）であっても良く、互いに異なっていても良い。
【0047】
したがって、第１の中部１４２と第２の中部１４５の配置により、本実施形態では第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３との間のカップリングの程度をより正確に調節することができる。例えば、カップリング角度θとカップリングの長さ（例えば、第２の半径Ｒ２にカップリング角度θを乗じたものでも良い。これにより、第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３とをより正確に実質的に一致させることができるが、詳細は後述する。
【0048】
図１と図３を参照して説明する。ここで、図３は本実施形態のシミュレーション共振器１０ｂの上面構造を示した図である。本実施形態では、図１に示されるような広帯域リング共振器１０ａの配置パラメーターは、図３に示されたシミュレーション共振器１０ｂによって、事前にシミュレートし調整することによって得られるが、詳しくは後述する。
【0049】
【0050】
異なる点としては、図３の第１の導波路１２ｂは非閉リング１２０ｂを具備し、例えばこれには限られないが、開口の角度が１８０°の半円形のリング或いはその他の開口角度を有する弧形リングである。
【0051】
【0052】
図３において、第２の導波路１４の両端は、それぞれ入力ポートＰ０（input port）と出力ポートＰ２（through port或いはbar port）である。入射光は上記入力ポートＰ０から入力され、入射光の一部或いは全部が出力ポートＰ２から出力される。
【0053】
第１の導波路１２ｂは半円形の導波路であり、第２の導波路１４の入力ポートＰ０から離れた一端はカップリングポートＰ１（coupled port或いはcross port）である。
【0054】
入射光の別の部分は第２の導波路１４が第１の導波路１２ｂに十分に近い（すなわち、十分に小さいカップリングギャップＷ０を有する）ため、第１の導波路１２ｂと第２の導波路１４との間の共鳴条件を満足し、入射光は第２の導波路１４から第１の導波路１２ｂにカップリング（結合）することができ、その後、入射光の他の部分がカップリングポートＰ１から出力される。
【0055】
このため、入射光の総入射光量は、カップリングポートＰ１と出力ポートＰ２とを合わせた総出力光量となる。
【0056】
図１において、第１の導波路１２ａは閉リングであるため、図３の第１の導波路１２ｂにカップリングされた光子は、図１の第１の導波路１２ａ内に留まり続けることができる。しかし、第１の導波路１２ａにカップリングされた光子は、第１の導波路１２ａ内に長時間留まるので、これはこれらの光子の光損失を引き起こす可能性がある。
【0057】
本実施形態では、上述の光損失は広帯域リング共振器１０ａの透過スペクトルを実際に測定することによって得られる品質係数(quality factor)によって定義することができる。
【0058】
上記の品質係数は、例えば、透過入射光の波長を透過スペクトルの対応する半値幅で除算することによって得ることができる。また、品質係数が高ければ高いほど相対的な光損失が小さくなり、光子が第１の導波路１２ａに閉じ込められ易くなり、これを使用して広帯域リング共振器１０ａの品質を判断できる。
【0059】
本実施形態では、高速リング共振器光変調器を例にとると、上記のシミュレーション及び調整後の広帯域リング共振器１０ａの品質係数は５０００から１００００の間となり、例えば少なくとも約７０００である。より具体的には、品質係数は１３００ｎｍから１３２０ｎｍ（例えば、１３１０ｎｍ）の広い周波数範囲にわたって少なくとも約８０００である。
【0060】
また、本実施形態では、上述の広帯域リング共振器１０ａの品質係数は、より良好なカップリング状態で動作するように最適化することができ、その結果、品質係数は百万レベルに達することができる。
【0061】
図１、図３乃至図５を同時に参照して説明する。図４は、本実施形態による広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０の概略図である。図５は本実施形態によるシミュレーション共振器１０ｂの半径と有効屈折率との間の関係をシミュレートする動作を示した図である。
【0062】
本実施形態では、図１に示される広帯域リング共振器１０ａの配置パラメーターは、図３に示されるシミュレーション共振器１０ｂに基づいて、広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０（図４を参照のこと）を事前にシミュレートして調整することによって得られる。
【0063】
本実施形態では、上述の広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０は、ユーザーインターフェース５２とプロセッサ５４を含む（図４を参照のこと）。上述のユーザーインターフェース５２は、入力エレメント５２０と表示エレメント５２２（図４を参照のこと）を含む。
【0064】
上述の入力エレメント５２０はカップリングギャップＷ０、複数の導波路の幅Ｗ（例えば、第１の導波路１２ｂの第１の幅Ｗ１、第２の導波路１４の第２の幅Ｗ２の少なくとも１つ）及び複数の導波路の半径Ｒ（例えば導波路１２ｂの第１の半径Ｒ１、第２の導波路１４の第２の半径Ｒ２の少なくとも１つ）を受け取るために使用される。
【0065】
ユーザーインターフェース５２およびプロセッサ５４は、互いに通信可能に接続されているので、ユーザーインターフェース５２は、入力エレメント５２０及び表示エレメント５２２にも通信可能に接続されている。
【0066】
プロセッサ５４は、ステップ１において、カップリングギャップＷ０、導波路の幅Ｗ及び導波路の半径Ｒに基づいて半径と有効屈折率（radius－ waveguide effective index, ｎｅｆｆＲ）との間の関係を得るために使用される。半径と有効屈折率とは、例えば、図５の半径と有効屈折率との関係図、下記式１の半径と有効屈折率との関係式の少なくともいずれかである。
【0067】
式１における半径と有効屈折率との関係は、例えば、下記の式３における半径と有効屈折率との関係から導き出すことができる。
【0068】
式１と式３において、ｎｅｆｆ１は第１の有効屈折率（first effective index）であり、ｎｅｆｆ２は第２の有効屈折率（second effective index）であり、Ｒ１は第１の半径であり、Ｒ２は第２の半径であり、ｄは誤差閾値（式１を参照のこと）であり、該誤差閾値ｄは１０％より大きくない。
【0069】
【数3】
【0070】
【数4】
【0071】
次に、ステップ２でプロセッサ５４を使用して、式１の半径と有効屈折率の関係、第１の導波路１２ｂの第１のカップリング部１２２の幅と半径（すなわち、第１の半径Ｒ１と、第１の半径Ｒ１及び第１の幅Ｗ１）との間の関係を用いて、第２の導波路１４の第２のカップリング部１４３の幅と半径（すなわち、それぞれ前述の第２の半径Ｒ２と第２の幅Ｗ２）を得る。
【0072】
図５を参照して説明する。図５の半径と有効屈折率との関係の図は導波路の半径（Ｒ；すなわち図５の横軸）に対して半径－有効屈折率（ｎｅｆｆＲ；すなわち図５の縦軸）をプロットすることによって得られ、且つ、導波路の半径Ｒを大きくすると、各導波路における幅Ｗの導波路の半径Ｒは半径－有効屈折率ｎｅｆｆＲとほぼ正の線形関係にある。
【0073】
本実施形態では、ステップ２－１において、プロセッサ５４はカップリングギャップＷ０を固定し、且つ特定の半径－有効屈折率ｎｅｆｆＲを選択し、横軸に平行な点線を対応する半径－有効屈折率ｎｅｆｆＲ上に引いて、点線上の特定の第１の幅Ｗ１と対応する第１の半径Ｒ１を得る。
【0074】
次に、上述のプロセッサ５４は、ステップ２－２において、特定の第２の幅Ｗ２及び対応する同じ点線上の第２の半径Ｒ２を取得する。
【0075】
具体的には、図５において上述のプロセッサ５４はステップ２－１で、第１の半径－第１の有効屈折率ｎｅｆｆＲ１（約３０．７５）を選択して固定し、図５の縦軸の３０．７５に対応する位置に、横軸に平行な破線が引かれている。
【0076】
【0077】
次に、プロセッサ５４を使用して、ステップ２－２で第２の幅Ｗ２として導波路の幅Ｗを選択し、そして、点線と第２の幅Ｗ２の曲線との交点と、その図５の横軸に対応する値を得る(つまり、図５に示す第２の半径Ｒ２)。
【0078】
次に、ステップ２－３で、上記プロセッサ５４を用いて、得られた第２の半径Ｒ２と上記の式３に基づいてバックプッシュすることにより、第２の半径Ｒ２が対応する第２の有効屈折率ｎｅｆｆ２を求め、第２の有効屈折率ｎｅｆｆ２と上記の式２により、上記の式２の左側に位置する第２の半径Ｒ２(ここでは第２のプッシュバック半径Ｒ２'ともいう)が得られる。
【0079】
次に、上記のプロセッサ５４はステップ２－４で使用され、次の式４に基づいて、第２の半径Ｒ２と第２のプッシュバック半径Ｒ２'の誤差率ＤＶを取得する。次に、式４の誤差率ＤＶが式１の誤差閾値ｄよりも大きい場合、プロセッサ５４を使用してステップ２－２から２－４を再度実行し、他の導波路の幅Ｗを第２の幅Ｗ２として選択する。
【0080】
あるいは、式４の誤差率ＤＶが式１の誤差閾値ｄよりも大きくない（すなわち、以下である）場合、プロセッサ５４は、ステップ２－５を用いて、対応するカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、第１の半径Ｒ１、第２の幅Ｗ２、及び第２の半径Ｒ２を出力する。
【0081】
本実施形態では、第２の幅Ｗ２に対する第１の幅Ｗ１の比率は、１．３と１．７の間、すなわち、１．３≦Ｗ１／Ｗ２≦１．７である。上記の式１の誤差閾値ｄは、プロセスの要件やプロセスの制約に基づいて更に調節しても差し支えない。例えば、１０％、好ましくは５％、より好ましくは３％、更に好ましくは１％、更に好ましくは０．５％である。
【0082】
【数5】
【0083】
例えば、上記のステップ２－４～２－５において、上記の式１の誤差閾値ｄが１％又は０．５％であり、上記プロセッサ５４の処理により得られた上記の式１に適合する誤差閾値ｄの配置パラメーターを以下の表１に示す。
【0084】
表１において、プロセッサ５４は、式４に基づいて、プロセッサ５４によって処理され、上記式１の誤差閾値ｄに適合する誤差率ＤＶの範囲を得ることができ、例えば、－０．０３３％～０．４３１％（絶対値をとると上記誤差率ＤＶの範囲は０．０３３％～０．４３１％）、そして、全てが上記の式１の誤差閾値ｄ（つまり、１％又は０．５％）よりも低い。
【0085】
【表1】
【0086】
次に、ステップ３で、プロセッサ５４を使用して、第１の導波路１２ｂと第２の導波路１４のカップリング角度θ（すなわち、カップリングの長さ（カップリング長）を間接的に調整する。例えば、カップリングの長さは、第２の半径Ｒ２にカップリング角度を乗じたものである）を調整する。これにより、第１の導波路１２ｂと第２の導波路１４を含むシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域におけるカップリング効率は概ね１００％近くとなる。
【0087】
本実施形態では、上述のプロセッサ５４は、３Ｄ時間領域有限差分法(Finite－difference time－domain, FDTD)を使用し、又は３Ｄ機能モード拡張方法(Eigen Mode Expansion, EME)を使用することにより、方向性カップリング器のスペクトルをシミュレートして、第１の導波路１２ｂと第２の導波路１４のカップリング角度θを調整する。
【0088】
図６Ａを参照して説明する。図６Ａは本実施形態によるシミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリング角度θとカップリング効率のシミュレーションの関係を示す図である。図６Ａにおいて、異なるカップリング角度θを変化させることにより、プロセッサ５４は、各配置パラメーター（たとえば、以下の表２の配置パラメーター）に基づいて構成されたシミュレーション共振器１０ｂの特定の周波数帯域（例えば、図６Ａの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３５０ｎｍ）における各カップリングポートＰ１のカップリング効率を得ることができる。
【0089】
上記カップリングポートＰ１のカップリング効率は、正弦曲線(sinusoid)の傾向に基づいて、異なるカップリング角度θで０％から１００％まで変化する。したがって、カップリングポートＰ１のより良好なカップリング効率は、これらの正弦波のピーク部分に対応する特定の周波数帯域で生じる。
【0090】
したがって、カップリング角度θをシミュレートして調整することにより、カップリングポートＰ１のカップリング効率（例えば、実質的に１００％に近い。例えば、図６Ａに示すカップリング効率は、０％から９０％の範囲、又は０％から８５％の範囲である）を向上させることができる配置パラメーターを取得できる。
【0091】
次に、配置パラメーターに基づいてシミュレーションと調整が実行され、カップリングポートＰ１のカップリング効率は、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値に調整できる。
【0092】
【表2】
【0093】
図６Ａ乃至図６Ｃを同時に参照して説明する。ここで、図６Ｂは図６Ａの異なるカップリング角度θと全体のカップリング効率の第１の実施形態のシミュレーションの関係を示した図である。また、図６Ｃは図６Ａの異なるカップリング角度θと全体のカップリング効率の第２の実施形態のシミュレーションの関係を示した図である。
【0094】
【0095】
また、各カップリングポートＰ１に対応する全体のカップリング効率（つまりＰ１+Ｐ２)は、それぞれ波長当たり１０個の格子点（比較的少ない）及び波長当たり１８個の格子点（比較的多い）を用いたシミュレーションと描画によって得られる。
【0096】
図６Ｂ及び図６Ｃでは、より多くの格子点によってシミュレートされた図６ＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率と比較して、より少ない格子点を有する図６Ｂのシミュレーションは、カップリングポートＰ１のカップリング効率が僅かに低くなる。
【0097】
その原因としては、より多くの格子点でシミュレーションを行うことで、導波路構造（第１の導波路１２ｂと第２の導波路１４を含む）の微妙な変化を十分に表現でき、理論値に近いカップリング効率が得られるからである。
【0098】
【0099】
すなわち、図６Ｃに示すように、広い周波数帯域が１３００ｎｍ～１３２０ｎｍ（例えば１３１０ｎｍ）の場合、カップリングポートＰ１のカップリング効率がほぼ１００％（例えば、図６Ｂに示されるカップリングポートＰ１のカップリング効率は０％から９０％の範囲、又は０％から８５％の範囲である。または、例えば図６Ｃに示されるカップリングポートＰ１のカップリング効率は８０％から１００％の範囲、又は８５％から１００％の範囲である。）に近いシミュレーション共振器１０ｂが得られる。
【0100】
次に、プロセッサ５４は、ステップ４で、ステップ３で得られた配置パラメーター（第１の半径Ｒ１、第１の幅Ｗ１、第２の半径Ｒ２、第２の幅Ｗ２、カップリングギャップＷ０、及びカップリング角度θを含む）に基づいて前記配置パラメーター（第１の半径Ｒ１、第１の幅Ｗ１、第２の半径Ｒ２、第２の幅Ｗ２、カップリングギャップＷ０、及びカップリング角度θを含む）の少なくとも１つを調整するために使用される。
【0101】
調整されたシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域の一部におけるカップリング効率は０％から１００％の範囲である。本実施形態では第２の幅Ｗ２に対する第１の幅Ｗ１の比率は、１．３～１．７である。
【0102】
次に、ステップ５でプロセッサ５４を使用して、調整されたカップリング効率と対応する配置パラメーター（第１の半径Ｒ１、第１の幅Ｗ１、第２の半径Ｒ２、第２の幅Ｗ２、カップリングギャップＷ０、及びカップリング角度θを含む）を出力する。
【0103】
上記の出力された各配置パラメーターは許容範囲であってもよい。例えば、第１の幅Ｗ１を出力するための許容範囲は４７０ｎｍから６００ｎｍである。あるいは、例えば、カップリングギャップＷ０を出力する許容範囲は１５０ｎｍ～２５０ｎｍである。
【0104】
ここで、得られる配置パラメーターは上記のほぼ一致する配置パラメーターである。配置パラメーターは、例えば、カップリングギャップＷ０は十分に小さいが、その製造を困難にするほど小さすぎないものである。または、例えば、カップリング角度θは十分に大きく、それに対応してカップリング長(たとえば、第２の半径Ｒ２にカップリング角度θを掛けた値)は十分に長いので、シミュレーション共振器１０ｂは、広い周波数帯域で実質的に同様のカップリング効率を有することができる。
【0105】
したがって、ほぼ一致した配置パラメーターで配置された第１の導波路１２ｂの第１のカップリング部１２２と第２の導波路１４の第２のカップリング部１４３は、前述の実質的に一致した第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３である。
【0106】
図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａを参照すると、図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａはそれぞれ、第１の幅（Ｗ１＝５００ｎｍ／５２５ｎｍ／５５０ｎｍ）を固定し、シミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリング角度θの広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションの関係を示している。
【0107】
図７Ａ、図８Ａ及び図９Ａにおいて、上述のプロセッサ５４は、ステップ４で使用され、ステップ３で得られた配置パラメーターに基づいて、異なる第１の幅Ｗ１(同時に他の配置パラメーターが固定される。例として図７Ａを取り上げると、具体的な配置パラメーターを以下の表３に示す。) のみを調整する。調整されたシミュレーション共振器１０ｂの特定の周波数帯域(例えば、図７Ａの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ) の広い周波数帯域の一部のカップリング効率は０％から８５％の範囲に設定される。
【0108】
【表3】
【0109】
上記構成パラメーターにおいて、ここでのカップリングギャップＷ０は固定値であるため、第１の幅Ｗ１（例えば、第１の幅Ｗ１を４５０ｎｍから５００ｎｍに増加させる）を幅調整量だけ増加させる。
【0110】
即ち、例えば、第１の導波路１２ｂの中心Ｃ（図３参照）に近づく方向では幅の調整量を二分の一にすることを意味し、第１の導波路１２ｂの中心Ｃ（図３参照）から遠ざかる方向に幅の調整量を二分の一に調整して得られたものである。
【0111】
したがって、カップリングギャップＷ０と第２の幅Ｗ２を固定するために、第２の導波路１４の第２の半径Ｒ２も第１の導波路１２ｂの中心Ｃから離れる方向に幅の調整量の半分だけ大きくする必要があり、その逆についても同様である。
【0112】
具体的には、表２と表３の配置パラメーターを例として挙げると、表２の第１の幅Ｗ１（Ｗ１＝４５０ｎｍ）と比較して、表３の第１の幅Ｗ１は５００ｎｍに増加する。
【0113】
したがって、表３の第２の半径Ｒ２もまた幅の調整量（すなわち５０ｎｍ）の半分（すなわち２５ｎｍ；０．０２５μｍ）だけ、中心Ｃ（図３参照）から離れる方向に対応するように増加させるようにして、表３の第２の半径Ｒ２ (すなわち１１．９２５ μm) を取得する。
【0114】
引き続き図７Ａを参照して説明する。図７Ａでは上述のプロセッサ５４をステップ４で使用して、ステップ３で得られた配置パラメーターに基づいて異なる第１の幅Ｗ１とカップリング角度θ(同時に、他の配置パラメーターが固定される。具体的な配置パラメーターについては、上記の表３を参照のこと)のみを調整する。調整済みのシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域(例えば、図７Ａの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ)におけるカップリング効率は２５％から３０％の範囲である。
【0115】
プロセッサ５４は、先ず図７Ａの各配置パラメーター(第１の幅Ｗ１を含む)を選択し、カップリング角度θを更に調整するだけであるため、プロセッサ５４は少なくとも２つの配置パラメーター(第１の幅Ｗ１とカップリング角度θを含む)を実質的に調整する。
【0116】
図６Ｃと図７Ａを同時に参照して説明する。図６Ｃの第１の幅Ｗ１のカップリングポートＰ１のカップリング効率(約８０％～１００％)を例にとり、図６Ｃと比較すると、図７ＡのカップリングポートＰ１のカップリング効率(約２５％～３０％)は、プロセッサ５４によって約５０％から７５％に減少し、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値になり得る。
【0117】
図７Ｂを参照して説明する。図７Ｂは、図７Ａの配置パラメーターで配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広帯域におけるカップリング効率と特定のカップリング角度（θ＝２３°）のシミュレーション関係を示す図である。
【0118】
より具体的には、図７Ｂは、図７Ａにおけるカップリング角度θ＝２３°に基づいて得られたカップリングポートＰ１のカップリング効率と、カップリングポートＰ１に対応する出力ポートＰ２のカップリング効率とを示している。また、カップリングポートＰ１に対応する全体のカップリング効率（Ｐ１＋Ｐ２）は、シミュレーションと描画によって得られる。
【0119】
図７Ｂにおいて、シミュレーション共振器１０ｂは、カップリングポートＰ１のカップリング効率が、特定の周波数帯域の一部（例えば、図７Ｂの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）で２５％から３０％の範囲にある。より正確には、カップリングポートＰ１のカップリング効率は２８％±１％の範囲にある。
【0120】
図８Ａを参照すると、図８Ａは、本実施形態による固定された第１の幅（Ｗ１＝５２５ｎｍ）を有する広い周波数帯域におけるシミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリング角度θのシミュレーションの関係を示す図である。図８Ａでは上述のプロセッサ５４をステップ４で使用して、ステップ３で得られた配置パラメーターに基づいて異なる第１の幅Ｗ１とカップリング角度θ（他の配置パラメーターを同時に固定する場合については、具体的な配置パラメーターは以下の表４を参照されたい）のみを調整する。
【0121】
シミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域（例えば、図８Ａにおける入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍである）におけるカップリング効率は、１３％から２０％の範囲内である。ここで、プロセッサ５４は、上述のように少なくとも２つの配置パラメーター（第１の幅Ｗ１とカップリング角度θを含む）を実質的に調整する。
【0122】
図６Ｃと図８Ａを同時に参照し、図６Ｃの第１の幅Ｗ１のカップリングポートＰ１のカップリング効率（約８０％～１００％）を例にとり、図６Ｃと比較すると、図８ＡのカップリングポートＰ１のカップリング効率（約１３％～２０％）は、上述のプロセッサ５４によって約６０％～８７％に低下するが、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値にすることができる。
【0123】
【表4】
【0124】
図８Ｂを参照すると、図８Ｂは図８Ａの配置パラメーター及び特定のカップリング角度（θ＝２０°）で配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションを示す図である。
【0125】
より具体的には、図８Ｂは、図８Ａにおいてカップリング角度θ＝２０°に基づいて得られたカップリングポートＰ１のカップリング効率と、カップリングポートＰ１に対応する出力ポートＰ２のカップリング効率とを示す。また、カップリングポートＰ１に対応する全体のカップリング効率（Ｐ１＋Ｐ２）は、シミュレーションと描画によって得られる。
【0126】
図８Ｂにおいて、シミュレーション共振器１０ｂはカップリングポートＰ１のカップリング効率が特定の周波数帯域の一部（例えば、図８Ｂの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）でいずれも１３％から２０％の範囲内のカップリングポートＰ１のカップリング効率となる。より正確には、カップリングポートＰ１のカップリング効率は１９％±１％の範囲内となる。
【0127】
図９Ａを参照すると、図９Ａは、本実施形態による固定された第１の幅（Ｗ１＝５５０ｎｍ）における、シミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリング角度θの広い周波数帯域のカップリング効率に対するシミュレーションを示す図である。
【0128】
図９Ａにおいて、上述のプロセッサ５４はステップ４で使用され、ステップ３で得られた配置パラメーターに基づいて異なる第１の幅Ｗ１とカップリング角度θ（同時に他の配置パラメーターを固定する場合の具体的な配置パラメーターについては次の表５を参照のこと）のみを調整し、調整済みのシミュレーション共振器１０ｂが広い周波数帯域（例えば、図９Ａの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）のカップリング効率は７％から１４％の範囲内となる。
【0129】
ここで、プロセッサ５４は、上述のように少なくとも２つの配置パラメーター（第１の幅Ｗ１とカップリング角度θを含む）を実質的に調整する。
【0130】
図６Ｃと図９Ａを同時に参照し、図６Ｃの第１の幅Ｗ１のカップリングポートＰ１のカップリング効率（約８０％から１００％）を例にとり、図６Ｃと比較すると、図９ＡのカップリングポートＰ１のカップリング効率（約７％～１４％）は、上述のプロセッサ５４によって約６６％～９３％に低下するが、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値にすることができる。
【0131】
【表5】
【0132】
図９Ｂを参照すると、図９Ｂは図９Ａの配置パラメーター及び特定のカップリング角度（θ＝１６．５°）で配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域におけるカップリング効率のシミュレーションの関係を示した図である。
【0133】
具体的には、図９Ｂは、図９Ａにおいてカップリング角度θ＝１６．５°に基づいて得られたカップリングポートＰ１のカップリング効率とカップリングポートＰ１に対応する出力ポートＰ２のカップリング効率とを示す。また、カップリングポートＰ１に対応する全体のカップリング効率（Ｐ１＋Ｐ２）は、シミュレーションと描画によって得られる。
【0134】
図９Ｂにおいて、シミュレーション共振器１０ｂは、特定の周波数帯域の一部（例えば、図９Ｂの入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）でいずれも７％～１４％の範囲内のカップリングポートＰ１のカップリング効率となる。より正確には、カップリングポートＰ１の結合効率は１０％±０．５％の範囲である。
【0135】
次に、表示エレメント５２２は、ステップ５でプロセッサ５４によって出力された配置パラメーター（第１の半径Ｒ１、第１の幅Ｗ１、第２の半径Ｒ２、第２の幅Ｗ２、カップリングギャップＷ０、及びカップリング角度θを含む）を受け取り、これらの配置パラメーター（第１の半径Ｒ１、第１の幅Ｗ１、第２の半径Ｒ２、第２の幅Ｗ２、カップリングギャップＷ０、及びカップリング角度θを含む）と調整されたカップリング効率を出力する。
【0136】
このようにして、例えば図１の広帯域リング共振器１０ａにおける閉リング１２０ａを有する第１の導波路１２ａを得るために、得られた配置パラメーターに基づいて、図３のシミュレーション共振器１０ｂにおける半円形の第１の導波路１２ｂを更に接続することができる。
【0137】
このため、このようにして得られた本実施形態の広帯域リング共振器１０ａは、広い周波数帯域において複数の高い均一性を具備する光出力性能（例：共振（共鳴）ノッチの均一性が高く、光損失が少ない）と比較的高い品質係数を得られる。
【0138】
図１０を参照して説明する。図１０は本実施形態を示しており、シミュレーション共振器１０ｂの光カップリング部と直進するように長い第２の導波路１４の共振器の光カップリング部の異なる第１の幅Ｗ１と広帯域部でのカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【0139】
図１０では、図３に示したシミュレーション共振器１０ｂの光カップリング部（第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３）をＣＤＣ（curved directional coupler）で表しており、図３のシミュレーション共振器１０ｂにおける湾曲した第２の導波路１４が長い直線の第２の導波路に置き換えられたリング共振器の光カップリング部分（すなわち、第１のカップリング部１２２と第２のカップリング部１４３に対応する）に対応するＳＤＣ（直線方向性結合器，straight directional coupler）によって表される。
【0140】
各ＣＤＣとＳＤＣは、図７Ｂ、図８Ｂ、及び図９Ｂの配置パラメーター(以下の表６に示す)に基づいて構成され、各ＳＤＣの第２の導波路は長く直線的な第２の導波路であるため、ＳＤＣの第２の半径Ｒ２は、第２のカップリング部１４３(図３を参照)から中心Ｃまでの最短距離である。
【0141】
図１０では、図７Ｂの配置パラメータ（Ｗ１＝５００ｎｍ）で配置されたＣＤＣとＳＤＣの第１グループについて言えば、ＣＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率は約２５％から３０％であり、ＳＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率は約２．５％から５％である。また、ＣＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率は、ＳＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率よりも明らかに高い。
【0142】
同様の状況は、図８Ｂと図９Ｂに示すように、それぞれ第２グループ、第３グループの配置パラメーターによって配置されたＣＤＣとＳＤＣにも見られる。ＣＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率は、それぞれ約１７．５％から２０％、及び１０％から１２．５％であり、ＳＤＣのカップリングポートＰ１のカップリング効率は、それぞれ約１％から４％、及び１％から３％である。
【0143】
ＣＤＣ（湾曲した第２の導波路１４）は、ＳＤＣ（長く直進する第２の導波路）よりもカップリングポートＰ１のカップリング効率が高いことが分かる。第２の導波路１４は第１の導波路１２ｂにカップリングされる。
【0144】
【表6】
【0145】
図１１は図９Ｂに示した配置パラメーターのリング共振器の光カップリング部１０ａと直進するように長い第２の導波路の共振器の光カップリング部の光透過率（光透過係数）(transmission coefficient)に対するシミュレーションの関係図である。
【0146】
図１１において、ＣＤＣとＳＤＣのリング共振器の導波路損失はともに６５ｄＢ／ｃｍに設定されており、広い周波数帯域（例えば図１１の入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）で多波長の共振条件を満たしているので、ＣＤＣ及びＳＤＣの第２の導波路１４の入射光は、それぞれ対応する第１の導波路１２ａにカップリングして閉じ込めることができ、光出力の複数の信号のトラフ （つまり、谷、共振凹溝）が図１１に現れる。
【0147】
図１１では、ＣＤＣのこれらの信号のトラフの深さは非常に均一（消光比(extinction ratio)は約１４±２ｄＢ）となる。したがって、図１１に示すＣＤＣ（すなわち、広帯域リング共振器１０ａ）は、広帯域（例えば、図１１の入射光の波長が１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）の操作で、光出力性能の高い均一性を有する。
【0148】
対照的に、図１１では、ＳＤＣのこれらの信号のトラフの深さに、比較的明白で大きな違いがある。例えば、波長１２５０ｎｍと１３６５ｎｍの光透過係数の差は約１０％である。これは、ＳＤＣが広い周波数帯域（例えば図１１の入射光の波長は１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）で動作することが困難であり、光を出力する性能を高いレベルで均一に提供することが困難であることを意味する。
【0149】
したがって、本実施形態の広帯域リング共振器１０ａは、広い周波数帯域（例えば、１２５０ｎｍ～１３７０ｎｍ）において均一性の高い複数の光を安定して出力する性能（例：共鳴ノッチの均一性が高く、光損失／消光比が低い）を得られる。
【0150】
本実施形態では、上述のプロセッサ５４は、ステップ４で使用され、ステップ３で得られた配置パラメーターに基づいて、異なるカップリング角度θ、カップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１および第２の幅Ｗ２等の４つの配置パラメーター（その他の構成パラメーターを同時に固定する）を調整し、既に調整されたシミュレーション共振器１０ｂの広い周波数帯域におけるカップリング効率は０％から１００％の範囲内である。
【0151】
本実施形態では、第２の幅Ｗ２に対する第１の幅Ｗ１の比率は１．３～１．７である。本実施形態では、第１の幅Ｗ１は４７０ｎｍから６００ｎｍである。
【0152】
本実施形態ではカップリングギャップＷ０は１５０ｎｍから２５０ｎｍである。本実施形態では第２の幅Ｗ２は３００ｎｍから４００ｎｍである。
【0153】
これにより、第２の幅Ｗ２に対する第１の幅Ｗ１の比率の上述の制限及び／又は第１の幅Ｗ１の制限及び／又はカップリングギャップＷ０の制限及び／又は本実施形態の第１の導波路１２ｂは、少なくとも１２５０ｎｍから１３７０ｎｍの範囲内で第２の導波路１４と光学的にカップリングすることができ、実質的に１００％に近いカップリング効率(あるいは、０％から８５％の範囲または８５％から１００％の範囲のカップリング効率まで上下に調整することができる)を有する。
【0154】
図１２Ａを参照して説明する。ここで、図１２Ａは図７Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２に調整するように配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【0155】
図１２Ａでは、図７Ｂに示すように、カップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５００ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）が調整のために選択され、他の配置パラメーターは図１２Ｂに示されているが、ここでは詳細に説明しない。
【0156】
図１２Ａでは，上記プロセッサ５４は、カップリングギャップＷ０（＋２０ｎｍ、＋１０ｎｍ、－１０ｎｍ及び－２０ｎｍ（即ち２２０ｎｍ、２１０ｎｍ、１９０ｎｍ及１８０ｎｍ））、第１の幅Ｗ１（－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ及び＋２０ｎｍ（即ち４８０ｎｍ、４９０ｎｍ、５１０ｎｍ及び５２０ｎｍ））及び第２の幅Ｗ２（－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ及び＋２０ｎｍ（即ち３３０ｎｍ、３４０ｎｍ、３６０ｎｍ及３７０ｎｍ））等の配置パラメーターを更に調整する。
【0157】
図１２ＡにおけるカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５００ｎｍ）及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）を有するカップリングポートＰ１のカップリング効率（約２８％±１％、すなわち、約２７％～２９％）は参考値である。
【0158】
上記プロセッサ５４を介して、カップリングギャップＷ０は、約１０ｎｍ／２０ｎｍだけ僅かに増加する（同時に、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２は約１０ｎｍ／２０ｎｍだけ僅かに減少する）。
【0159】
すなわち、そのカップリングポートＰ１のカップリング効率を約２％から１７％に減少させることができ、約１０％から２５％（すなわち、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）である。
【0160】
これに対して、プロセッサ５４は、カップリングギャップＷ０を約１０ｎｍ／２０ｎｍだけ僅かに下げる（同時に、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を約１０ｎｍ／２０ｎｍだけ僅かに増やす）。
【0161】
すなわち、カップリングポートＰ１のカップリング効率を約１％から２３％に増加させることができ、約３０％から５０％（即ち０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）にできる。
【0162】
図１２Ｂを参照して説明する。ここで、図８Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２に調整するように配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【0163】
図１２Ｂでは、図８Ｂに示すように、カップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５２５ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）を選択する。他の配置パラメーターは図８Ｂおよび表４に示され、ここでは詳細に説明しない。
【0164】
図１２Ｂでは、上記プロセッサ５４はカップリングギャップＷ０（＋３０ｎｍ、＋２０ｎｍ、＋１０ｎｍ、－１０ｎｍ、－２０ｎｍ及び－３０ｎｍ（即ち２３０ｎｍ、２２０ｎｍ、２１０ｎｍ、１９０ｎｍ、１８０ｎｍ及び１７０ｎｍ））、第１の幅Ｗ１（－３０ｎｍ、－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ、＋２０ｎｍ及び＋３０ｎｍ（即ち４９５ｎｍ、５０５ｎｍ、５１５ｎｍ、５３５ｎｍ、５４５ｎｍ及５５５ｎｍ））及び第２の幅Ｗ２（－３０ｎｍ、－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ、＋２０ｎｍ及び＋３０ｎｍ（即３２０ｎｍ、３３０ｎｍ、３４０ｎｍ、３６０ｎｍ、３７０ｎｍ及３８０ｎｍ））等の配置パラメーターを更に調整する。
【0165】
図１２ＢのカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５２５ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）のカップリングポートＰ１のカップリング効率（約１９％±１％、又は約１８％～２０％）を基準（参考）値とする。
【0166】
プロセッサ５４は、カップリングギャップＷ０を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに増加させる（同時に、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに減少させる）。すなわち、そのカップリングポートＰ１のカップリング効率は、約３％から１７％に減少させることができ、これは約３％から１５％（すなわち、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）である。
【0167】
これに対して、カップリングギャップＷ０を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍ（同時に、第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２を１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍ程度若干大きくする）だけ僅かに減少させることにより、プロセッサ５４は、カップリングポートＰ１のカップリング効率を約４％から２４％、約２２％から４２％（つまり、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）まで増加させることができる。
【0168】
図１２Ｃを参照して説明する。ここで、図１２Ｃは図９Ｂに示す配置パラメーター及び異なるカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２に調整するように配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係図である。
【0169】
図１２Ｃにおいて、図９Ｂに示されるようなカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５５０ｎｍ）及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）を調整のために選択するが、他の配置パラメーターは、図９Ｂと表５に示され、ここでは詳細に説明しない。
【0170】
図１２Ｃにおいて、上記プロセッサ５４はカップリングギャップＷ０（＋３０ｎｍ、＋２０ｎｍ、＋１０ｎｍ、－１０ｎｍ、－２０ｎｍ及び－３０ｎｍ（即ち２３０ｎｍ、２２０ｎｍ、２１０ｎｍ、１９０ｎｍ、１８０ｎｍ及１７０ｎｍ））、第１の幅Ｗ１（－３０ｎｍ、－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ、＋２０ｎｍ及び＋３０ｎｍ（即ち５２０ｎｍ、５３０ｎｍ、５４０ｎｍ、５６０ｎｍ、５７０ｎｍ及５８０ｎｍ））及び第２の幅Ｗ２（－３０ｎｍ、－２０ｎｍ、－１０ｎｍ、＋１０ｎｍ、＋２０ｎｍ及＋３０ｎｍ（即ち３２０ｎｍ、３３０ｎｍ、３４０ｎｍ、３６０ｎｍ、３７０ｎｍ及３８０ｎｍ））等の配置パラメーターを調整する。
【0171】
図１２ＣのカップリングポートＰ１のカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５２５ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）のカップリング効率（約１０％±０．５％、つまり約９．５％～１０．５％）を基準値（参考値）とする。
【0172】
プロセッサ５４は、カップリングギャップＷ０を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに増加させる（同時に、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに減少させる）。すなわち、そのカップリングポートＰ１のカップリング効率を約１．５％から５．５％に減少させることができ、約５％から９％（すなわち、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）である。
【0173】
これに対し、プロセッサ５４は、カップリングギャップＷ０を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに下げる（同時に、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を約１０ｎｍ／２０ｎｍ／３０ｎｍだけ僅かに増やす）と、カップリングポートＰ１のカップリング効率は、約３．５％から１３．５％に増加させることができ、約１３％から２３％（すなわち、０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値）となる。
【0174】
図１２Ａ～図１２Ｃから、プロセッサ５４が、カップリング角度θ、カップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２等の４つの配置パラメーターを僅かに調整できる（上昇又は低下させることができる）ことが分かる。すなわち、カップリングポートＰ１のカップリング効率は、約１％から２０％に増加させ、又は減少させることができ、カップリングポートＰ１のカップリング効率は０％から１００％の範囲内の任意の範囲又は値であり得る。
【0175】
【0176】
したがって、シミュレーション共振器１０ｂの上記特性は、そのプロセス監視にも使用することができ、カップリングポートＰ１のカップリング効率のリアルタイム監視結果により、各配置パラメーター（例えば、第１のカップリング部１２２の第１の幅Ｗ１）に関連する所定のプロセスに異常又は誤差がないかを知ることができる。
【0177】
このように、本実施形態では、種々のプロセスに異常又は誤りがないかを正確に制御して知ることができ、所定のプロセス、及びそれに対応する配置パラメーターをリアルタイムで調整して、不要なプロセス損失を減らすこともできる。
【0178】
次に、図１３Ａと図１３Ｂを同時に参照して説明する。ここで、図１３Ａは、図９Ｂの配置パラメーターを示しており、特定のカップリング角度（θ＝１６．５°）で、シミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２の広帯域部のカップリング効率に対するシミュレーションの関係を示す図である。
【0179】
また、図１３Ｂは、図１３Ａの配置パラメーターのシミュレーション共振器１０ｂの異なるカップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、第２の幅Ｗ２の広帯域部のカップリング効率に対する実際の測定量の関係を示した図である。
【0180】
図１３Ａ及び図１３Ｂでは、図９Ｂに示したカップリング角度θ（１６．５°）を固定し、カップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５５０ｎｍ）、第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）は、第１の配置パラメーターＬ１～第７の配置パラメーターＬ７（詳細な配置パラメーターは図１３Ｂで確認できる）を更に調整するために選択される。なお、他の配置パラメーターは図９Ｂと表５に示され、ここでは詳細に説明されない。ここで使用される測定方法は上記を参照することができ、ここでは詳細に説明しない。
【0181】
図１３ＡのカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５５０ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）（すなわち、１３Ｂにおける第２の配置パラメーターＬ２に対応する）のシミュレートされたカップリングポートＰ１のカップリング効率（約１４％～１８％）は参考値（基準値）である。
【0182】
図１３Ｂの入射光の波長範囲１２６０ｎｍ～１３３０ｎｍにおいて、第２の配置パラメーターＬ２の実測により得られるカップリングポートＰ１のカップリング効率は約９％～１１％であり、２つのカップリングポートＰ１のカップリング効率の傾向は同じであり、その差は約３％から９％である。
【0183】
図１３Ａ及び図１３Ｂから、他の第１の配置パラメーターＬ１、第３の配置パラメーターＬ３から第７の配置パラメーターＬ７のシミュレーションとカップリングポートＰ１の実際に測定されたカップリング効率も同様の傾向を有することが分かり、ここでは詳しく説明しない。
【0184】
したがって、広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０がシミュレートすることにより得られた配置パラメーターを実際に使用して、特定の周波数帯域（少なくとも１２８０ｎｍから１３３０ｎｍの範囲内）用の広帯域リング共振器１０ａを実際に製造し、複数の均一性が高い光を出力する性能を実現できる。
【0185】
図１３Ａの両側（つまり、入射光の波長はそれぞれ１２５０ｎｍ～１２６０ｎｍ及び１３３０ｎｍ～１３５０ｎｍである）の実際の測定量のカップリングポートＰ１のカップリング効率と図１３ＡのシミュレーションのカップリングポートＰ１のカップリング効率の間の差異は大きい。
【0186】
その理由は、上記の測定が真の湾曲方向性結合器（ＣＤＣ）の性能ではなく、光入力および出力インターフェイス（グレーティングカプラー）の帯域幅の制限を受けるためである。
【0187】
このため、オペレーターが他の光出力及び入力インターフェイスを使用して、広帯域エッジ発光カプラー(edge emission coupler)のコンポーネントのカップリング効率を測定すると、上記の帯域幅制限の影響を解決できる。
【0188】
これに基づいて、本実施形態では、広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０によってシミュレートされた配置パラメーターを実際に使用して、特定の周波数帯域（少なくとも１２６０ｎｍから１３３０ｎｍの範囲）用の広帯域リング共振器１０ａを実際に製造することができる。
【0189】
図９Ｂ、図１３Ｃ～図１３Ｉを同時に参照して説明する。図１３Ｃ～図１３Ｉは、図１３Ａ及び図１３Ｂの第１の配置パラメーターから第７の配置パラメーターで配置されたシミュレーション共振器１０ｂの広帯域部のカップリング効率に対する実際の測定量の関係を示した図である。
【0190】
図１３Ｃから図１３Ｉにおいて、図９Ｂに示すカップリング角度θ（１６．５°）を固定し、カップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５５０ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）を、第１の配置パラメーターＬ１から第７の配置パラメーターＬ７（詳細な配置パラメーターについては、図１３Ｂを参照）を調整するために選定する。なお、その他の配置パラメーターは、図９Ｂ及び表５に示され、ここでは詳細に説明しない。
【0191】
図９Ｂのシミュレートされた出力ポートＰ２のカップリング効率（約８９％から９１％）を基準値として、図１３Ｃにおいて、１２６０ｎｍから１３３０ｎｍまでの入射光の波長範囲において、実際に測定された出力ポートＰ２のカップリング効率は約８３％から８７％であり、２つの出力ポートＰ２のカップリング効率の傾向は同じで、差は約６％から８％にすぎない。
【0192】
したがって、カップリングポートＰ１と出力ポートＰ２のカップリング効率の差の傾向によれば、広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０によってシミュレートされたカップリング効率は、実際に測定されたカップリング効率と実際に近いことが分かる。これは、特定の周波数帯域（少なくとも１２６０ｎｍから１３３０ｎｍの範囲）用の広帯域リング共振器１０ａを実際に製造するのに適していると言える。
【0193】
したがって、広帯域リング共振器１０ａを実際に製造するとき、本実施形態は、シミュレーションによって得られた配置パラメーターを直接使用することができ、又は僅かな調整を行うだけでよい。すなわち、少なくとも１２６０ｎｍ～１３３０ｎｍの広い周波数帯域内の複数の周波数帯域において均一性の高い光を出力する性能を発揮することができる。
【0194】
同様に、図１３Ｄ～図１３ＩではカップリングギャップＷ０（２００ｎｍ）、第１の幅Ｗ１（５５０ｎｍ）、及び第２の幅Ｗ２（３５０ｎｍ）はそれぞれ上下するように調整されて、図１３Ｂの第１の配置パラメーターＬ１、第３の配置パラメーターＬ３乃至第７の配置パラメーターとすることができる。
【0195】
【0196】
したがって、カップリングポートＰ１と出力ポートＰ２のカップリング効率の差異の傾向を考慮すると、カップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１及び第２の幅Ｗ２を変更しても、広帯域リング共振器１０ａの設計システム５０によるシミュレーションから得られたカップリング効率は、実際に測定されたカップリング効率とほぼ同じとなる。
【0197】
特に、特定の周波数帯域（少なくとも１２６０ｎｍから１３３０ｎｍの範囲内）用の広帯域リング共振器１０ａの実際の製造にそれを適用することは有益である。
【0198】
したがって、広帯域リング共振器１０ａを実際に製造するとき、本実施形態は、シミュレーションによって得られた配置パラメーターを直接使用することができ、又は僅かな調整を行うだけでよい。すなわち、少なくとも１２６０ｎｍ～１３３０ｎｍの広い周波数帯域内の複数の周波数帯域において均一性の高い光を出力する性能を発揮することができる。
【0199】
また、図１３Ａ～図１３Ｅから、実際に広帯域リング共振器１０ａを製造する際には、本実施形態では、カップリングギャップＷ０、第１の幅Ｗ１、及び第２の幅Ｗ２が許容するワーキングウィンドウ（上記許容ワーキングウィンドウ）は、±１０ｎｍ（約±５％から±７％のカップリング効率に対応する）であってもよい。
【0200】
また、シミュレーションによって得られた配置パラメーターは、少なくとも１２６０ｎｍから１３３０ｎｍの広い周波数範囲内の複数の周波数帯域で非常に均一な光を出力するために、直接転送するか、又は僅かに調整するだけで足りる。
【0201】
以上をまとめると、本実施形態では、広帯域リング共振器の第１の導波路と第２の導波路との間の配置パラメーターが、その設計システムによってシミュレート設計して得られ、且つ上述の配置パラメーターが互いに実質的に一致するので、第１の導波路と第２の導波路は広い周波数帯域にわたって０％から１００％の範囲で実質的に同様のカップリング効率を実際に有する。
【0202】
さらに、カップリング効率を調整する効果は、第２の導波路の半径（前述の第２の半径）等の他の配置パラメーターを大幅に変更することなく、少なくとも第１の導波路の幅(つまり、前述の第１の幅)を調整することのみによって達成することができる。
【0203】
これにより、広帯域リング共振器は、広い周波数帯域において異なる波長帯域の共振・カップリング条件を満たすことができ、均一性の高い複数の光を出力する性能を発生させることができる。
【0204】
そのため、ミクロンスケールの部品製造寸法でも、本実施形態は、カップリング効率を調整することによりその配置パラメーターを大きく変更することなく、安定した高い光を出力する性能が得られ、広い周波数帯域で光損失を低くでき、広帯域リング共振器を正確に製造することができる。このため、製造プロセスに優れ、本発明の実施形態が適用可能な分野が広がる。
【0205】
本発明は、前述の実施形態によって説明したが、本発明の精神と範囲から逸脱することがなければ、当業者が僅かな変更や修正を加えても本発明の技術的範囲に属するものとし、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められる。
【符号の説明】
【0206】
１０ａ 広帯域リング共振器
１０ｂ シミュレーション共振器
１２ａ、１２ｂ 第１の導波路
１２０ａ 閉リング
１２０ｂ 非閉リング
１２２ 第１のカップリング部
１４ 第２の導波路
１４０ 第１の部分
１４１ 第１の前部
１４２ 第１の中部
１４３ 第２のカップリング部
１４４ 第２の部分
１４５ 第２の中部
１４６ 第２の後部
１６ 波導層
２０ 第２の保護層
３０ 第１の保護層
４０ ベース層
５０ 広帯域リング共振器の設計システム
５２ ユーザーインターフェース
５２０ 入力エレメント
５２２ 表示エレメント
５４ プロセッサ
Ａ－Ａ´ 断面線
Ｃ 中心
Ｈ１ 第１の導波路の突起の高さ
Ｈ２ 第２の導波路の突起の高さ
Ｈ３ 第２の保護層の厚さ
Ｈ４ 波導層の厚さ
Ｈ５ 第１の保護層の厚さ
Ｌ１ 第１の配置パラメーター
Ｌ２ 第２の配置パラメーター
Ｌ３ 第３の配置パラメーター
Ｌ４ 第４の配置パラメーター
Ｌ５ 第５の配置パラメーター
Ｌ６ 第６の配置パラメーター
Ｌ７ 第７の配置パラメーター
Ｐ０ 入力ポート
Ｐ１ カップリングポート
Ｐ２ 出力ポート
Ｒ１ 第１の半径
Ｒ２ 第２の半径
Ｗ０ カップリングキャップ
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
θ カップリング角度
１０ｂ シミュレーション共振器
１２ａ、１２ｂ 第１の導波路
１２０ａ 閉リング
１２０ｂ 非閉リング
１２２ 第１のカップリング部
１４ 第２の導波路
１４０ 第１の部分
１４１ 第１の前部
１４２ 第１の中部
１４３ 第２のカップリング部
１４４ 第２の部分
１４５ 第２の中部
１４６ 第２の後部
１６ 波導層
２０ 第２の保護層
３０ 第１の保護層
４０ ベース層
５０ 広帯域リング共振器の設計システム
５２ ユーザーインターフェース
５２０ 入力エレメント
５２２ 表示エレメント
５４ プロセッサ
Ａ－Ａ´ 断面線
Ｃ 中心
Ｈ１ 第１の導波路の突起の高さ
Ｈ２ 第２の導波路の突起の高さ
Ｈ３ 第２の保護層の厚さ
Ｈ４ 波導層の厚さ
Ｈ５ 第１の保護層の厚さ
Ｌ１ 第１の配置パラメーター
Ｌ２ 第２の配置パラメーター
Ｌ３ 第３の配置パラメーター
Ｌ４ 第４の配置パラメーター
Ｌ５ 第５の配置パラメーター
Ｌ６ 第６の配置パラメーター
Ｌ７ 第７の配置パラメーター
Ｐ０ 入力ポート
Ｐ１ カップリングポート
Ｐ２ 出力ポート
Ｒ１ 第１の半径
Ｒ２ 第２の半径
Ｗ０ カップリングキャップ
Ｗ１ 第１の幅
Ｗ２ 第２の幅
θ カップリング角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図13G】
【図13H】
【図13I】
【手続補正書】
【提出日】2024-01-31
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ１／Ｗ２≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は前記第２の幅である
広帯域リング共振器。
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
【数1】
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ１／Ｗ２≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ１は前記第１の幅であり、Ｗ２は前記第２の幅である
広帯域リング共振器。
【請求項2】
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、広帯域に対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルの範囲である
広帯域リング共振器。
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
【数2】
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、広帯域に対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルの範囲である
広帯域リング共振器。
【請求項3】
第１の導波路と、第２の導波路とを備えた広帯域リング共振器において、
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、
前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いており、前記第１の幅は５００ナノメートルから５５０ナノメートルであり、前記第２の幅は３００ナノメートルから３８０ナノメートルであり、前記カップリングギャップは２００ナノメートルであり、且つ前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである
広帯域リング共振器。
前記第１の導波路は閉リングであり、前記閉リングは第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径を有し、
前記第２の導波路は順に互いに連接された第１の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径を有し、広帯域部で前記第１の導波路にカップリングされた前記第２の導波路のカップリング効率は実質的に近く、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
【数3】
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、
前記第２のカップリング部と前記第１のカップリング部はカップリング角度を有し、カップリングギャップの距離が開いており、前記第１の幅は５００ナノメートルから５５０ナノメートルであり、前記第２の幅は３００ナノメートルから３８０ナノメートルであり、前記カップリングギャップは２００ナノメートルであり、且つ前記広帯域部が対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルである
広帯域リング共振器。
【請求項4】
ベース層と、
前記ベース層上に設けられた第１の保護層と、
前記第１の保護層上に設けられた波導層と、
前記波導層上に設けられた第１の導波路であって、閉リングであり、第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径とを有する、第１の導波路と、
前記波導層上に設けられた第２の導波路であって、順に互いに連接された第1の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径とを有し、広帯域部で前記第２の導波路のカップリング効率は前記第１の導波路のカップリング効率に結合され、前記第１の導波路のカップリング効率と前記第２の導波路のカップリング効率とは互いに近い、第２の導波路と、
前記波導層、前記第１の導波路及び前記第２の導波路上に設けられた第２の保護層と、
を備え、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅である
広帯域リング共振器。
前記ベース層上に設けられた第１の保護層と、
前記第１の保護層上に設けられた波導層と、
前記波導層上に設けられた第１の導波路であって、閉リングであり、第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径とを有する、第１の導波路と、
前記波導層上に設けられた第２の導波路であって、順に互いに連接された第1の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径とを有し、広帯域部で前記第２の導波路のカップリング効率は前記第１の導波路のカップリング効率に結合され、前記第１の導波路のカップリング効率と前記第２の導波路のカップリング効率とは互いに近い、第２の導波路と、
前記波導層、前記第１の導波路及び前記第２の導波路上に設けられた第２の保護層と、
を備え、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
【数4】
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅である
広帯域リング共振器。
【請求項5】
ベース層と、
前記ベース層上に設けられた第１の保護層と、
前記第１の保護層上に設けられた波導層と、
前記波導層上に設けられた第１の導波路であって、閉リングであり、第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径とを有する、第１の導波路と、
前記波導層上に設けられた第２の導波路であって、順に互いに連接された第1の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径とを有し、広帯域部で前記第２の導波路のカップリング効率は前記第１の導波路のカップリング効率に結合され、前記第１の導波路のカップリング効率と前記第２の導波路のカップリング効率とは互いに近い、第２の導波路と、
前記波導層、前記第１の導波路及び前記第２の導波路上に設けられた第２の保護層と、
を備え、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、広帯域に対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルの範囲である
広帯域リング共振器。
前記ベース層上に設けられた第１の保護層と、
前記第１の保護層上に設けられた波導層と、
前記波導層上に設けられた第１の導波路であって、閉リングであり、第１のカップリング部を備え、前記第１のカップリング部は第１の幅と第１の半径とを有する、第１の導波路と、
前記波導層上に設けられた第２の導波路であって、順に互いに連接された第1の部分、第２のカップリング部、及び第２の部分を含み、前記第２のカップリング部は第２の幅と第２の半径とを有し、広帯域部で前記第２の導波路のカップリング効率は前記第１の導波路のカップリング効率に結合され、前記第１の導波路のカップリング効率と前記第２の導波路のカップリング効率とは互いに近い、第２の導波路と、
前記波導層、前記第１の導波路及び前記第２の導波路上に設けられた第２の保護層と、
を備え、
前記第１の半径、前記第２の半径及び前記第２の幅は、半径と有効屈折率との関係を示すグラフと、下記式１で表される半径と有効屈折率との関係とに従って定まり、
【数5】
前記式１において、ｎ ｅｆｆ１ は第１の有効屈折率であり、ｎ ｅｆｆ２ は第２の有効屈折率であり、Ｒ １ は前記第１の半径であり、Ｒ ２ は前記第２の半径であり、ｄは誤差閾値であり、且つ前記誤差閾値は１０％より大きくなく、
前記第２の半径は前記第１の半径より大きく、且つ１．２３１≦Ｗ １ ／Ｗ ２ ≦１．６６７の条件を満たし、Ｗ １ は前記第１の幅であり、Ｗ ２ は前記第２の幅であり、広帯域に対応する入射光の波長は１２８０ナノメートルから１３３０ナノメートルの範囲である
広帯域リング共振器。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
【数1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0069】
【数3】
