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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】P2024094959
(43)【公開日】2024-07-10
(54)【発明の名称】光合波器及び可視光光源モジュール
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20240703BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20240703BHJP
G02F 1/035 20060101ALI20240703BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 331
G02B6/42
G02F1/035
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022211898
(22)【出願日】2022-12-28
(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
(72)【発明者】
【氏名】宇都宮 肇
(72)【発明者】
【氏名】吉成 次郎
【テーマコード（参考）】
2H137
2H147
2K102
【Ｆターム（参考）】
2H137AB11
2H137BA44
2H137BA48
2H137BA51
2H137BA53
2H137BA54
2H137BB02
2H137BB14
2H137BB17
2H137BB25
2H137EA04
2H137EA05
2H137EA11
2H147AB17
2H147BA01
2H147BA05
2H147BA11
2H147BE01
2H147BE12
2H147BE22
2H147CB03
2H147CD04
2H147EA05A
2H147EA13C
2H147EA15C
2H147FA01
2H147FA02
2H147FA20
2H147FC01
2K102AA21
2K102BA01
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC04
2K102BD08
2K102CA20
2K102DA05
2K102DB04
2K102DC08
2K102DD05
2K102EA17
2K102EA25
2K102EB20
2K102EB22
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可能あるいは集積可能であって、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器を提供することである。
【解決手段】本発明の光合波器１００はマルチモード干渉型光合波部５０を備え、第１マルチモード干渉型光合波部５０－１は第１光入力側光導波路２１－１と第１モニター光出力側光導波路２２－１と第１連結光導波路２１－１２とに接続され、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２は第２光入力側光導波路２１－２と第１連結光導波路２１－１２と第２モニター光出力側光導波路２２－２と第２連結光導波路２１－２３とに接続され、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は第３光入力側光導波路２１－３と第２連結光導波路２１－２３と第３モニター光出力側光導波路２２－３と光出力口接続光導波路２３とに接続され、光導波路２２－１～２１－３はいずれの光導波路とも交差しない。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の光合波器１００はマルチモード干渉型光合波部５０を備え、第１マルチモード干渉型光合波部５０－１は第１光入力側光導波路２１－１と第１モニター光出力側光導波路２２－１と第１連結光導波路２１－１２とに接続され、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２は第２光入力側光導波路２１－２と第１連結光導波路２１－１２と第２モニター光出力側光導波路２２－２と第２連結光導波路２１－２３とに接続され、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は第３光入力側光導波路２１－３と第２連結光導波路２１－２３と第３モニター光出力側光導波路２２－３と光出力口接続光導波路２３とに接続され、光導波路２２－１～２１－３はいずれの光導波路とも交差しない。
【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可視光を合波する光合波器であって、４つの側面を有し、
前記光合波器の第１側面に配置し、各可視光を出射する複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な複数個の光入射口と、
前記光合波器の第２側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする少なくとも１個のフォトディテクターへ出射可能な複数個のモニター光出射口と、
前記光合波器の第３側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口と、
複数個のマルチモード干渉型光合波部と、を備え、
前記複数個のマルチモード干渉型光合波部のうち、
第１マルチモード干渉型光合波部は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第１光入射口に接続する第１光入力側光導波路に接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口に接続する第１モニター光出力側光導波路と、第２マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第１連結光導波路とに接続されており、
第２マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第２光入射口に接続する第２光入力側光導波路と、前記第１連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口に接続する第２モニター光出力側光導波路と、第３マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第２連結光導波路とに接続されており、
第３マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第３光入射口に接続する第３光入力側光導波路と、前記第２連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口に接続する第３モニター光出力側光導波路と、前記光出力口に接続する光出力口接続光導波路とに接続されており、
前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路及び前記第３モニター光出力側光導波路はいずれの光導波路とも交差しない、光合波器。
前記光合波器の第１側面に配置し、各可視光を出射する複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な複数個の光入射口と、
前記光合波器の第２側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする少なくとも１個のフォトディテクターへ出射可能な複数個のモニター光出射口と、
前記光合波器の第３側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口と、
複数個のマルチモード干渉型光合波部と、を備え、
前記複数個のマルチモード干渉型光合波部のうち、
第１マルチモード干渉型光合波部は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第１光入射口に接続する第１光入力側光導波路に接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口に接続する第１モニター光出力側光導波路と、第２マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第１連結光導波路とに接続されており、
第２マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第２光入射口に接続する第２光入力側光導波路と、前記第１連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口に接続する第２モニター光出力側光導波路と、第３マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第２連結光導波路とに接続されており、
第３マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第３光入射口に接続する第３光入力側光導波路と、前記第２連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口に接続する第３モニター光出力側光導波路と、前記光出力口に接続する光出力口接続光導波路とに接続されており、
前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路及び前記第３モニター光出力側光導波路はいずれの光導波路とも交差しない、光合波器。
【請求項2】
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、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層と、を備え、
前記光入射口、前記モニター光出射口、前記光出力口、前記マルチモード干渉型光合波部、前記第１光入力側光導波路、前記第２光入力側光導波路、前記第３光入力側光導波路、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路、前記第３モニター光出力側光導波路、前記第１連結光導波路、前記第２連結光導波路、及び、前記光出力口接続光導波路が前記光合波機能層に形成されている、請求項１に記載の光合波器。
前記基板の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層と、を備え、
前記光入射口、前記モニター光出射口、前記光出力口、前記マルチモード干渉型光合波部、前記第１光入力側光導波路、前記第２光入力側光導波路、前記第３光入力側光導波路、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路、前記第３モニター光出力側光導波路、前記第１連結光導波路、前記第２連結光導波路、及び、前記光出力口接続光導波路が前記光合波機能層に形成されている、請求項１に記載の光合波器。
【請求項3】
前記マルチモード干渉型光合波部の数が３個である、請求項１又は２に記載の光合波器。
【請求項4】
前記複数個のマルチモード干渉型光合波部のうち、少なくとも一つのマルチモード干渉型光合波部は光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である、請求項１又は２に記載の光合波器。
【請求項5】
前記台形形状の傾斜角度が４０°～８５°である、請求項４に記載の光合波器。
【請求項6】
前記台形形状の断面を有するマルチモード干渉型光合波部が基板側にスラブ部を有する、請求項４に記載の光合波器。
【請求項7】
前記第１光入力側光導波路、前記第２光入力側光導波路、前記第３光入力側光導波路、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路、前記第３モニター光出力側光導波路、前記第１連結光導波路、前記第２連結光導波路、及び、前記光出力口接続光導波路の少なくとも一部にスラブ部が設けられている、請求項１又は２に記載の光合波器。
【請求項8】
請求項１又は２に記載の光合波器と、前記光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【請求項9】
請求項１又は２に記載の光合波器と、前記光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を前記光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波器。
【請求項10】
請求項９に記載の光変調機能付き光合波器と、前記光変調機能付き光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光合波器及び可視光光源モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
ＡＲ（Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ：拡張現実）グラス、ＶＲ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ：仮想現実）グラス等のＸＲグラスは小型のウェアラブルデバイスとして期待されている。ＡＲグラス、ＶＲグラスのようなウェアラブルデバイスにおいては通常の眼鏡型のサイズに各機能が収まるように小型化されることが普及に対するカギとなっている。
【0003】
特許文献１には、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】特開２０１２－４８０７１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】
ＲＧＢのカラーバランスを調整するには、入射光の一部をＲＧＢ各色分岐し、分岐した光をモニタリング光とし、モニタリング光の光強度に応じてカラーバランスを調整する手法が考えられる。例えば、特許文献２ではＭＭＩ（マルチモード干渉型光合波器）を用いたＲＧＢ合波器の構成が開示されているが、カラーバランスを調整する構成については開示も示唆もされていない。
【0008】
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、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器及び可視光光源モジュール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】
【0009】
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。
【0010】
本発明の態様１は、波長の異なる複数の可視光を合波する光合波器であって、４つの側面を有し、前記光合波器の第１側面に配置し、各可視光を出射する複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な複数個の光入射口と、前記光合波器の第２側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする少なくとも1個のフォトディテクタへ出射可能な複数個のモニター光出射口と、前記光合波器の第３側面に配置し、前記複数個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口と、複数個のマルチモード干渉型光合波部と、を備え、前記複数個のマルチモード干渉型光合波部のうち、第１マルチモード干渉型光合波部は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第１光入射口に接続する第１光入力側光導波路に接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口に接続する第１モニター光出力側光導波路と、第２マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第１連結光導波路とに接続されており、第２マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第２光入射口に接続する第２光入力側光導波路と、前記第１連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口に接続する第２モニター光出力側光導波路と、第３マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第２連結光導波路とに接続されており、第３マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記複数個の光入射口のうちの第３光入射口に接続する第３光入力側光導波路と、前記第２連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記複数個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口に接続する第３モニター光出力側光導波路と、前記光出力口に接続する光出力口接続光導波路とに接続されており、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路及び前記第３モニター光出力側光導波路はいずれの光導波路とも交差しない、光合波器である。
【0011】
本発明の態様２は、態様１の光合波器において、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板と、前記基板の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層と、を備え、前記光入射口、前記モニター光出射口、前記光出力口、前記マルチモード干渉型光合波部、前記第１光入力側光導波路、前記第２光入力側光導波路、前記第３光入力側光導波路、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路、前記第３モニター光出力側光導波路、前記第１連結光導波路、前記第２連結光導波路、及び、前記光出力口接続光導波路が前記光合波機能層に形成されている。
【0012】
本発明の態様３は、態様１又は２の光合波器において、前記マルチモード干渉型光合波部の数が３個である。
【0013】
本発明の態様４は、態様１～３のいずれか一つの光合波器において、前記複数個のマルチモード干渉型光合波部のうち、少なくとも一つのマルチモード干渉型光合波部は光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である。
【0014】
本発明の態様５は、態様４の光合波器において、前記台形形状の傾斜角度が４０°～８５°である。
【0015】
本発明の態様６は、態様４又は５の光合波器において、前記台形形状の断面を有するマルチモード干渉型光合波部が基板側にスラブ部を有する。
【0016】
本発明の態様７は、態様１～６のいずれか一つの光合波器において、前記第１光入力側光導波路、前記第２光入力側光導波路、前記第３光入力側光導波路、前記第１モニター光出力側光導波路、前記第２モニター光出力側光導波路、前記第３モニター光出力側光導波路、前記第１連結光導波路、前記第２連結光導波路、及び、前記光出力口接続光導波路の少なくとも一部にスラブ部が設けられている。
【0017】
本発明の態様８は、態様１～７のいずれか一つの光合波器と、前記光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュールである。
【0018】
本発明の態様９は、態様１～７のいずれか一つの光合波器と、前記光合波器に接続され、複数の可視光レーザー光源から出射された複数の可視光を前記光合波器に導波するマッハツェンダー型光変調器と、を備える、光変調機能付き光合波器である。
【0019】
本発明の態様１０は、態様９の光変調機能付き光合波器と、前記光変調機能付き光合波器で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源とを備える、可視光光源モジュールである。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、ニオブ酸リチウム膜を用いた光変調器と接続可能あるいは集積可能であって、ＲＧＢのカラーバランスを調整可能な光合波器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本実施形態に係る光合波器の平面模式図である。
【図2】比較例の光合波器の平面模式図である。
【図4】マルチモード干渉型光合波部の断面が台形形状である場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図5】マルチモード干渉型光合波部の基板側にスラブ部を有する場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図6】マルチモード干渉型光合波部の断面が台形形状であり、かつ、基板側にスラブ部を有する場合のＹＺ面で切った断面模式図である。
【図7】第１実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
【図8】第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
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。
【0023】
〔光合波器〕
図１は、本実施形態に係る光合波器の平面模式図である。図１は、ＲＧＢのそれぞれの可視光を出射する３個の可視光レーザー光源を備えた可視光光源モジュールに使用可能な光合波器の例である。
図１に示す光合波器１００は、波長の異なる複数の可視光を合波する光合波器であって、４つの側面１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを有する。図１に示す光合波器１００は、平面視して（Ｚ方向から視て）、４つの角が９０°の矩形であるが、４つの角が９０°の矩形に限定されない。
図１は、本実施形態に係る光合波器の平面模式図である。図１は、ＲＧＢのそれぞれの可視光を出射する３個の可視光レーザー光源を備えた可視光光源モジュールに使用可能な光合波器の例である。
図１に示す光合波器１００は、波長の異なる複数の可視光を合波する光合波器であって、４つの側面１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄを有する。図１に示す光合波器１００は、平面視して（Ｚ方向から視て）、４つの角が９０°の矩形であるが、４つの角が９０°の矩形に限定されない。
【0024】
図１に示す光合波器１００は、光合波器の第１側面１００Ａに配置し、各可視光を出射する３個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な３個の光入射口２１－１ｉ、２１－２ｉ、２１－３ｉと、光合波器の第２側面１００Ｂに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする３個のフォトディテクタへ出射可能な３個のモニター光出射口２２－１ｍ、２２－２ｍ、２２－３ｍと、光合波器の第３側面１００Ｃに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口２３ｅと、を備える。ここで、３個の光入射口２１－１ｉ、２１－２ｉ、２１－３ｉを近づけて配置し、１個のフォトディテクタへ出射するようにしてもよい。その場合、ＲＧＢの３個の可視光レーザー光源を1個ずつ発光させ、それぞれの可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングすることにより、ＲＧＢのカラーバランスを調整することができる。
図１に示す光合波器１００を用いれば、可視光レーザー光源から入射された光を各色ごとに一部分岐し、各色ごとのモニター光として取り出し、カラーバランスを調整することができる。
なお、図１において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面に対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
図１に示す光合波器１００を用いれば、可視光レーザー光源から入射された光を各色ごとに一部分岐し、各色ごとのモニター光として取り出し、カラーバランスを調整することができる。
なお、図１において、Ｘ方向は光入射口が配置する側面に対して直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向で形成される面に対して直交する方向である。
【0025】
図１に示す光合波器１００はさらに、３個のマルチモード干渉型光合波部５０（５０－１、５０－２、５０－３）を備えている。
３個のマルチモード干渉型光合波部のうち、第１マルチモード干渉型光合波部５０－１は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第１光入射口２１－１ｉに接続する第１光入力側光導波路２１－１に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口２２－１ｍに接続する第１モニター光出力側光導波路２２－１と、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の光入力側に接続する第１連結光導波路２１－１２とに接続されている。
また、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第２光入射口２１－２ｉに接続する第２光入力側光導波路２１－２と、第１連結光導波路２１－１２とに接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口２２－２ｍに接続する第２モニター光出力側光導波路２２－２と、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の光入力側に接続する第２連結光導波路２１－２３とに接続されている。
また、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第３光入射口２１－３ｉに接続する第３光入力側光導波路２１－３と、第２連結光導波路２１－２３とに接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口２２－３ｍに接続する第３モニター光出力側光導波路２２－３と、光出力口２３ｅに接続する光出力口接続光導波路２３とに接続されている。
３個のマルチモード干渉型光合波部のうち、第１マルチモード干渉型光合波部５０－１は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第１光入射口２１－１ｉに接続する第１光入力側光導波路２１－１に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口２２－１ｍに接続する第１モニター光出力側光導波路２２－１と、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の光入力側に接続する第１連結光導波路２１－１２とに接続されている。
また、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第２光入射口２１－２ｉに接続する第２光入力側光導波路２１－２と、第１連結光導波路２１－１２とに接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口２２－２ｍに接続する第２モニター光出力側光導波路２２－２と、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の光入力側に接続する第２連結光導波路２１－２３とに接続されている。
また、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第３光入射口２１－３ｉに接続する第３光入力側光導波路２１－３と、第２連結光導波路２１－２３とに接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口２２－３ｍに接続する第３モニター光出力側光導波路２２－３と、光出力口２３ｅに接続する光出力口接続光導波路２３とに接続されている。
【0026】
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１は１入力２出力で使用可能であるが、１入力２出力でしか使えないＭＭＩである必要はなく、複数入力ポート及び３個以上の出力ポートを有する構成を有し、そのうちの１入力２出力だけを用いるというものでもよい。
同様に、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２及び第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は２入力２出力で使用可能であるが、２入力２出力でしか使えないＭＭＩである必要はなく、３個以上の入力ポート及び３個以上の出力ポートを有する構成を有し、そのうちの２入力２出力だけを用いるというものでもよい。
同様に、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２及び第３マルチモード干渉型光合波部５０－３は２入力２出力で使用可能であるが、２入力２出力でしか使えないＭＭＩである必要はなく、３個以上の入力ポート及び３個以上の出力ポートを有する構成を有し、そのうちの２入力２出力だけを用いるというものでもよい。
【0027】
第１モニター光出力側光導波路２２－１、第２モニター光出力側光導波路２２－２及び第３モニター光出力側光導波路２２－３は、光出力口２３ｅからの光出力につながるいずれの導波路（図１の構成では、第１モニター光出力側光導波路２２－１、第２モニター光出力側光導波路２２－２及び第３モニター光出力側光導波路２２－３以外のすべての導波路）とも交差しない。光出力口２３ｅからの光出力につながる導波路と交差があると、交差点での散乱等によって光出力口２３ｅからの光出力の損失（ロス）の原因になる。以下、このような損失を「交差ロス」ということがある。
図１に示す光合波器１００においては、交差ロスが発生しない。図１に示す光合波器１００は交差ロスが排除された光合波器である。
この点について、モニター光出力側光導波路が他の光導波路と交差する構成の光合波器と比べる。
図１に示す光合波器１００においては、交差ロスが発生しない。図１に示す光合波器１００は交差ロスが排除された光合波器である。
この点について、モニター光出力側光導波路が他の光導波路と交差する構成の光合波器と比べる。
【0028】
図２は、モニター光出力側光導波路が他の導波路と交差する構成の光合波器である。
図２に示す光合波器Ａ１００は、光合波器の第１側面１００Ａに配置し、各可視光を出射する３個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な３個の光入射口Ａ２１－１ｉ、Ａ２１－２ｉ、Ａ２１－３ｉと、光合波器の第２側面１００Ｂに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする３個のフォトディテクタへ出射可能な３個のモニター光出射口Ａ２２－１ｍ、Ａ２２－２ｍ、Ａ２２－３ｍと、光合波器の第３側面１００Ｃに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口Ａ２３ｅと、を備える。
図２に示す光合波器Ａ１００は、光合波器の第１側面１００Ａに配置し、各可視光を出射する３個の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な３個の光入射口Ａ２１－１ｉ、Ａ２１－２ｉ、Ａ２１－３ｉと、光合波器の第２側面１００Ｂに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする３個のフォトディテクタへ出射可能な３個のモニター光出射口Ａ２２－１ｍ、Ａ２２－２ｍ、Ａ２２－３ｍと、光合波器の第３側面１００Ｃに配置し、３個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口Ａ２３ｅと、を備える。
【0029】
図１に示す光合波器Ａ１００はさらに、５個のマルチモード干渉型光合波部Ａ５０（Ａ５０－１、Ａ５０－２、Ａ５０－３、Ａ５０－４、Ａ５０－５）、を備えている。
５個のマルチモード干渉型光合波部のうち、第１マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－１は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第１光入射口Ａ２１－１ｉに接続する第１光入力側光導波路Ａ２１－１に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口Ａ２２－１ｍに接続する第１モニター光出力側光導波路Ａ２２－１と、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５の光入力側に接続する第１連結光導波路Ａ２１－１５とに接続されている。
また、第２マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－２は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第２光入射口Ａ２１－２ｉに接続する第２光入力側光導波路Ａ２１－２に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口Ａ２２－２ｍに接続する第２モニター光出力側光導波路Ａ２２－２と、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４の光入力側に接続する第２連結光導波路Ａ２１－２４とに接続されている。
また、第３マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－３は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第３光入射口Ａ２１－３ｉに接続する第３光入力側光導波路Ａ２１－３に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口Ａ２２－３ｍに接続する第３モニター光出力側光導波路Ａ２２－３と、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４の光入力側に接続する第３連結光導波路Ａ２１－３４とに接続されている。
また、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４は２入力１出力で使用可能であって、光入力側に、第２連結光導波路Ａ２１－２４と第３連結光導波路Ａ２１－３４とに接続され、かつ、光出力側に、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５の光入力側に接続する第４連結光導波路Ａ２１－４５とに接続されている。
また、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５は２入力１出力で使用可能であって、光入力側に、第１連結光導波路Ａ２１－１５と第４連結光導波路Ａ２１－４５とに接続され、かつ、光出力側に、光出力口Ａ２３ｅに接続する光出力口接続光導波路Ａ２３とに接続されている。
５個のマルチモード干渉型光合波部のうち、第１マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－１は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第１光入射口Ａ２１－１ｉに接続する第１光入力側光導波路Ａ２１－１に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口Ａ２２－１ｍに接続する第１モニター光出力側光導波路Ａ２２－１と、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５の光入力側に接続する第１連結光導波路Ａ２１－１５とに接続されている。
また、第２マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－２は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第２光入射口Ａ２１－２ｉに接続する第２光入力側光導波路Ａ２１－２に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口Ａ２２－２ｍに接続する第２モニター光出力側光導波路Ａ２２－２と、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４の光入力側に接続する第２連結光導波路Ａ２１－２４とに接続されている。
また、第３マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－３は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、３個の光入射口のうちの第３光入射口Ａ２１－３ｉに接続する第３光入力側光導波路Ａ２１－３に接続され、かつ、光出力側に、３個のモニター光出射口のうちの第３モニター光出射口Ａ２２－３ｍに接続する第３モニター光出力側光導波路Ａ２２－３と、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４の光入力側に接続する第３連結光導波路Ａ２１－３４とに接続されている。
また、第４マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－４は２入力１出力で使用可能であって、光入力側に、第２連結光導波路Ａ２１－２４と第３連結光導波路Ａ２１－３４とに接続され、かつ、光出力側に、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５の光入力側に接続する第４連結光導波路Ａ２１－４５とに接続されている。
また、第５マルチモード干渉型光合波部Ａ５０－５は２入力１出力で使用可能であって、光入力側に、第１連結光導波路Ａ２１－１５と第４連結光導波路Ａ２１－４５とに接続され、かつ、光出力側に、光出力口Ａ２３ｅに接続する光出力口接続光導波路Ａ２３とに接続されている。
【0030】
図２に示す光合波器Ａ１００では、第１モニター光出力側光導波路Ａ２２－１は他のいずれの導波路とも交差しない。
一方、第２モニター光出力側光導波路Ａ２２－２は第１連結光導波路Ａ２１－１５と交差する（図２中の符号Ａで指示した丸印の箇所）。また、第３モニター光出力側光導波路Ａ２２－３も第１連結光導波路Ａ２１－１５と交差し（図２中の符号Ｂで指示した丸印の箇所）、かつ、第２連結光導波路Ａ２１－２４とも交差する（図２中の符号Ｃで指示した丸印の箇所）。従って、図２に示す光合波器Ａ１００では、３箇所で交差ロスが発生する。
一方、第２モニター光出力側光導波路Ａ２２－２は第１連結光導波路Ａ２１－１５と交差する（図２中の符号Ａで指示した丸印の箇所）。また、第３モニター光出力側光導波路Ａ２２－３も第１連結光導波路Ａ２１－１５と交差し（図２中の符号Ｂで指示した丸印の箇所）、かつ、第２連結光導波路Ａ２１－２４とも交差する（図２中の符号Ｃで指示した丸印の箇所）。従って、図２に示す光合波器Ａ１００では、３箇所で交差ロスが発生する。
【0031】
光入射口とモニター光出射口と光出力口との位置関係について、図１に示す光合波器１００では、光入射口が配置する側面（側面１００Ａ）とモニター光出射口が配置する側面（側面１００Ｂ）とが隣接する面同士であり、かつ、光入射口が配置する側面（側面１００Ａ）と光出力口が配置する側面（側面１００Ｃ）とがＸ方向で対向する面同士である構成であるが、これに限定されない。
例えば、図１に示す光合波器１００において、光出力口が側面１００Ｄに配置する構成すなわち、モニター光出射口が配置する側面と光出力口が配置する側面とがＹ方向で対向する面同士である構成であってもよい。
あるいは、モニター光出射口が側面１００Ｃに配置し、かつ、光出力口が側面１００Ｄに配置する構成であってもよい。すなわち、光入射口が配置する側面とモニター光出射口が配置する側面とＸ方向で対向する面同士であり、かつ、光入射口が配置する側面と光出力口が配置する側面とが隣接する面同士である構成であってもよい。
例えば、図１に示す光合波器１００において、光出力口が側面１００Ｄに配置する構成すなわち、モニター光出射口が配置する側面と光出力口が配置する側面とがＹ方向で対向する面同士である構成であってもよい。
あるいは、モニター光出射口が側面１００Ｃに配置し、かつ、光出力口が側面１００Ｄに配置する構成であってもよい。すなわち、光入射口が配置する側面とモニター光出射口が配置する側面とＸ方向で対向する面同士であり、かつ、光入射口が配置する側面と光出力口が配置する側面とが隣接する面同士である構成であってもよい。
【0032】
図１に示す光合波器１００は、３個の可視光レーザー光源を備えた可視光光源モジュールに使用可能な光合波器の例であったが、Ｎ個（Ｎ＞３）の可視光レーザー光源を備えた可視光光源モジュールに使用可能な光合波器の構成例を以下に示す。
【0033】
かかる光合波器は、第１側面に配置し、Ｎ個（Ｎは３以上の整数）の可視光レーザー光源から出力された可視光をそれぞれ入射可能な前記Ｎ個の光入射口と、第２側面に配置し、前記Ｎ個の可視光レーザー光源から出力された可視光の出力をモニタリングする前記Ｎ個のフォトディテクタへ出射可能な前記Ｎ個のモニター光出射口と、第３側面に配置し、前記Ｎ個の可視光レーザー光源から出力された可視光がすべて合波されて出射可能な１個の光出力口と、を備え、さらに、前記Ｎ個のマルチモード干渉型光合波部を備え、
前記Ｎ個のマルチモード干渉型光合波部のうち、
第１マルチモード干渉型光合波部は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第１光入射口に接続する第１光入力側光導波路に接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口に接続する第１モニター光出力側光導波路と、第２マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第１連結光導波路とに接続されており、
第２マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第２光入射口に接続する第２光入力側光導波路と、前記第１連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口に接続する第２モニター光出力側光導波路と、第３マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第２連結光導波路とに接続されており、
・・・
第（Ｎ－１）マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第（Ｎ－１）光入射口に接続する第（Ｎ－１）光入力側光導波路と、第（Ｎ－２）連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第（Ｎ－１）モニター光出射口に接続する第（Ｎ－１）モニター光出力側光導波路と、第Ｎマルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第（Ｎ－１）連結光導波路とに接続されており、
第Ｎマルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、記Ｎ個の光入射口のうちの第Ｎ光入射口に接続する第Ｎ光入力側光導波路と、前記第（Ｎ－１）連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第Ｎモニター光出射口に接続する第Ｎモニター光出力側光導波路と、前記光出力口に接続する光出力口接続光導波路とに接続されており、
前記第１モニター光出力側光導波路～第Ｎモニター光出力側光導波路はいずれの導波路とも交差しない。
前記Ｎ個のマルチモード干渉型光合波部のうち、
第１マルチモード干渉型光合波部は１入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第１光入射口に接続する第１光入力側光導波路に接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第１モニター光出射口に接続する第１モニター光出力側光導波路と、第２マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第１連結光導波路とに接続されており、
第２マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第２光入射口に接続する第２光入力側光導波路と、前記第１連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第２モニター光出射口に接続する第２モニター光出力側光導波路と、第３マルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第２連結光導波路とに接続されており、
・・・
第（Ｎ－１）マルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、前記Ｎ個の光入射口のうちの第（Ｎ－１）光入射口に接続する第（Ｎ－１）光入力側光導波路と、第（Ｎ－２）連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第（Ｎ－１）モニター光出射口に接続する第（Ｎ－１）モニター光出力側光導波路と、第Ｎマルチモード干渉型光合波部の光入力側に接続する第（Ｎ－１）連結光導波路とに接続されており、
第Ｎマルチモード干渉型光合波部は２入力２出力で使用可能であって、光入力側に、記Ｎ個の光入射口のうちの第Ｎ光入射口に接続する第Ｎ光入力側光導波路と、前記第（Ｎ－１）連結光導波路とに接続され、かつ、光出力側に、前記Ｎ個のモニター光出射口のうちの第Ｎモニター光出射口に接続する第Ｎモニター光出力側光導波路と、前記光出力口に接続する光出力口接続光導波路とに接続されており、
前記第１モニター光出力側光導波路～第Ｎモニター光出力側光導波路はいずれの導波路とも交差しない。
【0034】
図１に示した光合波器１００について、第１マルチモード干渉型光合波部５０－１、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３がそれぞれ順に、緑色光用、青色光用、赤色光用である場合の寸法を例示すると、
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１の長さ（Ｘ方向）：５０～２００μｍ
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１の幅（Ｙ方向）：４～１０μｍ
第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の長さ（Ｘ方向）：１００～１０００μｍ
第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の幅（Ｙ方向）：８～２０μｍ
第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の長さ（Ｘ方向）：１００～１０００μｍ
第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の幅（Ｙ方向）：８～２０μｍ
緑色光入射口２１－１ｉと青色光入射口２１－２ｉとの間の距離：１５０～２０００μｍ
青色光入射口２１－２ｉと赤色光入射口２１－３ｉとの間の距離：１５０～２０００μｍ
側面１００Ａ及び側面１００Ｃの長さ（Ｙ方向）：４２０～５０００μｍ
側面１００Ｂ及び側面１００Ｄの長さ（Ｙ方向）：５００～１００００μｍ
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１の長さ（Ｘ方向）：５０～２００μｍ
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１の幅（Ｙ方向）：４～１０μｍ
第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の長さ（Ｘ方向）：１００～１０００μｍ
第２マルチモード干渉型光合波部５０－２の幅（Ｙ方向）：８～２０μｍ
第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の長さ（Ｘ方向）：１００～１０００μｍ
第３マルチモード干渉型光合波部５０－３の幅（Ｙ方向）：８～２０μｍ
緑色光入射口２１－１ｉと青色光入射口２１－２ｉとの間の距離：１５０～２０００μｍ
青色光入射口２１－２ｉと赤色光入射口２１－３ｉとの間の距離：１５０～２０００μｍ
側面１００Ａ及び側面１００Ｃの長さ（Ｙ方向）：４２０～５０００μｍ
側面１００Ｂ及び側面１００Ｄの長さ（Ｙ方向）：５００～１００００μｍ
【0035】
第１マルチモード干渉型光合波部５０－１、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３がそれぞれ順に、緑色光用、青色光用、赤色光用である場合に、図１に示す光合波器の作用効果を説明する。
緑色光入射口２１－１ｉから入射した緑色光は第１光入力側光導波路２１－１を伝搬して第１マルチモード干渉型光合波部５０－１に入力し、分岐されて、一方の分岐緑色光は第１モニター光出力側光導波路２２－１を伝搬して第１モニター光出射口２２－１ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐緑色光は第１連結光導波路２１－１２を伝搬して、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２に入力する。
青色光入射口２１－２ｉから入射した青色光は第２光入力側光導波路２１－２を伝搬して第２マルチモード干渉型光合波部５０－２に入力し、分岐されて、一方の分岐青色光は第２モニター光出力側光導波路２２－２を伝搬して第２モニター光出射口２２－２ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐青色光は入力した上記他の分岐緑色光と共に、第２連結光導波路２１－２３を伝搬して、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３に入力する。
赤色光入射口２１－３ｉから入射した赤色光は第３光入力側光導波路２１－３を伝搬して第３マルチモード干渉型光合波部５０－３に入力し、分岐されて、一方の分岐赤色光は第３モニター光出力側光導波路２２－３を伝搬して第３モニター光出射口２２－３ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐赤色光は入力した上記他の分岐緑色光及び上記他の分岐青色光と共に、光出力口接続光導波路２３を伝搬して光出力口２３ｅから合波されたＲＧＢ光が出力される。
緑色光入射口２１－１ｉから入射した緑色光は第１光入力側光導波路２１－１を伝搬して第１マルチモード干渉型光合波部５０－１に入力し、分岐されて、一方の分岐緑色光は第１モニター光出力側光導波路２２－１を伝搬して第１モニター光出射口２２－１ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐緑色光は第１連結光導波路２１－１２を伝搬して、第２マルチモード干渉型光合波部５０－２に入力する。
青色光入射口２１－２ｉから入射した青色光は第２光入力側光導波路２１－２を伝搬して第２マルチモード干渉型光合波部５０－２に入力し、分岐されて、一方の分岐青色光は第２モニター光出力側光導波路２２－２を伝搬して第２モニター光出射口２２－２ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐青色光は入力した上記他の分岐緑色光と共に、第２連結光導波路２１－２３を伝搬して、第３マルチモード干渉型光合波部５０－３に入力する。
赤色光入射口２１－３ｉから入射した赤色光は第３光入力側光導波路２１－３を伝搬して第３マルチモード干渉型光合波部５０－３に入力し、分岐されて、一方の分岐赤色光は第３モニター光出力側光導波路２２－３を伝搬して第３モニター光出射口２２－３ｍから出射してフォトディテクタに入射する。一方、他の分岐赤色光は入力した上記他の分岐緑色光及び上記他の分岐青色光と共に、光出力口接続光導波路２３を伝搬して光出力口２３ｅから合波されたＲＧＢ光が出力される。
【0036】
第１モニター光出力側光導波路２２－１、第２モニター光出力側光導波路２２－２及び第３モニター光出力側光導波路２２－３はいずれも、他の光導波路と交差しないため、光出力口２３ｅから出力されるＲＧＢ光は交差ロスを受けずに出力される。
【0037】
本発明に係る光合波器は、１入力２出力で使用可能なマルチモード干渉型光合波部を少なくとも１個、２入力２出力で使用可能なマルチモード干渉型光合波部を少なくとも２個備える。
【0038】
図３は、図１に示した構成要素がニオブ酸リチウムからなる光合波機能層に形成されている光合波器２００のＹＺ面（図１のＸ－Ｘ’）で切った断面模式図である。
図３に示す光合波器２００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、上記光入射口、上記モニター光出射口、上記光出力口、上記マルチモード干渉型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、上記第３光入力側光導波路、上記第１モニター光出力側光導波路、上記第２モニター光出力側光導波路、上記第３モニター光出力側光導波路、上記第１連結光導波路、上記第２連結光導波路、及び、上記光出力口接続光導波路が光合波機能層２０に形成されている。
図３に示す光合波器２００は、ニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０と、基板１０の主面に形成され、ニオブ酸リチウムからなる光合波機能層２０と、を備え、上記光入射口、上記モニター光出射口、上記光出力口、上記マルチモード干渉型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、上記第３光入力側光導波路、上記第１モニター光出力側光導波路、上記第２モニター光出力側光導波路、上記第３モニター光出力側光導波路、上記第１連結光導波路、上記第２連結光導波路、及び、上記光出力口接続光導波路が光合波機能層２０に形成されている。
【0039】
光合波器２００において、Δｎが大きいニオブ酸リチウムの膜を用いることで、光導波路の曲率半径を小さくすることができ、さらにマルチモード干渉型光合波部を用いることで、方向性結合器を用いた場合と比べて結合長の増大を防ぐことにより、設計の自由度の向上と小型化を両立できる。
【0040】
光合波機能層２０は、上記光入射口、上記モニター光出射口、上記光出力口、上記マルチモード干渉型光合波部、上記第１光入力側光導波路、上記第２光入力側光導波路、上記第３光入力側光導波路、上記第１モニター光出力側光導波路、上記第２モニター光出力側光導波路、上記第３モニター光出力側光導波路、上記第１連結光導波路、上記第２連結光導波路、及び、上記光出力口接続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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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のリッジ部以外の部分（スラブ層）における上面である。
図３に示すように、第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジ部の高さ（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３に示すように、第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３の断面形状定形部の断面形状は矩形であるが、光を導波できる形状であればよく、例えば、台形、三角形、半円形等であってもよい。３つのリッジのｙ方向の幅Ｗａは、０．２μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、３つのリッジ部の高さ（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。
【0048】
第１光入力側光導波路２１－１、第２光入力側光導波路２１－２及び第３光入力側光導波路２１－３その他の図１に示す光導波路のサイズをレーザー光の波長程度とすることによってシングルモードで伝搬することができる。
【0049】
＜マルチモード干渉型光合波部＞
（１）台形断面を有するマルチモード干渉型光合波部
図１に示したマルチモード干渉型光合波部は、１入力２出力のマルチモード干渉型光合波部と、２入力２出力のマルチモード干渉型光合波部である。
（１）台形断面を有するマルチモード干渉型光合波部
図１に示したマルチモード干渉型光合波部は、１入力２出力のマルチモード干渉型光合波部と、２入力２出力のマルチモード干渉型光合波部である。
【0050】
マルチモード干渉型光合波部は、図４に示すような、光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状であることが好ましい場合がある。また、この台形形状の傾斜角度θは４０°～８５°であることが好ましい場合がある。
マルチモード干渉型光合波部の幅Ｗの寸法マージンが改善し、最適なマルチモード干渉型光合波部幅が大きくなり、加工が容易となるからである。
この結果は、マルチモード干渉型光合波部の光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である場合と、矩形形状である場合とで、シミュレーションによってＲＧＢ３色の光の伝搬損失を比較して得られたものである。
このシミュレーションで用いたモデルにおいては、マルチモード干渉型光合波部（リッジ）の高さＴを０．７μｍとし、また、マルチモード干渉型光合波部の高さＴの１／２での幅をＷとし、リッジの中心Ｃ－Ｃを固定して両側にｄＷ／２ずつ（従って、合わせてｄＷ）、下面と傾斜部との間の傾斜角θを固定したまま広げるか、または、縮めて、ＲＧＢ合波時の伝搬損失のシミュレーションを行った。
θが８５°、７０°及び４０°のとき、マージンはいずれも０．３μｍであり、また、最適な幅Ｗはそれぞれ、６．６μｍ、６．６μｍ、６．９μｍであった。
マルチモード干渉型光合波部の幅Ｗの寸法マージンが改善し、最適なマルチモード干渉型光合波部幅が大きくなり、加工が容易となるからである。
この結果は、マルチモード干渉型光合波部の光の進行方向に対して垂直方向に切った断面が台形形状である場合と、矩形形状である場合とで、シミュレーションによってＲＧＢ３色の光の伝搬損失を比較して得られたものである。
このシミュレーションで用いたモデルにおいては、マルチモード干渉型光合波部（リッジ）の高さＴを０．７μｍとし、また、マルチモード干渉型光合波部の高さＴの１／２での幅をＷとし、リッジの中心Ｃ－Ｃを固定して両側にｄＷ／２ずつ（従って、合わせてｄＷ）、下面と傾斜部との間の傾斜角θを固定したまま広げるか、または、縮めて、ＲＧＢ合波時の伝搬損失のシミュレーションを行った。
θが８５°、７０°及び４０°のとき、マージンはいずれも０．３μｍであり、また、最適な幅Ｗはそれぞれ、６．６μｍ、６．６μｍ、６．９μｍであった。
【0051】
（２）スラブ部を有するマルチモード干渉型光合波部
マルチモード干渉型光合波部は図５に示すように基板側にスラブ部が設けられてもよい。
図５に示すマルチモード干渉型光合波部５１は、リッジ５１－１と、基板側にさらにスラブ部５１－２を有する。
スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。また、最適幅Ｗがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。 マルチモード干渉型光合波部が図５で示したモデルの構成である場合に、ＲＧＢ合波時のＲＧＢ３色のそれぞれの基本モード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１、ＴＭ２）の伝搬損失（ｄＢ）のシミュレーションを行った。スラブ部の高さＴslabを０．２μｍとし、マルチモード干渉型光合波部の高さＴは、リッジ５１－１の高さとスラブ部５１－２の高さとを足したものとする。マルチモード干渉型光合波部の幅Ｗは６．５μｍとする。
比較として、スラブ部を有さない場合と、スラブ部を有する場合のそれぞれの光の伝搬損失を比べたところ、スラブ部を有する場合は、スラブ部を有さない場合に比べて、ＲＧＢで伝搬損失の差が減少した。また、スラブ部を有する場合からスラブ部を有さない場合の伝搬損失の差から、高次モードの伝搬損失が大きくなり、伝搬が抑制された結果が得られた。従って、スラブ部を設けることがシングルモード化に有効であることがわかった。
マルチモード干渉型光合波部は図５に示すように基板側にスラブ部が設けられてもよい。
図５に示すマルチモード干渉型光合波部５１は、リッジ５１－１と、基板側にさらにスラブ部５１－２を有する。
スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。また、最適幅Ｗがさらに拡大し、加工がさらに容易になる場合がある。 マルチモード干渉型光合波部が図５で示したモデルの構成である場合に、ＲＧＢ合波時のＲＧＢ３色のそれぞれの基本モード（ＴＭ０）、高次モード（ＴＭ１、ＴＭ２）の伝搬損失（ｄＢ）のシミュレーションを行った。スラブ部の高さＴslabを０．２μｍとし、マルチモード干渉型光合波部の高さＴは、リッジ５１－１の高さとスラブ部５１－２の高さとを足したものとする。マルチモード干渉型光合波部の幅Ｗは６．５μｍとする。
比較として、スラブ部を有さない場合と、スラブ部を有する場合のそれぞれの光の伝搬損失を比べたところ、スラブ部を有する場合は、スラブ部を有さない場合に比べて、ＲＧＢで伝搬損失の差が減少した。また、スラブ部を有する場合からスラブ部を有さない場合の伝搬損失の差から、高次モードの伝搬損失が大きくなり、伝搬が抑制された結果が得られた。従って、スラブ部を設けることがシングルモード化に有効であることがわかった。
【0052】
また、図６に示すように、台形形状の断面を有するマルチモード干渉型光合波部５２がリッジ５２－１と、基板側にさらにスラブ部５２－２を有してもよい。スラブ部を有することによって、幅寸法マージンがさらに拡大すると共に、最適幅Ｗがさらに拡大して、加工がさらに容易になる場合がある。
【0053】
＜光導波路＞
本実施形態に係る光合波器が備える光導波路は、シングルモード光導波路であることが好ましい。シングルモード光導波路とは、光の伝搬モードが単一の状態（基本モード）で伝搬する光導波路を指すものとし、複数のモードに分散して伝搬する状態（高次モード）の光導波路をマルチモード光導波路と称することにする。シングルモードはモード分散を起こさないため、マルチモードに比べて光の伝送損失が小さく、伝搬速度が速い。
本実施形態に係る光合波器が備える光導波路は、シングルモード光導波路であることが好ましい。シングルモード光導波路とは、光の伝搬モードが単一の状態（基本モード）で伝搬する光導波路を指すものとし、複数のモードに分散して伝搬する状態（高次モード）の光導波路をマルチモード光導波路と称することにする。シングルモードはモード分散を起こさないため、マルチモードに比べて光の伝送損失が小さく、伝搬速度が速い。
【0054】
本実施形態に係る光合波器が備える光導波路の少なくとも一部に基板側にスラブ部が設けられていることが好ましい。
ＲＧＢ用光導波路の幅を広げてシングルモード化が可能になるからである。
ＲＧＢ用光導波路の幅を広げてシングルモード化が可能になるからである。
【0055】
〔可視光光源モジュール〕
（第１実施形態）
図７は、第１実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図７に示す可視光光源モジュール１０００は、本実施形態に係る光合波器２００と、光合波器２００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器２００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図３参照）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３参照）とを備え、側面２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを有する。図７に示す可視光光源モジュール１０００が備える光合波器は光合波器１００でもよい。
図７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。
（第１実施形態）
図７は、第１実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図７に示す可視光光源モジュール１０００は、本実施形態に係る光合波器２００と、光合波器２００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器２００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図３参照）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３参照）とを備え、側面２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを有する。図７に示す可視光光源モジュール１０００が備える光合波器は光合波器１００でもよい。
図７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。
【0056】
可視光レーザー光源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６１０ｎｍ以上７５０ｎｍ以下である光が使用可能であり、緑色光は、ピーク波長が５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光が使用可能であり、青色光は、ピーク波長が４３５ｎｍ以上４８０ｎｍ以下である光が使用可能である。
可視光光源モジュール１０００において、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３をそれぞれ、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
可視光光源モジュール１０００において、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３をそれぞれ、緑色光を発するＬＤ、青色光を発するＬＤ、及び赤色光を発するＬＤとする。ＬＤ３０－１、３０－２、３０－３は、それぞれのＬＤから発せられる光の出射方向に略直交する方向において互いに間隔をあけて配置され、サブキャリア１２０の上面に設けられている。
【0057】
可視光光源モジュール１０００では、可視光レーザー光源の個数が３個の場合を例示したが、３個に限定されず、４個以上の複数であればよい。複数の可視光レーザー光源は発光する光の波長がすべて異なるものでもよいし、また、発光する光の波長が同じ可視光レーザー光源があっても構わない。また、発光する光は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）以外の光も使用可能であり、図面を用いて説明した赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の搭載順についても、この順である必要性はなく適宜変更可能である。
【0058】
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。
【0059】
サブキャリア１２０は、金属層を介して基板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。
【0060】
ＬＤ３０の光出射面３１と光合波器２００の光入射面（側面）２００Ａとは、所定の間隔で配置されている。光入射面２００Ａは光出射面３１と対向しており、ｘ方向において光出射面３１と光入射面２００Ａとの間には隙間Ｓがある。可視光光源モジュール１０００は空気中に露出されているので、隙間Ｓには空気が満ちている。隙間Ｓが同じガス（空気）で充填された状態となるため、ＬＤ３０から出射された各色光を所定の結合効率を満たした状態で入射路に入射させることが容易である。可視光光源モジュール１０００がＡＲグラス、ＶＲグラスに用いられる場合、ＡＲグラス、ＶＲグラスで求められる光量等をふまえると、隙間（間隔）Ｓのｘ方向の大きさは、例えば０μｍより大きく、５μｍ以下である。
【0061】
図７には、フォトディテクター７０（７０－１、７０－２、７０－３）を備える例を図示した。フォトディテクター７０の受光面とモニター光出射口２２－１ｍ、２２－２ｍ、２２－３ｍとは光軸合わせがなされている。
フォトディテクター７０としては、Ｓｉのｐｎ接合を用いた半導体ディテクターやＩｎＧａＡｓのｐｎ接合を用いた半導体ディテクターや、第１強磁性層と、スペーサ層と、第２強磁性層が積層された磁気抵抗効果機能を有するスピンフォトディテクターを例示できる。
フォトディテクター７０としては、Ｓｉのｐｎ接合を用いた半導体ディテクターやＩｎＧａＡｓのｐｎ接合を用いた半導体ディテクターや、第１強磁性層と、スペーサ層と、第２強磁性層が積層された磁気抵抗効果機能を有するスピンフォトディテクターを例示できる。
【0062】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図８に示す可視光光源モジュール２０００は、光変調機能付き光合波器３００と、光変調機能付き光合波器３００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器３００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図３参照）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３参照）とを備え、側面３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄを有する。図７に示した可視光光源モジュール１０００と同様に、フォトディテクターを備えてもよい。
図８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。
図８は、第２実施形態に係る可視光光源モジュールの平面模式図である。
図８に示す可視光光源モジュール２０００は、光変調機能付き光合波器３００と、光変調機能付き光合波器３００で合波する可視光を出射する複数の可視光レーザー光源３０（３０－１、３０－２、３０－３）とを備える。光合波器３００はニオブ酸リチウムとは異なる材料からなる基板１０（図３参照）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３参照）とを備え、側面３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄを有する。図７に示した可視光光源モジュール１０００と同様に、フォトディテクターを備えてもよい。
図８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。
【0063】
光変調機能付き光合波器３００は、光合波機能層２０（図３参照）にマッハツェンダー型光変調器４０を有する。
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。
光変調機能付き光合波器３００には、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３の数と同数の３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を有する。可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３とマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３とは、可視光レーザー光源から出射された光が対応するマッハツェンダー型光導波路に入射するように位置決めされている。
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。
光変調機能付き光合波器３００には、可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３の数と同数の３個のマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３を有する。可視光レーザー光源３０－１、３０－２、３０－３とマッハツェンダー型光導波路４０－１、４０－２、４０－３とは、可視光レーザー光源から出射された光が対応するマッハツェンダー型光導波路に入射するように位置決めされている。
【0064】
図８に示すマッハツェンダー型光導波路４０（４０－１、４０－２、４０－３）は、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。出力路４４はマルチモード干渉型光合波部の光入力側光導波路となっている。図８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８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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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グラス用として適している。
【0068】
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。
【0069】
例えば、網膜投影型ディスプレイにおいて、所望の色で画像を表示するためには、可視光を表現するＲＧＢの３色の各々の強度を独立に高速に変調する必要がある。かかる変調を可視光レーザー光源（電流変調）だけ行うと、それらの変調を制御するＩＣの負荷が大きくなってしまうが、マッハツェンダー型光変調器４０（光変調機能付き光合波器２００）による変調（電圧変調）も併用することが可能となる。この場合は、粗調整を電流（可視光レーザー光源）で行い、微調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行ってもよいし、また、粗調整を電圧（マッハツェンダー型光変調器４０）で行い、微調整を電流（可視光レーザー光源）で行ってもよい。微調整を電圧で行う方が応答性がよいので、応答性を重視する場合には前者を採用し、微調整を電流で行う方が低い電流で済むため消費電力を抑制するため、消費電力の抑制を重視する場合には後者を採用することが好ましい。
【符号の説明】
【0070】
１０ 基板
１０Ａ 基板の表面
２０ 光合波機能層
２４ 導波路コア膜
２５ 導波路クラッド膜
３０ 可視光レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０、５０－１、５０－２、５０－３ マルチモード干渉型光合波部
１００、２００、３００ 光合波器
１０Ａ 基板の表面
２０ 光合波機能層
２４ 導波路コア膜
２５ 導波路クラッド膜
３０ 可視光レーザー光源
４０ マッハツェンダー型光変調器
５０、５０－１、５０－２、５０－３ マルチモード干渉型光合波部
１００、２００、３００ 光合波器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】