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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-30
(45)【発行日】2023-09-07
(54)【発明の名称】光源モジュール
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20230831BHJP
G02B 6/42 20060101ALI20230831BHJP
G02B 6/126 20060101ALI20230831BHJP
G02B 6/27 20060101ALI20230831BHJP
H01S 5/0225 20210101ALI20230831BHJP
G02F 1/313 20060101ALI20230831BHJP
【ＦＩ】
G02B6/12 301
G02B6/42
G02B6/12 331
G02B6/126
G02B6/27
H01S5/0225
G02F1/313
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2022103177
(22)【出願日】2022-06-28
(62)【分割の表示】P 2019110777の分割
【原出願日】2019-06-14
(65)【公開番号】P2022130562
(43)【公開日】2022-09-06
【審査請求日】2022-06-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000005290
【氏名又は名称】古河電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 淳一
(72)【発明者】
【氏名】松原 礼高
【審査官】奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０６５２２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－２１０６２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０１５８１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１０／１３７６６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１８０５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０４－１２１７７０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表平０９－５１２３５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１１－２４２１２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２３２９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１０５８１２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１８０３８２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ６／１２－ ６／１４
Ｇ０２Ｂ ６／２６－ ６／２７
Ｇ０２Ｂ ６／３０－ ６／３４
Ｇ０２Ｂ ６／４２－ ６／４３
Ｇ０２Ｆ １／００－ １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１－ ７／００
Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
それぞれが互いに波長が異なる可視光を出力する複数の可視光源と、前記複数の可視光源のそれぞれに光学的に接続した光導波路回路と、
を備え、
前記光導波路回路は、
前記可視光源のいずれかに光学的に接続されており、前記可視光源のいずれかから出力された光をそれぞれ導波する複数の導波路と、
前記導波路のいずれかに光学的に接続されており、前記導波路のいずれかを導波したそれぞれの前記光を合波または分波する少なくとも１つの合分波器と、
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器を取り囲むクラッドと、
互いに偏波が直交する２つの前記可視光を偏波合成または偏波分離する偏波合成／分離器と、
を有しており、
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む石英系ガラスからなる
ことを特徴とする光源モジュール。
【請求項2】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記可視光をシングルモードで導波することを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項3】
前記光導波路回路は、前記可視光が入力される第１端面と、前記可視光を出力する第２端面とを有しており、前記第１端面と前記第２端面とが略直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の光源モジュール。
【請求項4】
前記複数の可視光源は、互いにスペクトルが重なる可視光を出力する複数の可視光源を含み、前記少なくとも１つの合分波器は、互いにスペクトルが重なる前記可視光を合波または分波することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項5】
前記光導波路回路は、前記可視光が出力される導波路を切り替える光スイッチをさらに備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項6】
前記複数の可視光源は、照射された一次光とは波長が異なる可視光を出力する発光体を有する可視光源を含み、前記発光体に照射する前記一次光を出力する一次光源を備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項7】
前記複数の可視光源は、赤色光を出力する赤色光源と、緑色光を出力する緑色光源と、青色光を出力する青色光源とを含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項8】
前記複数の導波路の少なくとも１つは屈曲していることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項9】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）の濃度が２ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項10】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）の濃度が７．７５ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１～９のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項11】
前記クラッドは純石英ガラスからなり、青色領域において、前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記クラッドに対する比屈折率差が０．８％以上であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一つに記載の光源モジュール。
【請求項12】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記比屈折率差が３．５％以上であることを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、可視光を出力する光源モジュールに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯プロジェクター、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの開発が加速しており、走査型レーザ投射装置の超小型化が強く求められている。走査型レーザ投射装置の主要部品として、可視光源である赤色光源、緑色光源、青色光源のそれぞれから出力された光を合波する合波モジュールがある。可視光源と合波モジュールとを含んで光源モジュールが構成される。
【0003】
合波モジュールとして、ダイクロイックミラー等の空間結合技術を用いて作製されたものがある。しかしながら、空間結合型の合波モジュールは、レンズ等の複数部品をきわめて精密に実装しなければならない、モジュールサイズの大型化を引き起こす、さらに、アセンブリ時の軸ずれによる光学系の損失増大が発生する場合があるなどの課題がある。そこで、半導体プロセスを利用して作製可能な石英系ガラス導波路で構成される、平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）型の合波モジュールが、上記の課題を解決できる手段として注目されている（特許文献１～３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－１９５６０３号公報
【文献】特開２０１９－３５８７６号公報
【文献】国際公開第２０１７／０６５２２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＰＬＣのような光導波路回路では、導波路を構成するコアには、屈折率を高めるためのドーパントとしてゲルマニア（ＧｅＯ２）を添加することが一般的である。しかしながら、ゲルマニアを添加したコアで構成される光導波路回路の合波モジュールを、可視光に対して適用する場合には、合波モジュールの光損失が増大する場合がある。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光損失が抑制された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】
【0007】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光源モジュールは、それぞれが互いに波長が異なる可視光を出力する複数の可視光源と、前記複数の可視光源のそれぞれに光学的に接続した光導波路回路と、を備え、前記光導波路回路は、前記可視光源のいずれかに光学的に接続されており、前記可視光源のいずれかから出力された光をそれぞれ導波する複数の導波路と、前記導波路のいずれかに光学的に接続されており、前記導波路のいずれかを導波したそれぞれの前記光を合波または分波する少なくとも１つの合分波器と、前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器を取り囲むクラッドと、互いに偏波が直交する２つの前記可視光を偏波合成または偏波分離する偏波合成／分離器と、を有しており、前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）を含む石英系ガラスからなる。
【0008】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記可視光をシングルモードで導波してもよい。
【0009】
前記光導波路回路は、前記可視光が入力される第１端面と、前記可視光を出力する第２端面とを有しており、前記第１端面と前記第２端面とが略直交していてもよい。
【0010】
前記複数の可視光源は、互いにスペクトルが重なる可視光を出力する複数の可視光源を含み、前記少なくとも１つの合分波器は、互いにスペクトルが重なる前記可視光を合波または分波してもよい。
【0011】
前記光導波路回路は、前記可視光が出力される導波路を切り替える光スイッチをさらに備えてもよい。
【0012】
前記複数の可視光源は、照射された一次光とは波長が異なる可視光を出力する発光体を有する可視光源を含み、前記発光体に照射する前記一次光を出力する一次光源を備えてもよい。
【0013】
前記複数の可視光源は、赤色光を出力する赤色光源と、緑色光を出力する緑色光源と、青色光を出力する青色光源とを含んでもよい。
【0014】
前記複数の導波路の少なくとも１つは屈曲していてもよい。
【0015】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）の濃度が２ｍｏｌ％以上であってもよい。
【0016】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、ジルコニア（ＺｒＯ２）の濃度が７．７５ｍｏｌ％以上であってもよい。
【0017】
前記クラッドは純石英ガラスからなり、青色領域において、前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記クラッドに対する比屈折率差が０．８％以上であってもよい。
【0018】
前記複数の導波路および前記少なくとも１つの合分波器は、前記比屈折率差が３．５％以上であってもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、光損失が抑制された光源モジュールを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【0022】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００は、複数の可視光源である緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３と、石英系ガラスからなるＰＬＣである光導波路回路２０とを備えている。
図１は、実施形態１に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００は、複数の可視光源である緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３と、石英系ガラスからなるＰＬＣである光導波路回路２０とを備えている。
【0023】
緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、たとえば半導体レーザ素子である。緑色光源１１は緑色の可視光Ｌ１を出力する。可視光Ｌ１の波長はたとえば４９５ｎｍ～５７０ｎｍである。青色光源１２は青色の可視光Ｌ２を出力する。可視光Ｌ２の波長はたとえば４５０ｎｍ～４９５ｎｍである。赤色光源１３は赤色の可視光Ｌ３を出力する。可視光Ｌ３の波長はたとえば６２０ｎｍ～７５０ｎｍである。可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、互い波長が異なる。
【0024】
光導波路回路２０は、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０は、第１端面２０ａと、第１端面２０ａと対向する第２端面２０ｂとを有している。緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、第１端面２０ａにバッドジョイント接続されている。
【0025】
光導波路回路２０は、導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６と、クラッド２８とを有している。導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0026】
クラッド２８は、導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とを取り囲んでいる。図２ではクラッド２８が導波路２７を取り囲んでいる状態を示している。クラッド２８は、各導波路および合分波器の下方に位置する下部クラッド２８ａと、各導波路および合分波器の上方および側方に位置する上部クラッド２８ｂとを備えている。クラッド２８は、たとえば不図示のシリコン基板やガラス基板上に形成されている。
【0027】
導波路２１は、第１端面２０ａにおいて緑色光源１１と光学的に接続されており、可視光Ｌ１を導波する。導波路２２は、第１端面２０ａにおいて青色光源１２と光学的に接続されており、可視光Ｌ２を導波する。導波路２３は、第１端面２０ａにおいて赤色光源１３と光学的に接続されており、可視光Ｌ３を導波する。すなわち第１端面２０ａには可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が入力される。
【0028】
合分波器２４は、導波路２１、２２、２５と光学的に接続されている。合分波器２４は、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを合波して導波路２５に出力する。導波路２５は可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを導波する。
【0029】
合分波器２６は、導波路２３、２５と光学的に接続されている。合分波器２６は、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを合波して導波路２７に出力する。
【0030】
合分波器２４、２６は、公知の構成を有しており、たとえば方向性結合器型や多モード干渉型、Ｙ分岐型などの、導波路を含む構造を有するものである。なお、光の相反性により、合分波器２４、２６は分波機能も有する。たとえば、合分波器２４は、導波路２５から可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とが入力された場合、これらを分波して導波路２１、２２のそれぞれに出力できる。
【0031】
導波路２７は、合分波器２６と光学的に接続されている。導波路２７は可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを導波し、光導波路回路２０の第２端面２０ｂから、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを含むＲＧＢ光である可視光Ｌ４を出力する。
【0032】
導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とについてより具体的に説明する。導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とは、屈折率を高めるドーパントであるジルコニア（ＺｒＯ２）を含む石英系ガラスからなる。一方、クラッド２８はたとえば純石英ガラスからなる。ここで、純石英ガラスとは、不純物を含まない石英ガラスと、不純物を含むが石英ガラスの屈折率を変化させる不純物を含まない石英ガラスとを含むものと規定する。導波路２１、２２、２３、２５、２７および合分波器２４、２６の、クラッド２８に対する比屈折率差Δは、本実施形態では３．５％である。なお、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のモードフィールド径はたとえば１μｍ×１５μｍや１μｍ×３０μｍなどの楕円形である。そこで、比屈折率差Δを３．５％とすることで、導波路２１、２２、２３のコアサイズを１μｍ×１μｍ程度とできる。これにより、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３とのバットジョイント接続における接続損失を０．１ｄＢ程度に低減できる。導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されている。ただし、導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とは、導波する可視光をマルチモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されていてもよい。
【0033】
導波路２１、２２、２３、２５、２７は、いずれも屈曲している。たとえば、導波路２５は、２度Ｕターンする形状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は１５０μｍである。導波路２７は、Ｓ字状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は２５０μｍである。比屈折率差Δが３．５％と高いので、導波路２５の曲げ半径が１５０μｍでも曲げ損失がきわめて低減される。このように導波路が屈曲していることによって、光源モジュール１００は長さ、すなわち第１端面２０ａと第２端面２０ｂとの距離が短くなるとともに、導波路のレイアウトの自由度が高くなる。なお、導波路２１、２２、２３、２５、２７の曲げ半径は、比屈折率差Δを高くするにしたがってさらに小さくできる。比屈折率差Δが３．５％の場合に、最小曲げ半径は、波長４６０ｎｍ、５３０ｎｍ、６４０ｎｍの場合は、それぞれ１００μｍ、１５０μｍ、２５０μｍである。なお、最小曲げ半径とは、その曲げ半径で導波路を９０度だけ曲げたときに、曲げによる損失が０．０５ｄＢ以下となる最小の半径である。
【0034】
光導波路回路２０は、たとえば以下の用にして製造できる。まず、ＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition）法により、基板上に石英系ガラスの微粒子を堆積し、これを加熱してガラス微粒子を透明ガラス化し、下部クラッド２８ａを形成する。つづいて、下部クラッド２８ａ上にスパッタ法によって、導波路となる石英系ガラス微粒子層を堆積する。この際、ジルコニアをＳｉＯ２に添加して、石英系ガラス微粒子層の屈折率を下部クラッド２８ａよりも高くする。つづいて、光導波路回路２０の導波路２１、２２、２３、２５、２７および合分波器２４、２６の回路パターンをもつフォトマスクを使ったフォトリソグラフィにより、レジストからなるエッチングマスクを形成する。つづいて、フッ素系ガスなどのエッチングガスを用いて、エッチングマスクで覆われていない石英系ガラス微粒子層のドライエッチングを行う。つづいて、ＦＨＤ法により石英系ガラスの微粒子を堆積し、これを加熱してガラス微粒子を透明ガラス化し、上部クラッド２８ｂを形成する。
【0035】
可視光を導波または合波する導波路２１、２２、２３、２５、２７と、合分波器２４、２６とがジルコニアを含むことによる効果をより詳細に説明する。
【0036】
図３は、比屈折率差Δとコアサイズとの関係の一例を示す図である。コアサイズとは、導波路の長手方向に垂直な断面における断面形状を正方形とした場合の、正方形の一辺の長さである。コアサイズは波長λの光をシングルモードで導波することができる値を示している。波長λとして、通信において使用される１５５０ｎｍの場合と、可視光領域のうち比較的短波である４６０ｎｍの場合を示している図３に示すように、１５５０ｎｍの場合と比較して、４６０ｎｍの場合、コアサイズを大幅に小さくする必要がある。たとえば、比屈折率差Δが０．４５％の場合、コアサイズは波長１５５０ｎｍでは一辺が７．５μｍであるものが、波長４６０ｎｍでは一辺が３μｍである。図３はシングルモード導波の場合を示すが、マルチモード導波の場合も、コアサイズの大小の波長依存性は同様の傾向を示す。
【0037】
また、図４は、比屈折率差Δとドーパント濃度との関係の一例を示す図である。ここで、ドーパント濃度は、石英ガラス中おける濃度である。図４に示すように、同じ比屈折率差Δを実現するために必要なドーパント濃度については、ジルコニアはゲルマニアの１／４程度以下でよい。
【0038】
ここで、導波路中にドーパントが存在すると、ドーパントによってレイリー散乱光が発生する。レイリー散乱光の発生は光損失を引き起こす。石英ガラス中のドーパントの粒子によって生じるレイリー散乱光の強度について、下記式が成立する。
Ｉはレイリー散乱光の強度、Ｉ０は入射光の強度、λはレイリー散乱光の波長、Ｒはドーパント粒子からの距離、Ｖはドーパント粒子の体積、θは散乱角、ｎはドーパント粒子の屈折率である。
【数1】
【0039】
上記式から解るように、レイリー散乱光強度は、λの４乗に反比例する。したがって、レイリー散乱光は、可視光領域ではλが１５５０ｎｍの場合と比較して強くなる。一方、レイリー散乱光強度は、Ｒの２乗に反比例する。したがって、ドーパントとしてジルコニアを用いると、ゲルマニアの場合と比較して、同じ比屈折率差Δを実現する際のドーパント濃度を１／４程度以下とできるので、Ｒ２を１６倍程度以上とできる。その結果、ドーパントとしてジルコニアを用いると、レイリー散乱光強度を低減できるので、光散乱を抑制できる。
【0040】
さらに、ガラスは一般的にドーパント濃度が高いと軟化点が低下する。そのため、光導波路回路の導波路にドーパントを添加する場合、製造プロセスにおけるガラス化などの、１０００℃級の加熱工程において導波路が変形するおそれがある。たとえば、図５は、下部クラッド１２８ａ上に、ゲルマニアを添加した石英系ガラス微粒子層の導波路パターン１２１、１２２を形成し、その後ＦＨＤ法により、上部クラッドとなる石英系ガラス微粒子層１２８ｂを形成した場合を示している。この場合、ＦＨＤ法における高温下にて軟化した方向性結合器の導波路パターン１２１、１２２に石英系ガラス微粒子層１２８ｂから応力が掛かり、導波路パターン１２１、１２２が互いに近づく状態に傾く変形をする場合がある。
【0041】
これに対して、ドーパントとしてジルコニアを用いると、ゲルマニアの場合と比較して、同じ比屈折率差Δを実現する際のドーパント濃度を１／４程度以下とできるので、導波路の変形を抑制することができる。さらに、ジルコニアの融点は２７１５℃であり、ゲルマニアの融点よりも約２．５倍高く、機械的強度も高いので、より高濃度としても変形を抑制できる。特に、図３に示したように、可視光領域の光を使用する場合はコアサイズを大幅に小さくする必要がある。そのため、導波路の変形を抑制することは、導波路の形状やサイズを高精度にするために適する。
【0042】
図６は、比屈折率差Δに対するコアサイズとドーパント材料の適用範囲の一例を示す図である。波長帯として、１５３０ｎｍ～１５６０ｎｍ程度の通信帯域と、可視光領域とを示しており、特に１５５０ｎｍと４６０ｎｍの場合を示している。コアサイズと比屈折率差Δとの関係は図３に示したものと同じである。比屈折率差Δとドーパント濃度との関係は図４に示したものと同じである。
【0043】
領域Ａは、１０００℃級の高温下で導波路の変形などが生じない比屈折率差Δおよびコアサイズの領域の一例である。なお、クラッドは純石英ガラスである。領域Ｂは、１０００℃級の高温下で導波路の変形が生じ得る比屈折率差Δおよびコアサイズの領域の一例である。領域Ｃは、１０００℃級の高温下で導波路の溶融が生じ得る比屈折率差Δおよびコアサイズの領域の一例である。図６に示すように、波長１５５０ｎｍではゲルマニアの場合でも領域Ａの範囲は比較的広いが、波長４６０ｎｍでは大幅に狭くなる。これに対して、ジルコニアの場合は、領域Ａの範囲がきわめて広いことがわかる。図６の場合は、青色領域の波長４６０ｎｍにおいて、比屈折率差Δが０．８％以上またはコアサイズが２．２μｍ以下であればジルコニアの効果が高く、比屈折率差Δが３．５％以上またはコアサイズが１μｍ以下であればジルコニアの効果がさらに高い。この比屈折率差Δを図４の関係を用いてドーパント濃度に変換すると、青色領域の波長４６０ｎｍにおいて、ドーパント濃度が２ｍｏｌ％以上であればジルコニアの効果が高く、ドーパント濃度が７．７５ｍｏｌ％以上であればジルコニアの効果がさらに高い。
【0044】
なお、図６に示す比屈折率差Δおよびコアサイズの領域である領域Ａ、Ｂ、Ｃの範囲は、クラッドの屈折率や波長などに依存して変化し得ることに留意すべきである。
【0045】
以上説明したように、実施形態１に係る光源モジュール１００は、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００は、導波路２１、２２、２３、２５、２７および合分波器２４、２６のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００はレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。
【0046】
ここで、実施形態１に係る光源モジュールと同じ構成の光源モジュールを作製した。なお、合分波器は多モード干渉（ＭＭＩ）型とした。作製した光導波路回路は平面視で３ｍｍ×０．５ｍｍときわめて小型に作製できた。また、各可視光源と光導波路回路のバットジョイント接続の接続損失はいずれも０．２ｄＢ以下であった。各可視光源から光導波路回路の出力端までの損失は０．５ｄＢ以下であり、きわめて低損失を実現できた。
【0047】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ａは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ａとを備えている。
図７は、実施形態２に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ａは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ａとを備えている。
【0048】
緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３と可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とは、実施形態１の対応する要素と同じである。
【0049】
光導波路回路２０Ａは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０は、第１端面２０Ａａと、第１端面２０Ａａと対向せずに略直交する第２端面２０Ａｂとを有している。緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、第１端面２０Ａａにバッドジョイント接続されている。
【0050】
光導波路回路２０Ａは、導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと、合分波器２４Ａ、２６Ａと、クラッド２８Ａとを有している。導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと、合分波器２４Ａ、２６Ａとは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器を含む。
【0051】
クラッド２８Ａは、導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと、合分波器２４Ａ、２６Ａとを取り囲んでいる。クラッド２８Ａは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0052】
導波路２１Ａは、第１端面２０Ａａにおいて緑色光源１１と光学的に接続されており、可視光Ｌ１を導波する。導波路２２Ａは、第１端面２０Ａａにおいて青色光源１２と光学的に接続されており、可視光Ｌ２を導波する。導波路２３Ａは、第１端面２０Ａａにおいて赤色光源１３と光学的に接続されており、可視光Ｌ３を導波する。
【0053】
合分波器２４Ａは、導波路２１Ａ、２２Ａ、２５Ａと光学的に接続されている。合分波器２４Ａは、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを合波して導波路２５Ａに出力する。導波路２５Ａは可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを導波する。
【0054】
合分波器２６Ａは、導波路２３Ａ、２５Ａと光学的に接続されている。合分波器２６Ａは、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを合波して導波路２７Ａに出力する。
【0055】
合分波器２４Ａ、２６Ａは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0056】
導波路２７Ａは、合分波器２６Ａと光学的に接続されている。導波路２７Ａは可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを導波し、光導波路回路２０Ａの第２端面２０Ａｂから、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを含むＲＧＢ光である可視光Ｌ４を出力する。
【0057】
導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと、合分波器２４Ａ、２６Ａとは、実施形態１の対応する要素と同様に、ジルコニアを含む石英系ガラスからなる。導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａおよび合分波器２４Ａ、２６Ａのクラッド２８Ａに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと、合分波器２４Ａ、２６Ａとは少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモードで導波する条件に設定されていてもよい。
【0058】
導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａは、いずれも屈曲している。たとえば、導波路２１Ａ、２３Ａは、Ｌ字状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は１５０μｍである。導波路２２Ａは、Ｓ字状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は１５０μｍである。導波路２５Ａは、Ｓ字状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は１５０μｍである。導波路２７Ａは、Ｕ字状に屈曲しており、その最大の曲げ半径は２５０μｍである。比屈折率差Δが３．５％と高いので、導波路の曲げ半径が１５０μｍでも曲げ損失がきわめて低減される。このように導波路が屈曲していることによって、光源モジュール１００Ａは第１端面２０ａから入力された可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、略直交する第２端面２０ｂから可視光Ｌ４として出力することができる。それととともに、光源モジュール１００Ａは導波路のレイアウトの自由度が高くなる。また、光源モジュール１００Ａは、長さ、すなわち第２端面２０ｂとその対向端面との距離が短くなる。なお、導波路２１、２２、２３、２５、２７の曲げ半径は、比屈折率差Δを高くするにしたがってさらに小さくできる。
【0059】
実施形態２に係る光源モジュール１００Ａは、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００Ａは、導波路および合分波器のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００Ａはレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。また、第１端面２０ａから入力された可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を、略直交する第２端面２０ｂから可視光Ｌ４として出力することができるので、可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のうち、第１端面２０ａへの入力時に導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａに結合しなかった非結合成分が迷光として第２端面２０ｂに到達しにくい。その結果、可視光Ｌ４は、非結合成分による品質劣化がきわめて抑制される。
【0060】
なお、実施形態２では、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３がいずれも第１端面２０Ａａ側に配置されているが、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のうちいずれか１つまたは２つが、第１端面２０Ａａと対向する端面側に配置されてもよい。そのような配置でも導波路や光結合器のレイアウトを適宜設計することで、可視光Ｌ４を第２端面２０ｂから出力することができる。
【0061】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｂは、緑色光源１１Ｂａ、１１Ｂｂ、１１Ｂｃ、１１Ｂｄ、青色光源１２Ｂａ、１２Ｂｂ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄ、赤色光源１３Ｂａ、１３Ｂｂ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄと、光導波路回路２０Ｂとを備えている。
図８は、実施形態３に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｂは、緑色光源１１Ｂａ、１１Ｂｂ、１１Ｂｃ、１１Ｂｄ、青色光源１２Ｂａ、１２Ｂｂ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄ、赤色光源１３Ｂａ、１３Ｂｂ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄと、光導波路回路２０Ｂとを備えている。
【0062】
緑色光源１１Ｂａ、１１Ｂｂ、１１Ｂｃ、１１Ｂｄは、実施形態１の緑色光源１１と同様の構成であるが、それぞれ、緑色領域であって互いに異なる波長の可視光を出力する。なお、この緑色の可視光は、互いにスペクトルが重なる。グラフＧ１１は緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄがそれぞれ出力する光の強度スペクトルを示している。横軸は波長を示しており、各光は互いに波長が異なる。
【0063】
青色光源１２Ｂａ、１２Ｂｂ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄは、実施形態１の青色光源１２と同様の構成であるが、それぞれ、青色領域であって互いに異なる波長の可視光を出力する。なお、この青色領域の可視光は、互いにスペクトルが重なる。グラフＧ２１は青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄがそれぞれ出力する光の強度スペクトルを示している。各光は互いに波長が異なる。
【0064】
赤色光源１３Ｂａ、１３Ｂｂ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄは、実施形態１の赤色光源１３と同様の構成であるが、それぞれ、赤色領域であって互いに異なる波長の可視光を出力する。なお、この赤色の可視光は、互いにスペクトルが重なる。グラフＧ３１は赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄがそれぞれ出力する光の強度スペクトルを示している。各光は互いに波長が異なる。
【0065】
光導波路回路２０Ｂは、緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄ、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄ、赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄのそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｂは、第１端面２０Ｂａと、第１端面２０Ｂａと対向する第２端面２０Ａｂとを有している。緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄ、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄ、赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄは、第１端面２０Ａａにバッドジョイント接続されている。
【0066】
光導波路回路２０Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと、青色合分波部２２Ｂと、赤色合分波部２３Ｂと、導波路２５Ｂ、２７Ｂと、合分波器２４Ｂ、２６Ｂと、クラッド２８Ｂとを有している。緑色合分波部２１Ｂと、青色合分波部２２Ｂと、赤色合分波部２３Ｂと、導波路２５Ｂ、２７Ｂと、合分波器２４Ｂ、２６Ｂとは、緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄ、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄ、赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄに光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0067】
クラッド２８Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと、青色合分波部２２Ｂと、赤色合分波部２３Ｂと、導波路２５Ｂ、２７Ｂと、合分波器２４Ｂ、２６Ｂとを取り囲んでいる。クラッド２８Ｂは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0068】
緑色合分波部２１Ｂは、６本の導波路２１Ｂａと３個の合分波器２１Ｂｂとを備えている。緑色合分波部２１Ｂは以下のように構成されている。導波路２１Ｂａのうち４本はそれぞれ、第１端面２０Ｂａにおいて緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄのそれぞれと光学的に接続されており、それぞれから出力された可視光をそれぞれ導波する。合分波器２１Ｂｂのうち２個はそれぞれ、２つの可視光を合波して、それぞれ残りの２本の導波路２１Ｂａのそれぞれに出力する。残りの１個の合分波器２１Ｂｂは、２本の導波路２１Ｂａのそれぞれを導波した可視光をさらに合波して、さらに残りの１本の導波路２１Ｂａに出力する。
【0069】
緑色合分波部２１Ｂから出力された可視光は、グラフＧ１２に示すように、緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄのそれぞれから出力された光の強度スペクトルが少しずつ重なり、幅広いスペクトル形状を有している。
【0070】
青色合分波部２２Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと同様に、６本の導波路２２Ｂａと３個の合分波器２２Ｂｂとを備えている。青色合分波部２２Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと同様に構成されており、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄのそれぞれから出力された可視光を合波し、１本の導波路２２Ｂａに出力するように構成されている。
【0071】
青色合分波部２２Ｂから出力された可視光は、グラフＧ２２に示すように、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄのそれぞれから出力された光のスペクトルが少しずつ重なり、幅広いスペクトル形状を有している。
【0072】
赤色合分波部２３Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと同様に、６本の導波路２３Ｂａと３個の合分波器２３Ｂｂとを備えている。赤色合分波部２３Ｂは、緑色合分波部２１Ｂと同様に構成されており、赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄのそれぞれから出力された可視光を合波し、１本の導波路２３Ｂａに出力するように構成されている。
【0073】
赤色合分波部２３Ｂから出力された可視光は、グラフＧ３２に示すように、青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄのそれぞれから出力された光の強度スペクトルが少しずつ重なり、幅広いスペクトル形状を有している。
【0074】
合分波器２４Ｂは、緑色合分波部２１Ｂ、青色合分波部２２Ｂと光学的に接続されている。合分波器２４Ｂは、緑色合分波部２１Ｂ、青色合分波部２２Ｂのそれぞれから出力された可視光を合波して導波路２５Ｂに出力する。導波路２５Ｂは合波された可視光を導波する。
【0075】
合分波器２６Ｂは、導波路２５Ｂ、赤色合分波部２３Ｂと光学的に接続されている。合分波器２６Ｂは、導波路２５Ｂ、赤色合分波部２３Ｂのそれぞれから出力された可視光を合波して導波路２７Ｂに出力する。
【0076】
合分波器２４Ａ、２６Ａは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0077】
導波路２７Ｂは、合分波器２６Ｂと光学的に接続されている。導波路２７Ｂは合波された可視光を導波し、光導波路回路２０Ｂの第２端面２０Ｂｂから、グラフＧ４に示すスペクトルを有するＲＧＢ光である可視光Ｌ５を出力する。
【0078】
緑色合分波部２１Ｂと、青色合分波部２２Ｂと、赤色合分波部２３Ｂと、導波路２５Ｂ、２７Ｂと、合分波器２４Ｂ、２６Ｂとは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなり、クラッド２８Ｂに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。緑色合分波部２１Ｂ、青色合分波部２２Ｂ、赤色合分波部２３Ｂ、導波路２５Ｂ、２７Ｂ、および合分波器２４Ｂ、２６Ｂは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0079】
ここで、可視光源がレーザ光源である場合、可視光であるレーザ光はコヒーレンシが高いので、スペックルノイズが発生するおそれがある。これに対して、実施形態３に係る光源モジュール１００Ｂでは、緑色領域において緑色光源１１Ｂａ～１１Ｂｄのそれぞれから出力された光の強度スペクトルが少しずつ重なるようにして、幅広いスペクトル形状を有する光を生成する。同様に、青色領域において青色光源１２Ｂａ～１２Ｂｄのそれぞれから出力された光の強度スペクトルが少しずつ重なるようにして、幅広いスペクトル形状を有する光を生成する。同様に、赤色領域において赤色光源１３Ｂａ～１３Ｂｄのそれぞれから出力された光の強度スペクトルが少しずつ重なるようにして、幅広いスペクトル形状を有する光を生成する。これにより、光源モジュール１００Ｂから出力される可視光Ｌ５では、スペックルノイズの発生が抑制される。
【0080】
さらに、光源モジュール１００Ｂは、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００Ｂは、導波路および合分波器のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００Ｂはレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。
【0081】
（実施形態４）
図９は、実施形態４に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｃは、緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂ、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂ、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂと、光導波路回路２０Ｃとを備えている。
図９は、実施形態４に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｃは、緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂ、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂ、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂと、光導波路回路２０Ｃとを備えている。
【0082】
緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂは、実施形態１の緑色光源１１と同様の構成であるが、光導波路回路２０Ｃに対してＴＥ（Transverse Electric）偏波の光を出力するように配置されている。ここで、ＴＥ偏波とは、光導波路回路２０Ｃの基板面と平行方向の偏波である。青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂは、実施形態１の青色光源１２と同様の構成であるが、光導波路回路２０Ｃに対してＴＥ偏波の光を出力するように配置されている。赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂは、実施形態１の赤色光源１３と同様の構成であるが、光導波路回路２０Ｃに対してＴＥ偏波の光を出力するように配置されている。
【0083】
光導波路回路２０Ｃは、緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂ、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂ、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂのそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｃは、第１端面２０Ｃａと、第１端面２０Ｃａと対向する第２端面２０Ｃｂとを有している。緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂ、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂ、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂは、第１端面２０Ｃａにバッドジョイント接続されている。
【0084】
光導波路回路２０Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと、青色偏波合成／分離部２２Ｃと、赤色偏波合成／分離部２３Ｃと、導波路２５Ｃ、２７Ｃと、合分波器２４Ｃ、２６Ｃと、クラッド２８Ｃとを有している。緑色偏波合成／分離部２１Ｃと、青色偏波合成／分離部２２Ｃと、赤色偏波合成／分離部２３Ｃと、導波路２５Ｃ、２７Ｃと、合分波器２４Ｃ、２６Ｃとは、緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂ、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂ、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂに光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0085】
クラッド２８Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと、青色偏波合成／分離部２２Ｃと、赤色偏波合成／分離部２３Ｃと、導波路２５Ｃ、２７Ｃと、合分波器２４Ｃ、２６Ｃとを取り囲んでいる。クラッド２８Ｃは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0086】
緑色偏波合成／分離部２１Ｃは、４本の導波路２１Ｃａと１個の偏波回転器２１Ｃｂと１個の偏波合成／分離器２１Ｃｃとを備えている。緑色偏波合成／分離部２１Ｃは以下のように構成されている。導波路２１Ｃａのうち２本はそれぞれ、第１端面２０Ｃａにおいて緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂのそれぞれと光学的に接続されており、それぞれから出力されたＴＥ偏波の可視光をそれぞれ導波する。偏波回転器２２ＣｂはＴＥ偏波の可視光の偏波面を９０度回転させてＴＭ（Transverse Magnetic）偏波とし、残りの１本の導波路２１Ｃａに出力する。偏波合成／分離器２１Ｃｃは、ＴＥ偏波の可視光とＴＭ偏波の可視光とを偏波合成して、さらに残りの１本の導波路２１Ｃａに出力する。
【0087】
青色偏波合成／分離部２２Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと同様に、４本の導波路２２Ｃａと１個の偏波回転器２２Ｃｂと１個の偏波合成／分離器２２Ｃｃとを備えている。青色偏波合成／分離部２２Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと同様に構成されており、青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂのそれぞれから出力されたＴＥ偏波の可視光を、ＴＥ偏波の可視光とＴＭ偏波の可視光との偏波合成光として１本の導波路２２Ｃａに出力するように構成されている。
【0088】
赤色偏波合成／分離部２３Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと同様に、４本の導波路２２Ｃａと１個の偏波回転器２２Ｃｂと１個の偏波合成／分離器２２Ｃｃとを備えている。赤色偏波合成／分離部２３Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃと同様に構成されており、赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂのそれぞれから出力されたＴＥ偏波の可視光を、ＴＥ偏波の可視光とＴＭ偏波の可視光との偏波合成光として１本の導波路２３Ｃａに出力するように構成されている。
【0089】
なお、光の相反性により、偏波合成／分離器２１Ｃｃ、２２Ｃｃ、２３Ｃｃは偏波分離機能も有する。たとえば、偏波合成／分離器２１Ｃｃは、無偏波の可視光が入力された場合、これらをＴＥ偏波の光とＴＭ偏波の光に分離できる。
【0090】
合分波器２４Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃ、青色偏波合成／分離部２２Ｃと光学的に接続されている。合分波器２４Ｃは、緑色偏波合成／分離部２１Ｃ、青色偏波合成／分離部２２Ｃのそれぞれから出力された偏波合成光を合波して導波路２５Ｃに出力する。導波路２５Ｃは合波された偏波合成光を導波する。
【0091】
合分波器２６Ｃは、導波路２５Ｃ、赤色偏波合成／分離部２３Ｃと光学的に接続されている。合分波器２６Ｃは、導波路２５Ｃ、赤色偏波合成／分離部２３Ｃのそれぞれから出力された偏波合成光を合波して導波路２７Ｃに出力する。
【0092】
合分波器２４Ｃ、２６Ｃは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0093】
導波路２７Ｃは、合分波器２６Ｃと光学的に接続されている。導波路２７Ｃは合波された偏波合成光を導波し、光導波路回路２０Ｃの第２端面２０Ｃｂから、ＲＧＢ光である可視光Ｌ６を出力する。
【0094】
緑色偏波合成／分離部２１Ｃと、青色偏波合成／分離部２２Ｃと、赤色偏波合成／分離部２３Ｃと、導波路２５Ｃ、２７Ｃと、合分波器２４Ｃ、２６Ｃとは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなり、クラッド２８Ｂに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。緑色偏波合成／分離部２１Ｃ、青色偏波合成／分離部２２Ｃ、赤色偏波合成／分離部２３Ｃ、導波路２５Ｃ、２７Ｃ、および合分波器２４Ｃ、２６Ｃは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0095】
実施形態４に係る光源モジュール１００Ｃでは、緑色領域において緑色光源１１Ｃａ、１１Ｃｂのそれぞれから出力された光から、ＴＥ偏波の可視光とＴＭ偏波の可視光とを含む偏波合成光を生成する。同様に、青色領域において青色光源１２Ｃａ、１２Ｃｂのそれぞれから出力された光から偏波合成光を生成する。同様に、赤色領域において赤色光源１３Ｃａ、１３Ｃｂのそれぞれから出力された光から偏波合成光を生成する。これにより、光源モジュール１００Ｃから出力される可視光Ｌ５では、スペックルノイズの発生が抑制される。
【0096】
さらに、光源モジュール１００Ｃは、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００Ｃは、導波路および合分波器のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００Ｃはレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。
【0097】
（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｄは、４個の緑色光源１１と、４個の青色光源１２と、４個の赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｄとを備えている。
図１０は、実施形態５に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｄは、４個の緑色光源１１と、４個の青色光源１２と、４個の赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｄとを備えている。
【0098】
緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、実施形態１の対応する要素を同じなので、説明を省略する。グラフＧ７１は各緑色光源１１が出力する光の強度スペクトルを示している。横軸は波長を示しており、各光は略同じ波長である。グラフＧ６１は各青色光源１２がそれぞれ出力する光の強度スペクトルを示している。各光は略同じ波長である。グラフＧ８１は各赤色光源１３がそれぞれ出力する光の強度スペクトルを示している。各光は略同じ波長である。
【0099】
光導波路回路２０Ｄは、各緑色光源１１、各青色光源１２、各赤色光源１３のそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｄは、第１端面２０Ｄａと、第１端面２０Ｄａと対向する第２端面２０Ｄｂとを有している。各緑色光源１１、各青色光源１２、各赤色光源１３は、第１端面２０Ｄａにバッドジョイント接続されている。
【0100】
光導波路回路２０Ｄは、緑色合分波部２１Ｄと、青色合分波部２２Ｄと、赤色合分波部２３Ｄと、導波路２５Ｄ、２７Ｄと、合分波器２４Ｄ、２６Ｄと、クラッド２８Ｄとを有している。緑色合分波部２１Ｄと、青色合分波部２２Ｄと、赤色合分波部２３Ｄと、導波路２５Ｄ、２７Ｄと、合分波器２４Ｄ、２６Ｄとは、各緑色光源１１、各青色光源１２、各赤色光源１３に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0101】
クラッド２８Ｄは、緑色合分波部２１Ｄと、青色合分波部２２Ｄと、赤色合分波部２３Ｄと、導波路２５Ｄ、２７Ｄと、合分波器２４Ｄ、２６Ｄとを取り囲んでいる。クラッド２８Ｄは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0102】
緑色合分波部２１Ｄは、６本の導波路２１Ｄａと３個の合分波器２１Ｄｂとを備えている。緑色合分波部２１Ｄは、実施形態３に係る緑色合分波部２１Ｂと同様に構成されている。すなわち、緑色合分波部２１Ｄは、各緑色光源１１から出力された可視光を合波して、１本の導波路２１Ｄａから出力する。
【0103】
緑色合分波部２１Ｄから出力された可視光は、グラフＧ７２に示すように、各緑色光源１１から出力された光の強度スペクトルが重なり、高出力のスペクトル形状を有している。
【0104】
青色合分波部２２Ｄは、青色合分波部２２Ｂと同様に、６本の導波路２２Ｄａと３個の合分波器２２Ｄｂとを備えている。青色合分波部２２Ｄは、青色合分波部２２Ｂと同様に構成されており、各青色光源１２から出力された可視光を合波して、１本の導波路２２Ｄａから出力する。
【0105】
青色合分波部２２Ｄから出力された可視光は、グラフＧ６２に示すように、各青色光源１２から出力された光の強度スペクトルが重なり、高出力のスペクトル形状を有している。
【0106】
赤色合分波部２３Ｄは、赤色合分波部２３Ｂと同様に、６本の導波路２３Ｄａと３個の合分波器２３Ｄｂとを備えている。赤色合分波部２３Ｄは、赤色合分波部２３Ｂと同様に構成されており、各青色光源１２から出力された可視光を合波して、１本の導波路２３Ｄａから出力する。
【0107】
赤色合分波部２３Ｄから出力された可視光は、グラフＧ８２に示すように、各赤色光源１３から出力された光の強度スペクトルが重なり、高出力のスペクトル形状を有している。
【0108】
合分波器２４Ｄは、緑色合分波部２１Ｄ、青色合分波部２２Ｄと光学的に接続されている。合分波器２４Ｄは、緑色合分波部２１Ｄ、青色合分波部２２Ｄのそれぞれから出力された可視光を合波して導波路２５Ｄに出力する。導波路２５Ｄは合波された可視光を導波する。
【0109】
合分波器２６Ｄは、導波路２５Ｄ、赤色合分波部２３Ｄと光学的に接続されている。合分波器２６Ｄは、導波路２５Ｄ、赤色合分波部２３Ｄのそれぞれから出力された可視光を合波して導波路２７Ｄに出力する。
【0110】
合分波器２４Ｄ、２６Ｄは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0111】
導波路２７Ｄは、合分波器２６Ｄと光学的に接続されている。導波路２７Ｄは合波された可視光を導波し、光導波路回路２０Ｄの第２端面２０Ｄｂから、グラフＧ９に示すスペクトルを有するＲＧＢ光である可視光Ｌ７を出力する。
【0112】
緑色合分波部２１Ｄと、青色合分波部２２Ｄと、赤色合分波部２３Ｄと、導波路２５Ｄ、２７Ｄと、合分波器２４Ｄ、２６Ｄとは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなる。一方、クラッド２８Ｄはたとえば純石英ガラスからなる。緑色合分波部２１Ｄ、青色合分波部２２Ｄ、赤色合分波部２３Ｄ、導波路２５Ｄ、２７Ｄ、および合分波器２４Ｄ、２６Ｄのクラッド２８Ｄに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。緑色合分波部２１Ｄ、青色合分波部２２Ｄ、赤色合分波部２３Ｄ、導波路２５Ｄ、２７Ｄ、および合分波器２４Ｄ、２６Ｄは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0113】
実施形態５に係る光源モジュール１００Ｄは、高出力のＲＧＢ光である可視光Ｌ７を出力することができるので、高輝度の光源モジュールを実現できる。
【0114】
さらに、光源モジュール１００Ｄは、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００Ｄは、導波路および合分波器のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００Ｄはレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。
【0115】
ここで、実施形態３～５の光源モジュールの光導波路回路を作製したところ、いずれも平面視で３．５ｍｍ×２．５ｍｍと小型にすることができた。
【0116】
（実施形態６）
図１１は、実施形態６に係る光源モジュールの模式的構成および動作を示す図である。図１１（ａ）に示すように、光源モジュール１００Ｅは、緑色光源１１と、青色光源１２と、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｅとを備えている。
図１１は、実施形態６に係る光源モジュールの模式的構成および動作を示す図である。図１１（ａ）に示すように、光源モジュール１００Ｅは、緑色光源１１と、青色光源１２と、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｅとを備えている。
【0117】
緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、実施形態１の対応する要素を同じなので、説明を省略する。
【0118】
光導波路回路２０Ｅは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｅは、第１端面２０Ｅａと、第１端面２０Ｅａと対向する第２端面２０Ｅｂとを有している。緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、第１端面２０Ｅａ側に配置されているが、第１端面２０Ｄａにバッドジョイント接続されていてもよい。
【0119】
光導波路回路２０Ｅは、導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅ、２７Ｅと、合分波器２４Ｅ、２６Ｅと、光スイッチ２９Ｅと、クラッド２８Ｅとを有している。導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅ、２７Ｅと、合分波器２４Ｅ、２６Ｅと、光スイッチ２９Ｅとは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0120】
クラッド２８Ｅは、導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅ、２７Ｅと、合分波器２４Ｅ、２６Ｅと、光スイッチ２９Ｅの導波路とを取り囲んでいる。クラッド２８Ｅは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0121】
導波路２１Ｅは、緑色光源１１と光学的に接続されており、可視光Ｌ１を導波する。導波路２２Ｅは、青色光源１２と光学的に接続されており、可視光Ｌ２を導波する。導波路２３Ｅは、赤色光源１３と光学的に接続されており、可視光Ｌ３を導波する。
【0122】
合分波器２４Ｅは、導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２５Ｅと光学的に接続されている。合分波器２４Ｅは、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを合波して導波路２５Ｅに出力する。導波路２５Ｅは可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを導波する。
【0123】
合分波器２６Ｅは、導波路２３Ｅ、２５Ｅと光学的に接続されている。合分波器２６Ｅは、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを合波して導波路２７Ｅに出力する。
【0124】
合分波器２４Ｅ、２６Ｅは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0125】
導波路２７Ｅは、合分波器２６Ｅおよび光スイッチ２９Ｅと光学的に接続されている。導波路２７Ｅは可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを導波し、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを光スイッチ２９Ｅに出力する。
【0126】
光スイッチ２９Ｅは、導波路型の合分波器２９Ｅａ、２９Ｅｂと、ヒータ２９Ｅｃとを備えている。合分波器２９Ｅａ、２９Ｅｂは、２入力×２出力型の構成を有している。合分波器２９Ｅａの２つの入力導波路の１つは、導波路２７Ｅに光学的に接続している。合分波器２９Ｅａの２つの出力導波路のそれぞれは合分波器２９Ｅｂの２つの入力導波路のそれぞれに光学的に接続している。合分波器２９Ｅａ、２９Ｅｂは、マッハツェンダ干渉計を構成している。合分波器２９Ｅｂの２つの出力導波路２８Ｅｂ１、２８Ｅｂ２は、本実施形態ではいずれも第２端面２０Ｅｂまで延伸している。以下、出力導波路２８Ｅｂ１、２８Ｅｂ２をメインポート、アイドルポートとそれぞれ記載する場合がある。
【0127】
ヒータ２９Ｅｃは、合分波器２９Ｅａの一方の出力導波路と合分波器２９Ｅｂの一方の入力導波路とが構成するアームの上方のクラッド２８Ｅに設けられている。不図示の制御器からヒータ２９Ｅｃに駆動電流が流されると、ヒータ２９Ｅｃが発熱してアームを加熱する。これにより光スイッチ２９Ｅは、駆動電流を制御することによって、導波路２７Ｅから入力された光を出力導波路２８Ｅｂ１、２８Ｅｂ２のいずれか一方から選択的に出力する光スイッチとして機能する。
【0128】
導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅ、２７Ｅと、合分波器２４Ｅ、２６Ｅと、光スイッチ２９Ｅの導波路とは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなり、クラッド２８Ｄに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。導波路２１Ｅ、２２Ｅ、２３Ｅ、２５Ｅ、２７Ｅ、合分波器２４Ｅ、２６Ｅ、光スイッチ２９Ｅの導波路は、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0129】
ここで、図１１（ａ）では、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３の出力がＯＮ状態になっており、それぞれ可視光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力する。一方、光スイッチ２９ＥはＯＦＦ状態となっている。このとき、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と可視光Ｌ３とを含むＲＧＢ光である可視光Ｌ４は、メインポートである出力導波路２８Ｅｂ１から出力される。
【0130】
一方、図１１（ｂ）では、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３の出力がＯＦＦ状態となっているが、それぞれ微弱な可視光Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、Ｌ３ａを出力するとする。一方、光スイッチ２９ＥはＯＮ状態となっている。このとき、可視光Ｌ１ａと可視光Ｌ２ａと可視光Ｌ３ａとを含むＲＧＢ光である可視光Ｌ４ａは、アイドルポートである出力導波路２８Ｅｂ１から出力される。
【0131】
その結果、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３の出力がＯＦＦ状態のときに、可視光Ｌ１ａと可視光Ｌ２ａと可視光Ｌ３ａとが出力されていても、これらがメインポートである出力導波路２８Ｅｂ１から出力されることがない。その結果、光源モジュール１００Ｅは、メインポートから可視光Ｌ４が出力される場合と出力されない場合の消光比が高くなり、高ダイナミックレンジで高コントラストの光源モジュールとなる。
【0132】
なお、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３を常時ＯＮ状態とし、光スイッチ２９Ｅにて、可視光Ｌ４をメインポートから出力するかアイドルポートから出力するかを切り替えてもよい。この場合も、メインポートから可視光Ｌ４が出力される場合と出力されない場合の消光比が高くなり、高ダイナミックレンジで高コントラストの光源モジュールとなる。
【0133】
（実施形態７）
図１２は、実施形態７に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｆは、緑色光源１１と、青色光源１２と、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｆとを備えている。
図１２は、実施形態７に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｆは、緑色光源１１と、青色光源１２と、赤色光源１３と、光導波路回路２０Ｆとを備えている。
【0134】
緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、実施形態１の対応する要素と同じである。
【0135】
光導波路回路２０Ｆは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３のそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｆは、第１端面２０Ｆａと、第１端面２０Ｆａと対向する第２端面２０Ｆｂとを有している。緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３は、第１端面２０Ｆａ側に配置されているが、第１端面２０Ｆａにバッドジョイント接続されていてもよい。
【0136】
光導波路回路２０Ｆは、可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆと、導波路２５Ｆ、２７Ｆと、合分波器２４Ｆ、２６Ｆと、クラッド２８Ｆとを有している。可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆと、導波路２５Ｆ、２７Ｆと、合分波器２４Ｆ、２６Ｆとは、緑色光源１１、青色光源１２、赤色光源１３に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0137】
クラッド２８Ｅは、可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆのそれぞれの導波路と、導波路２５Ｆ、２７Ｆと、合分波器２４Ｆ、２６Ｆとを取り囲んでいる。クラッド２８Ｅは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0138】
可変光減衰器２１Ｆは、導波路型の合分波器２１Ｆａ、２１Ｆｂと、ヒータ２１Ｆｃとを備えている。合分波器２１Ｆａ、２１Ｆｂは、２入力×２出力型の構成を有している。合分波器２１Ｆａの２つの入力導波路の１つは、緑色光源１１に光学的に接続している。合分波器２１Ｆａの２つの出力導波路のそれぞれは合分波器２１Ｆｂの２つの入力導波路のそれぞれに光学的に接続している。合分波器２１Ｆａ、２１Ｆｂは、マッハツェンダ干渉計を構成している。合分波器２１Ｆｂの２つの出力導波路２１Ｆｂ１、２１Ｆｂ２のうち、出力導波路２１Ｆｂ１は合分波器２４Ｆに光学的に接続している。出力導波路２１Ｆｂ２は第２端面２０Ｅｂまで延伸している。
【0139】
ヒータ２１Ｆｃは、合分波器２１Ｆａの一方の出力導波路と合分波器２１Ｆｂの一方の入力導波路とが構成するアームの上方のクラッド２８Ｆに設けられている。不図示の制御器からヒータ２１Ｆｃに駆動電流が流されると、ヒータ２１Ｆｃが発熱してアームを加熱する。これにより可変光減衰器２１Ｆは、駆動電流を制御することによって、緑色光源１１から入力された可視光Ｌ１の強度を変更して出力導波路２１Ｆｂ１から出力する可変光減衰器として機能する。
【0140】
可変光減衰器２２Ｆは、導波路型の合分波器２２Ｆａ、２２Ｆｂと、ヒータ２２Ｆｃとを備えている。合分波器２２Ｆａ、２２Ｆｂは、２入力×２出力型の構成を有している。合分波器２２Ｆａの２つの入力導波路の１つは、青色光源１２に光学的に接続している。合分波器２２Ｆａの２つの出力導波路のそれぞれは合分波器２２Ｆｂの２つの入力導波路のそれぞれに光学的に接続しており、マッハツェンダ干渉計が構成されている。合分波器２２Ｆｂの２つの出力導波路２２Ｆｂ１、２２Ｆｂ２のうち、出力導波路２２Ｆｂ１は合分波器２４Ｆに光学的に接続している。出力導波路２２Ｆｂ２は第２端面２０Ｅｂまで延伸している。
【0141】
ヒータ２２Ｆｃは、合分波器２２Ｆａの一方の出力導波路と合分波器２２Ｆｂの一方の入力導波路とが構成するアームの上方のクラッド２８Ｆに設けられている。不図示の制御器からヒータ２２Ｆｃに駆動電流が流されると、ヒータ２２Ｆｃが発熱してアームを加熱する。これにより可変光減衰器２２Ｆは、駆動電流を制御することによって、青色光源１２から入力された可視光Ｌ２の強度を変更して出力導波路２２Ｆｂ１から出力する可変光減衰器として機能する。
【0142】
可変光減衰器２３Ｆは、導波路型の合分波器２３Ｆａ、２２Ｆｂと、ヒータ２３Ｆｃとを備えている。合分波器２３Ｆａ、２３Ｆｂは、２入力×２出力型の構成を有している。合分波器２３Ｆａの２つの入力導波路の１つは、赤色光源１３に光学的に接続している。合分波器２３Ｆａの２つの出力導波路のそれぞれは合分波器２３Ｆｂの２つの入力導波路のそれぞれに光学的に接続しており、マッハツェンダ干渉計が構成されている。合分波器２３Ｆｂの２つの出力導波路２３Ｆｂ１、２３Ｆｂ２のうち、出力導波路２３Ｆｂ１は合分波器２４Ｆに光学的に接続している。出力導波路２３Ｆｂ２は第２端面２０Ｅｂまで延伸している。
【0143】
ヒータ２３Ｆｃは、合分波器２３Ｆａの一方の出力導波路と合分波器２３Ｆｂの一方の入力導波路とが構成するアームの上方のクラッド２８Ｆに設けられている。不図示の制御器からヒータ２３Ｆｃに駆動電流が流されると、ヒータ２３Ｆｃが発熱してアームを加熱する。これにより可変光減衰器２３Ｆは、駆動電流を制御することによって、赤色光源１３から入力された可視光Ｌ３の強度を変更して出力導波路２３Ｆｂ１から出力する可変光減衰器として機能する。
【0144】
合分波器２４Ｆは、可変光減衰器２１Ｆの出力導波路２１Ｆｂ１、可変光減衰器２２Ｆの出力導波路２２Ｆｂ１、導波路２５Ｆと光学的に接続されている。合分波器２４Ｆは、可変光減衰器２１Ｆによって強度が変更された可視光Ｌ１と可変光減衰器２２Ｆによって強度が変更された可視光Ｌ２とを合波して導波路２５Ｆに出力する。導波路２５Ｆは可視光Ｌ１と可視光Ｌ２とを導波する。
【0145】
合分波器２６Ｆは、可変光減衰器２３Ｆの出力導波路２３Ｆｂ１、導波路２５Ｆと光学的に接続されている。合分波器２６Ｆは、可視光Ｌ１と可視光Ｌ２と、可変光減衰器２２Ｆによって強度が変更された可視光Ｌ３とを合波して導波路２７Ｆに出力する。
【0146】
合分波器２４Ｆ、２６Ｆは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0147】
導波路２７Ｆは、合分波器２６Ｆと光学的に接続されている。導波路２７Ｆは合波された可視光を導波し、光導波路回路２０Ｆの第２端面２０Ｆｂから、ＲＧＢ光である可視光Ｌ８を出力する。
【0148】
可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆの導波路と、導波路２５Ｆ、２７Ｆと、合分波器２４Ｆ、２６Ｆとは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなり、クラッド２８Ｆに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆの導波路、導波路２５Ｆ、２７Ｆ、合分波器２４Ｆ、２６Ｆは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0149】
実施形態７に係る光源モジュール１００Ｆは、可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆが集積されており、ＲＧＢ成分の強度が個別に変更された可視光Ｌ８を出力することができるので、高機能の光源モジュールを実現できる。
【0150】
さらに、光源モジュール１００Ｆは、レイリー散乱による光損失が抑制されており、より高出力な光源モジュールとなる。また、光源モジュール１００Ｆは、導波路および合分波器のサイズの精度が高いので、光学特性の精度も高く、かつ製造性も良好である。また、光源モジュール１００Ｆはレイアウトの自由度が高く、たとえば小型化できる。
【0151】
上記実施形態６、７では、光スイッチ２９Ｅおよび可変光減衰器２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆは、ヒータを備えるマッハツェンダ型の構成を有するが、他の構成の可変光減衰器に置き換えてもよいし、半導体材料などの石英系ガラス以外の材料を用いて構成してもよい。
【0152】
（実施形態８）
図１３は、実施形態８に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｇは、青色光源１４と、緑色光源１５と、赤色光源１６と、光導波路回路２０Ｇとを備えている。
図１３は、実施形態８に係る光源モジュールの模式的構成図である。光源モジュール１００Ｇは、青色光源１４と、緑色光源１５と、赤色光源１６と、光導波路回路２０Ｇとを備えている。
【0153】
青色光源１４はたとえばアレイ型半導体レーザ素子である。青色光源１４は、アレイ状に配列された導波路型の活性層１４ａ、１４ｂ、１４ｃを備えている。活性層１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、それぞれ青色の可視光Ｌ２Ｇを出力する。
【0154】
光導波路回路２０Ｇは、青色光源１４と、緑色光源１５と、赤色光源１６とのそれぞれに光学的に接続されている。本実施形態では、光導波路回路２０Ｇは、第１端面２０Ｇａと、第１端面２０Ｇａと略直交する第２端面２０Ｇｂとを有している。青色光源１４は、第１端面２０Ｇａにバッドジョイント接続されている。光導波路回路２０Ｇと緑色光源１５および赤色光源１６との光学的接続については後述する。
【0155】
光導波路回路２０Ｇは、導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇと、合分波器２４Ｇ、２６Ｇと、クラッド２８Ｇとを有している。導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇと、合分波器２４Ｇ、２６Ｇとは、青色光源１４と、緑色光源１５と、赤色光源１６に光学的に接続されている複数の導波路および少なくとも１つの合分波器に対応する。
【0156】
クラッド２８Ｇは、導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇと、合分波器２４Ｇ、２６Ｇとを取り囲んでいる。クラッド２８Ｇは、実施形態１のクラッド２８と同様の構成である。
【0157】
導波路２１Ｇは、第１端面２０Ｇａにおいて青色光源１４の活性層１４ａと光学的に接続されており、可視光Ｌ２Ｇを導波する。緑色光源１５は、導波路２１Ｇを横断するように設けられている。緑色光源１５は、本実施形態では、光導波路回路２０Ｇに形成された溝に挿入されたガラス板である。緑色光源１５は、公知の材料からなる緑色蛍光体を含んでいる。緑色光源１５は、導波路２１Ｇを導波した可視光Ｌ２Ｇが照射されると、緑色の可視光Ｌ１Ｇを発光する。可視光Ｌ１Ｇは導波路２１Ｇを導波する。なお、導波路２１Ｇは、可視光Ｌ１Ｇ、Ｌ２Ｇの損失を低減するために幅方向にテーパ構造２１Ｇａを有している。なお、緑色光源１５は特に限定されず、蛍光体を含む樹脂からなるものでもよい。
【0158】
導波路２２Ｇは、第１端面２０Ｇａにおいて青色光源１４の活性層１４ｂと光学的に接続されており、可視光Ｌ２Ｇを導波する。
【0159】
導波路２３Ｇは、第１端面２０Ｇａにおいて青色光源１４の活性層１４ｃと光学的に接続されており、可視光Ｌ２Ｇを導波する。赤色光源１６は、導波路２１Ｇを横断するように設けられている。赤色光源１６は、本実施形態では、光導波路回路２０Ｇに形成された溝に挿入されたガラス板である。赤色光源１６は、公知の材料からなる赤色蛍光体を含んでいる。赤色光源１６は、導波路２３Ｇを導波した可視光Ｌ２Ｇが照射されると、赤色の可視光Ｌ３Ｇを発光する。可視光Ｌ３Ｇは導波路２３Ｇを導波する。なお、導波路２３Ｇは、可視光Ｌ２Ｇ、Ｌ３Ｇの損失を低減するために幅方向にテーパ構造２３Ｇａを有している。なお、赤色光源１６特に限定されず、蛍光体を含む樹脂からなるものでもよい。
【0160】
以上の説明のように、光源モジュール１００Ｇは、一次光としての可視光Ｌ２Ｇが照射されると可視光Ｌ２Ｇとは波長が異なる可視光Ｌ１Ｇを出力する発光体を有する緑色光源１５と、一次光としての可視光Ｌ２Ｇが照射されると可視光Ｌ２Ｇとは波長が異なる可視光Ｌ３Ｇを出力する発光体を有する赤色光源１６とを含む。青色光源１４の活性層１４ａ、１４ｃは、一次光としての可視光Ｌ２Ｇを出力する一次光源として機能する。
【0161】
合分波器２４Ｇは、導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２５Ｇと光学的に接続されている。合分波器２４Ｇは、可視光Ｌ２Ｇと可視光Ｌ１Ｇとを合波して導波路２５Ｇに出力する。導波路２５Ｇは可視光Ｌ２Ｇと可視光Ｌ１Ｇとを導波する。
【0162】
合分波器２６Ｇは、導波路２３Ｇ、２５Ｇと光学的に接続されている。合分波器２６Ｇは、可視光Ｌ１Ｇと可視光Ｌ２Ｇと可視光Ｌ３Ｇとを合波して導波路２７Ｇに出力する。
【0163】
合分波器２４Ｇ、２６Ｇは、実施形態１の合分波器２４、２６と同様の構成である。
【0164】
導波路２７Ｇは、合分波器２６Ｇと光学的に接続されている。導波路２７Ｇは可視光Ｌ１Ｇと可視光Ｌ２Ｇと可視光Ｌ３Ｇとを導波し、光導波路回路２０Ｇの第２端面２０Ｇｂから、可視光Ｌ１Ｇと可視光Ｌ２Ｇと可視光Ｌ３Ｇとを含むＲＧＢ光である可視光Ｌ９を出力する。
【0165】
導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇと、合分波器２４Ｇ、２６Ｇとは、ジルコニアを含む石英系ガラスからなり、クラッド２８Ｇに対する比屈折率差Δは本実施形態では３．５％である。導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇと、合分波器２４Ｇ、２６Ｇとは、少なくとも導波する可視光をシングルモードで導波する条件に、その断面サイズと比屈折率差Δとの関係が設定されているが、マルチモード導波の条件に設定されていてもよい。
【0166】
導波路２１Ｇ、２２Ｇ、２３Ｇ、２５Ｇ、２７Ｇは、図７に示す導波路２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ、２５Ａ、２７Ａと同様に屈曲している。これによって、光源モジュール１００Ｇは、可視光Ｌ１Ｇ、Ｌ２Ｇ、Ｌ３Ｇを第２端面２０Ｇｂから可視光Ｌ９として出力することができる。その結果、可視光Ｌ１０は、非結合成分による品質劣化がきわめて抑制される。
【0167】
光源モジュール１００Ｇは、可視光源として、一次光源としての青色光源１４と発光体を有する緑色光源１５、赤色光源１６とを用いて構成することができる。これによって、たとえば駆動電流を供給する光源としては青色レーザ光源のみを用いてＲＧＢ光を生成できる。また、本実施形態では、青色光源１４がアレイ型光源なので、光導波路回路２０Ｇに光学的に接続するのが容易である。
【0168】
なお、本実施形態では、一次光源が１つであり、発光体を有する可視光源が２つであるが、その数は特に限定されない。
【0169】
また、上記実施形態では、可視光源が３つであるが、その数は特に限定されず、２または４以上であってもよい。可視光源の数が２の場合、合波器の数は１でもよい。
【0170】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【0171】
１１、１１Ｂａ、１１Ｂｂ、１１Ｂｃ、１１Ｂｄ、１１Ｃａ、１１Ｃｂ、１５ 緑色光源
１２、１２Ｂａ、１２Ｂｂ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄ、１２Ｃａ、１２Ｃｂ、１４ 青色光源
１３、１３Ｂａ、１３Ｂｂ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄ、１３Ｃａ、１３Ｃｂ、１６ 赤色光源
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 活性層
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ 光導波路回路
２０ａ、２０Ａａ、２０Ｂａ、２０Ｃａ、２０Ｄａ、２０Ｅａ、２０Ｆａ、２０Ｇａ 第１端面
２０ｂ、２０Ａｂ、２０Ｂｂ、２０Ｃｂ、２０Ｄｂ、２０Ｅｂ、２０Ｆｂ、２０Ｇｂ 第２端面
２１、２１Ａ、２１Ｂａ、２１Ｃａ、２１Ｄａ、２１Ｅ、２１Ｇ、２２、２２Ａ、２２Ｂａ、２２Ｃａ、２２Ｄａ、２２Ｅ、２２Ｇ、２３、２３Ａ、２３Ｂａ、２３Ｃａ、２３Ｄａ、２３Ｅ、２３Ｇ、２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、２５Ｇ、２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇ 導波路
２１Ｂ、２１Ｄ 緑色合分波部
２１Ｂｂ、２１Ｄｂ、２１Ｆａ、２１Ｆｂ、２２Ｂｂ、２２Ｄｂ、２２Ｆｂ、２３Ｂｂ、２３Ｄｂ、２３Ｆａ、２３Ｆｂ、２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ、２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ、２９Ｅａ、２９Ｅｂ 合分波器
２１Ｃ 緑色偏波合成／分離部
２２Ｃ 青色偏波合成／分離部
２３Ｃ 赤色偏波合成／分離部
２１Ｃｂ、２２Ｃｂ 偏波回転器
２１Ｃｃ、２２Ｃｃ、２３Ｃｃ 偏波合成／分離器
２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆ 可変光減衰器
２１Ｆｂ１、２１Ｆｂ２、２２Ｆｂ１、２２Ｆｂ２、２３Ｆｂ１、２３Ｆｂ２、２８Ｅｂ１、２８Ｅｂ２ 出力導波路
２１Ｆｃ、２２Ｆｃ、２３Ｆｃ、２９Ｅｃ ヒータ
２１Ｇａ、２３Ｇａ テーパ構造
２２Ｂ、２２Ｄ 青色合分波部
２３Ｂ、２３Ｄ 赤色合分波部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ、２８Ｇ クラッド
２８ａ、１２８ａ 下部クラッド
２８ｂ 上部クラッド
２９Ｅ 光スイッチ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ 光源モジュール
１２１、１２２ 導波路パターン
１２８ｂ 石英系ガラス微粒子層
Ａ、Ｂ、Ｃ 領域
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ４、Ｇ６１、Ｇ６２、Ｇ６３、Ｇ７２、Ｇ８２、Ｇ９ グラフ
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１Ｇ、Ｌ２、Ｌ２ａ、Ｌ２Ｇ、Ｌ３、Ｌ３ａ、Ｌ３Ｇ、Ｌ４、Ｌ４ａ、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９ 可視光
１２、１２Ｂａ、１２Ｂｂ、１２Ｂｃ、１２Ｂｄ、１２Ｃａ、１２Ｃｂ、１４ 青色光源
１３、１３Ｂａ、１３Ｂｂ、１３Ｂｃ、１３Ｂｄ、１３Ｃａ、１３Ｃｂ、１６ 赤色光源
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 活性層
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ 光導波路回路
２０ａ、２０Ａａ、２０Ｂａ、２０Ｃａ、２０Ｄａ、２０Ｅａ、２０Ｆａ、２０Ｇａ 第１端面
２０ｂ、２０Ａｂ、２０Ｂｂ、２０Ｃｂ、２０Ｄｂ、２０Ｅｂ、２０Ｆｂ、２０Ｇｂ 第２端面
２１、２１Ａ、２１Ｂａ、２１Ｃａ、２１Ｄａ、２１Ｅ、２１Ｇ、２２、２２Ａ、２２Ｂａ、２２Ｃａ、２２Ｄａ、２２Ｅ、２２Ｇ、２３、２３Ａ、２３Ｂａ、２３Ｃａ、２３Ｄａ、２３Ｅ、２３Ｇ、２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ、２５Ｇ、２７、２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃ、２７Ｄ、２７Ｅ、２７Ｆ、２７Ｇ 導波路
２１Ｂ、２１Ｄ 緑色合分波部
２１Ｂｂ、２１Ｄｂ、２１Ｆａ、２１Ｆｂ、２２Ｂｂ、２２Ｄｂ、２２Ｆｂ、２３Ｂｂ、２３Ｄｂ、２３Ｆａ、２３Ｆｂ、２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ、２６、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｅ、２６Ｆ、２６Ｇ、２９Ｅａ、２９Ｅｂ 合分波器
２１Ｃ 緑色偏波合成／分離部
２２Ｃ 青色偏波合成／分離部
２３Ｃ 赤色偏波合成／分離部
２１Ｃｂ、２２Ｃｂ 偏波回転器
２１Ｃｃ、２２Ｃｃ、２３Ｃｃ 偏波合成／分離器
２１Ｆ、２２Ｆ、２３Ｆ 可変光減衰器
２１Ｆｂ１、２１Ｆｂ２、２２Ｆｂ１、２２Ｆｂ２、２３Ｆｂ１、２３Ｆｂ２、２８Ｅｂ１、２８Ｅｂ２ 出力導波路
２１Ｆｃ、２２Ｆｃ、２３Ｆｃ、２９Ｅｃ ヒータ
２１Ｇａ、２３Ｇａ テーパ構造
２２Ｂ、２２Ｄ 青色合分波部
２３Ｂ、２３Ｄ 赤色合分波部
２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ、２８Ｅ、２８Ｆ、２８Ｇ クラッド
２８ａ、１２８ａ 下部クラッド
２８ｂ 上部クラッド
２９Ｅ 光スイッチ
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ 光源モジュール
１２１、１２２ 導波路パターン
１２８ｂ 石英系ガラス微粒子層
Ａ、Ｂ、Ｃ 領域
Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１、Ｇ２２、Ｇ３１、Ｇ３２、Ｇ４、Ｇ６１、Ｇ６２、Ｇ６３、Ｇ７２、Ｇ８２、Ｇ９ グラフ
Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１Ｇ、Ｌ２、Ｌ２ａ、Ｌ２Ｇ、Ｌ３、Ｌ３ａ、Ｌ３Ｇ、Ｌ４、Ｌ４ａ、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９ 可視光
【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】