特表 2024-535184 光学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-30

(54)【発明の名称】光学デバイス

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/122 20060101AFI20240920BHJP

   G02B 6/12 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

G02B6/122

G02B6/12 371

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024508617

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(85)【翻訳文提出日】2024-02-09

(86)【国際出願番号】 JP2022036290

(87)【国際公開番号】W WO2023054526

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】202111160906.6

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(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】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100108213

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 豊隆

(74)【代理人】

【識別番号】100127177

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 貴子

(72)【発明者】

【氏名】田家 裕

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 健司

(72)【発明者】

【氏名】ビナラオ アンソニー レイモンド メラド

(72)【発明者】

【氏名】ヘン，チェン ブー

【テーマコード（参考）】

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H147AB02

2H147AC01

2H147BA05

2H147BE01

2H147CD02

2H147DA08

2H147EA05A

2H147EA13C

2H147EA15C

2H147FA03

2H147FA09

2H147FA18

2H147GA19

(57)【要約】

本開示は、基板と、基板上に形成され、異なる厚さを有するスラブ部を有する複数の光導波路とを含む光学デバイスを提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板上に形成され、異なる厚さを有するスラブ部を含む複数の光導波路と
を含む光学デバイス。

【請求項2】

前記光導波路は、リッジ部を更に含み、
前記複数の光導波路の間で、前記リッジ部の厚さが異なる、
請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項3】

前記複数の光導波路を覆う酸化物層が形成されている、請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項4】

前記スラブ部の何れかの前記厚さは、前記複数の異なるリッジ部の何れの前記厚さよりも薄い、請求項１又は２に記載の光学デバイス。

【請求項5】

前記対応するリッジ部で透過される光の波長が長ければ長いほど、前記リッジ部の前記厚さに対する前記スラブ部の前記厚さの比率が低くなる、請求項１又は２に記載の光学デバイス。

【請求項6】

前記リッジ部上の前記酸化物層の厚さは等しい、請求項１又は２に記載の光学デバイス。

【請求項7】

前記酸化物層の上に電極が設けられ、前記電極は、前記酸化物層の側面に形成されている、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項8】

前記光導波路は、リチウムを含む酸化物で形成されている、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項9】

リチウムを含む前記酸化物は、エピタキシャル成長したニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムである、請求項１～８の何れか一項に記載の光学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

技術分野
[0001] 本開示は、光通信及び光計測分野で使用される光学デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

背景技術
[0002] インターネットの使用の普及に伴い、通信トラフィックは著しく増大しており、光ファイバ通信は極めて重要になりつつある。光ファイバ通信は、電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介して光信号を伝送する技術である。光ファイバ通信は、広帯域幅、低損失、及び強いノイズ耐性を有する。

【0003】

[0003] 図７は、先行技術における光学デバイス７００の断面略図である。光学デバイス７００は、基板７１０、光導波路７２１、７２２、７２３、及びバッファ層７３０を有する。３つの異なる波長を有する光が、光導波路７２１、７２２、７２３でそれぞれ伝搬する。しかし、図７の光学デバイス７００において、多数の波長を有する光が入射する場合、各光導波路の伝搬損失が増加するという問題がある。

【0004】

[0004] 特許文献１には、異なる厚さを有する光導波路を有する光学デバイスが開示されている。しかし、多数の波長を有する光が入射する場合、より低い伝搬損失が望ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

[0005] ＰＴＬ １：特許文献１：特開２０１３－４４８０５号

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0006】

[0006] 本開示は、上述の問題を考慮して達成されており、その目的は、基板と、基板上に形成され、異なる厚さを有するスラブ部を含む複数の光導波路とを含む光学デバイスを提供することにある。これによって、各光導波路の厚さを、透過光の波長に対応して異ならせ、各光導波路の伝搬損失を抑制することができる。更に、基板上に複数の光導波路を形成することによって、光ファイバと容易に接続することができ、結合損失を低減することができる。

【0007】

[0007] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、光導波路は、リッジ部を更に含み、複数の光導波路の間で、リッジ部の厚さは異なる。これによって、各光導波路の伝搬損失を更に抑制することができる。

【0008】

[0008] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、複数の光導波路を覆う酸化物層が形成されている。これによって、光導波路で伝搬する光の吸収を抑制することができ、各光導波路の伝搬損失を更に抑制することができる。

【0009】

[0009] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、スラブ部の何れかの厚さは、複数の異なるリッジ部の何れの厚さよりも薄い。これによって、各光導波路の伝搬損失を更に抑制することができる。更に、薄いスラブ部に接続することによって、電圧を、光導波路に容易に印加することができ、その結果、信号変調を容易にすることができ、色の微調整を実行することができる。更に、接地電極を共用することができるので、光学デバイスを小型化することができる。

【0010】

[0010] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、対応するリッジ部で透過される光の波長が長ければ長いほど、リッジ部の厚さに対するスラブ部の厚さの比率は低くなる。これによって、不必要なモードの光伝搬を抑制することができ、各光導波路の伝搬損失を更に抑制することができる。

【0011】

[0011] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、リッジ部上の酸化物層の厚さは等しい。

【0012】

[0012] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、酸化物層の上に電極が設けられ、電極は、酸化物層の側面に形成されている。

【0013】

[0013] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、光導波路は、リチウムを含む酸化物で形成されている。

【0014】

[0014] 更に、本開示の光学デバイスにおいて、好ましくは、リチウムを含む酸化物は、エピタキシャル成長したニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムである。

【発明の効果】

【0015】

発明の有利な効果
[0015] 本開示の光学デバイスによれば、多数の光路の伝搬を１つのデバイス（チップ）で達成することができ、各光導波路の伝搬損失を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

図面の簡単な説明

【図1】[0016]本開示の第１の実施形態の光学デバイス１００の上面図である。

【図2】図１の線Ａ－Ａ’に沿った光学デバイス１００の例示的な断面図である。

【図3】図１の線Ａ－Ａ’に沿った光学デバイス１００の変型例１００Ａの例示的な断面図である。

【図4A】本開示の第２の実施形態の光学デバイス２００の上面図であり、光導波路だけを例示する。

【図4B】本開示の第２の実施形態の光学デバイス２００の上面図であり、進行波電極を含む光学デバイス２００を全体として例示する。

【図5】図４Ｂの線Ｂ－Ｂ’に沿った光学デバイス２００の例示的な断面図である。

【図6】図４Ｂの線Ｂ－Ｂ’に沿った光学デバイス２００の変型例２００Ａの例示的な断面図である。

【図7】先行技術における光学デバイス７００の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

実施形態の説明
[0017] 以下、本開示の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0018】

第１の実施形態
[0018] 図１は、本開示の第１の実施形態の光学デバイス１００の上面図である。図２は、図１の線Ａ－Ａ’に沿った光学デバイス１００の例示的な断面図である。

【0019】

[0019] 図１及び図２に例示の光学デバイス１００は、基板１０、光導波路層２０及びバッファ層３０を含む。光導波路層２０は、ニオブ酸リチウム膜又はタンタル酸リチウム膜で構成されている。入力信号Ｓ１ｉとしての第１の可視光（例えば、赤色可視光）を、光学デバイス１００に入力し、光導波路２０ａで伝搬した後、出力信号Ｓ１ｏとして出力する。入力信号Ｓ２ｉとしての第２の可視光（例えば、緑色可視光）を、光学デバイス１００に入力し、光導波路２０ｂで伝搬した後、出力信号Ｓ２ｏとして出力する。入力信号Ｓ３ｉとしての第３の可視光（例えば、青色可視光）を、光学デバイス１００に入力し、光導波路２０ｃで伝搬した後、出力信号Ｓ３ｏとして出力する。これによって、第１の可視光～第３の可視光を、１つのデバイス（チップ）で伝送することができる。

【0020】

[0020] 光導波路層２０を構成するニオブ酸リチウム膜よりも低い屈折率を基板１０が有する限り、基板１０は、特に制限されないが、ニオブ酸リチウム膜又はタンタル酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成することができる基板であることが好ましい。以下、ニオブ酸リチウム膜を例として説明する。例えば、基板１０は、単結晶基板（例えば、サファイア単結晶基板、シリコン単結晶基板、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）単結晶基板など）であってもよい。単結晶基板の結晶配向は、特に制限されない。光導波路層２０を構成するニオブ酸リチウム膜は、例えば、様々な結晶配向を有する単結晶基板に対してｃ軸配向エピタキシャル膜として容易に形成される特性を有する。ｃ軸配向ニオブ酸リチウム膜は、３回対称性を有するので、ベースとして使用される単結晶基板、即ち、基板１０は、同じ対称性を有することが好ましい。基板１０が、例えば、サファイア単結晶基板又は酸化アルミニウム単結晶基板である場合、基板１０は、ｃ平面を有する基板であってもよく、基板１０がシリコン単結晶基板である場合、基板１０は、（１１１）表面を有する基板であってもよい。

【0021】

[0021] 光導波路層２０を構成するニオブ酸リチウム膜は、ニオブ酸リチウムを含む可視光透過材料から形成される。可視光透過材料は、レーザー源１１によって生成される可視光に対して透過しさえすればよく、可視光の全領域に対して透過する必要がない。

【0022】

[0022] ニオブ酸リチウム膜を形成するニオブ酸リチウムは、リチウム（Ｌｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及び酸素（Ｏ）以外の元素を含んでもよい。ニオブ酸リチウムは、次式（Ｉ）によって表される化合物であってもよい。

【0023】

[0023] （Ｉ）ＬｉｘＮｂＡｙＯｚ
式（Ｉ）において、Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ及びＯ以外の元素を示す。元素Ａの例は、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅなどを、単独で又は組み合わせて含む。数ｘは、０．５～１．２、好ましくは０．９～１．０５の範囲を示す。数ｙは、０～０．５の範囲にわたる。数ｚは、１．５～４．０、好ましくは２．５～３．５の範囲を示す。

【0024】

[0024] 光導波路層２０は、第１の光導波路２０ａ、第２の光導波路２０ｂ及び第３の光導波路２０ｃを含む。第１の光導波路２０ａは、第１のリッジ部２１ａ及び第１のスラブ部２２ａを含む。第２の光導波路２０ｂは、第２のリッジ部２１ｂ及び第２のスラブ部２２ｂを含む。第３の光導波路２０ｃは、第３のリッジ部２１ｃ及び第３のスラブ部２２ｃを含む。リッジ部及びスラブ部で構成される光導波路において、光の伝搬は、リッジ部に主に集中する。光学デバイス１００において、第１のリッジ部２１ａは、レーザー源によって放出される第１の可視光（赤色光）を伝搬する主要伝送路になる。第１のリッジ部２１ａにおける第１の可視光の伝送方向は、第１の可視光を伝搬する方向である。第２のリッジ部２１ｂは、レーザー源によって放出される第２の可視光（緑色光）を伝搬する主要伝送路になる。第２のリッジ部２１ｂにおける第２の可視光の伝送方向は、第２の可視光を伝搬する方向である。第３のリッジ部２１ｃは、レーザー源によって放出される第３の可視光（青色光）を伝搬する主要伝送路になる。第３のリッジ部２１ｃにおける第３の可視光の伝送方向は、第３の可視光を伝搬する方向である。

【0025】

[0025] 各光導波路の伝搬損失を抑制するために、光導波路の厚さを、透過光の波長に従って設定してもよい。図２に例示のように、第３のスラブ部２２ｃの厚さＴ３は、第２のスラブ部２２ｂの厚さＴ２よりも薄く、第２のスラブ部２２ｂの厚さＴ２は、第１のスラブ部２２ａの厚さＴ１よりも薄い。換言すれば、対応する光導波路で透過される光の波長が長ければ長いほど、スラブ部の厚さは厚くなる。更に、好ましくは、第３のリッジ部２１ｃの厚さＴ６は、第２のリッジ部２１ｂの厚さＴ５よりも薄く、第２のリッジ部２１ｂの厚さＴ５は、第１のリッジ部２１ａの厚さＴ４よりも薄い。換言すれば、対応する光導波路で透過される光の波長が長ければ長いほど、リッジ部の厚さは厚くなる。従って、光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの厚さは、透過光の波長に対応して異なり、光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を抑制することができる。更に、基板１０に複数の光導波路を形成することによって、光ファイバと容易に接続することができ、結合損失を低減することができる。

【0026】

[0026] 更に、好ましくは、第１のスラブ部２２ａの厚さＴ１は、第３のリッジ部２１ｃの厚さＴ６よりも薄い。換言すれば、更に、第１のスラブ部２２ａ、第２のスラブ部２２ｂ、及び第３のスラブ部２２ｃの中で最大厚さを有するスラブ部の厚さは、第１のリッジ部２１ａ、第２のリッジ部２１ｂ、及び第３のリッジ部２１ｃの中で最小厚さの厚さよりも薄い。従って、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を更に抑制することができる。

【0027】

[0027] 更に、好ましくは、対応するリッジ部で透過される光の波長が長ければ長いほど、リッジ部の厚さに対するスラブ部の厚さの比率は低くなる。詳細には、第１のリッジ部２１ａの厚さに対する（赤色光を伝搬する）第１のスラブ部２２ａの厚さの比（Ｔ１／Ｔ４）は、第２のリッジ部２１ｂの厚さに対する（緑色光を伝搬する）第２のスラブ部２２ｂの厚さの比（Ｔ２／Ｔ５）以下であり、第２のリッジ部２１ｂの厚さに対する（緑色光を伝搬する）第２のスラブ部２２ｂの厚さの比（Ｔ２／Ｔ５）は、第３のリッジ部２１ｃの厚さに対する（青色光を伝搬する）第３のスラブ部２２ｃの厚さの比（Ｔ３／Ｔ６）以下である。従って、不必要なモードの光伝搬を抑制することができ、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を更に抑制することができる。

【0028】

[0028] 光導波路層２０のスラブ部２２ａ～２２ｂの厚さは、好ましくは、１ｎｍ～２００ｎｍの範囲にわたる。更に、光導波路層２０は、スラブ部２２ａ、２２ｂ及び２２ｃを含む必要がなく、リッジ部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃだけで構成可能である。

【0029】

[0029] 光導波路層２０を構成するニオブ酸リチウム膜は、エピタキシャル膜であってもよい。ここで、エピタキシャル膜は、基板１０上に成長され、基板１０の結晶配向に整列される結晶配向を有する単結晶の膜を意味する。即ち、いわゆるエピタキシャル膜は、結晶配向が、膜厚方向及び膜面方向に単一である膜である。膜面をＸ－Ｙ平面に設定し、膜厚方向をＺ軸に設定する場合、結晶配向は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向に整列させられる。２θ－θＸ線回折を用いて配向位置でピーク強度及び極を確認することによって、膜がエピタキシャル膜であるか否かを証明することができる。

【0030】

[0030] 膜形成方法としては、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ、又はゾルゲル方法等によってニオブ酸リチウム膜を形成することができる。ニオブ酸リチウム膜のｃ軸を、基板１０の主面と垂直に配向させる場合、電場をｃ軸と平行に印加することによって、光屈折率を電場の強度に比例して変化させる。基板１０としてサファイア単結晶基板を使用する場合、ニオブ酸リチウム膜を、サファイア単結晶基板に直接エピタキシャル成長によって形成してもよい。基板１０としてシリコン単結晶基板を使用する場合、ニオブ酸リチウム膜を、クラッド層を介してエピタキシャル成長によって形成してもよい。クラッド層は、ニオブ酸リチウム膜よりも低い屈折率を有し、エピタキシャル成長に適している材料で形成されている。例えば、Ｙ₂Ｏ₃をクラッド層として使用する場合、高品質ニオブ酸リチウム膜を形成することができる。フォトリソグラフィーなどの方法を用いてニオブ酸リチウム膜を所望の形状にパターン化することによって、リッジ部からなる光導波路２１を形成することができる。

【0031】

[0031] ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜にすることによって、ニオブ酸リチウム膜の可視光透過率を向上させる。

【0032】

[0032] 光導波路２１で伝搬する可視光が吸収されるのを防止するために、バッファ層（又は酸化物層）３０を、光導波路層２０に形成する。好ましくは、バッファ層３０は、光導波路層２０の屈折率よりも小さい屈折率を有する。好ましくは、バッファ層３０は、誘電体である。バッファ層３０の材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ランタン（Ｌａ₂Ｏ₃）、又はこれらの酸化物の複合物などを使用することができる。複合物として、例えば、ＳｉＡｌＬａＯｘを使用することができる。バッファ層を形成する方法として、例えば、膜形成方法（例えば、スパッタリング、ＣＶＤ、又はゾルゲル方法など）を使用することができる。

【0033】

[0033] 好ましくは、第１のリッジ部２１ａ、第２のリッジ部２１ｂ及び第３のリッジ部２１ｃ上のバッファ層の厚さは、好ましくは等しい。詳細には、図２に例示のように、第１のリッジ部２１ａ上のバッファ層３０の厚さＴ７、第２のリッジ部２１ｂ上のバッファ層３０の厚さＴ８、及び第３のリッジ部２１ｃ上のバッファ層３０の厚さＴ９は、好ましくは、互いに等しい。

【0034】

[0034] 第１の実施形態の光学デバイス１００によれば、３種類の光導波路を、１つのチップに形成し、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を抑制することができる。

【0035】

[0035] 図３は、図１の線Ａ－Ａ’に沿った光学デバイス１００の変型例１００Ａの例示的な断面図である。図３に例示のように、バッファ層３０の上面は、同じ高さを有するように形成され、変型例の光学デバイス１００Ａによっても、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を抑制することもできる。

【0036】

第２の実施形態
[0036] 図４は、本開示の第２の実施形態の光学デバイス２００の上面図であり、図４Ａは、光導波路だけを例示し、図４Ｂは、進行波電極を含む光学デバイス２００を全体として例示する。図５は、図４Ｂの線Ｂ－Ｂ’に沿った光学デバイス２００の例示的な断面図である。光学デバイス２００は、例えば、光変調器である。第２の実施形態の光学デバイス２００は、第１の光導波路２０ａ、第２の光導波路２０ｂ及び第３の光導波路２０ｃが２つの分岐光路をそれぞれ有するという点で、第１の実施形態の光学デバイス１００と異なる。更に、光導波路は、変調信号を各光導波路に印加する信号電極、及び接地電極も有する。以下、異なる点について、主に説明する。

【0037】

[0037] 図４に例示のように、第１の光導波路２０ａ、第２の光導波路２０ｂ及び第３の光導波路２０ｃは、同じ構造を有する。以下、第１の光導波路２０ａを、例として説明する。例えば、第１の光導波路２０ａは、マッハツェンダー干渉計の構造を有する光導波路であり、１つの入力光導波路２ｉから分波部２ｃによって分岐された第１及び第２の分岐光導波路２０ａ１及び２０ａ２を有し、第１及び第２の分岐光導波路２０ａ１及び２０ａ２は、合波部２ｄを介して１つの出力光導波路２ｏに収束される。入力光Ｓ１ｉは、分波部２ｃを介して分波され、第１及び第２の分岐光導波路２０ａ１及び２０ａ２をそれぞれ進み、次に、合波部２ｄで合波され、変調光Ｓ１ｏとして第１の光導波路２０ａから出力される。

【0038】

[0038] 同様に、第２の光導波路２０ｂは、第３の分岐光導波路２０ｂ１及び第４の分岐光導波路２０ｂ２を有する。第３の光導波路２０ｃは、第５の分岐光導波路２０ｃ１及び第６の分岐光導波路２０ｃ２を有する。

【0039】

[0039] 第１の実施形態と同様に、入力信号Ｓ１ｉとしての第１の可視光（例えば、赤色可視光）を、光学デバイス２００に入力し、光導波路２０ａで伝搬した後、第１の可視光を、出力信号Ｓ１ｏとして出力する。入力信号Ｓ２ｉとしての第２の可視光（例えば、緑色可視光）を、光学デバイス２００に入力し、光導波路２０ｂで伝搬した後、第２の可視光を、出力信号Ｓ２ｏとして出力する。入力信号Ｓ３ｉとしての第３の可視光（例えば、青色可視光）を、光学デバイス２００に入力し、光導波路２０ｃで伝搬した後、第３の可視光を、出力信号Ｓ３ｏとして出力する。従って、第１の可視光～第３の可視光を、１つのデバイス（チップ）で伝送することができる。

【0040】

[0040] 図５に例示のように、第１の分岐光導波路２０ａ１及び第２の分岐光導波路２０ａ２は、第１の分岐リッジ部２１ａ１、第２の分岐リッジ部２１ａ２及び第１のスラブ部２２ａで構成されている。第３の分岐光導波路２０ｂ１及び第４の分岐光導波路２０ｂ２は、第３の分岐リッジ部２１ｂ１、第４の分岐リッジ部２１ｂ２及び第２のスラブ部２２ｂで構成されている。第５の分岐光導波路２０ｃ１及び第６の分岐光導波路２０ｃ２は、第５の分岐リッジ部２１ｃ１、第６の分岐リッジ部２１ｃ２及び第３のスラブ部２２ｃで構成されている。

【0041】

[0041] 第１の分岐光導波路２０ａ１及び第２の分岐光導波路２０ａ２の厚さは、等しく、これらの厚さは両方とも、Ｔ４である。第３の分岐光導波路２０ｂ１及び第４の分岐光導波路２０ｂ２の厚さは、等しく、これらの厚さは両方とも、Ｔ５である。第５の分岐光導波路２０ｃ１及び第６の分岐光導波路２０ｃ２の厚さは、等しく、これらの厚さは両方とも、Ｔ６である。更に、第１のスラブ部２２ａ、第２のスラブ部２２ｂ及び第３のスラブ部２２ｃの厚さＴ１～Ｔ３と、第１及び第２の分岐光導波路２０ａ１及び２０ａ２、第３及び第４の分岐光導波路２０ｂ１及び２０ｂ２、及び第５及び第６の分岐光導波路２０ｃ１及び２０ｃ２の厚さＴ４～Ｔ６との関係は、第１の実施形態の光学デバイス１００の関係と同じであり、ここで繰り返さない。

【0042】

[0042] 第１の実施形態の光学デバイス１００と同様に、第２の実施形態の光学デバイス２００において、第１のスラブ部２２ａの厚さＴ１は、第３のリッジ部２１ｃの厚さＴ６よりも薄い。換言すれば、更に、第１のスラブ部２２ａ、第２のスラブ部２２ｂ、及び第３のスラブ部２２ｃの中で最大厚さを有するスラブ部の厚さは、第１の分岐リッジ部２１ａ１、第２の分岐リッジ部２１ａ２、第３の分岐リッジ部２１ｂ１、第４の分岐リッジ部２１ｂ２、第５の分岐リッジ部２１ｃ１、第６の分岐リッジ部２１ｃ２の中での最小厚さよりも薄い。従って、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を更に抑制することができる。更に、薄いスラブ部上で接続することによって、電圧を、光導波路に容易に印加することができ、その結果、信号変調を容易にすることができ、色の微調整を実行することができる。更に、接地電極を共用することができるので、光学デバイスを小型化することができる。

【0043】

[0043] 図５に例示のように、光学デバイス２００は、電極層４０を更に含む。電極層４０は、複数の信号電極及び複数の接地電極を有する。電極層４０の材料として、例えば、金、銀、銅、白金、ルテニウム、コバルト、タングステン、モリブデン、又はこれらの金属の化合物を使用することができる。

【0044】

[0044] 電極層４０を形成するために、例えば、次の方法を使用することができる。膜形成方法（例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ、又はゾルゲル方法）によって、金属膜を形成することができ、次に、フォトリソグラフィーなどの方法を用いて所望の形状にパターン化することによって、電極層４０を形成することができる。更に、金属膜を、蒸着、スパッタリングなどによって形成する場合、所望の形状を有するマスクを介してパターンを形成することもできる。

【0045】

[0045] 図５に例示のように、第１の分岐光導波路２０ａ１を進む可視光を変調するために、第１の信号電極４１ａ１は、バッファ層３０を介して第１の分岐リッジ部２１ａ１と対向する。第２の分岐光導波路２０ａ２を進む可視光を変調するために、第２の信号電極４１ａ２は、バッファ層３０を介して第２の分岐リッジ部２１ａ２と対向する。第３の分岐光導波路２０ｂ１を進む可視光を変調するために、第３の信号電極４１ｂ１は、バッファ層３０を介して第３の分岐リッジ部２１ｂ１と対向する。第４の分岐光導波路２０ｂ２を進む可視光を変調するために、第４の信号電極４１ｂ２は、バッファ層３０を介して第４の分岐リッジ部２１ｂ２と対向する。第５の分岐光導波路２０ｃ１を進む可視光を変調するために、第５の信号電極４１ｃ１は、バッファ層３０を介して第５の分岐リッジ部２１ｃ１と対向する。第６の分岐光導波路２０ｃ２を進む可視光を変調するために、第６の信号電極４１ｃ２は、バッファ層３０を介して第６の分岐リッジ部２１ｃ２と対向する。

【0046】

[0046] 図４及び図５に例示のように、上面図において、第１の接地電極４２ａは、第１の信号電極４１ａ１の１つの側面であって、第２の信号電極４１ａ２の反対側である側面に、第１の信号電極４１ａ１に沿って構成される。更に、上面図において、第２の接地電極４２ｂは、第６の信号電極４１ｃ２の１つの側面であって、第５の信号電極４１ｃ１の反対側である側面に、第６の信号電極４１ｃ２に沿って構成される。第１の接地電極４２ａを、第１のスラブ部２２ａに直接形成してもよい。第２の接地電極４２ｂを、第３のスラブ部２２ｃに直接形成してもよい。これによって、接地電極を共用することができ、光学デバイス２００の高周波数特性を改善することができ、光学デバイス２００を小型化することができる。

【0047】

[0047] 第２の実施形態の光学デバイス２００によれば、多数の光路の変調を達成し、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を抑制することができる。

【0048】

[0048] 図６は、図４Ｂの線Ｂ－Ｂ’に沿った光学デバイス２００の変型例２００Ａの例示的な断面図である。図６に例示のように、第１の接地電極４２ａ及び第２の接地電極４２ｂを、バッファ層３０を介して第１のスラブ部２２ａ及び第３のスラブ部２２ｃの上に設ける。第２の実施形態の変型例の光学デバイス２００Ａによれば、各光導波路２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの伝搬損失を更に抑制することができる。

【実施例】

【0049】

実施例
[0049] 第２の実施形態の光学デバイス２００の構造に従って、実施例１～６を準備する。実施例１～６におけるリッジ部及びスラブ部の膜厚の関係、及び、各光導波路の経路損失（Path Loss）を、表１～６に示す。

【0050】

【表1】

【0051】

【表2】

【0052】

【表3】

【0053】

【表4】

【0054】

【表5】

【0055】

【表6】

【0056】

[0056] 表１～６に例示のように、対応するリッジ部で透過される光の波長が長ければ長いほど、リッジ部の厚さに対するスラブ部の厚さの比率が低くなる場合（表５及び表６に例示のように）、各波長を有する可視光の経路損失は、１ｄＢ／ｃｍ未満であり、伝搬損失を抑制する効果は優れている。

【0057】

[0057] 本開示を、添付の図面及び実施例に関連して詳細に上述したが、上述の説明は、どのような形態でも本開示を限定しないものとする。当業者は、本開示の本質的な精神及び範囲から逸脱することなく、必要に応じて本開示に修正及び変更を加えることができ、これらの修正及び変更は全て、本開示の範囲内に入る。

【符号の説明】

【0058】

参照符号リスト
[0058] １００、１００Ａ、２００、２００Ａ、７００ 光学デバイス
１０ 基板
２０ 導波路層
３０ バッファ層
４０ 電極層
２０ａ 第１の光導波路
２０ｂ 第２の光導波路
２０ｃ 第３の光導波路
２ｃ 分波部
２ｄ 合波部
２ｉ 入力光導波路
２ｏ 出力光導波路
２１ａ 第１のリッジ部
２１ｂ 第２のリッジ部
２１ｃ 第３のリッジ部
２２ａ 第１のスラブ部
２２ｂ 第２のスラブ部
２２ｃ 第３のスラブ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-08-15

【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】

基板と、
前記基板上に形成され、異なる厚さを有するスラブ部を含む複数の光導波路と
を含む光学デバイス。

【請求項2】

前記複数の光導波路は、それぞれ、リッジ部を更に含み、
前記複数の光導波路において、前記リッジ部の厚さが異なる、
請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項3】

前記複数の光導波路を覆う酸化物層が形成されている、請求項１又は２に記載の光学デバイス。

【請求項4】

前記スラブ部の何れかの前記厚さは、複数の前記リッジ部の異なる前記厚さのうちの何れの厚さよりも薄い、請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項5】

前記リッジ部で透過される光の波長が長ければ長いほど、前記リッジ部の前記厚さに対する前記スラブ部の前記厚さの比率が低くなる、請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項6】

前記リッジ部上の前記酸化物層の厚さは等しい、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項7】

前記酸化物層の上に電極が設けられ、前記電極は、前記酸化物層の側面に形成されている、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項8】

前記光導波路は、リチウムを含む酸化物で形成されている、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項9】

リチウムを含む前記酸化物は、エピタキシャル成長したニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムである、請求項８に記載の光学デバイス。

【国際調査報告】