[发明专利]光波导元件

说明书

技术领域

本发明涉及具备模分离器的光波导元件。而且，本发明涉及具备马赫-曾德尔型光调制器、和模分离器的光波导元件。

本申请主张于2012年8月22日提出的日本专利申请2012－183306号的优先权，并在此引用其全部内容。

背景技术

关于在光波导中的传播模，在正交的各个偏振波中将模数n按照有效折射率高的顺序设为0、1、2、···时，将n＝0的传播模称为基模，将其他的模与各自的模数n对应地称为n阶模。

另外，将n≥1以上的模总称为高阶模。

近年来，将硅石(SiO₂)作为包层，将硅(Si)作为芯线的Si光波导能够利用较高的折射率差(Si/SiO₂)实现光波导的小型化，以及能够使用Si－LSI(大规模集成电路)用的现有的制造设备比较廉价地制造，因此被关注和期待。

在光波导元件中，通过使用多模干涉(Multi－Mode Interferometer：MMI)型合分波器或者Y型合分波器等光合分波器(合波分波器)等，构成马赫-曾德尔(Mach－Zehnder：MZ)型光调制器。MZ型光调制器具有沿MZ型波导配置，并施加电压的调制电极。MZ型光调制器通过由调制电极施加的施加电压使MZ型波导的分支波导(臂)间的光相位变化，并利用射出侧的合波器中的干涉现象控制光的ON/OFF。输入到合波器的基模的光以同相位输入的情况下，两个光合波后的光也为基模，光在输出波导导波(ON状态)。与此相对，两个光为相反相位的情况下，合波后的光成为高阶模。在一般的MZ型光调制器中，以仅基模被导波的方式设定波导宽度，所以合波后的光从波导向外辐射(OFF状态)。

在MZ型光调制器中，有在合波器产生的辐射模在基板传播并与导波模耦合，而使消光比劣化的问题。因此，已知有分离、去除(例如专利文献1、2)、或者遮蔽(例如专利文献3)这样的辐射模光的方法。

并且，在MZ型光调制器的分波器中，若混入高阶模光，则由于分支比劣化，而消光比劣化。为了解决该问题，作为防止向分波器的高阶模的混入的方法，专利文献4公开了在以LiNbO₃等为对象的波导中，通过使分波器的前段的波导宽度变细来使有效折射率减少，去除高阶模。专利文献5公开了假定石英系玻璃波导，沿主波导配置具有锥形结构的副波导，并利用绝热跃迁将高阶模从主波导去除。

作为与Si/SiO₂波导有关的以往技术的一个，非专利文献1(2.2项、3.2项、Fig.1、Fig.4等)公开了能够通过利用由厚度为200nm，宽度为400nm，间隔为480nm的两个Si波导构成的定向耦合器(directional coupler：DC)的偏振波模分离器(Polarization Splitter：PS)，以10μm左右的长度进行偏振波模的分离。

专利文献1：日本特开2011－164388号公报

专利文献2：日本特开2011－186258号公报

专利文献3：日本特开2006－301612号公报

专利文献4：日本特开2011－257634号公报

专利文献5：日本特开2006－235380号公报

非专利文献1：Hiroshi Fukuda，Koji Yamada，Tai Tsuchizawa，Toshifumi Watanabe，Hiroyuki Shinojima，and Sei－ichi Itabashi，“Silicon photonic circuit withpolarization diversity”，Optics Express，2008年，第16卷，第7号，p.4872－4880

非专利文献2：山内润治监修，薮哲郎著，“光波导解析入门”，森北出版株式会社，2007年9月，第四章