[发明专利]光电路元件和光电路元件的配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电路元件以及该光电路元件的配置方法，且尤其涉及一种在光学通信系统和光学互连系统中使用的光电路元件以及该光电路元件的配置方法。

背景技术

在光学通信系统和光学互连系统中，使用光波导构造光电路的技术是重要的。此外，为了减小系统尺寸且降低系统电力，期待光电路中发展功能集成。近年来，越来越致力于一种被称作硅光子的技术，该技术采用硅光波导作为光电路中的功能集成的手段。

在硅光波导中，通过使用硅作为芯，使用二氧化硅作为覆层，且在芯和覆层之间采用高折射率差，以及使用微细芯构造，可以得到强的光限制效果。通过使用这样的硅光波导，期望实现提供高集成度的光电路。此外，可以通过采用为硅LSI(Large scale integration，大规模集成)蓄积的过程技术在大尺寸晶片上制造这样的微型且高度集成的光电路，这也是为什么硅光子引人注目的主要原因。

图10和图11示出硅光波导的结构的示例。图10是示出通道型光波导的一般结构的图。硅的通道结构23形成在硅衬底21上的二氧化硅层22中。通道结构23用作光波导的芯，且二氧化硅层22用作光波导的覆层。

图11是示出脊型光波导的一般结构的图。二氧化硅层25、硅层26和二氧化硅层27堆叠在硅衬底24上。被称作脊或隆起的突出结构28形成在硅层26上。在该结构中，与衬底垂直方向上的光限制通过硅和二氧化硅之间的折射率差来实现。此外，与衬底平行方向上的光限制通过设置有脊的厚硅和未设置有脊的薄硅(平板)之间的有效折射率差来实现。

在使用硅光波导构造高度集成光电路时，用于实现光波导的交叉的元件技术非常重要。在多个光波导交叉的交叉点，难以避免通过光波导传播的光信号中出现衍射。PTL 1和PTL 2描绘了用于减少衍射所涉光信号的损耗的元件结构。

图12是示出具有光波导的交叉点的一般光电路元件的第一示例的图。图12是从上面看形成交叉点的光波导的芯的结构的图。一个光信号从光波导的入射侧51向出射侧54传播，且另一个光信号从入射侧55向出射侧58传播。从入射侧51向出射侧54传播光信号的光波导和从入射侧55向出射侧58传播光信号的光波导在交叉点59处交叉。每个光波导的芯宽度在交叉点59处放大。此外，在光波导中设置有锥形部52、53、56和57。锥形部52、53、56和57的芯宽度朝向交叉点59逐渐增大。

图12示意性示出的基模60示出了光波导芯中的单模态光密度分布。在芯宽度增大的光波导的部分中，在光波导中传播的基模60更不容易受到芯的侧壁的宽度和芯壁的状态的变化影响，所以在交叉点59处衍射所涉的光信号的损耗可降低。

在图12中，关于光波导的交叉，以视点集中在穿过交叉位置的光信号的损耗的降低来进行说明。然而，随着光电路的集成规模增加，穿过设置在光波导上的多个交叉点的光信号的影响变得不容忽视。例如，PTL 3描绘了一种在光波导上在直线上布置多个交叉点的光电路元件。

图13是示出具有光波导的交叉点的一般光电路元件的第二示例的图。图13是形成交叉点的光波导芯的结构的顶视图。第一光信号从光波导的入射侧61向出射侧62传播。此外，三个光波导分别在交叉点69、70和71处与第一光信号在其中传播的光波导交叉。交叉点69和交叉点70之间的间隔是d1，且交叉点70和交叉点71之间的间隔是d2。

存在如下情况：在光波导的交叉处光信号的衍射产生在与光信号相对的方向上传播的基模，结果导致产生反射的光。在这种情况下如果以相等的间隔布置多个交叉点，则在光电路元件中出现作为衍射光栅的效果且出现依赖于波长的损耗。为了避免这一点，图13所示的光电路元件设置有不同的间隔d1和间隔d2。在d1和d2之间设置有等于或大于特定值的差。由于此，图13所示的光电路元件不能降低一个位置处交叉点处的损耗，然而可以降低由于多个交叉点导致的损耗的波长依赖性。

[引用文件列表]

[专利文献]

[PTL 1]日本公开专利公报No.5-60929

[PTL 2]日本公开专利公报No.2011-90223

[PTL 3]日本公开专利公报No.2014-2239

发明内容

[技术问题]