波導模式轉(zhuǎn)換元件、正交模轉(zhuǎn)換器和光學裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波導模式轉(zhuǎn)換器、一種偏振分束器和一種光學裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，用于光學通信的傳輸方法已經(jīng)顯著地變化。傳輸方法從已經(jīng)為主要檢測方法的M-DD (強度調(diào)制-直接檢測)方法變成諸如QPSK (正交相移鍵控)等相干檢測方法。在相干檢測方法中，研究和開發(fā)出用正交偏振和相位攜載信號的DP_QPSK(偏振復用-正交相移鍵控)方法作為用于實現(xiàn)其速度高達40Gbps或者高于40Gbps的高速傳輸?shù)膫鬏敺椒ǎ⑶乙呀?jīng)本地運送使用DP-QPSK方法的產(chǎn)品。
[0003]DP-QPSK方法使用相干接收器作為主要部件。相干接收器包括PLC(平面光波回路)型光學相干混合器、PBS(偏振分束器)、PD(光電檢測器)、TIA(跨阻放大器)等。這些部件由許多裝置供應商進行運送。例如，PTL I公開了使用3102的偏振分束器。
[0004]此外，PTL 2公開了包括單模波導的光學裝置。
[0005]展望未來，對根據(jù)MSA(多源協(xié)議)被稱為第二代的小尺寸相干接收器進行研究。此外必須使包括在小尺寸相干接收器中的PLC小型化。最具吸引力的技術(shù)是使Si成為光波導的主要材料的Si光子學。根據(jù)Si光子學，預期通過由Si和S12的折射率之間的大差異產(chǎn)生的強光限制以實現(xiàn)小彎曲半徑。此外，根據(jù)Si光子學，預期使用Ge實現(xiàn)H)集成，通過大結(jié)構(gòu)雙折射率實現(xiàn)PBS集成。
[0006][引用列表]
[0007][專利文獻]
[0008][PTL1]日本專利申請公開公報N0.2003-222748
[0009][PTL2]日本專利申請公開公報(PCT申請的翻譯)N0.2006-517673

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]技術(shù)問題
[0011]雖然預期根據(jù)Si光子學以通過由Si和S12的折射率之間的大差異產(chǎn)生的強光限制來實現(xiàn)小彎曲半徑，但單模狀況需要與在矩形波導的情況下幾百納米一樣小。因此，Si光子學具有過程是困難的問題。結(jié)果，存在的問題是由于波導寬度的偏差而導致PBS的特性劣化。
[0012]在PTL 2中描述的光學裝置具有難以制造光學裝置的問題，因為光學裝置具有復雜的形狀，波導厚度在波導的波導方向上變化。此外，PTL 2描述了光學裝置引導單模光，但沒有描述光學裝置引導多模光。
[0013]本發(fā)明的目的是提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波導模式轉(zhuǎn)換器、偏振分束器和光學裝置。
[0014]問題的解決方案
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的波導模式轉(zhuǎn)換器是轉(zhuǎn)換波導模式的波導模式轉(zhuǎn)換器。此外，該波導模式轉(zhuǎn)換器布置在肋型波導和通道型波導的連接部分中。此外，該波導模式轉(zhuǎn)換器是包括錐形部分的肋型波導。然后，該錐形部分是在肋的兩側(cè)上延伸的芯層，并且該錐形部分的寬度在與波導方向垂直的方向上逐漸變化。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的偏振分束器包括光學解復用器、光學多路復用器、第一臂波導和第二臂波導。此外，光學解復用器由肋型波導形成，并且將輸入光多路復用成第一輸入光和第二輸入光。同時，光學多路復用器由肋型波導形成，并且多路復用由光學解復用器多路分離的第一輸入光和第二輸入光。此外，第一臂波導至少部分地由通道型波導形成，并且將第一輸入光引導至光學多路復用器。同時，第二臂波導至少部分地由通道型波導形成，并且將第二輸入光引導至光學多路復用器，第二輸入光被使得產(chǎn)生在第一臂波導上傳播的第一輸入光與第二輸入光之間的相位差。此外，上述波導模式轉(zhuǎn)換器布置在肋型波導和通道型波導的連接部分中。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的光學裝置包括上述的偏振分束器。此外，多個所述偏振分束器連接成多級形式。
[0018]本發(fā)明的有利效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波導模式轉(zhuǎn)換器、偏振分束器和光學裝置。
【附圖說明】
[0020][圖1]是肋型波導的橫截面視圖。
[0021][圖2]是通道型波導的橫截面視圖。
[0022][圖3]是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例1的偏振分束器的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023][圖4]是示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例1的波導模式轉(zhuǎn)換器的透視圖。
[0024][圖5]是示出用于計算在包括具有有限寬度的芯層的肋型波導與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的情況下產(chǎn)生的光學損耗的模型的示圖。
[0025][圖6]是示出光學損耗和與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的肋型波導的芯層的寬度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0026][圖7]是示出用于計算在包括具有錐形部分的芯層的肋型波導與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的情況下產(chǎn)生的光學損耗的模型的示圖。
[0027][圖8]是示出光學損耗和指示與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的肋型波導的錐形部分的寬度變化的值之間的關(guān)系的曲線圖。
[0028][圖9]是示出光學損耗和與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的肋型波導的芯層的寬度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0029][圖10]是示出光學損耗和指示與包括具有足夠?qū)挾鹊男緦拥睦咝筒▽?lián)接的肋型波導的錐形部分的寬度變化的值之間的關(guān)系的曲線圖。
【具體實施方式】
[0030]下面將參照【附圖說明】本發(fā)明的示例性實施例。下面說明的示例性實施例是本發(fā)明的示例，并且本發(fā)明不限于下面說明的示例性實施例。這里，假設(shè)在描述和附圖中具有相同附圖標記的部件彼此相同。
[0031]示例性實施例1
[0032]根據(jù)示例性實施例1的偏振分束器(PBS) I包括硅(Si)波導。在Si波導的情況下，能夠使芯層和覆層之間的相對折射率差大。因此，與二氧化硅波導相比，能夠形成小彎曲半徑。Si波導包括肋型結(jié)構(gòu)和通道型結(jié)構(gòu)兩者。圖1是具有肋型結(jié)構(gòu)的常用Si波導(下文中，被表示為肋型波導)的橫截面視圖，并且圖2是具有通道型結(jié)構(gòu)的常用Si波導(下文中，被表示為通道型波導)的橫截面視圖。
[0033]通道型波導51和肋型波導50中的每個包括襯底21、下層覆層22、芯層23和上層覆層24。下層覆層22布置在襯底21上，該襯底21是Si襯底。這里，下層覆層22是S12膜，并且例如通過使用掩埋氧化物膜(buried oxide film:BOX)形成。芯層23布置在下層覆層22上。芯層23是諸如SOI (Silicon On Insulator:絕緣體上娃)等的Si膜。上層覆層24布置在芯層23上。上層覆層24是例如S1J莫。芯層23由其折射率與下層覆層22和上層覆層24的折射率不同的材料制成。
[0034]參照肋型結(jié)構(gòu)的橫截面視圖，芯層23包括向上突起的肋23a。肋23a的兩側(cè)都被上層覆層24覆蓋。在肋型結(jié)構(gòu)的情況下，厚度從約Iym至3 μπι變化。雖然彎曲半徑是約200 μπι，該彎曲半徑并非與通道型結(jié)構(gòu)的彎曲半徑那樣小，但傳播損耗是小于通道型結(jié)構(gòu)的傳播損耗的0.5至1.0dB/cmo因為當制造波導時通過使用步進曝光來獲取足夠好的特性，所以與通過使用EB曝光形成波導的情況相比，實現(xiàn)高生產(chǎn)率。
[0035]在通道型結(jié)構(gòu)的情況下，形成波導的芯層23的橫截面具有準矩形形狀。此外，芯層23被上層覆層24覆蓋。芯層23整體被下層覆層22和上層覆層24覆蓋。根據(jù)示例性實施例1的偏振分束器(PBS) I包括通道型波導5