覆盖。脊结构的厚度在从约Iym至3μπι的范围内变化。脊结构的弯曲半径是约200 μ m，其不与沟道结构的弯曲半径一样小，并且脊结构的传播损失是0.5dB/cm至1.0dB/cm，其小于沟道结构的传播损失。在脊波导的制备中，能够通过步进曝光获得足够的特性，并且因此脊波导的生产率高于沟道波导的生产率。
[0033]在沟道结构中，用作波导的核心层23的横截面具有基本上矩形的形状。上包层24覆盖核心层23。下包层22和上包层24覆盖整个核心层23。根据这个示例性实施例的偏振分束器PBS具有沟道结构和脊结构两者。
[0034]图4示出偏振分束器PBS的示意图。偏振分束器PBS是被单片集成在相干混合器元件I中的马赫-曾德尔偏振分束器。偏振分束器PBS包括分波器11、合波器14、臂部15、输入波导16以及输出波导17。臂部15包括第一臂波导12和第二臂波导13。臂部15被布置在分波器11与合波器14之间。臂部15构成马赫-曾德尔干涉仪。分波器11和合波器14例如是丽I (多模干涉)耦合器。在这种情况下，每个丽I耦合器是2输入/2输出耦合器。替换地，定向耦合器、Y分路器件等能够被用作分波器11和合波器14。
[0035]分波器11被親合到两个输入波导16并且将输入光分波成第一输入光和第二输入光。例如，分波器11以50:50的比率划分信号光，从而生成第一输入光和第二输入光。分波器11被耦合到第一臂波导12和第二臂波导13。通过由分波器11对输入光进行分波所获得的第一输入光传播通过第一臂波导12。通过由分波器11对输入光进行分波所获得的第二输入光传播通过第二臂波导13。第一臂波导12和第二臂波导13各自被耦合到合波器14ο
[0036]合波器14对传播通过第一臂波导12的第一输入光和传播通过第二臂波导13的第二输入光进行合波。合波器14被親合到两个输出波导17。合波器14从输出波导17中的一个输出TE(Transverse Electric:横向电)偏振光，并且从另一个输出波导17输出TM (Transverse Magnetic:横向磁)偏振光。因此，偏振分束器PBS将输入光分成偏振波。
[0037]分波器11和合波器14各自由脊型硅波导形成。臂部15的至少一部分由沟道硅波导形成。具体地，沟道波导被布置在脊波导之间。在沟道波导的情况下，无需考虑到其结构中的可变因素，即，脊高度。另外，计算的结果表明沟道波导对核心Si层的厚度不太敏感。因此，其中臂部的至少一部分由沟道波导形成的偏振分束器PBS能够实现比其中脊波导被用作臂波导两者的偏振分束器PBS更高的生产率。
[0038]偏振分束器PBS包括沟道波导和脊波导。将在下面详细地描述沟道波导和脊波导被设置在其中的区。如图4中所示，偏振分束器PBS包括脊型区41、沟道型区42以及过渡区43。在脊型区41中，如图2中所示出地设置脊波导50。在沟道型区42中，如图3中所示出地设置沟道波导51。过渡区43是脊波导50和沟道波导51之间的区域。
[0039]分波器11和合波器14被设置在脊型区41中。脊型区41延伸至臂部15的一部分。例如，其中第一臂波导12与第二臂波导13之间的间隔逐步增加的扇出45以及其中第一臂波导12与第二臂波导13之间的间隔逐步减少的扇入46构成脊型区41。臂部15的一部分形成在沟道型区42中。臂部15的形成在沟道型区42与脊型区41之间的区域对应于过渡区43。
[0040]以这种方式，第一臂波导12的至少一部分由沟道波导51形成。第一臂波导12将第一输入光引导到合波器14。第二臂波导13的至少一部分由沟道波导51形成。第二臂波导13相对于通过第一臂波导12的第一输入光传播，在第二输入光中生成相位差，并且将第二输入光引导到合波器14。
[0041]参考图5，将描述过渡区43中的波导形状。图5是示出在过渡区43附近的波导形状的立体图。包括脊23a的核心层23形成在脊型区41中。脊23a从核心层23向上突出。沟道型区42中的核心层23具有与脊型区41中的脊23a的高度相同的高度。换句话说，包括脊型区41中的脊23a的核心层23的厚度基本上等于沟道型区42中的核心层23的厚度。沟道型区42中的核心层23的宽度基本上等于脊型区41中的脊23a的宽度。
[0042]锥形部23b形成在过渡区43中，在锥形部23b处，波导宽度逐步改变。在锥形部23b处，波导宽度从脊型区41朝沟道型区42逐步减少。锥形部23b形成在沟道型区42中的核心层23的两个侧表面上。核心层与包层之间的边界表面有锥形形状。锥形部23b中的每一个的高度基本上等于排除脊型区41中的脊23a的核心层23的高度。也就是说，过渡区43中的锥形部23b中的每一个的厚度基本上等于排除脊型区41中的脊23a的核心层23的厚度。换句话说，锥形部23b中的每一个的高度低于沟道型区42中的核心层23的高度。在锥形部23b处，脊波导50中的光限制与沟道波导51中的光限制不同。因此，除非脊波导50和沟道波导51被无缝地连接，否则发生损失。因此，过渡区43具有其中板条区(slab reg1n)尽可能平滑地变窄的结构，并且从而该结构变成沟道型。
[0043]沟道型区42中的核心层23的宽度和高度例如是I μπι至3 μπι。具体地，例如，核心层23的宽度是1.35 μ m并且其高度是1.5 μ m。
[0044]接下来，将描述由于制造误差而导致的损失。图6示出相对于波导宽度的变化的损失的改变。图6是示出当波导宽度变化时TE偏振光中的损失的曲线图。假定在两个臂处发生波导宽度的相同变化。图7示出相对于脊高度的变化的损失的改变。图7是示出当脊高度变化时TE偏振光中的损失的曲线图。参考图6和图7，曲线I表示第一臂波导12和第二臂波导13两者具有脊型结构的情况；曲线3表示第一臂波导12和第二臂波导13两者具有沟道型结构的情况；并且曲线2表示第一臂波导12和第二臂波导13中的一个具有脊型结构并且第一臂波导12和第二臂波导13中的另一个具有沟道型结构的情况。
[0045]如图7中所示，在第一臂波导12和第二臂波导13两者具有沟道型结构的情况下，脊高度不是可变因素。当第一臂波导12和第二臂波导13具有沟道型结构时，能够减小由于脊高度的变化而导致的损失。如图6中所示，在第一臂波导12和第二臂波导13两者具有脊型结构的情况下，由于波导宽度的变化而导致的损失大于在两个波导具有沟道结构的情况下的损失。因此，在这个示例性实施例中，第一臂波导12和第二臂波导13各自由沟道波导51形成。因此，能够减小由于波导宽度的变化而导致的损失。
[0046]将描述马赫-曾德尔型偏振分束器的原理。在马赫-曾德尔干涉仪中，合波器14的耦合器输出均衡根据在第一臂波导12与第二臂波导13之间生成的相位差而改变。在偏振分离的情况下，臂部15以下述方式设计:例如，TE偏振光的相位差成为零并且TM偏振光的相位差成为π。因此，合波器14从输出波导17中的一个输出TE偏振光并且从另一个输出波导17输出TM偏振光。
[0047]如图4中所示，假定第一臂波导12的宽度由W1表示；第一臂波导12的长度由L1表示；第二臂波导13的宽度由W2表示；并且第二臂波导13的长度由L2表示。臂波导的宽度W1和宽度W2以及长度L1和长度L2被设定以便同时满足两个表达式(I)和表达式(2)。
[0048]IIte(W1).L1-1Ite(W2).L2= 0...(I)
[0049]IItm(W1).L1-1Itm(W2).L2= λ/2...(2)
[0050]注意，ηΤΕ表示TE偏振光的等效折射率，并且η ΤΜ表示TM偏振光的等效折射率。λ表示