波导模式转换元件、正交模转换器和光学装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种波导模式转换器、一种偏振分束器和一种光学装置。
【背景技术】
[0002]近年来，用于光学通信的传输方法已经显著地变化。传输方法从已经为主要检测方法的M-DD (强度调制-直接检测)方法变成诸如QPSK (正交相移键控)等相干检测方法。在相干检测方法中，研究和开发出用正交偏振和相位携载信号的DP_QPSK(偏振复用-正交相移键控)方法作为用于实现其速度高达40Gbps或者高于40Gbps的高速传输的传输方法，并且已经本地运送使用DP-QPSK方法的产品。
[0003]DP-QPSK方法使用相干接收器作为主要部件。相干接收器包括PLC(平面光波回路)型光学相干混合器、PBS(偏振分束器)、PD(光电检测器)、TIA(跨阻放大器)等。这些部件由许多装置供应商进行运送。例如，PTL I公开了使用3102的偏振分束器。
[0004]此外，PTL 2公开了包括单模波导的光学装置。
[0005]展望未来，对根据MSA(多源协议)被称为第二代的小尺寸相干接收器进行研究。此外必须使包括在小尺寸相干接收器中的PLC小型化。最具吸引力的技术是使Si成为光波导的主要材料的Si光子学。根据Si光子学，预期通过由Si和S12的折射率之间的大差异产生的强光限制以实现小弯曲半径。此外，根据Si光子学，预期使用Ge实现H)集成，通过大结构双折射率实现PBS集成。
[0006][引用列表]
[0007][专利文献]
[0008][PTL1]日本专利申请公开公报N0.2003-222748
[0009][PTL2]日本专利申请公开公报(PCT申请的翻译)N0.2006-517673
【发明内容】
[0010]技术问题
[0011]虽然预期根据Si光子学以通过由Si和S12的折射率之间的大差异产生的强光限制来实现小弯曲半径，但单模状况需要与在矩形波导的情况下几百纳米一样小。因此，Si光子学具有过程是困难的问题。结果，存在的问题是由于波导宽度的偏差而导致PBS的特性劣化。
[0012]在PTL 2中描述的光学装置具有难以制造光学装置的问题，因为光学装置具有复杂的形状，波导厚度在波导的波导方向上变化。此外，PTL 2描述了光学装置引导单模光，但没有描述光学装置引导多模光。
[0013]本发明的目的是提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波导模式转换器、偏振分束器和光学装置。
[0014]问题的解决方案
[0015]根据本发明的第一示例性实施例的波导模式转换器是转换波导模式的波导模式转换器。此外，该波导模式转换器布置在肋型波导和通道型波导的连接部分中。此外，该波导模式转换器是包括锥形部分的肋型波导。然后，该锥形部分是在肋的两侧上延伸的芯层，并且该锥形部分的宽度在与波导方向垂直的方向上逐渐变化。
[0016]根据本发明的第二示例性实施例的偏振分束器包括光学解复用器、光学多路复用器、第一臂波导和第二臂波导。此外，光学解复用器由肋型波导形成，并且将输入光多路复用成第一输入光和第二输入光。同时，光学多路复用器由肋型波导形成，并且多路复用由光学解复用器多路分离的第一输入光和第二输入光。此外，第一臂波导至少部分地由通道型波导形成，并且将第一输入光引导至光学多路复用器。同时，第二臂波导至少部分地由通道型波导形成，并且将第二输入光引导至光学多路复用器，第二输入光被使得产生在第一臂波导上传播的第一输入光与第二输入光之间的相位差。此外，上述波导模式转换器布置在肋型波导和通道型波导的连接部分中。
[0017]根据本发明的第三示例性实施例的光学装置包括上述的偏振分束器。此外，多个所述偏振分束器连接成多级形式。
[0018]本发明的有利效果
[0019]根据本发明，能够提供可使偏振分束器的特性的劣化更小的波导模式转换器、偏振分束器和光学装置。
【附图说明】
[0020][图1]是肋型波导的横截面视图。
[0021][图2]是通道型波导的横截面视图。
[0022][图3]是示出根据本发明的示例性实施例1的偏振分束器的整体结构的示意图。
[0023][图4]是示出根据本发明的示例性实施例1的波导模式转换器的透视图。
[0024][图5]是示出用于计算在包括具有有限宽度的芯层的肋型波导与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的情况下产生的光学损耗的模型的示图。
[0025][图6]是示出光学损耗和与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的芯层的宽度之间的关系的曲线图。
[0026][图7]是示出用于计算在包括具有锥形部分的芯层的肋型波导与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的情况下产生的光学损耗的模型的示图。
[0027][图8]是示出光学损耗和指示与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的锥形部分的宽度变化的值之间的关系的曲线图。
[0028][图9]是示出光学损耗和与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的芯层的宽度之间的关系的曲线图。
[0029][图10]是示出光学损耗和指示与包括具有足够宽度的芯层的肋型波导联接的肋型波导的锥形部分的宽度变化的值之间的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0030]下面将参照【附图说明】本发明的示例性实施例。下面说明的示例性实施例是本发明的示例，并且本发明不限于下面说明的示例性实施例。这里，假设在描述和附图中具有相同附图标记的部件彼此相同。
[0031]示例性实施例1
[0032]根据示例性实施例1的偏振分束器(PBS) I包括硅(Si)波导。在Si波导的情况下，能够使芯层和覆层之间的相对折射率差大。因此，与二氧化硅波导相比，能够形成小弯曲半径。Si波导包括肋型结构和通道型结构两者。图1是具有肋型结构的常用Si波导(下文中，被表示为肋型波导)的横截面视图，并且图2是具有通道型结构的常用Si波导(下文中，被表示为通道型波导)的横截面视图。
[0033]通道型波导51和肋型波导50中的每个包括衬底21、下层覆层22、芯层23和上层覆层24。下层覆层22布置在衬底21上，该衬底21是Si衬底。这里，下层覆层22是S12膜，并且例如通过使用掩埋氧化物膜(buried oxide film:BOX)形成。芯层23布置在下层覆层22上。芯层23是诸如SOI (Silicon On Insulator:绝缘体上娃)等的Si膜。上层覆层24布置在芯层23上。上层覆层24是例如S1J莫。芯层23由其折射率与下层覆层22和上层覆层24的折射率不同的材料制成。
[0034]参照肋型结构的横截面视图，芯层23包括向上突起的肋23a。肋23a的两侧都被上层覆层24覆盖。在肋型结构的情况下，厚度从约Iym至3 μπι变化。虽然弯曲半径是约200 μπι，该弯曲半径并非与通道型结构的弯曲半径那样小，但传播损耗是小于通道型结构的传播损耗的0.5至1.0dB/cmo因为当制造波导时通过使用步进曝光来获取足够好的特性，所以与通过使用EB曝光形成波导的情况相比，实现高生产率。
[0035]在通道型结构的情况下，形成波导的芯层23的横截面具有准矩形形状。此外，芯层23被上层覆层24覆盖。芯层23整体被下层覆层22和上层覆层24覆盖。根据示例性实施例1的偏振分束器(PBS) I包括通道型波导5