【技術實現步驟摘要】
本文所討論的實施方式涉及光器件、光發送裝置及光接收裝置。
技術介紹
1、近年來，例如，相干光通信技術已經用于在光纖通信網絡中實現高速、高容量通信。在用于相干光通信的光收發器中使用的光器件優選地尺寸小。因此，光器件包括，例如：絕緣體上硅(soi)晶圓基板；作為形成在基板上的掩埋氧化物(box)層的sio2下覆層；以及形成在下覆層上的具有期望形狀的si芯部。光器件還包括層疊在下覆層和芯部上的sio2上覆層。這種硅光子技術用于形成諸如光波導基板之類的光器件。
2、在光波導基板中，例如，通常使用兩種類型的波導，即，通道波導和肋波導。通道波導在波導寬度方向上具有大的折射率差，因此，通過急劇彎折波導，可以減小光器件的尺寸。另一方面，肋波導使得能夠減少由芯部的側壁粗糙度引起的傳播損耗，并且因此從減少損耗的角度來看對于長路由是有利的。因此，通過適當地改變包括通道波導和肋波導的波導結構，可以優化地設計光器件。已經提供了一種波導轉換結構，其在將肋波導連接到通道波導時在肋波導和通道波導之間進行轉換(例如，參見d.dai,y.tang,and?j.e.bowers,"mode?conversion?in?tapered?submicron?silicon?ridge?optical?waveguides(錐形亞微米硅脊光波導中的模式轉換),"opt.express?20(12),13425-13439(2012))。
3、圖10是例示了傳統波導轉換結構的示例的示意圖。圖10所示的波導轉換結構100包括通道波導110、肋波導130
4、眾所周知，在通道波導110中，很難將更高模式引導為波導模式。還已知的是，通道波導110通常以彎曲波導的形式來使用，并且在通道波導110的彎曲部分處，更高模式被模式轉換成更低模式以用于信號傳播，并且在模式轉換之后的更低模式干擾用于信號傳播的更低模式。
5、波導模式有兩種類型，即，主要包括與基板水平的電場的橫電(te)模式和主要包括與基板垂直的電場的橫磁(tm)模式。此外，te和tm模式分別包括波導模式，例如tei和tmi(i＝0，1，2…)。這里，在te和tm模式當中，tei和tmi是各自具有第(i+1)最大有效折射率neff的波導模式。具體而言，te0和tm0被稱為基本模式。
6、當波導截面的尺寸增加時，波導模式的數量增加。圖11是例示了通道波導110的示例的截面示意圖。通道波導110包括形成在未示出的基板上的sio2下覆層140a、形成在下覆層140上的si芯部110a、以及層疊在下覆層140a和芯部110a上的sio2上覆層140b。注意，通過通道波導110引導的光的波長是1.55μm，作為通道波導110的芯部110a的寬度的芯部寬度是w(nm)，并且通道波導110的芯部110a的厚度是0.22μm。圖12是例示了芯部寬度w與有效折射率neff的對應關系的示例的圖。注意，使用有限元方法來計算有效折射率。參照圖12，當芯部寬度w為400nm時，在通道波導110中的芯部110a中僅引導作為波導模式的te0和tm0。此外，發現，當芯部寬度w超過460nm(例如，芯部寬度w為500nm)時，除了te0和tm0之外，還引導te1。
7、通常，實現最強光約束的波導模式te0被用于光收發器中的信號傳播。當芯部寬度w<0.46μm時，不引導te1，因此可以實現單模操作。然而，當芯部寬度w越窄時，由于通道波導110的側壁粗糙度引起的傳播損耗越高。因此，通常，在通道波導110中，采用足以允許引導te1的芯部寬度，但是優選地，在更多困難的情況下引導te1。然而，當有效折射率neff越小時，對芯部的光約束越弱，因此，通常，與tm0相比，在有效折射率較低的區域中優選地出現te1。因此，例如，通道波導110的芯部寬度w希望在0.46μm＜w＜0.66μm的范圍內。
8、在通道波導110中，引導te1，但是當te1被模式轉換為te0時，模式轉換之后的te0干擾要在信號傳播中使用的te0，從而改變光功率，從光通信質量的觀點來看這并非優選的。因此，已經提供了具有去除從通道波導110輸出的te1的結構的定向耦合器(例如，參見日本特開2014-041253號公報)。
9、定向耦合器包括兩個波導，并且使用來自芯部的光泄漏(消散波)來引起從一個波導到與該一個波導相鄰的另一個波導的光轉變，并且當光泄漏越大時表現出越大的效果。越大的效果允許減小需要去除的器件的尺寸。
10、因此，與通道波導110相比，肋波導130導致對板130b的光泄漏更大，因此肋波導的定向耦合器能夠更大地改善特性。因此，從整體尺寸減小的角度來看，優選地在從通道波導110轉換為肋波導130之后通過定向耦合器去除在通道波導110中引導的不必要的te1。
11、然而，在當通道波導110轉換為肋波導130時te1的有效折射率和tm0的有效折射率之間的幅度關系反轉的情況下，因為肋波導130在波導截面中具有折射率分布的非對稱結構，所以發生從te1到tm0的模式轉換(參見d.dai,y.tang,and?j.e.bowers,"modeconversion?in?tapered?submicron?silicon?ridge?optical?waveguides(錐形亞微米硅脊光波導中的模式轉換)"opt.express?20(12),13425-13439(2012))。因此，存在以下可能性：在肋波導130中將通道波導110的te1模式轉換為諸如tm0的另一模式，從而改變光功率，并因此降低了光通信質量。
12、圖13是例示了波導轉換結構100的示例的平面示意圖。圖13所示的波導轉換結構100包括通道波導110、肋波導130、以及連接在通道波導110與肋波導130之間的轉換單元120。轉換單元120包括：連接到通道波導110的第一連接件120a；連接到肋波導130的第二連接件120b；以及連接在第一連接件120a和第二連接件120b之間的通道芯部120c。轉換單元120還包括在芯部120c的兩側從第一連接件120a到第二連接件120b逐漸變寬的倒錐板120d。轉換單元120是包括第一連接件120a、第二連接件120b、芯部120c和倒錐板120d的板生成單元。轉換單元120具有沿著光行進方向從通道波導110到肋波導130的連續結構，這允許非常低損耗的波導轉換。
13、圖14是例示了沿圖13中的線a-a截取的截面的示例的截面示意圖。圖14中所示的截面是通道波導110的截面。通道波導110包括：層疊在未示出的基板上的下覆層140a；形成在下覆層140a上的芯部110a；以及層疊在下覆層140a和本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種光器件，該光器件包括：
2.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述上覆層的材料折射率近似等于所述下覆層的材料折射率。
3.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述第二通道波導是包括具有矩形或近似矩形的截面的芯部的波導。
4.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述第二通道波導減少要被引導的波導模式當中的從TE1到TM0的模式轉換的量和從TM0到TE1的模式轉換的量。
5.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述肋波導是包括去除所述TE1的去除結構的波導。
6.根據權利要求5所述的光器件，其中，所述去除結構包括在垂直于光行進方向的方向上平行地布置的兩個肋波導。
7.根據權利要求5所述的光器件，其中，所述去除結構包括彎曲肋波導。
8.根據權利要求1所述的光器件，其中，
9.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述第一通道波導、所述第二通道波導、所述板生成器和所述肋波導的芯部厚度相同。
10.一種光發送裝置，該光發送裝置包括：
11.一種光接收裝置，該光接收裝置包括：
...【技術特征摘要】
1.一種光器件，該光器件包括：
2.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述上覆層的材料折射率近似等于所述下覆層的材料折射率。
3.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述第二通道波導是包括具有矩形或近似矩形的截面的芯部的波導。
4.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述第二通道波導減少要被引導的波導模式當中的從te1到tm0的模式轉換的量和從tm0到te1的模式轉換的量。
5.根據權利要求1所述的光器件，其中，所述肋波導是包括去除所述te1的去除結...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岡徹，
申請(專利權)人：富士通光器件株式會社，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。