JP2002514783A - 小型にした干渉に基づくマルチモードカップラ - Google Patents
小型にした干渉に基づくマルチモードカップラInfo
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Abstract
Description
画/空軍省科学研究所により取り決められた契約書F49620−95−040
3の条件により与えられる合理的な条件で他人に実施契約することを当該特許の
所有者に要求する制限された範囲における権利を有している。
素子である。光MMIデバイスの動作はマルチモード導波路のセルフ−イメージ
ング(self−imaging)の原理に基づいており、入力フィールドプロファイルが導
波路の伝搬軸に沿って周期的な間隔で複数の「像」として再生され、このMMI
デバイスは例えばパワースプリッタマルチモード他のデバイスとして機能するこ
とができる。MMIカップラの基本的な周知の構造は多数のモード光を支持する
ように設計した比較的幅の広いマルチモード導波路領域を必要としている。比較
的幅の広いマルチモード導波路領域に光を入射させ及び出射させるため、多数の
比較的幅の狭いアクセス導波路がMMI領域の入射端に配置されている。このよ
うに構成されたデバイスは一般的にN×Mカップラと称されており、N及びMは
それぞれ入力側の導波路の数及び出力側の導波路の数である(共にアクセス導波
路として知られている)。MMIデバイスのレビューは、Soldano 及びPennings
, 「Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging 」,Jo
urnal of Lightwave Technology, Vol.13, No.4, April 1995 に見出すことがで
きる。
ザ、マッファツェンダ干渉計及び光スイッチが含まれる。P.A.Basse, M.Bachmma
n, L.B.Soldano, 及びM.K.Smit著「Optical Bandwidth and Fabrication Tolera
nces of Multimode Interference Couplers 」,Journal of Lightwave Technol
ogy, Vol.12,pp.1004-1009,1994 ,L.B.Soldano 及びE.C.M.Pennings著,「 Opt
ical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging Principles an
d Applications」,Journal of Lightwave Technology, Vol.13, pp615-627, 19
95,並びにL.H.Spiekman, Y.S.Oei, E.G.metaal, F.H.Groen, I.Moerman, and M
.K.Smit 著「Extremely Small Multimode Interference Couplers and Ultrasho
rt Bends on InP By Deep Etching 」,IEEEPhoton. Technol. Lett., Vol6,pp.
1008-1010, 1994 を参照されたい。最も重要な現在のMMI構造体は、これら全
てのデバイスの用途から2×2カップラであり、最も一般的なものは入力信号を
約半分の2個の出力信号に分離する「3−dB」パワースプリッタである。他の
MMIに基づるデバイスはモード幅エキスパンダマルチモードスポットサイズコ
ンバータであり、これらのデバイスはマルチモード領域内において周期的な像の
強度分布を増大し又は消滅させるために用いられている。例えば、Simpson 等著
,「Mode-Width Expanders Based on the Self Effect in Tapered Multimode G
aAs/AlGaAs Waveguides 」,Proc. 7th Conf. on Int. Opt., 1995 at 29を参照
されたい。例えば、自在性、容量の増大、及び再構成性を必要とする遠隔通信網
における改善により用途が増大することが期待されており、これらの必要性の全
ては光通信用の光集積回路を用いることにより増強することができる。現在まで
、出力像全体にわたってほぼ均一なパワー分布が維持される既知のMMIに基づ
くデバイスは、MMI領域を規定する直線状の側壁を用いる構成とされている。
ため、これらのデバイスの寸法を一層小さくし製造公差を改善することが望まれ
ている。現在、例えば直線状の「3−dB」MMIカップラは極めて小型な大き
さにまで小さくされており、その典型的な限界は数100μmの長さになってい
る。MMIデバイスの長さの短縮はMMI領域の幅WMMI を制御することにより
容易に達成される。直線状の3−dBカップラは、MMIデバイスの幅の2乗に
比例する、すなわちLMMI ∝WMMI 2 となるバイス長LMMI を有している。
波路間のMMI領域の幅との結合した幅以下又はそれほぼ等しくする必要がある
。このトータルの幅は、デバイスのサイズ/長さを一層減少する際の実際的な制
約である。少なくとも以下の制約が存在する。
容製造公差以下とすることはできない。デバイスを半導体ウェハ上にパターン化
する場合、リソグラフィギャップ埋まりのような製造欠陥が生ずるおそれがある
。これらの欠陥は、フォトリソグラフィ(又は、電子ビームリソグラフィ)のパ
ターン形成中に生ずる光学的(又は電子的)近接効果、光学系の低画像コントラ
スト(すなわち、低いフォーカシング又は空気中の画像コントラスト)、又は不
十分な化学的処理により生ずる可能性がある。これらの欠陥は、実際に適用する
に当たってアクセス導波路間の領域の幅を制限することになる。例えば、「Micr
olithgraphy process Technology for IC Fabrication 」,D.Elliott, New Yor
k:Magraw-Hill Book Co., 1986, 及び「VLSIFabrication Principles」, 2nd ed
., S. Ghandi, New York, John Wiley and Sons, Inc., 1994 を参照されたい。
が生じてしまう。この寄生的な光学現象は光学カップリングとして知られている
効果に起因し、導波路間の間隔つまり実際に適用する際の幅WMMI を制限するよ
うに作用する。光学的カップリング又は方向性カップリングは、A. Yariv, Opti
cal Electronics, 4th ed., New York:Holt, Reinhard, and Winston, 1991にお
いて検討されている。
ことにより幅WMMI をを小さくすることが可能であるが、この場合許容できない
信号損失を生ずるおそれがある。例えば、導波路の壁部の粗さを導入するエッチ
ングに起因する損失は、幅の厚い導波路とは異なり、幅の薄い導波路において一
層大きな損失を生じてしまう。従って、厚さ導波路が薄過ぎると、許容できない
伝達損失が生ずるおそれがある。この点に関して、R.Deri及びL.Schiavone 著「
Scattering in Low-Loss GaAs/AlGaAs Rib Waveguide」,Appl.Phys.Lett., Vol
.51,pp.789-91, 1987 及びM.Steyn, P.Kendall, R.hewson-Browne, P.Robson 著
「Scattering Loss From Rough Sidewalls in Semiconductor Rib Waveguide 」
, Electronics Letters, Vol.25,pp.1231-2, 1989 を参照されたい。
するので、アクセス導波路が薄過ぎると、必要とされる製造上の「幅公差」に実
用的の問題が生じ或いは現在の製造プロセスでは達成できないものとなってしま
う。「幅公差」ΔWは、MMIデバイスのイメージング機能を維持し許容される
製造誤差により生ずるMMI領域の前景された幅の変化である。ΔW∝WWG 2 と
なるため、アクセス導波路の幅を一層大きくしてより大きな製造公差を確保する
ことが望ましい。P.Besse, M.Bachmann, L.Soldano, 及びM.Smit著「Optical Ba
ndwidth and Fabrication Tolerances of Multimode Interference Couplers 」
,Journal of Lightwave Technology,Vol.12,pp.1004-9, 1994 を参照されたい。
一方、通常の直線状のMMIカップラにおいて、アクセス導波路の幅を一層広く
すると、全デバイス幅が大きくなり、LMMI ∝WMMI 2 となるため、デバイスの
サイズ/長さが増大してしまう。
型なMMIデバイスの製造を可能することにより、(2)MMIデバイスのアク
セス導波路を十分に離間させて平均幅WMMI 従ってカップラのサイズ/長さ全体
を小さく維持しながらリソグラフィのギャップ埋まり又は光学的カップリングを
回避できるようにすることにより、並びに(3)平均幅WMMI 及び対応する長さ
LMMI を増大することなく幅の一層広いアクセス導波路を用いることができ、こ
れにより伝送損失が低減され幅公差ΔWを増大させることにより、直線状の側壁
を有するMMIデバイスの出力像をパターン分割する機能がほぼ維持され従来技
術の問題点が解消されたN×MのMMIカップラを実現することにある。
すると共に、MMI領域を規定するなめらかに連続し内向きに湾曲したテーパが
形成された側壁を有してMMIデバイスの平均幅が直線状の側壁を有する対応す
るデバイスよりも一層短いMMIカップラを実現することにより、上述した欠点
を解消する。内向きに湾曲したテーパにより、カップラの平均幅が短くなり、種
々の有益な特性を達成することができる。
∝WMMI 2 となるため、平均幅を狭くする比較的穏やかなテーパが形成され、こ
の結果従来利用可能なものよりも大幅に小さなカップラが得られる。さらに、カ
ップラの端点における幅が小さくなることなく一層短い長さのデバイスを実現す
ることができるので、導波路を十分に離間させて上述した光学カップリングを回
避することができる。
によるテーパ形成された側壁を用いることにより、デバイス長を長くすることな
くカップラの端部点におけるカップラの幅を増大させることができる。これによ
り、アクセス導波路を一層遠く離間させることができ、上述したリソグラフィの
ギャップ埋まりのような製造欠陥が解消される。或いは、一層幅のー路いアクセ
ス導波路を用いることにより、伝送損失を最小にし、上述したMMI領域の幅の
製造公差ΔWを一層大きくすることができる。
プリングを低減でき、伝送損失を低減でき、リソグラフィのギャップ埋まりを解
消でき、さらに製造公差を一層大きくすることができる。所定の用途において、
どの利点を最大にするかは設計上の選択である。
て有用な素子である。1つのより一般的な用途、すなわちパワースプリッタを例
にして本発明の好適実施例を説明する。一方、本発明は、例えばエキスパンダ又
はスポットサイズコンバータのような他のMMIに基づくデバイスにも応用でき
ることは当業者にとって明らかである。これらのデバイスは出力段においてほぼ
等しいパワー分割を維持しており、直線の側壁を用いるように設計されていた。
このデバイスは、比較的狭い入力アクセス導波路(101)と、入力光信号(1
05)が入射した際多数のモード光を伝送することができる比較的幅の広いマル
チモード導波路領域(103)と、入力光信号の2個の像を出力する2個の比較
的幅の狭い出力アクセス導波路(107)とを含んでいる。入力信号がマルチモ
ード導波路領域の伝搬軸Zに沿って単一の像として又は複数の像として周期的に
再生する周期的性セルフイメージングの原理に基づき、オリジナル入力信号(1
05)の2個の像が出力アクセス導波路(107)を経て出力されるようにマル
チモード領域(103)の 寸法を規定する。各出力信号(109)は入力信号
のほぼ半分のエネルギーを有する。このようなデバイスは、3−dBMMIパワ
ースプリッタと一般的に称されている。
合に、出力像が伝搬軸Zに沿ってZ=LMMI の位置に現れるように寸法規定され
ている。マルチモード領域(103)の幅はW0 で示され、多数のガイドされる
モード光が干渉の原理について有効となるように十分に広くする必要がある。図
1に示す直線のMMIデバイスの場合、MMI領域の幅WMMI は伝搬軸に沿って
一定である。一般的なイメージングを用いて設計した直線の3−dBカップラは
以下の式で表されるデバイス長を有し、 LMMI =2neff WMMI 2 /λ ここで、neff は実効屈折率とし、λは波長である。高コントラスト導波路を強
く制限場合上述した式に現れるMMI領域幅WMMI はMMI領域の物理的な幅と
なる。一方、低コントラスト構造体を弱く限定した場合WMMI が有効幅となるよ
うにGoos−Haenchen効果を考慮する必要がある。上述したSold
ano等を参照されたい。ここでの目的のため、WMMI はMMI領域の物理的幅
とみなす。
手段はWMMI をスケーリングすることである。一方、背景技術の説明で検討した
ように、リソグラフィのギャップフィルイン、光カップリング、透過損失或いは
実行不能又は達成不能な製造幅公差により生ずる実際的な制限が存在する。現在
まで、最小の既知の直線3−dBMMIに基づカップラは、長さが107μmま
で減少することが達成されている。前で引用したSpiekman等を参照されたい。入
手可能な最小の3−dBカップラの典型的な長さは数100μmである。本発明
によれば、実際の長さを50μm又はそれ以下にすることができる。
イスと図3に示すデバイスとの間の主要な差異は、図3のMMI領域の各対向す
る側壁(301)は、直線にされる代りに、対向する側壁に向けて内向きに湾曲
している。対向する側壁(301)は伝搬軸Zに沿う各位置におけるMMI領域
の幅WMMI を規定するので、内向きに湾曲することにより、MMI領域の平均幅
が図1に示す対応する直線MMIデバイスの平均幅よりも小さくなる。この平均
幅が小さくなることにより、上述した関係LMMI ∝WMMI 2 に照らしてみると、
長さLMMI が短くなる。
)を伝搬させることができる2個の比較的幅の狭い入力アクセス導波路(303
)と、十分に多数のモード光を維持でき入力光信号が入射した際MMI領域の干
渉に基づくイメージング性能を有効にする相対的に幅の広いマルチモード領域(
307)と、入力信号の像を出力する2個の比較的幅の狭い出力アクセス導波路
(309)とを有するように図示されている。出力像(311)は一般的にバー
状態(bar stste )及びクロス状態(cross stst )と称されている。3−dB
カップラ全体の寸法は、2個の出力信号がZ=LMMI の位置に現れるように設定
する。一方、平均の幅WMMI は対応する直線3−dBMMIデバイスの幅よりも
小さいので、全長LMMI は、LMMI ∝WMMI 2 の関係に基づき一層短くなる。
にしたがってなめらかに連続し、対向する側壁に向けて内向き湾曲してMMI領
域の平均幅を短くする必要がある。図2の三角計の直線テーパ部分(202)の
ようにテーパ部分の導関数が非連続の場合、後述するように、出力像間において
不所望なパワー伝達が生じてしまう。本発明に基づきテーパ部分の最大曲率を案
内されるモード光がほぼ維持されるように幅WMMI の伝搬軸に沿う2次導関数に
より特徴付けられるように規定することも有益であり、これによりデバイス性能
の劣化につながるMMI領域内でのモード変換が制限される。
下の式で表される放物状のテーパW(Z)を有するように図示する。
することができる。
一致するように配置する。アクセス導波路の角度は、MMI領域の端部における
局部的なテーパ角に整合するように設定する。アクセス導波路をこのように傾斜
させることにより、入力像(305)の傾きがテーパ形成されたMMI領域の端
部壁に対して整合する座標系にほぼ沿うことになる。これは、テーパ部分がLMM I /2の位置において非連続とならないことと組合されて、例えば図2に示すZ
=LMMI /2における三角形の直線テーパ似存在する非連続な変化に起因して生
ずる位相変化を最小にする。Besse,Gini,Bachmann 及びMelchiorの「New 2 x 2
and 1x3 Multimode そつてたInterference Couplers With Free Selection of P
ower Splitting Ratios 」Jounal of Lightwave. Vol.14 pp. 2286〜92, 1996を
参照されたい。図2に示すBesse 等の非連続部が無い場合、幅がテーパ状にされ
ているので、直線側壁デバイスのイメージング性能が本発明によりほぼ維持され
る。すなわち、当該構造体の側壁は湾曲しているが、強度分布は、デバイスの長
さ方向に沿って図1に示す形式の直線MMIデバイスのイメージング性能と同様
なイメージング性能を発揮する。
心にして対称になるように図示されている。同様に、このテーパ部分は、Z=L MMI /2において伝搬軸と直角に引いた中心線を中心にして対称である。従って
、テーパ部分はマルチモード領域内に伝搬軸に沿ってテーパの微分が零となる、
すなわちdW(Z)/dZ=0となる単一の極を有する。この単一極に対して2
個の折り曲げ対称性は、双曲線状のテーパ、楕円形のテーパ、余弦状テーパ等の
ようなMMIに容易導入することができる種々の簡単な関数により形成すること
ができる。勿論、テーパ部分が連続する導関数を有し、MMI領域の平均幅が一
層短くなり本発明の利点を享受する場合、多数の極を有する非対称内向きのテー
パを用いることができる。このような非対称のテーパ又は多数極を有するテーパ
を用いることが最適なパワー分割機能を達成しなくても、当該デバイスはパワー
スプリッタとして機能し、MMI領域の平均幅を短くする利点が達成される別の
MMIに基づく機能を発揮するために用いることができる。同様に、一方の側壁
を直線とし、この側壁と対向する側壁だけが内向きのテーパを有してMMIの平
均幅を狭くして本発明の利点を享受することも可能である。
域の幅は同一とする。この形態は3−dBパワースプリッタについて最適である
が、MMI領域の入力端及び出力端における幅を変えることは、モードエキスパ
ンダ又はスポットサイズコンバータのような他のMMIに基づくデバイスにおい
て有用である。これらのデバイスは、連続して湾曲するテーパを形成して平均幅
WMMI を狭くすることにより本発明の利点を達成することができる。
なる正規化された幅の変化の関数として、分割比、長さ及び全透過率により特徴
付けることができる。分割比は、一方の示すアクセス導波路からのパワー出力を
両方の出力導波路からの出力パワーの和により除算したものとして規定される。
従って、完全な3−dBパワースプリッタの場合、両方の出力状態の分割比は0
.5となる。透過率は、出力信号の全結合パワーの入力信号の全パワーの比とな
る。従って、透過損失の無いデバイスの場合、全透過率比は1となる。長さの縮
小は、本発明による湾曲形成したデバイスのMMI領域の全長を直線側壁を有す
る対応するデバイスのMMI領域の長さで除算したものである。本発明によるデ
バイスのこれら全ての特性はdQの関数として示すことができる。dQ=0の場
合、当該デバイスは通常の直線状の側部を有するデバイスである。テーパはdQ
が1に近づくにしたがって大きくなり、dQが1の点において対向する側壁は互
いに接触する。
(404)及び黒四角(406)はクロス及びバー出力アクセス導波路について
の比率をそれぞれ示す。明らかなように、3−dBスプリッタのパワー分割機能
、すなわち分割比=0.5はdQの広い範囲にわたって維持されている。勿論、
当業者にとって明らかなように、dQは、MMI領域をMMIデバイスの干渉に
基づくイメージング性能を維持するために必要な多数のモード光を支持するのに
十分に広くするという要件により本質的に制約を受ける。同様に、図4に示すよ
うに、黒三角(408)により示される全透過率比は、図3に示す3−dBデバ
イスの場合、dQ=0.5までにおいて0.8以上に維持されている。さらに、
MMI領域の正規化された長さをdQの関数として示す図5に示すように、円を
接続する線により示される当該長さは、dQ=0.4においてほぼ1/2に減少
している。
に位相を導入するために直線の三角形テーパを用いる既知の従来技術と比較する
ことが有用である。この点に関して、例えば前に引用したBesse,Gini,Bachmann
及びMelchiorの文献を参照されたい。図2の三角の非連続テーパ(202)の目
的は、直線の側壁デバイスとは異なり、位相変化を導入してdQの関数としてパ
ワー分割比に変化を生じさせることである。図4から明らかなように、白抜けの
円(410)及び白抜けの四角(412)で示す三角形の非連続テーパデバイス
の出力状態の分割比はdQが増大するにしたがって発散している。これとは異な
り、本発明の目的は、背景技術の欄で説明したように、図2に示す従来技術であ
る非連続のテーパデバイスの目的である位相変化効果を利用するのではなく、直
線のMMIデバイスのイメージング特性を維持しながらその大きさを小さくし、
アクセス導波路間の光カップリングを防止し、製造公差を改善し、透過品質を改
善することにある。
することに限定されるものではない。例えば、デバイスの主要な設計目的は可能
な最短の長さを達成することではなく、本発明を用いてアクセス導波路内におけ
る透過損失をなくすことであり、製造幅の公差ΔWを改善することである。本発
明により、テーパ形成効果に起因して全長を犠牲にすることなく、図3のZ=0
及びZ=LMMI のデバイスの端部において一層広い幅をデバイスに設けることが
できるので、これらの結果を達成することができる。MMI領域の一層広い端部
幅により、一層幅の広いアクセス導波路を用いることができ、透過損失が一層少
なくなると共にMMI領域の幅の製造公差を改善することができる。さらに、端
部幅を一層広くすることにより、アクセス導波路を一層離れるように離間させる
ことができ、これによりアクセス導波路間の光結合又はパワー伝達が低減される
共に、リソグラフィのギャップ埋め込みのような問題に起因する製造欠陥も付加
的に減少させることができる。どの程度の小型化を希望するかは、本発明による
傾斜した側壁及びMMI領域の平均幅の短縮を利用することにより達成される他
の改善の利点と対立するが、本発明を利用する上での設計上の選択である。
による滑らかに連続するテーパを利用してMMI領域の平均幅を短くすることに
より達成される利点は、N×MのMMIに基づくカップラにも一般的に適用する
ことができる。ここで、Nは入力側のアクセス導波路の数であり、Mは出力側の
アクセス導波路の数である。
パワースプリッタを示す。同一のセルフイメージング(self imaging)の原理が
MMI領域(601)に適用され、一般的に入力光信号のN個の像を最初に出現させ
るため、マルチモード領域の必要長LMMI は以下の式で与えられる。 LMMI =4neff WMMI 2 /Nλ 従って、これらのデバイスの長さは出力部の数すなわち像の数Nに応じて減少す
る。図示の放物状のテーパを用いることにより得られる長さの短縮は1/χとな
り、ここで、
放物状のテーパ(603)を有し、このテーパは伝播軸すなわちZ軸を中心とし
て対称であると共にZ=LMMI /2においてZ軸と直交する中心線のまわりで対
称である。当該デバイスは4個の入力アクセス導波路(607)及び4個の出力
アクセス導波路(609)を有し、アクセス導波路の角度(611)は、テーパ
が形成されたMMI領域(601)のZ=0及びZ=LMMI における端部壁に対
して等角な座標系にほぼ沿うように傾いた像が形成されるように設定する。放物
線のテーパの場合、傾斜角θは以下の型により得られる。 θ=tan-1(4y・dΩ/LMMI ) ここで、yはアクセス導波路の中心からの位置であり、dΩは上述した正規化さ
れた幅の変化、すなわちdΩ=(Wo −Wo )/Wo である。MMI領域の両端
における幅Wo は互いに等しく、各テーパはデバイス幅がWl となるZ=LMMI
/2において単一の極を有する。
縮(701)を一般的なN×NのデバイスのdΩの関数(705)として示す。
全透過率(703)も4×4のデバイスについてdΩ(705)の関数として示
す。長さの短縮(701)は直線状のデバイスの長さすなわちdΩ=0に対して
正規化されている。放射物のテーパ(707)楕円形のテーパ(708)及びコ
ンスソイダル (cosinsoidal)形状のテーパ(711)を用いる長さの短縮を示す
。テーパの長さ短縮の計算に関するLevy Scaromozzino 及びOsgoodの「Length R
eductiom of Tapered N×N MMI Device」, IEEE Photonics Techno
logies Letters, 予期された発行日1998年6月を参照されたい。各テーパの結果
として、dΩ=0.4においてほぼ50%の長さの短縮が得られる。同様に、全
透過曲線(713)は、テーパがdΩ≒0.5に到るまで80%以上で安定して
いることを示している。
域の端部における強度分布を示す。明らかなように、パワー分割機能はほぼ維持
され、4個の出力導波路(609)と関連する4個の強度ピーク(802)にほ
ぼ等しいパワーを有している。これは、図4に示す発散パワー曲線(410,4
12)において明らかなBesse 及びGigi等により非連続パーテが用いられた場合
の結果と比較することができる。
スにおいて広い種々の用途を有することが期待でき、パワー分割機能の維持、大
きさの小型化、透過率の改善、製造幅公差の改善、光カップリングの減少、及び
リソグラフィの埋め込み欠陥の低減が期待できる。
囲により規定される本発明の範囲から逸脱することなく上述した実施例の種々の
変形や変更を行なうことができ、特に内向きテーパの形状に関して種々の変形や
変更が可能である。
線2×2MMIカップラを示す。
テーパを有する従来の2×2MMIカップラを示す。
壁を有する本発明の2×2MMIカップラを示す。
線三角形テーパデバイスの2×2MMIパワースプリッタと本発明によるデバイ
スとの比較を示すグラフである。
示すグラフである。
MIカップラを示す。
発明による4×4MMIカップラの全透過率を示す。
布を示す。
Claims (17)
- 【請求項1】 (a)入力光信号を当該干渉に基づくマルチモードカップラの第
1の端部に入射させる少なくとも1個の入力アクセス導波路と、 (b)前記干渉に基づくマルチモードカップラの第2の端部から前記入力光信号
の像を出力する少なくとも1個の出力アクセス導波路と、 (c)1個又はそれ以上の入力アクセス導波路を1個又はそれ以上の出力アクセ
ス導波路に結合し、前記入力光信号が伝搬軸に沿って前記第1の端部から前記第
2の端部に伝搬して1個又はそれ以上の出力アクセス導波路に再結像するマルチ
モード領域とを具え、 (i)前記マルチモード領域が、前記伝搬軸に沿う各点においてカップラの幅を
規定する2個の対向する側壁を有し、 (ii)前記マルチモード領域の少なくとも1個の側壁が対向する側壁に向けて
内向きの非直線状のテーパを有し、当該カップラが、両方の側壁が直線の場合の
平均幅よりも小さい平均幅を伝搬軸に沿って有し、 (iii)前記側壁が、伝搬軸に沿って連続する導関数で滑らかに連続する干渉
に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項2】 請求項2に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
両方の側壁が、対向する側壁に向けて内向きの非直線状のテーパを有し、これら
両方の側壁のテーパが前記伝搬軸に沿う中心線に対して対称性を有する干渉に基
づくマルチモードカップラ。 - 【請求項3】 請求項2に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
前記テーパが、伝搬軸に沿う導関数が零となる単一の極を前記マルチモード領域
内に有する干渉に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項4】 請求項2に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
当該カップラが、前記第1の端部及び第2の端部において等しい幅を有する干渉
に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項5】 請求項3に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
当該カップラが、前記第1の端部及び第2の端部において互いに等しい幅を有す
る干渉に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項6】 請求項4に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
前記2個の側壁のテーパが、前記第1の端部と第2の端部との間の中間点におい
て、伝搬軸と直交する中心線に対して対称である干渉に基づくマルチモードカッ
プラ。 - 【請求項7】 請求項5に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
前記2個の側壁のテーパが、前記第1の端部と第2の端部との間の中間点におい
て、伝搬軸と直交する中心線に対して対称である干渉に基づくマルチモードカッ
プラ。 - 【請求項8】 請求項4に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
前記入力アクセス導波路及び出力アクセス導波路が、前記マルチモード領域の端
部の局部テーパ角に整合する角度でマルチモード領域に結合されている干渉に基
づくマルチモードカップラ。 - 【請求項9】 請求項5に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて、
前記入力アクセス導波路及び出力アクセス導波路が、前記マルチモード領域の端
部の局部テーパ角に整合する角度でマルチモード領域に結合されている干渉に基
づくマルチモードカップラ。 - 【請求項10】 請求項3に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて
、前記テーパの形状を放物状、双曲線状、楕円状又はコシヌソイダル状とした干
渉に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項11】 請求項4に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて
、前記テーパの形状を放物状、双曲線状、楕円状又はコシヌソイダル状とした干
渉に基づくマルチモードカップラ。 - 【請求項12】 請求項1に記載の干渉に基づくマルチモードカップラにおいて
、前記伝搬軸に沿うテーパの2次導関数により特徴付けられるテーパの最大曲率
を、案内されるモード光がほぼ維持されるように設定した干渉に基づくマルチモ
ードカップラ。 - 【請求項13】 (a)光信号を第1の端部に入射させる2個の入力アクセス導
波路と、 (b)前記入力光信号の2個の像を第2の端部から出射させる2個の出力アクセ
ス導波路と、 (c)前記2個の入力アクセス導波路を前記2個の出力アクセス導波路に結合し
、前記入力光信号が伝搬軸に沿って伝搬して前記入力光信号の2個の像として再
結像され、これら像が入力光信号の半分の強度を有するマルチモード領域とを具
え、 (i)前記マルチモード領域が、前記伝搬軸の各点に沿ってカップラの幅を規定
する2個の対向する側壁を有し、前記第1の端部の幅と第2の端部の幅とがほぼ
等しく、 (ii)前記側壁は、対向する側壁に向けて内向きで、前記伝搬軸に対して対称
的なテーパが形成され、このテーパを伝搬軸に沿って連続する導関数を有する連
続する曲線とし、伝搬軸に沿って前記導関数が零となる単一の極がマルチモード
領域内に存在する干渉に基づく2×2のマルチモードパワースプリッタ。 - 【請求項14】 請求項13に記載のパワースプリッタにおいて、前記テーパが
、前記第1の端部と第2の端部との間の中間点において伝搬軸と直交する中心線
を中心にして対称であるパワースプリッタ。 - 【請求項15】 請求項14に記載のパワースプリッタにおいて、前記テーパの
形状を放物状、双曲線状、楕円状又はコシヌソイダル状としたパワースプリッタ
。 - 【請求項16】 請求項13に記載のパワースプリッタにおいて、前記入力アク
セス導波路及び出力アクセス導波路が、前記マルチモード領域の端部の局部テー
パ角に整合する角度でマルチモード領域に結合されているパワースプリッタ。 - 【請求項17】 請求項13に記載のパワースプリッタにおいて、前記伝搬軸に
沿うテーパの2次導関数により特徴付けられるテーパの最大曲率を、案内される
モード光がほぼ維持されるように設定したパワースプリッタ。
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