JP4415038B2

JP4415038B2 - Polarization rotation element

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Publication number: JP4415038B2
Application number: JP2007216948A
Authority: JP
Inventors: 浩福田; 浩治山田; 俊文渡辺; 泰土澤; 弘幸篠島; 聖一板橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: JP2009053224A

Description

本発明は、シリコンなどをコアに用いた高屈折率差光導波路の偏波依存性を抑制するための偏波回転素子に関するものである。 The present invention relates to a polarization rotation element for suppressing the polarization dependence of a high refractive index difference optical waveguide using silicon or the like as a core.

現在の光通信用デバイスが持つ大きな課題の１つに、小型化・高集積化がある。この高集積化を光平面回路において達成するためには、大きく２つのアプローチがある。この１つは、ガラス光導波路を基礎としながら、反射型素子を部分的に用いて光導波路の曲げ半径の限界を打破しようとするものである。挿入損失の増大など、反射型素子を用いることによる特性の劣化はあるものの、従来製品の１／１０程度に小型化が可能であり、偏波依存性が小さいという利点があるため、この方法の検討は進んでいる。しかしながら、反射型素子を用いる技術では、縮小率が１／１０程度であり、原理的にはこれ以上の小型化が望めない。 One of the major problems of current optical communication devices is miniaturization and high integration. In order to achieve this high integration in an optical planar circuit, there are roughly two approaches. One of them is based on a glass optical waveguide, and attempts to overcome the limit of the bending radius of the optical waveguide by partially using a reflective element. Although there is a deterioration in characteristics due to the use of a reflective element such as an increase in insertion loss, it is possible to reduce the size to about 1/10 of the conventional product, and there is an advantage that polarization dependency is small. Consideration is progressing. However, in the technique using a reflective element, the reduction ratio is about 1/10, and in principle, further downsizing cannot be expected.

小型化を達成するための他の１つは、高屈折率差導波路を用いる技術である。この技術では、ガラス導波路と比較したときのデバイス面積が１／１００００以下に小型化することが可能となる。特に、シリコンをコアとした導波路は、安価なデバイスを大量に提供することが可能と考えられ、多くの検討が進んでいる。しかしながら、高屈折率差導波路を用いる技術においては、偏波依存性が大きな問題となっている。特に、光通信光通信用デバイスに用いる際は、偏波依存性が大きな障害となることが指摘されている。 Another technique for achieving miniaturization is a technique using a high refractive index difference waveguide. With this technique, the device area when compared with a glass waveguide can be reduced to 1/10000 or less. In particular, a waveguide having a silicon core is considered to be able to provide a large amount of inexpensive devices, and many studies are being made. However, in the technique using a high refractive index difference waveguide, polarization dependency is a big problem. In particular, it has been pointed out that polarization dependency becomes a major obstacle when used for optical communication devices.

高屈折率差導波路では、コア寸法が１μｍ以下であるため、正確な正方形コア断面を得ることが容易ではなく、また、コアの上下のクラッドの屈折率を正確に等しくすることも容易ではないため、加工精度を向上させるだけでは偏波依存性を解消させることは困難である。また、高屈折率差導波路においては、光閉じ込めが強いため、ガラス導波路のように波長板を用いた偏波無依存化では、挿入損失が大きくなりすぎるという欠点があり、また、量産の面でも実装コストの増大を招くという欠点がある。 In the high refractive index difference waveguide, since the core dimension is 1 μm or less, it is not easy to obtain an accurate square core cross section, and it is not easy to make the refractive indexes of the upper and lower clads of the core exactly equal. Therefore, it is difficult to eliminate the polarization dependence only by improving the processing accuracy. In addition, since the optical confinement is strong in the high refractive index difference waveguide, there is a disadvantage that the insertion loss becomes too large in the polarization independence using the wave plate like the glass waveguide. There is also a drawback that the mounting cost increases.

上述した高屈折率差導波路における問題を解消する技術として、三次元のコア形状を持つ偏波回転素子が提案されている（非特許文献１参照）。この偏波回転素子は、高屈折率材料からなる２つのコアを三次元的に結合させたものである。この技術によれば、高屈折率材料においても、挿入損失を増大させることなく、偏波回転素子ひいては偏波無依存型微小光回路を実現することが可能となる。 As a technique for solving the above-described problem in the high refractive index difference waveguide, a polarization rotation element having a three-dimensional core shape has been proposed (see Non-Patent Document 1). This polarization rotation element is obtained by three-dimensionally coupling two cores made of a high refractive index material. According to this technique, even with a high refractive index material, it is possible to realize a polarization rotation element and, in turn, a polarization-independent micro optical circuit without increasing insertion loss.

また、偏心二重コア構造による偏波回転素子が提案されている（特許文献１参照）。この素子は、高屈折率材料からなる第１コアと、中程度の屈折率材料からなる第２コアと、低屈折率材料からなるクラッドとから構成され、第１コアと第２コアとの光伝搬方向の中心軸が一致していない構成とされた偏心二重コア光導波路とされたものであり、これらの構成により偏波回転を実現したものである。この技術によれば、三次元コア形状による偏波回転素子と同様に、高屈折率材料においても、挿入損失を増大せずに、偏波回転素子ひいては偏波無依存型微小光回路を実現することが可能である。 Further, a polarization rotation element having an eccentric double core structure has been proposed (see Patent Document 1). This element is composed of a first core made of a high refractive index material, a second core made of a medium refractive index material, and a clad made of a low refractive index material, and light from the first core and the second core. This is an eccentric double core optical waveguide having a configuration in which the central axes of the propagation directions do not coincide with each other, and polarization rotation is realized by these configurations. According to this technology, similarly to a polarization rotator having a three-dimensional core shape, even in a high refractive index material, a polarization rotator and thus a polarization-independent micro optical circuit can be realized without increasing insertion loss. It is possible.

特開２００６−３３０１０９号公報JP 2006-330109 A M.R.Watts, H.A.Haus, "Integrated mode-evolution-based polarization rotators", OPTICS LETTERS, Vol.30, No.2, pp.138-140, 2005.M.R.Watts, H.A.Haus, "Integrated mode-evolution-based polarization rotators", OPTICS LETTERS, Vol.30, No.2, pp.138-140, 2005.

上述したように、光平面回路において小型化・高集積化を実現するためには、高屈折率差導波路に適応した偏波回転素子が重要となる。しかしながら、非特許文献１に示された偏波回転素子では、三次元形状のコアの作製は一般に困難であり、この素子の製造歩留まりを維持することは容易ではない。また、特許文献１に示された偏心二重コア光導波路においても、実際の素子の作製に際しては、２つのコアの偏心量を数１０ｎｍ以下に制御する必要がある。従って、偏心二重コア光導波路は、高精度な作製プロセスが必要となり、製造の歩留まりの低下を引き起こす可能性がある。 As described above, in order to realize miniaturization and high integration in an optical planar circuit, a polarization rotation element adapted to a high refractive index difference waveguide is important. However, in the polarization rotation element shown in Non-Patent Document 1, it is generally difficult to manufacture a three-dimensional core, and it is not easy to maintain the manufacturing yield of this element. Also in the eccentric double core optical waveguide disclosed in Patent Document 1, it is necessary to control the amount of eccentricity of the two cores to several tens of nm or less when manufacturing an actual device. Therefore, the eccentric double core optical waveguide requires a highly accurate manufacturing process, which may cause a reduction in manufacturing yield.

以上に説明したように、従来では、高屈折率差導波路に適用可能な偏波回転素子は、高精度な製造プロセスが必要となり容易に製造ができず、また、実装も容易ではないなど多くの問題を抱えていた。 As described above, conventionally, a polarization rotation element applicable to a high refractive index difference waveguide requires a highly accurate manufacturing process and cannot be easily manufactured, and is not easy to mount. Had a problem.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高精度な製造プロセスを必要とせずに、容易に実装が可能な偏波回転素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a polarization rotation element that can be easily mounted without requiring a highly accurate manufacturing process. .

本発明に係る偏波回転素子は、下部クラッド層と、下部クラッド層の上に配置され、下部クラッド層と異なる屈折率の上部クラッド層と、下部クラッド層及び上部クラッド層の間において、下部クラッド層の上に間隔を開けて配置され、同じ方向に延在する幅の異なる第１コア及び第２コアからなるコア部とを少なくとも備え、コア部から構成される導波路はシングルモード条件が満たされているようにしたものである。 Polarization rotation device according to the present invention, a lower cladding layer, disposed on the lower cladding layer, and an upper clad layer having a refractive index different from that of the lower cladding layer, Oite between the lower cladding layer and the upper clad layer, At least a first core and a second core having different widths extending in the same direction are arranged on the lower cladding layer at intervals, and the waveguide constituted by the core has a single mode condition. Is to be satisfied.

上記偏波回転素子において、下部クラッド層及び上部クラッド層の間に配置され、第１コア及び第２コアと同じ方向に延在してコア部を構成する第３コアを備えるようにしてもよい。
また、本発明に係る偏波回転素子は、下部クラッド層と、下部クラッド層の上に配置され、下部クラッド層と異なる屈折率の上部クラッド層と、下部クラッド層及び前記上部クラッド層の間に配置され、同じ方向に延在する幅の異なる第１コア及び第２コアからなるコア部と、下部クラッド層及び上部クラッド層の間に配置され、第１コア及び第２コアと同じ方向に延在してコア部を構成する第３コアとを少なくとも備え、コア部から構成される導波路はシングルモード条件が満たされているようにしたものである。 The polarization rotator may include a third core that is disposed between the lower clad layer and the upper clad layer and extends in the same direction as the first core and the second core to form the core portion. .
The polarization rotator according to the present invention is disposed on the lower cladding layer, the lower cladding layer, the upper cladding layer having a refractive index different from that of the lower cladding layer, and between the lower cladding layer and the upper cladding layer. Arranged between the lower core layer and the upper clad layer, and extending in the same direction as the first core and the second core. At least a third core that constitutes the core portion, and the waveguide constituted by the core portion satisfies the single mode condition.

上記偏波回転素子において、コア部は、シリコンから構成されていればよい。また、下部クラッドは、酸化シリコン，酸窒化シリコン，窒化シリコン，ポリイミド樹脂，及びエポキシ樹脂の中から選択されたものから構成され、上部クラッドは、空気，水，酸化シリコン，酸窒化シリコン，窒化シリコン，ポリイミド樹脂，及びエポキシ樹脂の中から選択された下部クラッドと異なる屈折率を持つものから構成されていればよい。 In the above polarization rotator, the core may be made of silicon. The lower clad is made of silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, polyimide resin, and epoxy resin, and the upper clad is air, water, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride. The lower clad selected from polyimide resin and epoxy resin may have a different refractive index.

以上説明したように、本発明によれば、幅の異なる少なくとの２つのコアからコア部を構成したので、高精度な製造プロセスを必要とせずに、容易に実装が可能な偏波回転素子が提供できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the core portion is composed of at least two cores having different widths, a polarization rotation element that can be easily mounted without requiring a highly accurate manufacturing process. An excellent effect is obtained that can be provided.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成を示す断面図である。この偏波回転素子は、例えば酸化シリコン（屈折率１．４４４）からなる下部クラッド層１０１と、下部クラッド層１０１の上に配置された第１コア１０２及び第２コア１０３からなるコア部１０４を備える。コア部１０４は、例えばシリコン（屈折率３．４７８）から構成されている。また、この偏波回転素子では、上部クラッド層１０５として空気（屈折率１．０００））を用いている。従って、この偏波回転素子は、下部クラッド層１０１の上に、下部クラッド層１０１と屈折率が異なる上部クラッド層１０５が設けられ、下部クラッド層１０１と上部クラッド層１０５との間に、コア部１０４が設けられていることになる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a polarization rotation element in an embodiment of the present invention. The polarization rotation element includes a lower clad layer 101 made of, for example, silicon oxide (refractive index: 1.444), and a core portion 104 made up of a first core 102 and a second core 103 disposed on the lower clad layer 101. Prepare. The core unit 104 is made of, for example, silicon (refractive index: 3.478). In this polarization rotation element, air (refractive index 1.000) is used as the upper clad layer 105. Therefore, in this polarization rotation element, an upper cladding layer 105 having a refractive index different from that of the lower cladding layer 101 is provided on the lower cladding layer 101, and a core portion is provided between the lower cladding layer 101 and the upper cladding layer 105. 104 is provided.

コア部１０４を構成している第１コア１０２及び第２コア１０３は、同じ方向（導波方向）に延在して配置され、この方向に垂直で下部クラッド層１０１に平行な幅が異なる状態に形成されている。この例では、第１コア１０２の方が第２コア１０３より幅広に形成されている。 The first core 102 and the second core 103 constituting the core portion 104 are disposed so as to extend in the same direction (waveguide direction), and have different widths perpendicular to this direction and parallel to the lower cladding layer 101. Is formed. In this example, the first core 102 is formed wider than the second core 103.

加えて、第１コア及び第２コアよりなるコア部１０４から構成される導波路がシングルモード条件となるように、第１コア１０２及び第２コア１０３の断面積の総和及びこれらの間隔が設定されている。例えば、偏波を回転させる対象の信号光の波長が１．５μｍ帯の場合、第１コア１０２，第２コア１０３，及びこれらの間隙を含めたコア部１０４の断面積が、概ね０．１μｍ²以下であればよい。 In addition, the sum of the cross-sectional areas of the first core 102 and the second core 103 and the distance between them are set so that the waveguide composed of the core portion 104 composed of the first core and the second core has a single mode condition. Has been. For example, when the wavelength of the signal light whose polarization is to be rotated is in the 1.5 μm band, the cross-sectional area of the first core 102, the second core 103, and the core portion 104 including these gaps is approximately 0.1 μm. It may be ² or less.

例えば、第１コア１０２は幅２５０ｎｍ・高さ２２０ｎｍに形成され、第２コア１０３は、幅１００ｎｍ・高さ２２０ｎｍに形成され、第１コア１０２と第２コア１０３との間隔は、１００ｎｍである。 For example, the first core 102 is formed with a width of 250 nm and a height of 220 nm, the second core 103 is formed with a width of 100 nm and a height of 220 nm, and the distance between the first core 102 and the second core 103 is 100 nm. .

このように、下部クラッド層と上部クラッド層とが屈折率が異なり、互いに幅の異なる複数のコアよりコア部が構成されているので、コア部の断面の中心から見ると、下部クラッド層から上部クラッド層の方向への上下方向、及び複数のコアの配列されている左右方向に、コア部を導波する光から見た屈折率を含めた状態が異なっていることになる。このように構成したことにより、コア部よりなる光導波路は、固有モードの軸が、複数のコアの配列方向（下部クラッド層の平面方向）に対して傾いた状態となる。言い換えると、本実施の形態における偏波回転素子は、導波路の固有モードの軸が、複数のコアの配列方向に対して傾いているようにしたものである。 In this way, the lower clad layer and the upper clad layer have different refractive indexes, and the core part is composed of a plurality of cores having different widths. Therefore, when viewed from the center of the cross section of the core part, The state including the refractive index viewed from the light guided through the core portion is different in the vertical direction in the direction of the cladding layer and in the horizontal direction in which the plurality of cores are arranged. With this configuration, the optical waveguide formed of the core portion is in a state where the axis of the eigenmode is inclined with respect to the arrangement direction of the plurality of cores (the planar direction of the lower cladding layer). In other words, the polarization rotation element in the present embodiment is such that the axis of the eigenmode of the waveguide is inclined with respect to the arrangement direction of the plurality of cores.

上記構成とした偏波回転素子の製造方法について簡単に説明すると、例えば、よく知られたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用意し、このＳＯＩ層を公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、第１コア及び第２コアが形成可能である。この場合、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層が下部クラッド層となる。 The manufacturing method of the polarization rotator configured as described above will be briefly described. For example, a well-known SOI (Silicon on Insulator) substrate is prepared, and this SOI layer is processed by a known photolithography technique and etching technique. Thus, the first core and the second core can be formed. In this case, the buried insulating layer of the SOI substrate becomes the lower cladding layer.

また、上述した各材料を用いて各寸法に形成した本実施の形態の偏波回転素子について、固有モードを計算により求めると、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、Ａ軸方向とＢ軸方向とが固有モードの軸となる。これら２つの固有モードの伝搬定数は異なるため、第１コア１０２の断面の中心と第２コア１０３の断面の中心とを通る直線に、平行もしくは垂直な状態で変更回転素子に入射した偏波は、コア部１０４よりなる導波路の伝搬中に偏波回転を受けることになる。このように、本実施の形態の偏波回転素子によれば、入射した偏波に偏波回転を与えることができる。 Further, when the eigenmode is obtained by calculation for the polarization rotation element of the present embodiment formed in each dimension using each of the materials described above, as shown in FIGS. 2A and 2B, A The axial direction and the B-axis direction are the eigenmode axes. Since the propagation constants of these two eigenmodes are different, the polarization incident on the changed rotating element in a state parallel or perpendicular to the straight line passing through the center of the cross section of the first core 102 and the center of the cross section of the second core 103 is In addition, polarization rotation is received during propagation of the waveguide formed by the core portion 104. Thus, according to the polarization rotation element of the present embodiment, it is possible to give polarization rotation to the incident polarization.

なお、図３に示すように、下部クラッド層１０１の上に、例えば、酸窒化シリコンや窒化シリコンからなる上部クラッド層１０６を備えるようにしても良い。また、上部クラッド層は、空気以外の他の気体であってもよく、水などの液体から構成されていても良い。なお、下部クラッド及び上部クラッドは、屈折率が互いに異なる材料から構成すればよく、上記材料に限るものではなく、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂など、高分子材料から構成しても良い。下部クラッド層と上部クラッド層とに用いる材料の可能な組み合わせについて、以下の表１に示す。なお、クラッド層は、コアより低屈折率であることは言うまでもない。 As shown in FIG. 3, an upper clad layer 106 made of, for example, silicon oxynitride or silicon nitride may be provided on the lower clad layer 101. Further, the upper cladding layer may be a gas other than air or may be composed of a liquid such as water. The lower clad and the upper clad may be made of materials having different refractive indexes, and are not limited to the above materials, and may be made of a polymer material such as an epoxy resin or a polyimide resin. The possible combinations of materials used for the lower and upper cladding layers are shown in Table 1 below. Needless to say, the cladding layer has a lower refractive index than the core.

また、本例では、第１コア１０２及び第２コア１０３を同じ高さとしたが、これに限るものではなく、これらが異なる高さとなっていても良い。なお、前述したように製造する観点からは、第１コア及び第２コアは、同じ高さに形成する方が容易である。 In this example, the first core 102 and the second core 103 have the same height. However, the present invention is not limited to this, and they may have different heights. From the viewpoint of manufacturing as described above, it is easier to form the first core and the second core at the same height.

また、本例では、下部クラッド層１０１の上において、第１コア１０２及び第２コア１０３の全側面を上部クラッド層で覆うようにしているが、これに限るものではない。例えば、第１コア及び第２コアが、これらの上面を露出した状態で下部クラッド層に埋め込まれ、この上に上部クラッド層が設けられているようにしても良い。また、第１コア及び第２コアが、これらの側面の半分程度まで下部クラッド層に埋め込まれ、この上に、上部クラッド層が設けられているようにしても良い。 Further, in this example, all the side surfaces of the first core 102 and the second core 103 are covered with the upper clad layer on the lower clad layer 101, but the present invention is not limited to this. For example, the first core and the second core may be embedded in the lower cladding layer with their upper surfaces exposed, and the upper cladding layer may be provided thereon. Further, the first core and the second core may be embedded in the lower cladding layer up to about half of these side surfaces, and the upper cladding layer may be provided thereon.

次に、本実施の形態における偏波回転素子の適用例について説明する。図４は、上記偏波回転素子が適用される偏波無依存型波長フィルタの構成例を示す構成図である。この偏波無依存型波長フィルタは、入射導波路４０１，偏波分離素子４０２，第１分離導波路４０３，第２分離導波路４０４，偏波回転素子４０５ａ，波長フィルタ４０６，第３分離導波路４０７，第４分離導波路４０８，偏波回転素子４０５ｂ，合波素子４０９，及び出射導波路４１０を備えている。偏波回転素子４０５ａ及び偏波回転素子４０５ｂが、前述した本実施の形態における偏波回転素子である。また、各導波路は、シリコンをコアとした高屈折率差光導波路である。 Next, an application example of the polarization rotation element in the present embodiment will be described. FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a configuration example of a polarization-independent wavelength filter to which the polarization rotation element is applied. This polarization-independent wavelength filter includes an incident waveguide 401, a polarization separation element 402, a first separation waveguide 403, a second separation waveguide 404, a polarization rotation element 405a, a wavelength filter 406, and a third separation waveguide. 407, a fourth separation waveguide 408, a polarization rotation element 405b, a multiplexing element 409, and an emission waveguide 410 are provided. The polarization rotation element 405a and the polarization rotation element 405b are the polarization rotation elements in the present embodiment described above. Each waveguide is a high refractive index difference optical waveguide having silicon as a core.

この偏波無依存型波長フィルタは、入射導波路４０１に入射したＴＥ，ＴＭの混在した入射光４１１は、偏波分離素子４０２により例えばＴＥ成分の分岐光４１２及びＴＭ成分の分岐光４１３に分離され、各々第１分離導波路４０３及び第２分離導波路４０４に伝搬する。ここで、第１分離導波路４０３を伝播（導波）した分岐光４１２の偏波は回転を受けることがない。これに対し、第２分離導波路４０４には偏波回転素子４０５ａが接続されているため、分岐光４１３の偏波は９０°回転を受けて分岐光４１３ａとなる。分岐光４１３ａは、例えば、ＴＥ偏波になる。 In this polarization-independent wavelength filter, incident light 411 mixed with TE and TM incident on an incident waveguide 401 is separated into, for example, a TE component branched light 412 and a TM component branched light 413 by a polarization separation element 402. And propagates to the first separation waveguide 403 and the second separation waveguide 404, respectively. Here, the polarization of the branched light 412 propagated (guided) through the first separation waveguide 403 is not subjected to rotation. On the other hand, since the polarization rotating element 405a is connected to the second separation waveguide 404, the polarization of the branched light 413 is rotated by 90 ° to become the branched light 413a. The branched light 413a is, for example, TE polarized light.

以上のようにして、第１分離導波路４０３及び第２分離導波路４０４を通過した分岐光４１２及び分岐光４１３ａは、どちらもＴＥ偏波の状態で、波長フィルタ４０６によってろ波される。波長フィルタ４０６によってろ波される分岐光４１２及び分岐光４１３ａは、同じ偏波状態（ＴＥ偏波）であるため、入射光４１１の偏波の状態が変化しても、波長フィルタ４０６を透過する透過波長といった特性は変化しない。 As described above, the branched light 412 and the branched light 413a that have passed through the first separation waveguide 403 and the second separation waveguide 404 are both filtered by the wavelength filter 406 in the state of TE polarization. Since the branched light 412 and the branched light 413a filtered by the wavelength filter 406 are in the same polarization state (TE polarization), they pass through the wavelength filter 406 even if the polarization state of the incident light 411 changes. Characteristics such as transmission wavelength do not change.

この後、波長フィルタ４０６を通過した分岐光４１２は、第３分離導波路４０７に伝搬し、分岐光４１３ａは、第４分離導波路４０８に伝搬する。ここで、第３分離導波路４０７には偏波回転素子４０５ａが接続されているため、分岐光４１２の偏波は９０°回転を受けて分岐光４１２ａとなる。分岐光４１２ａは、例えば、ＴＭ偏波になる。これに対し、第４分離導波路４０８を伝播（導波）した分岐光４１３ａの偏波は回転を受けることがない。 Thereafter, the branched light 412 that has passed through the wavelength filter 406 propagates to the third separation waveguide 407, and the branched light 413 a propagates to the fourth separation waveguide 408. Here, since the polarization rotation element 405a is connected to the third separation waveguide 407, the polarization of the branched light 412 is rotated by 90 ° to become the branched light 412a. The branched light 412a is, for example, TM polarization. On the other hand, the polarization of the branched light 413a propagated (guided) through the fourth separation waveguide 408 is not rotated.

以上のようにして、第３分離導波路４０７及び第４分離導波路４０８を通過した分岐光４１２ａ及び分岐光４１３ａは、合波素子４０９によって合波され、出射導波路４１０より出射する。 As described above, the branched light 412 a and the branched light 413 a that have passed through the third separation waveguide 407 and the fourth separation waveguide 408 are combined by the combining element 409 and output from the output waveguide 410.

上述した分離、回転、合波は、２つの直交する偏波成分に対して線形に作用するため、信号の歪みは生じない。また、分岐光４１２及び分岐光４１３は、ともに１回ずつ偏波分離，偏波回転，合波の過程を経ているので、いずれかの処理の差異に過剰損失が発生したとしても、最終的には偏波依存損失につながることがない。これらのように、上述した構成の偏波無依存型波長フィルタによれば、偏波依存性の大きな高屈折率差導波路を用いていながら偏波依存化が実現されている。 Since the above-described separation, rotation, and multiplexing act linearly on two orthogonal polarization components, signal distortion does not occur. In addition, since both the branched light 412 and the branched light 413 have undergone the processes of polarization separation, polarization rotation, and multiplexing once, even if an excess loss occurs due to any processing difference, finally Does not lead to polarization dependent loss. As described above, according to the polarization-independent wavelength filter configured as described above, polarization dependence is realized while using a high refractive index difference waveguide having a large polarization dependence.

ところで、本実施の形態における偏波回転素子は、図５（ａ）の平面図に示すように、長さ（導波路長）をＬとした１つ（一組）のコア部１０４から構成してもよく、また、図５（ｂ）の平面図に示すように、導波方向に直列に配置した複数のコア部１０４から構成しても良い。複数のコア部１０４から構成する場合、導波方向に垂直な方向の第１コア１０２と第２コア１０３との配列（配置関係）が、隣り合うコア部１０４においては、互いに異なるようにする。図５（ｂ）では、第１コア１０２と第２コア１０３との配置関係が交互に異なるように、４つのコア部１０４を直列に配置した例を示している。なお、図５において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。 By the way, as shown in the plan view of FIG. 5A, the polarization rotation element according to the present embodiment is composed of one (one set) core portion 104 whose length (waveguide length) is L. Alternatively, as shown in the plan view of FIG. 5B, a plurality of core portions 104 arranged in series in the waveguide direction may be used. In the case where the plurality of core parts 104 are configured, the arrangement (arrangement relationship) between the first cores 102 and the second cores 103 in the direction perpendicular to the waveguide direction is made different between the adjacent core parts 104. FIG. 5B shows an example in which four core portions 104 are arranged in series so that the arrangement relationship between the first core 102 and the second core 103 is alternately different. In FIG. 5, the lower clad and the upper clad are omitted.

次に、図５（ｂ）に示すように、各々の長さがＬの４つのコア部１０４を直列に配置した偏波回転素子の偏波消光比を、固有モード展開法で計算した結果について説明する。図６は、計算した偏波消光比（ＴＥ，ＴＭ偏波の強度比）と偏波回転素子の長さとの関係を示す特性図である。なお、図６に示す特性図の横軸「Ｌ（μｍ）」は、１つのコア部１０４の長さを示している。従って、横軸Ｌが４０μｍは、偏波回転素子の長さが４０×４＝１６０μｍの場合である。ここで、前述したように、第１コア１０２は、幅２５０ｎｍ・高さ２２０ｎｍ、第２コア１０３は、幅１００ｎｍ・高さ２２０ｎｍ、第１コア１０２と第２コア１０３との間隔は、１００ｎｍである。また、入射光は、波長１５５０ｎｍのＴＭ偏波とした。図６から明らかなように、Ｌ＝４０μｍ程度において、入射したＴＭ偏波を、９０°回転してＴＥ偏光としている。言い換えると、Ｌ＝４０μｍ程度とすることで、ＴＭ偏波をＴＥ偏波に９０°回転する偏波回転素子として機能する。 Next, as shown in FIG. 5B, the result of calculating the polarization extinction ratio of the polarization rotation element in which the four core portions 104 each having the length L are arranged in series is calculated by the eigenmode expansion method. explain. FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the calculated polarization extinction ratio (TE and TM polarization intensity ratio) and the length of the polarization rotation element. The horizontal axis “L (μm)” in the characteristic diagram shown in FIG. 6 indicates the length of one core portion 104. Therefore, the horizontal axis L of 40 μm is the case where the length of the polarization rotation element is 40 × 4 = 160 μm. Here, as described above, the first core 102 has a width of 250 nm and a height of 220 nm, the second core 103 has a width of 100 nm and a height of 220 nm, and the distance between the first core 102 and the second core 103 is 100 nm. is there. The incident light was TM polarized light having a wavelength of 1550 nm. As is apparent from FIG. 6, at about L = 40 μm, the incident TM polarization is rotated by 90 ° to be TE polarization. In other words, by setting L = about 40 μm, it functions as a polarization rotation element that rotates the TM polarized wave by 90 ° to the TE polarized wave.

ところで、本実施の形態の偏波回転素子は、例えば、図７に示すように、コア部１０４に、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２を接続して用いればよい。図７（ａ）は、斜視図であり、図７（ｂ）は平面図である。なお、図７において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。この構成において、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２は、コア部１０４と同じ材料から構成すればよく、例えば、シリコンなどの高屈折率材料から形成すればよい。また、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２は、断面の寸法がシングルモード条件を満たしている。例えば、対象とする信号光の波長が１５５０ｎｍ程度（１．５μｍ帯）である場合、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２の断面積は、０．１μｍ²以下であればよい。 By the way, the polarization rotation element of the present embodiment may be used by connecting the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602 to the core portion 104 as shown in FIG. 7, for example. Fig.7 (a) is a perspective view, FIG.7 (b) is a top view. In FIG. 7, the lower clad and the upper clad are omitted. In this configuration, the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602 may be made of the same material as the core portion 104, and may be made of a high refractive index material such as silicon, for example. In addition, the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602 have cross-sectional dimensions that satisfy the single mode condition. For example, when the wavelength of the target signal light is about 1550 nm (1.5 μm band), the cross-sectional areas of the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602 may be 0.1 μm ² or less.

上記構成とした偏波回転素子では、直線偏光である入射光は、入力導波路コア６０１の部分より入力され、この導波路部分を伝搬してコア部１０４よりなる偏波回転領域に入射し、この偏波回転領域を伝搬する中で偏波が回転する。このようにして、偏波回転領域において、設定されているコア部１０４の長さによる所望の回転角だけ回転した後、偏波が回転した導波光は出力導波路コア６０２による導波路より出力される。 In the polarization rotator configured as described above, incident light that is linearly polarized light is input from the portion of the input waveguide core 601, propagates through this waveguide portion, and enters the polarization rotation region formed by the core portion 104. The polarization rotates while propagating through this polarization rotation region. In this way, the waveguide light whose polarization is rotated after being rotated by a desired rotation angle depending on the set length of the core portion 104 in the polarization rotation region is output from the waveguide by the output waveguide core 602. The

また、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２の間に、複数のコア部１０４を配置しても良い。例えば、図８（ａ）は、２つのコア部１０４よりなる偏波回転領域を備える場合を示し、図８（ｂ）ば、３つ以上の複数のコア部１０４よりなる偏波回転領域を備える場合を示している。なお、図８において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。このように、複数のコア部１０４から構成する場合、導波方向に垂直な方向の第１コア１０２と第２コア１０３との配列（配置関係）が、隣り合うコア部１０４においては、互いに異なるようにする。例えば、図８（ａ）の紙面において、隣り合うコア部１０４の一方のコア部１０４は、第１コア１０２が紙面上方に配置され、他方のコアは、第１コア１０２が紙面下方に配置されていればよい。言い換えると、第１コア１０２と第２コア１０３との間隙の位置が、隣り合うコア部１０４で異なっている。 Further, as shown in FIGS. 8A and 8B, a plurality of core portions 104 may be disposed between the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602. For example, FIG. 8A shows a case where a polarization rotation region including two core portions 104 is provided, and FIG. 8B includes a polarization rotation region including three or more core portions 104. Shows the case. In FIG. 8, the lower clad and the upper clad are omitted. As described above, when the plurality of core portions 104 are configured, the arrangement (arrangement relationship) between the first core 102 and the second core 103 in the direction perpendicular to the waveguide direction is different from each other in the adjacent core portions 104. Like that. For example, in the paper surface of FIG. 8A, one core portion 104 of the adjacent core portions 104 has the first core 102 disposed above the paper surface, and the other core has the first core 102 disposed below the paper surface. It only has to be. In other words, the position of the gap between the first core 102 and the second core 103 differs between adjacent core portions 104.

また、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、コア部１０４と入力導波路コア６０１の間、及び、コア部１０４と出力導波路コア６０２との間に、接続部６０３を設けるようにしても良い。接続部６０３は、第１コア１０２に連続する第１テーパコア６０３ａと、第２コア１０３に連続する第２テーパコア６０３ｂとから構成されている。なお、図９において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。 Further, as shown in FIGS. 9A and 9B, connecting portions 603 are provided between the core portion 104 and the input waveguide core 601 and between the core portion 104 and the output waveguide core 602. You may make it provide. The connection portion 603 includes a first taper core 603 a continuous with the first core 102 and a second taper core 603 b continuous with the second core 103. In FIG. 9, the lower clad and the upper clad are omitted.

第１テーパコア６０３ａは、第１コア１０２との接続端面が、第１コア１０２の接続端面（断面）の形状と等しくされ、ここより導波方向に離れるに従って徐々に断面の面積が広くなるように形成されている。本例では、第１テーパコア６０３ａは、第１コア１０２との接続端面より導波方向に離れるに従って、徐々に断面の幅が広くなるように形成されている。 The first taper core 603a has a connection end face with the first core 102 that has the same shape as the connection end face (cross section) of the first core 102, and the cross-sectional area gradually increases as the distance from the first taper core 603a increases in the waveguide direction. Is formed. In this example, the first tapered core 603a is formed such that the width of the cross section gradually increases as the distance from the connection end surface with the first core 102 increases in the waveguide direction.

また、第２テーパコア６０３ｂは、第２コア１０３との接続端面が、第２コア１０３の接続端面（断面）の形状と等しくされ、ここより導波方向に離れるに従って徐々に断面の面積が広くなるように形成されている。本例では、第２テーパコア６０３ｂは、第２コア１０３との接続端面より導波方向に離れるに従って、徐々に断面の幅が広くなるように形成されている。 In addition, the second taper core 603b has a connection end face with the second core 103 that is equal to the shape of the connection end face (cross section) of the second core 103, and the area of the cross section gradually increases with increasing distance from the waveguide direction. It is formed as follows. In this example, the second taper core 603b is formed such that the width of the cross section gradually increases as the distance from the connection end surface with the second core 103 increases in the waveguide direction.

また、第１テーパコア６０３ａ及び第２テーパコア６０３ｂと入力導波路コア６０１との接続端面においては、第１テーパコア６０３ａの接続端面と第２テーパコア６０３ｂの接続端面とを合わせた形状が、入力導波路コア６０１の接続端面（断面）の形状に等しくなっている。同様に、第１テーパコア６０３ａ及び第２テーパコア６０３ｂと入力導波路コア６０２との接続端面においては、第１テーパコア６０３ａの接続端面と第２テーパコア６０３ｂの接続端面とを合わせた形状が、入力導波路コア６０２の接続端面（断面）の形状に等しくなっている。 In addition, in the connection end surface of the first taper core 603a and the second taper core 603b and the input waveguide core 601, the shape of the connection end surface of the first taper core 603a and the connection end surface of the second taper core 603b is the input waveguide core. 601 is equal to the shape of the connection end face (cross section). Similarly, in the connection end surface of the first taper core 603a and the second taper core 603b and the input waveguide core 602, the shape of the connection end surface of the first taper core 603a and the connection end surface of the second taper core 603b is the input waveguide. It is equal to the shape of the connecting end face (cross section) of the core 602.

従って、接続部６０３においては、第１テーパコア６０３ａと第２テーパコア６０３ｂとの間隔（間隙）が、コア部１０４から離れるに従って徐々に狭まり、入力導波路コア６０１との接続箇所もしくは出力導波路コア６０２との接続箇所においては、間隙がない状態となる。 Therefore, in the connection part 603, the space | interval (gap) between the 1st taper core 603a and the 2nd taper core 603b becomes narrow gradually as it leaves | separates from the core part 104, or the connection location with the input waveguide core 601 or the output waveguide core 602. There is no gap at the connection point.

以上のような構成とした接続部６０３を設けることで、入力導波路コア６０１とコア部１０４との間，及びコア部１０４と出力導波路コア６０２との間の光結合の損失を低減することができる。 By providing the connection portion 603 configured as described above, the loss of optical coupling between the input waveguide core 601 and the core portion 104 and between the core portion 104 and the output waveguide core 602 can be reduced. Can do.

また、図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２の間に、両端に接続部６０３を配置したコア部１０４からなる偏波回転領域の組を複数組直列に配置しても良い。例えば、図１０（ａ）は、二組の偏波回転領域を備える場合を示し、図１０（ｂ）ば、三組以上の偏波回転領域を備える場合を示している。なお、図１０において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。 Also, as shown in FIGS. 10A and 10B, a polarization rotation region including a core portion 104 in which connection portions 603 are arranged at both ends between the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602. A plurality of sets may be arranged in series. For example, FIG. 10A shows a case where two sets of polarization rotation regions are provided, and FIG. 10B shows a case where three sets or more of polarization rotation regions are provided. In FIG. 10, the lower clad and the upper clad are omitted.

このように、複数のコア部１０４を配置する場合、導波方向に垂直な方向の第１コア１０２と第２コア１０３との配列（配置関係）が、隣り合うコア部１０４においては、互いに異なるようにする。例えば、図１０（ａ）の紙面において、隣り合うコア部１０４の一方のコア部１０４は、第１コア１０２が紙面上方に配置され、他方のコアは、第１コア１０２が紙面下方に配置されていればよい。また、この状態に合わせて、接続部６０３を配置する。 As described above, when the plurality of core portions 104 are arranged, the arrangement (arrangement relationship) between the first core 102 and the second core 103 in the direction perpendicular to the waveguide direction is different from each other in the adjacent core portions 104. Like that. For example, in the paper surface of FIG. 10A, one core portion 104 of the adjacent core portions 104 has the first core 102 disposed above the paper surface, and the other core has the first core 102 disposed below the paper surface. It only has to be. Moreover, the connection part 603 is arrange | positioned according to this state.

ところで、上述では、幅の異なる２つのコアからなるコア部で偏波回転素子を形成したが、これに限るものではない。例えば、図１１（ａ）の平面図に示すように、第１コア１０２及び第２コア１０３に加え、第２コア１０３より幅の狭い第１コア１０３ａから、コア部１１０４を構成し、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２を接続して用いてもよい。 By the way, in the above description, the polarization rotation element is formed by the core portion including two cores having different widths, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in the plan view of FIG. 11A, in addition to the first core 102 and the second core 103, a core portion 1104 is configured from a first core 103a having a width smaller than that of the second core 103. The waveguide core 601 and the output waveguide core 602 may be connected and used.

このように構成したコア部１１０４においても、第１コア１０２，第２コア１０３，及び第３コア１０３ａは、同じ方向（導波方向）に延在して配置され、この方向に垂直で下部クラッド層１０１に平行な幅が異なる状態に形成されていればよい。この例では、第１コア１０２，第２コア１０３，第３コア１０３ａの順に、幅が狭くされている。 Also in the core portion 1104 configured as described above, the first core 102, the second core 103, and the third core 103a are arranged to extend in the same direction (waveguide direction), and are perpendicular to this direction and are the lower cladding. What is necessary is just to form in the state from which the width | variety parallel to the layer 101 differs. In this example, the width is narrowed in the order of the first core 102, the second core 103, and the third core 103a.

加えて、コア部１１０４から構成される導波路がシングルモード条件となるように、第１コア１０２，第２コア１０３，及び第３コア１０３ａの断面積の総和及びこれらの間隔が設定されている。例えば、偏波を回転させる対象の信号光の波長が１．５μｍ帯の場合、第１コア１０２，第２コア１０３，第３コア１０３ａ，及びこれらの間隙を含めたコア部１１０４の断面積が、概ね０．１μｍ²以下であればよい。なお、当然ではあるが、コア部１１０４の断面形状は、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２の断面形状と一致している。 In addition, the sum of the cross-sectional areas of the first core 102, the second core 103, and the third core 103a and the distance between them are set so that the waveguide constituted by the core portion 1104 has a single mode condition. . For example, when the wavelength of the signal light whose polarization is to be rotated is in the 1.5 μm band, the cross-sectional area of the first core 102, the second core 103, the third core 103a, and the core portion 1104 including the gap between them is Generally, it may be 0.1 μm ² or less. Needless to say, the cross-sectional shape of the core portion 1104 matches the cross-sectional shapes of the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602.

また、この例においても、図１１（ｂ）に示すように、入力導波路コア６０１及び出力導波路コア６０２の間に、複数のコア部１１０４を配置しても良い。また、図１１（ｃ）に示すように、コア部１１０４と入力導波路コア６０１との間，及びコア部１１０４と出力導波路コア６０２との間に、接続部１１０５を設けるようにしてもよい。接続部１１０５は、図１１（ｄ）の平面図に拡大して示すように、接続部１１０５は、第１コア１０２に連続する第１テーパコア１１０５ａ，第２コア１０３に連続する第２テーパコア１１０５ｂ，及び第３コア１０３ａに連続する第３テーパコア１１０５ｃから構成されている。なお、図１１において、下部クラッド及び上部クラッドは省略している。 Also in this example, a plurality of core portions 1104 may be arranged between the input waveguide core 601 and the output waveguide core 602 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 11C, a connecting portion 1105 may be provided between the core portion 1104 and the input waveguide core 601 and between the core portion 1104 and the output waveguide core 602. . As shown in the enlarged plan view of FIG. 11D, the connection portion 1105 includes a first taper core 1105 a that continues to the first core 102, a second taper core 1105 b that continues to the second core 103, And a third taper core 1105c continuous to the third core 103a. In FIG. 11, the lower clad and the upper clad are omitted.

第１テーパコア１１０５ａは、第１コア１０２との接続端面が、第１コア１０２の接続端面（断面）の形状と等しくされ、ここより導波方向に離れるに従って徐々に断面の面積が広くなるように形成されている。本例では、第１テーパコア１１０５ａは、第１コア１０２との接続端面より導波方向に離れるに従って、徐々に断面の幅が広くなるように形成されている。 The first taper core 1105a has a connection end face with the first core 102 that has the same shape as the connection end face (cross section) of the first core 102, and the area of the cross section gradually increases as the distance from the first taper core 1105a increases in the waveguide direction. Is formed. In this example, the first taper core 1105a is formed so that the width of the cross section gradually increases as the distance from the connection end surface with the first core 102 increases in the waveguide direction.

また、第２テーパコア１１０５ｂは、第２コア１０３との接続端面が、第２コア１０３の接続端面（断面）の形状と等しくされ、ここより導波方向に離れるに従って徐々に断面の面積が広くなるように形成されている。本例では、第２テーパコア１１０５ｂは、第２コア１０３との接続端面より導波方向に離れるに従って、徐々に断面の幅が広くなるように形成されている。 The second taper core 1105b has a connection end face with the second core 103 equal to the shape of the connection end face (cross section) of the second core 103, and the area of the cross section gradually increases as the distance from the second taper core 1105b increases in the waveguide direction. It is formed as follows. In this example, the second taper core 1105b is formed such that the width of the cross section gradually increases as the distance from the connection end surface with the second core 103 increases in the waveguide direction.

また、第３テーパコア１１０５ｃは、第３コア１０３ａとの接続端面が、第３コア１０３ａの接続端面（断面）の形状と等しくされ、ここより導波方向に離れるに従って徐々に断面の面積が広くなるように形成されている。本例では、第３テーパコア１１０５ｃは、第３コア１０３ａとの接続端面より導波方向に離れるに従って、徐々に断面の幅が広くなるように形成されている。 Further, the connection end surface of the third taper core 1105c is equal to the shape of the connection end surface (cross section) of the third core 103a, and the area of the cross section gradually increases as the distance from the third taper core 1105c increases in the waveguide direction. It is formed as follows. In the present example, the third taper core 1105c is formed so that the width of the cross section gradually increases as the distance from the connection end surface with the third core 103a increases in the waveguide direction.

また、第１テーパコア１１０５ａ，第２テーパコア１１０５ｂ，及び第３テーパコア１１０５ｃと入力導波路コア６０１との接続端面においては、第１テーパコア１１０５ａの接続端面，第２テーパコア１１０５ｂの接続端面，及び第３テーパコア１１０５ｃの接続端面とを合わせた形状が、入力導波路コア６０１の接続端面（断面）の形状に等しくなっている。これは、出力導波路コア６０２の側においても同様である。 Further, at the connection end surfaces of the first taper core 1105a, the second taper core 1105b, the third taper core 1105c, and the input waveguide core 601, the connection end surface of the first taper core 1105a, the connection end surface of the second taper core 1105b, and the third taper core. The shape combined with the connection end face of 1105 c is equal to the shape of the connection end face (cross section) of the input waveguide core 601. The same applies to the output waveguide core 602 side.

従って、接続部１１０５においては、第１テーパコア１１０５ａと第２テーパコア１１０５ｂとの間隔（間隙）及び第２テーパコア１１０５ｂと第３テーパコア１１０５ｃとの間隙が、コア部１１０４から離れるに従って徐々に狭まり、入力導波路コア６０１との接続箇所もしくは出力導波路コア６０２との接続箇所においては、間隙がない状態となる。 Therefore, in the connection portion 1105, the distance (gap) between the first taper core 1105a and the second taper core 1105b and the gap between the second taper core 1105b and the third taper core 1105c are gradually reduced as the distance from the core portion 1104 increases. There is no gap at the connection point with the waveguide core 601 or at the connection point with the output waveguide core 602.

なお、上述では、３つのコアでコア部を構成したが、これに限るものではなく、４つのコアでコア部を構成してもよく、互いの幅の異なる複数のコアでコア部を構成しても良い。この場合においても、各コアは、所定の間隔を開けて配置されていればよい。 In the above description, the core portion is composed of three cores. However, the present invention is not limited to this. The core portion may be composed of four cores, and the core portion may be composed of a plurality of cores having different widths. May be. Also in this case, each core should just be arrange | positioned at predetermined intervals.

本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子における２つの固有モードの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the two eigenmodes in the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子が適用される偏波無依存型波長フィルタの構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of the polarization independent wavelength filter to which the polarization rotation element in embodiment of this invention is applied. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子における計算した偏波消光比（ＴＥ，ＴＭ偏波の強度比）と偏波回転素子の長さとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the polarization extinction ratio (TE, TM polarization intensity ratio) calculated in the polarization rotation element in embodiment of this invention, and the length of a polarization rotation element. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成例を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。It is the perspective view (a) and top view (b) which show the structural example of the polarization rotating element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成例を示す斜視図（ａ）及び平面図（ｂ）である。It is the perspective view (a) and top view (b) which show the structural example of the polarization rotating element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における偏波回転素子の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the polarization rotation element in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における他の偏波回転素子の構成例を示す平面図である。It is a top view which shows the structural example of the other polarization | polarized-light rotation element in embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０１…下部クラッド層、１０２…第１コア、１０３…第２コア、１０４…コア部、１０５，１０６…上部クラッド層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Lower clad layer, 102 ... 1st core, 103 ... 2nd core, 104 ... Core part, 105,106 ... Upper clad layer.

Claims

下部クラッド層と、
前記下部クラッド層の上に配置され、前記下部クラッド層と異なる屈折率の上部クラッド層と、
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の間において、前記下部クラッド層の上に間隔を開けて配置され、同じ方向に延在する幅の異なる第１コア及び第２コアからなるコア部と
を少なくとも備え、
前記コア部から構成される導波路はシングルモード条件を満たす
ことを特徴とする偏波回転素子。 A lower cladding layer;
An upper cladding layer disposed on the lower cladding layer and having a refractive index different from that of the lower cladding layer;
Oite between the lower cladding layer and the upper clad layer, wherein the spaced apart on the lower clad layer, a core portion composed of different first core and the second core width extending in the same direction Comprising at least
The polarization rotation element, wherein the waveguide formed of the core portion satisfies a single mode condition.

請求項１記載の偏波回転素子において、
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の間に配置され、前記第１コア及び前記第２コアと同じ方向に延在して前記コア部を構成する第３コアを備える
ことを特徴とする偏波回転素子。 The polarization rotation element according to claim 1,
A polarized wave comprising a third core disposed between the lower clad layer and the upper clad layer and extending in the same direction as the first core and the second core and constituting the core portion Rotating element.

下部クラッド層と、A lower cladding layer;
前記下部クラッド層の上に配置され、前記下部クラッド層と異なる屈折率の上部クラッド層と、An upper cladding layer disposed on the lower cladding layer and having a refractive index different from that of the lower cladding layer;
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の間に配置され、同じ方向に延在する幅の異なる第１コア及び第２コアからなるコア部と、A core portion that is disposed between the lower clad layer and the upper clad layer and includes first and second cores having different widths extending in the same direction;
前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層の間に配置され、前記第１コア及び前記第２コアと同じ方向に延在して前記コア部を構成する第３コアとA third core disposed between the lower clad layer and the upper clad layer and extending in the same direction as the first core and the second core to constitute the core portion;
を少なくとも備え、Comprising at least
前記コア部から構成される導波路はシングルモード条件を満たすThe waveguide composed of the core portion satisfies the single mode condition.
ことを特徴とする偏波回転素子。A polarization rotation element characterized by that.

請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏波回転素子において、
前記コア部は、シリコンから構成されていることを特徴とする偏波回転素子。 In polarization rotation device according to any one of claims 1 to 3,
The polarization rotating element, wherein the core portion is made of silicon.

請求項４記載の偏波回転素子において、
前記下部クラッドは、酸化シリコン，酸窒化シリコン，窒化シリコン，ポリイミド樹脂，及びエポキシ樹脂の中から選択されたものから構成され、
前記上部クラッドは、空気，水，酸化シリコン，酸窒化シリコン，窒化シリコン，ポリイミド樹脂，及びエポキシ樹脂の中から選択された前記下部クラッドと異なる屈折率を持つものから構成されていることを特徴とする偏波回転素子。 The polarization rotation element according to claim 4,
The lower clad is composed of one selected from silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, polyimide resin, and epoxy resin,
The upper clad is composed of a material having a refractive index different from that of the lower clad selected from air, water, silicon oxide, silicon oxynitride, silicon nitride, polyimide resin, and epoxy resin. Polarization rotation element.