本發明涉及光設備、終接器、波長可調諧激光設備以及用于制造光設備的方法。

背景技術：

在光設備中，已經提出了用于減少光波導的端部處的光反射的各種結構。通常可將低反射結構分為兩種類型。

一種類型適用于光波導的輸出端與光設備的端面相匹配的情況。在這種情況下，通過將非反射涂層涂覆到端面來減少輸出端處的反射光。通過調整光波導的布置來獲得低反射結構的另一方法也是已知的。在這種情況下，通過相對于端面傾斜地布置光波導而不是使光波導垂直于端面，可減少端面處的反射光。

另一種類型適用于光波導的端部位于光設備之內的情況。在這種情況下，通過使光波導的端部漸縮，可使包層的折射率和光波導的等效折射率更接近。因此可抑制端部的菲涅耳反射并減少反射光。該方法適用于諸如二氧化硅光波導的波導，其中芯(光波導)與包層之間的折射率差很小。

此外，已經提出了提供終接器(terminator)來終接光設備內的光波導。例如，提出了這樣一種方法(專利文獻1)，即在OTDR(光時域反射計)測量中使具有終接器的光纖與要測量的光纖的端部相連并且降低在要測量的光纖的端部處所測量的返回光的強度的變化。根據該方法，可以準確地檢測要測量的光纖的端部附近的斷裂、彎折等等。

專利文獻

PTL1：日本未審查專利申請公開No.2008-20226

技術實現要素：

技術問題

然而，當該方法應用于光波導的端部位于光設備內部的情況時，發明人在上述方法中發現如下問題。當如在硅光波導的情況下芯的折射率與芯的折射率大不相同時，例如，即使當光波導的端部漸縮時，也難以充分地抑制反射光。在這種情況下，如果光波導的寬度可逐漸縮窄到約幾納米，則可充分地抑制菲涅爾反射。然而，由于微加工技術的局限性，很難形成具有約幾納米的窄寬度的光波導，并且由于實際原因光波導的寬度僅能被縮窄到約100nm。因此，需要這樣一種結構，其中不管硅光波導的寬度如何都可使硅光波導低反射。

本發明是鑒于上述情況而做出的，并且本發明的目的是提供一種能夠抑制光波導的端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。

問題解決方案

根據本發明的一個方面的光設備包括：光波導，光通過該光波導傳播，光波導形成于基板上；以及終接器，終接器按照終接器與光波導的一端相連的方式形成于基板上并且終接器包括彎曲光波導，彎曲光波導具有如下曲率，使得該曲率導致從光波導輸入的輸入光中的彎折損耗，該輸入光隨著輸入光通過彎曲光波導傳播而衰減。

根據本發明的一個方面的終接器按照終接器與光波導的一端相連的方式形成并且該終接器包括彎曲光波導，彎曲光波導具有如下曲率，使得該曲率導致從光波導輸入的輸入光中的彎折損耗，該輸入光隨著輸入光通過彎曲光波導傳播而衰減。

根據本發明的一個方面的波長可調諧激光設備包括：激光振蕩器，該激光振蕩器具有激光從其輸出的端面；以及波長調節單元，波長調節單元調節激光的波長，其中波長調節單元包括：反射鏡，該反射鏡構成激光振蕩器的端面與反射鏡之間的激光諧振器；環形諧振器，該環形諧振器設置在激光諧振器中并且相對于激光具有可變有效折射率；第一光波導，第一光波導使波長調節單元的端面、反射鏡以及環形諧振器耦合在一起；以及終接器，該終接器按照終接器與第一光波導的開路端相連的方式形成并且終接器包括彎曲光波導，彎曲光波導具有如下曲率，使得該曲率導致從第一光波導輸入的輸入光中的彎折損耗，該輸入光隨著輸入光通過彎曲光波導傳播而衰減，并且彎曲光波導的曲率小于構成環形諧振器的光波導的曲率。

根據本發明的一個方面的制造光設備的方法包括：在基板上形成光波導，光通過光波導傳播；以及按照終接器與光波導的一端相連的方式在基板上形成終接器，終接器包括彎曲光波導，彎曲光波導具有如下曲率，使得該曲率導致從光波導輸入的輸入光中的彎折損耗，該輸入光隨著輸入光通過彎曲光波導傳播而衰減。

發明的有益效果

根據本發明，可以提供一種能夠抑制光波導的端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。

附圖說明

圖1是根據第一實施例的光設備的主要部分的頂視圖；

圖2是根據第二實施例的光設備的主要部分的頂視圖；

圖3是根據第三實施例的光設備的主要部分的頂視圖；

圖4是根據第四實施例的光設備的主要部分的頂視圖；

圖5是根據第五實施例的光設備的主要部分的頂視圖；

圖6是示意性地示出了根據第六實施例的光功能集成單元的配置的頂視圖；以及

圖7是示意性地示出了根據第六實施例的光子設備的配置的頂視圖。

具體實施方式

下面將參考附圖對本發明的示例性實施例進行描述。在整個附圖中相同部件由相同附圖標記來表示，并且根據需要省略重復說明。

根據以下實施例的具有低反射結構的光學設備包括：光波導和終接器，光通過光波導傳播，并且終接器與該光波導相連并終接從光波導入射的光。根據以下實施例的終接器被配置為包括一個或多個彎曲光波導。終接器的彎曲光波導被形成為具有如下曲率使得該曲率導致傳播光中的彎折損耗。因此，從光波導入射在終接器上的光在當該光通過終接器的彎曲光波導時它受到彎折損耗之后被外部散射并且因而光強度降低。因而，隨著光通過終接器的彎曲光波導，光強度變弱，從而可終接輸入光。

第一實施例

將描述根據第一實施例的具有低反射結構的光設備100。圖1是根據第一實施例的光設備100的主要部分的頂視圖。光設備100包括形成于基板6上的由硅制成的光波導7。終接器1與光波導7的端部7A相連。

圖1示出了終接器1由螺旋光波導形成的示例，該螺旋光波導是具有中心軸線在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖1的紙張相垂直的方向)上的螺旋形的彎曲光波導。螺旋光波導例如由硅制成。終接器1的外端部1A以小曲率與光波導7的端部7A相連以便使從光波導7輸入的光中的彎折損耗最小化。此后，終接器1的曲率隨著從光波導7輸入的光朝向終接器1的內端部1B傳播而逐漸增大。因此，隨著從終接器1輸入的光通過終接器1傳播，光的彎折損耗逐漸變大并且光衰減。

應該注意的是光波導7和終接器1可以被折射率小于光波導7和終接器1的折射率的包層掩蔽。在圖1中，為了簡化附圖，未示出包層。

根據上述配置，還可以通過其中終接器由彎曲光波導形成的簡單布局在具有高折射率差的硅光波導中設置低反射光波導終接器。此外，因為到達光波導7的端部的光在它進入終接器1之后終接，因此光波導7的寬度不涉及光的終接。因此，根據該配置，可以提供一種能夠抑制光波導的端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。

在該配置中，從終接器1泄漏的光在所有方向上均等地散射。因此，在光設備100中，散射光的強度在特定方向上不增加，并且可抑制散射光對安裝在光設備100上的其它設備的影響。

根據該配置，終接器1是其曲率逐漸變大的螺旋光波導。因此，螺旋光波導的曲率在外端部1A附近變小。因此，光波導7和終接器1彼此平滑地連接。因此可以抑制當光從光波導7入射在終接器1上時的背散射，從而減少返回到光波導7之中的光。

此外，因為由可按照與正常光波導相同的方式所制造的彎曲光波導構成終接器就足夠了，因此不需要使用特殊處理等等。因此可以獲得期望的抗反射結構而制造成本不會增加。因此，可以顯著改善諸如需要以低反射率終接的波長可調諧激光的光設備的特性。

第二實施例

將描述根據第二實施例的具有低反射結構的光設備200。圖2是根據第二實施例的光設備200的主要部分的頂視圖。光設備200包括終接器2以代替設置在光設備100中的終接器1。

該實施例示出了終接器2由橢圓螺旋光波導形成的示例，該橢圓螺旋光波導是具有中心軸線在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖2的紙張相垂直的方向)上并且長直徑沿著光波導7的波導方向的橢圓形的彎曲光波導。在終接器2中，與終接器1相似，外端部2A以小曲率與光波導7的端部7A相連以便使從光波導7輸入的光的彎折損耗最小化。此后，終接器2的曲率隨著從光波導7輸入的光朝向終接器2的內端部2B傳播而逐漸增大。因此，隨著從光波導7輸入的光通過終接器2傳播，光的彎折損耗逐漸變大并且光衰減。

此外，終接器2的曲率變大并且在終接器2與長直徑相交的區域附近彎折損耗變大。在該區域周圍，終接器2的切線方向變為基本上與光波導7的波導方向相垂直。也就是說，終接器2具有長直徑沿著光波導7的波導方向的橢圓形，從而能夠抑制來自終接器2的泄漏到光波導7的波導方向的光。

終接器2的長徑方向僅是一個示例并且它可以是任何期望方向。也就是說，通過形成橢圓螺旋波導的終接器2，可抑制泄漏到橢圓螺旋光波導的長徑方向的光。

根據上述配置，與第一實施例相似，可以提供一種能夠抑制光波導的端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。此外，在該配置中，與第一實施例相似，在外端部2A附近橢圓螺旋光波導的曲率變小。因此，光波導7和終接器2彼此平滑地連接。因此可以抑制當光從光波導7入射在終接器2上時的背散射，從而能夠減少返回到光波導7之中的光。

此外，如上所述，終接器2能夠使泄漏的光的強度不均勻。因此，當將諸如其中期望防止除期望光之外的光進入的光接收設備的設備集成到光設備200之內時，可以將這些設備布置在可以抑制終接器2的泄漏光的方向上以便可以防止來自終接器2的泄漏光進入。

第三實施例

將描述根據第三實施例的具有低反射結構的光設備300。圖3是根據第三實施例的光設備300的主要部分的頂視圖。光設備300包括終接器3以代替設置在光設備100中的終接器1并且進一步包括引入光波導30。

在該實施例中，終接器由四邊形螺旋光波導形成，該四邊形螺旋光波導在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖3的紙張相垂直的方向)上具有中心軸線。終接器3的外端部3A和光波導7的端部7A通過引入光波導30彼此相連。引入光波導30與光波導7的端部7A之間的連接部分形成為具有小曲率，更優選地是，具有小于終接器3的彎折部分的曲率以便防止將要描述的背散射。此外，引入光波導30整體優選地具有比終接器3的彎折部分小的曲率。

終接器3的四邊形螺旋光波導包括交替地設置在內端部3B的方向上的直部分31以及作為彎曲光波導的彎折部分32。輸入到終接器3的光逐漸衰減，因為每當它通過彎折部分32時發生彎折損耗。因而終接器3能夠像終接器1一樣終接輸入光。

雖然在本實施例中已經描述了四邊形螺旋形狀，但是四邊形的形狀可以是正方形或矩形。此外，四邊形的角度可以不是直角。此外，形狀不限于四邊形并且可以是三角形或者具有五個或更多角的期望的多邊形形狀。

根據上述配置，與第一實施例類似，可以提供能夠抑制光波導端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。此外，在該配置中，光波導7的端部7A和終接器3的外端部3A通過具有小曲率的引入光波導30以低損耗彼此連接，因此當光從光波導7入射在終接器3上時可以抑制背散射，從而減少返回到光波導7中的光。

第四實施例

將描述根據第四實施例的具有低反射結構的光設備400。圖4是根據第四實施例的光設備400的主要部分的頂視圖。光設備400包括終接器4以代替設置在光設備100中的終接器1并且進一步包括引入光波導40。

終接器4的外端部4A和光波導7的端部7A經由作為彎曲光波導的引入光波導40彼此相連。引入光波導40與光波導7的端部7A之間的連接部分形成為具有小曲率，更優選地是，具有小于終接器4的彎曲部分的曲率以便防止隨后將要描述的背散射。此外，引入光波導40整體優選地具有比終接器4的彎曲部分小的曲率。

終接器4包括交替重復的彎曲部分41和彎曲部分42。作為彎曲光波導的彎曲部分41在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖4的紙張相垂直的方向)上具有中心軸線并且使輸入光的路徑在逆時針方向上彎折。作為彎曲光波導的彎曲部分42在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖4的紙張相垂直的方向)上具有中心軸線并且使輸入光的路徑在順時針方向上彎折。

輸入到終接器4的光隨著光朝向內端部4B傳播而逐漸衰減，因為每當它通過彎曲部分41和彎曲部分42時都發生彎折損耗。因而，終接器4能夠像終接器1一樣終接輸入光。

雖然彎曲部分41和彎曲部分42在圖4中是具有半圓弧形的光波導，但是彎曲部分41和彎曲部分42可以是具有主弧形或次弧形的光波導。此外，彎曲部分41和彎曲部分42不必是交替地重復并且可以存在彎曲部分41或彎曲部分42變得連續的部分。此外，彎曲部分不是必須具有相同的曲率并且可以具有不同曲率。

根據上述配置，與第一實施例類似，可以提供一種能夠抑制光波導端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。此外，在該配置中，光波導7的端部7A以及終接器4通過引入光波導40以低損耗彼此相連。其結果是，可以抑制當光從光波導7入射在接收器4上時的背散射并且從而減少返回到光波導7中的光。

第五實施例

將描述根據第五實施例的具有低反射結構的光設備500。圖5是根據第五實施例的光設備500的主要部分的頂視圖。光設備500包括終接器5以代替設置在光設備400中的終接器4。

終接器5包括彎折部分51、直部分52以及彎折部分53，作為彎曲光波導的彎折部分51在與光波導7的波導方向相垂直的方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖5的紙張相垂直的方向)上具有中心軸線并且使輸入光的路徑在逆時針方向上彎折。作為彎曲光波導的彎折部分53在與光波導7的波導方向相垂直方向上以及與基板6的主表面相垂直的方向(即與圖5的紙張相垂直的方向)上具有中心軸線并且使輸入光的路徑在順時針方向上彎折。彎折部分51和彎折部分53按照直部分52設置在它們之間而使它們交替重復的方式設置。

終接器5的外端部5A和光波導7的端部7A通過引入光波導40彼此相連。引入光波導40與光波導7的端部7A之間的連接部分形成為具有小曲率，更優選地是，具有小于終接器5的彎折部分的曲率以便防止隨后將要描述的背散射。此外，引入光波導40整體優選地具有比終接器4的彎折部分小的曲率。

輸入到終接器5的光隨著光朝向內端部5B傳播而逐漸衰減，因為每當它通過彎折部分51和彎折部分53時都發生彎折損耗。因而，終接器5能夠像終接器1一樣終接輸入光。

彎折部分51、直部分52以及彎折部分53不是必須按照該順序重復。例如，可以存在彎折部分51、直部分52以及彎折部分53的每一個變得連續的部分。可以存在彎折部分51和彎折部分53是連續的部分。此外，彎折部分不必具有相同的曲率并且可以具有不同曲率。彎折部分不是必須具有相同彎折角度并且一些彎折部分可以具有不同曲率。

根據上述配置，與第四實施例類似，可以提供一種能夠抑制光波導端部處的反射光而不管光波導的寬度如何的光設備。

第六實施例

將描述根據第六實施例的光功能集成單元600。圖6是示意性地示出了根據第六實施例的光功能集成單元600的配置的頂視圖。在該實施例中，將描述光功能集成單元600形成為波長可調諧激光器的示例。光功能集成單元600包括半導體光放大器8、光子設備9以及安裝板10。

在其光波導彼此對準的條件下將半導體光放大器8和光子設備9安裝在安裝板10上。在這種情況下，以亞微米(等于或小于1μm)的間隙安裝半導體光放大器8和光子設備9。應該注意的是為了簡化附圖，在圖6中在半導體光放大器8與光子設備9之間插入可見間隙。這同樣適用于下面的附圖。

半導體光放大器8是輸出光的有源光設備，例如半導體激光二極管的示例。半導體光放大器8包括形成于半導體基板上的有源層并且有源層被包層掩蔽。在有源層的端面84的一側的端部處形成了非反射涂層85。非反射涂層85被形成為相對于空氣的非反射涂層或者折射率匹配凝膠。雖然在包層上形成了諸如接觸層、電極等的其它元件，但是在本實施例中不對它們進行描述。

圖7是示意性地示出了光子設備9的配置的頂視圖。光子設備9是通過使用硅(Si)所配置的無源光設備的示例并且在本實施例中是包括波長調諧功能的外部諧振器。光子設備9可通過例如CMOS(互補金屬氧化物半導體)處理等的Si處理制成。

光子設備9包括兩個環形諧振器91和92、環反射鏡93、電極94和95、硅波導96A至96C、非反射涂層98以及終接器T1至T5，上述元件被形成于基板90之上。應該注意的是還將環形諧振器91和92分別稱為第一環形諧振器和第二環形諧振器。還將非反射涂層98稱為第二非反射膜。還將電極94和95分別稱為第一電極和第二電極。基板90被配置為例如硅基板或SOI(絕緣體上硅)基板。

硅波導96A至96C由窄線波導或肋形波導配置而成。硅波導96A使端面97與環形諧振器91光連接。硅波導96B使環形諧振器91與環形諧振器92光連接。硅波導96C使環形諧振器92與環反射鏡93光連接。在硅波導96A的端面97的一側的端部形成了非反射涂層98。非反射涂層98形成為相對于空氣的非反射涂層。

電極94形成在環形諧振器91的一部分上。電極95形成在環形諧振器92的一部分上。此外，環形諧振器91和環形諧振器92的直徑稍有不同。

與根據第一實施例的終接器1相似，終接器T1至T5是由圓形且同心的螺旋光波導形成的終接器。終接器T1與硅波導96A的開路端相連。終接器T2與靠近環形諧振器91的一側上的硅波導96B的開路端相連。終接器T3與靠近環形諧振器92的一側上的硅波導96B的開路端相連。終接器T4與靠近環形諧振器92的一側上的硅波導96C的開路端相連。終接器T5與靠近環反射鏡93的一側上的硅波導96C的開路端相連。如上所述，硅波導96A至96C的開路端通過終接器T1至T5中的任何一個的連接而終接。

環形諧振器91和92、環反射鏡93以及硅波導96A至96C被包層掩蔽。應該注意的是省略包層以解釋圖7中的光子設備9的結構。

從半導體光放電器8的有源層的端面84的一側輸出的光穿過非反射涂層98并入射在硅波導96A上。入射光經由環形諧振器91、硅波導96B、環形諧振器92以及硅波導96C被環反射鏡93反射。如上所述，環形諧振器91和環形諧振器92的直徑稍有不同。因此，環形諧振器91的峰值和環形諧振器92的峰值一致的波長在寬度可調諧范圍中只有一個。因而，在環反射鏡93與半導體光放大器8的端面84之間的環形諧振器所選的波長上發生諧振，并且光功能集成單元600執行激光振蕩。輸出作為激光601的激光。

可通過向電極94施加電壓來改變環形諧振器91的光學距離以改變環形諧振器91的有效折射率。可通過向電極95施加電壓來改變環形諧振器92的光學距離以改變環形諧振器92的有效折射率。因此，可通過向電極94和29施加電壓來改變光功能集成單元600的振蕩波長。也就是說，光功能集成單元600可用作波長可調諧激光器。

此外，硅波導96A至96C的開路端通過終接器T1至T5中的一個的連接而被終接。因此，從硅波導的開路端發出的光在硅波導中反射之后不返回，并且該光由于終接器T1至T5中的彎折損耗而在它被散射之后衰減。因此可以實現無反射終接并且提高波長可調諧激光的波長精度。

其它實施例

本發明不限于上述示例性實施例，并且可在不脫離本發明的范圍的情況下進行適當地修改。例如，上面描述了硅用作光波導的材料的情況。然而，不用說，這僅僅是一個示例并且光可以通過其傳播的另一半導體材料或SiO2可以例如用于獲得具有類似功能的終接器和光設備。

雖然根據第一實施例的終接器1已用作第六實施例中的終端T1到T5，但是這僅僅是一個示例。終接器2至5中的一個可以用作終接器T1至T5。此外，終接器T1至T5可以不是同一終接器，并且可以對終接器1至5彼此組合。

在上述實施例中螺旋光波導的渦旋的方向以及匝數僅僅是示例，并且渦旋的方向可以是任何期望的方向并且匝數可以是任何期望的數目。根據上述實施例的終接器中的彎曲部分的數目、彎折部分的數目以及直部分的數目可以是任何期望的數目。

上面已參考示例性實施例對本發明進行了描述，但是本發明并不局限于上述示例性實施例。在本發明的范圍之內可按照本領域技術人員可理解的各種方式對本發明的配置和細節做出修改。

本申請基于并要求2014年8月27日提交的日本專利申請No.2004-172733的優先權，其公開內容通過引用整體并入本文。

附圖標記列表

1-5 終接器

1A，2A，3A，4A，5A 外端部

1B，2B，3B，4B，5B 內端部

6 基板

7 光波導

7A 端部

8 半導體光放大器

9 光子設備

10 安裝板

30，40 引入光波導

31，52 直部分

32，51 彎折部分

41，42 彎曲部分

84 端面

85 非反射涂層

90 基板

91，92 環形諧振器

93 環反射鏡

94 電極

96A-96C 硅波導

97 端面

98 非反射涂層

100，200，300，400，500 光設備

600 光功能集成單元

601 激光

T1-T5 終接器