WO2006100905A1 - 偏波モード変換器 - Google Patents

Abstract

　本発明は、２次元フォトニック結晶の内部に設け、又は２次元フォトニック結晶にスムーズに接続することができる偏波モード変換器を提供する。スラブ状の本体内に該本体とは屈折率が異なる異屈折率領域（例えば空孔２２）を多数、格子状に配置して成る２次元フォトニック結晶に、異屈折率領域の欠陥を線状に形成して成る導波路であって、断面形状が、上下方向と左右方向にそれぞれ非対称である偏光変換導波路２３を設ける。偏光変換導波路２３は例えば本体の面に対して斜め方向に延びる空孔２２１、２２２を導波路の側部に設けることにより形成することができる。偏光変換導波路２３内を伝播するTE偏波は、この導波路の断面形状の非対称性により、その一部がTM偏波に変換される。この偏波モード変換器は２次元フォトニック結晶から成るため、２次元フォトニック結晶の内部に設けることができ、又は２次元フォトニック結晶にスムーズに接続することができる。

Description

明 細 書

偏波モード変換器

技術分野

[0001] 本発明は、 TE偏波と TM偏波の間で偏光を変換する偏波モード変換器に関し、特 に 2次元フォトニック結晶を用いた偏波モード変 に関する。この偏波モード変換 器は 2次元フォトニック結晶を用いた光合分波器等における偏光の制御に好適に用 いることがでさる。

背景技術

[0002] 光通信は今後のブロードバンド通信の中心的役割を担う通信方式であることから、 その普及のために、光通信システムに使用される光部品類に対して更なる高性能化 、小型化、低価格ィ匕が求められている。このような要求を満たす次世代光通信部品 の有力候補のひとつに、フォトニック結晶を利用した光通信用デバイスがある。これは 既に一部で実用段階に入っており、偏波分散補償用フォトニック結晶ファイバーなど が実用に供されている。現在では更に、波長分割多重通信 (Wavelength Division Mu Itiplexing; WDM)に使用される光分合波器等の開発が実用化に向けて進められて!/、 る。

[0003] フォトニック結晶は、誘電体に周期構造を形成したものである。この周期構造は一 般に、誘電体本体とは屈折率が異なる領域 (異屈折率領域)を誘電体本体内に周期 的に配置することにより形成される。その周期構造により、結晶中に光のエネルギー に関するバンド構造が形成され、光の伝播が不可能となるエネルギー領域が形成さ れる。このようなエネルギー領域は「フォトニックバンドギャップ」（Photonic Band Gap; PBG)と呼ばれる。

[0004] このフォトニック結晶中に適切な欠陥を設けることにより、 PBG中にエネルギー準位

(欠陥準位)が形成され、その欠陥準位に対応する周波数 (波長）の光のみがその欠 陥の近傍に存在できるようになる。点状に形成された欠陥はその周波数の光の光共 振器として使用することができ、線状に形成された欠陥は導波路として使用すること ができる。 [0005] 上記技術の一例として、特許文献 1には、本体 (スラブ）に異屈折率領域を周期的 に配置し、その周期的配置に欠陥を線状に設けることにより導波路を形成するととも に、その導波路に隣接して点状欠陥を設けることにより共振器を形成した 2次元フォト ニック結晶が記載されている。この 2次元フォトニック結晶は、導波路内を伝播する様 々な周波数の光のうち共振器の共振周波数に一致する周波数の光を外部へ取り出 す分波器として機能すると共に、外部力 導波路に導入する合波器としても機能する

[0006] 特許文献 1に記載のものを含め、多くの 2次元フォトニック結晶では、電場が本体に 平行に振動する TE偏波又は磁場が本体に平行に振動する TM偏波のいずれか一方 の偏波に対して PBGが大きく形成されるように設計される。この場合、他方の偏波に 対しては PBGが形成されないことや、形成されたとしても当該他方の偏波に対しては 必ずしも最適な条件にはならないことがある。

[0007] 例えば、 TE偏波に対して PBG (TE-PBG)が形成され、 TE-PBG内に点状欠陥（共 振器）による欠陥準位 (共振周波数)が形成されるようにフォトニック結晶を設計した 場合、その TE-PBGの周波数領域には TM偏波に対する PBG (TM- PBG)が形成され ないことがある。この場合、その共振周波数を有する TM偏波の光はこの共振器では 共振しない。そのため、この共振器の近傍に設けた導波路を通過する光のうち、その 共振周波数の光を分波しょうとしても、 TE偏波はほぼ完全に取り出すことができるも のの、 TM偏波は取り出すことができず、分波効率が悪い。合波の場合も同様である。

[0008] 特許文献 1 :特開 2001- 272555号公報（[0023]〜[0027]、 [0032]、図 1、図 5〜6)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 共振器におけるこのような TM偏波の損失を抑え、分波効率を上げるために、予め、 偏波フィルタを用いて導波路を通過する光力 TM偏波を除去しておくことが考えら れる力 これは損失を 2次元フォトニック結晶内から偏波フィルタに移動させたに過ぎ ない。

[0010] そこで、偏波モード変換器を用いて TM偏波を予め TE偏波に変換しておくことが考 えられるが、 2次元フォトニック結晶とは別体の偏波モード変 を用いると、その偏 波モード変^^と 2次元フォトニック結晶を接続する必要が生じ、その接続箇所にお いて損失が生じる可能性がある。そのため、偏波モード変 は 2次元フォトニック結 晶内部に構成する力、又は 2次元フォトニック結晶にスムーズに (すなわち、目的とす る電磁波の損失を殆ど生じることなく）接続するのに適した構成であることが望ましい

[0011] 本発明が解決しょうとする課題は、 2次元フォトニック結晶の内部に設け、又は 2次 元フォトニック結晶にスムーズに接続することができる偏波モード変 ^^を提供するこ とである。

課題を解決するための手段

[0012] 上記課題を解決するために成された本発明に係る偏波モード変換器は、

a)スラブ状の本体に該本体とは屈折率が異なる異屈折率領域を多数、格子状に配 置して成る 2次元フォトニック結晶と、

b)上記異屈折率領域の欠陥を線状に形成して成る導波路であって、断面形状が、 上下方向と左右方向にそれぞれ非対称である偏光変換導波路と、

を備えることを特徴とする。

ここで、導波路の「断面」は、導波路の長手方向に垂直な面を指す。また、「上下方 向」は本体に垂直な方向、「左右方向」は導波路の幅方向を指す。なお、これらは方 向を特定するために便宜上用いるものであり、本発明の偏波モード変換器は任意の 向きに配置して使用することができる。

[0013] 上記偏波モード変換器にお!、て、断面形状の異なる複数の偏光変換導波路を接 続してちょい。

[0014] 上記断面形状は、例えば以下のようにして非対称にすることができる。

(1)本体の面に対して斜め方向に延びる異屈折率領域を導波路の側部に設ける。

(2)導波路内の本体の一部を他の領域と異なる厚さとする。

(3)導波路の側部の一方に上下非対称の形状を有する異屈折率領域を設ける。 また、これらの複数を組み合わせてもよい。

[0015] 上記偏波モード変換器を用いて、 TE偏波と TM偏波のうちの一方のみを利用する 偏波モード変換光合分波器を形成することができる。本発明に係る偏波モード変換 光合分波器の第 1の態様のものは、

a)所定の周波数の光を導波させる導波路と、該導波路の近傍に設けられ、該周波 数及び所定の偏波の光に共振する共振器とを有する第 1及び第 2の 2次元フォトニッ ク結晶光合分波器と、

b)両 2次元フォトニック結晶光合分波器の間に設けられた、該周波数の偏波を変換 する請求項 1〜5のいずれかに記載の偏波モード変換器と、

を備えることを特徴とする。

[0016] 本発明に係る偏波モード変換光合分波器の第 2の態様のものは、

a)所定の周波数の光を導波させる導波路と、該導波路の近傍に設けられ、該周波 数及び所定の偏波の光に共振する共振器とを有する 2次元フォトニック結晶光合分 波器と、

b)該周波数の偏波を反射する反射部と、

c)前記 2次元フォトニック結晶光合分波器と反射部の間に設けられた、該周波数の 偏波を変換する請求項 1〜5のいずれかに記載の偏波モード変換器と、

を備えることを特徴とする。

[0017] 第 1の態様の偏波モード変換光合分波器において、第 1の 2次元フォトニック結晶 光合分波器と偏波モード変^^の間、及び第 2の 2次元フォトニック結晶光合分波器 の偏波モード変換器とは反対の側にそれぞれ、前記所定周波数及び前記偏波の光 を反射する 2次元フォトニック結晶反射器を設けることができる。

[0018] 本発明に係る多段偏波モード変換光合分波器は、上記第 1の態様の偏波モード変 換光合分波器に更に、第 1の 2次元フォトニック結晶光合分波器と偏波モード変 の間に前記所定周波数及び前記偏波の光を反射する 2次元フォトニック結晶反射器 を設けた偏波モード変換光合分波器を複数個、直列に接続したものであって、各偏 波モード変換光合分波器にぉ ヽて、

2次元フォトニック結晶反射器よりも上流側にある全ての導波路力 該 2次元フォト二 ック結晶反射器に隣接する第 1フォトニック結晶光合分波器の共振器に共振する周 波数及び偏波の光を通過させるように形成されており、

第 1フォトニック結晶光合分波器の導波路が、上流側に隣接する第 2フォトニック結 晶光合分波器の共振器に共振する周波数及び偏波の光を反射するように形成され ている、

ことを特徴する。

発明の実施の形態及び効果

[0019] 本発明の偏波モード変 は、スラブ状の本体に、その本体とは屈折率が異なる 異屈折率領域を多数、格子状に配置した従来と同様の 2次元フォトニック結晶内に 形成する。この 2次元フォトニック結晶に、異屈折率領域の欠陥を線状に設けることに より導波路を形成する。この導波路の断面形状を、上下'左右ともに非対称となるよう にする。

[0020] このような導波路の一方の端力 TE偏波の光が入射すると、この導波路の断面形 状の非対称性により TM偏波光が励起され、他方の端にお!、て TM偏波として取り出 される。同様に、この導波路の一方の端力 TM偏波の光が入射すると TE偏波が励 起され、他方の端において TE偏波として取り出される。このように、上記構成を有する 導波路は、 TE偏波 ·ΤΜ偏波の少なくとも一部を他方の偏波に変換することができる。 従って、この導波路は偏光変換導波路となる。

[0021] 導波路の断面形状は、例えば以下のようにして上下，左右非対称にすることができ る。

第 1の例は、異屈折率領域が本体の面に対して垂直に形成されて!、る 2次元フォト ニック結晶において、導波路の側部に、本体の面に対して斜め方向に延びる異屈折 率領域 (斜行異屈折率領域)を設けるものである。斜行異屈折率領域は導波路の一 方の側部にのみ設けてもよいし、両側部に左右非対称になるように設けてもよい。 第 2の例は、導波路内の本体の一部を他の領域と異なる厚さとするものである。この ような導波路は、例えば、導波路の幅方向の中心力も外れた位置にその導波路に平 行に溝を形成したり、その位置にその導波路に平行に部材を付加することにより形成 することができる。

第 3の例は、導波路の一方の側部に上下非対称の異屈折率領域を設けるものであ る。導波路の断面形状は、上下方向にはこの異屈折率領域の非対称形状により、左 右方向にはこの異屈折率領域を導波路の一方の側部にのみに設けることにより、そ れぞれ非対称となる。上下非対称の形状を有する異屈折率領域には、例えばその内 部に段差が設けられたものや、上下方向に連続的に大きさが変化するものを用いる ことができる。

[0022] 導波路を伝播する光は線状欠陥から幅方向にある程度拡がって伝播するため、上 下'左右非対称の導波路は、線状欠陥の部分やその線状欠陥に隣接する異屈折率 領域に限らず、その光の拡がる範囲内の本体ゃ異屈折率領域の形態を調整すること により形成することもできる。例えば、異屈折率領域を三角格子状に配置した場合に は、線状欠陥から異屈折率領域の 3列分程度、幅方向に離れた領域の形態を調整 することにより、上下 ·左右非対称の導波路を形成することができる。

[0023] 断面形状の異なる偏光変換導波路を複数接続して、一つの偏光変換導波路として もよい。本願ではこのような偏光変換導波路を「多段偏光変換導波路」という。多段偏 光変換導波路は、各段の断面形状及びそれらの接続を適切に選択することにより、 後述のように高 、偏光変換効率を得ることができる。

[0024] 本発明の偏波モード変 は、 2次元フォトニック結晶から成る光機能素子の一部 としてその 2次元フォトニック結晶内に組み込むことができる。ここでは、上記第 1及び 第 2の態様の偏波モード変換光合分波器を例に説明する。

第 1の態様の偏波モード変換光合分波器は、 2次元フォトニック結晶から成る 2個の 合分波器 (第 1光合分波器及び第 2光合分波器)の間に上記偏波モード変換器を設 けたものである。両合分波器は共に所定の周波数の光を導波させる導波路と、その 近傍にこの所定周波数を有する所定の偏波の光に共振する共振器を有する。多くの 2次元フォトニック結晶では、 TE偏波又は TM偏波の 、ずれか一方に対してのみフォ トニックバンドギャップが形成されるため、共振器も TE偏波又は TM偏波の 、ずれか 一方の光のみに共振する。

第 1光合分波器の導波路、第 2光合分波器の導波路及び偏波モード変換器は、そ れらの導波路及び偏光変換導波路が互!、に連続するように接続する。

[0025] ここでは説明の都合上、第 1光合分波器と偏波モード変^^、偏波モード変 と 第 2光合分波器を接続すると記載した力 実際にはこれらは 1個の 2次元フォトニック 結晶に一体のものとして形成することができる。 [0026] 第 1の態様の偏波モード変換光合分波器の動作を説明する。ここでは TE偏波に共 振する共振器を第 1光合分波器及び第 2光分合波器に設けた場合、即ち TE偏波の 光を分波する場合を例に説明する。第 1光合分波器の導波路に、多数の周波数が 重畳した光を導入する。この重畳光のうち、第 1光合分波器の共振器に共振する周 波数の TE偏波が導波路から共振器に取り出される。この時、この共振周波数を有す る TM偏波は共振器には取り出されずに通過する。第 1光合分波器の共振器を通過 した光は偏波モード変換器の偏光変換導波路に導入される。ここで、少なくとも前記 共振周波数の TM偏波の一部が TE偏波に変換される。この共振周波数の TE偏波に 変換された光を含む重畳光は第 2光分合波器の導波路に導入される。そのうち、 TE 偏波に変換された前記共振周波数の光は第 2光分合波器の共振器に取り出される。 こうして、第 1光合分波器及び第 2光分合波器カゝらそれぞれ前記共振周波数の TE偏 波が取り出される。

この偏波モード変換光合分波器では、第 1光合分波器の共振器力 取り出すことが できない前記共振周波数の光の一部を、偏波モード変換器で偏光変換することによ り第 2光合分波器の共振器力 取り出すことができるようになるため、偏波モード変換 器のない光合分波器よりも分波効率が向上する。

なお、 TM偏波に共振する共振器を第 1光合分波器及び第 2光分合波器に設けた 場合、即ち TM偏波の光を分波する場合の動作も同様である。

[0027] 第 2の態様の偏波モード変換光合分波器は、第 1の態様の偏波モード変換光合分 波器において、第 2光合分波器の代わりに、第 1光合分波器の共振器の共振周波数 の光を反射する反射部を設けたものである。反射部には金属ミラーなどの通常の鏡 を用いることができる。なお、第 2の態様の偏波モード変換光合分波器では、 2次元 フォト ック結晶光合分波器は 1個のみであるが、便宜上これを「第 1光合分波器」と 呼ぶ。

[0028] 第 2の態様の偏波モード変換光合分波器の動作を、 TE偏波の光を分波する場合 を例に説明する。第 1光合分波器の導波路に多数の周波数が重畳した光を導入す ると、この重畳光のうち、第 1光合分波器の共振器に共振する周波数の TE偏波が導 波路力 共振器に取り出される。第 1光合分波器の共振器を通過した光は偏波モー ド変換器の偏光変換導波路に導入され、反射部で反射された後、再び偏光変換導 波路を通って第 1光合分波器の導波路に戻る。この間に、 TM偏波の一部は TE偏波 に変換される。 TE偏波に変換された前記共振周波数の光は導波路から第 1光合分 波器の共振器に取り出される。

このように、第 1光合分波器に導入された前記共振周波数の TE偏波のみならず、 同じく第 1光合分波器に導入された前記共振周波数の TM偏波の一部も偏波モード 変 により TE偏波に変換されたうえで第 1光合分波器の共振器力も取り出される ため、偏波モード変翻を設けない光合分波器よりも分波効率が向上する。また、こ の偏波モード変換光合分波器では、第 1の態様のものとは異なり、 1つの周波数及び 偏波に対して共振器を 1個設ければ足りる。

第 1の態様の偏波モード変換光合分波器において、第 1光合分波器と偏波モード 変換器の間に、第 1光合分波器の共振器に共振する周波数及び偏波の光を反射す る第 1の 2次元フォトニック結晶反射器を設けてもよい。このとき、この共振周波数を有 する他方の偏波の光は第 1の 2次元フォトニック結晶反射器を通過できるようにする。 また、第 2光合分波器の偏波モード変換器とは反対の側に、第 2光合分波器の共振 器に共振する周波数及び偏波の光を反射する第 2の 2次元フォトニック結晶反射器 を設けてもよい。

このような 2次元フォトニック結晶反射器には、例えば、第 1及び第 2の光合分波器と は異なる所定の周期で異屈折率領域を配置し、導波路を形成したものがある。異屈 折率領域の周期が異なる 2次元フォトニック結晶同士では導波路を通過することがで きる光の周波数帯域も異なる。このことを利用して、前記共振周波数が、第 1及び第 2 の光合分波器の導波路通過周波数帯域には含まれ、第 1及び第 2の 2次元フォト- ック結晶反射器の導波路通過周波数帯域に含まれな!/、ように異屈折率領域の周期 を定める。なお、このような 2次元フォトニック結晶は、特開 2004-233941号公報に開 示されている。これにより、第 1光合分波器の導波路を伝播する前記共振周波数及 び前記偏波の光は、第 1の 2次元フォトニック結晶反射器の導波路を伝播することが できず、第 1光合分波器とこの反射器の境界で反射される。なお、他方の偏波は、 2 次元フォトニック結晶反射器の導波路を通過して、その一部は偏波モード変換器に おいて前記偏波の光に変換される。この変換光は、第 2光合分波器の導波路を伝播 する前記共振周波数の光は第 2光合分波器と第 2の 2次元フォトニック結晶反射器の 境界で反射される。

第 1光合分波器及び第 2光合分波器のそれぞれにおいて、共振器に捕獲されずに その共振器を通過した前記共振周波数及び前記偏波の光は 2次元フォトニック結晶 反射器により反射され、その共振器に導入される。これにより、この偏波モード変換光 合分波器は分波効率を更に高くすることができる。

[0030] 第 1光合分波器と偏波モード変^^の間に 2次元フォトニック結晶反射器を設けた 偏波モード変換光合分波器を複数個、直列に接続することもできる。なお、後述の理 由により、第 2光合分波器の偏波モード変^^とは反対の側には 2次元フォトニック 結晶反射器を設ける必要はな 、。各偏波モード変換光合分波器の導波路は以下の 条件を満たすように形成する。

まず、各 2次元フォトニック結晶反射器よりも上流側にある全ての導波路 (他の偏波 モード変換光合分波器内の導波路を含む）は、その 2次元フォトニック結晶反射器に 隣接する第 1合分波器の共振器に共振する周波数及び偏波の光を通過させるように 形成する。ここで、導波路には分波の場合において多数の周波数が重畳した光が各 偏波モード変換光合分波器の第 1合分波器側から第 2合分波器側へ流れることから 、その 2次元フォトニック結晶反射器に隣接する第 1合分波器の側を「上流側」と呼ぶ また、各偏波モード変換光合分波器において、第 1合分波器の導波路は、上流側 に隣接する第 2合分波器の共振器に共振する周波数及び偏波の光を反射するよう に形成する。従って、この第 1合分波器は 2次元フォトニック結晶反射器の役割を併 せ持っため、第 2合分波器の下流側には別途 2次元フォトニック結晶反射器を設ける 必要がない。なお、この隣接第 2合分波器は、この第 1合分波器が属する偏波モード 変換光合分波器ではなぐその上流側に隣接する偏波モード変換光合分波器に設 けたものである。

[0031] このように形成された多段偏波モード変換光合分波器の動作を、 TE偏波の光を分 波する場合を例に説明する。なお、 TM偏波の光を分波する場合の動作も同様である まず、最初の偏波モード変換光合分波器における動作を説明する。第 1光合分波 器の導波路に、多数の周波数が重畳した光を導入する。第 1光合分波器の共振器 は、その共振周波数の TE偏波を捕獲して分波する。但し、この共振周波数の TE偏 波の一部は共振器には捕獲されずに導波路を通過する。 2次元フォトニック結晶反 射器はこの通過光を反射し、第 1光合分波器の共振器はこの反射光を捕獲して分波 する。それ以外の周波数の TE偏波、及びこの共振周波数を含む TM偏波は第 1光合 分波器及び 2次元フォトニック結晶反射器の導波路を通過する。

次に、偏波モード変換器は重畳光の一部を TM偏波力も TE偏波に変換する。第 2 光合分波器の共振器は、 TE偏波に変換されたこの共振周波数の光を捕獲して分波 する。但し、この共振周波数の TE偏波の一部は共振器には捕獲されずに通過する。 下流側に隣接する偏波モード変換光合分波器の第 1光合分波器はこの通過光を反 射し、前記第 2光合分波器の共振器はこの反射光を捕獲して分波する。

2番目以降の偏波モード変換光合分波器では、それぞれ 1つ前の偏波モード変換 光合分波器を通過した、第 1及び第 2光合分波器の共振器の共振周波数を有する T E偏波を、最初の偏波モード変換光合分波器と同様に分波する。

[0032] このように、本発明の多段偏波モード変換光合分波器では、共振器に捕獲されず に通過した光は 2次元フォトニック結晶反射器又は下流側に隣接する偏波モード変 換光合分波器の第 1光合分波器により反射されて共振器に捕獲されるため、分波効 率を更に高めることができる。

[0033] (発明の効果）

本発明により、 TE偏波を TM偏波に、 TM偏波を TE偏波に、それぞれ変換すること ができる偏波モード変^^が得られる。この偏波モード変 は 2次元フォトニック結 晶を母体とするものであるため、 2次元フォトニック結晶から成る光機能素子の内部に 組み込むことができ、あるいは、そのような素子にスムーズに接続することができる。 図面の簡単な説明

[0034] [図 1]本発明の偏波モード変換器の一実施例の平面図及び断面図。

[図 2]多段偏光変換導波路を有する偏波モード変換器の第 1実施例を示す平面図及 び断面図。

[図 3]図 2の偏波モード変換器の透過率及び変換効率の計算結果を示すグラフ。 圆 4]複数の偏波モード変翻について最大透過率及び最大変換効率を計算した 結果を示す表。

[図 5]多段偏光変換導波路を有する 2次元フォトニック結晶の顕微鏡写真。

[図 6]1段のみの偏光変換導波路を有する 2次元フォトニック結晶（結晶 1)及び多段 偏光変換導波路を有する 2次元フォトニック結晶（結晶 2)の偏光変換効率の測定結 果を示すグラフ。

[図 7]結晶 1及び結晶 2の偏光変換効率の計算結果を示すグラフ。

[図 8]多段偏光変換導波路を有する偏波モード変換器の第 2実施例を示す平面図及 び断面図。

[図 9]多段偏光変換導波路を有する偏波モード変換器の第 3実施例を示す平面図及 び断面図。

[図 10]本発明の偏波モード変換光合分波器の第 1実施例の平面図。

[図 11]本発明の偏波モード変換光合分波器の第 2実施例の平面図。

[図 12]2次元フォトニック結晶反射器を設けた偏波モード変換光合分波器の実施例 の平面図。

[図 13]本発明の多段偏波モード変換光合分波器の一実施例を示す模式図。

符号の説明

11、 21、 31、 41· ··本体

12、 12a, 22、 32、 42、 421、 57· ··空孔

121、 122、 221、 222· ··斜空孔

12g…空孔の重心

13、 23、 33、 43、 76、 82· ··導波路

131、 241〜244、 351〜356、 431、 54· ··偏光変換導波路

24、 35、 78· ··多段偏光変換導波路

341、 342· "溝

51、 61、 71…第 1光合分波器 52、 72…第 2光合分波器

53、 63· · ·多段偏波モード変換器

55、 65· · ·光合分波器の導波路

56、 66、 771、 772· · ·共振器

67…反射ミラー

73…偏波モード変換器

74· "2次元フォトニック結晶反射器

791、 792…導波路通過周波数帯域

793…周波数帯域

811、 812、……偏波モード変換光合分波器

831、 832,……共振器

881、 882、……導波路通過周波数帯域

実施例

[0036] 本発明の偏波モード変翻の実施例を図 1〜図 9を用いて説明する。

図 1は本発明の偏波モード変換器の一実施例の (a)平面図及び (b)平面図中の A-A 'における断面図である。スラブ状の本体 11に、本体 11に垂直な方向に延びる円柱 状の空孔 12を三角格子状に配置する。本実施例では、空孔 12の周期を a、空孔 12 の半径を 0.29a、本体 11の厚さを 0.6aとする。この三角格子の格子点のうちの 1列に 空孔 12を設けない (空孔 12を欠損させる）ことにより、導波路 13を形成する。更に、 導波路 13の両側部 (右側部及び左側部）にある空孔を 5個ずつ、本体 11に対して 45 ° だけ導波路 13の幅方向に傾斜させた斜円柱状とする (斜空孔 121)。ここで、右側 部の斜空孔 121と左側部の斜空孔 121の傾斜方向を平行とする。また、両側とも、斜 空孔 121の位置は、その斜円柱の重心 12gが三角格子の格子点上に配置されるよう に定める。導波路 13のうち、両側を斜空孔 121で挟まれた部分が偏光変換導波路 1 31となる。

[0037] 図 1において、偏光変換導波路 131以外の部分の導波路 13の断面形状は、空孔 1 2が本体 11に対して垂直であるため、左右方向、上下方向共に中心線に対して線対 称である。それに対して、偏光変換導波路 131の断面形状は、両側部の斜空孔 121 が本体 11に対して斜めとなっており、且つその方向が右側部と左側部で平行となつ ているため、左右方向及び上下方向に対称性がない。このような断面形状とすること により、偏光変換導波路 131の一方の端力 TE偏波の光が入射すると TM偏波光が 励起され、 TM偏波の光が入射すると TE偏波光が励起される。励起された光は偏光 変換導波路 131の他方の端力 取り出される。このように、上記構成を有する導波路 は、 TE偏波 ·ΤΜ偏波の少なくとも一部を他方の偏波に変換することができる。

[0038] この偏波モード変換器は、本体 11に垂直な方向に延びる空孔 12を通常の 2次元 フォトニック結晶の製造に用いられる方法 (例えば特許文献 1に記載の方法)を用い て形成し、斜空孔 121を異方性エッチングの手法を用いて形成することにより、製造 することができる。異方性エッチングは、プラズマエッチングにおいてプラズマ化した ガスを電界により所定の方向に指向させて被処理物に入射させる方法や、収束ィォ ンビームを用 V、る方法等により行うことができる。空孔 12と斜空孔 121の位置合わせ は、通常の半導体製造の分野において従来より用いられている方法により行うことが できる。

[0039] 図 2に、断面形状の異なる複数の偏光変換導波路 (多段偏光変換導波路)を有す る偏波モード変換器の第 1の実施例を示す。（a)は平面図、（b)は平面図中の A-A'及 び B-B'における断面図である。なお、（a)には断面 A-A'を 2箇所に付与しているが、 その 2箇所では両者は同じ断面形状を有する。断面 B-B'についても同様である。 この偏波モード変 ^^は、図 1の偏波モード変^^と同様に形成された本体 21、 空孔 22及び導波路 23を有する。また、図 1に示した斜空孔 121と同様に本体 21に 対して 45° だけ導波路 23の幅方向に傾斜した斜空孔 221を両側部に 10個ずつ設け た偏光変換導波路 241及び 243を有する。また、斜空孔 221とは反対方向に、本体 21に対して 45° だけ傾斜した斜空孔 222を両側部に 10個ずつ設けた偏光変換導波 路 242及び 244を有する。偏光変換導波路 241、 242、 243、 244が順に接続され て 1個の多段偏光変換導波路 24となる。空孔 22の周期及び半径、本体 21の厚さ、 並びに斜空孔 221及び 222の位置の定め方は図 1の偏波モード変換器の場合と同 様である。

[0040] 図 2の偏波モード変換器の導波路の一方の端力 TE偏波の光を導入した場合に っ 、て、 3次元 FDTD法を用いて計算を行った結果を図 3に示す。

図 3(a)は導波路の他方の端から取り出される TE偏波及び TM偏波の強度 (透過率） のグラフ、図 3(b)は取り出された光の中で TM偏波が占める率 (変換効率)及び TE偏 波のまま取り出される率のグラフである。なお、これらのグラフの横軸は、周波数に周 期 aを乗じて光速 cで除した規格ィ匕周波数である。これらの図より、計算した規格化周 波数の範囲（0.266〜0.276)全体に亘つて、 TE偏波の一部を TM偏波に変換すること ができることが確認できる。規格ィ匕周波数が 0.269〜0.274の範囲内では、導入された TE偏波の約 70%が透過でき（図 3(a)の全取り出し強度）、全取り出し強度に占める TM 偏波の割合を示す変換効率は 90%以上となる（図 3(b))。そして、規格ィ匕周波数が 0.2 70のとき、最大強度 75%、最大変換効率 95%が得られる。

なお、同一構造の偏光変換導波路においては、電磁波伝播の相反性原理より、 TE 偏波から TM偏波に変換する効率と TM偏波力 TE偏波に変換する効率は同じであ るため、 TM偏波の光を導入した場合も同様の結果が得られる。

[0041] 次に、導波路の両側部に斜空孔 221を K個 (Kは自然数)ずつ設けた偏光変換導 波路に、同じく導波路の両側部に斜空孔 222を K個ずつ設けた偏光変換導波路を 接続した二段偏光変換導波路を M個 (Mは自然数)接続して形成した多段偏光変換 導波路を有する偏波モード変換器にっ ヽて、最大透過率及び最大変換効率を計算 した結果を図 4に示す。なお、図 2の偏波モード変換器の計算結果は、図中に K=10, Μ=2と記載したものに対応する。 Κ=2, 6, 10, 14であって Μが 2以上のとき（図中に〇 印を付したもの）に、最大透過率及び最大変換効率がそれぞれ 70%以上及び 90%以 上という高い値になる。このことから、高い最大透過率及び最大変換効率を得るため には、 Μを 2以上、 Κを 4η-2 (ηは自然数）とすることが望ましいと考えられる。

[0042] 次に、 Κ=2, M=lの偏光変換導波路（1段のみ）を設けた 2次元フォトニック結晶（結 晶 1)、及び Κ=2, Μ=4の多段偏光変換導波路を設けた 2次元フォトニック結晶（結晶 2 )を作製して実験を行った結果を、図 5〜図 7を用いて説明する。

結晶 1及び結晶 2は次のように作製した。まず、 Si層と SiO層力も成る SOI(Silicon on

2

Insulator)基板の Si層に、 EB (電子ビーム)レジストパターユング法及び ICP (誘導結合 プラズマ)エッチング法により、斜空孔を除く空孔 22を作製した。次に、斜空孔 221及 び 222を、集束イオンビーム (FIB)を、形成しょうとする各斜空孔が延びる方向に向け て Si層の表面に照射することにより作製した。最後に、空孔及び斜空孔を形成した Si 層の領域の下にある SiOをフッ酸エッチングにより除去した。

2

図 5に、結晶 2を上面力 撮影した電子顕微鏡写真を示す。空孔 22、斜空孔 221 及び斜空孔 222はいずれも図 2(b)に示したものと同様である。

[0043] 図 6に、結晶 1及び結晶 2について変換効率を測定した結果を示す。この測定は、 導波路 23の光の入射側及び出射側の結晶の端面を劈開し、入射側集光レンズによ り絞られた TE偏光のレーザビームを入射側の劈開面に入射させ、出射側の劈開面 力 出射した出射光を出射側集光レンズ及び光ファイバを用いて光パワーメータに 導入することにより行った。その際、出射側集光レンズの後段に検光子を挿入して、 出射光の偏光方向を調べた。図 6の縦軸の変換効率は前述のものと同様に、全取り 出し強度に占める TM偏波の割合で表した。併せて、図 7に、結晶 1及び結晶 2につ いて変換効率を計算で求めた結果を示す。結晶 結晶 2共に、図 6の実験値と図 7 の計算値はよく一致している。

[0044] 図 6及び図 7より、結晶 1、結晶 2のいずれにおいても TE偏光力 TM偏光への変換 が実現していることがわかる。また、ほとんどの波長において結晶 1よりも結晶 2の方 が変換効率が高い。このことから、多段偏光変換導波路を用いることにより、変換効 率を高めることができると考えられる。結晶 2では、波長 1520ηπ！〜 1590nmという、 WD M用の波長合分波器に用いるのに十分広 、波長帯域に亘つて、約 80%と 、う高 、変 換効率が達成されている。

[0045] なお、図 2〜図 7には、一の方向の斜空孔 221を設けた偏光変換導波路と、それと 同じ個数の他の方向の斜空孔 222を設けた偏光変換導波路を交互に同数設けた例 を示したが、本発明における多段偏光変換導波路はそれには限定されない。例えば 、多段偏光変換導波路中の、一方向の斜空孔 221を設けた偏光変換導波路と他方 向の斜空孔 222を設けた偏光変換導波路の本数が異なる多段偏光変換導波路でも よい。また、斜空孔の個数が異なる偏光変換導波路同士を接続した多段偏光変換導 波路であってもよい。

[0046] 図 8に、多段偏光変換導波路を有する偏波モード変換器の第 2実施例を示す。 (a) は平面図、（b)は平面図中の A-A'における断面図である。この偏波モード変換器は、 上記各偏波モード変 と同様に形成された本体 31、空孔 32及び導波路 33を有 する。空孔 32の周期及び半径、そして本体 31の厚さは上記各実施例と同様である。 この導波路 33内に、この導波路 33に平行な方向に延び、導波路 33の中心から一方 の側部までの幅を有する溝 341を形成する。溝の深さは 0.1a、長さは 10aである。この 溝により、導波路 33は上下方向、左右方向ともに対称性を失い、溝 341を形成した 範囲が偏光変換導波路 351となる。また、偏光変換導波路 351に接続して、導波路 33の反対の側に、溝 341と同じ形状の溝 342を設けた偏光変換導波路 352を形成 する。これらの偏光変換導波路 351〜356を交互に設けることにより、第 2実施例の 多段偏光変換導波路 35を有する偏波モード変 が形成される。このように形成さ れた第 2実施例の多段偏光変換導波路 35を有する偏波モード変換器の最大透過率 及び最大変換効率を計算した。その結果、最大透過率は 65%、最大変換効率は 40% であった。

[0047] 図 9に、多段偏光変換導波路を有する偏波モード変換器の第 3実施例を示す。 (a) は平面図、（b)は平面図中の A-A'における断面図である。この偏波モード変換器は、 上記各偏波モード変翻と同様に形成された本体 41、空孔 42及び導波路 43を有 する。空孔 42の周期、半径及び本体 41の厚さは上記各実施例と同様である。この導 波路 43の一方の側部にある空孔 421を、本体の上半分においてのみ大きくする。こ こでは、本体の上半分における半径を 0.45a (下半分における半径は他の空孔 42と 同じ 0.29a)とする。このような空孔 421を一方の側部に 10個設けたものを 1つの構成 単位とし、設ける側部を交互に入れ替えた偏光変換導波路 441、 442、 443、 444を 順に接続することにより多段偏光変換導波路 44を形成する。このように形成された第 3実施例の多段偏光変換導波路 44を有する偏波モード変換器の最大透過率及び 最大変換効率を計算した。その結果、最大透過率は 65%、最大変換効率は 20%であ つた o

[0048] 次に、本発明の偏波モード変翻を用いた光合分波器の実施例を図 10及び図 11 を用いて説明する。

図 10に示す第 1実施例の偏波モード変換光合分波器は、導波路 55の近傍に共振 器 56を有する第 1光合分波器 51及び第 2光合分波器 52の間に、偏光変換導波路 5 4を有する第 1実施例の多段偏波モード変換器 53を設けたものである。第 1光合分 波器 51及び第 2光合分波器 52は、円柱状の空孔 57を三角格子状に配置し、空孔 5 7を 1列分欠損させることにより導波路 55を形成し、更に、導波路から空孔 57の列を 3列挟んで空孔 57を直線状に 3個欠損させることにより共振器 56を設けたものである 。第 1光合分波器 51の共振器 56及び第 2光合分波器 52の共振器 56'はいずれも、 所定の周波数 frの TE偏波にのみ共振し、その周波数 frの TM偏波には共振しない。

[0049] このように形成された偏波モード変換光合分波器の動作を説明する。第 1光合分波 器 51の導波路 55に、共振器 56及び 56'の共振周波数 frの光を含む重畳光を導入 する。この重畳光のうち周波数 frの TE偏波は共振器 56に捕獲されて導波路力も取り 出され、周波数 frの TM偏波を含むそれ以外の光は共振器 56を通過して偏光変換導 波路 54に導入される。偏光変換導波路 54において、周波数 frの TM偏波の一部 (第 1実施例の多段偏波モード変換器では最大 75%)が TE偏波に変換される。こうして TE 偏波に変換された周波数 frの光は、第 2光合分波器 52の導波路 55'から共振器 56' により捕獲され、導波路 55'から取り出される。以上により、第 1実施例の偏波モード 変換光合分波器は、共振周波数 frの光を、 TE偏波として導波路 55に導入されたもの のみならず、 TM偏波として導入されたものの一部も含めて導波路力 分波することが でき、分波効率を高めることができる。

[0050] 図 11に、第 2実施例の偏波モード変換光合分波器の平面図を示す。この偏波モー ド変換光合分波器は、導波路 55の近傍に共振器 56を有する第 1光合分波器 61、偏 光変換導波路 64を有する多段偏波モード変換器 63、及び偏光変換導波路 54を伝 播する光を反射する反射ミラー 67をこの順に接続したものである。この偏波モード変 換光合分波器の動作を説明する。第 1光合分波器 61の導波路 65に上記重畳光を 導入する。第 1実施例の光合分波器と同様に、共振周波数 frを有する TE偏波は共振 器 66に捕獲されて導波路力 取り出され、それ以外の光は偏光変換導波路 64に導 入される。偏光変換導波路 64において、周波数 frの TM偏波の一部は TE偏波に変 換され、更に反射ミラー 67により反射されることにより、再び導波路 65に導入される。 そして、 TE偏波に変換された光は共振器 66に捕獲されて導波路 65から取り出され る。以上により、第 2実施例の偏波モード変換光合分波器は、共振周波数 frの光を、 TE偏波として導波路 65に導入されたもののみならず、 TM偏波として導入されたもの の一部も含めて 1つの共振器 66から取り出すことができる。

[0051] 図 12(a)に、 2次元フォトニック結晶反射器を設けた偏波モード変換光合分波器の 実施例の平面図を示す。この偏波モード変換光合分波器は、第 1光合分波器 (PC) 7 1、第 1の 2次元フォトニック結晶反射器 (PM) 74、偏波モード変換器 (MC) 73、第 2 光合分波器 (PC') 72、第 2の 2次元フォトニック結晶反射器 (ΡΜ') 75の順に直列に 接続したものである。第 1光合分波器 71及び第 2光合分波器 72はそれぞれ、導波路 76の近傍に共振器 771及び 772を有し、偏波モード変翻73は導波路 76に接続 される多段偏光変換導波路 78を有する。これらの第 1光合分波器 71、第 2光合分波 器 72及び偏波モード変翻 73には、これまで述べたものを用いることができる。第 1 及び第 2の 2次元フォトニック結晶反射器 74及び 75は、第 1光合分波器 71 (第 2光合 分波器 72も同様)を縮小したような構造を有し、これらの 2次元フォトニック結晶反射 器 74及び 75の空孔の周期 a2は第 1光合分波器 71の空孔の周期 aはりも小さくなる ように形成される。

[0052] この場合、図 12(b)に示すように、 2次元フォトニック結晶反射器 74の導波路を通過 することができる光の周波数帯域 792は、第 1光合分波器 71の導波路通過周波数 帯域 791よりも高周波数側に移動する。そのため、導波路通過周波数帯域 791の一 部 (周波数帯域 793)の周波数の光は、第 1光合分波器 71の導波路は通過すること ができる力 2次元フォトニック結晶反射器 74の導波路を通過することができない。 T E偏波では、導波路に平行に 3個の空孔を欠損させた共振器 771の共振周波数は、 導波路通過周波数帯域 791内の低周波数側の端付近にあるため、周波数帯域 793 に含まれる（特開 2004-233941号公報参照)。そのため、導波路 76内を伝播するこの 共振周波数の TE偏波のうち、共振器 771により捕獲されずに通過した光は、第 1の 2 次元フォトニック結晶反射器 74により反射される。反射された光の一部は共振器 771 に捕獲される。同様に、多段偏光変換導波路 78により TM偏波から TE偏波に変換さ れたこの共振周波数の TE偏波のうち、共振器 772により捕獲されずに通過した光は 、第 2の 2次元フォトニック結晶反射器 75により反射され、その反射光の一部は共振 器 772に捕獲される。これによりこの共振周波数の TE偏波が共振器 771及び 772に 捕獲される割合が増え、分波効率が向上する。

[0053] 図 13(a)に、本発明の多段偏波モード変換光合分波器の一実施例を模式図で示す この多段偏波モード変換光合分波器は、図 12(a)に示した偏波モード変換光合分 波器力も第 2の 2次元フォトニック結晶反射器 PM'を除いたものと同様の構成を有する 偏波モード変換光合分波器 811、 812、 ...、 81n、 ... 8 Inは偏波モード変換光合分 波器 811から数えて n番目の偏波モード変換光合分波器である）が直列に接続され たものである。偏波モード変換光合分波器 81ηは第 1光合分波器 PCn、 2次元フォト ニック結晶反射器 PMn、偏波モード変換器 MCn、第 2光合分波器 PCn'を有する。また 、全ての偏波モード変換光合分波器を貫く導波路 82が形成される。この導波路 82に は、偏波モード変換光合分波器 811側力 多数の周波数が重畳した光が導入される 。そのため、ここでは偏波モード変換光合分波器 811側を上流側と呼ぶ。導波路 82 は、偏波モード変 MC_n内では多段偏光変換導波路となって 、る。

[0054] 第 1光合分波器 PCnの異屈折率領域はそれよりも上流側にある第 1光合分波器 PC( n-1)の異屈折率領域よりも小さ!/ヽ周期で配置される。第 2光合分波器及び偏波モー ド変^^も同様である。 2次元フォトニック結晶反射器 PMnの異屈折率領域は、本実 施例ではそれよりも下流側にある第 1光合分波器 PC(n+l)の異屈折率領域と同じ周 期で配置される。第 1光合分波器 PCnは TE偏波に共振する共振器 831、 832、 ...、 8 3n、…を、第 2光合分波器 PCnは共振器 831 '、 832'、 ...、 83η'、…を有する。異屈 折率領域の周期が小さく (ηが大きく）なるに従いその共振周波数 ft!は大きくなる。また 、共振器 83η及び 83η'は、図 12のものと同様に、共振周波数 lhが第 1光合分波器 Ρ Cn及び第 2光合分波器 PCn'における導波路通過周波数帯域 881、 882、 ...、 88n、 …の低周波数側の端付近にある（図 13(b))。そのため、共振周波数 ftiの TE偏波はそ れぞれ 2次元フォトニック結晶反射器 PMn及び第 1光合分波器 PC(n+l)の導波路を伝 播することができず、 2次元フォトニック結晶反射器 PMn及び第 1光合分波器 PC(n+l) により反射される。なお、最も下流側にある偏波モード変換光合分波器 81 axに設 けた共振器 83nmax、 83nmax'の共振周波数 ihmaxが第 1光合分波器 PCnの導波路 通過周波数帯域 881に含まれるように異屈折率領域の周期を調整することにより、全 ての共振周波数 ftiの TE偏波は第 1光合分波器 PCnよりも上流側の導波路 82を伝播 することができる（図 13(b))。

本実施例の多段偏波モード変換光合分波器の動作を説明する。偏波モード変換 光合分波器 81 1側力 導波路 82に、周波数 fl , 12, in, ihmaxの重畳光を導入 する。まず、偏波モード変換光合分波器 811の第 1光合分波器 PC1において、周波 数 flの TE偏波が共振器 831に捕獲される。但し、その一部は共振器 831に捕獲され ずに通過し、 2次元フォトニック結晶反射器 PM1により反射される。そして、反射され た周波数 flの TE偏波の一部が共振器 831に捕獲される。一方、 TM偏波及び周波数 fl以外の TE偏波は第 1光合分波器 PC 1及び 2次元フォトニック結晶反射器 PM 1を通 過し、偏波モード変換器 MC1に導入される。偏波モード変換器 MC1において、周波 数 flの TM偏波の一部は TE偏波に変換される。この TE偏波に変換された周波数 flの 光は、第 2光合分波器 PC1 'の共振器 831 'に捕獲される。但し、その一部は共振器 8 31 'に捕獲されずに通過し、偏波モード変換光合分波器 812の第 1光合分波器 PC2 により反射されて共振器 831 'に捕獲される。周波数 fl以外の光は第 2光合分波器 P C1 'を通過する。

2番目以降の偏波モード変換光合分波器 81ηにおいては、上記偏波モード変換光 合分波器 81 1と同様に、周波数 lhの ΤΕ偏波は第 1光合分波器 PCnの共振器 83ηに 捕獲され、周波数 fhの ΤΜ偏波の一部は偏波モード変換器 MCnにおいて ΤΕ偏波に 変換されて第 2光合分波器 PCnの共振器 83η'に捕獲される。その際、共振器 83η 及び 83η'を通過した周波数 ftiの TE偏波は、 2次元フォトニック結晶反射器 PMn及び 下流側に隣接する偏波モード変換光合分波器の第 1光合分波器 PC(n+l)により反射 され、共振器 83η及び 83η'に捕獲される。

以上のように、各偏波モード変換光合分波器 8 Inはそれぞれ周波数 ftiの ΤΕ偏波を 分波することができる。本実施例の多段偏波モード変換光合分波器では、 2次元フォ トニック結晶反射器 PMn及び第 1光合分波器 PC(n+l)が周波数 ftiの TE偏波の光を反 射するため、この光が共振器 83η及び 83η に捕獲される割合が増え、分波効率が 向上する。

Claims

請求の範囲

[1] a)スラブ状の本体に該本体とは屈折率が異なる異屈折率領域を多数、格子状に配 置して成る 2次元フォトニック結晶と、

b)上記異屈折率領域の欠陥を線状に形成して成る導波路であって、断面形状が、 上下方向と左右方向にそれぞれ非対称である偏光変換導波路と、

を備えることを特徴とする偏波モード変^^。

[2] 上記断面形状の異なる複数の導波路を接続したことを特徴とする請求項 1に記載 の偏波モード変換器。

[3] 上記断面形状の非対称性が本体の面に対して斜め方向に延びる異屈折率領域を 導波路の側部に設けることにより形成されていることを特徴とする請求項 1又は 2に記 載の偏波モード変換器。

[4] 上記断面形状の非対称性が、導波路内の本体の一部を他の領域と異なる厚さとす ることにより形成されていることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の偏波モ 一ド変概

[5] 上記断面形状の非対称性が、導波路の一方の側部に上下非対称の形状を有する 異屈折率領域を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項 1〜4のいず れかに記載の偏波モード変換器。

[6] a)所定の周波数の光を導波させる導波路と、該導波路の近傍に設けられ、該周波 数及び所定の偏波の光に共振する共振器とを有する第 1及び第 2の 2次元フォトニッ ク結晶光合分波器と、

b)両 2次元フォトニック結晶光合分波器の間に設けられた、該周波数の偏波を変換 する請求項 1〜5のいずれかに記載の偏波モード変換器と、

を備えることを特徴とする偏波モード変換光合分波器。

[7] 第 1の 2次元フォトニック結晶光合分波器と偏波モード変^^の間、及び第 2の 2次 元フォトニック結晶光合分波器の偏波モード変^^とは反対の側にそれぞれ、前記 所定周波数及び前記偏波の光を反射する 2次元フォトニック結晶反射器を設けたこ とを特徴とする請求項 6に記載の偏波モード変換光合分波器。

[8] 第 1の 2次元フォトニック結晶光合分波器と偏波モード変^^の間に前記所定周波 数及び前記偏波の光を反射する 2次元フォトニック結晶反射器を設けた請求項 6に 記載の偏波モード変換光合分波器を複数個、直列に接続した多段偏波モード変換 光合分波器であって、各偏波モード変換光合分波器にぉ 、て、

2次元フォトニック結晶反射器よりも上流側にある全ての導波路力 該 2次元フォト二 ック結晶反射器に隣接する第 1フォトニック結晶光合分波器の共振器に共振する周 波数及び偏波の光を通過させるように形成されており、

第 1フォトニック結晶光合分波器の導波路が、上流側に隣接する第 2フォトニック結 晶光合分波器の共振器に共振する周波数及び偏波の光を反射するように形成され ている、

ことを特徴する多段偏波モード変換光合分波器。

a)所定の周波数の光を導波させる導波路と、該導波路の近傍に設けられ、該周波 数及び所定の偏波の光に共振する共振器とを有する 2次元フォトニック結晶光合分 波器と、

b)該周波数の偏波を反射する反射部と、

c)前記 2次元フォトニック結晶光合分波器と反射部の間に設けられた、該周波数の 偏波を変換する請求項 1〜5のいずれかに記載の偏波モード変換器と、

を備えることを特徴とする偏波モード変換光合分波器。