光波导电路 【技术领域】
本发明涉及一种光波导电路，更具体地说，涉及一种具有对通过光波导传播的光产生衍射损耗的损耗组件的光波导电路。
背景技术
近年来，已经对由在硅衬底上形成的基于二氧化硅的光波导组成的平面光波导电路(PLC)进行了集中地研究和开发。
存在几种类型的平面光波电路。例如，由H.Takahashi等人所写的《Arrayed-Waveguide Grating for Wavelength DivisionMulti/Demultiplexer With Nanometer Resolution》(1990年电子学报vol.26，no.2，pp.87-88)公开了一种诸如阵列波导光栅(AWG)的光波长复用/解复用器；由M.Okuno等人所写的《8×8Optical MatrixSwitch Using Silica-Based Planer Lightwave Circuits》(1993年的IEICE电子学报，vol.76-C，no.7，pp.1215-1223)公开了一种诸如热光式(TO)开关的光路切换。
此外，对于在平面光波电路上集成半导体光器件的混合平面光波电路，由T.Tanaka等人所写地《Integrated Extra Cavity LaserComposed of Spot-Size Converted LD and UV Written Grating inSilica Waveguide on Si》(1996年的电子学报，vol.32，no.13，pp.1202-1203)公开了一种外部空腔(external cavity)频率稳定激光器。
图1示出了传统的阵列波导光栅的结构的平面图；图2是沿着图1中的线II-II截取的横截面图。
在图1和图2中，在硅衬底201上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层202，并且在包层202中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的阵列波导203。
在阵列波导203的两端，连接有板条形波导205a和205b。此外，输入波导204a与板条形波导205a的输入侧连接，并且输出波导204b与板条形波导205b的输出侧连接。
图3是传统的热光式开关的结构的平面图；图4是沿着图3的线IV-IV截取的横截面图。
在图3和4中，在硅衬底211上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层212，并且在包层212中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的臂状波导213a和213b。
在臂状波导213a和213b的两端，连接有方向耦合器215和216。此外，输入波导214a和214b与方向耦合器215的输入侧连接，并且输出光波导217a和217b与方向耦合器216的输出侧连接。
此外，在包层212上与臂状波导213a对应的位置形成薄膜加热器218，并且薄膜加热器218与配线导体(wiring conductor)219a和219b连接。
图5是传统的外部空腔频率稳定激光器的结构的透视图。
在图5中，在硅衬底221上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层222。此外，在包层222中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导223，并且在光波导223中形成紫外写入光栅(UV writtengrating)224。
此外，通过去除部分包层222，在硅衬底221上形成硅平台(silicon terrace)225，并且在硅平台225上安装半导体激光器226。
诸如以上所述的平面光波电路的光波导电路通过去除光波导的一部分来形成沟槽、或者使用具有适当特性的材料填充沟槽，可以改善它们的特性或者执行新的功能。
此外，以上所述的诸如平面光波电路的光波导电路通过使光波导相交，可以增加布置上的灵活性，从而可以将各种电路组件集成在相同的衬底上，并且实现新的功能。
此时，不可避免的是，在光波导的一部分中形成的沟槽中或者在光波导的交点上会产生衍射损耗。作为降低这样的衍射损耗的方法，提出了一种通过提供锥形波导，增加或者降低其中包括沟槽或者交点的波导的宽度或者厚度的技术。在增加波导的宽度或者厚度的情况下，光波的模式光斑尺寸依据波导的宽度和厚度而放大。在减小波导的宽度或者厚度的情况下，由于减弱了波导对光的限制，光波的模式光斑尺寸也被放大。模式光斑尺寸的放大降低了在沟槽或者交点处的辐射角(衍射角)。
国际申请No.WO98/36299公开了一种通过去除光波导的一部分来形成沟槽、以及使用具有适当的特性的材料填充该沟槽的一个实例。在该实例中，去除了阵列波导光栅的包层和纤芯的一部分，以便形成沟槽，并且使用具有与光波导的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料填充该沟槽，从而消除阵列波导光栅的传输波长的温度依赖性。这被称为绝热的阵列波导光栅。
日本专利申请待审公开No.2000-29079公开了去除光波导的一部分来形成沟槽、并且使用具有适当特性的材料填充该沟槽的另一个实例。在该实例中，去除了热光式开关的包层和纤芯的一部分，以便形成沟槽，并且使用具有与臂状波导的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料来填充该沟槽，从而降低了热光式开关的电能消耗。这被称为聚合物辅助热光式开关。
日本专利申请待审公开No.11-97784(1999)也公开了去除光波导的一部分来形成沟槽，并且使用具有适当的特性的材料来填充该沟槽的另一实例。在该实例中，去除了频率稳定激光器的紫外写入光栅和半导体激光器之间的波导的包层和纤芯的一部分，并且使用具有与半导体激光器的折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料来填充该沟槽，从而降低由于温度变化造成的频率稳定激光器的模式跳变。
图6是示出了传统的绝热阵列波导光栅的结构的平面图；图7是示出图6中的单一光波导的平面图；图8是示出了图6中的光波导的放大平面图；图9A是沿着图8中的线IXA-IXA截取的横截面图；以及，图9B是沿着图8中的线IXB-IXB截取的横截面图。
在图6、7、8、9A和9B中，在硅衬底231上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层232。如图6所示，在包层232中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的阵列波导236。另外，将线性波导233添加到阵列波导236中。对阵列波导236进行配置，从而使它们的长度以固定的量ΔL逐步地向外增加。
此外，通过从线性波导233中去除包层232和纤芯的一部分，穿过线性波导233形成沟槽237。因此，将注意力集中到图6所示的线性波导233的单一光波导241，对光波导241进行配置，从而使其被沟槽242隔开间距W，并且该间隙中填充有温度补偿材料243。
然后，考虑在将锥形光波导插入到沟槽237之前和之后的结构，以便降低沟槽237的衍射损耗，并且增加了由沟槽237隔开的光波导233之间的间距。图10是示出了图6中的单一光波导的平面图；图11是示出了图6中的光波导的放大平面图。
在图10中，光波导241具有较宽部分241c和较窄部分241a和241e。较宽部分241c通过锥形部分241b和241d分别与较窄部分241a和241e平滑地连接。形成沟槽242，从而使该沟槽分隔较宽部分241c。
在图11中，光波导233具有较宽部分233c和较窄部分233a和233e。较宽部分233c通过锥形部分233b和233d，与较窄部分233a和233e平滑地连接。形成沟槽237，从而使该沟槽分隔较宽部分233c。
此外，如图9B所示，使用温度补偿材料238填充在每一个线性波导233的沟槽237。特别地，对于温度补偿材料238，优选的是，该材料的折射率温度系数dn’/dT与阵列波导236的有效折射率温度系数dn/dT符号不同，并且该材料的折射率温度系数的绝对值|dn′/dT|充分大于阵列波导236的有效折射率温度系数的绝对值|dn/dT|。作为这样的温度补偿材料238的实例，存在具有大约等于-40×(dn/dT)的折射率温度系数dn’/dT的硅酮(silicone)。
形成线性波导233中的沟槽237，从而如图11所示，使沟槽的宽度按照与作为阵列波导236的增量长度的固定量ΔL成比例的量ΔL’逐渐地增加。此外，指定的量ΔL’满足关系(ΔL-ΔL’)/ΔL’＝-(dn’/dT)/(dn/dT)，以便消除阵列波导光栅的传输波长的温度依赖性。
此外，板条形波导235a和235b与阵列波导236的两端连接。输入波导234a与板条形波导235a的输入侧连接，并且输出波导234b与板条形波导235b的输出侧连接。
图12是示出了图6中的光波导的另一结构的平面图，图13是示出了图12中的单一光波导的平面图。
在图12和13中，穿过阵列波导251设置多个沟槽252a-252n，其中n是等于或者大于2的整数。使用温度补偿材料253a-253n填充这些沟槽252a-252n。将注意力集中在阵列波导251中的单一的光波导261，该光波导具有具有宽度W1、W2、……、以及Wn的n个沟槽262a-262n，如图13所示，这些沟槽填充有温度补偿材料263a-263n，从而使这些沟槽以间距d1、d2、……、以及dn-1隔开。
对于将锥形光波导插入到沟槽252a-252n之前和之后，以便降低沟槽252a-252n的衍射损耗、并且增加由沟槽252a-252n隔开的光波导251之间的间距的结构，图14是示出了图6中的光波导的放大平面图。
在图14中，光波导251具有较宽部分251c和较窄部分251a和251e，并且较宽部分251c通过锥形部分251b和251d，与较窄部分251a和251e平滑地连接。设置沟槽252a-252n，从而使这些沟槽隔开较宽的部分251c。
此外，如图12所示，阵列波导251的沟槽252a-252n按照与依据阵列波导251的长度的固定量ΔL成比例的量ΔL’/n加长，其中，阵列波导251的长度以固定量ΔL逐步增加。
图15是示出了传统的聚合物辅助热光式开关的结构的平面图；图16是沿着图15中的线XVI-XVI截取的横截面图。
在图15和16中，在硅衬底271上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层272，并且在包层272中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的臂状波导273a和273b。
此外，在包层272上形成薄膜加热器274，并且使薄膜加热器274位于臂状波导273a和273b之间、且与配线导体275a和275b连接。
通过去除包层272和纤芯的一部分，穿过臂状波导273a形成沟槽276。使用具有与臂状波导273a的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料277来填充沟槽276。例如，可以将硅酮用作温度补偿材料277。此外，如图13所示，可以使用多个沟槽来替代单一的沟槽276。
图17是抑制其模式跳变的传统外部空腔频率稳定激光器的结构的平面图；图18A是沿着图17中的线XVIIIA-XVIIIA截取的横截面图；图18B是沿着图17中的线XVIIIB-XVIIIB截取的横截面图。在图17、18A和18B中，在硅衬底281上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层282。在包层282中形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导283，并且在光波导283中形成紫外写入光栅284。
此外，通过去除包层282在硅衬底281上形成硅平台285，并且在硅平台285上安装半导体激光器286。
此外，通过去除包层282和纤芯的一部分，在光波导283上形成沟槽287。使用具有与光波导283的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料288来填充沟槽287。例如，可以将硅酮用作温度补偿材料288。此外，如图13所示，可以使用多个沟槽来替代单一的沟槽287。
图19是示出了传统的交叉光波导的结构的平面图。在图19中，将其包层和纤芯都由基于二氧化硅的玻璃构成的光波导291和292设置在硅衬底上，并且使这两个光波导彼此相交。依据整个平面光波电路的布置，可以确定光波导291和292的交叉角α。
图20是示出了传统温度补偿阵列波导光栅的另一结构；图21是图20中的板条形波导303a附近的放大平面图。
在图20和21中，在硅衬底301上形成其纤芯和包层都由基于二氧化硅的玻璃构成的阵列波导302、板条形波导303a和303b、以及输入和输出波导304a和304b。对阵列波导302进行配置，从而使它们的长度都以固定量ΔL向外增加。此外，在板条形波导303a中形成沟槽305，从而如图21所示，当连接输入波导和阵列波导302的线穿过该沟槽时，沟槽305的宽度按照与固定量ΔL成比例的ΔL’逐步地增加。此外，使用具有与阵列波导302的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料306来填充沟槽305。例如，可以使用硅酮作为温度补偿材料306。此外，可以使用多个沟槽来替代单一的沟槽305。
另一方面，对于平面光波电路，由S.Suzuki等人所写的《High-Density Integrated Planar Lightwave Circuits Using SiO2-GeO2Waveguides with a High Refractive Index Difference》(1994年的J.光波技术，vol 12，no.5，pp.790-796)公开了通过增加光波导的折射率比，降低光波导的曲率半径，从而使电路小型化。
例如，通过使用高折射率比的光波导，以上所述的诸如阵列波导光栅或者热光式开关的无源平面光波电路可以降低其尺寸。
此外，通过使用高折射率比的光波导，集成了半导体激光器的混合平面光波电路可以降低半导体激光器和基于二氧化硅的玻璃波导的耦合损耗。
如今，需要阵列波导光栅的尺寸和成本实现整体上的下降。因此，主要的是，不仅要通过使用高折射率比的光波导来降低尺寸，而且要通过使用使传输波长绝热的技术，消除温度控制。
此外，还需要热光式开关的尺寸和电能消耗的降低。因此，重要的是，要将高折射率比的光波导应用到以上所述的聚合物辅助热光式开关。
如上所述，平面光波电路需要通过去除光波导的一部分，形成单一沟槽或者许多沟槽，并且使用具有适当特性的材料来填充所述的单一沟槽或者许多沟槽，以便消除阵列波导光栅的传输波长的温度依赖性、或者降低热光式开关的电能消耗、或者抑制由于温度变化造成的频率稳定激光器的模式跳变。
因此，传统的平面光波电路的问题在于增加了在光波导中形成的单一沟槽或者许多沟槽中的衍射损耗。结果，该阵列波导光栅和热光式开关具有使损耗特性恶化的问题，并且频率稳定激光器具有增加振荡时的阈值电流的问题。
此外，平面光波电路使它们的光波导彼此相交，以便增加在电路布置中的灵活性，并且通过将各个电路组件集成在相同的衬底上，提供新的功能。
然而，在平面光波电路中存在光波导相交时，问题在于：由于在相交处的衍射损耗，使平面光波电路的损耗特性恶化。
此外，对于使用高折射率比光波导以使阵列波导光栅和热光式开关小型化、以及便于降低在频率稳定激光器中半导体器件和光波导之间的耦合损耗的技术，与使用普通折射率比光波导的情况相比，当使用高折射率比光波导时，在单一沟槽或者许多沟槽中的衍射信号更大。因此，造成了以下的问题：降低了阵列波导光栅或者热光式开关的损耗特性，并且还增加了在频率稳定激光器振荡时的阈值电流。
图22是示出了由沟槽去除的光波导的长度和衍射损耗之间的关系的曲线图。图22示出了具有0.75％的折射率比、并且纤芯宽度×纤芯厚度＝6.0μm×6.0μm的光波导中的衍射损耗(实线所示)，与具有1.5％的折射率比、并且纤芯宽度×纤芯厚度＝4.5μm×4.5μm的光波导中的衍射损耗(虚线所示)之间的比较。从图22中可以看到，具有1.5％的折射率比、并且纤芯宽度×纤芯厚度＝4.5μm×4.5μm的光波导按照dB(分贝)，具有两倍或者更大的额外损耗。
对于将高折射率比光波导应用到包括光波导交点的光波导电路的技术，在交点处的额外损耗比使用普通折射率比光波导的电路的交点处的损耗要大，从而造成了使平面光波电路的损耗特性进一步恶化的问题。
例如，考虑当具有相同结构的光波导以45度的交叉角只相交一次时的额外损耗。在这种情况下，虽然具有0.75％的折射率比、并且纤芯宽度×纤芯厚度＝6.0μm×6.0μm的光波导中的额外损耗是0.020dB，但是具有1.5％的折射率比、并且纤芯宽度×纤芯厚度＝4.5μm×4.5μm的光波导中的额外损耗是0.035dB。
作为降低在光波导的一部分中形成的单一沟槽或者许多沟槽中的衍射损耗、或者在光波导的交点处的衍射损耗的传统技术，如上所述，存在通过在沟槽或者交点之前或者之后设置锥形波导，使光波导变宽或者变窄的方法。然而，问题在于：由于添加了锥形波导造成了尺寸的增加。此外，对于平面光波电路，形成垂直锥形波导所需要的额外的构造过程造成了构造时间和成本增加的问题。
当只安装水平锥形波导来避免前述的问题时，与在垂直和水平方向都安装锥形波导的情况相比，使衍射损耗的降低减半。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提出一种能够降低光波导的衍射损耗的、包括损耗组件的光波导电路，并且几乎不会增加电路尺寸，以及不需要增加任何构造过程。
为了解决前述问题，依据本发明的第一方面，提出了一种光波导电路，该光波导电路包括：光波导；第一损耗组件，用于对通过光波导传播的光产生衍射损耗；以及第二损耗组件，在第一损耗组件之前和之后设置至少一个第二损耗组件，用于对通过光波导传播的光产生小于第一损耗组件中的衍射损耗的衍射损耗。
因此，通过使用第二损耗组件，可以使进入第一损耗组件的光波的束斑尺寸表面上(seemingly)被放大，并且可以减小在第一损耗组件上的光波的辐射角(衍射角)。
因此，可以降低在第一损耗组件上的光波的衍射损耗。此外，可以降低光通过光波导传播时所涉及的额外损耗，从而可以抑制光波导电路的特性的恶化。
所述的光波导电路还包括：束斑尺寸改变部分，用于改变进入第二损耗组件的光波的束斑尺寸。由此，该束斑尺寸改变部分可以对进入第二损耗组件的光波的束斑尺寸进行放大，从而结合通过使用第二损耗组件造成的光波的束斑尺寸表面上的放大，可以降低第一损耗组件中的光波的衍射损耗，因而能够降低光通过光波导传播时所涉及的额外损耗。
依据本发明的第二方面，提出了一种光波导电路，所述的光波导电路包括：具有第一宽度和第一厚度的第一光波导；具有第二宽度和第二厚度的第二光波导；连接在第一光波导和第二光波导之间的锥形部分，用于将第一宽度和第一厚度改变为第二宽度和第二厚度；第一损耗组件，用于对通过第二光波导传播的光产生衍射损耗；以及，第二损耗组件，在第一损耗组件之前和之后设置至少一个所述的第二损耗组件，用于对通过第二光波导传播的光产生小于在第一损耗组件中的衍射损耗的衍射损耗。
由此，该光波导电路可以对进入第二损耗组件的光波的束斑尺寸进行放大，结合通过使用第二损耗组件造成的光波的束斑尺寸表面上的放大，这可以降低在第一损耗组件中的光波的衍射损耗，从而能够降低光通过光波导传播所涉及的额外损耗。
该光波导电路可以满足以下条件的其中之一：第一宽度小于第二宽度；第一厚度小于第二厚度；第一宽度和第一厚度同时小于第二宽度和第二厚度；第一宽度大于第二宽度；第一厚度大于第二厚度；第一宽度和第一厚度都大于第二宽度和第二厚度。由此，改变光波导的宽度或者厚度可以改变通过光波导传播的光波的束斑尺寸。因此，当光波导具有损耗组件时，可以容易地降低光通过光波导传播时所涉及的额外损耗。
依据本发明的第三方面，提出了一种光波导电路，该光波导电路包括：具有第一宽度和第一厚度的第一光波导；具有第二宽度和第二厚度的第二光波导；具有第三宽度和第三厚度的第三光波导；连接在所述第一光波导和所述第二光波导之间的第一锥形部分，用于将第一宽度和第一厚度改变为第二宽度和第二厚度；连接在所述第二光波导和所述第三光波导之间的第二锥形部分，用于将第二宽度和第二厚度改变为第三宽度和第三厚度；第一损耗组件，用于对通过所述第二光波导传播的光产生衍射损耗；以及，第二损耗组件，在所述第一损耗组件之前和之后设置至少一个第二损耗组件，用于对通过所述第二光波导传播的光产生小于在所述第一损耗组件中的衍射损耗的衍射损耗。
由此，该光波导电路可以改变在第二损耗组件之前或者之后的光波的束斑尺寸，从而可以在各种平面光波电路中包括具有损耗组件的光波导电路，以便降低光通过损耗组件传播时所涉及的额外损耗。
该光波导电路可以满足以下条件的其中之一：第一宽度和第三宽度小于第二宽度；第一厚度和第三厚度小于第二厚度；第一宽度和第一厚度及第三宽度和第三厚度小于第二宽度和第二厚度；第一宽度和第三宽度大于第二宽度；第一厚度和第三厚度大于第二厚度；第一宽度和第一厚度及第三宽度和第三厚度大于第二宽度和第二厚度。
由此，改变光波导的宽度或者厚度可以改变在第二损耗组件之前或者之后的光波的束斑尺寸，从而可以在各种平面光波电路中包括具有损耗组件的光波导电路，以便降低光通过损耗组件传播时所涉及的损耗。
光波导可以包括由基于二氧化硅的玻璃构成的包层和纤芯。因此，可以容易地在硅衬底上形成光波导，从而能够配置各种平面光波电路。
第一损耗组件可以是通过从光波导中去除包层和纤芯的一部分形成的沟槽。由此，可以给光波导添加新的功能，而不会改变光波导的几何结构和尺寸。
沟槽可以由按照指定间距设置的多个沟槽组成。由此，可以给光波导添加多个新功能。
可以使用与纤芯不同的材料来填充沟槽。因此，通过使用具有合适的特性的材料来填充沟槽，可以改善平面光波电路的特性。
填充沟槽的材料可以具有与光波导的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数。由此，使用具有与光波导的温度系数的有效折射率符号不同的折射率温度系数的材料来填充所述的沟槽，从而能够消除阵列波导光栅的传输波长的温度依赖性，以便降低热光式开关的电能消耗、或者抑制由于温度变化造成的频率稳定激光器的模式跳变。
所述的沟槽可以包括具有指定功能的元件，并且该元件由填充沟槽的粘合剂来固定。该元件可以由半波片、或者用于只传输具有指定波长的光的波长通过滤光器构成。
第二损耗组件可以由通过使用包层来替代光波导的纤芯的一部分而形成的波导间隙构成。由此，通过去除纤芯的一部分，可以在光波导中形成损耗组件。因此，这可以降低光通过包括损耗组件的光波导传播时所涉及的额外损耗，而避免了复杂的构造过程。
所述波导间隙可以由按照指定间距在第一损耗组件之前和之后设置至少一个的多个波导间隙，并且随着波导间隙远离第一损耗组件，波导间隙减小其宽度。由此，可以逐渐放大进入第一损耗组件的光波的束斑尺寸，从而通过抑制光波间隙中的额外损耗，能够降低光通过第一损耗组件传播时所涉及的额外损耗。
光波导可以包括多个阵列波导；可以穿过阵列波导形成沟槽；以及，光波导电路还包括：与阵列波导的两端连接的板条形波导。由此，可以消除传输波长的温度依赖性，并且抑制阵列波导光栅的损耗特性的恶化。此外，可以应用高折射率比的光波导，从而能够使阵列波导光栅小型化。
光波导可以包括具有不同长度的两个臂状波导；可以穿过臂状波导的其中之一形成沟槽；以及光波导电路还可以包括与臂状波导的两端连接的方向耦合器。由此，可以降低电能消耗，并且抑制热光式开关的损耗特性的恶化。此外，可以应用高折射率比的光波导，从而可以使热光式开关小型化。
光波导电路还可以包括：在光波导中的紫外写入光栅；以及安装在光波导的一端的半导体激光二极管；以及，可以在紫外写入光栅和半导体激光二极管之间穿过光波导形成沟槽。由此，可以降低由于温度改变造成的模式跳变，同时可以抑制频率稳定激光器振荡时阈值电流的增加。此外，可以应用高折射率比的光波导，从而可以降低半导体激光器和基于二氧化硅的玻璃波导之间的耦合损耗。
第一损耗组件可以由所述的光波导和另一光波导的交点构成。因此，可以增加在电路布置中的灵活性。此外，可以将多个电路组件集成在相同的衬底上，从而能够提供新的功能。
依据本发明的第一方面的光波导电路的光波导可以由板条形波导构成。所述的沟槽可以由分隔板条形波导、并且依据分隔板条形波导的位置具有不均匀宽度的多个沟槽构成。波导间隙可以由分隔板条形波导、并且依据分隔板条形波导的位置具有不均匀宽度的多个波导间隙组成。该光波导电路可以包括：由第一和第二板条形波导组成的两个板条形波导；用于使第一和第二板条形波导的第一端相互连接的阵列波导；以及与第一和第二板条形波导的第二端分别连接的输入和输出波导，并且可以穿过两个板条形波导中的至少一个形成该沟槽。
第二损耗组件可以由通过使用条状包层替代光波导的纤芯的一部分而形成的条状纤芯构成；可以由通过使用点状(dotted shape)包层来替代光波导的纤芯的一部分而形成的分布式纤芯构成；或者可以由通过从光波导中去除包层和纤芯的一部分而形成的沟槽构成，并且所述的沟槽可以由空气或者具有指定折射率的材料来填充。
可选择的是，第二损耗组件可以由所述的光波导和另一光波导的交点构成；或者可以由通过激光照射光波导的包层的一部分而具有高于未受到激光照射的包层区域的折射率的折射率的区域构成。
从结合附图所采用的本发明实施例的以下描述中，本发明的上述和其他目的、效果、特征和优点将变得更加明显。
【附图说明】
图1是示出传统的阵列波导光栅的结构的平面图；
图2是沿着图1的线II-II截取的横截面图；
图3是示出传统的热光式开关的结构的平面图；
图4是沿着图3中的线IV-IV截取的横截面图；
图5是示出了传统的外部空腔频率稳定激光器的结构的透视图；
图6是传统的绝热阵列波导光栅的结构的平面图；
图7是示出图6中的单一光波导的平面图；
图8是示出图6中的光波导的放大平面图；
图9A是沿着图8中的IXA-IXA截取的横截面图，以及图9B是沿着图8中的线IXB-IXB截取的横截面图。
图10是示出了图6中的单一光波导的平面图；
图11是示出了图6中的光波导的放大平面图；
图12是示出了图6中的光波导的另一结构的平面图；
图13是示出了图12中的单一光波导的平面图；
图14是示出了图6中的光波导的放大平面图；
图15是示出了传统的聚合物辅助热光式开关的结构的平面图；
图16是沿着图15中的线XVI-XVI截取的横截面图；
图17是示出了抑制其模式跳变的传统外部空腔频率稳定激光器的结构的透视图；
图18A是沿着图17的线XVIIIA-XVIIIA截取的横截面图，以及图18B是沿着图17中的线XVIIIB-XVIIIB截取的横截面图。
图19是示出了传统的交叉光波导的结构的平面图；
图20是示出了传统的绝热阵列波导光栅的另一结构的平面图；
图21是示出了图20的板条形波导303a附近的放大平面图；
图22是示出了由沟槽去除的光波导的长度与衍射损耗之间的关系的曲线图；
图23A是示出了依据本发明的第一实施例的光波导的结构的平面图，以及图23B是沿着图23A中的线XXIIIB-XXIIIB截取的横截面图；
图24A是沿着图23A中的线XXIVA-XXIVA截取的横截面图，图24B是沿着图23A中的线XXIVB-XXIVB截取的横截面图，以及图24C是沿着图23A中的线XXIVC-XXIVC截取的横截面图；
图25A是依据本发明的第二实施例的光波导的结构的平面图，以及图25B是沿着图25A中的线XXVB-XXVB截取的横截面图；
图26A是依据本发明的第三实施例的光波导的结构的平面图，以及图26B是沿着图26A中的线XXVIB-XXVIB截取的横截面图；
图27A是依据本发明的第四实施例的光波导的结构的平面图，以及图27B是沿着图27A中的线XXVIIB-XXVIIB截取的横截面图；
图28A是沿着图27A中的线XXVIIIA-XXVIIIA截取的横截面图，以及图28B是沿着图27A中的线XXVIIIB-XXVIIIB截取的横截面图；
图29A是依据本发明的第五实施例的光波导的结构的平面图，以及图29B是沿着图29A中的线XXIXB-XXIXB截取的横截面图；
图30A是依据本发明的第六实施例的光波导的结构的平面图，以及图30B是沿着图30A中的线XXXB-XXXB截取的横截面图；
图31是示出依据本发明的第七实施例的光波导电路的示意结构的平面图；
图32是依据本发明的第八实施例的光波导的结构的平面图；
图33是依据本发明的第九实施例的光波导的结构的平面图；
图34是依据本发明的第十实施例的光波导电路的示意结构的平面图；
图35是依据本发明的第十一实施例的光波导的结构的平面图；
图36是依据本发明的第十二实施例的光波导电路的示意结构的平面图；
图37是示出了依据本发明的第十三实施例的光波导的结构的平面图；
图38是示出了依据本发明的第十四实施例的光波导的结构的平面图；
图39是示出了依据本发明的第十五实施例的光波导的示意结构的平面图；
图40是示出了图39的板条形波导413a附近的放大平面图；
图41A是依据本发明的第十六实施例的光波导的结构的平面图，以及图41B是沿着图41A中的线XXXXIB-XXXXIB截取的横截面图；
图42是示出了依据本发明的第十七实施例的光波导的结构的平面图；
图43是示出了图42中的阵列波导附近的放大平面图；
图44是示出了依据本发明的第十八实施例的光波导的结构的平面图；
图45A是示出了图44中的区域603或者604的结构的放大平面图，以及图45B是沿着图45A中的线XXXXVB-XXXXVB截取的横截面图；
图46A是示出在第十九实施例中，图44的区域603或者604的结构的放大平面图，以及图46B是沿着图46A中的线XXXXVIB-XXXXVIB截取的横截面图；
图47A是示出了依据本发明的第二十实施例的光波导的结构的平面图，以及图47B是沿着图47A中的线XXXXVIIB-XXXXVIIB截取的横截面图；以及
图48是示出了依据本发明的第二十一实施例的光波导的结构的平面图。
【具体实施方式】
下面将参考附图对依据本发明的实施例的光波导电路进行描述。
第一实施例
图23A是示出了依据本发明的第一实施例的光波导的结构的平面图；图23B是沿着图23A中的线XXIIIB-XXIIIB截取的横截面图；图24A是沿着图23A中的线XXIVA-XXIVA截取的横截面图；图24B是沿着图23A中的线XXIVB-XXIVB截取的横截面图；以及图24C是沿着图23A中的线XXIVC-XXIVC截取的横截面图。第一实施例的特征在于：使用填充沟槽4的温度补偿材料5作为第一损耗组件，并且在沟槽4前面提供波导间隙6作为第二损耗组件。
在图23A和23B、以及图24A-24C中，在硅层衬底1上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层2。如图24A所示，在包层2中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导3。
此外，如图24C所示，通过从光波导3中去除包层2的一部分和纤芯，穿过光波导3形成具有宽度Wgroove1的沟槽4。
如图24C所示，使用温度补偿材料5填充沟槽4。特别地，对于温度补偿材料5，优选的是，该材料的折射率温度系数dn’/dT与光波导3的有效折射率温度系数dn/dT符号不同，并且该材料的折射率温度系数的绝对值|dn′/dT|充分大于光波导3的有效折射率温度系数的绝对值|dn/dT|。作为这样的温度补偿材料5的实例，存在具有大约等于-40×(dn/dT)的折射率温度系数dn’/dT的硅酮。
光波导3包括具有宽度Wgap1的波导间隙6，该波导间隙设置在沟槽4之前，并且与沟槽4具有dgap1的间距。通过由包层2来替代光波导3的纤芯的一部分来形成波导间隙6，而不需添加任何构造过程。可以确定波导间隙6的宽度Wgap1，从而使波导间隙6中的衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料5的沟槽4中的衍射损耗。此外，可以将沟槽4和波导间隙6之间的间距dgap1确定在一定的距离，从而在光波导间隙6上的光波泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙6的光波可以到达沟槽4。
例如，可以将光波导3的折射率比设置在1.5％，将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将沟槽4的宽度Wgroove1设置为130μm，将波导间隙6的宽度Wgap1设置为20μm，以及，将沟槽4和波导间隙6之间的间距dgap1设置为20μm。由此，通过光波导3传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙6，进而通过充满温度补偿材料5的沟槽4，然后再通过光波导3传播。
当通过光波导3传播的光通过沟槽4时，沟槽4产生衍射损耗。为了降低在沟槽4的衍射损耗，必须降低在沟槽4的光波的辐射角，并且为了降低光波的辐射角，有效的方法是增加光波的束斑尺寸。
另一方面，在刚通过波导间隙6之后，在诸如波导间隙6的损耗组件上传播光波的泄漏没有完全辐射，而是当进而通过光波导3附近一段时间时逐渐辐射。因此，在刚通过波导间隙6之后，通过光波导3传播的光波在变为完全辐射之前，与进而通过光波导3附近的泄漏光波进行混合，从而导致通过光波导3传播的光波的束斑尺寸表面上被放大。此外，在光波导间隙6上的衍射损耗同时泄漏到水平和垂直方向。
因此，通过在沟槽4之前提供波导间隙6，可以使进入沟槽4的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上都在表面上被放大，从而可以降低通过包括损耗组件的光波导3的光波传播中涉及的额外损耗。
例如，虽然图7中包括沟槽242的光波导241的额外损耗是8.9dB，图23A和23B中包括沟槽4和波导间隙6的光波导1的总额外损耗为7.7dB，这表示与图7中的结构相比，图23A和23B中的结构使额外损耗降低了1.2dB。
第二实施例
图25A是依据本发明的第二实施例的光波导的结构的平面图；以及图25B是沿着图25A中的线XXVB-XXVB截取的横截面图。第二实施例的特征在于：使用填充沟槽14的温度补偿材料15作为第一损耗组件，并且通过在沟槽14之前和之后提供间隙16a和16b作为第二损耗组件。
在图25A和25B中，在硅衬底11上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层12。在包层12中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导13。
此外，通过从光波导13中去除包层12和纤芯的一部分，穿过光波导13形成具有宽度Wgroove2的沟槽14。
另外，使用具有与光波导13的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料15来填充沟槽14。
光波导13包括：具有宽度Wgap11的波导间隙16a，该波导间隙16a设置在沟槽14之前，并且与沟槽14具有间距dgap11；以及，具有宽度Wgap12的波导间隙16b，该波导间隙16b设置在沟槽14之后，并且与沟槽14具有间距dgap12通过由包层12来替代光波导13的纤芯的一部分，分别形成波导间隙16a和16b，而不需要添加任何构造过程。
可以确定波导间隙16a和16b的宽度Wgap11和Wgap12，从而使在波导间隙16a和16b中的总衍射损耗变得小于在填充有温度补偿材料15的沟槽14中的衍射损耗。另一方面，可以将沟槽14和波导间隙16a之间的间距dgap11确定为一定的距离，从而在波导间隙16a上光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙16a的光波能够到达沟槽14。此外，可以将沟槽14和波导间隙16b之间的间距dgap12确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，通过沟槽14的光波可以到达波导间隙16b。
例如，可以将光波导13的折射率比设置在1.5％，将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将沟槽14的宽度Wgroove2设置为130μm，将波导间隙16a的宽度Wgap11设置为20μm，将沟槽14和波导间隙16a之间的间距dgap11设置为20μm，将波导间隙16b的宽度Wgap12设置为20μm，以及，将沟槽14和波导间隙16b之间的间距dgap12设置为20μm。作为温度补偿材料15，可以使用硅酮。
因此，通过光波导13传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙16a，进而通过充满温度补偿材料15的沟槽14，然后再通过波导间隙16b，并且通过光波导13传播。
因此，通过在沟槽14之前设置波导间隙16a，可以使进入沟槽14的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上都被放大，依据光波时间反转的不变性，通过在沟槽14之后设置波导间隙16b，可以使从沟槽14输出的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上都被减小。这可以降低光波通过包括损耗组件的光波导13传播时所涉及的额外损耗。
例如，虽然图7中的包括沟槽242的光波导241的额外损耗是8.9dB，但是图25A和25B中包括沟槽14和波导间隙16a和16b的光波导13的总额外损耗是6.5dB，这表示与图7中的结构相比，图25A和25B中的结构可以将额外损耗降低2.4dB。
第三实施例
图26A是示出了依据本发明的第三实施例的光波导的结构的平面图；以及图26B是沿着图26A中的线XXVIB-XXVIB截取的横截面图。第三实施例的特征在于：使用填充沟槽24的温度补偿材料25作为第一损耗组件，并且通过在沟槽24之前和之后设置多个波导间隙26a-26c和26d-26f作为第二损耗组件。
在图26A和26B中，在硅衬底21上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层22。在包层22中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导23。
此外，通过从光波导23中去除包层22和纤芯的一部分，形成具有宽度Wgroove3的沟槽24。
使用具有与光波导的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料25来填充沟槽24。
光波导23包括：具有宽度Wgap21的波导间隙26a，该波导间隙26a设置在沟槽24之前、并且与沟槽24具有间距dgap21。此外，将具有宽度Wgap22的波导间隙26b以间距dgap22设置在波导26a之前，并且将具有宽度Wgap23的波导间隙26c以间距dgap23设置在波导间隙26b之前。同样地，将具有宽度Wgap24的波导间隙26d以间距dgap24设置在沟槽24之后，然后，将具有宽度Wgap25的波导间隙26e以间距dgap25设置在波导间隙26d之后，并且将具有宽度Wgap26的波导间隙26f以间距dgap26设置在波导间隙26e之后。通过由包层22来替代光波导23的纤芯的一部分，分别形成波导间隙26a-26f，而不需要添加任何的构造过程。
可以确定波导间隙26a-26f的宽度Wgap21-Wgap26，从而使在波导间隙26a-26f中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料25的沟槽24中的衍射损耗。此外，优选的是，随着间隙远离沟槽24，使宽度Wgap21-Wgap26变窄。
另一方面，可以将沟槽24和波导间隙26a之间的间距dgap21确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙26a的光波可以到达沟槽24。此外，可以将波导间隙26a和26b之间的间距dgap22确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙26b的光波可以到达波导间隙26a。同样地，可以将波导间隙26b和26c之间的间距dgap22确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙26c的光波可以到达波导间隙26b。
此外，可以将沟槽24和波导间隙26d之间的间距dgap24确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽24的光波可以到达波导间隙26d。此外，可以将波导间隙26d和26e之间的间距dgap25确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙26d的光波可以到达波导间隙26e。同样，可以将波导间隙26e和26f之间的间距dgap26确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙26e的光波可以到达波导间隙26f。
例如，可以将光波导23的折射率比设置为1.5％，将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将沟槽24的宽度Wgroove3设置为130μm，将波导间隙26a的宽度Wgap21设置为20μm，将沟槽24和波导间隙26a之间的间距dgap21设置为20μm，将波导间隙26b的宽度Wgap22设置为10μm，将波导间隙26a和26b之间的间距dgap22设置为20μm，将波导间隙26c的宽度Wgap23设置为5μm，将波导间隙26b和26c之间的间距dgap23设置为20μm，将波导间隙26d的宽度Wgap24设置为20μm，将沟槽24和波导间隙26d之间的间距dgap24设置为20μm，将波导间隙26e的宽度Wgap25设置为10μm，将波导间隙26d和26e之间的间距dgap25设置为20μm，将波导间隙26f的宽度Wgap26设置为5μm，并且将波导间隙26e和26f之间的间距dgap26设置为20μm。作为温度补偿材料25，可以使用硅酮。
通过光波导23传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙26a-26c，进而通过填充有温度补偿材料25的沟槽24，然后再通过波导间隙26d-26f，并且通过光波导23传播。
由此，通过在沟槽24之前设置多个波导间隙26a-26c，可以使进入沟槽24的光波的束斑尺寸放大量表面上被增加，并且通过在沟槽24之后设置多个波导间隙26d-26f，可以有效地减小从沟槽24输出的光波的放大的束斑尺寸。这可以进一步降低光波通过包括损耗组件的光波导23传播中涉及的额外损耗。
例如，虽然图7中包括沟槽242的光波导241的额外损耗是8.9dB，但是，图26A和26B中包括沟槽24和多个波导间隙26a-26f的光波导23的总额外损耗是5.6dB，这表示与图7中的结构相比，图26A和26B中的结构可以将额外损耗降低3.6dB。
第四实施例
图27A是依据本发明的第四实施例的光波导的结构的平面图；图27B是沿着图27A中的线XXVIIB-XXVIIB截取的横截面图；图28A是沿着图27A中的线XXVIIIA-XXVIIIA截取的横截面图；以及，图28B是沿着图27A中的线XXVIIIB-XXVIIIB截取的横截面图。第四实施例的特征在于：使用填充沟槽24的温度补偿材料35作为第一损耗组件，在沟槽34之前和之后设置波导间隙36a和36b作为第二损耗组件，并且增加了由沟槽34和波导间隙36a和36b分隔的光波导33的宽度。
在图27A和27B及图28A和28B中，在硅衬底31上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层。在包层32中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导33。光波导33包括较宽部分33c和较窄部分33a和33e。较宽部分33c通过锥形部分33b和33d，与较窄部分33a和33e平滑地连接。
此外，通过从光波导33中去除包层32和纤芯的一部分，穿过光波导33的较宽部分33c形成具有宽度Wgroove4的沟槽34。
使用具有与光波导33的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料35来填充沟槽34。
光波导33的较宽部分33c包括：具有宽度Wgap31的波导间隙36a，该波导间隙36a设置在沟槽34之前，并且与沟槽34具有间距dgap31；以及具有宽度Wgap32的波导间隙36b，该波导间隙36b设置在沟槽34之后，并且与沟槽34具有间距dgap32。通过由包层32来替代光波导33的纤芯的一部分，分别形成被导间隙36a和36b，而不需要添加任何构造过程。
可以确定波导间隙36a和36b的宽度Wgap31和Wgap32，从而使在波导间隙36a和36b中的总衍射损耗变为小于填充有温度补偿材料35的沟槽34中的衍射损耗。另一方面，可以将沟槽34和波导间隙36a之间的间距dgap31确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过光波间隙36a的光波可以到达间隙34。此外，可以将沟槽34和波导间隙36b之间的间距dgap32设置为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽34的光波可以到达波导间隙36b。
例如，可以将光波导33的折射率比设置为1.5％，将较窄部分33a和33e的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将较宽部分33c的纤芯宽度×纤芯厚度设置为9.0μm×4.5μm，将沟槽34的宽度Wgroove4设置为130μm，将波导间隙36a的宽度Wgap31设置为20μm，将沟槽34和波导间隙36a之间的间距dgap31设置为20μm，将波导间隙36b的宽度Wgap32设置为20μm，并且将沟槽34和波导间隙36b之间的间距dgap32设置为20μm。可以将硅酮用作温度补偿材料35。
在通过光波导33传播的光从较窄部分33a进入较宽部分33c时，其束斑尺寸被变宽，然后此通过光波33传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙36a。此后，该光进而通过填充有温度补偿材料35的沟槽34，并且通过光波导33传播，当该光从较宽部分33c进入较窄部分33a时，其束斑尺寸被变窄。
由此，通过在沟槽34之前设置波导间隙36a，可以使进入沟槽34的光波的已变宽的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上进一步被放大，并且通过在沟槽34之后设置波导间隙36b，可以使从沟槽34输出的光波的放大的束斑尺寸在水平和垂直方向表面上被减小，从而可以进一步降低光波通过包括损耗组件的光波导13传播时所涉及的额外损耗。
例如，虽然图7中包括沟槽242的光波导的额外损耗是8.9dB，但是，图27A和27B中除了包括沟槽34和波导间隙36a和36b之外、还包括较宽部分33c的光波导33的总额外损耗是5.0dB，这表示与图7中的结构相比，图27A和27B中的结构使额外损耗降低了3.9dB。
第五实施例
图29A是示出了依据本发明的第五实施例的光波导的结构的平面图；以及，图29B是沿着图29A中的线XXIXB-XXIXB截取的横截面图。第五实施例的特征在于：使用填充多个沟槽44a-44d的温度补偿材料45a-45d作为第一损耗组件，并且在沟槽44a-44d之前设置波导间隙46a和46b作为第二损耗组件。
在图29A和29B中，在硅衬底41上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层42。在包层42中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导43。
此外，通过从光波导43中去除包层42和纤芯的一部分，以插入间距dgroove41-dgroove43穿过光波导43形成具有宽度Wgroove41-Wgroove44的多个沟槽44a-44d。
此外，使用具有与光波导43的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料45a-45d，填充沟槽44a-44d。
光波导43包括：具有宽度Wgap41的波导间隙46a，该波导间隙设置在沟槽44a之前、并且与沟槽44a具有间距dgap41；以及具有宽度Wgap42的波导间隙46b，该波导间隙46b设置在沟槽44d之后、并且与沟槽44d具有间距dgap42。通过由包层42来替代光波导43的纤芯的一部分，分别形成波导间隙46a和46b，而不需要添加任何构造过程。
可以确定波导间隙46a和46b的宽度Wgap41和Wgap42，从而使波导间隙46a和46b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料45a-45d的沟槽44a-44d中的总衍射损耗。此外，可以将沟槽44a和波导间隙46a之间的间距dgap41确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙46a的光波可以到达沟槽44a。此外，可以将沟槽44d和波导间隙46b之间的间距dgap42确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽44d的光波可以到达波导间隙46b。
例如，可以将光波导43的折射率比设置为1.5％，将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将沟槽44a-44d的宽度Wgroove41-Wgroove44分别设置为40μm，将沟槽44a-44d之间的间距dgroove41-dgroove43分别设置为20μm，将波导间隙46a的宽度Wgap41设置为20μm，将沟槽44a和波导间隙46a之间的间距dgap41设置为20μm，将波导间隙46b的宽度Wgap42设置为20μm，以及，将沟槽44d和波导间隙46b之间的间距dgap42设置为20μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料45a-45d。
通过光波导43传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙46a，进而通过填充有温度补偿材料45a-45d的沟槽44a-44d，然后再通过波导间隙46b，并且通过光波导43。
由此，可以使进入沟槽44a-44d的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上被放大，并且可以使从沟槽44a-44d输出的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上被减小。这可以进一步降低光波通过包括损耗组件的光波导43传播时所涉及的额外损耗。
例如，虽然图13中包括沟槽262a-262n的光波导261的额外损耗是4.6dB，但是，图29A和29B中包括沟槽44a-44d及波导间隙46a和46b的光波导43的总额外损耗是3.4dB，这表示与图13中的结构相比，图29A和29B中的结构可以使额外损耗降低1.2dB。
第六实施例
图30A是示出了依据本发明的第六实施例的光波导的结构的平面图；以及，图30B是沿着图30A中的线XXXB-XXXB截取的横截面图。第六实施例的特征在于：使用填充多个沟槽54a-54d的温度补偿材料55a-55d作为第一损耗组件；在沟槽54a-54d之前和之后设置波导间隙56a和56b作为第二损耗组件；以及增加由沟槽54a-54d及波导间隙56a和56b分隔的光波导53的宽度。
在图30A和30B中，在硅衬底51上形成由基于二氧化硅的玻璃构成的包层52。在包层52中，形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的纤芯的光波导53。光波导53包括较宽部分53c、以及较窄部分53a和53e。较宽部分53c通过锥形部分53b和53d，与较窄部分53a和53e平滑地连接。
此外，通过从光波导53中去除包层52和纤芯的一部分，穿过较宽部分53c形成具有宽度Wgroove51-Wgroove54的多个沟槽54a-54d，其中，在沟槽之间具有插入间距dgroove51-dgroove53。
此外，使用具有与光波导53的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料55a-55d来填充沟槽54a-54d。
光波导53的较宽部分53c包括：具有宽度Wgap51的波导间隙56a，该波导间隙56a设置在沟槽54a之前、并且与沟槽54a具有间距dgap51；以及具有宽度Wgap52的波导间隙56b，该波导间隙56b设置在沟槽54d之后、并且与沟槽54d具有间距dgap52。通过由包层52替代光波导53的纤芯的一部分，分别形成波导间隙56a和56b，而不需要添加任何构造过程。
可以确定波导间隙56a和56b的宽度Wgap51和Wgap52，从而使波导间隙56a和56b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料55a-55d的沟槽54a-54d中的总衍射损耗。此外，可以将沟槽54a和波导间隙56a之间的间距dgap51确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过光波间隙56a的光波可以到达沟槽54a。另外，可以将沟槽54d和波导间隙56b之间的间距dgap52确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽54d的光波可以到达波导间隙56b。
例如，可以将光波导53的折射率比设置为1.5％，将较窄部分53a和53e的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将较宽部分53c的纤芯宽度×纤芯厚度设置为9.0μm×4.5μm，将沟槽54a-54d的宽度Wgroove51-Wgroove54分别设置为25μm，将沟槽54a-54d之间的间距dgroove51-dgroove53分别设置为20μm，将波导间隙56a的宽度Wgap51设置为15μm，将沟槽54a和波导间隙56a之间的间距dgap51设置为15μm，将波导间隙56b的宽度Wgap52设置为15μm，以及将沟槽54d和波导间隙56b之间的间距dgap52设置为15μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料55a-55d。
当通过光波导53传播的光从较窄部分53a进入较宽部分53c时，其束斑尺寸变宽，然后，此通过光波导53传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙56a。此后，该光进而通过填充有温度补偿材料55a-55d的沟槽54a-54d，然后再通过波导间隙56b，并且通过光波导53，当该光从较宽部分53c进入较窄部分53a时，其束斑尺寸变窄。
由此，通过在沟槽54a-54d之前设置波导间隙56a，可以使进入沟槽54a-54d的光波的变宽的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上进一步被放大，并且通过在沟槽54a-54d之后设置波导间隙56b，可以使从沟槽54a-54d输出的光波的放大的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上被减小。此外，可以对通过波导间隙56a和56b的光波的束斑尺寸进行放大。因此，该结构可以进一步降低光波通过包括损耗组件的光波导53传播时所涉及的额外损耗。
例如，虽然在图13中包括沟槽262a-262n的光波导261的额外损耗是4.6dB，但是，图30A和30B中除了包括沟槽54a-54d及波导间隙56a和56b之外、还包括较宽部分53c的光波导43的总额外损耗为2.1dB，这表示与图13中的结构相比，图30A和30B中的结构可以使额外损耗降低2.5dB。
第七实施例
图31是示出了依据本发明的第七实施例的光波导电路的示意结构的平面图。第七实施例的特征在于：其包括：用于填充沟槽70的作为第一损耗组件的温度补偿材料；以及，包括设置在沟槽70之前和之后的、作为第二损耗组件的波导间隙71a和71b的特性补偿区域69，这些结构被包括在阵列波导光栅中。
在图31中，在硅衬底61上形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的包层和纤芯的阵列波导64。阵列波导64具有以固定量ΔL向外加长的每一个波导。
阵列波导64包括特性补偿区域69，以使传输波长绝热。特性补偿区域69包括：通过从阵列波导64中去除包层和纤芯的一部分，穿过阵列波导64形成的沟槽70。可以形成设置在阵列波导64中的沟槽70，从而使其宽度按照与作为阵列波导64的增量长度的固定量ΔL成比例的量ΔL’逐渐地增加。
使用具有与阵列波导64的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料来填充沟槽70。
特性补偿区域69还包括：具有预定宽度的波导间隙71a，该波导间隙71a设置在沟槽70之前、并且与沟槽70具有指定的间距；以及，具有预定宽度的波导间隙71b，该波导间隙71b设置在沟槽70之后、并且与沟槽70具有指定的间距。可以通过由包层来替代阵列波导64的纤芯的一部分，形成波导间隙71a和71b，而不需要添加任何构造过程。
此外，板条形波导63a和63b与阵列波导64的两端连接。板条形波导63a的输入侧与输入波导62a连接，以及，板条形波导63b的输出侧与输出波导62b连接。
输入波导62a通过光纤连接器66a，与光纤65a连接，光纤65a与光纤连接端子67a连接。另一方面，输出波导62a通过光纤连接器66b，与光纤65b连接，并且光纤65b与光纤连接端子67b连接。主要组件设置在电路外壳(circuit casing)68中。
由此，通过阵列波导64传播的光通过涉及衍射损耗的波导间隙71a，进而通过填充有温度补偿材料的沟槽70，然后再通过波导间隙71b，并且通过阵列波导64传播。
因此，可以使进入沟槽70的光波的束斑尺寸表面上被放大，而可以使从沟槽70中输出的光波的束斑尺寸表面上被减小。由此，可以降低光波通过阵列波导64传播时所涉及的额外损耗，并且使阵列波导光栅的传输波长绝热。
第八实施例
示出了依据本发明的第八实施例的光波导的结构的平面图与图31中的第七实施例中的平面图相同。
图32是示出了依据第八实施例的、图31中的特性补偿区域的放大平面图。第八实施例的特征在于：其包括：用于填充多个沟槽82a-82n的作为第一损耗组件的温度补偿材料83a-83n；以及，包括设置在沟槽82a-82n之前和之后的、作为第二损耗组件的波导间隙84a和84b的特性补偿区域，这些结构被包括在阵列波导光栅中。
在图32中，穿过阵列波导81以固定的间距dgroove6设置多个沟槽82a-82n。通过从阵列波导81中去除包层和纤芯的一部分，形成沟槽82a-82n。
分别形成穿过阵列波导81的沟槽82a-82n，从而使它们的宽度从Wmin1到W1+Wmin1单调地增加。此外，依据阵列波导81的长度，其中阵列波导中的每一个以固定量ΔL增加，则沟槽82a-82n的宽度按照与固定量ΔL成比例的量ΔL’/n增加。
使用具有与阵列波导81的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料83a-83n来填充沟槽82a-82n。
阵列波导81包括：具有宽度Wgap61的波导间隙84a，该波导间隙84a设置在沟槽82a之前、并且与沟槽82a具有间距dgap61；以及，具有宽度Wgap62的波导间隙84b，该波导间隙84b设置在沟槽82n之后、并且与沟槽82n具有间距dgap62。通过由包层来替代阵列波导81的纤芯的一部分，分别形成波导间隙84a和84b，而不需要任何构造过程。
可以确定波导间隙84a和84b的宽度Wgap61和Wgap62，从而使在波导间隙84a和84b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料83a-83n的沟槽82a-82n中的总衍射损耗。此外，可以将沟槽82a和波导间隙84a之间的间距dgap61确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙84a的光波可以到达沟槽82a。同样地，可以将沟槽82n和波导间隙84b之间的间距dgap62设置为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽82n的光波可以到达波导间隙84b。
例如，可以将阵列波导81的数量Nawg设置为130，将相邻阵列波导81之间的长度差ΔL设置为60μm，将阵列波导81的折射率比设置为1.5％，以及将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm。该设计可以实现波长信道间距为0.8nm(纳米)、并且信道的数量为16的阵列波导光栅。在这种情况下，由所有沟槽82a-82n去除的相邻阵列波导81之间的长度差ΔL’为1.25μm。
此外，可以将沟槽的数量设置为8，并且将相邻沟槽82a-82n之间的间距dgroove6设置为20μm。在这种情况下，由沟槽82a-82n的其中之一分隔的相邻阵列波导81之间的长度差ΔL’/n是1.25/8＝0.16μm，并且每一个沟槽82a-82n的最大沟槽宽度和最小沟槽宽度之间的差W1为W1＝ΔL’/n×(Nawg-1)＝20.2μm。通过光刻和反应离子蚀刻来形成沟槽82a-82n。考虑蚀刻的可重复性，可以将最小沟槽宽度确定为Wmin1＝5μm。
可以将波导间隙84a的宽度Wgap61设置为20μm，将沟槽82a和波导间隙84a之间的间距dgap61设置为20μm，将波导间隙86b的宽度Wgap62设置为20μm，以及，将沟槽82n和波导间隙86b之间的间距dgap62设置为20μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料83a-83n。
在这种情况下，虽然图12所示的具有沟槽252a-252n的阵列波导251的额外损耗为2.6dB，但是，在图32中所示的具有沟槽82a-82n及波导间隙84a和84b的阵列波导81的总额外损耗为1.8dB，这表示与图12中的结构相比，图32中的结构可以使额外损耗降低0.8dB。
第九实施例
示出了依据本发明的第九实施例的光波导的结构的平面图与图31中的第七实施例中的平面图相同。
图33是示出了依据第九实施例，图31中的特性补偿区域的放大平面图。
第九实施例的特征在于：包括填充多个沟槽92a-92n温度补偿材料93a-93n作为第一损耗组件，在沟槽92a-92n之前和之后设置波导间隙94a和94b作为第二损耗组件，以及在阵列波导光栅中包括特性补偿区域，在特性补偿区域中，增加了由沟槽92a-92n及波导间隙94a和94b分隔的光波导91的宽度。
在图33中，阵列波导91包括较宽部分91c及较窄部分91a和91e。较宽部分91c通过锥形部分91b和91d，与较窄部分91a和91e平滑地连接。此外，通过从阵列波导91中去除包层和纤芯的一部分，穿过阵列波导81的较宽部分91c形成多个沟槽92a-92n，并且在沟槽间具有插入间距dgroove7。
分别形成穿过阵列波导91的沟槽92a-92n，从而使沟槽的宽度从Wmin2增加到W2+Wmin2。此外，依据阵列波导91的长度，其中，阵列波导91中的每一个以固定量ΔL逐步增加，则沟槽92a-92n的宽度按照与固定量ΔL成比例的量ΔL’/n增加。
使用具有与阵列波导91的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料93a-93n来填充沟槽92a-92n。
阵列波导91的较宽部分91c包括：具有宽度Wgap71的波导间隙94a，该波导间隙94a设置在沟槽92a之前、并且与沟槽92a具有间距dgap71；以及具有宽度Wgap72的波导间隙94b，该波导间隙94b设置在沟槽92n之后、并且与沟槽92n具有间距dgap72。通过由包层来替代阵列波导光栅91的纤芯的一部分，可以形成波导间隙94a和94b，而不需要添加任何构造过程。此外，可以确定波导间隙94a和94b的宽度Wgap71和Wgap72，从而使波导间隙94a和94b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料93a-93n的沟槽92a-92n的总衍射损耗。
另一方面，可以将沟槽92a和波导间隙94a之间的间距dgap71确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙94a的光波可以到达沟槽92a。同样地，可以将沟槽92n和波导间隙94b之间的间距dgap72确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽92n的光波可以到达波导间隙94b。
例如，可以将阵列波导91的数量Nawg设置为130。将相邻的阵列波导91之间的长度差ΔL设置为60μm，将阵列波导91的折射率比设置为1.5％，将较窄部分91a和91e的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将较宽部分91c的纤芯宽度×纤芯厚度设置为9.0μm×4.5μm，将沟槽的数量设置为8，将相邻沟槽92a-92n之间的间距dgroove7设置为20μm，将沟槽92a-92n的最小沟槽宽度设置为Wmin2＝5μm，将波导间隙94a的宽度Wgap71设置为20μm，将沟槽92a和波导间隙94a之间的间距dgap71设置为15μm，将波导间隙94b的宽度Wgap72设置为20μm，以及将沟槽92n和波导间隙94b之间的间距dgap72设置为15μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料93a-93n。
在这种情况下，虽然图12所示的具有沟槽252a-252n的阵列波导251的额外损耗是2.6dB，但是，图33所示的除了包括沟槽92a-92n及波导间隙94a和94b之外、还包括较宽部分91c的阵列波导91的总额外损耗为1.0dB，这表示与图12中的结构相比，图33中的结构可以使额外损耗降低1.6dB。
第十实施例
图34是示出了依据本发明的第十实例的光波导电路的示意结构的平面图。第十实施例的特征在于：其包括：用于填充沟槽110的作为第一损耗组件的温度补偿材料；以及具有设置在沟槽110之前和之后的、作为第二损耗材料的波导间隙111a和111b的特性补偿区域，这些结构包括在热光式开关中。
在图34中，在硅衬底101上形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的包层和纤芯的臂状波导104a和104b。
臂状波导104a具有用于降低热光式开关的电能消耗的特性补偿区域109。该特性补偿区域109包括：穿过臂状波导104a的沟槽110。可以通过从臂状波导104a中去除包层和纤芯的一部分来形成沟槽110。
使用具有与臂状波导104a的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料来填充沟槽110。
特性补偿区域109包括：具有预定宽度的波导间隙111a，该波导间隙111a设置在沟槽110之前、并且与沟槽110具有指定的间距；以及具有预定宽度的波导间隙111b，该波导间隙111b设置在沟槽110之后、并且与沟槽110具有指定的间距。通过由包层来替代臂状波导104a的纤芯的一部分，可以形成波导间隙111a和111b，而不需添加任何构造过程。
此外，方向耦合器103和105与臂状波导104a和104b的两端连接。方向耦合器103的输入侧与输入波导102a和102b连接，以及方向耦合器105的输出侧与输出波导106a和106b连接。
此外，与臂状波导104a平行地形成薄膜加热器107，并且该薄膜加热器107与配线导体108a和108b连接。
通过臂状波导104a传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙111a，进而通过填充有温度补偿材料的沟槽110传播，然后再通过波导间隙111b，并且通过臂状波导104a传播。因此，可以使进入沟槽110的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上表面上被放大，并且可以使从沟槽输出的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上都被减小。因此，可以降低光波通过臂状波导104a传播时涉及的额外损耗，同时减少了热光式开关的电能消耗。
第十一实施例
示出了依据本发明的第十一实施例的光波导的结构的平面图与图34所示的第十实施例中平面图相同。
图35是示出依据第十一实施例，图31中的特性补偿部分的放大平面图。
第十一实施例的特征在于：使用填充多个沟槽122a-122n的温度补偿材料123a-123n作为第一补偿组件，在沟槽122a-122n之前和之后设置波导间隙124a和124b作为第二损耗组件，并且在热光式开关中包括特性补偿区域，在特征补偿区域中，增加了由沟槽122a-122n及波导间隙124a和124b分隔的臂状波导121的宽度。
在图35中，臂状波导121包括较宽部分121c及较窄部分121a和121e。较宽部分121c通过锥形部分121b和121d，与较窄部分121a和121e平滑地连接。此外，通过从臂状波导121中去除包层和纤芯的一部分，穿过臂状波导121的较宽部分121c按照固定的间距dgroove8来形成多个沟槽122a-122n。
使用具有与臂状波导121的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料123a-123n来填充沟槽122a-122n。
臂状波导121的较宽部分121c包括：具有宽度Wgap81的波导间隙124a，该波导间隙124a设置在沟槽122a之前、并且与沟槽122a具有间距dgap81；以及具有宽度Wgap82的波导间隙124b，该波导间隙124b设置在沟槽122n之后、并且与沟槽122n具有间距dgap82。通过由包层来替代臂状波导121的纤芯的一部分，可以形成波导间隙124a和124b，而不需要任何构造过程。
可以确定波导间隙124a和124b的宽度Wgap81和Wgap82，从而使在波导间隙124a和124b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料123a-123n的沟槽122a-122n中的总衍射损耗。另一方面，可以将沟槽122a和波导间隙124a之间的间距dgap81确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过到间隙124a的光波可以到达沟槽122a。同样地，可以将沟槽122n和波导间隙124b之间的间距dgap82确定为一定的距离，从而在光波的泄漏变为辐射之前，使通过沟槽122n的光波可以到达波导间隙124b。
例如，可以将沟槽的数量设置为12，将沟槽122a-122n的宽度W3设置为25μm，将相邻沟槽122a-122n之间的间距dgroove8设置为20μm，以及，将由沟槽122a-122n去除的臂状波导121的总长度设置为300μm。可以通过光刻法和反应离子蚀刻来形成沟槽122a-122n。
此外，可以将臂状波导121的折射率比设置为1.5％，将较窄部分121a和121e的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将较宽部分121c的纤芯宽度×纤芯厚度设置为9.0μm×4.5μm，将波导间隙124a的宽度Wgap81设置为20μm，将沟槽122a和波导间隙124a之间的间距dgap81设置为15μm，将波导间隙124b的宽度Wgap82设置为20μm，以及，将沟槽122n和波导间隙124b之间的间隙dgap82设置为15μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料123a-123n。
在这种情况下，虽然图13所示的具有沟槽262a-262n的光波导的额外损耗是3.1dB，但是，图35所示的除了包括沟槽122a-122n及波导间隙124a和124b之外的、还包括较宽部分121c的臂状波导121的总额外损耗为2.1dB，这表示与图13的结构相比，图35中的结构可以使额外损耗降低1.0dB。
第十二实施例
图36是依据本发明的第十二实施例的光波导电路的示意结构的平面图。第十二实施例的特征在于：其包括：用于填充沟槽137的作为第一损耗组件的温度补偿材料；具有在沟槽137之前和之后设置的、作为第二损耗组件的波导间隙138a和138b的特性补偿区域，这些结构包括在外部空腔频率稳定激光器中。
在图36中，在硅衬底131上形成具有由基于二氧化硅的玻璃构成的包层和纤芯的光波导133。光波导133包括紫外写入光栅134。
光波导133配备有特性补偿区域136，以便抑制由于温度变化造成的模式跳变。该特性补偿区域136包括穿过光波导133的沟槽137。可以通过从光波导133中去除包层和纤芯的一部分来形成沟槽137。
使用具有与光波导133的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料来填充沟槽137。
特性补偿区域136包括：具有预定宽度的波导间隙138a，该波导间隙138a设置在沟槽137之前、并且与沟槽137具有指定的间距；以及，具有预定宽度的波导间隙138b，该波导间隙138b设置在沟槽137之后、并且具有指定的间距。通过由包层来替代光波导133的纤芯的一部分，可以形成波导间隙138a和138b，而不需要添加任何构造过程。
此外，通过去除包层，在硅衬底131上形成硅平台135，硅平台135上配备有半导体激光器132。
通过光波导133传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙138a，进而通过填充有温度补偿材料的沟槽137传播，然后再通过波导间隙138b，并且通过光波导133传播。
因此，可以使进入沟槽137的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被放大，并且可以使从沟槽137输出的放大的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被减小。由此，可以降低光波通过光波导133传播时涉及的额外损耗，同时可以抑制由于温度变化造成的外部空腔频率稳定激光器的模式跳变。
第十三实施例
示出了依据本发明的第十三实施例的光波导的结构的平面图与图36中的第十实施例的平面图相同。
图37是示出了依据第十三实施例，图36中的特性补偿区域的放大平面图。
第十三实施例的特征在于：使用填充多个沟槽142a-142n的温度补偿材料143a-143n作为第一损耗组件，在沟槽142a-142n之前和之后设置波导间隙144a和144b作为第二损耗组件，并且在外部空腔频率稳定激光器中包括特性补偿区域，在该特性补偿区域中，增加由沟槽142a-142n及波导间隙144a和144b分隔的光波导141的宽度。
在图37中，光波导141包括较宽部分141c及较窄部分141a和141e。较宽部分141c通过锥形部分141b和141d，与较窄部分141a和141e平滑地连接。此外，通过从光波导141中去除包层和纤芯的一部分，穿过光波导141的较宽部分141 c以固定间距dgroove9来形成具有宽度W4的多个沟槽142a-142n。
使用具有与光波导141的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料143a-143n来填充沟槽142a-142n。
光波导141的较宽部分141c包括：具有宽度Wgap91的波导间隙144a，该波导间隙144a设置在沟槽142a之前、并且与沟槽142a具有间距dgap91；以及具有宽度Wgap92的波导间隙144b，该波导间隙144b设置在沟槽142n之后、并且与该沟槽142n具有间距dgap92。通过由包层来替代光波导141的纤芯的一部分，可以形成光波导间隙144a和144b，而不需要添加任何构造过程。
可以确定波导间隙144a和144b的宽度Wgap91和Wgap92，从而使波导间隙144a和144b中的总衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料143a-143n的沟槽142a-142n中的总衍射损耗。另一方面，可以将沟槽142a和波导间隙144a之间的间距dgap91确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，通过波导间隙144a的光波可以到达沟槽142a。同样地，可以将沟槽142n和波导间隙144b之间的间距dgap92确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽142n的光波可以到达波导间隙144b。
例如，可以将沟槽的数量设置为12，将沟槽142a-142n的宽度W4设置为25μm，将相邻沟槽142a-142n之间的间距dgroove9设置为20μm，并且将由沟槽142a-142n去除的光波导141的总长度设置为300μm。可以通过光刻法和反应离子蚀刻来形成沟槽142a-142n。
此外，可以将光波导141的折射率比设置为1.5％，将较窄部分141a和141e的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将较宽部分141c的纤芯宽度×纤芯厚度设置为9.0μm×4.5μm，将波导间隙144a的宽度Wgap91设置为20μm，将沟槽142a和波导间隙144a之间的间距dgap91设置为15μm，将波导间隙144b的宽度Wgap92设置为20μm，并且将沟槽142n和波导间隙144b之间的间距dgap92设置为15μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料143a-143n。
在这种情况下，虽然在图13中具有沟槽262a-262n的光波导261的额外损耗是3.1dB，则图37所示的除了包括沟槽142a-142n及波导间隙144a和144b之外、还包括较宽部分141c的光波导141的总额外损耗是2.1dB，这表示与图13所示的结构相比，图37所示的结构可以使额外损耗降低1.0dB。
第十四实施例
图38是示出了依据本发明的第十四实施例的光波导电路的结构的平面图。第十四实施例的特征在于：伪波导(dummy waveguide)在光波导的交点之前和之后，与光波导相交。
在图38中，对具有由基于二氧化硅的玻璃构成的包层和纤芯的光波导151和152进行设置，从而使这两个光波导彼此相交。可以依据整个平面光波电路的布置，确定光波导151和152之间的交叉角α。此外，将伪波导153和154设置在光波导151和152的交点之前和之后，并且使伪波导153和154与光波导151相交。
可以确定伪波导153和154的宽度，从而使在伪波导153和154与光波导151的交点上的总衍射损耗变得小于光波导151和152的交点上的衍射损耗。此外，可以将光波导151和152的交点与光波导151和伪波导153的交点之间的间距d1确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射前，使通过光波导151和伪波导153的交点的光波可以到达光波导151和152的交点。同样地，可以将光波导151和152的交点与光波导151和伪波导154的交点之间的间距d2确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过光波导151和152的交点的光波可以到达光波导151和伪波导154的交点。
例如，可以将光波导151和152之间的交叉角α设置为15度，将光波导151和152及伪波导153和154的折射率比设置为1.5％，将光波导151和152的纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将伪波导153和154的纤芯宽度×纤芯厚度设置为1.5μm×4.5μm，将光波导151和152的交点与光波导151和伪波导153的交点之间的间距d1设置为25μm，并且将光波导151和152的交点与光波导151和伪波导154的交点之间的间距d2设置为25μm。
通过光波导151传播的光通过具有衍射损耗的光波导151和伪波导153的交点，进而通过光波导151和152的交点，然后再通过光波导151和伪波导154的交点，并且通过光波导151传播。
由此，通过在光波导151和152的交点之前设置伪波导153，可以使进入光波导151和152的交点的光波的束斑尺寸表面上被放大，并且通过在光波导151和152的交点之后设置伪波导154，可以使从光波导151和152的交点输出的光波的放大的束斑尺寸可以表面上被减小。结果，可以进一步降低光波通过包括这些交点的光波导151传播时所涉及的额外损耗。
例如，虽然图19中光波导291和292的交点上的额外损耗是0.034dB，但是，图38所示的在包括与伪波导153和154的交点的光波导151的交点上的总额外损耗是0.023dB，这表示与图19所示的结构相比，图38所示的结构可以使额外损耗降低0.011dB。
第十五实施例
图39是示出了依据本发明的第十五实施例的光波导的示意结构的平面图；以及图40是示出了图39的板条形波导413a附近的放大平面图。第十五实施例的特征在于：其包括：用于填充多个沟槽418a-418n的作为第一损耗组件的温度补偿参考419a-419n；以及包括在沟槽418a-418n之前和之后设置的作为第二损耗组件的波导间隙420a和420b的特性补偿区域，这些结构包括在阵列波导光栅中。
在图39中，在硅衬底411上形成全都具有二氧化硅玻璃包层和纤芯的阵列波导412、板条形波导413a和413b、以及输入和输出波导414a和414b。阵列波导412具有按照固定量ΔL向外递增的每一个的波导。
输入波导414a通过光纤连接器415a，与光纤416a连接，并且光纤416a与光纤连接端子417a连接。另一方面，输出波导414b通过光连接器415b，与光纤416b连接，并且光纤416b与光纤连接端子417b连接。将主要组件包括在电路外壳422中。
板条形波导413a包括特性补偿区域421，以便使传输波长绝热。特性补偿区域421包括：穿过板条形波导413a按照指定的插入间距形成的多个沟槽418a-418n。通过从板条形波导413a中去除包层和纤芯的一部分，可以形成沟槽418a-418n。
穿过板条形波导413a的沟槽418a-418n的宽度按照如下方式来指定。如图40所示，对于使输入波导414a与阵列波导412的第i+1波导连接的线，假定该线按照宽度L’/n横穿每一个沟槽418a-418n。在这种情况下，针对使输入波导414a与阵列波导412的第i波导连接的线来确定沟槽的宽度，从而使横穿每一个沟槽418a-418n的线段的长度变为(L’/n+ΔL’/n)，其中ΔL’是与固定量ΔL成比例的值。
使用具有与阵列波导412的有效折射率的温度系数符号不同的折射率温度系数的温度补偿材料419a-419n来填充沟槽418a-418n。
此外，在板条形光波导413a中，按照插入间距dgap，在沟槽418a之前、以及沟槽418n之后，分别形成具有宽度Wgap的波导间隙420a和420b，其中，当如图40所示，使输入波导414a与从阵列波导412的最外面开始的第i波导连接的线横穿这些沟槽和波长间隙时，在该线上定义宽度Wgap和间距dgap。通过由包层来替代板条形光波导413a的一部分，可以形成波导间隙420a和420b。
可以确定波导间隙420a和420b的宽度Wgap，从而使在波导间隙420或者420b中的衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料419a-419n的沟槽418a-418n中的总衍射损耗。此外，可以将波导间隙420a和沟槽418a之间的、以及波导间隙420b和沟槽418n之间的间距dgap确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过光波导间隙420a的光波可以到达沟槽418a，以及在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽418n的光波可以到达波导间隙420b。
通过在沟槽418a-418n之前设置波导间隙420a，可以使进入沟槽418a-418n的光波的束斑尺寸在垂直方向表面上被放大。同样，通过在沟槽418a-418n之后设置波导间隙420b，可以使从沟槽418a-418n输出的光波的束斑尺寸在垂直方向表面上被减小。因此，可以降低光波通过包括损耗组件的板条形光波导413a传播时所涉及的额外损耗。
例如，可以将阵列波导412的数量Nawg设置为130，将相邻阵列波导412之间的长度差ΔL设置为60μm，将阵列波导412的折射率比设置为1.5％，将纤芯宽度×纤芯厚度设置为4.5μm×4.5μm，将板条形光波导403a的折射率比设置为1.5％，并且将其纤芯厚度设置为4.5μm。该设计可以实现其波长信道间距为0.8nm、并且信道数量为16的阵列波导光栅。在这种情况下，在板条形光波导403a中，在使输入波导414a与相邻的阵列波导412连接的线上，由沟槽418a-418n去除的长度差ΔL’为1.25μm。
使沟槽的数量为8。在这种情况下，在板条形光波导403a中，在使输入波导414a与相邻的阵列波导412连接的线上，由每一个沟槽418a-418n去除的长度差ΔL’/nd为1.25/8＝0.16μm。
此外，使输入波导414a与从阵列波导412的最外面开始的第i波导连接的线上的波导间隙420a和420b的宽度Wgap被指定为0.15×ΔL’×(Nawg+1-i)μm。另一方面，在此线上，将沟槽418a和间隙420a、或者沟槽418n和间隙420b之间的间距dgap指定为20μm。可以使用硅酮作为温度补偿材料419a-419n。
在这种情况下，虽然在图20中，当沟槽305被分割为8个时，包括沟槽305的板条形光波导303a的额外损耗是1.6dB，但是图39和40所示的包括沟槽418a-418n及波导间隙420a和420b板条形光波导413a的总额外损耗是1.1dB，这表示与传统的结构相比，图39和40所示的结构可以使额外损耗降低0.5dB。
第十六实施例
图41A是示出了依据本发明的第十六实施例的光波导的结构的平面图；以及图41B是沿着图41A中的线XLIB-XLIB截取的横截面图。第十六实施例的特征在于：使用插入到沟槽504、以及填充沟槽504来固定波长通过滤光器507的粘合剂505中的波长通过滤光器507作为第一损耗组件；在沟槽504之前和之后设置波导间隙506a和506b作为第二损耗组件；以及增加由沟槽504及波导间隙506a和506b分隔的光波导503的宽度，从而可以提供具有滤波功能的光波导，以便传输指定的波长。
在图41A和41B中，在硅衬底501上形成由二氧化硅玻璃构成的包层502。在包层502中，形成具有由二氧化硅玻璃构成的光纤芯的光波导503。光波导503包括较宽部分503c及较窄部分503a和503e。较宽部分503c通过锥形部分503b和503d，与较窄部分503a和503e平滑地连接。
此外，通过使用蚀刻或者切割机处理来去除包层502和纤芯的一部分，穿过光波导503的较宽部分503c来形成具有宽度Wgroove的沟槽504。
沟槽504具有插入其中的波长通过滤光器507，并且填充有粘合剂505，以便固定波长通过滤光器507。波长通过滤光器507是只传输具有指定波长的光的滤光器，该滤光器由介电多层薄膜滤光器构成。
光波导503的较宽部分503c包括：具有宽度Wgap101的波导间隙506a，该波导间隙506a设置在沟槽504之前、并且与沟槽504具有间距dgap101；以及具有宽度Wgap102的波导间隙506b，该波导间隙506b设置在沟槽504之后、并且与沟槽504具有间距dgap102。可以通过由包层502来替代光波导503的纤芯的一部分来形成波导间隙506a和506b，而不需要另外的构造过程。
可以确定波导间隙506a和506b的宽度Wgap101和Wgap102，从而使在波导间隙506a或者506b中的衍射损耗变得小于在包括波长通过滤光器507、并且填充有粘合剂505的沟槽504中的衍射损耗。另一方面，可以将波导间隙506a和沟槽504之间、以及波导间隙506b和沟槽504之间的间距dgap101和dgap102确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙506a的光波可以到达沟槽504，以及在光波的渗漏完全变为辐射之前，使通过沟槽504的光波可以到达波导间隙506b。
在这种情况下，当通过光波导503传播的光从较窄部分503a进入较宽部分503c时，其束斑尺寸在水平方向被放大，然后此通过光波导503传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙506a。此后，该光进而通过具有衍射损耗的波导504和波导间隙506b，并且通过光波导503传播，当该光从较宽部分503c进入到较窄部分503e时，其束斑尺寸在水平方向上被减小。
由此，通过在沟槽504之前设置波导间隙506a，可以使进入沟槽504的光波的束斑尺寸表面上进一步被放大(特别在垂直方向上)。同样，通过在沟槽504之后设置波导间隙506b，可以使从沟槽504输出的光波的放大的束斑尺寸表面上被减小(特别在垂直方向上)。因此，可以进一步降低光波通过包括损耗组件、即其中插入了波长通过滤光器507的沟槽504的光波导503传播时产生的额外损耗。
第十七实施例
图42是示出了依据本发明的第十七实施例的光波导的示意结构的平面图；以及图43是示出了图42中的阵列波导附近的放大平面图。第十七实施例的特征在于：使用插入到沟槽506、以及填充沟槽以固定半波片563的粘合剂561中的半波片563作为第一损耗组件；以及，提供包括在沟槽560之前和之后设置的、作为第二损耗组件的波导间隙562a和562b的特性补偿区域，这些结构包括在阵列波导光栅中。半波片563对通过波导的光波的偏振进行旋转，并且所包括的特性补偿区域可以对阵列波导光栅的传输特性的偏振依赖性进行补偿。
在图42中，在硅衬底551上形成全都具有二氧化硅玻璃包层和纤芯的阵列波导552、板条形波导553a和553b、以及输入和输出波导554a和554b。阵列波导552具有按照固定量ΔL向外加长的每一个波导。
输入波导554a通过光纤连接器555a，与光纤556a连接，并且光纤556与光纤连接端子557a连接。另一方面，输出波导554b通过光纤连接器555b，与光纤556b连接，并且光纤556b与光纤连接端子557b连接。将这些组件包括在电路外壳559中。
阵列波导552包括使它们独立偏振的特性补偿区域558。在特性补偿区域558中，阵列波导552具有较宽区域552c及较窄部分552a和552e，并且较宽部分552c通过锥形部分552b和552d，与较窄部分552a和552e平滑地连接。此外，如图43所示，通过使用切割机处理从阵列波导552中去除包层和纤芯的一部分，穿过阵列波导552形成多个沟槽560。
这些沟槽560包括插入其中的半波片563，并且这些沟槽由粘合剂561填充，以便固定半波片563。半波片563由聚合材料构成。
阵列波导552的较宽部分552c包括：具有宽度Wgap111的波导间隙562a，该波导间隙562a设置在沟槽560之前、并且与沟槽560具有间距dgap111；以及，具有宽度Wgap112的波导间隙562b，该波导间隙562b设置在沟槽560之后、并且与沟槽560具有间距dgap112。通过由包层来替代阵列波导552中的纤芯的一部分，可以形成波导间隙562a和562b，而不需要任何另外的构造过程。
可以确定波导间隙562a和562b的宽度Wgap111和Wgap112，从而使波导间隙562a和562b中的衍射损耗变得小于在包括半波片563、并且填充有粘合剂561的沟槽560中的衍射损耗。另一方面，可以将波导间隙562a和沟槽560之间、以及波导间隙562b和沟槽560之间的间距dgap111和dgap112确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过波导间隙562a的光波可以到达沟槽560，并且在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽560的光波可以到达光波间隙562b。
在这种情况下，当通过阵列波导552传播的光从较窄部分552a进入较宽部分552c时，其束斑尺寸在水平方向被放大，然后此通过阵列波导552传播的光通过具有衍射损耗的波导间隙562a。此后，该光进而通过具有衍射损耗的沟槽560和波导间隙562b，然后再通过阵列波导552传播，当该光从较宽部分552c进入较窄部分552e时，其束斑尺寸在水平方向上被减小。
因此，通过在沟槽560之前设置波导间隙562a，进入沟槽560的光波的束斑尺寸特别是在垂直方向上表面上进一步被放大。同样地，通过在沟槽560之后设置波导间隙562b，可以使从沟槽560中输出的光波的放大的束斑尺寸特别在垂直方向上表面上被减小。由此，可以进一步降低光波通过包括损耗组件、即其中插入有半波片563的沟槽560的阵列波导552传播时产生的额外损耗。
第十八实施例
图44是示出了依据本发明的第十八实施例的光波导的示意结构的平面图；图45A是示出了图44中的区域603或者604的放大平面图；以及图45B是沿着图45A中的线XLVB-XLVB截取的横截面图。第十八实施例的特征在于：使用光波导601与光波导602的交点作为第一损耗组件；以及在所述交点之前和之后设置条状纤芯部分605作为第二损耗组件。
在图44及图45A和45B中，在硅衬底606上形成由二氧化硅玻璃构成的包层607。在包层607中，形成具有二氧化硅玻璃纤芯的光波导。对光波导601和602进行设置，从而使这两个光波导彼此相交，并且依据平面光波电路的整体布置，指定光波导601和602之间的交叉角α。
光波导601包括：设置在与光波导602的交点之前的区域603、并且与该交点具有插入间距d1的条状纤芯部分605；以及，设置在与光波导602的交点之后的区域604、并且与该交点具有插入间距d2的相似条状纤芯部分605。通过由包层607来替代光波导601的纤芯的一部分，可以形成这些条状纤芯部分605，而不需要另外的构造过程。
当通过光波导601传播的光通过条状纤芯部分605时，出现衍射损耗。这是由于在条状纤芯部分605，减弱了波导对光的限制。此外，通过调整条状纤芯部分605中的纤芯的数量和宽度，可以使条状纤芯部分605中的衍射损耗小于在光波导601和602的交点上的衍射损耗。此外，可以将条状纤芯部分605与光波导601和602的交点之间的间距d1和d2确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过条状纤芯部分605的光波可以到达光波导601和602的交点，并且在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过所述交点的光波可以到达条状纤芯部分605。
因此，通过在所述的交点之前设置条状的纤芯部分605，可以使进入光波导601和602的交点的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被放大。同样地，通过在所述的交点之后设置条状的纤芯部分605，可以使从光波导601和602的交点输出的光波的放大的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被减小。结果，可以降低光波通过包括损耗组件、即与光波导602的交点的光波导601传播时所涉及的额外损耗。
第十九实施例
示出了依据本发明的第十九实施例的光波导的示意结构的平面图与图44的第十八实施例的平面图相同。
图46A是示出了依据第十九实施例，图44中的区域603或者604的放大平面图；以及图46B是沿着图46A的线A16-A16截取的横截面图。第十九实施例的特征在于：使用光波导601与光波导602的交点作为第一损耗组件，以及，在所述的交点之前和之后设置分布式纤芯部分608作为第二损耗组件。
在图44及图46A和46B中，在硅衬底609上形成由二氧化硅玻璃构成的包层610。在包层610中，形成具有二氧化硅纤芯的光波导。对光波导601和602进行设置，从而使这两个光波导彼此相交，并且依据平面光波电路的整个布置，指定光波导601和602之间的交叉角α。
光波导601包括：设置在与光波导602的交点之前的区域603、并且具有插入间距d1的分布式纤芯部分608；以及，设置在与光波导602的交点之后的区域604、并且具有插入间距d2的相似分布式纤芯部分608。通过由包层610来替代光波导601的纤芯的一部分，可以形成这些分布式纤芯部分608，而不需要任何另外的构造过程。
当通过光波导601传播的光通过分布式纤芯部分608时，出现衍射损耗。这是由于在分布式纤芯部分608上，减弱了波导对光的限制。此外，通过调整在分布式纤芯部分608中的分布式纤芯的分布的尺寸、密度或者长度，可以使分布式纤芯部分608中的衍射损耗小于在光波导601和602的交点上的衍射损耗。此外，可以将分布式纤芯部分608与光波导601和602交点之间的间距d1和d2确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过分布式纤芯部分608的光波可以到达光波导601和602的交点，并且在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过所述交点的光波可以到达分布式纤芯部分608。
因此，通过在所述交点之前设置分布式纤芯部分608，可以使进入光波导601和602的交点的光波的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被放大。同样地，通过在所述的交点之后设置分布式纤芯部分608，可以使从光波导601和602的交点输出的光波的放大的束斑尺寸在水平和垂直方向上都表面上被减小。结果，可以降低光波通过包括损耗组件、即与光波导602的交点的光波导601传播时所涉及的额外损耗。
第二十实施例
图47A是依据本发明的第二十实施例的光波导的结构的平面图；以及图47B是沿着图47A中的线XLVIIB-XLVIIB截取的横截面图。第二十实施例的特征在于：使用使用填充沟槽704的温度补偿材料705作为第一损耗组件，在沟槽704之前和之后设置填充有相同的温度补偿材料的沟槽706a和706b作为第二损耗组件，以及，增加了由沟槽704及沟槽706a和706b分隔的光波导703的宽度。
在图47A和47B中，在硅衬底701上形成由二氧化硅玻璃构成的包层702。在包层702中，形成具有由二氧化硅玻璃构成的纤芯的光波导703。光波导703包括：较宽部分703c及较窄部分703a和703e。较宽部分703c通过锥形部分703b和703d，与较窄部分703a和703e平滑地连接。
此外，通过使用蚀刻从光波导703中去除包层702和纤芯的一部分，穿过光波导703的较宽部分703c形成具有宽度Wgroove的沟槽704。
使用由硅酮构成的温度补偿材料705来填充沟槽704。
光波导703的较宽部分703c包括：具有宽度W1的沟槽706a，该沟槽填充有温度补偿材料，并且设置在沟槽704之前、且与沟槽704具有间距d1；以及具有宽度W2的沟槽706b，该沟槽706b填充有温度补偿材料，并且设置在沟槽704之后、且与沟槽704具有间距d2。通过使用蚀刻或者切割机处理来替代光波导703的纤芯的一部分，可以形成沟槽706a和706b。
可以确定沟槽706a和706b的宽度W1和W2，从而使沟槽706a或者706b中的衍射损耗变得小于填充有温度补偿材料705的沟槽704中的衍射损耗。另一方面，可以将沟槽706a和沟槽704之间、以及沟槽706b和沟槽704之间的间距d1和d2确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射之前，通过沟槽706a的光波可以到达沟槽704，并且在光波的泄漏完全变为辐射之前，使通过沟槽704的光波可以到达沟槽706b。
在这种情况下，当通过光波导703传播的光从较窄部分703a进入较宽部分703c时，其束斑尺寸在水平方向上被放大，然后将通过光波导703传播的光通过具有衍射损耗的沟槽706a。此后，该光进而通过具有衍射损耗的沟槽704和沟槽706b，然后再通过光波导703，当该光从较宽部分703c进入较窄部分703e时，其束斑尺寸在水平方向上被缩小。
由此，通过在沟槽704之前设置沟槽706a，可以使进入沟槽704的光波的束斑尺寸特别在垂直方向上表面上进一步被放大。同样地，通过在沟槽704之后设置沟槽706b，可以使从沟槽704输出的光波的放大的束斑尺寸特别在垂直方向上表面上被减小。结果，可以降低光波通过包括损耗组件即沟槽704的光波导703传播时产生的额外损耗。
第二十一实施例
图48是示出了依据本发明的第二十一实施例的光波导的结构的平面图。第二十一实施例的特征在于：使用插入到沟槽804、以及填充沟槽804以固定波长通过滤光器807的粘合剂805中的波长通过滤光器807作为第一损耗组件；在沟槽804之前和之后设置包层折射率感应区域806a、806b、806c和806d作为第二损耗组件，以及，增加由沟槽804分隔的光波导803的宽度，从而提供具有用于传输指定的波长的滤波功能的光波导。
在图48中，在硅衬底801上形成由二氧化硅纤芯和包层构成的光波导803。光波导803包括较宽部分803c及较窄部分803a和803e。较宽部分803c通过锥形部分803b和803d，与较窄部分803a和803e平滑地连接。
此外，通过使用蚀刻或者切割机处理来从光波导803中去除包层和纤芯的一部分，穿过光波导803的较宽部分803c形成具有宽度Wgroove的沟槽804。
沟槽804具有插入其中的波长通过滤光器807，并且该沟槽804填充有粘合剂805，以便固定波长通过滤光器807。波长通过滤光器807是用于只传输具有指定波长的光的滤光器，并且由介电多层薄膜滤光器构成。
在光波导803的较宽部分803c，包层折射率感应区域806a和806b设置在沟槽804之前，并且与沟槽804具有间距的d1，并且将包层折射率感应区域806c和806d设置在沟槽804之后，并且与沟槽804具有间距d2。通过使用紫外线激光束照射光波导803的包层的一部分，可以形成包层折射率感应区域806a、806b、806c和806d。
当通过光波导803传播的光通过包层折射率感应区域806a、806b、806c、806d附近时，由于在该区域中的包层的折射率大于它们周围的折射率造成光波导对光的限制减弱，因此会出现衍射损耗。此外，可以确定包层折射率感应区域806a、806b、806c和806的折射率感应量，从而使在紧靠该区域附近的衍射损耗变得小于包括波长通过滤光器807和填充有粘合剂805的沟槽804中的衍射损耗。此外，可以将沟槽804和包层折射率感应区域806a和806b之间、以及沟槽804和包层折射率感应区域806c和806d之间的间距d1和d2确定为一定的距离，从而在光波的泄漏完全变为辐射时，使通过紧靠包层折射率感应区域806a和806b附近的光波可以到达沟槽804，并且在光波的泄漏完全变为辐射之后，使体构沟槽804的光波可以到达包层折射率感应区域806c和806d。
在这种情况下，当通过光波导803传播的光从较窄部分803a进入较宽部分803c时，其束斑尺寸在水平方向上被放大，然后，通过光波导803的光通过具有衍射损耗的包层折射率感应区域806a和806b附近。此后，该光进而通过具有衍射损耗的沟槽804和包层折射率感应区域806c和806d附近，然后再通过光波导803，当该光从较宽区域803c进入较窄部分803e时，其束斑尺寸在水平方向上被减小。
由此，通过在沟槽804之前设置包层折射率感应区域806a和806b，可以使进入沟槽804的光波的变宽的束斑尺寸特别在垂直方向上表面上进一步被放大。同样地，通过在沟槽804之后设置包层折射率感应区域806c和806d，可以使从沟槽804输出的光波的放大的束斑尺寸特别在垂直方向上表面上被减小。结果，可以降低光波通过包括损耗组件即波长通过滤光器807的光波导803传播时产生的额外损耗。
附带地，虽然通过单一的波导、阵列波导光栅、热光式开关、外部空腔频率稳定激光器、交叉波导、以及波长通过滤光器的实例描述了前述的实施例，本发明不局限于这样的光波导电路，而可适用于其他各种光波导电路。
例如，本发明适用于包括向通过光波导传播的光波提供衍射损耗的损耗组件的一般光波导电路。所述的损耗组件可以是：通过去除光波导的一部分、并且对周围张开而形成的沟槽；通过去除光波导的一部分、并且使用诸如硅酮的材料填充而形成的沟槽；通过去除光波导的一部分、并且包括诸如薄膜滤光器的具有任何期望特性的光学材料和组件、以及填充有诸如粘合剂的材料的沟槽；或者，与其他光波导的交点。
此外，虽然通过其中将光波导的折射率比、纤芯宽度和纤芯厚度等限制为特定值的实例，对所述的实施例进行了描述，但是本发明不局限于这些值。
虽然通过其中那些项目被限制为指定值例如沟槽数量及宽度、相邻沟槽之间的间距、波导间隙的数量及宽度、相邻波导间隙的间距、相邻沟槽和波导间隙之间的间距的实例，对前述的部分实施例进行了描述，但是本发明不局限于这些值。
虽然前述的部分实施例描述了增加波导损耗部分中的纤芯宽度的方法，但是这不是必须的。例如，可以：增加波导损耗部分中的纤芯厚度、同时增加波导损耗部分中的纤芯宽度和纤芯厚度、减小波导损耗部分中的纤芯宽度、减小波导损耗部分中的纤芯厚度、或者同时减小波导损耗部分中的纤芯宽度和纤芯厚度。
虽然通过其中将阵列波导光栅的参数限制为指定值的实例，对前述的部分实施例进行了描述，但是本发明不局限于这些值。
虽然通过其中第二损耗组件是波导交点的实例，对前述的部分实施例进行了描述，但是这不是必须的。例如，也可以使用诸如波导间隙的其他各种损耗组件。
虽然通过其中相邻波导交点之间的间距被限制为指定值的实例，对前述的部分实施例进行了描述，但是本发明不局限于这些值。此外，虽然使用将光波导151和152之间的交叉角α限制为15度、将光波导151和伪波导153的交叉角限制为90度、以及将光波导151和伪波导154的交叉角限制为90度的实例，对前述的部分实施例进行了描述，但是本发明不局限于这些值。
如上所述，依据本发明，通过设置具有使衍射损耗小于第一损耗组件的衍射损耗的第二损耗组件的光波导，可以使进入第一损耗组件的光波的束斑尺寸表面上被放大。结果，可以减小在第一损耗组件上的光波的辐射角，并且可以降低光通过光波导传播时所涉及的额外损耗。
虽然已经针对优选实施例，对本发明进行了描述，但是依据前述的方面，对本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离具有更广泛意义的本发明的情况下，可以进行修改和改变，因此，在所附权利要求中限定的本发明涵盖了处于本发明的真实精神范围内的所有这样的变化和修改。