JP2001255427A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｙ分岐導波路１２を伝搬する光信号の損失を
低減する。 【解決手段】 光導波路１０は、Ｙ分岐導波路１２と、
Ｙ分岐導波路１２の過渡導波路１８上にあるガイド導波
路１４とを具える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光導波路及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信の分野で、Ｙ分岐導波路が
ある。Ｙ分岐導波路とは、入力側導波路と、この入力側
導波路に接続されていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導
波路と、この過渡導波路にそれぞれ接続された２本の出
力側導波路とを具える光導波路である。Ｙ分岐導波路
は、方向性結合器型の光分岐器と比較して、光信号に対
する波長依存性が小さい為、その設計及び製造が容易で
ある長所を有する。

【０００３】次に、Ｙ分岐導波路の従来の製造方法の一
例について、概略的に説明する。

【０００４】先ず、プラズマＣＶＤ法によって、石英基
板上に、石英系材料からなる下部クラッド層を形成す
る。次に、同じくプラズマＣＶＤ法によって、下部クラ
ッド層上に、石英系材料からなるコア層を形成する。次
に、フォトエッチング技術によって、コア層をパターニ
ングして、Ｙ分岐導波路を形成する。次に、プラズマＣ
ＶＤ法によって、Ｙ分岐導波路及び露出している下部ク
ラッド層上に、石英系材料からなる上部クラッド層を形
成する。以上の工程を以って、Ｙ分岐導波路が完成す
る。

【０００５】ところで、上部クラッド層を形成する際
に、Ｙ分岐導波路近傍において、石英系材料の堆積速度
が異なる。その結果、上部クラッド層にボイド（空気）
が含まれることがある。このボイドが両出力側導波路の
分岐部分に含まれる場合、このボイドの屈折率が周囲の
上部クラッド層の屈折率より小さい為、入力側導波路か
ら入力された光信号は、両出力側導波路に効率良く分岐
して出力することができない。ＢＰＭ（ビーム伝搬法）
によるシミュレーションによれば、１ｄＢ以上の損失が
発生することが予想される。

【０００６】このボイドの影響による損失を低減する為
には、例えば、厚さ（基板に対して垂直方向の長さ）が
８μｍのＹ分岐導波路において、分岐部分における両出
力側導波路の間隔を６μｍ以上にすれば良い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分岐部
分の間隔を６μｍ以上にした場合、過渡導波路におい
て、光信号のモード界分布を、両出力側導波路に向けて
効率良く分岐することができない。この時の損失は、４
ｄＢ程度であると予想される。

【０００８】そこで、分岐部分の間隔を６μｍ以上にし
た場合でも、これに起因する損失を低減でき、かつ、分
岐部分にボイドが含まれていても、これに起因する損失
を低減できるＹ分岐導波路を含む光導波路、及びその製
造方法の出現が求められていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する為
に、この発明の光導波路は、ガイド導波路を具える。こ
のガイド導波路は、このＹ分岐導波路をＹ字状として見
た場合における過渡導波路の表面上、若しくは、表面及
び裏面の双方上にある。又、このガイド導波路は、入力
側導波路から入力された光信号を出力側導波路に効率良
く分岐して出力させる。又、このガイド導波路は、屈折
率がＹ分岐導波路の屈折率より大きい。

【００１０】このような構成によれば、光信号が過渡導
波路を通過する際に、ガイド導波路による摂動によっ
て、この光信号のモード界分布が、両出力側導波路に向
けて効率良く分岐される。すなわち、過渡導波路から出
力側導波路にモード界分布が伝搬する際に、導波路外部
分（クラッド層）への漏れを低減できる。従って、光信
号を両出力側導波路に効率よく伝搬させることができ
る。

【００１１】この発明の光導波路の実施に当たり、好ま
しくは、ガイド導波路は、入力側導波路側から出力側導
波路側に向けて、第１ガイド導波路と、この第１ガイド
導波路にそれぞれ接続された２本の第２ガイド導波路と
を具える。第１ガイド導波路の導波路幅は、過渡導波路
の導波路幅と同様に拡がる。一方、各々の第２ガイド導
波路は、過渡導波路と出力側導波路との境界近傍におけ
るこの出力側導波路の延在方向に向かって、互いに異な
る方向に延びている。

【００１２】このように構成すれば、過渡導波路におい
て、光信号のモード界分布が両出力側導波路に向けて、
２つに分かれる。２つに分かれたモード界分布は、それ
ぞれ、両出力側導波路に出力される。従って、光信号を
効率よく各出力側導波路に分岐して出力することができ
る。

【００１３】又、この発明の光導波路の実施に当たり、
好ましくは、第１ガイド導波路は、更に、入力側導波路
と過渡導波路との境界近傍におけるこの入力側導波路上
まで、導波路幅が狭くなるように延びているのが良い。

【００１４】このように構成すれば、入力側導波路と過
渡導波路との境界において、光信号のモード界分布の不
整合を抑制することができる。従って、この境界におけ
るモード変換損失を低減することができる又、上述の発
明の光導波路の実施に当たり、好ましくは、各々の第２
ガイド導波路は、更に、過渡導波路と出力側導波路との
境界近傍におけるこの出力側導波路上まで、導波路幅が
狭くなるように延びているのが良い。

【００１５】このように構成すれば、過渡導波路と出力
側導波路との境界において、光信号のモード界分布の不
整合を抑制することができる。従って、この境界におけ
るモード変換損失を低減することができる。

【００１６】又、上述の目的を達成する為に、この発明
の光導波路の製造方法は、下記のような第１〜第５工程
を具える。第１工程では、下部クラッド層上に、第１コ
ア層を形成する。第２工程では、第１コア層上に、屈折
率がこの第１コア層の屈折率より大きい第２コア層を形
成する。第３工程では、第２コア層をパターニングし
て、ガイド導波路を形成する。第４工程では、第１コア
層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形成する。第５
工程では、Ｙ分岐導波路、露出しているガイド導波路、
及び露出している下部クラッド層上に、上部クラッド層
を形成する。

【００１７】又、上述の目的を達成する為に、この発明
の光導波路の製造方法は、下記のような第１〜第５工程
を具える。第１工程では、下部クラッド層上に、第１コ
ア層を形成する。第２工程では、第１コア層をパターニ
ングして、ガイド導波路を形成する。第３工程では、ガ
イド導波路及び下部クラッド層上に、屈折率がガイド導
波路の屈折率より小さい第２コア層を形成する。第４工
程では、第２コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路
を形成する。第５工程では、Ｙ分岐導波路、及び露出し
ている下部クラッド層上に、上部クラッド層を形成す
る。

【００１８】又、上述の目的を達成する為に、この発明
の光導波路の製造方法は、下記のような第１〜第６工程
を具える。第１構成では、下部クラッド層上に、第１コ
ア層を形成する。第２工程では、第１コア層をパターニ
ングして、ガイド導波路を形成する。第３工程では、下
部クラッド層上に、ガイド導波路と共に同一の平坦面を
構成している下部クラッド層を追加形成する。第４工程
では、平坦面上に、屈折率がガイド導波路の屈折率より
小さい第２コア層を形成する。第５工程では、第２コア
層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形成する。第６
工程では、Ｙ分岐導波路、及び露出している下部クラッ
ド層上に、上部クラッド層を形成する。

【００１９】但し、上述の発明の光導波路の製造方法に
おいて、Ｙ分岐導波路は、入力側導波路と、この入力側
導波路に接続されていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導
波路と、この過渡導波路にそれぞれ接続された２本の出
力側導波路とを具えるものとする。又、ガイド導波路
は、このＹ分岐導波路をＹ字状として見た場合における
過渡導波路の表面上にあり、入力側導波路から入力され
た光信号を出力側導波路に効率良く分岐して出力させる
ものとする。

【００２０】これらのように構成すれば、ガイド導波路
を、過渡導波路の表面に形成することができる。

【００２１】上述の発明の目的を実施する為、この発明
の光導波路の製造方法は、下記のような第１〜第８工程
を具える。第１工程では、下部クラッド層上に、第１コ
ア層を形成する。第２工程では、第１コア層をパターニ
ングして、ガイド導波路を形成する。第３工程では、下
部クラッド層上に、ガイド導波路と共に同一の平坦面を
構成している下部クラッド層を追加形成する。第４工程
では、平坦面上に、屈折率がガイド導波路の屈折率より
小さい第２コア層を形成する。第５工程では、第２コア
層上に、ガイド導波路と同一の構成材料からなる第３コ
ア層を形成する。第６工程では、第３コア層をパターニ
ングして、ガイド導波路を形成する。第７工程では、第
２コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形成す
る。第８工程では、第６工程で形成されたガイド導波
路、露出しているＹ分岐導波路、及び露出している下部
クラッド層上に、上部クラッド層を形成する。

【００２２】但し、Ｙ分岐導波路は、入力側導波路と、
この入力側導波路に接続されていて、かつ導波路幅が拡
がる過渡導波路と、この過渡導波路にそれぞれ接続され
た２本の出力側導波路とを具えるものとする。又、第２
工程及び第６工程で形成されたガイド導波路は、それぞ
れ、このＹ分岐導波路をＹ字状として見た場合における
過渡導波路の表面及び裏面の双方上にあり、入力側導波
路から入力された光信号を出力側導波路に効率良く分岐
して出力させるものとする。

【００２３】このような構成によれば、ガイド導波路
を、過渡導波路の表面に加えて、裏面にも形成すること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態について、説明する。尚、図中、各構成成分
の大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、従って、この発明
は、図示例に限定されるものではない。又、以下の説明
において、数値は単なる一例にすぎず、この発明は、こ
れらの数値のみに限定されるものではない。

【００２５】「第１の実施の形態」図１及び図２を参照
して、第１の実施の形態における、Ｙ分岐導波路を含む
光導波路の構成について、説明する。

【００２６】図１は、この発明の光導波路（Ｙ分岐導波
路及びガイド導波路）のみを取り出して、このＹ分岐導
波路をＹ字状として見たときの平面図である。又、図２
は、光導波路、及びこの光導波路を中に含むクラッド層
の構成図であって、図１におけるａ−ａ線で横切って見
たときの断面図として示してある。

【００２７】この発明の光導波路１０は、図１に示すよ
うに、Ｙ分岐導波路１２と、Ｙ分岐導波路１２の過渡導
波路１８上にある、発明の特徴部分であるガイド導波路
１４とを具える。この光導波路１０は、図２に示すよう
に、基板２４上に形成された下部クラッド層２６と、下
部クラッド層２６上に形成された上部クラッド層２８と
の間に含まれる。

【００２８】（１．Ｙ分岐導波路１２の構成について）
先ず、図１を参照して、Ｙ分岐導波路１２の構成につい
て、説明する。

【００２９】Ｙ分岐導波路１２は、入力側導波路１６
と、入力側導波路１６に接続されていて、かつ導波路幅
が拡がる過渡導波路１８と、過渡導波路１８にそれぞれ
接続された２本の出力側導波路２０及び２２とを具え
る。

【００３０】この構成例では、図１において、Ｙ分岐導
波路１２を、このＹ分岐導波路１２の中心線ＣＬに対し
て対称的とする。又、Ｙ分岐導波路１２の厚さは、６μ
ｍである。又、Ｙ分岐導波路１２の屈折率は、１．４５
５６である。

【００３１】（１−１ 入力側導波路１６の構成につい
て）入力側導波路１６は、直線導波路である。この入力
側導波路１６の中心線は、中心線ＣＬ上にある。入力側
導波路１６の導波路幅は、８μｍである。

【００３２】（１−２ 過渡導波路１８の構成につい
て）過渡導波路１８は、中心線ＣＬに対して対称的な台
形型の導波路である。この台形の上底１８Ａは、入力側
導波路１６と接続している。又、この台形の下底１８Ｂ
は、上底１８Ａより長く、かつ、出力側導波路２０及び
２２と接続している。中心線ＣＬは、上底１８Ａ及び下
底１８Ｂの中心と交わり、かつ、上底１８Ａ及び下底１
８Ｂに対して垂直である。従って、この台形の脚１８Ｃ
及び１８Ｄは、それぞれ、上底１８Ａから下底１８Ｂに
近づくにつれて、中心線ＣＬから等間隔に、かつ互いに
逆方向に離れる。

【００３３】（１−３ 出力側導波路２０及び２２の構
成について）出力側導波路２０及び２２は、それぞれ、
直線導波路であって、下底１８Ｂの各端部に接続されて
いる。出力側導波路２０の外側境界線２０Ａは、脚１８
Ｃの延長線上にある。一方、出力側導波路２２の外側境
界線２２Ａは、脚１８Ｄの延長線上にある。従って、出
力側導波路２０及び２２は、それぞれ、下底１８Ｂから
遠ざかるにつれて、中心線ＣＬから等間隔に、かつ互い
に逆方向に離れる。尚、分岐部分（下底１８Ｂ）におけ
る、出力側導波路２０の内側境界線２０Ｂと、出力側導
波路２２の内側境界線２２Ｂとの間隔Ｘは、６μｍであ
る。

【００３４】（２．ガイド導波路１４の構成について）
次に、同じく図１を参照して、ガイド導波路１４の構成
について、説明する。

【００３５】ガイド導波路１４は、図１に示すように、
Ｙ分岐導波路１２をＹ字状として見た場合において、過
渡導波路１８の表面上（上部クラッド層２６側）にあ
る。ガイド導波路１４は、入力側導波路１６から入力さ
れた光信号を出力側導波路に効率良く分岐して出力させ
る。ガイド導波路１４の厚さは、０．４μｍである。但
し、ガイド導波路１４の屈折率は、Ｙ分岐導波路の屈折
率より高くする。ここでは、ガイド導波路１４の屈折率
を、１．４８５としている。

【００３６】この構成例では、ガイド導波路１４は、入
力側導波路１６側から出力側導波路２０及び２２側に向
けて、第１ガイド導波路３０と、この第１ガイド導波路
３０にそれぞれ接続された２本の第２ガイド導波路３２
及び３４とを具える。

【００３７】（２−１ 第１ガイド導波路３０の構成に
ついて）第１ガイド導波路３０は、過渡導波路１８と同
様に、中心線ＣＬに対して線対称な台形型の導波路であ
って、その導波路幅は、過渡導波路１８の導波路幅と同
様に拡がる。

【００３８】この台形の上底３０Ａは、上底１８Ａ上に
ある。上底３０Ａの導波路幅は、６μｍである。又、こ
の台形の下底３０Ｂは、上底３０Ａより長く、かつ、第
２ガイド導波路３２及び３４と接続している。中心線Ｃ
Ｌは、上底３０Ａ及び下底３０Ｂの中心と交わり、か
つ、上底３０Ａ及び下底３０Ｂに対して垂直である。こ
の台形の脚３０Ｃ及び３０Ｄは、それぞれ、上底３０Ａ
から下底３０Ｂに向かって、脚１８Ｃ及び１８Ｄに沿っ
ている。

【００３９】（２−２ 第２ガイド導波路３２及び３４
の構成について）第２ガイド導波路３２及び３４は、そ
れぞれ、直線導波路であって、下底３０Ｂの各端部に接
続されている。第２ガイド導波路３２の外側境界線３２
Ａは、脚３０Ｃの延長線上にある。一方、第２ガイド導
波路３４の外側境界線３４Ａは、脚３０Ｄの延長線上に
ある。従って、第２ガイド導波路３２は、出力側導波路
２０の延在方向に向かって、下底１８Ｂまで延びてい
る。又、第２ガイド導波路３４は、出力側導波路２２の
延在方向に向かって、下底１８Ｂまで延びている。尚、
下底１８Ｂ上における第２ガイド導波路３２及び３４の
導波路幅を、それぞれ、６μｍとしている。又、下底３
０Ｂにおける、第２ガイド導波路３２の内側境界線３２
Ｂと、第２ガイド導波路３４の内側境界線３４Ｂとの間
隔Ｙは、１μｍである。

【００４０】（３．光導波路１０等の製造方法につい
て）次に、図３（Ａ）〜（Ｈ）を参照して、光導波路１
０等の製造方法について、説明する。

【００４１】図３（Ａ）〜（Ｈ）は、第１の実施の形態
における、光導波路１０の製造方法を示す製造工程図で
あって、図２と同様に、図１におけるａ−ａ線で横切っ
たときの断面図として示してある。

【００４２】この製造方法は、下記の第１〜第５工程を
具える。

【００４３】（第１工程）：先ず、基板２４として、石
英基板を用意する。

【００４４】次に、この基板２４上に、テトラエトキシ
シラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとして、プ
ラズマＣＶＤ法によって、石英系材料からなる下部クラ
ッド層２６を形成する。下部クラッド層２６の厚さは、
２０μｍである。又、下部クラッド層２６の屈折率は、
１．４５１２である。

【００４５】次に、下部クラッド層２６上に、同じくテ
トラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソー
スとして、プラズマＣＶＤ法によって、石英系材料から
なる第１コア層３６を形成する。第１コア層３６の厚さ
は、８μｍである。又、第１コア層３６の屈折率は、
１．４５５６である。

【００４６】（第２工程）：次に、第１コア層３６上
に、同じくテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₄）をガスソースとして、プラズマＣＶＤ法によ
って、第２コア層３８を形成する（図３（Ａ））。第２
コア層３８の厚さは、０．４μｍである。又、第２コア
層の屈折率は、１．４８５である。

【００４７】尚、第１及び第２工程において、所定量の
フッ素、リン、ゲルマニウム又はホウ素をドープするこ
とによって、下部クラッド層２６、第１コア層３６及び
第２コア層３８の屈折率を制御している。

【００４８】（第３工程）：次に、第２コア層３８上
に、フォトリソグラフィーによって、ガイド導波路１４
を形成する為のレジストパターン４０を形成する（図３
（Ｂ））。

【００４９】次に、レジストパターン４０を利用して、
反応性イオンエッチングによって、第２コア層３８をパ
ターニングして、ガイド導波路１４を形成する（図３
（Ｃ））。

【００５０】次に、レジストパターン４０を除去する。

【００５１】（第４工程）：次に、ガイド導波路１４及
び露出している第１コア層３６上に、マスク材４２を形
成する（図３（Ｄ））。

【００５２】次に、マスク材４２上に、フォトリソグラ
フィーによって、Ｙ分岐導波路１２を形成する為のレジ
ストパターン４４を形成する（図３（Ｅ））。

【００５３】次に、レジストパターン４４を利用して、
反応性イオンエッチングによって、マスク材４２をパタ
ーニングする（図３（Ｆ））。

【００５４】次に、同じくレジストパターン４４を利用
して、反応性イオンエッチングによって、第１コア層３
６をパターニングして、Ｙ分岐導波路１２を形成する
（図３（Ｇ））。

【００５５】次に、残ったマスク材４２及びレジストパ
ターン４４を除去する。

【００５６】（第５工程）：次に、Ｙ分岐導波路１２、
露出しているガイド導波路１４、及び露出している下部
クラッド層２６上に、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（Ｏ
Ｃ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとして、プラズマＣＶＤ法に
よって、石英系材料からなる上部クラッド層２８を形成
する（図３（Ｈ））。上部クラッド層２８の厚さは、こ
の上部クラッド層２８が接している下部クラッド層２６
の表面から、３０μｍである。又、上部クラッド層２８
の屈折率は、下部クラッド層２６の屈折率と同様に、
１．４５１２である。

【００５７】（４．光導波路１０を伝搬する光信号のモ
ード界分布について）次に、図４及び図５を参照して、
Ｙ分岐導波路１２を伝搬する光信号のモード界分布につ
いて、説明する。

【００５８】図４は、この発明の光導波路１０（Ｙ分岐
導波路１２及びガイド導波路１４）を伝搬する光信号の
モード界分布を示す図であって、Ｙ分岐導波路１２をＹ
字状として見たときの平面図上に、モード界分布の最大
値曲線を付している。

【００５９】図５は、過渡導波路１８を伝搬する光信号
のモード界分布を示す図であって、図４におけるｂ−ｂ
線で横切って見たときの断面図上に、モード界分布の等
値曲線を付している。縦軸は、光導波路１０の厚さ方向
を表す。又、横軸は、基板面方向（すなわち光導波路１
０の導波路幅方向）を表す。

【００６０】尚、下記のシミュレーションで使用してい
る光信号の波長は、１．３１μｍである。又、ここで
は、光信号は、入力側導波路１６から、過渡導波路１８
を経由して、出力側導波路２０及び２２に伝搬するもの
とする。

【００６１】先ず、この光信号は、外部より入力側導波
路１６に入力される。この入力側導波路１６を伝搬する
光信号のモード界分布は、単一モードである。

【００６２】次に、この光信号は、第１ガイド導波路３
０が設けられた過渡導波路１８に出力される。この過渡
導波路１８の部分では、光信号のモード界分布は、導波
路幅方向（モード界分布の進行方向に対して垂直方向）
に拡がる。

【００６３】次に、この光信号は、第２ガイド導波路３
２及び３４が設けられた過渡導波路１８の部分に出力さ
れる。この過渡導波路１８の部分では、モード界分布の
ピークは、２つになる。一方のピークは、第２ガイド導
波路３２が設けられた過渡導波路１８直下の部分を伝搬
する。もう一方のピークは、第２ガイド導波路３４が設
けられた過渡導波路１８直下の部分を伝搬する。２つの
ピークの間の谷間の部分（モード界分布の極小値）は、
中心線ＣＬ上を伝搬する。図５に示すように、モード界
分布の最大値は、第２ガイド導波路３２及び３４に向か
って引き寄せられている。

【００６４】次に、この光信号は、出力側導波路２０及
び２２に出力される。上述のように、第２ガイド導波路
３２及び３４の延在方向に出力側導波路２０及び２２が
あり、かつ、モード界分布の２つのピークは、第２ガイ
ド導波路３２及び３４を伝搬している。従って、これら
２つのピークは、そのまま出力側導波路２０及び２２に
出力されて、これら出力側導波路２０及び２２を伝搬し
ていく。又、これら２つのピークの谷間部分は、上述の
ように、モード界分布の極小値であるから、出力側導波
路２０及び２２間の上部クラッド層２８に漏れる量は少
ない。従って、これら２つのピークは、出力側導波路２
０及び２２に効率よく出力される。

【００６５】次に、比較の為に、図６及び図７を参照し
て、従来構成のＹ分岐導波路を伝搬する光信号のモード
界分布について、概略的に説明する。

【００６６】図６は、図４と対比する為のモード界分布
を示す図である。又、図７は、図５と対比する為のモー
ド界分布を示す図である。

【００６７】図６に示すように、従来構成の光導波路
は、Ｙ分岐導波路１２からなり、ガイド導波路を具えな
い。従って、過渡導波路１８を伝搬する光信号のモード
界分布は、２つに分かれることなく、中心線ＣＬ上を伝
搬していく。又、図７に示すように、過渡導波路１８の
中心に、モード界分布の中心がある。次に、この光信号
が出力側導波路２０及び２２に分岐されて出力されると
き、モード界分布の中心が中心線ＣＬ上にあるので、光
信号のパワーの多くが、上部クラッド層２８に漏れる。
従って、従来のＹ分岐導波路１２の構成によれば、光信
号を、出力側導波路２０及び２２に効率よく出力するこ
とができなかった。

【００６８】（５．シミュレーション結果について）次
に、この発明の光導波路１０に、波長１．３１μｍの光
信号を伝搬させたときの、各種のシミュレーション結果
について、順次説明する。下記のシミュレーションで
は、外部より入力側導波路１６に入力したときの光信号
のパワーと、出力側導波路２０（又は２２）から外部に
出力されるときの光信号のパワーとの差すなわち減衰量
（単位ｄＢ）を算出した。

【００６９】（５−１ ガイド導波路１４の屈折率を変
化させたとき）先ず、図８を参照して、ガイド導波路１
４の屈折率を変化させたときのシミュレーション結果に
ついて、説明する。

【００７０】図８は、ガイド導波路の屈折率を変化させ
たときの減衰量を示すグラフである。縦軸は、減衰量を
表す。又、横軸は、ガイド導波路１４の屈折率を表す。
尚、従来構成（ガイド導波路１４がない構成）による減
衰量の値（約３．９４ｄＢ）も、図８に示している。

【００７１】図８に示すように、ガイド導波路１４の屈
折率が１．４８５のとき、減衰量が最小となる。ガイド
導波路１４の屈折率が、１．４５１２より大きく、かつ
１．５０８５以下のとき、従来構成よりも減衰量を低減
できる。すなわち、比屈折率差Δ₂で表すと、下記式
（１）となる。

【００７２】−０．３＜Δ₂≦３．７ …（１） 但し、比屈折率差Δ₂は、下記式（２）で定義される。

【００７３】

【数１】

【００７４】上記式（２）において、ｎｆ₁は、Ｙ分岐
導波路１２の屈折率である。又、ｎｆ₂は、ガイド導波
路１４の屈折率である。又、比屈折率差Δ₂の単位は、
％である。

【００７５】（５−２ 第２ガイド導波路３２及び３４
の導波路幅を変化させたとき）次に、図９を参照して、
第２ガイド導波路３２及び３４の導波路幅を変化させた
ときのシミュレーション結果について、説明する。

【００７６】図９は、第２ガイド導波路の導波路幅を変
化させたときの減衰量を示すグラフである。縦軸は、減
衰量を表す。又、横軸は、第２ガイド導波路３２及び３
４の屈折率を表す。尚、従来構成（ガイド導波路１４が
ない構成）による減衰量の値（約３．９４ｄＢ）も、図
９に示している。

【００７７】図９に示すように、ガイド導波路１４を設
けた場合、従来構成より必ず減衰量が小さくなる。

【００７８】（５−３ ガイド導波路１４の厚さを変化
させたとき）次に、図１０を参照して、ガイド導波路１
４の厚さを変化させたときのシミュレーション結果につ
いて、説明する。

【００７９】図１０は、ガイド導波路の厚さを変化させ
たときの減衰量を示すグラフである。縦軸は、減衰量を
表す。又、横軸は、ガイド導波路１４の厚さを表す。
尚、従来構成（ガイド導波路１４がない構成）による減
衰量の値（約３．９４ｄＢ）も、図１０に示している。

【００８０】図１０に示すように、ガイド導波路１４の
厚さが０．４μｍのとき、減衰量が最小となる。ガイド
導波路の厚さが、０より大きく、かつ０．７５μｍ以下
のとき、従来構成よりも減衰量を低減できる。すなわ
ち、比Ｒｒで表すと、下記式（３）となる。

【００８１】０＜Ｒｒ≦９．３７５ …（３） 但し、比Ｒｒは、下記式（４）で定義される。又、比Ｒ
ｒの単位は、％である。

【００８２】

【数２】

【００８３】上記式（４）において、ｈｇは、Ｙ分岐導
波路１２の厚さである。又、ｈｒは、ガイド導波路１４
の厚さである。

【００８４】（６．効果）上述のように、Ｙ分岐導波路
１２の過渡導波路１８の表面上にガイド導波路１４を具
えることによって、過渡導波路１８を伝搬する光信号を
２つに分離して、それぞれを効率良く出力側導波路２０
及び２２に出力することができる。従って、光信号の伝
搬損失を低減することができる。

【００８５】「第２の実施の形態」第２の実施の形態で
は、ガイド導波路１４を、有機系材料から構成する。こ
の点のみが、第１の実施の形態と異なる。すなわち、第
２の実施の形態における製造方法の第２工程のみが、第
１の実施の形態と異なる。

【００８６】そこで、図３（Ａ）を参照して、第２工程
についてのみ、説明する。

【００８７】第２工程では、第１コア層３６上に、スピ
ンコートにより、有機系材料を塗布して、紫外線を照射
することにより硬化した（図３（Ａ））。この構成例で
は、有機系材料を、フッ素化エポキシ（下記化（１）
式）及びフッ素化エポキシ（メタ）アクリレート（下記
化（２）式）を主成分とした紫外線硬化型ポリマーとす
る。硬化した有機系材料が、第２コア層３８となる。こ
の第２コア層３８の厚さ及び屈折率は、それぞれ、第１
の実施の形態と同様に、０．４μｍ及び１．４８５であ
る。

【００８８】

【化１】

【００８９】一般的に、有機系材料は、現在光通信シス
テムで近赤外域での吸収が大きく、光導波路１０におけ
る損失を大きくする要因となり得る。しかしながら、第
２の実施の形態では、Ｙ分岐導波路１２、下部クラッド
層２６及び上部クラッド層２８を、第１の実施の形態と
同様に石英系材料から構成し、かつ、ガイド導波路１４
のみ有機系材料から構成しているので、光導波路１０全
体における損失は、事実上問題にならない。又、成膜及
び加工の容易さから、有機系材料を用いることは望まし
い。

【００９０】「第３の実施の形態」第３の実施の形態で
は、第３工程のみが、第２の実施の形態の場合と異な
る。そこで、この点についてのみ、説明する。

【００９１】第３工程では、リソグラフィーによって、
第２コア層３８を直接パターニングして、ガイド導波路
１４を形成する。すなわち、レジストパターン４０（図
３（Ｂ））を形成する手間を要しない。従って、加工時
間を大幅に短縮することができる。

【００９２】「第４の実施の形態」第４の実施の形態で
は、ガイド導波路１４は、下部クラッド層２６上に形成
されている。この点が、上述の実施の形態と異なる。

【００９３】そこで、図１１（Ａ）〜（Ｉ）を参照し
て、第４の実施の形態における光導波路１０等の製造方
法について、説明する。

【００９４】図１１（Ａ）〜（Ｉ）は、第４の実施の形
態における、光導波路の製造工程を示す断面図である。

【００９５】この製造方法は、下記の第１〜第５工程を
具える。

【００９６】（第１工程）：先ず、基板２４として、石
英基板を用意する。

【００９７】次に、この基板２４上に、テトラエトキシ
シラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとして、プ
ラズマＣＶＤ法によって、石英系材料からなる下部クラ
ッド層２６を形成する。下部クラッド層２６の厚さは、
２０μｍである。又、下部クラッド層２６の屈折率は、
１．４５１２である。

【００９８】次に、下部クラッド層２６上に、同じくテ
トラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソー
スとして、プラズマＣＶＤ法によって、石英系材料から
なる第１コア層５０を形成する（図１１（Ａ））。第１
コア層５０の厚さは、０．４μｍである。又、第１コア
層５０の屈折率は、１．４８５である。

【００９９】（第２工程）：次に、第１コア層５０上
に、フォトリソグラフィーによって、ガイド導波路１４
を形成する為のレジストパターン５２を形成する（図１
１（Ｂ））。

【０１００】次に、レジストパターン５２を利用して、
反応性イオンエッチングによって、第１コア層５０をパ
ターニングして、ガイド導波路１４を形成する（図１１
（Ｃ））。

【０１０１】次に、レジストパターン５２を除去する。

【０１０２】（第３工程）：次に、ガイド導波路１４及
び露出している下部クラッド層２６上に、同じくテトラ
エトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースと
して、プラズマＣＶＤ法によって、第２コア層５４を形
成する（図１１（Ｄ））。第２コア層５４と接している
ガイド導波路１４の表面から、この第２コア層５４の表
面までの厚さは、８μｍである。又、第２コア層５４の
屈折率は、１．４５５６である。

【０１０３】尚、第１及び第３工程において、所定量の
フッ素、リン、ゲルマニウム又はホウ素をドープするこ
とによって、下部クラッド層２６、第１コア層５０及び
第２コア層５４の屈折率を制御している。

【０１０４】（第４工程）：次に、第２コア層５４上
に、マスク材５６を形成する（図１１（Ｅ））。

【０１０５】次に、マスク材５６上に、フォトリソグラ
フィーによって、Ｙ分岐導波路１２を形成する為のレジ
ストパターン５８を形成する（図１１（Ｆ））。

【０１０６】次に、レジストパターン５８を利用して、
反応性イオンエッチングによって、マスク材５６をパタ
ーニングする（図１１（Ｇ））。

【０１０７】次に、同じくレジストパターン５８を利用
して、反応性イオンエッチングによって、第２コア層５
４をパターニングして、Ｙ分岐導波路１２を形成する
（１１（Ｈ））。

【０１０８】次に、残ったマスク材５６及びレジストパ
ターン５８を除去する。

【０１０９】（第５工程）：次に、Ｙ分岐導波路１２、
及び露出している下部クラッド層２６上に、テトラエト
キシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとし
て、プラズマＣＶＤ法によって、石英系材料からなる上
部クラッド層２８を形成する（図３（Ｉ））。上部クラ
ッド層２８の厚さは、この上部クラッド層２８が接して
いる下部クラッド層２６の表面から、３０μｍである。
又、上部クラッド層２８の屈折率は、下部クラッド層２
６の屈折率と同様に、１．４５１２である。上述の工程
によって、ガイド導波路１４は、下部クラッド層２６上
に形成される。

【０１１０】この光導波路１０の構成においても、第１
の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、過渡
導波路１８を伝搬する光信号を２つに分離して、それぞ
れを効率良く出力側導波路２０及び２２に出力すること
ができる。従って、光信号の伝搬損失を低減することが
できる。

【０１１１】「第５の実施の形態」第５の実施の形態で
は、ガイド導波路１４は、下部クラッド層２６に埋め込
まれている。この点が、第４の実施の形態の場合と異な
る。

【０１１２】そこで、図１２（Ａ）〜（Ｋ）を参照し
て、第５の実施の形態における光導波路１０等の製造方
法について、説明する。

【０１１３】図１２（Ａ）〜（Ｋ）は、第５の実施の形
態における、光導波路１０の製造工程を示す断面図であ
る。

【０１１４】この製造方法は、下記の第１〜第６工程を
具える。

【０１１５】（第１工程）：第４の実施の形態における
第１工程と同様である。但し、図１２（Ａ）は、図１１
（Ａ）に相当している。

【０１１６】（第２工程）：第４の実施の形態における
第２工程と同様である。但し、図１２（Ｂ）及び（Ｃ）
は、それぞれ、図１１（Ｂ）及び（Ｃ）に相当してい
る。

【０１１７】次に、第４の実施の形態と同じく、レジス
トパターン５２を除去する。

【０１１８】（第３工程）：次に、ガイド導波路１４、
及び露出している下部クラッド層２６上に、テトラエト
キシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとし
て、プラズマＣＶＤ法によって、下部クラッド層２６と
同一組成の下部クラッド層２６を追加形成する（図１２
（Ｄ））。

【０１１９】次に、追加形成された下部クラッド層２６
の表面を、ガイド導波路１４の表面が現れるまで研磨す
る（図１２（Ｅ））。これにより、下部クラッド層２６
及びガイド導波路１４は、同一の平坦面６０を構成す
る。

【０１２０】（第４工程）：次に、平坦面６０上に、同
じくテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガ
スソースとして、プラズマＣＶＤ法によって、第２コア
層５４を形成する（図１２（Ｆ））。第２コア層５４と
接しているガイド導波路１４の表面から、この第２コア
層５４の表面までの厚さは、８μｍである。又、第２コ
ア層５４の屈折率は、１．４５５６である。

【０１２１】尚、第１及び第４工程において、所定量の
フッ素、リン、ゲルマニウム又はホウ素をドープするこ
とによって、下部クラッド層２６、第１コア層５０及び
第２コア層５４の屈折率を制御している。

【０１２２】（第５工程）：第４の実施の形態における
第４工程と同様である。但し、図１２（Ｇ）〜（Ｊ）
は、それぞれ、図１１（Ｅ）〜（Ｈ）に相当している。

【０１２３】（第６工程）：第４の実施の形態における
第５工程と同様である。但し、図１２（Ｋ）は、図１１
（Ｉ）に相当している。

【０１２４】この光導波路１０の構成においても、第１
の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、過渡
導波路１８を伝搬する光信号を２つに分離して、それぞ
れを効率良く出力側導波路２０及び２２に出力すること
ができる。従って、光信号の伝搬損失を低減することが
できる。

【０１２５】「第６の実施の形態」第６の実施の形態で
は、Ｙ分岐導波路１２をＹ字状として見た場合に、過渡
導波路１８の表面及び裏面の双方上に、ガイド導波路１
４Ａ及び１４Ｂを具える。上述の構成例では、表面又は
裏面の何れか一面のみに、ガイド導波路１４が形成され
ていた。第６の実施の形態は、第１及び第５の実施の形
態を組み合わせている。

【０１２６】（１．光導波路１０等の製造方法につい
て）先ず、図１３（Ａ）〜（Ｎ）を参照して、第６の実
施の形態における光導波路１０等の製造方法について、
説明する。

【０１２７】（第１工程）：第５の実施の形態における
第１工程と同様である。但し、図１３（Ａ）は、図１２
（Ａ）に相当している。

【０１２８】（第２工程）：第５の実施の形態における
第２工程と同様である。但し、図１３（Ｂ）及び図１３
（Ｃ）は、それぞれ、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）に
相当している。又、ガイド導波路１４Ａは、第５の実施
の形態におけるガイド導波路１４に相当している。

【０１２９】（第３工程）：第５の実施の形態における
第３工程と同様である。但し、図１３（Ｄ）及び（Ｅ）
は、それぞれ、図１２（Ｄ）及び（Ｅ）に相当してい
る。

【０１３０】（第４工程）：第５の実施の形態における
第４工程と同様である。但し、図１３（Ｆ）は、図１２
（Ｆ）に相当している。

【０１３１】（第５工程）：第１の実施の形態における
第２工程と同様である。

【０１３２】すなわち、第２コア層５４上に、テトラエ
トキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）をガスソースとし
て、プラズマＣＶＤ法によって、第３コア層６２を形成
する（図１３（Ｇ））。第３コア層６２の厚さ及び屈折
率は、それぞれ、第１コア層５０と同じく、０．４μｍ
及び１．４８５である。

【０１３３】（第６工程）：第１の実施の形態の第３工
程と同様である。

【０１３４】すなわち、第３コア層６２上に、フォトリ
ソグラフィーによって、ガイド導波路１４Ｂを形成する
為のレジストパターン４０を形成する（図１３
（Ｈ））。

【０１３５】次に、レジストパターン４０を利用して、
反応性イオンエッチングによって、第３コア層６２をパ
ターニングして、ガイド導波路１４Ｂを形成する（図１
３（Ｉ））。

【０１３６】次に、レジストパターン４０を除去する。

【０１３７】（第７工程）：第１の実施の形態の第４工
程と同様である。

【０１３８】すなわち、第３コア層６２及び露出してい
る第２コア層５４上に、マスク材４２を形成する（図１
３（Ｊ））。

【０１３９】次に、マスク材４２上に、フォトリソグラ
フィーによって、Ｙ分岐導波路１２を形成する為のレジ
ストパターン４４を形成する（図１３（Ｋ））。

【０１４０】次に、レジストパターン４４を利用して、
反応性イオンエッチングによって、マスク材４２をパタ
ーニングする（図１３（Ｌ））。

【０１４１】次に、同じくレジストパターン４４を利用
して、反応性イオンエッチングによって、第２コア層５
４をパターニングして、Ｙ分岐導波路１２を形成する
（図１３（Ｍ））。

【０１４２】次に、残ったマスク材４２及びレジストパ
ターン４４を除去する。

【０１４３】（第８工程）：第１の実施の形態の第５工
程と同様である。但し、図１３（Ｎ）は、図３（Ｈ）に
相当している。

【０１４４】上述の工程を以って、Ｙ分岐導波路１２を
Ｙ字状として見た場合に、過渡導波路１８の表面及び裏
面の双方上に、ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂを具える
光導波路１０が完成する。

【０１４５】（２．過渡導波路１８を伝搬する光信号の
モード界分布について）次に、図１４を参照して、過渡
導波路１８を伝搬する光信号のモード界分布について、
説明する。

【０１４６】図１４は、図５と同様に、過渡導波路１８
を伝搬する光信号のモード界分布を示す図であって、図
４におけるｂ−ｂ線で横切って見たときの断面図上に、
モード界分布の等値曲線を付している。尚、下記のシミ
ュレーションで使用している光信号の波長は、１．３１
μｍである。

【０１４７】図１４に示すように、過渡導波路１８の表
面及び裏面の双方上に、ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂ
を設けることにより、モード界分布の強度中心は、ガイ
ド導波路１４Ａ及び１４Ｂそれぞれに引き寄せられる。
従って、光信号は、第１の実施の形態（図５参照）と比
較して、より効率良く出力側導波路２０及び２２に分岐
して出力されることができる。

【０１４８】（３．シミュレーション結果について）次
に、この発明の光導波路１０に、波長１．３１μｍの光
信号を伝搬させたときの、各種のシミュレーション結果
について、順次説明する。下記のシミュレーションで
は、第１の実施の形態と同様に、外部より入力側導波路
１６に入力したときの光信号のパワーと、出力側導波路
２０（又は２２）から外部に出力されるときの光信号の
パワーとの差すなわち減衰量（単位ｄＢ）を算出した。

【０１４９】（３−１ ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂ
の屈折率を変化させたとき）先ず、図１５を参照して、
ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂの屈折率を変化させたと
きのシミュレーション結果について、説明する。

【０１５０】図１５は、図８と同様に、ガイド導波路の
屈折率を変化させたときの減衰量を示すグラフである。
縦軸は、減衰量を表す。又、横軸は、ガイド導波路１４
Ａ及び１４Ｂの屈折率を表す。尚、従来構成（ガイド導
波路１４Ａ及び１４Ｂがない構成）による減衰量の値
（約３．９４ｄＢ）も、図１５に示している。

【０１５１】図１５に示すように、ガイド導波路１４Ａ
及び１４Ｂの屈折率が１．４７４のとき、減衰量が最小
となる。ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂの屈折率が、
１．４５１２より大きく、かつ１．４９４０以下のと
き、従来構成よりも減衰量を低減できる。すなわち、比
屈折率差Δ₂で表すと、下記式（５）となる。

【０１５２】−０．３＜Δ₂≦２．５４ …（５） （３−２ 第２ガイド導波路３２及び３４の導波路幅を
変化させたとき）次に、図１６を参照して、第２ガイド
導波路３２及び３４の導波路幅を変化させたときのシミ
ュレーション結果について、説明する。

【０１５３】図１６は、図９と同様に、第２ガイド導波
路の導波路幅を変化させたときの減衰量を示すグラフで
ある。縦軸は、減衰量を表す。又、横軸は、第２ガイド
導波路３２及び３４の屈折率を表す。尚、従来構成（ガ
イド導波路１４がない構成）による減衰量の値（約３．
９４ｄＢ）も、図１６に示している。

【０１５４】図１６に示すように、ガイド導波路１４Ａ
及び１４Ｂを設けた場合、従来構成より必ず減衰量が小
さくなる。第２ガイド導波路３２及び３４の導波路幅が
７μｍのとき、減衰量が最小になる。

【０１５５】（３−３ ガイド導波路１４Ａ及び１４Ｂ
の厚さを変化させたとき）次に、図１７を参照して、ガ
イド導波路１４Ａ及び１４Ｂの厚さを変化させたときの
シミュレーション結果について、説明する。

【０１５６】図１７は、図１０と同様に、ガイド導波路
の厚さを変化させたときの減衰量を示すグラフである。
縦軸は、減衰量を表す。又、横軸は、ガイド導波路１４
Ａ及び１４Ｂの厚さを表す。尚、従来構成（ガイド導波
路１４Ａ及び１４Ｂがない構成）による減衰量の値（約
３．９４ｄＢ）も、図１７に示している。

【０１５７】図１７に示すように、ガイド導波路１４Ａ
及び１４Ｂの厚さが０．９μｍのとき、減衰量が最小と
なる。ガイド導波路の厚さが、０より大きく、かつ０．
９μｍ以下のとき、従来構成よりも減衰量を低減でき
る。すなわち、比Ｒｒで表すと、下記式（６）となる。

【０１５８】０＜Ｒｒ≦１１．２５ …（６） （４．効果）上述のように、Ｙ分岐導波路１２の過渡導
波路１８の表面及び裏面の双方上にガイド導波路１４Ａ
及び１４Ｂを具えることによって、過渡導波路１８を伝
搬する光信号を２つに分離して、第１の実施の形態と比
較して、それぞれを効率良く出力側導波路２０及び２２
に出力することができる。従って、光信号の伝搬損失を
より一層低減することができる。

【０１５９】「第７の実施の形態」 （１．ガイド導波路１４の構成等について）先ず、図１
８を参照して、第７の実施の形態におけるガイド導波路
１４の構成について、説明する。

【０１６０】図１８は、図１と同様に、光導波路のみを
取り出して、Ｙ分岐導波路をＹ字状として見たときの平
面図である。

【０１６１】第１ガイド導波路３０は、更に、第１の実
施の形態の入力側導波路１６と過渡導波路１８との境界
（上底１８Ａ）近傍における入力側導波路１６上まで、
導波路幅が狭くなるように延びている。

【０１６２】この構成例では、第１ガイド導波路３０
は、第１の実施の形態における第１ガイド導波路３０の
構成に加えて、上底１８Ａから入力側導波路１６に向か
って３００μｍの距離の第１端部６４間に形成されてい
て、その導波路幅は、６μｍから１μｍへと徐々に狭く
なる。

【０１６３】又、第２ガイド導波路３２及び３４は、そ
れぞれ、更に、第１の実施の形態の過渡導波路１８と出
力側導波路２０及び２２の境界（下底１８Ｂ）近傍にお
ける出力側導波路２０及び２２上まで、導波路幅が狭く
なるように延びている。

【０１６４】この構成例では、第２ガイド導波路３２及
び３４は、それぞれ、第１の実施の形態における第２ガ
イド導波路３２及び３４の構成に加えて、下底１８Ｂか
ら出力側導波路２０及び２２に向かって３００μｍの距
離の第２端部６６Ａ及び６６Ｂ間に形成されていて、そ
の導波路幅は、６μｍから１μｍへと徐々に狭くなる。

【０１６５】尚、下底１８Ｂにおける内側境界線２０Ｂ
及び２２Ｂ間の距離Ｘを、３．５μｍとしている。又、
下底３０Ｂにおける内側境界線３２Ｂ及び３４Ｂ間の距
離Ｙを、１μｍとしている。又、下部クラッド層２６、
上部クラッド層２８、Ｙ分岐導波路１２及びガイド導波
路１４の厚さを、それぞれ、２０μｍ、２０μｍ、６μ
ｍ及び１μｍとしている。又、下部クラッド層２６、上
部クラッド層２８、Ｙ分岐導波路１２及びガイド導波路
１４の屈折率を、それぞれ、１．４４８３、１．４４８
３、１．４５５６及び１．４６６としている。又、入力
側導波路１６及び出力側導波路２０及び２２の導波路幅
を、それぞれ、８μｍとしている。

【０１６６】（２．過渡導波路１８を伝搬する光信号の
モード界分布等について）次に、図１９〜図２１を参照
して、過渡導波路１８を伝搬する光信号のモード界分布
について、説明する。

【０１６７】図１９は、第７の実施の形態における過渡
導波路を伝搬する光信号のモード界分布を示す図であっ
て、図１８におけるｃ−ｃ線（第１ガイド導波路３０）
で横切って見たときの断面図上に、モード界分布の等値
曲線を付している。

【０１６８】図２０は、入力側導波路を伝搬する光信号
のモード界分布を示す図である。

【０１６９】図２１は、第１の実施の形態における過渡
導波路を伝搬する光信号のモード界分布を示す図であっ
て、図４におけるｃ−ｃ線（第１ガイド導波路３０）で
横切って見たときの断面図上に、モード界分布の等値曲
線を付している。

【０１７０】尚、下記のシミュレーションで使用してい
る光信号の波長は、１．３１μｍである。

【０１７１】光信号が入力側導波路１６から過渡導波路
１８に出力される際に、この入力側導波路１６上に設け
られた第１ガイド導波路３０の導波路幅は、徐々に拡が
る。よって、図１９及び図２０に示すように、入力側導
波路１６を伝搬する光信号のモード界分布は、第１ガイ
ド導波路３０が設けられた過渡導波路１８の部分を伝搬
する光信号のモード界分布と似ている。つまり、モード
界分布は、入力側導波路１６から過渡導波路１８に安定
して伝搬する。従って、上底１８Ａでのモード界の不整
合による損失を、上述の実施の形態と比較して、低減さ
せることができる。

【０１７２】因みに、図２１に示す光信号のモード界分
布（第１の実施の形態におけるモード界分布）は、ガイ
ド導波路１４が過渡導波路１８上にのみ配置されている
場合におけるシミュレーション結果であって、図２０に
示す光信号のモード界分布と、等値曲線の形状が大きく
異なる。つまり、モード界分布は、入力側導波路１６か
ら過渡導波路１８に安定して伝搬できない。従って、上
底１８Ａでのモード界の不整合による損失を、第７の実
施の形態の場合ほど低減させることができない。

【０１７３】次に、光信号は、第１ガイド導波路３０が
設けられた過渡導波路１８の部分から、第２ガイド導波
路３２及び３４が設けられた過渡導波路１８の部分に出
力される。

【０１７４】次に、光信号が過渡導波路１８から出力側
導波路２０及び２２に出力される際に、これら出力側導
波路２０及び２２上に設けられた第２ガイド導波路３２
及び３４の導波路幅は、徐々に狭くなる。よって、第２
ガイド導波路３２及び３４が設けられた過渡導波路１８
の部分を伝搬する光信号のモード界分布は、出力側導波
路２０及び２２を伝搬する光信号のモード界分布と似て
いる。つまり、モード界分布は、過渡導波路１８から出
力側導波路２０及び２２に安定して伝搬する。従って、
下底１８Ｂでのモード界分布の不整合による損失を、上
述の実施の形態と比較して、低減させることができる。

【０１７５】（３．シミュレーション結果について）次
に、この発明の光導波路１０に、波長１．３１μｍの光
信号を伝搬させたときの、各種のシミュレーション結果
について、順次説明する。下記のシミュレーションで
は、第１の実施の形態と同様に、外部より入力側導波路
１６に入力したときの光信号のパワーと、出力側導波路
２０（又は２２）から外部に出力されるときの光信号の
パワーとの差、すなわち減衰量（単位ｄＢ）を算出し
た。

【０１７６】そこで、図２２〜図２６を参照して、各シ
ミュレーション結果について、説明する。図２２〜図２
６の縦軸は、何れも、減衰量（単位：ｄＢ）を表す。

【０１７７】図２２は、入力側導波路上の第１ガイド導
波路の長さを変化させたときの減衰量を示すグラフであ
る。横軸は、入力側導波路１２上の第１ガイド導波路３
０の長さ（単位：μｍ）を表す。

【０１７８】図２３は、出力側導波路上の第２ガイド導
波路の長さを変化させたときの減衰量を示すグラフであ
る。横軸は、出力側導波路２０及び２２上の第２ガイド
導波路３２及び３４の長さ（単位：μｍ）を表す。

【０１７９】図２４は、入力側導波路上の第１ガイド導
波路の先端の導波路幅を変化させたときの減衰量を示す
グラフである。横軸は、入力側導波路１２上の第１ガイ
ド導波路３０の先端の導波路幅（単位：μｍ）を表す。

【０１８０】図２５は、出力側導波路上の第２ガイド導
波路の先端の導波路幅を変化させたときの減衰量を示す
グラフである。横軸は、出力側導波路２０及び２２上の
第２ガイド導波路３２及び３４の先端の導波路幅（単
位：μｍ）を表す。

【０１８１】図２６は、下底１８Ｂにおける内側境界線
２０Ｂ及び２２Ｂの間の距離を変化させたときの減衰量
を示すグラフである。横軸は、下底１８Ｂにおける内側
境界線２０Ｂ及び２２Ｂの間の距離（単位：μｍ）を表
す。

【０１８２】尚、従来構成（ガイド導波路１４がない構
成）による減衰量の値（約４．１８ｄＢ）、及び第１の
実施の形態の構成（ガイド導波路１４が過渡導波路１８
上にのみ設けられている構成）による減衰量の値（約
３．６２ｄＢ）も、それぞれ、図２２〜図２６に示して
いる。

【０１８３】図２２に示すように、第１ガイド導波路３
０の長さが約３５０μｍ又は約６５０μｍのとき、損失
が極小となった。第１の実施の形態の構成と比較する
と、第１ガイド導波路３０の長さが約３５０μｍのと
き、０．３ｄＢだけ損失を低減することができる。

【０１８４】又、図２３に示すように、第２ガイド導波
路３２及び３４の長さが約３７０μｍ又は約７００μｍ
のとき、損失が極小となる。

【０１８５】又、図２４及び図２５に示すように、各先
端の導波路幅が細いほど低損失となる。第１の実施の形
態の構成と比較すると、この導波路幅が１μｍのとき、
０．３μｍだけ損失を低減することができる。

【０１８６】又、図２６に示すように、下底１８Ｂにお
ける内側境界線２０Ｂ及び２２Ｂの間の距離が５μｍ以
上のとき、第１の実施の形態における損失とおよそ等し
い。よって、第１の実施の形態における距離より大きく
とることができる。従って、内側境界線２０Ｂ及び２２
Ｂ間にボイドが含まれていても、このボイドの影響によ
る損失の低減を図ることができる。

【０１８７】「変形例の説明」この発明は、上述の実施
の形態にのみ限定されるものではなく、設計に応じて種
々の変更を加えることができる。

【０１８８】例えば、第２及び第３の実施の形態で使用
した有機系材料を、第４〜第７の実施の形態におけるガ
イド導波路１４の構成材料として使用しても良い。

【０１８９】又、例えば、上述の実施の形態では、過渡
導波路１８の形状を台形状としているが、過渡導波路１
８の形状は何等これに限定されるものではない。すなわ
ち、入力側導波路１６から出力側導波路２０及び２２に
向かって、導波路幅が拡がる構造であれば良い。

【０１９０】又、出力側導波路２０及び２２は、直線導
波路に限定されるものではなく、様々な曲率を有する曲
がり導波路、又は該曲がり導波路と直線導波路とが組み
合わされている構成でも、若しくは直線導波路同士が組
み合わされている構成でも良い。

【０１９１】又、例えば、第７の実施の形態に、第１〜
第６の実施の形態の構成を組み合わせても良い。

【０１９２】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明の光導波路の構成によれば、出力側導波路における分
岐部分の間隔を６μｍ以上にした場合でも、これに起因
する損失を低減でき、かつ、分岐部分にボイドが含まれ
ていても、これに起因する損失を低減できる。又、この
発明の光導波路の製造方法によれば、上述の光導波路を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光導波路の平面図である。

【図２】光導波路の断面図である。

【図３】光導波路等の製造工程を示す断面図である。

【図４】光導波路を伝搬する光信号のモード界分布を示
す図である。

【図５】過渡導波路を伝搬する光信号のモード界分布を
示す図である。

【図６】従来構成の光導波路を伝搬する光信号のモード
界分布を示す図である。

【図７】従来構成の過渡導波路を伝搬する光信号のモー
ド界分布を示す図である。

【図８】ガイド導波路の屈折率を変化させたときの減衰
量を示すグラフである。

【図９】第２ガイド導波路の導波路幅を変化させたとき
の減衰量を示すグラフである。

【図１０】ガイド導波路の厚さを変化させたときの減衰
量を示すグラフである。

【図１１】光導波路等の製造工程を示す断面図である。

【図１２】光導波路等の製造工程を示す断面図である。

【図１３】光導波路等の製造工程を示す断面図である。

【図１４】過渡導波路を伝搬する光信号のモード界分布
を示す図である。

【図１５】ガイド導波路の屈折率を変化させたときの減
衰量を示すグラフである。

【図１６】第２ガイド導波路の導波路幅を変化させたと
きの減衰量を示すグラフである。

【図１７】ガイド導波路の厚さを変化させたときの減衰
量を示すグラフである。

【図１８】光導波路の平面図である。

【図１９】第７の実施の形態における過渡導波路を伝搬
する光信号のモード界分布を示す図である。

【図２０】入力側導波路を伝搬する光信号のモード界分
布を示す図である。

【図２１】第１の実施の形態における過渡導波路を伝搬
する光信号のモード界を示す図である。

【図２２】入力側導波路上の第１ガイド導波路の長さを
変化させたときの減衰量を示すグラフである。

【図２３】出力側導波路上の第２ガイド導波路の長さを
変化させたときの減衰量を示すグラフである。

【図２４】入力側導波路上の第１ガイド導波路の先端の
導波路幅を変化させたときの減衰量を示すグラフであ
る。

【図２５】出力側導波路上の第２ガイド導波路の先端の
導波路幅を変化させたときの減衰量を示すグラフであ
る。

【図２６】下底１８Ｂにおける内側境界線２０Ｂ及び２
２Ｂの間の距離を変化させたときの減衰量を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０：光導波路 １２：Ｙ分岐導波路 １４、１４Ａ、１４Ｂ：ガイド導波路 １６：入力側導波路 １８：過渡導波路 １８Ａ：上底 １８Ｂ：下底 １８Ｃ、１８Ｄ：脚 ２０、２２：出力側導波路 ２０Ａ、２２Ａ：外側境界線 ２０Ｂ、２２Ｂ：内側境界線 ２４：基板 ２６：下部クラッド層 ２８：上部クラッド層 ３０：第１ガイド導波路 ３０Ａ：上底 ３０Ｂ：下底 ３０Ｃ、３０Ｄ：脚 ３２、３４：第２ガイド導波路 ３２Ａ、３４Ａ：外側境界線 ３２Ｂ、３４Ｂ：内側境界線 ３６、５０：第１コア層 ３８、５４：第２コア層 ４０、４４、５２、５８：レジストパターン ４２、５６：マスク材 ６０：平坦面 ６２：第３コア層 ６４：第１端部 ６６Ａ、６６Ｂ：第２端部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力側導波路と、該入力側導波路に接続
   されていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導波路と、該過
   渡導波路にそれぞれ接続された２本の出力側導波路とを
   具えるＹ分岐導波路を含む光導波路において、 該Ｙ分岐導波路をＹ字状として見た場合における前記過
   渡導波路の表面上に、若しくは該表面及び裏面の双方上
   に、前記入力側導波路から入力された光信号を前記出力
   側導波路に効率良く分岐して出力させる為の、屈折率が
   当該Ｙ分岐導波路の屈折率より大きいガイド導波路を具
   えることを特徴とする光導波路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の光導波路において、 前記ガイド導波路は、前記入力側導波路側から前記出力
   側導波路側に向けて、第１ガイド導波路と、該第１ガイ
   ド導波路にそれぞれ接続された２本の第２ガイド導波路
   とを具え、 前記第１ガイド導波路の導波路幅は、前記過渡導波路の
   前記導波路幅と同様に拡がり、 各々の前記第２ガイド導波路は、前記過渡導波路と前記
   出力側導波路との境界近傍における該出力側導波路の延
   在方向に向かって、互いに異なる方向に延びていること
   を特徴とする光導波路。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の光導波路において、 前記第１ガイド導波路は、更に、前記入力側導波路と前
   記過渡導波路との境界近傍における該入力側導波路上ま
   で、導波路幅が狭くなるように延びていることを特徴と
   する光導波路。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の光導波路において、 各々の前記第２ガイド導波路は、更に、前記過渡導波路
   と前記出力側導波路との境界近傍における該出力側導波
   路上まで、導波路幅が狭くなるように延びていることを
   特徴とする光導波路。
5. 【請求項５】 下部クラッド層上に、第１コア層を形成
   する第１工程と、 前記第１コア層上に、屈折率が該第１コア層の屈折率よ
   り大きい第２コア層を形成する第２工程と、 前記第２コア層をパターニングして、ガイド導波路を形
   成する第３工程と、 前記第１コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形
   成する第４工程と、 前記Ｙ分岐導波路、露出している前記ガイド導波路、及
   び露出している前記下部クラッド層上に、上部クラッド
   層を形成する第５工程とを具えることを特徴とする光導
   波路の製造方法。但し、前記Ｙ分岐導波路は、入力側導
   波路と、該入力側導波路に接続されていて、かつ導波路
   幅が拡がる過渡導波路と、該過渡導波路にそれぞれ接続
   された２本の出力側導波路とを具え、かつ前記ガイド導
   波路は、該Ｙ分岐導波路をＹ字状として見た場合におけ
   る前記過渡導波路の表面上にあり、前記入力側導波路か
   ら入力された光信号を前記出力側導波路に効率良く分岐
   して出力させるものとする。
6. 【請求項６】 下部クラッド層上に、第１コア層を形成
   する第１工程と、 前記第１コア層をパターニングして、ガイド導波路を形
   成する第２工程と、 前記ガイド導波路及び前記下部クラッド層上に、屈折率
   が前記ガイド導波路の屈折率より小さい第２コア層を形
   成する第３工程と、 前記第２コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形
   成する第４工程と、 前記Ｙ分岐導波路、及び露出している前記下部クラッド
   層上に、上部クラッド層を形成する第５工程とを具える
   ことを特徴とする光導波路の製造方法。但し、前記Ｙ分
   岐導波路は、入力側導波路と、該入力側導波路に接続さ
   れていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導波路と、該過渡
   導波路にそれぞれ接続された２本の出力側導波路とを具
   え、かつ前記ガイド導波路は、該Ｙ分岐導波路をＹ字状
   として見た場合における前記過渡導波路の表面上にあ
   り、前記入力側導波路から入力された光信号を前記出力
   側導波路に効率良く分岐して出力させるものとする。
7. 【請求項７】 下部クラッド層上に、第１コア層を形成
   する第１工程と、 前記第１コア層をパターニングして、ガイド導波路を形
   成する第２工程と、 前記下部クラッド層上に、前記ガイド導波路と共に同一
   の平坦面を構成している下部クラッド層を追加形成する
   第３工程と、 前記平坦面上に、屈折率が前記ガイド導波路の屈折率よ
   り小さい第２コア層を形成する第４工程と、 前記第２コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形
   成する第５工程と、 前記Ｙ分岐導波路、及び露出している前記下部クラッド
   層上に、上部クラッド層を形成する第６工程とを具える
   ことを特徴とする光導波路の製造方法。但し、前記Ｙ分
   岐導波路は、入力側導波路と、該入力側導波路に接続さ
   れていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導波路と、該過渡
   導波路にそれぞれ接続された２本の出力側導波路とを具
   え、かつ前記ガイド導波路は、該Ｙ分岐導波路をＹ字状
   として見た場合における前記過渡導波路の表面上にあ
   り、前記入力側導波路から入力された光信号を前記出力
   側導波路に効率良く分岐して出力させるものとする。
8. 【請求項８】 下部クラッド層上に、第１コア層を形成
   する第１工程と、 前記第１コア層をパターニングして、ガイド導波路を形
   成する第２工程と、 前記下部クラッド層上に、前記ガイド導波路と共に同一
   の平坦面を構成している下部クラッド層を追加形成する
   第３工程と、 前記平坦面上に、屈折率が前記ガイド導波路の屈折率よ
   り小さい第２コア層を形成する第４工程と、 前記第２コア層上に、前記ガイド導波路と同一の構成材
   料からなる第３コア層を形成する第５工程と、 前記第３コア層をパターニングして、ガイド導波路を形
   成する第６工程と、 前記第２コア層をパターニングして、Ｙ分岐導波路を形
   成する第７工程と、 前記第６工程で形成された前記ガイド導波路、露出して
   いる前記Ｙ分岐導波路、及び露出している前記下部クラ
   ッド層上に、上部クラッド層を形成する第８工程とを具
   えることを特徴とする光導波路の製造方法。但し、前記
   Ｙ分岐導波路は、入力側導波路と、該入力側導波路に接
   続されていて、かつ導波路幅が拡がる過渡導波路と、該
   過渡導波路にそれぞれ接続された２本の出力側導波路と
   を具え、かつ前記第２工程及び前記第６工程で形成され
   た前記ガイド導波路は、それぞれ、該Ｙ分岐導波路をＹ
   字状として見た場合における前記過渡導波路の表面及び
   裏面の双方上にあり、前記入力側導波路から入力された
   光信号を前記出力側導波路に効率良く分岐して出力させ
   るものとする。