JP2002350659A - 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 - Google Patents

光導波路素子及び光導波路素子の製造方法

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channel
cladding layer
waveguide device
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Keiichi Nashimoto
恵一 梨本
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Fuji Xerox Co Ltd
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    • G02B2006/12195—Tapering

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い結合効率で光ファイバと結合することがで
きる光導波路素子と、この光導波路素子を精度良く製造
することができる光導波路素子の製造方法を提供する。 【解決手段】単結晶基板１上にはバッファ層２及び光導
波路層３が形成され、光導波路層３には単結晶基板１の
長手方向に沿ってリッジ型のチャンネル光導波路４が形
成されている。このチャンネル光導波路４の入射端部上
及び出射端部上には、光導波路層３より小さい屈折率を
有し、チャンネル光導波路４と略同じ幅で且つ端面に向
かって厚さがテーパ状に増加するクラッド層５が形成さ
れている。このクラッド層５を設けたことにより基板面
垂直方向にモードフィールド径が拡大して光ファイバと
の結合損失が大幅に低減される。同時にクラッド層５の
幅をチャンネル光導波路４と略同じ幅としたので、光閉
じ込め効果によってモード不整合による損失の発生が防
止され、光ファイバとの結合損失が更に低減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子及び
光導波路素子の製造方法に関し、特に、高い結合効率で
光ファイバと結合することができる光導波路素子とその
光導波路素子の製造方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プレーナ型光導波路の材料として
は、石英などのガラス、ＬｉＮｂＯ3などの酸化物強誘
電体や電気光学材料、Ｙ3Ｇａ5Ｏ12などの磁気光学材
料、ＰＭＭＡなどのポリマー、及びＧａＡｓ系の化合物
半導体が用いられている。酸化物強誘電体材料はこれら
の中でも特に良好な音響光学効果及び電気光学効果を発
揮することが知られているが、これまで実際に作製され
た音響光学素子や電気光学素子のほとんどはＬｉＮｂＯ
3やＬｉＴａＯ3を用いている。
【０００３】酸化物強誘電体材料としては、ＬｉＮｂＯ
3、ＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ1-xＬａx（ＺｒyＴ
ｉ1-y）1-x/4Ｏ3（ｘおよびｙの値によりＰＺＴ、ＰＬ
Ｔ、ＰＬＺＴと称される）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ
3、ＫＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3、ＳｒxＢａ1-xＮｂ2Ｏ6、
ＰｂxＢａ1-xＮｂ2Ｏ6、Ｂｉ4Ｔｉ3Ｏ12、Ｐｂ2ＫＮｂ5
Ｏ15、Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15などがあり、これらのうち多
くの材料はＬｉＮｂＯ 3よりも良好な特性を有してい
る。特に、Ｐｂ1-xＬａx（ＺｒyＴｉ1-y）1-x/4Ｏ 3はＬ
ｉＮｂＯ3よりも非常に高い電気光学係数を有する材料
として知られ、ＬｉＮｂＯ3単結晶の電気光学係数が３
０．９ｐｍ／Ｖであるのに対し、ＰＬＺＴ（８／６５／
３５：ｘ＝８％，ｙ＝６５％，１−ｙ＝３５％）セラミ
ックスの電気光学係数は６１２ｐｍ／Ｖと大きい。
【０００４】このようにＬｉＮｂＯ3よりも良好な特性
を有している強誘電体が多いにもかかわらず、実際に作
製された素子のほとんどがＬｉＮｂＯ3やＬｉＴａＯ3を
用いているのは、ＬｉＮｂＯ3及びＬｉＴａＯ3について
は、単結晶成長技術とウエハへのＴｉ拡散やプロトン交
換による光導波路形成技術とが確立されているのに対
し、ＬｉＮｂＯ3及びＬｉＴａＯ3以外の材料について
は、薄膜をエピタキシャル成長により形成しなければな
らず、従来の気相成長では実用レベルの品質の薄膜光導
波路を作製することができないためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
問題点を解決するため、酸化物強誘電体材料でも実用レ
ベルの品質の薄膜光導波路を作製することができる固相
エピタキシャル成長技術を提案している（特開平７−７
８５０８号公報）が、このエピタキシャル成長により形
成された酸化物薄膜光導波路は、シングルモード化の要
請や駆動電圧低減の要請などにより、光ファイバのモー
ドフィールド径と比較して薄い膜厚としなくてはならな
い場合が多く、光ファイバとの結合損失が大きくなる、
という問題があった。
【０００６】従来、半導体光導波路や石英系導波路につ
いては、特開平９−６１６５２号公報や特開平５−１８
２９４８号公報等に、テーパ型の光導波路を光ファイバ
との接続位置に設けて、光導波路と光ファイバとの結合
損失を低減する技術が提案されている。
【０００７】しかしながら、エピタキシャル成長により
形成した酸化物薄膜光導波路に良好な微細パターンを作
製する技術がなく、光導波路をテーパ形状に作製するこ
とが困難であった。例えば、ＬｉＮｂＯ3単結晶ウエハ
などにおいてはＴｉ拡散やプロトン交換技術を応用した
三次元（チャンネル）光導波路やグレーティングの作製
法が西原、春名、栖原が著した「光集積回路」、オーム
社（１９９３）ｐｐ．１９５〜２３０．にも示されてい
るが、それら以外の材料、特にＰｂ1-xＬａx（ＺｒyＴ
ｉ1-y）1-x/4Ｏ3においては他元素を拡散したりイオン
交換をする方法は知られていない。また、石英光導波路
などでは、反応性イオン・エッチングによりチャンネル
光導波路などを作製する方法が河内により「ＮＴＴ Ｒ
＆Ｄ」、４３（１９９４）１２７３．などに示されてい
るが、単結晶状のエピタキシャル強誘電体薄膜光導波路
に散乱損失の原因となる表面荒れを与えず、かつ、薄膜
光導波路と同種の酸化物である基板などにダメージを与
えずに選択的にエッチングすることは困難であった。こ
のため、損失の少ないチャンネル光導波路がエピタキシ
ャル強誘電体薄膜光導波路に作製された報告例は見られ
なかった。
【０００８】更に、エピタキシャル成長により形成した
酸化物薄膜光導波路をテーパ形状にするだけでは、導波
モードがマルチモード化するのを防止することが難し
い、という問題もある。
【０００９】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなさ
れたものであり、本発明の目的は、高い結合効率で光フ
ァイバと結合することができる光導波路素子を提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、高い結合効率
で光ファイバと結合することができる光導波路素子を、
精度良く製造することができる光導波路素子の製造方法
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波路素子は、リッジ型のチャンネル光
導波路を備えた光導波路層と、前記光導波路層表面の前
記チャンネル光導波路の入射端部及び出射端部の少なく
とも一方の上方に前記チャンネル光導波路と略同じ幅で
設けられ、前記光導波路層よりも小さい屈折率を有し、
且つ端面に向かってテーパ状に厚さが増加するテーパ型
のクラッド層と、を含んで構成したことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の光導波路素子は、リッジ型
のチャンネル光導波路を備えた光導波路層と、前記光導
波路層表面に前記チャンネル光導波路と略同じ幅で設け
られ、前記光導波路層よりも小さい屈折率を有し、且
つ、前記チャンネル光導波路の入射端部及び出射端部の
少なくとも一方の上方において端面に向かってテーパ状
に厚さが増加するテーパ型のクラッド層と、を含む構成
としてもよい。
【００１２】上記の光導波路素子においては、光導波路
層とクラッド層との屈折率差を０．００１以上０．０５
以下とすることが好ましい。
【００１３】チャンネル光導波路の入射端部及び出射端
部の少なくとも一方の幅を端面に向かって増加させた構
成とすることができる。この場合、チャンネル光導波路
の端部での幅を５μｍ以上とすることが好ましい。
【００１４】チャンネル光導波路と略同じ幅で設けられ
るクラッド層の端部での厚さを１μｍ以上とすることが
好ましく、端面に向かってテーパ状に厚さが増加するク
ラッド層の該テーパ長を５０μｍ以上５０００μｍ以下
とすることが好ましい。
【００１５】光導波路層及びクラッド層の少なくとも一
方を、エピタキシャル成長させた酸化物で構成すること
が好ましく、電気光学効果を有する強誘電体で構成する
ことがより好ましく、Ｐｂ1-xＬａx（ＺｒyＴｉ1-y）
1-x/4Ｏ3（０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜１．０）で構成す
ることが特に好ましい。
【００１６】光導波路層を、該光導波路層よりも小さい
屈折率を有するバッファ層を介して単結晶基板上に形成
することができる。該単結晶基板として、不純物元素を
ドープしたＳｒＴｉＯ3基板を用いることができる。
【００１７】本発明の光導波路素子を製造する製造方法
は、リッジ型のチャンネル光導波路を備え且つエピタキ
シャル成長により形成された光導波路層表面に、エピタ
キシャル成長後の屈折率が該光導波路層よりも小さいア
モルファス薄膜を形成し、該アモルファス薄膜を、前記
チャンネル光導波路の入射端部及び出射端部の少なくと
も一方の上方において、前記チャンネル光導波路と略同
じ幅で且つ端面に向かって厚さが増加するテーパ状部が
残存するように整形し、該整形されたアモルファス薄膜
を、加熱により固相エピタキシャル成長してテーパ型の
クラッド層を形成し、光導波路素子を製造することを特
徴とする。
【００１８】アモルファス薄膜は、前記アモルファス薄
膜上に特定の開口パターンを有するレジスト膜を形成
し、該レジスト膜を用いてアモルファス薄膜をエッチン
グすることにより、テーパ状部が残存するように整形す
ることができる。この場合、前記アモルファス薄膜と前
記レジスト膜との間に、該アモルファス薄膜より被エッ
チング速度の速いテーパ形成促進層を設けてエッチング
を行うことが好ましい。また、エッチングはウエット・
エッチングが好ましい。
【００１９】本発明の光導波路素子を製造する製造方法
のもう一つの態様は、エピタキシャル成長により形成さ
れたスラブ型の光導波路層表面に、該光導波路層よりも
小さい屈折率を有するスラブ型のクラッド層をエピタキ
シャル成長により形成し、該スラブ型のクラッド層を、
チャンネル光導波路が形成される入射端部及び出射端部
の少なくとも一方の上方において、前記チャンネル光導
波路と略同じ幅で且つ端面に向かって厚さが増加するテ
ーパ状部が残存するように整形してテーパ型のクラッド
層を形成し、スラブ型の光導波路層を所定のチャンネル
パターンに整形してリッジ型のチャンネル光導波路を形
成し、光導波路素子を製造することを特徴とする。
【００２０】スラブ型のクラッド層は、前記スラブ型の
クラッド層上に特定の開口パターンを有し且つ膜厚が徐
々に変化するレジスト膜を形成し、該レジスト膜を用い
てスラブ型のクラッド層をエッチングすることによりテ
ーパ状部が残存するように整形することができる。ま
た、クラッド層及び光導波路層のエッチングはドライ・
エッチングが好ましい。
【００２１】本発明の光導波路素子は、リッジ型のチャ
ンネル光導波路を備えた光導波路層を備えており、チャ
ンネル光導波路の入射端部及び出射端部上には、光導波
路層より小さい屈折率を有するクラッド層が設けられて
いるので、光導波路のモードフィールド径を基板面垂直
方向に拡大することが可能であり、光ファイバと光導波
路素子との結合損失を低減することができる。特に、ク
ラッド層の幅をチャンネル光導波路と略同じ幅としたの
で、モードフィールド径が拡大する際に幅方向の光閉じ
込めの強さが急激に変化することがなく、モード不整合
による損失の発生が防止され、光ファイバとの結合損失
を大幅に低減することができる。
【００２２】また、本発明の光導波路素子は、クラッド
層の厚さを端面に向かってテーパ状に増加させているの
で、徐々にモードフィールド径を拡大することができ、
光導波路内での光伝搬損失も低減することができる。
【００２３】本発明の光導波路素子の光導波路層及びク
ラッド層を、アモルファス薄膜とした状態でパターンニ
ングを行い、パターンニングされたアモルファス薄膜を
固相エピタキシャル成長させて形成した場合には、散乱
による光損失が小さい極めて平滑なエッジ、側壁、表面
を得ることができるという利点がある。また、固相エピ
タキシャル成長した薄膜をパターンニングして形成した
場合には、優れた結晶性を有する光導波路層及びクラッ
ド層を得ることができると共に、チャンネル光導波路を
精度良く形成することができるという利点がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。 （光導波路素子の構造）図１に本実施の形態に係る光導
波路素子の概略構成を示し、図２に図１に示す光導波路
素子の端面での積層構成を示す。この光導波路素子は、
図１及び図２に示すように、単結晶基板１、該単結晶基
板１上に形成されたバッファ層２、及び該バッファ層２
上に形成された光導波路層３を備えている。光導波路層
３には、単結晶基板１の長手方向に沿って直線状に延び
た所定チャンネル高さのリッジ型チャンネル光導波路４
が形成されている。このチャンネル光導波路４の幅は、
入射端部及び出射端部において端面に向かってテーパ状
に増加している。チャンネル光導波路４のテーパ部は、
例えば、チャンネル光導波路４の直線部でのチャンネル
幅を５μｍとすると、長さ１０００μｍの間にチャンネ
ル幅が５μｍから８μｍまで広がるテーパ形状とするこ
とができる。なお、テーパ部の端部には、加工しろとな
る直線状チャンネルがさらに接続されていてもよい。そ
して、チャンネル光導波路４の入射端部上及び出射端部
上には、光導波路層３より小さい屈折率を有し、チャン
ネル光導波路４と略同じ幅で且つ端面に向かって厚さが
テーパ状に増加するクラッド層５が形成されている。
【００２５】チャンネル幅やチャンネル高さは、通常、
例えばマッハツェンダ干渉スイッチ、方向性結合スイッ
チ、全反射型スイッチ、ブラッグ反射型スイッチ、ある
いはデジタル型スイッチなどのスイッチング方式、曲が
りチャンネル導波路の曲率、導波路の材料、及び作製プ
ロセス等に応じて最適な値を選択することができるが、
チャンネル光導波路４の端面でのチャンネル幅（端面チ
ャンネル幅ａ）、及びチャンネル高さｇ（端面チャンネ
ル高さｇ）は、結合する光ファイバのモードフィールド
径に応じて選択される。
【００２６】チャンネル光導波路４の端面チャンネル幅
ａ、即ち、チャンネル光導波路４の直線部の両端に接続
されたテーパ部の最大チャンネル幅を、直線部でのチャ
ンネル幅（直線部チャンネル幅ｂ）より大きくすること
により、光導波路のモードフィールド径を基板面に平行
な方向（基板面内方向）に拡大することができる。例え
ば、直線部チャンネル幅ｂが５μｍの場合、端面チャン
ネル幅ａは５μｍ以上が好ましく、更にモードフィール
ド径が９．５μｍのシングルモード光ファイバと結合す
る場合には、端面チャンネル幅ａは９μｍ〜２０μｍが
好ましく、端面チャンネル高さｇは４μｍ〜２０μｍが
好ましい。
【００２７】なお、本実施の形態おいては、チャンネル
幅が入射端部及び出射端部において端面に向かってテー
パ状に増加する構成としたが、チャンネル幅を増加させ
ずに一定の幅とすることもできる。また、チャンネル光
導波路の微細パターンには、直線型、Ｓ字型、Ｙ分岐
型、Ｘ交差型、またはそれらの組み合わせ等があり、目
的に応じて所望のパターンのチャンネル光導波路を設け
ることができる。また、湾曲方向の異なるＳ字型チャン
ネル光導波路間や、Ｓ字型チャンネル光導波路と直線型
チャンネル光導波路との間には、光伝搬損失を低下させ
るため、必要に応じてオフセットを設けてもよい。
【００２８】前記した通り、チャンネル光導波路４の入
射端部上及び出射端部上には、光導波路層３より小さい
屈折率を有し、端面に向かって厚さがテーパ状に増加す
るクラッド層５がチャンネル光導波路４と略同じ幅で設
けられている。従って、クラッド層５の端面での幅（端
面クラッド幅ｃ）も端面チャンネル幅ａと略同じ大きさ
になる。なお、「略同じ幅」とは、端面クラッド幅ｃが
端面チャンネル幅ａ±１μｍの範囲内であることを意味
し、この範囲内で端面クラッド幅ｃが端面チャンネル幅
ａよりも大きく、クラッド層５がチャンネル光導波路４
を覆うように形成されていてもよい。
【００２９】このように光導波路層３に対して屈折率を
わずかに低下させたクラッド層５を光導波路層３上へ設
けることにより、光導波路のモードフィールド径を基板
面に対して垂直な方向（基板面垂直方向）に拡大するこ
とが可能であり、光ファイバと光導波路素子との結合損
失を大幅に低減することができる。このときクラッド層
５の幅をチャンネル光導波路４と略同じ幅とすることに
より、モードフィールド径が拡大する際に幅方向の光閉
じ込めの強さが急激に変化することがなく、モード不整
合による損失の発生が防止され、光ファイバと光導波路
素子との結合損失を更に低減することができる。また、
クラッド層５の厚さを端面に向かってテーパ状に増加さ
せることにより、徐々にモードフィールド径を拡大する
ことができ、光導波路内での光伝搬損失も低減すること
ができる。
【００３０】以下に、図３〜図５を参照して説明するよ
うに、光導波路層３とクラッド層５との屈折率差は０．
００１以上、０．０５以下であることが好ましい。屈折
率差が０．００１より小さいと光導波路層の導波モード
がマルチモードとなりシングルモード光ファイバとの結
合損失が増加する。一方、屈折率差が０．０５より大き
いとモードフィールド径の基板面垂直方向への拡大がほ
とんど見られなくなる。なお、光導波路層３の屈折率は
バッファ層２の屈折率より高いが、バッファ層２と光導
波路層３との屈折率差は、０．００１〜１．０とするの
が好ましい。
【００３１】図３に、波長１．３μｍの光に対する屈折
率が２．３０８の単結晶基板上に、屈折率が２．４３２
のバッファ層を介して屈折率が２．４６８のスラブ型の
光導波路層を形成し、このスラブ型の光導波路層上にス
ラブ型のクラッド層を形成した場合において、クラッド
層の屈折率とモードフィールド径との関係を解析した例
を示す。図３から分かるように、クラッド層の屈折率が
光導波路層の屈折率２．４６８に近づくに従いモードフ
ィールド径が２．４２０程度から徐々に拡大し、クラッ
ド層の屈折率が２．４５８程度になるとモードフィール
ド径が急激に拡大する。従って、本実施の形態において
も、光導波路層３とクラッド層５との屈折率差を０．０
５以下とする場合に、拡大したモードフィールド径を得
ることができる。
【００３２】図４に、本実施の形態と同様の構成で、波
長１．３μｍの光に対する屈折率が２．３０８の単結晶
基板１上に、屈折率が２．４３２のバッファ層２を介し
て、端面チャンネル幅ａが８μｍ、端面チャンネル高さ
ｇが２．２μｍ、段差ｆが０．５μｍのリッジ型チャン
ネル光導波路４を設けた屈折率が２．４６８の光導波路
層３上にクラッド層５を形成した光導波路素子（以下、
図４の光導波路素子と称する）において、端面クラッド
厚さｄを５μｍとしたときのクラッド層５の屈折率とモ
ードフィールド径との関係を解析した例を示す。なお、
光導波路素子の上方は空気層とされている。
【００３３】図４から分かるように、光導波路層３の屈
折率２．４６８に対しクラッド層５の屈折率が増加する
に従いモードフィールド径が徐々に拡大するが、クラッ
ド層５の屈折率が２．４６６程度になるとモードフィー
ルド径の拡大が頭打ちになる。この拡大されたモードフ
ィールド径が一定値に漸近する領域、即ち、光導波路層
３とクラッド層５との屈折率差が０．００１より小さい
領域では、光導波路層３への光閉じ込めは非常に弱くな
り、導波モードは、光導波路層３内でのシングルモード
ではなく、光導波路層３からクラッド層５に渡る領域で
のマルチモードへ変化するようになる。このように導波
モードがマルチモードになるとシングルモード光ファイ
バとの結合損失が大きくなり好ましくない。従って、本
実施の形態においても、導波モードをシングルモードに
保つために、光導波路層３とクラッド層５との屈折率差
を０．００１以上とすることが好ましい。
【００３４】図５に、図４の光導波路素子において、端
面クラッド厚さｄを５μｍとしたときのクラッド層５の
屈折率と結合損失との関係を解析した例を示す。なお、
結合損失は、モードフィールド径が９．５μｍのシング
ルモード光ファイバと結合した場合の結合損失である。
【００３５】クラッド層５が無い場合には、チャンネル
幅が５μｍでチャンネル高さが０．５μｍのチャンネル
光導波路４のモードフィールド径は、基板面内方向が
６．２μｍ、基板面垂直方向が２．２μｍとなり、モー
ドフィールド径が９．５μｍのシングルモード光ファイ
バとの結合損失は理論上４．２ｄＢとなる。図５から分
かるように、いずれの屈折率の場合も、結合損失はクラ
ッド層５が無い場合の４．２ｄＢに対して大幅に低減さ
れ、クラッド層５の屈折率が２．４６６程度で、光導波
路層３とクラッド層５との屈折率差が０．００２となる
領域で、結合損失は０．９５ｄＢと最小になる。
【００３６】クラッド層５は、端面に向かって厚さがテ
ーパ状に増加するが、テーパの最も厚い部分の厚さ、即
ち、クラッド層５の端面での厚さ（端面クラッド厚さ
ｄ）は、所望のモードフィールド径に応じて、１μｍ以
上、好ましくは２μｍ〜１０μｍの範囲から適宜選択す
ることができる。光ファイバの断面形状は通常円形であ
るから、チャンネル光導波路４のモードフィールド径
は、基板面内方向と基板面垂直方向とが略等しいのが好
ましく、基板面内方向の径と基板面垂直方向の径とが略
等しくなるように、端面クラッド厚さｄを決定するのが
好ましい。
【００３７】なお、クラッド層５のテーパ長ｅは、放射
損失とテーパサイズとのバランスを取る観点から、５０
μｍ〜５０００μｍの範囲が好ましく、２００μｍ〜２
０００μｍの範囲がより好ましい。
【００３８】図６に、図４の光導波路素子において、ク
ラッド層５の屈折率を２．４６５としたときの端面クラ
ッド厚さｄと結合損失との関係を解析した例を示す。な
お、結合損失は、モードフィールド径が９．５μｍのシ
ングルモード光ファイバと結合した場合の結合損失であ
る。
【００３９】図６から分かるように、上記の通り、端面
チャンネル幅ａが８μｍで端面チャンネル高さｇが２．
２μｍ、段差ｆが０．５μｍのチャンネル光導波路４上
に、端面クラッド幅ｃが８μｍのクラッド層５を形成す
る場合には、端面クラッド厚さｄが厚いほど結合損失が
低減され、端面クラッド厚さｄが７μｍ程度で結合損失
が０．５６ｄＢと最小になるが、端面クラッド厚さｄが
５μｍ以上で結合損失が１ｄＢより小さくなるので、作
製に要する時間等を考慮して、５μｍ以上で適当な端面
厚さを選択することが好ましい。
【００４０】クラッド層５は、前記した通り、チャンネ
ル光導波路４と略同じ幅で設けられており、チャンネル
光導波路４の幅が端面に向かってテーパ状に増加する場
合には、クラッド層５の幅は、端面に向かってテーパ状
に増加する。そして、端面クラッド幅ｃは端面チャンネ
ル幅ａと略同じ大きさになる。従って、モードフィール
ド径が９．５μｍのシングルモード光ファイバと結合す
る場合には、端面クラッド幅ｃは５μｍ以上が好まし
く、９μｍ〜２０μｍがより好ましい。
【００４１】なお、図３〜図６において、屈折率は波長
１．３μｍの光に対する屈折率である。
【００４２】図８に、本実施の形態の光導波路素子の端
面でのモードプロファイルのシミュレーション結果を示
す。モードプロファイルのシミュレーションは、Finite
Difference Methodで行った。このシミュレーションで
は、本実施の形態と同様の構成で、波長１．５５μｍの
光に対する屈折率が２．２８４の単結晶基板１上に、屈
折率が２．４１６のバッファ層２を介して、端面チャン
ネル幅ａが１２μｍ、端面チャンネル高さｇが２．２μ
ｍ、段差ｆが０．５μｍのリッジ型チャンネル光導波路
４を設けた屈折率が２．４４２の光導波路層３上にクラ
ッド層５を形成した光導波路素子（以下、図８の光導波
路素子と称する）において、端面クラッド幅ｃを１２μ
ｍ、端面クラッド厚さｄを５μｍとした。また、光導波
路素子の上方は空気層６とされている。
【００４３】図８との比較のために、図７に、光導波路
層上にクラッド層を設けない場合のモードプロファイル
のシミュレーション結果を示す。このシミュレーション
では、端面チャンネル幅ａを５μｍとした。
【００４４】これらのシミュレーション結果からも分か
るように、本実施の形態の光導波路素子では、端面チャ
ンネル幅ａを広げたことによりモードフィールド径が基
板面内方向に拡大すると共に、光導波路層３上にクラッ
ド層５を設けたことによりモードフィールド径が基板面
垂直方向にも拡大する。また、端面チャンネル幅ａと端
面クラッド幅ｃとを略同じ大きさとしたことにより、モ
ードフィールド径が拡大する際に幅方向の光閉じ込めの
強さが急激に変化することがなく、モード不整合による
損失の発生が防止される。この結果、光ファイバと光導
波路素子との結合損失が大幅に低減される。
【００４５】図９に、図８の光導波路素子において、端
面クラッド厚さｄを５μｍとしたときの端面クラッド幅
ｃと結合損失との関係を解析した例を示す。なお、結合
損失は、モードフィールド径が９．５μｍのシングルモ
ード光ファイバと結合した場合の結合損失である。上記
のシミュレーションでは、端面クラッド幅ｃを１２μｍ
としたが、図９に示すように、端面クラッド幅ｃが５μ
ｍとなるところから結合損失が徐々に減少し、端面クラ
ッド幅ｃが９μｍ〜２０μｍの範囲で結合損失が１ｄＢ
以下となる。
【００４６】なお、図７〜図９において、屈折率は波長
１．５５μｍの光に対する屈折率である。
【００４７】（光導波路素子の各層の材料）次に、本実
施の形態に係る光導波路素子に使用する材料について説
明する。
【００４８】上記の単結晶基板１としては、ＳｒＴｉＯ
3、ＮｂドープＳｒＴｉＯ3、ＬａドープＳｒＴｉＯ3、
ＢａＴｉＯ3、ＢａＺｒＯ3、ＬａＡｌＯ3、ＺｒＯ2、Ｙ
2Ｏ3８％−ＺｒＯ2、ＭｇＯ、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＬｉＮｂ
Ｏ3、ＬｉＴａＯ3、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＡｌドープＺｎ
Ｏ、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2、ＢａＰｂＯ3、ＳｒＲｕＯ3、
ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x、ＳｒＶＯ3、ＬａＮｉＯ3、Ｌａ0.5
Ｓｒ0.5ＣｏＯ3、ＺｎＧａ2Ｏ4、ＣｄＧａ2Ｏ4、ＣｄＧ
ａ2Ｏ4、Ｍｇ2ＴｉＯ4、ＭｇＴｉ2Ｏ4などの酸化物のい
ずれかで構成された単結晶基板を用いることができる。
これらの中でも、ＳｒＴｉＯ3、ＮｂドープＳｒＴｉ
Ｏ3、及びＬａドープＳｒＴｉＯ3など、少なくともＳｒ
ＴｉＯ3よりなる酸化物の単結晶基板が好ましい。
【００４９】上記のバッファ層２、光導波路層３、及び
クラッド層５には、ＡＢＯ3型のペロブスカイト型の強
誘電体や種々の電気光学材料を用いることができる。正
方晶、三方晶、斜方晶または擬立方晶系の材料として
は、例えばＢａＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、Ｐｂ1-xＬａ
x（ＺｒyＴｉ1-y）1-x/4Ｏ3（０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ
＜１．０、ｘおよびｙの値によりＰＺＴ、ＰＬＴ、ＰＬ
ＺＴと称される）、Ｐｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、ＫＮ
ｂＯ3などが挙げられる。六方晶または三方晶系の材料
としては、例えばＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3などに代表
される強誘電体及びこれらにＴｉ拡散またはプロトン交
換を行った強誘電体が挙げられる。タングステンブロン
ズ型の材料としては、ＳｒxＢａ1-xＮｂ2Ｏ6、ＰｂxＢ
ａ1-xＮｂ2Ｏ6などがあげれ、またこのほかに、Ｂｉ4Ｔ
ｉ3Ｏ12、Ｐｂ2ＫＮｂ5Ｏ15、Ｋ3Ｌｉ2Ｎｂ5Ｏ15、さら
に以上の置換誘導体などが挙げられる。磁気光学材料と
しては、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｙ3Ｆｅ5Ｏ12、Ｙ3Ｇａ5Ｏ12な
どや、これらにＥｒ、Ｎｄ、Ｐｒなどをドープした光増
幅材料等が挙げられる。この中でも、高い電気光学係数
を有し良好な電気光学効果を発揮する、酸化物強誘電体
材料が好ましく、Ｐｂ1-xＬａx（ＺｒyＴｉ1-y）1-x/4
Ｏ3（０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜１．０）が特に好まし
い。なお、バッファ層２、光導波路層３、及びクラッド
層５を構成する材料は、以上例示した材料に限定される
わけではない。
【００５０】酸化物強誘電体材料からなる薄膜は、電子
ビーム蒸着、フラッシュ蒸着、イオン・プレーティン
グ、Ｒｆ−マグネトロン・スパッタリング、イオン・ビ
ーム・スパッタリング、レーザ・アブレーション、分子
線エピタキシャル法（ＭＢＥ）、気相成長法（ＣＶ
Ｄ）、プラズマＣＶＤ、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ）などより選ばれる気相成長法、またはゾルゲル法、
金属有機化学塗布法（ＭＯＤ法）などのウエット・プロ
セスを利用した固相成長法を用いたエピタキシャル成長
により形成することができる。
【００５１】この中でも、ゾルゲル法やＭＯＤ法などの
ウエット・プロセスにより金属アルコキシドや有機金属
塩などの金属有機化合物の溶液を基板に塗布し、塗布膜
を加熱によりアモルファス化し、得られたアモルファス
薄膜をさらに加熱して結晶化する固相エピタキシャル成
長方法が特に好ましい。このように、アモルファス薄膜
を形成後にこれを固相エピタキシャル成長させると、散
乱による光損失が小さい極めて平滑な薄膜を形成するこ
とができる。
【００５２】特に、パターンニングされたエピタキシャ
ル薄膜を作製する場合には、アモルファス薄膜とした状
態でパターンニングを行い、パターンニングされたアモ
ルファス薄膜を固相エピタキシャル成長させることによ
り、散乱による光損失が小さい極めて平滑なエッジ、側
壁、表面を得ることができる。また、この固相エピタキ
シャル成長方法には、各種気相成長法と比較して設備コ
ストが低く、基板面内での均一性が良いことに加え、金
属有機化合物前駆体の配合組成により薄膜の屈折率を容
易に且つ再現性良く制御することができるという利点も
ある。
【００５３】金属有機化合物は、各種の金属と有機化合
物（望ましくは常圧での沸点が８０℃以上である有機化
合物）との反応生成物である、金属アルコキシドまたは
金属塩より選択されるが、これに限定されるわけではな
い。金属アルコキシド化合物の有機配位子は、Ｒ1Ｏ−
またはＲ2ＯＲ3Ｏ−より選択される（式中、Ｒ1および
Ｒ2は脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ3はエーテル結合を有
してもよい２価の脂肪族炭化水素基を表す）。
【００５４】原料となる金属や有機化合物は、所定の組
成にて、アルコール類、ジケトン類、ケトン酸類、アル
キルエステル類、オキシ酸類、オキシケトン類、及び酢
酸などより選択された溶媒（望ましくは常圧での沸点が
８０℃以上である溶媒）と反応され、または溶媒中に溶
解された後、単結晶基板に塗布される。前記の金属有機
化合物は、加水分解した後に塗布をすることも可能であ
るが、良好な特性のエピタキシャル強誘電体薄膜を得る
ためには、加水分解しない方が好ましい。また、得られ
る薄膜の品質の点より、これらの反応は、乾燥した窒素
やアルゴン雰囲気中で行うことが好ましい。
【００５５】金属アルコキシド化合物は、金属を含む、
Ｒ1ＯＨまたはＲ2ＯＲ3ＯＨで表される有機溶媒中で蒸
留や還流を行うことにより合成することができる。Ｒ1
およびＲ2は脂肪族炭化水素基を表し、Ｒ1およびＲ2と
しては、炭素数１〜４のアルキル基が好ましく、Ｒ
3は、炭素数２〜４のアルキレン基、炭素数２〜４のア
ルキレン基がエーテル結合によって結合している全炭素
数４〜８の２価の基が好ましい。
【００５６】沸点が８０℃以上である溶媒としては、具
体的には、金属アルコキシドのアルコール交換反応が容
易な、例えば、（ＣＨ3）2ＣＨＯＨ（沸点８２．３
℃）、ＣＨ3（Ｃ2Ｈ5）ＣＨＯＨ（沸点９９．５℃）、
（ＣＨ3）2ＣＨＣＨ2ＯＨ（沸点１０８℃）、Ｃ4Ｈ9Ｏ
Ｈ（沸点１１７．７℃）、（ＣＨ3）2ＣＨＣ2Ｈ4ＯＨ
（沸点１３０．５℃）、ＣＨ3ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ（沸点
１２４．５℃）、Ｃ2Ｈ5ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ（沸点１３５
℃）、Ｃ4Ｈ9ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＨ（沸点１７１℃）などの
アルコール類が最も望ましいが、これらに限定されるも
のではなくＣ2Ｈ5ＯＨ（沸点７８．３℃）なども使用可
能である。
【００５７】この金属有機化合物を含む溶液を、基板上
にスピンコート法、ディッピング法、スプレー法、スク
リーン印刷法、インクジェット法より選ばれた方法にて
塗布する。得られる薄膜の品質の点より、乾燥した窒素
やアルゴン雰囲気中にて塗布することが好ましい。
【００５８】金属有機化合物を含む溶液を、塗布した
後、必要に応じて、前処理として酸素を含む雰囲気中
（望ましくは酸素中）にて、０．１〜１０００℃／秒の
昇温速度（望ましくは１〜１００℃／秒の昇温速度）で
昇温し、１００℃〜５００℃（望ましくは２００℃〜４
００℃）の結晶化の起こらない温度範囲で基板を加熱す
ることにより、塗布層を熱分解してアモルファス薄膜を
形成する。さらに、酸素を含む雰囲気中（望ましくは酸
素中）にて、１〜５００℃／秒の昇温速度（望ましくは
１０〜１００℃／秒の昇温速度）で昇温し、５００℃〜
１２００℃（望ましくは６００℃〜９００℃）の温度範
囲で加熱して、アモルファス状の強誘電体薄膜を基板表
面より固相エピタキシャル成長させる。この固相エピタ
キシャル結晶化工程においては、上記の温度範囲におい
て１秒間から２４時間、望ましくは１０秒間から１２時
間の加熱を行う。また、酸素雰囲気としては、得られる
薄膜の品質の点より一定時間乾燥した酸素雰囲気を用い
ることが好ましいが、必要に応じて加湿してもよい。
【００５９】また、１回の固相エピタキシャル成長によ
り形成される薄膜の厚さは、１０ｎｍから１０００ｎ
ｍ、望ましくは厚さ１０ｎｍから２００ｎｍであり、上
記固相エピタキシャル成長を繰り返し行い、所望の厚さ
の薄膜を得ることができる。なお、固相エピタキシャル
成長を繰り返し行う場合には、それぞれのエピタキシャ
ル成長工程の後に０．０１〜１００℃／秒の冷却速度で
冷却を行なうことが望ましい。
【００６０】（光導波路素子の製造方法）上記構造の光
導波路素子の製造方法としては、２通りの製造方法を挙
げることができる。以下、その製造方法の概略を説明す
る。
【００６１】第１の製造方法では、単結晶基板上にエピ
タキシャル成長によりバッファ層を形成し、該バッファ
層上にウエット・プロセスによりアモルファス薄膜を形
成する。その後、エッチングによりアモルファス薄膜を
所定チャンネル・パターンにパターンニングし、パター
ンニング後のアモルファス薄膜を固相エピタキシャル成
長して、リッジ型チャンネル光導波路が形成された光導
波路層を形成する。そして、該光導波路層の表面にウエ
ット・プロセスによりアモルファス薄膜を形成した後、
このアモルファス薄膜を端面に向かって厚さが変化する
テーパ状にエッチングし、テーパ状に整形されたアモル
ファス薄膜を加熱して固相エピタキシャル成長すること
よりテーパ状のクラッド層を形成する。
【００６２】アモルファス薄膜のエッチングは、エッチ
ング速度が速く、エッチストップも容易であり制御性が
良い。具体的には、アモルファス薄膜の表面に、フォト
レジスト、あるいは電子線レジストを塗布した後、露
光、現像、エッチング、レジスト剥離を順に行うことに
より、アモルファス薄膜をパターンニングする。
【００６３】エッチング方法は、ＨＣｌ、ＨＮＯ3、Ｈ
Ｆ、Ｈ2ＳＯ4、Ｈ3ＰＯ4、Ｃ2Ｈ2Ｏ2、ＮＨ4Ｆなどの水
溶液やその混合水溶液によるウエット・エッチング、Ｃ
Ｃｌ4、ＣＣｌ2Ｆ2、ＣＨＣｌＦＣＦ3や、それらのＯ2
との混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチン
グ、またはイオンビーム・エッチングなどのドライ・エ
ッチングのいずれでもよいが、短時間で、容易に、精度
良く加工することが可能である点で、ウエット・エッチ
ングが好ましい。
【００６４】この第１の製造方法では、光導波路層及び
クラッド層等、パターンニングされたエピタキシャル薄
膜を作製する場合に、アモルファス状態でパターンニン
グを行い、パターンニングされたアモルファス薄膜を固
相エピタキシャル成長させるので、散乱による光損失が
小さい極めて平滑なエッジ、側壁、表面を得ることがで
きる。
【００６５】第２の製造方法では、単結晶基板上に固相
エピタキシャル成長によりバッファ層、スラブ型光導波
路層、スラブ型クラッド層を順に形成する。そして、チ
ャンネル光導波路の形成予定位置の入射端部及び出射端
部の上方に在るスラブ型クラッド層の一部を、エッチン
グにより端面に向かって厚さ（または、厚さ及び幅）が
変化するテーパ状にエッチングした後、同じくエッチン
グによりスラブ型光導波路層を所定チャンネル・パター
ンにパターンニングして、入射端部及び出射端部の上方
にテーパ状のクラッド層が形成されたリッジ型チャンネ
ル光導波路を形成する。
【００６６】エッチング方法は、上記したウエット・エ
ッチングまたはドライ・エッチングのいずれでもよい
が、エッチング後の表面平滑性に優れる点で、ドライ・
エッチングが好ましい。
【００６７】この第２の製造方法では、一旦アモルファ
ス状態で止めずに、固相エピタキシャル成長させた後に
パターンニングを行うので、優れた結晶性を有する光導
波路層及びクラッド層を得ることができる。また、光導
波路層を所定チャンネル・パターンにパターンニングし
てチャンネル光導波路を形成した後に、クラッド層をテ
ーパ状にエッチングする場合には、クラッド層をエッチ
ングする際に光導波路層までエッチングされてチャンネ
ル光導波路の作製精度が低下する虞があるが、この方法
では、クラッド層をテーパ状にエッチングした後に、光
導波路層を所定チャンネル・パターンにパターンニング
してチャンネル光導波路を形成するので、チャンネル光
導波路を精度良く形成することができる。
【００６８】以上の通り、本実施の形態の光導波路素子
は、リッジ型のチャンネル光導波路を備えた光導波路層
を備えており、チャンネル光導波路の入射端部及び出射
端部上には、光導波路層より小さい屈折率を有するクラ
ッド層が設けられているので、光導波路のモードフィー
ルド径を基板面垂直方向に拡大することが可能であり、
光ファイバと光導波路素子との結合損失を低減すること
ができる。特に、本実施の形態の光導波路素子は、クラ
ッド層の幅をチャンネル光導波路と略同じ幅としたの
で、モードフィールド径が拡大する際に幅方向の光閉じ
込めの強さが急激に変化することがなく、モード不整合
による損失の発生が防止され、光ファイバと光導波路素
子との結合損失を大幅に低減することができる。
【００６９】また、本実施の形態では、クラッド層の厚
さを端面に向かってテーパ状に増加させているので、徐
々にモードフィールド径を拡大することができ、光導波
路内での光伝搬損失も低減することができる。また、チ
ャンネル光導波路及びクラッド層の幅を端面に向かって
テーパ状に増加させているので、光導波路のモードフィ
ールド径を基板面内方向にも拡大することが可能であ
る。
【００７０】また、本実施の形態の光導波路素子の光導
波路層及びクラッド層等、パターンニングされたエピタ
キシャル薄膜を作製する方法としては、アモルファス薄
膜とした状態でパターンニングを行い、パターンニング
されたアモルファス薄膜を固相エピタキシャル成長させ
る第１の方法と、固相エピタキシャル成長した薄膜をパ
ターンニングする第２の方法とがある。第１の方法で光
導波路層及びクラッド層を作製した場合には、散乱によ
る光損失が小さい極めて平滑なエッジ、側壁、表面を得
ることができるという利点があり、第２の方法で光導波
路層及びクラッド層を作製した場合には、優れた結晶性
を有する光導波路層及びクラッド層を得ることができる
と共に、チャンネル光導波路を精度良く形成することが
できるという利点がある。
【００７１】なお、上記の実施の形態では、光導波路層
表面のチャンネル光導波路の入射端部及び出射端部の上
方にだけクラッド層を形成する例について説明したが、
図１０に示すように、チャンネル光導波路４の全領域の
上方にチャンネル光導波路４と略同じ幅で且つ端面に向
かってテーパ状に厚さが増加するクラッド層５を形成す
ることもできる。
【００７２】また、上記の実施の形態では、モードフィ
ールド径が９．５μｍのシングルモード光ファイバとの
結合損失を低減する場合について説明したが、チャンネ
ル光導波路の幅及び高さ、クラッド層の幅及び厚さは、
光ファイバのモードフィールド径に応じて同様に設計す
ることができる。
【００７３】
【実施例】次に、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。 （実施例１）本実施例では、屈折率が２．３０８のＮｂ
ドープＳｒＴｉＯ3（１００）からなる単結晶基板１上
に、屈折率が２．４３２のＰＬＺＴバッファ層２、屈折
率が２．４６８のＰＺＴ光導波路層３、屈折率が２．４
６６のＰＺＴクラッド層５が形成された図１に示す構成
の光導波路素子を製造する例について説明する。なお、
本実施例において、各層の屈折率は波長１．３μｍの光
に対する屈折率である。
【００７４】無水酢酸鉛Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯ）2、ランタ
ン・イソプロポキシドＬａ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）3、ジルコ
ニウム・イソプロポキシドＺｒ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）4、お
よびチタン・イソプロポキシドＴｉ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）4
を出発原料として用い、これら出発原料を２−メトキシ
エタノールに溶解した後、この溶液について蒸留と還流
とを行い、最終的にＰｂ濃度を０．６Ｍとして、屈折率
が２．４３２の組成のＰＬＺＴバッファ層を形成するた
めのバッファ層用前駆体溶液を調整した。
【００７５】次に、洗浄、エッチング、及び乾燥を行っ
たＮｂドープＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶基板１の表
面に、このバッファ層用前駆体溶液をスピンコーティン
グする。コーティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中
で昇温して３５０℃にて保持し、さらに８００℃にて保
持の後、冷却する。これを数回繰り返すことにより、図
１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、単結晶基板１の表
面に、１．９μｍの膜厚のＰＬＺＴバッファ層２を固相
エピタキシャル成長した。
【００７６】次に、バッファ層用前駆体溶液と同様にし
て、屈折率が２．４６８の組成のＰＺＴ光導波路層３を
形成するための光導波路層用前駆体溶液を調整する。そ
して、ＰＬＺＴバッファ層２の表面に、この光導波路層
用前駆体溶液をスピンコーティングする。コーティング
後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中で昇温して３５０℃に
て保持し、さらに８００℃にて保持した後、冷却する。
これらコーティング、昇温、及び冷却を数回繰り返すこ
とにより、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＰＬ
ＺＴバッファ層２の表面に、１．７μｍの厚さのＰＺＴ
光導波路層３Ａを固相エピタキシャル成長した。
【００７７】次に、ＰＺＴ光導波路層３Ａの表面に、前
記光導波路層用前駆体溶液をスピンコーティングする。
コーティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中で昇温し
て３５０℃にて保持した後、冷却する。これらコーティ
ング、昇温、及び冷却を数回繰り返すことにより、図１
３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＰＺＴ光導波路層３
Ａの表面に、０．５μｍの厚さのアモルファス・ＰＺＴ
光導波路層３Ｂを形成した。
【００７８】次に、フォトレジストをスピンコートし、
プリベークの後、露光し、さらに現像を行うことによ
り、素子単位に付いて直線部の両端にテーパ長が１００
０μｍのテーパ部に接続され、該テーパ部に２０００μ
ｍの加工しろが接続された形状のレジスト・パターンを
形成する。
【００７９】続いて、ポストベークの後、このレジスト
をマスクとして用い、ＨＣｌ水溶液によるウエット・エ
ッチングを行い、アモルファス・ＰＺＴ光導波路層３Ｂ
に凸型の直線状パターンを形成する。深さ方向のエッチ
ングは、エピタキシャル化されたＰＺＴ光導波路層３Ａ
の表面でストップする。幅方向のエッチングは、マスク
下のアモルファス・ＰＺＴ光導波路層３Ｂがアンダー・
エッチされるので、エッチング時間により制御すること
ができる。例えば、０．１μｍ／分から０．５μｍ／分
程度のエッチング速度に応じてエッチング時間を調節
し、直線部の幅がレジスト・パターンより狭い５．０μ
ｍとなるところでエッチングをストップさせることによ
り、高さ０．５μｍ、直線部での幅５．０μｍのリッジ
形状を形成することができる。リッジ形状に整形された
アモルファス・ＰＺＴ光導波路層３Ｂを固相エピタキシ
ャル成長することにより、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示
すように、素子単位に付いて、高さ０．５μｍで、幅
５．０μｍの直線部の両端に幅が５μｍから８μｍへ長
さ１０００μｍに渡って広がるテーパ部が接続され、さ
らに加工しろとなる幅８μｍの直線チャンネルが接続さ
れたリッジ型チャンネル光導波路４が形成されたＰＺＴ
光導波路層３が完成する。このようにアモルファス状態
で整形を行うことにより、チャンネル光導波路の形状を
精度良く加工することが可能である。なお、素子単位に
切断分離される位置（端面形成位置）を１点鎖線で示
す。
【００８０】このチャンネル光導波路４の幅５．０μｍ
の直線部でのモードフィールド径は、基板面内方向が
６．２μｍ、基板面垂直方向が２．２μｍであり、モー
ドフィールド径が９．５μｍのシングルモード光ファイ
バーとの理論上の結合損失は４．２ｄＢである。
【００８１】次に、バッファ層用前駆体溶液と同様にし
て、屈折率が２．４６６の組成のＰＺＴクラッド層５を
形成するためのクラッド層用前駆体溶液を調整し、ＰＺ
Ｔ光導波路層３の表面に、この前駆体溶液をスピンコー
ティングする。Ｏ2雰囲気中で昇温して３５０℃にて保
持した後、冷却する。これらコーティング、昇温、及び
冷却を数回繰り返すことにより、２．４μｍの厚さのア
モルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａを形成する。この
アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａの表面に、アモ
ルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａの作製に用いた前駆
体溶液と同じ前駆体溶液をスピンコーティングする。コ
ーティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中で昇温して
２５０℃にて保持した後、冷却して、０．１μｍの厚さ
のアモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａｂを形成する。
より低温でアモルファス化されたこのアモルファス・Ｐ
ＺＴクラッド層５Ａｂは、アモルファス・ＰＺＴクラッ
ド層５Ａａよりもエッチングされ易く、上層側からエッ
チングが進むので、サイドエッチ効果によるテーパ形成
促進層としての役割を果たす。これにより、図１５
（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アモルファス・ＰＺＴ
クラッド層５Ａａの表面に、テーパ形成促進層であるア
モルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａｂが形成される。な
お、アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａとアモルフ
ァス・ＰＺＴクラッド層５Ａｂとの総膜厚は２．５μｍ
である。
【００８２】その後、チャンネル光導波路４の基板端面
が形成される位置から３０００μｍ以内の部分にフォト
レジスト１０を形成し、このフォトレジスト１０をマス
クとして用いてＨＣｌ水溶液によるウエット・エッチン
グを行うと、図１６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ア
モルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａ及び５Ａｂのうち
テーパ形成促進層であるアモルファス・ＰＺＴクラッド
層５Ａｂが選択的にサイドエッチされて、アモルファス
・ＰＺＴクラッド層５Ａａ及び５Ａｂが端面に向かって
厚さが増加するテーパ形状に整形される。
【００８３】次に、図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａ及び５Ａｂ
を固相エピタキシャル成長して、ＰＺＴクラッド層５Ａ
とし、一部がサイドエッチされたＰＺＴクラッド層５Ａ
の表面に、アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ａａの作
製に用いた前駆体溶液と同じ前駆体溶液をスピンコーテ
ィングする。コーティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲
気中で昇温して２５０℃にて保持した後、冷却して、
２．５μｍの厚さのアモルファス・ＰＺＴクラッド層５
Ｂａを形成する。その後、チャンネル光導波路４のテー
パ部及び加工しろの上方で且つ基板端面が形成される位
置から３０００μｍ以内の部分にフォトレジスト１１を
形成した。
【００８４】次に、このフォトレジスト１１をマスクと
して用いてＨＣｌ水溶液によるウエット・エッチングを
行うと、図１８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アモル
ファス・ＰＺＴクラッド層５Ｂａの一部がサイドエッチ
されて、アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ｂａが端面
に向かって厚さが増加すると共に、端面に向かって幅が
増加するテーパ形状に整形される。
【００８５】次に、図１９（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、アモルファス・ＰＺＴクラッド層５Ｂａを固相エピ
タキシャル成長することにより、テーパ形状に整形され
たＰＺＴクラッド層５Ａと一体化されて、チャンネル光
導波路４と同様に、幅が５μｍから８μｍへ長さ１００
０μｍに渡って広がるテーパ部と幅８μｍの加工しろと
で構成されたテーパ型のＰＺＴクラッド層５が形成され
る。
【００８６】最後に、各層が形成された基板を素子単位
に切断し、端面を研磨して、図２０（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、チャンネル光導波路４の入射端部及び出射
端部の上方に、端面厚さが５μｍで、端面クラッド幅８
μｍのテーパ型のクラッド層５が形成された光導波路素
子が完成する。
【００８７】なお、得られた光導波路素子は、結晶学的
関係が、単一配向のＰＺＴ（１００）クラッド層／／Ｐ
ＺＴ（１００） 光導波路層／／ＰＬＺＴ（１００）バ
ッファ層／／ＮｂドープＳｒＴｉＯ3（１００）基板で
あり、面内方位が、ＰＺＴ［００１］クラッド層／／Ｐ
ＺＴ［００１］光導波路層／／ＰＬＺＴ［００１］バッ
ファ層／／ＮｂドープＳｒＴｉＯ3［００１］基板とい
う構造を有している。
【００８８】得られた光導波路素子の入出射端へモード
フィールド径が９．５μｍのシングルモード光ファイバ
を配置し、光ファイバ間の挿入損失を求め、そこからチ
ャンネル光導波路による光伝搬損失を差し引くことによ
って、光導波路と光ファイバとの結合損失を測定したと
ころ、結合損失は１．１ｄＢであり、チャンネル光導波
路の端部にテーパ部が設けられておらず、テーパ型のク
ラッド層が設けられていない場合の結合損失４．２ｄＢ
と比較して、大幅に結合損失を低減できることを確認し
た。
【００８９】（実施例２）本実施例では、屈折率が２．
２８４のＮｂドープＳｒＴｉＯ3（１００）からなる単
結晶基板１上に、屈折率が２．４１６のＰＬＺＴバッフ
ァ層２、屈折率が２．４４２のＰＺＴ光導波路層３、屈
折率が２．４４１のＰＺＴクラッド層５が形成された図
１に示す構成の光導波路素子を製造する例について説明
する。なお、本実施例において、各層の屈折率は波長
１．５５μｍの光に対する屈折率である。
【００９０】無水酢酸鉛Ｐｂ（ＣＨ3ＣＯＯ）2、ランタ
ン・イソプロポキシドＬａ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）3、ジルコ
ニウム・イソプロポキシドＺｒ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）4、お
よびチタン・イソプロポキシドＴｉ（Ｏ−i-Ｃ3Ｈ7）4
を出発原料として用い、これら出発原料を２−メトキシ
エタノールに溶解した後、この溶液について蒸留と還流
とを行い、最終的にＰｂ濃度を０．６Ｍとして、屈折率
が２．４１６の組成のＰＬＺＴバッファ層を形成するた
めのバッファ層用前駆体溶液を調整した。
【００９１】次に、洗浄、エッチング、及び乾燥を行っ
たＮｂドープＳｒＴｉＯ3（１００）単結晶基板１の表
面に、このバッファ層用前駆体溶液をスピンコーティン
グする。コーティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中
で昇温して３５０℃にて保持し、さらに８００℃にて保
持の後、冷却する。これを数回繰り返すことにより、図
２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、単結晶基板１の表
面に２．６μｍの膜厚のＰＬＺＴバッファ層２を固相エ
ピタキシャル成長した。
【００９２】次に、バッファ層用前駆体溶液と同様にし
て、屈折率が２．４４２の組成のＰＺＴ光導波路層３を
形成するための光導波路層用前駆体溶液を調整する。そ
して、ＰＬＺＴバッファ層２の表面に、この光導波路層
用前駆体溶液をスピンコーティングする。コーティング
後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中で昇温して３５０℃に
て保持し、さらに８００℃にて保持した後、冷却する。
これらコーティング、昇温、及び冷却を数回繰り返すこ
とにより、図２２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ＰＬ
ＺＴバッファ層２の表面に２．２μｍの厚さのスラブ型
ＰＺＴ光導波路層３Ｃを固相エピタキシャル成長した。
【００９３】次に、バッファ層用前駆体溶液と同様にし
て、屈折率が２．４４１の組成のＰＺＴクラッド層５を
形成するためのクラッド層用前駆体溶液を調整する。そ
して、スラブ型ＰＺＴ光導波路層３Ｃの表面に、このク
ラッド層用前駆体溶液をスピンコーティングする。コー
ティング後の単結晶基板を、Ｏ2雰囲気中で昇温して３
５０℃にて保持し、さらに８００℃にて保持した後、冷
却する。これらコーティング、昇温、及び冷却を数回繰
り返すことにより、図２３（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、スラブ型ＰＺＴ光導波路層３Ｃの表面に５．０μｍ
の厚さのスラブ型ＰＺＴクラッド層５Ｃを固相エピタキ
シャル成長した。
【００９４】次に、図２４（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、素子単位に付いて、チャンネル光導波路４のテーパ
部及び加工しろが形成される予定位置上方に在るスラブ
型ＰＺＴクラッド層５Ｃ上に、膜厚が端面形成位置から
内側へ向かって減少するフォトレジスト１２を形成す
る。なお、チャンネル光導波路４の形成予定位置を２点
鎖線で示し、素子単位に切断分離される位置（端面形成
位置）を１点鎖線で示す。このように膜厚が徐々に変化
するフォトレジストは、レジストの露光量をグレースケ
ールにより変化させて作製することができる。
【００９５】次に、図２５（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、このフォトレジスト１２をマスクとして用いたドラ
イエッチングにより、スラブ型ＰＺＴクラッド層５Ｃを
端面に向かって厚さが増加すると共に、端面に向かって
幅が増加するテーパ形状に整形して、素子単位に付い
て、幅５．０μｍの直線部の両端に幅が５μｍから１２
μｍへ長さ５００μｍに渡って広がるテーパ部が接続さ
れ、さらに幅１２μｍの加工しろが接続されたテーパ型
のＰＺＴクラッド層５を形成する。
【００９６】テーパ型のＰＺＴクラッド層５は、その端
面側での幅は１２μｍ、厚さは５μｍであり、内部側で
の幅は５μｍ、厚さは０μｍである。これにより、チャ
ンネル光導波路４の形成予定位置の入射端部及び出射端
部上方には、チャンネル光導波路４と略同じ幅のテーパ
型のＰＺＴクラッド層５が形成され、テーパ型のＰＺＴ
クラッド層５が形成されない領域では、スラブ型ＰＺＴ
光導波路層３Ｃの表面が露出する。
【００９７】なお、膜厚が変化するフォトレジストを用
いたエッチングに代えて、クラッド層との間にスペーサ
を介してシャドウマスクを配置し、このシャドウマスク
を徐々に移動させながらドライエッチングを行うことに
よっても、スラブ型ＰＺＴクラッド層を端面に向かって
厚さが増加するテーパ形状に整形することができる。
【００９８】次に、図２６（Ａ）及び（Ｂ）に示すよう
に、チャンネル光導波路４の形成予定位置の上方にフォ
トレジスト１３を形成する。そして、図２７（Ａ）及び
（Ｂ）に示すように、このフォトレジスト１３をマスク
として用いてスラブ型ＰＺＴ光導波路層３Ｃの表面から
０．５μｍの深さまでドライエッチング行い、素子単位
に付いて、高さ０．５μｍで、幅５．０μｍの直線部の
両端にチャンネル幅が５μｍから１２μｍへ長さ５００
μｍに渡って広がるテーパ部が接続され、このテーパ部
に更に加工しろとなる幅１２μｍの直線チャンネルが接
続されたリッジ型のチャンネル光導波路４が形成され
る。
【００９９】最後に、各層が形成された基板を素子単位
に切断し、端面を研磨して、図２８（Ａ）及び（Ｂ）に
示すように、チャンネル光導波路４の入射端部及び出射
端部の上方に、端面厚さが５μｍで、端面クラッド幅１
２μｍのテーパ型のクラッド層５が形成された光導波路
素子が完成する。
【０１００】なお、得られた光導波路素子は、結晶学的
関係が、単一配向のＰＺＴ（１００）クラッド層／／Ｐ
ＺＴ（１００）光導波路層／／ＰＬＺＴ（１００）バッ
ファ層／／ＮｂドープＳｒＴｉＯ3（１００）基板であ
り、面内方位が、ＰＺＴ［００１］クラッド層／／ＰＺ
Ｔ［００１］光導波路層／／ＰＬＺＴ［００１］バッフ
ァ層／／ＮｂドープＳｒＴｉＯ3［００１］基板という
構造を有している。
【０１０１】上記光導波路素子のチャンネル光導波路４
の幅１２．０μｍの入出射端でのモードフィールド径
は、基板面内方向が９．４μｍ、基板面垂直方向が６．
２μｍであり、モードフィールド径が９．５μｍのシン
グルモード光ファイバーとの理論上の結合損失は０．７
ｄＢである。一方、クラッド層が無い場合のチャンネル
光導波路４の幅５．０μｍの直線部でのモードフィール
ド径は、基板面内方向が７．２μｍ、基板面垂直方向が
２．６μｍであり、モードフィールド径が９．５μｍの
シングルモード光ファイバーとの理論上の結合損失は
３．１ｄＢである。
【０１０２】得られた光導波路素子の入出射端へモード
フィールド径が９．５μｍのシングルモード光ファイバ
を配置し、光ファイバ間の挿入損失を求め、そこからチ
ャンネル光導波路による光伝搬損失を差し引くことによ
って、光導波路と光ファイバとの結合損失を測定したと
ころ、結合損失は０．８ｄＢであり、チャンネル光導波
路の端部にテーパ部が設けられておらず、テーパ型のク
ラッド層が設けられていない場合の結合損失３．１ｄＢ
と比較して、大幅に結合損失を低減できることを確認し
た。
【０１０３】
【発明の効果】本発明の光導波路素子は、高い結合効率
で光ファイバと結合することができる、という効果を奏
する。また、本発明の光導波路素子の製造方法は、高い
結合効率で光ファイバと結合することができる光導波路
素子を、精度良く製造することができる、という効果を
奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る光導波路素子の構成を示す
斜視図である。
【図２】図１に示す光導波路素子の端面側から見た層構
成を示す図である。
【図３】クラッド層の屈折率とモードフィールド径との
関係を示すグラフである。
【図４】クラッド層の屈折率とモードフィールド径との
関係を示すグラフである。
【図５】クラッド層の屈折率と結合損失との関係を示す
線図である。
【図６】端面でのクラッド層の厚さと結合損失との関係
を示す線図である。
【図７】クラッド層を設けない場合のモードプロファイ
ルを示す線図である。
【図８】クラッド層を設けた場合のモードプロファイル
を示す線図である。
【図９】端面でのクラッド層の幅と結合損失との関係を
示す線図である。
【図１０】本実施の形態に係る光導波路素子の変形例を
示す斜視図である。
【図１１】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるバッファ層形成工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１２】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
における光導波路層形成工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１３】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
における光導波路層形成工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１４】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるチャンネル光導波路形成工程を示す光伝搬方向
に沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１５】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層形成工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１６】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１７】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１８】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図１９】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２０】（Ａ）は実施例１の光導波路素子の製造工程
における素子分離工程を示す光伝搬方向に沿った断面図
であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２１】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるバッファ層形成工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２２】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
における光導波路層形成工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２３】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層形成工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２４】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程を示す光伝搬方向に沿った
断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２５】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるクラッド層整形工程の続きを示す光伝搬方向に
沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２６】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるチャンネル光導波路形成工程を示す光伝搬方向
に沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２７】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
におけるチャンネル光導波路形成工程の続きを示す光伝
搬方向に沿った断面図であり、（Ｂ）は平面図である。
【図２８】（Ａ）は実施例２の光導波路素子の製造工程
における素子分離工程を示す光伝搬方向に沿った断面図
であり、（Ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ 単結晶基板 ２ バッファ層 ３ 光導波路層 ４ チャンネル光導波路 ５ クラッド層 ６ 空気層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梨本 恵一 神奈川県海老名市中央２丁目９番50号 富 士ゼロックスライトウェーブテクノロジー ズ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA05 KA13 KA15 MA05 PA05 PA06 PA21 PA24 QA01 QA07 RA08 TA32 TA42

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】リッジ型のチャンネル光導波路を備えた光
    導波路層と、 前記光導波路層表面の前記チャンネル光導波路の入射端
    部及び出射端部の少なくとも一方の上方に前記チャンネ
    ル光導波路と略同じ幅で設けられ、前記光導波路層より
    も小さい屈折率を有し、且つ端面に向かってテーパ状に
    厚さが増加するテーパ型のクラッド層と、 を含む光導波路素子。
  2. 【請求項２】リッジ型のチャンネル光導波路を備えた光
    導波路層と、 前記光導波路層表面に前記チャンネル光導波路と略同じ
    幅で設けられ、前記光導波路層よりも小さい屈折率を有
    し、且つ、前記チャンネル光導波路の入射端部及び出射
    端部の少なくとも一方の上方において端面に向かってテ
    ーパ状に厚さが増加するテーパ型のクラッド層と、 を含む光導波路素子。
  3. 【請求項３】前記光導波路層と前記クラッド層との屈折
    率差を０．００１以上０．０５以下とした請求項１また
    は２に記載の光導波路素子。
  4. 【請求項４】前記チャンネル光導波路の入射端部及び出
    射端部の少なくとも一方の幅を端面に向かって増加させ
    た請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路素
    子。
  5. 【請求項５】前記チャンネル光導波路の端部での幅を５
    μｍ以上とした請求項４に記載の光導波路素子。
  6. 【請求項６】前記クラッド層の端部での厚さを１μｍ以
    上とした請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光導波
    路素子。
  7. 【請求項７】前記端面に向かってテーパ状に厚さが増加
    するクラッド層の該テーパ長を５０μｍ以上５０００μ
    ｍ以下とした請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光
    導波路素子。
  8. 【請求項８】前記光導波路層及び前記クラッド層の少な
    くとも一方を、エピタキシャル成長させた酸化物で構成
    した請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光導波路素
    子。
  9. 【請求項９】前記光導波路層及び前記クラッド層の少な
    くとも一方を、電気光学効果を有する強誘電体で構成し
    た請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光導波路素
    子。
  10. 【請求項１０】前記光導波路層及び前記クラッド層の少
    なくとも一方を、Ｐｂ1-xＬａx（ＺｒyＴｉ1-y）1-x/4
    Ｏ3（０＜ｘ＜０．３、０＜ｙ＜１．０）で構成した請
    求項１乃至９のいずれか１項に記載の光導波路素子。
  11. 【請求項１１】前記光導波路層を、該光導波路層よりも
    小さい屈折率を有するバッファ層を介して単結晶基板上
    に形成した請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光
    導波路素子。
  12. 【請求項１２】前記単結晶基板を、不純物元素をドープ
    したＳｒＴｉＯ3基板で構成した請求項１１に記載の光
    導波路素子。
  13. 【請求項１３】請求項１〜１２のいずれか１項に記載の
    光導波路素子を製造する光導波路素子の製造方法であっ
    て、 リッジ型のチャンネル光導波路を備え且つエピタキシャ
    ル成長により形成された光導波路層表面に、エピタキシ
    ャル成長後の屈折率が該光導波路層よりも小さいアモル
    ファス薄膜を形成し、 該アモルファス薄膜を、前記チャンネル光導波路の入射
    端部及び出射端部の少なくとも一方の上方において、前
    記チャンネル光導波路と略同じ幅で且つ端面に向かって
    厚さが増加するテーパ状部が残存するように整形し、 該整形されたアモルファス薄膜を、加熱により固相エピ
    タキシャル成長してテーパ型のクラッド層を形成し、 光導波路素子を製造する光導波路素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】前記アモルファス薄膜上に特定の開口パ
    ターンを有するレジスト膜を形成し、該レジスト膜を用
    いてアモルファス薄膜をエッチングすることによりテー
    パ状部が残存するように整形する請求項１３に記載の光
    導波路素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】前記アモルファス薄膜と前記レジスト膜
    との間に、該アモルファス薄膜より被エッチング速度の
    速いテーパ形成促進層を設けてエッチングを行う請求項
    １４に記載の光導波路素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】前記エッチングがウエット・エッチング
    である請求項１４または１５に記載の光導波路素子の製
    造方法。
  17. 【請求項１７】請求項１〜１２のいずれか１項に記載の
    光導波路素子を製造する光導波路素子の製造方法であっ
    て、 エピタキシャル成長により形成されたスラブ型の光導波
    路層表面に、該光導波路層よりも小さい屈折率を有する
    スラブ型のクラッド層をエピタキシャル成長により形成
    し、 該スラブ型のクラッド層を、チャンネル光導波路が形成
    される入射端部及び出射端部の少なくとも一方の上方に
    おいて、前記チャンネル光導波路と略同じ幅で且つ端面
    に向かって厚さが増加するテーパ状部が残存するように
    整形してテーパ型のクラッド層を形成し、 スラブ型の光導波路層を所定のチャンネルパターンに整
    形してリッジ型のチャンネル光導波路を形成し、 光導波路素子を製造する光導波路素子の製造方法。
  18. 【請求項１８】前記スラブ型のクラッド層上に特定の開
    口パターンを有し且つ膜厚が徐々に変化するレジスト膜
    を形成し、該レジスト膜を用いてスラブ型のクラッド層
    をエッチングすることによりテーパ状部が残存するよう
    に整形する請求項１７に記載の光導波路素子の製造方
    法。
  19. 【請求項１９】前記エッチングがドライ・エッチングで
    ある請求項１７または１８に記載の光導波路素子の製造
    方法。
JP2001152606A 2001-05-22 2001-05-22 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 Pending JP2002350659A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016167071A1 (ja) * 2015-04-14 2016-10-20 日本碍子株式会社 グレーティング素子および外部共振器型発光装置
WO2020194800A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
WO2022071381A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

Families Citing this family (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6989284B2 (en) * 2002-05-31 2006-01-24 Intel Corporation Fabrication of a waveguide taper through ion implantation
US6956983B2 (en) * 2002-05-31 2005-10-18 Intel Corporation Epitaxial growth for waveguide tapering
GB2395066A (en) * 2002-11-01 2004-05-12 Optitune Plc Flip chip bonding and passive alignment of optical devices
US7183765B2 (en) * 2003-06-26 2007-02-27 The Regents Of The University Of California Micro-position sensor using faraday effect
JP2007163691A (ja) * 2005-12-12 2007-06-28 Fujitsu Ltd 光学素子及び光損失測定装置
US20080232761A1 (en) * 2006-09-20 2008-09-25 Raveen Kumaran Methods of making optical waveguide structures by way of molecular beam epitaxy
US11294135B2 (en) 2008-08-29 2022-04-05 Corning Optical Communications LLC High density and bandwidth fiber optic apparatuses and related equipment and methods
US8452148B2 (en) 2008-08-29 2013-05-28 Corning Cable Systems Llc Independently translatable modules and fiber optic equipment trays in fiber optic equipment
ATE534049T1 (de) 2009-02-24 2011-12-15 Ccs Technology Inc Haltevorrichtung für ein kabel oder eine anordnung zur verwendung mit einem kabel
US8699838B2 (en) * 2009-05-14 2014-04-15 Ccs Technology, Inc. Fiber optic furcation module
US9075216B2 (en) 2009-05-21 2015-07-07 Corning Cable Systems Llc Fiber optic housings configured to accommodate fiber optic modules/cassettes and fiber optic panels, and related components and methods
EP3693778A1 (en) 2009-06-19 2020-08-12 Corning Optical Communications LLC High density and bandwidth fiber optic apparatuses and related equipment and methods
US8712206B2 (en) 2009-06-19 2014-04-29 Corning Cable Systems Llc High-density fiber optic modules and module housings and related equipment
WO2011019887A2 (en) * 2009-08-14 2011-02-17 Massachusetts Institute Of Technology Waveguide coupler having continuous three-dimensional tapering
US8625950B2 (en) 2009-12-18 2014-01-07 Corning Cable Systems Llc Rotary locking apparatus for fiber optic equipment trays and related methods
US8992099B2 (en) 2010-02-04 2015-03-31 Corning Cable Systems Llc Optical interface cards, assemblies, and related methods, suited for installation and use in antenna system equipment
US8913866B2 (en) 2010-03-26 2014-12-16 Corning Cable Systems Llc Movable adapter panel
EP2558895B1 (en) 2010-04-16 2019-04-17 Corning Optical Communications LLC Sealing and strain relief device for data cables
US9075217B2 (en) 2010-04-30 2015-07-07 Corning Cable Systems Llc Apparatuses and related components and methods for expanding capacity of fiber optic housings
US8879881B2 (en) 2010-04-30 2014-11-04 Corning Cable Systems Llc Rotatable routing guide and assembly
US9519118B2 (en) 2010-04-30 2016-12-13 Corning Optical Communications LLC Removable fiber management sections for fiber optic housings, and related components and methods
US8660397B2 (en) 2010-04-30 2014-02-25 Corning Cable Systems Llc Multi-layer module
US8705926B2 (en) 2010-04-30 2014-04-22 Corning Optical Communications LLC Fiber optic housings having a removable top, and related components and methods
US9632270B2 (en) 2010-04-30 2017-04-25 Corning Optical Communications LLC Fiber optic housings configured for tool-less assembly, and related components and methods
US9720195B2 (en) 2010-04-30 2017-08-01 Corning Optical Communications LLC Apparatuses and related components and methods for attachment and release of fiber optic housings to and from an equipment rack
US8718436B2 (en) 2010-08-30 2014-05-06 Corning Cable Systems Llc Methods, apparatuses for providing secure fiber optic connections
US9279951B2 (en) 2010-10-27 2016-03-08 Corning Cable Systems Llc Fiber optic module for limited space applications having a partially sealed module sub-assembly
US9116324B2 (en) 2010-10-29 2015-08-25 Corning Cable Systems Llc Stacked fiber optic modules and fiber optic equipment configured to support stacked fiber optic modules
US8662760B2 (en) 2010-10-29 2014-03-04 Corning Cable Systems Llc Fiber optic connector employing optical fiber guide member
CN203759315U (zh) 2010-11-30 2014-08-06 康宁光缆系统有限责任公司 光纤装置
TWI487964B (zh) 2011-02-02 2015-06-11 Corning Cable Sys Llc 適用於為設備機架中之光學底板建立光學連接之稠密光纖連接器組件及相關的連接器與纜線，以及模造光纖連接器構件的方法
US9008485B2 (en) 2011-05-09 2015-04-14 Corning Cable Systems Llc Attachment mechanisms employed to attach a rear housing section to a fiber optic housing, and related assemblies and methods
TWI443395B (zh) * 2011-06-24 2014-07-01 Univ Nat Central Structure of low - loss optical coupling interface
CA2840388C (en) 2011-06-30 2020-03-10 Corning Cable Systems Llc Fiber optic equipment assemblies employing non-u-width-sized housings and related methods
US8953924B2 (en) 2011-09-02 2015-02-10 Corning Cable Systems Llc Removable strain relief brackets for securing fiber optic cables and/or optical fibers to fiber optic equipment, and related assemblies and methods
US9038832B2 (en) 2011-11-30 2015-05-26 Corning Cable Systems Llc Adapter panel support assembly
US9250409B2 (en) 2012-07-02 2016-02-02 Corning Cable Systems Llc Fiber-optic-module trays and drawers for fiber-optic equipment
US9042702B2 (en) 2012-09-18 2015-05-26 Corning Cable Systems Llc Platforms and systems for fiber optic cable attachment
EP2725397B1 (en) 2012-10-26 2015-07-29 CCS Technology, Inc. Fiber optic management unit and fiber optic distribution device
US8985862B2 (en) 2013-02-28 2015-03-24 Corning Cable Systems Llc High-density multi-fiber adapter housings
WO2018127531A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Rockley Photonics Limited Copackaging of asic and silicon photonics
US10761262B2 (en) 2017-08-01 2020-09-01 Rockley Photonics Limited Module with transmit and receive optical subassemblies with specific pic cooling architecture
US10877217B2 (en) 2017-01-06 2020-12-29 Rockley Photonics Limited Copackaging of asic and silicon photonics
FR3105455A1 (fr) 2019-12-20 2021-06-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Procédé de fabrication de guides d’onde
CN117452557B (zh) * 2023-12-22 2024-03-08 无锡芯光互连技术研究院有限公司 3d硅基光端面耦合器及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03226702A (ja) * 1990-01-31 1991-10-07 Oki Electric Ind Co Ltd 光導波路
US5738798A (en) * 1995-01-23 1998-04-14 Texas Instruments Incorporated Method for fabricating tapered edges on integrated optoelectronic devices
JP2000304958A (ja) * 1999-02-19 2000-11-02 Fuji Xerox Co Ltd 光導波路素子およびその製造方法
JP2001116943A (ja) * 1999-10-20 2001-04-27 Fuji Xerox Co Ltd 金属酸化物薄膜素子の製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05182948A (ja) 1992-01-06 1993-07-23 Ricoh Co Ltd 薄膜テーパー構造の形成方法
JP3235279B2 (ja) 1993-06-18 2001-12-04 富士ゼロックス株式会社 エピタキシャル強誘電体薄膜素子の作製方法
JPH0961652A (ja) 1995-08-25 1997-03-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光導波路およびその作製方法
US5703989A (en) * 1995-12-29 1997-12-30 Lucent Technologies Inc. Single-mode waveguide structure for optoelectronic integrated circuits and method of making same
DE19613701A1 (de) * 1996-03-29 1997-10-02 Hertz Inst Heinrich Integriert optischer Feldweitentransformator
US6052397A (en) * 1997-12-05 2000-04-18 Sdl, Inc. Laser diode device having a substantially circular light output beam and a method of forming a tapered section in a semiconductor device to provide for a reproducible mode profile of the output beam
US6470117B1 (en) * 1998-12-04 2002-10-22 Radiant Photonics, Inc. Compression-molded three-dimensional tapered universal waveguide couplers
US6600847B2 (en) * 2001-11-05 2003-07-29 Quantum Photonics, Inc Semiconductor optical device with improved efficiency and output beam characteristics

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03226702A (ja) * 1990-01-31 1991-10-07 Oki Electric Ind Co Ltd 光導波路
US5738798A (en) * 1995-01-23 1998-04-14 Texas Instruments Incorporated Method for fabricating tapered edges on integrated optoelectronic devices
JP2000304958A (ja) * 1999-02-19 2000-11-02 Fuji Xerox Co Ltd 光導波路素子およびその製造方法
JP2001116943A (ja) * 1999-10-20 2001-04-27 Fuji Xerox Co Ltd 金属酸化物薄膜素子の製造方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016167071A1 (ja) * 2015-04-14 2016-10-20 日本碍子株式会社 グレーティング素子および外部共振器型発光装置
JPWO2016167071A1 (ja) * 2015-04-14 2018-02-08 日本碍子株式会社 グレーティング素子および外部共振器型発光装置
WO2020194800A1 (ja) * 2019-03-28 2020-10-01 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
JP2020166054A (ja) * 2019-03-28 2020-10-08 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
JP7207087B2 (ja) 2019-03-28 2023-01-18 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子
WO2022071381A1 (ja) * 2020-09-30 2022-04-07 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置
JP7468280B2 (ja) 2020-09-30 2024-04-16 住友大阪セメント株式会社 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

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US6816660B2 (en) 2004-11-09

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