JP2004354608A - Optical waveguide and manufacturing method therefor - Google Patents

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Minoru Sanuki
稔 佐貫
Atsuhiro Tsuyoshi
淳弘 津吉
Reio Mochida
励雄 持田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical waveguide having small coupling loss that can be manufactured in a simple method, without requiring complicated and high-level processes, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: A core 103 of the optical waveguide 100 is provided with a spot size conversion part 103b, formed so that the width and the height are gradually reduced, toward an edge part 105 and formed so that a cross-sectional height is gradually reduced, toward the height direction. The center of cross section at an arbitrary position of the core 103 is held on the same axis. The method for manufacturing the optical waveguide 100 includes a process for forming a cross sectional rectangular core, consisting of a shape making the height constant and gradually reducing the width toward the edge part by etching a core film, and a process for forming the core of the shape gradually reducing the cross-sectional width, toward the height direction and gradually lowering the height toward the edge part, by etching the cross sectional rectangular core. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において広く使用される光導波路およびその製造方法に関し、特に、結合損失を少なくするスポットサイズ変換部を備えた光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザダイオードや半導体光スイッチ等の光デバイスとシングルモード光ファイバとの間を光結合させる場合に、光デバイスの端面と光ファイバとを直接突き合わせて結合させると、光デバイスのスポットサイズ（ビームが一番絞られている部分におけるビーム半径）はシングルモード光ファイバのスポットサイズよりも数倍程度小さいため、結合部での結合損失が大きくなるという問題がある。さらに、スポットサイズが小さいビームを結合するときは、ビームの位置合わせを高精度に行う必要があり、工程が複雑化するとともに、歩留まりが劣化するという問題がある。
【０００３】
また、光導波路や光ファイバを横断する溝を形成して、その溝に光学素子を埋め込んだ埋込型光部品では、光導波路等の端面が溝を挟んで対向している。その場合、光が一方の光導波路等の端面から出て他方の端面に到達するとき回折によってビーム半径が大きくなる等の理由により結合損失が大きくなる。しかし、結合部においてスポットサイズを拡大させておくことにより、回折によるビームの広がり角を小さくすることができる。すなわち、端面からの距離が同じ場合には、スポットサイズを拡大させないものと比較してビーム半径を小さくすることができるため、回折による損失を小さくすることができる。つまり、光導波路と光ファイバとの結合のようなビームの結合部においては、結合するビーム同士のスポットサイズを拡大して、ほぼ同一にすることにより、結合損失を低減できる。また、埋込型光部品の溝部で光導波路等の端面が離れて対向しているような部分では、光導波路などのスポットサイズを拡大することにより、回折による損失を低減することができる。
【０００４】
従来においては、スポットサイズを拡大させる方法として、コアの高さを一定とし、幅のみをコアの先端部に向けてテーパー状に縮小させた光導波路が使用されていた。この光導波路は簡易な方法で製造することが可能であるが、高さが一定であるため結合損失の偏向依存性が大きくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、結合損失の偏向依存性を小さくするために、スポットサイズ変換部のコアを断面幅及び高さ方向ともにステップ状に縮小していた（特許文献１）。
【０００６】
また、コアの断面幅及び高さの双方を、コアの先端に向かってテーパー状に縮小させてスポットサイズを拡大するとともに、偏向依存性を小さくして結合損失を小さくしていた。（特許文献２）。このテーパー部は次に説明する手順により形成される。基板上にアンダークラッドを成膜し、続いてアンダークラッドの上面から所定の距離を離して幅方向がテーパー状のストッパー膜を埋め込みつつコア層を成膜する。そして、所定のエッチングマスクを使用して、ストッパー膜領域ではストッパー膜までコア層をエッチングする。次に、ストッパー膜以外の領域ではストッパー膜より下方の位置までコア層をエッチングして、コア層に段差を形成する。そして、コア層の上にコアの段差が埋まるように膜厚２〜３μｍ程度の膜を成膜し、その後熱処理を行なって段差が滑らかに埋まるように成形する。テーパー部以外の余分な膜はエッチングにより除去することにより、断面幅及び高さをテーパー状に滑らかに変化させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１７１０２０号公報（段落［００１０］、［００１１］、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１５６５３９号公報（段落［００１８］−［００２７］、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている光導波路では、数μｍ程度の厚さを数段のステップで大きく変化させることにより、幅及び高さが急激に変化するステップ部分において放射による過剰損失は大きくなる。また、コアの断面形状が矩形状であるため、コアとオーバークラッドとの密着性が悪かった。そのため、コア内の光がクラッドに漏出し、損失が大きくなってしまっていた。さらに、ステップ段階を増やすことにより過剰損失の低減は可能であるが、パターニング工程と成膜を繰り返す必要があり、複数の段差を作成すると工程数が増えるため量産向きではなかった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の光導路によれば、断面幅および高さ方向をテーパー状に滑らかに変化させることができるが、コア層を段差にするためにコア層の内部にストッパー膜を埋め込み、段差を作製した後にこの段差が滑らかに埋まるように膜を成膜して熱処理をする必要がある。従って、このような導波路を形成するには工程数が多くなるとともに複雑かつ高度なプロセス技術が必要であり、生産性が悪く量産向きではなかった。また、コアの断面形状が矩形状であるため、コアとオーバークラッドとの密着性が悪く、その部分での損失が大きかった。
【００１０】
さらに、特許文献１および特許文献２に記載されている光導波路では、スポットサイズを拡大させることが可能であるが、スポットサイズ変換部の中心軸とコアのスポットサイズ変換部以外の部分（以下、導波部と称する。）の中心軸が同一の直線軸上になく（コアの任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上にない）、スポットサイズ変換部の中心軸は先端部に向けて徐々に下方に傾いているため、導波部を伝播してきた光がスポットサイズ変換部においては下方にずれてしまう。例えば、上述したような光導波路等の端面が溝を挟んで対向している埋込型光部品においては、一方の光導波路におけるスポットサイズ変換部から出る光の光軸は下方にずれてしまうため、他方の光導波路における光軸と一致せず、その結果、結合部分での損失が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、結合損失を一段と小さくすることが可能な光導波路及びその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、クラッドと、前記クラッド内に形成され、スポットサイズ変換部を有するコアとを含み、前記コアは、前記コアの任意の位置における光の伝播方向に直交する断面の中心が、ほぼ同一の直線上にある形状を有し、前記スポットサイズ変換部は、光の伝播方向に沿って前記コアの先端部に向かって、略相似形を保ちながら面積が変化する断面を有し、前記面積が変化する断面は、少なくとも底辺を有し、その底辺に対する高さ方向に向かって幅が狭くなる形状を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光導波路であって、前記クラッドは、前記コアの下に形成されたアンダークラッドと、前記アンダークラッド上に形成され、前記コアを包み込むように形成されたオーバークラッドとを有し、前記アンダークラッドは、前記コアの中心軸に対して傾斜している部分を有し、前記スポットサイズ変換部は、前記アンダークラッドの傾斜している部分の上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の光導波路であって、前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって前記断面積が徐々に小さくなり、先細りになる形状を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光導波路であって、前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって、前記幅および前記高さが徐々に縮小し、先細りになる形状を有することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、傾斜した部分を有するクラッドを形成する第１の工程と、前記クラッド上に、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成する第２の工程と、前記断面がほぼ矩形のコアをエッチングすることにより、任意の位置における断面の中心がほぼ同一の軸上にあり、断面幅が高さ方向に向かって徐々に小さくなる形状、かつ、前記コアの幅の変化に対応して高さが徐々に変化する形状のコアを形成する第３の工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光導波路の製造方法であって、前記第１の工程は、基板の一部の上に所定の高さを有する段差部を設置する工程と、前記段差部が設置された前記基板の上にクラッド膜を成膜することにより、前記段差部の底部から前記段差部の高さと略等しい距離まで高さが徐々に高くなるクラッドを形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６のいずれかに記載の光導波路の製造方法であって、前記第２の工程は、前記クラッド上にコア膜を成膜する工程と、前記コアの幅の変化を設定するために、前記幅が徐々に変化する形状のマスクを前記コア膜上に形成するマスク工程と、フォトリソグラフィおよびエッチングにより前記コア膜から、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成するコア形成工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図１乃至図１９を参照しながら詳しく説明する。図１乃至図１０、図１６および図１７は本発明の第１の実施形態の光導波路１００に関する図であり、図１２乃至図１４、図１８および図１９は、第２の実施形態の光導波路２００に関する図である。また、図１５は、本発明の光導波路の応用の一態様としての集積光モジュール１５００の上面図を示している。
【００２０】
本発明に係る光導波路１００、２００は、一例として、図１５に示す集積光モジュール１５００に実装されるような光導波路を提供するためのものである。この集積光モジュール１５００は、例えば、光ファイバ１５１０および１５２０の間に配置されている。集積光モジュール１５００は、基板１５０１と、その上に実装された光導波路１５０２や埋め込み素子１５０３とを含んで構成されている。埋め込み素子１５０３としては、例えばバンドパスフィルタやアイソレータなどが使用されている。本発明に係る光導波路は、集積光モジュール１５００が光ファイバ１５１０や１５２０に結合される結合部分１５０２ａや、光導波路１５０２が埋め込み素子１５０３に結合される結合部分１５０２ｂなどに適用されるものである。光ファイバ１５１０や１５２０は、結合部分１５０２ａでの接続損失を低減させるために、スポットサイズを拡大した光ファイバを用いることが好ましい。また、光ファイバとの結合部分以外にも、レーザダイオードなどの発光素子やフォトダイオードなどの受光素子との結合部分に本発明を用いても良い。
【００２１】
［第１の実施の形態］
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態における光導波路１００の構成について図１および図２を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の光導波路１００の構成の概略を示す斜視図である。同図に示すように、第１の実施形態の光導波路１００は、石英（ＳｉＯ２）基板１０１上に形成されたＳｉＯ２からなるアンダークラッド１０２と、このアンダークラッド１０２上に形成されたコア１０３と、アンダークラッド１０２上に形成され、コア１０３の周囲を取り囲むように設けられたＳｉＯ２からなるオーバークラッド１０４とを含み構成されている。また、コア１０３は、光を案内するための導波部１０３ａと、この導波部１０３ａの端部に形成され、スポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部１０３ｂとから構成されている。また、アンダークラッド１０２は、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａと、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の端部に向けて上方に傾斜している傾斜部１０２ｂとから構成されている。また、コア１０３は、Ｇｅ（ゲルマニウム）がドープされたＳｉＯ２からなり、アンダークラッド１０２およびオーバークラッド１０４と比べて僅かに大きな屈折率を有している。なお、本実施形態では、基板として石英を使用したが、Ｓｉ基板やセラミック基板を採用することもできる。また、アンダークラッド１０２上にコア１０３が形成されているが、傾斜部を有する石英基板１０１上にコア１０３を形成してもよい。
【００２２】
次に、図２を参照しながら、アンダークラッド１０２およびコア１０３の形状について詳述する。図２は、光導波路１００を構成するコア１０３の形状を示しており、図２（ａ）はその上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、コア１０３は、その底面（アンダークラッド１０２との接触面）の幅ｗ５が一定に形成された、光を案内するための導波部１０３ａと、この導波部１０３ａの端部に形成され、上記光のスポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部１０３ｂとを有している。なお、スポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５の底面の幅はｗ６（＜ｗ５）で、スポットサイズ変換部１０３ｂの幅ｗは先端部に向けて徐々に小さくなるよう形成されている。
【００２４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、導波部１０３ａは、その高さｈ６も一定となるように形成されている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、高さｈ６から先端部１０５に向けて徐々に低くなり、先端部１０５においてｈ７（＜ｈ６）とされている。
【００２５】
また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、その高さが高さｈ２で一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の先端部に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から先端部に向けて徐々に高くなり、先端部においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。そのため、スポットサイズ変換部１０３ｂは、単に高さｈが先端に向かって小さくなっているだけでなく、中心軸１０６ｂを基準にして高さが略上下対称となっており、上下の両方向から全体として先細りになっている。このようにコアを適切な先細り形状にすることによって、コアに閉じ込められていた光がクラッドにしみ出してスポットサイズが拡大される。
【００２６】
さらに、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線上に保たれるように形成されており、その結果、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。ここで、中心軸とは、光の伝播方向に平行で、コア１０３の幅方向の略中点と高さ方向の略中点を通る軸のことである。（尚、この例では、中心軸は幅方向および高さ方向の中心になっているが、断面形状によっては重心を通る軸になることもある。）例えば、導波部１０３ａの中心軸１０６ａは、導波部１０３ａの幅ｗ５の略中点と高さｈ６の略中点を通る軸のことである。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂの任意の位置における幅ｗの略中点とその位置における高さｈの略中点を通る軸のことである。
【００２７】
図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すコア１０３の断面図を更に参照して、コア１０３の形状についてより詳細に説明をする。両図に示すように、コア１０３の短手方向、すなわち、光の伝播方向と直交する方向における断面は、アンダークラッド１０２と接している辺を底辺とする三角形状をなしている。
【００２８】
なお、コア１０３の断面のこの三角形状は、図示をする上での便宜的なものである。実際には、その頂点は丸みを帯びた形状となる場合もあり、また、その斜辺は曲線状となる場合もある。より詳しくは、図２（ｃ）に示すように、導波部１０３ａの断面形状は、底辺の幅ｗ５を断面幅ｕの最大値とし、高さ方向へと向かうにつれて徐々に断面幅ｕが小さくなっていくように形成されている。また、先端部１０５においては、図２（ｄ）にあるように、底辺の幅ｗ６を断面幅ｖの最大値とし、高さ方向へと向かうにつれて徐々に断面幅ｖが小さくなっていくように形成されている。ここで、両図に示すコア１０３の断面形状は、ほぼ相似関係を有するようになっている。また、図示はしないが、スポットサイズ変換部１０３ｂの任意の位置での断面形状も、両図に示す断面形状とほぼ相似関係となっている。従って、第１の実施形態のスポットサイズ変換部１０３ｂの断面は、先端部１０５に向かって、ほぼ相似関係を保ちながら、断面積が徐々に小さくなる形状を有している。以下、これを踏まえた上で、コア１０３の断面形状を三角形状と称することとする。尚、本実施形態においては、コア１０３の断面は三角形状をなしているが、本発明はこれに限らず、略台形状をなしていてもよい。その場合であっても、角が丸みを帯びていてもよく、辺が曲線状となってもよい。
【００２９】
（作用）
以上のようなコア形状を備えた本実施形態の光導波路１００によれば、次のような好適な作用が奏されることとなる。
【００３０】
第１に、コア１０３のスポットサイズ変換部１０３ｂが幅および高さの双方向において先細り状となるよう形成されているため、適切にスポットサイズを拡大し、回折による光の広がり角度を小さくすることが可能となる。図１０はこの作用の概略を示すための光導波路の上面図である。同図には、スポットサイズ変換部１０３ｂを有する本実施形態の光導波路１００とともに、このようなスポットサイズ変換部１０３ｂを有しない従来の光導波路１０００（図中の点線部１０００）が重ねて示されている。
【００３１】
従来の光導波路１０００によれば、その先端部から出射された光は、同図中の破線１００２で示されているように回折し、広がる。一方、本実施形態の光導波路１００を出射した光は、実線１００１で示すように回折し、広がる。即ち、光導波路１００によれば、従来の光導波路１０００よりも光の広がり角が小さくなるため、光ファイバや埋め込み素子などとの結合部分における損失が低減されることとなる。また、結合部分における位置合わせ精度も緩和される。
【００３２】
第２に、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれているため、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射される光の光軸が下方にずれることもない。図１１は、その作用の概略を示すための光の伝播方向に平行な方向における光導波路の断面図である。図１１（ａ）には、スポットサイズ変換部１０３ｂを有する本実施形態の光導波路１００が示されており、図１１（ｂ）には、このようなスポットサイズ変換部１０３ｂを有しない従来の光導波路１１００が示されている。
【００３３】
従来の光導波路１１００によれば、導波部１１０１ａの中心軸１１０２ａとスポットサイズ変換部１１０１ｂの中心軸１１０２ｂとが、同一の直線軸上に保たれておらず、スポットサイズ変換部１１０１ｂの中心軸１１０２ｂは先端部に向けて徐々に下方に傾いている。その結果、スポットサイズ変換部１１０１ｂの先端部から出射された光の光軸１１０３は、導波部１１０１ａの中心軸１１０２ａから下方にずれてしまう。通常、光ファイバや埋め込み素子などの光デバイスは、光軸が光導波路１１００の導波部１１０１ａと略一致するように配置されるが、このように光導波路１１００の先端で光軸が下方にずれてしまうと、光デバイスとの結合部分において光の漏れが発生し、結合損失が大きくなってしまう。一方、本実施形態の光導波路１００においては、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０３ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれている。従って、導波部１０３ａからスポットサイズ変換部１０３ｂに入射した光は、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとほぼ同一の直線軸上を維持したままスポットサイズ変換部１０３ｂを通過し、スポットサイズ変換部１０３ｂの先端部から出射する。その結果、スポットサイズ変換部１０３ｂの端部から出射した光の光軸１０７が導波部１０３ａの中心軸１０６ａから下方にずれることもないため、光ファイバや埋め込み素子などとの結合部分における損失が大きくなることはない。
【００３４】
例えば、コア屈折率＝１．４５１７、クラッド屈折率＝１．４４６、幅ｗ５＝１２μｍ、高さｈ６＝１２μｍの導波部１０３ａと、幅ｗ６＝６μｍ、高さｈ７＝６μｍで、長さ（導波部１０３ａの端部から先端部１０５までの距離）＝１ｍｍのスポットサイズ変換部１０３ｂを有するコア１０３を備えた光導波路について検討してみる。この光導波路において、アンダークラッド１０２の高さが一定でその高さが３５μｍである従来の光導波路と、高さｈ２＝３５μｍのアンダークラッド１０２ａと、高さｈ３＝３６．９μｍの傾斜部１０２ｂを備えた光導波路１００とを比較する。傾斜部１０２ｂを有する光導波路１００においては、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射した光の光軸が、導波部１０３ａの光軸からずれることがない。しかしながら、従来の光導波路においては、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射した光の光軸は、下方に約１．２μｍずれてしまい、その結果、結合部において約０．１ｄＢの損失が発生してしまう。従って、本発明の実施形態における光導波路１００のように、傾斜部１０２ｂを有することにより、約０．１ｄＢの損失を減少することが可能となる。
【００３５】
また、第３には、コア１０３の側面部（コア１０３とオーバークラッド１０４とが接触する面）とコア１０３底面部（コア１０３とアンダークラッド１０２とが接する面）とのなす角が直角よりも（十分に）小さな角度となるように形成されていることから、コア１０３とオーバークラッド１０４との密着性を高くすることができる。よって、コア１０３内を伝送される光は、オーバークラッド１０４との境界面で効率的に反射され、確実にコア１０３内に光を閉じ込めることが可能となる。したがって、更なる損失の低減を図ることが可能となる。
【００３６】
（製法）
次に、このような光導波路１００の製造方法について図３乃至図７を参照しつつ説明する。まず、図３を参照しつつ、本発明の第１の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造方法について説明する。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程の１例を示した基板の断面図である。尚、この図３は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図３（ａ）に示すように、石英基板３０１上にプラズマ化学気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる高さが略均一な層３０２を成膜する。尚、本実施形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いたが、常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）、減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）または火炎直接堆積法（Ｆｌａｍｅ Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＦＨＤ法）などを用いても成膜することができる。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、層３０２の一部の上にＡｌ（アルミニウム）またはＳＵＳなどからなり、高さｈ１２の板３０３を載せる。そして、図３（ｂ）に示すように、層３０２上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層３０４を成膜する。このように、金属板３０３を層３０２の上に載せて層３０４を成膜すると、板３０３の端部から、板３０３の高さｈ１２と略等しい距離Ｌまで徐々に高さが増していく傾斜部３０４ｂが形成される。そして、距離Ｌ以上離れると、高さが一定な平坦部３０４ａが形成される。そして、図３（ｃ）に示すように、板３０３を取り外すことにより、傾斜部３０４ｂが形成された基板３０５を作製する。尚、板３０３は金属以外の材質であっても良い。
【００３９】
そして、図３（ｄ）に示すように、例えば、平坦部３０４ａと傾斜部３０４ｂとの境をエッチングすることにより、基板３０５を切断する。その結果、端部に向かって上面が上方に傾斜している傾斜部３０６ｂと、高さが一定な平坦部３０６ａとからなるアンダークラッド３０６が形成された基板３０７を作製することができる。この傾斜部３０６ｂと平坦部３０６ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部３０６ｂは光導波路１００における傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部３０６ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。
【００４０】
次に、上述した方法によって製造された基板３０７を使用して、本発明の実施形態である光導波路１００を製造する。この光導波路１００の製造工程について、図４を参照しつつ説明する。図４は、光導波路１００の製造工程の１例を示した図であり、光の伝播方向と直交する方向における基板の断面を示した図である。
【００４１】
まず、図４（ａ）に示すように基板３０７を用意し、アンダークラッド３０６の上に、ＧｅをドープしたＳｉＯ２からなるコア層３１０をプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法等により成膜する。コア層についてもアンダークラッドと同様に、ＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを用いて成膜することも可能である。ここで、ドーパントは、コア層３１０の屈折率がクラッドより僅かに高くなり、適切に光を閉じ込められるように選ぶことが望ましい。また、クラッドにドープしてもよく、Ｇｅ以外にＰ（リン）、Ｂ（ボロン）またはＦ（フッ素）等であってもよい。例えば、本実施形態においては、コア層３１０にＧｅをドープして屈折率を１．４５６とし、アンダークラッド３０６にＢとＰをドープして屈折率を１．４５０としている。尚、石英基板３０１の屈折率は１．４４７である。このようにして、コア層３１０の屈折率がクラッドより僅かに高くなるようにしている。尚、本実施形態においては、上記のような屈折率になるようにドーパントをドープしているが、屈折率の値はこれに限られず、コア層３１０の屈折率が僅かに高くなればよい。
【００４２】
次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３１０上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法で成膜する。この金属層３１１は例えば、ＷＳｉＸ（タングステンシリサイド、Ｘは１以上の整数であり、例えばＷＳｉ１やＷＳｉ２である。）が使用されるが、その他、チタンやクロム等を使用してもよい。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。ここで、第１の実施形態におけるパターン形状は、図７（ａ）に示す平面図のように、底面の幅が一定の部分と、底面の幅が先端部に向けて徐々に小さくなるような部分とで形成されている。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１０をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【００４３】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法により除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【００４４】
このときのコア３１４の形状について、図７を参照しながら説明する。図７は、エッチング前のコアの形状を示しており、図７（ａ）はその上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、導波部１０３ａの底面の幅はｗ１で一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅ｗは、先端部１０５に向けて幅ｗ１から幅ｗ２へと小さくなっている。
【００４６】
また、図７（ｂ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。
また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、高さｈ２が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の先端部に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から先端部に向けて徐々に高くなり、先端部においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、その傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から上面までの距離）を一定に保ちながら、先端部１０５に向かって上方に傾いている。
【００４７】
さらに、図７（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの断面は幅が幅ｗ１で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。また、先端部１０５においても、図７（ｄ）に示すように、幅が幅ｗ２で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。
【００４８】
そして、Ａｒ（アルゴン）のプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多くエッチングされる。
【００４９】
そして、図４（ｇ）に示すように、高さ方向に徐々にエッチングされ高さが低くなっていき、断面形状がほぼ六角形状となっていく。さらにエッチングを進めると、コア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多く削られ、図４（ｈ）に示すように断面形状はほぼ三角形状となっていく。
【００５０】
このときのコア３１４の高さは、底面の幅に応じて自己整合的に変化する。この現象について、さらに図５および図６を参照しつつ説明する。図５は、光の伝播方向と直交する方向における基板の断面を示した図である。また、図６は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。
【００５１】
図５（ａ）および図６（ａ）は、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングする前の、導波路１０３ａおよびスポットサイズ変換部１０３ｂの断面形状を示した図である（図４（ｆ）に対応）。スパッタエッチング前においては、図５（ａ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅はｗ１であり、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅はｗ２である。
【００５２】
また、図６（ａ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。さらに、傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。さらに、スポットサイズ変換部１０３ｂの上面も先端部１０５に向かって上方に傾いている。その結果、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、先端部１０５に向かって上方に傾いている。
【００５３】
そして、スパッタエッチングを行うと、コア３１４は削られていく。特に図５（ｂ）に示すように、コア３１４の角は上面や側面と比べてより多く削られ、断面形状はほぼ六角形状になっていく（図４（ｇ）に対応）。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、導波路１０３ａの高さは高さｈ４（＜ｈ１）となり、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈは導波部１０３ａの端部から先端部に向けて徐々に低くなる。本実施形態においては、導波部１０３ａの端部における高さｈ４から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部における高さは高さｈ５（＜ｈ４）となる。また、コア３１４の底面の幅も同時に減少していき、図５（ｂ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅は、幅ｗ１から幅ｗ３（＜ｗ１）に変化し、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、幅ｗ２から幅ｗ４（＜ｗ２）に変化していく。
【００５５】
さらにエッチングを行うと、コア３１４はさらに削られていく。このときも、コア３１４の角は上面や側面よりも多く削られていき、図５（ｃ）に示すように、導波路１０３ａおよびスポットサイズ変換部１０３ｂの断面形状はほぼ三角形状となる（図４（ｈ）に対応）。
【００５６】
また、図６（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの高さは高さｈ６（＜ｈ４）となり、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さは導波部１０３ａの端部から先端部に向けて徐々に低くなる。本実施形態においては、導波部１０３ａの端部における高さｈ６から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部における高さは高さｈ７（＜ｈ６）となる。スポットサイズ変換部１０３ｂの幅ｗ４は導波部１０３ａの幅ｗ３よりも細いため、前述したように、導波部１０３ａと比べて高さ方向にもよくエッチングされる。従って、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ７は導波部１０３ａの高さｈ６よりも低くなる（ｈ７＜ｈ６）。そして、コア３１４の底面の幅もさらに減少し、図５（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅は、幅ｗ３から幅ｗ５（＜ｗ３）に変化し、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、幅ｗ４から幅ｗ６（＜ｗ４）に変化していく。
【００５７】
さらにエッチングを続けると、コア３１４の断面形状は先端部１０５の方向に向かい、ほぼ相似形を保ちながら断面幅および高さが小さくなる。また、このように自己整合的に制御できることを利用して、断面形状を略正三角形または略二等辺三角形にすることもできる。また、コアの断面形状は幾何学的な台形や三角形に限られず、角が丸みを帯びていてもよく、辺が直線でなくともよい。
【００５８】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図２に示す第１の実施形態のコアの形状が得られる。図２（ａ）に示すように、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅ｗは、導波部１０３ａの端部からスポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５に向けて幅ｗ５から幅ｗ６へと徐々に小さくなるように形成されている。
【００５９】
更に、図２（ｂ）に示すように、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面が先端部１０５に向けて上方に傾きつつ、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部１０３ａの端部からスポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５に向けて高さｈ６から高さｈ７へと徐々に低くなるように形成されている。さらに、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成される。この結果、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれる。
【００６０】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、コア１０３の断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【００６１】
これにより、スポットサイズ変換部１０３ｂを幅および高さの双方において先細り状となるように形成することができ、さらに、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。
【００６２】
Ａｒガスによるスパッタエッチングを行った後、図４（ｉ）に示すように、アンダークラッド３０６およびコア３１４上にプラズマＣＶＤ法またはＲＦスパッタリング法によりＳｉＯ２からなるオーバークラッド３１５を成膜し、光導波路１００を作製する。このオーバークラッド３１５についても、上述したアンダークラッドおよびコア層と同様にＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを使用して成膜することができる。
【００６３】
また、第１の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、次のような方法によっても製造することができる。ここで、図８を参照しつつその製造工程について説明する。
【００６４】
図８は、本発明の第１の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程を示した基板の断面図である。尚、この図８は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図８（ａ）に示すように、石英基板４０１上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層４０２を成膜する。尚、ＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを用いて成膜してもよい。
【００６５】
次に、図８（ｂ）に示すように、石英基板４０１の上方に所定のパターン孔４０４が形成されたＡｌまたはＳＵＳ等からなる板４０３を、所定の距離を離して配置する。そして、層４０２の上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層４０５を成膜する。このような方法により成膜すると、パターン孔４０４に対応する位置には、高さが一定の平坦部４０５ａが成膜される。そして、パターン孔４０４に対応する位置の周辺にはＳｉＯ２が回りこみ、パターン孔４０４に対応する位置から遠ざかるにつれ、徐々に高さが低くなる傾斜部４０５ｂが形成される。
【００６６】
そして、図８（ｃ）に示すように、板４０３を取り外すことにより、傾斜部４０５ｂが形成された基板４０６を作製する。そして、図８（ｄ）に示すように、例えば、平坦部４０５ａと傾斜部４０５ｂとの境で基板４０６を切断することに基板４０８を作製する。この基板４０８には、端部に向かうにつれて上面が上方に傾斜している傾斜部４０７ｂと、高さが一定な平坦部４０７ａとからなるアンダークラッド４０７が形成されている。この傾斜部４０７ｂと平坦部４０７ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部４０７ｂは、光導波路１００の傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部４０７ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。そして、基板４０８を使用して、図４を参照しつつ説明した本発明の光導波路の製造工程に従って、光導波路を製造する。
【００６７】
さらに、第１の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、次のような方法によっても製造することができる。図９を参照しつつその製造工程について説明する。
【００６８】
図９は、本発明の第１の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程を示した基板の断面図である。尚、この図９は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図９（ａ）に示すように、基板５００を用意する。この基板５００は、平坦なＳｉ基板５０１と、そのＳｉ基板５０１の一部に形成された高さｈ１３でＳｉからなる段差部５０２とからなる。そして、図９（ｂ）に示すように、段差５０２上にＣｒ等からなる金属膜５０３を成膜する。
【００６９】
次に、図９（ｃ）に示すように、基板５００上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層を成膜する。このように成膜することにより、段差部５０２上の金属膜５０３上には高さが一定な層５０４が形成され、Ｓｉ基板５０１上には層５０５が形成される。このように、層５０５を成膜すると、段差部５０２の端部から、段差部５０２の高さｈ１３とほぼ等しい距離Ｌ２まで徐々に高さが増していく傾斜部５０５ｂが形成され、距離Ｌ２以上離れると、高さが一定になる平坦部５０５ａが形成される。
【００７０】
次に、図９（ｄ）に示すように、段差部５０２上に形成された金属膜５０３と層５０４を除去する。そして、反応性イオンエッチングによりＳｉからなる段差部５０２をエッチングする。このとき、ＳｉＯ２よりもＳｉのエッチング速度が速いエッチング条件で、段差部５０２がすべて削られるまでエッチングを行う。このとき、ＳｉＯ２からなる層５０５も僅かにエッチングされ、図９（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板５０１上に傾斜部５０６と平坦部５０７とが形成された基板５０８が形成される。傾斜部５０６は、傾斜を有するＳｉ層５０６ａと、その上に形成され、Ｓｉ層５０６ａの傾斜とほぼ同じ角度の傾斜を有するＳｉＯ２層５０６ｂとからなる。また、平坦部５０７は、Ｓｉ層５０７ａと、その上に形成されたＳｉＯ２層５０７ｂとからなる。
【００７１】
そして、基板５０８上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層５０９を成膜する。そして、例えば、傾斜部５０６と平坦部５０７との境で基板５０９を切断することにより基板５１１を作製する。この基板５１１は、基板５１１の先端部に向けて上面が上方に傾斜している傾斜部５１０ｂと、高さが一定な平坦部５１０ａとからなるアンダークラッド５１０が形成されている。この傾斜部５１０ｂと平坦部５１０ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部５１０ｂは光導波路１００における傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部５１０ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。そして、基板５１１を使用して、図４を参照しつつ説明した本発明の光導波路の製造工程に従って、光導波路を製造する。
【００７２】
また、第１の実施形態における光導波路１００は次のような方法によっても製造することができる。ここで、図４、図１６および図１７を参照しつつその製造工程について説明する。図１６は、エッチング前のコアの形状を示しており、図１６（ａ）は、コア層を成膜する前の基板の断面図であり、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示す図である。また、図１６（ｂ）はエッチング前のコアの形状を示した上面図、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１６（ｄ）は図１６（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１６（ｅ）は図１６（ｂ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００７３】
まず、図１６（ａ）に示すような基板１０８を用意する。この基板１０８は、石英基板１０１上に、アンダークラッド１０２ａと傾斜部１０２ｂとからなるアンダークラッド１０２が形成されている。アンダークラッド１０２ａは、その高さがｈ２で一定となるように形成されている。一方、傾斜部１０２ｂは、その上面が中心部１０７に向かって上方に傾いているため、その高さは、ｈ２から中心部１０７に向けて徐々に高くなり、中心部１０７においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。尚、基板１０８は、図３を用いて説明した製造工程により製造することが可能である。
【００７４】
そして、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０６の上にコア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。尚、図４（ａ）におけるアンダークラッド３０６は、図１６（ａ）におけるアンダークラッド１０２に相当する。次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３０３上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法などにより成膜する。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。
【００７５】
このレジストパターン３１２を形成するときのパターン形状は、例えば、図１６（ｂ）の平面図に示されているパターンのように、パターンの両端の幅が一定の部分と、パターンの中央部付近に向けて幅が、両端の幅より徐々に細くなるような部分と、から形成されている。また、このパターン形状に限らず、図１６（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンであっても構わない。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１２をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【００７６】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法などにより除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【００７７】
このときの、コア３１４の形状について図１６を参照しながら説明する。図１６（ｂ）に示すように、コア３１４は、その両端に形成され、底面の幅ｗが一定の幅ｗ１で形成されている導波部１０３ａと、導波部１０３ａの端面からコア３１４の中心部１０７に向けて底面の幅ｗが幅ｗ１から幅ｗ２（＜ｗ１）へと徐々に細くなっているスポットサイズ変換部１０３ｂとからなる。そして、コアの中心部１０７においては、幅ｗ２（＜ｗ１）となっている。また、上述したように、図１６（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンを使用してコアを形成した場合には、導波部１０３ａとスポットサイズ変換部１０３ｂが複数個つながったコアが形成される。
【００７８】
また、図１６（ｃ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、高さｈ２が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が中心部１０７に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から中心部１０７に向けて徐々に高くなり、中心部１０７においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、その傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、中心部１０７に向かって上方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、中心部１０７に向かって上方に傾いている。
【００７９】
さらに、図１６（ｄ）に示すように、導波部１０３ａの断面の幅が幅ｗ１で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。また、コアの中心部１０６においても、図１６（ｅ）に示すように、幅が幅ｗ２で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。
【００８０】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、上述したように断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多くエッチングされ、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となっていき、さらにエッチングを進めると、コア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多く削られ、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形状となっていく。
【００８１】
このときのコア３１４の高さは、上述したように底面の幅に応じて自己整合的に変化し、底面の幅が広ければ細い場合と比べて高さ方向にはあまりエッチングされず、その結果高さは高くなる。底面の幅が細ければ広い場合と比べて高さ方向もよくエッチングされ、底面の幅が広い部分と比較して高さは低くなる。
【００８２】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１７に示すコアの形状が得られる。図１７は、エッチング後のコアの形状を示しており、図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１７（ｄ）は図１７（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００８３】
図１７（ａ）に示すように、導波部１０３ａの底面の幅は、一定の幅ｗ５となっており、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、導波部１０３ａの端面からコアの中心部１０７に向けて幅ｗ５から幅ｗ６（＜ｗ５）へと徐々に細くなっており、コアの中心部１０７においては、幅ｗ６（＜ｗ５）となっている。
【００８４】
更に、図１７（ｂ）に示すように、導波部１０３ａの高さは、一定の高さｈ６となっている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面は中心部１０７に向かって上方に傾いており、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部１０３ａの端部から中心部１０７に向けて高さｈ６から高さｈ７へと徐々に低くなっている。さらに、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上に保たれており、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。
【００８５】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１７（ｃ）および図１７（ｄ）に示すように、断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【００８６】
以上の工程により、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことができるとともに、コアの中心部１０７付近に向かって底面の幅が細くなり、高さが低くなるコアを作製することが可能となる。そして、例えば、コアの中心部１０７をエッチングなどにより切断することで、図１および図２に示す第１の実施形態のコアの形状が得られる。尚、中心部１０７がコアの先端部１０５となる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態の光導波路について説明する。当該光導波路は、光導波路１００と同様の作用を有するものである。
【００８８】
本発明の第２の実施形態における光導波路２００の構成ついて図１２および図１３を参照しつつ説明する。図１２は、第２の実施形態の光導波路２００の構成の概略を示す斜視図である。図１２に示すように、第２の実施形態の光導波路２００は第１の実施形態と同様に、石英基板２０１上に形成されたＳｉＯ２からなるアンダークラッド２０２と、このアンダークラッド２０２上に形成されたコア２０３と、アンダークラッド２０２上に形成され、コア２０３の周囲を取り囲むように設けられたＳｉＯ２からなるオーバークラッド２０４とを含み構成されている。また、コア２０３は、光を案内するための導波部２０３ａと、この導波部２０３ａの端部に形成され、スポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部２０３ｂとから構成されている。また、アンダークラッド２０２は、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａと、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の端面に向けて下方に傾斜している傾斜部２０２ｂとから構成されている。また、コア２０３は、ＧｅがドープされたＳｉＯ２からなり、アンダークラッド２０２およびオーバークラッド２０４と比べて僅かに大きな屈折率を有している。
【００８９】
次に、図１３を参照しながら、アンダークラッド２０２およびコア２０３の形状について詳述する。図１３は、光導波路２００を構成するコア２０３の形状を示しており、図１３（ａ）はその上面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１３（ｄ）は図１３（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００９０】
図１３（ａ）に示すように、コア２０３は、その底面（アンダークラッド２０２との接触面）の幅ｗ９が一定に形成された導波部２０３ａと、この導波部２０３ａの端部に形成されたスポットサイズ変換部２０３ｂとを有している。なお、スポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５の底面の幅はｗ１０（＞ｗ９）で、スポットサイズ変換部２０３ｂの幅ｗは先端部に向けて徐々に大きくなるよう形成されている。
【００９１】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、導波部２０３ａは、その高さｈ１２も一定となるように形成されている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、高さｈ１２から先端部１０５に向けて徐々に高くなり、先端部２０５においてｈ１１（＞ｈ１２）とされている。
【００９２】
また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、その高さが高さｈ９で一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の先端部に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって下方に傾いている。そのため、スポットサイズ変換部２０３ｂは、単に高さｈが先端に向かって大きくなっているだけでなく、中心軸２０６ｂを基準にして高さが略上下対称となっており、上下の両方向から全体として先太りになっている。このようにコアを適切な先太り形状にすることによって、スポットサイズが拡大される。
【００９３】
さらに、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成されており、その結果、コア２０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。ここで、中心軸とは、第１の実施形態と同様に、光の伝播方向に平行で、コア２０３の幅方向の略中点と高さ方向の略中点を通る軸のことである。（尚、この例では、中心軸は幅方向及び高さ方向の中心になっているが、断面形状によっては重心を通る軸になることがある。）例えば、導波部２０３ａの中心軸２０６ａは、導波部２０３ａの幅ｗ９の略中点と高さｈ１２の略中点を通る軸のことである。また、スポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂの任意の位置における幅ｗの略中点とその位置における高さｈの略中点を通る軸のことである。
【００９４】
図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に示すコア２０３の断面図を更に参照して、コア２０３の形状についてより詳細に説明をする。両図に示すように、コア２０３の短手方向、すなわち、光の伝播方向と直交する方向における断面は、アンダークラッド２０２と接している辺を底辺とする三角形状をなしている。
【００９５】
なお、コア２０３の断面のこの三角形状は、図示をする上での便宜的なものである。実際には、前述した第１の実施形態と同様に、その頂点は丸みを帯びた形状となる場合もあり、また、その斜辺は曲線状となる場合もある。より詳しくは、図１３（ｃ）に示すように、導波部２０３ａの断面形状は、底辺の幅ｗ９を断面幅ｕの最大値とし、高さ方向へと向かうに連れて徐々に断面幅ｕが小さくなっていくように形成されている。また、先端部２０５においては、図１３（ｄ）にあるように、底辺の幅ｗ１０を断面幅ｖの最大値とし、高さ方向へと向かうに連れて徐々に断面幅ｖが小さくなっていくように形成されている。ここで、両図に示すコア２０３の断面形状は、ほぼ相似関係を有するようになっている。また、図示はしないが、スポットサイズ変換部２０３ｂの任意の位置での断面形状も、両図に示す断面形状と相似関係となっている。従って、第２の実施形態におけるスポットサイズ変換部２０３ｂの断面は、先端部２０５に向かって、ほぼ相似形を保ちながら断面積が大きくなる形状を有している。
【００９６】
以上のようなコア形状を備えた第２の実施形態の光導波路２００によれば、前述した第１の実施形態と同様に、適切にスポットサイズを拡大し、回折による光の広がり角度を小さくすることが可能となる。また、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれているため、スポットサイズ変換部２０３ｂから出射される光の光軸が下方にずれることがない。従って、光デバイスと光ファイバなどとの結合部における結合損失を少なくすることができる。さらに、コア２０３とオーバークラッド２０４との密着性を高くすることができるため、確実に光をコア２０３内に閉じ込めることが可能となり、さらに損失を軽減することができる。
【００９７】
以下、このような光導波路２００の製造方法について図３、図４、図１３および図１４を参照しつつ説明する。まず、図３を参照しつつ、本発明の第２の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造方法について説明する。
【００９８】
上述した第１の実施形態と同様に、図３（ａ）に示すように、石英基板３０１上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層３０２を成膜する。次に、図３（ｂ）に示すように、層３０２の一部の上にＡｌなどからなる高さｈ１２の板３０３を載せる。そして、図３（ｂ）に示すように、層３０２上にプラズマＣＶＤ法などによりＳｉＯ２からなる層３０４を成膜する。このように成膜することにより、上述した第１の実施形態と同様に、板３０３の端部から、板３０３の高さｈ１２とほぼ等しい距離Ｌまで徐々に高さが増していく傾斜部３０４ｂが形成される。そして、距離Ｌ以上離れると、高さが一定な平坦部３０４ａが形成される。そして、図３（ｃ）に示すように、板３０３を取り外して、傾斜部３０４ｂが形成された基板３０５を製造する。そして、図３（ｅ）に示すように、例えば、板３０３と傾斜部３０４ｂとの境で基板３０５を切断することにより、端部に向けて上面が下方に傾斜している傾斜部３０８ｂと、高さが一定な平坦部３０８ａとからなるアンダークラッド３０８が形成された基板３０９を作製する。この傾斜部３０８ｂと平坦部３０８ａが本発明における第２の実施形態の光導波路２００のアンダークラッド２０２に相当する。そして、傾斜部３０８ｂは光導波路２００における傾斜部２０２ｂに相当し、平坦部３０８ａはアンダークラッド２０２ａに相当する。
【００９９】
次に、前述した第１の実施形態と同様に、基板３０９を使用して本発明の第２の実施形態である光導波路２００を製造する。この光導波路２００の製造工程について、図４を参照しつつ説明する。まず、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０８上に、コア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【０１００】
そして、図４（ｂ）乃至図４（ｄ）に示すように、コア層３１０上に金属マスク３１３を形成する。ここで、第２の実施形態における金属マスクのパターン形状は、図１４（ａ）に示す平面図のように、底面の幅が一定の部分と、底面の幅が先端部に向けて徐々に大きくなるような部分とで形成されている。
【０１０１】
その後、図４（ｅ）に示すエッチング工程を経て、図４（ｆ）に示すように断面形状が矩形状のコア３１４を形成する。
【０１０２】
このときのコア３１４の形状を、図１４を参照しながら説明する。図１４はエッチング前のコアの形状を示しており、図１４（ａ）はその上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１４（ｄ）は図１４（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１０３】
図１４（ａ）に示すように、導波部２０３ａの底面の幅はｗ７で一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅ｗは、先端部２０５に向けて幅ｗ７から幅ｗ８へと広くなっている。
【０１０４】
また、図１４（ｂ）に示すように、導波部２０３ａの高さｈ８は一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの高さｈ８と同じになるように形成されている。また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、高さｈ９が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の先端部に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、その傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、先端部２０５に向かって下方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部２０３ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、先端部２０５に向かって下方に傾いている。
【０１０５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、導波路２０３ａの断面は幅が幅ｗ７で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。また、先端部２０５においても、図１４（ｄ）に示すように、幅が幅ｗ８で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。
【０１０６】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、前述した第１の実施形態と同様に、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面および側面に比べて多く削られる。その結果、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となり、さらにエッチングを進めると、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形となっていく。このときのコア３０７の高さは、前述した第１の実施形態と同様に、底面の幅に応じて自己整合的に変化していく。
【０１０７】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１３に示す第２の実施形態のコアの形状が得られる。図１３（ａ）に示すように、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅ｗは、導波部２０３ａの端部からスポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５に向けて幅ｗ９から幅ｗ１０へと徐々に大きくなるように形成されている。
【０１０８】
更に、図１３（ｂ）に示すように、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面が先端部１０５に向かって下方に傾きつつ、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの端部からスポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５に向けて高さｈ１２から高さｈ１１へと徐々に高くなるように形成されている。さらに、コア２０３の任意の位置のおける断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成される。この結果、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれる。
【０１０９】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に示すように、コア２０３の断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【０１１０】
これにより、スポットサイズ変換部２０３ｂを断面幅および高さの双方において先端部２０５に向けて大きくなるように形成することができ、さらに、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。
【０１１１】
Ａｒガスによるスパッタエッチングを行った後、図４（ｉ）に示すように、アンダークラッド３０８およびコア３１４上にプラズマＣＶＤ法などによりＳｉＯ２からなるオーバークラッド３１５を成膜し、光導波路２００を作製する。
【０１１２】
尚、第２の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、第１の実施形態において図８および図９を参照しつつ説明した方法によっても作製することができ、それらの方法によって作製された傾斜部を有する基板を用いて光導波路２００を作製してもよい。
【０１１３】
また、第２の実施形態における光導波路２００は次のような方法によっても製造することができる。ここで、図４、図１８および図１９を参照しつつ製造工程について説明する。図１８は、エッチング前のコアの形状を示しており、図１８（ａ）は、コア層を成膜する前の基板の断面図であり、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示す図である。また、図１８（ｂ）はエッチング前のコアの形状を示した上面図、図１８（ｃ）は図１８（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１８（ｄ）は図１８（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１８（ｅ）は図１８（ｂ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１１４】
まず、図１８（ａ）に示すような基板２０８を用意する。この基板２０８は、石英基板２０１上に、アンダークラッド２０２ａと傾斜部２０２ｂとからなるアンダークラッド２０２が形成されている。アンダークラッド２０２ａは、その高さがｈ９で一定となるように形成されている。一方、傾斜部２０２ｂは、その上面が中心部２０７に向かって下方に傾いているため、その高さは、ｈ９から中心部２０７に向けて徐々に低くなり、中心部２０７においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。尚、基板２０８は、図３を用いて説明した製造工程により製造することが可能である。
【０１１５】
そして、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０６の上にコア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。尚、図４（ａ）におけるアンダークラッド３０６は、図１８（ａ）におけるアンダークラッド２０２に相当する。次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３０３上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法などにより成膜する。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。
【０１１６】
このレジストパターン３１２を形成するときのパターン形状は、例えば、図１８（ｂ）の平面図に示されているパターンのように、パターンの両端の幅が一定の部分と、パターンの中央部付近に向けて幅が、両端の幅より徐々に細くなるような部分と、から形成されている。また、このパターン形状に限らず、図１８（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンであっても構わない。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１２をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【０１１７】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法などにより除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【０１１８】
このときの、コア３１４の形状について図１８を参照しながら説明する。図１８（ｂ）に示すように、コア３１４は、その両端に形成され、底面の幅ｗが一定の幅ｗ７で形成されている導波部２０３ａと、導波部２０３ａの端面からコア３１４の中心部２０７に向けて底面の幅ｗが幅ｗ７から幅ｗ８（＞ｗ７）へと徐々に太くなっているスポットサイズ変換部２０３ｂとからなる。そして、コアの中心部２０７においては、幅ｗ８（＞ｗ７）となっている。また、上述したように、図１８（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンを使用してコアを形成した場合には、導波部２０３ａとスポットサイズ変換部２０３ｂが複数個つながったコアが形成される。
【０１１９】
また、図１８（ｃ）に示すように、導波部２０３ａの高さｈ８は一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部２０３ａの高さｈ８と同じになるように形成されている。また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、その高さｈ９が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が中心部２０７に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から中心部２０７に向けて徐々に低くなり、中心部２０７においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、その傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、中心部２０７に向かって下方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部２０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、中心部２０７に向かって下方に傾いている。
【０１２０】
さらに、図１８（ｄ）に示すように、導波部２０３ａの断面の幅が幅ｗ７で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。また、コアの中心部２０６においても、図１８（ｅ）に示すように、幅が幅ｗ８で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。
【０１２１】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、前述した第１の実施形態と同様に、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面および側面に比べて多く削られる。その結果、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となり、さらにエッチングを進めると、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形となっていく。このときのコア３１４の高さは、前述した第１の実施形態と同様に、底面の幅に応じて自己整合的に変化していく。
【０１２２】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１９に示すコアの形状が得られる。図１９は、エッチング後のコアの形状を示しており、図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１９（ｄ）は図１９（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１２３】
図１９（ａ）に示すように、導波部２０３ａの底面の幅は、一定の幅ｗ９となっており、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅は、導波部２０３ａの端面からコアの中心部２０７に向けて幅ｗ９から幅ｗ１０（＞ｗ９）へと徐々に太くなっており、コアの中心部２０６においては、幅ｗ１０（＞ｗ９）となっている。
【０１２４】
更に、図１９（ｂ）に示すように、導波部２０３ａの高さは、一定の高さｈ１２となっている。また、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面は中心部２０７に向けて下方に傾いており、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの端部から中心部２０７に向けて高さｈ１２から高さｈ１１へと徐々に高くなっている。さらに、コア２０３の任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上に保たれており、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。
【０１２５】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１９（ｃ）および図１９（ｄ）に示すように、断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【０１２６】
以上の工程により、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとをほぼ一致させるとともに、コアの中央部付近に向かって底面の幅が太くなり、高さが高くなるコアを作製することが可能となる。そして、例えば、コアの中心部２０７をエッチングにより切断することで、図１２および図１３に示す第２の実施形態のコアの形状が得られる。尚、中心部２０７が先端部２０５となる。
【０１２７】
上述した各製造方法では、クラッドの上に所定の形状のマスクをしてスパッタリングを行うことにより本発明に特徴的なコア形状を形成している。ところで、従来から、クラッド上にマスクをしてクラッド自体を所定の形状に加工し、そこにコアを埋め込む製造方法もある。しかし、本発明のコア形状を実現するためにこの方法を採用すると様々な困難が生じてしまう。
【０１２８】
例えば、クラッドにコアを埋め込む過程で、コアの平坦化を図るためにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法によりコアを研磨する必要がある。しかし、ＣＭＰ法を使用すると工程数が多くなり、簡易な方法で光導波路を作製することができない。また、ＣＭＰ法による研磨のばらつきを抑えるために、研磨圧力、回転数および研磨剤の流量を制御する必要がある。さらに、研磨後の平坦度はパターンの大きさにも依存するので、ＣＭＰ法の制御のみならず光導波路のパターン作製時においても後工程のＣＭＰ法を考慮に入れて精密に制御する必要がある。さらに、ＣＭＰ法を採用する場合は、基板表面に対する欠陥と不純物についても対処する必要がある。基板表面の欠陥は、研磨終了後の洗浄が不十分であった場合に、研磨剤に含まれる砥粒が基板表面に残留してしまうこと等により発生する。このような欠陥を発生させないためには、研磨終了後の洗浄方法や研磨剤を調整する必要がある。また、不純物については、ブラシで基板表面を擦るブラシスクラブ法により取り除く必要があるため、工程数が更に増加することとなる。従って、ＣＭＰ法により研磨を行なうと、研磨後に基板を特別な条件の下で洗浄する必要があるため、工程数が多くなり生産性が悪く量産向けではなかった。結局、本発明の実施形態のように製造した方が、工程数も少なくて済むので生産性が良くなる。
【０１２９】
本発明は、以上の実施の形態に限られず、その要旨の範囲内において変更可能である。例えば、オーバークラッドを設けずにアンダークラッドとコアとによって、本発明の光導波路を形成することも可能である。さらに、コアを、金型を用いて作製することもできる。例えば、金型により、コア形状の溝を有するクラッドを作製し、その溝にコアとなる材料を流し込むことによりコアを作製することもできる。
【０１３０】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４に記載の光導波路によれば、スポットサイズを拡大するとともに、結合損失の偏向依存性を小さくし、さらに、コアとオーバークラッドとの密着性を高めることができるため、結合損失を減少させることが可能となる。また、コアの任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上にあるため、スポットサイズ変換部から出射した光の光軸が下方または上方にずれることもなく、さらに結合損失を減少させることが可能となる。
【０１３１】
また、請求項５乃至請求項７に記載の光導波路の製造方法によれば、自己整合的に制御してコアの幅および高さをテーパー状にして先端部に向けて変化させるとともに、コアの任意の位置における断面の中心をほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。その結果、複雑かつ高精度なプロセスを必要とせずに簡易な方法でスポットサイズを拡大させつつ、スポットサイズ変換部から出射した光がずれない光導波路を作製することが可能となり、その光導波路を容易に量産することができ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光導波路の構成の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光導波路のコアの形状を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である
【図４】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図６】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における光導波路のエッチング前のコアの形状を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である。
【図９】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における光導波路から出射した光の回折状態を示す基板の上面図である。
【図１１】従来の光導波路から出射した光の光軸の位置と、本発明の実施形態における光導波路から出射した光の光軸の位置を示す基板の断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における光導波路の構成の概略を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における光導波路のコアの形状を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における光導波路のエッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１５】スポットサイズ変換部付き光導波路を実装した集積光モジュールを示した上面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング後のコアの形状を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング後のコアの形状を示す図である。
【符号の説明】
１００、２００ 光導波路
１０１、２０１、３０１ 石英基板
１０２、２０２、３０２ アンダークラッド（ＳｉＯ２）
１０３、２０３ コア
１０３ａ、２０３ａ 導波部
１０３ｂ、２０３ｂ スポットサイズ変換部
１０４、２０４ オーバークラッド（ＳｉＯ２）
１０５、２０５ コア先端部
１０６、２０６ 中心軸
１０７、２０７ コア中心部
１５０１ 基板
１５０２ 光導波路
１５０２ａ、１５０２ｂ 結合部分
１５０３ 埋め込み素子
１５１０、１５２０ 光ファイバ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical waveguide widely used in the field of optical communication and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical waveguide including a spot size converter that reduces coupling loss and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
When an optical device such as a semiconductor laser diode or a semiconductor optical switch is optically coupled to a single-mode optical fiber, the end face of the optical device and the optical fiber are directly butt-coupled to each other. Since the beam radius at the narrowed portion is several times smaller than the spot size of the single-mode optical fiber, there is a problem that the coupling loss at the coupling portion increases. Further, when combining beams having small spot sizes, it is necessary to perform beam alignment with high accuracy, and there is a problem that the process becomes complicated and the yield is deteriorated.
[0003]
Further, in a buried optical component in which a groove that crosses an optical waveguide or an optical fiber is formed and an optical element is embedded in the groove, the end faces of the optical waveguide and the like face each other across the groove. In this case, when light exits from one end face of an optical waveguide or the like and reaches the other end face, the coupling loss increases due to the reason that the beam radius increases due to diffraction and the like. However, by increasing the spot size at the coupling portion, the divergence angle of the beam due to diffraction can be reduced. That is, when the distance from the end face is the same, the beam radius can be reduced as compared with the case where the spot size is not enlarged, so that the loss due to diffraction can be reduced. In other words, in a beam coupling portion such as the coupling between an optical waveguide and an optical fiber, the coupling loss can be reduced by enlarging and making the spot sizes of the coupled beams almost the same. Further, in a portion of the groove of the embedded optical component where an end face of the optical waveguide or the like faces away from each other, the loss due to diffraction can be reduced by enlarging the spot size of the optical waveguide or the like.
[0004]
Conventionally, as a method of increasing the spot size, an optical waveguide in which the height of the core is fixed and only the width is reduced in a tapered shape toward the tip of the core has been used. Although this optical waveguide can be manufactured by a simple method, there is a problem that the coupling loss has a large dependence on deflection because the height is constant.
[0005]
Therefore, in order to reduce the dependence of the coupling loss on the deflection, the core of the spot size converter has been reduced in a stepwise manner in both the cross-sectional width and the height direction (Patent Document 1).
[0006]
Further, both the cross-sectional width and the height of the core are tapered toward the tip of the core to increase the spot size, and the deflection loss is reduced to reduce the coupling loss. (Patent Document 2). This tapered portion is formed by the procedure described below. An under clad is formed on the substrate, and a core layer is formed while embedding a stopper film having a tapered width direction at a predetermined distance from the upper surface of the under clad. Then, the core layer is etched to the stopper film in the stopper film region using a predetermined etching mask. Next, in a region other than the stopper film, the core layer is etched to a position below the stopper film to form a step in the core layer. Then, a film having a thickness of about 2 to 3 μm is formed on the core layer so as to fill the steps of the core, and then heat-treated to form the steps so as to fill the steps smoothly. Excess film other than the tapered portion is removed by etching, so that the cross-sectional width and height can be smoothly changed in a tapered shape.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-8-171020 (paragraphs [0010] and [0011], FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-156538 (paragraphs [0018]-[0027], FIG. 1)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the optical waveguide described in Patent Document 1, the excess loss due to radiation is large in the step portion where the width and the height change abruptly by changing the thickness of about several μm in several steps. Become. Moreover, since the cross-sectional shape of the core was rectangular, the adhesion between the core and the over clad was poor. As a result, light in the core leaked to the cladding, resulting in a large loss. Further, excess loss can be reduced by increasing the number of steps, but it is necessary to repeat the patterning step and film formation, and if a plurality of steps are formed, the number of steps increases, which is not suitable for mass production.
[0009]
Further, according to the light guide described in Patent Document 2, the cross-sectional width and the height direction can be smoothly changed in a tapered shape, but a stopper film is embedded in the core layer to make the core layer a step. After the step is formed, it is necessary to form a film and heat-treat it so that the step is smoothly filled. Therefore, forming such a waveguide requires a large number of steps and requires a complicated and advanced process technology, and the productivity is poor and not suitable for mass production. In addition, since the cross-sectional shape of the core was rectangular, the adhesion between the core and the overcladding was poor, and the loss at that portion was large.
[0010]
Furthermore, in the optical waveguides described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the spot size can be increased. However, a portion other than the center axis of the spot size conversion unit and the spot size conversion unit of the core (hereinafter, referred to as “core size”). The center axis of the spot size conversion unit is located at the tip of the spot size conversion unit. Since the light is gradually inclined downward toward the light, the light propagating through the waveguide is shifted downward in the spot size converter. For example, in an embedded optical component in which the end faces of the optical waveguide and the like as described above are opposed to each other with a groove interposed therebetween, the optical axis of light emitted from the spot size converter in one optical waveguide is shifted downward. However, the optical axis does not coincide with the optical axis of the other optical waveguide, and as a result, the loss at the coupling portion increases.
[0011]
The present invention has been made to solve the above problems, and provides an optical waveguide capable of further reducing the coupling loss and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 includes a clad and a core formed in the clad and having a spot size converter, wherein the core has a center of a cross section orthogonal to a light propagation direction at an arbitrary position of the core. However, the spot size converter has a cross-section in which the area changes while maintaining a substantially similar shape toward the tip of the core along the light propagation direction. The cross section in which the area changes has at least a bottom side, and has a shape in which the width decreases in the height direction with respect to the bottom side.
[0013]
The invention according to claim 2 is the optical waveguide according to claim 1, wherein the clad is formed under the core and formed on the under clad so as to surround the core. And the under clad has a portion inclined with respect to the center axis of the core, and the spot size conversion portion is provided on the inclined portion of the under clad. It is characterized by being formed.
[0014]
The invention according to claim 3 is the optical waveguide according to any one of claims 1 and 2, wherein the spot size conversion section of the core has the cross-sectional area gradually reduced toward the tip. And has a tapered shape.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical waveguide according to any one of the first to third aspects, the spot size conversion part of the core has the width and the height toward the tip. Has a shape that gradually reduces and tapers.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a first step of forming a clad having an inclined portion, and a substantially rectangular section having a constant height and a gradually changing width on the clad. The second step of forming the core and the etching of the core whose cross section is substantially rectangular, the center of the cross section at an arbitrary position is substantially on the same axis, and the cross section width gradually increases in the height direction. A third step of forming a core having a smaller shape and a shape whose height gradually changes in accordance with the change in the width of the core.
[0017]
The invention according to claim 6 is the method for manufacturing an optical waveguide according to claim 5, wherein the first step is a step of setting a step having a predetermined height on a part of the substrate. Forming a clad film on the substrate on which the step portion is provided, by forming a clad whose height gradually increases from the bottom of the step portion to a distance substantially equal to the height of the step portion. And a step.
[0018]
The invention according to claim 7 is the method for manufacturing an optical waveguide according to any one of claims 5 and 6, wherein the second step includes a step of forming a core film on the clad. A mask step of forming a mask having a shape in which the width gradually changes on the core film in order to set a change in the width of the core; And a core forming step of forming a core having a substantially rectangular cross section and having a shape whose width gradually changes.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIGS. 1 to 10, 16 and 17 are diagrams relating to the optical waveguide 100 according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 12 to 14, FIGS. 18 and 19 are optical waveguides according to the second embodiment. FIG. FIG. 15 is a top view of an integrated optical module 1500 as one mode of application of the optical waveguide of the present invention.
[0020]
The optical waveguides 100 and 200 according to the present invention are for providing an optical waveguide mounted on the integrated optical module 1500 shown in FIG. 15 as an example. This integrated optical module 1500 is disposed, for example, between optical fibers 1510 and 1520. The integrated optical module 1500 includes a substrate 1501, and an optical waveguide 1502 and a buried element 1503 mounted thereon. As the buried element 1503, for example, a bandpass filter, an isolator, or the like is used. The optical waveguide according to the present invention is applied to a coupling portion 1502a where the integrated optical module 1500 is coupled to the optical fibers 1510 and 1520, a coupling portion 1502b where the optical waveguide 1502 is coupled to the embedded element 1503, and the like. As the optical fibers 1510 and 1520, it is preferable to use an optical fiber having an enlarged spot size in order to reduce connection loss at the coupling portion 1502a. In addition, the present invention may be applied to a light emitting element such as a laser diode or a light receiving element such as a photodiode in addition to the optical fiber.
[0021]
[First Embodiment]
(Constitution)
First, the configuration of the optical waveguide 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of the optical waveguide 100 according to the first embodiment. As shown in the figure, the optical waveguide 100 of the first embodiment is made of quartz (SiO 2). 2 ) SiO formed on substrate 101 2 , A core 103 formed on the under clad 102, and a SiO 2 formed on the under clad 102 and provided so as to surround the core 103. 2 And an over cladding 104 made of. The core 103 includes a waveguide 103a for guiding light, and a spot size converter 103b formed at an end of the waveguide 103a for converting a spot size. The under cladding 102 is formed under the waveguide 103a and under the spot size converter 103b. The contact surface between the under clad 102a and the spot size converter 103b is formed at the end of the optical waveguide 100. And an inclined portion 102b which is inclined upward toward. The core 103 is made of SiO doped with Ge (germanium). 2 And has a slightly larger refractive index than the under cladding 102 and the over cladding 104. In the present embodiment, quartz is used as the substrate, but an Si substrate or a ceramic substrate may be used. Although the core 103 is formed on the under cladding 102, the core 103 may be formed on a quartz substrate 101 having an inclined portion.
[0022]
Next, the shapes of the undercladding 102 and the core 103 will be described in detail with reference to FIG. 2A and 2B show the shape of the core 103 constituting the optical waveguide 100, FIG. 2A is a top view thereof, FIG. 2B is a sectional view taken along the line AA 'in FIG. 2C is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 2A, and FIG. 2D is a sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0023]
As shown in FIG. 2A, the core 103 has a waveguide w 103 having a constant width w5 at the bottom surface (contact surface with the under clad 102) for guiding light, and a waveguide 103a for guiding the light. A spot size conversion unit 103b formed at an end of the unit 103a for converting the spot size of the light. Note that the width of the bottom surface of the tip portion 105 of the spot size conversion portion 103b is w6 (<w5), and the width w of the spot size conversion portion 103b is formed so as to gradually decrease toward the tip portion.
[0024]
Further, as shown in FIG. 2B, the waveguide 103a is formed such that its height h6 is also constant. In addition, the height h of the spot size conversion unit 103b (the distance from the bottom surface to the apex of the spot size conversion unit 103b) gradually decreases from the height h6 toward the tip 105, and h7 (<h6) at the tip 105. ).
[0025]
The under cladding 102a formed below the waveguide 103a is formed such that its height is constant at a height h2. On the other hand, the height h of the inclined portion 102b formed below the spot size conversion portion 103b is smaller because the contact surface with the spot size conversion portion 103b is inclined upward toward the tip of the optical waveguide 100. , The height gradually increases from the height h2 toward the distal end, and becomes h3 (> h2) at the distal end. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 103b formed on the inclined section 102b is inclined upward toward the tip section 105. For this reason, the spot size conversion unit 103b has a height h that is not only reduced toward the front end, but also has a height that is substantially vertically symmetric with respect to the center axis 106b. Tapering. By appropriately forming the core in such a tapered shape, the light confined in the core exudes to the clad and the spot size is enlarged.
[0026]
Further, the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 106b of the spot size converter 103b are formed so as to be kept substantially on the same straight line. As a result, the cross section of the core 103 at an arbitrary position is obtained. Are kept on substantially the same linear axis. Here, the central axis is an axis that is parallel to the light propagation direction and passes through a substantially middle point in the width direction and a substantially middle point in the height direction of the core 103. (In this example, the central axis is the center in the width direction and the height direction, but may be an axis passing through the center of gravity depending on the cross-sectional shape.) For example, the central axis 106a of the waveguide 103a is , An axis passing through a substantially middle point of the width w5 and a substantially middle point of the height h6 of the waveguide portion 103a. The center axis 106b of the spot size conversion unit 103b is an axis passing through a substantially middle point of the width w at an arbitrary position of the spot size conversion unit 103b and a substantially middle point of the height h at that position.
[0027]
The shape of the core 103 will be described in more detail with reference to the cross-sectional views of the core 103 shown in FIGS. 2C and 2D. As shown in both figures, the cross section in the short direction of the core 103, that is, the direction orthogonal to the light propagation direction, has a triangular shape with the base in contact with the under clad 102 as the base.
[0028]
Note that this triangular shape of the cross section of the core 103 is for convenience in illustration. In practice, the vertex may have a rounded shape, and the hypotenuse may have a curved shape. More specifically, as shown in FIG. 2C, the cross-sectional shape of the waveguide section 103a is such that the width w5 of the base is the maximum value of the cross-sectional width u, and the cross-sectional width u gradually decreases as going in the height direction. It is formed to become. In addition, at the tip portion 105, as shown in FIG. 2D, the width w6 of the base is set to the maximum value of the cross-sectional width v, and the cross-sectional width v is gradually reduced toward the height direction. Is formed. Here, the cross-sectional shapes of the core 103 shown in both figures have a substantially similar relationship. Although not shown, the cross-sectional shape of the spot size conversion section 103b at an arbitrary position is substantially similar to the cross-sectional shape shown in both figures. Therefore, the cross-section of the spot size conversion unit 103b of the first embodiment has a shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the tip 105 while maintaining a similar relationship. Hereinafter, based on this, the cross-sectional shape of the core 103 will be referred to as a triangular shape. In the present embodiment, the cross section of the core 103 has a triangular shape, but the present invention is not limited to this, and the core 103 may have a substantially trapezoidal shape. Even in that case, the corners may be rounded and the sides may be curved.
[0029]
(Action)
According to the optical waveguide 100 of the present embodiment having the above-described core shape, the following suitable operation is achieved.
[0030]
First, since the spot size converter 103b of the core 103 is formed so as to be tapered in both directions of the width and the height, the spot size is appropriately enlarged, and the spread angle of light due to diffraction is reduced. Becomes possible. FIG. 10 is a top view of the optical waveguide for illustrating the outline of this operation. In the figure, the optical waveguide 100 of the present embodiment having the spot size converter 103b is overlapped with the conventional optical waveguide 1000 having no such spot size converter 103b (the dotted line portion 1000 in the figure). ing.
[0031]
According to the conventional optical waveguide 1000, the light emitted from the distal end thereof is diffracted and spread as shown by a broken line 1002 in FIG. On the other hand, light emitted from the optical waveguide 100 of the present embodiment is diffracted and spread as shown by a solid line 1001. That is, according to the optical waveguide 100, the spread angle of light is smaller than that of the conventional optical waveguide 1000, so that the loss at the coupling portion with the optical fiber, the embedded element, or the like is reduced. In addition, the alignment accuracy at the joint portion is eased.
[0032]
Second, since the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 106b of the spot size converter 103b are kept on substantially the same linear axis, the optical axis of the light emitted from the spot size converter 103b Does not shift downward. FIG. 11 is a cross-sectional view of the optical waveguide in a direction parallel to the light propagation direction for illustrating the outline of the operation. FIG. 11A shows an optical waveguide 100 according to the present embodiment having a spot size converter 103b, and FIG. 11B shows a conventional optical waveguide having no such spot size converter 103b. Wave path 1100 is shown.
[0033]
According to the conventional optical waveguide 1100, the central axis 1102a of the waveguide 1101a and the central axis 1102b of the spot size converter 1101b are not kept on the same linear axis, and the central axis of the spot size converter 1101b is not used. 1102b is gradually inclined downward toward the tip. As a result, the optical axis 1103 of the light emitted from the tip of the spot size converter 1101b is shifted downward from the central axis 1102a of the waveguide 1101a. Usually, an optical device such as an optical fiber or a buried element is arranged such that the optical axis substantially coincides with the waveguide 1101a of the optical waveguide 1100. In this manner, the optical axis is shifted downward at the tip of the optical waveguide 1100. If this occurs, light leakage will occur at the coupling portion with the optical device, and coupling loss will increase. On the other hand, in the optical waveguide 100 of the present embodiment, the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 103b of the spot size converter 103b are kept on substantially the same linear axis. Therefore, the light that has entered the spot size conversion unit 103b from the waveguide unit 103a passes through the spot size conversion unit 103b while maintaining substantially the same linear axis as the central axis 106a of the waveguide unit 103a. The light exits from the tip of 103b. As a result, the optical axis 107 of the light emitted from the end of the spot size conversion unit 103b does not shift downward from the central axis 106a of the waveguide unit 103a. It does not grow.
[0034]
For example, a waveguide 103a having a core refractive index of 1.4517, a cladding refractive index of 1.446, a width w5 = 12 μm, a height h6 = 12 μm, a width w6 = 6 μm, a height h7 = 6 μm, and a length ( Consider an optical waveguide including a core 103 having a spot size converter 103b with a distance of 1 mm (a distance from the end of the waveguide 103a to the tip 105). In this optical waveguide, a conventional optical waveguide in which the height of the undercladding 102 is constant and the height is 35 μm, an undercladding 102a having a height h2 = 35 μm, and an inclined portion 102b having a height h3 = 36.9 μm are provided. The optical waveguide 100 provided is compared. In the optical waveguide 100 having the inclined portion 102b, the optical axis of the light emitted from the spot size converter 103b does not deviate from the optical axis of the waveguide 103a. However, in the conventional optical waveguide, the optical axis of the light emitted from the spot size converter 103b is shifted downward by about 1.2 μm, and as a result, a loss of about 0.1 dB occurs at the coupling part. . Therefore, by having the inclined portion 102b like the optical waveguide 100 in the embodiment of the present invention, it is possible to reduce a loss of about 0.1 dB.
[0035]
Third, the angle formed between the side surface of the core 103 (the surface where the core 103 and the over clad 104 are in contact) and the bottom surface of the core 103 (the surface where the core 103 and the under clad 102 are in contact) is larger than a right angle. Since it is formed to have a (sufficiently) small angle, the adhesion between the core 103 and the over clad 104 can be increased. Therefore, the light transmitted in the core 103 is efficiently reflected at the boundary surface with the over clad 104, and the light can be reliably confined in the core 103. Therefore, it is possible to further reduce the loss.
[0036]
(Production method)
Next, a method for manufacturing such an optical waveguide 100 will be described with reference to FIGS. First, a method for manufacturing an under clad of an optical waveguide according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0037]
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate illustrating an example of a process of manufacturing an under clad having an inclined portion of an optical waveguide according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction. First, as shown in FIG. 3A, SiO 2 is deposited on a quartz substrate 301 by plasma chemical vapor deposition (plasma CVD) or RF sputtering. 2 A layer 302 having a substantially uniform height is formed. In this embodiment, the plasma CVD method is used, but the atmospheric pressure chemical vapor deposition method (APCVD method), the low pressure chemical vapor deposition method (LPCVD method), or the flame direct deposition method (Flame Hydrolysis Deposition, FHD method) ) Can be used to form a film.
[0038]
Next, as shown in FIG. 3B, a plate 303 made of Al (aluminum) or SUS and having a height h12 is placed on a part of the layer 302. Then, as shown in FIG. 3B, SiO 2 is formed on the layer 302 by a plasma CVD method, an RF sputtering method, or the like. 2 Is formed. As described above, when the metal plate 303 is placed on the layer 302 and the layer 304 is formed, the height gradually increases from the end of the plate 303 to a distance L substantially equal to the height h12 of the plate 303. A portion 304b is formed. When the distance L or more, the flat portion 304a having a constant height is formed. Then, as shown in FIG. 3C, by removing the plate 303, a substrate 305 on which the inclined portion 304b is formed is manufactured. The plate 303 may be made of a material other than metal.
[0039]
Then, as shown in FIG. 3D, the substrate 305 is cut by, for example, etching the boundary between the flat portion 304a and the inclined portion 304b. As a result, it is possible to manufacture the substrate 307 on which the under clad 306 formed of the inclined portion 306b whose upper surface is inclined upward toward the end and the flat portion 306a having a constant height is formed. The inclined portion 306b and the flat portion 306a correspond to the under cladding 102 of the optical waveguide 100 according to the first embodiment of the present invention. The inclined portion 306b corresponds to the inclined portion 102b in the optical waveguide 100, and the flat portion 306a corresponds to the under cladding 102a.
[0040]
Next, the optical waveguide 100 according to the embodiment of the present invention is manufactured using the substrate 307 manufactured by the above-described method. The manufacturing process of the optical waveguide 100 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process of the optical waveguide 100, and is a diagram illustrating a cross section of the substrate in a direction orthogonal to a light propagation direction.
[0041]
First, as shown in FIG. 4A, a substrate 307 is prepared, and Ge-doped SiO 2 2 Is formed by a plasma CVD method, an RF sputtering method, or the like. As with the under cladding, the core layer can also be formed by APCVD, LPCVD, FHD, or the like. Here, it is desirable that the dopant is selected so that the refractive index of the core layer 310 becomes slightly higher than that of the cladding and light can be appropriately confined. Further, the cladding may be doped, and P (phosphorus), B (boron), F (fluorine), or the like may be used instead of Ge. For example, in the present embodiment, the core layer 310 is doped with Ge to have a refractive index of 1.456, and the under cladding 306 is doped with B and P to have a refractive index of 1.450. The refractive index of the quartz substrate 301 is 1.447. In this way, the refractive index of the core layer 310 is made slightly higher than that of the cladding. In this embodiment, the dopant is doped so as to have the above-described refractive index. However, the value of the refractive index is not limited to this, and the refractive index of the core layer 310 may be slightly higher.
[0042]
Next, as shown in FIG. 4B, a metal layer 311 serving as a mask is formed on the core layer 310 by a sputtering method. This metal layer 311 is made of, for example, WSi X (Tungsten silicide, X is an integer of 1 or more, for example, WSi 1 And WSi 2 It is. ) Is used, but titanium, chromium or the like may also be used. Then, as shown in FIG. 4C, a resist pattern 312 is formed by a photolithography technique. Here, the pattern shape in the first embodiment is such that the width of the bottom surface is constant and the width of the bottom surface gradually decreases toward the tip end as shown in the plan view of FIG. And is formed with parts. Next, as shown in FIG. 4D, the metal layer 311 is etched by reactive ion etching using the resist pattern 310 as a mask to form a metal mask 313.
[0043]
Then, as shown in FIG. 4E, the core layer 310 is etched using the metal mask 313 as a mask to form a core 314 having a rectangular cross section. Thereafter, by removing the metal mask 313 by a dry etching method, the upper surface of the rectangular core 314 formed on the under clad 306 is exposed as shown in FIG.
[0044]
The shape of the core 314 at this time will be described with reference to FIG. 7A and 7B show the shape of the core before etching. FIG. 7A is a top view, FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 7A, and FIG. FIG. 7A is a sectional view taken along the line BB ′, and FIG. 7D is a sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0045]
As shown in FIG. 7A, the width of the bottom surface of the waveguide unit 103a is formed to be constant at w1, and the width w of the bottom surface of the spot size conversion unit 103b is changed from the width w1 to the width w2 toward the tip 105. And has become smaller.
[0046]
Also, as shown in FIG. 7B, the height h1 of the waveguide 103a is formed to be constant, and the height h (the distance from the bottom surface to the top surface of the spot size converter) of the spot size converter 103b is: The waveguide portion 103a is formed to have the same height h1.
The under cladding 102a formed below the waveguide 103a is formed so that the height h2 is constant. On the other hand, the height h of the inclined portion 102b formed below the spot size conversion portion 103b is smaller because the contact surface with the spot size conversion portion 103b is inclined upward toward the tip of the optical waveguide 100. , The height gradually increases from the height h2 toward the distal end, and becomes h3 (> h2) at the distal end. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 103b formed on the inclined section 102b is inclined upward toward the tip section 105. The spot size converter 102b is inclined upward toward the tip 105 while keeping its height h (the distance from the bottom surface to the upper surface of the spot size converter 103b) constant.
[0047]
Further, as shown in FIG. 7C, the cross section of the waveguide 103a has a rectangular shape having a width w1 and a height h1. Also, as shown in FIG. 7D, the distal end portion 105 has a rectangular shape having a width w2 and a height h1.
[0048]
Then, when the core 314 is sputter-etched with Ar (argon) plasma, the corners of the upper two points of the core 314 having a rectangular cross section are etched more than the upper and side surfaces of the core 314.
[0049]
Then, as shown in FIG. 4 (g), the etching is gradually performed in the height direction so that the height is reduced, and the cross-sectional shape becomes substantially hexagonal. When the etching is further advanced, the corners of the upper two points of the core 314 are cut more than the upper and side surfaces of the core 314, and the cross-sectional shape becomes substantially triangular as shown in FIG.
[0050]
At this time, the height of the core 314 changes in a self-aligned manner according to the width of the bottom surface. This phenomenon will be further described with reference to FIGS. FIG. 5 is a diagram showing a cross section of the substrate in a direction orthogonal to the light propagation direction. FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction.
[0051]
FIGS. 5A and 6A are diagrams showing the cross-sectional shapes of the waveguide 103a and the spot size converter 103b before the core 314 is sputter-etched with Ar plasma (FIG. 4F). Corresponding to). Before the sputter etching, as shown in FIG. 5A, the width of the bottom surface of the waveguide 103a is w1, and the width of the bottom surface of the spot size converter 103b is w2.
[0052]
As shown in FIG. 6A, the height h1 of the waveguide 103a is formed to be constant, and the height h of the spot size converter 103b (the distance from the bottom surface to the upper surface of the spot size converter) is: The waveguide portion 103a is formed to have the same height h1. Further, the bottom surface of the spot size conversion section 103b formed on the inclined section 102b is inclined upward toward the tip section 105. Further, the upper surface of the spot size converter 103b is also inclined upward toward the tip 105. As a result, the spot size converter 102b is inclined upward toward the tip 105 while keeping its height h constant.
[0053]
When the sputter etching is performed, the core 314 is scraped. In particular, as shown in FIG. 5B, the corners of the core 314 are cut more than the top and side surfaces, and the cross-sectional shape becomes substantially hexagonal (corresponding to FIG. 4G).
[0054]
As shown in FIG. 6B, the height of the waveguide 103a is a height h4 (<h1), and the height h of the spot size conversion unit 103b is from the end to the tip of the waveguide 103a. And gradually lower. In the present embodiment, the height gradually decreases from the height h4 at the end of the waveguide portion 103a toward the tip, and the height at the tip becomes the height h5 (<h4). Further, the width of the bottom surface of the core 314 also decreases at the same time, and as shown in FIG. 5B, the width of the bottom surface of the waveguide 103a changes from the width w1 to the width w3 (<w1), and the spot size conversion is performed. The width of the bottom surface of the portion 103b changes from the width w2 to the width w4 (<w2).
[0055]
As the etching is further performed, the core 314 is further cut off. Also at this time, the corners of the core 314 are cut more than the top and side surfaces, and as shown in FIG. 5C, the cross-sectional shapes of the waveguide 103a and the spot size conversion unit 103b become substantially triangular (see FIG. 4 (h)).
[0056]
As shown in FIG. 6C, the height of the waveguide 103a is a height h6 (<h4), and the height of the spot size conversion unit 103b is from the end of the waveguide 103a toward the tip. It becomes lower gradually. In the present embodiment, the height gradually decreases from the height h6 at the end of the waveguide portion 103a toward the tip, and the height at the tip becomes the height h7 (<h6). Since the width w4 of the spot size conversion unit 103b is smaller than the width w3 of the waveguide unit 103a, the spot size conversion unit 103b is etched well in the height direction as compared with the waveguide unit 103a as described above. Therefore, the height h7 of the spot size conversion unit 103b is lower than the height h6 of the waveguide unit 103a (h7 <h6). Then, the width of the bottom surface of the core 314 further decreases, and as shown in FIG. 5C, the width of the bottom surface of the waveguide 103a changes from the width w3 to the width w5 (<w3), and the spot size conversion unit 103b Changes from the width w4 to the width w6 (<w4).
[0057]
When the etching is further continued, the cross-sectional shape of the core 314 is directed toward the distal end portion 105, and the cross-sectional width and the height are reduced while maintaining a substantially similar shape. In addition, by utilizing such controllability in a self-aligned manner, the cross-sectional shape can be a substantially equilateral triangle or a substantially isosceles triangle. Further, the cross-sectional shape of the core is not limited to a geometric trapezoid or a triangle, and the corner may be rounded and the side may not be a straight line.
[0058]
By performing the sputter etching with Ar in this manner, the core shape of the first embodiment shown in FIG. 2 is obtained. As shown in FIG. 2A, the width w of the bottom surface of the spot size conversion unit 103b gradually increases from the width w5 to the width w6 from the end of the waveguide unit 103a toward the tip 105 of the spot size conversion unit 103b. It is formed so as to be smaller.
[0059]
Further, as shown in FIG. 2B, the height h of the spot size conversion unit 103b (from the bottom of the spot size conversion unit 103b to the vertex) while the bottom surface of the spot size conversion unit 103b is tilted upward toward the tip 105. Is formed so as to gradually decrease from the height h6 to the height h7 from the end of the waveguide 103a toward the tip 105 of the spot size converter 103b. Further, the core is formed such that the center of the cross section at an arbitrary position of the core 103 is kept on substantially the same linear axis. As a result, the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 106b of the spot size converter 103b are kept substantially on the same linear axis.
[0060]
Since the core 314 is shaved by the sputter etching, the cross-sectional width of the core 103 decreases in the height direction as shown in FIGS. 2C and 2D. Becomes a triangle.
[0061]
Accordingly, the spot size conversion unit 103b can be formed to have a tapered shape in both the width and the height. Further, the center axis 106a of the waveguide unit 103a and the center axis 106b of the spot size conversion unit 103b are aligned. It is possible to keep them on substantially the same linear axis.
[0062]
After performing sputter etching with Ar gas, as shown in FIG. 4I, SiO 2 is formed on the under clad 306 and the core 314 by plasma CVD or RF sputtering. 2 Is formed, and the optical waveguide 100 is manufactured. This over clad 315 can also be formed using the APCVD method, the LPCVD method, the FHD method, or the like in the same manner as the under clad and the core layer described above.
[0063]
Further, the under clad having the inclined portion according to the first embodiment can also be manufactured by the following method. Here, the manufacturing process will be described with reference to FIG.
[0064]
FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a process of manufacturing an underclad having an inclined portion of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction. First, as shown in FIG. 8A, SiO 2 is formed on a quartz substrate 401 by plasma CVD or RF sputtering. 2 Is formed. Note that the film may be formed by an APCVD method, an LPCVD method, an FHD method, or the like.
[0065]
Next, as shown in FIG. 8B, a plate 403 made of Al, SUS, or the like and having a predetermined pattern hole 404 formed thereon is disposed above the quartz substrate 401 at a predetermined distance. Then, SiO 2 is formed on the layer 402 by a plasma CVD method, an RF sputtering method, or the like. 2 Is formed. When a film is formed by such a method, a flat portion 405a having a constant height is formed at a position corresponding to the pattern hole 404. Then, SiO 2 is formed around the position corresponding to the pattern hole 404. 2 Is formed, and as the distance from the position corresponding to the pattern hole 404 increases, an inclined portion 405b whose height gradually decreases is formed.
[0066]
Then, as shown in FIG. 8C, by removing the plate 403, the substrate 406 on which the inclined portion 405b is formed is manufactured. Then, as shown in FIG. 8D, the substrate 408 is manufactured by cutting the substrate 406 at a boundary between the flat portion 405a and the inclined portion 405b, for example. The substrate 408 has an under cladding 407 formed of an inclined portion 407b whose upper surface is inclined upward toward the end and a flat portion 407a having a constant height. The inclined portion 407b and the flat portion 407a correspond to the under cladding 102 of the optical waveguide 100 according to the first embodiment of the present invention. The inclined portion 407b corresponds to the inclined portion 102b of the optical waveguide 100, and the flat portion 407a corresponds to the under cladding 102a. Then, using the substrate 408, an optical waveguide is manufactured in accordance with the optical waveguide manufacturing process of the present invention described with reference to FIG.
[0067]
Further, the undercladding having the inclined portion according to the first embodiment can also be manufactured by the following method. The manufacturing process will be described with reference to FIG.
[0068]
FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate showing a process of manufacturing an underclad having an inclined portion of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a diagram showing a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction. First, as shown in FIG. 9A, a substrate 500 is prepared. The substrate 500 includes a flat Si substrate 501 and a step 502 made of Si at a height h13 formed on a part of the Si substrate 501. Then, as shown in FIG. 9B, a metal film 503 made of Cr or the like is formed on the step 502.
[0069]
Next, as shown in FIG. 9C, SiO 2 is formed on the substrate 500 by plasma CVD or RF sputtering. 2 Is formed. With this film formation, a layer 504 having a constant height is formed on the metal film 503 on the step portion 502, and a layer 505 is formed on the Si substrate 501. In this manner, when the layer 505 is formed, an inclined portion 505b whose height gradually increases from the end of the step portion 502 to a distance L2 substantially equal to the height h13 of the step portion 502 is formed, and the distance L2 or more is formed. When separated, a flat portion 505a having a constant height is formed.
[0070]
Next, as shown in FIG. 9D, the metal film 503 and the layer 504 formed on the step portion 502 are removed. Then, the step portion 502 made of Si is etched by reactive ion etching. At this time, SiO 2 Etching is performed under the etching condition in which the etching rate of Si is higher than that of the step portion 502 until all the step portions 502 are removed. At this time, SiO 2 The layer 505 made of is slightly etched to form a substrate 508 in which an inclined portion 506 and a flat portion 507 are formed on a Si substrate 501 as shown in FIG. The inclined portion 506 has a sloped Si layer 506a and a SiO layer formed thereon and having a slope substantially at the same angle as the slope of the Si layer 506a. 2 And a layer 506b. In addition, the flat portion 507 includes a Si layer 507a and a SiO layer formed thereon. 2 And a layer 507b.
[0071]
Then, SiO 2 is formed on the substrate 508 by a plasma CVD method, an RF sputtering method, or the like. 2 Is formed. Then, for example, the substrate 509 is cut by cutting the substrate 509 at a boundary between the inclined portion 506 and the flat portion 507. The substrate 511 has an undercladding 510 formed of an inclined portion 510b having an upper surface inclined upward toward the tip of the substrate 511, and a flat portion 510a having a constant height. The inclined portion 510b and the flat portion 510a correspond to the under cladding 102 of the optical waveguide 100 according to the first embodiment of the present invention. The inclined portion 510b corresponds to the inclined portion 102b in the optical waveguide 100, and the flat portion 510a corresponds to the under cladding 102a. Then, using the substrate 511, the optical waveguide is manufactured according to the optical waveguide manufacturing process of the present invention described with reference to FIG.
[0072]
Further, the optical waveguide 100 according to the first embodiment can also be manufactured by the following method. Here, the manufacturing process will be described with reference to FIGS. FIG. 16 shows the shape of the core before etching, and FIG. 16A is a cross-sectional view of the substrate before forming the core layer, and shows a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction. FIG. 16 (b) is a top view showing the shape of the core before etching, FIG. 16 (c) is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 16 (b), and FIG. 16 (d) is FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the line BB ′, and FIG. 16E is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0073]
First, a substrate 108 as shown in FIG. 16A is prepared. In this substrate 108, an under clad 102 including an under clad 102a and an inclined portion 102b is formed on a quartz substrate 101. The under cladding 102a is formed such that its height is constant at h2. On the other hand, since the upper surface of the inclined portion 102b is inclined upward toward the center 107, the height gradually increases from h2 toward the center 107, and h3 (> h2) at the center 107. It is formed so that it becomes. Note that the substrate 108 can be manufactured by the manufacturing process described with reference to FIG.
[0074]
Then, as shown in FIG. 4A, a core layer 310 is formed on the under cladding 306 by a plasma CVD method or the like. The under cladding 306 in FIG. 4A corresponds to the under cladding 102 in FIG. Next, as shown in FIG. 4B, a metal layer 311 serving as a mask is formed on the core layer 303 by a sputtering method or the like. Then, as shown in FIG. 4C, a resist pattern 312 is formed by a photolithography technique.
[0075]
When the resist pattern 312 is formed, the pattern shape is, for example, as shown in the plan view of FIG. 16B, in a portion where the width of both ends of the pattern is constant, and in the vicinity of the center of the pattern. The width is gradually reduced from the width of both ends. Further, the present invention is not limited to this pattern shape, and may be a pattern formed by connecting a plurality of pattern shapes shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4D, the metal layer 311 is etched by reactive ion etching using the resist pattern 312 as a mask to form a metal mask 313.
[0076]
Then, as shown in FIG. 4E, the core layer 310 is etched using the metal mask 313 as a mask to form a core 314 having a rectangular cross section. Thereafter, by removing the metal mask 313 by a dry etching method or the like, as shown in FIG. 4F, the upper surface of the rectangular core 314 formed on the under cladding 306 is exposed.
[0077]
The shape of the core 314 at this time will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 16B, the core 314 is formed at both ends thereof, and has a waveguide portion 103a having a bottom surface width w of a constant width w1, and a core 314 formed from the end face of the waveguide portion 103a. The spot size conversion unit 103b has a bottom surface width w gradually decreasing from the width w1 to the width w2 (<w1) toward the center 107. In the center 107 of the core, the width is w2 (<w1). Further, as described above, when the core is formed using a pattern in which a plurality of pattern shapes shown in FIG. 16B are connected, a plurality of waveguide portions 103a and spot size conversion portions 103b are provided. A connected core is formed.
[0078]
Also, as shown in FIG. 16C, the height h1 of the waveguide 103a is formed to be constant, and the height h (the distance from the bottom surface to the top surface of the spot size conversion unit) of the spot size conversion unit 103b is: The waveguide portion 103a is formed to have the same height h1. The under cladding 102a formed below the waveguide 103a is formed so that the height h2 is constant. On the other hand, the height h of the inclined portion 102b formed below the spot size conversion portion 103b is equal to the height h because the contact surface with the spot size conversion portion 103b is tilted upward toward the central portion 107. It is formed so as to gradually increase from h2 toward the central portion 107, and to become h3 (> h2) at the central portion 107. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 103b formed on the inclined section 102b is inclined upward toward the center 107. The spot size converter 102b is inclined upward toward the center 107 while keeping its height h constant.
[0079]
Further, as shown in FIG. 16D, the waveguide section 103a has a rectangular shape with a cross-sectional width w1 and a height h1. Also, as shown in FIG. 16E, the central portion 106 of the core has a rectangular shape with a width w2 and a height h1.
[0080]
When the core 314 is sputter-etched with Ar plasma, the corners of the upper two points of the core 314 having a rectangular cross section are etched more than the upper and side surfaces of the core 314, as described above. As shown in (g), the cross-sectional shape becomes substantially hexagonal, and when the etching is further advanced, the corners of the upper two points of the core 314 are cut more than the upper and side surfaces of the core 314, and FIG. The shape becomes substantially triangular as shown in FIG.
[0081]
At this time, the height of the core 314 changes in a self-aligned manner according to the width of the bottom surface as described above. If the width of the bottom surface is large, the core 314 is not etched much in the height direction as compared with the case where the bottom surface is narrow. Height increases. If the width of the bottom surface is small, the height direction is better etched than in the case of a wide bottom surface, and the height is lower than that of the portion where the bottom surface is wide.
[0082]
By performing the sputter etching with Ar in this manner, the core shape shown in FIG. 17 is obtained. 17A and 17B show the shape of the core after etching. FIG. 17A is a top view, FIG. 17B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 17A, and FIG. 17 (a) is a sectional view taken along the line BB ', and FIG. 17 (d) is a sectional view taken along the line CC' in FIG. 17 (a).
[0083]
As shown in FIG. 17A, the width of the bottom surface of the waveguide 103a is a constant width w5, and the width of the bottom of the spot size conversion unit 103b is the center of the core from the end face of the waveguide 103a. The width gradually decreases from the width w5 toward the width w6 (<w5) toward the portion 107, and the width w6 (<w5) at the central portion 107 of the core.
[0084]
Further, as shown in FIG. 17B, the height of the waveguide 103a is a constant height h6. The bottom surface of the spot size conversion unit 103b is inclined upward toward the center 107, and the height h (the distance from the bottom surface of the spot size conversion unit 103b to the vertex) of the spot size conversion unit 103b is determined by the waveguide unit. The height gradually decreases from the height h6 to the height h7 from the end of 103a toward the center 107. Furthermore, the center of the cross section at an arbitrary position of the core 103 is kept on the same linear axis, and the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 106b of the spot size converter 103b are substantially the same straight line. It is kept on axis.
[0085]
Since the core 314 is shaved by the sputter etching, the cross-sectional width decreases in the height direction as shown in FIGS. 17C and 17D. For example, the cross-sectional shape becomes triangular as shown in both figures. Become.
[0086]
Through the above steps, the central axis 106a of the waveguide 103a and the central axis 106b of the spot size converter 103b can be kept on substantially the same linear axis, and the width of the bottom surface toward the center 107 of the core can be maintained. And a core having a reduced height can be manufactured. Then, for example, by cutting the center portion 107 of the core by etching or the like, the shape of the core of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained. Note that the central portion 107 becomes the tip portion 105 of the core.
[0087]
(Second embodiment)
Next, an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention will be described. The optical waveguide has the same function as the optical waveguide 100.
[0088]
The configuration of the optical waveguide 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a perspective view schematically showing the configuration of the optical waveguide 200 according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the optical waveguide 200 according to the second embodiment has an SiO 2 formed on a quartz substrate 201 similarly to the first embodiment. 2 Undercladding 202, a core 203 formed on the undercladding 202, and a SiO2 formed on the undercladding 202 and provided so as to surround the core 203. 2 And an over cladding 204 made of. The core 203 includes a waveguide 203a for guiding light and a spot size converter 203b formed at an end of the waveguide 203a for converting a spot size. Further, the under cladding 202 is formed below the under cladding 202a formed below the waveguide portion 203a and the spot size conversion portion 203b, and the contact surface between the under cladding 202a and the spot size conversion portion 203b is formed on the end face of the optical waveguide 200. And an inclined portion 202b inclined downward. The core 203 is made of SiO 2 doped with Ge. 2 And has a slightly larger refractive index than the under cladding 202 and the over cladding 204.
[0089]
Next, the shapes of the under cladding 202 and the core 203 will be described in detail with reference to FIG. 13 shows the shape of the core 203 constituting the optical waveguide 200, FIG. 13 (a) is a top view thereof, FIG. 13 (b) is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 13 (a), and FIG. 13C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 13A, and FIG. 13D is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0090]
As shown in FIG. 13A, the core 203 has a waveguide portion 203a in which the width w9 of the bottom surface (the contact surface with the under clad 202) is formed to be constant, and is formed at an end of the waveguide portion 203a. And a spot size conversion unit 203b. The width of the bottom surface of the tip portion 205 of the spot size converter 203b is w10 (> w9), and the width w of the spot size converter 203b is formed so as to gradually increase toward the tip.
[0091]
Further, as shown in FIG. 13B, the waveguide 203a is formed such that its height h12 is also constant. The height h (distance from the bottom surface to the vertex of the spot size conversion unit 203b) of the spot size conversion unit 103b gradually increases from the height h12 toward the tip 105, and the height h11 (> h12) at the tip 205. ).
[0092]
The under cladding 202a formed below the waveguide 203a is formed such that its height is constant at a height h9. On the other hand, the height h of the inclined portion 202b formed below the spot size converting portion 203b is lower because the contact surface with the spot size converting portion 203b is inclined downward toward the tip of the optical waveguide 200. , The height gradually decreases from the height h9 toward the front end, and the height h10 (<h9) at the front end. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 203b formed on the inclined section 202b is inclined downward toward the tip section 105. For this reason, the spot size conversion unit 203b has a height h that is not only increased toward the front end, but also has a height that is substantially vertically symmetric with respect to the center axis 206b. It is fat. By making the core have an appropriate tapered shape, the spot size is enlarged.
[0093]
Furthermore, the central axis 206a of the waveguide 203a and the central axis 206b of the spot size converter 203b are formed so as to be kept substantially on the same linear axis. The center of the cross section is kept on substantially the same linear axis. Here, similarly to the first embodiment, the central axis is an axis that is parallel to the light propagation direction and passes through a substantially middle point in the width direction and a substantially middle point in the height direction of the core 203. (In this example, the center axis is the center in the width direction and the height direction, but may be an axis passing through the center of gravity depending on the cross-sectional shape.) For example, the center axis 206a of the waveguide 203a is , The axis passing through a substantially middle point of the width w9 and a substantially middle point of the height h12 of the waveguide portion 203a. The center axis 206b of the spot size conversion unit 203b is an axis that passes through a substantially middle point of the width w at an arbitrary position of the spot size conversion unit 203b and a substantially middle point of the height h at that position.
[0094]
The shape of the core 203 will be described in more detail with reference to the cross-sectional views of the core 203 shown in FIGS. 13C and 13D. As shown in both figures, the cross section in the short direction of the core 203, that is, the direction orthogonal to the light propagation direction, has a triangular shape with the side in contact with the under cladding 202 as the base.
[0095]
The triangular shape of the cross section of the core 203 is for convenience in illustration. Actually, as in the first embodiment described above, the vertices may have a rounded shape, and the hypotenuse may have a curved shape. More specifically, as shown in FIG. 13C, the cross-sectional shape of the waveguide portion 203a is such that the bottom width w9 is the maximum value of the cross-sectional width u, and the cross-sectional width u gradually increases in the height direction. Are formed so as to become smaller. In addition, in the front end portion 205, as shown in FIG. 13D, the width w10 of the bottom side is set to the maximum value of the cross-sectional width v, and the cross-sectional width v gradually decreases toward the height direction. It is formed as follows. Here, the cross-sectional shapes of the core 203 shown in both figures have a substantially similar relationship. Although not shown, the cross-sectional shape of the spot size conversion unit 203b at an arbitrary position is similar to the cross-sectional shape shown in both figures. Therefore, the cross-section of the spot size conversion unit 203b in the second embodiment has a shape in which the cross-sectional area increases toward the tip 205 while maintaining a substantially similar shape.
[0096]
According to the optical waveguide 200 of the second embodiment having the above-described core shape, similarly to the above-described first embodiment, the spot size is appropriately enlarged, and the spread angle of light due to diffraction is reduced. It becomes possible. In addition, since the central axis 206a of the waveguide 203a and the central axis 206b of the spot size converter 203b are kept substantially on the same linear axis, the optical axis of the light emitted from the spot size converter 203b is shifted downward. There is no shift. Therefore, the coupling loss at the coupling portion between the optical device and the optical fiber can be reduced. Further, since the adhesion between the core 203 and the over clad 204 can be enhanced, light can be reliably confined in the core 203, and the loss can be further reduced.
[0097]
Hereinafter, a method for manufacturing such an optical waveguide 200 will be described with reference to FIGS. 3, 4, 13, and 14. FIG. First, a method for manufacturing an under clad of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0098]
As in the first embodiment, as shown in FIG. 3A, SiO 2 is formed on a quartz substrate 301 by a plasma CVD method, an RF sputtering method, or the like. 2 Is formed. Next, as shown in FIG. 3B, a plate 303 made of Al or the like and having a height h12 is placed on a part of the layer 302. Then, as shown in FIG. 3B, SiO 2 is formed on the layer 302 by a plasma CVD method or the like. 2 Is formed. By forming a film in this manner, similarly to the above-described first embodiment, the slope portion 304b whose height gradually increases from the end of the plate 303 to a distance L substantially equal to the height h12 of the plate 303. Is formed. When the distance L or more, the flat portion 304a having a constant height is formed. Then, as shown in FIG. 3C, the plate 303 is removed, and the substrate 305 on which the inclined portion 304b is formed is manufactured. Then, as shown in FIG. 3E, for example, by cutting the substrate 305 at the boundary between the plate 303 and the inclined portion 304b, an inclined portion 308b having an upper surface inclined downward toward the end portion; A substrate 309 on which an under clad 308 including a flat portion 308a having a constant height is formed is manufactured. The inclined portion 308b and the flat portion 308a correspond to the under cladding 202 of the optical waveguide 200 according to the second embodiment of the present invention. The inclined portion 308b corresponds to the inclined portion 202b in the optical waveguide 200, and the flat portion 308a corresponds to the under cladding 202a.
[0099]
Next, an optical waveguide 200 according to the second embodiment of the present invention is manufactured using the substrate 309, as in the first embodiment. The manufacturing process of the optical waveguide 200 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4A, a core layer 310 is formed on the under cladding 308 by a plasma CVD method or the like.
[0100]
Then, as shown in FIGS. 4B to 4D, a metal mask 313 is formed on the core layer 310. Here, as shown in the plan view of FIG. 14A, the pattern shape of the metal mask in the second embodiment is such that the width of the bottom is constant and the width of the bottom gradually increases toward the tip. It is formed with such a part.
[0101]
Thereafter, through an etching process shown in FIG. 4E, a core 314 having a rectangular cross section is formed as shown in FIG. 4F.
[0102]
The shape of the core 314 at this time will be described with reference to FIG. 14A and 14B show the shape of the core before etching. FIG. 14A is a top view, FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 14A, and FIG. 14A is a cross-sectional view taken along the line BB ′, and FIG. 14D is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0103]
As shown in FIG. 14A, the width of the bottom surface of the waveguide portion 203a is formed to be constant at w7, and the width w of the bottom surface of the spot size conversion portion 203b is changed from the width w7 toward the width w8 toward the tip portion 205. It has become wide.
[0104]
Further, as shown in FIG. 14B, the height h8 of the waveguide 203a is formed to be constant, and the height h (the distance from the bottom surface of the spot size converter 203b to the vertex) of the spot size converter 203b is And the height h8 of the waveguide portion 203a. The under cladding 202a formed below the waveguide 203a is formed such that the height h9 is constant. On the other hand, the height h of the inclined portion 202b formed below the spot size converting portion 203b is lower because the contact surface with the spot size converting portion 203b is inclined downward toward the tip of the optical waveguide 200. , The height gradually decreases from the height h9 toward the front end, and the height h10 (<h9) at the front end. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 203b formed on the inclined section 202b is inclined downward toward the tip section 205. The spot size converter 203b is inclined downward toward the tip 205 while keeping its height h constant.
[0105]
Further, as shown in FIG. 14C, the cross section of the waveguide 203a has a rectangular shape having a width w7 and a height h8. Also, as shown in FIG. 14D, the tip 205 has a rectangular shape with a width w8 and a height h8.
[0106]
Then, when the core 314 is sputter-etched with Ar plasma, the corners of the upper two points of the core 314 having a rectangular cross section are smaller than those of the upper and side surfaces of the core 314 as in the first embodiment. Many are cut off. As a result, the cross-sectional shape becomes substantially hexagonal as shown in FIG. 4 (g), and when the etching is further advanced, it becomes substantially triangular as shown in FIG. 4 (h). At this time, the height of the core 307 changes in a self-aligned manner according to the width of the bottom surface, as in the first embodiment.
[0107]
By performing the sputter etching using Ar in this manner, the shape of the core of the second embodiment shown in FIG. 13 is obtained. As shown in FIG. 13A, the width w of the bottom surface of the spot size converter 203b gradually increases from the width w9 to the width w10 from the end of the waveguide 203a toward the tip 205 of the spot size converter 203b. It is formed so as to be larger.
[0108]
Further, as shown in FIG. 13 (b), the height h of the spot size conversion unit 203b (from the bottom of the spot size conversion unit 203b to the top, Is formed so as to gradually increase from the height h12 to the height h11 from the end of the waveguide 203a toward the tip 205 of the spot size converter 203b. Further, the core 203 is formed such that the center of the cross section at an arbitrary position is kept on substantially the same linear axis. As a result, the central axis 206a of the waveguide 203a and the central axis 206b of the spot size converter 203b are maintained on substantially the same linear axis.
[0109]
Since the core 314 is shaved by the sputter etching, as shown in FIGS. 13C and 13D, the cross-sectional width of the core 203 decreases in the height direction. Becomes a triangle.
[0110]
Accordingly, the spot size conversion section 203b can be formed so as to increase in both the cross-sectional width and the height toward the distal end portion 205. Further, the center axis 206a of the waveguide section 203a and the spot size conversion section 203b can be formed. It is possible to keep the central axis 206b substantially on the same linear axis.
[0111]
After performing sputter etching using Ar gas, as shown in FIG. 4I, SiO 2 is formed on the under clad 308 and the core 314 by a plasma CVD method or the like. 2 Is formed, and the optical waveguide 200 is manufactured.
[0112]
The undercladding having the inclined portion in the second embodiment can also be manufactured by the method described with reference to FIGS. 8 and 9 in the first embodiment. The optical waveguide 200 may be manufactured using a substrate having a portion.
[0113]
Further, the optical waveguide 200 according to the second embodiment can also be manufactured by the following method. Here, the manufacturing process will be described with reference to FIG. 4, FIG. 18 and FIG. FIG. 18 shows the shape of the core before etching. FIG. 18A is a cross-sectional view of the substrate before the core layer is formed, and shows a cross section of the substrate in a direction parallel to the light propagation direction. FIG. 18 (b) is a top view showing the shape of the core before etching, FIG. 18 (c) is a cross-sectional view taken along the line AA 'in FIG. 18 (b), and FIG. 18 (d) is FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line BB ′, and FIG. 18E is a cross-sectional view taken along the line CC ′ in FIG.
[0114]
First, a substrate 208 as shown in FIG. In this substrate 208, an under clad 202 including an under clad 202a and an inclined portion 202b is formed on a quartz substrate 201. The under cladding 202a is formed such that its height is constant at h9. On the other hand, since the upper surface of the inclined portion 202b is inclined downward toward the central portion 207, its height gradually decreases from h9 toward the central portion 207, and h10 (<h9) at the central portion 207. It is formed so that it becomes. The substrate 208 can be manufactured by the manufacturing process described with reference to FIG.
[0115]
Then, as shown in FIG. 4A, a core layer 310 is formed on the under cladding 306 by a plasma CVD method or the like. The under cladding 306 in FIG. 4A corresponds to the under cladding 202 in FIG. Next, as shown in FIG. 4B, a metal layer 311 serving as a mask is formed on the core layer 303 by a sputtering method or the like. Then, as shown in FIG. 4C, a resist pattern 312 is formed by a photolithography technique.
[0116]
When the resist pattern 312 is formed, the pattern shape is, for example, as shown in the plan view of FIG. 18B, in a portion where the width of both ends of the pattern is constant, and in the vicinity of the center of the pattern. The width is gradually reduced from the width of both ends. Also, the present invention is not limited to this pattern shape, and may be a pattern formed by connecting a plurality of pattern shapes shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4D, the metal layer 311 is etched by reactive ion etching using the resist pattern 312 as a mask to form a metal mask 313.
[0117]
Then, as shown in FIG. 4E, the core layer 310 is etched using the metal mask 313 as a mask to form a core 314 having a rectangular cross section. Thereafter, by removing the metal mask 313 by a dry etching method or the like, as shown in FIG. 4F, the upper surface of the rectangular core 314 formed on the under cladding 306 is exposed.
[0118]
The shape of the core 314 at this time will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 18B, the core 314 is formed at both ends thereof, and has a waveguide portion 203a having a bottom surface having a constant width w7 and a width w7 of the bottom surface. A spot size conversion unit 203b has a bottom surface width w gradually increasing from a width w7 to a width w8 (> w7) toward the center 207. The width w8 (> w7) at the central portion 207 of the core. Further, as described above, when the core is formed using a pattern in which a plurality of pattern shapes shown in FIG. 18B are connected, a plurality of waveguide portions 203a and spot size conversion portions 203b are provided. A connected core is formed.
[0119]
As shown in FIG. 18C, the height h8 of the waveguide 203a is formed to be constant, and the height h (the distance from the bottom surface to the top surface of the spot size converter) of the spot size converter 203b is: The waveguide portion 203a is formed so as to have the same height h8. The under cladding 202a formed below the waveguide 203a is formed such that its height h9 is constant. On the other hand, the height h of the inclined portion 202b formed below the spot size conversion portion 203b is smaller than the height h because the contact surface with the spot size conversion portion 203b is inclined downward toward the central portion 207. It is formed so as to gradually decrease from h9 toward the central portion 207 and to become h10 (<h9) at the central portion 207. As a result, the bottom surface of the spot size conversion section 203b formed on the inclined section 202b is inclined downward toward the center 207. The spot size converter 202b is inclined downward toward the center 207 while keeping its height h constant.
[0120]
Further, as shown in FIG. 18D, the waveguide section 203a has a rectangular shape with a cross-section width w7 and a height h8. Also, as shown in FIG. 18E, the central portion 206 of the core has a rectangular shape having a width w8 and a height h8.
[0121]
Then, when the core 314 is sputter-etched with Ar plasma, the corners of the upper two points of the core 314 having a rectangular cross section are smaller than those of the upper and side surfaces of the core 314 as in the first embodiment. Many are cut off. As a result, the cross-sectional shape becomes substantially hexagonal as shown in FIG. 4 (g), and when the etching is further advanced, it becomes substantially triangular as shown in FIG. 4 (h). At this time, the height of the core 314 changes in a self-aligned manner according to the width of the bottom surface, as in the first embodiment.
[0122]
When the sputter etching using Ar is performed in this manner, the core shape shown in FIG. 19 is obtained. 19A and 19B show the shape of the core after etching. FIG. 19A is a top view, FIG. 19B is a cross-sectional view along AA ′ in FIG. 19A, and FIG. 19 (a) is a sectional view taken along the line BB ', and FIG. 19 (d) is a sectional view taken along the line CC' in FIG. 19 (a).
[0123]
As shown in FIG. 19A, the width of the bottom surface of the waveguide portion 203a is a constant width w9, and the width of the bottom surface of the spot size conversion portion 203b is the center of the core from the end surface of the waveguide portion 203a. The width gradually increases from the width w9 toward the width w10 (> w9) toward the portion 207, and the width w10 (> w9) at the central portion 206 of the core.
[0124]
Further, as shown in FIG. 19B, the height of the waveguide portion 203a is a constant height h12. The bottom surface of the spot size conversion unit 203b is inclined downward toward the center 207, and the height h (the distance from the bottom surface of the spot size conversion unit 203b to the vertex) of the spot size conversion unit 203b is determined by the waveguide unit. The height gradually increases from the height h12 to the height h11 from the end of 203a toward the center 207. Further, the center of the cross section at an arbitrary position of the core 203 is kept on the same linear axis, and the central axis 206a of the waveguide 203a and the central axis 206b of the spot size converter 203b are substantially the same straight line. It is kept on axis.
[0125]
Since the core 314 is shaved by the sputter etching, the cross-sectional width decreases in the height direction as shown in FIGS. 19 (c) and 19 (d). Become.
[0126]
Through the above steps, the center axis 206a of the waveguide 203a and the center axis 206b of the spot size converter 203b are substantially aligned, and the bottom width increases toward the center of the core and the height increases. A core can be manufactured. Then, for example, by cutting the central portion 207 of the core by etching, the shape of the core of the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13 can be obtained. In addition, the center part 207 becomes the tip part 205.
[0127]
In each of the manufacturing methods described above, a core shape characteristic of the present invention is formed by performing sputtering with a mask having a predetermined shape on the clad. By the way, conventionally, there is also a manufacturing method in which a mask is formed on a clad, the clad itself is processed into a predetermined shape, and a core is embedded therein. However, various difficulties arise when this method is employed to realize the core shape of the present invention.
[0128]
For example, in the process of embedding the core in the clad, it is necessary to polish the core by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method in order to planarize the core. However, when the CMP method is used, the number of steps increases, and an optical waveguide cannot be manufactured by a simple method. Further, in order to suppress variations in polishing by the CMP method, it is necessary to control the polishing pressure, the number of rotations, and the flow rate of the polishing agent. Furthermore, since the flatness after polishing also depends on the size of the pattern, it is necessary not only to control the CMP method but also to precisely control the patterning of the optical waveguide in consideration of the post-processing CMP method. . Further, when the CMP method is employed, it is necessary to deal with defects and impurities on the substrate surface. Defects on the substrate surface are caused by, for example, the fact that abrasive particles contained in the abrasive remain on the substrate surface when cleaning after polishing is insufficient. In order to prevent such defects from occurring, it is necessary to adjust the cleaning method and polishing agent after polishing is completed. Further, impurities need to be removed by a brush scrub method in which a substrate surface is rubbed with a brush, so that the number of steps is further increased. Therefore, when polishing is performed by the CMP method, it is necessary to wash the substrate under special conditions after polishing, so that the number of steps is increased and productivity is poor, so that the method is not intended for mass production. In the end, manufacturing as in the embodiment of the present invention requires fewer steps, thus improving productivity.
[0129]
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified within the scope of the gist. For example, it is possible to form the optical waveguide of the present invention by using the under cladding and the core without providing the over cladding. Further, the core can be manufactured using a mold. For example, a core may be manufactured by manufacturing a clad having a core-shaped groove by using a mold and pouring a material serving as a core into the groove.
[0130]
【The invention's effect】
According to the optical waveguides of the first to fourth aspects, the spot size can be increased, the polarization dependence of the coupling loss can be reduced, and the adhesion between the core and the over cladding can be improved. Coupling loss can be reduced. Further, since the center of the cross section at an arbitrary position of the core is substantially on the same linear axis, the optical axis of the light emitted from the spot size conversion unit does not shift downward or upward, further reducing the coupling loss. It becomes possible.
[0131]
According to the method for manufacturing an optical waveguide according to the fifth to seventh aspects, the width and the height of the core are controlled in a self-aligned manner, and the width and the height of the core are tapered and changed toward the distal end. The center of the cross section at an arbitrary position can be kept on substantially the same linear axis. As a result, it is possible to manufacture an optical waveguide in which the light emitted from the spot size conversion unit does not shift while enlarging the spot size by a simple method without requiring a complicated and highly accurate process. It can be easily mass-produced and productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a shape of a core of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a process of manufacturing an under clad of an optical waveguide according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a substrate showing a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a substrate showing a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate showing a manufacturing process of the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a shape of a core of the optical waveguide before etching according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a substrate showing a process of manufacturing an under clad of the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a substrate illustrating a process of manufacturing an under clad of the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a top view of the substrate showing a diffraction state of light emitted from the optical waveguide according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view of a substrate showing a position of an optical axis of light emitted from a conventional optical waveguide and a position of an optical axis of light emitted from the optical waveguide in the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view schematically showing a configuration of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram illustrating a shape of a core of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a shape of a core before etching of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a top view showing an integrated optical module on which an optical waveguide with a spot size converter is mounted.
FIG. 16 is a diagram illustrating another manufacturing process of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a shape of a core before etching.
FIG. 17 is a diagram illustrating another manufacturing process of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a shape of a core after etching.
FIG. 18 is a diagram illustrating another manufacturing process of the optical waveguide according to the second embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a shape of a core before etching.
FIG. 19 is a diagram illustrating another manufacturing process of the optical waveguide according to the second embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a shape of a core after etching.
[Explanation of symbols]
100, 200 optical waveguide
101, 201, 301 quartz substrate
102, 202, 302 Under cladding (SiO 2 )
103, 203 core
103a, 203a waveguide unit
103b, 203b Spot size converter
104, 204 over cladding (SiO 2 )
105, 205 core tip
106, 206 Central axis
107, 207 Core core
1501 substrate
1502 Optical waveguide
1502a, 1502b connection part
1503 Embedded element
1510, 1520 Optical fiber

Claims (7)

クラッドと、前記クラッド内に形成され、スポットサイズ変換部を有するコアとを含み、
前記コアは、前記コアの任意の位置における光の伝播方向に直交する断面の中心が、ほぼ同一の直線上にある形状を有し、
前記スポットサイズ変換部は、光の伝播方向に沿って前記コアの先端部に向かって、略相似形を保ちながら面積が変化する断面を有し、
前記面積が変化する断面は、少なくとも底辺を有し、その底辺に対する高さ方向に向かって幅が狭くなる形状を有することを特徴とする光導波路。Including a clad and a core formed in the clad and having a spot size converter,
The core has a shape in which the center of a cross section orthogonal to the light propagation direction at an arbitrary position of the core is substantially on the same straight line,
The spot size conversion unit has a cross section in which the area changes while maintaining a substantially similar shape toward the tip of the core along the light propagation direction,
The optical waveguide according to claim 1, wherein the cross section in which the area changes has at least a bottom side, and has a shape in which a width decreases in a height direction with respect to the bottom side. 前記クラッドは、前記コアの下に形成されたアンダークラッドと、前記アンダークラッド上に形成され、前記コアを包み込むように形成されたオーバークラッドとを有し、
前記アンダークラッドは、前記コアの中心軸に対して傾斜している部分を有し、
前記スポットサイズ変換部は、前記アンダークラッドの傾斜している部分の上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。The clad has an under clad formed under the core, and an over clad formed on the under clad and surrounding the core,
The undercladding has a portion inclined with respect to a central axis of the core,
The optical waveguide according to claim 1, wherein the spot size converter is formed on an inclined portion of the under clad. 前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって前記断面積が徐々に小さくなり、先細りになる形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の光導波路。3. The light guide according to claim 1, wherein the spot size converter of the core has a shape in which the cross-sectional area gradually decreases toward the distal end and tapers. 4. Wave path. 前記コアの前記スポットサイズ変換部は、略三角形状または略台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光導波路。4. The optical waveguide according to claim 1, wherein the spot size converter of the core has a substantially triangular or substantially trapezoidal cross-sectional shape. 5. 傾斜した部分を有するクラッドを形成する第１の工程と、
前記クラッド上に、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成する第２の工程と、
前記断面がほぼ矩形のコアをエッチングすることにより、任意の位置における断面の中心がほぼ同一の軸上にあり、断面幅が高さ方向に向かって徐々に小さくなる形状、かつ、前記コアの幅の変化に対応して高さが徐々に変化する形状のコアを形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。A first step of forming a clad having an inclined portion;
A second step of forming a core having a substantially rectangular cross section on the clad, the core having a constant height and a gradually changing width;
By etching a core whose cross section is substantially rectangular, the center of the cross section at an arbitrary position is substantially on the same axis, and the cross section width gradually decreases in the height direction, and the width of the core A third step of forming a core having a shape whose height gradually changes in response to the change of
A method for manufacturing an optical waveguide, comprising: 前記第１の工程は、基板の一部の上に所定の高さを有する段差部を設置する工程と、
前記段差部が設置された前記基板の上にクラッド膜を成膜することにより、前記段差部の底部から前記段差部の高さと略等しい距離まで高さが徐々に高くなるクラッドを形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の光導波路の製造方法。The first step is a step of installing a step having a predetermined height on a part of the substrate;
Forming a clad film on the substrate on which the step portion is provided by forming a clad whose height is gradually increased from the bottom of the step portion to a distance substantially equal to the height of the step portion; ,
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 5, comprising: 前記第２の工程は、前記クラッド上にコア膜を成膜する工程と、
前記コアの幅の変化を設定するために、前記幅が徐々に変化する形状のマスクを前記コア膜上に形成するマスク工程と、
フォトリソグラフィおよびエッチングにより前記コア膜から、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成するコア形成工程と、
を含むことを特徴とする請求項５または請求項６のいずれかに記載の光導波路の製造方法。The second step is a step of forming a core film on the clad,
A mask step of forming a mask having a shape in which the width gradually changes on the core film to set a change in the width of the core;
From the core film by photolithography and etching, a core forming step of forming a core having a substantially rectangular cross-section having a constant height and a shape having a gradually changing width.
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 5, wherein the method comprises:
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