JP2006078970A - Manufacturing method of optical waveguide and optical waveguide device - Google Patents
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Description
本発明は、強誘電体材料を用いたリッジ型の光導波路製造方法および光導波路デバイスに関し、さらに詳細には、結晶構造に起因して表面と裏面とのエッチング速度が異なる強誘電体結晶に、プロトン交換処理を施すことによりエッチング速度が改善できることを利用した光導波路製造方法、および光導波路デバイスに関する。
本発明は、例えば光導波路を用いた光スイッチや強誘電体に周期構造を形成した波長変換素子、第２高調波発生素子などの光導波路デバイスに用いられる。
The present invention relates to a ridge-type optical waveguide manufacturing method and an optical waveguide device using a ferroelectric material, and more specifically, to a ferroelectric crystal having different etching rates between the front surface and the back surface due to the crystal structure. The present invention relates to an optical waveguide manufacturing method and an optical waveguide device using the fact that etching rate can be improved by performing proton exchange treatment.
The present invention is used for optical waveguide devices such as an optical switch using an optical waveguide, a wavelength conversion element in which a periodic structure is formed in a ferroelectric, and a second harmonic generation element.
光情報通信システム、干渉計などの測定装置、光ディスク用のピックアップレーザ、印刷装置などの分野において、各種の光デバイスが使用されている。
これらの光デバイスのひとつとして、強誘電体材料に光導波路を形成することにより作られる光導波路デバイスが、光スイッチや波長変換素子として利用されている。例えば、波長変換素子として用いられる擬似位相整合素子は、ＬｉＮｂＯ３やＬｉＴａＯ３などの強誘電体バルク結晶の内部に周期分極反転構造を形成し、さらに、周期分極反転構造を横断するように光導波路を形成することにより、光導波路を通過する光に対して擬似的に位相整合を行うものである。擬似位相整合素子は、分極反転層の周期を調整することにより、所望の波長に対応した位相整合素子を作成することができる。
Various optical devices are used in the fields of optical information communication systems, measuring devices such as interferometers, pickup lasers for optical disks, and printing devices.
As one of these optical devices, an optical waveguide device made by forming an optical waveguide in a ferroelectric material is used as an optical switch or a wavelength conversion element. For example, a quasi phase matching element used as a wavelength conversion element forms a periodically poled structure inside a ferroelectric bulk crystal such as LiNbO 3 or LiTaO 3 , and further, an optical waveguide so as to cross the periodically poled structure By forming this, pseudo phase matching is performed on the light passing through the optical waveguide. The quasi phase matching element can create a phase matching element corresponding to a desired wavelength by adjusting the period of the polarization inversion layer.
強誘電体材料の基板に、光導波路を形成する従来例として、特許文献１が開示されている。この文献によれば、基板の加工面（の全面）に、プロトン交換処理を施して交換処理部を形成し、この交換処理部の一部に機械加工、イオンミリング、ドライエッチング、レーザーアブレーションなどの加工法で、リッジ型構造体（上面が平面、左右側面が斜面となる山形に加工された構造体）を形成し、続いて交換処理部を熱拡散処理することにより、（下地層よりも高屈折率である）プロトン交換層を光導波路とする光導波路デバイスを形成する。 As a conventional example of forming an optical waveguide on a substrate made of a ferroelectric material, Patent Document 1 is disclosed. According to this document, the processing surface of the substrate (the entire surface thereof) is subjected to proton exchange processing to form an exchange processing portion, and machining, ion milling, dry etching, laser ablation, etc. are performed on a part of the exchange processing portion. By forming a ridge-type structure (a structure processed into a mountain shape whose upper surface is flat and left and right side surfaces are beveled) by a processing method, and subsequently subjecting the exchange processing part to thermal diffusion treatment (higher than the underlying layer) An optical waveguide device having a proton exchange layer (which has a refractive index) as an optical waveguide is formed.
強誘電体結晶に光導波路を形成する場合、光の導波層となるコア層を加工する必要があるが、この加工には、上述したように、直接機械加工、イオンミリング、レーザーアブレーション、ドライエッチングなど種々の方法が用いられる。しかしながら、製造コストを安価にするには、できるだけ製造設備コストを抑え、設置スペースを小さくし、さらに、スループットを高くし、生産効率を高める必要がある。そのためには、ウェットエッチング法を利用することが望ましい。 When an optical waveguide is formed in a ferroelectric crystal, it is necessary to process the core layer that becomes the optical waveguide layer. As described above, this processing includes direct machining, ion milling, laser ablation, dry Various methods such as etching are used. However, in order to reduce the manufacturing cost, it is necessary to suppress the manufacturing equipment cost as much as possible, reduce the installation space, increase the throughput, and increase the production efficiency. For this purpose, it is desirable to use a wet etching method.
強誘電体結晶基板には、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のように、結晶構造に起因して、結晶軸方位のプラス側の面であるか、マイナス側の面であるかにより、プラス側面とマイナス側面との間で、エッチング速度が相対的に異なる場合がある。このような結晶では、結晶軸方位プラス面はエッチング速度が遅い「難エッチング面」となり、結晶軸方位マイナス面は、エッチング速度が速い「易エッチング面」となる。
この選択エッチング性を利用し、ウェットエッチング（あるいはドライエッチング）法により光導波路を製造する方法が、特許文献２に開示されている。
すなわち、強誘電体結晶基板の易エッチング面をエッチングする際に、その一部をプロトン交換処理して分極反転領域を形成することで、その部分をエッチング速度が遅い難エッチング面とし、難エッチング面の部分をマスクとして利用することで、分極反転領域以外の易エッチング面をエッチングしてリッジ型の光導波路を形成することが開示されている。
Patent Document 2 discloses a method for manufacturing an optical waveguide by wet etching (or dry etching) using this selective etching property.
That is, when etching an easy-etching surface of a ferroelectric crystal substrate, a part of the ferroelectric crystal substrate is subjected to proton exchange treatment to form a domain-inverted region. It is disclosed that a ridge-type optical waveguide is formed by etching the easily-etched surface other than the domain-inverted region by using this part as a mask.
上述したように、特許文献２の方法では、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）のような強誘電体結晶を用いる。この結晶の加工面として易エッチング面（結晶軸方位マイナス面）を選び、光導波路を形成する部分にプロトン交換処理を行うようにし、これによって易エッチング面上の一部を、難エッチング面、すなわち、分極反転層を形成する。そして、ウェットエッチングを行うことにより、リッジ型光導波路を形成している。 As described above, the method of Patent Document 2 uses a ferroelectric crystal such as lithium niobate (LiNbO 3 ) or lithium tantalate (LiTaO 3 ). An easy-etching surface (crystal axis orientation minus surface) is selected as a processed surface of the crystal, and a proton exchange treatment is performed on a portion where the optical waveguide is formed. Then, a polarization inversion layer is formed. Then, by performing wet etching, a ridge type optical waveguide is formed.
このようにして形成したリッジ構造の内部は、表面付近側がプロトン交換による難エッチング面、すなわち分極反転面であり、その下の深部側は、プロトン交換がなされていない易エッチング面（結晶軸方位マイナス面）となり、リッジ構造内に不均一性が生じてしまう。また、境界面の屈折率が急峻にできないなどの不都合が生じる。 The inside of the ridge structure formed in this manner is a surface that is hardly etched by proton exchange, that is, a domain-inverted surface near the surface, and a deep portion below it is an easily etched surface that has not undergone proton exchange (the crystal axis orientation minus). Non-uniformity in the ridge structure. Further, there arises a disadvantage that the refractive index of the boundary surface cannot be made steep.
また、光導波路層（コア層）がプロトン交換領域で構成される場合とプロトン非交換領域で構成される場合とを比較すると、一般に、プロトン交換領域で構成される光導波路層は、非線形光学定数や耐光損傷性などの特性が劣化しやすい性質を有する。 Further, comparing the case where the optical waveguide layer (core layer) is configured with a proton exchange region and the case where the optical waveguide layer (core layer) is configured with a proton non-exchange region, in general, an optical waveguide layer configured with a proton exchange region has a nonlinear optical constant. And properties such as light damage resistance tend to deteriorate.
さらに、リッジ構造内に導波路表面側が結晶軸方位プラス面、深部側が反対極性の結晶軸方位マイナス面となる場合には、そのような２重層形成後に、リッジ構造の上部と下部との間に電圧を印加して導波路の長手方向に向けて周期分極反転構造を形成することが困難であり、擬似位相整合素子にすることができない。 Furthermore, when the waveguide surface side in the ridge structure is the crystal axis orientation plus surface and the deep side is the crystal axis orientation minus surface of the opposite polarity, after such double layer formation, between the upper and lower parts of the ridge structure It is difficult to form a periodically poled structure in the longitudinal direction of the waveguide by applying a voltage, and a quasi phase matching element cannot be obtained.
そこで本発明は、製造コストを下げるため、ウェットエッチングを用いた光導波路の製造方法であって、リッジ型構造内の表面領域から深部領域にかけて、誘電体の分極極性が一様であって不均一性が生じていない光導波路を製造することができる光導波路製造方法およびそのような方法により製造した光導波路デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is a method of manufacturing an optical waveguide using wet etching in order to reduce the manufacturing cost, and the dielectric polarization polarity is uniform and nonuniform from the surface region to the deep region in the ridge structure. It is an object of the present invention to provide an optical waveguide manufacturing method capable of manufacturing an optical waveguide that does not have the property and an optical waveguide device manufactured by such a method.
また、光導波路層をプロトン非交換領域で構成することにより、劣化しにくい光導波路層を有する光導波路製造方法およびそのような方法により製造した光導波路デバイスを提供することを目的とする。
さらに、光導波路層を形成後に、周期分極反転構造の形成が可能な光導波路製造方法および光導波路デバイスを提供することを目的とする。
Another object of the present invention is to provide an optical waveguide manufacturing method having an optical waveguide layer that is not easily deteriorated by configuring the optical waveguide layer in a proton non-exchange region, and an optical waveguide device manufactured by such a method.
It is another object of the present invention to provide an optical waveguide manufacturing method and an optical waveguide device capable of forming a periodically poled structure after forming an optical waveguide layer.
上記課題を解決するためになされた本発明の光導波路製造方法は、ウェットエッチングが困難な結晶軸方位プラス面（難エッチング面）、ウェットエッチングが容易な結晶軸方位マイナス面（易エッチング面）とがそれぞれ露出する基板であって、結晶軸方位プラス面のエッチング速度をプロトン交換処理により改善することが可能な強誘電体結晶基板を用いる。結晶軸方位プラス面をエッチング加工面として、この面に光導波路を形成するために、まず、このエッチング加工面上の光導波路を形成しようとする位置に沿って、マスクを形成する。次に、エッチング加工面にプロトン交換処理を行う。これによりマスクが形成された以外の結晶軸方位プラス面にプロトン交換処理がなされる。続いて、プロトン交換処理された部分の結晶軸方位プラス面は、エッチング速度が改善されているので、この基板にウェットエッチングを行う。 The optical waveguide manufacturing method of the present invention made to solve the above problems includes a crystal axis orientation plus surface (hard etching surface) that is difficult to wet etch, a crystal axis orientation minus surface (easy etching surface) that is easy to wet etching, and Are used, and a ferroelectric crystal substrate capable of improving the etching rate of the crystal axis orientation plus plane by proton exchange treatment is used. In order to form an optical waveguide on this surface with the crystal axis orientation plus surface as an etched surface, a mask is first formed along the position on the etched surface where an optical waveguide is to be formed. Next, a proton exchange process is performed on the etched surface. As a result, proton exchange treatment is performed on the crystal axis orientation plus plane other than the mask formed. Subsequently, since the etching rate is improved in the crystal axis orientation plus plane in the portion subjected to proton exchange treatment, wet etching is performed on this substrate.
これにより、マスクで覆われた部分（光導波路を形成しようとする部分）のみがプロトン非交換領域となっているので、この部分を残してプロトン交換領域がエッチングにより除去され、その結果、マスクに対応したリッジ型の光導波路層（コア層）が形成される。 As a result, only the portion covered with the mask (the portion where the optical waveguide is to be formed) is a proton non-exchange region, so that the proton exchange region is removed by etching leaving this portion. A corresponding ridge-type optical waveguide layer (core layer) is formed.
また、別の観点から上記課題を解決するためになされた本発明の光導波路デバイスは、ウェットエッチングが困難な結晶軸方位プラス面（難エッチング面）とウェットエッチングが容易な結晶軸方位マイナス面（易エッチング面）とがそれぞれ露出するように形成され、結晶軸方位プラス面のエッチング速度をプロトン交換処理により改善することが可能な強誘電体結晶基板を用いた光導波路デバイスであって、結晶軸方位プラス面に対してパターン形成されたプロトン交換処理層をエッチング加工により除去することによって形成される光導波路層とを備えるようにしている。 Further, the optical waveguide device of the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems from another viewpoint, has a crystal axis orientation plus surface (hard etching surface) that is difficult to wet etch and a crystal axis orientation minus surface (easy etching surface) ( An optical waveguide device using a ferroelectric crystal substrate that is formed so as to be exposed to each other and can improve the etching rate of the crystal axis orientation plus surface by proton exchange treatment, And an optical waveguide layer formed by removing the proton exchange treatment layer patterned with respect to the orientation plus surface by etching.
本発明の光導波路製造方法によれば、リッジ型構造の領域内の表面領域から深部領域にかけて、誘電体の分極極性が一様であって不均一性が生じていない光導波路を製造することができる。
また、光導波路層がプロトン非交換領域で構成できるので、劣化しにくい光導波路層を製造することができる。
また、上記に加えて、光導波路層を形成後に、周期分極反転構造の形成が可能となる。
According to the optical waveguide manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture an optical waveguide in which the polarization polarity of the dielectric is uniform and nonuniformity does not occur from the surface region to the deep region in the region of the ridge structure. it can.
In addition, since the optical waveguide layer can be configured in the proton non-exchange region, an optical waveguide layer that is not easily deteriorated can be manufactured.
In addition to the above, it is possible to form a periodically poled structure after forming the optical waveguide layer.
上記光導波路製造方法において、結晶軸方位マイナス面に、この強誘電体結晶基板の屈折率より小さい屈折率を有する接着剤を用いて支持基板を貼り付ける工程を追加するようにすれば、強誘電体結晶を支持基板で支持できるので、エッチング加工を行う強誘電体結晶自身の厚みを薄くすることができる。また、接着剤との間で下部側の境界を形成することとなり、結晶軸方位マイナス面を接着剤（さらには支持基板）により被覆してこの面のエッチングが進行しないようにすることができる。また、接着剤と強誘電体結晶の屈折率差により、光導波路の下部側の境界が形成されることになるので、光導波路の他の境界面も接着剤で被覆するようにすれば、周囲を同じ材料で囲まれた光導波路を形成することができる。 In the optical waveguide manufacturing method described above, if a step of attaching a support substrate to the negative plane of the crystal axis using an adhesive having a refractive index smaller than the refractive index of the ferroelectric crystal substrate is added, the ferroelectric Since the body crystal can be supported by the support substrate, the thickness of the ferroelectric crystal itself to be etched can be reduced. Further, a lower boundary is formed with the adhesive, and the crystal axis orientation minus surface can be covered with the adhesive (and further the supporting substrate) so that the etching of this surface does not proceed. Also, since the lower boundary of the optical waveguide is formed by the difference in refractive index between the adhesive and the ferroelectric crystal, if the other boundary surface of the optical waveguide is covered with the adhesive, An optical waveguide surrounded by the same material can be formed.
上記光導波路製造方法において、結晶軸方位マイナス面に、強誘電体結晶基板の屈折率より小さい屈折率を有する樹脂基板を固着する工程を追加するようにすれば、強誘電体結晶を樹脂基板で支持できるので、エッチング加工を行う強誘電体結晶自身の厚みを薄くすることができる。また、樹脂基板との間で下部側の境界を形成することとなり、結晶軸方位マイナス面を樹脂基板により被覆してこの面のエッチングが進行しないようにすることができる。また、樹脂基板と強誘電体結晶の屈折率差により、光導波路の下部側の境界が形成されることになるので、光導波路の他の境界面も同じ材料の樹脂層で被覆するようにすれば、周囲を同じ材料で囲まれた光導波路を形成することができる。 In the above optical waveguide manufacturing method, if a step of fixing a resin substrate having a refractive index smaller than the refractive index of the ferroelectric crystal substrate is added to the negative plane of the crystal axis direction, the ferroelectric crystal is made of the resin substrate. Since it can be supported, the thickness of the ferroelectric crystal itself to be etched can be reduced. Further, a lower boundary is formed with the resin substrate, and the crystal axis orientation minus surface can be covered with the resin substrate so that the etching of this surface does not proceed. Also, since the lower boundary of the optical waveguide is formed due to the difference in refractive index between the resin substrate and the ferroelectric crystal, the other boundary surface of the optical waveguide should be covered with a resin layer of the same material. In this case, an optical waveguide surrounded by the same material can be formed.
上記光導波路製造方法に用いる強誘電体結晶基板が、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）系、または、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）系、または、ニオブ酸カリウム（ＫＮｂＯ３）系の結晶、または、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、または、ＬｉＮｂ（１−ｘ）ＴａｘＯ３（ただし、０≦ｘ≦１）からなり、かつ、結晶軸方位プラス面がこれらの結晶基板のＺカット基板の＋Ｚ面となるようにすれば、ウェットエッチングにより、基板に光導波路層を形成することができる。 The ferroelectric crystal substrate used in the optical waveguide manufacturing method is a lithium niobate (LiNbO 3 ) -based, lithium tantalate (LiTaO 3 ) -based, or potassium niobate (KNbO 3 ) -based crystal, or KTP (KTiOPO 4 ) or LiNb (1-x) Ta x O 3 (where 0 ≦ x ≦ 1), and the crystal axis orientation plus plane is the + Z plane of the Z-cut substrate of these crystal substrates By doing so, the optical waveguide layer can be formed on the substrate by wet etching.
また、上記光導波路製造方法において、マスクを形成する工程でエッチング加工面に形成されるマスクは、一方向に沿って形成されるとともに、この方向はウェットエッチング工程でのウェットエッチングの際に、マスク下に形成される光導波路の段差部分の形状が対象になる結晶方位に沿うようにすれば、ウェットエッチングの際に、光導波路の側面（段差部分）の形状が対称になり、対称性に優れた質のよい光導波路を形成することができる。 In the optical waveguide manufacturing method, the mask formed on the etched surface in the step of forming the mask is formed along one direction, and this direction is the mask during the wet etching in the wet etching step. If the shape of the stepped portion of the optical waveguide formed below is aligned with the target crystal orientation, the shape of the side surface (stepped portion) of the optical waveguide becomes symmetric during wet etching, providing excellent symmetry. A high-quality optical waveguide can be formed.
また、上記光導波路製造方法において、強誘電体結晶基板が、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）系基板、または、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）系基板であるとともに、結晶軸方位プラス面（エッチング加工面）が、これら結晶基板のＺカット基板の＋Ｚ面であり、さらに、エッチング加工面に形成するマスクは、結晶基板のＹ軸方位、または、Ｙ軸から１２０度回転させた方位、または、Ｙ軸から２４０度回転させた方位のいずれかの結晶方位に沿って帯状に形成されるようにすれば、エッチング速度が同等となる結晶方位に沿ってマスクを帯状に形成することができるので、プロトン交換処理後のウェットエッチングの際に、光導波路の側面（段差部分）のエッチングが均一に行われ、対称性に優れた質のよい光導波路を形成することができる。 In the optical waveguide manufacturing method, the ferroelectric crystal substrate is a lithium niobate (LiNbO 3 ) -based substrate or a lithium tantalate (LiTaO 3 ) -based substrate, and a crystal axis orientation plus surface (etched surface) ) Is the + Z plane of the Z-cut substrate of these crystal substrates, and the mask formed on the etched surface is the Y-axis orientation of the crystal substrate, the orientation rotated 120 degrees from the Y-axis, or the Y-axis If it is formed in a band shape along one of the crystal orientations rotated by 240 degrees from the first, a mask can be formed in a band shape along the crystal orientation at which the etching rate is equivalent, so that proton exchange During wet etching after processing, the side surface (stepped portion) of the optical waveguide is uniformly etched to form a high-quality optical waveguide with excellent symmetry can do.
また、別の観点からなされた本発明の光導波路デバイスによれば、上記光導波路製造方法により、光導波路デバイスを製造することができるので、リッジ型構造の領域内の表面領域から深部領域にかけて、誘電体の分極極性が一様であって不均一性が生じていない光導波路を製造することができる。また、光導波路層がプロトン非交換領域で構成できるので、劣化しにくい光導波路層を製造することができる。さらに、光導波路層を形成後に、周期分極反転構造の形成が可能となる。 Further, according to the optical waveguide device of the present invention made from another viewpoint, since the optical waveguide device can be manufactured by the optical waveguide manufacturing method, from the surface region in the region of the ridge structure to the deep region, An optical waveguide in which the polarization polarity of the dielectric is uniform and non-uniformity does not occur can be manufactured. In addition, since the optical waveguide layer can be configured in the proton non-exchange region, an optical waveguide layer that is not easily deteriorated can be manufactured. Furthermore, it is possible to form a periodically poled structure after forming the optical waveguide layer.
また、上記光導波路デバイスにおいて、結晶軸方位マイナス面に対し、強誘電体結晶基板の屈折率より小さい屈折率を有する接着剤を用いて、支持基板が取り付けられるようにすれば、強誘電体結晶を支持基板で支持できるので、エッチング加工を行う強誘電体結晶自身の厚みを薄くすることができる。また、接着剤との間で下部側の境界を形成することとなり、結晶軸方位マイナス面を接着剤（さらには支持基板）により被覆してこの面のエッチングが進行しないようにすることができる。また、接着剤と強誘電体結晶の屈折率差により、光導波路の下部側の境界を形成されることになるので、光導波路の他の境界面も接着剤で被覆するようにすれば、周囲を同じ材料で囲まれた光導波路を形成することができる。 Further, in the above optical waveguide device, if the support substrate is attached to the negative surface of the crystal axis by using an adhesive having a refractive index smaller than that of the ferroelectric crystal substrate, the ferroelectric crystal Therefore, the thickness of the ferroelectric crystal itself to be etched can be reduced. Further, a lower boundary is formed with the adhesive, and the crystal axis orientation minus surface can be covered with the adhesive (and further the supporting substrate) so that the etching of this surface does not proceed. Also, since the lower boundary of the optical waveguide is formed by the difference in refractive index between the adhesive and the ferroelectric crystal, if the other boundary surface of the optical waveguide is covered with the adhesive, An optical waveguide surrounded by the same material can be formed.
また、上記光導波路デバイスにおいて、結晶軸方位マイナス面に対し、強誘電体結晶基板の屈折率より小さい屈折率を有する樹脂基板が固着されるようにすれば、強誘電体結晶を樹脂基板で支持できるので、エッチング加工を行う強誘電体結晶自身の厚みを薄くすることができる。また、樹脂基板との間で下部側の境界を形成することとなり、結晶軸方位マイナス面を樹脂基板により被覆してこの面のエッチングが進行しないようにすることができる。また、樹脂基板と強誘電体結晶の屈折率差により、光導波路の下部側の境界が形成されることになるので、光導波路の他の境界面も同じ材料の樹脂層で被覆するようにすれば、周囲を同じ材料で囲まれた光導波路を形成することができる。 In the above optical waveguide device, if a resin substrate having a refractive index smaller than that of the ferroelectric crystal substrate is fixed to the negative plane of the crystal axis direction, the ferroelectric crystal is supported by the resin substrate. Therefore, the thickness of the ferroelectric crystal itself to be etched can be reduced. Further, a lower boundary is formed with the resin substrate, and the crystal axis orientation minus surface can be covered with the resin substrate so that the etching of this surface does not proceed. Also, since the lower boundary of the optical waveguide is formed due to the difference in refractive index between the resin substrate and the ferroelectric crystal, the other boundary surface of the optical waveguide should be covered with a resin layer of the same material. In this case, an optical waveguide surrounded by the same material can be formed.
以下本発明の光導波路製造方法および光導波路デバイスについて図面を用いて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の一実施形態である光導波路デバイスの構成図である。この光導波路デバイス１０は、第一基板１１、第二基板１２、接着層１３、屈折率調整層１４により構成される。
Hereinafter, an optical waveguide manufacturing method and an optical waveguide device of the present invention will be described with reference to the drawings.
Example 1
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical waveguide device according to an embodiment of the present invention. The optical waveguide device 10 includes a first substrate 11, a second substrate 12, an adhesive layer 13, and a refractive index adjustment layer 14.
第一基板１１は、光導波路層となるリッジ型構造１５が形成される基板であり、強誘電体材料により構成される。強誘電体材料としては、例えばＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮ（ＫＮｂＯ３）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、または，ＬｉＮｂ（１−ｘ）ＴａｘＯ３（ただし、０≦ｘ≦１）などの非線形結晶光学効果を有する結晶を使用することができる。
これらの結晶基板は、結晶面の切出し方向により、エッチャントに対して、エッチングされやすい結晶軸方位マイナス面（以下、易エッチング面という）と、エッチングが困難である結晶軸方位プラス面（以下、難エッチング面という）とを形成することができる。すなわち、結晶のＺ軸方向に切出したときのＺカット基板（法線方向がＺ軸でＸ−Ｙ平面を含む表面を有する基板）の＋Ｚ面が難エッチング面、Ｚカット基板の−Ｚ面が易エッチング面となる。
The first substrate 11 is a substrate on which a ridge structure 15 serving as an optical waveguide layer is formed, and is made of a ferroelectric material. As the ferroelectric material, for example, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KN (KNbO 3 ), KTP (KTiOPO 4 ), or LiNb (1-x) Ta x O 3 (where 0 ≦ x ≦ 1) or the like is nonlinear. Crystals having a crystal optical effect can be used.
These crystal substrates have a crystal axis orientation minus surface (hereinafter referred to as an easy etching surface) that is easily etched with respect to the etchant and a crystal axis orientation plus surface (hereinafter referred to as difficult to etch) that is difficult to etch with respect to the etchant depending on the cutting direction of the crystal plane. Etching surface). That is, when the crystal is cut in the Z-axis direction, the + Z plane of the Z-cut substrate (the substrate having a surface in which the normal direction is the Z-axis and including the XY plane) is a difficult-to-etch surface, and the -Z plane of the Z-cut substrate is Easy etching surface.
さらに、これらの材料からなる第一基板１１は、難エッチング面に対してプロトン交換処理を行うと、プロトン交換処理された領域のエッチング速度が大きくなり、エッチングが容易に進行する性質を有している。
なお、ここで用いるエッチャントしては、フッ硝酸（フッ化水素酸１：硝酸２の混合液）を用いることができる。
Furthermore, the first substrate 11 made of these materials has a property that, when the proton exchange treatment is performed on the difficult-to-etch surface, the etching rate of the region subjected to the proton exchange treatment increases and the etching proceeds easily. Yes.
Note that as the etchant used here, hydrofluoric acid (a mixed solution of hydrofluoric acid 1: nitric acid 2) can be used.
第二基板１２は、第一基板１１を支持するために用いられる基板であり、第一基板１１を支持することが可能な堅牢性を有し、かつ、接着層１３に対して接着性を有する材料であればよい。具体的には、ガラス基板、プラスチック基板、金属基板、半導体基板などを用いることができる。
第一基板１１と第二基板１２とを、同一材料にしてもよい。同一材料とすることにより、温度変化に対する膨張率が等しくなるとともに、接着層１３に対する２つの基板の付着力が等しくなり、剥離しにくくなるとともに、歪が生じにくい構造となる。
The second substrate 12 is a substrate used to support the first substrate 11. The second substrate 12 has robustness capable of supporting the first substrate 11 and has adhesiveness to the adhesive layer 13. Any material can be used. Specifically, a glass substrate, a plastic substrate, a metal substrate, a semiconductor substrate, or the like can be used.
The first substrate 11 and the second substrate 12 may be made of the same material. By using the same material, the expansion coefficient with respect to the temperature change becomes equal, the adhesion of the two substrates to the adhesive layer 13 becomes equal, and it becomes difficult to peel off and the structure is less likely to cause distortion.
接着層１３は、ＵＶ硬化剤、エポキシ樹脂等の接着剤で形成される。ただし、接着層１３の材料としては、第一基板１１の材料よりも屈折率が小さい材料を用いるようにして、第一基板１１のリッジ型構造１５を通過する光を、第一基板１１と接着層１３との境界で全反射させるようにしてある。すなわち、接着層１３は、第一基板１１と第二基板１２とを接着させるとともに、第一基板１１内を通過する光を閉じ込めることができるようにしてある。 The adhesive layer 13 is formed of an adhesive such as a UV curing agent or an epoxy resin. However, as the material of the adhesive layer 13, a material having a refractive index lower than that of the material of the first substrate 11 is used, and the light passing through the ridge structure 15 of the first substrate 11 is bonded to the first substrate 11. Total reflection is made at the boundary with the layer 13. That is, the adhesive layer 13 adheres the first substrate 11 and the second substrate 12 and can confine light passing through the first substrate 11.
屈折率調整層１４は、第一基板１１のリッジ型構造１５が形成されたリッジ形成面１７上に形成され、第一基板１１のリッジ型構造１５を挟んで上下の界面での屈折率差が同一となるように、接着層１２と同一材料、あるいは、屈折率が同一の材料を用いるようにしている。
なお、この屈折率調整層１４は、光導波路として必ず必要というものではない（空気層が境界となる）が、リッジ型構造１５と周囲との境界面の屈折率差を同じにして、光導波路としての対称性を改善するために形成するものである。
The refractive index adjustment layer 14 is formed on the ridge forming surface 17 on which the ridge structure 15 of the first substrate 11 is formed, and the refractive index difference between the upper and lower interfaces sandwiching the ridge structure 15 of the first substrate 11. In order to be the same, the same material as the adhesive layer 12 or a material having the same refractive index is used.
The refractive index adjusting layer 14 is not necessarily required as an optical waveguide (air layer is a boundary), but the optical waveguide has the same refractive index difference between the ridge structure 15 and the boundary surface. It is formed to improve the symmetry.
次に、この光導波路デバイスの製造方法について説明する。図２は、光導波路デバイス１０の製造工程を説明するフロー図である。図３は製造工程中のデバイス断面の模式図である。 Next, a method for manufacturing this optical waveguide device will be described. FIG. 2 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the optical waveguide device 10. FIG. 3 is a schematic view of a device cross section during the manufacturing process.
まず、図３（ａ）に示すように、第一基板１１と、第二基板１２とを準備する。例えば、基板材料としてＬｉＮｂＯ３を用いる。第一基板１１は、Ｚカットの＋Ｚ面、すなわち、難エッチング面(結晶軸方位プラス面）を上面（加工面）とする。第二基板１２にも同一材料のＬｉＮｂＯ３を用いる。
次に、図３（ｂ）に示すように、第一基板１１と第二基板１２とを接着層１３により接着する（ｓ１０１）。このとき、第一基板１１の易エッチング面（結晶軸方位マイナス面）を第二基板１２の片面に接着する。接着層１３は、第一基板１１の易エッチング面１６の全面を覆うようにして、後の工程で、第一基板１１がエッチャントに浸漬されたときに、易エッチング面１６によりエッチングが進行しないようにしておく。
First, as shown in FIG. 3A, a first substrate 11 and a second substrate 12 are prepared. For example, LiNbO 3 is used as the substrate material. The first substrate 11 has a Z-cut + Z plane, that is, a hard-to-etch surface (crystal axis orientation plus surface) as an upper surface (processed surface). The same material LiNbO 3 is also used for the second substrate 12.
Next, as shown in FIG.3 (b), the 1st board | substrate 11 and the 2nd board | substrate 12 are adhere | attached with the contact bonding layer 13 (s101). At this time, the easily etched surface (crystal axis orientation minus surface) of the first substrate 11 is bonded to one surface of the second substrate 12. The adhesive layer 13 covers the whole surface of the easy-etching surface 16 of the first substrate 11 so that etching does not proceed on the easy-etching surface 16 when the first substrate 11 is immersed in an etchant in a later step. Keep it.
次に、図３（ｃ）に示すように、第一基板１１の薄片化処理、研磨処理をする。第一基板１１の厚さは、リッジ型構造１５（図３（ｄ）参照）部分の厚さにする（ｓ１０２）。
次に、図３（ｄ）に示すように、マスク２１としてタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）などの金属膜を、難エッチング面１７上にパターン形成する（ｓ１０３）。マスクの形状は、形成しようとする帯状の光導波路の幅（例えば２μｍ）に合わせる。
なお、このときに、基板を構成する結晶のＹ軸方位、Ｙ軸から１２０度回転させた方位方向、Ｙ軸から２４０度回転させた方向のいずれかの方向に、帯状のマスク２１の長手方向（長軸方向）が向くようにする。これは、ＬｉＮｂＯ３などの強誘電体結晶基板の場合に、マスク２１の長軸方向と結晶方位との関係によって、微妙にマスク下の導波路側面のエッチング速度の均一性が異なっており、上述したいずれかの方向に向けてマスク２１を形成し、ウェットエッチングにより光導波路を形成したときに、光導波路の側面（段差部分）のエッチングが均一に行われ、マスク２１の下に形成される段差部分の形状の対称性に優れた導波路を得ることができることが実験的に判明したためである（実験結果は後述する）。
Next, as shown in FIG. 3C, the first substrate 11 is thinned and polished. The thickness of the first substrate 11 is set to the thickness of the ridge structure 15 (see FIG. 3D) (s102).
Next, as shown in FIG. 3D, a metal film such as tantalum (Ta) or chromium (Cr) is patterned on the difficult-to-etch surface 17 as a mask 21 (s103). The shape of the mask is matched with the width of the strip-shaped optical waveguide to be formed (for example, 2 μm).
At this time, the longitudinal direction of the band-shaped mask 21 is any one of the Y-axis orientation of the crystal constituting the substrate, the orientation direction rotated 120 degrees from the Y-axis, and the direction rotated 240 degrees from the Y-axis. (Long axis direction) should face. This is because, in the case of a ferroelectric crystal substrate such as LiNbO 3 , the uniformity of the etching rate on the side surface of the waveguide under the mask is slightly different depending on the relationship between the major axis direction of the mask 21 and the crystal orientation. When the mask 21 is formed in either direction and the optical waveguide is formed by wet etching, the side surface (step portion) of the optical waveguide is uniformly etched, and the step formed under the mask 21 This is because it has been experimentally found that a waveguide excellent in the symmetry of the shape of the portion can be obtained (the experimental results will be described later).
次に、図３（ｅ）に示すように、摂氏２００度〜２６０度に加熱したピロリン酸あるいは安息香酸溶媒中に基板１１を浸漬し、溶媒中のプロトンと基板表面近傍のＬｉとを交換させることで、プロトン交換処理を行う（ｓ１０４）。プロトン交換領域の深さは、処理時間の長短により調整する。 Next, as shown in FIG. 3E, the substrate 11 is immersed in a pyrophosphoric acid or benzoic acid solvent heated to 200 to 260 degrees Celsius to exchange protons in the solvent with Li in the vicinity of the substrate surface. Thus, proton exchange processing is performed (s104). The depth of the proton exchange region is adjusted according to the length of the treatment time.
次に、図３（ｆ）に示すように、マスク２１を除去する（ｓ１０５）。
次に、図３（ｇ）に示すように、ウェットエッチング処理を行う（ｓ１０６）。摂氏７０度程度に加熱したフッ硝酸（フッ酸：硝酸＝１：２）に浸漬することにより、プロトン交換領域を除去し、リッジ型構造１５を形成する。
Next, as shown in FIG. 3F, the mask 21 is removed (s105).
Next, as shown in FIG. 3G, wet etching is performed (s106). By immersing in hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 2) heated to about 70 degrees Celsius, the proton exchange region is removed, and the ridge structure 15 is formed.
ここで、本光導波路デバイス１０を、擬似位相整合素子、高調波発生素子として使用する場合（図４）には、光導波路となるリッジ型構造１５の部分に、周期反転構造を形成する。周期反転構造は、周知の反転形成方法、すなわち、図３（ｇ）で形成したリッジ型構造１５の長手方向（横方向）に沿って一定周期パターンの電極を形成し、電極に電圧を印加することにより形成する。 Here, when the present optical waveguide device 10 is used as a quasi-phase matching element and a harmonic generation element (FIG. 4), a periodic inversion structure is formed in a portion of the ridge structure 15 that becomes an optical waveguide. The periodic inversion structure is a known inversion formation method, that is, an electrode having a constant periodic pattern is formed along the longitudinal direction (lateral direction) of the ridge structure 15 formed in FIG. 3G, and a voltage is applied to the electrode. To form.
次に、図３（ｈ）に示すように、屈折率調整層１４を形成する（ｓ１０７）。屈折率調整層１４は、接着層１３に用いた接着剤を、リッジ型構造１５を覆うように付着するようにして形成する。 Next, as shown in FIG. 3H, the refractive index adjustment layer 14 is formed (s107). The refractive index adjusting layer 14 is formed by adhering the adhesive used for the adhesive layer 13 so as to cover the ridge structure 15.
以上の工程により作製された光導波路デバイスは、リッジ型構造１５の部分がプロトン非交換処理領域であり、リッジ型構造１５が同じ分極極性である。さらには、リッジ型構造１５を形成後に、図４に示すように、周期分極反転構造にすることが可能である。 In the optical waveguide device manufactured by the above steps, the portion of the ridge structure 15 is a proton non-exchange treatment region, and the ridge structure 15 has the same polarization polarity. Furthermore, after the ridge structure 15 is formed, a periodically poled structure can be formed as shown in FIG.
また、図５は、基板１１の難エッチング面１７（＋Ｚ面）において、面内のいろいろな方向に、帯状のマスク２１の長手方向が向くようにして、帯状のマスクが放射状に配置されたパターンを形成し、エッチングにより、光導波路を形成したときのＳＥＭ像である。図に見られるように、基板１１のＹ軸方向、Ｙ軸から１２０度回転させた方向、Ｙ軸から２４０度回転させた方向に伸びる光導波路は、リッジ型構造１５の側面（段差部分）の対称性が優れている。これは、マスク２１で覆われる領域（すなわち光導波路となる領域）と覆われていない領域との境界に沿って、エッチングが行われる際に、結晶方位との関係で、ある特定の方向に沿ってマスクが形成されている場合に、エッチングにより形成される導波路側面（段差部分）についてのエッチング速度が同等となる方位があり、その方向に沿ってマスクを形成した場合には、対称性のよい光導波路が形成されるものと考えられる。したがって、予め、実験的に導波路側面（段差部分）が対称となる方位を求めておき、その方位に沿ってマスクを形成するようにするのが好ましい。このように、対称性のよい導波路側面を形成することができる特定方向の存在は、特に、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３を基板とする場合に顕著に現れる。 Further, FIG. 5 shows a pattern in which strip-shaped masks are radially arranged on the difficult-to-etch surface 17 (+ Z plane) of the substrate 11 such that the longitudinal direction of the strip-shaped mask 21 faces in various directions within the plane. Is an SEM image when an optical waveguide is formed by etching. As shown in the figure, the optical waveguide extending in the Y-axis direction of the substrate 11, the direction rotated 120 degrees from the Y-axis, and the direction rotated 240 degrees from the Y-axis is formed on the side surface (stepped portion) of the ridge structure 15. Symmetry is excellent. This is because, when etching is performed along the boundary between the region covered with the mask 21 (that is, the region serving as the optical waveguide) and the region not covered, the crystal orientation is along a specific direction. When the mask is formed, there is an orientation in which the etching rate for the waveguide side surface (stepped portion) formed by etching is the same, and when the mask is formed along that direction, the symmetry is It is considered that a good optical waveguide is formed. Therefore, it is preferable to experimentally obtain an orientation in which the waveguide side surface (stepped portion) is symmetrical in advance and form a mask along the orientation. As described above, the existence of a specific direction capable of forming a waveguide side surface with good symmetry is particularly noticeable when LiNbO 3 and LiTaO 3 are used as a substrate.
（実施例２）
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図６は、本発明の他の一実施形態である光導波路デバイスの構成図である。この光導波路デバイス３０は、結晶基板３１、樹脂基板３６により構成される。
(Example 2)
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of an optical waveguide device according to another embodiment of the present invention. The optical waveguide device 30 includes a crystal substrate 31 and a resin substrate 36.
基板３１は、光導波路層となるリッジ型構造３２が形成されるものであり、実施例１において説明した第一基板１１と同様の強誘電体材料、すなわち、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＮ（ＫＮｂＯ３）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）、または、ＬｉＮｂ（１−ｘ）ＴａｘＯ３（ただし、０≦ｘ≦１）などの非線形結晶光学効果を有する結晶が使用される。
また、基板３１は、実施例１と同様に、Ｚカット基板（法線方向がＺ軸でＸ−Ｙ平面を含む表面を有する基板）が用いられ、上面側３３が＋Ｚ面（難エッチング面）、下面側３４が−Ｚ面（易エッチング面）となるようにしてある。
樹脂基板３６は、ＵＶ硬化剤、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等のような基板３１に接着可能な材料により構成される。
The substrate 31 is formed with a ridge structure 32 to be an optical waveguide layer, and is the same ferroelectric material as the first substrate 11 described in the first embodiment, that is, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KN (KNbO 3 ), KTP (KTiOPO 4 ), or a crystal having a nonlinear crystal optical effect such as LiNb (1-x) Ta x O 3 (where 0 ≦ x ≦ 1) is used.
Further, similarly to the first embodiment, the substrate 31 is a Z-cut substrate (a substrate having a surface whose normal direction is the Z axis and including the XY plane), and the upper surface side 33 is a + Z surface (difficult to etch surface). The lower surface side 34 is configured to be a -Z surface (easy etching surface).
The resin substrate 36 is made of a material that can adhere to the substrate 31 such as a UV curing agent, an epoxy resin, an acrylic resin, or the like.
次に、この光導波路デバイス３０の製造方法について説明する。図７は、光導波路デバイス１０の製造工程を説明するフロー図である。図８は製造工程中のデバイス断面の模式図である。 Next, a method for manufacturing the optical waveguide device 30 will be described. FIG. 7 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the optical waveguide device 10. FIG. 8 is a schematic view of a device cross section during the manufacturing process.
まず、図８（ａ）に示すように、強誘電体結晶の基板３１を準備する。例えば、基板材料としてＫＮ（ＬｉＮｂＯ３）を用いる。基板３１は、Ｚカットの＋Ｚ面、すなわち、難エッチング面を上面３３（加工面）、易エッチング面を下面３４とする（ｓ２０１）。
次に、図８（ｂ）に示すように、基板３１の下面３４に樹脂基板３６を固着する（ｓ２０２）。すなわち、樹脂基板３６の材料を溶融させた溶融樹脂層を用意しておき、下面３４を溶融樹脂層に接触させた状態で、溶融樹脂層の温度を下げて固化することにより、下面３１に樹脂基板３６を固着する。
次に、図８（ｃ）に示すように、基板３１の薄片化処理、研磨処理をする（ｓ２０３）。
次に、図８（ｄ）に示すように、マスク３５としてタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）などの金属膜を、難エッチング面３３上にパターン形成する（ｓ２０４）。マスクの形状は形成しようとする光導波路の幅（例えば２μｍ）に合わせる。
なお、実施形態１と同様の理由により、基板３１を構成する結晶のＹ軸方位、Ｙ軸から１２０度回転させた方位方向、Ｙ軸から２４０度回転させた方向のいずれかの方向に、帯状のマスク２１の軸方向（長軸方向）が向くようにして、ウェットエッチングにより光導波路を形成した際に、光導波路の側面（段差部分）のエッチングが均一に行われ、対称性に優れた導波路を得ることができるようにする。
First, as shown in FIG. 8A, a ferroelectric crystal substrate 31 is prepared. For example, KN (LiNbO 3) is used as the substrate material. The substrate 31 has a Z-cut + Z plane, that is, a difficult-to-etch surface as an upper surface 33 (processed surface) and an easily-etched surface as a lower surface 34 (s201).
Next, as shown in FIG. 8B, the resin substrate 36 is fixed to the lower surface 34 of the substrate 31 (s202). That is, by preparing a molten resin layer in which the material of the resin substrate 36 is melted and solidifying the molten resin layer by lowering the temperature of the molten resin layer while the lower surface 34 is in contact with the molten resin layer, the resin is applied to the lower surface 31. The substrate 36 is fixed.
Next, as shown in FIG. 8C, the substrate 31 is thinned and polished (s203).
Next, as shown in FIG. 8D, a metal film such as tantalum (Ta) or chromium (Cr) is formed as a mask 35 on the difficult-to-etch surface 33 (s204). The shape of the mask is adjusted to the width of the optical waveguide to be formed (for example, 2 μm).
For the same reason as in the first embodiment, a band-like shape is formed in any one of the Y-axis direction of the crystal constituting the substrate 31, the azimuth direction rotated 120 degrees from the Y-axis, and the direction rotated 240 degrees from the Y-axis. When the optical waveguide is formed by wet etching so that the axial direction (major axis direction) of the mask 21 is directed, the side surface (stepped portion) of the optical waveguide is uniformly etched, and the optical waveguide has excellent symmetry. A waveguide can be obtained.
次に、図８（ｅ）に示すように、摂氏２００度〜２６０度に加熱したピロリン酸あるいは安息香酸溶媒中に基板３１を浸漬し、溶媒中のプロトンと基板表面近傍のＬｉとを交換させることで、プロトン交換処理を行う（ｓ２０５）。プロトン交換領域３７の深さは、処理時間の長短により調整する。 Next, as shown in FIG. 8E, the substrate 31 is immersed in a pyrophosphoric acid or benzoic acid solvent heated to 200 to 260 degrees Celsius to exchange protons in the solvent with Li in the vicinity of the substrate surface. Thus, a proton exchange process is performed (s205). The depth of the proton exchange region 37 is adjusted according to the length of the processing time.
次に、図８（ｆ）に示すように、マスク３５を除去する（ｓ２０６）。
次に、図８（ｇ）に示すように、ウェットエッチング処理を行う（ｓ２０７）。摂氏７０度程度に加熱したフッ硝酸（フッ酸：硝酸＝１：２）に浸漬することにより、プロトン交換領域３７を除去し、リッジ型構造３２を形成する。
Next, as shown in FIG. 8F, the mask 35 is removed (s206).
Next, as shown in FIG. 8G, a wet etching process is performed (s207). By immersing in hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: nitric acid = 1: 2) heated to about 70 degrees Celsius, the proton exchange region 37 is removed and a ridge structure 32 is formed.
ここで、本光導波路デバイス３０を、擬似位相整合素子、高調波発生素子として使用する場合には、光導波路となるリッジ型構造３２の部分に、周期反転構造を形成する。周期反転構造は、周知の反転形成方法、すなわち、図８（ｆ）で形成したリッジ型構造３２の長手方向（横方向）に沿って一定周期パターンの電極を形成し、電極に電圧を印加することにより形成する。 Here, when the present optical waveguide device 30 is used as a quasi-phase matching element or a harmonic generation element, a periodic inversion structure is formed in a portion of the ridge structure 32 that becomes an optical waveguide. The periodic inversion structure is a known inversion formation method, that is, an electrode having a constant periodic pattern is formed along the longitudinal direction (lateral direction) of the ridge structure 32 formed in FIG. 8F, and a voltage is applied to the electrode. To form.
実施例２の工程により作製された光導波路デバイス３０は、実施例１の場合と同様、リッジ型構造３２の部分がプロトン非交換処理領域であり、リッジ型構造１５が同じ分極極性である。さらには、リッジ型構造１５を形成後に、図４に示した場合と同様に、周期分極反転構造にすることが可能である。 In the optical waveguide device 30 manufactured by the process of the second embodiment, as in the first embodiment, the portion of the ridge structure 32 is a proton non-exchange treatment region, and the ridge structure 15 has the same polarization polarity. Furthermore, after the ridge structure 15 is formed, a periodic polarization inversion structure can be formed as in the case shown in FIG.
本発明は、光導波路デバイスを製造に利用することができる。 The present invention can utilize an optical waveguide device for manufacturing.
１０ 光導波路デバイス
１１ 第一基板（強誘電性結晶基板）
１２ 第二基板（支持基板）
１３ 接着層
１４ 屈折率調整層
１５ リッジ型構造
１６ 結晶軸方位マイナス面（−Ｚ面）（易エッチング面）
１７ 結晶軸方位プラス面（＋Ｚ面）（難エッチング面）
２１ マスク
２２ プロトン交換領域
３１ 基板
３２ リッジ型構造
３３ 結晶軸方位プラス面（＋Ｚ面）（難エッチング面）
３４ 結晶軸方位マイナス面（−Ｚ面）（易エッチング面）
３５ マスク
３６ 樹脂基板
10 Optical waveguide device 11 First substrate (ferroelectric crystal substrate)
12 Second substrate (support substrate)
13 Adhesive layer 14 Refractive index adjusting layer 15 Ridge type structure 16 Crystal axis orientation minus plane (-Z plane) (easy etching plane)
17 Crystal axis orientation plus plane (+ Z plane) (difficult to etch plane)
21 Mask 22 Proton exchange region 31 Substrate 32 Ridge type structure 33 Crystal axis orientation plus plane (+ Z plane) (difficult to etch plane)
34 Crystal axis orientation minus face (-Z face) (easy-etch face)
35 Mask 36 Resin substrate
Claims (9)
（ａ）結晶軸方位プラス面をエッチング加工面として、このエッチング加工面上の光導波路を形成する位置に沿ってマスクを形成する工程、
（ｂ）エッチング加工面にプロトン交換処理を行う工程、
（ｃ）プロトン交換部分をウェットエッチングする工程
とからなることを特徴とする光導波路製造方法。 Ferroelectric material that exposes the crystal axis orientation plus surface, which is difficult to wet etch, and crystal axis orientation minus surface, which is easy to wet etch, and can improve the etching rate of crystal axis orientation plus surface by proton exchange treatment. An optical waveguide manufacturing method using a crystal substrate,
(A) a step of forming a mask along a position where an optical waveguide is formed on the etched surface, using the crystal axis orientation plus surface as an etched surface;
(B) performing a proton exchange treatment on the etched surface;
(C) A method for producing an optical waveguide, comprising a step of wet etching a proton exchange portion.
結晶軸方位プラス面にパターン形成されたプロトン交換処理層をエッチング加工により除去することによって形成される光導波路層を備えたことを特徴とする光導波路デバイス。 It is formed so that the crystal axis orientation plus surface that is difficult to wet etch and the crystal axis orientation minus surface that is easy to wet etch are exposed, respectively, and the etching rate of the crystal axis orientation plus surface can be improved by proton exchange treatment. An optical waveguide device using a possible ferroelectric crystal substrate,
An optical waveguide device comprising: an optical waveguide layer formed by removing a proton exchange treatment layer patterned on the crystal axis orientation plus plane by etching.
8. The optical waveguide device according to claim 7, wherein a resin substrate having a refractive index smaller than that of the ferroelectric crystal substrate is fixed to the negative plane of the crystal axis direction.
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