JP2007094125A

JP2007094125A - 光導波路装置及び光導波路装置の製造方法

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Publication number: JP2007094125A
Application number: JP2005284842A
Authority: JP
Inventors: Taketomo Nakane; 健智中根; Kiyohide Sakihama; 清秀崎浜
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-29
Filing date: 2005-09-29
Publication date: 2007-04-12

Abstract

【課題】導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことである。
【解決手段】基板１１と、基板１１上に形成される下部クラッド層１２と、下部クラッド層１２上に形成される光導波路としてのコア層１３と、コア層１３を覆う上部クラッド層１４と、基板１１及び下部クラッド層１２の第１の境界の反対側の第２の境界に形成され、コア層１３からの漏れ光を散乱してコア層１３への戻り光を抑制する凹凸部１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路装置及び光導波路装置の製造方法に関する。

従来、平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）のように、光導波路を基板上に形成する技術が実施されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＰＬＣを用いて、スプリッタ、光スイッチ等が形成される。図１４に、従来のＰＬＣ８０の縦断面構成を示す。

図１４に示すように、従来のＰＬＣ８０は、シリコンの基板８１と、基板８１上に形成された下部クラッド層８２と、下部クラッド層８２上に形成された光導波路としてのコア層８３と、コア層８３を覆うように形成された上部クラッド層８４と、を備えて構成される。光ファイバ等を介して入射されたレーザ光としての導波光Ｌ８０は、コア層８３内を反射を繰り返して通過し出射される。基板８１としては、シリコンインゴッドが板状に切り出されて両面研磨されたものが用いられていた。基板８１の研磨された面は、例えば、粗さ（ラフネス：Ｒａ）が、Ｒａ０．０３［μｍ］程度となる。
特開２００４−１５７２７５号公報

しかし、従来のＰＬＣでは、導波光の損失の波長依存特性においてリップルが発生するという問題があった。図１５に、従来のＰＬＣを用いた光スプリッタにおける損失の波長依存特性を示す。

波長が約１６００［ｎｍ］で導波光の損失が最大となる材料及び形状のＰＬＣ８０を用いた導波光スプリッタにおいて、レーザ光を入射し、１つの出力ポートから出射される導波光の損失の波長依存特性を図１５に示す。この導波光の損失の波長依存特性曲線では、小さなリップルが発生し、損失の波長依存特性が劣化している。これは、図１４に示すように、コア層８３から下部クラッド層８２に透過した導波光Ｌ８０の漏れ光Ｌ８１が下部クラッド層８２の下面を透過し下部クラッド層８２の下面、上面で反射して反射光Ｌ８２となり、その反射光Ｌ８２がコア層８３に戻り光として入射することが原因である。

本発明の課題は、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明の光導波路装置は、
基板と、
前記基板上に形成される下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成される光導波路としてのコア層と、
前記コア層を覆う上部クラッド層と、
前記基板及び前記下部クラッド層の第１の境界と、前記基板における前記第１の境界の反対側の第２の境界との少なくとも一つに形成され、前記コア層からの漏れ光による当該コア層への戻り光を抑制する戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路装置において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光導波路装置において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を前記コア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の光導波路装置において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明の光導波路装置は、
基板と、
前記基板上に形成される第１の下部クラッド層と、
前記第１の下部クラッド層上に形成される光導波路としての第１のコア層と、
前記第１のコア層を覆う第１の上部クラッド層と、
第２の下部クラッド層と、
前記第２の下部クラッド層上に形成される光導波路としての第２のコア層と、
前記第２のコア層を覆う第２の上部クラッド層と、
前記第１の上部クラッド層及び第２の下部クラッド層の境界に形成される第１の境界層と、
前記第１の境界層及び前記第１の上部クラッド層の第１の境界と、前記第１の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第２の境界との少なくとも一つに形成され、前記第１及び第２のコア層からの漏れ光による当該各コア層への戻り光を抑制する第１の戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光導波路装置において、
前記基板及び前記第１の下部クラッド層の第３の境界と、前記基板における前記第３の境界の反対側の第４の境界との少なくとも一つに形成され、前記第１のコア層からの漏れ光による前記第１のコア層への戻り光を抑制する第２の戻り光抑制手段を備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光導波路装置において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の光導波路装置において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を前記第１又は第２のコア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項６から８のいずれか一項に記載の光導波路装置において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項５から９のいずれか一項に記載の光導波路装置において、
前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層及び前記第２の上部クラッド層を複数積層し、
前記第２の下部クラッド層及びこれに隣り合う前記第２の上部クラッド層の境界に形成される第２の境界層と、
前記第２の境界層及び前記第２の上部クラッド層の第５の境界と、前記第２の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第６の境界との少なくとも一つに形成され、前記第２のコア層からの漏れ光による当該第２のコア層への戻り光を抑制する第３の戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明の光導波路装置の製造方法は、
基板を形成する工程と、
前記基板上に下クラッド層を形成する工程と、
前記下クラッド層上に光導波路としてのコア層を形成する工程と、
前記コア層を覆う上クラッド層を形成する工程と、
前記基板及び前記下部クラッド層の第１の境界と、前記基板における前記第１の境界の反対側の第２の境界との少なくとも一つに、前記コア層からの漏れ光による前記コア層への戻り光を抑制する戻り光抑制手段を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１１又は１２に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を前記コア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明の光導波路装置の製造方法は、
基板を形成する工程と、
前記基板上に第１の下部クラッド層を形成する工程と、
前記第１の下部クラッド層上に光導波路としての第１のコア層を形成する工程と、
前記第１のコア層を覆う第１の上部クラッド層を形成する工程と、
第２の下部クラッド層を形成する工程と、
前記第２の下クラッド層上に光導波路としての第２のコア層を形成する工程と、
前記第２のコア層を覆う第２の上クラッド層を形成する工程と、
前記第１の境界層及び前記第１の上部クラッド層の第１の境界と、前記第１の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第２の境界との少なくとも一つに、前記第１及び第２のコア層からの漏れ光による当該各コア層への戻り光を抑制する第１の戻り光抑制手段を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記基板及び前記第１の下部クラッド層の第３の境界と、前記基板における前記第３の境界の反対側の第４の境界との少なくとも一つに、前記第１のコア層からの漏れ光による前記第１のコア層への戻り光を抑制する第２の戻り光抑制手段を形成する工程を含むことを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を前記第１又は第２のコア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする。

請求項２０に記載の発明は、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法において、
前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層及び前記第２の上部クラッド層を形成する工程において、前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層、前記第２の上部クラッド層及び境界層を複数積層して形成し、
前記第２の下部クラッド層及びこれに隣り合う前記第２の上部クラッド層の境界に第２の境界層を形成する工程と、
前記第２の境界層及び前記第２の上部クラッド層の第５の境界と、前記第２の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第６の境界との少なくとも一つに、前記第２のコア層からの漏れ光による当該第２のコア層への戻り光を抑制する第３の戻り光抑制手段を形成する工程を含むことを特徴とする。

請求項１、１１に記載の発明によれば、コア層への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

請求項２、１２に記載の発明によれば、漏れ光を散乱してコア層への戻り光を抑制できる。

請求項３、１３に記載の発明によれば、漏れ光をコア層と反対側に透過してコア層への戻り光を抑制できる。

請求項４、１４に記載の発明によれば、漏れ光を吸収してコア層への戻り光を抑制できる。

請求項５、１５に記載の発明によれば、第１、第２のコア層への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

請求項６、１６に記載の発明によれば、第１のコア層への戻り光を抑制できる。

請求項７、１７に記載の発明によれば、漏れ光を散乱して第１、第２のコア層への戻り光を抑制できる。

請求項８、１８に記載の発明によれば、漏れ光を第１、第２のコア層と反対側に透過してコア層への戻り光を抑制できる。

請求項９、１９に記載の発明によれば、漏れ光を吸収してコア層への戻り光を抑制できる。

請求項１０、２０に記載の発明によれば、複数の第２のコア層への戻り光を抑制できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る第１〜第５の実施の形態を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明ずる。先ず、図１を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のＰＬＣ１０の構成を示す。

図１に示すように、ＰＬＣ１０は、Ｓｉ等の基板１１と、基板１１上に形成された下部クラッド層１２と、下部クラッド層１２上に形成された光導波路としてのコア層１３と、コア層１３を覆うように形成された上部クラッド層１４と、を備え、さらに、基板１１下面に形成される戻り光抑制手段（散乱手段）としての凹凸部１５を有して構成される。

基板１１は、例えばシリコン基板とする。下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４は、フッ素化ポリイミド等を材料として形成される。凹凸部１５は、入射する光を散乱するのに必要な粗さ（ラフネス：Ｒａ）を有し、例えば、Ｒａ０．２［μｍ］であるものとする。

次に、図２を参照して、ＰＬＣ１０の動作を説明する。図２に、ＰＬＣ１０の縦断面を示す。

図２に示すように、光ファイバ等を介して入射される導波モードの導波光Ｌ１０は、コア層１３内で反射を繰り返して出射される。光ファイバとの接続部やY分岐スプリッタの分岐部等では、導波光（Ｌ１０）と、コア層１３から下部クラッド層１２に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ１１とに分解される。漏れ光Ｌ１１は、下部クラッド層１２及び基板１１の境界面１６で、屈折される漏れ光と、反射される反射光Ｌ１１ａとに分解される。境界面１６で屈折される漏れ光は、凹凸部１５で散乱され、その散乱光Ｌ１２が発生する。

散乱光Ｌ１２は、凹凸部１５の凹凸により様々な角度に出射される。散乱光Ｌ１２には、凹凸部１５の下部（空気中）に出射されるものと、出射角度の条件により境界面１６で全反射される散乱光Ｌ１２ａと、が含まれる。このため、コア層１３に入射する可能性のある反射光Ｌ１１ａ及び散乱光Ｌ１２ｂは、漏れ光Ｌ１１に比べて小さくなり、実際にコア層１３に入射する戻り光も小さくなる。

次に、図３を参照して、ＰＬＣ１０の製造方法を説明する。図３（ａ）に、基板１１の縦断面構成を示す。図３（ｂ）に、下部クラッド層１２を形成した基板の縦断面構成を示す。図３（ｃ）に、コア膜１３Ａを形成した基板の縦断面構成を示す。図３（ｄ）に、コア層１３を形成した基板の縦断面構成を示す。図３（ｅ）に、上部クラッド層１４を形成した基板の縦断面構成を示す。

先ず、図３（ａ）に示すように、シリコンのインゴットが板状に切り出されウェハが作成され、そのウェハの上面が研磨され、ウェハの裏面が研磨されず凹凸部１５が形成される。凹凸部１５の形成は、切り出し面の未研磨によるものに限定されるものではなく、例えば、荒研磨や、ウエットエッチング、ドライエッチングにより形成されることとしてもよい。

そして、図３（ｂ）に示すように、基板１１上にクラッド層の材料が塗布されベーキングされることにより下部クラッド層１２が形成される。そして、図３（ｃ）に示すように、下部クラッド層１２上にコア層の材料が塗布されベーキングされることによりコア膜１３Ａが形成される。

そして、図３（ｄ）に示すように、フォトリゾグラフィによりコア層１３以外のコア膜１３Ａが除去されてコア層１３が形成される。そして、図３（ｅ）に示すように、下部クラッド層１２及びコア層１３上にクラッド層の材料が塗布されベーキングされることにより上部クラッド層１４が形成される。そして、ウェハがＰＬＣの各チップにダイシングされる。

以上、本実施の形態によれば、凹凸部１５により導波光Ｌ１０の漏れ光Ｌ１１を散乱してコア層１３への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

（第２の実施の形態）
図４及び図５を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。先ず、図４を参照して、本実施の形態のＰＬＣ２０の構成を説明する。図４に、本実施の形態のＰＬＣ２０の構成を示す。

図４に示すように、ＰＬＣ２０は、基板２１と、基板２１上に形成された下部クラッド層２２と、下部クラッド層２２上に形成された光導波路としてのコア層２３と、コア層２３を覆うように形成された上部クラッド層２４と、を備え、さらに、基板２１下面に形成される戻り光抑制手段（透過手段）としての反射抑制膜２５を有して構成される。

基板２１は、例えばシリコン基板とする。下部クラッド層２２、コア層２３、上部クラッド層２４は、フッ素化ポリイミド等を材料として構成される。反射抑制膜２５は、下部クラッド層２２から入射した漏れ光を反射抑制膜２５の下面に透過させる性質を有し、無機又は有機物質を材料として単層又は複数の層により形成される。

次に、図５を参照して、ＰＬＣ２０の動作を説明する。図５に、ＰＬＣ２０の縦断面を示す。

図５に示すように、光ファイバ等を介して入射される導波モードの導波光Ｌ２０は、コア層２３内で反射を繰り返して出射される。光ファイバとの接続部やY分岐スプリッタの分岐部等では、導波光（Ｌ２０）と、コア層２３から下部クラッド層２２に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ２１とに分解される。漏れ光Ｌ２１は、下部クラッド層２２及び基板２１の境界面２６で、反射される反射光Ｌ２１ａと、屈折される透過光Ｌ２２とに分解される。透過光Ｌ２２は、反射抑制膜２５に入射され、基板２１及び反射抑制膜２５の境界面２７で、反射される反射光Ｌ２３ａと、屈折される透過光Ｌ２３とに分解される。

また、反射抑制膜２５に入射された透過光Ｌ２３は、反射抑制膜２５の下面で、屈折しされて空気中に出射される出射光Ｌ２４と、反射する反射光Ｌ２４ａとに分解される。反射抑制膜２５の下面の反射光Ｌ２４ａは、境界面２７で反射及び屈折され、その屈折光が、境界面２６で屈折される透過光Ｌ２５と、反射される反射光とに分解される。その境界面２６で反射される反射光により、同様にして、反射抑制膜２５の下面で出射される出射光Ｌ２４と、境界面２６で屈折される透過光Ｌ２５とが発生していく。

反射抑制膜２５は、その膜厚及び屈折率について、透過光Ｌ２３よりも反射光Ｌ２１ａ及びＬ２４が小さくなるように設計されている。具体的には、例えば、多層膜での入射波、反射波、透過波の間に成り立つ境界条件（屈折率及び入射角、反射角、透過角を含む）と、これら各層内での伝搬に伴う位相変化とを行列の形で表現する干渉マトリクスを用いて、透過光Ｌ２２，Ｌ２３の反射率について、出射光Ｌ２４よりも反射光Ｌ２３ａ，Ｌ２４ａが小さくなる条件を満たすように、反射抑制膜２５の材料、形状等が設計される。成膜条件によっても異なるが、例えば、反射抑制膜２５の材料を、屈折率ｎ：２〜２．３のＴiＯ_２とし、その膜厚を５０〜７００［ｎｍ］として構成される。

出射光Ｌ２４よりも反射光Ｌ２３ａ，Ｌ２４ａが小さくなるため、コア層２３に入射する可能性のある反射光Ｌ２３ａ，Ｌ２４ａが小さくなり、実際にコア層２３に入射する戻り光も小さくなる。

次に、ＰＬＣ２０の製造方法を説明する。先ず、シリコンのインゴッドが板状に切り出されて基板２１が形成され、両面研磨される。そして、基板２１の下面に反射抑制膜２５が成膜される。下部クラッド層２２、コア層２３、上部クラッド層２４の形成は、第１の実施の形態のＰＬＣ１０の下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４と同様である。

以上、本実施の形態によれば、反射抑制膜２５により導波光Ｌ２０の漏れ光Ｌ２１を空気側へ大きく透過してコア層２３への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

（第３の実施の形態）
図６及び図７を参照して、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。本実施の形態では、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。先ず、図６を参照して、本実施の形態のＰＬＣ３０の構成を説明する。図６に、本実施の形態のＰＬＣ３０の構成を示す。

図６に示すように、ＰＬＣ３０は、基板３１と、基板３１上に形成された下部クラッド層３２と、下部クラッド層３２上に形成された光導波路としてのコア層３３と、コア層３３を覆うように形成された上部クラッド層３４と、を備え、さらに、基板３１下面に形成される戻り光抑制手段（吸収手段）としての吸収膜３５を有して構成される。吸収膜３５は、例えば、非フッ素化ポリイミドを材料として構成される。

基板３１は、例えばシリコン基板とする。下部クラッド層３２、コア層３３、上部クラッド層３４は、フッ素化ポリイミド等を材料として形成される。吸収膜３５は、下部クラッド層３２から入射した漏れ光の光強度を減衰（光吸収）させる性質を有する。

次に、図７を参照して、ＰＬＣ３０の動作を説明する。図７に、ＰＬＣ３０の縦断面を示す。

図７に示すように、光ファイバ等を介して入射される導波モードの導波光Ｌ３０は、コア層３３内で反射を繰り返して出射される。光ファイバとの接続部やY分岐スプリッタの分岐部等では、導波光（Ｌ３０）と、コア層３３から下部クラッド層３２に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ３１とに分解される。漏れ光Ｌ３１は、下部クラッド層３２及び基板３１の境界面３６で、反射される反射光Ｌ３１ａと、屈折される透過光Ｌ３２とに分解される。透過光Ｌ３２は、基板３１及び吸収膜３５の境界面３７で、反射される反射光Ｌ３３ａと、屈折される透過光Ｌ３３とに分解される。吸収膜３５に入射された透過光Ｌ３３は、吸収膜３５内で減衰される。

また、透過光Ｌ３３は、吸収膜３５の下面で、屈折されて空気中に出射される出射光Ｌ３４と、反射する反射光Ｌ３４ａとに分解される。反射光Ｌ３４ａは、吸収膜３５内で減衰される。吸収膜３５の下面の反射光Ｌ３４ａは、境界面３７で反射及び屈折され、その屈折光が、境界面３６で屈折される透過光Ｌ３５と、反射される反射光とに分解される。その境界面３６で反射される反射光により、同様にして、吸収膜３５の下面で出射される出射光Ｌ３４と、境界面３６で屈折される透過光Ｌ３５とが発生していく。透過光Ｌ３３が減衰されているため、コア層３３に入射する可能性のある透過光Ｌ３５は小さくなり、実際にコア層３３に入射する戻り光も小さくなる。

次に、ＰＬＣ３０の製造方法を説明する。先ず、シリコンのインゴッドが板状に切り出されて基板３１が形成され、両面研磨される。そして、基板３１の下面に吸収膜３５が成膜される。下部クラッド層３２、コア層３３、上部クラッド層３４の形成は、第１の実施の形態のＰＬＣ１０の下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４と同様である。

以上、本実施の形態によれば、吸収膜３５により導波光Ｌ３０の漏れ光Ｌ３１を吸収してコア層３３への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

（第４の実施の形態）
図８及び図９を参照して、本発明に係る第４の実施の形態を説明する。本実施の形態では、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。先ず、図８を参照して、本実施の形態のＰＬＣ４０の構成を説明する。図９に、本実施の形態のＰＬＣ４０の構成を示す。

図８に示すように、ＰＬＣ４０は、基板４１と、下部クラッド層４２と、下部クラッド層４２上に形成された光導波路としてのコア層４３と、コア層４３を覆うように形成された上部クラッド層４４と、を備え、さらに、基板４１下面に形成される散乱手段としての凹凸部４５と、基板４１上で下部クラッド層４２の下に形成された透過手段としての反射抑制膜４６と、を有して構成される。

基板４１は、例えばシリコン基板とする。下部クラッド層４２、コア層４３、上部クラッド層４４は、フッ素化ポリイミド等により構成される。凹凸部４５は、入射する光を散乱するのに必要な粗さを有し、例えば、Ｒａ０．２［μｍ］であるものとする。反射抑制膜４６は、下部クラッド層４２から入射した漏れ光を反射抑制膜４６の下面に透過させる性質を有し、無機又は有機物質を材料として単層又は複数の層により形成される。

次に、図９を参照して、ＰＬＣ４０の動作を説明する。図９に、ＰＬＣ４０の縦断面を示す。

図９に示すように、光ファイバ等を介して入射される導波モードの導波光Ｌ４０は、コア層４３内で反射を繰り返して出射される。光ファイバとの接続部やY分岐スプリッタの分岐部等では、導波光（Ｌ４０）と、コア層４３から下部クラッド層４２に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ４１とに分解される。漏れ光Ｌ４１は、下部クラッド層４２及び反射抑制膜４６の境界面４７で、反射される反射光Ｌ４１ａと、屈折される透過光Ｌ４２とに分解される。透過光Ｌ４２は、反射抑制膜４６及び基板４１の境界面４８で、反射される反射光と、屈折される透過光Ｌ４３とに分解される。境界面４８で反射される反射光は、境界面４７で透過光Ｌ４２ａと反射光とに分解され、境界面４７で反射される反射光は、境界面４８で反射光と透過光Ｌ４２ｂとに分解される。

透過光Ｌ４３よりも反射光Ｌ４１ａ，透過光Ｌ４２ａ，Ｌ４２ｂが小さくなるため、コア層２３に入射する可能性のある反射光Ｌ４１ａ，透過光Ｌ４２ａ，Ｌ４２ｂが小さくなる。また、透過光Ｌ４３は、凹凸部４５で散乱され、散乱光Ｌ４４が発生する。境界面４７を透過する透過光は、散乱光Ｌ４４のうちの一部となる。また、透過光Ｌ４２ｂも凹凸部４５で散乱される。このため、コア層４３に入射する可能性のある反射光Ｌ４１ａ、透過光Ｌ４２ａ等は小さくなり、実際にコア層４３に入射する戻り光も小さくなる。

次に、ＰＬＣ４０の製造方法を説明する。先ず、第１の実施の形態のＰＬＣ１０の基板１１と同様に、基板４１が形成され、基板４１上に反射抑制膜４６が成膜される。そして、下部クラッド層４２、コア層４３、上部クラッド層４４の形成は、ＰＬＣ１０の下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４と同様である。

以上、本実施の形態によれば、反射抑制膜４６により導波光Ｌ４０の漏れ光Ｌ４１を基板４１側へ大きく透過し、さらに凹凸部４５により透過光を散乱してコア層４３への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

（第５の実施の形態）
図１０及び図１１を参照して、本発明に係る第５の実施の形態を説明する。本実施の形態では、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。先ず、図１０を参照して、本実施の形態のＰＬＣ５０の構成を説明する。図１０に、本実施の形態のＰＬＣ５０の構成を示す。

図１０に示すように、ＰＬＣ５０は、基板５１と、基板５１上に形成された第１の下部クラッド層としての下部クラッド層５２と、下部クラッド層５２上に形成された光導波路としての第１のコア層としてのコア層５３と、コア層５３を覆うように形成された第１の上部クラッド層としての上部クラッド層５４と、上部クラッド層５４上に形成された第１の境界層としての境界層５５と、境界層５５上に形成された第２の下部クラッド層としての下部クラッド層５６と、下部クラッド層５６上に形成された光導波路としての第２のコア層としてのコア層５７と、コア層５７を覆うように形成された第２の上部クラッド層としての上部クラッド層５８と、を備え、さらに、境界層５５下面に形成される第１の戻り光抑制手段（散乱手段）としての凹凸部５９と、境界層５５上面に形成される第１の戻り光抑制手段（散乱手段）としての凹凸部６０と、を有して構成される。

基板５１、境界層５５は、例えばシリコン基板とする。下部クラッド層５２，５６、コア層５３，５７、上部クラッド層５４，５８は、フッ素化ポリイミド等を材料として形成される。凹凸部５９，６０は、入射する光を散乱するのに必要な粗さを有し、例えば、Ｒａ０．２［μｍ］であるものとする。

次に、図１１を参照して、ＰＬＣ５０の動作を説明する。図１１に、ＰＬＣ５０の縦断面を示す。

図１１に示すように、光ファイバ等を介して入射される導波モードの導波光Ｌ５０，Ｌ６０は、それぞれ、コア層５３，５７内で反射を繰り返して出射される。光ファイバとの接続部やY分岐スプリッタの分岐部等では、導波光（Ｌ５０）と、コア層５３から上部クラッド層５４に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ５１とに分解される。同様に、導波光Ｌ６０の反射の際に、導波光（Ｌ６０）と、コア層５７から下部クラッド層５６に屈折される放射モードの漏れ光（放射光）Ｌ６１とに分解される。

漏れ光Ｌ５１は、凹凸部５９で散乱され、散乱光Ｌ５２が発生する。コア層５３に入射する可能性のある反射光は、散乱光Ｌ５２のうちの一部となる。また、漏れ光Ｌ６１は、凹凸部５９で散乱され、散乱光Ｌ６２が発生する。コア層５７に入射する可能性のある反射光は、散乱光Ｌ６２のうちの一部となる。このため、実際にコア層５３，５７に入射する戻り光も小さくなる。

次に、ＰＬＣ５０の製造方法を説明する。先ず、シリコンインゴッドから切り出されて基板５１が形成され、両面研磨される。下部クラッド層５２、コア層５３、上部クラッド層５４の形成は、第１の実施の形態のＰＬＣ１０の下部クラッド層１２、コア層１３、上部クラッド層１４と同様である。そして、荒研磨、エッチング等により、上部クラッド層５４の上面に凹凸部５９が形成される。

そして、凹凸部５９が形成された上部クラッド層５４上に境界層５５が成膜される。さらに、荒研磨、エッチング等により、境界層５５の上面に凹凸部６０が形成される。そして、下部クラッド層５２、コア層５３、上部クラッド層５４と同様に、境界層５５上に、下部クラッド層５６、コア層５７、上部クラッド層５８が形成される。

以上、本実施の形態によれば、凹凸部５９により導波光Ｌ５０の漏れ光Ｌ５１を散乱してコア層５３への戻り光を抑制でき、また凹凸部６０により導波光Ｌ６０の漏れ光Ｌ６１を散乱してコア層５７への戻り光を抑制でき、導波光の損失の波長依存特性の劣化を防ぐことができる。

図１２及び図１３を参照して、第１の実施の形態の具体的な実施例１を説明する。本実施例は、第１の実施の形態のＰＬＣ１０を適用して作成した導波路スプリッタ７０について説明する。図１２に、導波路スプリッタ７０の構成を示す。

先ず、図１２を参照して、本実施例の導波路スプリッタ７０の装置構成を説明する。図１２に、導波路スプリッタ７０の構成を示す。図１２に示すように、導波路スプリッタ７０は、光ファイバ７５から入力した光信号を光ファイバ７６〜７９に分離して出力する装置である。導波路スプリッタ７０は、上記光ファイバ７５〜７９の位置決めを行うＶ溝を有する基板７２下面に凹凸部を有するＰＬＣ１０を適用したスプリッタ部７１と、光ファイバ７５及びスプリッタ部７１を接続固定するカバー７３と、スプリッタ部７１及び光ファイバ７６〜７９を接続固定するカバー７４と、を備えて構成される。

導波路スプリッタ７０は、一つの入力から４つの出力に分岐する光導波路としてのコア層７１１を有し、コア層７１１の入力が光ファイバ７５に接続され、コア層７１１の出力の４つのポートが光ファイバ７６〜７９に接続されている。

次いで、図１３を参照して、導波路スプリッタ７０の特性を説明する。図１３に、導波路スプリッタ７０の導波光の損失の波長依存特性を示す。

波長が約１６００［ｎｍ］において損失が高くなるような寸法及び材料により構成されている導波路スプリッタ７０において、レーザ光を入射し、一つの出力ポートから出射される導波光の損失の波長依存特性を図１３に示す。この導波光の損失の波長依存特性は、図１５に示す従来のＰＬＣを適用した導波光スプリッタの損失の波長依存特性に比べて、リップルが低減されて損失の波長依存特性の劣化を防いでいる。

なお、上記各実施の形態における記述は、本発明に係る導波路装置及び導波路装置の製造方法の一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記第１〜３の実施の形態では、基板下面に凹凸部、反射抑制膜又は吸収膜を設ける構成としたが、これに限定されるものではなく、基板の上面及び下面の少なくとも一方に凹凸部、反射抑制膜又は吸収膜を設ける構成としてもよい。この構成において、ＰＬＣの製造方法においては、基板上に下部クラッド層を形成する前に、基板の上面及び下面の少なくとも一方に、凹凸部、反射抑制膜又は吸収膜が形成される。

また、上記各実施の形態の少なくとも２つを適宜組み合わせる構成としてもよい。例えば、反射抑制膜を有するＰＬＣ２０の基板２１上面に吸収膜を形成する構成としてもよい。また、ＰＬＣ５０において、基板５１に第２の戻り光抑制手段（散乱手段、透過手段、吸収手段）としての凹凸部、反射抑制膜、吸収膜が形成される構成としてもよい。

また、上記第５の実施の形態では、コア層を２層に積層する構成としたが、３層以上に積層する構成としてもよい。この構成において、各コア層（及び上下部クラッド層）の境界には、第２の境界層としての境界層が設けられ、その境界層の上下面に第３の戻り光抑制手段（散乱手段、透過手段、吸収手段）としての凹凸部、反射抑制膜、吸収膜が形成される構成としてもよい。

また、上記実施例１では、ＰＬＣ１０を導波光スプリッタに適用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光スイッチ、Ｙ字分岐導波路デバイス、方向性結合器（光結合器）、アレイ導波路グレーティング等のＰＬＣにより実現される光学装置に適用できる。また、ＰＬＣ２０，３０，４０，５０についても同様である。

その他、上記各実施の形態及び実施例におけるＰＬＣ、導波光スプリッタの細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る第１の実施の形態のＰＬＣ１０の構成を示す図である。ＰＬＣ１０を示す縦断面図である。（ａ）は、基板１１を示す縦断面図である。（ｂ）は、下部クラッド層１２を形成した基板を示す縦断面図である。（ｃ）は、コア膜１３Ａを形成した基板を示す縦断面図である。（ｄ）は、コア層１３を形成した基板を示す縦断面図である。（ｅ）は、上部クラッド層１４を形成した基板を示す縦断面図である。本発明に係る第２の実施の形態のＰＬＣ２０の構成を示す図である。ＰＬＣ２０を示す縦断面図である。本発明に係る第３の実施の形態のＰＬＣ３０の構成を示す図である。ＰＬＣ３０を示す縦断面図である。本発明に係る第４の実施の形態のＰＬＣ４０の構成を示す図である。ＰＬＣ４０の縦断面図である。本発明に係る第５の実施の形態のＰＬＣ５０の構成を示す図である。ＰＬＣ５０の縦断面図である。導波路スプリッタ７０の構成を示す図である。導波路スプリッタ７０の導波光の損失の波長依存特性を示す図である。従来のＰＬＣ８０を示す縦断面図である。ＰＬＣ８０の導波光の損失の波長依存特性を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，８０ＰＬＣ
１１，２１，３１，４１，５１，８１基板
１２，２２，３２，４２，５２，５６，８２下部クラッド層
１３，２３，３３，４３，５３，５７，８３コア層
１４，２４，３４，４４，５４，５８，８４上部クラッド層
１３Ａコア膜
１５，４５，５９，６０凹凸部
１６，２６，２７，３５，３６，４７，４８境界面
２５，４６反射抑制膜
３５吸収膜
５５境界層
７０導波路スプリッタ
７１スプリッタ部
７１１コア層
７２Ｖ溝を有する基板
７３，７４カバー
７５〜７９光ファイバ

Claims

基板と、
前記基板上に形成される下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成される光導波路としてのコア層と、
前記コア層を覆う上部クラッド層と、
前記基板及び前記下部クラッド層の第１の境界と、前記基板における前記第１の境界の反対側の第２の境界との少なくとも一つに形成され、前記コア層からの漏れ光による当該コア層への戻り光を抑制する戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする光導波路装置。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする請求項１に記載の光導波路装置。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を前記コア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路装置。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光導波路装置。
基板と、
前記基板上に形成される第１の下部クラッド層と、
前記第１の下部クラッド層上に形成される光導波路としての第１のコア層と、
前記第１のコア層を覆う第１の上部クラッド層と、
第２の下部クラッド層と、
前記第２の下部クラッド層上に形成される光導波路としての第２のコア層と、
前記第２のコア層を覆う第２の上部クラッド層と、
前記第１の上部クラッド層及び第２の下部クラッド層の境界に形成される第１の境界層と、
前記第１の境界層及び前記第１の上部クラッド層の第１の境界と、前記第１の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第２の境界との少なくとも一つに形成され、前記第１及び第２のコア層からの漏れ光による当該各コア層への戻り光を抑制する第１の戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする光導波路装置。
前記基板及び前記第１の下部クラッド層の第３の境界と、前記基板における前記第３の境界の反対側の第４の境界との少なくとも一つに形成され、前記第１のコア層からの漏れ光による前記第１のコア層への戻り光を抑制する第２の戻り光抑制手段を備えることを特徴とする請求項５に記載の光導波路装置。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする請求項６に記載の光導波路装置。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を前記第１又は第２のコア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする請求項６又は７に記載の光導波路装置。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の光導波路装置。
前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層及び前記第２の上部クラッド層を複数積層し、
前記第２の下部クラッド層及びこれに隣り合う前記第２の上部クラッド層の境界に形成される第２の境界層と、
前記第２の境界層及び前記第２の上部クラッド層の第５の境界と、前記第２の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第６の境界との少なくとも一つに形成され、前記第２のコア層からの漏れ光による当該第２のコア層への戻り光を抑制する第３の戻り光抑制手段と、を備えることを特徴とする請求項５から９のいずれか一項に記載の光導波路装置。
基板を形成する工程と、
前記基板上に下クラッド層を形成する工程と、
前記下クラッド層上に光導波路としてのコア層を形成する工程と、
前記コア層を覆う上クラッド層を形成する工程と、
前記基板及び前記下部クラッド層の第１の境界と、前記基板における前記第１の境界の反対側の第２の境界との少なくとも一つに、前記コア層からの漏れ光による前記コア層への戻り光を抑制する戻り光抑制手段を形成する工程と、を含むことを特徴とする光導波路装置の製造方法。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする請求項１１に記載の光導波路装置の製造方法。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を前記コア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光導波路装置の製造方法。
前記戻り光抑制手段は、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法。
基板を形成する工程と、
前記基板上に第１の下部クラッド層を形成する工程と、
前記第１の下部クラッド層上に光導波路としての第１のコア層を形成する工程と、
前記第１のコア層を覆う第１の上部クラッド層を形成する工程と、
第２の下部クラッド層を形成する工程と、
前記第２の下クラッド層上に光導波路としての第２のコア層を形成する工程と、
前記第２のコア層を覆う第２の上クラッド層を形成する工程と、
前記第１の境界層及び前記第１の上部クラッド層の第１の境界と、前記第１の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第２の境界との少なくとも一つに、前記第１及び第２のコア層からの漏れ光による当該各コア層への戻り光を抑制する第１の戻り光抑制手段を形成する工程と、を含むことを特徴とする光導波路装置の製造方法。
前記基板及び前記第１の下部クラッド層の第３の境界と、前記基板における前記第３の境界の反対側の第４の境界との少なくとも一つに、前記第１のコア層からの漏れ光による前記第１のコア層への戻り光を抑制する第２の戻り光抑制手段を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の光導波路装置の製造方法。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を散乱する散乱手段であることを特徴とする請求項１６に記載の光導波路装置の製造方法。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を前記第１又は第２のコア層と反対側に透過する透過手段であることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の光導波路装置の製造方法。
前記第１及び第２の戻り光抑制手段の少なくとも一つは、
前記漏れ光を吸収する吸収手段であることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法。
前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層及び前記第２の上部クラッド層を形成する工程において、前記第２の下部クラッド層、前記第２のコア層、前記第２の上部クラッド層及び境界層を複数積層して形成し、
前記第２の下部クラッド層及びこれに隣り合う前記第２の上部クラッド層の境界に第２の境界層を形成する工程と、
前記第２の境界層及び前記第２の上部クラッド層の第５の境界と、前記第２の境界層及び前記第２の下部クラッド層の第６の境界との少なくとも一つに、前記第２のコア層からの漏れ光による当該第２のコア層への戻り光を抑制する第３の戻り光抑制手段を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１５から１９のいずれか一項に記載の光導波路装置の製造方法。