JPH10239544A - 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 - Google Patents
光導波路素子及び光導波路素子の製造方法Info
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- JPH10239544A JPH10239544A JP9359234A JP35923497A JPH10239544A JP H10239544 A JPH10239544 A JP H10239544A JP 9359234 A JP9359234 A JP 9359234A JP 35923497 A JP35923497 A JP 35923497A JP H10239544 A JPH10239544 A JP H10239544A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光ビームのモード形状が小さい光ファイバに対
する結合損失を小さくして、光学素子の損失不良をなく
す。 【解決手段】ＬｉＮｂＯ3 基板２６にＴｉの拡散による
光導波路が形成された光ＩＣチップにおいて、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板２６の表面のうち、Ｔｉ拡散部分に対応する表
面に段差８０（Ｔｉ膜の酸化反応に伴う段差）を有し、
かつ、該段差８０の両方の側端部分８０ａの高さＴｓを
中央部分８０ｂの高さＴｃよりも高くして、前記側端部
分８０ａが中央部分８０ｂよりも盛り上がった形状にし
て構成する。
する結合損失を小さくして、光学素子の損失不良をなく
す。 【解決手段】ＬｉＮｂＯ3 基板２６にＴｉの拡散による
光導波路が形成された光ＩＣチップにおいて、ＬｉＮｂ
Ｏ3 基板２６の表面のうち、Ｔｉ拡散部分に対応する表
面に段差８０（Ｔｉ膜の酸化反応に伴う段差）を有し、
かつ、該段差８０の両方の側端部分８０ａの高さＴｓを
中央部分８０ｂの高さＴｃよりも高くして、前記側端部
分８０ａが中央部分８０ｂよりも盛り上がった形状にし
て構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路素子及び
光導波路の製造方法に関し、特に、ＬｉＮｂＯ3基板に
Ｔｉの拡散による光導波路（Ｔｉ拡散型ＬｉＮｂＯ3 導
波路）が形成された光導波路素子及び光導波路素子の製
造方法に関する。
光導波路の製造方法に関し、特に、ＬｉＮｂＯ3基板に
Ｔｉの拡散による光導波路（Ｔｉ拡散型ＬｉＮｂＯ3 導
波路）が形成された光導波路素子及び光導波路素子の製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光導波路は、放射を一定領域に
閉じ込め、そのエネルギの流れを経路の軸に平行に案内
して伝搬させる機能を有する。そのため、現在では、光
ファイバケーブルで代表される光の導波線路を光導波路
に変えることによって、光学部品の小型化を図るように
している。
閉じ込め、そのエネルギの流れを経路の軸に平行に案内
して伝搬させる機能を有する。そのため、現在では、光
ファイバケーブルで代表される光の導波線路を光導波路
に変えることによって、光学部品の小型化を図るように
している。
【０００３】前記光導波路としては、例えばＧａＡｓ
系、ＩｎＰ系の半導体導波路、Ｓｉ上に酸化膜を形成し
たり、ガラス基板を用いる誘電体（ガラス）導波路、Ｌ
ｉＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 結晶で構成した強誘電体結晶
導波路がある。
系、ＩｎＰ系の半導体導波路、Ｓｉ上に酸化膜を形成し
たり、ガラス基板を用いる誘電体（ガラス）導波路、Ｌ
ｉＮｂＯ3 やＬｉＴａＯ3 結晶で構成した強誘電体結晶
導波路がある。
【０００４】特に、光導波路型変調器等のように、光導
波路を伝送する光ビームに電極を通じて情報を乗せるよ
うな光学素子としては、優れた電気光学特性を有するＬ
ｉＮｂＯ3 結晶にＴｉを拡散させたＴｉ拡散型ＬｉＮｂ
Ｏ3 導波路が用いられる。
波路を伝送する光ビームに電極を通じて情報を乗せるよ
うな光学素子としては、優れた電気光学特性を有するＬ
ｉＮｂＯ3 結晶にＴｉを拡散させたＴｉ拡散型ＬｉＮｂ
Ｏ3 導波路が用いられる。
【０００５】このＴｉ拡散型ＬｉＮｂＯ3 導波路は、通
常、図１３に示すように、ＬｉＮｂＯ3 基板１００上に
厚さ数１００Åの金属Ｔｉ膜１０２を形成し、１０００
℃程度の温度で４〜１０時間の熱拡散を経て作製され
る。
常、図１３に示すように、ＬｉＮｂＯ3 基板１００上に
厚さ数１００Åの金属Ｔｉ膜１０２を形成し、１０００
℃程度の温度で４〜１０時間の熱拡散を経て作製され
る。
【０００６】そして、前記Ｔｉ拡散型ＬｉＮｂＯ3 導波
路は、図１４に示すように、熱拡散によって生じるＬｉ
ＮｂＯ3 基板１００上のＴｉ拡散部分における段差１０
４が小さく、しかも、該段差１０４の表面がなめらかで
あることが、特性上、良いとされ、段差１０４の表面に
起伏のある（一般に表面荒れと称している）ものは、光
ビームの伝搬損失を増大させるため、好ましくないと考
えられていた。
路は、図１４に示すように、熱拡散によって生じるＬｉ
ＮｂＯ3 基板１００上のＴｉ拡散部分における段差１０
４が小さく、しかも、該段差１０４の表面がなめらかで
あることが、特性上、良いとされ、段差１０４の表面に
起伏のある（一般に表面荒れと称している）ものは、光
ビームの伝搬損失を増大させるため、好ましくないと考
えられていた。
【０００７】そこで、従来では、前記表面荒れを防止す
るために、Ｔｉ拡散中に水蒸気を導入したり、Ｌｉを含
む粉末（例えばＬｉＮｂＯ3 の粉末）を拡散炉内に配置
したりすることが行われている。
るために、Ｔｉ拡散中に水蒸気を導入したり、Ｌｉを含
む粉末（例えばＬｉＮｂＯ3 の粉末）を拡散炉内に配置
したりすることが行われている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光導波路の
損失は、前記伝搬損失と光ファイバの光モードとの結合
損失との組合せで決定される。ここで、前記結合損失と
は、光導波路を伝送する光ビームのモード形状（光導波
路における光軸と直交する面についての光ビームの形
状）と光ファイバを伝送する光ビームのモード形状（光
ファイバにおける光軸と直交する面についてのコア形
状）との比で表され、この比が１よりも大きいあるいは
小さくなるほど結合損失は大きくなる。
損失は、前記伝搬損失と光ファイバの光モードとの結合
損失との組合せで決定される。ここで、前記結合損失と
は、光導波路を伝送する光ビームのモード形状（光導波
路における光軸と直交する面についての光ビームの形
状）と光ファイバを伝送する光ビームのモード形状（光
ファイバにおける光軸と直交する面についてのコア形
状）との比で表され、この比が１よりも大きいあるいは
小さくなるほど結合損失は大きくなる。
【０００９】前記ＬｉＮｂＯ3 基板１００の表面形状が
なめらかな光導波路は、図１４に示すように、Ｔｉ拡散
部分における段差１０４の高さ分布が均一となってお
り、また、Ｔｉの拡散分布についての光軸と直交する面
の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビームのモード形
状ＢＳはほぼ円形とされている。これは、表面がなめら
かであることによって、Ｔｉの拡散がほぼ等方的に行わ
れるからと考えられる。
なめらかな光導波路は、図１４に示すように、Ｔｉ拡散
部分における段差１０４の高さ分布が均一となってお
り、また、Ｔｉの拡散分布についての光軸と直交する面
の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビームのモード形
状ＢＳはほぼ円形とされている。これは、表面がなめら
かであることによって、Ｔｉの拡散がほぼ等方的に行わ
れるからと考えられる。
【００１０】前記光導波路は、光の振動面（偏波面）を
ランダムに変えて伝搬させる一般的な光ファイバに対す
る結合損失は小さいのであるが、前記偏波面を一定の方
向に保ちながら光ビームを伝搬させる偏波面保存ファイ
バ（polarization-maintaining fiber）の中で、光ビー
ムのモード形状が円形でない光ファイバに対する結合損
失は大きくなる。特に、光ビームのモード形状における
アスペクト比が１でない光ファイバ、例えばコア形状が
楕円形状の光ファイバに対する結合損失は非常に大きな
ものとなる。
ランダムに変えて伝搬させる一般的な光ファイバに対す
る結合損失は小さいのであるが、前記偏波面を一定の方
向に保ちながら光ビームを伝搬させる偏波面保存ファイ
バ（polarization-maintaining fiber）の中で、光ビー
ムのモード形状が円形でない光ファイバに対する結合損
失は大きくなる。特に、光ビームのモード形状における
アスペクト比が１でない光ファイバ、例えばコア形状が
楕円形状の光ファイバに対する結合損失は非常に大きな
ものとなる。
【００１１】偏波面保存ファイバを用いて光学部品を作
製する場合においては、該光学部品の光学特性（デバイ
ス特性）に前記結合損失が大きく影響するため、多少の
伝搬損失を犠牲にしてでも結合損失を小さくする必要が
ある。
製する場合においては、該光学部品の光学特性（デバイ
ス特性）に前記結合損失が大きく影響するため、多少の
伝搬損失を犠牲にしてでも結合損失を小さくする必要が
ある。
【００１２】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、光ビームのモード形状が楕円状の光ファ
イバに対する結合損失を小さくすることができ、光学素
子の損失不良をなくすことができる光導波路素子及び光
導波路素子の製造方法を提供することを目的とする。
たものであり、光ビームのモード形状が楕円状の光ファ
イバに対する結合損失を小さくすることができ、光学素
子の損失不良をなくすことができる光導波路素子及び光
導波路素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】また、本発明の他の目的は、光導波路変調
器等の光学部品に使用される偏波面保存ファイバに対す
る結合損失を小さくすることができ、前記光導波路変調
器等を搭載した光学電子機器の性能向上を実現させるこ
とができる光導波路素子及び光導波路素子の製造方法を
提供することを目的とする。
器等の光学部品に使用される偏波面保存ファイバに対す
る結合損失を小さくすることができ、前記光導波路変調
器等を搭載した光学電子機器の性能向上を実現させるこ
とができる光導波路素子及び光導波路素子の製造方法を
提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
係る光導波路素子は、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散に
よる光導波路が形成された光導波路素子において、前記
光導波路の少なくとも一方の側端部分を前記光導波路の
中央部分よりも盛り上げて構成する。
係る光導波路素子は、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散に
よる光導波路が形成された光導波路素子において、前記
光導波路の少なくとも一方の側端部分を前記光導波路の
中央部分よりも盛り上げて構成する。
【００１５】これにより、ＬｉＮｂＯ3 基板のうち、Ｔ
ｉ拡散部分における段差の高さ分布は不均一となる。具
体的には、Ｔｉ拡散部分の段差における少なくとも一方
の側端部分が中央部分よりも盛り上がった状態とされ、
この場合、Ｔｉの拡散分布が前記盛り上がり部分の存在
によって異方的となり、Ｔｉの拡散分布についての光軸
と直交する面の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビー
ムのアスペクト比を変えることが可能となる。
ｉ拡散部分における段差の高さ分布は不均一となる。具
体的には、Ｔｉ拡散部分の段差における少なくとも一方
の側端部分が中央部分よりも盛り上がった状態とされ、
この場合、Ｔｉの拡散分布が前記盛り上がり部分の存在
によって異方的となり、Ｔｉの拡散分布についての光軸
と直交する面の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビー
ムのアスペクト比を変えることが可能となる。
【００１６】しかも、前記側端部分の盛り上がりを制御
したり、Ｔｉ拡散源であるＴｉ膜の幅を適宜選定するこ
とによって、所望のアスペクト比を有するモード形状を
得ることができる。
したり、Ｔｉ拡散源であるＴｉ膜の幅を適宜選定するこ
とによって、所望のアスペクト比を有するモード形状を
得ることができる。
【００１７】このように、本発明に係る光導波路素子に
おいては、光ビームのアスペクト比の変わった光ファイ
バに対する結合損失を小さくすることができ、光学素子
の損失不良をなくすことができる。これは、光学素子の
歩留まりの向上につながり、光学素子を搭載した光学電
子機器等の生産性の向上に寄与させることができる。
おいては、光ビームのアスペクト比の変わった光ファイ
バに対する結合損失を小さくすることができ、光学素子
の損失不良をなくすことができる。これは、光学素子の
歩留まりの向上につながり、光学素子を搭載した光学電
子機器等の生産性の向上に寄与させることができる。
【００１８】次に、請求項２記載の光導波路素子は、Ｌ
ｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散による光導波路が形成され
た光導波路素子において、前記Ｔｉの拡散分布が、前記
光導波路に光学的に結合される偏波面保存ファイバとほ
ぼ同じアスペクト比を有して構成する。この場合、前記
偏波面保存ファイバのコア断面形状が楕円形状であって
もよい（請求項３記載の発明）。
ｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散による光導波路が形成され
た光導波路素子において、前記Ｔｉの拡散分布が、前記
光導波路に光学的に結合される偏波面保存ファイバとほ
ぼ同じアスペクト比を有して構成する。この場合、前記
偏波面保存ファイバのコア断面形状が楕円形状であって
もよい（請求項３記載の発明）。
【００１９】前記請求項２又は３記載の発明に係る光導
波路素子においては、光導波路変調器等の光学部品に使
用される偏波面保存ファイバに対する結合損失を小さく
することができ、前記光導波路変調器等を搭載した光学
電子機器の性能向上を実現させることができる。
波路素子においては、光導波路変調器等の光学部品に使
用される偏波面保存ファイバに対する結合損失を小さく
することができ、前記光導波路変調器等を搭載した光学
電子機器の性能向上を実現させることができる。
【００２０】次に、請求項４記載の光導波路素子の製造
方法は、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成する膜形成
工程と、前記Ｔｉ膜が形成された前記ＬｉＮｂＯ3 基板
を熱処理して、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉを拡散させる熱
拡散工程を含み、前記ＬｉＮｂＯ3 基板への前記Ｔｉの
拡散が完了する前に前記熱拡散工程を終了することを特
徴とする。
方法は、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成する膜形成
工程と、前記Ｔｉ膜が形成された前記ＬｉＮｂＯ3 基板
を熱処理して、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉを拡散させる熱
拡散工程を含み、前記ＬｉＮｂＯ3 基板への前記Ｔｉの
拡散が完了する前に前記熱拡散工程を終了することを特
徴とする。
【００２１】これにより、ＴｉのＬｉＮｂＯ3 基板への
拡散を途中で止めるような状態で光導波路が形成される
ことになる。この場合、光導波路の中央にＴｉの拡散残
りができる程度で拡散工程が終了することとなるため、
光導波路の中央における表面屈折率を上げることがで
き、ＬｉＮｂＯ3 基板と光導波路の屈折率差を大きくと
ることができる。
拡散を途中で止めるような状態で光導波路が形成される
ことになる。この場合、光導波路の中央にＴｉの拡散残
りができる程度で拡散工程が終了することとなるため、
光導波路の中央における表面屈折率を上げることがで
き、ＬｉＮｂＯ3 基板と光導波路の屈折率差を大きくと
ることができる。
【００２２】その結果、Ｔｉの拡散分布についての光軸
と直交する面の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビー
ムの基板方向のモード形状を小さくすることが可能とな
り、しかも、Ｔｉの拡散源であるＴｉ膜の幅を適宜選定
したり、熱拡散工程の終了時点を適宜選定することによ
って、所望のアスペクト比を有するモード形状を得るこ
とができ、偏波面保存ファイバの光ビームのモード形状
に光導波路の光ビームのモード形状をより近づけること
ができる。
と直交する面の形状、即ち、光導波路を伝搬する光ビー
ムの基板方向のモード形状を小さくすることが可能とな
り、しかも、Ｔｉの拡散源であるＴｉ膜の幅を適宜選定
したり、熱拡散工程の終了時点を適宜選定することによ
って、所望のアスペクト比を有するモード形状を得るこ
とができ、偏波面保存ファイバの光ビームのモード形状
に光導波路の光ビームのモード形状をより近づけること
ができる。
【００２３】このように、本発明に係る光導波路素子の
製造方法においては、光ビームのアスペクト比の異なる
光ファイバに対する結合損失を小さくすることができ、
光学素子の損失不良をなくすことができる。これは、光
学素子の歩留まりの向上につながり、光学素子を搭載し
た光学電子機器等の生産性の向上に寄与させることがで
きる。また、光導波路変調器等の光学部品に使用される
偏波面保存ファイバに対する結合損失を小さくすること
ができ、前記光導波路変調器等を搭載した光学電子機器
の性能向上を実現させることができる。
製造方法においては、光ビームのアスペクト比の異なる
光ファイバに対する結合損失を小さくすることができ、
光学素子の損失不良をなくすことができる。これは、光
学素子の歩留まりの向上につながり、光学素子を搭載し
た光学電子機器等の生産性の向上に寄与させることがで
きる。また、光導波路変調器等の光学部品に使用される
偏波面保存ファイバに対する結合損失を小さくすること
ができ、前記光導波路変調器等を搭載した光学電子機器
の性能向上を実現させることができる。
【００２４】そして、前記方法において、前記熱拡散工
程の終了時点の決定を、拡散時間を制御することによっ
て行うようにしてもよい（請求項５記載の発明）。この
場合、熱処理雰囲気の温度を制御しながら行ってもよい
（請求項６記載の発明）。
程の終了時点の決定を、拡散時間を制御することによっ
て行うようにしてもよい（請求項５記載の発明）。この
場合、熱処理雰囲気の温度を制御しながら行ってもよい
（請求項６記載の発明）。
【００２５】特に、前記熱処理を酸化雰囲気で行う場合
においては、前記熱酸化工程の終了を、前記Ｔｉ膜の酸
化に伴う高さ方向への成長期間内であって、かつ、前記
Ｔｉ膜の側端部分における成長高さが、該Ｔｉ膜の中央
部分の成長高さよりも高い時点とすることが好ましい
（請求項７記載の発明）。
においては、前記熱酸化工程の終了を、前記Ｔｉ膜の酸
化に伴う高さ方向への成長期間内であって、かつ、前記
Ｔｉ膜の側端部分における成長高さが、該Ｔｉ膜の中央
部分の成長高さよりも高い時点とすることが好ましい
（請求項７記載の発明）。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光導波路素子
及び光導波路素子の製造方法を例えばクローズドループ
方式の位相変調形光ファイバジャイロに搭載される光Ｉ
Ｃチップに適用した実施の形態例（以下、実施の形態に
係る光ＩＣチップと記す）を図１〜図１２を参照しなが
ら説明する。
及び光導波路素子の製造方法を例えばクローズドループ
方式の位相変調形光ファイバジャイロに搭載される光Ｉ
Ｃチップに適用した実施の形態例（以下、実施の形態に
係る光ＩＣチップと記す）を図１〜図１２を参照しなが
ら説明する。
【００２７】本実施の形態に係る光導波路素子が搭載さ
れる光ファイバジャイロは、図１に示すように、長尺の
光ファイバ１０（断面楕円形状のコアを有する偏波面保
存ファイバ）が所定ターン巻回されてなるファイバコイ
ル１２と、光源１４から導出された光ファイバ１６と光
検出器１８に通じる光ファイバ２０とを光学的に結合す
るカプラ２２と、前記ファイバコイル１２と前記カプラ
２２間に配された光ＩＣチップ２４を有している。この
光ＩＣチップ２４は、例えばＬｉＮｂＯ3 基板２６に所
定形状の光導波路２８（例えば、Ｙ字光導波路）が形成
されて構成され、該光導波路２８上には位相変調器３０
と偏光子３２とがマウントされている。上記光源１４と
しては、例えばスーパルミネッセントダイオード（ＳＬ
Ｄ）を用いることができる。
れる光ファイバジャイロは、図１に示すように、長尺の
光ファイバ１０（断面楕円形状のコアを有する偏波面保
存ファイバ）が所定ターン巻回されてなるファイバコイ
ル１２と、光源１４から導出された光ファイバ１６と光
検出器１８に通じる光ファイバ２０とを光学的に結合す
るカプラ２２と、前記ファイバコイル１２と前記カプラ
２２間に配された光ＩＣチップ２４を有している。この
光ＩＣチップ２４は、例えばＬｉＮｂＯ3 基板２６に所
定形状の光導波路２８（例えば、Ｙ字光導波路）が形成
されて構成され、該光導波路２８上には位相変調器３０
と偏光子３２とがマウントされている。上記光源１４と
しては、例えばスーパルミネッセントダイオード（ＳＬ
Ｄ）を用いることができる。
【００２８】この場合、ファイバコイル１２から導出さ
れた光ファイバ１０の２つの端部は、光ＩＣチップ２４
との接合方向を規制する第１のアレイ３４に固着され、
また、カプラ２２から導出された光ファイバの１つの端
部（光源１４から導出された光ファイバ１６の端部）
は、光ＩＣチップ２４との接合方向を規制する第２のア
レイ３６に固着され、これら第１及び第２のアレイ３４
及び３６を通じて上記各光ファイバ１０及び１６のそれ
ぞれの端部が光ＩＣチップ２４と光学的に結合されるよ
うになっている。
れた光ファイバ１０の２つの端部は、光ＩＣチップ２４
との接合方向を規制する第１のアレイ３４に固着され、
また、カプラ２２から導出された光ファイバの１つの端
部（光源１４から導出された光ファイバ１６の端部）
は、光ＩＣチップ２４との接合方向を規制する第２のア
レイ３６に固着され、これら第１及び第２のアレイ３４
及び３６を通じて上記各光ファイバ１０及び１６のそれ
ぞれの端部が光ＩＣチップ２４と光学的に結合されるよ
うになっている。
【００２９】具体的には、図２Ａに示すように、上記第
１のアレイ３４は、一主面に少なくとも一方の端面に向
かって延びる２本の例えばＶ字溝（図示せず）が形成さ
れた基板３４Ａと、該基板３４Ａの前記Ｖ字溝を塞ぐた
めの蓋基板３４Ｂとで構成されている。上記２本のＶ字
溝は、その間隔が光ＩＣチップ２４の光導波路２８にお
ける２本の分岐路の光軸に合致する間隔と同じにされて
いる。
１のアレイ３４は、一主面に少なくとも一方の端面に向
かって延びる２本の例えばＶ字溝（図示せず）が形成さ
れた基板３４Ａと、該基板３４Ａの前記Ｖ字溝を塞ぐた
めの蓋基板３４Ｂとで構成されている。上記２本のＶ字
溝は、その間隔が光ＩＣチップ２４の光導波路２８にお
ける２本の分岐路の光軸に合致する間隔と同じにされて
いる。
【００３０】前記第１のアレイ３４を組み立てる場合
は、まず、上記基板３４ＡのＶ字溝に光ファイバ１０の
２本の端部を這わせた後、光ファイバ１０の偏波保存面
を光導波路２８を伝搬する光の偏波面の方向に合わせる
（例えばコア断面の長軸方向を例えば水平方向に合わせ
る）。その後、上方から蓋基板３４Ｂを被せて接着剤に
て両者を接着し、上記第１のアレイ３４の端面中、光フ
ァイバ１０の自由端側の端面３４ａを研磨することによ
って光ファイバ１０への第１のアレイ３４の固着作業が
終了する。
は、まず、上記基板３４ＡのＶ字溝に光ファイバ１０の
２本の端部を這わせた後、光ファイバ１０の偏波保存面
を光導波路２８を伝搬する光の偏波面の方向に合わせる
（例えばコア断面の長軸方向を例えば水平方向に合わせ
る）。その後、上方から蓋基板３４Ｂを被せて接着剤に
て両者を接着し、上記第１のアレイ３４の端面中、光フ
ァイバ１０の自由端側の端面３４ａを研磨することによ
って光ファイバ１０への第１のアレイ３４の固着作業が
終了する。
【００３１】第２のアレイ３６は、一主面に少なくとも
一方の端面に向かって延びる１本のＶ字溝（図示せず）
が形成された基板３６Ａと、該基板３６Ａの前記Ｖ字溝
を塞ぐための蓋基板３６Ｂとで構成されている。そし
て、この第２のアレイ３６を組み立てる場合は、まず、
上記基板３６ＡのＶ字溝に光ファイバ１６の１本の端部
を這わせた後、光ファイバ１６の偏波保存面を光導波路
２８を伝搬する光の偏波面の方向に合わせる（例えばコ
ア断面の長軸方向を例えば水平方向に合わせる）。その
後、その上方から蓋基板３６Ｂを被せて接着剤にて接着
し、第２のアレイ３６の端面中、光ファイバ１６の自由
端側の端面３６ａを研磨することによって光ファイバ１
６への第２のアレイ３６の固着作業が終了する。
一方の端面に向かって延びる１本のＶ字溝（図示せず）
が形成された基板３６Ａと、該基板３６Ａの前記Ｖ字溝
を塞ぐための蓋基板３６Ｂとで構成されている。そし
て、この第２のアレイ３６を組み立てる場合は、まず、
上記基板３６ＡのＶ字溝に光ファイバ１６の１本の端部
を這わせた後、光ファイバ１６の偏波保存面を光導波路
２８を伝搬する光の偏波面の方向に合わせる（例えばコ
ア断面の長軸方向を例えば水平方向に合わせる）。その
後、その上方から蓋基板３６Ｂを被せて接着剤にて接着
し、第２のアレイ３６の端面中、光ファイバ１６の自由
端側の端面３６ａを研磨することによって光ファイバ１
６への第２のアレイ３６の固着作業が終了する。
【００３２】一方、光ＩＣチップ２４は、以下のように
して作製される。即ち、まず、例えばウェーハ（例え
ば、ＬｉＮｂＯ3 基板２６）の一主面（機能面）に、所
定形状の光導波路２８（図１参照）を形成すると同時
に、該光導波路２８上に偏光子３２及び位相変調器３０
（図１参照）を形成して１枚のウェーハ上に多数の光Ｉ
Ｃパターンを形成する。
して作製される。即ち、まず、例えばウェーハ（例え
ば、ＬｉＮｂＯ3 基板２６）の一主面（機能面）に、所
定形状の光導波路２８（図１参照）を形成すると同時
に、該光導波路２８上に偏光子３２及び位相変調器３０
（図１参照）を形成して１枚のウェーハ上に多数の光Ｉ
Ｃパターンを形成する。
【００３３】その後、数個の光ＩＣパターンを１組とし
て、ウェーハから組単位に光ＩＣパターンを切り出す
（切断工程）。その後、各組の端面、特に上記第１及び
第２のアレイ３４及び３６が接合される端面ａ及びｂ
（図２Ａ参照）を研磨処理する（研磨工程）。その後、
各組から各々光ＩＣパターンを切断して多数の光ＩＣチ
ップ２４に分離する（チップ切断工程）。個々に分離さ
れた一つの光ＩＣチップ２４が光ファイバジャイロの光
集積回路として使用されることとなる。
て、ウェーハから組単位に光ＩＣパターンを切り出す
（切断工程）。その後、各組の端面、特に上記第１及び
第２のアレイ３４及び３６が接合される端面ａ及びｂ
（図２Ａ参照）を研磨処理する（研磨工程）。その後、
各組から各々光ＩＣパターンを切断して多数の光ＩＣチ
ップ２４に分離する（チップ切断工程）。個々に分離さ
れた一つの光ＩＣチップ２４が光ファイバジャイロの光
集積回路として使用されることとなる。
【００３４】そして、図２Ａに示すように、１つの光Ｉ
Ｃチップ２４に対して、すでに光ファイバ１０及び１６
が固着された第１及び第２のアレイ３４及び３６がそれ
ぞれ接合される。光ＩＣチップ２４の両端面ａ及びｂの
うち、偏光子３２近傍の端面ａに第２のアレイ３６が、
位相変調器３０近傍の端面ｂに第１のアレイ３４が光軸
を合わせてそれぞれ接合される。
Ｃチップ２４に対して、すでに光ファイバ１０及び１６
が固着された第１及び第２のアレイ３４及び３６がそれ
ぞれ接合される。光ＩＣチップ２４の両端面ａ及びｂの
うち、偏光子３２近傍の端面ａに第２のアレイ３６が、
位相変調器３０近傍の端面ｂに第１のアレイ３４が光軸
を合わせてそれぞれ接合される。
【００３５】各アレイ３４及び３６の接合においては、
光出力が最も強くなるようにＸＹＺの直交３軸方向と２
芯の回転方向の光軸調整がとられながら接合（この場
合、接着剤による接着）が行われる。
光出力が最も強くなるようにＸＹＺの直交３軸方向と２
芯の回転方向の光軸調整がとられながら接合（この場
合、接着剤による接着）が行われる。
【００３６】このようにして、図１に示すように、光Ｉ
Ｃチップ２４を搭載した光ファイバジャイロが作製され
ることになる。
Ｃチップ２４を搭載した光ファイバジャイロが作製され
ることになる。
【００３７】ここで、図３〜図７の製造工程図を参照し
ながら光ＩＣチップ２４の製造方法、特に光ＩＣパター
ンの製造方法についての一具体例を説明する。この図３
〜図７で示す製造工程図は、光ＩＣチップ２４のうち、
偏光子３２（図１参照）が形成されている領域Ｚ１と、
位相変調器３０（同じく図１参照）が形成されている領
域Ｚ２と、アライメントマーク（図１では図示せず）が
形成されている領域Ｚ３の製造過程を示すものである。
ながら光ＩＣチップ２４の製造方法、特に光ＩＣパター
ンの製造方法についての一具体例を説明する。この図３
〜図７で示す製造工程図は、光ＩＣチップ２４のうち、
偏光子３２（図１参照）が形成されている領域Ｚ１と、
位相変調器３０（同じく図１参照）が形成されている領
域Ｚ２と、アライメントマーク（図１では図示せず）が
形成されている領域Ｚ３の製造過程を示すものである。
【００３８】まず、図３Ａに示すように、ＬｉＮｂＯ3
基板２６を洗浄処理する。
基板２６を洗浄処理する。
【００３９】その後、図３Ｂ示すように、ＬｉＮｂＯ3
基板２６上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト
膜５０とする。
基板２６上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト
膜５０とする。
【００４０】その後、図３Ｃに示すように、フォトレジ
スト膜５０を露光、現像処理して、後に光導波路が形成
される部分とアライメントマークが形成される部分に開
口（窓を含む）５０ａを形成する。
スト膜５０を露光、現像処理して、後に光導波路が形成
される部分とアライメントマークが形成される部分に開
口（窓を含む）５０ａを形成する。
【００４１】次に、図４Ａに示すように、フォトレジス
ト膜５０の開口５０ａを含む全面にＴｉ膜５２を形成す
る。
ト膜５０の開口５０ａを含む全面にＴｉ膜５２を形成す
る。
【００４２】その後、図４Ｂに示すように、ＬｉＮｂＯ
3 基板２６上のフォトレジスト膜５０をリフトオフ処理
して、該フォトレジスト膜５０上に形成されていたＴｉ
膜５２をフォトレジスト膜５０と共に除去する。この時
点で、光導波路が形成される部分とアライメントマーク
が形成される部分のみにＴｉ膜５２が残される。
3 基板２６上のフォトレジスト膜５０をリフトオフ処理
して、該フォトレジスト膜５０上に形成されていたＴｉ
膜５２をフォトレジスト膜５０と共に除去する。この時
点で、光導波路が形成される部分とアライメントマーク
が形成される部分のみにＴｉ膜５２が残される。
【００４３】その後、図４Ｃに示すように、ＬｉＮｂＯ
3 基板２６を熱拡散炉に投入して、熱処理を行う。この
熱処理にてＴｉ膜５２が酸化されることによって、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板２６内にＴｉが拡散され、ＬｉＮｂＯ3 基
板２６にＴｉの拡散による光導波路２８が形成されると
同時に、アライメントマークとなる部分にＴｉ拡散領域
５４が形成される。
3 基板２６を熱拡散炉に投入して、熱処理を行う。この
熱処理にてＴｉ膜５２が酸化されることによって、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板２６内にＴｉが拡散され、ＬｉＮｂＯ3 基
板２６にＴｉの拡散による光導波路２８が形成されると
同時に、アライメントマークとなる部分にＴｉ拡散領域
５４が形成される。
【００４４】その後、図５Ａに示すように、前記Ｔｉ拡
散領域５４上にＣｒ層５６を形成する。このＣｒ層５６
の形成によってアライメントマークが可視化され、位置
決めのための光学的検出が可能となる。
散領域５４上にＣｒ層５６を形成する。このＣｒ層５６
の形成によってアライメントマークが可視化され、位置
決めのための光学的検出が可能となる。
【００４５】その後、図５Ｂに示すように、光導波路２
８上のうち、後に偏光子が形成される部分に、偏光子の
バッファ層となる酸化物膜５８を形成する。
８上のうち、後に偏光子が形成される部分に、偏光子の
バッファ層となる酸化物膜５８を形成する。
【００４６】その後、図５Ｃに示すように、前記酸化物
膜５８上に、Ａｌ膜６０を形成する。
膜５８上に、Ａｌ膜６０を形成する。
【００４７】その後、図６Ａに示すように、ＬｉＮｂＯ
3 基板２６上にフォトレジストを塗布し、フォトレジス
ト膜６２とする。
3 基板２６上にフォトレジストを塗布し、フォトレジス
ト膜６２とする。
【００４８】その後、図６Ｂに示すように、フォトレジ
スト膜６２を露光、現像処理して、後に位相変調器３０
の電極が形成される部分に開口（窓を含む）６２ａを形
成する。
スト膜６２を露光、現像処理して、後に位相変調器３０
の電極が形成される部分に開口（窓を含む）６２ａを形
成する。
【００４９】次に、図７Ａに示すように、フォトレジス
ト膜６２の開口６２ａを含む全面に、多層構造の電極膜
６４を形成する。
ト膜６２の開口６２ａを含む全面に、多層構造の電極膜
６４を形成する。
【００５０】その後、図７Ｂに示すように、ＬｉＮｂＯ
3 基板２６上のフォトレジスト膜６２をリフトオフ処理
して、該フォトレジスト膜６２上に形成されていた電極
膜６４をフォトレジスト膜６２と共に除去する。
3 基板２６上のフォトレジスト膜６２をリフトオフ処理
して、該フォトレジスト膜６２上に形成されていた電極
膜６４をフォトレジスト膜６２と共に除去する。
【００５１】この時点で、光導波路２８上に酸化物膜５
８とＡｌ膜６０との積層膜による偏光子が形成され、分
岐された光導波路２８の両側に電極膜６４による電極が
形成される。
８とＡｌ膜６０との積層膜による偏光子が形成され、分
岐された光導波路２８の両側に電極膜６４による電極が
形成される。
【００５２】そして、本実施の形態に係る光ＩＣチップ
２４においては、図４Ｃに示すＴｉ膜５２の熱拡散処理
後におけるＬｉＮｂＯ3 基板２６の形状、特に光軸と直
交する面の形状を以下のようにしている。
２４においては、図４Ｃに示すＴｉ膜５２の熱拡散処理
後におけるＬｉＮｂＯ3 基板２６の形状、特に光軸と直
交する面の形状を以下のようにしている。
【００５３】即ち、図８に示すように、ＬｉＮｂＯ3 基
板２６の表面のうち、Ｔｉ拡散部分に対応する表面に段
差８０（Ｔｉ膜５２の酸化反応に伴う段差）を有し、か
つ、該段差８０の両方の側端部分８０ａの高さＴｓを中
央部分８０ｂの高さＴｃよりも高くして、前記側端部分
８０ａが中央部分８０ｂよりも盛り上がった形状にして
いる。
板２６の表面のうち、Ｔｉ拡散部分に対応する表面に段
差８０（Ｔｉ膜５２の酸化反応に伴う段差）を有し、か
つ、該段差８０の両方の側端部分８０ａの高さＴｓを中
央部分８０ｂの高さＴｃよりも高くして、前記側端部分
８０ａが中央部分８０ｂよりも盛り上がった形状にして
いる。
【００５４】本実施の形態では、前記形状とするため
に、次に示すような処理を行うようにしている。
に、次に示すような処理を行うようにしている。
【００５５】まず、図３Ａ〜図４Ｂに示す工程を経て、
ＬｉＮｂＯ3 基板２６上にＴｉ膜５２を選択的に形成し
た後（図９Ａ参照）、図４Ｃに示す工程にてＴｉのＬｉ
ＮｂＯ3 基板２６への熱拡散処理が行われるが、このと
き、酸化雰囲気で行われることから、図９Ｂに示すよう
に、ＬｉＮｂＯ3 基板２６上のＴｉ膜５２は、その酸化
反応によって、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）に変化してい
き、この酸化反応によって生じる段差８０は、時間の経
過に伴って高さ方向に成長していくことになる。
ＬｉＮｂＯ3 基板２６上にＴｉ膜５２を選択的に形成し
た後（図９Ａ参照）、図４Ｃに示す工程にてＴｉのＬｉ
ＮｂＯ3 基板２６への熱拡散処理が行われるが、このと
き、酸化雰囲気で行われることから、図９Ｂに示すよう
に、ＬｉＮｂＯ3 基板２６上のＴｉ膜５２は、その酸化
反応によって、酸化チタン（ＴｉＯ2 ）に変化してい
き、この酸化反応によって生じる段差８０は、時間の経
過に伴って高さ方向に成長していくことになる。
【００５６】前記段差８０の高さ方向への成長は、段差
８０の側端部分８０ａと中央部分８０ｂとでは、その成
長の進度が異なることが実験によって判明した。その実
験結果を図１０に示す。図１０Ａは、実験に使用したサ
ンプルの断面図であり、該サンプルは、本実施の形態に
係る光ＩＣチップ２４と同様に、ＬｉＮｂＯ3 基板２６
上にＴｉ膜５２を同じ蒸着条件で形成するようにしてい
る。そして、Ｔｉ膜５２の側端部分をＡ位置、中央部分
をＢ位置として定義し、Ｔｉ膜５２の酸化に伴う成長度
合い（成長幅）をΔＴと定義した。また、図１０Ｂにお
いて、Ａ位置の特性を実線ａで示し、Ｂ位置の特性を実
線ｂで示す。
８０の側端部分８０ａと中央部分８０ｂとでは、その成
長の進度が異なることが実験によって判明した。その実
験結果を図１０に示す。図１０Ａは、実験に使用したサ
ンプルの断面図であり、該サンプルは、本実施の形態に
係る光ＩＣチップ２４と同様に、ＬｉＮｂＯ3 基板２６
上にＴｉ膜５２を同じ蒸着条件で形成するようにしてい
る。そして、Ｔｉ膜５２の側端部分をＡ位置、中央部分
をＢ位置として定義し、Ｔｉ膜５２の酸化に伴う成長度
合い（成長幅）をΔＴと定義した。また、図１０Ｂにお
いて、Ａ位置の特性を実線ａで示し、Ｂ位置の特性を実
線ｂで示す。
【００５７】理論的には、中央部分８０ｂは上方からの
酸化反応のみであるが、側端部分８０ａは上方からの酸
化反応と横方向からの酸化反応の少なくとも２方向から
の酸化反応が進むため、高さ方向の成長速度が中央部分
８０ｂよりも速くなると考えられる。
酸化反応のみであるが、側端部分８０ａは上方からの酸
化反応と横方向からの酸化反応の少なくとも２方向から
の酸化反応が進むため、高さ方向の成長速度が中央部分
８０ｂよりも速くなると考えられる。
【００５８】高さ方向への成長の度合い（成長幅）は、
Ｔｉ膜５２の厚み等によってその最大値が決定され、成
長幅ΔＴが一旦最大値に達すると、その後は、時間の経
過に伴って段差８０の高さは徐々に低くなっている。こ
れは、成長幅ΔＴが一旦最大値に達した時点においてＴ
ｉ膜５２の酸化反応が終了し、その後は、ＬｉＮｂＯ 3
基板２６へのＴｉ拡散のみが進行するからと考えられ
る。この高さ（成長幅）ΔＴの時間に伴う減少は、Ｔｉ
の拡散が終了した時点で飽和する。
Ｔｉ膜５２の厚み等によってその最大値が決定され、成
長幅ΔＴが一旦最大値に達すると、その後は、時間の経
過に伴って段差８０の高さは徐々に低くなっている。こ
れは、成長幅ΔＴが一旦最大値に達した時点においてＴ
ｉ膜５２の酸化反応が終了し、その後は、ＬｉＮｂＯ 3
基板２６へのＴｉ拡散のみが進行するからと考えられ
る。この高さ（成長幅）ΔＴの時間に伴う減少は、Ｔｉ
の拡散が終了した時点で飽和する。
【００５９】そして、図１０Ｂの特性図において、熱拡
散開始時点ｔ０から中央部分８０ｂが最大値に達する時
点ｔ３までの時間は、Ｔｉ膜５２の酸化反応が進行して
いる時間であり（この時間内においても、ＬｉＮｂＯ3
基板２６へのＴｉ拡散が進行している）、特に、側端部
分８０ａは、酸化反応の進度が中央部分８０ｂよりも速
いため、その最大値に達するまでの時間は、中央部分８
０ｂが最大値に達する時間よりも短い。
散開始時点ｔ０から中央部分８０ｂが最大値に達する時
点ｔ３までの時間は、Ｔｉ膜５２の酸化反応が進行して
いる時間であり（この時間内においても、ＬｉＮｂＯ3
基板２６へのＴｉ拡散が進行している）、特に、側端部
分８０ａは、酸化反応の進度が中央部分８０ｂよりも速
いため、その最大値に達するまでの時間は、中央部分８
０ｂが最大値に達する時間よりも短い。
【００６０】前記側端部分８０ａが最大値に達した時点
ｔ１において、該側端部分８０ａの酸化反応が終了し、
その後は、ＴｉのＬｉＮｂＯ3 基板２６への拡散によっ
て徐々にその高さＴｓが減少していく。図９Ｃに段差８
０の側端部分８０ａが最大値に達した時点ｔ１での段差
８０の形状を示し、図９Ｄ〜図９Ｆに高さが徐々に減少
していく状態の段差８０の形状を示す。
ｔ１において、該側端部分８０ａの酸化反応が終了し、
その後は、ＴｉのＬｉＮｂＯ3 基板２６への拡散によっ
て徐々にその高さＴｓが減少していく。図９Ｃに段差８
０の側端部分８０ａが最大値に達した時点ｔ１での段差
８０の形状を示し、図９Ｄ〜図９Ｆに高さが徐々に減少
していく状態の段差８０の形状を示す。
【００６１】この側端部分８０ａの高さＴｓの減少過程
における段差形状の移り変わりは、まず、側端部分８０
ａが最大値に達した時点ｔ１（図９Ｃ参照）から、図９
Ｄに示す形状を経た後、時点ｔ２において、側端部分８
０ａの高さＴｓと中央部分８０ｂの高さＴｃとが一致し
（図９Ｅ参照）、次の時点ｔ３において、中央部分８０
ｂが最大値に達する。この時点ｔ３では、側端部分８０
ａの高さＴｓよりも中央部分８０ｂの高さＴｃの方が大
きくなっている。その後は、中央部分８０ｂもＴｉのＬ
ｉＮｂＯ3 基板２６への拡散によってその高さＴｃが減
少し始め、時点ｔ４以降においては、側端部分８０ａの
高さＴｓと中央部分８０ｂの高さＴｃはほぼ同じになり
（図９Ｆ参照）、この段階では、段差８０の表面は非常
になめらかな状態となっている。
における段差形状の移り変わりは、まず、側端部分８０
ａが最大値に達した時点ｔ１（図９Ｃ参照）から、図９
Ｄに示す形状を経た後、時点ｔ２において、側端部分８
０ａの高さＴｓと中央部分８０ｂの高さＴｃとが一致し
（図９Ｅ参照）、次の時点ｔ３において、中央部分８０
ｂが最大値に達する。この時点ｔ３では、側端部分８０
ａの高さＴｓよりも中央部分８０ｂの高さＴｃの方が大
きくなっている。その後は、中央部分８０ｂもＴｉのＬ
ｉＮｂＯ3 基板２６への拡散によってその高さＴｃが減
少し始め、時点ｔ４以降においては、側端部分８０ａの
高さＴｓと中央部分８０ｂの高さＴｃはほぼ同じになり
（図９Ｆ参照）、この段階では、段差８０の表面は非常
になめらかな状態となっている。
【００６２】そして、本実施の形態においては、Ｔｉ膜
５２の酸化反応期間内（時点ｔ０〜時点ｔ３）のうち、
段差８０の側端部分８０ａが最大値に達した時点ｔ１か
ら該側端部分８０ａの高さＴｓと中央部分８０ｂの高さ
Ｔｃとが一致する時点ｔ２までの任意の時点（図９Ｄ参
照）にて熱拡散処理を強制的に終了させる。即ち、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板２６へのＴｉの拡散が完了する前に熱拡散
工程を終了させる。
５２の酸化反応期間内（時点ｔ０〜時点ｔ３）のうち、
段差８０の側端部分８０ａが最大値に達した時点ｔ１か
ら該側端部分８０ａの高さＴｓと中央部分８０ｂの高さ
Ｔｃとが一致する時点ｔ２までの任意の時点（図９Ｄ参
照）にて熱拡散処理を強制的に終了させる。即ち、Ｌｉ
ＮｂＯ3 基板２６へのＴｉの拡散が完了する前に熱拡散
工程を終了させる。
【００６３】拡散終了時点の決定は、時間制御にて容易
に行うことができるが、その他の方法としては、拡散時
間を一定、例えば、従来と同じ時間（図１０Ｂの時間軸
で示すと、例えば時点ｔ４までの時間）に設定しておく
代わりに、拡散炉内の温度を低く設定して、時点ｔ４に
おいて、前記時点ｔ１から時点ｔ２までの間に生じる現
象と同じ現象を起こさせるようにしてもよい。
に行うことができるが、その他の方法としては、拡散時
間を一定、例えば、従来と同じ時間（図１０Ｂの時間軸
で示すと、例えば時点ｔ４までの時間）に設定しておく
代わりに、拡散炉内の温度を低く設定して、時点ｔ４に
おいて、前記時点ｔ１から時点ｔ２までの間に生じる現
象と同じ現象を起こさせるようにしてもよい。
【００６４】このように、本実施の形態に係る光ＩＣチ
ップ２４においては、ＬｉＮｂＯ3基板２６のＴｉ拡散
部分（２８、５４）に対応する表面に形成された段差８
０（Ｔｉ膜５２の酸化反応によって形成された段差）の
側端部分８０ａを中央部分８０ｂよりも盛り上がった形
状にしたので、前記Ｔｉ拡散部分における段差８０の高
さ分布が不均一となり、Ｔｉの拡散分布は、前記盛り上
がり部分（側端部分８０ａ）の存在によって異方的とな
る。その結果、図８に示すように、Ｔｉの拡散分布につ
いての光軸と直交する面の形状、即ち、光導波路２８を
伝搬する光ビームの基板方向のモード形状ＢＳを小さく
することが可能となる。
ップ２４においては、ＬｉＮｂＯ3基板２６のＴｉ拡散
部分（２８、５４）に対応する表面に形成された段差８
０（Ｔｉ膜５２の酸化反応によって形成された段差）の
側端部分８０ａを中央部分８０ｂよりも盛り上がった形
状にしたので、前記Ｔｉ拡散部分における段差８０の高
さ分布が不均一となり、Ｔｉの拡散分布は、前記盛り上
がり部分（側端部分８０ａ）の存在によって異方的とな
る。その結果、図８に示すように、Ｔｉの拡散分布につ
いての光軸と直交する面の形状、即ち、光導波路２８を
伝搬する光ビームの基板方向のモード形状ＢＳを小さく
することが可能となる。
【００６５】しかも、前記側端部分８０ａの盛り上がり
を制御したり、Ｔｉ拡散源であるＴｉ膜５２の幅を適宜
選定することによって、所望のアスペクト比を有するモ
ード形状ＢＳを得ることができる。
を制御したり、Ｔｉ拡散源であるＴｉ膜５２の幅を適宜
選定することによって、所望のアスペクト比を有するモ
ード形状ＢＳを得ることができる。
【００６６】従って、本実施の形態に係る光ＩＣチップ
２４においては、光ビームのアスペクト比の異なる光フ
ァイバに対する結合損失を小さくすることができ、光学
素子の損失不良をなくすことができる。これは、光ＩＣ
チップ２４の歩留まりの向上につながり、光ＩＣチップ
２４を搭載した光ファイバジャイロ等の光学電子機器の
生産性の向上に寄与させることができる。
２４においては、光ビームのアスペクト比の異なる光フ
ァイバに対する結合損失を小さくすることができ、光学
素子の損失不良をなくすことができる。これは、光ＩＣ
チップ２４の歩留まりの向上につながり、光ＩＣチップ
２４を搭載した光ファイバジャイロ等の光学電子機器の
生産性の向上に寄与させることができる。
【００６７】特に、本実施の形態においては、光ＩＣチ
ップ２４の製造方法において、ＬｉＮｂＯ3 基板２６へ
のＴｉの拡散が完了する前に熱拡散工程を終了するよう
にしている。これにより、ＴｉのＬｉＮｂＯ3 基板２６
への拡散を途中で止めるような状態で光導波路２８が形
成されることとなって、光導波路２８の中央にＴｉの拡
散残りができる程度で拡散工程が終了することとなるた
め、光導波路２８の中央における表面屈折率を上げるこ
とができ、ＬｉＮｂＯ3 基板２６と光導波路２８の屈折
率差を大きくとることができる。
ップ２４の製造方法において、ＬｉＮｂＯ3 基板２６へ
のＴｉの拡散が完了する前に熱拡散工程を終了するよう
にしている。これにより、ＴｉのＬｉＮｂＯ3 基板２６
への拡散を途中で止めるような状態で光導波路２８が形
成されることとなって、光導波路２８の中央にＴｉの拡
散残りができる程度で拡散工程が終了することとなるた
め、光導波路２８の中央における表面屈折率を上げるこ
とができ、ＬｉＮｂＯ3 基板２６と光導波路２８の屈折
率差を大きくとることができる。
【００６８】また、上述のように、熱拡散の終了を制御
することによって、図８に示すように、ＬｉＮｂＯ3 基
板２６のＴｉ拡散部分に対応する表面に形成された段差
８０の側端部分８０ａを中央部分８０ｂよりも盛り上が
った形状にすることができ、Ｔｉの拡散分布を異方的に
することができる。
することによって、図８に示すように、ＬｉＮｂＯ3 基
板２６のＴｉ拡散部分に対応する表面に形成された段差
８０の側端部分８０ａを中央部分８０ｂよりも盛り上が
った形状にすることができ、Ｔｉの拡散分布を異方的に
することができる。
【００６９】本実施の形態においては、段差８０の側端
部分８０ａを盛り上げるようにしているため、Ｔｉの拡
散分布の形状（光軸に直交する面の形状）に、当該光Ｉ
Ｃチップ２４に光学的に結合される偏波面保存ファイバ
とほぼ同じアスペクト比を持たせることができる。
部分８０ａを盛り上げるようにしているため、Ｔｉの拡
散分布の形状（光軸に直交する面の形状）に、当該光Ｉ
Ｃチップ２４に光学的に結合される偏波面保存ファイバ
とほぼ同じアスペクト比を持たせることができる。
【００７０】更に、ＬｉＮｂＯ3 基板２６上に形成され
るＴｉ膜５２の幅や厚みＴを適宜選択することにより、
光導波路２８を伝搬する光ビームのモード形状ＢＳを、
例えば短軸３μｍ（縦）×長軸５μｍ（横）の断面楕円
形のコアを有する偏波面保存ファイバを伝搬する光ビー
ムのモード形状とほぼ同じ形状にすることができ、該偏
波面保存ファイバとの結合損失を大幅に減少させること
ができる。本実施の形態では、前記光導波路２８を伝搬
する光ビームのモード形状ＢＳを、前記偏波面保存ファ
イバを伝搬する光ビームのモード形状に対し、±５％程
度の誤差範囲でほぼ同じにすることが可能である。
るＴｉ膜５２の幅や厚みＴを適宜選択することにより、
光導波路２８を伝搬する光ビームのモード形状ＢＳを、
例えば短軸３μｍ（縦）×長軸５μｍ（横）の断面楕円
形のコアを有する偏波面保存ファイバを伝搬する光ビー
ムのモード形状とほぼ同じ形状にすることができ、該偏
波面保存ファイバとの結合損失を大幅に減少させること
ができる。本実施の形態では、前記光導波路２８を伝搬
する光ビームのモード形状ＢＳを、前記偏波面保存ファ
イバを伝搬する光ビームのモード形状に対し、±５％程
度の誤差範囲でほぼ同じにすることが可能である。
【００７１】また、本実施の形態に係る光ＩＣチップ２
４の製造方法においては、図４Ｃに示す熱拡散処理にお
いて、Ｔｉ拡散が完了する前に熱拡散処理を強制的に終
了させて、段差８０の側端部分８０ａを中央部分８０ｂ
よりも盛り上げた形状にしているが、この形状は、アラ
イメントマークが形成される部分の段差においても同様
に形成される。
４の製造方法においては、図４Ｃに示す熱拡散処理にお
いて、Ｔｉ拡散が完了する前に熱拡散処理を強制的に終
了させて、段差８０の側端部分８０ａを中央部分８０ｂ
よりも盛り上げた形状にしているが、この形状は、アラ
イメントマークが形成される部分の段差においても同様
に形成される。
【００７２】いままでは、図１１に示すように、アライ
メントマークＡＭが形成される部分の段差８０もその表
面がなめらかに形成されていたことから、光学的にアラ
イメントマークＡＭを検出するためには、ＬｉＮｂＯ3
基板２６やフォトレジスト膜８２等と比べて光反射率の
高い材料、例えばＣｒ膜などの金属膜８４を形成する必
要があったが、本実施の形態に係る光ＩＣチップ２４の
ように、即ち、例えば図１２に示すように、段差８０の
側端部分８０ａが盛り上がり形状とされていれば、光学
的にその輪郭が明瞭に検出されるため、前記アライメン
トマーク用の金属膜８４を形成する必要がなくなり、前
記金属膜８４を形成するためのマスク作製工程、洗浄や
乾燥処理等を含む金属膜８４の成膜工程等を省略するこ
とができ、製造工程の簡略化並びに工数の削減を図るこ
とができる。
メントマークＡＭが形成される部分の段差８０もその表
面がなめらかに形成されていたことから、光学的にアラ
イメントマークＡＭを検出するためには、ＬｉＮｂＯ3
基板２６やフォトレジスト膜８２等と比べて光反射率の
高い材料、例えばＣｒ膜などの金属膜８４を形成する必
要があったが、本実施の形態に係る光ＩＣチップ２４の
ように、即ち、例えば図１２に示すように、段差８０の
側端部分８０ａが盛り上がり形状とされていれば、光学
的にその輪郭が明瞭に検出されるため、前記アライメン
トマーク用の金属膜８４を形成する必要がなくなり、前
記金属膜８４を形成するためのマスク作製工程、洗浄や
乾燥処理等を含む金属膜８４の成膜工程等を省略するこ
とができ、製造工程の簡略化並びに工数の削減を図るこ
とができる。
【００７３】前記実施の形態では、光ファイバジャイロ
に使用される光ＩＣチップ２４に適用した場合を示した
が、その他、光通信の送受信モジュール、光ディスク
（コンパクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、光磁
気ディスク等の円盤状記録媒体）の光ヘッド、光計算機
用の演算素子、広帯域波長可変レーザ等において使用さ
れる光導波路素子にも適用することができる。
に使用される光ＩＣチップ２４に適用した場合を示した
が、その他、光通信の送受信モジュール、光ディスク
（コンパクトディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、光磁
気ディスク等の円盤状記録媒体）の光ヘッド、光計算機
用の演算素子、広帯域波長可変レーザ等において使用さ
れる光導波路素子にも適用することができる。
【００７４】なお、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を
採り得ることはもちろんである。
ず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を
採り得ることはもちろんである。
【００７５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光導
波路素子によれば、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散によ
る光導波路が形成された光導波路素子において、前記光
導波路の少なくとも一方の側端部分を前記光導波路の中
央部分よりも盛り上げるようにしている。
波路素子によれば、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散によ
る光導波路が形成された光導波路素子において、前記光
導波路の少なくとも一方の側端部分を前記光導波路の中
央部分よりも盛り上げるようにしている。
【００７６】このため、光ビームのアスペクト比の異な
る光ファイバに対する結合損失を小さくすることがで
き、光学素子の損失不良をなくすことができるという効
果を得ることができると共に、光導波路変調器等の光学
部品に使用される偏波面保存ファイバに対する結合損失
を小さくすることができ、前記光導波路変調器等を搭載
した光学電子機器の性能向上を実現させることができる
という効果が達成される。
る光ファイバに対する結合損失を小さくすることがで
き、光学素子の損失不良をなくすことができるという効
果を得ることができると共に、光導波路変調器等の光学
部品に使用される偏波面保存ファイバに対する結合損失
を小さくすることができ、前記光導波路変調器等を搭載
した光学電子機器の性能向上を実現させることができる
という効果が達成される。
【００７７】また、本発明に係る光導波路素子の製造方
法によれば、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成する膜
形成工程と、前記Ｔｉ膜が形成された前記ＬｉＮｂＯ3
基板を熱処理して、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉを拡散させ
る熱拡散工程を含み、前記ＬｉＮｂＯ3 基板への前記Ｔ
ｉの拡散が完了する前に前記熱拡散工程を終了すること
を特徴としている。
法によれば、ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成する膜
形成工程と、前記Ｔｉ膜が形成された前記ＬｉＮｂＯ3
基板を熱処理して、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉを拡散させ
る熱拡散工程を含み、前記ＬｉＮｂＯ3 基板への前記Ｔ
ｉの拡散が完了する前に前記熱拡散工程を終了すること
を特徴としている。
【００７８】このため、光ビームのアスペクト比の異な
る光ファイバに対する結合損失を小さくすることがで
き、光学素子の損失不良をなくすことができるという効
果を得ることができると共に、光導波路変調器等の光学
部品に使用される偏波面保存ファイバに対する結合損失
を小さくすることができ、前記光導波路変調器等を搭載
した光学電子機器の性能向上を実現させることができる
という効果が達成される。
る光ファイバに対する結合損失を小さくすることがで
き、光学素子の損失不良をなくすことができるという効
果を得ることができると共に、光導波路変調器等の光学
部品に使用される偏波面保存ファイバに対する結合損失
を小さくすることができ、前記光導波路変調器等を搭載
した光学電子機器の性能向上を実現させることができる
という効果が達成される。
【図１】本発明に係る光導波路素子及び光導波路素子の
製造方法を例えばクローズドループ方式の位相変調形光
ファイバジャイロに搭載される光ＩＣチップに適用した
実施の形態例（以下、実施の形態に係る光ＩＣチップと
記す）が搭載される光ファイバジャイロを示す構成図で
ある。
製造方法を例えばクローズドループ方式の位相変調形光
ファイバジャイロに搭載される光ＩＣチップに適用した
実施の形態例（以下、実施の形態に係る光ＩＣチップと
記す）が搭載される光ファイバジャイロを示す構成図で
ある。
【図２】図２Ａは本実施の形態に係る光ＩＣチップと第
１及び第２のアレイとの位置合わせ工程を示す説明図で
あり、図２Ｂは本実施の形態に係る光ＩＣチップと第１
及び第２のアレイとの光軸調整と接着工程を示す説明図
である。
１及び第２のアレイとの位置合わせ工程を示す説明図で
あり、図２Ｂは本実施の形態に係る光ＩＣチップと第１
及び第２のアレイとの光軸調整と接着工程を示す説明図
である。
【図３】図３ＡはＬｉＮｂＯ3 基板の洗浄処理を示す工
程図であり、図３Ｂはフォトレジスト膜の形成処理を示
す工程図であり、図３Ｃはフォトレジスト膜に対する露
光現像処理を示す工程図である。
程図であり、図３Ｂはフォトレジスト膜の形成処理を示
す工程図であり、図３Ｃはフォトレジスト膜に対する露
光現像処理を示す工程図である。
【図４】図４ＡはＴｉ膜の形成処理を示す工程図であ
り、図４ＢはＴｉ膜に対するリフトオフを示す工程図で
あり、図４ＣはＴｉ膜の熱拡散処理を示す工程図であ
る。
り、図４ＢはＴｉ膜に対するリフトオフを示す工程図で
あり、図４ＣはＴｉ膜の熱拡散処理を示す工程図であ
る。
【図５】図５ＡはＣｒ膜の形成・パターニング処理を示
す工程図であり、図５Ｂは酸化物膜の形成・パターニン
グ処理を示す工程図であり、図５ＣはＡｌ膜の形成・パ
ターニング処理を示す工程図である。
す工程図であり、図５Ｂは酸化物膜の形成・パターニン
グ処理を示す工程図であり、図５ＣはＡｌ膜の形成・パ
ターニング処理を示す工程図である。
【図６】図６Ａはフォトレジスト膜の形成処理を示す工
程図であり、図６Ｂはフォトレジスト膜に対する露光現
像処理を示す工程図である。
程図であり、図６Ｂはフォトレジスト膜に対する露光現
像処理を示す工程図である。
【図７】図７Ａは電極膜の形成処理を示す工程図であ
り、図７Ｂは電極膜のパターニング処理を示す工程図で
ある。
り、図７Ｂは電極膜のパターニング処理を示す工程図で
ある。
【図８】本実施の形態に係る光ＩＣチップにおいて、特
にＴｉ拡散部分における段差の光軸に直交する面の断面
形状を拡大して示す断面図である。
にＴｉ拡散部分における段差の光軸に直交する面の断面
形状を拡大して示す断面図である。
【図９】図９ＡはＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成し
た状態を示す断面図であり、図９Ｂは前記Ｔｉ膜の酸化
反応に伴って段差が高さ方向に成長する段階を示す断面
図である。図９Ｃは段差の側端部分が高さ方向の最大値
に到達した段階を示す断面図であり、図９Ｄは段差の側
端部分の高さが徐々に減少していく状態を示す断面図で
あり、図９Ｅは段差の側端部分の高さと中央部分の高さ
とが一時的に一致した状態を示す断面図であり、図９Ｆ
はＴｉ拡散が完全に終了した段階を示す断面図である。
た状態を示す断面図であり、図９Ｂは前記Ｔｉ膜の酸化
反応に伴って段差が高さ方向に成長する段階を示す断面
図である。図９Ｃは段差の側端部分が高さ方向の最大値
に到達した段階を示す断面図であり、図９Ｄは段差の側
端部分の高さが徐々に減少していく状態を示す断面図で
あり、図９Ｅは段差の側端部分の高さと中央部分の高さ
とが一時的に一致した状態を示す断面図であり、図９Ｆ
はＴｉ拡散が完全に終了した段階を示す断面図である。
【図１０】図１０Ａは一つの実験例（Ｔｉ膜の酸化反応
によって生じる段差の高さ方向への成長度合いをみた実
験例）に使用したサンプルを示す断面図であり、図１０
Ｂは前記実験例の実験結果を示す特性図である。
によって生じる段差の高さ方向への成長度合いをみた実
験例）に使用したサンプルを示す断面図であり、図１０
Ｂは前記実験例の実験結果を示す特性図である。
【図１１】一般的なアライメントマークの可視化処理
（金属膜の形成処理）を示す断面図である。
（金属膜の形成処理）を示す断面図である。
【図１２】本実施の形態に係る光ＩＣチップの製造方法
において、アライメントマークの可視化のための金属膜
の形成処理を省略した状態を示す断面図である。
において、アライメントマークの可視化のための金属膜
の形成処理を省略した状態を示す断面図である。
【図１３】Ｔｉ拡散型ＬｉＮｂＯ3 導波路の作製過程、
特にＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成した状態を示す
断面図である。
特にＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成した状態を示す
断面図である。
【図１４】従来の光導波路における光ビームのモード形
状を示す説明図である。
状を示す説明図である。
１０…光ファイバ １２…ファイバコイ
ル １４…光源 １６…光ファイバ ２４…光ＩＣチップ ２６…ＬｉＮｂＯ3
基板 ２８…光導波路 ３０…位相変調器 ３２…偏光子 ３４…第１のアレイ ３６…第２のアレイ ５２…Ｔｉ膜 ５６…Ｃｒ層 ５８…酸化物膜 ６０…Ａｌ膜 ６４…電極膜 ８０…段差 ８０ａ…側端部分 ８０ｂ…中央部分 ＡＭ…アライメント
マーク
ル １４…光源 １６…光ファイバ ２４…光ＩＣチップ ２６…ＬｉＮｂＯ3
基板 ２８…光導波路 ３０…位相変調器 ３２…偏光子 ３４…第１のアレイ ３６…第２のアレイ ５２…Ｔｉ膜 ５６…Ｃｒ層 ５８…酸化物膜 ６０…Ａｌ膜 ６４…電極膜 ８０…段差 ８０ａ…側端部分 ８０ｂ…中央部分 ＡＭ…アライメント
マーク
Claims (7)
- 【請求項１】ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散による光導
波路が形成された光導波路素子において、 前記光導波路の少なくとも一方の側端部分が、前記光導
波路の中央部分よりも盛り上がっていることを特徴とす
る光導波路素子。 - 【請求項２】ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉの拡散による光導
波路が形成された光導波路素子において、 前記Ｔｉの拡散分布が、前記光導波路に光学的に結合さ
れる偏波面保存ファイバとほぼ同じアスペクト比を有す
ることを特徴とする光導波路素子。 - 【請求項３】請求項２記載の光導波路素子において、 前記偏波面保存ファイバのコア断面形状が楕円形状であ
ることを特徴とする光導波路素子。 - 【請求項４】ＬｉＮｂＯ3 基板上にＴｉ膜を形成する膜
形成工程と、 前記Ｔｉ膜が形成された前記ＬｉＮｂＯ3 基板を熱処理
して、ＬｉＮｂＯ3 基板にＴｉを拡散させる熱拡散工程
を含み、 前記ＬｉＮｂＯ3 基板への前記Ｔｉの拡散が完了する前
に前記熱拡散工程を終了することを特徴とする光導波路
素子の製造方法。 - 【請求項５】請求項４記載の光導波路素子の製造方法に
おいて、 前記熱拡散工程の終了は、拡散時間を制御することによ
って行われることを特徴とする光導波路素子の製造方
法。 - 【請求項６】請求項４又は５記載の光導波路素子の製造
方法において、 前記熱拡散工程の終了は、熱処理雰囲気の温度を制御す
ることによって行われることを特徴とする光導波路素子
の製造方法。 - 【請求項７】請求項４記載の光導波路素子の製造方法に
おいて、 前記熱処理が酸化雰囲気で行われ、 前記熱酸化工程の終了は、前記Ｔｉ膜の酸化に伴う高さ
方向への成長期間内であって、かつ、前記Ｔｉ膜の側端
部分における成長高さが、該Ｔｉ膜の中央部分の成長高
さよりも高い時点であることを特徴とする光導波路の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35923497A JP3875385B2 (ja) | 1996-12-27 | 1997-12-26 | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-351274 | 1996-12-27 | ||
| JP35127496 | 1996-12-27 | ||
| JP35923497A JP3875385B2 (ja) | 1996-12-27 | 1997-12-26 | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10239544A true JPH10239544A (ja) | 1998-09-11 |
| JP3875385B2 JP3875385B2 (ja) | 2007-01-31 |
Family
ID=26579359
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35923497A Expired - Lifetime JP3875385B2 (ja) | 1996-12-27 | 1997-12-26 | 光導波路素子及び光導波路素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3875385B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019913A1 (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Ngk Insulators, Ltd. | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
| US7373065B2 (en) | 2004-10-12 | 2008-05-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical waveguide substrate and harmonics generating device |
| JP2008224708A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
| CN100447615C (zh) * | 2003-08-21 | 2008-12-31 | 日本碍子株式会社 | 光波导器件以及行波型光学调制器 |
| JP2009015307A (ja) * | 2007-06-07 | 2009-01-22 | Nitto Denko Corp | 光導波路の製造方法 |
| JP2009229793A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
-
1997
- 1997-12-26 JP JP35923497A patent/JP3875385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005019913A1 (ja) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Ngk Insulators, Ltd. | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
| JPWO2005019913A1 (ja) * | 2003-08-21 | 2006-10-19 | 日本碍子株式会社 | 光導波路デバイスおよび進行波形光変調器 |
| CN100447615C (zh) * | 2003-08-21 | 2008-12-31 | 日本碍子株式会社 | 光波导器件以及行波型光学调制器 |
| JP5063001B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2012-10-31 | 日本碍子株式会社 | 進行波形光変調器 |
| US7502530B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-03-10 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical waveguide devices and traveling wave type optical modulators |
| US7373065B2 (en) | 2004-10-12 | 2008-05-13 | Ngk Insulators, Ltd. | Optical waveguide substrate and harmonics generating device |
| JPWO2006041172A1 (ja) * | 2004-10-12 | 2008-05-22 | 日本碍子株式会社 | 光導波路基板および高調波発生デバイス |
| JP5083865B2 (ja) * | 2004-10-12 | 2012-11-28 | 日本碍子株式会社 | 光導波路基板および高調波発生デバイス |
| US7633672B2 (en) | 2007-03-08 | 2009-12-15 | Ngk Insulators, Ltd. | Wavelength conversion devices |
| JP4557264B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2010-10-06 | 日本碍子株式会社 | 波長変換素子 |
| JP2008224708A (ja) * | 2007-03-08 | 2008-09-25 | Ngk Insulators Ltd | 波長変換素子 |
| JP2009015307A (ja) * | 2007-06-07 | 2009-01-22 | Nitto Denko Corp | 光導波路の製造方法 |
| JP2009229793A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光導波路素子 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3875385B2 (ja) | 2007-01-31 |
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