WO2008038795A1 - Dispositif optique et procédé de fabrication de dispositif optique - Google Patents

Description

明 細 書

光デバイスおよび光デバイスの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は光デバイス、特に光導波路を伝搬する光を分岐させる構造を備えた光デ ノ イスに関する。

本願 (ま、 2006年 9月 29曰 ίこ出願された特願 2006— 268493号 ίこ基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 光に信号を載せて光ファイバで伝送する光通信システムにおいて、光伝送に必要 な様々な処理を光に対して施す各種の機能素子が用いられる。これら機能素子は、 その出力光をモニタし、そのモニタ結果に基づいて素子の動作をフィードバック制御 することで、所望の特性を精度良く得ることが可能である。

[0003] 例えば、光信号を強度変調する機能素子として、ニオブ酸リチウム（LiNbO ；以下

3

LNと呼ぶ）等の基板上に、マッハツェンダー型の光導波路、変調電極、およびバイ ァス電極を形成した、光強度変調器が利用されている。この光強度変調器では、マツ ハツエンダー光導波路の合波点において合波される 2つの光波の位相差力 S、 0およ び兀となる状態を基準として変調を行う必要（変調動作点のバイアス調整の必要）が ある。この基準となる位相状態を得るため、変調後の信号光をモニタしてバイアス電 極からの印加電圧を調整して!/、る。

[0004] 従来、こうした光モニタを実現するものとして、特許文献 1に記載されたモニタ付光 導波路型素子が知られている。図 10は、このモニタ付光導波路型素子の断面の概 略を示している。同図では、基板 101上に光導波路 102が形成され、その上部には 光導波路 102より屈折率の高いエバネセント成分導入層 50が設けられている。光検 出器 40は、エバネセント成分導入層 50を介して光導波路 102の上部に設置されて いる。なお、従来においては、エバネセント成分導入層の特徴は構造にある、より詳 しくはエバネセント成分導入層 50の膜厚と長さとにあると判断され、出力側方向の端 面の形状は重要視されていな力、つた。図 10では、便宜上、エバネセント成分導入層 50の端面を模式的に基板 101に垂直に描いている力 S、実際の素子では、エバネセ ント成分導入層 50のような薄膜はスパッタリング法や蒸着法を用いて成膜されるため 、その厚さは出力側の端に向かって徐々に薄くなつており、上記端面は基板 101に 対して垂直ではない。

[0005] 図 10のモニタ付光導波路型素子において、光導波路 102を図中の P方向に伝搬 する光は、その一部がエバネセント成分として光導波路 102外にも滲み出した状態 で伝搬していく。そして、このエバネセント成分はエバネセント成分導入層 50を通つ て光検出器 40内部にまで滲入して、そのごく一部が光検出器 40の受光面 401に到 達する。こうしてエバネセント成分の一部を検出することで、伝搬光のモニタリングが 行われる。

特許文献 1 :特開 2001— 215371号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、上記モニタ付光導波路型素子では、光検出器 40へのエバネセント 成分の進入角度が伝搬方向 Pに対して 5度程度（推定値）と浅いため、滲入した光の 大部分は光検出器 40外に散逸してしまい、そのごく一部しか受光面 401に到達する ことができない。その結果、光検出器 40におけるモニタ効率（受光感度）が極めて低 ぐ実用的な性能を得ることができないという問題があった。

[0007] 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光導波路を伝搬 する光の一部を高効率に検出する光導波路分岐構造を備えた光デバイス、およびそ のような光デバイスの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、基板上に光導波路が形 成された光導波路素子と、前記光導波路の少なくとも一部を覆うように前記基板の表 面に設けられるとともに、前記光導波路中の光伝搬方向において前方に向く側面が 前記光導波路表面に対して略垂直をなす光学媒質とを備えたことを特徴とする光デ ノ イスを提供する。

なお、本発明においては、「端面が光導波路表面に対し略垂直をなす」とは、「端面 が光導波路表面に対して 45度以上 135度以下傾斜している」ことを意味する。

光導波路を伝搬する光の一部が上記光学媒質内に滲み出す。本発明の光デバイ スにおいては、前記光導波路中の光伝搬方向において前方に向く光学媒質の端面 (以下、「前方端面」と略称する。）が、前記光導波路表面に対して略垂直をなすよう 形成されているので、この滲み出した光は、その前方端面から光導波路表面に対し て略垂直な方向に放射される。すなわち、本発明の光デバイスは、光導波路を伝搬 する光の一部を光導波路に対し略垂直方向に分岐することができる。また、分岐方 向が光導波路に対して略垂直な方向であるから、光導波路上に光検出器を設けれ ば上記放射される分岐光は当該光検出器に略垂直に入射し、分岐光が無駄なく光 検出器に受光される。したがって、上記分岐光をモニタ光として、光導波路を伝搬す る光のモニタリングを高効率に行うことができる。

[0009] 上記光デバイスにおいては、前記光学媒質を薄膜形成工程およびパターン形成ェ 程により形成することが好ましレ、。

上記光デバイスにおいては、薄膜形成工程、または薄膜形成工程およびパターン 形成工程により前記光学媒質を形成した後、該光学媒質の前記前方端面を加工し、 その平滑度および前記光導波路表面に対する角度の少なくとも一方を調整すること が好ましい。

本発明の光デバイスによれば、上記前方端面の平滑性が改善され、また当該前方 端面と光導波路表面とがなす角度を所望の角度（例えば 90度）とすること力 Sでき、こ れにより光導波路を伝搬する光の一部を上記前方端面から効率良く分岐させること ができる。

[0010] 上記光デバイスにおいては、前記光学媒質は半導体薄膜または誘電体薄膜である ことが好ましい。

上記光学媒質を構成する半導体または誘電体は、光導波路を伝搬する光に対し 透明なので、分岐される光がこの光学媒質内で不要に減衰することがなぐ分岐光を 効率良く取り出すことができる。また、半導体材料または誘電体材料は、一般的な半 導体製造プロセス技術により容易に薄膜状に形成できるので、光デバイスの製造を 簡単 ·安価に行うことができる。 [0011] 上記光デバイスにおいては、前記光学媒質を前記光導波路表面に接して設けるこ とが好ましい。

光学媒質と光導波路との間に、例えば、他の材料力もなるバッファ層を設けた光デ ノ イスと比べて、上記光学媒質が光導波路上に直接設けられているので、光学媒質 内への滲み出し光の量が多くなり、分岐される光を減少させることがない。

[0012] 上記光デバイスにおいては、前記光導波路を伝搬する光の波長における前記光学 媒質の屈折率が、該波長における前記基板の屈折率より高いことが好ましい。

光導波路を伝搬する光のモード分布は屈折率の高い上記光学媒質側に偏ることに なり、その結果、光学媒質内への滲み出し光の量が多くなる。したがって、より多くの 光量を分岐光として取り出すこと力 Sできる。

[0013] 上記光デバイスにおいては、前記光学媒質の前記前方端面と前記光導波路表面 とで作られる交線が、前記光導波路中の光の伝搬方向に対して、所定の傾き角を有 することを特徴とする。なお、上記所定の傾き角とは、垂直ではない角度を意味する 上記交線が光の進行方向に対して直角に交わらずに傾きを持つように、光学媒質 が配置されているため、光導波路を伝搬する光または光学媒質中に滲み出して伝搬 する光が、当該前方端面で反射することがない。したがって反射光が光導波路の伝 搬モードに結合することがなぐ戻り光の発生を抑えることが可能である。

[0014] 上記光デバイスにおいては、前記光学媒質が前記光導波路に沿って複数設けら れることが好ましい。

前記光導波路に沿って複数設けられた光学媒質は、それぞれ独立に光導波路か ら伝搬光の一部を取り出し、基板と略垂直方向に分岐光として放射させる。したがつ て、光学媒質の数に応じて容易に分岐光の総量を調節することができる。

[0015] また、上記光デバイスにおいては、前記光学媒質の上部にさらに光検出手段を備 え、前記光学媒質により取り出されて前記光導波路表面に略垂直な方向に放射され る、前記光導波路を伝搬する光の一部を前記光検出手段で検出することによって、 光導波路を伝搬する光をモニタすることが好ましレ、。

上記放射される分岐光を光検出手段で検出することによって、光導波路を伝搬す る光をモニタすること力 Sできる。

[0016] さらに、上記光デバイスにおいては、前記光学媒質が半導体で形成され、その光 学媒質が接地されてレ、ることが好ましレ、。

上記光学媒質が半導体材料で構成され、かつ接地されている場合、基板内に帯電 した電荷は、上記接地部分から外部へ放電される。このため、例えば、光検出手段と してフォトダイオードを使用し、そのフォトダイオードを光学媒質と接するように光学媒 質上に設置したとしても、電荷がフォトダイオードへ放電してフォトダイオードを破壊 すると!/、うことを防ぐこと力 Sできる。

[0017] 本発明はまた、基板上に光導波路が形成された光導波路素子と前記光導波路の 表面に少なくとも一部が設けられた薄膜状の光学媒質とを有する光デバイスの製造 方法であって、前記基板上に所定材質の光学媒質を薄膜状に形成する薄膜形成ェ 程と、前記光導波路の少なくとも一部を覆うとともに、光導波路中の光伝搬方向にお いて前方を向く側面が前記光導波路表面に対し略垂直なすようにこの光学媒質を形 成するパターン形成工程と、さらに前記前方端面の平滑度、および該前方端面と前 記光導波路表面とのなす角度の少なくともいずれか一方を調整する加工工程とを有 する光デバイスの製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法によれば、上記優れた効果を有する光デバイスを製造すること ができる。

発明の効果

[0018] 本発明によれば、光導波路を伝搬する光の一部を光導波路表面に対して略垂直 な方向に効率良く分岐させることができる。また、分岐させた光を検出して、光導波路 を伝搬する光のモニタリングを高効率に行うことができる。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]光導波路の伝搬方向に沿った光デバイスの断面概略図である。

[図 2A]図 2Aは光デバイスの全体を示す概観図である。

[図 2B]図 2Bは光学媒質 20が見えるように、接着層と光検出器とを除いた光デバイス を示す概観図である。

[図 3]光学媒質の長さ Lと、基板垂直方向に放射される光の強度との関係を示す実験 結果である。

[図 4]本発明による光デバイスの第 1の実施例である。

[図 5]本発明による光デバイスの第 2の実施例である。

[図 6]本発明による光デバイスの第 3の実施例である。

[図 7]本発明による光デバイスの第 4の実施例である。

[図 8]本発明による光デバイスの第 5の実施例である。

[図 9]本発明による光デバイスの第 6の実施例である。

[図 10]従来のモニタ付光導波路型素子の断面概略図である。

符号の説明

[0020] 10···光導波路素子 11···モニタ部

20···光学媒質 30···接着層

40…光検出器 401 · ··光検出器の受光面

50···エバネセント成分導入層 101' LN基板

102···光導波路

103···メインマッハツェンダー光導波路

104a, 104b…サブマッハツェンダー光導波路

Ρ···光の伝搬方向

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

図 1と図 2とは、本発明の一実施形態による光デバイスを示したものであり、図 1は光 導波路の伝搬方向（図 2の P方向に相当）に沿った光デバイスの断面図、図 2は光デ ノ イスの外観図（俯瞰図）である。本実施形態における光デバイスは、光導波路素子 10と、光導波路素子 10の表面に接して設けた光学媒質 20と、光学媒質 20の上部 に設置される光検出器 40と、この光検出器 40を光学媒質 20上に接着する接着層 3 0とを具備している。

なお、図 2Aは光デバイスの全体を示したものであり、接着層 30と光検出器 40とに 隠れて光学媒質 20は見えない。図 2Bは光学媒質 20が見えるように、接着層 30と光 検出器 40とを除いた概観図である。 [0022] 光導波路素子 10は、 LN基板 101と、チタン (Ti)の熱拡散によって LN基板 101上 に形成された光導波路 102とを有している。説明の簡単化のため、本願明細書では 、光導波路 102の導波路パターンを、図 2に示すように、直線とする力 S、他のパターン の光導波路とすることもできる。例えば、光導波路 102をマッハツェンダー型にするこ とで、光デバイスを光強度変調器に適用することもできる。

[0023] 光学媒質 20は、光導波路 102を伝搬する光の波長において、吸収損失が少なく透 明であり、その屈折率が LN基板 101よりも高い値を有する材質で形成されていること が好ましい。

本実施形態では、伝搬光の波長をえ = 1. 55 mとする。この波長における LN基 板 101の屈折率は 2. 2程度であることから、光学媒質 20には屈折率が 3. 5程度で あるシリコン（Si)を用いる。なお、上記条件（光学特性）を満たす材質であればシリコ ン以外であってもよぐそのような材質の例として、ゲルマニウム（Ge ;屈折率 4· 1)な どの半導体や酸化タンタル (Ta O ；屈折率 2. 3)などの誘電体がある。

2 5

[0024] LN基板 101の上方から見た光学媒質 20の形状は、図 2に示すように、伝搬方向 P に沿った長さが L、伝搬方向 Pに直角な方向の幅が Wである長方形である。また、光 学媒質 20の厚さは Tとする。光学媒質 20の端面 (側面）のうち光導波路 102上に位 置する面、すなわち、光導波路中の光の伝搬方向において前方を向く前方端面（図 1および 2中の面 a)、および後方を向く端面（図 1および 2中の面 c、「後方端面」と略 称する）とは、光導波路 102の表面に対して略垂直の角度をなす平面で形成されて いる。

この平面部分の横方向の大きさ（光学媒質 20の幅 W)は、光導波路 102を伝搬す る光のモード径（数〜 10 H m)の少なくとも数倍程度であり、例えば 20 H mである。な お、上記幅 Wの上限値は特に存在しないが、伝搬光のモード径よりも十分に幅 Wが 大きい場合には、光導波路 102の上部近傍、上記例でいえば 20 mの部分だけを 光導波路表面に略垂直な平面としてもよい。つまり、前方端面および後方端面（面 a や面 c)全体が平面である必要はなぐ光導波路 102の上部近傍が局所的に平面状 になっていれば十分であり、前方端面および後方端面（面 aや面 c)全体では幅 W方 向に湾曲していてもよい。 [0025] 光学媒質 20の前方端面および後方端面（面 aおよび面 c)が、光導波路 102の表面 と略垂直の角度をなすことによって、光導波路 102を伝搬する光の一部が上記前方 端面（面 a)において光導波路 102の表面に対して略垂直な方向に放射され、光導 波路 102から分岐される。

上記前方端面（面 a)が光導波路 102の表面に対してなす角度は、本発明において は、上述の通り、略垂直、つまり 45度以上 135度以下である力 その中でも 80度〜 1 00度が好ましい。

また、光導波路中の光伝搬方向において後方を向く後方端面（面 c)が、光導波路 102と略垂直な平面に形成されていなくも、上記本発明の効果は得られる。つまり、 後方端面（面 c)が、光導波路 102表面と略垂直な平面に形成されていなくも、前方 端面（面 a)から光導波路 102表面に対して略垂直方向へ放射される分岐光には影 響がない。

[0026] 上記光学媒質 20がシリコンで形成されている場合、一般的な半導体製造プロセス によって光学媒質 20を形成することができる。すなわち、まず、 LN基板 101上に光 導波路 102を形成した後、スパッタリング法や蒸着法などを利用して、所定の膜厚（ 厚さ T)のシリコンを LN基板 101表面の全面に形成する（薄膜形成工程)。ついで、リ フトオフ法やドライエッチング法を利用して、光学媒質 20の形状が長方形となるように ノ ターン形成する (パターン形成工程)。例えば、ドライエッチングの反応ガスとして C F + CHFを用い、エッチング端面の角度（面 a〜dと光導波路 102表面とのなす角度 )を制御して上記光学媒質 20を形成することができる。

[0027] また、エッチング端面をより所望の角度にするために、エッチング後の端面にさらに レーザ光を照射する加工工程を加えてもよい。この種のレーザトリミングによって、端 面の平滑性を改善することも可能である。

なお、光学媒質 20の端面を光導波路 102表面に対し略垂直に形成する工程は、 上記パターン形成工程だけを利用してもよいし、また、薄膜形成後にそのまま上記レ 一ザ光による加工工程だけを利用してもよい。

[0028] 光学媒質 20の上部には接着層 30が設けられ、この接着層 30により光検出器 40が 、光導波路 102および LN基板 101上に接着される。光導波路 102とその上部に設 置される光検出器 40とが近接している場合、伝搬光が光検出器 40に必要以上に吸 収されて伝搬光の損失が増大してしまう可能性がある。し力、しながら、本実施形態に おいては、接着層 30を設けることにより光検出器 40と光導波路 102とがある程度の 距離をもって配置されるので、そのような不都合を防止できる効果もある。

こうした目的のため、接着層 30の材質には、伝搬光の波長に対して透明であり、且 つその屈折率が光導波路 102や光学媒質 20よりも低いものが選択される。

さらには、接着層 30は、図 1および図 2では光学媒質 20の側面にまでもうけられて いる力 光学媒質 20の上部にだけ接着層 30を設け、光学媒質 20の側面（面 a〜d) が空気と接するような構造としてもよレ、。

[0029] 以上のように構成された本実施形態の光デバイスでは、光導波路 102中を伝搬す る光の一部が、光学媒質 20の前方端面（面 a)から光導波路 102の表面に対して略 垂直方向へ分岐されて放射される。放射方向が光導波路 102に対して略垂直である ため、光導波路 102上部に設けた光検出器 40により、この分岐光を効率良く捉える こと力 Sでさる。

[0030] 以上、図面を参照して本発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体 的な構成は上述のものに限られることはなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲内に ぉレ、て様々な設計変更等をすることが可能である。

[0031] 例えば、光学媒質 20の平面形状は長方形に限定されず、前方端面（面 a)が上述 の条件で形成されて!/、れば、平面形状はどのようなものであってもよ!/、。

また、前方端面（面 a)と光導波路 102表面とで作られる交線が、光導波路 102中の 光伝搬方向に対してなす角度は、直角でなくともよぐ直角から数度乃至 45度程度 傾いていてもよい。この中でも、傾き角は 2〜7度であることが好ましい。例えば、前方 端面および後方端面（面 aおよび面 c)が傾くことにより、光学媒質 20の平面形状が平 行四辺形となって!/、てもよ!/ヽ（後述する実施例 2 (図 5)参照）。このようにすることで、 前方端面および後方端面（面 aおよび面 c)による反射光が再び光導波路 102の伝搬 モードと結合して戻り光が生じてしまうことを防止することが可能である。

[0032] また、光学媒質 20を LN基板 101の上に直接形成せず、光学媒質 20と LN基板 10 1との間に他の材質からなる薄膜を設けるようにしてもよい。 また、光学媒質 20は上記ように半導体製造プロセスで形成する薄膜状のものに限 られず、バルタ状の部材であってもよい。

[0033] また、接着層 30を設けず、光学媒質 20と光検出器 40とを接触させる構造にするこ ともできる。ただし、光学媒質 20が半導体からなる場合には、 LN基板 101内に帯電 した電荷が光検出器 40へ放電しないように、光学媒質 20は接地された構成にするこ とが望ましレゝ (後述する実施例 4 (図 7)参照)。

また、光検出器 40としてはフォトダイオードを用いることができる力 これに限られな い。例えば、基板に略垂直に放射される分岐光をミラーやレンズで受けて、フォトダイ オードへ導くこともできる。

[0034] また、本光デバイスを光強度変調器に使用する場合、光導波路素子 10はさらに、 光導波路 102に変調電界を印加するための電極と、この電極の下部に設けられて、 光導波路 102を伝搬する光が電極によって吸収損失するのを防止するバッファ層と を具備する。このバッファ層は、例えば酸化シリコン（SiO )を含有する。そこで、図 1

2

および図 2の接着層 30に代えて、光学媒質 20と光検出器 40との間に配置されるよう に、バッファ層を基板全面に設けるようにしてもよい。バッファ層とその上に接着層 30 とを設け、両者を併用する構成としてもよい。なお、上記電極は、バッファ層の上部で 光導波路 102近傍の所定位置に形成され、電極からの変調電界が印加された光導 波路 102には、電気光学効果による屈折率変化が誘起されて、その部分を通過する 光波に位相変化が与えられる。マッハツェンダー型光導波路の分岐された光波がそ れぞれ位相変調されることで、合波後の光に強度変調がもたらされる。

[0035] また、光導波路素子 10の基板材質は LNには限定されず、シリコン基板や石英基 板など、その他にも様々な半導体または誘電体基板を用いることができる。

実施例 1

[0036] 図 3は、光学媒質 20の長さ Lと、基板、つまり光導波路表面に対して垂直方向に放 射される光の強度との関係を実験により求め、グラフに表したものである。実験には、 波長え = 1. 55 mの伝搬光を用いた。光学媒質 20は、 LN基板 101 (屈折率 n = 2 . 2)を用いた光導波路素子 10上に形成したシリコン（Si)薄膜 (屈折率 n = 3. 5)であ り、その平面形状は図 2に示すような長方形（幅 \¥ = 60 111、厚さ Τ = 0· 2 111)であ る。また、面 aの端面角度は 90度に形成されている。図 3において、横軸は光学媒質 20の長さ L (単位は m)、縦軸は基板垂直方向に放射される光の強度をその最大 値で規格化した値 (単位は dB)を示す。

[0037] 図 3のデータにより、光学媒質 20の長さ Lが 100 m程度以下においては、基板垂 直方向に放射される光の強度は長さ Lに対し単調増加して変化し、長さ Lが 100 m 程度以上では、放射される光の強度はほとんど変わらないことが分かる。したがって、 上記パラメータの光学媒質 20の場合、長さ Lを 100 m以下の範囲で適宜調整する ことによって、基板に対して、つまり光導波路表面に対して略垂直方向に放射される 光の強度を制御することが可能である。

[0038] 図 4は、上記図 3の実験データに基づいて設計された、本発明における光デバイス の第 1の実施例を示したものである。本実施例では、光学媒質 20の平面形状を、長 さし= 100 111、幅 \¥ = 60 111、厚さ Τ = 0· 2 mである長方形とした。この長さ（L = 100 m)の場合、基板垂直方向（より具体的には光導波路表面に対する垂直方 向）に放射される光の強度はほぼ最大である。

[0039] 図 5は、本発明による光デバイスの第 2の実施例を示したものである。本実施例の 光デバイスは、基板に対して略垂直方向に放射される光の強度が上記第 1の実施例 の場合と同等であるとともに、さらに前方端面および後方端面（面 aおよび面 c)からの 反射による戻り光を低減させたものである。すなわち、前方端面および後方端面（面 a および面 c)を光導波路 102に直角な面から角度 5度だけ傾けて形成し、光学媒質 2 0の平面形状を平行四辺形とした。これによつて、反射光の光導波路 102への再結 合が減少し、戻り光の発生が抑制された。

[0040] 図 6は、本発明による光デバイスの第 3の実施例を示したものである。本実施例で は、長さし= 50 111、幅 \¥ = 60 111の長方形の平面形状を有する厚さ Τ = 0· 2 ^ 111 の光学媒質 20を、光導波路 102上に 20 m間隔で 3個並べて光デバイスを形成し た。図 3に示されるように光学媒質 20の長さ Lを 100 H m以上にしても光導波路表面 に対して略垂直方向に放射される光の強度は変化しないが、光学媒質 20の個数を 増やすことで、放射される光の強度を容易に増加させることができた。

[0041] 図 7は、本発明による光デバイスの第 4の実施例を示したものである。本実施例の 光デバイスは光学媒質 20上にフォトダイオード（光検出器 40；図中点線で示す)を載 置したものである。光学媒質 20は、光導波路 102上の領域（長さ L= 100 m、幅 W = 60 111)と、光導波路 102の両側の 2つの領域（それぞれ長さ², 000 m、幅 80 0〃 m)とを有して!/、る。フォトダイオード 40のサイズは縦横 400 μ mである。上記光 導波路 102の両側の 2つの領域の外側は、グランド電極と接している。したがって、こ の光デバイスでは、フォトダイオードを光学媒質 20上に直接接触するように設置した のに、基板内にたまった電荷がグランド電極から放電するため、放電によるフォトダイ オードの破壊を防ぐことができた。

[0042] 図 8は、本発明による光デバイスの第 5の実施例を示したものである。本実施例は 第 3の実施例と第 4の実施例とを組み合わせたものであり、光学媒質 20は、光導波 路 102上に長さし= 50 111、幅 \¥ = 60 111の領域を 3個備えるとともに、外側のダラ ンド電極に接続されている。これにより、基板に対して略垂直方向に放射される光の 強度が大きぐかつフォトダイオードの放電による破壊が防止された。

[0043] なお、上記実施例において光学媒質 20の厚さは Τ = 0· 211 mとしたが、 0. 05 m 〜0. 5 m程度の範囲で他の値に設計することも可能である。

[0044] 図 9は、本発明による光デバイスの第 6の実施例を示したものであり、本発明の光デ ノ イスを用いた光 SSB変調器を示す。

光 SSB変調器は、メインマッハツェンダー光導波路 103の両アームにそれぞれサ ブマッハツェンダー光導波路 104a、 104bを設けている。

これら各サブマッハツェンダー光導波路 104a、 104bでは、互いの位相差が π /2 である変調信号により強度変調を行う。同時に、それぞれの変調動作点がサブマツ ハツエンダー光導波路 104a、 104bでは位相差 π、そしてメインマッハツェンダー光 導波路 103では位相差 π /2または π /2となるように、各マッハツェンダー光導 波路にバイアス電界を印加して駆動させる。このような駆動方法によって、変調により 発生するサイドバンドの片方のみを出力する SSB (Single Side Band)変調が行 われる。

[0045] 上記 SSB変調を精度良く行うためには、バイアス制御による変調動作点の調整を 正確に行う必要がある。そこで、本実施例では、図 9に示すように各マッハツェンダー 光導波路の出力部直後にそれぞれモニタ部 11を設けた。このモニタ部 11が、図 7お よび図 8に示した実施例 4または実施例 5で説明した光デバイスである。このように構 成された光 SSB変調器は、メインおよびサブマッハツェンダー光導波路 103、 104a 、 104bの出力をそれぞれ対応するモニタ部 11で個別にモニタすることできるので、 フィードバックによるバイアス制御を行い、高精度な SSB変調を実現できた。

なお、光 SSB変調器の他にも、 1段のみのマッハツェンダー光導波路を有する光強 度変調器に上記モニタ部 11を搭載し、同様にバイアス制御することも可能である。 産業上の利用可能性

本発明によれば、光導波路を伝搬する光の一部を光導波路表面に対して略垂直 な方向に効率良く分岐させることができる。また、分岐させた光を検出して、光導波路 を伝搬する光のモニタリングを高効率に行うことができる。したがって、光導波路を伝 搬する光の一部を高効率に検出するのに適した光導波路分岐構造を備えた光デバ イス、およびそのような光デバイスの製造方法を提供することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 基板上に光導波路が形成された光導波路素子と、

前記光導波路の少なくとも一部を覆うように前記基板の表面に設けられるとともに、 前記光導波路中の光伝搬方向において前方に向く端面が前記光導波路表面に対 して略垂直をなす光学媒質とを備えたことを特徴とする光デバイス。

[2] 前記光学媒質が、薄膜形成工程およびパターン形成工程により形成されることを特 徴とする請求項 1に記載の光デバイス。

[3] 前記光学媒質を、薄膜形成工程、または薄膜形成工程およびパターン形成工程に より形成した後、該光学媒質の光伝搬方向の前方を向く端面を加工し、その平滑度 および前記光導波路表面に対する角度の少なくとも一方を調整したことを特徴とする 請求項 1または請求項 2に記載の光デバイス。

[4] 前記光学媒質が、半導体薄膜または誘電体薄膜であることを特徴とする請求項 2ま たは請求項 3に記載の光デバイス。

[5] 前記光学媒質が、前記光導波路表面に接して設けられたことを特徴とする請求項 1 力、ら請求項 4のいずれか 1項に記載の光デバイス。

[6] 前記光導波路を伝搬する光の波長における前記光学媒質の屈折率が、該波長に おける前記基板の屈折率より高いことを特徴とする請求項 1から請求項 5のいずれか

1項に記載の光デバイス。

[7] 光伝搬方向の前方を向く前記光学媒質の端面と前記光導波路表面とで作られる交 線が、前記光導波路中の光伝搬方向に対して所定の傾き角を有していることを特徴 とする請求項 1から請求項 6のいずれかの項に記載の光デバイス。

[8] 前記光学媒質が、前記光の伝搬方向に沿って複数設けられたことを特徴とする請 求項 1から請求項 7のいずれかの項に記載の光デバイス。

[9] 前記光学媒質の上部に光検出装置を備え、

前記光学媒質により取り出されて前記光導波路表面に略垂直な方向に放射される

、前記光導波路を伝搬する光の一部を前記光検出装置で検出することを特徴とする 請求項 1から請求項 8のいずれかの項に記載の光デバイス。

[10] 前記光学媒質が半導体で形成され、さらに接地していることを特徴とする請求項 9 に記載の光デバイス。

基板上に光導波路が形成された光導波路素子と前記光導波路表面の少なくとも一 部を覆うように設けられた薄膜状の光学媒質とを有する光デバイスの製造方法であつ て、

前記基板上に所定材質の光学媒質を薄膜状に形成する薄膜形成工程と、 この光学媒質を、前記光導波路の少なくとも一部を覆うとともに、前記光導波路中 の光伝搬方向において前方を向く側面が前記光導波路表面に対し略垂直となるよう 形成するパターン形成工程と、

さらに前記導波路中の光の伝搬方向において前方に向く端面の平滑度および該 前方に向く端面と前記光導波路表面とのなす角度の少なくともいずれか一方を調整 する加工工程と

を含む光デバイスの製造方法。