JP2005070557A - スポットサイズ変換器およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のコア2aは、シングルモード条件を満たすように幅寸法および厚み寸法を設定し、第2のコア3aは、第1のコア2aに近づくにつれて幅寸法および厚み寸法それぞれが単調に減少する形状としてある。各コア2a,3aは、基板1の一表面側に形成された半導体層たるシリコン層をパターニングすることにより幅寸法が規定されて第1のコア2aの両側面と第2のコア3aの両側面とがそれぞれ滑らかに連続する。また、第2のコア3aは、基板1とは反対側に基板1との間の距離が第1のコア2aに近づくにつれて単調に減少するような第2の上部クラッド3bを形成することにより厚み寸法が規定され、厚み方向の両面も第1のコア2aの厚み方向の両面に滑らかに連続している。
【選択図】 図1
Description
本実施形態のスポットサイズ変換器Aは、図1に示すように、矩形板状の基板1と、基板1の一表面上に形成された半導体材料(本実施形態では、シリコン)からなる直線状のコア(以下、第1のコアと称す)2aと、基板1の上記一表面上に形成され第1のコア2aと光結合するように形成され光の伝搬方向に沿って断面積が連続的に変化した半導体材料(本実施形態では、シリコン)からなるコア(以下、第2のコアと称す)3aと、第1のコア2a上に形成された第1のコア2aよりも屈折率の低いクラッド(以下、第1の上部クラッドと称す)2bと、第2のコア3a上に形成された第2のコア3aよりも屈折率の低いクラッド(以下、第2の上部クラッドと称す)3bとを備えている。ここにおいて、第1のコア2aは、シングルモード条件を満たすように幅寸法および厚み寸法を一定に設定してあり、伝搬光の進行方向の両端でのスポットサイズが同じになり、第2のコア3aは、第1のコア2aに近づくにつれて幅寸法および厚み寸法それぞれが単調に減少する形状に形成されており、光の伝搬方向の両端でのスポットサイズが異なる。つまり、入射端面と出射端面とで光のスポットサイズが異なる。
本実施形態のスポットサイズ変換器の構造は実施形態1と同じであって、製造方法が相違するだけなので製造方法についてのみ図5を参照しながら説明する。ただし、実施形態1と同様の工程については簡単に説明する。
本実施形態のスポットサイズ変換器Aの基本構造は実施形態1と略同じであって、図1にて説明した上部クラッド2b,3bがSiO2により形成されている点が相違する。
本実施形態のスポットサイズ変換器Aの基本構成は実施形態3と略同じであって、図7(f)に示す上部クラッド2b,3bがLOCOS(Local Oxidatoin of Silicon)法を利用して形成されている点に特徴がある。
本実施形態のスポットサイズ変換器Aの基本構成は実施形態1と略同じであって、図8に示すように、第1のコア2aにおける基板1とは反対側の表面が露出されている点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態のスポットサイズ変換器Aの基本構成は実施形態1と略同じであって、図9に示すように、各コア2a,3aが、半導体層たるシリコン層10cにおいて各コア2a,3aに対応しない部分の厚み寸法が各コア2a,3aに対応する部分の厚み寸法に比べて小さくなるようにシリコン層10cをパターニングすることにより形成されている点が相違する。要するに、本実施形態の光導波路2,3はいわゆるリブ型光導波路となっている。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
1 基板
2 光導波路
2a コア(第1のコア)
2b クラッド(第1の上部クラッド)
3 光導波路
3a コア(第2のコア)
3b クラッド(第2の上部クラッド)
10 SOI基板
10a 支持基板
10b 絶縁層
10c シリコン層
Claims (14)
- 基板と、基板の一表面側に形成された半導体材料からなる第1のコアと、基板の前記一表面側に第1のコアと光結合するように形成され光の伝搬方向に沿って断面積が連続的に変化した半導体材料からなる第2のコアとを備え、第2のコアは、第1のコアに近づくにつれて幅寸法および厚み寸法それぞれが単調に減少する形状に形成され、第1のコアおよび第2のコアは、基板の前記一表面側に形成された半導体層をパターニングすることにより幅寸法が規定されて第1のコアの両側面と第2のコアの両側面とがそれぞれ滑らかに連続し、第2のコアは、基板とは反対側に基板との間の距離が第1のコアに近づくにつれて単調に減少するようなクラッドを形成することにより厚み寸法が規定されてなることを特徴とするスポットサイズ変換器。
- 前記半導体材料は、シリコンであることを特徴とする請求項1記載のスポットサイズ変換器。
- 前記クラッドは、前記半導体層に不純物をドーピングすることにより形成されてなることを特徴とする請求項2記載のスポットサイズ変換器。
- 前記クラッドは、シリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項2記載のスポットサイズ変換器。
- 前記クラッドは、LOCOS法により形成されてなることを特徴とする請求項4記載のスポットサイズ変換器。
- 前記各コアは、前記半導体層において前記各コアに対応しない部分の厚み寸法が前記各コアに対応する部分の厚み寸法に比べて小さくなるように前記半導体層をパターニングすることにより形成されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
- 前記第1のコアは、前記基板とは反対側に前記クラッドと同一材料からなる他のクラッドを形成することにより厚み寸法が規定されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
- 前記第1のコアは、前記基板とは反対側の表面を露出させてあることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のスポットサイズ変換器。
- 請求項3記載のスポットサイズ変換器の製造方法であって、基板の一表面側に形成されている半導体層をパターニングすることにより第1のコアおよび第2のコアの幅寸法を規定するパターニング工程と、パターニング工程の後で半導体層において第2のコアに対応する領域の表面側に不純物をドーピングすることによりクラッドを形成するクラッド形成工程とを備えることを特徴とするスポットサイズ変換器の製造方法。
- 前記クラッド形成工程では、前記半導体層に対して第2のコアの厚み寸法に応じて加速度電圧を異ならせた複数回の不純物イオン注入処理を行った後、アニール処理を行うことによって前記クラッドを形成することを特徴とする請求項9記載のスポットサイズ変換器の製造方法。
- 前記クラッド形成工程では、前記半導体層において前記第2のコアに対応する領域の表面に前記第1のコアに近いほど開口幅を広く設定した複数の開孔部が並設されたマスクを形成した後、前記半導体層に対して前記不純物のイオン注入を行い、その後、アニール処理を行うことによって前記クラッドを形成することを特徴とする請求項9記載のスポットサイズ変換器の製造方法。
- 前記クラッド形成工程では、前記不純物として前記半導体層中での拡散係数の大きな不純物を用いることを特徴とする請求項11記載のスポットサイズ変換器の製造方法。
- 請求項4記載のスポットサイズ変換器の製造方法であって、基板の一表面側に形成されている半導体層をパターニングすることにより第1のコアおよび第2のコアの幅寸法を規定するパターニング工程と、パターニング工程の後で半導体層に対して第2のコアの厚み寸法に応じて加速度電圧を異ならせた複数回の酸素イオン注入処理を行った後、熱処理を行うことによって前記クラッドを形成することを特徴とするスポットサイズ変換器の製造方法。
- 請求項5記載のスポットサイズ変換器の製造方法であって、基板の一表面側に形成されている半導体層をパターニングすることにより第1のコアおよび第2のコアの幅寸法を規定するパターニング工程と、パターニング工程の後でLOCOS法を利用してシリコン酸化膜よりなるクラッドを形成するクラッド形成工程とを備えることを特徴とするスポットサイズ変換器の製造方法。
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