JP2007328257A - 光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光導波路の曲がり部の曲率の小径化と光損失の低減を図ることができること。
【解決手段】光導波路１００は、基板１０１上に不純物を拡散させて形成した屈折率が大きい拡散領域（光導波路）１０２を有する。この拡散領域１０２は、曲がり部を有し、拡散領域１０２の曲がり部の外側に、拡散領域１０２に沿って基板１０１を掘り下げて形成した溝１０５と、拡散領域１０２の上部に設けられ、基板１０１の屈折率以上の屈折率を有するバッファ層１（１１１）と、を備えてなる。バッファ層１（１１１）の上部は、基板１０１の屈折率以下の屈折率を有するバッファ層２（１１２）を備え、バッファ層２（１１２）は、溝１０５の側面への接触を含み形成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、光通信における光変調器等に用いられる光導波路にかかり、特に、曲げ部分における光損失を低減できる光導波路、この光導波路を用いた光デバイスおよび光導波路の製造方法に関する。

光変調器等に用いられる光導波路は、ＬＮ基板（ニオブ酸リチウム：ＬｉＮｂＯ₃）や、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₂）基板などの誘電体基板（電気光学結晶）を用い、この基板上の一部にチタン（Ｔｉ）等の金属膜を形成し熱拡散させる、あるいはパターニング後に安息香酸中でプロトン交換するなどして形成される。この後、光導波路近傍に電極を設け、電圧を与えることにより光の変調が行える。導波路中を伝搬する光は電極によって吸収されやすく、これを防ぐために、ＬＮ基板と電極の間にバッファ層が設けられる。バッファ層としては、厚さ０．２〜１μｍの酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）が用いられる。

光変調器を小型化したり、あるいは一つのチップの中で長い光導波路を形成するために、直線状の光導波路と曲がりの光導波路とを組み合わせて用いるようになっている。光導波路を曲げることにより、直線状の光導波路を折り曲げて形成でき、小型化できるようになる。

図９−１は、従来の曲がり導波路を示す平面図、図９−２は、従来の曲がり導波路を示す側断面図である。曲がり部の基板（ＬＮ基板）５００には、曲率半径Ｒを有して曲がる光導波路５０２の外側（アウト側）に溝５０５を形成し、曲がり部の光導波路５０２の放射による光損失を抑える構成となっている（例えば、下記特許文献１参照。）。光導波路５０２は、上述したＴｉを拡散して形成できる。５０３は基板５００上に形成されるバッファ層である。

図１０−１は、従来の他の曲がり導波路を示す平面図、図１０−２は、従来の他の曲がり導波路を示す側断面図である。曲がり部の基板５００には、光導波路５０２の内側および外側にそれぞれ溝５０５を形成することにより凸形状のリッジ部５０６を設け、このリッジ部５０６に光導波路５０２を形成している。このようなリッジ部５０６により、光導波路５０２内への光の閉じこめを強くして曲がり部での光損失を低減させている。

また、上記のバッファ層５０３を、基板５００と同程度かそれより高い屈折率をもつ材料としたものがある。バッファ層５０３に染み出す光の量を増やすことで、閉じ込めを強化できる。他のバッファ層５０３の材料としては、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）などが挙げられる。ＴｉＯ₂ の屈折率は２．３程度であり、ＬＮ基板５００よりも高い屈折率である。ＴｉＯ₂ を用いた光導波路によれば、モードサイズ、すなわち、光導波路を伝搬する基本波の導波モードサイズを調整でき、光導波路内での光の伝搬を効率化させることができる（例えば、下記特許文献２〜４参照。）。

登録実用新案第２５３７８００号公報 特開平７−２０５０８号公報 特開平７−１９９２３８号公報 特開２００３−２９３０７号公報

しかしながら、Ｔｉを拡散させて形成した光導波路では、光の閉じ込めが弱く、光損失が大きいという問題があった。Ｔｉを基板の表面から拡散させると、その濃度は基板の表面でもっとも高く、基板が深くなるにつれて徐々に低くなる。表面にはＳｉＯ₂ などのバッファ層が設けられるが、このＳｉＯ₂ は屈折率が１．５程度と低いため、光の染み出しは小さい。そのため、光の中心は屈折率の大きい基板の表面から離れてしまい、結果的に閉じ込めが弱くなってしまう。

このため、基板に接するバッファ層として、基板と同程度かそれより高い屈折率をもつＴｉＯ₂ 等を用いれば、バッファ層に染み出す光の量を増やすことができ、光の閉じ込めを強化できるが、この構成を側部に溝が掘られた光導波路にそのまま適用しただけでは、溝の側面や底面の屈折率が上がり、横方向の閉じ込めが弱くなるために光損失が増大してしまう問題が生じる。

また、光変調器など導波路上に電極を設けて光変調を行う構成等において、ＴｉＯ₂ のような屈折率の大きい膜だけでバッファ層を形成した場合には、光のモードが電極にかかりこの電極に吸収され、光損失が増大する問題が生じる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、光導波路の曲がり部の曲率の小径化と光損失の低減を図ることができる光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる光導波路は、基板上に不純物を拡散させ形成した屈折率が大きい拡散領域を有する曲がり部の光導波路において、前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝と、前記拡散領域の上部に設けられ、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層と、を備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、拡散領域に合わせて設けられる第１のバッファ層は、基板の屈折率以上の屈折率を有し、拡散領域内への光の閉じ込め、光損失を低減できる。この第１のバッファ層は、曲がり部の曲がりの半径が小径なときに形成することにより、曲がり部での光損失を低減できる。拡散領域により形成される光導波路の一部に曲がり部を設けることにより、光導波路を小型化できる。

本発明によれば、光導波路に曲がり部を形成し、この曲がり部の曲率を小さくした場合であっても、光損失を抑え、光導波路およびこの光導波路を用いた光デバイスの小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光導波路、光デバイスおよび光導波路の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。この発明の光導波路は、光導波路の幅および位置を考慮してバッファ層の幅および位置を設定した構成に特徴の一部を有する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光導波路の構成を示す平面図である。図１の光導波路１００は、従来技術同様に、光導波路の曲がった部分を示している。基板１０１には、Ｔｉ等の不純物を拡散させた拡散領域（以下、この拡散領域を便宜上、光導波路と呼ぶ）１０２が形成されている。この光導波路１０２は、所定のパターン幅を有する線状に形成され、例えば、このパターン幅は５〜１０μｍである。

この光導波路１０２が曲がる方向の外側には、光導波路１０２の曲がりに沿った形でエッチング等により形成された溝１０５が設けられている。基板１０１としては、誘電体基板としてｚ−ｃｕｔのＬＮ（ＬｉＮｂＯ₃ ）基板等が用いられる。また、基板１０１に接するバッファ層１１０は、基板１０１と同程度かそれより高い屈折率をもつ材料とする。バッファ層１１０に染み出す光の量を増やすことで、光導波路１０２内への光の閉じ込めを強化する。

図１に示すバッファ層１１０は、光導波路１０２の上部位置に設けられ、ＴｉＯ₂ をほぼ均一な厚さに製膜してなる第１のバッファ層（バッファ層１）１１１と、光導波路１０２が形成された基板１０１の表面全体に形成される低屈折率の第２のバッファ層（バッファ層２）１１２とからなる。バッファ層１（１１１）として用いるＴｉＯ₂ の屈折率は２．３程度であり、基板１０１の材料よりも高い屈折率である。このほか、バッファ層１（１１１）の材料としては、ＴｉＯ₂ の代わりにＴａ₂Ｏ₅、もしくはＬｉＮｂＯ₃ 、ＬｉＴａＯ₃ を用いてもよい。

また、バッファ層２（１１２）は、基板１０１の材料よりも低屈折率の材料、例えば、ＳｉＯ₂ （屈折率１．５）などを用いる。バッファ層２（１１２）は、図示のように、溝１０５の形状に応じて光導波路１０２の側面にも形成される。

なお、バッファ層１１０は、バッファ層１（１１１）だけを形成してもよく、このバッファ層１（１１１）だけでも光導波路１０２内への光の閉じ込めが行える。バッファ層１（１１１）を光導波路１０２の上部位置にだけ形成し、かつ、バッファ層２（１１２）をバッファ層１（１１１）の上部位置を含む基板１０１の表面全体に形成することにより、溝１０５の側面にも低屈折率のバッファ層２（１１２）が設けられることになり、光損失を低減させることができる。バッファ層１（１１１）の幅は、伝搬する光の波長がシングルモードの場合、このシングルモードの光に対して光を閉じ込めることができる幅、例えば、５〜１０μｍとする。

図２は、本発明の実施の形態１による他の光導波路の構成を示す平面図である。図１との違いは、光導波路１０２の両側にエッチング等による溝１０５がそれぞれ形成されている。これにより、凸状のリッジ部１０６が形成され、このリッジ部１０６に光導波路１０２が位置する。

上述した図１および図２における溝１０５の深さは、光のモードフィールド径を考慮すると、５μｍ以上であることが望ましい。また、バッファ層１（１１１）は、厚いほうが閉じ込めが強くなるが、厚すぎると光ファイバのコアの如く作用してしまい、基板１０１の電気光学効果が得られなくなる。これを防ぐために、バッファ層１（１１１）の厚さは０．１〜１μｍが望ましい。

バッファ層１（１１１）としてのＴｉＯ₂ は、ウエハ（基板１０１）の表面全体にあってもよいが、光導波路１０２の端面にまでこのバッファ層１（１１１）が位置すると、ファイバとの結合により光損失を増やすおそれがある。そのような場合には、曲がり部など必要な部分だけにバッファ層１（１１１）を残すようパターンを形成する。曲がり部の光損失が顕著になるのは曲率半径が小さい場合、例えば、３ｍｍ以下の場合であるため、曲率半径が３ｍｍ以下となった光導波路１０２の曲がりの部分のみにバッファ層１（１１１）を形成すればよい。

図３は、バッファ層１のパターンを示す平面図である。ＴｉＯ₂ 等により形成されるバッファ層１（１１１）は、光導波路１０２が曲がっている領域に形成する。すなわち、光導波路１０２が曲がり始める位置（開始位置）から曲がり終わるまでの位置（終了位置）の間の領域にパターン形成する。このＴｉＯ₂ 等によるバッファ層１（１１１）が形成された部分と、形成されていない部分とではモードフィールドが異なる。このため、図３に示すように、バッファ層１（１１１）のパターンの曲がりの開始位置および終了位置は、それぞれテーパー部１１１ａとして端部ほど幅が小さく変化し、徐々にパターンの幅が増えるように形成する。バッファ層１（１１１）に、このテーパー部１１１ａを形成することにより、バッファ層１（１１１）の開始位置（および終了位置）における散乱による光損失の発生を抑えつつ、光導波路１０２内部での光の分布を変え、光を光導波路１０２内部に閉じ込めることができる。

また、図３の例では、光導波路１０２の曲がり部の外側だけではなく内側も含めて光導波路１０２の両側部に溝１０５を形成している。そして、この溝１０５は、光導波路１０２の曲がり部だけではなく、曲がり部を含む直線部まで所定長さ形成している。溝１０５の形成により相対的に形成される凸状のリッジ部１０６は、同様に光導波路１０２の曲がり部を含み直線部まで延出して形成されることになる。また、図３に示す例では、溝１０５の端部１０５ａは、曲がりの開始位置（および終了位置）から離れるにしたがい、光導波路１０２の直線部から徐々に外側に離れるように形成している。これにより、光導波路１０２の直線部と曲がり部の結合部分での結合損（光損失）を低減させることができる。

図４−１〜図４−５は、それぞれバッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。図３に示したバッファ層１（１１１）の開始位置（あるいは終了位置）の拡大図である。バッファ層１（１１１）のパターニングは、このバッファ層１（１１１）の幅Ｗ３や位置をリッジ部１０６の幅Ｗ１や位置（あるいは拡散等により形成された後の光導波路１０２の幅Ｗ２や位置）と、相対的に一致あるいは異なる状態として配置することができる。これらの各種例を説明する。

図４−１に示す例は、リッジ部１０６の上面の幅Ｗ１にバッファ層１（１１１）の幅Ｗ３を一致させて形成した状態である。また、図４−２に示す例は、リッジ部１０６の幅Ｗ１に対してバッファ層１（１１１）の幅Ｗ３を小さく形成した状態である。光導波路１０２の幅Ｗ２と、バッファ層１（１１１）の幅Ｗ３を一致させて形成してある。図４−３に示す例は、リッジ部１０６の幅Ｗ１に対してバッファ層１（１１１）の幅Ｗ３を小さく形成した状態である。また、光導波路１０２の幅Ｗ２に対し、バッファ層１（１１１）の幅Ｗ３を小さく形成してある。これら図４−１〜図４−３は、いずれもリッジ部１０６（光導波路１０２）の曲がり部の中心位置上にバッファ層１（１１１）の曲がりの中心位置が位置するように形成してある。そして、図４−２や図４−３に示すように、リッジ部１０６の幅Ｗ１に対してバッファ層１（１１１）のパターンの幅Ｗ３を狭く形成することにより、光導波路１０２の横方向に対する閉じ込めを強化することができる。

図４−４に示す例は、リッジ部１０６の幅Ｗ１が広い場合であり、図示のようにバッファ層１（１１１）を曲がり部の外側（アウト側）にずらし（寄せて）形成する。すなわち、バッファ層１（１１１）の中心位置は、光導波路１０２の中心位置から曲がり部の外側方向に所定量ずれて形成される。このようにして、リッジ部１０６の幅Ｗ１が広い場合でも光導波路１０２の放射による光損失を減らすことができる。図４−５に示す例もリッジ部１０６の幅Ｗ１が広い場合である。この図の場合、リッジ部１０６に対して、光導波路１０２とともにバッファ層１（１１１）を曲がり部の外側（アウト側）に寄せて形成する。なお、光導波路１０２の中心位置上にバッファ層１（１１１）の中心位置が位置するように形成してある。このようにして、リッジ部１０６の幅Ｗ１が広い場合でも光導波路１０２の放射による光損失を減らすことができる。また、リッジ部１０６の中心位置に対し、光導波路１０２の中心位置を外側あるいは内側にずらして構成してもよい。

図４−１〜図４−５に示す各例において、バッファ層１（１１１）のパターンの片端（開始位置）を、リッジ部１０６の片端（開始位置）に一致するようにエッチング用のマスクを設ける。これにより、マスクを用いた基板１０１のエッチング時に溝１０５の形成により相対的に形成されるリッジ部１０６と同時に、バッファ層１（１１１）をエッチングすることができる。これにより、リッジ部１０６とバッファ層１（１１１）の位置ずれが生じることがなく、マスクずれによる影響を防止できる。

次に、図５は、この発明による光導波路の製造工程を説明する図である。図２に示したリッジ部１０６を形成する場合の製造工程を例に説明する。はじめに、（ａ）ＬＮ基板等の基板１０１の表面に、Ｔｉなどの金属膜Ａをパターンにより製膜する。この後、（ｂ）不純物の金属膜Ａを高温中で拡散させ、拡散領域（光導波路）１０２を形成する。そして、（ｃ）ＴｉＯ₂ 等の基板１０１より高屈折率の材料によるバッファ層１（１１１）を基板１０１の表面全面に製膜した後、（ｄ）マスク等を用いてバッファ層１（１１１）と基板１０１を同時にエッチングし、光導波路１０２の両側部にそれぞれ溝１０５を形成する（相対的にリッジ部１０６が凸状に形成される）。これにより、リッジ部１０６上にバッファ層１（１１１）が残る形で形成される。この後、（ｅ）基板１０１の表面上からＳｉＯ₂ 等の低屈折率の膜によるバッファ層２（１１２）を形成する。ところで（ｂ）の工程における光導波路１０２の形成は、Ｔｉを熱拡散させて形成するに代えて安息香酸中でプロトン交換させることにより形成することもできる。

図６は、この発明による光導波路の他の製造工程を説明する図である。バッファ層１（１１１）として用いる材質がＴｉＯ₂ ではなく、上述したドライエッチングが行えない高屈折の材質を用いた場合の例である。工程（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図５同様の手順で行う。この後、工程（ｄ）では、バッファ層１（１１１）として用いた材質をウェットエッチングにより削る。この工程（ｄ）では、後ほどの工程（ｅ）における溝１０５の形成により得られるリッジ部１０６の幅Ｗ１よりもやや広めの幅Ｗ１’を有してウェットエッチングによりバッファ層１（１１１）を形成させておく。

この後、（ｅ）基板１０１をドライエッチングし、光導波路１０２の両側部にそれぞれ溝１０５を形成する（相対的にリッジ部１０６が凸状に形成される）。そして、（ｆ）基板１０１の表面上からＳｉＯ₂ 等の低屈折率の膜によるバッファ層２（１１２）を形成する。図５の工程（ｄ）および図６の工程（ｅ）に示すように、バッファ層１（１１１）と、基板１０１を１度の工程で同時にエッチングすることにより、リッジ部１０６とバッファ層１（１１１）の位置ずれが生じることがなく、マスクずれによる影響を防止できる。

図７−１は、本発明による屈折率分布を示す図である。横軸は基板１０１の厚さＹ（マイナスは基板の深さ方向）、縦軸は屈折率である。従来の構成（バッファ層１なし）による屈折率分布は、基板１０１表面付近のＴｉ拡散部（光導波路１０２）で最高となり、バッファ層２（１１２）部分で大幅に下がる。これに対し、上記構成による本発明では、Ｔｉ拡散部（光導波路１０２）とバッファ層２（１１２）との間にバッファ層１（１１１）が存在し、このバッファ層１（１１１）は、Ｔｉ拡散部（光導波路１０２）よりも高い屈折率を有する。

また、図７−２は、本発明による光パワーの分布を示す図である。横軸は基板１０１の厚さＹ（マイナスは基板の深さ方向）、縦軸は光パワーである。バッファ層１（１１１）を設けることにより、光のパワー分布は従来に比して表面付近に集中し、半値幅Ｌは従来の３．４μｍから２．２μｍと小さくなる。これにより、光導波路１０２に対する光の閉じ込めが強くでき（モードフィールドを狭くでき）、曲率半径が小さくても曲げに強い光導波路１０２を実現できる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１により説明した光導波路を光デバイスに適用した具体例について説明する。光デバイスとしては、光変調器や光スイッチがある。図８は、本発明の実施の形態２による光変調器を示す図である。この図８は、マッハツェンダ干渉型の光変調器であり、光導波路の一部に曲げ部を形成したものである。

図８に示す光変調器２００の基板１０１上には、信号ライン２１２と、信号電極２１２ａ，２１２ｂと、接地電極２１３が形成されている。信号ライン２１２は、位相差の生成に必要な所定の作用長（Ｌ０）を満たす長さを有し、一部が略Ｕ字型に折り曲げられた曲がり部を有している。光導波路１０２は、信号ライン２１２に沿って配置され、信号ライン２１２に対して重なる部分に分岐部１０２ｃ，１０２ｄが形成され、これら分岐部１０２ｃ，１０２ｄ間に光導波路１０２が２つ平行に配置されてなる。この光導波路１０２は、実施の形態１において説明したように、曲がり部１０２Ａと、直線部１０２Ｂとを有しており、これら曲がり部１０２Ａと、直線部１０２Ｂが光とマイクロ波の相互作用部となる。

そして、光導波路１０２のうち、少なくとも曲がり部１０２Ａ部分には、実施の形態１で説明したバッファ層１１０を設けることにより、曲がり部１０２Ａ部分の光導波路１０２内への光の閉じ込めが行え、曲がり部１０２Ａでの放射の光損失を低減できるようになる。加えて、このような光変調器２００によれば、光導波路１０２を１８０度折り返した曲がり部１０２Ａを設けることにより、図８の横方向に示す長さを短くすることができ、光変調器２００の小型化を図ることができる。

この実施の形態２に示す光変調器２００は、光導波路１０２上に信号ライン２１２および信号電極２１２ａ，２１２ｂが設けられる。このような構成では、バッファ層１１０としてバッファ層１（１１１）だけで構成すると、光のモードが電極にかかり電極に吸収され、光損失が増大するため、バッファ層１１０は、上述した高屈折率のバッファ層１（１１１）と、バッファ層１（１１１）上に形成した低屈折率のバッファ層２（１１２）の組み合わせを用いる。バッファ層２（１１２）は、基板１０１の表面全面に形成され、これにより、光導波路１０２の側部に形成される溝部（あるいはリッジ部）の側面にも形成されるため、光損失の増加を抑えることができるようになる。

実施の形態２において説明した光デバイスの光導波路１０２は、１箇所で１８０度折り返した略Ｕ字型の構成を例に説明した。図８に示したように、光導波路１０２に１箇所の折り返しを設けた場合には、光導波路１０２の光入力部と光出力部は、光デバイスの同一側面に配置される。光導波路１０２は、２箇所で折り返しを行う略Ｓ字型の構成としたり、３箇所以上の折り返しを行う構成も考えられる。光導波路１０２の折り返し回数を増やすことにより、作用長（Ｌ０）を長く設定することができ、位相差の可変領域を増やすことができるようになる。偶数回の折り返し時においては、光導波路１０２の光入力部と、光出力部は、光デバイスの異なる側面にそれぞれ配置されることになる。

ところで、実施の形態２では、マッハツェンダ干渉型の光変調器２００について説明したが、このほかに、位相変調器についても上記光導波路１０２を適用することができる。位相変調器は、上記の光変調器２００の構成と比較して、分岐部を設けず１本の光導波路１０２で構成した点のみが異なる。このような位相変調器に設けられる光導波路１０２についても、上述した曲がり部１０２Ａ部分にバッファ層（１１０）を設けることにより、光損失を抑え、小型化を達成できる。

以上説明した各実施の形態において説明した光導波路１０２は、位相変調器や光変調器の他に、光スイッチ等の他の光デバイスについても適用することができ、これら光デバイスにおける光損失を低く抑えることができ、かつ装置の小型化を図ることができるようになる。

（付記１）基板上に不純物を拡散させ形成した屈折率が大きい拡散領域を有する曲がり部の光導波路において、
前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝と、
前記拡散領域の上部に設けられ、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層と、
を備えたことを特徴とする光導波路。

（付記２）前記第１のバッファ層の上部に形成され、前記基板の屈折率以下の屈折率を有する第２のバッファ層を備え、
当該第２のバッファ層は、前記溝の側面への接触を含み形成されていることを特徴とする付記１に記載の光導波路。

（付記３）前記拡散領域は、曲がり部の曲がり半径が３ｍｍ以下の曲率であることを特徴とする付記１または２に記載の光導波路。

（付記４）前記第１のバッファ層が酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）で形成されることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記５）前記第１のバッファ層が酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）で形成されることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記６）前記第２のバッファ層が酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）で形成されることを特徴とする付記２〜５のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記７）前記基板がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）であることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記８）前記不純物がチタン（Ｔｉ）であることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記９）前記不純物がプロトン交換によって形成されることを特徴とする付記１〜７のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１０）前記不純物の拡散領域のパターン幅が５〜１０μｍであることを特徴とする付記１〜９のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１１）前記第１のバッファ層がニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃ ）で形成されることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１２）前記第１のバッファ層がタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃ ）で形成されることを特徴とする付記１〜１０のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１３）前記第１のバッファ層は、前記不純物の拡散領域の曲がり部にのみ形成されることを特徴とする付記１〜１２のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１４）前記第１のバッファ層の幅を、前記不純物の拡散領域の幅以下としたことを特徴とする付記１〜１３のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１５）前記第１のバッファ層は、前記不純物の拡散領域の曲がり部にのみ形成され、当該曲がり部の開始位置および終了位置のそれぞれの幅が端部ほど小さくなるよう変化するテーパー部が形成されたことを特徴とする付記１３または１４に記載の光導波路。

（付記１６）前記拡散領域の曲がり部の内側に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝を備え、
前記基板における前記不純物の拡散領域が凸状のリッジ部として形成されることを特徴とする付記１〜１５のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記１７）前記リッジ部の曲がり部の中心位置に対し、前記不純物の拡散領域の曲がり部の中心位置をずらして形成したことを特徴とする付記１６に記載の光導波路。

（付記１８）前記リッジ部の曲がり部の中心位置と、前記バッファ層の第１のバッファ層の前記開始位置および前記終了位置とを一致させて形成したことを特徴とする付記１６に記載の光導波路。

（付記１９）前記リッジ部の幅に対し、前記第１のバッファ層の幅を狭く形成したことを特徴とする付記１６〜１８のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記２０）前記不純物の拡散領域の幅に対し、前記第１のバッファ層の幅を狭く形成したことを特徴とする付記１６〜１９のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記２１）前記リッジ部の曲がり部の中心位置に対し、前記第１のバッファ層の中心位置をずらして形成したことを特徴とする付記１６〜２０のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記２２）前記溝は、前記基板表面からの深さが５μｍ以上であることを特徴とする付記１〜２１のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記２３）前記第１のバッファ層の厚さが０．１〜１μｍであることを特徴とする付記１〜２２のいずれか一つに記載の光導波路。

（付記２４）基板上に不純物を拡散させて形成した屈折率が大きく曲がり形状の拡散領域と、
前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝と、
前記拡散領域の上部に設けられ、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層と、
前記拡散領域の上部に当該拡散領域に沿って配置された信号電極と、
を備えたことを特徴とする光デバイス。

（付記２５）基板上に不純物を拡散させ形成した屈折率が大きい拡散領域を有する曲がり部の光導波路の製造方法において、
前記不純物の拡散領域のパターン形成を行うパターン形成工程と、
前記拡散領域の上部に、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層を形成する第１のバッファ層形成工程と、
前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げて溝を形成する溝形成工程と、
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。

（付記２６）前記第１のバッファ層形成工程の後、前記第１のバッファ層の上部に前記基板の屈折率以下の屈折率を有する第２のバッファ層を形成する第２のバッファ層形成工程と、を含むことを特徴とする付記２５に記載の光導波路の製造方法。

（付記２７）前記溝形成工程は、
前記第１のバッファ形成工程により形成された前記第１のバッファ層と、前記基板とを同時にエッチングすることにより、前記溝を形成することを特徴とする付記２５または２６に記載の光導波路の製造方法。

以上のように、本発明にかかる光導波路は、曲がり部における光損失の低減に有用であり、特に、低光損失な光変調器や光スイッチ等の光デバイスに適している。

本発明の実施の形態１による光導波路の構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態１による他の光導波路の構成を示す平面図である。 バッファ層１のパターンを示す平面図である。 バッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。 バッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。 バッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。 バッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。 バッファ層１の各種パターン形成状態を示す部分拡大図である。 この発明による光導波路の製造工程を説明する図である。 この発明による光導波路の他の製造工程を説明する図である。 本発明による屈折率分布を示す図である。 本発明による光パワーの分布を示す図である。 本発明の実施の形態２による光変調器を示す図である。 従来の曲がり導波路を示す平面図である。 従来の曲がり導波路を示す側断面図である。 従来の他の曲がり導波路を示す平面図である。 従来の他の曲がり導波路を示す側断面図である。

符号の説明

１００ 光導波路
１０１ 基板
１０２ 拡散領域（光導波路）
１０５ 溝
１０６ リッジ部
１１０ バッファ層
１１１ バッファ層１
１１２ バッファ層２
２００ 光変調器
２１２ 信号ライン
２１２ａ，２１２ｂ 信号電極

Claims (10)

1. 基板上に不純物を拡散させ形成した屈折率が大きい拡散領域を有する曲がり部の光導波路において、
   前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝と、
   前記拡散領域の上部に設けられ、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層と、
   を備えたことを特徴とする光導波路。
2. 前記第１のバッファ層の上部に形成され、前記基板の屈折率以下の屈折率を有する第２のバッファ層を備え、
   当該第２のバッファ層は、前記溝の側面への接触を含み形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
3. 前記第１のバッファ層は、前記不純物の拡散領域の曲がり部にのみ形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光導波路。
4. 前記第１のバッファ層の幅を、前記不純物の拡散領域の幅以下としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光導波路。
5. 前記第１のバッファ層は、前記不純物の拡散領域の曲がり部にのみ形成され、当該曲がり部の開始位置および終了位置のそれぞれの幅が端部ほど小さくなるよう変化するテーパー部が形成されたことを特徴とする請求項３または４に記載の光導波路。
6. 前記拡散領域の曲がり部の内側に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝を備え、
   前記基板における前記不純物の拡散領域が凸状のリッジ部として形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光導波路。
7. 前記リッジ部の曲がり部の中心位置に対し、前記不純物の拡散領域の曲がり部の中心位置をずらして形成したことを特徴とする請求項６に記載の光導波路。
8. 基板上に不純物を拡散させて形成した屈折率が大きく曲がり形状の拡散領域と、
   前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げ形成した溝と、
   前記拡散領域の上部に設けられ、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層と、
   前記拡散領域の上部に当該拡散領域に沿って配置された信号電極と、
   を備えたことを特徴とする光デバイス。
9. 基板上に不純物を拡散させ形成した屈折率が大きい拡散領域を有する曲がり部の光導波路の製造方法において、
   前記不純物の拡散領域のパターン形成を行うパターン形成工程と、
   前記拡散領域の上部に、前記基板の屈折率以上の屈折率を有する第１のバッファ層を形成する第１のバッファ層形成工程と、
   前記拡散領域の曲がり部の外側に、当該拡散領域に沿って前記基板を掘り下げて溝を形成する溝形成工程と、
   を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
10. 前記溝形成工程は、
    前記第１のバッファ形成工程により形成された前記第１のバッファ層と、前記基板とを同時にエッチングすることにより、前記溝を形成することを特徴とする請求項９に記載の光導波路の製造方法。

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