JP4418779B2 - 光導波路の作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、光導波路の作製方法に関し、より詳細には、光情報処理分野あるいは光通信応用分野に使用する電気光学導波路型光デバイスに応用される、光導波路の作製方法に関するものである。

近年、インターネットの発展に伴って大容量の情報の伝達が求められており、様々な光情報処理や光通信技術が開発されている。このような技術において、光を伝達する手段としての導波路を用いた光機能素子に対して、ＬｉＮｂＯ_３が適用されてきた。

最近では、ＫＴａ_ｘＮｂ_１−ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）（ＫＴＮ）系材料が、大きな電気光学効果を有するために注目されている。このＫＴＮ系材料は、非線形効果、電気光学効果が大きく光機能素子として重要であり、光機能素子の従来材料であるＬｉＮｂＯ_３の電気光学効果の２０倍以上の性能を有する。このようなＫＴＮを用いた光素子を実現するために、ＫＴＮにＬＰＥ膜を形成し、ドライエッチング法により埋め込み導波路を作製する方法が知られている（非特許文献１参照）。図１にその作製方法の詳細を示す。

図１において、ＫＴＮ基板１２上に液相エピタキシャル法（ＬＰＥ法）により下層クラッド用のＫＴＮ膜１１を成膜する。続いて、下層クラッド膜１１の屈折率（波長１．５５μｍ）よりおよそ０．５％高いコア層１３を同様のＬＰＥ法により、下層クラッド膜１１上に成膜する。このコア層１３をドライエッチング法により矩形状に加工して、下層クラッド膜１１上に光導波路１４を形成する。最後に、同様のＬＰＥ法により下層クラッドと同じ屈折率を有するオーバークラッドを成膜して、埋め込み型導波路が作製される。この製造方法を用いて、電気光学効果を用いた導波路デバイス（高速光スイッチ、光変調器など）が実現されている。なお、図１において、光導波路１４の周囲に形成されたクラッドは、同じ屈折率を有する下層クラッドおよびオーバークラッドよりなるので、上記クラッドを、便宜上、符号１１で示す。

S. toyoda, et al. "LOW DRIVING VOLTAGE POLARIZATION-INDEPENDENT > 3 GHz-RESPONSE ELECTRO-OPTIC SWITCH USING KTN EAVEGUIDES" ECOC-IOOC 2003 Proceedings-Vol.1

ところで、このドライエッチング法は、高価で多数の真空用プロセス装置を用いることに加えて、何段階ものプロセスが必要なため製造時間にかなりの時間を費やす。従って、一個あたりの素子の値段は非常に高価なものとなり、ドライエッチング法により作製されたＫＴＮを用いた光素子を汎用的なデバイスとして実現することは難しい。

しかしながら、上述のように、ＫＴＮ系材料は、光素子として従来から用いられているＬｉＮｂＯ_３よりも、２０倍以上の電気光学効果の性能を有することから、ＫＴＮ系材料を用いた、汎用的なデバイスの実現が望まれている。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造プロセスが少ない簡易な方法により、汎用的な、ＫＴＮ系材料よりなる光導波路を安価に作製可能な光導波路の作製方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる基板上に光導波路を形成する光導波路の作製方法であって、前記基板を用意する用意工程と、前記基板に対して、前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料の光の吸収帯の少なくとも一部に含まれる波長を有するレーザー光を照射して前記ＫＴａ _1-ｘ Ｎｂ _ｘ Ｏ _３ 系材料の屈折率を増加させる照射工程と、前記基板に照射されたレーザー光を前記基板上の所定の領域を走査することにより、前記基板上に所定の形状の、前記基板の前記走査を行わない第１の領域に比べて屈折率が高い第２の領域を形成して、前記光導波路を形成する形成工程とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、基板上に光導波路を形成する光導波路の作製方法であって、前記基板を用意する用意工程と、前記基板上に、該基板よりも高い屈折率を有する、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる膜を形成する膜形成工程と、前記膜に対して、前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料の光の吸収帯の少なくとも一部に含まれる波長を有するレーザー光を照射して前記ＫＴａ _1-ｘ Ｎｂ _ｘ Ｏ _３ 系材料の屈折率を増加させる照射工程と、前記膜に照射されたレーザー光を前記膜上の所定の領域を走査することにより、前記膜上に所定の形状の、前記膜の前記走査を行わない第１の領域に比べて屈折率が高い第２の領域を形成して、前記光導波路を形成する形成工程とを有することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記基板は、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる基板であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記レーザー光の走査は、所定の方向に沿った一次元的な走査であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記レーザー光の走査は、２次元的な走査であり、前記第２の領域は、前記２次元的な走査に応じた、二次元的な広がりを有する領域であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、 前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料は、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３、所定の割合でＬｉが添加されたＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３、またはＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３と所定の割合でＬｉが添加されたＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ₃との混晶のいずれか１つであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記レーザ光は、波長が９００ｎｍ以下のレーザー光であることを特徴とする。

なお、本発明の、層が他の層または基板「上」にあるというとき、この層は他の層または基板の直接上にあることができ、あるいは介在層が存在することもできる。

本発明によれば、光照射時に光導波路を形成できるのに十分大きな屈折率変化が得られ、安価なＫＴＮ系材料を用いた光素子や電気光学デバイスを簡単なプロセス実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の一実施形態は、光照射により屈折率を変調する方法を用いて、ＫＴＮ系材料を用いた導波路型電気光学デバイスを作製するものである。すなわち、ＫＴＮ系材料の所定の領域に光を照射して高屈折率領域を形成し、高屈折率領域をコアとして機能させて光導波路を形成する。

なお、本明細書において、「ＫＴＮ系材料」とは、ＫＴａ_ｘＮｂ_１−ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）（ＫＴＮ）を含み、また、ＫＴＮにＬｉを所定の割合で添加したＫ_1-yＬｉ_yＴａ_1-xＮｂ_xＯ₃（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１）（ＫＬＴＮ）も含まれ、ＫＴＮとＫＬＴＮとの混晶も含まれる。

さて、ＬｉＮｂＯ_３系材料にＡｒレーザーを照射すると光誘起屈折率変化で照射部の屈折率が変化することが知られており、この現象を用いてＡｒレーザーを用いた光導波路の作製などが行われている。ＫＴＮの吸収スペクトルのたちあがりは、ＬｉＮｂＯ_３よりも長波長にあるため、Ａｒレーザーをそのまま用いてＫＴＮに照射しても、ＫＴＮに対して、導波路形成に必要な数十μｍオーダーの深さ（ＫＴＮのレーザー照射面からの深さ）までレーザー光は侵入できない。

そこで、本発明の一実施形態では、鋭意検討した結果、ＹＡＧレーザーもしくはチタンサファイアレーザーを用いてＫＴＮ系材料に対してレーザー光を照射すると光誘起屈折率変化で照射部の屈折率が増加し、また、光導波路形成に必要な数十μｍオーダーの深さまで侵入することを見出した。高繰り返し周波数のＹＡＧないしチタンサファイアレーザー光を、集光レンズを用いておよそ数μｍ程度までビーム径を絞り込んでＫＴＮ系材料基板もしくはＫＴＮ系材料基板上の、該ＫＴＮ系材料基板よりも高い屈折率を有するＫＴＮ系材料からなるＬＰＥ膜（ＫＴＮ系材料−ＬＰＥ膜とも呼ぶ）に対して光照射し、所定の形状、例えば、直線状あるいは２次元的にスキャンして、光誘起の屈折率変調を実現している。このようにして、光誘起屈折率変化により、スキャン形状に応じた形状の高屈折率領域を形成することができる。ＫＴＮ系材料基板あるいはＫＴＮ系材料−ＬＰＥ膜の、上記レーザースキャンされていない領域の屈折率よりも、高屈折率領域の屈折率の方が高いので、高屈折率領域をコアとして機能させ、高屈折率領域以外の領域をクラッドとして機能させることができ、これらにより光導波路を実現できる。

なお、本発明の一実施形態では、上記ＫＴＮ系材料基板上に形成される、該ＫＴＮ系材料よりも高い屈折率を有する膜は、ＬＰＥ法（液相エピタキシャル法）以外の方法で成膜しても良い。例えば、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）や気相エピタキシャル法（ＶＰＥ法）などの他のエピタキシャル成長法、またはスパッタや蒸着など、ＫＴＮ系材料基板上に、該ＫＴＮ系材料よりも高い屈折率を有するＫＴＮ系材料を形成できれば、いずれの方法で成膜しても良い。

また、上述のように、基板上に、例えばＫＴＮ系材料−ＬＰＥ膜など、ＫＴＮ系材料からなる膜を形成する場合、上記基板は、ＫＴＮ系材料に限られず、他の材料を基板として用いても良い。本発明の一実施形態で重要なことは、ＫＴＮ系材料に光導波路を作製するべく、上記ＫＴＮ系材料に高屈折率領域を形成することであるので、ＫＴＮ系材料膜が形成される基板は、いずれの材料であっても良いのである。ただし、基板の屈折率は、該基板に形成される、ＫＴＮ系材料の屈折率よりも低い屈折率を有する材料を選択する。

また、本発明の一実施形態では、高屈折率領域を形成するために、ＹＡＧレーザーやチタンサファイアレーザーを用いることが本質ではなく、上記レーザーは、本発明の一実施形態に適用できるレーザーの一例である。すなわち、本発明の一実施形態では、用いるＫＴＮ系材料が光を吸収して、光誘起屈折率変化を起こさせることが重要であるので、用いるＫＴＮ系材料の吸収スペクトルに応じて、用いるＫＴＮ系材料の吸収帯の少なく一部に発振波長が含まれるレーザーを用いれば良い。好ましくは、波長が９００ｎｍ以下のレーザー光を用いれば良い。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は、下記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは言うまでもない。

（第１の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第１の実施例を図２および３を用いて説明する。
図２および３において、符号２１は、基板２３に高屈折率領域を形成するためのレーザー光である。本実施例では、レーザー光２１は、ＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、符号２３は、ＫＴＮ系材料からなる誘電体基板である。本実施例では、基板２３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図２および３において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板２３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光２１を、集光レンズ２２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、基板２３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、基板２３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図２および３に示すように、基板２３上に光導波路２４が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。

このとき、図２に示した形状の光導波路２４が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路２４に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むように基板２３の表面に形成し、この光導波路２４の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。

従って、本実施例によれば、ドライエッチングのような時間がかかり、かつ高コストなプロセスを用いなくても、高品質な位相変調を実現できる光導波路を作製することができる。すなわち、レーザー光をＫＴＮ系材料に照射するだけで、従来と同様の性能を有する光導波路を形成することができるので、１個当たりの作製コストを下げた安価な光導波路を作製することができる。また、本実施例によれば、従来材料であるＬｉＮｂＯ_３よりも２０倍以上の性能を有する、ＫＴＮ系材料を用いた光導波路を、位相変調器などの導波路型電気光学デバイスに汎用的に適用できる。さらに、光導波路に従来材料であるＬｉＮｂＯ_３よりも性能が高いＫＴＮ系材料を用いることができるので、導波路型電気光学デバイス自体の性能も向上させることができる。

（第２の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第２の実施例を図２および３を用いて説明する。
本実施例では、レーザー光２１は、チタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、基板２３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図２および３において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板２３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のチタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光２１を、集光レンズ２２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、基板２３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、基板２３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図２および３に示すように、基板２３上に光導波路２４が形成された。チタンサファイアレーザーの繰り返し周波数は１ＭＨｚである。

このとき、図２に示した形状の光導波路２４が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路２４に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むように基板２３の表面に形成し、この光導波路２４の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第３の実施例を図２および３を用いて説明する。
本実施例では、レーザー光２１は、ＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、基板２３は、１％のＬｉをドープしたＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図２および３において、誘電体基板である１％のＬｉをドープしたＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板２３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光２１を、集光レンズ２２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、基板２３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、基板２３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図２および３に示すように、基板２３上に光導波路２４が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。

このとき、図２に示した形状の光導波路２４が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路２４に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むように基板２３の表面に形成し、この光導波路２４の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第４の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第４の実施例を図２および３を用いて説明する。
本実施例では、レーザー光２１は、チタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、基板２３は、１％のＬｉをドープしたＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図２および３において、誘電体基板である１％のＬｉをドープしたＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板２３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のチタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光２１を、集光レンズ２２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、基板２３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、基板２３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図２および３に示すように、基板２３上に光導波路２４が形成された。チタンサファイアレーザーの繰り返し周波数は１ＭＨｚである。

このとき、図２に示した形状の光導波路２４が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路２４に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むように基板２３の表面に形成し、この光導波路２４の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第５の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第５の実施例を図４および５を用いて説明する。
図４および５において、符号３１は、膜３３に高屈折率領域を形成するためのレーザー光である。本実施例では、レーザー光３１は、ＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、符号３３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板３４よりも高い屈折率を有するＫＴＮ系材料からなり、ＬＰＥ法によって形成された膜である。本実施例では、膜３３は、ＫＴＮ−ＬＰＥ膜である。さらに、また、符号３４は、ＫＴＮ系材料からなる誘電体基板である。本実施例では、基板３４は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図４および５において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板３４に対して、厚さ
１０μｍである、基板３４よりも屈折率が高いＫＴＮ−ＬＰＥ膜３３を形成した。このＬＰＥ膜３３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光３１を、集光レンズ３２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、ＬＰＥ膜３３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、ＬＰＥ膜３３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図４および５に示すように、ＬＰＥ膜３３上に光導波路３５が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。

このとき、図４示した形状の光導波路３５が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路３５に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むようにＬＰＥ膜３３の表面に形成し、この光導波路３５の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第６の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第６の実施例を図４および５を用いて説明する。
本実施例では、レーザー光３１は、ＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、本実施例では、膜３３は、１％のＬｉをドープしたＫＴＮ−ＬＰＥ膜である。さらに、本実施例では、基板３４は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図４および５において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板３４に対して、厚さ
１０μｍである、基板３４よりも屈折率が高い、１％のＬｉをドープしたＫＴＮ−ＬＰＥ膜３３を形成した。このＬＰＥ膜３３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光３１を、集光レンズ３２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、ＬＰＥ膜３３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、ＬＰＥ膜３３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図４および５に示すように、ＬＰＥ膜３３上に光導波路３５が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。

このとき、図４示した形状の光導波路３５が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路３５に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むようにＬＰＥ膜３３の表面に形成し、この光導波路３５の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第７の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第５の実施例を図４および５を用いて説明する。
本実施例では、レーザー光３１は、チタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光である。また、符号３３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板３４よりも高い屈折率を有するＫＴＮ系材料からなり、ＬＰＥ法によって形成された膜である。本実施例では、膜３３は、ＫＴＮ−ＬＰＥ膜である。さらに、また、符号３４は、ＫＴＮ系材料からなる誘電体基板である。本実施例では、基板３４は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図４および５において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板３４に対して、厚さ
１０μｍである、基板３４よりも屈折率が高いＫＴＮ−ＬＰＥ膜３３を形成した。このＬＰＥ膜３３に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のチタンサファイアの基本光を４００ｎｍに波長変換したレーザー光３１を、集光レンズ３２を用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで直線状にスキャンした。このとき、ＬＰＥ膜３３上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、ＬＰＥ膜３３のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図４および５に示すように、ＬＰＥ膜３３上に光導波路３５が形成された。チタンサファイアレーザーの繰り返し周波数は１ＭＨｚである。

このとき、図４示した形状の光導波路３５が形成されていることを確認した。またＨｅ−Ｎｅレーザーをこの光導波路３５に入射して、光の閉じ込めを確認した。続いて、電界印加用の表面電極（不図示）を光導波路２４を挟むようにＬＰＥ膜３３の表面に形成し、この光導波路３５の位相変調特性を確認した。変調動作電圧は、ドライエッチング法で作製した位相変調器のそれと同様の２．５Ｖ以下であった。
よって、本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第８の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第８の実施例を図６を用いて説明する。
図６において、符号４１は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板４３よりも高い屈折率を有するＫＴＮ系材料からなり、ＬＰＥ法によって形成されたスラブＫＴＮ膜である。本実施例では、スラブ膜４１は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ₃からなるスラブＫＴＮ膜である。また、符号４３は、ＫＴＮ系材料からなる誘電体基板である。本実施例では、基板４３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図６において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板４３に対して、ＬＰＥ法により、厚さ１０μｍの、基板４３よりも屈折率の高いスラブＫＴＮ膜４１を形成した。このスラブＫＴＮ膜４１に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光を、集光レンズを用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで三角形状にスキャンした。このとき、スラブＫＴＮ膜４１上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、スラブＫＴＮ膜４１のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図６に示すように、スラブＫＴＮ膜４１上に高屈折率領域（光変調部）４２が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。なお、高屈折率領域４２は、スラブＫＴＮ膜４１の深さ方向にも形成されていることは言うまでも無い。

図６に示されるように、このスラブＫＴＮ膜４１に対してＨｅ−Ｎｅレーザー光４４を入射して、高屈折率領域４２により入射レーザー光４４が偏向されることを確認した。すなわち、高屈折率領域４２に入射されたレーザー光４４は、高屈折率領域４２にて偏向されて、偏向された光４５として出射される。
本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

（第９の実施例）
本発明の光素子の製造方法の第９の実施例を図６を用いて説明する。
図６において、本実施例では、スラブ膜４１は、１％のＬｉをドープしたＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ₃からなるスラブＫＴＮ膜である。また、本実施例では、基板４３は、ＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板である。

図６において、誘電体基板であるＫＴａ_0.5Ｎｂ_0.5Ｏ_３基板４３に対して、ＬＰＥ法により、厚さ１０μｍの、基板４３よりも屈折率の高い、１％のＬｉをドープしたスラブＫＴＮ膜４１を形成した。このスラブＫＴＮ膜４１に対して、照射強度３００ｍＷ／ｃｍ^２のＹＡＧの基本光を３５５ｎｍに波長変換したレーザー光を、集光レンズを用いておよそ５μｍ程度まで絞り込んで照射し、１０ｃｍ／ｓのスピードで三角形状にスキャンした。このとき、スラブＫＴＮ膜４１上の上記レーザー光のスキャンされた領域は、光誘起屈折率変化により、スラブＫＴＮ膜４１のレーザー光のスキャンされていない領域に比べて屈折率が高くなり、図６に示すように、スラブＫＴＮ膜４１上に高屈折率領域（光変調部）４２が形成された。ＹＡＧレーザーの繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。なお、高屈折率領域４２は、スラブＫＴＮ膜４１の深さ方向にも形成されていることは言うまでも無い。

図６に示されるように、このスラブＫＴＮ膜４１に対してＨｅ−Ｎｅレーザー光４４を入射して、高屈折率領域４２により入射レーザー光４４が偏向されることを確認した。すなわち、高屈折率領域４２に入射されたレーザー光４４は、高屈折率領域４２にて偏向されて、偏向された光４５として出射される。
本実施例においても、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

なお、上述の各実施例では、レーザー光をＫＴＮ系材料に照射するにあたって、光を集光させる手段としての集光レンズにてレーザー光を集光させているが、この集光レンズは、形成するべき光導波路の幅に応じて選択すれば良い。また、光導波路設計に応じて、レーザーのビーム径よりも大きい幅を有する光導波路を形成したい場合は、集光レンズではなく、光のビーム径を拡大する手段としての拡大レンズを用いれば良い。集光レンズおよび拡大レンズを用いず、直接レーザー光を、ＫＴＮ系材料に照射しても良いことは言うまでもない。

従来の、ドライエッチング法による、埋め込み導波路の作製を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る、光素子の作製方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る、光素子の作製方法を説明するための斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、光素子の作製方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係る、光素子の作製方法を説明するための斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、光素子の作製方法を説明するための斜視図である。

符号の説明

１１ クラッド層
１２ ＫＴＮ基板
１３ コア層
１４ コアリッジ部
２１ レーザー光
２２ 集光レンズ
２３ ＫＴＮ基板
２４ 光導波路
３１ レーザー光
３２ 集光レンズ
３３ ＫＴＮ−ＬＰＥ膜
３４ ＫＴＮ基板
３５ 光導波路
４１ スラブＫＴＮ膜
４２ 光変調部
４３ ＫＴＮ基板
４４ 入射レーザー光
４５ 出射レーザー光

Claims (7)

1. ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる基板上に光導波路を形成する光導波路の作製方法であって、
   前記基板を用意する用意工程と、
   前記基板に対して、前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料の光の吸収帯の少なくとも一部に含まれる波長を有するレーザー光を照射して前記ＫＴａ _1-ｘ Ｎｂ _ｘ Ｏ _３ 系材料の屈折率を増加させる照射工程と、
   前記基板に照射されたレーザー光を前記基板上の所定の領域を走査することにより、前記基板上に所定の形状の、前記基板の前記走査を行わない第１の領域に比べて屈折率が高い第２の領域を形成して、前記光導波路を形成する形成工程と
   を有することを特徴とする光導波路の作製方法。
2. 基板上に光導波路を形成する光導波路の作製方法であって、
   前記基板を用意する用意工程と、
   前記基板上に、該基板よりも高い屈折率を有する、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる膜を形成する膜形成工程と、
   前記膜に対して、前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料の光の吸収帯の少なくとも一部に含まれる波長を有するレーザー光を照射して前記ＫＴａ _1-ｘ Ｎｂ _ｘ Ｏ _３ 系材料の屈折率を増加させる照射工程と、
   前記膜に照射されたレーザー光を前記膜上の所定の領域を走査することにより、前記膜上に所定の形状の、前記膜の前記走査を行わない第１の領域に比べて屈折率が高い第２の領域を形成して、前記光導波路を形成する形成工程と
   を有することを特徴とする光導波路の作製方法。
3. 前記基板は、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３（０＜ｘ＜１）系材料からなる基板であることを特徴とする請求項２記載の光導波路の作製方法。
4. 前記レーザー光の走査は、所定の方向に沿った一次元的な走査であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光導波路の作製方法。
5. 前記レーザー光の走査は、２次元的な走査であり、前記第２の領域は、前記２次元的な走査に応じた、二次元的な広がりを有する領域であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光導波路の作製方法。
6. 前記ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３系材料は、ＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３、所定の割合でＬｉが添加されたＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３、またはＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ_３と所定の割合でＬｉが添加されたＫＴａ_1-ｘＮｂ_ｘＯ₃との混晶のいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光導波路の作製方法。
7. 前記レーザ光は、波長が９００ｎｍ以下のレーザー光であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光導波路の作製方法。

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