JPH0367204A - 集積光デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、基板上に光導波路を配設した集積光デバイス
に関するものである。さらに詳細には、光導波路におよ
ぶ応力を調整することにより、所望の光回路機能を正確
に実現する集積光デバイスおよびその製造方法に関する
ものである。 ［従来の技術］ 平面基板上に形成された単一モード光導波路、特にシリ
コン基板上に形成された石英系単一モード光導波路は、
例えばＮ、Ｔａｋａｔｏ　ｅｔ　ａｌ、：”５ｉｌｉｃ
ａ−Ｂａｓｅｄ　Ｓｉｎｇｌｅ−Ｍｏｄｅ　Ｗａｖｅｇ
ｕｉｄｅｓ　ｏｎ　５ｉｌｉｃｏｎ　ａｎｄＴｈｅｉｒ
　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｇｕｉｄｅｄ−Ｗａ
ｖｅ　ｏｐｔｉｃａｌＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ
”、Ｊ、Ｌｉ３ｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈ、、ｖｏｌ、Ｆ
ｉ、ｐｐ。 １００３−１０１０．１９８８に記載されている。この
ような石英糸車−モード光導波路は、そのコア部の断面
の寸法を通常使用されている石英系部−モード光ファイ
バにあわせて５−１０μｍ程度に設定することができる
ので、光ファイバとの整合性に（Ｘれた実用的な集積光
デバイスの実現手段として期待され′Ｃいる。 第１２図および第１３図は、このような石英系単一モー
ド光導波路を用いた従来の集積光デバイスの例としての
導波形マツハ・ツエンダ光干渉計の構成を説明するため
の、それぞれ、平面図およびそのＡＡ’線に沿った断面
を拡大して示す断面図である。 第１２図および第１３図において、１はシリコン基板で
ある。１ａおよび１ｂはシリコン基板上に石英系ガラス
材料により形成された石英系単一モード光導波路である
。光導波路１ａ、ｌｂは２箇所で互いに近接して方向性
結合器２ａおよび２ｂを構成し、その結合率は、いずれ
もほぼ５０％になるよう設定されている。光導波路１ａ
、ｌｂは、膜厚５０μω程度のＳｉｎ、系ガラスクラッ
ド層５に埋設された断面寸？ｆＥ７μｍｘ−７μｍ程度
の５ｉＯｚ−Ｔｉ０２系またはＳｉＯ□−ＧｅＯ□系ガ
ラスコア部からなり、方向性結合器２ａ、２ｂ部分は、
２木の光導波路１ａ、ｌｂを間隔数μ用程度に保ち、ｄ
・０．５ａ＋ｍ程度の距離にわたって平行に配置するこ
とにより構成されている。２個の方向性結合器２ａ、２
ｂを連結する部分の導波路長は、それぞれＬ＋△１４お
よびしてあり、長さが△１゜だけ異なっている。 この先デバイスにおいて、人力ポー１−３ｂから入射し
た信９光の光周波数を変化させていくと、△ｆ−ｃ／（
２ｎ・△Ｌ）　　　　　　　　　（１）（ｎは光導波路
の屈折率、Ｃは光速） を周期として出力ボート４ａおよび４ｂから交互に信号
光を取り出せることが知られている。 第１４図は、この周期性を示した図であり、人力ボート
３ｂから１．５５μｍ帯のＴＥ偏光（または７Ｍ偏光）
の信号光を入射した場合の出力ボート４ａおよび４ｂか
ら出力する光の光周波数特性を示している。ここで、実
線は出力ボート４ａからの出力光Ｐｏｕｔ２、破線は出
力ポー）−４ｂからの出力光Ｐｏｕｔｌを示している。 光周波数間隔△ｆ−１０６Ｉ＋□だけ離れた２木の信号
光ｆ、、ｆ２を入射ボート３ｂから同時に入射した場合
、△１、−１０ｍｍのとき出力ボート４ａおよび４ｂか
ら２木の信号光を分離して取り出すことができる。すな
わち合分波器動作を得ることができる。実際には、動作
波長を正確に合わせるために、光路長差（ｎ・△Ｌ）を
高精度に設定する必要があるが、その精度は波長のｌ／
１０以下である。これは、光導波路作製用フォトマスク
の精度の限界や、光導波路ガラスの屈折率のわずかなゆ
らぎ等により、導波路を作製した段階では達成が困難で
ある。そのため、ヒータ２１の熱光学効果により調節す
る方法が従来より用いられてきたが、常時通電しておか
なければならないという問題があったため、縞状の応力
付与膜を光伝搬方向と平行にコア上部のクラッド上に装
荷し、その応力付与膜をトリ朶ングすることによって光
路長を微調節する方法が、特願昭６３−２８３７９３号
に提案されている。 一方、前述したマツハ・ツエンダ光干渉計は、石英系ガ
ラスとシリコン基板との熱膨張係数の違いによりガラス
導波路部分は強い圧縮応力を受けており、これによって
光導波路は応力複屈折性を示している。その応力複屈折
値はＢｏ＝５ｘ　１０−’程度である（　［１ｏ−ｎｔ
ｖ−ｎＴＥｖここでｎｔＥ：ＴＥ偏光の実効屈折率、Ｉ
’ｌｒＭ：７Ｍ偏光の実効屈折率）。第１５図は、第１
２図の光干渉計回路において、偏光方向の異なる光が入
射ボート３ｂから入射した場合の光周波数特性を示して
いる。ここで実線は７Ｍモード光が入射した場合、破線
はＴＥモード光が入射した場合である。この図から、光
導波路の応力複屈折性のために、入射光の偏光方向の違
いによって光周波数特性に位相差が生じることがわかる
。そのため、設定した偏光方向と異なる偏光が入射した
場合、前述した合分波動作が全く行われないという問題
があった。この偏波依存性を解消するために、ストリッ
プ状の応力付与膜をコア上部のクラッド上に装荷し、そ
の応力付与膜をトリミングすることにより複屈折値を調
節する方法が、特願昭６３−１１６９３８号に提案され
ている。 特願昭６３−２８３７９３号および特願昭６３−１１６
９３８号の２つの方法は、はぼ同じ技術を用いており、
具体的にはスパッタ法等により応力付与膜、例えば非晶
質シリコン（ａ−５＋）膜、をコア上部のクラッド上に
装荷することによりＳ；基板から受ける圧縮応力以外の
新たな応力をコア部へ加え、その量をＡｒレーザやＹＡ
Ｇレーザ等によるトリミングで調整することにより、複
屈折値もしくは光路長を変えるというものである。この
両方法ともに、簡便で、且つ、オンラインモニタを用い
て高精度に調節ができるため、集積光デバイスの作製方
法として極めて有効な手段である。 ［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記両方法は同じ技術を用いているにもかかわ
らず、応力付与膜の形状が、応力複屈折値調整用は平板
状、光路長調整用は光伝搬方向に平行な縞状と異なるた
め、どちらか一方の調整しか行えず、設計時に、どちら
のトリくングをどの部分にどの程度行う必要があるかを
あらかじめ予測し、それに対応した応力付与膜を配置し
なければならないという問題があった。さらに、光路長
調整用応力付与膜の縞の形状は、例えば厚さ７−８μｍ
に対し周期ｌＯμｍ程度、トリミング未処理部分の線幅
５−７μｍ程度と、微細かつ高アスペクト比であるため
、極めて高度な加工技術が必要であり、作製プロセスが
難しいという問題もあった。 本発明の目的は上記の問題点を解決した集積光デバイス
およびそ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１ 本発明集積デバイスは、基板と、基板上Ｃ配置されたク
ラッド層およびクラッド層に埋設され、光伝搬作用を持
つコア部を有する単一モード光導波路と、クラッド層上
の所定部分に配置され、コア部に作用する応力を非可逆
的に変化させて単一モード光導波路の光路長と複屈折値
を同時に調節し得る、コア部光伝搬方向に対し所定の角
度を持った複数の細線からなる縞状部を含む応力付与膜
とを具えたことを特徴とする。 本発明方法は、基板上に配置されたクラッド層およびク
ラッド層に埋設され、光伝搬作用をもつコア部を有する
単一モード光導波路を作成する工程と、クラッド層上の
所定部分に応力付与膜を配置する工程と、応力付与膜の
所定部分に対し、エネルギービームの照射によるトリミ
ングを繰り返して応力付与膜に複数の細線を形成して縞
状に加工する工程とを有することを特徴とする。

【作　用】

本発明によれば、応力付与膜の一部を光伝搬方向に対し
適切な方向に、且つ、縞状にトリミングし、例えばレー
ザビーム照射により照射部分の応力付与膜に相変化また
は蒸発を引き起こすことによって、集積光デバイスの複
屈折値および光路長を同時Ｃ１且つ、精密に調節できる
。また、縞の方向によって、複屈折値および光路長の変
化量を自由に選択できることから、設計段階からトリミ
ングの目的およびその量を決めておく必要が無く、また
微細な縞状の膜が不要なため加工精度が大幅は緩和でき
る。 【実施例］ 以下、実施例に基づいて、本発明の詳細な説明する。 実施例１ 第１図および第２図は、それぞれ、本発明の集積光デバ
イスの第１実施例としての、２波長用光合分波器あるい
は光周波数選択スイッチとして動作するマツハ・ツエン
ダ光干渉計回路の回路構成およびその作製方法を示した
平面図およびその＾＾゛線に沿った断面を拡大して示す
断面図であり、第３図および第４図はそれぞれマツハ・
ツエンダ光干渉回路の他の構成を示した平面図およびそ
の８Ｂ’線に沿った拡大断面図である。第１２図の従来
例と異なる点は、方向性結合器２ａ、２ｂの間の導波路
ｌａ上に平板状の応力付与膜２２Ａ、２２Ｂが２個装荷
され、その膜の一部が縞状にトリミングされている点で
ある。ここで、第１図および第３図において、トリミン
グ処理部分は縞状の線として示されている。 第１図〜第４図における石英系単一モード光導波路１ａ
、ｌｂは、シリコン基板上に、火炎堆積法と反応性イオ
ンエツチング法によって形成されたものであり、第１２
図の従来例と同一の組成・構造を有している。具体的に
は、ガラス組成はＳ、０□−７１０２系またはＳ、Ｏ□
〜６００２系、コア寸法は７μ−Ｘ７μｍ程度、Ｓ、０
２クラツドの厚さは５０μｍ程度である。ヒーター２１
は必須ではない。 方向性結合器２ａ、２ｂ間における導波路１ａとｉｂの
長さの差は△Ｌ＝１０ｍｍである。導波路１ａ、ｉｂ上
の平板状応力付与ｇ２２＾、２２Ｂは、ａ−５Ｈであり
、マグネトロン・スパッタ法と反応性イオンエツチング
法によって作製されている。その寸法は、例えば、厚さ
７μ曽、幅２００μｇｍ、長さ５ｍｍである。ａ−５１
膜の一部は縞状にトリミングされており、第１図では、
一方のａ−５１膜２２ａが光伝搬方向と垂直にその一部
が縞状（２２ｃ）にトリミングされ、他方のａ−３Ｉ膜
２２ｂはあらかじめ全面にわたり光伝搬方向と平行な縞
状（２２ｄ）にトリミングされた後、その一部２２ｅが
光伝搬方向と垂直にトリミングされている。第３図では
、一方のａ−５Ｉ膜２２ａの一部２２ｆが光伝搬方向に
対し所定の角度にトリミングされている。トリミングの
縞の形状は、例えば、ピッチ１０μＩ１１．）−リミン
グ幅５μｍ５　トリミング未処理部分の幅５μｍである
。このトリミングには、例えばレーザ・ビームが用いら
れ、レーザ・ビームが照射された部分のａ−５Ｉはレー
ザにより加熱され結晶化または蒸発し、その部分の応力
かはとノυど無くなる。このレーザ・ビームはレンズで
集光することにより、数μｍ程度に絞り込むことが可能
である。 第５図および第６図は縞状にトリミングした効果を調べ
るための実験方法を示した平面図である。本実験に用い
る集積光デバイスは、光路長差の無い（第１図、第３図
および第１２図において△Ｌ・０）マツハ・ツエンダ光
干渉計回路であり、２個の方向性結合器６ａ、ｆｉｂ間
の２木の導波路上に形状の等しい平板状応力付与用ａ−
５　Ｉ膜２４ａ、２４ｂが装荷されている。導波路６ａ
上のａ−５１膜２４ａは、第５図では、その一部２４ｃ
が光伝搬方向と垂直に、且つ、縞状にトリミングされて
いる。一方、第６図では、導波路６ａおよび６ｂ上のａ
−５ｌ膜２４ａ、２４ｂかあらかじめ光伝搬方向と平行
な縞状（２４ｄ）にトリミングされた後、導波路６ａ上
のａ−５Ｉ膜２４ａのみその一部２４ｅが光伝搬方向と
垂直にトリミングされている。導波路断面構造、ａ−５
、膜の形状、そしてトリミング縞の形状は第１図〜第４
図の場合と同じであり、第５図および第６図において、
トリ主ング処理部分は縞状の線として示されている。 第５図および第６図は、光伝搬方向とトリミング縞との
角度がＯｏと９０°という本発明の両極端な例を示して
おり、本発明においてこの角度が０−９０＠の中間値を
取る場合があることは言うまでもない。 まず、幅の広いａ−５＋膜と、その膜を縞状にトリミン
グした場合との応力作用の違いについて調べてみる。第
７図は、ａ−５１応力付与膜の作用を調べるために、０
．７ｍｍ厚の石英ガラス板２５上にａ−５Ｉｌ莫２２を
形成したサンプルの応力分布を示した図である。応力分
布は光弾性効果を利用した測定と有限要素法上よる応力
解析から導いたものである。第７図（ａ）は、厚さ２．
５μｍ１幅１００μｍの一様膜を形成した場合を示し、
第７図（ｂ）は、厚さ５μｍ１幅１００μｍの一様膜を
アルゴン（＾ｒ）レーザビームにより１０μｍピッチで
５μｍにわたり断面に垂直にトリミングした場合を示す
。２６は引張り応力の発生領域を示し、２７は圧縮応力
の発生領域を示している。このような応力分布は、マグ
ネトロン・スパッタ法によって形成されたａ−５＋＠中
の強い圧縮残留応力によって生じ、応力の及ぶ深さは応
力付与膜の幅程度であることが知られている。第７図（
ａ）では応力は膜２２の幅程度の深部に及び、このこと
を裏ずけている。第７図（ｂ）では応力はａ−Ｓ＋膜２
２と石英ガラス基板２５との境界付近に限定され、その
深さは５μ龜程度である。これは、第７図（ｂ）のレー
ザビームが照射されたａ−５ｔ部分２３の応力がほとん
ど無くなり、応力をもつ部分、つまりトリミング未処理
部分、が５μｍ程度の細い縞状となっていることを示し
ている。 この結果から、レーザビーム等によってａ−５ｘｌｌＩ
２２をトリミングし、上記程度の細い縞状にした場合、
応力付与膜の下部２０μ−の位置にあるコアにはトリミ
ング方向に垂直な面内方向の応力がばとんど及ばないが
、組方向には十分な長さが存在しているため、応力は表
面付近に留まらずコア付近にも及ぶと結論できる。もち
ろん、第７図（ａ）の様に十分な幅および長さがある場
合は、組方向と垂直な断面内方向および組方向の応力が
コア部に作用する。ここで、組方向の応力は第７図（ａ
）。 （ｂ）共に同じであることを付記しておく。 次に、トリミングが伝搬光に及ぼす効果社ついて説明す
る。物質に応力を加えたり、加わっていた応力を変えた
場合、光弾性効果に従って屈折率が変化する。これを実
際に第５図および第６図の光導波路上の応力付与用ａ−
５ｌ膜をトリミングする場合で考えてみる。光伝搬方向
に垂直な面内方向の応力（第５図および第６図では主Ｃ
基板および応力付与膜から基板に平行な応力が加わる）
によって複屈折値Ｂ（・ｎｔｇ−ｎｔＭ）が変化し、ま
た光伝搬方向の応力によって屈折率ｎＴＭ＋ｎア、の絶
対値が等しく変わり、光路長が変化することから、第５
図の様に幅の広い−様なａ−５１膜２４ａを光伝搬方向
に垂直にトリミングすることによって複屈折値Ｂと光路
長が同時に変わり、また第６図の様に光伝搬方向と平行
に縞状にトリミングされたａ−５Ｌ膜２４ａを光伝搬方
向と垂直にトリミングすることによって光路長だけが変
わる。 上記の作用の効果は、第５図および第６図におけるマツ
ハ・ツエンダ光干渉計の対称性が導波路６ａ上のａ−５
Ｉ膜２４ａをトリミングすることによって崩れることで
確かめられ、それは入射ボート３ｂから光が入射した場
合に方向性結合器２ｂにおける導波路６ａと６ｂを伝搬
してきた光の位相差△φとして現れる。入射ボート３ｂ
から入射した光が出射ポー）　４ａ、４ｂから出力され
るときの光のパワーをＰｏｕｔ２　、Ｐｏｕｔｌとする
と、位相差△φは△φ−２ＣＯ５−’　（Ｐｏ。ｔ＋／
　（＋）ｏｕｔ＋◆ＰＯｔ＋ｔ２））−””　　（２）
と表される。 第８図は、第５図において、２個の厚さ７μｍ１幅２０
０μｍ１長ざＩ　Ｏ＋ｕ＋の−様な応力付与用ａ−Ｓ＋
１ｋｉ２４ａ、２４ｂのうち導波路６ａ上の＠Ｚ４ａを
光伝搬方向と垂直に縞状にトリミングした場合のトリミ
ング長しと出射光ｐ。ｕｔｌ　とＰ。ｕｔ２から算出し
た方向性結合器２ｂにおける導波路６ａと６ｂ内を伝搬
してきた光の位相差、つまりトリミングにより生じた位
相変化量、を示した図である。トリミングした縞の形状
は前記の値と等しく、ピッチ１０μ這、トリミング処理
部分の幅ヨトリ主ング未処理部分の幅！５μ−とした。 第５図の場合、トリミング長りに対応した光路長が変わ
るのに加え、トリミングした部分の光伝搬方向に垂直な
面内方向の応力が無くなり、その分複屈折値が変化し、
第８図にモード依存性が見られる。 第９図は、第６図において２個の厚さ７μｍ。 幅２００μ鴎、長さ１０ｍ−の−様な応力付与用ａ−５
　Ｉ膜２４ａ、Ｚ４ｂを光伝搬方向と平行に縞状上トリ
くングした後、導波路６ａ上のａ−５、膜２４ａだけを
光伝搬方向と垂直にトリミングした場合のトリーミング
長りと出力光ｐ。ｕｔｌ　とＰｏ、、から算出した方向
性結合器２ｂにおける導波路６ａと６ｂ内を伝搬してき
た光の位相差、つまりトリミングによって生じた位相変
化量、を示した図である。ここで、トリミングした縞の
形状は第８図の場合と同じである。第９図は、光路長の
変化によって生ずる位相変化量を示しており、第８図の
様な偏光（よる違いは殆ど生じない。 前述の様に、第５図および第６図は、光伝搬方向にかか
る応力はほぼ等しいため、第８図は、第９図の位相変化
量、つまり光伝搬方向にかかる応力の変化によって生ず
る位相変化量、を含んでおり、この分を差し引いた量が
光伝搬方向に垂直な面内方向の応力の変化によって生じ
た位相変化量である。 第３図の様に、光伝搬方向に対してＱ−９θ°の間の角
度で縞状にトリミングした場合は、トリミング長に対す
る位相変化が第８図と第９図の中間の傾斜をもつことに
なる。したがって、トリミングの角度を適切に選択する
ことで、所望の位相変化量を得ることができる。 以上、本発明で重要な役割を担う応力付与膜とこの応力
付与膜を縞状にトリミングしたことによって得られる効
果について説明したが、次にこの縞状にトリミングする
方法を用いて、如何に複屈折値と光路長を同時に調節す
るかを説明する。 このレーザ・トリミングは、第１図において、例えば入
射ボート３ｂにモニター光を入射し、集積光デバイス（
ここではマツハ・ツエンダ光干渉計回路）の光特性を監
視しつつ、いわゆるオンラインモニター手法で実行でき
るので、光導波路や応力付与膜の作製誤差によらず、正
確な調節ができることが特徴である。 第１図〜第４図示のマツハ・ツエンダ光干渉計の偏波依
存性（第１５図の光の偏光方向による光周波数のずれ）
を解消する２つの方法について説明する。 第１図は、あらかじめ光路長調節用領域を作っておく方
法であり、まず応力付与用ａ−５＋韻２２ｂの一部を光
伝搬方向と平行な縞状にトリミングし光路長調節用領域
を作った後、−様な膜２２ａの一部２２ｃを光伝搬方向
と垂直にトリミングすることにより偏波依存性を解消し
、その後あらかじめ作っておいた光路長調節用領域を光
伝搬方向と垂直にトリミングしく２２ｅ）　、導波路１
ａとｌｂの光路長差△Ｌを調節することで光周波数を所
望の値に合わせる。この場合、光路長調節トリミングと
偏波依存性解消トリミングの順序を逆にしても実行でき
るが、偏波依存性解消トリミングでは光路長も変化シて
しまうため、偏波依存性解消トリミングを先に行う方法
が極めて実用的である。また、偏波依存性解消トリミン
グを行う場合、光路長のずれをヒータ２１の熱光学効果
Ｃよって調節しながら実行することが、光源の波長が不
可変なとき、または可変範囲が不足のεきなどに有効で
あることも付記しておく。 第３図は、応力付与用ａ−５１膜２２ａの一部を光伝搬
方向に対しある角度をもって縞状にトリよングすること
により、光路長と複屈折値を同時に調節する方法であり
、所望の光路長と複屈折値の変化量の比はこの角度を調
節することによって得ることができる。この方法は、第
１図の方法の様に前もって光路長調節用領域を作る必要
もなく、且つ、−回のトリミングで実行できるのでトリ
ミング時間の短縮が可能である。ただし、これは、前も
ってト、リミングによって変化させる複屈折値と光路長
の量および応力付与用ａ−５１膜のトリよング量に対す
る位相変化量（例えば第８図、第９図に示す）、もしく
は複屈折値と光路長の変化量が正確にわかっている場合
に適用できる方法である、。 上記の多量が正確ではないがおおかたわかっている場合
や、同一サンプルで数量が多く、上記の量に各サンプル
で個体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは
、第１図と第３図の方法を組み合わせることが有効であ
る。具体的には、第３図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第１図
の方法で行う。これによってトリよング時間は第１図の
方法よりも短縮できる。 実施例２ 第１０図および第１１図は、それぞれ本発明の第２実施
例としてモード・スプリッタの作製方法を示した平面図
である。本例は結合率５０％の方向性結合器２ａ、２６
間の導波路６ａ、６ｂの長さが等しい（ΔＬ−０）マツ
ハ・ツエンダ光干渉計回路の方向性結合器２ａ、２ｂ間
の導波路上に装荷されたａ−５，膜の一部を縞状にトリ
ミングすることによって集積光デバイスを作製する方法
を示している。ここで、導波路断面構造、ａ−５１膜の
形状、そしてトリミング縞の形状は第１図〜第４図と同
じである。 モード・スプリッタは、例えば第１０図、第１１図にお
いて人力ボート３ｂから入射した入力光ＰｉｎのうちＴ
Ｅモード成分を出力ポート４ａから、ＴＭモード成分を
出力ボート４ｂから、または、その逆にＴＥモードを出
力ボート４ｂから、７Ｍモードを出力ポート４ａから出
力する、つまり導波モードを分離する機能を有した光回
路素子である。この機能を実現するためには、方向性結
合器２ｂにおいて導波路６ａと６ｂを伝搬した光の位相
差がＴＥモード（または７Ｍモード）でπ／２の奇数倍
、７Ｍモード（またはＴＥモード）でπの整数倍である
必要があり、そのためには光路長調節および複屈折値制
御を行う必要がある。 第１Ｏ図は、第１図の方法と同様に、応力付与用ａ−５
１［２４ｂの一部を光伝搬方向と平行に縞状にトリミン
グし、あらかじめ光路長調節用領域を作製した後に、入
射ボート３ｂから入射させた光Ｐｉｎの出力ボート４ａ
、４ｂからの出力光Ｐ　６＋ｊｔ２　、Ｐｏｕｔｌの偏
光成分比を観測しながら、まず−様な応力付与［２４ａ
の一部２４ｃを光伝搬方向と垂直にトリミングし複屈折
値の制御を行った後、光路長制御用領域を光伝搬方向と
垂直にトリよングしく２４ｅ）　、所望の光路長差を得
るという方法である。トリよング縞の寸法はピッチｌＯ
μ曙、トリミング幅５μｍ程度である。ここでの複屈折
値制御を行う工程では、複屈折値制御途中の各状態にそ
れぞれ最適な光路長差（そのトリミング状態で所望のモ
ード・スプリッタ動作に最も近ずく光路長差）が存在し
、常にその光路長差を実現させながら、制御を行う必要
がある。そのためには、トリミングによって光路長制御
と複屈折値制御を同時に行うか、ヒータ２１による熱光
学効果を用いて光路長差を与える方法があるが、トリミ
ングの煩雑さを防ぐ意味では後者が実用的な方法と思わ
れる。 第１１図は、第３図と同様に、応力付与用ａ−５　、膜
２４ａの一部２４ｆを光伝搬方向に対しある角度をもっ
て縞状にトリくングすることにより、光路長と複屈折値
とを同時に調節する方法である。所望の光路長と複屈折
値の変化量の比はこの角度を調節することによって得る
ことができる。この方法は、第１Ｏ図の方法の様に前も
って光路長調節用領域を作る必要もなく、且つ、−回の
トリミングだけで実行できるのでトリミング時間の短縮
が可能である。ただし、これは、前もってトリミングに
よって変化させる複屈折値と光路長の量および応力付与
用ａ−５１膜のトリくング量に対する位相変化量（例え
ば第８図、第９図に示す）もしくは複屈折値と光路長の
変化量が正確にわかっている場合に適用できる方法であ
る。 上記の多量が正確ではないがほぼわかっている場合や、
同一サンプルで数量が多く、上記の量（各サンプルで個
体差はあるがほぼ近い値をとっている場合などでは、第
１０図と第１１図の方法を組み合わせるのが有効である
。具体的には、第１１図の方法で複屈折値と光路長を同
時におおかた調節しておき、最後の微調節だけを第１０
図の方法で行う。これによってトリミング時間は第１０
図の方法よりも短縮できる。 以上の実施例では、トリミング未処理部分の縞の幅をコ
ア深さよりも小さくし、縞の方向に垂直な断面内の応力
がコア付近へ及ばないようにしていたが、トリミング未
処理部分の幅を広くし、且つ、その幅を微妙に変えるこ
とにより断面内方向のコア付近へ及ぶ応力を微調節でき
、微妙な複屈折値ｆｔ１ｌＪ御が可能となる。 また、上記実施例では、トリミングする応力付与膜が直
線状の光導波路上に設置されていたが、場合によっては
、曲線状光導波路上に設置することもある。このような
場合でも、導波路とトリミング縞との角度が常に所定の
角度をなすようにすることによって、同様の効果を得る
ことができる。したがって、トリミング縞が曲線となる
こともありうる。 更に、以上の実施例では、トリミング縞と導波路との角
度は常に一定の角度をなしていたが、連続的に、または
、非連続的にその角度を変えても同様の効果を得ること
ができる。 また、上記実施例では、応力付与膜のトリク：ノブ手段
として、連続発振アルゴン（Ａｒ）レーザを用いていた
が、Ｑ−スイッチＹＡＧレーザを用いてもよい。後者の
場合には、レーザ光の照射領域のａ−５Ｉ膜は、多結晶
状態に変化するのではなく、気化してしまう現象が見ら
れた。気化により消失すれば、その領域の応力作用も選
択的に消失するので、Ｑ−スイッチＹＡＧ　レーザをト
リミングの手段として有効に利用できるのである。 更に、以上の実施例で応力付与膜の材質としてａ−５ｌ
を選定したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、他の材料、例えば、非晶質金属膜（Ｃｏ４ｒ膜等）を
利用することもできる。非結晶質膜の方が、結晶質膜よ
りも適しているが、これは、非晶質膜では、結晶転移な
どが発生しにくく、応力が緩和されることなく長期にわ
たって安定に維持されるためである。 また、上記実施例では、単一モード光導波路として、シ
リコン基板上の石英系単一モード光導波路を扱ったが、
本発明はこれに限定されるものではなく、クラッド層に
コア部が埋設されている車−モード光導波路があれば、
他材料系の光導波路であっても本発明を適用することが
できる。？。 お、多成分ガラス基板上に金属イオン拡散させたイオン
拡散光導波路の場合には、コア部が基板表面近傍にあり
、応力付与膜との距離が十分とれないという事情がある
。この様な場合には、応力付与膜形成に先立ち、コア部
が作製された基板表面に例えば５μｍ厚程度の５ｉＯＪ
Ｉを蒸着し、その上に応力付与膜を形成し、コア部の埋
め込みの深さを等価的に大゛きくし、トリミング縞の幅
をコア部埋め込み深さよりも小さく設定することが可能
となる。 以上の実施例では、集積光デバイスの一例としてマツハ
・ツエンダ先干渉計回路をとりあげて説明したが、本発
明はこの光干渉計回路に限定されるものではなく、他の
集積光デバイス回路、例えば、光リング共振回路、ファ
ブリペロ共振回路、導波路形波長板等の、光路長制御抵
よひ偏波制御が必要な単一モード集積光デバイスの広い
範囲にわたって通用できることは言うまでもない。 〔発明の効果〕 以上説明したようじ５本発明によれば、光導波路上部の
クラッド層上に装荷した応力付与膜を縞状に、且つ、光
伝搬方向と適切な角度でトリミングすることによって、
複屈折値および光路長を同時に制御することができる。 トリくングは、集積光デバイスに入力したモニタ光の出
力を観測しながら実行できるので、光導波路作製上の作
製誤差によらずにデバイスに所望の特性を付与すること
ができる。複屈折値や光路長の正確な設定は、コヒーレ
ント光ｉＩｌｆｇ用、Ｉｆｆ光デバイスや光交換システ
ム用光デバイス等の実現に大きな役割を果たすことが期
待される。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ、本発明集積光デバイ
ス製造方法の第１実施例として光干渉計の回路構成およ
びその作製方法を示す平面図およびその＾＾”線に沿っ
た断面図、 第３図および第４図はそれぞれ光干渉計の他の回路構成
およびその作製方法を示す平面図およびそのＢＢ’線に
沿った断面図、 第５図および第６図は、本発明で用いるトリミングの効
果を調べるための実験方法を説明する図、 第７図（ａ）および（ｂ）は、本発明で用いるトリミン
グの効果を示す応力分布垂直断面図、第８図は、第５図
の実験から求めたａ−５、膜のトリミ・ング長に対する
位相変化量を示す図、第９図は、第６図の実験から求め
たａ−５＋ＩＩ！ｉｉのトリミング長に対する位相変化
量を示す図、第１Ｏ図および第１１図は、本発明集積光
デバイス製造方法の第２実施例としてモード・スプリッ
タの回路構成とその作製方法を示した図、第１２図およ
び第１３図は、従来の集積光デバイスとしての光干渉計
回路の、それぞれ、平面図およびそのＡへ’線に沿った
断面図、 第１４図は、第１２図の光干渉計回路のデバイス特性を
説明する図、 第１５図は、第１２図の光干渉計回路の偏波特性を説明
する図である。 ｌ・・・シリコン基板、 ｌａ、ｌｂ、６ａ、６ｂ　・・・光導波路（コア部）、
２ａ、２ｂ・・・方向性結合部、 ３ａ、３ｂ入射ボート、 ４ａ、４ｂ・・・出射ボート、 ５・・・クラッド層、 ２１・・・ヒータ、 ２２．２２ａ、２２ｂ、２４ａ、２４ｂ一応力付与用ａ
−５１膜、２３・・・応力付与用ａ−５＋ＩＩ＠レーザ
・トリミング処理部分、 ２５・・・石英ガラス基板、 ２６・・・引張り応力発生領域、 ２７・・・圧縮応力発生領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板と 前記基板上に配置されたクラッド層および該クラッド層
   に埋設され、光伝搬作用を持つコア部を有する単一モー
   ド光導波路と、 前記クラッド層上の所定部分に配置され、前記コア部に
   作用する応力を非可逆的に変化させて前記単一モード光
   導波路の光路長と複屈折値を同時に調節し得る、コア部
   光伝搬方向に対し所定の角度を持った複数の細線からな
   る縞状部を含む応力付与膜とを具えたことを特徴とする
   集積光デバイス。 ２）前記単一モード光導波路が、ＳｉＯ＿２を主成分と
   する石英系光導波路であり、前記応力付与膜が、非晶質
   シリコン膜であることを特徴とする請求項１に記載の集
   積光デバイス。 ３）前記応力付与膜の複数の細線のそれぞれの幅が前記
   クラッド層に埋設された前記コア部の深さよりも小さい
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の集積光デバ
   イス。 ４）基板上に配置されたクラッド層および該クラッド層
   に埋設され、光伝搬作用をもつコア部を有する単一モー
   ド光導波路を作成する工程と、前記クラッド層上の所定
   部分に応力付与膜を配置する工程と、前記応力付与膜の
   所定部分に対し、エネルギービームの照射によるトリミ
   ングを繰り返して前記応力付与膜に複数の細線を形成し
   て縞状に加工する工程とを有することを特徴とする集積
   光デバイスの製造方法。 ５）前記応力付与膜に、前記コア部の光伝搬方向に対し
   て所定の角度で交わる複数の細線を成形することを特徴
   とする請求項４に記載の集積光デバイスの製造方法。