(57)【要約】      （修正有）【課題】横方向に光遷移によるモードフィール径の変更を可能にするスポットサイズ変換器を提供する。【解決手段】スポットサイズ変換器は、支持体１３の第１エリア１３ｂに第１部１５ａを有し、支持体の第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅに第２部１５ｂを有する第１メサ構造１５と、第１メサ構造の第２部の第１側面１５ｃ及び第２側面１５ｄをそれぞれ埋め込む第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂを有し、支持体の第２エリア１３ｃ〜第５エリア１３ｆに設けられた埋込構造とを備える。第１メサ構造の第２部は、第３エリアから第５アリアへの方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を第４エリアに有し、埋込構造の第１領域は、第１メサ構造の第２部の第１側面に沿って延在して、第３エリア及び第４エリアのいずれか一方において終端し、埋込構造の第２領域は、第１メサ構造の第２部の第２側面に沿って延在すると共に、第５エリアに設けられる。【選択図】図１
2020003559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポットサイズ変換器であって、
導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する支持体と、
前記支持体の前記第１エリアに第１部を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有するメサ構造と、
前記メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられた埋込構造と、
を備え、
前記メサ構造の前記第１部及び前記第２部は、下部クラッド領域、コア領域及び上部クラッド領域を含み、
前記メサ構造の前記第２部は、前記第３エリアから前記第５エリアへの方向に徐々に減少する幅を有する部分を前記支持体の前記第４エリアに有し、
前記埋込構造の前記第１領域は、前記メサ構造の前記第２部の前記第１側面に沿って延在して、前記第３エリア及び前記第４エリアのいずれか一方において終端し、
前記埋込構造の前記第２領域は、前記メサ構造の前記第２部の前記第２側面に沿って延在すると共に、前記第５エリアに設けられる、スポットサイズ変換器。
【請求項２】
前記メサ構造の前記第１部は、前記支持体の前記第１エリアにおいて、シングルモード導波を可能にする第１幅を有し、
前記埋込構造の前記第２領域は、前記支持体の前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアにおいて、前記第１幅より大きな幅を有する、請求項１に記載されたスポットサイズ変換器。
【請求項３】
前記埋込構造の前記第１領域は、前記導波軸の方向に徐々に減少する幅を有する部分を前記第３エリア及び前記第４エリアの少なくともいずれか一方において有する、請求項１又は請求項２に記載されたスポットサイズ変換器。
【請求項４】
前記埋込構造は、前記上部クラッド領域の屈折率より大きいと共に前記コア領域の屈折率より小さい屈折率を有するように積層された複数の半導体層の積層を有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたスポットサイズ変換器。
【請求項５】
前記支持体の前記第１エリア、前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリア上に設けられた閉込領域を更に備え、
前記閉込領域は、前記メサ構造及び前記埋込構造を搭載し、
前記閉込領域は、前記上部クラッド領域の屈折率より大きいと共に前記コア領域の屈折率より小さい屈折率を有する、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたスポットサイズ変換器。
【請求項６】
スポットサイズ変換器を作製する方法であって、
一素子区画において導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する基板を有すると共に導波路構造のための積層構造を前記基板上に有する第１生産物を準備する工程と、
前記第１生産物上に、ストライプ状のパターンを有する第１マスクを形成する工程と、
前記第１マスクを用いて前記第１生産物をエッチングして、前記第１エリア、前記第２エリア、前記第３エリア、及び前記第４エリア上にストライプメサを有する第２生産物を形成する工程と、
前記第２生産物上において、前記第１エリアを覆う第２マスクを形成する工程と、
前記第１マスク及び前記第２マスクを用いて、前記第２生産物の前記ストライプメサの第１側面及び第２側面上に対してそれぞれ第１界面及び第２界面を成す第１領域及び第２領域を有する堆積物を形成して、第３生産物を形成する工程と、
前記堆積物を形成した後に、前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、
前記第１界面及び前記第２界面に交差する第１開口と該第１開口から離れた第２開口とを有する第３マスクを前記第３生産物上に形成する工程と、
前記第３マスクを用いて前記第３生産物をエッチングして。メサ構造及び埋込構造を形成する工程と、
を備え、
前記メサ構造は、前記第１エリアに第１部を有すると共に前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有し、
前記埋込構造は、前記メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられる、スポットサイズ変換器を作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポットサイズ変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、導波路の端部の幅を１６０ｎｍに狭めたシリコン製のスポットサイズ変換器を開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】”High  Coupling  Efficiency  Etched  Facet  Tapers  in  Silicon  Waveguides”  Jaime  Cardenas,   Carl  B.  Poitras,  Kevin  Luke,  Lian  Wee  Luo,  Paul  Adrian  Morton,  and  Michal  Lipson、IEEE  PHOTONICS  TECHNOLOGY  LETTERS,  VOL.  26,  NO.  23, DECEMBER  1,  2014
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１のスポットサイズ変換器は、導波路の端部に１６０ｎｍ幅を要求する。スポットサイズ変換器における微細な導波路端は、スポットサイズ変換器の作製に高度なプロセス技術を必要とすると共に、寸法ばらつきによる特性変動を引き起こす可能性がある。
【０００５】
本発明の一側面は、横方向への光遷移によるモードフィール径の変更を可能にするスポットサイズ変換器を提供することを目的とする。本発明の別側面は、このスポットサイズ変換器を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係るスポットサイズ変換器は、導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する支持体と、前記支持体の前記第１エリアに第１部を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有するメサ構造と、前記第１メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられた埋込構造と、を備え、前記第１メサ構造の前記第１部及び前記第２部は、下部クラッド領域、コア領域及び上部クラッド領域を含み、前記第１メサ構造の前記第２部は、前記第３エリアから前記第５アリアへの方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を前記支持体の前記第４エリアに有し、前記埋込構造の前記第１領域は、前記第１メサ構造の前記第２部の前記第１側面に沿って延在して、前記第３エリア及び前記第４エリアのいずれか一方において終端し、前記埋込構造の前記第２領域は、前記第１メサ構造の前記第２部の前記第２側面に沿って延在すると共に、前記第５エリアに設けられる。
【０００７】
本発明の別の側面に係るスポットサイズ変換器を作製する方法は、一素子区画において導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する基板を有すると共に導波路構造のための積層構造を前記基板上に有する第１生産物を準備する工程と、前記第１生産物上に、ストライプ状のパターンを有する第１マスクを形成する工程と、前記第１マスクを用いて前記第１生産物をエッチングして、前記第１エリア、前記第２エリア、前記第３エリア、及び前記第４エリア上にストライプメサを有する第２生産物を形成する工程と、前記第２生産物上において、前記第１エリアを覆う第２マスクを形成する工程と、前記第１マスク及び前記第２マスクを用いて、前記第２生産物の前記ストライプメサの第１側面及び第２側面上に対してそれぞれ第１界面及び第２界面を成す第１領域及び第２領域を有する堆積物を形成して、第３生産物を形成する工程と、前記堆積物を形成した後に、前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、前記第１界面及び前記第２界面に交差する第１開口と該第１開口から離れた第２開口とを有する第３マスクを前記第３生産物上に形成する工程と、前記第３マスクを用いて前記第３生産物をエッチングして。メサ構造及び埋込構造を形成する工程と、を備え、前記メサ構造は、前記第１エリアに第１部を有すると共に前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有し、前記埋込構造は、前記メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられる。
【０００８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、モードフィール径の変更を可能にするスポットサイズ変換器が提供される。本発明の別側面によれば、このスポットサイズ変換器を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器を示す平面図である。
【図２】図２の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＩａ−ＩＩａ線、ＩＩｂ−ＩＩｂ線、ＩＩｃ−ＩＩｃ線、及びＩＩｄ−ＩＩｄ線にそって取られた断面及び屈折率分布を示す図面である。
【図３】図３は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器を含む半導体光デバイスを模式的に示す平面図である。
【図４】図４の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器における光の遷移及びスポットサイズの変換を模式的に示す図面である。
【図５】図５の（ａ）部及び（ｂ）部は、実施例に係るスポットサイズ変換器を模式的に示す平面図、及び該スポットサイズ変換器における第２メサ構造を模式的に示す断面図である。
【図６】図６の（ａ）部及び（ｂ）部は、実施例に係るスポットサイズ変換器を模式的に示す平面図、及び該スポットサイズ変換器における第２メサ構造を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図８】図８は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図９】図９は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１０】図１０は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１１】図１１は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【図１２】図１２は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
いくつかの具体例を説明する。
【００１２】
具体例に係るスポットサイズ変換器は、（ａ）導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する支持体と、（ｂ）前記支持体の前記第１エリアに第１部を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有するメサ構造と、（ｃ）前記第１メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記支持体の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられた埋込構造と、を備え、前記第１メサ構造の前記第１部及び前記第２部は、下部クラッド領域、コア領域及び上部クラッド領域を含み、前記第１メサ構造の前記第２部は、前記第３エリアから前記第５アリアへの方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を前記支持体の前記第４エリアに有し、前記埋込構造の前記第１領域は、前記第１メサ構造の前記第２部の前記第１側面に沿って延在して、前記第３エリア及び前記第４エリアのいずれか一方において終端し、前記埋込構造の前記第２領域は、前記第１メサ構造の前記第２部の前記第２側面に沿って延在すると共に、前記第５エリアに設けられる。
【００１３】
スポットサイズ変換器によれば、埋込構造の第１領域は、第１メサ構造の第２部の第１側面に沿って延在して、第３エリア及び第４エリアのいずれか一方において終端すると共に、第１メサ構造の第２部は、導波軸の方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を第４エリアに有する。埋込構造の第１領域の終端並びに第１メサ構造の幅の縮小によれば、埋込構造及び第１メサ構造を伝搬する光のスポットサイズの変換が可能になる。
【００１４】
具体例に係るスポットサイズ変換器では、前記埋込構造は、前記上部クラッド領域の屈折率より大きいと共に前記コア領域の屈折率より小さい屈折率を有するように積層された複数の半導体層の積層を有する。
【００１５】
スポットサイズ変換器によれば、上部クラッド領域の屈折率より大きくコア領域の屈折率より小さい屈折率の埋込構造は、埋込構造及び第１メサ構造の一方から他方への光の転移を容易にする。
【００１６】
具体例に係るスポットサイズ変換器では、前記第１メサ構造の前記第１部は、前記支持体の前記第１エリアにおいて、シングルモード導波を可能にする第１幅を有し、前記埋込構造の前記第２領域は、前記支持体の前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアにおいて、前記第１幅より大きな幅を有する。
【００１７】
スポットサイズ変換器によれば、埋込構造に、第４エリア及び第５エリアにおいて第１メサ構造の第１部の第１幅より大きな幅を有する第２領域を提供して、第１メサ構造の第２部及び埋込構造一方から他方への光の転移を容易にする。
できる。
【００１８】
具体例に係るスポットサイズ変換器では、前記埋込構造の前記第１領域は、前記導波軸の方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を前記第３エリア及び前記第４エリアの少なくともいずれか一方において有する。
【００１９】
スポットサイズ変換器によれば、埋込構造の第１領域に、導波軸の方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を提供して、第１メサ構造の第２部及び埋込構造一方から他方への光の転移を容易にする。
【００２０】
具体例に係るスポットサイズ変換器は、前記支持体の前記主面上に設けられた閉込領域を更に備え、前記閉込領域は、前記メサ構造及び前記埋込構造を搭載し、前記閉込領域は、前記上部クラッド領域の屈折率より大きいと共に前記コア領域の屈折率より小さい屈折率を有する。
【００２１】
スポットサイズ変換器によれば、閉込領域に、上部クラッド領域の屈折率より大きくコア領域の屈折率より小さい屈折率を提供して。縦方向にモードフィールド径を大きくできる。
【００２２】
具体例に係るスポットサイズ変換器を作製する方法は、（ａ）一素子区画において導波軸の方向に配列された第１エリア、第２エリア、第３エリア、第４エリア、及び第５エリアを含む主面を有する基板を有すると共に導波路構造のための積層構造を前記基板上に有する第１生産物を準備する工程と、（ｂ）前記第１生産物上に、ストライプ状のパターンを有する第１マスクを形成する工程と、（ｃ）前記第１マスクを用いて前記第１生産物をエッチングして、前記第１エリア、前記第２エリア、前記第３エリア、及び前記第４エリア上にストライプメサを有する第２生産物を形成する工程と、（ｄ）前記第２生産物上において、前記第１エリアを覆う第２マスクを形成する工程と、（ｅ）前記第１マスク及び前記第２マスクを用いて、前記第２生産物の前記ストライプメサの第１側面及び第２側面上に対してそれぞれ第１界面及び第２界面を成す第１領域及び第２領域を有する堆積物を形成して、第３生産物を形成する工程と、（ｆ）前記堆積物を形成した後に、前記第１マスク及び前記第２マスクを除去する工程と、（ｇ）前記第１界面及び前記第２界面に交差する第１開口と該第１開口から離れた第２開口とを有する第３マスクを前記第３生産物上に形成する工程と、（ｈ）前記第３マスクを用いて前記第３生産物をエッチングして。メサ構造及び埋込構造を形成する工程と、を備え、前記メサ構造は、前記第１エリアに第１部を有すると共に前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア及び前記第４エリアに第２部を有し、前記埋込構造は、前記メサ構造の前記第２部の第１側面及び第２側面をそれぞれ埋め込む第１領域及び第２領域を有し、前記基板の前記第２エリア、前記第３エリア、前記第４エリア及び前記第５エリアに設けられる。
【００２３】
スポットサイズ変換器を作製する方法によれば、ストライプメサと、ストライプメサの第１側面及び第２側面上に対してそれぞれ第１界面及び第２界面を成す第１領域及び第２領域を有する堆積物とを含む第３生産物を形成すると共に、第３生産物の第１界面及び第２界面に交差する第１開口と該第１開口から離れた第２開口とを有する第３マスクを用いて第３生産物をエッチングする。第３生産物では、メサ構造の第２部に、導波軸の方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を第４エリアに提供できる。第１メサ構造の第２部は、第３エリア又は第４エリアにおいて終端する。埋込構造の第１領域は、メサ構造の第２部の第１側面に沿って延在して、第３エリアにおいて終端する。埋込構造の第２領域は、第１メサ構造の第２部の第２側面に沿って延在すると共に、第５エリアに設けられる。
【００２４】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、スポットサイズ変換器、及びスポットサイズ変換器を作製する方法に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器を示す平面図である。スポットサイズ変換器１１は、支持体１３、第１メサ構造１５、及び埋込構造１７を備える。
【００２６】
支持体１３は、主面１３ａを有しており、主面１３ａは、第１エリア１３ｂ、第２エリア１３ｃ、第３エリア１３ｄ、第４エリア１３ｅ、及び第５エリア１３ｆを含む。第１エリア１３ｂ、第２エリア１３ｃ、第３エリア１３ｄ、第４エリア１３ｅ、及び第５エリア１３ｆは、導波軸Ａｘ１の方向に配列される。
【００２７】
第１メサ構造１５は、第１部１５ａ及び第２部１５ｂを有する。第１部１５ａは、支持体１３の第１エリア１３ｂ上に設けられ、第２部１５ｂは、支持体１３の第２エリア１３ｃ、第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅ上に設けられる。第１メサ構造１５は、第１側面１５ｃ、第２側面１５ｄ及び上面１５ｅを有する。
【００２８】
必要な場合には、第１メサ構造１５は第３部１５ｆを有する。具体的には、第３部１５ｆは、第１部１５ａと第２部１５ｂとの間に設けられ、また、第１エリア１３ｂと第３エリア１３ｄとを互いに繋ぐ２つのテーパー部分を有することができる。
【００２９】
本実施例では、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの部分１５ｇは、第４エリア１３ｅに設けられる。
【００３０】
埋込構造１７は、支持体１３の第２エリア１３ｃ及び第３エリア１３ｄ、第４エリア１３ｅ及び第５エリア１３ｆ上に設けられ、支持体１３の第１エリア１３ｂ上には設けられない。埋込構造１７は、第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂを有し、第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂは、それぞれ、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃ及び第２側面１５ｄを埋め込む。埋込構造１７は、第１外側面１７ｃ、上面１７ｅ及び第２外側面１７ｆを有する。本実施例では、埋込構造１７の上面１７ｅは、第１メサ構造１５の上面１５ｅとほぼ同じ高さである。
【００３１】
埋込構造１７の第１領域１７ａは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃに沿って延在して、第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅのいずれか一方において終端する。本実施例では。埋込構造１７の第１領域１７ａは、第３エリア１３ｄと第４エリア１３ｅとの境界において終端する。埋込構造１７の第２領域１７ｂは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第２側面１５ｄに沿って延在すると共に、第４エリア１３ｅ及び第５エリア１３ｆに設けられる。
【００３２】
スポットサイズ変換器１１によれば、埋込構造１７の第１領域１７ａは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃに沿って延在して、第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅのいずれか一方において終端すると共に、第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、導波軸Ａｘ１の方向に徐々に小さくなる幅ＷＤを有する部分１５ｇを第４エリア１３ｅに有する。埋込構造１７の第１領域１７ａの終端並びに第１メサ構造１５の幅ＷＤの縮小によれば、埋込構造１７及び第１メサ構造１５を伝搬する光のスポットサイズの変換が可能になる。
【００３３】
本実施例では、第１メサ構造１５の第２部１５ｂ及び埋込構造１７は第２メサ構造２１を形作る。
【００３４】
本実施例では、埋込構造１７の第１領域１７ａは、第１外側面１７ｃ及び第１内側面１７ｄを有しており、第１領域１７ａは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃに沿って延在する。第１内側面１７ｄは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃに接合を成す。
【００３５】
第１領域１７ａは、導波軸Ａｘ１の方向に徐々に小さくなる幅ＥＤ１を有する部分１７ｉを第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅの少なくともいずれか一方において有する。第１領域１７ａに狭小幅の部分を提供して、横方向において第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃ上の第１領域１７ａ及び第２側面１５ｄ上の第２領域１７ｂを非対称にする。埋込構造１７の非対称によれば、第１メサ構造１５の第２部１５ｂ及び埋込構造１７の第２領域１７ｂの一方から他方への光の転移を可能にする。
【００３６】
第１領域１７ａは、第３エリア１３ｄ及び第４エリア１３ｅのいずれか一方において終端する。第１領域１７ａの終端により、第１メサ構造１５はその片側に延在する埋込構造１７を失う。この消失により、第１メサ構造１５の第２部１５ｂ及び埋込構造１７の第２領域１７ｂの一方から他方への光の転移を容易にする。
【００３７】
可能な場合には、第１外側面１７ｃは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの終端部において、鋭角ＴＨ１を成して第１側面１５ｃに出会う。鋭角ＴＨ１は、例えば０．１〜２度の範囲にあることができる。
【００３８】
本実施例では、埋込構造１７の第２領域１７ｂは、第２外側面１７ｆ及び第２内側面１７ｇを有しており、第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、第２領域１７ｂにそって延在する。第２内側面１７ｇは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第２側面１５ｄに接合を成す。
【００３９】
第１メサ構造１５では、第２部１５ｂの部分１５ｇは、第４エリア１３ｅにおいて、徐々に小さくなる幅を有する。第２部１５ｂの部分１５ｇは、最小幅を有しており、この最小幅は、本実施例では０．４マイクロメート以下である。
【００４０】
第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、第４エリア１３ｅにおいて終端することが良い。第２部１５ｂの終端により、埋込構造１７の第２領域１７ｂの第２内側面１７ｇが終端する。第２内側面１７ｇの終端により、第３外側面１７ｈが提供され、第３外側面１７ｈは第２外側面１７ｆの反対側にある。第５エリア１３ｆにおいて第２メサ構造２１は第１メサ構造１５を含まない。第５エリア１３ｆ上の埋込構造１７の第２領域１７ｂでは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、第１外側面１７ｃを第３外側面１７ｈに繋ぐ終端面１５ｈを有する。可能な場合には、第２内側面１７ｇは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂにおいて、鋭角ＴＨ２を成して終端面１５ｈに出会う。鋭角ＴＨ２は、例えば０．１〜２度の範囲にあることができる。
【００４１】
埋込構造１７の第１領域１７ａ及び第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、各々の鋭角端を有する。スポットサイズ変換器１１の作製は、しかしながら、これらの鋭角端を形成するために、微細なフォトリソグラフィ及び微細なエッチングを求めない。
【００４２】
第１メサ構造１５の第１部１５ａは、支持体１３の第１エリア１３ｂにおいて、シングルモード導波を可能にする第１幅Ｗ１を有する。
【００４３】
本実施例では、埋込構造１７の第２領域１７ｂは、支持体１３の第３エリア１３ｄ、第４エリア１３ｅ及び第５エリア１３ｆにおいて、第１幅Ｗ１より大きな幅を有しており、具体的には、第５エリア１３ｆにおいて、第２領域１７ｂは、第１幅Ｗ１より大きな幅Ｗ２を有する。
【００４４】
本実施例では、第２メサ構造２１は、第５エリア１３ｆにおいて埋込構造１７の第２領域１７ｂからなる。第２メサ構造２１が、幅Ｗ２を有する。大きな横幅の第２メサ構造２１は、第２メサ構造２１における導波を安定させることができる。
【００４５】
また、埋込構造１７の第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂ、並びに第１メサ構造１５の第２部１５ｂを含む第２メサ構造２１は、第１メサ構造１５の第１部１５ａより高い。また、第２メサ構造２１は第１メサ構造１５より深い。背の高い第２メサ構造２１は、縦方向のモードフィールド径を調整できる。
【００４６】
第１メサ構造１５は、光導波を可能にする縦方向の屈折率分布を有する。この屈折率分布は、第１メサ構造１５において縦方向に最大値及び最小値を有し、この屈折率の最大値は、埋込構造１７の屈折率又は平均屈折率より大きい。屈折率の最小値は、埋込構造１７の屈折率又は平均屈折率に等しい、或いはより小さい。
【００４７】
図２の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＩａ−ＩＩａ線、ＩＩｂ−ＩＩｂ線、ＩＩｃ−ＩＩｃ線、及びＩＩｄ−ＩＩｄ線にそって取られた断面及び屈折率分布を示す図面である。屈折率分布は、第１メサ構造１５のコア領域２３ｂの高さにおける横方向にとられる。
【００４８】
第１メサ構造１５の第１部１５ａ及び第２部１５ｂは、各々、下部クラッド領域２３ａ、コア領域２３ｂ及び上部クラッド領域２３ｃを含む。埋込構造１７は、第１メサ構造１５のコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率又は平均屈折率を有する。また、埋込構造１７の屈折率は、第１メサ構造１５の上部クラッド領域２３ｃの屈折率に等しい、又はより大きい。
【００４９】
スポットサイズ変換器１１では、上部クラッド領域２３ｃの屈折率より大きくコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率の埋込構造１７は、埋込構造１７及び第１メサ構造１５の一方から他方への光の転移を容易にする。
【００５０】
必要な場合には、スポットサイズ変換器１１は、支持体１３の主面１３ａ上に設けられた下側領域２７を更に備えることができる。下側領域２７は、第１メサ構造１５及び埋込構造１７を搭載する。下側領域２７は、上部クラッド領域２３ｃの屈折率に等しい又はより大きくコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率を提供できる。
【００５１】
埋込構造１７は、上部クラッド領域２３ｃの屈折率より大きいと共にコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率を有するように積層された複数の半導体層の積層を有することができる。
【００５２】
半導体製のスポットサイズ変換器１１の例示。
支持体１３：ＩｎＰ。
第１メサ構造１５。
下部クラッド領域２３ａ：ＩｎＰ。
コア領域２３ｂ：ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸構造。
上部クラッド領域２３ｃ：ＩｎＰ。
埋込構造１７：ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多層膜。
下側領域２７：ＩｎＰ。
【００５３】
図３は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器を含む半導体光デバイスを模式的に示す平面図である。半導体光デバイス３１は、マッハツェンダ変調器３３を含む。スポットサイズ変換器１１（１１ａ、１１ｂ）は、マッハツェンダ変調器３３の入力及び出力の各々に接続される。マッハツェンダ変調器３３は、分波器３３ａ、合波器３３ｂ、第１アーム導波路３３ｃ、第１アーム導波路３３ｄ、第１アーム電極３３ｅ、及び第２アーム電極３３ｆを含む。
【００５４】
スポットサイズ変換器１１における第１メサ構造１５の第１部１５ａ及び第２部１５ｂは、分波器３５ａ、合波器３５ｂ、第１アーム導波路３５ｃ及び第１アーム導波路３５ｄにおける半導体積層構造と同じ半導体積層構造を含む。スポットサイズ変換器１１の埋込構造１７は、マッハツェンダ変調器３３の作製工程に追加される選択成長及びエッチングにより提供される。
【００５５】
図４の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、本実施形態に係るスポットサイズ変換器における光の遷移及びスポットサイズの変換を模式的に示す図面である。引き続く説明から理解されるように、スポットサイズ変換器１1は、第１エリア１３ｂ上の第１メサ構造１５から第５エリア１３ｆ上の第２メサ構造２１へ伝搬する光に、図４の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部に示されるように、順に光遷移及びスポットサイズ変換を引き起こす。また、スポットサイズ変換器１1は、第５エリア１３ｆ上の第２メサ構造２１から第１エリア１３ｂ上の第１メサ構造１５へ伝搬する光に、図４の（ｄ）部、（ｃ）部、（ｂ）部及び（ａ）部に示されるように、順に光遷移及びスポットサイズ変換を引き起こす。破線ＳＰＳは、スポットサイズ変換器１1を伝搬する光ビームの中心部分を示す。
【００５６】
（実施例１）
半導体光デバイス３１は、InP系マッハツェンダ変調器に適用されることができる。マッハツェンダ変調器３３、及びスポットサイズ変換器１1は、半導体光デバイス３１の主面に設けられる。スポットサイズ変換器１1における変換端は、半導体光デバイス３１の側面に現れる。スポットサイズ変換器１1は、マッハツェンダ変調器３３における光入力及び光出力に係る光結合損失を低減できる。
【００５７】
マッハツェンダ変調器は、大きい屈折率差のコア領域とその上下のクラッド領域とを含む背の高い導波路領域を有する。この導波路領域は、マッハツェンダ変調器の変調効率を高めるために有効である。発明者の知見によれば、マッハツェンダ変調器において有効な導波路領域は、幅細の半導体メサを用いるスポットサイズ変換に不向きである。
【００５８】
図５の（ａ）部は、実施例に係るスポットサイズ変換器を模式的に示す平面図である。図５の（ｂ）部は、図５の（ａ）部に示されたＶ−Ｖ線に沿って取られており実施例に係るスポットサイズ変換器における第２メサ構造を模式的に示す断面図である。
例証的なスポットサイズ変換器。
支持体１３：半絶縁性ＩｎＰ。
第１メサ構造１５。
下部クラッド領域２３ａ：ｎ型ＩｎＰ。
コア領域２３ｂ：ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸構造。
上部クラッド領域２３ｃ：アンドープＩｎＰ、ｐ型ＩｎＰ。
埋込構造１７：ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多層膜。
【００５９】
埋込構造１７は、上部クラッド領域２３ｃの屈折率より大きいと共にコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率を有するように第１半導体層及び第２半導体層を積層した積層２５を有する。これらの半導体層は、伝搬する光の波長より十分に小さい厚さを有して、該光にこれらの半導体層の屈折率によって与えられる平均の屈折率を得る。
【００６０】
導波路領域Ｒ０は、マッハツェンダ変調器のためのハイメサを含む。ハイメサは、シングルモード導波可能なメサ幅（例えば、１．６マイクロメートルのメサ幅ＷＭＺＩ）を有する。導波路領域Ｒ０を動作する光は、小さいモードフィールド径を有する。
導波路領域Ｒ０の高さ：３マイクロメートル。
【００６１】
導波路領域Ｒ１は、テーパー導波路を提供する。導波路領域Ｒ１は、光のモードフィールド径を横方向に変更し、具体的には光の伝搬方向に応じてモードフィールド径の拡大又は縮小を可能にする。テーパー導波路は、導波路軸の方向に沿って徐々に変化する導波路幅(導波路幅における１．６マイクロメートル及び３．５マイクロメートルの一方から他方への幅変化）を有する。導波路領域Ｒ０は、シリコン系無機絶縁体といった無機絶縁体、又はＢＣＢ樹脂といった有機絶縁体の絶縁膜（２以下の低屈折率の絶縁体）で囲まれていることができる。可能な場合には、導波路領域Ｒ０の半導体は、有機絶縁体で被覆されることなく無機絶縁体に接触を成すことがよい。
導波路領域Ｒ１の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ１の高さ：３マイクロメートル。
【００６２】
導波路領域Ｒ２は、幅広及び定幅の導波路を提供する。この導波路領域Ｒ１は、上記の低屈折率の絶縁体で埋め込まれる一部分、及び埋込構造１７のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多層膜で埋め込まれる他部分を有する。埋込構造１７は、低屈折率の絶縁体より大きい平均屈折率を有して、導波路領域Ｒ２に対して低屈折率の絶縁体より緩い光閉じ込めを提供できる。導波路領域Ｒ２の側面上の被覆が、低屈折率の絶縁体及び埋込構造１７の一方から他方に変化する。緩い光閉じ込めは、導波光が大きいモードフィールド径を有することを可能にする。導波路領域Ｒ２では、導波光は、導波路領域Ｒ２の外側の埋込構造１７にも振幅を有する。モードフィールド径の変化は、導波路領域Ｒ２の導波路幅に応じて変わり、大きな定幅は、モードフィールド径の小さい変化になる。モードフィールド径における小さい変化は、光の損失を小さくする。
導波路領域Ｒ２の長さ：２０マイクロメートル。
【００６３】
導波路領域Ｒ３は、テーパー導波路を提供する。テーパー導波路は、導波路軸の方向に沿って徐々に変化する導波路幅(導波路幅における１．６マイクロメートル及び３．５マイクロメートルの一方から他方への変化）を有する。導波路領域Ｒ３は、光のモードフィールド径を横方向に変更し、具体的には光の伝搬方向に応じてモードフィールド径の拡大又は縮小を可能にする。導波路領域Ｒ３では、第１メサ構造１５の一側面及び他側面を埋込構造１７で被覆する一方で、導波路領域Ｒ３は、その上面において低屈折率の媒質に接触を成す。導波路領域Ｒ３によれば、導波光が、第１メサ構造１５だけでなく埋込構造１７にも電界振幅を有することを可能にする。導波路領域Ｒ３は、光のモードフィールド径を横方向に変更することに有効である。
導波路領域Ｒ３の長さ：５０マイクロメートル。
【００６４】
導波路領域Ｒ４は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１は、第１メサ構造１５及び埋込構造１７を含み、埋込構造１７は、第１外側面１７ｃ及び第２外側面１７ｆをそれぞれ埋め込む第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂを有する。導波路領域Ｒ４では、第１メサ構造１５は、シングルモード導波を可能にするメサ幅、例えば１，６マイクロメートルを有する。第１側面１５ｃ上の第１領域１７ａは、第１側面１５ｃの法線方向にとられる第１横幅ＷＳ１を有し、第２側面１５ｄ上の第２領域１７ｂは、第２側面１５ｄの法線方向にとられる第２横幅ＷＳ２を有する。導波路領域Ｒ４では、導波路領域Ｒ４の一端から他端への方向への導波路軸上の点において、第１横幅ＷＳ１は第２横幅ＷＳ２と異なり、埋込構造１７は、第１メサ構造１５の左右で非対称である。第２横幅ＷＳ２は第１横幅ＷＳ１より非常に大きくて、第２領域１７ｂの側面は、導波路領域Ｒ４の光導波に影響しない。第１横幅ＷＳ１は、導波路領域Ｒ４の一端から他端への方向に導波路軸に沿って連続的に変化して、第１メサ構造１５及び第２領域１７ｂの一方から他方に第１メサ構造１５を導波する光の分布を移動させる。
導波路領域Ｒ４の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ４の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
【００６５】
導波路領域Ｒ５は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１は、第１側面２１ａ及び第２側面２１ｂを有しており、第１側面２１ａと第２側面２１ｂとの間隔（第２メサ構造２１の幅）は、広いモードフィールド径を可能にする値を提供する。この第２メサ構造２１は、以下の２点について変更された構造を有する。
【００６６】
第１の変化。
第１横幅ＷＳ１は、導波路領域Ｒ４の一端から他端への方向への導波路軸上の点において、第２横幅ＷＳ２と異なり、埋込構造１７は、第１メサ構造１５の左右で非対称である。第２メサ構造２１では、第１側面１５ｃ上の第１領域１７ａの第１横幅ＷＳ１は、導波路領域Ｒ４における第１横幅ＷＳ１から徐々に縮小されて、導波路領域Ｒ５は、第１領域１７ａを終端させる。第１の変化は、導波路領域Ｒ５において、一定幅の第１メサ構造１５に埋込構造１７の配置の非対称を提供する。
【００６７】
第２の変化。
第１メサ構造１５は、導波路軸の方向に沿って徐々に変化する導波路幅(例えば、導波路幅における１．６マイクロメートル及び０．８マイクロメートルの一方から他方への変化）を有する。第１メサ構造１５の幅の縮小は、大きな屈折率のコア領域の幅を小さくさせる。第２の変化は、導波路領域Ｒ５において、徐々に変化する導波路幅の第１メサ構造１５及び埋込構造１７の第２領域１７ｂの一方から他方に光を移動させる。
【００６８】
広いモードフィールド径を可能にする幅を有する第２メサ構造２１は、終端される第１領域１７ａ及び縮小される幅の第１メサ構造１５を含む。これ故に、終端及び縮小の形成に際してフォトリソグラフィ及びエッチングに求められることは、第２メサ構造２１のためにパターン形成することである。第２メサ構造２１は、良好な機械的な強度を有する。
導波路領域Ｒ５の長さ：１００マイクロメートル。
導波路領域Ｒ５の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ５の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
【００６９】
導波路領域Ｒ６は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１の幅には、広いモードフィールド径を可能にする値を提供する。導波路領域Ｒ６では、第１メサ構造１５は、すでに導波路領域Ｒ１の幅に比べて小さい幅（０．８マイクロメートル未満の幅）を有する。具体的には、第１メサ構造１５は、さらに、導波路軸の方向に沿って徐々に変化する導波路幅(例えば、導波路幅における０．８マイクロメートル及び０．２マイクロメートルの一方から他方への変化）を有する。第１メサ構造１５の幅の縮小は、大きな屈折率のコア領域の幅を小さくする。この変化は、導波路領域Ｒ６において、徐々に変化する導波路幅の第１メサ構造１５及び埋込構造１７の第２領域１７ｂの一方から他方に光を移動させる。第１メサ構造１５は、導波路領域Ｒ６で終端する。この終端は、導波路領域Ｒ６の全体に埋込構造１７の第２領域１７ｂを提供する結果になる。
【００７０】
広いモードフィールド径を可能にする幅を有する第２メサ構造２１は、終端される第１メサ構造１５を含む。これ故に、終端の形成に際してフォトリソグラフィ及びエッチングに求められることは、第２メサ構造２１のためにパターン形成することである。第２メサ構造２１は、良好な機械的な強度を有する。
【００７１】
０．２マイクロメートル以下の導波路幅を有する第１メサ構造１５は、第２メサ構造２１において導波モードを急激に変化させる。この変化によれば、第１メサ構造１５及び第２領域１７ｂの一方から他方に第１メサ構造１５を導波する光の分布を移動させる。
導波路領域Ｒ６の長さ：２００マイクロメートル。
導波路領域Ｒ６の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ６の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
【００７２】
導波路領域Ｒ７は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１は、埋込構造１７を含む。
導波路領域Ｒ７の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ７の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ７の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
【００７３】
導波路領域Ｒ８は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１は、導波路軸の方向に沿って変化する導波路幅（３．０マイクロメートル及び３．５マイクロメートルの一方から他方に徐々に変化する導波路幅）を有する埋込構造１７を含み、テーパー構造を有する。テーパー構造は、所望のモードフィールド径を得るために用いられる。
導波路領域Ｒ８の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ８の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
【００７４】
導波路領域Ｒ９は、第２メサ構造２１を含む。第２メサ構造２１は、導波路軸の方向に沿って一定の導波路幅を有する埋込構造１７を含む。固定幅の第２メサ構造２１によれば、スポットサイズ変換器１1が光ファイバといった外部導波路に良好な光結合を可能にする。
導波路領域Ｒ９の長さ：２０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９の第２メサ構造２１の幅：３．５マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９のモードフィールド径（横／縦）：３マイクロメートル／３マイクロメートル。
【００７５】
実施例１に係るスポットサイズ変換器は、レンズを介して光ファイバに結合する。結合損失は0.5dB以下、具体的には0.2dBである。
【００７６】
（実施例２）
図６の（ａ）部は、実施例に係るスポットサイズ変換器を模式的に示す平面図である。図６の（ｂ）部は、実施例に係るスポットサイズ変換器における第２メサ構造を模式的に示す断面図である。
【００７７】
半導体製の例証的なスポットサイズ変換器。
支持体１３：半絶縁性ＩｎＰ。
第１メサ構造１５。
下部クラッド領域２３ａ：ｎ型ＩｎＰ。
コア領域２３ｂ：ＡｌＧａＩｎＡｓ／ＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸構造。
上部クラッド領域２３ｃ：アンドープＩｎＰ、ｐ型ＩｎＰ。
埋込構造１７：ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多層膜。
下側領域２７：ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ多層膜。
【００７８】
埋込構造１７は、上部クラッド領域２３ｃの屈折率より大きいと共にコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率を有するように第１半導体層及び第２半導体層を積層した積層２５を有することができる。
【００７９】
下側領域２７は、上部クラッド領域２３ｃの屈折率より大きいと共にコア領域２３ｂの屈折率より小さい屈折率を有するように第１半導体層及び第２半導体層を積層した積層３５を有することができる。下側領域２７は、第２メサ構造２１から支持体へのリークを低減できる。下側領域２７は、縦方向におけるモードフィールド径を大きくすることに有効である。
【００８０】
例証的な導波路領域。
導波路領域Ｒ０は、マッハツェンダ変調器３３のためのハイメサを含む。導波路領域Ｒ０を動作する光は、小さいモードフィールド径を有する。
導波路領域Ｒ０の高さ：３マイクロメートル。
【００８１】
導波路領域Ｒ１の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ１の高さ：３マイクロメートル。
導波路領域Ｒ２の長さ：２０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ３の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ４の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ４の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ５の長さ：１００マイクロメートル。
導波路領域Ｒ５の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ５の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ６の長さ：２００マイクロメートル。
導波路領域Ｒ６の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ６の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ７の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ７の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ７の第２メサ構造２１の幅：３．０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ８の長さ：５０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ８の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９の長さ：２０マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９の第２メサ構造２１の高さ：４マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９の第２メサ構造２１の幅：３．５マイクロメートル。
導波路領域Ｒ９のモードフィールド径（横／縦）：３マイクロメートル／４マイクロメートル。
【００８２】
実施例２に係るスポットサイズ変換器は、レンズを介して光ファイバに結合する。結合損失は0.5dB以下、具体的には0.2dBである。
（実施例３）
例証的なスポットサイズ変換器。
支持体１３：半絶縁性ＧａＡｓ。
第１メサ構造１５。
下部クラッド領域２３ａ：ｎ型ＧａＡｓ。
コア領域２３ｂ：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造。
上部クラッド領域２３ｃ：アンドープＧａＡｓ、ｐ型ＧａＡｓ。
埋込構造１７：ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多層膜。
【００８３】
図７、図８、図９、図１０、図１１及び図１２は、実施形態に係るスポットサイズ変換器を作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。
【００８４】
図７に示されるように、第１生産物ＳＰ１を準備する。この工程では、第１生産物ＳＰ１は、結晶成長のための基板４１と、導波路構造のための積層構造４３とを有する。基板４１は、素子区画ＳＥＣＴの配列を有する主面４１ａを含む。主面４１ａは、素子区画ＳＥＣＴにおいて導波軸Ａｘ１の方向に配列された第１エリア４１ｂ、第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄ、第４エリア４１ｅ、及び第５エリア４１ｆを含む。基板４１は、主面４１ａ上に積層構造４３を搭載する。具体的には、積層構造４３は、例えばMOCVD法で、InP下部クラッド層、 AlGaInAs／AlGaInAsのMQWコア層、InP上部クラッド層のための半導体膜（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）をInPウエハ上に順に成長される。
【００８５】
第１生産物ＳＰ１上に第１マスクＭ１を成膜及びフォトリソグラフィにより形成する。第１マスクＭ１は、ストライプ状のパターンを有する。第１マスクＭ１は、シリコン酸化物といったシリコン系無期絶縁膜を含む。
【００８６】
図８に示されるように、第１マスクＭ１を用いて第１生産物ＳＰ１をエッチングして、第２生産物ＳＰ２を形成する。第２生産物ＳＰ２は、第１エリア４１ｂ、第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄ、第４エリア４１ｅ、及び第５エリア４１ｆ上にストライプメサ４５を有する。ストライプメサ４５は、第１側面４５ａ及び第２側面４５ｂを有する。具体的には、ストライプメサ４５は、InP下クラッド層、 AlGaInAs／AlGaInAsコアMQW層、InP上クラッド層のための半導体膜（４３ａ、４３ｂ、４３ｃ）を含む。
【００８７】
図９に示されるように、第２生産物ＳＰ２上において、第２マスクＭ２を形成する。第２マスクＭ２は、第１エリア４１ｂを覆うストライプ状のパターンＭ２ＰＴを有すると共に、第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄ、第４エリア４１ｅ、及び第５エリア４１ｆ上に開口Ｍ２ＡＰを有する。
【００８８】
図１０に示されるように、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２を用いて第２生産物ＳＰ２上に埋込領域４７を形成する。埋込領域４７は、第１領域４７ａ及び第２領域４７ｂを有する。埋込領域４７の第１領域４７ａ及び第２領域４７ｂは、それぞれ、第２生産物ＳＰ２のストライプメサ４５の第１側面４５ａ及び第２側面４５ｂ上に成長され、第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄ、第４エリア４１ｅ、及び第５エリア４１ｆ上においてストライプメサ４５に対して第１界面ＩＦ１及び第２界面ＩＦ２を形成する。第１エリア４１ｂ上においては、ストライプメサ４５の第１側面４５ａ及び第２側面４５ｂが残される。具体的には、第２生産物ＳＰ２上にInP/InGaAsP多層膜を選択成長により形成して、第２エリア４１ｃから第５エリア４１ｆにおいてストライプメサ４５を埋め込む。埋込領域４７を形成した後に、第１マスクＭ１及び第２マスクＭ２を除去して、第３生産物ＳＰ３を形成する。
【００８９】
図１１に示されるように、第３生産物ＳＰ３上にフォトリソグラフィにより第３マスクＭ３を形成する。第３マスクＭ３は、第１エリア４１ｂ及び第２エリア４１ｃを覆うパターンを有すると共に、第３エリア４１ｄから第５エリア４１ｆ上に第１開口Ｍ３ＡＰ１及び第２開口Ｍ３ＡＰ２を有する。第２開口Ｍ３ＡＰ２は、第１開口Ｍ３ＡＰ１から離れる。第１開口Ｍ３ＡＰ１は、ストライプメサ４５、第１領域４７ａ及び第２領域４７ｂ上に位置して、第１界面ＩＦ１に交差し、必要な場合に第２界面ＩＦ２にも交差する。第１開口Ｍ３ＡＰ１は、第１界面ＩＦ１に鋭角（ＴＨ１）を成して交差する縁Ｍ３ＥＧ１を有する。本実施例では、第１開口Ｍ３ＡＰ１の縁Ｍ３ＥＧ１は、第２界面ＩＦ２に鋭角（ＴＨ２）を成して交差する。第２開口Ｍ３ＡＰ２は、第２領域４７ｂ上に位置し、第１領域４７ａ及びストライプメサ４５から離れて、第１界面ＩＦ１及び第２界面ＩＦ２に交差しない。第２開口Ｍ３ＡＰ２の縁Ｍ３ＥＧ２は、第２領域４７ｂ上に位置する。
【００９０】
第１開口Ｍ３ＡＰ１と第２開口Ｍ３ＡＰ２との間隔は、大きなスポットサイズ径を可能にする導波路幅（すでに説明された第２メサ構造２１の幅）を規定する。ストライプメサ４５の幅は、小さいスポットサイズ径を可能にする導波路幅（すでに説明された第１メサ構造１５の幅）を規定する。
【００９１】
図１２に示されるように、第３マスクＭ３を用いて第３生産物ＳＰ３をエッチングして、ストライプメサ４５から第１メサ構造１５を形成すると共に埋込領域４７から埋込構造１７を形成する。
【００９２】
このように作製された第１メサ構造１５は、素子区画ＳＥＣＴの第１エリア４１ｂに第１部１５ａを有し、素子区画ＳＥＣＴの第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄ及び第４エリア４１ｅに第２部１５ｂを有する。
【００９３】
このように作製された埋込構造１７は、素子区画ＳＥＣＴの第２エリア４１ｃ、第３エリア４１ｄに第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂを有し、第１領域１７ａ及び第２領域１７ｂは、それぞれ、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃ及び第２側面１５ｄを埋め込む。
【００９４】
これらの工程により、スポットサイズ変換器が完成される。必要な場合には、引き続いて、マッハツエンダ変調器のための電極を形成する。
【００９５】
スポットサイズ変換器１1を作製する方法によれば、ストライプメサ４５と、ストライプメサ４５の第１側面４５ａ及び第２側面４５ｂ上に対してそれぞれ第１界面ＩＦ１及び第２界面ＩＦ２を成す第１領域４７ａ及び第２領域４７ｂを有する埋込領域４７とを含む第３生産物ＳＰ３を形成すると共に、第３生産物ＳＰ３の第１界面ＩＦ１及び第２界面ＩＦ２に交差する第１開口Ｍ３ＡＰ１と該第１開口Ｍ３ＡＰ１から離れた第２開口Ｍ３ＡＰ２とを有する第３マスクＭ３を用いて第３生産物ＳＰ３をエッチングする。第３生産物ＳＰ３では、第１メサ構造１５の第２部１５ｂに、導波軸Ａｘ１の方向に徐々に小さくなる幅を有する部分を第４エリア４１ｅにおいて提供できる。埋込構造１７の第１領域１７ａは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第１側面１５ｃに沿って延在して、第３エリア４１ｄ及び第４エリア４１ｅのいずれか一方において終端する。また、第１メサ構造１５の第２部１５ｂは、第４エリア４１ｅにおいて終端することができる。埋込構造１７の第２領域１７ｂは、第１メサ構造１５の第２部１５ｂの第２側面１５ｄに沿って延在すると共に、第５エリア４１ｆに設けられる。
【００９６】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上説明したように、本実施形態によれば、横方向に光遷移によるモードフィール径の変更を可能にするスポットサイズ変換器、及びこのスポットサイズ変換器を作製する方法が提供される。
【符号の説明】
【００９８】
１３…支持体、１３ａ…主面、１３ｂ…第１エリア、１３ｃ…第２エリア、１３ｄ…第３エリア、１３ｅ…第４エリア、１３ｆ…第５エリア、Ａｘ１…導波軸、１５…第１メサ構造、１５ａ…第１部、１５ｂ…第２部、１５ｃ…第１側面、１５ｄ…第２側面、１７…埋込構造、１７ａ…第１領域、１７ｂ…第２領域、１７ｃ…第１外側面、１７ｆ…第２外側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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