(57)【要約】【課題】シリカＰＬＣのアンダークラッドに熱酸化シリカ膜を使用しつつ、アンダークラッドの厚みを厚くし、かつ製造時に成膜時間を短くすることが可能な光信号処理装置を実現する。【解決手段】シリコン基板上に形成された光導波路を含む平面光回路として形成され、熱光学効果を用いた位相変調素子を有する光信号処理装置であって、光導波路のコアとシリコン基板の間に複数のシリカ膜を有しており、前記複数のシリカ膜のうち少なくとも一つが熱酸化により形成されていることを特徴とする光信号処理装置とした。【選択図】図４
2020106608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上に形成された光導波路を含む平面光回路として形成され、熱光学効果を用いた位相変調素子を有する光信号処理装置であって、
光導波路のコアとシリコン基板の間に複数のシリカ膜を有しており、
前記複数のシリカ膜のうち少なくとも一つが熱酸化により形成されている
ことを特徴とする光信号処理装置。
【請求項２】
前記複数のシリカ膜同士の界面のうち、少なくとも一つの界面にシリコン層を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の光信号処理装置。
【請求項３】
複数の基板の貼り合わせにより前記シリコン基板とシリカ膜が作製されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光信号処理装置。
【請求項４】
前記光導波路がマッハツェンダー干渉計を形成している
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光信号処理装置。
【請求項５】
前記光信号処理装置が、マトリックススイッチ、マルチキャストスイッチ、または光フィルタもしくは光信号減衰器の機能を有する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光信号処理装置。
【請求項６】
第１のシリコン基板の表面に第１のシリカ膜を形成するステップと、
第１のシリコン基板を第１のシリカ膜の面で別の第２のシリコン基板と張り合わせるステップと、
張り合わせた第１のシリコン基板の裏面を研削・研磨するステップと、
研削・研磨された第１のシリコン基板の裏面のシリコン層を熱酸化して熱酸化シリカによるアンダークラッドを形成するステップと、
を備えることを特徴とする光信号処理装置の製造方法。
【請求項７】
第１のシリコン基板の表面にシリカ膜を形成するステップと、
第２のシリコン基板の表面に熱酸化シリカ膜を形成するステップと、
第１のシリコン基板のシリカ膜と、第２のシリコン基板の熱酸化シリカ膜の面を貼り合わせるステップと、
第２のシリコン基板の裏面を熱酸化シリカ膜が露出するまで研削・研磨して、熱酸化シリカによるアンダークラッドを形成するステップと、
を備える光信号処理装置の製造方法。
【請求項８】
アンダークラッドの上に光導波路コアおよびオーバークラッドを形成するステップと、
位相変調素子の光導波路の両脇に断熱溝を形成し、位相変調素子の位相シフタのヒータと電気配線を取り付けるステップと、
をさらに備える請求項６または７に記載の光信号処理装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号処理装置および光信号処理装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリカ（二酸化シリコン、ＳｉＯ2）材料を用いた平面光回路（Planar Lightwave Circuit: ＰＬＣ）で構成された光信号処理装置は、光通信において重要な役割を担うデバイスとなっている。シリカＰＬＣでは、数〜数十μｍという非常に小さな光導波路に光を閉じ込めることができ、小さなチップでさまざまな機能を発現する光信号処理装置を構成することができる。シリカＰＬＣを用いた光スイッチも、チップにその機能を集積することが可能であり、その制御は電気信号による熱光学効果を用いて実現される。
【０００３】
図１に、従来の光信号処理装置の一例として、ＰＬＣ光スイッチの光回路を模式的に示す。この光回路は、マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を構成しており、左の入力導波路１ａ、１ｂの一方（例えば１ａ）から入力された光信号は、左の２入力２出力の方向性結合器２において、アーム光導波路３ａ、３ｂに分波され、右の２入力２出力の方向性結合器６において合波され、干渉した結果に応じて右の出力導波路７ａ、７ｂから出力される。
【０００４】
分岐した２本のアーム光導波路の片方の、アーム光導波路３ｂの上には、位相変調素子としての位相シフタのヒータ４が設けられ、またアーム光導波路３ｂの両脇には断熱溝５ａ、５ｂが設けられている。位相シフタのヒータ４に通電してアーム光導波路３ｂに熱を供給することで、熱光学効果によりアーム導波路３ｂの導波光に位相変化を与えて、位相変調素子（位相シフタ）として駆動する。（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
シリカＰＬＣスイッチの駆動に必要な電力は、位相変調素子（位相シフタ）のヒータ４の駆動電力である。図１に記載した光スイッチでは、位相シフタのヒータ４により下層のアーム光導波路３ｂを加熱することで加熱された部分の屈折率を変化させ、導波光の位相を変調する。図１のＭＺＩ回路では、上下のアーム導波路を通る光の位相差に応じて方向性結合器６における干渉条件が変化し、２つの出力導波路７ａ、７ｂの出力光強度が変化するため、この位相変調素子の制御により光スイッチング機能を実現することができる。
【０００６】
図２に、図１の位相変調素子（位相シフタ）の領域の、断面Ａ−Ａ’の基板断面図を示す。図２で、Ｓｉ基板１０の上に形成された光導波路３ｂは、コア１１と呼ばれる光が閉じ込められる領域の上下を、クラッド（アンダークラッド１２、オーバークラッド１３）と呼ばれる領域が挟んで構成されており、位相変調素子の領域のオーバークラッド１３の上には位相シフタのヒータ４が設けられている。
【０００７】
シリカＰＬＣでは、通常コアとクラッドはともにシリカが使用される。ヒータ４から供給される熱により、コア１１の温度を制御することで導波光の位相変調を行うことができる。ヒータ４からの熱をコア１１に効率的に伝えるため、コアの両サイドのクラッドをエッチングで削り、断熱溝５ａ，５ｂを形成することで、効率的に熱をコアに届けることができる。
【０００８】
シリカＰＬＣでは一般的に、基板１０にＳｉ（シリコン）を用いることが多い。Ｓｉはシリカと比較して熱伝導率が高いため、最終的にヒータ４から供給される熱はＳｉ基板１０に逃げていく。加熱時の定常状態では、ヒータ４とＳｉ基板１０の間の温度勾配により、Ｓｉ基板１０へ逃げる熱量とヒータ４から供給される熱量が等しくなる。そのため、コア１１と基板１０の間のクラッド（アンダークラッド１２）が厚ければ厚いほど、コアは熱が逃げるＳｉ基板から離れるため、ヒータからの熱供給量が同一であっても高い温度にすることができる。よって、アンダークラッドを厚くすることで、シリカＰＬＣスイッチは低消費電力化することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】T. Shibata et al., “Silica-Based Waveguide-Type 16 x 16 Optical Switch Module Incorporating Driving Circuits”, in IEEE Photonics Technology Letters, vol. 15, no. 9, pp. 1300-1302, Sept. 2003.
【非特許文献２】山部 紀久夫,蓮沼 隆,極薄シリコン酸化膜における原子レベルの膜厚均一性と信頼性,Journal of the Vacuum Society of Japan,2015,VOL.58,NO.1,p-p. 27-34
【非特許文献３】古川 和由, シリコンウェハの直接接合, 溶接学会誌, 1990, VOL.59, NO.2, p-p 105-109
【非特許文献４】Takashi Goh et al., “High-Extinction Ratio and Low-Loss Silica-Based 8x8 Strictly Nonblocking Thermooptic Matrix Switch”, J. Lightwave Technology. VOL.17, NO.7, p-p 1192-1199, JULY 1999.
【非特許文献５】T. Watanabe et. al., “Silica-based PLC Transponder Aggregateors for Colorless, Directionless, and Contentionless ROADM”, OFC/NFOEC2012, OTh3D.1, March 8, 2012, Los Angeles
【非特許文献６】Kei Watanabe et. al., “Ultralow Power Consumption Silica-Based PLC-VOA/Switches”, J. Lightwave Technol. VOL.26, NO.14, JULY 2008, p-p 2235-2244
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｓｉ基板上にシリカを形成する方法として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法や熱酸化法があるが、熱酸化法ではフラットネスが高く品質の良いシリカ膜が形成できることが知られている。（非特許文献２参照）
【００１１】
しかしながら、熱酸化によって厚いシリカ膜を形成するためには、周辺雰囲気中の酸素分子がすでに形成されたシリカ膜を抜けてＳｉ基板に届く必要があり、厚くなればなるほど熱酸化シリカ膜の成長には時間がかかる。そのため、光スイッチのような光信号処理装置の消費電力を下げるためにシリカＰＬＣのアンダークラッドとして熱酸化シリカ膜を使用し、かつ厚いシリカ膜とするためには、作製に必要な時間とコストが増大することが問題となる。
【００１２】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。その目的とするところは、シリカＰＬＣのアンダークラッドに熱酸化シリカ膜を使用しつつ、アンダークラッドの厚みを厚くし、かつ製造時に成膜時間を短くすることが可能な光信号処理装置の実現、およびそのような光信号処理装置の製造方法の実現にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成としている。
シリコン基板上に形成された光導波路を含む平面光回路として形成され、熱光学効果を用いた位相変調素子を有する光信号処理装置であって、熱酸化シリカ膜を有する基板と、シリカ膜を有する基板を貼り合わせた構成として、光導波路コアのアンダークラッドとして熱酸化シリカ膜を使用した構成としている。
【００１４】
本発明は、具体的には、以下のような構成を備えることを特徴とする。
【００１５】
（構成１）
シリコン基板上に形成された光導波路を含む平面光回路として形成され、熱光学効果を用いた位相変調素子を有する光信号処理装置であって、
光導波路のコアとシリコン基板の間に複数のシリカ膜を有しており、
前記複数のシリカ膜のうち少なくとも一つが熱酸化により形成されている
ことを特徴とする光信号処理装置。
【００１６】
（構成２）
前記複数のシリカ膜同士の界面のうち、少なくとも一つの界面にシリコン層を有する
ことを特徴とする構成１の光信号処理装置。
【００１７】
（構成３）
複数の基板の貼り合わせにより前記シリコン基板とシリカ膜が作製されている
ことを特徴とする構成１または２に記載の光信号処理装置。
【００１８】
（構成４）
前記光導波路がマッハツェンダー干渉計を形成している
ことを特徴とする構成１から３のいずれか１項に記載の光信号処理装置。
【００１９】
（構成５）
前記光信号処理装置が、マトリックススイッチ、マルチキャストスイッチ、または光フィルタもしくは光信号減衰器の機能を有する
ことを特徴とする構成１から４のいずれか１項に記載の光信号処理装置。
【００２０】
（構成６）
第１のシリコン基板の表面に第１のシリカ膜を形成するステップと、
第１のシリコン基板を第１のシリカ膜の面で別の第２のシリコン基板と張り合わせるステップと、
張り合わせた第１のシリコン基板の裏面を研削・研磨するステップと、
研削・研磨された第１のシリコン基板の裏面のシリコン層を熱酸化して熱酸化シリカによるアンダークラッドを形成するステップと、
を備えることを特徴とする光信号処理装置の製造方法。
【００２１】
（構成７）
第１のシリコン基板の表面にシリカ膜を形成するステップと、
第２のシリコン基板の表面に熱酸化シリカ膜を形成するステップと、
第１のシリコン基板のシリカ膜と、第２のシリコン基板の熱酸化シリカ膜の面を貼り合わせるステップと、
第２のシリコン基板の裏面を熱酸化シリカ膜が露出するまで研削・研磨して、熱酸化シリカによるアンダークラッドを形成するステップと、
を備える光信号処理装置の製造方法。
【００２２】
（構成８）
アンダークラッドの上に光導波路コアおよびオーバークラッドを形成するステップと、
位相変調素子の光導波路の両脇に断熱溝を形成し、位相変調素子の位相シフタのヒータと電気配線を取り付けるステップと、
をさらに備える構成６または７に記載の光信号処理装置の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光導波路とヒータを利用した位相変調素子を用いて実現される光スイッチや光フィルタ等の光信号処理装置のＰＬＣにおいて、アンダークラッドを厚くすることで電力消費量を削減した光信号処理装置を実現でき、またその製造に際して光導波路コア直下の熱酸化シリカ膜成膜時間を短縮した製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の光信号処理装置の一例として、ＰＬＣ光スイッチの光回路（ＭＺＩ）を模式的に示す図である。
【図２】図１の位相変調素子（位相シフタ）の領域の、基板断面図である。
【図３】本発明の実施例１の光信号処理装置の基板平面図である。
【図４】本発明の実施例１の光信号処理装置の位相変調素子（位相シフタ）の領域の、基板断面図である。
【図５】本発明の実施例１のＭＺＩの基本動作を示す図である。
【図６】本発明の実施例１の別構成の、基板断面図である。
【図７】本発明の実施例２として、光信号処理装置の製造方法を説明する図である。
【図８】本発明の実施例３として、ラティスフィルタを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図３に本発明の実施例１の光信号処理装置のＸ−Ｚ面の構成（基板平面図）を図示する。図３の光信号処理装置は、ＰＬＣ光スイッチの光回路であり、マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を構成している。図３において、左の入力導波路１０１ａ、１０１ｂの一方（１０１ａ）から入力された光信号は、左の２入力２出力の方向性結合器１０２において、アーム光導波路１０３ａ、アーム光導波路１０３ｂに分波され、右の２入力２出力の方向性結合器１０６において合波され、干渉した結果に応じて右の出力導波路１０７ａ、１０７ｂから出力される。
【００２７】
分岐した２本のアーム光導波路１０３ａ、１０３ｂのうち片方の、アーム光導波路１０３ｂの上には、位相変調素子としての位相シフタのヒータ１０４が設けられ、またアーム光導波路１０３ｂの両脇には断熱溝１０５ａ、１０５ｂが設けられている。位相シフタのヒータ１０４からアーム光導波路１０３ｂに熱を供給することで、熱光学効果によりアーム導波路の導波光に位相変化を与えて位相変調素子（位相シフタ）として駆動する。図３にはまた、位相シフタのヒータ１０４を駆動する電力を供給する電気配線１０９も示されている。図３には記載しないが、電気配線１０９に電力を供給する電源や供給量を制御する制御部があってもよい。
【００２８】
また、図４は、図３の実施例１における点線Ｂ−Ｂ’の部分の基板断面図である。
【００２９】
本実施例１の構成では、シリコン基板１１０の上に第１のシリカ膜（１１２−１）を有する。第１のシリカ膜（１１２−１）上にはさらに、熱酸化で成膜された第２のシリカ膜（１１２−２）が存在する。このようなシリカ膜層は、基板の貼り合わせにより実現することが可能である。このような基板の貼り合わせによるシリカ膜層の製造方法の詳細は、具体的には実施例２に記載している。
【００３０】
また、第２のシリカ膜（１１２−２）の上に光導波路コア１１１を有しており、第２のシリカ膜（１１２−２）がアンダークラッドとして機能している。光導波路コア１１１の上部と周囲にはオーバークラッド１１３が形成されている。オーバークラッドにもシリカ膜が使用されることが多いが、コアよりも屈折率が低ければ良いため、周囲をエッチングして空気をオーバークラッドに活用しても構わない。オーバークラッド１１３の上部には位相シフタのヒータ１０４が設置されている。コア１１１の両サイドのクラッドをエッチングで削り、断熱溝１０５ａ，１０５ｂを形成してもよい。
【００３１】
図５に、本発明の実施例１のＭＺＩの基本動作を示す。図５（ａ）の位相シフタＯＮの状態では、位相シフタのヒータが通電されて発熱状態であり、図５（ｂ）の位相シフタＯＦＦの状態では、位相シフタのヒータが通電されずに冷えた状態である。
【００３２】
図５で、ＭＺＩに入力された光は、入力側の方向性結合器により２つのアーム光導波路１０３ａ、１０３ｂに分岐し、それぞれのアームを通ったのちに再度、出力側の方向性結合器によって合波される。この時、２つのアームから出力側の方向性結合器に入力する際の光の位相差により、出力側の方向性結合器からの出力先が変化する。
【００３３】
本構成の光信号処理装置では、位相シフタを駆動することによりＭＺＩの片側のアームの屈折率を変化させ、出力側の方向性結合器に入力する際の位相差を調整することができる。
【００３４】
位相シフタでは熱光学効果を使用するため、ヒータ１０４などによりＭＺＩのアームに熱を供給する。シリコン基板上に導波路を形成し、コアやクラッドにシリカ膜を使用する場合にはコアやクラッドと比較してシリコン基板の熱伝導率の方が非常に高く、かつシリコン基板の体積が大きいためにシリコン基板に熱が逃げていく。
【００３５】
本構成では断熱溝１０５ａ、１０５ｂを形成しており、位相シフタのヒータ１０４から供給される熱の拡散方向は、基板１１０に向かうＹ方向に限られる。この場合、供給する熱により温度を上げたいのはコア１１１であるため、コアから熱伝導率の高いシリコン基板までの距離が長いほど、つまりアンダークラッド（１１２−１、１１２−２）の厚みが厚いほど同量の熱供給量に対して定常状態でのコアの温度を上げることができるため、少ない電力でスイッチングを行うことができる。
【００３６】
先に述べたが、膜質の高い熱酸化シリカ膜はアンダークラッドとして好ましいシリカ膜であるが、厚膜化に課題がある。これは、熱酸化シリカ膜は、シリカ膜厚が厚くなるほど単位厚さあたりの成長時間が長くなる（成長速度が低下する）ことによる。この成長速度の低下は膜厚が厚くなるほど顕著になるため、厚い膜の形成には非常に長い成膜時間が必要になる。
【００３７】
これに対し、本実施例１の構成では、表面に第１のシリカ膜を形成したシリコン基板を、第１のシリカ膜の側で別の基板に張り合わせ、シリコン基板の裏面から研磨後、更に熱酸化により第２のシリカ膜を形成する。これにより、コア直下のアンダークラッドとして熱酸化シリカ膜を使用しつつ、基板までの間に存在するシリカ膜厚の合計値を、第１のシリカ膜と第２のシリカ膜の膜厚の合計値とすることができる。
【００３８】
このようなシリカ膜形成後の張り合わせはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板等の作製で行われており、これらの一般的な手法が活用可能である。（非特許文献３参照）
【００３９】
この時、アンダークラッドとして光が通るコアへと強い影響を与えるのはコア直下にある第２のシリカ膜であるため、第１のシリカ膜は熱酸化シリカ膜でなくても構わない。
【００４０】
もし第１のシリカ膜および第２のシリカ膜の両方で熱酸化シリカ膜を使用したとしても、従来の単独の熱酸化シリカ膜の厚さの半分程度であるから、成長に必要とする時間は従来に比較して大幅に短縮することが可能である。
【００４１】
また、図６の実施例１の別構成のように、研磨または熱酸化を少なくして、第１のシリカ膜（１１２−１）と第２のシリカ膜（１１２−２）の間にシリコン層１１４の残った構成であっても、本発明の効果は発揮される。
【００４２】
この図６の別構成のような場合、熱が流出する先は、アンダークラッド下のシリコン基板というＹ方向に加え、導波光の進行軸であるＺ方向および第１のシリカ膜と第２のシリカ膜の間に残ったシリコン層１１４を通じてアームの通る方向に直角なＸ方向にも伝搬する。Ｘ方向はエッチングしてあり、熱伝導率の非常に悪い空気と接しているため、熱の流出を無視することができる。このような場合、熱の流出のしやすさ（伝搬乗数）は、流出経路の組成が同じ場合には断面積に依存する。広い断面積を持つ経路には熱が逃げやすく、狭い断面積では熱が逃げにくい。
【００４３】
図６の別構成の場合、Ｚ方向への熱流出経路の断面積は、溝に囲まれた導波路部のリッジの幅と、第１のシリカ膜および第２のシリカ膜の間に残ったシリコン層１１４の厚みの積であり、Ｙ方向への熱流出経路の断面積は、溝に囲まれた導波路部のリッジの幅と位相シフタの長さの積である。
【００４４】
通常、位相シフタの長さはミリメータのオーダであり、第１のシリカ膜および第２のシリカ膜の間に残ったシリコン層１１４の厚みがこれよりも十分薄ければ、その経路からの流出の効果は限定的なものになり、支配的な要因にはなりえない。シリコン層１１４の厚みは、ある一定以下の厚みにすればよいため、熱酸化シリカ膜成膜時の条件決めが簡易になる等のメリットがある。
【００４５】
また、２以上の複数のシリコン基板を張り合わせることにより、光導波路のコア１１１とシリコン基板１１０の間に、２以上の複数のシリカ膜を有していてもよく、複数のシリカ膜のうち少なくとも一つが熱酸化により形成された熱酸化シリカ膜であればよい。
【００４６】
またさらに、複数のシリカ膜同士の張り合わせ界面のうち、少なくとも一つの界面にシリコン層を有していてもよい。
【００４７】
このような構成でアンダークラッドを形成することで、ＰＬＣ光スイッチとしてＭＺＩの出力先の切り替えを低い電力で実現しつつ、トータルの製造時間を削減することが可能である。
【実施例２】
【００４８】
（光信号処理装置の製造方法）
実施例１の説明において、熱酸化シリカ膜をアンダークラッドにしつつ、シリコン基板までのシリカ膜厚を厚くするため、基板の張り合わせを行う構造が、光信号処理装置の低消費電力化および製造時間の短縮に有効であることを説明した。
【００４９】
本発明の実施例２として、光信号処理装置の製造方法を説明する。特に、基板の張り合わせの方法について図７を参照して詳細に説明する。
【００５０】
実施例２の光信号処理装置の製造方法では、概略、第１のシリコン基板の表面に第１のシリカ膜を形成した後で、第１のシリコン基板を裏返して第１のシリカ膜の面で別の第２のシリコン基板と張り合わせ、張り合わせた第１のシリコン基板の裏面を研削・研磨することで、シリカ膜上のシリコン層の層厚を制御する。
【００５１】
その後、第１のシリコン基板の裏面に残ったシリコン層をさらに熱酸化して第２のシリカ膜を形成することにより、アンダークラッドとなる熱酸化シリカ膜を短時間で形成することができる。
【００５２】
この実施例２の製造方法の詳細フローを、図７（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００５３】
まず図７（ａ）のように、２枚のＳｉ基板１１０と１１２−０を用意して、Ｓｉ基板１１２−０の表面にシリカ膜１１２−１を形成しておく。シリカ膜１１２−１は熱酸化シリカ膜であってもよいが、熱酸化シリカ膜でなくてもかまわない。そしてＳｉ基板１１２−０を裏返して、シリカ膜１１２−１の面でＳｉ基板１１０と張り合わせる。
【００５４】
次に図７（ｂ）のように、裏返してＳｉ基板１１０と張り合わせたＳｉ基板１１２−０の上面（図７（ａ）における下面、裏面）のＳｉ基板１１２−０を、研削・研磨により所望の厚みまで薄層化する。
【００５５】
図７（ｃ）では、研削・研磨により薄層化したＳｉ基板１１２−０を、熱酸化処理する。熱酸化処理は、全てのＳｉ基板１１２−０の厚みまで行う必要は無く、所望の厚みの熱酸化シリカ膜１１２−２が形成できればよい。熱酸化されなかったＳｉ基板１１２−０の残り部分がある場合は、図６のシリコン層１１４となる。
【００５６】
図７（ｄ）では、熱酸化処理により生成された熱酸化シリカ膜１１２−２が、図７（ａ）で作成したシリカ膜１１２−１の上に完成している。シリカ膜１１２−１と熱酸化シリカ膜１１２−２、またはシリコン層１１４を挟んだシリカ膜１１２−１と熱酸化シリカ膜１１２−２が、全体として厚いシリカ膜となり、熱酸化シリカ膜１１２−２がアンダークラッドとなる。
【００５７】
以後、光導波路コア１１１、オーバークラッド１１３、断熱溝１０５ａ，１０５ｂを形成して、位相シフタのヒータ１０４や電気配線１０９を取り付けてＰＬＣの完成となる。
【００５８】
この時、張り合わせる際のシリカ膜１１２−１は、熱酸化による成膜でなくても問題ないことは、実施例１の説明で既に述べた。また、シリカ膜１１２−１を熱酸化による成膜とする場合でも、張り合わせる際に先んじて予め熱酸化膜を形成しておけば、ＰＬＣの製造時間には影響はしない。
【００５９】
他の製造方法としては、第１のシリコン基板の表面にシリカ膜を形成し、第２のシリコン基板の表面に熱酸化シリカ膜を形成し、第１および第２のシリコン基板のシリカ膜の面同士を貼り合わせることで厚いシリカ膜を作製してもよい。そののちに第２のシリコン基板の裏面を熱酸化シリカ膜が露出するまで研削・研磨して、熱酸化シリカによるアンダークラッドを実現できる。
【００６０】
上記のように張り合わせや成膜方法は複数考えられるが、本発明では成膜を別に行ったシリカを有する基板を貼り合わせることで、熱酸化で成膜するシリカ膜厚に対して、基板までのシリカ膜厚の総膜厚を厚くすることができる。
【実施例３】
【００６１】
本発明によりＭＺＩの駆動電力を小さくできるため、多くのＭＺＩを駆動する必要のある光信号処理装置であれば、それだけ電力消費量を削減できる。
【００６２】
例えば、ＰＩＬＯＳＳスイッチ（非特許文献４）やマルチキャストスイッチ（非特許文献５）のＭ入力Ｎ出力光スイッチでは、２×Ｎ個のＭＺＩを駆動する必要がある。そのため、大規模なスイッチになると駆動電力も大きくなることが課題となる。（非特許文献４、５参照）
【００６３】
本発明により各ＭＺＩを駆動するための電力を削減することができる為、デバイス全体の電力削減効果も大きなものになる。
【００６４】
多くのＭＺＩを駆動する必要のあるデバイスとして、ＶＯＡ（variable optical attenuator）アレイも挙げられる。（非特許文献６参照）ＭＺＩを用いたＶＯＡでは、ＭＺＩの位相シフタの調整により、光信号の出力パワーを制御する。ＭＺＩをアレイ化することで、一つのデバイスで多くの光信号の強度を独立して制御することが可能になる。しかし全てのＭＺＩを駆動する必要があり、アレイ数に比例して消費電力は増えていくことが課題であった。このような場合にも、ＭＺＩの消費電力を下げる事ができる本発明は有効な解決手段となる。
【００６５】
さらに、光フィルタでも複数のＭＺＩを駆動することで実現するものがある。
【００６６】
図８は、本発明の実施例３としてラティスフィルタの例を説明する図である。図８には光導波路基板上の実際の光回路となる光導波路８０１、および位相シフタ８０２−１〜６を制御する電気配線のレイアウトも記載している。
【００６７】
また、本実施例３では、ラティスフィルタを例として説明したが、トランスバーサルフィルタやリング共振器によるフィルタ、ＭＺＩを用いる可変光減衰器アレイや、さらにはそれらを組み合わせた光信号処理装置に適用可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
以上のように、本発明によれば、光導波路とヒータを利用した位相変調素子を用いて実現される光スイッチや光フィルタ等の光信号処理装置のＰＬＣにおいて、アンダークラッドを厚くすることで電力消費量を削減した光信号処理装置を実現でき、またその製造に際して光導波路コア直下の熱酸化シリカ膜の成膜時間を短縮した製造方法を実現することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１ａ、１ｂ、１０１ａ、１０１ｂ  入力導波路
２、６、１０２、１０６  方向性結合器
３ａ、３ｂ、１０３ａ、１０３ｂ  アーム光導波路
７ａ、７ｂ、１０７ａ、１０７ｂ  出力導波路
４、１０４  位相シフタのヒータ
５ａ、５ｂ、１０５ａ、１０５ｂ  断熱溝
１０，１１０、１１２−０  Ｓｉ基板
１１、１１１  コア
１２  アンダークラッド
１１２−１  シリカ膜
１１２−２  熱酸化シリカ膜
１３、１１３  オーバークラッド
１１４  シリコン層
１０９  電気配線
【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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