(57)【要約】【課題】埋め込み型光導波路の製造の工程を少なくする。【解決手段】基板１にＺｎＴｅ膜２Ａを堆積させる（ａ）。次に、基板１の一部分１Ａに対向するように、ＺｎＴｅ膜２Ａに金属マスク３を蒸着する。次に、ＺｎＴｅ膜２Ａのうち、金属マスク３に接していない部分をエッチングにより除去する（ｂ）。エッチングされずに残った部分がバッファ層２である。次に、金属マスク３を除去する。次に、バッファ層２と基板１の残り部分１Ｂとにわたり、第１のクラッド層４を堆積する（ｃ）。次に、第１のクラッド層４に、コア層５を堆積する（ｃ）。次に、コア層５に、第２のクラッド層６を堆積する（ｃ）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一部分にバッファ層を堆積し、
前記バッファ層と前記基板の残り部分とにわたり第１のクラッド層を堆積し、
前記第１のクラッド層にコア層を堆積し、
前記コア層に第２のクラッド層を堆積することで、
前記バッファ層に接する前記第１のクラッド層の部分に接する前記コア層の部分であるコアと該コア層の残り部分とに対し結晶性の違いによる異なる屈折率を具備させる
ことを特徴とする埋め込み型光導波路の製造方法。
【請求項２】
前記第１のクラッド層、前記コア層および前記第２のクラッド層を堆積する際に、前記コアおよび前記コア層の残りの前記部分の境界面に垂直な線が該残りの部分と前記第２のクラッド層とを貫通するような配置を具備させる
ことを特徴とする請求項１記載の埋め込み型光導波路の製造方法。
【請求項３】
前記バッファ層、前記コア層はそれぞれ、ＺｎＴｅ膜からなり、
前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層はそれぞれ、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる
ことを特徴とする請求項１または２記載の埋め込み型光導波路の製造方法。
【請求項４】
基板と、
基板の一部分に堆積されたバッファ層と、
前記バッファ層と前記基板の残り部分とにわたり堆積された第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層に堆積されたコア層と、
前記コア層に堆積された第２のクラッド層と
を備え、
前記バッファ層に接する前記第１のクラッド層の部分に接する前記コア層の部分であるコアと該コア層の残り部分とが結晶性の違いによる異なる屈折率を具備する
ことを特徴とする埋め込み型光導波路。
【請求項５】
前記コアおよび前記コア層の残りの前記部分の境界面に垂直な線が該残りの部分と前記第２のクラッド層とを貫通するような配置を具備する
ことを特徴とする請求項４記載の埋め込み型光導波路。
【請求項６】
前記バッファ層、前記コア層はそれぞれ、ＺｎＴｅ膜からなり、
前記第１のクラッド層、前記第２のクラッド層はそれぞれ、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる
ことを特徴とする請求項４または５記載の埋め込み型光導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋め込み型光導波路および埋め込み型光導波路の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来において、埋め込み型光導波路の１つとして、半導体材料を用いたハイメサ構造の埋め込み型光導波路がある(特許文献１参照)。
【０００３】
図４は、特許文献１に開示されたＺｎＴｅ材料を用いた埋め込み型光導波路の製造方法を示す図である．
まず、バルクＺｎＴｅ結晶からなる基板１に、格子定数緩和の目的で、バッファ層としてＺｎＴｅ膜２Ａが堆積される（ａ）。
【０００４】
次に、ＺｎＴｅ膜２Ａに、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる第１のクラッド層４を堆積する（ｂ）。
【０００５】
次に、第１のクラッド層４に、ＺｎＴｅ膜からなるコア層５を堆積する（ｃ）。
【０００６】
次に、コア層５に、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる第２のクラッド層６を堆積する（ｄ）。
【０００７】
この構造はスラブ導波路構造であり、光がコア層５に広がり、伝搬効率が悪いため、水平方向に光を閉じ込める必要がある。
【０００８】
光を閉じ込める方法として、コア層５と空気層の屈折率差を利用したハイメサ構造が利用される。
【０００９】
つまり、次に、基板１の一部分１Ａに対向するように、第２のクラッド層６に金属マスク７を蒸着し、金属マスク７に接していない第２のクラッド層６の部分、該部分に接しているコア層５の部分、該部分に接している第１のクラッド層４の部分をエッチングにより除去する（ｅ）。つまり、ハイメサ構造は、第１のクラッド層４、コア層５、第２のクラッド層６を金属マスク７と同じ幅で残したものであり、そうすべく、第１のクラッド層４、コア層５、第２のクラッド層６の一部を一括でエッチングする。
【００１０】
最後に、金属マスク７を除去する（ｆ）。
【００１１】
また、特許文献２では、図５に示すように、上記のようなハイメサ構造を形成した後（ａ）、第３のクラッド層８やその他の材料を堆積し、光を閉じ込める強さを垂直方向と水平方向で同等にする技術が開示されている（ｂ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表２００４−５１８３０４号公報
【特許文献２】特開平５−１０２６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述の埋め込み型光導波路の製造方法には、以下に示すような問題がある。
【００１４】
すなわち、ハイメサ構造では、コア層５の下に第１のクラッド層４、上に第２のクラッド層６が配置され、コア層５の横に空気層が配置されるので、垂直方向よりも水平方向の屈折率差の方が大きくなり、垂直方向よりも水平方向の方が光を強く閉じ込めることとなる。
【００１５】
つまり、図６（ａ）に示すように、コア層５におけるビームの断面形状は楕円となるため、垂直方向と水平方向とで伝搬損失や偏光特性の差が生じる。
【００１６】
また、ハイメサ構造にあっては、コア層５の側面が露出しているため、空気以外の媒質が存在し、それによる影響や、温度変化による影響を受けやすくなる。
【００１７】
また、ハイメサ構造を形成すべく、深いエッチングを行うので、第１のクラッド層４、コア層５、第２のクラッド層６の断面形状が歪となったり、側面が荒れてしまうなどの形状劣化が生じる。
【００１８】
これらの要因があるので、ハイメサ構造によっては、低損失で、且つ偏波無依存な埋め込み型光導波路を実現することが困難だった。
【００１９】
また、ハイメサ構造の上に他の材料を堆積する技術では、図６（ｂ）に示すように、コア層５におけるビームの断面形状は円となるため、垂直方向と水平方向とで伝搬損失や偏光特性の差が生じないが、追加で材料を堆積する工程が必要であり、工程増となってしまう。
【００２０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、埋め込み型光導波路の製造の工程を少なくすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の課題を解決するために、第１の本発明は、基板の一部分にバッファ層を堆積し、前記バッファ層と前記基板の残り部分とにわたり第１のクラッド層を堆積し、前記第１のクラッド層にコア層を堆積し、前記コア層に第２のクラッド層を堆積することで、前記バッファ層に接する前記第１のクラッド層の部分に接する前記コア層の部分であるコアと該コア層の残り部分とに対し結晶性の違いによる異なる屈折率を具備させることを特徴とする埋め込み型光導波路の製造方法をもって解決手段とする。
【００２２】
第２の本発明は、基板と、基板の一部分に堆積されたバッファ層と、前記バッファ層と前記基板の残り部分とにわたり堆積された第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層に堆積されたコア層と、前記コア層に堆積された第２のクラッド層とを備え、前記バッファ層に接する前記第１のクラッド層の部分に接する前記コア層の部分であるコアと該コア層の残り部分とが結晶性の違いによる異なる屈折率を具備することを特徴とする埋め込み型光導波路をもって解決手段とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、埋め込み型光導波路の製造の工程を少なくすることことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る埋め込み型光導波路の製造方法を示す図である。
【図２】図１に示す埋め込み型光導波路の一部を撮影した写真である。
【図３】本実施の形態に係る埋め込み型光導波路の一実施例を示す図である。
【図４】従来における埋め込み型光導波路の製造方法の一例を示す図である。
【図５】従来における埋め込み型光導波路の製造方法の別な一例を示す図である。
【図６】埋め込み型光導波路を進むビームの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施の形態に係る埋め込み型光導波路の製造方法を示す図であり、光路に対する横断面を示している。
【００２７】
まず、基板１の一部分１Ａにバッファ層２を堆積する（ｂ）。なお、堆積は、以降のものを含めて、例えば、分子線エピタキシー（MBE）法による蒸着により行われる。
【００２８】
具体的には、例えば、まず、バルクＺｎＴｅ結晶からなる基板１にＺｎＴｅ膜２Ａを堆積する（ａ）。
【００２９】
次に、基板１の一部分１Ａに対向するように、ＺｎＴｅ膜２Ａに金属マスク３を蒸着する。金属マスク３は、例えば、エッチャントに耐性のあるＡｕを用いる。
【００３０】
次に、ＺｎＴｅ膜２Ａのうち、金属マスク３に接していない部分をエッチングにより除去する（ｂ）。エッチングには、例えば、硫酸系のエッチャントを用いる。エッチングされずに残った部分がバッファ層２である。
【００３１】
次に、金属マスク３を除去し、バッファ層２と基板１の残り部分１Ｂとにわたり、例えば、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる第１のクラッド層４を堆積する（ｃ）。
【００３２】
次に、第１のクラッド層４に、例えば、ＺｎＴｅ膜からなるコア層５を堆積する（ｃ）。
【００３３】
次に、コア層５に、例えば、ＺｎＭｇＴｅ膜からなる第２のクラッド層６を堆積する（ｃ）。
【００３４】
次に、図示しないが、第２のクラッド層６に、例えば、ＺｎＴｅ膜からなるキャップ層を堆積する。
【００３５】
以上により、基板１と、基板１の一部分１Ａに堆積されたバッファ層２と、バッファ層２と基板１の残り部分とにわたりに堆積された第１のクラッド層４と、第１のクラッド層４に堆積されたコア層５と、コア層５に堆積された第２のクラッド層６とを備える埋め込み型光導波路が製造されたことになる。
【００３６】
また、第１のクラッド層４は、バッファ層２に接する部分４Ａと残りの部分４Ｂとに分かれる。
【００３７】
また、コア層５は、部分４Ａに接する部分、つまり、コア５Ａと残りの部分５Ｂとに分かれる。
【００３８】
また、第２のクラッド層６は、コア５Ａに接する部分６Ａと残りの部分６Ｂとに分かれる。
【００３９】
図２（ａ）は、第１のクラッド層の部分４Ａ、コア５Ａ、第２のクラッド層の部分６Ａを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。この写真により、部分４Ａ、コア５Ａ、部分６Ａは単結晶として一体であり、欠陥がなく、均質な状態であることがわかる。
【００４０】
一方、図２（ｂ）は、第１のクラッド層の部分４Ｂ、コア層の部分５Ｂ、第２のクラッド層の部分６Ｂを透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で撮影した写真である。この写真により、部分４Ｂと部分５Ｂの組、部分５Ｂと部分６Ｂの組はそれぞれ双晶であることがわかる。また、部分５Ｂにできたクラック５ｂは、結晶が成長する際、界面の歪から生じてできたもの推測できる。
【００４１】
つまり、コア５Ａとコア層の残りの部分５Ｂは、同じ材料であっても、成長方法、結晶性が異なる。この結晶性の違いにより、コア５Ａとコア層の残りの部分５Ｂは異なる屈折率を具備する。したがって、図１の埋め込み型光導波路によれば、コア５Ａの側面が空気層に露出せず、しかも、光を水平方向でコア５Ａに閉じこめることができる。よって、図６（ｂ）に示した、垂直方向と水平方向とで均等な光学特性、つまり、埋め込み型光導波路として好適な光学特性を得ることが容易となる。また、コア５Ａに隣接して、空気以外の媒質は存在せず、その影響もない。また、ハイメサ構造ではないので、３層を同時にエッチングするような、深いエッチングが不要となる。
【００４２】
したがって、本実施の形態によれば、バッファ層２を設ければ、後は単に第１のクラッド層４、コア層５、第２のクラッド層６を堆積すればよく、よって、埋め込み型光導波路の製造の工程を少なくすることができる。つまり、ハイメサ構造の上に他の材料を堆積すした埋め込み型光導波路と同等の性能が得られ、その工程数を低減することができる。
【００４３】
すなわち、シングルモード条件での伝搬が可能で、伝搬特性が良く、偏波依存性の小さく、外部擾乱に強いという埋め込み型光導波路のメリットを上記のような少ない工程によって享受することができる。
【００４４】
（実施例１）
図３は、本実施の形態に係る埋め込み型光導波路の一実施例を示す図であり、光路に対する横断面を示している。
【００４５】
図２（ａ）に示した部分は単結晶であり、図２（ｂ）に示した部分は双晶であることは上記の通りであるが、単結晶と双晶では成長速度が異なる。この成長速度の差を利用して、コア５Ａおよびコア層５の残りの部分５Ｂの境界面５Ｃに垂直な線５Ｄが部分５Ｂと第２のクラッド層６とを貫通するような配置を得ることもできる。
【００４６】
その方法としては、例えば、ガス圧や基板温度等の製膜条件について、単結晶と双晶の発生する境界条件を設定する方法がある。製膜条件は不安定であるため、基板１の部分１Ｂ（バッファ層２のない部分）に堆積した膜は密度が高くなり、相対的にバッファ層２の上に堆積した膜との成長速度の差が大きくなる。
【００４７】
図３は、成長速度の差を極めて大きくすることで得られた埋め込み型光導波路を示している。この埋め込み型光導波路では、境界面５Ｃに垂直な線５Ｄの方向に沿って、コア５Ａから、コア層５の残りの部分５Ｂ、第２のクラッド層６、空気層が順番に配置される。これにより、図１の構成に比べ、光を水平方向（線５Ｄの方向）でより強く閉じ込めることができる。つまり、図１の構造では、ビームの断面形状が水平方向に長い楕円となってしまった場合、図３の構成を採用すれば、ビームの断面形状を円に近づけることが可能となる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、基板１をバルクＺｎＴｅ結晶からなるものとし、バッファ層２をＺｎＴｅ膜からなるものとし、第１のクラッド層４、第２のクラッド層６をＺｎＭｇＴｅ膜からなるものとし、コア層５をＺｎＴｅ膜からなるものとしたが、これに限らず、埋め込み型光導波路の材料は、所望の特性等に応じて、適宜変えてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
１Ａ  基板１の一部分
２  バッファ層
３  金属マスク
４  第１のクラッド層
５  コア層
５Ａ  コア
５Ｃ  境界面
５Ｄ  境界面５Ｃに垂直な線
６  第２のクラッド層
【図１】
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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２】
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