(57)【要約】  リブ導波路を形成したＳｉ層と、磁気光学材料層とを貼り合わせて光非相反素子を作成する場合に、クラックの発生を回避しつつ、Ｓｉ層と磁気光学材料層との十分な接着を確保することができる新たな技術を提供する。  第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層に導波路を形成する工程と、前記導波路の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備える。
2009107194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層に導波路を形成する工程と、
前記導波路の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、
第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備えることを特徴とする光非相反素子製造方法。
【請求項２】
第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記Ｓｉ層及び前記第１の薄膜バッファ層を加工し、上部に前記第１の薄膜バッファ層が積層されたＳｉ導波路を形成する工程と、
第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記Ｓｉ導波路の上部に積層された前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備えることを特徴とする光非相反素子製造方法。
【請求項３】
前記第１の薄膜バッファ層及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する前記材料が、２．８以上、かつＳｉ導波層の屈折率より低い屈折率を有する材料であることを特徴とする請求項１又は２記載の光非相反素子製造方法。
【請求項４】
前記磁気光学材料層を、前記導波路の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項５】
前記第１の薄膜バッファ層の厚さと前記第２の薄膜バッファ層の厚さの合計が２０ｎｍ以下となるように、前記第１の薄膜バッファ層を形成する工程及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程を実行することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項６】
前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程が、前記第２の基板に成膜した磁性ガーネット層の上に前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光非相反素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光非相反素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ基板のＳｉ層に導波路を形成し、このＳｉ層の上に、導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせる磁気光学材料層を貼り合わせることで、小型の光非相反素子を製造する方法が提案されている。例えば非特許文献１には、リブ導波路が形成されているＳｉ導波層の上に磁性ガーネットをダイレクトボンディング（ウェハボンディング）により貼りあわせて、光非相反素子を製造する手法が開示されている。
【非特許文献１】横井秀樹、他２名、「Ｓｉ導波層を有する光非相反素子」、信学技報、電子情報通信学会、２００４年２月、Vol.103、No.667(20040213)、pp.17-22
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ウェハボンディング処理では、通常、接着した基板表面に熱処理（例えば８００℃〜９００℃）を施すことによりヘテロ接合を形成するが、ヘテロ接合される材料（例えば、Ｓｉと磁性ガーネット）の熱膨張係数の違いに起因して、熱処理後の冷却時に基板にクラックが発生しやすいという問題を有している。【０００４】
かかる問題に対し、熱処理時の温度を低くする（例えば２２０℃とする）ことでクラックの発生を抑制するという対処が考えられるが、非特許文献１記載の光非相反素子のように、凹凸のある導波路が形成されているＳｉ層の上に磁気光学材料層をウェハボンディングにより貼りあわせる場合、平坦な材料どうしをウェハボンディングにより貼り合わせる場合と異なり、低温下では十分な接着を行うことが難しい。【０００５】
そこで、本発明は、導波路を形成したＳｉ導波層と、磁気光学材料層とを貼り合わせて光非相反素子を製造する場合に、クラックの発生を回避しつつ、Ｓｉ導波層と磁気光学材料層との十分な接着を確保することができる新たな技術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】
本発明の光非相反素子製造方法は、第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層に導波路を形成する工程と、前記導波路の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備えることを特徴とする。【０００７】
また本発明の光非相反素子製造方法は、第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、前記Ｓｉ層及び前記第１の薄膜バッファ層を加工し、上部に前記第１の薄膜バッファ層が積層されたＳｉ導波路を形成する工程と、第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、前記Ｓｉ導波路の上部に積層された前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備えることを特徴とする。【０００８】
好適には、前記第１の薄膜バッファ層及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する前記材料が、２．８以上、かつＳｉ導波層の屈折率より低い屈折率を有する材料であることを特徴とする。【０００９】
また好適には、前記磁気光学材料層を、前記導波路の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を備えることを特徴とする。【００１０】
また好適には、前記第１の薄膜バッファ層の厚さと前記第２の薄膜バッファ層の厚さの合計が２０ｎｍ以下となるように、前記第１の薄膜バッファ層を形成する工程及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程を実行することを特徴とする。【００１１】
また好適には、前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程が、前記第２の基板に成膜した磁性ガーネット層の上に前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上、本発明によれば、導波路を形成したＳｉ導波層と、磁気光学材料層とを貼り合わせて光非相反素子を製造する場合に、クラックの発生を回避しつつ、Ｓｉ導波層と磁気光学材料層との十分な接着を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。【００１４】
図１は、本発明の実施形態について示した図であり、光非相反移相効果を利用した光アイソレータの構造を示したものである。図２は、図１のＡ−Ａ’に沿って切断したときの構造を示した図である。【００１５】
図１及び図２に示すように、光アイソレータ１００は、Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ層構造を採るＳＯＩ基板に形成されたＳｉ導波層１と、Ｓｉ導波層１の上に配されるバッファ層２と、接着性バッファ層２の上に配される磁気光学材料層３と、を備えている。ＳＯＩ基板のＳｉＯ2層は、厚さ２μｍ程度以上、かつ屈折率が約１．４５であり、下クラッド層として機能する。【００１６】
Ｓｉ導波層１は、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層（厚さ２００ｎｍ程度）に形成された導波層である。Ｓｉ導波層１はリブ導波路４を備えており、その屈折率は約３．５である。【００１７】
バッファ層２は、Ｓｉ導波層１側に形成された薄膜バッファ層２１と、磁気光学材料層３側に形成された薄膜バッファ層２２とを接合して形成される。薄膜バッファ層２１と薄膜バッファ層２２とは同じ材料Ｘから形成されている。材料Ｘは、酸化チタンなどの酸化物、ＳｉＮｘなどの窒化物、シリコンカーバイトなどの炭化物のほか、アモルファスシリコンなど、薄膜を成膜できる材料であればどのような材料であってもよく、必ずしも接着性の材料に限られないが、後述するように、２．８以上、かつＳｉ導波層の屈折率より低い屈折率、具体的には２．８以上３．４以下の範囲の屈折率を有するものを選択することが望ましい。【００１８】
なお、図に示すように、本実施形態の光アイソレータは、Ｓｉ導波層１のリブ導波路４が形成されていない面上にも薄膜バッファ層２１が形成されている。【００１９】
磁気光学材料層３は、例えば組成式Ｒ3Ｆｅ5Ｏ12（Ｒは希土類元素を表す）で表される希土類磁性ガーネット（以下、「磁性ガーネット」という）などの磁気光学材料から形成され、上クラッド層として機能する。【００２０】
磁気光学材料層３は、リブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせるように、膜面内でリブ導波路４の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化される。図１に示す例は、２本の導波路（図３の導波路２１、２２）に対応する部分において磁化の向きが反対方向となるように磁化されている。磁気光学材料層３は、予め磁化しておく構成としてもよいし、図１及び図２に示すように、磁気光学材料層３の上に、磁気光学材料層３の磁化の方向を光の伝播方向に対して垂直方向に揃えるために外部から磁界を印加する磁界印加手段５（一対の小型永久磁石など）を設けてもよい。【００２１】
次に、リブ導波路４を模式的に示す図３を参照して、本実施形態の光アイソレータ１００の動作原理について説明する。【００２２】
光アイソレータ１００は、２つのテーパ状３分岐光結合器により合分波され、該２つのテーパ状３分岐光結合器の間に２本の導波路２１、２２を有し、９０°の相反移相器及び９０°の非相反移相器を含む、マッハツェンダ干渉計で構成されている。なお、テーパ状３分岐光結合器は、いわゆるＹブランチと呼ばれる光分岐結合器としても良い。【００２３】
非相反移相器は、磁気光学材料／Ｓｉ／ＳｉＯ2という層構造によって実現される。かかる構造において、磁気光学材料層３の磁化が、膜面内、かつ光の伝播方向に垂直に配向されることで、伝播するＴＭモード光に非相反移相効果が生じる。【００２４】
非相反移相器は、干渉計内の２本の導波路２１及び２２における非相反な位相変化の差が、順方向において９０°（逆方向において−９０°）となるように設計される。このような設計は、Ｓｉ導波層１、バッファ層２、及び磁気光学材料層３の各屈折率、各導波路にかかる磁化の向き、光波が磁気光学効果を受ける伝播長などを調整することにより、実現できる。【００２５】
一方、相反移相器は、干渉計内の２本の導波路の光路差により実現され、干渉計内の２本の導波路２１及び２２における相反な位相変化の差が−９０°となるように設計される。【００２６】
ポート１１に入射したＴＭモード光は、入力端側テーパ状３分岐光結合器によって、同振幅、同位相の光波に分岐され、各光波は、それぞれ導波路２１、導波路２２を順方向に伝播する。導波路２１、導波路２２を順方向に伝播する光波には、非相反移相効果によって９０°の位相変化の差が生じるが、かかる差は同じ大きさの相反移相効果により打ち消される。その結果、導波路２１、導波路２２を順方向に伝播する光波は、出力端側テーパ状３分岐光結合器に対して、同振幅、同位相で入射し、ポート１２に結合されて出力される。【００２７】
一方、ポート１２に入射したＴＭモード光は、出力端側テーパ状３分岐光結合器によって、同振幅、同位相の光波に分岐され、各光波は、それぞれ導波路２１、導波路２２を逆方向に伝播する。導波路２１、導波路２２を逆方向に伝播する光波には、非相反移相効果によって−９０°の位相変化の差が生じ、更に相反移相効果による−９０°の位相変化の差が足される。その結果、導波路２１、導波路２２を逆方向に伝播する光波は、入力端側テーパ状３分岐光結合器に対して、同振幅、１８０°の位相差で入射する。この場合、テーパ状３分岐光結合器が有する特性により、各光波は、ポート１１ではなく、ポート１３とポート１４とに結合され、出力される。【００２８】
このように、ポート１１から入射したＴＭモード光はポート１２から出力されるが、ポート１２から入射したＴＭモード光はポート１１から出力されないため、ポート１１とポート１２の間でアイソレータ動作が得られる。【００２９】
次に、図１及び図２に示したような構造を得るための製造工程について説明する。【００３０】
まず、ＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層に、フォトリソグラフィによって導波路パターンを転写し、エッチングによってリブ導波路４を形成して、Ｓｉ導波層１を形成する。フォトリソグラフィやエッチングには、種々の従来技術を用いることができる。【００３１】
次に、リブ導波路４を備えたＳｉ導波層１の上に、材料Ｘを用いて薄膜バッファ層２１を形成する。形成方法は、スピンコートや吹きつけなど、従来の薄膜形成技術を用いることができる。【００３２】
次に、磁気光学材料に応じた基板上に結晶成長によって磁気光学材料層２を成膜する。例えば磁気光学材料として組成式Ｒ3Ｆｅ5Ｏ12（Ｒは希土類元素を表す）で表される希土類磁性ガーネット（以下、「磁性ガーネット」という）を用いる場合、ガーネットからなる単結晶基板上に液相エピタキシによって平坦な磁性ガーネット層２を成膜することができる。なお、図１及び図２では、この基板は省略している。【００３３】
次に、磁気光学材料層３の上に、材料Ｘを用いて薄膜バッファ層２２を形成する。形成方法は、スピンコートや吹きつけなど、従来の薄膜形成技術を用いることができる。【００３４】
なお、磁気光学材料層３の成膜工程及び薄膜バッファ層２２の形成工程は、Ｓｉ導波層１の形成工程や、薄膜バッファ層２１の形成工程の前に行ってもよい。【００３５】
次に、リブ導波路４の上に形成された薄膜バッファ層２１と、薄膜バッファ層２２とを、磁気光学材料層３によってリブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、具体的には、磁気光学材料層３がリブ導波路４の全体に対応するような配置で、接合する（ウェハボンディングにより貼りあわせる）。接合する際に、熱処理（例えば８００℃〜９００℃）を施したり、加圧してもよい。これにより、リブ導波路４の上に形成された薄膜バッファ層２１と、薄膜バッファ層２２とによって、バッファ層２が形成される。【００３６】
なお、上述したように、磁気光学材料層３は、リブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせるように磁化される。そのために、接合する前又は後に、例えば図１に示すように磁気光学材料層３の上に磁界印加手段５を設けて、磁気光学材料層３を、リブ導波路４の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を実行してもよい。【００３７】
ここで、バッファ層２の存在により、Ｓｉ導波層１（リブ導波路４）と磁気光学材料層３の間隔が増加すると、エバネッセント波が磁気光学材料層３へしみ出す割合が減り、非相反移相効果（磁気光学効果）が減少することになる。【００３８】
そこで、本発明の発明者は、バッファ層２が存在することに起因する非相反移相効果の減少を抑制するための条件について検討を行った。【００３９】
まず、光波をリブ導波路４に閉じ込めるために、バッファ層２の屈折率Ｎは、Ｓｉ導波層１の屈折率より低いことが必要である。そこで、バッファ層２の屈折率Ｎについて、Ｓｉ導波層１の屈折率より低い範囲で、非相反移相効果の大きさ［ｒａｄ／ｍｍ］、バッファ層２の厚み（すなわち、Ｓｉ導波層１（リブ導波路４）と磁気光学材料層３の間隔）［ｎｍ］との関係を分析した。【００４０】
図４に、分析により得られた関係を示す。図４からわかるように、バッファ層２の屈折率Ｎが２．８〜３．４の高い範囲にある場合、バッファ層２の厚みの増加に対して、非相反移相効果がほぼ同じ様に緩やかに減少する傾向を示す。特に、バッファ層２の屈折率Ｎが２．８〜３．４の範囲にあり、かつ、バッファ層２の厚みが２０ｎｍ以下の場合、非相反移相効果の減少がほとんど起きていないことがわかる。【００４１】
かかる分析に基づき、本実施形態では、バッファ層２を形成する材料Ｘとして、２．８以上、かつＳｉ導波層１の屈折率より低い屈折率（好ましくは、２．８〜３．４の範囲の屈折率）を有する材料を選択する。また、バッファ層２の厚さ（薄膜バッファ層２１の厚さと薄膜バッファ層２２の厚さの合計）が２０ｎｍ以下となるように、薄膜バッファ層２１を形成する工程及び薄膜バッファ層２２を形成する工程を実行する。【００４２】
このように、本実施形態では、同じ材料で形成される薄膜バッファ層どうしを接合することによりバッファ層を形成して、光アイソレータ１００を製造している。そのため、高温の熱処理を施して接合する場合でも、従来生じるおそれのあったヘテロ接合される材料（例えばＳｉと磁性ガーネット）の熱膨張係数の相違に起因するクラックの発生を回避することができ、Ｓｉ導波層１、バッファ層２、磁気光学材料層３を強固にかつ再現性高くボンディングすることができる。更に、本実施形態のバッファ層２は、２．８以上、かつＳｉ導波層１の屈折率より低い屈折率を有するため、非相反移相効果の減少を抑制することができ、光アイソレータ１００の動作に実質的に影響を与えることはない。【００４３】
（変形例）
本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能である。例えば、上記実施形態では、リブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置として、リブ導波路４の中央付近についてのみ磁気光学材料層３を形成する構成としているが、リブ導波路４の全体を覆うように磁気光学材料層３を形成してもよい。【００４４】
また、上記実施形態では、非相反移相器について、２本の導波路における非相反な位相変化の差が、順方向において９０°（逆方向において−９０°）となるように設計し、相反移相器について、−９０°となるように設計しているが、これらの符号が逆になっていてもよい。【００４５】
また、上記実施形態では、光非相反素子の例として光アイソレータについて説明をしているが、本発明は光アイソレータに限られるものではない。例えば、図１の光アイソレータ１００において、２つのテーパ状３分岐光結合器を方向性結合器に置き換えると、非相反移相効果を利用した光サーキュレータを構成することができる。その動作原理は、光アイソレータと同様である。すなわち、順方向では非相反移相効果と相反移相効果とが打ち消しあい、逆方向ではそれらが足し合わされることで、光サーキュレータ動作が実現される。【００４６】
また、本発明の方法は、上記実施形態のような構成の光アイソレータの製造に限られるものではない。例えば、本発明の方法（Ｓｉ導波層側と磁気光学材料層側の両方に同じ材料で薄膜バッファ層を形成し、これら薄膜バッファ層どうしを接合することでバッファ層を形成する方法）によって、図５（Ａ）に示すような、直線状のリブ導波路を有するＳｉ導波層を備えた、非相反な導波モード−放射モード変換を利用した光アイソレータを製造してもよい。図５（Ａ）に示す光アイソレータは、光伝播方向に垂直かつ膜面に対して所定角度の方向に磁化された磁気光学材料／Ｓｉ／ＳｉＯ2という層構造の非相反位相器を備えており、これによりリブ導波路を伝播するＴＭモード光に非相反位相効果を生じさせる。順方向、逆方向に伝播するＴＭモード光の伝播定数をそれぞれβ11f、β11bで表し、ＴＥモードのカットオフをβCで表す場合、導波路パラメータ（リブの高さやリブ幅など）を調節することにより、β11b＜βC＜β11fという関係を満たすように設計することができる。この関係を満たす場合、逆方向に伝播するＴＭモード光のみＴＥ放射モード光に結合するため、ＴＭモード動作光アイソレータとして機能させることができる。【００４７】
また例えば、本発明の方法によって、図５（Ｂ）に示すような、直線状のＳｉ導波層を有するＴＥ−ＴＭモード変換形光アイソレータを製造してもよい。図５（Ｂ）に示す光アイソレータは、光伝播方向に磁化された磁気光学材料／Ｓｉ／ＳｉＯ2という層構造によって実現される非相反なＴＥ−ＴＭモード変換器と、電気光学効果を利用した素子、周期的な非対称な断面形状を有する導波路におけるモード変換を利用した素子、ハイブリッドスーパーモードによるモード変換を利用した素子など、従来の技術を用いて実現される相反なＴＥ−ＴＭモード変換器とを備えており、両モード変換器では、それぞれ４５°のモード変換が生じるように設計されている。【００４８】
この場合、順方向に伝播する光波は、−４５°の非相反なモード変換と、４５°の相反なモード変換が打ち消されるため、入射時と同じ偏光状態となって出力される。一方、逆方向に伝播する光波は、＋４５°の非相反なモード変換と＋４５°の相反なモード変換が生じるため、入射時に対して偏光状態が９０°回転する。従って、入力端と出力端にそれぞれ偏光子を設けることにより、光アイソレータとして機能させることができる。【００４９】
また例えば、上記実施形態では、Ｓｉ導波層１を形成し、その後、Ｓｉ導波層１の上に薄膜バッファ層２１を形成する方法について説明しているが、本発明はこのような方法に限られるものではない。例えば、以下のような方法によっても、Ｓｉ導波層１側薄膜バッファ層と磁気光学材料層３側薄膜バッファ層とから形成されるバッファ層２を介してＳｉ導波層１と磁気光学材料層３とが接合される構造の光アイソレータを製造することができる。【００５０】
まず、本発明のＳＯＩ基板の表面Ｓｉ層に、材料Ｘを用いて薄膜バッファ層２１を形成する。形成方法は、スピンコートや吹きつけなど、従来の薄膜形成技術を用いることができる。【００５１】
次に、薄膜バッファ層２１にフォトリソグラフィによって導波路パターンを転写し、表面Ｓｉ層及び薄膜バッファ層２１をエッチングによって加工し、上部に薄膜バッファ層２１が積層されたリブ導波路４（Ｓｉ導波路４）を備えたＳｉ導波層１を形成する。フォトリソグラフィやエッチングには、種々の従来技術を用いることができる。【００５２】
次に、磁気光学材料に応じた基板上に結晶成長によって磁気光学材料層２を成膜する。例えば磁気光学材料として磁性ガーネットを用いる場合、ガーネットからなる単結晶基板上に液相エピタキシによって平坦な磁性ガーネット層２を成膜することができる。【００５３】
次に、磁気光学材料層３の上に、材料Ｘを用いて薄膜バッファ層２２を形成する。形成方法は、スピンコートや吹きつけなど、従来の薄膜形成技術を用いることができる。【００５４】
なお、磁気光学材料層３の成膜工程及び薄膜バッファ層２２の形成工程は、Ｓｉ導波層１の形成工程や、薄膜バッファ層２１の形成工程の前に行ってもよい。【００５５】
次に、リブ導波路４の上部に積層された薄膜バッファ層２１と、薄膜バッファ層２２とを、磁気光学材料層３によってリブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、具体的には、磁気光学材料層３がリブ導波路４の全体に対応するような配置で、接合する（貼りあわせる）。接合する際に、熱処理（例えば８００℃〜９００℃）を施したり、加圧してもよい。これにより、リブ導波路４の上部に積層された薄膜バッファ層２１と、薄膜バッファ層２２とによって、バッファ層２が形成される。【００５６】
なお、上記実施形態と同様に、磁気光学材料層３は、リブ導波路４を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせるように磁化される。そのために、接合する前又は後に、例えば磁気光学材料層３の上に磁界印加手段５を設けて、磁気光学材料層３を、リブ導波路４の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を実行してもよい。【００５７】
図６に、上記の変形例に示した方法によって製造した光アイソレータの部分断面図を示す。図２に示す構造と比較した場合、薄膜バッファ層２１を形成する順序の違いにより、Ｓｉ導波層１のリブ導波路４が形成されていない面が露出している（薄膜バッファ層２１が形成されていない）点が異なっている。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態に係る光アイソレータ１００の構造を示した図である。
【図２】図１に示す光アイソレータ１００の部分断面図である。
【図３】リブ導波路４を模式的に示す図である。
【図４】バッファ層２の屈折率について、非相反移相効果の大きさ、バッファ層２の厚みとの関係を示す図である。
【図５】変形例の光アイソレータを説明する図である。
【図６】変形例に示す方法で製造した光アイソレータの部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  Ｓｉ導波層；２  バッファ層；３  磁気光学材料層；４  リブ導波路；５  磁界印加手段；１１、１２、１３、１４  ポート；２１、２２  導波路
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層に導波路を形成する工程と、
前記導波路の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、
第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備え、
前記第１の薄膜バッファ層及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する前記材料が、２．８以上、かつＳｉ導波層の屈折率より低い屈折率を有する材料である、ことを特徴とする光非相反素子製造方法。
【請求項２】
前記磁気光学材料層を、前記導波路の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項３】
前記第１の薄膜バッファ層の厚さと前記第２の薄膜バッファ層の厚さの合計が２０ｎｍ以下となるように、前記第１の薄膜バッファ層を形成する工程及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程を実行することを特徴とする請求項１に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項４】
前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程が、前記第２の基板に成膜した磁性ガーネット層の上に前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程であることを特徴とする請求項１に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項５】
第１の基板であるＳＯＩ基板のＳｉ層の上に第１の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記Ｓｉ層及び前記第１の薄膜バッファ層を加工し、上部に前記第１の薄膜バッファ層が積層されたＳｉ導波路を形成する工程と、
第２の基板に成膜した磁気光学材料層の上に前記第１の薄膜バッファ層と同じ材料を用いて第２の薄膜バッファ層を形成する工程と、
前記Ｓｉ導波路の上部に積層された前記第１の薄膜バッファ層と、前記第２の薄膜バッファ層とを、前記磁気光学材料層によって前記導波路を伝播する光に非相反な位相変化を生じさせることができる配置で、接合する工程と、を備え、
前記第１の薄膜バッファ層及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する前記材料が、２．８以上、かつＳｉ導波層の屈折率より低い屈折率を有する材料である、ことを特徴とする光非相反素子製造方法。
【請求項６】
前記磁気光学材料層を、前記導波路の光の伝播方向に対して垂直方向に磁化する工程を備えることを特徴とする請求項５に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項７】
前記第１の薄膜バッファ層の厚さと前記第２の薄膜バッファ層の厚さの合計が２０ｎｍ以下となるように、前記第１の薄膜バッファ層を形成する工程及び前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程を実行することを特徴とする請求項５に記載の光非相反素子製造方法。
【請求項８】
前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程が、前記第２の基板に成膜した磁性ガーネット層の上に前記第２の薄膜バッファ層を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の光非相反素子製造方法。
【国際調査報告】
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