(57)【要約】【課題】より小型化された状態で、光の増幅とともに波長合分波ができるようにする。【解決手段】下部クラッド層１１２の上に、入射導波路コア１０１ａと、励起光入射コア１０１ｂと、入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４と、出射導波路コア１０２とが形成されている。また、上述した各コアを覆うように、屈折率が約１．４６５の上部クラッド層１１４が形成されている。入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４とは、屈折率が約１．５１のＳｉＯＮから構成され、かつ、Ｅｒなどの希土類元素が添加されている。なお、ＳｉＯＮのかわりに、ＳｉＯx（ｘ＜２）を用いてもよい。【選択図】  図１
2006074016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成された酸化シリコンからなる下部クラッド層と、
この下部クラッド層の上に形成され、ＳｉＯＮ及びＳｉＯx（ｘ＜２）の少なくとも１つからなるコア材料より構成された入射導波路コア及び励起光入射導波路コアと、
前記下部クラッド層の上に形成され、希土類元素が添加された前記コア材料から構成された入射側スラブ導波路コア，アレイ導波路コア，出射側スラブ導波路コアと、
前記下部クラッド層の上に形成され、前記コア材料から構成された出射導波路コアと、
前記コアを覆うように形成された酸化シリコンからなる上部クラッド層と
を備え、
前記入射導波路コアからなる入射導波路と、前記入射側スラブ導波路コアからなる入射側スラブ導波路と、前記アレイ導波路コアからなるアレイ導波路と、前記出射側スラブ導波路コアからなる出射側スラブ導波路と前記出射導波路コアからなる出射導波路とによりアレイ導波路回折格子が構成されて、
前記励起光入射導波路コアからなる励起光入射導波路より入射された励起光は、前記入射側スラブ導波路に導波する
ことを特徴とする光増幅型アレイ導波路回折格子。
【請求項２】
請求項１記載の光増幅型アレイ導波路回折格子において、
前記入射導波路コア，前記励起光入射導波路コア，及び前記出射導波路コアは、第１屈折率の前記コア材料から構成され、
前記入射側スラブ導波路コア，前記アレイ導波路コア，及び前記出射側スラブ導波路コアは、前記第１屈折率より高い第２屈折率の前記コア材料から構成され、
前記励起光入射導波路コア及び前記入射導波路コアの前記入射側スラブ導波路コアに接続する箇所に設けられた前記第２屈折率の前記コア材料からなる第１スポットサイズ変換部コアと、
前記出射導波路コアの前記出射側スラブ導波路コアに接続する箇所に設けられた前記第２屈折率の前記コア材料からなる第２スポットサイズ変換部コアと
を備え、
前記第１スポットサイズ変換部コアは、前記入射側スラブ導波路コアより離れるほど先細りの形状に形成され、かつ前記励起光入射導波路コア及び前記入射導波路コアに覆われ、
前記第２スポットサイズ変換部コアは出射側スラブ導波路コアより離れるほど先細りの形状に形成され、かつ前記出射導波路コアに覆われている
ことを特徴とする光増幅型アレイ導波路回折格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光増幅型アレイ導波路回折格子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークは、高密度波長分割多重方式（Dense-Wavelength Division Multiplexing,ＤＷＤＭ）により、大容量伝送が可能となっている。この方式では、複数のトランシーバーから発信された波長の異なる複数の光信号が、光合波器を通過して１本の光ファイバーへと集約される。伝送経路には、伝送の距離に応じてエルビウム添加光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）が配置され、減衰した光のパワーを増幅する。また、伝送経路上で任意の波長の光信号を付加し（Ａｄｄ）、また、取り出す（Ｄｒｏｐ）などの機能が付加されることもある。
【０００３】
例えば、Ｃバンド（１５３０〜１５６５ｎｍ）の光増幅器として最も利用されているＥＤＦＡは、石英系光ファイバーのコア中心部にエルビウム（Ｅｒ）を添加したファイバー（ＥＤＦ）を用いて光増幅する。この場合、波長１．４８μｍの半導体レーザーによりＥＤＦ中のエルビウム原子を励起して反転分布を形成し、信号光を入射して誘導放出を誘発して信号光を増幅している（非特許文献１参照）。
【０００４】
以上のようにして１本の光ファイバーを伝送した複数の波長の光信号は、光分波器を通過して再び各々の波長の光信号に分波される。
このように、ＤＷＤＭ方式においては、複数の波長の光を合波し、また分波する波長合分波器が必須となる。波長合分波器としては、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）がある。ＡＷＧは、シリコン又は石英などの基板上に、石英系のクラッドとコアを形成して光導波路を集積化した平面光回路（Planar Lightwave Circuit,ＰＬＣ）の一種である。ＡＷＧは、多チャンネルの波長の合分波を一括して行うことができ、かつ、チャンネル数や波長間隔に対する設計の自由度が大きいという特徴がある。
【０００５】
以下、ＡＷＧの概要について説明する。
ＡＷＧは、通常、入射導波路，入射側スラブ導波路，アレイ導波路，出射側スラブ導波路，出射導波路から構成される。多重化されて伝搬する信号光が、光ファイバーからＡＷＧの入射導波路に入射されると、入射側スラブ導波路で回折されて広がり、アレイ導波路に入射する。アレイ導波路は、入射側スラブ導波路から入射された光を伝搬する複数の併設された光導波路であり、隣接する導波路はある一定の光路長差ΔＬをもって配列されている。
【０００６】
このため，アレイ導波路の出力端では、各導波路を伝搬した光がΔＬに相当する分だけ位相にずれが生じる。アレイ導波路を通過した光は、出射側スラブ導波路に到達して回折により広がるが、各々の導波路を通過した光は互いに干渉し、結果的に全体として波面の揃う方向に回折することになる。波面が揃う方向である回折角は、波長に依存することから、異なる波長の光は各々別の方向に回折されることになる。この結果、波長の異なる光が出射側スラブ導波路の出射導波路側で集光する位置は互いに異なり、各々の位置に出射導波路を設置する。これらのことにより、ＡＷＧによれば、波長の異なった光を各波長ごとに異なる出射導波路から出力できる（非特許文献２参照）。
【０００７】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【非特許文献１】須藤昭一編、「エルビウム添加光ファイバー増幅器」、オプトロニクス社
【非特許文献２】斉藤、太田、虎谷、小野、「１００ＧＨｚ−１６ｃｈ ＡＷＧモジュール」古河電工時報、第１０５号、Ｐ．３０、（平成１２年１月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、光中継器においては、長距離を伝送されてきた光信号をＡＷＧで波長合分波することになり、減衰している光信号が対象となるため、光信号の光増幅が必要となる。このため、多くの場合、ＡＷＧは、エルビウム添加光ファイバー増幅器などの光増幅器とともに用いられる。
一方で、光中継器においては、さらなる小型化が要求されている。
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より小型化された状態で、光の増幅とともに波長合分波ができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る光増幅型アレイ導波路回折格子は、基板の上に形成された酸化シリコンからなる下部クラッド層と、この下部クラッド層の上に形成され、ＳｉＯＮ及びＳｉＯx（ｘ＜２）の少なくとも１つからなるコア材料より構成された入射導波路コア及び励起光入射導波路コアと、下部クラッド層の上に形成され、希土類元素が添加された上記コア材料から構成された入射側スラブ導波路コア，アレイ導波路コア，出射側スラブ導波路コアと、下部クラッド層の上に形成され、上記コア材料から構成された出射導波路コアと、各コアを覆うように形成された酸化シリコンからなる上部クラッド層とを備え、入射導波路コアからなる入射導波路と、入射側スラブ導波路コアからなる入射側スラブ導波路と、アレイ導波路コアからなるアレイ導波路と、出射側スラブ導波路コアからなる出射側スラブ導波路と出射導波路コアからなる出射導波路とによりアレイ導波路回折格子が構成されて、励起光入射導波路コアからなる励起光入射導波路より入射された励起光は、入射側スラブ導波路に導波するようにしたものである。
この光増幅型アレイ導波路回折格子によれば、励起光入射導波路より入射された励起光により、入射側スラブ導波路，アレイ導波路，出射側スラブ導波路を導波する光が増幅される。
【００１０】
上記光増幅型アレイ導波路回折格子において、入射導波路コア，励起光入射導波路コア，及び出射導波路コアは、第１屈折率の上記コア材料から構成し、入射側スラブ導波路コア，アレイ導波路コア，及び出射側スラブ導波路コアは、第１屈折率より高い第２屈折率の上記コア材料から構成し、励起光入射導波路コア及び入射導波路コアの入射側スラブ導波路コアに接続する箇所に設けられた第２屈折率の上記コア材料からなる第１スポットサイズ変換部コアと、出射導波路コアの出射側スラブ導波路コアに接続する箇所に設けられた第２屈折率の上記コア材料からなる第２スポットサイズ変換部コアとを設け、第１スポットサイズ変換部コアは、入射側スラブ導波路コアより離れるほど先細りの形状に形成され、かつ励起光入射導波路コア及び入射導波路コアに覆われ、第２スポットサイズ変換部コアは出射側スラブ導波路コアより離れるほど先細りの形状に形成され、かつ出射導波路コアに覆われているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、アレイ導波路回折格子を構成する入射側スラブ導波路，アレイ導波路，出射側スラブ導波路の各コアを、希土類元素が添加されたＳｉＯＮ及びＳｉＯx（ｘ＜２）の少なくとも１つからなるコア材料より構成したので、これらを導波する光を増幅できるようになり、より小型化された状態で、光の増幅とともに波長合分波ができるようになるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態におけるコアとしてＳｉＯＮを用いた場合の光増幅型アレイ導波路回折格子の構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ），（ｃ），（ｄ），である。図１に示すＡＷＧは、例えば単結晶シリコンからなる基板１１１の上に、酸化シリコンからなる屈折率が約１．４６５の下部クラッド層１１２を備える。
【００１３】
また、下部クラッド層１１２の上に、入射導波路コア１０１ａと、励起光入射導波路コア１０１ｂと、入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４と、出射導波路コア１０２とが形成されている。また、上述した各コアを覆うように、屈折率が約１．４６５の上部クラッド層１１４が形成されている。
【００１４】
図１に示すＡＷＧにおいては、入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４とは、屈折率が約１．５１のＳｉＯＮ（コア材料）から構成され、かつ、Ｅｒなどの希土類元素が添加されている。各コアは、厚さ３μｍ程度に形成され、アレイ導波路コア１０５は、幅３μｍ程度に形成されている。
【００１５】
ここで、入射導波路コア１０１ａにより、多重化された光信号が入射する入射導波路が構成されている。また、励起光入射導波路コア１０１ｂにより、励起光が入射する励起光導波路が構成されている。また、入射側スラブ導波路コア１０３により、入射側のスラブ導波路が構成されている。また、アレイ導波路コア１０５により、アレイ導波路が構成されている。また、出射側スラブ導波路コア１０４により出射側のスラブ導波路が構成されている。また、出射導波路コア１０２により、分波された光信号が出射される複数の出射導波路が構成されている。
【００１６】
例えば、入射側スラブ導波路コア１０３は、図１（ａ）のｂｂ’線の一部の断面である図１（ｂ）に示すように、下部クラッド層１１２から上部クラッド層１１４の方向（垂直方向）のほぼ中央部に、ＥｒドープＳｉＯＮ部１１３ａを備え、この上下にＳｉＯＮ部１１３を備えている。同様に、アレイ導波路コア１０５は、図１（ａ）のｃｃ’線の一部の断面である図１（ｃ）に示すように、垂直方向のほぼ中央部に、ＥｒドープＳｉＯＮ部１１５ａを備え、この上下にＳｉＯＮ部１１５を備えている。
【００１７】
このように、図１に示すＡＷＧでは、入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４とは、導波方向に垂直な方向の中央部に、導波方向全域に渡ってＥｒが添加されている。一般に、光導波路を導波する光信号は、コアの中心部の光強度が大きく、コアの周辺部では光強度が小さい。従って、上述したように、コアの周辺部にはＥｒがあまり添加されていないようにすることで、コア周辺部の弱い光強度分布領域における光信号の減衰が抑制できるようになる。
【００１８】
例えば、図１（ｄ）に示すように、アレイ導波路コア１０５の断面のほぼ中央部に希土類元素添加領域１３５ａが形成されているようにしてもよい。なお、増幅の効率が低下するが、コアの全域にＥｒが添加されていてもよいことは、いうまでもない。
以上のように構成した図１に示すＡＷＧによれば、励起光入射導波路コア１０１ｂより構成される励起光入射導波路に、例えば、波長１．４８μｍの励起光を導入することで、入射導波路コア１０１ａより構成される入射導波路に入射されたＣバンド（波長１５３０〜１５６５ｎｍ）多重化入射光が、増幅された状態で波長分波されて出射導波路コア１０２より構成される出射導波路より出射する。
【００１９】
入射した励起光は、回折して広がり、各コアからなる導波路を伝搬するが、合分波する信号光とは異なる波長のため、出力側スラブ導波路において、出力端（出射導波路）に集光されることがない。入射した励起光は、入射側スラブ導波路コア１０３と、複数のアレイ導波路コア１０５と、出射側スラブ導波路コア１０４との中で、反射を繰り返して減衰していくものと考えられる。
【００２０】
なお、上述では、Ｅｒを用いる例を示したが、これに限るものではなく、希土類元素としてツリウム及びプラセオジウムを用いるようにしてもよい。ツリウムを用いた場合、Ｓバンド（１４９０〜１５２５ｎｍ）の信号光を増幅することができる。ツリウムを用いた場合、波長１０６４の励起光を用いればよい。また、プラセオジウムを用いる場合、１３００ｎｍ帯の信号光を増幅することができる。プラセオジウムを用いる場合、波長１０２０の励起光を用いればよい。また、Ｅｒを用い、Ｌバンド（１５７０〜１６１０ｎｍ）の信号光を増幅することができる。また、上述では、コアとしてＳｉＯＮを用いた場合を例に説明したが、これに限るものではない。ＳｉＯ2より屈折率を高めに制御したＳｉＯx（ｘ＜２）からなるコア材料を用いても、前述同様の機能を備えた光増幅型アレイ導波路回折格子が得られる。
【００２１】
次に、図１に示したＡＷＧの製造方法について、コアにＳｉＯＮを用いた場合を例にして説明する。以下では、入射側スラブ導波路コア１０３（図１（ａ）のｂｂ’線）の部分の形成を例に説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１１１の表面を熱酸化し、膜厚１０μｍ程度に下部クラッド層１１２が形成された状態とする。下部クラッド層１１２は、ＣＶＤ法により酸化シリコンを堆積することで形成してもよい。ついで、下部クラッド層１１２の上に、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯＮを堆積することで、膜厚１．５μｍ程度のＳｉＯＮ層２１３が形成された状態とする。
【００２２】
次に、公知のフォトリソグラフィ技術により、形成されたＳｉＯＮ層２１３の上に、所定の領域が開放したレジストパターン２０１が形成された状態とする。レジストパターン２０１は、例えば、入射側スラブ導波路コア１０３となる領域が開放している。
ついで、レジストパターン２０１をマスクとしてＥｒをイオン注入し、ＳｉＯＮ層２１３にＥｒ導入領域２１３ａが形成された状態とする。注入条件は、例えば、エネルギー２００ｋｅＶ注入量５×１０12〜５×１０14ｃｍ-2程度であればよい。
【００２３】
次に、レジストパターン２０１を除去した後、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯＮ層２１３の上に、膜厚１．５μｍ程度にＳｉＯＮ層２２３が形成された状態とする。
次に、公知のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術（反応性イオンエッチングなど）とにより、各コアとなる領域が形成されるように、ＳｉＯＮ層２１３，２２３を加工し、図２（ｃ）に示すように、入射側スラブ導波路コア１０３が形成された状態とする。図２（ｃ）に示すように、入射側スラブ導波路コア１０３は、ＥｒドープＳｉＯＮ部１１３ａがＳｉＯＮ部１１３に挾まれた積層構造となっている。
【００２４】
次に、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法などにより酸化シリコンを堆積することで、図２（ｄ）に示すように、膜厚１０μｍ程度に上部クラッド層１１４が形成された状態とする。この後、窒素雰囲気中で熱処理してＳｉＯＮ膜中の水素原子を脱離させるとともにイオン注入欠陥を回復させて完成する。
【００２５】
ここで、ＳｉＯＮをコアとした導波路について説明する。石英系ガラスによる導波路は、通常、比屈折率差が０．３〜０．７５％程度である。一方、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）をコアに、酸化シリコンをクラッド層に用いた導波路は、ＳｉＯＮが１．４６５から１．９０の広い範囲で屈折率を調整できるため、大きな比屈折率差を持った導波路を構成できる。このような高屈折率差光導波路を用いてＡＷＧを構成すると曲げ半径を小さくすることができ、石英系に比較して数分の１の大きさに小型化できることになる。
さらに、コア中にエルビウムなどの希土類元素を添加することにより、ＡＷＧだけで信号光の増幅を行うことができる。
【００２６】
例えば、エルビウムなどの希土類元素は４ｆ電子の殻内遷移により発光するため、母材の影響を受けにくく、各種半導体材料に添加されて発光が確認されている。ＳｉＯＮ中でも発光が可能であり、ＡＷＧを構成する導波路コアにエルビウムなどの希土類元素を添加することにより光増幅型ＡＷＧを作製することができる。ただし、添加されたエルビウムなどの希土類元素は、励起されていない状態では信号光を吸収してしまうため、励起光により励起できない導波路部分にはあまり添加されないようにした方がよい。
【００２７】
ここで、ＳｉＯＮ膜の形成について説明する。
ＳｉＯＮ膜は、例えば、電子サイクロトロン共鳴（Electron Cyclotron Resonance：ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ法により、シランガス（ＳｉＨ4）、酸素ガス、窒素ガスを用いて形成することができる。ＥＣＲプラズマＣＶＤ法に用いられるＥＣＲイオン源は、イオン源中に形成された磁界中で電子が円運動するときの回転周波数に一致した周波数のマイクロ波を供給することにより効率的に電子を加速できるため、多数の高エネルギー電子がイオン源中のガス分子と衝突してガス分子を高効率にイオン化できる。
【００２８】
酸素ガスと窒素ガスをＥＣＲイオン源へ導入してＥＣＲプラズマを形成し、シランガスは、ノズルによりＳｉＯＮ膜を形成する基板の表面付近に均一に噴出する。このことにより、酸素イオンと窒素イオンがイオン引き出し口から引き出され、基板の表面付近でシランガス分子と衝突して反応し、基板表面にＳｉＯＮ膜が形成される。
また、このＳｉＯＮ膜中への希土類元素の添加も可能である。例えば、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置を用いて希土類元素をＳｉＯＮ膜中に添加するためには、スパッタ現象を利用することができる。
【００２９】
例えば、ＥＣＲイオン源のイオン引き出し口付近の周囲にスパッタターゲットとなる希土類金属を配置し、このターゲットには高周波電圧を印加し、イオン源にはアルゴンガスを供給すると、アルゴンイオンにより効率よくスパッタすることができる。この時、酸素、窒素ガスも同時にイオン源に供給し、シランガスを基板表面付近に供給することにより、希土類元素を添加したＳｉＯＮ膜を堆積することができる。
また、前述したように、イオン注入によりＳｉＯＮ膜中へ希土類元素を導入することもできる。
【００３０】
以上、コアにＳｉＯＮを用いた場合を例に光増幅型アレイ導波路回折格子の製造方法について説明したが、ＳｉＯＮのかわりに、シリコン酸化物であるＳｉＯx（ｘ＜２）を用いた場合でも、同様な工程により、前述同様の光増幅型アレイ導波路回折格子が製造可能である。シリコン酸化物では、この中のシリコンと酸素との割合を変化させてＳｉＯx（ｘ＜２）とすることで、屈折率の調整が可能である。ＳｉＯx（ｘ＜２）をコアに用いても、より大きな比屈折率を持った導波路が構成できるので、光増幅型アレイ導波路回折格子の小型化が可能である。ＳｉＯx（ｘ＜２）膜は、例えば、シラン（ＳｉＨ4）ガスと酸素ガスとを用いたＥＣＲプラズマＣＶＤ法により形成可能である。この場合、シランガスと酸素ガスとの流量比（供給比）を調節することで、所望とする屈折率を持つＳｉＯx（ｘ＜２）の膜が形成可能である。また、ＳｉＯx（ｘ＜２）膜に対する希土類元素の添加も、ＳｉＯＮの場合と同様であり、イオン注入法やスパッタ法などを用いればよい。
【００３１】
次に、上述したＡＷＧにスポットサイズ変換部を設けた例について説明する。
図３は、本発明の実施の形態における光増幅型アレイ導波路回折格子の他の構成例を示す平面図である。また、図４は、図３のＡＡ’断面を示し、図５は、図３のＢＢ’断面を示し、図６は、図３のＣＣ’断面を示し、図７は、図３のＤＤ’断面を示している。なお、本実施の形態では、簡略化して３チャンネルのみの構造を示している。
【００３２】
このＡＷＧは、単結晶シリコンからなる基板３１１の上に屈折率１．４６５程度の酸化シリコンからなる膜厚１０μｍ程度の下部クラッド層３１２を備える。また、下部クラッド層３１２の上に、希土類が添加されていない屈折率が１．５１程度のＳｉＯＮから構成された入射導波路コア３０１ａ，励起光入射導波路コア３０１ｂと、Ｅｒが添加された屈折率が１．６４程度のＳｉＯＮからなる入射側スラブ導波路コア３０３，３本のアレイ導波路コア３０５，出射側スラブ導波路コア３０４と、希土類が添加されていない屈折率が１．５１程度のＳｉＯＮから構成された出射導波路コア３０２とを備える。
【００３３】
また、入射導波路コア３０１ａ，励起光入射導波路コア３０１ｂと入射側スラブ導波路コア３０３との接合部分には、先細りとなるスポットサイズ変換部コア３０３ａを備える。同様に、出射側スラブ導波路コア３０４と出射導波路コア３０２との接合部分には、先細りとなるスポットサイズ変換部コア３０４ａを備える。スポットサイズ変換部コア３０３ａ，３０４ａは、Ｅｒが添加されたＳｉＯＮから構成されている。
【００３４】
また、本ＡＷＧは、入射側スラブ導波路コア３０３，３本のアレイ導波路コア３０５，出射側スラブ導波路コア３０４を覆うように、屈折率が１．５１程度のＳｉＯＮから構成された中間クラッド層３１３を備えている。中間クラッド層３１３は、入射導波路コア３０１ａ，励起光入射導波路コア３０１ｂ，及び出射導波路コア３０２と同一の層から構成されている。また、これらを覆うように、屈折率１．４６５程度の酸化シリコンからなる膜厚１０μｍ程度の上部クラッド層３１４が形成されている。なお、図３では、便宜上、上部クラッド層を示していない。
【００３５】
以下、製造方法について説明すると、まず、下部クラッド層３１２は、基板３１１の表面を熱酸化することで形成すればよい。ＣＶＤ法により酸化シリコンを堆積することで、下部クラッド層３１２を形成するようにしてもよい。
入射側スラブ導波路コア３０３，アレイ導波路コア３０５，出射側スラブ導波路コア３０４，及びスポットサイズ変換部コア３０３ａ，３０４ａは、希土類元素をスパッタにより添加するＥＣＲプラズマＣＶＤ法により堆積形成したＥｒ添加ＳｉＯＮ膜を、微細加工することで形成できる。
【００３６】
例えば、図８に示すように、下部クラッド層３１２の上に上述したことによりＥｒ添加ＳｉＯＮ膜８０１が形成された状態とする。
次に、形成したＥｒ添加ＳｉＯＮ膜８０１の上に、公知のフォトリソグラフィ技術により、図９に示すようなレジストパターン９０１を形成する。レジストパターン９０１は、図３に示した入射側スラブ導波路コア３０３，アレイ導波路コア３０５，出射側スラブ導波路コア３０４，及びスポットサイズ変換部コア３０３ａ，３０４ａに対応している。
【００３７】
この後、形成したレジストパターン９０１をマスクとし、垂直異方性のある反応性イオンエッチングによりＥｒ添加ＳｉＯＮ膜８０１を選択的にエッチングすればよい。このエッチングの後、レジストパターン９０１を剥離した後、屈折率が１．５１の無添加ＳｉＯＮ膜を堆積し、これをフォトリソグラフィ技術とエッチング技術とにより加工することで、入射導波路コア３０１ａ，励起光入射導波路コア３０１ｂ，出射導波路コア３０２，及び中間クラッド層３１３が形成できる。最後に、屈折率１．４６５程度の酸化シリコンを堆積して上部クラッド層３１４が形成された状態とし、これらを、窒素雰囲気中で熱処理してＳｉＯＮ膜中の水素原子を脱離させて完成する。以上、ＡＷＧにスポットサイズ変換部を設けた例について、ＳｉＯＮをコアに用いた場合を説明したが、ＳｉＯＮのかわりに、ＳｉＯx（ｘ＜２）を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態における光増幅型アレイ導波路回折格子の構成例を示す平面図（ａ）及び断面図（ｂ），（ｃ），（ｄ），である。
【図２】図１に示したＡＷＧの製造方法について説明する工程図である。
【図３】本発明の実施の形態における光増幅型アレイ導波路回折格子の他の構成例を示す平面図である。
【図４】図３のＡＡ’断面を示す模式的な断面図である。
【図５】図３のＢＢ’断面を示す模式的な断面図である。
【図６】図３のＣＣ’断面を示す模式的な断面図である。
【図７】図３のＤＤ’断面を示す模式的な断面図である。
【図８】図３に示したＡＷＧの製造方法について説明する製造途中の状態を示す模式的な断面図である。
【図９】図３に示したＡＷＧの製造方法について説明する製造途中の状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０１ａ…入射導波路コア、１０１ｂ…励起光入射導波路コア、１０２…出射導波路コア、１０３…入射側スラブ導波路コア、１０４…出射側スラブ導波路コア、１０５…アレイ導波路コア、１１１…基板、１１２…下部クラッド層、１１３…ＳｉＯＮ部、１１３ａ…ＥｒドープＳｉＯＮ部、１１４…上部クラッド層、１１５…ＳｉＯＮ部、１１５ａ…ＥｒドープＳｉＯＮ部、１３５ａ…希土類元素添加領域。
【図１】
2006074016.tif 000003
【図２】
2006074016.tif 000004
【図３】
2006074016.tif 000005
【図４】
2006074016.tif 000006
【図５】
2006074016.tif 000007
【図６】
2006074016.tif 000008
【図７】
2006074016.tif 000009
【図８】
2006074016.tif 000010
【図９】
2006074016.tif 000011