(57)【要約】【課題】光偏波回転素子を簡易な形状とする。【解決手段】光偏波回転素子３０の断面を、矩形断面３２から矩形断面４０，４４を削除した形状になるよう形成し、点３８と点４２との距離Ｗを回転パラメータが値１になる距離にし、光偏波回転素子３０の光の伝搬方向の長さを半ビート長にした。これにより、光導波路内で直交する２つの導波モードを励起して、励起された２つの導波モード間の位相が１８０度異なる位置で光を出射することができ、ＴＥ偏波光を光導波路に入射すると、偏波方向が９０度回転したＴＭ偏波光を出射するきことができ、光偏波回転素子３０を簡易な形状とすることができる。【選択図】図２
2011059474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子であって、
第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層と、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなる中間半導体層と、前記第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層と、が順に積層されてなる光導波路として構成され、該光導波路の断面は、前記下部半導体層と前記中間半導体層と前記上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から、前記上部半導体層が形成する２つの隅の一方を隅とすると共に前記上部半導体層の上面から第１の距離を持って配置される第１の点を前記２つの隅の一方と対向する隅とする第１の矩形断面と、前記２つの隅の他方を隅とすると共に前記第１の点より前記他方側に前記上部半導体層の上面から前記第１の距離と異なる第２の距離をもって配置される第２の点を前記２つの隅の他方と対向する隅とする第２の矩形断面と、を削除することにより形成される形状である
ことを特徴とする光偏波回転素子。
【請求項２】
前記第１の点は前記中間半導体層内に配置され、前記第２の点は前記下部半導体層内に配置されている請求項１記載の光偏波回転素子。
【請求項３】
前記第２の点は、前記第１の点から前記光導波路における光の伝搬方向に垂直な平面における回転パラメータが値１になる距離を持つよう配置されている請求項１または２記載の光偏波回転素子。
【請求項４】
前記光導波路は、光の伝搬方向の長さが半ビート長になるよう形成されてなる請求項３記載の光偏波回転素子。
【請求項５】
前記光導波路の断面は、前記下部半導体層と前記中間半導体層と前記上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から前記第１の矩形断面と前記第２の矩形断面とを削除することにより形成される形状の少なくとも前記一方側が、前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率の材料からなる第４の層で被覆されている請求項１ないし４いずれか１つの請求項に記載の光偏波回転素子。
【請求項６】
前記第１の屈折率の半導体および前記第３の屈折率の半導体は、リン化インジウムであり、前記第２の屈折率の半導体はリン化インジウムガリウムヒ素である請求項１ないし５いずれか１つの請求項に記載の光偏波回転素子。
【請求項７】
請求項１ないし６いずれか１つの請求項に記載の少なくとも１つの光偏波回転素子と、少なくとも１つの光の状態を操作する光回路素子と、が集積化されてなる光集積回路。
【請求項８】
前記光回路素子は、レーザー、光検出器、光変調器、光偏向器、光減衰器、光モード変換器、光周波数変換器、光アイソレーター、フィルター、光分波器、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、光遅延回路、偏光子、光結合器のいずれかである請求項７記載の光集積回路。
【請求項９】
少なくとも１つの光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子と、少なくとも１つの光の状態を操作する光回路素子と、が集積化されてなる光集積回路の製造方法であって、
第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層に前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなり表面に複数の凸部が形成された中間半導体層が積層されると共に前記中間半導体層の凸部上に前記第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層とが積層されてなる光導波路と前記光回路素子とが形成された構造体に、前記上部半導体層の表面から所定の鋭角を持たせた斜め方向から前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第１の材料からなる第４の層を堆積させて前記中間半導体層の所定領域を露出させ、
前記第４の層が堆積された光回路素子上に前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第２の材料からなる第５の層を形成して前記第４の層と前記第５の層とをマスクとして、前記光導波路の前記中間半導体層の所定領域における前記中間半導体層と前記下部半導体層の所定位置までの領域とを除去する
光集積回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光偏波回転素子および光集積回路並びに光集積回路の製造方法に関し、詳しくは、光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子および少なくとも１つの光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子と、少なくとも１つの光の状態を操作する光回路素子と、が集積化されてなる光集積回路並びにこうした光集積回路の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光偏波回転素子としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）から形成された基板上にリン化インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓＰ）から形成された光導波路層とリン化インジウム（ＩｎＰ）から形成された上部クラッドとが順に積層されてなる光導波路として形成されたものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。この光偏波回転素子では、光導波路を基板表面に対して垂直な側壁と基板表面に対して鋭角をなして傾斜する側壁とを持つよう形成して、光導波路内で２つの導波モードを励起することにより、光導波路内に伝搬する光の偏波方向を回転させることができるとしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】エル．エム．オーガスティン（L.M. Augustin）他３名，「ショート・ポラライゼーション・コンバーター・オプティマイズド・フォア・アクティブ−パッシブ・インテグレーション・イン・インジウムガリウムアーセニックファスフォラス−インジウムフォスフォラス（Short Polarization Converter Optimized for Active-Passive Integration in InGaAsP-InP)」，アイトリプルイー・フォトニクス・テクノロジー・レターズ（IEEE PHOTONICS TECHNOROGY LETTERS），２００７年１０月１５日，VOL.19，NO.20，p.1673-1675
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の光偏波回転素子では、光導波路の側壁の一方のみが基板表面に対して傾斜しているため、こうした光偏波回転素子を製造しようとすると、垂直な側壁を形成する工程と傾斜した側壁を形成する工程とを別個に行う必要があるため、製造工程が複雑になったり製造工程数が増加してしまう。また、光偏波回転素子をレーザダイオードやフォトダイオードなどの光回路素子と共に集積化する場合、通常こうした光回路素子には基板の表面に対して傾斜する形状が含まれないため、光回路素子を製造するプロセスとの整合性が低下する。したがって、光偏波回転素子を、より簡易な方法で製造可能な簡易な形状とするのが望ましい。
【０００５】
本発明の光偏波回転素子および光集積回路並びに光集積回路の製造方法は、光偏波回転素子をより簡易な形状とすることを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光偏波回転素子および光集積回路並びに光集積回路の製造方法は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の光偏波回転素子は、
光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子であって、
第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層と、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなる中間半導体層と、前記第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層と、が順に積層されてなる光導波路として構成され、該光導波路の断面は、前記下部半導体層と前記中間半導体層と前記上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から、前記上部半導体層が形成する２つの隅の一方を隅とすると共に前記上部半導体層の上面から第１の距離を持って配置される第１の点を前記２つの隅の一方と対向する隅とする第１の矩形断面と、前記２つの隅の他方を隅とすると共に前記第１の点より前記他方側に前記上部半導体層の上面から前記第１の距離と異なる第２の距離をもって配置される第２の点を前記２つの隅の他方と対向する隅とする第２の矩形断面と、を削除することにより形成される形状である
ことを要旨とする。
【０００８】
この本発明の光偏波回転素子では、光導波路の断面を、下部半導体層と中間半導体層と上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から、前記上部半導体層が形成する２つの隅の一方を隅とすると共に前記上部半導体層の上面から第１の距離を持って配置される第１の点を前記２つの隅の一方と対向する隅とする第１の矩形断面と、前記２つの隅の他方を隅とすると共に前記第１の点より前記他方側に前記上部半導体層の上面から前記第１の距離と異なる第２の距離を持って配置される第２の点を前記２つの隅の他方と対向する隅とする第２の矩形断面と、を削除することにより形成される形状とした。これにより、光導波路に単一の方向に偏波した光を入射すると、光導波路内で第１の点と第２の点との距離に応じた角度に傾いた２つの導波モードが励起される。この２つの導波モードは異なる伝搬定数を持って光導波路内を伝搬するので、光導波路内で光の偏波方向が回転し、光導波路の光伝搬方向の長さを適宜調整することにより、所望の方向に偏波した光を出射することができる。そして、こうした光導波路の断面は、下部半導体層と中間半導体層と上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から第１の矩形断面と第２の矩形断面とを削除することにより形成される形状であるから、各層に対して傾斜した形状を含む光回転素子に比して簡易な形状となっている。これにより、光偏波回転素子をより簡易な形状とすることができる。ここで、「中間半導体層」には、第１の半導体からなる第１中間層と、この第１の半導体よりバンドギャップが小さく第１の屈折率および第３の屈折率より屈折率が大きい半導体からなる第２中間層と、第１の半導体からなる第３中間層とが積層されてなり、全体として屈折率が第２屈折率となるものが含まれる。
【０００９】
こうした本発明の光偏波回転素子において、前記第１の点は前記中間半導体層内に配置され、前記第２の点は前記下部半導体層内に配置されているものとすることもできる。
【００１０】
また、本発明の光偏波回転素子において、前記第２の点は、前記第１の点から前記光導波路における光の伝搬方向に垂直な平面における回転パラメータが値１になる距離を持つよう配置されているものとすることもできる。こうすれば、光導波路内で直交する２つの導波モードを励起することができる。この場合において、前記光導波路は、光の伝搬方向の長さが半ビート長になるよう形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、励起された２つの導波モード間の位相が１８０度異なる位置で光を出射することができ、例えば、ＴＥ偏波光を光導波路に入射すると、偏波方向が９０度回転したＴＭ偏波光を出射することができる。
【００１１】
さらに、本発明の光偏波回転素子において、前記光導波路の断面は、前記下部半導体層と前記中間半導体層と前記上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から前記第１の矩形断面と前記第２の矩形断面とを削除することにより形成される形状の少なくとも前記一方側が、前記第１の屈折率より小さく且つ前記第３の屈折率より小さい第４の屈折率の材料からなる第４の層で被覆されているものとすることもできる。
【００１２】
そして、本発明の光偏波回転素子において、前記第１の屈折率の半導体および前記第３の屈折率の半導体は、リン化インジウムであり、前記第２の屈折率の半導体はリン化インジウムガリウムヒ素であるものとすることもできる。
【００１３】
本発明の光集積回路は、上述したいずれかの態様の本発明の光偏波回転素子、すなわち、基本的には、光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子であって、第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層と、前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなる中間半導体層と、前記第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層と、が順に積層されてなる光導波路として構成され、該光導波路の断面は、前記下部半導体層と前記中間半導体層と前記上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から、前記上部半導体層が形成する２つの隅の一方を隅とすると共に前記上部半導体層の上面から第１の距離を持って配置される第１の点を前記２つの隅の一方と対向する隅とする第１の矩形断面と、前記２つの隅の他方を隅とすると共に前記第１の点より前記他方側に前記上部半導体層の上面から前記第１の距離と異なる第２の距離をもって配置される第２の点を前記２つの隅の他方と対向する隅とする第２の矩形断面と、を削除することにより形成される形状である少なくとも１つの光偏波回転素子と、少なくとも１つの光の状態を操作する光回路素子と、が集積化されてなる
ことを要旨とする。
【００１４】
この本発明の光集積回路では、上述したいずれかの態様の本発明の光偏波回転素子と光回路素子とが集積化されているから、本発明の光偏波回転素子が奏する効果、例えば、光偏波回転素子をより簡易な形状とすることができる効果などと同様の効果を奏することができる。
【００１５】
こうした本発明の光集積回路において、前記光回路素子は、レーザー、光検出器、光変調器、光偏向器、光減衰器、光モード変換器、光周波数変換器、光アイソレーター、フィルター、光分波器、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、光遅延回路、偏光子、光結合器のいずれかであるものとすることもできる。
【００１６】
本発明の光集積回路の製造方法は、
少なくとも１つの光の偏波方向を回転させる光偏波回転素子と、少なくとも１つの光の状態を操作する光回路素子と、が集積化されてなる光集積回路の製造方法であって、
第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層に前記第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなり表面に複数の凸部が形成された中間半導体層が積層されると共に前記中間半導体層の凸部上に前記第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層とが積層されてなる光導波路と前記光回路素子とが形成された構造体に、前記上部半導体層の表面から所定の鋭角を持たせた斜め方向から前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第１の材料からなる第４の層を堆積させて前記中間半導体層の所定領域を露出させ、
前記第４の層が堆積された光回路素子上に前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第２の材料からなる第５の層を形成して前記第４の層と前記第５の層とをマスクとして、前記光導波路の前記中間半導体層の所定領域における前記中間半導体層と前記下部半導体層の所定位置までの領域とを除去する
ことを要旨とする。
【００１７】
この本発明の光集積回路の製造方法では、第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層に第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなり表面に複数の凸部が形成された中間半導体層が積層されると共に中間半導体層の凸部上に第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層とが積層されてなる光導波路と光回路素子とが形成された構造体に、上部半導体層の表面から所定の鋭角を持たせた斜め方向から前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第１の材料からなる第４の層を堆積させて中間半導体層の所定領域を露出させる。斜め方向から第４の層を堆積させるから、自己整合的に所定領域を露出させることができ、レジストを塗布した後にフォトリソグラフィ法を用いて所定領域のレジストを除去して所定領域を露出させるものに比して、所定領域の位置決めを高精度に行うことができる。そして、第４の層が堆積された光回路素子上に前記中間半導体層と前記下部半導体層とを除去する際にマスクとして機能可能な第２の材料からなる第５の層を形成して第４の層と第５の層をマスクとして、光導波路の中間半導体層の所定領域における中間半導体層と下部半導体層の所定位置までの領域とを除去する。これにより、光回路素子と共に、第１の屈折率の半導体からなる下部半導体層と、第１の屈折率より大きい第２の屈折率の半導体からなる中間半導体層と、第２の屈折率より小さい第３の屈折率の半導体からなる上部半導体層と、が順に積層されてなる光導波路として構成され、光導波路の断面は、下部半導体層と中間半導体層と上部半導体層とが積層されてなる矩形断面から、上部半導体層が形成する２つの隅の一方を隅とすると共に中間半導体層内に位置する第１の点を２つの隅の一方と対向する隅とする第１の矩形断面と、２つの隅の他方を隅とすると共に下部半導体層内の第１の点より他方側に位置する第２の点を２つの隅の他方と対向する隅とする第２の矩形断面と、を削除することにより形成される形状である光偏波回転素子とが集積化された光集積回路を製造することができる。
【００１８】
こうした本発明の光集積回路の製造方法において、前記第４の層と前記第５の層をマスクとして、前記光導波路の中間半導体層の所定領域における前記中間半導体層と前記下部半導体層の所定位置までの領域とを除去した後に、前記第５の層を除去するものとすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例としての光集積回路の構成の概略を示す外観図である。
【図２】図１におけるＡＡ線での断面の概略を示す断面図である。
【図３】距離設定用マップの一例を示す説明図である。
【図４】光偏波回転素子３０の光の伝搬方向に垂直な面におけるｘ方向およびｙ方向を説明するための説明図である。
【図５】長さ設定用マップの一例を示す説明図である。
【図６】光偏波回転素子３０の光伝搬方向におけるｘ方向の電場Ｅｘの強度およびｙ方向の電場Ｅｙの強度の変化の様子を示す説明図である。
【図７】光集積回路２０の製造工程の一例を示す工程図である。
【図８】構造体１２６の構成の概略を説明するための説明図である。
【図９】構造体１２６に二酸化シリコンを蒸着させている様子を示す説明図である。
【図１０】レジスト１３０をパターニングした後の構造体１２６の構造を説明するための説明図である。
【図１１】レジスト１３０を除去した後の光集積回路２０の断面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、本発明の一実施例としての光集積回路の構成の概略を示す外観図であり、図２は、図１におけるＡＡ線での断面の概略を示す断面図である。光集積回路２０は、図示するように、屈折率がｎ１（例えば、３．１７）のリン化インジウム（ＩｎＰ）からなる下部クラッド層２２と、リン化インジウムより屈折率が大きい屈折率ｎ２（例えば、３．４０）のリン化インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓＰ）からなるコア層２４と、屈折率がｎ１のリン化インジウム（ＩｎＰ）からなる上部クラッド層２６と、屈折率１．４５の二酸化シリコン（ＳｉＯ2）からなる被覆層２８とが順に積層されてなる光導波路として構成されており、コア層２４に形成された凸部２４ａ上に上部クラッド層２６が積層され入射した光をその偏波方向を回転させずに伝搬するリッジ導波路２９と、リッジ導波路２９からの光をその偏波方向を回転させて伝搬する光偏波回転素子３０と、コア層２４に形成された凸部２４ａ上に上部クラッド層２６が積層され光偏波回転素子３０からの光をその偏波方向を回転させずに伝搬して出射するリッジ導波路５０と、を備える。光偏波回転素子３０は、光の伝搬方向の長さＬが後述する半ビート長Ｌπになるよう形成されている。
【００２２】
光偏波回転素子３０の光導波路の断面は、図２で例示されているように、厚さＤＬ（例えば、２μｍなど）の下部クラッド層２２ａと、厚さＤｃｏｒｅ（例えば、０．５μｍなど）のコア層２４ａと、厚さＤｃｌａｄ（例えば、１μｍ）の上部クラッド層２６ａと、が積層されてなる矩形断面（図中破線で示した部分）３２から、上部クラッド層２６ａが形成する２つの隅３４，３６のうち隅３４を隅とすると共にコア層２４内に位置する点３８を隅３４と対向する隅とする矩形断面４０と、隅３６を隅とすると共に点３８より隅３６側に位置する点４２を隅３６と対向する隅とする矩形断面４４と、を削除することにより形成される形状（図中実線の部分）となっており、隅３４側が被覆層２８で被覆されている。矩形断面３２における下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６の厚さＤＬ，Ｄｃｏｒｅ，Ｄｃｌａｄは、図１に例示したリッジ導波路２９，５０の凸部２４ａにおける下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６の厚さと同じであるものとした。
【００２３】
矩形断面４０では、点３８をコア層２４ａの下面から高さＤ２（例えば、０．３０μｍ），すなわち，上部クラッド層２６ａの上面から距離Ｄ３８（＝Ｄｃｌａｄ＋Ｄｃｏｒｅ−Ｄ２）の位置に配置し、矩形断面４４では、点４２を点３８から距離Ｗだけ離間して下部クラッド層２２ａの上面から深さＤ１（例えば０．５μｍ），すなわち，上部クラッド層２６ａの上面から距離Ｄ４２（＝Ｄｃｌａｄ＋Ｄｃｏｒｅ＋Ｄ１）の位置に配置した。距離Ｗは、高さＤ２と距離Ｗと次式（１）で表される回転パラメータＲとの関係を実験や解析などにより距離設定用マップとし予め定めておき、高さＤ２と回転パラメータＲが与えられると距離設定用マップから対応する距離Ｗを導出して定めるものとした。図３は、距離設定用マップの一例を示す説明図である。式（１）中、Ｈｘは、図４に示すように、光偏波回転素子３０の光の伝搬方向に垂直な面においてある方向をｘ方向としたときのｘ方向における磁場の強さであり、Ｈｙは、光の伝搬方向に垂直な面においてｘ方向に垂直なｙ方向における磁場の強さであり、Ａは光偏波回転素子３０の光の伝搬方向に垂直な面の断面積である。実施例では、距離Ｗを、高さＤ２が０．２５μｍのときに回転パラメータＲが値１となる距離Ｗ（例えば、１μｍ）に設定するものとした。こうして距離Ｗを設定することにより、光偏波回転素子３０で互いに直交する２つの導波モードを励起することができ、光偏波回転素子３０で励起される２つの導波モードは、それぞれ異なる伝搬定数をもって光偏波回転素子３０内を伝搬する。
【００２４】
R=(∫|Hx|2dA)/(∫|Hy|2dA) ・・・(1)
【００２５】
光偏波回転素子３０の光の伝搬方向の長さＬは、高さＤ２と距離Ｗと次式（２）で表される半ビート長Ｌπとの関係を実験や解析などにより長さ設定用マップとし予め定めておき、高さＤ２と距離Ｗが与えられると長さ設定用マップから対応する距離Ｗを導出して設定されるものとし、実施例では長さＬを１８０μｍに定めるものとした。図５は、長さ設定用マップの一例を示す説明図である。式（２）中、ｋは、伝搬定数である。こうして長さＬを定めることにより、入射した光の偏波方向を９０度回転させて出射することができる。図６は、ＴＥ偏波光を入射し、入射面での光の偏波方向をｘ方向とし、ｘ方向に垂直な方向をｙ方向とした場合に、光偏波回転素子３０の光伝搬方向におけるｘ方向の電場Ｅｘの強度およびｙ方向の電場Ｅｙの強度の変化の様子を示す説明図である。このように、ＴＥ偏波光を光偏波回転素子３０に入射すると、偏波方向が９０度回転したＴＭ偏波光を出射することができる。そして、実施例の光偏波回転素子３０の断面は、矩形断面３２から矩形断面４０，４４を削除した形状になるよう形成されているから、断面が斜めの形状に形成されるものに比して、光偏波回転素子３０を簡易な形状にすることができる。なお、深さＤ１については、光偏波回転素子３０の伝搬へ寄与しないため、適宜設定することができる。
【００２６】
Lπ=π/k・(n1-n2)  ・・・(2)
【００２７】
続いて、こうして構成された光集積回路２０の製造方法の一例について説明する。ここで、光集積回路２０は、製造方法の説明の便宜上、図１に例示したものと偏波回転素子３０およびリッジ導波路２９，５０の配置が異なるものとし、図２における光偏波回転素子３０の隅３４側にリッジ導波路２９が配置されているものとした。図７は、光集積回路２０の製造工程の一例を示す工程図である。この製造工程では、最初に、図８に例示するように、下部クラッド層２２上に複数の凸部が形成されたコア層２４が積層され、コア層２４の凸部上に上部クラッド層２６と被覆層２８とが積層された２つの光導波路１２２，１２４が形成された構造体１２６を用意し、上部クラッド層２６の表面に対して所定の角度θを持たせた斜め方向から構造体１２６上に二酸化シリコンを蒸着させて上部と一方の側壁を被覆する被覆層２８を形成する（ステップＳ１００）。図９は、構造体１２６に二酸化シリコンを蒸着させている様子を示す説明図である。図中、太線の矢印は、蒸着方向を示している。ここで、角度θは、後述するステップＳ１２０で光導波路１２４の下部クラッド層２２を露出させる領域（以下、露出領域１２８とする）に二酸化シリコンが蒸着しない角度に設定するものとした。コア層２４の凸部の陰になった領域には二酸化シリコンが堆積しないから、この領域ではコア層２４が露出し、他の領域ではコア層２４が被覆層２８で被覆される。ここで、斜め方向から二酸化シリコンを蒸着させる斜め蒸着法を用いて被覆層２８を形成したから、レジストを塗布後フォトリソグラフィ法で塗布したレジストをパターニングしてレジストをマスクとして二酸化シリコンを堆積させて被覆層を形成するものに比して、マスクの位置合わせが不要であり、露出領域１２８の位置決めをより高精度に行うことができる。また、斜め蒸着法を用いることにより、レジストの塗布，パターニング，レジストの除去と複数工程が必要なフォトリソグラフィ法に比して、工程数を削減することができ、簡易な方法で被覆層２８を形成することができる。
【００２８】
次に、構造体１２６上にレジスト１３０を塗布して光導波路１２２，１２４のうちリッジ導波路２９とする側の光導波路１２２上にレジスト１３０が残るようフォトリソグラフィ法を用いてレジスト１３０をパターニングして（ステップＳ１１０）、残されたレジスト１３０と被覆層２８とをマスクにしてリアクティブイオンエッチング法により露出領域１２８を下部クラッド層２２が厚さＤ１だけ除去されるまで下部クラッド層２２の表面に垂直にエッチングした後レジスト１３０を除去して光偏波回転素子３０を形成して（ステップＳ１２０）、本製造工程を終了する。図１０は、ステップＳ１１０の処理でレジスト１３０をパターニングした後の構造体１２６の構造を説明するための説明図であり、図１１は、ステップＳ１２０の処理でレジスト１３０を除去した後の光集積回路２０の断面を示す説明図である。こうした工程により、光偏波回転素子３０を製造することができる。光偏波回転素子３０を製造する際に、斜め方向から二酸化シリコンを蒸着させる斜め蒸着法を用いて被覆層２８を形成したから、フォトリソグラフィ法を用いて被覆層２８を形成するものに比して、より簡易な方法で光偏波回転素子３０を備える光集積回路を製造することができる。
【００２９】
以上説明した実施例の光集積回路では、光偏波回転素子３０の断面を、矩形断面３２から矩形断面４０，４４を削除した形状になるよう形成したから、断面が斜めの形状を含むものに比して、光偏波回転素子３０を簡易な形状にすることができる。また、光偏波回転素子３０では距離Ｗを回転パラメータが値１になる距離にしたから、光導波路内で直交する２つの導波モードを励起することができる。さらに、光偏波回転素子３０の長さＬを半ビート長Ｌπにしたから、励起された２つの導波モード間の位相が１８０度異なる位置で光を出射することができ、例えば、ＴＥ偏波光を光導波路に入射すると、偏波方向が９０度回転したＴＭ偏波光を出射することができる。さらに、光集積回路２０を製造する際に、斜め方向から二酸化シリコンを蒸着させる斜め蒸着法を用いて被覆層２８を形成したから、より簡易な方法で光偏波回転素子３０を備える光集積回路を製造することができる。
【００３０】
実施例の光集積回路２０では、光偏波回転素子３０の距離Ｗを回転パラメータＲが値１になる距離であるものとしたが、距離Ｗは回転パラメータＲを値１にする距離に限定されるものではなく、光偏波回転素子３０でｘ軸，ｙ軸から４５度以外の傾きを持つ２つの導波モードを励起するときには、励起したいモードに応じて距離Ｗを適宜定めるものとすればよい。
【００３１】
実施例の光集積回路２０では、光偏波回転素子３０の光の伝搬方向の長さＬを半ビート長Ｌπであるものとしたが、光の伝搬方向の長さＬは半ビート長Ｌπに限定されるものではなく、例えば、光偏波回転素子３０を光の伝搬方向の長さＬを半ビート長Ｌπより短くすれば入射した光の偏波状態を楕円偏波状態にして出射することができるため、光の偏波方向が出射される光に要求される角度だけ回転するよう光偏波回転素子３０を光の伝搬方向の長さＬを適宜定めるものとすればよい。
【００３２】
実施例の光集積回路２０では、点３８をコア層２４の下面から高さＤ２（例えば、０．３０μｍ）の位置に配置し、点４２を点３８から距離Ｗだけ離間して下部クラッド層２２の上面から深さＤ１（例えば、０．５μｍ）の位置に配置するものとしたが、点３８，点４２は互いに上部クラッド層２６の上面から異なる距離に配置すればよいから、例えば、点３８を矩形断面３２における上部クラッド層２６ａ内（例えば、上部クラッド層２６ａの上面から０．５μｍの位置など）に配置し、点４２を矩形断面３２におけるコア層２４ａ内（例えば、上部クラッド層２６ａの上面から１．３μｍの位置など）に配置するものとしてもよい。
【００３３】
実施例の光集積回路２０では、光偏波回転素子３０の矩形断面３２における下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６の厚さＤＬ，Ｄｃｏｒｅ，Ｄｃｌａｄは図１に例示したリッジ導波路２９，５０の凸部２４ａにおける下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６の厚さと同じであるものとしたが、厚さＤＬ，Ｄｃｏｒｅ，Ｄｃｌａｄを図１に例示したリッジ導波路２９，５０の凸部２４ａにおける下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６と異なる厚さにしてもよい。
【００３４】
実施例の光集積回路２０では、上部クラッド層２６上に被覆層２８が積層されているものとしたが、被覆層２８が積層されていないものとしてもよい。この場合、光集積回路２０を製造する際には、ステップＳ１２０の工程を終了した後に被覆層２８を除去する工程を行えばよい。
【００３５】
実施例の光集積回路２０では、下部クラッド層２２，上部クラッド層２６がリン化インジウムから形成されるものとし、コア層２４がリン化インジウムガリウムヒ素から形成されるものとしたが、下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６を形成する材料は、下部クラッド層２２，上部クラッド層２６がコア層２４を形成する半導体より屈折率が低い半導体からなるという条件を満たすものであれば、如何なる半導体から形成されるものとしてもよい。また、実施例では、光偏波回転素子３０の下部クラッド層２２と上部クラッド層２６とを同じ半導体からなるものとしたが、下部クラッド層２２と上部クラッド層２６とを互いに異なる半導体から形成されているものとしてもよい。
【００３６】
実施例の光集積回路２０では、ステップＳ１００の工程で被覆層２８を形成する材料を二酸化シリコンであるものとしたが、被覆層２８を形成する材料は、上部クラッド層２６を形成する材料より屈折率が小さくステップＳ１２０の工程でコア層２４と下部クラッド層２２とをエッチングする際にマスクとして機能する材料なら如何なる材料のものとしても構わない。
【００３７】
実施例の光集積回路２０では、ステップＳ１１０の工程でレジスト１３０を塗布してパターニングするものとしたが、ステップＳ１１０の工程は、ステップＳ１２０の工程でコア層２４と下部クラッド層２２とをエッチングする際にマスクとして機能する材料からなるマスク層を形成する工程であればよく、例えば、構造体１２６上に二酸化シリコンからなるマスク層を形成してこのマスク層をフォトリソグラフィ法を用いてパターニングするものとしてもよく、マスク層を形成する材料が下部クラッド層２２，コア層２４，上部クラッド層２６を構成する半導体に比して屈折率が十分低い場合には、ステップＳ１２０の工程でマスク層を除去せずに残すものとしてもよい。
【００３８】
実施例の光集積回路２０では、コア層２４をリン化インジウムガリウムヒ素から形成される単一の層により構成されるものとしたが、コア層２４を、例えば、第１の半導体（例えば、リン化インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓＰ））からなる２つのバリア層の間に、第１の半導体よりバンドギャップが小さく下部クラッド層２２，上部クラッド層２６を形成する半導体より屈折率が大きい第２の半導体（例えば、インジウムガリウムヒ素（ＩｎＧａＡｓ））からなる量子井戸層を備える量子井戸構造を備えるものなど、複数の層から構成されるものであって全体として屈折率が下部クラッド層２２，上部クラッド層２６の材料の屈折率より大きいものとしてもよい。
【００３９】
実施例の光集積回路２０では、光偏波回転素子３０と共にリッジ導波路２９，５０が搭載されているものとしたが、光偏波回転素子３０と共に搭載されるものはリッジ導波路に限定されるものではなく、例えば、レーザー、光検出器、光変調器、光偏向器、光減衰器、光モード変換器、光周波数変換器、光アイソレーター、フィルター、光分波器、ビームスプリッター、ビームエキスパンダー、光遅延回路、偏光子、光結合器など、光の状態を操作する光回路素子であれば如何なるものとしても構わない。
【００４０】
実施例では、光偏波回転素子３０をリッジ導波路２９，５０と共に光集積回路２０に搭載した場合を例示したが、光集積回路２０に搭載するものに限定されるものではなく、光偏波回転素子３０単体で用いるものとしてもよい。
【００４１】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、光偏波回転素子や光集積回路の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
２０  光集積回路、２２，２２ａ  下部クラッド層、２４，２４ａ  コア層、２６，２６ａ  上部クラッド層、２８  被覆層、２９，５０  リッジ導波路、３０  光偏波回転素子、３２，４０，４４  矩形断面、３４，３６  隅、３８，４２  点、１２２，１２４  光導波路、１２６  構造体、１２８  露出領域、１３０  レジスト。
【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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