(57)【要約】      （修正有）【課題】加工工程数を削減でき、且つ、低損失で、偏波無依存な導波路が得られる埋め込み型光導波路を提供する。【解決手段】第１クラッド層４の下面と第２クラッド層６の上面に金属膜２、７を堆積し、金属膜２、７の間に電位差が生じるように電圧を印加する。コア層５の電圧の印加された領域５Ａでは電気光学効果（ポッケルス効果やカー効果など）により、電圧を印加されていない領域に比べて屈折率が変化する。この屈折率変化したコア層５の領域５Ａは、水平面内で線状に形成されており、よって、これを光導波路５Ａとすることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方面の上に形成される第１金属膜と、
前記基板の他方面の上に形成されるバッファ層と、
電気光学効果を生じる材料により前記バッファ層の上に形成される第１クラッド層と、
電気光学効果を生じる材料により前記第１クラッド層の上に形成されるコア層と、
電気光学効果を生じる材料により前記コア層の上に形成される第２クラッド層と、
前記第１金属膜との間に電圧を印加するための、前記第２クラッド層の上に形成される第２金属膜と
を備えることを特徴とする埋め込み型光導波路構造。
【請求項２】
請求項１記載の埋め込み型光導波路構造と、
前記第１金属膜と前記第２金属膜の間に電圧を印加する回路と
を備えることを特徴とする埋め込み型光導波路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工工程数を削減でき、且つ、低損失で、偏波無依存な光導波路が得られる埋め込み型光導波路構造および埋め込み型光導波路装置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構造としては、特許文献１に開示された半導体材料のハイメサ構造によるもの、特許文献２に開示された埋め込み型のものなどがある。
【０００３】
図４は、特許文献１で開示されたハイメサ構造による埋め込み型光導波路構造の製造方法を示す。
バルクZnTe結晶で生成された基板１の上に、ZnTe膜であるバッファ層３が堆積される（ａ）。バッファ層３の上にZnMgTe膜である第１クラッド層４、ZnTe膜であるコア層５、ZnMgTe膜である第２クラッド層６が順に堆積される（ｂ〜ｄ）。
【０００４】
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。その方法として、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。ハイメサ構造は第１クラッド層／コア層／第２クラッド層が同じ幅で形成される構造を有する。
つまり、第２クラッド層６に金属マスク７Ａを形成し、第１クラッド層４、コア層５、第２クラッド層６を一括でエッチングする（ｅ）。最後に金属マスク７Ａを除去することにより、ハイメサ構造が得られる（ｆ）。
【０００５】
これに対して、特許文献２では、図５に示すようにハイメサ構造を形成した後（ａ）、第２クラッド層６と同じ材料８などを堆積することにより埋め込み構造を実現している（ｂ）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
しかしながら、上述の埋め込み型光導波路構造には、以下に示すような問題があった。
【０００８】
つまり、図４のハイメサ構造ではコア層５の側面が空気層となり、コア層５とクラッド層では、垂直方向よりも水平方向の屈折率差が大きくなり、垂直方向よりも水平方向の光の閉じ込めが強くなる。光のビーム断面形状は楕円となるため（図６（ａ））、垂直方向と水平方向との間に伝搬損失や偏光特性の差が生じる。また、コア層６の側面は露出しているため、空気以外の媒質が存在する場合や温度変化による影響を受けやすくなる。さらに、ハイメサ構造を形成するために深いエッチングを行うため、第１クラッド層４、コア層５、第２クラッド層６の断面形状が歪となったり、側面が荒れるなどの形状劣化が生じる。よって、これらが要因となり、低損失で、且つ偏波無依存な光導波路を実現することは困難であった。
【０００９】
また、図５の埋め込み型光導波路構造では、材料８の堆積工程が必要なので稼働コストが高くなるという問題がある。また、光のビーム断面形状は楕円となる（図６（ｂ））。
【００１０】
本発明は、以上のような問題を解決するためになされたものであり、加工工程数を削減でき、且つ、低損失で、偏波無依存な光導波路が得られる埋め込み型光導波路構造および埋め込み型光導波路装置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】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の埋め込み型光導波路構造は、基板と、前記基板の一方面の上に形成される第１金属膜と、前記基板の他方面の上に形成されるバッファ層と、電気光学効果を生じる材料により前記バッファ層の上に形成される第１クラッド層と、電気光学効果を生じる材料により前記第１クラッド層の上に形成されるコア層と、電気光学効果を生じる材料により前記コア層の上に形成される第２クラッド層と、前記第１金属膜との間に電圧を印加するための、前記第２クラッド層の上に形成される第２金属膜とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、加工工程数を削減でき、且つ、低損失で、偏波無依存な光導波路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における埋め込み型光導波路構造の製造方法の例を示す図
【図２】第２金属膜７を上面から観察した時の形状例を示す図
【図３】図１の埋め込み型光導波路構造を含む埋め込み型光導波路装置を示す図
【図４】特許文献１で開示された埋め込み型光導波路構造の製造方法を示す図
【図５】特許文献２で開示された埋め込み型光導波路構造の製造方法を示す図
【図６】図４、図５の各光導波路から出射されたモードフィールドを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
図１は、本発明の一実施形態における埋め込み型光導波路構造の製造方法の例を示す。
【００１５】
まず、バルクZnTe結晶を材料とする基板１の一方面の上に（裏面に）第１金属膜２を堆積する（工程１）。第１金属膜２は、他のすべての加工工程を終えた後に形成してもよい。
次に、基板１の他方面の上に（表面に）ZnTe膜であるバッファ層３を堆積する（工程２）。
【００１６】
次に、バッファ層３の上全面にZnMgTe膜である第１クラッド層４、ZnTe膜であるコア層５、ZnMgTe膜である第２クラッド層６を順に蒸着する（工程３〜５）。
これら層（４、５、６）を構成するZnTe系の材料は、電気光学効果を生じる材料であり、大きな非線形光学定数を有するので、電気光学効果を利用する本実施の形態の埋め込み型光導波路構造に適している。なお、電気光学効果を生じる材料であれば、他の材料を使用してもよい。
【００１７】
次に、第２クラッド層６の上全面に第２金属膜７を堆積し、コア層５に光導波領域を形成すべく、エッチング加工により第２金属膜７を線状に残す（工程６）、または、線状に削除する。
ZnTe膜およびZnMgTe膜の蒸着には、例えば、分子線エピタキシー（MBE）法を用いる。
このように、コア層５は加工しないので、エッチングやマスク加工・除去の工程を削減できる。
【００１８】
図２は、第２金属膜７を上面から観察した時の形状例を示す。図２（ａ）は第２金属膜７を線状に残した場合のものであり、図２（ｂ）は第２金属膜７を線状に削除した場合のものである。図２は直線形状の例を示したが、目的によっては曲線状、分岐、および複数本の線状加工が形成される。また、第１金属膜２は、第２金属膜７と同じ形状でもよく、また異なる形状としてもよい。
【００１９】
図３は、図１の埋め込み型光導波路構造を含む埋め込み型光導波路装置を示す。
埋め込み型光導波路装置では電圧源Ｅを含む回路を設け、これにより、第１金属膜２、７の間に電圧を印加する。この結果、第１クラッド層４、コア層５、第２クラッド層６に電気光学効果が生じ、屈折率が変化する。クラッド層とコア層の相対屈折率はある程度保持されたまま、電圧印加された領域の屈折率が変化する。この変化によりコア層５の水平面方向（図３中で左右方向）では、図３において灰色で示す電圧印加部１０とそれ以外の領域で屈折率差が生じる。これにより、コア層５と電圧印加部１０が重複する領域が光導波路５Ａとなる。
【００２０】
導波路５Ａに光を入力すると、光は光導波路５Ａ内を伝搬する。なお、光導波路５Ａを伝搬する光の伝搬損失やモード形成は、印加電圧の電圧振幅や印加領域により調整することができる。また、図２（ｂ）のように、第２金属膜７を複数設けた場合は、各第２金属膜７について光導波路５Ａを形成することができる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態における埋め込み型光導波路構造では、第１クラッド層４の下面と第２クラッド層６の上面に金属膜２、７を堆積し、金属膜２、７の間に電位差が生じるように電圧を印加する。コア層５の電圧の印加された領域（５Ａ）では電気光学効果（ポッケルス効果やカー効果など）により、電圧を印加されていない領域に比べて屈折率が変化する。この屈折率が変化したコア層５の領域（５Ａ）は、水平面内で線状に形成されており、よって、これを光導波路５Ａとすることができる。
【００２２】
本実施の形態における埋め込み型光導波路構造では、通常のスラブ光導波路構造に対して、金属膜を形成する加工工程を追加するのみで埋め込み型光導波路構造を形成できるため、従来の埋め込み型光導波路構造に比べて加工数を削減することができる。また、電気光学効果により形成される屈折率が変化した領域（５Ａ）では、従来の埋め込み型光導波路構造におけるエッチングによる側壁の荒れや歪が生じないため、低損失に、且つ偏波無依存な光の伝搬が可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１  基板
２  第１金属膜
３  バッファ層
４  第１クラッド層
５  コア層
６  第２クラッド層
７  第２金属膜
５Ａ  光導波路
【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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