(57)【要約】【課題】  熱や歪みの感度を向上させることが可能なＦＢＧセンサ用のグレーティング素子を提供することである。【解決手段】    反射型光センサ素子９は、支持基板１０、支持基板上に設けられ、厚さ０．５μｍ以上、３．０μｍ以下の光学材料層１１、半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、および光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティング１２を備える。リッジ型光導波路において入射面とブラッググレーティングとの間に入射側伝搬部が設けられていない。式（１）〜式（３）の関係が満足される。０．８ｎｍ≦△λG≦６．０ｎｍ・・・（１）：２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍ・・・（２）：ｎｂ≧１．８・・・（３）【選択図】              図１
2015102495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板、
前記支持基板上に設けられ、厚さ０．５μｍ以上、３．０μｍ以下の光学材料層、
半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、および
このリッジ型光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティングを備えており、前記リッジ型光導波路において前記入射面と前記ブラッググレーティングとの間に入射側伝搬部が設けられておらず、下記式（１）〜式（３）の関係が満足されることを特徴とする、反射型光センサ素子。
０．８ｎｍ≦△λG≦６．０ｎｍ・・・（１）
２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍ    ・・・（２）
ｎｂ≧１．８                  ・・・（３）
（式（１）において、△λGは、ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅である。
式（２）において、ｔｄは、前記ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さである。
式（３）において、ｎｂは、前記ブラッググレーティングを構成する材質の屈折率である。）
【請求項２】
前記リッジ型光導波路において前記出射面と前記ブラッググレーティングとの間に出射側伝搬部が設けられていないことを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項３】
前記リッジ型光導波路において前記出射面と前記ブラッググレーティングとの間に出射側伝搬部が設けられていることを特徴とする、請求項１記載の素子。
【請求項４】
下記式（４）の関係が満足されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の素子。
１０μｍ≦Ｌｂ≦１０００μｍ    ・・・（４）
（式（４）において、Ｌｂは、前記ブラッググレーティングの長さである。）
【請求項５】
前記ブラッググレーティングを構成する前記材質が、ガリウム砒素、ニオブ酸リチウム単結晶、タンタル酸リチウム単結晶、酸化タンタル、酸化亜鉛、酸化ニオブ、リン化インジウムおよび酸化アルミナからなる群より選択されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型光センサ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサネットワークの進展により、ビルや橋梁などの構造物に光ファイバを張り巡らし、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を利用することにより、温度や歪を測定するシステムの開発が活発化している（非特許文献１、非特許文献２）。
【０００３】
ＦＢＧセンサは、温度や歪の変化を光波長の変化として検出できる。ＦＢＧに光が入射すると、屈折率が周期的に変化している部分の反射は、（１）式に示したブラッグ波長で反射し（△λG）、その他の波長は透過するという特性を持つ。ただし、ｎeffは実効屈折率、Λはグレーティング周期を示す。
【数１】
2015102495.tif 000003
【０００４】
ＦＢＧに温度や歪が加わると、ＦＢＧの実効屈折率ｎeffとグレーティング周期Λの両方に影響し、その変化に応じて反射波長が変化する。ＦＢＧを利用した温度センサ、歪みセンサは、このＦＢＧからの反射光の波長をモニターすることにより、温度や歪みをセンシングしている。
【０００５】
例えば、温度センサの場合には、温度変化がある場合には、ブラッグ波長は下記のように表すことができる。
【０００６】
【数２】
2015102495.tif 000004
【数３】
2015102495.tif 000005
【数４】
2015102495.tif 000006
【０００７】
このセンサでは、ブラッグ波長が1.55μｍの場合には、温度感度△λG＝△Tは約9.5pm／℃といわれている。また、歪みの影響を補正するために、歪みが加わらない実装構造、あるいは歪みを補償する実装構造が必要となっている。
【０００８】
一方、歪みセンサの場合には、歪みによるブラッグ波長の変化は（５）式で表すことができる。
【０００９】
【数５】
2015102495.tif 000007
【数６】
2015102495.tif 000008
【数７】
2015102495.tif 000009
【数８】
2015102495.tif 000010
【００１０】
この場合、ブラッグ波長が1.55μｍの場合に、歪み感度△λG／εz＝λG（１−Pe）は約1.2pm／μεといわれている。
【００１１】
温度センサ、歪みセンサは、それぞれ歪みや温度の影響を補正する必要がある。これらについては、温度センサの場合、ＦＢＧに歪みがかからない、あるいはそれを補償するような実装を行うことで影響を除去している。また、歪みセンサの場合、温度の影響を補正するために無歪み状態のダミー（供試体と同材料）にＦＢＧを貼り付け、温度影響分の波長変化を差し引くなどの方策がとられている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】「FBGセンサ」  共和技法    根本  勇、他，No.533，p.4109-4114，12月，2005年
【非特許文献２】ナショナル  インスツルメンツ  WEB発行資料  発行日: Sep 20, 2012 | 1 Ratings | 3.00 out of 5
【特許文献１】特開２００７−２９３２１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、従来のＦＢＧセンサは、熱や歪みの感度に限界があり、感度を高くすることが可能な構造のＦＢＧセンサが望まれる。
【００１４】
本発明の課題は、熱や歪みなどの環境変化に対する感度を向上させることが可能なＦＢＧセンサ用の反射型光センサ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る反射型光センサ素子は、
支持基板、
前記支持基板上に設けられ、厚さ０．５μｍ以上、３．０μｍ以下の光学材料層、
半導体レーザ光が入射する入射面と所望波長の出射光を出射する出射面を有するリッジ型光導波路、および
このリッジ型光導波路内に形成された凹凸からなるブラッググレーティングを備えており、前記リッジ型光導波路において前記入射面と前記ブラッググレーティングとの間に入射側伝搬部が設けられておらず、下記式（１）〜式（３）の関係が満足されることを特徴とする。
０．８ｎｍ≦△λG≦６．０ｎｍ・・・（１）
２０ｎｍ≦ｔｄ≦２５０ｎｍ    ・・・（２）
ｎｂ≧１．８                  ・・・（３）
（式（１）において、△λGは、ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅である。
式（２）において、ｔｄは、前記ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さである。
式（３）において、ｎｂは、前記ブラッググレーティングを構成する材質の屈折率である。）
【発明の効果】
【００１６】
本願構造は、非常に薄い、屈折率１．８以上の高屈折率材料からなる光学材料層を使用し、これに特定深さの凹凸を設けることでグレーティングを形成したものをＦＢＧに適用したものである。
【００１７】
これにより、グレーティング部に温度変化、歪み変化が生じたときにブラッグ反射波長の変化を大きくでき、従来のFBGよりも高感度化することができる。また、短いグレーティング長で大きな反射率を得ることができるので、小型なセンサが実現できる。
【００１８】
一方、光ファイバや光導波路にグレーティングが形成されたデバイスは、入力端から通常１０μｍから１００μｍ程度の入射側伝搬部を設け、この入射側伝搬部を伝搬させた後にグレーティング部が始まる構造となっている。入力端近傍では、光ファイバや光導波路を伝搬する光電界分布（伝搬モード）が不安定となるからである。不安定領域にグレーティング構造があるとグレーティング部での反射率や半値幅が不安定になるだけでなく、光の散乱による過剰損失が発生する。このため入射側伝搬部を設けることが設計上の常識となっていた。
【００１９】
これに対して、本願発明では、波長安定化のために縦モード間隔を大きくする必要があり、共振器長を短くするという観点では入射側伝搬部をなくしたいという要求があった。このため、実際に入射側伝搬部を除いたところ、本願構造では、予想に反して、反射率、半値幅のばらつきもなく、過剰損失もほとんど観測されないことが判明した。すなわち、入射側伝搬部を設けない場合にも、入射側伝搬部が存在する場合と同等以上の効果が得られることを見いだし、本発明に到達した。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】反射型光センサ素子９を模式的に示す正面図である。
【図２】反射型光センサ素子９を示す斜視図である。
【図３】図１の素子の横断面を模式的に示す図である。
【図４】他の形態に係る反射型光センサ素子９Ａの横断面を模式的に示す図である。
【図５】反射型光センサ素子９Ｂを模式的に示す正面図である。
【図６】反射型光センサ素子９Ｂを示す斜視図である。
【図７】グレーティング長３０〜７０μｍまでの反射特性結果を示す。
【図８】グレーティング長１０μｍ〜１０００μｍまでの反射率と反射光ピークの半値全幅との結果を示す。
【図９】グレーティング溝深さが200nmと350nmのグレーティング長100μｍ以上での反射率と半値全幅の結果を示す。
【図１０】グレーティング溝深さを２０、４０、６０nmにした場合のグレーティング長５０〜１０００μｍでの反射率と半値全幅の結果を示す。
【図１１】グレーティング溝深さを２０〜１００ｎｍで変化させ、グレーティング長を１００μｍとしたときの、反射率と半値全幅の結果を示す。
【図１２】ＦＢＧセンサの構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１〜図３に示すように、反射型光センサ素子９には、半導体レーザ光Ａが入射する入射面１１ａと所望波長の出射光Ｂを出射する出射面１１ｂを有する光学材料層１１が設けられている。Ｃは反射光である。光学材料層１１の光導波路１８内には、ブラッググレーティング１２が形成されている。
【００２２】
７Ｂは、光学材料層１１の入射面側に設けられた無反射層であり、７Ｃは、光学材料層１１の出射面側に設けられた無反射層である。光学材料層１１の入射面１１ａとブラッググレーティング１２との間には、回折格子のない入射側伝搬部が設けられていない。この結果、光学材料層１１の入射面１１ａまでブラッググレーティング１２が延びており、このブラッググレーティングの端面に無反射層７Ｂが直接形成されている。また、光学材料層１１の出射面１１ｂとブラッググレーティング１２との間には、回折格子のない出射側伝搬部が設けられていない。この結果、光学材料層１１の出射面１１ｂまでブラッググレーティング１２が延びており、このブラッググレーティングの端面に無反射層７Ｃが直接形成されている。本発明においては、入射側伝搬部を設けないが、安定した発振が可能である。
【００２３】
図３に示すように、光導波路１８はリッジ型光導波路であり、支持基板１０上に設けられている。光導波路１８は、ブラッググレーティング１２と同一面に形成されていてもよく、相対する面に形成されていてもよい。
【００２４】
無反射層７Ｂ、７Ｃの反射率は、グレーティング反射率よりも小さい値であればよく、さらに０．１％以下が好ましい。しかし、端面における反射率がグレーティング反射率よりも小さい値であれば、無反射層はなくてもよい。
【００２５】
図２、図３に示すように、本例では、支持基板１０上に接着層１５、下側バッファ層１６を介して光学材料層１１が形成されており、光学材料層１１上に上側バッファ層１７が形成されている。光学材料層１１には例えば一対のリッジ溝１９が形成されており、リッジ溝の間にリッジ型の光導波路１８が形成されている。この場合、ブラッググレーティングは平坦面１１ａ面に形成していてもよく、面１１ｂに形成していてもよい。ブラッググレーティング、およびリッジ溝の形状ばらつきを低減するという観点では、ブラッググレーティングを面１１ａ上に形成することによって、ブラッググレーティングとリッジ溝１９とを基板の反対側に設けることが好ましい。
【００２６】
また、図４に示す素子９Ａでは、支持基板１０上に接着層１５、下側バッファ層１６を介して光学材料層１１が形成されており、光学材料層１１上に上側バッファ層１７が形成されている。光学材料層１１の支持基板１０側には、例えば一対のリッジ溝１９が形成されており、リッジ溝１９の間にリッジ型の光導波路１８が形成されている。この場合、ブラッググレーティングは平坦面１１ａ側に形成していてもよく、リッジ溝のある面１１ｂに形成していてもよい。ブラッググレーティング、およびリッジ溝の形状ばらつきを低減するという観点では、ブラッググレーティングを平坦面１１ａ面側に形成することによって、ブラッググレーティングとリッジ溝１９とを基板の反対側に設けることが好ましい。また、上側バッファ層１７はなくてもよく、この場合、空気層が直接グレーティングに接することができる。これによりグレーティング溝が有る無しで屈折率差を大きくすることができ、短いグレーティング長で反射率を大きくすることができる。
【００２７】
図５、図６は、他の実施形態に係る反射型光センサ素子９Ｂを示す。図５、図６に示すように、反射型光センサ素子９Ｂには、半導体レーザ光Ａが入射する入射面１１ａと所望波長の出射光Ｂを出射する出射面１１ｂを有する光学材料層１１が設けられている。Ｃは反射光である。光学材料層１１の光導波路内には、ブラッググレーティング１２が形成されている。
【００２８】
７Ｂは、光学材料層１１の入射面側に設けられた無反射層であり、７Ｃは、光学材料層１１の出射面側に設けられた無反射層である。光学材料層１１の入射面１１ａとブラッググレーティング１２との間には、回折格子のない入射側伝搬部が設けられていない。この結果、光学材料層１１の入射面１１ａまでブラッググレーティング１２が延びており、ブラッググレーティング１２の端面上に無反射層７Ｂが直接形成されている。
【００２９】
一方、光学材料層１１の出射面１１ｂとブラッググレーティング１２との間には、回折格子のない出射側伝搬部２１が設けられている。この結果、出射側伝搬部２１の端面上に無反射層７Ｃが設けられている。
【００３０】
本実施形態においても、入射側伝搬部を設けないが、安定した発振が可能である。また、本実施形態のように、出射側伝搬部２１を設ける場合には、出射側伝搬部２１の長さＬｍ−ｏｕｔは限定されないが、本発明の観点からは、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下が更に好ましい。出射側伝搬部は設けなくとも良い。
【００３１】
ＦＢＧセンサは、温度や歪の変化を光波長の変化として検出するものである。図１２に一般的な構成を示す。
【００３２】
まず、センサ本体２３内に本発明の反射型光センサ素子２４を設置する。広帯域光２１を反射型光センサ素子２４に入射する。入射側には、ブラッグ波長の反射光２２が反射され、また出射側にもブラッグ波長の出射光２５が出射する。この際、屈折率が周期的に変化している部分の反射は、前述したように、（１）式に示したブラッグ波長で反射し（λG）、その他の波長は透過するという特性を持つ。そして、測定対象の温度、歪みなどに応じて反射光の波長が変化するので、この波長変化から測定対象の温度、歪みなどの環境変化をセンシングできる。
【００３３】
以下、本発明の前記条件について更に述べる。
本発明では、厚さＴｓ（図３、図４参照）が０．５μｍ以上、３．０μｍ以下の極めて薄く、光の閉じ込めの強い光学材料層を前提とする。
【００３４】
この上で、光導波路の材質の屈折率ｎｂは１．８以上とする。これにより屈折率の温度変化を大きくでき、温度センサとして高感度化可能である。また、前記（８）式の応力による屈折率の変化を大きくすることができ、湿度センサとして高感度化できる。この観点からは、ｎｂは１．９以上であることが更に好ましい。また、ｎｂの上限は特にないが、グレーティングピッチが小さくなりすぎて形成が困難になることから４以下が好ましい。
【００３５】
表１には、各種材料のαnとαΛの特性を示す。この結果、FBGに比べて大きく高感度化可能であることがわかる。歪みセンサの場合にも応力による屈折率の変動は、ＦＢＧより大きく、高感度化可能である。
【００３６】
【表１】
2015102495.tif 000011
【００３７】
本発明の反射型光センサ素子では、ブラッグ反射率のピークにおける半値全幅△λGは、０．８ｎｍ以上、６．０ｎｍ以下とする。ブラッグ反射波長を容易に判定するためには、半値全幅△λGが広い方がよく、このため０．８ｎｍ以上とし、１．５ｎｍ以上が好ましい。また、半値全幅が広くなりすぎると、ピークとなる反射率がフラットになり、反射波長を判定できにくくなる。この観点からは、半値全幅△λGを６ｎｍ以下とするが、４ｎｍ以下が好ましい。
【００３８】
なお、λＧはブラッグ波長である。すなわち、横軸にブラッググレーティングによる反射波長をとり、縦軸に反射率をとったとき、反射率が最大となる波長をブラッグ波長とする。またブラッグ波長を中心とするピークにおいて、反射率がピークの半分になる二つの波長の差を半値全幅△λGとする。
【００３９】
本発明では、ブラッググレーティングを構成する凹凸の深さｔｄは、２０ｎｍ以上、２５０ｎｍ以下とする。ブラッグ反射の反射率を大きくしセンシングの信頼性を上げるという観点からは、凹凸深さｔｄを２０ｎｍ以上とするが、３０ｎｍ以上が更に好ましい。また、光の伝搬損失を低減する観点からは、ｔｄは２５０ｎｍ以下とするが、２００ｎｍ以下が更に好ましい。グレーティングの深さを深くするほど、グレーティング長が短くても大きな反射率を得ることが可能である。
【００４０】
本発明の反射型光センサ素子では、例えば、反射率は３％以上あれば検知が可能であるので、グレーティング長は１０μｍ以上とすることが好ましい。またグレーティング長が１０００μｍを超えると、反射率は１００％以上となるので、これ以上にする必要はなく、グレーティングの損失が大きくなる。したがって、グレーティング長さは１０００μｍ以下とすることが好ましく、小型化するという観点ではグレーティング長が３００μｍ以下であることが更に好ましい。半値全幅を６ｎｍ以下とするという観点からは、グレーティング長は２００μｍ以下がいっそう好ましい。
【００４１】
リッジ型の光導波路は、例えば外周刃による切削加工やレーザアブレーション加工することによって物理的に加工し、成形することによって得られる。
【００４２】
ブラッググレーティングは以下のようにして物理的、あるいは化学的なエッチングにより形成することができる。
具体例として、Ｎｉ、Ｔｉなどの金属膜を光学材料層に成膜し、フォトリソグラフィーにより周期的に窓を形成しエッチング用マスクを形成する。その後、反応性イオンエッチングなどのドライエッチング装置で周期的なグレーティング溝を形成する。最後に金属マスクを除去することにより形成できる。
【００４３】
光学材料層中には、光導波路の耐光損傷性を更に向上させるために、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、スカンジウム（Ｓｃ）及びインジウム（Ｉｎ）からなる群より選ばれる１種以上の金属元素を含有させてもよく、この場合、マグネシウムが特に好ましい。また結晶中には、ドープ成分として、希土類元素を含有させることができる。希土類元素としては、特にＮｄ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｈｏ、Ｄｙ、Ｐｒが好ましい。
【００４４】
接着層の材質は、無機接着剤であってよく、有機接着剤であってよく、無機接着剤と有機接着剤との組み合わせであってよい。
【００４５】
また、光学材料層１１は、支持基体上に薄膜形成法によって成膜して形成してもよい。こうした薄膜形成法としては、スパッタ、蒸着、ＣＶＤを例示できる。この場合には、光学材料層１１は支持基体に直接形成されており、上述した接着層は存在しない。
【００４６】
支持基体の具体的材質は特に限定されず，ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、石英ガラスなどのガラスや水晶、Siなどを例示することができる。
【００４７】
無反射層の反射率は、グレーティング反射率以下である必要があり、無反射層に成膜する膜材としては、二酸化珪素、五酸化タンタルなどの酸化物で積層した膜や、金属類も使用可能である。
【００４８】
また、グレーティング素子の各端面は、それぞれ、端面反射を抑制するために斜めカットしていてもよい。また、グレーティング素子と支持基板の接合は、図３の例では接着固定だが、直接接合でもよい。
【００４９】
好適な実施形態においては、感度向上という観点からは、反射型光センサ素子の反射率は３％以上、４０％以下に設定することが好ましい。この反射率は、５％以上が更に好ましく、また、２５％以下が更に好ましい。
【実施例】
【００５０】
（実施例１）
図１、図２、図３に示すような素子９を作製した。
具体的には、石英基板にスパッタ装置にてTa2O5を1.2μｍ成膜して導波路層を形成した。次に、Ta2O5上にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術によりy軸方向にグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ232nm、長さLb  5〜 100μｍ、300μｍ、500μｍ、1000μｍのグレーティング溝を形成した。グレーティングの溝深さは20、40、60、100、160、200、350nmとした。さらにｙ軸伝搬の光導波路を形成するために、上記と同様な方法で反応性イオンエッチングにより、幅Wm3μｍ、Tr0.5μｍの溝加工を実施した。
【００５１】
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を0.1％のARコートを形成し、最後にチップ切断を行いグレーティング素子を作製した。素子サイズは幅1mm、長さLwg  500μm、Lm  ０μｍとした。
【００５２】
グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。
測定した反射の中心波長はすべて945±１nmであった。
【００５３】
溝深さｔｄが200nmの場合、グレーティング長30μｍ〜70μｍまでの反射特性結果を図７に示す。この結果からグレーティング長が短くなるにつれ、反射率が小さくなることがわかった。
【００５４】
さらにグレーティング長10μｍ〜1000μｍまでの反射率と反射半値幅の結果を図８に示す。この結果から、グレーティング長9μｍでは、反射率２％、半値幅７nmとなるが、10μｍ（17μｍ）以上では、反射率３％（２０％）以上となり、半値幅は6nm（5nm）以下となる。
【００５５】
グレーティング溝深さが200nmと350nmのグレーティング長100μｍ以上での反射率と半値幅の結果を図９に示す。この結果から、この深さ、長さでは反射率は１００％、半値幅も一定値となった。
【００５６】
また、グレーティング溝深さ２０、４０、６０nmにした場合のグレーティング長50〜1000μｍの反射率と半値幅の結果を図１０に示す。この溝深さの領域では、グレーティング長によって大きく反射率を制御できることがわかる。半値幅はグレーティング長が400μｍ以下では単調増加する傾向がある。グレーティング長200μｍ以上になると半値幅が0.8nmよりも小さくなる。
【００５７】
（参考例１）
実施例１と同様な方法でグレーティング素子を作製した。ただし、参考例１では、光導波路の入射側端面とグレーティングとの間に入射側伝搬部を設けた。入射側伝搬部の長さは10μｍ、100μｍ、1000μｍとした。いずれの素子においても、入射側伝搬部を設けない実施例１と同じ反射率、半値幅であった。また、挿入損失においても、入射側伝搬部の長さが10μｍ、100μｍ、1000μｍのいずれの場合も、挿入損失に変化がなく、入射側伝搬部を設けない実施例における挿入損失と同様であった。
【００５８】
（実施例２）
図1、図２、図４に示すようなグレーティング素子を作製した。
具体的には、ｚ板MgOドープのニオブ酸リチウム結晶基板にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術によりy軸方向にグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ214nm、長さLb 100μｍのグレーティング溝を形成した。グレーティングの溝深さは20、40、60nmとした。また、ｙ軸伝搬の光導波路を形成するために、エキシマレーザにて、グレーティング部に、幅Wm3μｍ、Tr0.5μｍの溝加工を実施した。さらに、溝形成面にSiO2からなるバッファ層１６をスパッタ装置で0.5μｍ成膜し、支持基板としてブラックＬＮ基板を使用してグレーティング形成面を接着した。
【００５９】
次に、ブラックＬＮ基板側を研磨定盤に貼り付け、グレーティングを形成したＬＮ基板の裏面を精密研磨して1.2μｍの厚み（Ｔｓ）とした。その後、定盤からはずし研磨面をスパッタにてSiO2からなるバッファ層１７を0.5μｍ成膜した。
【００６０】
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を0.1％のARコートを形成し、最後にチップ切断を行い、図１、図２、図４に示すグレーティング素子を作製した。素子サイズは幅1mm、長さLwg  500μmとした。入射側伝搬部、出射側伝搬部は設けていない。
【００６１】
グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。結果を図１１に示す。
【００６２】
この結果から、LN、Ta205はほぼ同じことがわかる。TEモードに対して中心波長945nm、最大反射率は２０％で、半値全幅△λGは2nmの特性を得た。
【００６３】
（参考例２）
実施例２と同様な方法で、グレーティング素子を作製した。ただし、参考例２では、光導波路の入射側端面とグレーティングとの間に入射側伝搬部を設けた。入射側伝搬部の長さは10μｍ、100μｍ、1000μｍとした。この結果、いずれの場合も、入射側伝搬部を設けない実施例２と同じ反射率、半値幅であった。また、挿入損失においても、入射側伝搬部の長さが10μｍ、100μｍ、1000μｍのいずれの場合も変化がなく、入射側伝搬部を設けない実施例２の場合と同様であった。
【００６４】
（実施例３）
図１、図２、図４に示すグレーティング素子を作製した。
具体的には、y板MgOドープのニオブ酸リチウム結晶基板にＴｉを成膜して、フォトリソグラフィー技術によりy軸方向にグレーティングパターンを作製した。その後、Ｔｉパターンをマスクにしてフッ素系の反応性イオンエッチングにより、ピッチ間隔Λ224nm、長さLb 100μｍのグレーティング溝を形成した。グレーティングの溝深さは20、40、60nmとした。また、x軸伝搬の光導波路を形成するために、エキシマレーザにて、グレーティング部に、幅Wm3μｍ、Tr0.5μｍの溝加工を実施した。さらに、溝形成面にSiO2からなるバッファ層１６をスパッタ装置で0.5μｍ成膜し、支持基板としてブラックＬＮ基板を使用してグレーティング形成面を接着した。
【００６５】
次に、ブラックＬＮ基板側を研磨定盤に貼り付け、グレーティングを形成したＬＮ基板の裏面を精密研磨して1.2μｍの厚み（Ｔｓ）とした。その後、定盤からはずし研磨面をスパッタにてSiO2からなるバッファ層１７を0.5μｍ成膜した。
【００６６】
その後、ダイシング装置にてバー状に切断し、両端面を光学研磨し、両端面を0.1％のARコートを形成し、最後にチップ切断を行いグレーティング素子を作製した。素子サイズは幅1mm、長さLwg  500μmとした。入射側伝搬部は設けていない。
【００６７】
グレーティング素子の光学特性は、広帯域波長光源であるスーパ・ルミネッセンス・ダイオード（SLD）を使用して、グレーティング素子にTEモードの光を入力して出力光を光スペクトルアナライザで分析することにより、その透過特性から反射特性を評価した。
【００６８】
この結果から、反射率と半値幅は、実施例２と同じ結果となった。LN、Ta205はほぼ同じ反射率と半値幅になることがわかる。このときTEモードに対して中心波長945nm、最大反射率は２０％で、半値全幅△λGは2nmの特性を得た。また、波長が変わっても600〜1.55μｍの波長領域ではほとんど反射率、半値幅が得られることがわかった。
【００６９】
（参考例３)
実施例３と同様な方法でグレーティング素子を作製した。ただし、参考例２では、光導波路の入射側端面とグレーティングとの間に入射側伝搬部を設けた。入射側伝搬部の長さは10μｍ、100μｍ、1000μｍとした。
【００７０】
この結果、いずれの場合も、入射側伝搬部を設けない実施例２と同じ反射率、半値幅であった。また、挿入損失においても、入射側伝搬部の長さが10μｍ、100μｍ、1000μｍのいずれの場合も変化がなく、入射側伝搬部を設けない実施例３の場合と同様であった。
【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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【図１２】
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