(57)【要約】【課題】曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路の提供。【解決手段】屈折率を上昇させる拡散物質を基板２に堆積し拡散して形成された一つの導波路中に、直線導波路部６ａと曲がり導波路部６ｂを有する３次元の光導波路であって、上記直線導波路部６ａの拡散物質の平均的な拡散量を基準とし、上記曲がり導波路部６ｂにおける導波路内側１５ａは拡散物質の拡散量が多くされるとともに、上記曲がり導波路部６ｂにおける導波路外側１５ｂは拡散物質の拡散量が少なくされ、上記曲がり導波路部の屈折率分布のピークが導波路内側にシフトされている光導波路。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率を上昇させる拡散物質を基板に堆積し拡散して形成された一つの導波路中に、直線導波路部と曲がり導波路部を有する３次元の光導波路であって、
前記直線導波路部の拡散物質の平均的な拡散量を基準とし、前記曲がり導波路部における導波路内側は拡散物質の拡散量が多くされるとともに、前記曲がり導波路部における導波路外側は拡散物質の拡散量が少なくされ、前記曲がり導波路部の屈折率分布のピークが導波路内側にシフトされていることを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記曲がり導波路部における導波路内側に拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側に拡散した拡散物質の相対的な減少分がほぼ同量とされ、前記光導波路の単位長さあたりに拡散した拡散物質の量が直線導波路部と曲がり導波路部でほぼ同量とされていることを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記直線導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置と、前記曲がり導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置するように、曲がり導波路部における導波路内側に拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側に拡散した拡散物質の相対的な減少分が調整されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路。
【請求項４】
前記直線導波路部から前記曲がり導波路部に至る曲がり導波路部導入部、及び前記曲がり導波路部から前記直線導波路部に至る直線導波路導入部において、前記拡散物質の光導波方向の分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光導波路。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項の光導波路が備えられたことを特徴とする光デバイス。
【請求項６】
屈折率を上昇させる拡散物質を基板に堆積し拡散することにより、１つの導波路中に直線導波路部と曲がり導波路部を有する３次元の光導波路を製造する方法であって、
前記直線導波路部を形成するために拡散物質を堆積した直線導波路形成用堆積部分の拡散物質の平均的な堆積量を基準とし、前記曲がり導波路部における導波路内側を形成するために拡散物質を堆積した導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の堆積量を多くするとともに、前記曲がり導波路部における導波路外側を形成するために拡散物質を堆積した導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の堆積量を少なくし、前記拡散物質の拡散後に得られる曲がり導波路部における屈折率分布のピークを導波路内側にシフトすることを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な増加分と、前記導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な減少分をほぼ同量とし、前記光導波路の単位長さあたりに堆積する拡散物質の量が直線導波路形成用堆積部分と曲がり導波路部形成用堆積部分でほぼ同量となるようにすることを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】
前記直線導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置と、前記曲がり導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置するように、前記導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な増加分と、前記導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な減少分が調整されたことを特徴とする請求項６又は７に記載の光導波路の製造方法。
【請求項９】
前記直線導波路形成用堆積部分から前記曲がり導波路部形成用堆積部分に至る部分に拡散物質を堆積した曲がり導波路部導入部形成用堆積部分、及び前記曲がり導波路部形成用堆積部分から前記直線導波路形成用堆積部分に至る部分に拡散物質を堆積した直線導波路導入部形成用堆積部分において、拡散物質の光導波方向の分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１０】
堆積される拡散物質が、導波路幅に比較して小さい複数の微小パターンに形成され、前記微小パターンの密度を変化させることにより、単位面積当たりに含まれる拡散物質の量を制御することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１１】
前記微小パターンの大きさ及び／又は間隔を変化させることにより、前記微小パターンの密度を変化させることを特徴とする請求項１０に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１２】
前記微小パターンが微小なドット形状からなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１３】
前記微小パターンが微小なストライプ形状からなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項１４】
堆積される拡散物質の膜厚が、連続的又は段階的に変化するように形成されたことを特徴とする請求項６乃至１１に記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直線導波路部と曲がり導波路部を有する３次元の光導波路及びその製造方法と光デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路の一種として、ＬｉＮｂＯ３基板にＴｉなどの拡散物質を拡散させて形成されるグレーデッド・インデックス型の光導波路が知られている。このグレーデッド・インデックス型の光導波路においては、上記拡散物質が拡散した導波路部と、この導波路部の周囲の部分（拡散物質が拡散していない部分）との屈折率差が小さいため、光の閉じ込め効果が小さく、図２９に示すように曲がり導波路部１００ｂを形成した部分において電界分布のピーク値が光導波路１００の中心０２よりも外側（外周側）に偏り、クリティカル半径ｒｃ以上にはみ出した光が放射されて損失してしまう。また、直線導波路部１００ａと曲がり導波路部１００ｂの電界分布が不一致となるためモード不整合が生じ、曲がり導波路部１００ｂの入り口で一部の光が上記基板側に放射されるなどの損失要因もあった。
なお、図２９中、Ｒは光導波路１００の曲げ半径、ｒは光導波路１００の中心０２からの距離である。
【０００３】
従って上記のように拡散物質を拡散した部分とそうでない部分の屈折率差が小さい光導波路においては、光の放射ロスの問題から曲がり導波路部の曲げ半径を数十ｍｍ程度と大きく取る必要があり、そのため光導波路を用いたデバイスのサイズを小さくする上で制限があった。
【０００４】
そこでこのような問題を解決するために、図３０に示すような光導波路１０３が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。
この光導波路１０３は、曲がり導波路部（湾曲部）１０４ｂにおける導波路内側部分１０５ａの屈折率が、導波路外側部分１０５ｂの屈折率よりも大きくなるように形成されたものであり、即ち、曲がり導波路部（湾曲部）１０４ｂの屈折率のピークを導波路内側に寄せたものである。なお、図３０のＡ中、符号１０４ａは直線導波路部である。図３０のＢに示すグラフにおいて曲線ａは図３０のＡのａ−ａ線断面における屈折率分布、曲線ｂは図３０のＡのｂ−ｂ線断面における屈折率分布を示す。
この光導波路の製造方法は、ＬｉＮｂＯ３基板１０６に形成する光導波路１０３上に相当する基板表面部分に直線部と湾曲部を有するＴｉ膜を均一の厚みで形成した後、Ｔｉ膜の湾曲部の内周側にさらにＴｉ膜を追加して導波路形成用パターンとし、ついで、加熱によりＴｉを基板１０６に拡散させることにより製造されたものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−１８０９０９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の光導波路の製造方法においては、導波路形成用パターンの湾曲部（曲がり導波路形成用パターン）のＴｉ量が増えるために、基板１０６に曲がり導波路部を形成する部分（曲がり導波路形成部）のＴｉ拡散後の屈折率変化量は基板に直線導波路部を形成する部分（直線導波路形成部）のものよりも大きくなり、曲がり導波路部１０４ｂと直線導波路部１０４ａとは異なる電界分布となってしまう。ここで屈折率変化量とは、導波路断面における各点の屈折率と基板の屈折率との差のことをいう。従って、この光導波路１０３では、曲がり導波路１０４ｂの外側方向に放射される光は低減する効果はあるが、基板方向に放射される光の低減化については不充分で、モード不整合の問題点が十分解決されておらず、一部の光が損失するという問題点があった。
【０００７】
また、曲がり導波路部１０４ｂにおいては、スムーズに電界分布を曲げるために、内側（内周側）の光の伝搬速度を遅くし、外側（外周側）の伝搬速度を早くすることが望まれ、屈折率としては内側を高くし、外側を低くした方が良いとされている。ところが、従来の光導波路では、導波路内側部分１０５ａの屈折率を高くすることのみが行われるため、効果が半減するという問題があった。
さらに、従来の製造方法では、導波路形成用パターンの形成工程においてＴｉ膜の成膜は１回或いは２回でもパターニングは２回必要であり、製造工程が複雑になり、コストアップを招くという問題点もあった。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、直線導波路形成部と曲がり導波路形成部の拡散物質拡散後の屈折率変化量をほぼ同一としてモード不整合の影響を防ぎ、曲がり導波路部における導波路内側の屈折率を高くするとともに導波路外側の屈折率を低くして曲がり導波路部における光の伝搬をスムーズにすることで、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路を提供することを目的とする。
また、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路の製造方法を提供することを他の目的とする。
また、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できるうえ、導波路形成用パターンの形成を１回のプロセスで済ませることができ、光導波路の製造工程の簡略化とコストダウンが可能な光導波路の製造方法を提供することを他の目的とする。
また、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路を備えることで、小型化が可能な光デバイスを提供することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光導波路は、屈折率を上昇させる拡散物質を基板に堆積し拡散して形成された一つの導波路中に、直線導波路部と曲がり導波路部を有する３次元の光導波路であって、
上記直線導波路部の拡散物質の平均的な拡散量を基準とし、上記曲がり導波路部における導波路内側は拡散物質の拡散量が多くされるとともに、上記曲がり導波路部における導波路外側は拡散物質の拡散量が少なくされ、上記曲がり導波路部の屈折率分布のピークが導波路内側にシフトされていることを特徴とする。
【００１０】
かかる光導波路によれば、曲がり導波路部における導波路内側の屈折率が高くなるととともに導波路外側の屈折率が低くなり、曲がり導波路部の屈折率分布のピークが導波路内側にシフトするので、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしてもスムーズに光の電界分布を曲げることができ、光の伝搬がスムーズになり、曲がり導波路部の外側方向に放射される光を低減できる。
従って、本発明の光導波路によれは、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部における外側方向及び基板方向の放射ロスを低減することができ、小型化された光導波路を実現できる。
【００１１】
また、本発明の光導波路においては、上記曲がり導波路部における導波路内側に拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側に拡散した拡散物質の相対的な減少分がほぼ同量とされ、上記光導波路の単位長さあたりに拡散した拡散物質の量が直線導波路部と曲がり導波路部でほぼ同量とされたものであってもよい。  かかる光導波路によれば、上記直線導波路形成部と上記曲がり導波路形成部の拡散物質拡散後の屈折率変化量をほぼ同じにすることができ、直線導波路部と曲がり導波路部の光の電界分布を上下方向で一致させることができ、上記基板の上下方向のモード不整合によるロスを低減することができる。
【００１２】
また、本発明の光導波路においては、上記直線導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置と、上記曲がり導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置するように、曲がり導波路部における導波路内側に拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側に拡散した拡散物質の相対的な減少分が調整されたものであってもよい。
かかる光導波路によれば、直線導波路部と曲り導波路部の電界分布の最大位置の変位が小さくなり、横方向（左右方向）のモード不整合によるロスを低減することができる。
【００１３】
さらに、本発明の光導波路においては、上記直線導波路部から上記曲がり導波路部に至る曲がり導波路部導入部、及び上記曲がり導波路部から上記直線導波路部に至る直線導波路導入部において、上記拡散物質の光導波方向の分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成されたものであることが好ましい。
かかる光導波路によれば、直線導波路部と曲がり導波路部の接合がスムーズとなり、接合部分における基板方向への放射のロスの低減効果が増す。
【００１４】
本発明の光デバイスは、上記のいずれかの構成の本発明の光導波路が備えられたことを特徴とする。
かかる構成の光デバイスによれば、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部における外側方向及び基板方向の放射ロスを低減することができ、小型化された本発明の光導波路が備えられたことにより、小型で、低損失の光デバイスを実現できる。
【００１５】
光導波路の製造方法は、屈折率を上昇させる拡散物質を基板に堆積し拡散することにより、１つの導波路中に直線導波路部と曲がり導波路部を有する３次元の光導波路を製造する方法であって、
上記直線導波路部を形成するために拡散物質を堆積した直線導波路形成用堆積部分の拡散物質の平均的な堆積量を基準とし、上記曲がり導波路部における導波路内側を形成するために拡散物質を堆積した導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の堆積量を多くするとともに、上記曲がり導波路部における導波路外側を形成するために拡散物質を堆積した導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の堆積量を少なくし、上記拡散物質の拡散後に得られる曲がり導波路部における屈折率分布のピークを導波路内側にシフトすることを特徴とする。
【００１６】
かかる光導波路の製造方法によれば、上記拡散物質の拡散後に得られる曲がり導波路部における導波路内側の屈折率が高くなるととともに導波路外側の屈折率が低くなるので、曲がり導波路部の屈折率分布のピークを導波路内側にシフトすることができる。
従って、本発明の光導波路の製造方法によれは、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部における外側方向及び基板方向の放射ロスを低減することができ、小型化された本発明の光導波路の製造に好適に用いることができる。
【００１７】
また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な増加分と、上記導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な減少分をほぼ同量とし、上記光導波路の単位長さあたりに堆積する拡散物質の量が直線導波路形成用堆積部分と曲がり導波路部形成用堆積部分でほぼ同量となるようにしてもよい。
かかる光導波路の製造方法によれば、上記直線導波路形成部と上記曲がり導波路形成部の拡散物質拡散後の屈折率変化量をほぼ同じにすることができるので、上記基板の上下方向のモード不整合によるロスを低減することができる光導波路を製造できる。
【００１８】
また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記直線導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置と、上記曲がり導波路部を伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置するように、上記導波路内側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な増加分と、上記導波路外側形成用堆積部分の拡散物質の相対的な減少分が調整されていてもよい。
かかる光導波路の製造方法によれば、得られる直線導波路部と曲り導波路部の電界分布の最大位置の変位が小さくなり、横方向（左右方向）のモード不整合によるロスを低減できる光導波路を製造できる。
【００１９】
さらに、本発明の光導波路の製造方法においては、上記直線導波路形成用堆積部分から上記曲がり導波路部形成用堆積部分に至る部分に拡散物質を堆積した曲がり導波路部導入部形成用堆積部分、及び上記曲がり導波路部形成用堆積部分から上記直線導波路形成用堆積部分に至る部分に拡散物質を堆積した直線導波路導入部形成用堆積部分において、拡散物質の光導波方向の分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成することを特徴とする。
かかる光導波路の製造方法によれば、拡散物質拡散後に得られる直線導波路部と曲がり導波路部の接合がスムーズとなり、接合部分における基板方向への放射のロスが低減された光導波路を製造できる。
【００２０】
さらに、本発明の光導波路の製造方法においては、堆積される拡散物質が、導波路幅に比較して小さい複数の微小パターンに形成され、上記微小パターンの密度を変化させることにより、単位面積当たりに含まれる拡散物質の量を制御するようにしてもよい。
かかる光導波路の製造方法によれば、導波路形成用パターンとして上記拡散物質からなる複数の微小パターンを採用したことにより、この微小パターンの密度を変化させることで、拡散物質拡散後に得られる光導波路に含まれる拡散物質の濃度分布の制御が容易である。また、予め複数の微小パターン形成用マスクを作製しておき、このマスクを用いれば一回のパターニングで基板表面に導波路形成用パターンを形成することができ、光導波路の製造工程の簡略化とコストダウンが可能である。
【００２１】
また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記微小パターンの大きさ及び／又は間隔を変化させることにより、上記微小パターンの密度を変化させてもよい。
かかる光導波路の製造方法によれば、上記基板表面に拡散物質からなる微小パターンを所望の密度で形成することができる。
【００２２】
また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記微小パターンは微小なドット形状からなるものであってもよい。
かかる光導波路の製造方法によれば、拡散物質拡散後に得られる光導波路に含まれる拡散物質の濃度分布の制御をきめ細かくできるようになる。
また、本発明の光導波路の製造方法においては、上記微小パターンは微小なストライプ形状からなるものであってもよい。
このような光導波路の製造方法では、微小パターンの形状をストライプ形状としたことにより、微小なドットパターンを沢山形成する場合と比べて微小パターンを容易に形成でき、製造上の歩留まりを向上させることができる。
【００２３】
さらに、本発明の光導波路の製造方法においては、堆積される拡散物質の膜厚が、連続的又は段階的に変化するように形成することが、スムーズに光を伝搬させることができ、放射ロスを防止できる点で好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に図面を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の光導波路が備えられた光デバイスをマッハツェンダー干渉計型光変調器（ＭＺＩ型光変調器）に適用した実施形態を示す斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
この実施形態のＭＺＩ型光変調器は、ＬｉＮｂＯ３などの電気光学効果を有する材料からなる基板２と、この基板２の表面に屈折率を上昇させるＴｉなどの拡散物質を堆積し、基板２に拡散させて形成された３次元の光導波路としてのマッハツェンダー干渉計型光導波路（ＭＺＩ型光導波路）５と、上記基板２の表面に形成されたＡｕやＡｌ等の金属薄膜からなる電極７と、電極７と基板２の間に設けられ、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３などの誘電体薄膜からなるバッファ層９と、電極７に接続された電源装置８とから概略構成されたものである。
【００２５】
ＭＺＩ型光導波路５は、１つの光導波路が途中で２つに分岐されて２本のアーム光導波路部５ａ、５ａが設けられた後、再び合わされて１本になるような構造のものである。ＭＺＩ型光導波路５において２本のアーム光導波路部５ａ、５ａより入射側にある部分は入射側直線導波路部５ｂであり、出射側にある部分を出射側直線導波路部５ｂである。各アーム光導波路部５ａは、直線導波路部（直線部）６ａと、これの両側の曲がり導波路部（湾曲部）６ｂ、６ｂを有している。このＭＺＩ型光導波路５に入射させる光としては、例えば、１．３μｍまたは１．５５μｍの波長が用いられる。
【００２６】
図３は、本実施形態のＭＺＩ型光導波路の説明図であり、図３のＡはこのＭＺＩ型光導波路部の一部分を示す正面図、Ｂは上から順に図３のＡのＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面図、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面図、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面図、ＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線断面図である。なお、図３のＢには、本実施形態を理解し易くするために、基板１０の表面に拡散物質を堆積して形成した導波路形成用パターン１０を記載したが、この導波路形成用パターン１０は熱処理を行う前は基板２の表面上に存在するが、熱処理後は拡散物質が基板２内に拡散するため基板２の表面上には殆ど残らないものであり、従って、最終製品の表面上には導波路形成用パターン１０は形成されていない。
【００２７】
各アーム光導波路部５ａは、先に述べたように直線導波路部（直線部）６ａと曲がり導波路部（湾曲部）６ｂを有しており、この曲がり導波路部６ｂは途中で湾曲方向が変更されており、本実施形態では図３のＡのＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線付近で紙面の左側に凸になるように湾曲しており、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線付近で紙面の右側に凸になるように湾曲している。
曲がり導波路部を有する３次元の光導波路においては、曲がり導波路部を形成した部分において外周方向に電界分布が偏る傾向があるので、それを補正するために本実施形態のＭＺＩ型光導波路５の各アーム光導波路部５ａにおいては、直線導波路部６ａの拡散物質の平均的な拡散量を基準とし、曲がり導波路部６ｂにおける導波路内側１５ａは拡散物質の拡散量が多くされるとともに、曲がり導波路部６ｂにおける導波路外側１５ｂは拡散物質の拡散量が少なくされている。
さらに具体的には、曲がり導波路部６ｂにおける導波路内側１５ａに拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側１５ｂに拡散した拡散物質の相対的な減少分がほぼ同量とされ、光導波路５の単位長さあたりに拡散した拡散物質の量が直線導波路部６ａと曲がり導波路部５ｂでほぼ同量とされている。
また、本実施形態のＭＺＩ型光導波路５の入射側直線導波路部５ｂと出射側直線導波路部５ｂのそれぞれの拡散物質の拡散量は、直線導波路部６ａの拡散物質の平均的な拡散量と同様とされている。
【００２８】
図３のＢ中、多数の点が分布した領域が拡散物質が基板２に拡散した拡散領域ｃであり、点線は、導波路部の屈折率の重心Ｏを結ぶ線であり、一点鎖線は導波路形成用パターン１０の中心線である。
図３のＢに示すようにＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面の曲がり導波路部６ｂの屈折率の重心Ｏは、ＩＩＩａ−ＩＩＩａ線断面の直線導波路部６ａの屈折率の重心Ｏに比べて紙面の右側方向にずれており、即ち、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面の曲がり導波路部６ｂの屈折率の重心Ｏは導波路内側（湾曲部の内周側）１５ａにずれている。また、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面の曲がり導波路部６ｂの屈折率の重心Ｏは、ＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線断面の直線導波路部５ｂの屈折率の重心Ｏに比べて紙面の左側方向にずれており、即ち、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線断面の曲がり導波路部６ｂの屈折率の重心Ｏは導波路内側（湾曲部の内周側）１５ａにずれている。
【００２９】
図４のＡは、本実施形態のＭＺＩ型光導波路５の直線導波路部６ａと曲がり導波路部６ｂのそれぞれについて導波路幅方向ｘと屈折率変化量Δｎとの関係を示す図であり、図４のＡ中、点線▲１▼は直線導波路形成部に拡散物質拡散後の屈折率変化量Δｎと導波路幅方向ｘとの関係を示しており、実線▲２▼は直線導波路形成部に拡散物質拡散後の屈折率変化量Δｎと導波路幅方向ｘとの関係を示している。図４のＡから分かるように本実施形態のＭＺＩ型光導波路５では、直線導波路部６ａの屈折率分布のピークは導波路中央部にあるのに対して曲がり導波路部６ｂの屈折率分布のピークは導波路内側（湾曲部の内周側）１５ａにシフトしたものとなっている。このとき、分布の広がりの半値幅は若干小さくなるので、それに対応して曲がり導波路部６ｂの屈折率分布のピーク値は、直線導波路部６ａの屈折率分布のピーク値よりも若干大きくなっている。
なお、光変調器などで主に用いられるＺ−ｃｕｔのＬｉＮｂＯ３基板（ＬＮ基板）に光導波路を形成したものをＴＭモードで使用する場合、異常光の屈折率変化に対応するので、図５に示すように基板に拡散したＴｉ濃度ｃ（拡散物質濃度）と屈折率変化量Δｎは比例すると考えてよい。
【００３０】
このようなＭＺＩ型光導波路５の第１の製造方法について説明する。
まず、基板２に形成する光導波路５上に相当する基板表面部分に上記拡散物質を堆積して導波路形成用パターン１０を形成する。
その際、図３のＢに示すように各直線導波路６ａや入射側及び出射側直線導波路部５ｂ上に相当する基板表面部分には導波路の幅方向ｘに対して拡散物質の密度が概ね均一となるように堆積して直線導波路形成用パターン（直線導波路形成用堆積部分）１０ａを形成する。
また、これとともに図３のＢに示すように曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に上記拡散物質を堆積して曲がり導波路形成用パターン（曲がり導波路形成用堆積部分）１０ｂを形成するが、その際、曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分には、直線導波路形成用パターン１０ａの拡散物質の密度（平均的な堆積量）を基準とし、この基準よりも拡散物質の密度（堆積量）を高くする（多くする）して導波路内側形成用堆積部分１０ｃを形成するとともに、曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分には、上記基準よりも拡散物質の密度（堆積量）を低くする（少なくする）して導波路内側形成用堆積部分１０ｄを形成する。
【００３１】
また、曲がり導波路形成用堆積部分１０ｂを形成するとき、図４のＢに示すように導波路内側形成用堆積部分１０ｃの拡散物質の相対的な増加分ΔＴと、導波路外側形成用堆積部分１０ｄの拡散物質の相対的な減少分ΔＴをほぼ同量とし、言い換えれば、図３のＢに示すように直線導波路形成用パターン１０ａの断面積と、曲がり導波路形成用パターン１０ｂの断面積をほぼ同じ大きさとすることで、光導波路５の単位長さあたりに堆積する拡散物質の量が直線導波路形成用堆積部分１０ａと曲がり導波路部形成用堆積部分１０ｂでほぼ同量となるようにしてもよい。
ついで、基板２を加熱して上記拡散物質を基板２内に拡散させることによりＭＺＩ型光導波路５が得られる。
このようにして製造されたＭＺＩ型光導波路５では、図４のＡに示したように曲がり導波路部６ｂにおける屈折率分布のピークは導波路内側１５ａにシフトする。
なお、図３のＢでは直線導波路形成用パターン１０ａの断面形状が矩形状である場合、図３のＢ及び図４のＢでは曲がり導波路形成用パターン１０ｂの断面形状が階段状のもの（多段階膜厚パターン）である場合についてそれぞれ図示したが、導波路形成用パターンは他の形状であってもよく、他の形状の場合については後で詳しく説明する。
【００３２】
また、本実施形態のＭＺＩ型光導波路５においては、直線導波路部６ａを伝搬する光の電界分布の最大位置と、曲がり導波路部６ｂを伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置するように、曲がり導波路部６ｂにおける導波路内側１５ａに拡散した拡散物質の相対的な増加分と、導波路外側１５ｂに拡散した拡散物質の相対的な減少分が調整されていることが先に述べた理由により好ましい。
このようなＭＺＩ型光導波路５は、先に述べた光導波路の製造方法において基板２の表面に曲がり導波路形成用パターン１０ｂを形成する際に、導波路内側形成用堆積部分１０ｃの拡散物質の相対的な増加分ΔＴと、導波路外側形成用堆積部分１０ｄの拡散物質の相対的な減少分ΔＴを調整して得られる直線導波路部６ａと曲り導波路部６ｂの電界分布の最大位置の変位を小さくすることで、直線導波路部６ａを伝搬する光の電界分布の最大位置と、曲がり導波路部６ｂを伝搬する光の電界分布の最大位置がほぼ連続的な同一線上に位置したものの製造が可能である。
【００３３】
さらに、本実施形態のＭＺＩ型光導波路５においては、直線導波路部６ａ又は入射側直線導波路５ｂから曲がり導波路部６ｂに至る曲がり導波路導入部６ｃ（言い換えれば直線導波路部と曲がり導波路部の接続部近辺）、及び曲がり導波路部６ｂから直線導波路部６ａ又は出射側直線導波路５ｂに至る直線導波路導入部６ｄ（曲がり導波路部と直線導波路部の接続部近辺）において、上記拡散物質の光導波方向の濃度分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成して、光導波方向の屈折率変化が連続的もしくは段階的に変化するように形成されていることが電界分布の推移をスムーズにでき、上記接続部近辺における基板方向への放射ロスの低減効果が増す点で好ましい。
【００３４】
例えば、図６のＡは、導波路形成用パターンの断面形状の偏差の説明図（概念図）であり、図６のＡ中、ｗは導波路形成用パターン幅、τは導波路形成用パターンの平均膜厚としたとき、この導波路形成パターンを構成する拡散物質の平均的な分布の傾きｋ＝ａ／ｗで計算できる。また、導波路形成用パターンの断面を見たときの形状の偏りの指標をαとすると、α＝ｋ／τで計算できる。
図６のＢに示すように導波路形成パターンを構成する拡散物質が基板に拡散後の濃度分布のピーク位置が、光導波路の幅方向ｘの中心位置からずれる量を拡散後の濃度分布のピークシフト量δとすると、形状の偏りαとピークシフト量δとは図７に示すようにほぼ比例の関係にある。
【００３５】
このため本実施形態の光導波路５において直線導波路部６ａ又は入射側直線導波路５ｂから曲がり導波路部６ｂまではαを徐々に大きくすれば、拡散後の拡散物質の濃度分布のピークは導波路中心から導波路内側に徐々にシフトさせることができ、電界分布の推移をスムーズできる。一方、曲がり導波路部６ｂから直線導波路部６ａ又は出射側直線導波路５ｂまではαを徐々に小さくすれば、拡散後の拡散物質の濃度分布のピークは導波路内側から導波路中心に徐々にシフトさせることができ、電界分布の推移をスムーズできる。
【００３６】
このようなＭＺＩ型光導波路５は、先に述べた光導波路の製造方法において、基板２の表面に導波路形成用パターン１０を形成する際に、直線導波路形成用堆積部分１０ａから曲がり導波路部形成用堆積部分１０ｂに至る部分に拡散物質を堆積した曲がり導波路導入部形成用堆積部分（言い換えれば直線導波路形成用堆積部分１０ａと曲がり導波路部形成用堆積部分１０ｂの間の拡散物質堆積部分）、及び曲がり導波路部形成用堆積部分１０ｂから直線導波路形成用堆積部分１０ａに至る部分に拡散物質を堆積した直線導波路導入部形成用堆積部分（言い換えれば曲がり導波路部形成用堆積部分１０ｂと直線導波路形成用堆積部分１０ａとの間の拡散物質堆積部分）において、拡散物質の光導波方向の濃度分布が連続的もしくは段階的に変化するように形成することで製造できる。
【００３７】
電極７は、光の電界分布が電極７にかかって損失となることを防ぐために設けられたバッファ層９を介して形成され、アーム光導波路部５ａの直線導波路部６ａを覆う第１電極部７ａと、アーム光導波路５ａの両曲がり導波路部６ｂ、６ｂとアーム光導波路部５ｂを覆う第２電極部７ｂと、ＭＺＩ型光導波路５のいずれの部分も覆っていない第３電極部７ｃの３つに分割されている。第１〜第３電極部のうち第１電極部７ａに電源装置８が接続され、第２電極部７ｂ及び第３電極部７ｃはグランドに接地されている。
このＭＺＩ型光変調器では、電源装置８から第１電極部７ａに電圧を印加することにより一方のアーム光導波路部５ａに電気光学効果を与えると、このアーム光導波路部５ａと、他方のアーム光導波路部５ａとは屈折率変化に差が生じる。そして、このように一方のアーム光導波路部５ａに電圧が印加されている光導波路５の入射側光導波路部５ｂから光を導入すると、両アーム光導波路の屈折率が異なることにより一方のアーム光導波路部５ａを伝搬する光の位相と他方のアーム光導波路部５ａを伝搬する光の位相がずれ、これら光が出射側光導波路部５ｃで再び重ね合わされて出力されるので、干渉により出力光強度が印加電圧によって変化する。
また、電源装置８から第１電極部７ａに電圧を印加しないときは、両アーム光導波路の屈折率に差が生じないため、一方のアーム光導波路部５ａを伝搬する光の位相と他方のアーム光導波路部５ａを伝搬する光の位相は一致し、これら光が出射側光導波路部５ｃで再び重ね合わされて出力されるので、アーム光導波路５ａに電圧を印加した場合と異なる出力が得られる。
【００３８】
本実施形態のＭＺＩ型光導波路５によれば、直線導波路部６ａの断面の拡散物質の拡散量と、曲がり導波路部６ｂの断面の拡散物質の拡散量は略同一となるので、直線導波路部６ａと曲がり導波路部６ｂの光の電界分布が不一致になることに起因するモード不整合を改善でき、曲がり導波路部６ｂの入り口付近あるいは直線導波路部６ａの入り口付近において基板方向に放射される光を低減できる。
また、曲がり導波路部６ｂにおける導波路内側１５ａの屈折率が高くなるととともに導波路外側１５ｂの屈折率が低くなり、曲がり導波路部６ｂの屈折率分布のピークが導波路内側１５ａにシフトするので、曲がり導波路部６ｂの曲率半径を小さくしてもスムーズに光の電界分布を曲げることができ、光の伝搬がスムーズになり、曲がり導波路部６ｂの外側方向に放射される光を低減できる。
従って、本実施形態のＭＺＩ型光導波路５によれは、曲がり導波路部６ｂの曲率半径を小さくしても曲がり導波路部６ｂにおける外側方向及び基板方向の放射ロスを低減することができ、小型化された光導波路を実現できる。
【００３９】
（光導波路の第２の製造方法）
光導波路の第２の製造方法が先に述べた光導波路の第１の製造方法と異なるところは、基板表面に堆積する導波路形成用パターンとして図８に示すような複数の微小ドットパターン（微小パターン）２０を用い、図１や図３の各直線導波路６ａや入射側及び出射側直線導波路部５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の微小ドットパターン２０は均一な大きさ及び均一ピッチとし、曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の微小ドットパターン２０は大きさを変化させることにより基板表面に形成する微小パターンの密度を変化させる。
【００４０】
ここでの複数の微小ドットパターン２０の密度を変化させる方法としては、曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分に形成する微小ドットパターン２０は大きさを大きくし、曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する微小ドットパターン２０は大きさを小さくし、好ましくは図８に示すように複数の微小ドットパターン２０の大きさは導波路内側１５ａ上に相当する表面部分から導波路外側１５ｂ上に相当する表面部分にかけて徐々に小さくなるように変化させるのがよい。なお、図中、ｘは導波路の幅方向、ｚは光の進行方向あるいは導波路の長さ方向である。
【００４１】
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に複数の微小ドットパターン２０を形成する際は、図９に示すように進行方向ｚに対して複数の微小ドットパターン２０の大きさを変化させることが好ましい。
例えば、図９のＡに示すように曲がり導波路導入部６ｃにおける導波路外側上に相当する基板表面部分（基板の導入部外側相当部分）に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘ及び進行方向ｚの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成し、曲がり導波路導入部６ｃにおける導波路内側上に相当する基板表面部分（基板の導入部内側相当部分）に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘ及び進行方向ｚの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に大きくなるように形成してもよい。
あるいは図９のＢに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に大きくなるように形成してもよい。
あるいは図９のＣに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の進行方向ｚの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成し、基板の導入部内側相当分に形成する複数の微小ドットパターン２０の進行方向ｚの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分側にかけて徐々に大きくなるように形成してもよい。
この光導波路の第２の製造方法では、導波路形成用パターンとして複数の微小ドットパターン２０を採用したことにより、この微小ドットパターンの密度を変化させることで、拡散物質拡散後に得られる光導波路に含まれる拡散物質の濃度分布の制御が容易であり、しかも拡散物質の濃度分布の制御をきめ細かくできる。また、予め複数の微小パターン形成用マスクを作製しておき、このマスクを用いれば一回のパターニングで基板表面に導波路形成用パターンを形成することができ、光導波路の製造工程の簡略化とコストダウンが可能である。
【００４２】
（光導波路の第３の製造方法）
光導波路の第３の製造方法が先に述べた光導波路の第２の製造方法と異なるところは、曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する微小パターンの密度を変化させる方法が異なる点である。
ここでの複数の微小ドットパターン２０の密度を変化させる方法としては、図３の曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分に形成する微小ドットパターン２０は図１０に示すようにピッチ（間隔）を小さくし、曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する微小ドットパターン２０はピッチを大きくし、好ましくは図１０に示すように複数の微小ドットパターン２０のピッチは導波路内側１５ａ上から導波路外側１５ｂ上にかけて徐々に大きくなるように変化させるのがよい。
【００４３】
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に複数の微小ドットパターン２０を形成する際は、図１１に示すように進行方向ｚに対して複数の微小ドットパターン２０のピッチを変化させることが好ましい。
例えば、図１１のＡに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘ及び進行方向ｚのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に大きくなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘ及び進行方向ｚのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成してもよい。
あるいは図１１のＢに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に大きくなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の幅方向ｘのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成してもよい。
あるいは図１１のＣに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の進行方向ｚのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に大きくなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の微小ドットパターン２０の進行方向ｚのピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に小さくなるように形成してもよい。
また、複数の微小ドットパターンの密度を変化させる方法としては、先に述べた光導波路の第２の製造方法と第３の製造方法の複合的な実施形態として、微小ドットパターンの大きさとピッチの両方を変更するようにしてもよい。
【００４４】
（光導波路の第４の製造方法）
光導波路の第４の製造方法が先に述べた光導波路の第１の製造方法と異なるところは、基板表面に堆積する導波路形成用パターンとして図１２に示すような複数の微細な縦ストライプパターン（微小パターン）３０を用い、図１や図３の各直線導波路６ａや入射側及び出射側直線導波路部５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０は均一幅及び均一ピッチとし、曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０は幅を変化させることにより基板表面に形成する微小パターンの密度を変化させる。なお、図中、ｘは導波路の幅方向、ｚは光の進行方向あるいは導波路の長さ方向である。各縦ストライプパターン３０の延在方向は進行方向ｚであり、複数の縦ストライプパターン３０の配列方向は幅方向ｘである。
【００４５】
ここでの複数の縦ストライプパターン３０の密度を変化させる方法としては、曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分に形成する縦ストライプパターン３０は幅を大きくし、曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する縦ストライプパターン３０は幅を小さくし、好ましくは図１２に示すように複数の縦ストライプパターン３０の幅は導波路内側１５ａ上に相当する表面部分から導波路外側１５ｂ上に相当する表面部分にかけて徐々に狭くなるように変化させるのがよい。
【００４６】
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に複数の縦ストライプパターン３０を形成する際は、進行方向ｚに対して複数の縦ストライプパターン３０の幅を変化させることが好ましい。
例えば、図１３のＢに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０の幅方向ｘの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に狭くなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０の幅方向ｘの大きさが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に広くなるように形成してもよい。
この光導波路の第４の製造方法では、導波路形成用パターンとして複数の縦ストライプパターン３０を採用したことにより、微小パターンを容易に形成でき、製造上の歩留まりを向上させることができる。
【００４７】
（光導波路の第５の製造方法）
光導波路の第５の製造方法が先に述べた光導波路の第４の製造方法と異なるところは、曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の縦ストライプパターンの密度を変化させる方法が異なる点である。
ここでの複数の縦ストライプパターン３０の密度を変化させる方法としては、曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分に形成する縦ストライプパターン３０は図１４に示すようにピッチを狭くし、曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する縦ストライプパターン３０はピッチを広くし、好ましくは図１４に示すように複数の縦ストライプパターン３０のピッチは導波路内側１５ａ上に相当する表面部分から導波路外側１５ｂ上に相当する表面部分にかけて徐々に広くなるように変化させるのがよい。なお、図中、ｘは導波路の幅方向、ｚは光の進行方向あるいは導波路の長さ方向である。
【００４８】
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に複数の縦ストライプパターン３０を形成する際は、進行方向ｚに対して複数の縦ストライプパターン３０の幅を変化させることが好ましい。
例えば、図１３のＣに示すように基板の導入部外側相当部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０はピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に広くなるように形成し、基板の導入部内側相当部分に形成する複数の縦ストライプパターン３０はピッチが直線導波路形成用堆積部分から曲がり導波路形成用堆積部分にかけて徐々に狭くなるように形成してもよい。
【００４９】
また、曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に形成する複数の縦ストライプパターンの密度を変化させる方法としては、先に述べた光導波路の第４の製造方法と第５の製造方法の複合的な実施形態として、図１３のＡに示すように縦ストライプパターンの幅とピッチの両方を変更するようにしてもよい。
【００５０】
（光導波路の第６の製造方法）
光導波路の第６の製造方法が先に述べた光導波路の第１の製造方法と異なるところは、基板表面に堆積する導波路形成用パターンとして図１５に示すような複数の微細な横ストライプパターン（微小パターン）４０を用い、図１や図３の各直線導波路６ａや入射側及び出射側直線導波路部５ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の横ストライプパターン４０は均一幅及び均一ピッチとし、曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する複数の横ストライプパターン４０は進行方向ｚの幅を変化させることにより基板表面に形成する微小パターンの密度を変化させる。なお、図中、ｘは導波路の幅方向、ｚは光の進行方向あるいは導波路の長さ方向である。各横ストライプパターン４０の延在方向は幅方向ｘであり、複数の横ストライプパターン４０の配列方向は進行方向ｚである。
【００５１】
ここでの複数の横ストライプパターン４０の密度を変化させる方法としては、図１５に示すように各横ストライプパターン４０の進行方向の幅は導波路内側１５ａ上に相当する表面部分から導波路外側１５ｂ上に相当する表面部分にかけて徐々に狭くなるように変化させている。
【００５２】
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に複数の横ストライプパターン４０を形成する際は、複数の横ストライプパターン４０の進行方向ｚの幅および／又は進行方向ｚのピッチ（間隔）を変化させることが好ましい。
例えば、図１６のＢに示すように曲がり導波路導入部上に相当する基板表面部分に形成される複数の横ストライプパターン４０は、曲がり導波路形成用堆積部分に近いものほど基板の導入部外側相当部分に形成するパターン部の進行方向ｚの幅が狭くなり、基板の導入部内側相当部分に形成するパターン部の進行方向ｚの幅が広くなるように形成してもよい。
また、図１６のＣに示すように曲がり導波路導入部上に相当する基板表面部分に形成される複数の横ストライプパターン４０は、曲がり導波路形成用堆積部分に近くなるほど基板の導入部外側相当部分に形成するパターン部の進行方向ｚのピッチが広くなり、基板の導入部内側相当部分に形成するパターン部の進行方向ｚのピッチが狭くなるように形成してもよい。
また、曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に形成する複数の横ストライプパターンの密度を変化させる方法としては、先に述べた図１６のＢと図１６のＣで説明した方法の複合的な実施形態として、図１６のＡに示すように横ストライプパターンの進行方向ｚの幅と進行方向ｚのピッチの両方を変更するようにしてもよい。
【００５３】
例えば、幅８００μｍ、厚さ５００μｍ程度のＬｉＮｂＯ３基板表面にＴｉ膜からなる縦ストライプパターンを複数形成する際、縦ストライプパターンの形状を変更したときの幅方向ｘの位置とＴｉ膜厚比の関係を図１７乃至図１９に示した。Ｔｉ膜厚比は、図３のＢに示した直線導波路形成用パターン１０ａのように断面形状が矩形で、均一厚みとした基準のＴｉ膜の厚みを１とし、これに対する比で表したものである。なお、Ｔｉ膜の幅は８μｍとして計算しているが、８μｍ以外の幅であっても同様の結果が得られる。図１７乃至図１９において横軸の幅方向ｘの位置が＋側は曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ上に相当する基板表面部分（基板の導波路内側相当部分と略すこともある）、−側は曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂ上に相当する基板表面部分（基板の導波路外側部分と略すこともある）である。
【００５４】
図１７は、縦ストライプパターンの幅を等間隔で形成したときの幅方向ｘの位置（μｍ）とＴｉ膜厚比を示す図である。なお、図１７中の点線は基準のＴｉ膜の幅方向の位置（μｍ）とＴｉ膜厚比を示している。
図１８は、縦ストライプパターンの幅を基板の導波路内側相当部分から基板の導波路外側相当部分にかけて徐々に狭くしたときの幅方向ｘの位置（μｍ）とＴｉ膜厚比を示す図である。
図１９は、縦ストライプパターンの間隔を基板の導波路内側相当部分から基板の導波路外側相当部分にかけて徐々に広くしたときの幅方向ｘの位置（μｍ）とＴｉ膜厚比を示す図である。
【００５５】
また、図２０に上記で形成した各縦ストライプパターンの形状と、Ｔｉを基板に拡散後に得られる光導波路の表面付近のＴｉの濃度分布を示す。図２０中、曲線▲３▼は縦ストライプパターンを均一膜厚とした場合、曲線▲４▼は上記の縦ストライプパターンを等間隔にした場合、曲線▲５▼は上記の縦ストライプパターンの幅を変化させた場合、曲線▲６▼は上記の縦ストライプパターンの間隔を変化させた場合である。なお、図２０において横軸の幅方向ｘの位置が＋側は曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ、−側は曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂである。
図２０に示した結果からＴｉの濃度分布形状は、縦ストライプパターンを等間隔にした場合、幅を変化させた場合、間隔を変化させた場合のいずれの場合においても均一膜厚とした基準のＴｉ膜を用いた場合のＴｉの濃度分布形状と略同様か、あるいは差が小さく、特に、上下方向のＴｉの濃度分布形状の差が小さいものであることがわかる。また、曲線▲４▼〜▲６▼のうち曲線▲５▼のものが、Ｔｉの相対濃度のピーク位置が導波路の幅方向の中心位置（ｘが０μｍ）からのずれが大きいことより、縦ストライプパターンの幅を変化させる場合がＴｉの相対濃度のピークを曲がり導波路部における導波路内側にシフトさせる効果が大きいことがわかる。
【００５６】
（光導波路の第７の製造方法）
この光導波路の第７の製造方法が先に述べた光導波路の第１の製造方法と異なるところは、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に図２１に示すような多段階膜厚パターン５０ｂを形成し、この際、光の進行方向（光導波路の長さ方向）に対して徐々に段差の高さを変化させるか、あるいは段差の幅を変化させるか、あるいは段差の高さと幅の両方を変化させている点である。
例えば、図２２のＡに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの高さｈが進行方向ｚに対して連続的に高くなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の幅が一定で、高さｈが進行方向ｚに対して連続的に低くなるように形成してもよい。
あるいは図２２のＢに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの進行方向ｚの高さが段階的に高くなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の幅が一定で、進行方向ｚの高さが段階的に低くなるように形成してもよい。
【００５７】
あるいは図２３のＡに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの段差の高さが一定で、進行方向ｚに対して幅ｗが連続的に広くなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の高さが一定で、進行方向ｚに対して幅ｗが連続的に広くなるように形成してもよい。
あるいは図２３のＢに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの高さが一定で、進行方向ｚの幅が段階的に広くなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの高さが一定で、進行方向ｚの幅が段階的に広くなるように形成してもよい。
【００５８】
あるいは図２４のＡに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの段差の高さｈ及び幅ｗが進行方向ｚに対して連続的に大きくなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の高さｈ及び幅ｗが進行方向ｚに対して連続的に大きくなるように形成してもよい。
あるいは図２４のＢに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する多段階膜厚用パターン５０ｂの導波路内側形成用堆積部分５０ｃの段差の高さｈ及び幅ｗが進行方向ｚに対して段階的に大きくなるように形成し、基板の導入部外側相当部分に堆積する多段階膜厚パターン５０ｂの導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の高さｈ及び幅ｗが進行方向ｚに対して段階的に大きくなるように形成してもよい。
なお、図２２乃至図２４に示す多段階膜厚パターン５０ｂにおいては、導波路内側形成用堆積部分５０ｃの高さは、導波路外側形成用堆積部分５０ｄの高さより高くされている。
上記のように曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に多段階膜厚パターン５０ｂを形成する場合は、導波路内側形成用堆積部分５０ｃや導波路外側形成用堆積部分５０ｄの段差の高さｈや幅ｗは連続的に変更するのが好ましいが、段階的に変更してもほぼ同様の効果が得られる。
【００５９】
（光導波路の第８の製造方法）
光導波路の第８の製造方法が先に述べた光導波路の第１の製造方法と異なるところは、図３の曲がり導波路部６ｂ上に相当する基板表面部分に形成する曲がり導波路形成用パターンとして図２５に示すような傾斜膜厚パターン６０ｂを用いた点である。
この傾斜膜厚パターン６０ｂは、図３の導波路内側１５ａ上に相当する表面部分に形成する導波路内側形成用堆積部分６０ｃから導波路外側１５ｂ上に相当する表面部分にかけて導波路外側形成用堆積部分６０ｄにかけて厚み（高さ）が連続的に低くなるように形成する。
また、図３の曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に図２５に示すような傾斜膜厚パターン６０ｂを形成するが、この際、光の進行方向（光導波路の長さ方向）に対して連続的に傾斜を変化させるか、あるいは段階的に傾斜を変化させることが好ましい。
例えば、図２６のＡに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する傾斜膜厚パターン６０ｂの傾斜が進行方向ｚに対して連続的に変化するように形成してもよい。
あるいは図２６のＢに示すように基板の導入部内側相当部分に堆積する傾斜膜厚パターン６０ｂの傾斜が進行方向ｚに対して段階的に変化するように形成してもよい。
なお、図２６に示す傾斜膜厚パターン６０ｂにおいては、導波路内側形成用堆積部分６０ｃの高さは、導波路外側形成用堆積部分６０ｄの高さより高くされている。また、図２６中、符号θは傾斜膜厚パターン６０ｂの表面の傾斜角度である。
上記のように曲がり導波路導入部６ｃ上に相当する基板表面部分に傾斜膜厚パターン６０ｂを形成する場合、傾斜は連続的に変更するのが好ましいが、段階的に変更してもほぼ同様の効果が得られる。
【００６０】
例えば、幅８００μｍ、厚さ５００μｍ程度のＬｉＮｂＯ３基板表面にＴｉ膜からなる導波路形成用パターンを形成する際、導波路形成用パターンの形状を変更したときの幅方向ｘの位置とＴｉ膜厚比の関係を図２７に示した。Ｔｉ膜厚比は、図３のＢに示した直線導波路形成用パターン１０ａのように断面形状が矩形で、均一厚みとした基準のＴｉ膜の厚みを１とし、これに対する比で表したものである。図２７において横軸の幅方向ｘの位置が＋側は基板の導波路内側相当部分、−側は基板の導波路外側部分である。
【００６１】
図２７中、実線は基準のＴｉ膜の幅方向の位置（μｍ）とＴｉ膜厚比の関係を示しており、点線は上記の光導波路の第７の製造方法で用いた多段階膜厚パターンと同様の３段階膜厚Ｔｉ膜の幅方向の位置（μｍ）とＴｉ膜厚比の関係を示しており、一点鎖線は上記の光導波路の第８の製造方法で用いた傾斜膜厚パターンと同様の傾斜膜厚Ｔｉ膜の幅方向ｘの位置（μｍ）とＴｉ膜厚比を示す図である。  図２８に上記で形成した導波路形成用パターンの形状と、Ｔｉを基板に拡散後に得られる光導波路の表面付近のＴｉの濃度分布を示す。
図２８中、実線は基準のＴｉ膜の場合、点線は３段階膜厚Ｔｉ膜の場合、一点鎖線は傾斜膜厚Ｔｉ膜の場合である。なお、図２８において横軸の幅方向ｘの位置が＋側は曲がり導波路部６ｂの導波路内側１５ａ、−側は曲がり導波路部６ｂの導波路外側１５ｂである。
図２８に示した結果からＴｉの濃度分布形状は、導波路形成用パターンを多段階膜厚にした場合、傾斜膜厚にした場合のいずれの場合においても均一膜厚とした基準のＴｉ膜を用いた場合のＴｉの濃度分布形状と略同様か、あるいは差が小さく、特に、上下方向のＴｉの濃度分布形状の差が小さいものであることがわかる。この結果は、縦ストライプパターンの幅や間隔を変更した場合のＴｉの濃度分布形状を示す図２０の結果と同様であり、Ｔｉの濃度分布形状は導波路形成用パターンの形状よりもＴｉ密度の影響を受けることがわかる。
ただし、導波路形成用パターンの形状による拡散物質の濃度分布形状の差異の現れ方は、拡散係数との大小関係にも依存しており、拡散温度や拡散時間など、拡散時の条件によって変化する。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の光導波路によれば、直線導波路形成部と曲がり導波路形成部の拡散物質拡散後の屈折率変化量をほぼ同一としてモード不整合の影響を防ぎ、曲がり導波路部における導波路内側の屈折率を高くするとともに導波路外側の屈折率を低くして曲がり導波路部における光の伝搬をスムーズにすることで、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路を実現できる。
また、本発明の光導波路の製造方法によれば、曲がり導波路部の曲率半径を小さくしても曲がり導波路部の外側方向及び基板方向に放射される光を低減できる光導波路の製造が可能である。
さらに、本発明の光導波路の製造方法によれば、導波路形成用パターンの形成を１回のプロセスで済ませることができ、光導波路の製造工程の簡略化とコストダウンが可能である。
また、本発明の光デバイスによれば、本発明の光導波路が備えられたことで、小型化された光デバイスを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態のＭＺＩ型光変調器の概略構成を示す斜視図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】図１のＭＺＩ型光変調器に備えられたＭＺＩ型光導波路の説明図。
【図４】Ａは本実施形態のＭＺＩ型光導波路の直線導波路部と曲がり導波路部のぞれぞれについて導波路幅方向と屈折率変化量との関係を示す図、Ｂは曲がり導波路形成用パターンの断面図。
【図５】基板に拡散したＴｉ濃度と屈折率変化との関係を示す図。
【図６】Ａは導波路形成用パターンの断面形状の偏差の説明図、Ｂは拡散物質が拡散後の濃度分布のピークシフト量の説明図。
【図７】導波路形成用パターンの形状の偏りとピークシフト量との関係を示す図。
【図８】本実施形態の光導波路の第２の製造方法において複数の微小ドットパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図９】本実施形態の光導波路の第２の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための複数の微小ドットパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１０】本実施形態の光導波路の第３の製造方法において複数の微小ドットパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１１】本実施形態の光導波路の第３の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための複数の微小ドットパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１２】本実施形態の光導波路の第４の製造方法において複数の縦ストライプパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１３】本実施形態の光導波路の第４乃至第５の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための複数の縦ストライプパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１４】本実施形態の光導波路の第５の製造方法において複数の縦ストライプパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１５】本実施形態の光導波路の第６の製造方法において複数の横ストライプパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１６】本実施形態の光導波路の第６の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための複数の横ストライプパターンの密度を変化させる方法を示す平面図。
【図１７】縦ストライプパターンの幅を等間隔とした場合の幅方向の位置とＴｉ膜厚比を示す図。
【図１８】縦ストライプパターンの幅を変化させた場合の幅方向の位置とＴｉ膜厚比を示す図。
【図１９】縦ストライプパターンの間隔を変化させた場合の幅方向の位置とＴｉ膜厚比を示す図。
【図２０】縦ストライプパターンの形状を変化させた場合の拡散後のＴｉの濃度分布を示す図。
【図２１】本実施形態の光導波路の第７の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための多段階膜厚パターンを示す断面図。
【図２２】多段階膜厚パターンの段差の高さを連続的又は段階的に変化させた場合を示す斜視図。
【図２３】多段階膜厚パターンの段差の幅を連続的又は段階的に変化させた場合を示す斜視図。
【図２４】多段階膜厚パターンの段差の高さと幅を連続的又は段階的に変化させた場合を示す斜視図。
【図２５】本実施形態の光導波路の第８の製造方法において曲がり導波路導入部を形成するための傾斜膜厚パターンを示す断面図。
【図２６】傾斜膜厚パターンの傾斜を連続的又は段階的に変化させた場合を示す斜視図。
【図２７】導波路形成用パターンの形状を変化させたときの幅方向の位置とＴｉ膜厚比の関係を示す図。
【図２８】導波路形成用パターンの形状を変化させた場合の拡散後のＴｉの濃度分布を示す図。
【図２９】従来の光導波路の直線導波路部と曲がり導波路部の電界分布の説明図。
【図３０】Ａは従来の光導波路の他の例を示す平面図、ＢはＡに示した光導波路の直線導波路部と曲がり導波路部の各断面内における屈折率分布を示す図。
【符号の説明】
５…マッハツェンダー干渉計型光導波路、５ｂ…入射側直線導波路路部又は出射側直線導波路部、６ａ…直線導波路部、６ｂ…曲がり導波路部、６ｃ…曲がり導波路導入部、６ｄ…直線導波路導入部、９…バッファ層、１０…導波路形成用パターン、１０ａ…直線導波路形成用パターン（直線導波路形成用堆積部）、１０ｂ…曲がり導波路形成用パターン（曲がり導波路形成用堆積部）、１０ｃ，５０ｃ，６０ｃ…導波路内側形成用堆積部、１０ｄ，５０ｄ，６０ｄ…導波路外側形成用堆積部、ΔＴ…増加分又は減少分、１５ａ…導波路内側、１５ｂ…導波路外側、２０…微小ドットパターン（微小パターン）、３０…縦ストライプパターン（微小パターン）、４０…横ストライプパターン（微小パターン）、５０ｂ…多段階膜厚パターン（導波路形成用パターン）、６０ｂ…傾斜膜厚パターン（導波路形成用パターン）。
。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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