(57)【要約】【課題】結合損失が小さく、複雑かつ高度なプロセスを必要とせずに簡易な方法で製造することができる光導波路およびその製造方法を提供するものである。【解決手段】光導波路１００のコア１０３は、幅および高さが先端部１０５に向かって徐々に小さくなるように形成されているとともに、断面幅が高さ方向に向けて徐々に小さくなるように形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂを備えている。コア１０３の任意の位置における断面の中心は、同一の軸上に保たれている。本光導波路１００の製造方法は、コア膜をエッチングすることにより、高さが一定で先端部に向けて幅が徐々に小さくなる形状からなる、断面矩形のコアを形成する工程と、断面矩形のコアをエッチングすることにより、断面幅が高さ方向に向かって徐々に小さく、かつ、高さが先端部に向かって徐々に低くなる形状のコアを形成する工程とを含む。【選択図】      図１
2004354608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッドと、前記クラッド内に形成され、スポットサイズ変換部を有するコアとを含み、
前記コアは、前記コアの任意の位置における光の伝播方向に直交する断面の中心が、ほぼ同一の直線上にある形状を有し、
前記スポットサイズ変換部は、光の伝播方向に沿って前記コアの先端部に向かって、略相似形を保ちながら面積が変化する断面を有し、
前記面積が変化する断面は、少なくとも底辺を有し、その底辺に対する高さ方向に向かって幅が狭くなる形状を有することを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記クラッドは、前記コアの下に形成されたアンダークラッドと、前記アンダークラッド上に形成され、前記コアを包み込むように形成されたオーバークラッドとを有し、
前記アンダークラッドは、前記コアの中心軸に対して傾斜している部分を有し、
前記スポットサイズ変換部は、前記アンダークラッドの傾斜している部分の上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって前記断面積が徐々に小さくなり、先細りになる形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の光導波路。
【請求項４】
前記コアの前記スポットサイズ変換部は、略三角形状または略台形状の断面形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光導波路。
【請求項５】
傾斜した部分を有するクラッドを形成する第１の工程と、
前記クラッド上に、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成する第２の工程と、
前記断面がほぼ矩形のコアをエッチングすることにより、任意の位置における断面の中心がほぼ同一の軸上にあり、断面幅が高さ方向に向かって徐々に小さくなる形状、かつ、前記コアの幅の変化に対応して高さが徐々に変化する形状のコアを形成する第３の工程と、
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項６】
前記第１の工程は、基板の一部の上に所定の高さを有する段差部を設置する工程と、
前記段差部が設置された前記基板の上にクラッド膜を成膜することにより、前記段差部の底部から前記段差部の高さと略等しい距離まで高さが徐々に高くなるクラッドを形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】
前記第２の工程は、前記クラッド上にコア膜を成膜する工程と、
前記コアの幅の変化を設定するために、前記幅が徐々に変化する形状のマスクを前記コア膜上に形成するマスク工程と、
フォトリソグラフィおよびエッチングにより前記コア膜から、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成するコア形成工程と、
を含むことを特徴とする請求項５または請求項６のいずれか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、光通信分野において広く使用される光導波路およびその製造方法に関し、特に、結合損失を少なくするスポットサイズ変換部を備えた光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザダイオードや半導体光スイッチ等の光デバイスとシングルモード光ファイバとの間を光結合させる場合に、光デバイスの端面と光ファイバとを直接突き合わせて結合させると、光デバイスのスポットサイズ（ビームが一番絞られている部分におけるビーム半径）はシングルモード光ファイバのスポットサイズよりも数倍程度小さいため、結合部での結合損失が大きくなるという問題がある。さらに、スポットサイズが小さいビームを結合するときは、ビームの位置合わせを高精度に行う必要があり、工程が複雑化するとともに、歩留まりが劣化するという問題がある。
【０００３】
また、光導波路や光ファイバを横断する溝を形成して、その溝に光学素子を埋め込んだ埋込型光部品では、光導波路等の端面が溝を挟んで対向している。その場合、光が一方の光導波路等の端面から出て他方の端面に到達するとき回折によってビーム半径が大きくなる等の理由により結合損失が大きくなる。しかし、結合部においてスポットサイズを拡大させておくことにより、回折によるビームの広がり角を小さくすることができる。すなわち、端面からの距離が同じ場合には、スポットサイズを拡大させないものと比較してビーム半径を小さくすることができるため、回折による損失を小さくすることができる。つまり、光導波路と光ファイバとの結合のようなビームの結合部においては、結合するビーム同士のスポットサイズを拡大して、ほぼ同一にすることにより、結合損失を低減できる。また、埋込型光部品の溝部で光導波路等の端面が離れて対向しているような部分では、光導波路などのスポットサイズを拡大することにより、回折による損失を低減することができる。
【０００４】
従来においては、スポットサイズを拡大させる方法として、コアの高さを一定とし、幅のみをコアの先端部に向けてテーパー状に縮小させた光導波路が使用されていた。この光導波路は簡易な方法で製造することが可能であるが、高さが一定であるため結合損失の偏向依存性が大きくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、結合損失の偏向依存性を小さくするために、スポットサイズ変換部のコアを断面幅及び高さ方向ともにステップ状に縮小していた（特許文献１）。
【０００６】
また、コアの断面幅及び高さの双方を、コアの先端に向かってテーパー状に縮小させてスポットサイズを拡大するとともに、偏向依存性を小さくして結合損失を小さくしていた。（特許文献２）。このテーパー部は次に説明する手順により形成される。基板上にアンダークラッドを成膜し、続いてアンダークラッドの上面から所定の距離を離して幅方向がテーパー状のストッパー膜を埋め込みつつコア層を成膜する。そして、所定のエッチングマスクを使用して、ストッパー膜領域ではストッパー膜までコア層をエッチングする。次に、ストッパー膜以外の領域ではストッパー膜より下方の位置までコア層をエッチングして、コア層に段差を形成する。そして、コア層の上にコアの段差が埋まるように膜厚２〜３μｍ程度の膜を成膜し、その後熱処理を行なって段差が滑らかに埋まるように成形する。テーパー部以外の余分な膜はエッチングにより除去することにより、断面幅及び高さをテーパー状に滑らかに変化させることができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１７１０２０号公報（段落［００１０］、［００１１］、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１５６５３９号公報（段落［００１８］−［００２７］、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載されている光導波路では、数μｍ程度の厚さを数段のステップで大きく変化させることにより、幅及び高さが急激に変化するステップ部分において放射による過剰損失は大きくなる。また、コアの断面形状が矩形状であるため、コアとオーバークラッドとの密着性が悪かった。そのため、コア内の光がクラッドに漏出し、損失が大きくなってしまっていた。さらに、ステップ段階を増やすことにより過剰損失の低減は可能であるが、パターニング工程と成膜を繰り返す必要があり、複数の段差を作成すると工程数が増えるため量産向きではなかった。
【０００９】
また、特許文献２に記載の光導路によれば、断面幅および高さ方向をテーパー状に滑らかに変化させることができるが、コア層を段差にするためにコア層の内部にストッパー膜を埋め込み、段差を作製した後にこの段差が滑らかに埋まるように膜を成膜して熱処理をする必要がある。従って、このような導波路を形成するには工程数が多くなるとともに複雑かつ高度なプロセス技術が必要であり、生産性が悪く量産向きではなかった。また、コアの断面形状が矩形状であるため、コアとオーバークラッドとの密着性が悪く、その部分での損失が大きかった。
【００１０】
さらに、特許文献１および特許文献２に記載されている光導波路では、スポットサイズを拡大させることが可能であるが、スポットサイズ変換部の中心軸とコアのスポットサイズ変換部以外の部分（以下、導波部と称する。）の中心軸が同一の直線軸上になく（コアの任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上にない）、スポットサイズ変換部の中心軸は先端部に向けて徐々に下方に傾いているため、導波部を伝播してきた光がスポットサイズ変換部においては下方にずれてしまう。例えば、上述したような光導波路等の端面が溝を挟んで対向している埋込型光部品においては、一方の光導波路におけるスポットサイズ変換部から出る光の光軸は下方にずれてしまうため、他方の光導波路における光軸と一致せず、その結果、結合部分での損失が大きくなってしまう。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決するものであり、結合損失を一段と小さくすることが可能な光導波路及びその製造方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、クラッドと、前記クラッド内に形成され、スポットサイズ変換部を有するコアとを含み、前記コアは、前記コアの任意の位置における光の伝播方向に直交する断面の中心が、ほぼ同一の直線上にある形状を有し、前記スポットサイズ変換部は、光の伝播方向に沿って前記コアの先端部に向かって、略相似形を保ちながら面積が変化する断面を有し、前記面積が変化する断面は、少なくとも底辺を有し、その底辺に対する高さ方向に向かって幅が狭くなる形状を有することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光導波路であって、前記クラッドは、前記コアの下に形成されたアンダークラッドと、前記アンダークラッド上に形成され、前記コアを包み込むように形成されたオーバークラッドとを有し、前記アンダークラッドは、前記コアの中心軸に対して傾斜している部分を有し、前記スポットサイズ変換部は、前記アンダークラッドの傾斜している部分の上に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の光導波路であって、前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって前記断面積が徐々に小さくなり、先細りになる形状を有することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光導波路であって、前記コアの前記スポットサイズ変換部は、前記先端部に向かって、前記幅および前記高さが徐々に縮小し、先細りになる形状を有することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項５記載の発明は、傾斜した部分を有するクラッドを形成する第１の工程と、前記クラッド上に、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成する第２の工程と、前記断面がほぼ矩形のコアをエッチングすることにより、任意の位置における断面の中心がほぼ同一の軸上にあり、断面幅が高さ方向に向かって徐々に小さくなる形状、かつ、前記コアの幅の変化に対応して高さが徐々に変化する形状のコアを形成する第３の工程と、を含むことを特徴とする光導波路の製造方法である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光導波路の製造方法であって、前記第１の工程は、基板の一部の上に所定の高さを有する段差部を設置する工程と、前記段差部が設置された前記基板の上にクラッド膜を成膜することにより、前記段差部の底部から前記段差部の高さと略等しい距離まで高さが徐々に高くなるクラッドを形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５または請求項６のいずれかに記載の光導波路の製造方法であって、前記第２の工程は、前記クラッド上にコア膜を成膜する工程と、前記コアの幅の変化を設定するために、前記幅が徐々に変化する形状のマスクを前記コア膜上に形成するマスク工程と、フォトリソグラフィおよびエッチングにより前記コア膜から、高さが一定で、かつ幅が徐々に変化する形状からなる、断面がほぼ矩形のコアを形成するコア形成工程と、を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例について、図１乃至図１９を参照しながら詳しく説明する。図１乃至図１０、図１６および図１７は本発明の第１の実施形態の光導波路１００に関する図であり、図１２乃至図１４、図１８および図１９は、第２の実施形態の光導波路２００に関する図である。また、図１５は、本発明の光導波路の応用の一態様としての集積光モジュール１５００の上面図を示している。
【００２０】
本発明に係る光導波路１００、２００は、一例として、図１５に示す集積光モジュール１５００に実装されるような光導波路を提供するためのものである。この集積光モジュール１５００は、例えば、光ファイバ１５１０および１５２０の間に配置されている。集積光モジュール１５００は、基板１５０１と、その上に実装された光導波路１５０２や埋め込み素子１５０３とを含んで構成されている。埋め込み素子１５０３としては、例えばバンドパスフィルタやアイソレータなどが使用されている。本発明に係る光導波路は、集積光モジュール１５００が光ファイバ１５１０や１５２０に結合される結合部分１５０２ａや、光導波路１５０２が埋め込み素子１５０３に結合される結合部分１５０２ｂなどに適用されるものである。光ファイバ１５１０や１５２０は、結合部分１５０２ａでの接続損失を低減させるために、スポットサイズを拡大した光ファイバを用いることが好ましい。また、光ファイバとの結合部分以外にも、レーザダイオードなどの発光素子やフォトダイオードなどの受光素子との結合部分に本発明を用いても良い。
【００２１】
［第１の実施の形態］
（構成）
まず、本発明の第１の実施形態における光導波路１００の構成について図１および図２を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態の光導波路１００の構成の概略を示す斜視図である。同図に示すように、第１の実施形態の光導波路１００は、石英（ＳｉＯ２）基板１０１上に形成されたＳｉＯ２からなるアンダークラッド１０２と、このアンダークラッド１０２上に形成されたコア１０３と、アンダークラッド１０２上に形成され、コア１０３の周囲を取り囲むように設けられたＳｉＯ２からなるオーバークラッド１０４とを含み構成されている。また、コア１０３は、光を案内するための導波部１０３ａと、この導波部１０３ａの端部に形成され、スポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部１０３ｂとから構成されている。また、アンダークラッド１０２は、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａと、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の端部に向けて上方に傾斜している傾斜部１０２ｂとから構成されている。また、コア１０３は、Ｇｅ（ゲルマニウム）がドープされたＳｉＯ２からなり、アンダークラッド１０２およびオーバークラッド１０４と比べて僅かに大きな屈折率を有している。なお、本実施形態では、基板として石英を使用したが、Ｓｉ基板やセラミック基板を採用することもできる。また、アンダークラッド１０２上にコア１０３が形成されているが、傾斜部を有する石英基板１０１上にコア１０３を形成してもよい。
【００２２】
次に、図２を参照しながら、アンダークラッド１０２およびコア１０３の形状について詳述する。図２は、光導波路１００を構成するコア１０３の形状を示しており、図２（ａ）はその上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、コア１０３は、その底面（アンダークラッド１０２との接触面）の幅ｗ５が一定に形成された、光を案内するための導波部１０３ａと、この導波部１０３ａの端部に形成され、上記光のスポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部１０３ｂとを有している。なお、スポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５の底面の幅はｗ６（＜ｗ５）で、スポットサイズ変換部１０３ｂの幅ｗは先端部に向けて徐々に小さくなるよう形成されている。
【００２４】
さらに、図２（ｂ）に示すように、導波部１０３ａは、その高さｈ６も一定となるように形成されている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、高さｈ６から先端部１０５に向けて徐々に低くなり、先端部１０５においてｈ７（＜ｈ６）とされている。
【００２５】
また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、その高さが高さｈ２で一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の先端部に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から先端部に向けて徐々に高くなり、先端部においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。そのため、スポットサイズ変換部１０３ｂは、単に高さｈが先端に向かって小さくなっているだけでなく、中心軸１０６ｂを基準にして高さが略上下対称となっており、上下の両方向から全体として先細りになっている。このようにコアを適切な先細り形状にすることによって、コアに閉じ込められていた光がクラッドにしみ出してスポットサイズが拡大される。
【００２６】
さらに、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線上に保たれるように形成されており、その結果、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。ここで、中心軸とは、光の伝播方向に平行で、コア１０３の幅方向の略中点と高さ方向の略中点を通る軸のことである。（尚、この例では、中心軸は幅方向および高さ方向の中心になっているが、断面形状によっては重心を通る軸になることもある。）例えば、導波部１０３ａの中心軸１０６ａは、導波部１０３ａの幅ｗ５の略中点と高さｈ６の略中点を通る軸のことである。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂの任意の位置における幅ｗの略中点とその位置における高さｈの略中点を通る軸のことである。
【００２７】
図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すコア１０３の断面図を更に参照して、コア１０３の形状についてより詳細に説明をする。両図に示すように、コア１０３の短手方向、すなわち、光の伝播方向と直交する方向における断面は、アンダークラッド１０２と接している辺を底辺とする三角形状をなしている。
【００２８】
なお、コア１０３の断面のこの三角形状は、図示をする上での便宜的なものである。実際には、その頂点は丸みを帯びた形状となる場合もあり、また、その斜辺は曲線状となる場合もある。より詳しくは、図２（ｃ）に示すように、導波部１０３ａの断面形状は、底辺の幅ｗ５を断面幅ｕの最大値とし、高さ方向へと向かうにつれて徐々に断面幅ｕが小さくなっていくように形成されている。また、先端部１０５においては、図２（ｄ）にあるように、底辺の幅ｗ６を断面幅ｖの最大値とし、高さ方向へと向かうにつれて徐々に断面幅ｖが小さくなっていくように形成されている。ここで、両図に示すコア１０３の断面形状は、ほぼ相似関係を有するようになっている。また、図示はしないが、スポットサイズ変換部１０３ｂの任意の位置での断面形状も、両図に示す断面形状とほぼ相似関係となっている。従って、第１の実施形態のスポットサイズ変換部１０３ｂの断面は、先端部１０５に向かって、ほぼ相似関係を保ちながら、断面積が徐々に小さくなる形状を有している。以下、これを踏まえた上で、コア１０３の断面形状を三角形状と称することとする。尚、本実施形態においては、コア１０３の断面は三角形状をなしているが、本発明はこれに限らず、略台形状をなしていてもよい。その場合であっても、角が丸みを帯びていてもよく、辺が曲線状となってもよい。
【００２９】
（作用）
以上のようなコア形状を備えた本実施形態の光導波路１００によれば、次のような好適な作用が奏されることとなる。
【００３０】
第１に、コア１０３のスポットサイズ変換部１０３ｂが幅および高さの双方向において先細り状となるよう形成されているため、適切にスポットサイズを拡大し、回折による光の広がり角度を小さくすることが可能となる。図１０はこの作用の概略を示すための光導波路の上面図である。同図には、スポットサイズ変換部１０３ｂを有する本実施形態の光導波路１００とともに、このようなスポットサイズ変換部１０３ｂを有しない従来の光導波路１０００（図中の点線部１０００）が重ねて示されている。
【００３１】
従来の光導波路１０００によれば、その先端部から出射された光は、同図中の破線１００２で示されているように回折し、広がる。一方、本実施形態の光導波路１００を出射した光は、実線１００１で示すように回折し、広がる。即ち、光導波路１００によれば、従来の光導波路１０００よりも光の広がり角が小さくなるため、光ファイバや埋め込み素子などとの結合部分における損失が低減されることとなる。また、結合部分における位置合わせ精度も緩和される。
【００３２】
第２に、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれているため、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射される光の光軸が下方にずれることもない。図１１は、その作用の概略を示すための光の伝播方向に平行な方向における光導波路の断面図である。図１１（ａ）には、スポットサイズ変換部１０３ｂを有する本実施形態の光導波路１００が示されており、図１１（ｂ）には、このようなスポットサイズ変換部１０３ｂを有しない従来の光導波路１１００が示されている。
【００３３】
従来の光導波路１１００によれば、導波部１１０１ａの中心軸１１０２ａとスポットサイズ変換部１１０１ｂの中心軸１１０２ｂとが、同一の直線軸上に保たれておらず、スポットサイズ変換部１１０１ｂの中心軸１１０２ｂは先端部に向けて徐々に下方に傾いている。その結果、スポットサイズ変換部１１０１ｂの先端部から出射された光の光軸１１０３は、導波部１１０１ａの中心軸１１０２ａから下方にずれてしまう。通常、光ファイバや埋め込み素子などの光デバイスは、光軸が光導波路１１００の導波部１１０１ａと略一致するように配置されるが、このように光導波路１１００の先端で光軸が下方にずれてしまうと、光デバイスとの結合部分において光の漏れが発生し、結合損失が大きくなってしまう。一方、本実施形態の光導波路１００においては、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０３ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれている。従って、導波部１０３ａからスポットサイズ変換部１０３ｂに入射した光は、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとほぼ同一の直線軸上を維持したままスポットサイズ変換部１０３ｂを通過し、スポットサイズ変換部１０３ｂの先端部から出射する。その結果、スポットサイズ変換部１０３ｂの端部から出射した光の光軸１０７が導波部１０３ａの中心軸１０６ａから下方にずれることもないため、光ファイバや埋め込み素子などとの結合部分における損失が大きくなることはない。
【００３４】
例えば、コア屈折率＝１．４５１７、クラッド屈折率＝１．４４６、幅ｗ５＝１２μｍ、高さｈ６＝１２μｍの導波部１０３ａと、幅ｗ６＝６μｍ、高さｈ７＝６μｍで、長さ（導波部１０３ａの端部から先端部１０５までの距離）＝１ｍｍのスポットサイズ変換部１０３ｂを有するコア１０３を備えた光導波路について検討してみる。この光導波路において、アンダークラッド１０２の高さが一定でその高さが３５μｍである従来の光導波路と、高さｈ２＝３５μｍのアンダークラッド１０２ａと、高さｈ３＝３６．９μｍの傾斜部１０２ｂを備えた光導波路１００とを比較する。傾斜部１０２ｂを有する光導波路１００においては、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射した光の光軸が、導波部１０３ａの光軸からずれることがない。しかしながら、従来の光導波路においては、スポットサイズ変換部１０３ｂから出射した光の光軸は、下方に約１．２μｍずれてしまい、その結果、結合部において約０．１ｄＢの損失が発生してしまう。従って、本発明の実施形態における光導波路１００のように、傾斜部１０２ｂを有することにより、約０．１ｄＢの損失を減少することが可能となる。
【００３５】
また、第３には、コア１０３の側面部（コア１０３とオーバークラッド１０４とが接触する面）とコア１０３底面部（コア１０３とアンダークラッド１０２とが接する面）とのなす角が直角よりも（十分に）小さな角度となるように形成されていることから、コア１０３とオーバークラッド１０４との密着性を高くすることができる。よって、コア１０３内を伝送される光は、オーバークラッド１０４との境界面で効率的に反射され、確実にコア１０３内に光を閉じ込めることが可能となる。したがって、更なる損失の低減を図ることが可能となる。
【００３６】
（製法）
次に、このような光導波路１００の製造方法について図３乃至図７を参照しつつ説明する。まず、図３を参照しつつ、本発明の第１の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造方法について説明する。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程の１例を示した基板の断面図である。尚、この図３は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図３（ａ）に示すように、石英基板３０１上にプラズマ化学気相堆積法（プラズマＣＶＤ法）やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる高さが略均一な層３０２を成膜する。尚、本実施形態においては、プラズマＣＶＤ法を用いたが、常圧化学気相堆積法（ＡＰＣＶＤ法）、減圧化学気相堆積法（ＬＰＣＶＤ法）または火炎直接堆積法（Ｆｌａｍｅ  Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＦＨＤ法）などを用いても成膜することができる。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、層３０２の一部の上にＡｌ（アルミニウム）またはＳＵＳなどからなり、高さｈ１２の板３０３を載せる。そして、図３（ｂ）に示すように、層３０２上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層３０４を成膜する。このように、金属板３０３を層３０２の上に載せて層３０４を成膜すると、板３０３の端部から、板３０３の高さｈ１２と略等しい距離Ｌまで徐々に高さが増していく傾斜部３０４ｂが形成される。そして、距離Ｌ以上離れると、高さが一定な平坦部３０４ａが形成される。そして、図３（ｃ）に示すように、板３０３を取り外すことにより、傾斜部３０４ｂが形成された基板３０５を作製する。尚、板３０３は金属以外の材質であっても良い。
【００３９】
そして、図３（ｄ）に示すように、例えば、平坦部３０４ａと傾斜部３０４ｂとの境をエッチングすることにより、基板３０５を切断する。その結果、端部に向かって上面が上方に傾斜している傾斜部３０６ｂと、高さが一定な平坦部３０６ａとからなるアンダークラッド３０６が形成された基板３０７を作製することができる。この傾斜部３０６ｂと平坦部３０６ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部３０６ｂは光導波路１００における傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部３０６ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。
【００４０】
次に、上述した方法によって製造された基板３０７を使用して、本発明の実施形態である光導波路１００を製造する。この光導波路１００の製造工程について、図４を参照しつつ説明する。図４は、光導波路１００の製造工程の１例を示した図であり、光の伝播方向と直交する方向における基板の断面を示した図である。
【００４１】
まず、図４（ａ）に示すように基板３０７を用意し、アンダークラッド３０６の上に、ＧｅをドープしたＳｉＯ２からなるコア層３１０をプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法等により成膜する。コア層についてもアンダークラッドと同様に、ＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを用いて成膜することも可能である。ここで、ドーパントは、コア層３１０の屈折率がクラッドより僅かに高くなり、適切に光を閉じ込められるように選ぶことが望ましい。また、クラッドにドープしてもよく、Ｇｅ以外にＰ（リン）、Ｂ（ボロン）またはＦ（フッ素）等であってもよい。例えば、本実施形態においては、コア層３１０にＧｅをドープして屈折率を１．４５６とし、アンダークラッド３０６にＢとＰをドープして屈折率を１．４５０としている。尚、石英基板３０１の屈折率は１．４４７である。このようにして、コア層３１０の屈折率がクラッドより僅かに高くなるようにしている。尚、本実施形態においては、上記のような屈折率になるようにドーパントをドープしているが、屈折率の値はこれに限られず、コア層３１０の屈折率が僅かに高くなればよい。
【００４２】
次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３１０上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法で成膜する。この金属層３１１は例えば、ＷＳｉＸ（タングステンシリサイド、Ｘは１以上の整数であり、例えばＷＳｉ１やＷＳｉ２である。）が使用されるが、その他、チタンやクロム等を使用してもよい。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。ここで、第１の実施形態におけるパターン形状は、図７（ａ）に示す平面図のように、底面の幅が一定の部分と、底面の幅が先端部に向けて徐々に小さくなるような部分とで形成されている。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１０をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【００４３】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法により除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【００４４】
このときのコア３１４の形状について、図７を参照しながら説明する。図７は、エッチング前のコアの形状を示しており、図７（ａ）はその上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００４５】
図７（ａ）に示すように、導波部１０３ａの底面の幅はｗ１で一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅ｗは、先端部１０５に向けて幅ｗ１から幅ｗ２へと小さくなっている。
【００４６】
また、図７（ｂ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。
また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、高さｈ２が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が光導波路１００の先端部に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から先端部に向けて徐々に高くなり、先端部においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、その傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から上面までの距離）を一定に保ちながら、先端部１０５に向かって上方に傾いている。
【００４７】
さらに、図７（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの断面は幅が幅ｗ１で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。また、先端部１０５においても、図７（ｄ）に示すように、幅が幅ｗ２で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。
【００４８】
そして、Ａｒ（アルゴン）のプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多くエッチングされる。
【００４９】
そして、図４（ｇ）に示すように、高さ方向に徐々にエッチングされ高さが低くなっていき、断面形状がほぼ六角形状となっていく。さらにエッチングを進めると、コア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多く削られ、図４（ｈ）に示すように断面形状はほぼ三角形状となっていく。
【００５０】
このときのコア３１４の高さは、底面の幅に応じて自己整合的に変化する。この現象について、さらに図５および図６を参照しつつ説明する。図５は、光の伝播方向と直交する方向における基板の断面を示した図である。また、図６は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。
【００５１】
図５（ａ）および図６（ａ）は、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングする前の、導波路１０３ａおよびスポットサイズ変換部１０３ｂの断面形状を示した図である（図４（ｆ）に対応）。スパッタエッチング前においては、図５（ａ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅はｗ１であり、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅はｗ２である。
【００５２】
また、図６（ａ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。さらに、傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって上方に傾いている。さらに、スポットサイズ変換部１０３ｂの上面も先端部１０５に向かって上方に傾いている。その結果、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、先端部１０５に向かって上方に傾いている。
【００５３】
そして、スパッタエッチングを行うと、コア３１４は削られていく。特に図５（ｂ）に示すように、コア３１４の角は上面や側面と比べてより多く削られ、断面形状はほぼ六角形状になっていく（図４（ｇ）に対応）。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、導波路１０３ａの高さは高さｈ４（＜ｈ１）となり、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈは導波部１０３ａの端部から先端部に向けて徐々に低くなる。本実施形態においては、導波部１０３ａの端部における高さｈ４から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部における高さは高さｈ５（＜ｈ４）となる。また、コア３１４の底面の幅も同時に減少していき、図５（ｂ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅は、幅ｗ１から幅ｗ３（＜ｗ１）に変化し、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、幅ｗ２から幅ｗ４（＜ｗ２）に変化していく。
【００５５】
さらにエッチングを行うと、コア３１４はさらに削られていく。このときも、コア３１４の角は上面や側面よりも多く削られていき、図５（ｃ）に示すように、導波路１０３ａおよびスポットサイズ変換部１０３ｂの断面形状はほぼ三角形状となる（図４（ｈ）に対応）。
【００５６】
また、図６（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの高さは高さｈ６（＜ｈ４）となり、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さは導波部１０３ａの端部から先端部に向けて徐々に低くなる。本実施形態においては、導波部１０３ａの端部における高さｈ６から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部における高さは高さｈ７（＜ｈ６）となる。スポットサイズ変換部１０３ｂの幅ｗ４は導波部１０３ａの幅ｗ３よりも細いため、前述したように、導波部１０３ａと比べて高さ方向にもよくエッチングされる。従って、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ７は導波部１０３ａの高さｈ６よりも低くなる（ｈ７＜ｈ６）。そして、コア３１４の底面の幅もさらに減少し、図５（ｃ）に示すように、導波路１０３ａの底面の幅は、幅ｗ３から幅ｗ５（＜ｗ３）に変化し、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、幅ｗ４から幅ｗ６（＜ｗ４）に変化していく。
【００５７】
さらにエッチングを続けると、コア３１４の断面形状は先端部１０５の方向に向かい、ほぼ相似形を保ちながら断面幅および高さが小さくなる。また、このように自己整合的に制御できることを利用して、断面形状を略正三角形または略二等辺三角形にすることもできる。また、コアの断面形状は幾何学的な台形や三角形に限られず、角が丸みを帯びていてもよく、辺が直線でなくともよい。
【００５８】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図２に示す第１の実施形態のコアの形状が得られる。図２（ａ）に示すように、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅ｗは、導波部１０３ａの端部からスポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５に向けて幅ｗ５から幅ｗ６へと徐々に小さくなるように形成されている。
【００５９】
更に、図２（ｂ）に示すように、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面が先端部１０５に向けて上方に傾きつつ、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部１０３ａの端部からスポットサイズ変換部１０３ｂの先端部１０５に向けて高さｈ６から高さｈ７へと徐々に低くなるように形成されている。さらに、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成される。この結果、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれる。
【００６０】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図２（ｃ）および図２（ｄ）に示すように、コア１０３の断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【００６１】
これにより、スポットサイズ変換部１０３ｂを幅および高さの双方において先細り状となるように形成することができ、さらに、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。
【００６２】
Ａｒガスによるスパッタエッチングを行った後、図４（ｉ）に示すように、アンダークラッド３０６およびコア３１４上にプラズマＣＶＤ法またはＲＦスパッタリング法によりＳｉＯ２からなるオーバークラッド３１５を成膜し、光導波路１００を作製する。このオーバークラッド３１５についても、上述したアンダークラッドおよびコア層と同様にＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを使用して成膜することができる。
【００６３】
また、第１の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、次のような方法によっても製造することができる。ここで、図８を参照しつつその製造工程について説明する。
【００６４】
図８は、本発明の第１の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程を示した基板の断面図である。尚、この図８は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図８（ａ）に示すように、石英基板４０１上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層４０２を成膜する。尚、ＡＰＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法またはＦＨＤ法などを用いて成膜してもよい。
【００６５】
次に、図８（ｂ）に示すように、石英基板４０１の上方に所定のパターン孔４０４が形成されたＡｌまたはＳＵＳ等からなる板４０３を、所定の距離を離して配置する。そして、層４０２の上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層４０５を成膜する。このような方法により成膜すると、パターン孔４０４に対応する位置には、高さが一定の平坦部４０５ａが成膜される。そして、パターン孔４０４に対応する位置の周辺にはＳｉＯ２が回りこみ、パターン孔４０４に対応する位置から遠ざかるにつれ、徐々に高さが低くなる傾斜部４０５ｂが形成される。
【００６６】
そして、図８（ｃ）に示すように、板４０３を取り外すことにより、傾斜部４０５ｂが形成された基板４０６を作製する。そして、図８（ｄ）に示すように、例えば、平坦部４０５ａと傾斜部４０５ｂとの境で基板４０６を切断することに基板４０８を作製する。この基板４０８には、端部に向かうにつれて上面が上方に傾斜している傾斜部４０７ｂと、高さが一定な平坦部４０７ａとからなるアンダークラッド４０７が形成されている。この傾斜部４０７ｂと平坦部４０７ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部４０７ｂは、光導波路１００の傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部４０７ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。そして、基板４０８を使用して、図４を参照しつつ説明した本発明の光導波路の製造工程に従って、光導波路を製造する。
【００６７】
さらに、第１の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、次のような方法によっても製造することができる。図９を参照しつつその製造工程について説明する。
【００６８】
図９は、本発明の第１の実施形態における光導波路の、傾斜部を有するアンダークラッドの製造工程を示した基板の断面図である。尚、この図９は、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示した図である。まず、図９（ａ）に示すように、基板５００を用意する。この基板５００は、平坦なＳｉ基板５０１と、そのＳｉ基板５０１の一部に形成された高さｈ１３でＳｉからなる段差部５０２とからなる。そして、図９（ｂ）に示すように、段差５０２上にＣｒ等からなる金属膜５０３を成膜する。
【００６９】
次に、図９（ｃ）に示すように、基板５００上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層を成膜する。このように成膜することにより、段差部５０２上の金属膜５０３上には高さが一定な層５０４が形成され、Ｓｉ基板５０１上には層５０５が形成される。このように、層５０５を成膜すると、段差部５０２の端部から、段差部５０２の高さｈ１３とほぼ等しい距離Ｌ２まで徐々に高さが増していく傾斜部５０５ｂが形成され、距離Ｌ２以上離れると、高さが一定になる平坦部５０５ａが形成される。
【００７０】
次に、図９（ｄ）に示すように、段差部５０２上に形成された金属膜５０３と層５０４を除去する。そして、反応性イオンエッチングによりＳｉからなる段差部５０２をエッチングする。このとき、ＳｉＯ２よりもＳｉのエッチング速度が速いエッチング条件で、段差部５０２がすべて削られるまでエッチングを行う。このとき、ＳｉＯ２からなる層５０５も僅かにエッチングされ、図９（ｅ）に示すように、Ｓｉ基板５０１上に傾斜部５０６と平坦部５０７とが形成された基板５０８が形成される。傾斜部５０６は、傾斜を有するＳｉ層５０６ａと、その上に形成され、Ｓｉ層５０６ａの傾斜とほぼ同じ角度の傾斜を有するＳｉＯ２層５０６ｂとからなる。また、平坦部５０７は、Ｓｉ層５０７ａと、その上に形成されたＳｉＯ２層５０７ｂとからなる。
【００７１】
そして、基板５０８上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層５０９を成膜する。そして、例えば、傾斜部５０６と平坦部５０７との境で基板５０９を切断することにより基板５１１を作製する。この基板５１１は、基板５１１の先端部に向けて上面が上方に傾斜している傾斜部５１０ｂと、高さが一定な平坦部５１０ａとからなるアンダークラッド５１０が形成されている。この傾斜部５１０ｂと平坦部５１０ａが本発明における第１の実施形態の光導波路１００のアンダークラッド１０２に相当する。そして、傾斜部５１０ｂは光導波路１００における傾斜部１０２ｂに相当し、平坦部５１０ａはアンダークラッド１０２ａに相当する。そして、基板５１１を使用して、図４を参照しつつ説明した本発明の光導波路の製造工程に従って、光導波路を製造する。
【００７２】
また、第１の実施形態における光導波路１００は次のような方法によっても製造することができる。ここで、図４、図１６および図１７を参照しつつその製造工程について説明する。図１６は、エッチング前のコアの形状を示しており、図１６（ａ）は、コア層を成膜する前の基板の断面図であり、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示す図である。また、図１６（ｂ）はエッチング前のコアの形状を示した上面図、図１６（ｃ）は図１６（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１６（ｄ）は図１６（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１６（ｅ）は図１６（ｂ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００７３】
まず、図１６（ａ）に示すような基板１０８を用意する。この基板１０８は、石英基板１０１上に、アンダークラッド１０２ａと傾斜部１０２ｂとからなるアンダークラッド１０２が形成されている。アンダークラッド１０２ａは、その高さがｈ２で一定となるように形成されている。一方、傾斜部１０２ｂは、その上面が中心部１０７に向かって上方に傾いているため、その高さは、ｈ２から中心部１０７に向けて徐々に高くなり、中心部１０７においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。尚、基板１０８は、図３を用いて説明した製造工程により製造することが可能である。
【００７４】
そして、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０６の上にコア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。尚、図４（ａ）におけるアンダークラッド３０６は、図１６（ａ）におけるアンダークラッド１０２に相当する。次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３０３上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法などにより成膜する。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。
【００７５】
このレジストパターン３１２を形成するときのパターン形状は、例えば、図１６（ｂ）の平面図に示されているパターンのように、パターンの両端の幅が一定の部分と、パターンの中央部付近に向けて幅が、両端の幅より徐々に細くなるような部分と、から形成されている。また、このパターン形状に限らず、図１６（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンであっても構わない。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１２をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【００７６】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法などにより除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【００７７】
このときの、コア３１４の形状について図１６を参照しながら説明する。図１６（ｂ）に示すように、コア３１４は、その両端に形成され、底面の幅ｗが一定の幅ｗ１で形成されている導波部１０３ａと、導波部１０３ａの端面からコア３１４の中心部１０７に向けて底面の幅ｗが幅ｗ１から幅ｗ２（＜ｗ１）へと徐々に細くなっているスポットサイズ変換部１０３ｂとからなる。そして、コアの中心部１０７においては、幅ｗ２（＜ｗ１）となっている。また、上述したように、図１６（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンを使用してコアを形成した場合には、導波部１０３ａとスポットサイズ変換部１０３ｂが複数個つながったコアが形成される。
【００７８】
また、図１６（ｃ）に示すように、導波部１０３ａの高さｈ１は一定に形成され、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部１０３ａの高さｈ１と同じになるように形成されている。また、導波部１０３ａの下に形成されているアンダークラッド１０２ａは、高さｈ２が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部１０３ｂの下に形成されている傾斜部１０２ｂは、スポットサイズ変換部１０３ｂとの接触面が中心部１０７に向かって上方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ２から中心部１０７に向けて徐々に高くなり、中心部１０７においてｈ３（＞ｈ２）となるように形成されている。その結果、その傾斜部１０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部１０３ｂの底面は、中心部１０７に向かって上方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部１０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、中心部１０７に向かって上方に傾いている。
【００７９】
さらに、図１６（ｄ）に示すように、導波部１０３ａの断面の幅が幅ｗ１で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。また、コアの中心部１０６においても、図１６（ｅ）に示すように、幅が幅ｗ２で高さが高さｈ１の矩形状の形状をなしている。
【００８０】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、上述したように断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多くエッチングされ、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となっていき、さらにエッチングを進めると、コア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面や側面に比べてより多く削られ、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形状となっていく。
【００８１】
このときのコア３１４の高さは、上述したように底面の幅に応じて自己整合的に変化し、底面の幅が広ければ細い場合と比べて高さ方向にはあまりエッチングされず、その結果高さは高くなる。底面の幅が細ければ広い場合と比べて高さ方向もよくエッチングされ、底面の幅が広い部分と比較して高さは低くなる。
【００８２】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１７に示すコアの形状が得られる。図１７は、エッチング後のコアの形状を示しており、図１７（ａ）は上面図、図１７（ｂ）は図１７（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１７（ｃ）は図１７（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１７（ｄ）は図１７（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００８３】
図１７（ａ）に示すように、導波部１０３ａの底面の幅は、一定の幅ｗ５となっており、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面の幅は、導波部１０３ａの端面からコアの中心部１０７に向けて幅ｗ５から幅ｗ６（＜ｗ５）へと徐々に細くなっており、コアの中心部１０７においては、幅ｗ６（＜ｗ５）となっている。
【００８４】
更に、図１７（ｂ）に示すように、導波部１０３ａの高さは、一定の高さｈ６となっている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの底面は中心部１０７に向かって上方に傾いており、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部１０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部１０３ａの端部から中心部１０７に向けて高さｈ６から高さｈ７へと徐々に低くなっている。さらに、コア１０３の任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上に保たれており、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。
【００８５】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１７（ｃ）および図１７（ｄ）に示すように、断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【００８６】
以上の工程により、導波部１０３ａの中心軸１０６ａとスポットサイズ変換部１０３ｂの中心軸１０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことができるとともに、コアの中心部１０７付近に向かって底面の幅が細くなり、高さが低くなるコアを作製することが可能となる。そして、例えば、コアの中心部１０７をエッチングなどにより切断することで、図１および図２に示す第１の実施形態のコアの形状が得られる。尚、中心部１０７がコアの先端部１０５となる。
【００８７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態の光導波路について説明する。当該光導波路は、光導波路１００と同様の作用を有するものである。
【００８８】
本発明の第２の実施形態における光導波路２００の構成ついて図１２および図１３を参照しつつ説明する。図１２は、第２の実施形態の光導波路２００の構成の概略を示す斜視図である。図１２に示すように、第２の実施形態の光導波路２００は第１の実施形態と同様に、石英基板２０１上に形成されたＳｉＯ２からなるアンダークラッド２０２と、このアンダークラッド２０２上に形成されたコア２０３と、アンダークラッド２０２上に形成され、コア２０３の周囲を取り囲むように設けられたＳｉＯ２からなるオーバークラッド２０４とを含み構成されている。また、コア２０３は、光を案内するための導波部２０３ａと、この導波部２０３ａの端部に形成され、スポットサイズを変換するためのスポットサイズ変換部２０３ｂとから構成されている。また、アンダークラッド２０２は、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａと、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の端面に向けて下方に傾斜している傾斜部２０２ｂとから構成されている。また、コア２０３は、ＧｅがドープされたＳｉＯ２からなり、アンダークラッド２０２およびオーバークラッド２０４と比べて僅かに大きな屈折率を有している。
【００８９】
次に、図１３を参照しながら、アンダークラッド２０２およびコア２０３の形状について詳述する。図１３は、光導波路２００を構成するコア２０３の形状を示しており、図１３（ａ）はその上面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１３（ｃ）は図１３（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１３（ｄ）は図１３（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【００９０】
図１３（ａ）に示すように、コア２０３は、その底面（アンダークラッド２０２との接触面）の幅ｗ９が一定に形成された導波部２０３ａと、この導波部２０３ａの端部に形成されたスポットサイズ変換部２０３ｂとを有している。なお、スポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５の底面の幅はｗ１０（＞ｗ９）で、スポットサイズ変換部２０３ｂの幅ｗは先端部に向けて徐々に大きくなるよう形成されている。
【００９１】
さらに、図１３（ｂ）に示すように、導波部２０３ａは、その高さｈ１２も一定となるように形成されている。また、スポットサイズ変換部１０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、高さｈ１２から先端部１０５に向けて徐々に高くなり、先端部２０５においてｈ１１（＞ｈ１２）とされている。
【００９２】
また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、その高さが高さｈ９で一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の先端部に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、先端部１０５に向かって下方に傾いている。そのため、スポットサイズ変換部２０３ｂは、単に高さｈが先端に向かって大きくなっているだけでなく、中心軸２０６ｂを基準にして高さが略上下対称となっており、上下の両方向から全体として先太りになっている。このようにコアを適切な先太り形状にすることによって、スポットサイズが拡大される。
【００９３】
さらに、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成されており、その結果、コア２０３の任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。ここで、中心軸とは、第１の実施形態と同様に、光の伝播方向に平行で、コア２０３の幅方向の略中点と高さ方向の略中点を通る軸のことである。（尚、この例では、中心軸は幅方向及び高さ方向の中心になっているが、断面形状によっては重心を通る軸になることがある。）例えば、導波部２０３ａの中心軸２０６ａは、導波部２０３ａの幅ｗ９の略中点と高さｈ１２の略中点を通る軸のことである。また、スポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂの任意の位置における幅ｗの略中点とその位置における高さｈの略中点を通る軸のことである。
【００９４】
図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に示すコア２０３の断面図を更に参照して、コア２０３の形状についてより詳細に説明をする。両図に示すように、コア２０３の短手方向、すなわち、光の伝播方向と直交する方向における断面は、アンダークラッド２０２と接している辺を底辺とする三角形状をなしている。
【００９５】
なお、コア２０３の断面のこの三角形状は、図示をする上での便宜的なものである。実際には、前述した第１の実施形態と同様に、その頂点は丸みを帯びた形状となる場合もあり、また、その斜辺は曲線状となる場合もある。より詳しくは、図１３（ｃ）に示すように、導波部２０３ａの断面形状は、底辺の幅ｗ９を断面幅ｕの最大値とし、高さ方向へと向かうに連れて徐々に断面幅ｕが小さくなっていくように形成されている。また、先端部２０５においては、図１３（ｄ）にあるように、底辺の幅ｗ１０を断面幅ｖの最大値とし、高さ方向へと向かうに連れて徐々に断面幅ｖが小さくなっていくように形成されている。ここで、両図に示すコア２０３の断面形状は、ほぼ相似関係を有するようになっている。また、図示はしないが、スポットサイズ変換部２０３ｂの任意の位置での断面形状も、両図に示す断面形状と相似関係となっている。従って、第２の実施形態におけるスポットサイズ変換部２０３ｂの断面は、先端部２０５に向かって、ほぼ相似形を保ちながら断面積が大きくなる形状を有している。
【００９６】
以上のようなコア形状を備えた第２の実施形態の光導波路２００によれば、前述した第１の実施形態と同様に、適切にスポットサイズを拡大し、回折による光の広がり角度を小さくすることが可能となる。また、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとがほぼ同一の直線軸上に保たれているため、スポットサイズ変換部２０３ｂから出射される光の光軸が下方にずれることがない。従って、光デバイスと光ファイバなどとの結合部における結合損失を少なくすることができる。さらに、コア２０３とオーバークラッド２０４との密着性を高くすることができるため、確実に光をコア２０３内に閉じ込めることが可能となり、さらに損失を軽減することができる。
【００９７】
以下、このような光導波路２００の製造方法について図３、図４、図１３および図１４を参照しつつ説明する。まず、図３を参照しつつ、本発明の第２の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造方法について説明する。
【００９８】
上述した第１の実施形態と同様に、図３（ａ）に示すように、石英基板３０１上にプラズマＣＶＤ法やＲＦスパッタリング法などによりＳｉＯ２からなる層３０２を成膜する。次に、図３（ｂ）に示すように、層３０２の一部の上にＡｌなどからなる高さｈ１２の板３０３を載せる。そして、図３（ｂ）に示すように、層３０２上にプラズマＣＶＤ法などによりＳｉＯ２からなる層３０４を成膜する。このように成膜することにより、上述した第１の実施形態と同様に、板３０３の端部から、板３０３の高さｈ１２とほぼ等しい距離Ｌまで徐々に高さが増していく傾斜部３０４ｂが形成される。そして、距離Ｌ以上離れると、高さが一定な平坦部３０４ａが形成される。そして、図３（ｃ）に示すように、板３０３を取り外して、傾斜部３０４ｂが形成された基板３０５を製造する。そして、図３（ｅ）に示すように、例えば、板３０３と傾斜部３０４ｂとの境で基板３０５を切断することにより、端部に向けて上面が下方に傾斜している傾斜部３０８ｂと、高さが一定な平坦部３０８ａとからなるアンダークラッド３０８が形成された基板３０９を作製する。この傾斜部３０８ｂと平坦部３０８ａが本発明における第２の実施形態の光導波路２００のアンダークラッド２０２に相当する。そして、傾斜部３０８ｂは光導波路２００における傾斜部２０２ｂに相当し、平坦部３０８ａはアンダークラッド２０２ａに相当する。
【００９９】
次に、前述した第１の実施形態と同様に、基板３０９を使用して本発明の第２の実施形態である光導波路２００を製造する。この光導波路２００の製造工程について、図４を参照しつつ説明する。まず、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０８上に、コア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。
【０１００】
そして、図４（ｂ）乃至図４（ｄ）に示すように、コア層３１０上に金属マスク３１３を形成する。ここで、第２の実施形態における金属マスクのパターン形状は、図１４（ａ）に示す平面図のように、底面の幅が一定の部分と、底面の幅が先端部に向けて徐々に大きくなるような部分とで形成されている。
【０１０１】
その後、図４（ｅ）に示すエッチング工程を経て、図４（ｆ）に示すように断面形状が矩形状のコア３１４を形成する。
【０１０２】
このときのコア３１４の形状を、図１４を参照しながら説明する。図１４はエッチング前のコアの形状を示しており、図１４（ａ）はその上面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１４（ｄ）は図１４（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１０３】
図１４（ａ）に示すように、導波部２０３ａの底面の幅はｗ７で一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅ｗは、先端部２０５に向けて幅ｗ７から幅ｗ８へと広くなっている。
【０１０４】
また、図１４（ｂ）に示すように、導波部２０３ａの高さｈ８は一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの高さｈ８と同じになるように形成されている。また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、高さｈ９が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が光導波路２００の先端部に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から先端部に向けて徐々に低くなり、先端部においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、その傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、先端部２０５に向かって下方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部２０３ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、先端部２０５に向かって下方に傾いている。
【０１０５】
さらに、図１４（ｃ）に示すように、導波路２０３ａの断面は幅が幅ｗ７で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。また、先端部２０５においても、図１４（ｄ）に示すように、幅が幅ｗ８で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。
【０１０６】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、前述した第１の実施形態と同様に、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面および側面に比べて多く削られる。その結果、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となり、さらにエッチングを進めると、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形となっていく。このときのコア３０７の高さは、前述した第１の実施形態と同様に、底面の幅に応じて自己整合的に変化していく。
【０１０７】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１３に示す第２の実施形態のコアの形状が得られる。図１３（ａ）に示すように、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅ｗは、導波部２０３ａの端部からスポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５に向けて幅ｗ９から幅ｗ１０へと徐々に大きくなるように形成されている。
【０１０８】
更に、図１３（ｂ）に示すように、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面が先端部１０５に向かって下方に傾きつつ、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの端部からスポットサイズ変換部２０３ｂの先端部２０５に向けて高さｈ１２から高さｈ１１へと徐々に高くなるように形成されている。さらに、コア２０３の任意の位置のおける断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上に保たれるように形成される。この結果、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれる。
【０１０９】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１３（ｃ）および図１３（ｄ）に示すように、コア２０３の断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【０１１０】
これにより、スポットサイズ変換部２０３ｂを断面幅および高さの双方において先端部２０５に向けて大きくなるように形成することができ、さらに、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとをほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。
【０１１１】
Ａｒガスによるスパッタエッチングを行った後、図４（ｉ）に示すように、アンダークラッド３０８およびコア３１４上にプラズマＣＶＤ法などによりＳｉＯ２からなるオーバークラッド３１５を成膜し、光導波路２００を作製する。
【０１１２】
尚、第２の実施形態における傾斜部を有するアンダークラッドは、第１の実施形態において図８および図９を参照しつつ説明した方法によっても作製することができ、それらの方法によって作製された傾斜部を有する基板を用いて光導波路２００を作製してもよい。
【０１１３】
また、第２の実施形態における光導波路２００は次のような方法によっても製造することができる。ここで、図４、図１８および図１９を参照しつつ製造工程について説明する。図１８は、エッチング前のコアの形状を示しており、図１８（ａ）は、コア層を成膜する前の基板の断面図であり、光の伝播方向と平行する方向における基板の断面を示す図である。また、図１８（ｂ）はエッチング前のコアの形状を示した上面図、図１８（ｃ）は図１８（ｂ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１８（ｄ）は図１８（ｂ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１８（ｅ）は図１８（ｂ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１１４】
まず、図１８（ａ）に示すような基板２０８を用意する。この基板２０８は、石英基板２０１上に、アンダークラッド２０２ａと傾斜部２０２ｂとからなるアンダークラッド２０２が形成されている。アンダークラッド２０２ａは、その高さがｈ９で一定となるように形成されている。一方、傾斜部２０２ｂは、その上面が中心部２０７に向かって下方に傾いているため、その高さは、ｈ９から中心部２０７に向けて徐々に低くなり、中心部２０７においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。尚、基板２０８は、図３を用いて説明した製造工程により製造することが可能である。
【０１１５】
そして、図４（ａ）に示すように、アンダークラッド３０６の上にコア層３１０をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。尚、図４（ａ）におけるアンダークラッド３０６は、図１８（ａ）におけるアンダークラッド２０２に相当する。次に、図４（ｂ）に示すように、コア層３０３上にマスクとなる金属層３１１をスパッタリング法などにより成膜する。そして、図４（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によってレジストパターン３１２を形成する。
【０１１６】
このレジストパターン３１２を形成するときのパターン形状は、例えば、図１８（ｂ）の平面図に示されているパターンのように、パターンの両端の幅が一定の部分と、パターンの中央部付近に向けて幅が、両端の幅より徐々に細くなるような部分と、から形成されている。また、このパターン形状に限らず、図１８（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンであっても構わない。次に、図４（ｄ）に示すように、レジストパターン３１２をマスクとして反応性イオンエッチングによって金属層３１１をエッチングし、金属マスク３１３を形成する。
【０１１７】
そして、図４（ｅ）に示すように、金属マスク３１３をマスクとしてコア層３１０をエッチングし、断面が矩形状のコア３１４を形成する。その後、金属マスク３１３をドライエッチング法などにより除去することにより、図４（ｆ）に示すように、アンダークラッド３０６上に形成された矩形状のコア３１４の上面を露出させる。
【０１１８】
このときの、コア３１４の形状について図１８を参照しながら説明する。図１８（ｂ）に示すように、コア３１４は、その両端に形成され、底面の幅ｗが一定の幅ｗ７で形成されている導波部２０３ａと、導波部２０３ａの端面からコア３１４の中心部２０７に向けて底面の幅ｗが幅ｗ７から幅ｗ８（＞ｗ７）へと徐々に太くなっているスポットサイズ変換部２０３ｂとからなる。そして、コアの中心部２０７においては、幅ｗ８（＞ｗ７）となっている。また、上述したように、図１８（ｂ）に示されているパターン形状を複数個つなげたパターンを使用してコアを形成した場合には、導波部２０３ａとスポットサイズ変換部２０３ｂが複数個つながったコアが形成される。
【０１１９】
また、図１８（ｃ）に示すように、導波部２０３ａの高さｈ８は一定に形成され、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部の底面から上面までの距離）は、導波部２０３ａの高さｈ８と同じになるように形成されている。また、導波部２０３ａの下に形成されているアンダークラッド２０２ａは、その高さｈ９が一定となるように形成されている。一方、スポットサイズ変換部２０３ｂの下に形成されている傾斜部２０２ｂは、スポットサイズ変換部２０３ｂとの接触面が中心部２０７に向かって下方に傾いているため、その高さｈは、高さｈ９から中心部２０７に向けて徐々に低くなり、中心部２０７においてｈ１０（＜ｈ９）となるように形成されている。その結果、その傾斜部２０２ｂの上に形成されているスポットサイズ変換部２０３ｂの底面は、中心部２０７に向かって下方に傾いている。そして、スポットサイズ変換部２０２ｂは、その高さｈを一定に保ちながら、中心部２０７に向かって下方に傾いている。
【０１２０】
さらに、図１８（ｄ）に示すように、導波部２０３ａの断面の幅が幅ｗ７で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。また、コアの中心部２０６においても、図１８（ｅ）に示すように、幅が幅ｗ８で高さが高さｈ８の矩形状の形状をなしている。
【０１２１】
そして、Ａｒのプラズマでコア３１４をスパッタエッチングすると、前述した第１の実施形態と同様に、断面が矩形状であったコア３１４の上部の２点の角がコア３１４の上面および側面に比べて多く削られる。その結果、図４（ｇ）に示すように断面形状がほぼ六角形状となり、さらにエッチングを進めると、図４（ｈ）に示すようにほぼ三角形となっていく。このときのコア３１４の高さは、前述した第１の実施形態と同様に、底面の幅に応じて自己整合的に変化していく。
【０１２２】
このようにＡｒによるスパッタエッチングを行うと、図１９に示すコアの形状が得られる。図１９は、エッチング後のコアの形状を示しており、図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図、図１９（ｃ）は図１９（ａ）におけるＢ−Ｂ’断面図、図１９（ｄ）は図１９（ａ）におけるＣ−Ｃ’断面図をそれぞれ示している。
【０１２３】
図１９（ａ）に示すように、導波部２０３ａの底面の幅は、一定の幅ｗ９となっており、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面の幅は、導波部２０３ａの端面からコアの中心部２０７に向けて幅ｗ９から幅ｗ１０（＞ｗ９）へと徐々に太くなっており、コアの中心部２０６においては、幅ｗ１０（＞ｗ９）となっている。
【０１２４】
更に、図１９（ｂ）に示すように、導波部２０３ａの高さは、一定の高さｈ１２となっている。また、スポットサイズ変換部２０３ｂの底面は中心部２０７に向けて下方に傾いており、スポットサイズ変換部２０３ｂの高さｈ（スポットサイズ変換部２０３ｂの底面から頂点までの距離）は、導波部２０３ａの端部から中心部２０７に向けて高さｈ１２から高さｈ１１へと徐々に高くなっている。さらに、コア２０３の任意の位置における断面の中心が、同一の直線軸上に保たれており、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとが、ほぼ同一の直線軸上に保たれている。
【０１２５】
スパッタエッチングによりコア３１４が削られるため、図１９（ｃ）および図１９（ｄ）に示すように、断面幅は高さ方向に向かって小さくなり、例えば両図に示すように断面形状は三角形となる。
【０１２６】
以上の工程により、導波部２０３ａの中心軸２０６ａとスポットサイズ変換部２０３ｂの中心軸２０６ｂとをほぼ一致させるとともに、コアの中央部付近に向かって底面の幅が太くなり、高さが高くなるコアを作製することが可能となる。そして、例えば、コアの中心部２０７をエッチングにより切断することで、図１２および図１３に示す第２の実施形態のコアの形状が得られる。尚、中心部２０７が先端部２０５となる。
【０１２７】
上述した各製造方法では、クラッドの上に所定の形状のマスクをしてスパッタリングを行うことにより本発明に特徴的なコア形状を形成している。ところで、従来から、クラッド上にマスクをしてクラッド自体を所定の形状に加工し、そこにコアを埋め込む製造方法もある。しかし、本発明のコア形状を実現するためにこの方法を採用すると様々な困難が生じてしまう。
【０１２８】
例えば、クラッドにコアを埋め込む過程で、コアの平坦化を図るためにＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法によりコアを研磨する必要がある。しかし、ＣＭＰ法を使用すると工程数が多くなり、簡易な方法で光導波路を作製することができない。また、ＣＭＰ法による研磨のばらつきを抑えるために、研磨圧力、回転数および研磨剤の流量を制御する必要がある。さらに、研磨後の平坦度はパターンの大きさにも依存するので、ＣＭＰ法の制御のみならず光導波路のパターン作製時においても後工程のＣＭＰ法を考慮に入れて精密に制御する必要がある。さらに、ＣＭＰ法を採用する場合は、基板表面に対する欠陥と不純物についても対処する必要がある。基板表面の欠陥は、研磨終了後の洗浄が不十分であった場合に、研磨剤に含まれる砥粒が基板表面に残留してしまうこと等により発生する。このような欠陥を発生させないためには、研磨終了後の洗浄方法や研磨剤を調整する必要がある。また、不純物については、ブラシで基板表面を擦るブラシスクラブ法により取り除く必要があるため、工程数が更に増加することとなる。従って、ＣＭＰ法により研磨を行なうと、研磨後に基板を特別な条件の下で洗浄する必要があるため、工程数が多くなり生産性が悪く量産向けではなかった。結局、本発明の実施形態のように製造した方が、工程数も少なくて済むので生産性が良くなる。
【０１２９】
本発明は、以上の実施の形態に限られず、その要旨の範囲内において変更可能である。例えば、オーバークラッドを設けずにアンダークラッドとコアとによって、本発明の光導波路を形成することも可能である。さらに、コアを、金型を用いて作製することもできる。例えば、金型により、コア形状の溝を有するクラッドを作製し、その溝にコアとなる材料を流し込むことによりコアを作製することもできる。
【０１３０】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４に記載の光導波路によれば、スポットサイズを拡大するとともに、結合損失の偏向依存性を小さくし、さらに、コアとオーバークラッドとの密着性を高めることができるため、結合損失を減少させることが可能となる。また、コアの任意の位置における断面の中心が、ほぼ同一の直線軸上にあるため、スポットサイズ変換部から出射した光の光軸が下方または上方にずれることもなく、さらに結合損失を減少させることが可能となる。
【０１３１】
また、請求項５乃至請求項７に記載の光導波路の製造方法によれば、自己整合的に制御してコアの幅および高さをテーパー状にして先端部に向けて変化させるとともに、コアの任意の位置における断面の中心をほぼ同一の直線軸上に保つことが可能となる。その結果、複雑かつ高精度なプロセスを必要とせずに簡易な方法でスポットサイズを拡大させつつ、スポットサイズ変換部から出射した光がずれない光導波路を作製することが可能となり、その光導波路を容易に量産することができ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における光導波路の構成の概略を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における光導波路のコアの形状を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である
【図４】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図６】本発明の実施形態における光導波路の製造工程を示す基板の断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態における光導波路のエッチング前のコアの形状を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である。
【図９】本発明の実施形態における光導波路のアンダークラッドの製造工程を示す基板の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態における光導波路から出射した光の回折状態を示す基板の上面図である。
【図１１】従来の光導波路から出射した光の光軸の位置と、本発明の実施形態における光導波路から出射した光の光軸の位置を示す基板の断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における光導波路の構成の概略を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態における光導波路のコアの形状を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における光導波路のエッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１５】スポットサイズ変換部付き光導波路を実装した集積光モジュールを示した上面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング後のコアの形状を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング前のコアの形状を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態における光導波路の別の製造工程を説明する図であって、エッチング後のコアの形状を示す図である。
【符号の説明】
１００、２００  光導波路
１０１、２０１、３０１  石英基板
１０２、２０２、３０２  アンダークラッド（ＳｉＯ２）
１０３、２０３  コア
１０３ａ、２０３ａ  導波部
１０３ｂ、２０３ｂ  スポットサイズ変換部
１０４、２０４  オーバークラッド（ＳｉＯ２）
１０５、２０５  コア先端部
１０６、２０６  中心軸
１０７、２０７  コア中心部
１５０１  基板
１５０２  光導波路
１５０２ａ、１５０２ｂ  結合部分
１５０３  埋め込み素子
１５１０、１５２０  光ファイバ
【図１】
2004354608.tif 000003
【図２】
2004354608.tif 000004
【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】
2004354608.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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