(57)【要約】【課題】  光閉じ込め効率が高く、製造上の簡便さを備え、低コストで製造でき、多層化が容易に可能であり、高集積化による機能性に優れた光回路とその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の光回路は、光回路基板２と、光回路基板２上に積層され、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域７及び光導波路６を備える光集積回路層４と、光回路基板２と光集積回路層４間に、光導波路６直下に相当する部分が空隙部５となっている中間層３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光回路基板と、
前記光回路基板上に積層され、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備え、光制御機能を有する１又は複数の光集積回路層と、
前記光回路基板と前記光集積回路層間、又は前記複数の光集積回路層間に、前記周期構造領域と接する第１の屈折率又は誘電率を有した第１の部材及び前記光集積回路層の前記周期構造領域以外の領域と接する前記第１の屈折率又は誘電率より小なる第２の屈折率又は誘電率を有した第２の部材を備える１又は複数の中間層とを備えることを特徴とする光回路。
【請求項２】
前記光集積回路層の前記周期構造領域以外の領域は、光導波路を形成していることを特徴とする請求項１記載の光回路。
【請求項３】
前記第２の部材は、前記中間層の空隙部に充填された空気又は真空であることを特徴とする請求項１記載の光回路。
【請求項４】
前記第１の部材は、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備えることを特徴とする請求項１記載の光回路。
【請求項５】
前記第１の部材は、前記光集積回路層の前記周期構造領域と同一の周期構造を有することを特徴とする請求項１記載の光回路。
【請求項６】
光回路基板と、
前記光回路基板上に積層され、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備え、光制御機能を有する複数の光集積回路層と、
前記光回路基板と前記複数の光集積回路層との間、及び前記複数の光集積回路層間に、前記複数の光集積回路層を空中保持し、かつ前記複数の光集積回路層を前記光回路基板上に支持する支持部を有する複数の中間層とを備えたことを特徴とする光回路。
【請求項７】
前記中間層の前記支持部は、前記周期構造領域と接する第１の屈折率又は誘電率を有した第１の部材と前記光集積回路層の前記周期構造領域以外の領域と接する前記第１の屈折率又は誘電率より小なる第２の屈折率又は誘電率を有した第２の部材とを備えることを特徴とする請求項６記載の光回路。
【請求項８】
前記中間層の前記支持部は、前記光回路基板及び前記光集積回路層の両端部に位置することを特徴とする請求項６記載の光回路。
【請求項９】
前記中間層の前記支持部は、前記光集積回路層の厚さと同等の厚さと幅を有していることを特徴とする請求項６記載の光回路。
【請求項１０】
前記中間層は、連続して２〜４層積層されていることを特徴とする請求項６記載の光回路。
【請求項１１】
前記光集積回路層は、所定の波長の光を入射又は出射する点欠陥部位を有し、前記中間層は、前記点欠陥部位の直上又は直下に前記入射又は出射された光を導波する光導波部を形成していることを特徴とする請求項６記載の光回路。
【請求項１２】
前記光回路において、前記光集積回路層又は前記中間層が常温接合により積層されたことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光回路。
【請求項１３】
構造体形成基板上に光集積回路層および中間層を形成する工程と、
前記中間層上に光回路基板を常温接合して中間層積層体を形成する工程と、
前記光集積回路層上に前記中間層を介して前記中間層積層体を常温接合して光回路を形成する工程とからなることを特徴とする光回路の製造方法。
【請求項１４】
前記光集積回路層は、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備えた光制御機能を有するものであり、
前記中間層は、前記周期構造領域と接する第１の屈折率又は誘電率を有した第１の部材及び前記光集積回路層の前記周期構造領域以外の領域と接する前記第１の屈折率又は誘電率より小なる第２の屈折率又は誘電率を有した第２の部材を備えることを特徴とする請求項１３記載の光回路の製造方法。
【請求項１５】
前記光集積回路層は、複数であって、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備えた光制御機能を有するものであり、
前記中間層は、前記光回路基板と前記複数の光集積回路層との間、及び前記複数の光集積回路層間に、前記複数の光集積回路層を空中保持し、かつ前記複数の光集積回路層を前記光回路基板上に支持する支持部を有することを特徴とする請求項１３記載の光回路の製造方法。
【請求項１６】
前記構造体形成基板は、前記中間層との間及び前記光集積回路層との間に、前記中間層を剥離しやすくするための離型層が積層されており、前記中間層積層体を形成する工程は、前記中間層積層体を前記構造体形成基板から剥離する工程を含み、前記光回路を形成する工程は、前記光回路を前記構造体形成基板から剥離する工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の光回路の製造方法。
【請求項１７】
前記構造体形成基板は、前記中間層との間及び前記光集積回路層との間に、犠牲層が積層されており、前記中間層積層体を形成する工程の前に、前記中間層及び前記光集積回路層の下に存在する前記犠牲層が除去される工程を有することを特徴とする請求項１３記載の光回路の製造方法。
【請求項１８】
前記光回路の製造方法は、前記構造体を積層する工程の後に加熱による結晶形成工程を有することを特徴とする請求項１３記載の光回路の製造方法。
【請求項１９】
前記結晶形成工程は、応力印加工程を含むことを特徴とする請求項１８記載の光回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトニック結晶を備えた光回路およびその製造方法に関し、特に、光閉じ込め機能（低損失光伝送特性）に優れ、かつ、容易に多層化が可能な光回路およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、光通信、光インターコネクション、オプトエレクトロニクス、光計測といった光関連分野の技術進歩はめざましく、一般家庭にまで光ファイバーが導入され、現在の光ネットワークは情報インフラストラクチャーとしてネットワーク基幹部を担っている。これまでの電話や専用線を中心としたサービスから、今日ではインターネットが活用されコンテンツ配信やＩＰ（Internet Protocol）電話などの情報サービスが増大し、そのサービスの多様化が進んでいる。つまり、これらサービスにより通信情報量の増大が急激に加速していることを意味する。近年では情報量増大に対応するためにＦＴＴＨ（FiberTo The Home）を代表としたアクセスネットワーク（局−家庭間）の光化が本格化し、高速化、集積化、低コスト化への技術が期待されている。
【０００３】
このような期待を受け、最近では４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速通信技術、フォトニックネットワーク、フォトニック結晶などの研究開発が進められており、にわかに光集積回路（光回路）が注目をあびている。特に、フォトニック結晶を用いた光集積回路が注目されており、（１）集積化によるアセンブリの安定化、（２）導波光制御の容易化、（３）低動作電圧および相互作用長の短縮、（４）高速動作化、（５）小型化、（６）基板表面上へのモノリシック化、（７）低コスト化、（８）多層化などについて、日夜、研究開発が進められている（例えば、特許文献１乃至特許文献５参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１は、シリコン基板上にスラブ光導波路を形成したフォトニック結晶導波路を記載している。このフォトニック結晶導波路において、スラブ光導波路はコア層を上下のクラッド層で挟み、光導波領域の両側に屈折率変化領域を設けた構成を有する。
【特許文献１】特開平１１−２１８６２７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４２３２９号公報
【特許文献３】特開２００２−１６２５２５号公報
【特許文献４】特開２００２−３４１１６４号公報
【特許文献５】特開２００３−１０７２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜５に記載された従来の光回路によると、その特性の安定化や製造コストの低減、高集積化等において一定の効果が得られるとしても、さらなる光伝送損失の低減、製造の簡便さ、低コスト化、高集積化が可能な光回路の出現が望まれている。
【０００６】
具体的には、平面状に作られた光集積回路は光伝送損失の問題があり、例えば、空気層と基板で挟まれた光導波路の場合、上部クラッドとしての空気層による導波路内への光閉じ込め効率はよいが、下部クラッドでは基板の屈折率が一般的に空気より大きい材料を用いるため光閉じ込めの効率が非常に悪く、反射吸収散乱による光伝送損失が増大する。比較的小さい光集積回路ではこのようなことは大きな問題となる。
【０００７】
ここで、上下の光閉じ込め効率を改善するためにコア層を空気層によって上下より挟む構成の光導波路も考えることができるが、光伝送損失を増大させないために屈折率のバランスを取ることが必要であり、また、多層化を実現する具体的な構造が必要になる。
【０００８】
また、光集積回路を用いた光回路を作製する場合、光回路基板への実装によるアセンブリアライメント不良、光集積回路間の光導波路接合による光伝送損失などの特性を悪化させる要因が顕在化してくる。このような問題により、半導体集積回路実装のように簡単ではなく、実装による工程も多くコスト高となる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、光閉じ込め効率が高く、製造上の簡便さを備え、低コストで製造でき、多層化が容易に可能であり、高集積化による機能性に優れた光回路とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記目的を達成するため、光回路基板と、前記光回路基板上に積層され、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備え、光制御機能を有する光集積回路層と、前記光回路基板と前記光集積回路層間に、前記周期構造領域と接する第１の部材及び前記光集積回路層の前記周期構造領域以外の領域と接する第２の部材を備え、前記第１の部材の屈折率又は誘電率が前記第２の部材の屈折率又は誘電率よりも高い構成を有する中間層とを備えることを特徴とする光回路を提供する。
【００１１】
また、本発明は、上記目的を達成するため、光回路基板と、前記光回路基板上に積層され、屈折率又は誘電率が所定の周期で変化する周期構造領域を備え、光制御機能を有する複数の光集積回路層と、前記光回路基板と前記複数の光集積回路層との間、及び前記複数の光集積回路層間に、前記複数の光集積回路層の前記周期構造領域を空中保持し、かつ前記複数の光集積回路層を前記光回路基板上に支持する支持部を有する複数の中間層とを備えたことを特徴とする光回路を提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記目的を達成するため、構造体形成基板上に光集積回路層および中間層を形成する工程と、前記中間層上に光回路基板を常温接合して中間層積層体を形成する工程と、前記光集積回路層上に前記中間層を介して前記中間層積層体を常温接合して光回路を形成する工程とからなることを特徴とする光回路の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光回路によれば、光回路基板と光集積回路層間に特定の中間層を設けたため、光閉じ込め機能（低損失光伝送特性）が高くなり、また多層化が容易に可能となるので、高集積化による機能性に優れた光回路を提供することができる。
【００１４】
また、本発明の光回路の製造方法によれば、光回路基板と光集積回路層間に特定の中間層を有する光回路の製造に際し、常温接合や犠牲層プロセスを用いるため、光集積回路の多層化を容易化し、また、低コストで製造可能となり、さらには結晶形成工程を施すことにより性能を良好にできるので、高機能な光回路を簡便に製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
図１乃至及び図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光回路１及び１１を示すものであり、図４及び図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光回路２１及び３１を示すものである。以下、図１を中心に説明する。
本発明の光回路１は、光回路基板２上に光集積回路層４、及び光回路基板２と光集積回路層４の間に位置する中間層３を備えたことを特徴とする。
【００１６】
〔光回路基板〕
光回路基板２は、中間層３と光集積回路層４を保持できればよく、公知の基板を用いることができる。中でも、単結晶基板が好適で、特にシリコン単結晶基板、砒化ガリウム基板、リン化ガリウム基板、リン化インジウム、酸化亜鉛、ニオブ酸リチウム、硫化亜鉛などが望ましい。中間層３と光集積回路層４を高度の配向性を有するように積層することができる基板を選択することが特に望ましい。また、基板上に発光素子あるいは受光素子を設けた基板であってもよく、公知の材料で中間層３と光集積回路層４を保持できる基板であれば、形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００１７】
〔光集積回路層〕
光集積回路層４は、フォトニック結晶を用いた光制御機能を含む光集積回路を構成する１層以上の積層体であり、光制御機能を含む光集積回路とは、回折素子、光導波路、光共振器、近接場光学プローブ、複屈折素子、フィルター、分岐素子、波面変換素子、偏光素子、光結合器、受光器、光分波器、光合波器、光アイソレーター、光サーキュレーター等で構成された単一あるいは複数の素子を含む回路をいい、光を制御できるものであれば特に限定されない。
【００１８】
光集積回路を構成する積層体とは、光集積回路を層状に積み重ねたものであり、光集積回路が一層であってもよく（図１）、好ましくは２層以上である。光集積回路層を２層以上とする場合には、図２〜図５に示すように光集積回路層間（例えば図２では、１４，１７）に中間層を２層以上（例えば図２では、１５，１６）設けることが望ましい。このときの中間層の好ましい構成については後述する。
【００１９】
本発明の光回路において、光集積回路層を多層化する場合、図２〜図５に示すように、様々な方向、形状の光導波路を設けることで、コンパクトかつ高機能化が可能となり、また、図３に示すように、光導波路１９Ａ，１９Ｂに近接させて意図的な周期構造の乱れである点欠陥１４Ａ，１７Ａを設けるとともに、中間層１５，１６にも点欠陥１４Ａ，１７Ａに対応する位置に点欠陥１５Ａ，１６Ａを設けることで、上下の点欠陥１４Ａ，１７Ａ間に挟まれた中間層の点欠陥１５Ａ，１６Ａが光導波部として機能し、光導波路１９Ａへの入射光を光導波路１９Ｂから出射することが可能となる。また、図５に示すように、光導波路３４Ａ，３６Ａ，３８Ａに近接させて点欠陥３９Ａ〜３９Ｄを設けることで、上下の点欠陥間（例えば、点欠陥３９Ａと３９Ｂ）に挟まれた中間層（例えば、中間層３５）の部分が光導波部として機能し、光集積回路層間の光導波が可能となる。
【００２０】
図３に示される点欠陥１４Ａ〜１７Ａ、および図５に示される点欠陥３９Ａ〜３９Ｄは、上下の光集積回路層および中間層において、対応する同じ位置に同じ大きさで設けられ（１４Ａ〜１７Ａ、３９Ａと３９Ｂ、３９Ｃと３９Ｄ）、点欠陥の大きさは光接続させたい光の波長によって適宜調整されうる。
【００２１】
本発明の光回路において、光集積回路層４は、所定の周期で屈折率あるいは誘電率が変化する周期構造領域７を有する周期構造体であること特徴とする。所定の周期とは、光の波長程度の周期をいい、屈折率あるいは誘電率が変化する周期構造体とは、多層薄膜、２次元格子、あるいは３次元格子を意味する。これらの格子は、第１の屈折率を有する媒質内に２次元回折格子を構成するように設けられた第２の屈折率の部分を有することができる。第１の屈折率は第２の屈折率よりも大きいことが好ましい。
【００２２】
２次元格子では、第２の屈折率の部分は、第１の屈折率の媒質内に設けられた凹部（空孔を含む）であることができる。凹部は、形状、構造や大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また凹部は材料を充填してもよい。特に好適なのは凹部に空気が充填されていることである。このような２次元格子は、三角格子および正方格子のいずれか一方を採用することによって実現されることができる。また、凹部が規則正しく配列された格子から任意の場所に、凹部を塞ぐ、あるいは他の凹部とは屈折率あるいは比誘電率の異なる材料を充填などといった欠陥を導入することできる。
【００２３】
３次元格子として、２種類以上のストライプ体を積層したものでよく、好ましくは１種類の薄膜材料と空気若しくは真空からなるエアーブリッジ構造のパターンを、横方向に位置をずらしながら複数積層して構成されたものが望ましい。いわゆるウッドパイル構造が好適である。また、３次元格子内の任意の位置から格子を抜く、あるいは一部形状変形などといった欠陥を導入することもできる。
【００２４】
以上のように、本発明における周期構造体は、屈折率あるいは誘電率の分布が光の波長と同程度のピッチの屈折率周期構造を有する媒質中で、ある特定の範囲の波数ベクトルを有する光は伝播が禁じられ、フォトニックバンドとよばれる光の禁止帯が形成される構造体であり、このフォトニックバンドを形成する屈折率周期構造であればよい。これら格子間距離は、本発明の光回路で用いる光の波長と同程度あるいは、それ以下であることが望ましい。光が一方向から出る構造、あるいは光が反射あるいは共鳴する格子間距離あるいは構造であることがより望ましい。つまり、フォトニックバンド内で光が局在化するような構造であればよい。
【００２５】
〔中間層〕
中間層３は、光回路基板２と光集積回路層４間（図１）、あるいは中間層１３，１５，１６，２３，２５，２７，３３，３５，３７は、光集積回路層間（図２乃至図５）に挿入された層であり、1層以上の中間層があることが望ましく、光集積回路を２層以上とする場合には、光回路基板と光集積回路層間、及び光集積回路層間のそれぞれに1層以上の中間層を備えることが好適である。
【００２６】
本発明における中間層３は、本発明の光回路において光閉じ込めのために使用されることができる。光閉じ込めをする中間層とは、光集積回路層中を伝播する光の別の光集積回路層への伝播、当該光回路内で伝播する光の外部への漏れ放射を防止する層をいう。
【００２７】
中間層３は、図１に示されるように、光集積回路層４の光導波路６の直下に相当する部分が空隙部５となっていることを特徴とする。空隙部５は、真空あるいは空気であることが望ましいが、光閉じ込めすることが可能な光導波路６部分よりも屈折率の小さい物質が充填されていてもよい。空隙部５の幅は、光導波路６の幅と同程度であることが望ましく、入光する光の波長の半波長程度広めに設けることがより好ましいが、入光する光の波長の半波長程度狭く設けてもよい。以上の構成により、効率的に光閉じ込めをすることが可能となる。
【００２８】
中間層３は、製造の簡便性の観点からは、図１（ｂ）で示すように、周期構造領域７の直下の部材が同一の屈折率あるいは誘電率からなるものであることが好ましいが、光閉じ込め効率の観点からは、図１（ｃ）で示すように、光集積回路層４と同様、所定の周期で屈折率あるいは誘電率が変化する周期構造領域８を有する周期構造体であることが望ましい。これにより、より光閉じ込め効率が増加し、本発明の光回路の効果が顕著となる。図２及び図３に示される中間層１３，１５，１６についても同様であり、この場合は、光集積回路層の周期構造領域の直上直下に相当する中間層の部材が光集積回路層の周期構造領域と同一の屈折率あるいは誘電率を有する。
【００２９】
光集積回路層を２層以上とする場合には、例えば、図２に示すように光集積回路層１４，１７間に中間層を２層（１５，１６）以上設けることが望ましい。中間層１５，１６の形状は、直接接する光集積回路層１４，１７における光導波路１９Ａ，１９Ｂの形状に従って、空隙部が構成される。すなわち、中間層１５の空隙部１８Ｂは、光集積回路層１４における光導波路１９Ａの直上に相当する部分に設けられており、中間層１６の空隙部１８Ｃは、光集積回路層１７における光導波路１９Ｂの直下に相当する部分に設けられている。
【００３０】
また、光集積回路を２層以上とする場合には、本発明の第２の実施形態である図４及び図５に示すように、中間層（例えば図４では、２３，２５，２７）を光回路基板（例えば図４では、２２）又は光集積回路層（例えば図４では、２４，２６，２８）の両端部のみとすることが望ましい。両端部のみとした場合においても、中間層には光集積回路層における光導波路の直上又は直下に相当する部分に空隙が設けられる。このような構成とすることにより、第１の実施の形態よりもより簡便に本発明の光回路を製造することができ、低コスト化が図れるのみならず、より多層化に適した構造となる。
【００３１】
図４では、光集積回路層２８における光導波路の直下に相当する部分において、中間層２７の３層の内の上２層に空隙が設けられているが、１〜３層のうち何層を空隙とするかは、図示されていない光入射装置の大きさによって適宜調節可能である。また、３層に限らず、１〜５層程度で適宜調節されるが、これに限られない。２〜４層であることが中間層の機能（光閉じ込め、光導波など）を発揮する上で望ましい。なお、１層の厚さ（高さ）は光集積回路層と同じであることが製造を簡便にする上で望ましい。また、中間層の幅は厚さ（高さ）と同等程度であることが望ましい。これにより、種々の光導波路を有する光回路の実現が可能となる。
【００３２】
また、本発明における中間層は、本発明の光回路において光導波のために使用されることができる。光導波する中間層とは、中間層の一部が光導波する光導波部を備え、光を伝播すればよく、光に対して透明であることが望ましく、真空あるいは空気であることが望ましい。具体的には、光集積回路層の点欠陥の直上又は直下に相当する点欠陥間に挟まれた部分が光導波部として機能する。
【００３３】
従って、光集積回路層に点欠陥が設けられると、光集積回路層からの光の入射あるいは出射光を、この中間層の光導波部を介して、外部もしくは、同じ基板上に積層された異なる光集積回路層と光接続することが可能となる。例えば、図４において、光集積回路層３６には、光集積回路層３４に存在する光導波部３９Ａと光集積回路層３８上に存在する光導波部３９Ｄのそれぞれと同じ形状と大きさの点欠陥（空孔）である光導波部３９Ｂ，３９Ｃがそれぞれに対応する同一箇所（最短距離）に設けられており、光集積回路層間で光接続することが可能となっている。例えば、光集積回路層３６に入射した光が光集積回路層３６における導波路を通って、光導波部３９Ｃ，３９Ａを介して、光集積回路層３４における導波路を通って出射する。これにより、本発明の光回路を光分波器として機能させることができる。
【００３４】
中間層３には各種材料を用いることでき、光回路基板上に光集積回路である積層体を支えることができればよく、例えば、光導波路で一般に用いられている公知の材料であってもよく、有機物あるいは無機物などを用いることができる。
【００３５】
有機物としては、炭化水素化合物で構成されたものでよく、特にそれ自体が導波させる光に対して透明であればよい。中でもポリマーと総称される炭化水素化合物高分子が好適である。特に、ベンゾシクロブテン系、ポリイミド系、エポキシ樹脂系、アクリル樹脂系やシリコーン樹脂系などのポリマー樹脂が好ましい。これらもので紫外線硬化型あるいは熱硬化型のものがより好ましい。これら有機物で構成される水素が重水素であることも望ましく、フッ素を含むことが好ましい。また、これらが２種類以上混合されたものでよい。特に前述した材料系のなかで、ベンゾシクロブテン、ポリカーボネイト、フッ素化ポリイミド、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、重水素フッ素化ＰＭＭＡ、重水素化シリコーン、熱硬化型重水素化シリコーン、紫外線硬化型エポキシ樹脂や紫外線硬化型アクリレートなどといった材料が好適である。これ以外に、それ自体公知の有機物の中から目的に応じて適宜選択することができる。
【００３６】
無機物としては、周期律表に記載されている元素で構成されたもので、単独あるいは２つ以上の元素を用いた固溶体であってもよい。特に半導体、高誘電性、強誘電性、透明性、透明導電性、磁性などの材料特性を持つものが好ましい。
【００３７】
半導体としては、現在知られているシリコン（Ｓｉ）元素等のいわゆる元素周期表第ＩＶ族の単一元素半導体や前述の周期律表に記載されている元素を２種以上固溶した砒化ガリウム(ＧａＡｓ)等のいわゆる化合物半導体であってもよい。また、酸化チタンに代表される金属酸化物で半導体の性質を持つものであってもよい。本発明において、無機半導体の形態の制限はなく、単結晶、多結晶および非晶質またはこれらの混合形態であってもよい。半導体材料は形状、構造や大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
高誘電性材料とは、高い比誘電率を持つものをいい、酸化物あるいは窒化物が好ましい。中でも窒化シリコン、酸化タンタル、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、ランタンドープチタン酸ジルコニウム鉛が好適である。
【００３９】
強誘電性材料とは、自発分極を有し外部からの電界印加により自発分極方向を反転できる材料をいい、酸化物あるいはIII族化合物が望ましい。中でもチタン酸バリウム、チタン酸バリウムストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、ランタンドープチタン酸ジルコニウム鉛、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸ナトリウムバリウム、ニオブ酸ナトリウムバリウムストロンチウム、リチウムドープ酸化亜鉛、燐酸水素カリウム、砒化ガリウム、リン化インジウム、リン化ガリウムが好適である。本発明において、強誘電性の形態の制限はなく、単結晶、多結晶および非晶質またはこれらの混合形態であってもよい。これ以外にも、公知の強誘電性材料で自発分極を有し外部からの電界印加により自発分極方向を反転できる材料であれば形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００４０】
透明性材料とは、本発明の光回路内で伝播させる光の波長に対して透明であり、その光が伝播する材料をいい、特に酸化物が好適である。中でも酸化シリコン、酸化チタン、酸化亜鉛が好適で、これら固溶体であってもよい。本発明において、透明性材料の形態の制限はなく、単結晶、多結晶および非晶質またはこれらの混合形態であってもよい。これ以外にも、公知の透明性材料で本発明の光回路内で伝播させる光の波長に対して透明であり、その光が伝播する材料あれば形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００４１】
透明導電性材料とは、本発明の光回路内で伝播させる光の波長に対して透明で光伝播可能な電気導電性を持つ材料をいい、酸化物、周期表第IV族材料、周期表第III族化合物であることが望ましい。中でも、錫ドープ酸化インジウム、インジウムドープ酸化亜鉛、ニオブドープ酸化チタン、シリコン、砒化ガリウム、リン化ガリウム、リン化インジウムであることが好適である。本発明において、透明導電性材料の形態の制限はなく、単結晶、多結晶および非晶質またはこれらの混合形態であってもよい。これ以外にも、公知の透明導電性材料で本発明の光回路内で伝播させる光の波長に対して透明で光伝播可能な電気導電性を持つ材料であれば形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００４２】
磁性材料とは、材料を構成する原子の磁気モーメントを持つ材料をいう。中でも、磁性材料自らが持つ自発磁化あるいは外部磁界によって複屈折性を生じ、その結果、該磁性材料を透過、反射する光の行路や偏光状態を変化させることのできる磁気光学材料が望ましい。特に酸化物が好適で、中でもイットリウム鉄ガーネットのガーネット構造を持つものがもっとも望ましい。本発明において、磁性材料の形態の制限はなく、単結晶、多結晶および非晶質またはこれらの混合形態であってもよい。これ以外にも、公知の磁性材料で本発明の光回路内で伝播させる光の波長に対して透明で光伝播可能な磁性を持つ材料であれば形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００４３】
また、本発明の光回路は、光集積回路層又は中間層が常温接合により積層されたことを特徴とし、光集積回路層又は中間層が常温接合可能な材料から構成されていることを特徴とする。
【００４４】
本発明において、常温接合とは、真空中で接合する部材の表面の酸化膜や不純物などを、ＦＡＢ（Fast Atom Beam）処理等によって除去して清浄化したのち、これらの清浄面同士を当接させることで部材間を直接接合することを意味する。光集積回路層又は中間層の積層が、接着剤、格子不整合バッファー層を含まず、直接積層されていることが望ましい。また、光回路基板への光集積回路層および中間層も同様に直接積層されていることが望ましい。
【００４５】
常温接合可能な材料とは、シリコン、砒化ガリウム、リン化インジウムなどといったもので、これ以外にも、公知の材料で常温接合可能なものであれば形状、構造、大きさ等について制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。
【００４６】
〔本発明の光回路の製造方法〕
次に、本発明に係る光回路の製造方法について図６を参照して説明する。
本発明の光回路の製造方法は、光回路基板を製造する工程（図示せず）と、光集積回路層および中間層（以下、「構造体」という）を製造する工程（図６ａ〜ｄ）と、構造体を積層する工程（図６ｅ〜ｈ）とからなる。
【００４７】
本発明の光回路の製造方法は、構造体を積層する工程が、光回路基板２とは別の基板４１上に所定の２次元パターンを有する複数の層（３，４）を形成して該複数の層を常温接合により光回路基板２上へ複数回、転写積層する工程であることを特徴とする。
【００４８】
また、本発明の光回路の製造方法は、構造体を積層する工程の後に、加熱による結晶形成工程（図６ｉ）を有することを特徴とする。そして、該結晶形成工程は、応力印加工程を含むことを特徴とする。
【００４９】
光回路基板を製造する工程とは、構造体を積層するために行う洗浄や、光回路基板上に発光あるいは受光機能などを実現する構造体を作製するなどの工程を意味する。
【００５０】
構造体を製造する工程（図６ａ〜ｄ）とは、構造体を構成する光集積回路層および中間層を光回路基板とは別の基板上に作製する工程をいう。光回路基板２とは別の基板である構造体形成基板４１上に離型層としての熱酸化膜層４２、構造体層４３，及びフォトレジスト４４を形成する（図６ａ）。その後、露光と現像のパターニング（図６ｂ）を行い、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置により光集積回路層４および中間層３を同一平面内に形成する（図６ｃ）。この後、パターン上の残留するフォトレジスト４４を除去（図６ｄ）することにより、光集積回路層４および中間層３が積層されたドナー基板が作製される。
【００５１】
構造体を積層する工程（図６ｅ〜ｈ）とは、光回路基板と積層させる構造体を正確に位置制御し積層する工程であり、積層は常温接合であることが好ましい。構造体を積層する工程において、２次元パターンを有する複数の層とは、基板上に形成された積層させる光集積回路層および中間層が平面配列されたものである。さらに、構造体を積層する工程において、該２次元パターンを有する複数の層の材料が、剥離しやすい材料（離型層）上に構成されていることが好適である。剥離しやすい材料とは、ポリイミド、フッ化ポリイミド、酸化シリコンなどが望ましいが、公知の材料で目的に応じて適宜材料を選択できる。
【００５２】
また、該２次元パターンの作製においては、基板上の光集積回路となる層を堆積した後、露光とエッチングにより形成することができる。前記光集積回路となる層の堆積は、真空蒸着法、スパッタ法、分子線ビームエピタキシャル法、化学気相堆積法等を用いることができるが、好適なのはスパッタ法である。また、露光には紫外線を用いた光露光、Ｘ線露光あるいは電子ビーム露光を用いることができるが、好適な方法は電子ビーム露光である。エッチングには、化学薬品を用いた被加工物を溶かし込むウエットエッチングあるいは反応性プラズマあるいはそのイオンを利用して被加工物を気化して取り除くドライエッチングがあり適宜選択して用いることができるが、好適なのはドライエッチングであり、中でも誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチングが望ましい。
【００５３】
また、上述した剥離しやすい材料上に構造体を積層する場合には構造体の材料が制約されることがあるため、該２次元パターンの製造工程を含む構造体を製造する工程は、基板表面の犠牲層上に構造体材料を積層させた後、構造体層において目的の構造体、枠部、及び構造体と枠部との連結部を露光により形成し、さらに少なくとも構造体と基板の間が空隙となるように上記枠部の下に構造体を空中保持するための柱状部となる部分を残して犠牲層を除去する工程を備える工程とすることが好ましい。犠牲層を除去する方法としては、アンダーエッチング法を用いて除去することが、微細な断面形状部材下の犠牲層を除去するのに好ましい。ここで、犠牲層とは、上述の離型層と同様の材料を用いて形成されるが、構造体直下の犠牲層は常温接合前に除去されるため、選択する材料の制約を少なくすることができる。
【００５４】
また、加熱による結晶形成工程（図６ｉ）とは、常温接合の部材表面清浄化時のダメージあるいは該２次元パターン構造体が非晶質などによる光回路の光伝播損失の影響を低減するために、結晶化を行うことである。結晶化は、光回路基板が単結晶基板であればよく、材料、形状、大きさに制限はなく、目的に応じて適宜行う。ただし、中間層と光集積回路層を高度の配向性を有するように積層することができる基板を選択することが望ましい。
【００５５】
加熱方法は、プレート加熱、雰囲気加熱、赤外線加熱等を選択できるが、特に雰囲気加熱が好ましい。加熱中の雰囲気は、制限はないが不活性ガスが望ましく、特に窒素ガスが好適である。加熱中の雰囲気は目的に応じて適宜選択することができる。加熱時の加熱温度は構造体等が結晶化する温度でよく、２００度以上の加熱であることが好適である。
【００５６】
さらに、結晶化工程における応力印加工程とは、結晶化工程で構造体等の結晶化を大きく促進させることを目的とする工程である。応力印加工程を導入することで、構造体等の結晶化を短時間で行うことができる。応力印加工程での応力は、構造体あるいは光回路基板が破損しない程度であることが好ましい。
【００５７】
本発明の光回路は、以上のような製造方法により好適に作製することができるが、これらの製造方法に限定されるものではない。
【００５８】
以下、本発明の実施例を図を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００５９】
図７は実施例１で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃは断面図）を示したものである。
図７（ａ）に示す光回路１０１は、光回路基板１０２としてＳｉ（１００）基板を用いて、光回路基板１０２上にＳｉからなる２次元フォトニック結晶で構成されたスラブ型光導波路１０６及び周期構造領域１０７を有する層（以下、「フォトニック結晶層」という）１０４が積層されている。光回路基板１０２は、効率良く光閉じ込め機能を実現するために、最上部に積層されるフォトニック結晶層１０４におけるスラブ型光導波路１０６の直下に相当する部分が空隙部１０５となっているＳｉからなる中間層１０３が積層されている。
【００６０】
図８は実施例１の光回路の製造工程の概略を示したものである。
この光回路１０１は、構造体を製造する工程と光回路基板１０２上に構造体を積層する工程により作製される。光導波路１０６を形成する構造体を製造する工程では、フォトニック結晶層１０４および光閉じ込め機能を実現する中間層１０３を作製する。
【００６１】
図８に示すように、光回路基板１０２とは別の基板２０１としてＳｉウェハを用い、着膜装置を用いて基板２０１の表面に離型層として熱酸化膜層２０２を０．１μｍ成長させた。さらに、熱酸化膜層２０２上にＳｉ膜層２０３を２５２ｎｍの厚さにｒｆスパッタにより被覆した。Ｓｉ膜層２０３はアモルファスである。次に、パターニング装置を用いて、Ｓｉ膜層２０３の上にフォトレジスト２０４（東京応化製：ＴＳＭＲ−８９００）を全面に塗布し（図８ａ）、露光と現像のパターニング（図８ｂ）し、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング装置によりフォトニック結晶層１０４および中間層１０３を同一平面内に形成した（図８ｃ）。この後、アセトン浸漬によりパターン上の残留するレジスト２０４を除去した（図８ｄ）。パターニングされたスラブ導波路１０６は、正三角格子状に格子間隔０．４２μｍ、細孔半径０．０６９μｍ、光導波路幅０．３６４μｍの寸法で形成した。中間層１０３の空隙部１０５の寸法は、前述の光導波路幅０．３６４μｍと同じである。以上の工程でドナー基板２００を作製した。
【００６２】
光回路基板１０２とドナー基板２００を図示しない構造体接合装置の真空槽内に搬送し、構造体を積層する工程を行った。真空槽内では、光回路基板１０２と構造体を保持した基板２０１を上下対面させて設置した（図８ｅ）。真空槽内には構造体を保持した基板２０１を設置する側に図示しないＸＹθステージと、光回路基板１０２を設置する側に接合を実現するための図示しない昇降装置がある。
【００６３】
基板をＸＹθステージで予め導波回路基板に導入したアライメントマーカーを元にドナー基板２００と光回路基板１０２の積層位置を両面顕微鏡による観察とＸＹθステージにてアライメントした。その後に真空槽を１０−６Paまで排気し真空状態にした。真空内に設置した光回路基板１０２およびドナー基板２００のそれぞれの表面に３分間のアルゴン原子ビーム照射にて表面洗浄と活性化処理を施した。アルゴン原子ビーム照射後ＸＹθステージの設置されたドナー基板２００へ光回路基板１０２を接触させ（図８ｆ）、図８ｄの中間層１０３のみを光回路基板１０２に常温接合を行う。該接合は接触加重１０ｋｇｆならびに接触時間５分の条件で行った。接触時間経過後、ドナー基板２００に接触させた光回路基板１０２を上方へ動かし中間層１０３を保持した光回路基板１０２（中間層積層体）を作製した。
【００６４】
続いて、フォトニック結晶層１０４を接合転写する。光回路基板１０２に接合転写された中間層１０３とドナー基板２００上の保持されたフォトニック結晶層１０４の接合位置が合うようにＸＹθステージを移動させ、積層位置の調整をした（図８ｇ）。前記の中間層１０３の接合転写と同様に表面洗浄と活性化から接合転写までの処理をフォトニック結晶層１０４に同じ処理条件で、中間層１０３上へフォトニック結晶層１０４の接合転写による積層を行った（図８ｈ）。作製した光回路１０１は中間層１０３およびフォトニック結晶層１０４はアモルファスであるので、光導波損失低減のために図示しない接合装置内に設置された加熱装置にて結晶化を行った。結晶化は６１５℃、１０分間行った。以上の操作にて、図７（ａ）に示したＳｉ単結晶の光導波路を作製した。
【００６５】
この作製した光導波路で１．５５μｍの光におけるクオリティーファクターの測定を行ったところ、光導波路のクオリティーファクターは４５００となった。
【実施例２】
【００６６】
図９は実施例２で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃは断面図）を示したものである。
図９に示す光回路３０１は、光回路基板３０２としてＳｉ（１００）基板を用いて、光回路基板３０２上にＳｉからなる２次元フォトニック結晶で構成されたスラブ型光導波路３０６及び周期構造領域３０７を有する層（以下、「フォトニック結晶層」という）３０４が積層されている。光回路基板３０２は、効率良く光閉じ込め機能を実現するために、最上部に積層されるフォトニック結晶層３０４におけるスラブ型光導波路３０６の直下に相当する部分が空隙部３０５となっているＳｉからなる中間層３０３が積層されており、さらに中間層３０３にはフォトニック結晶層３０４のフォトニック結晶格子凹部（空孔）と同じ形状の凹部（空孔）が同一箇所に形成されている。
【００６７】
この光回路３０１は実施例１示した構造体を製造する工程と光回路基板上に構造体を積層する工程で同様に作製されるが、構造体を製造する工程で、中間層３０３には空隙部３０５に加えて、フォトニック結晶層３０４のフォトニック結晶格子凹部と同じ形状（空孔）も作製される。
【００６８】
光導波路３０６は実施例１と同様の寸法であり、中間層３０３にも、正三角格子状に格子間隔０．４２μｍ、細孔半径０．０６９μｍ、光導波路幅０．３６４μｍの寸法で形成した。以上の工程でドナー基板を作製し、光回路基板上に構造体を積層する工程を実施例１と同様に行い、図９（ａ）に示した光回路３０１を作製した。作製した光回路３０１において、中間層３０３および光導波路３０３はアモルファスであるので、光導波損失低減のために図示しない接合装置内に設置された加熱加圧装置にて結晶化を行った。結晶化は温度６１５℃、応力１００ＭＰａで５分間行った。以上の操作にて、図９（ａ）に示したＳｉ単結晶の光導波路を作製した。
【００６９】
この作製した光導波路で１．５５μｍの光におけるクオリティーファクターの測定を行ったところ、光導波路のクオリティーファクターは５５００となった。
【００７０】
＜比較例＞
図１０は比較例で作製した光回路の概略図を示したものである。
比較として、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いた光回路４０１を作製した。ＳＯＩ基板は厚さ２μｍのシリコン酸化膜４０３を表面に持つＳｉ単結晶基板４０２と厚さ０．２５μｍのＳｉ単結晶４０４を張り合わせたものである。ＳＯＩ基板上のＳＯＩ層４０４に、正三角格子状に格子間隔０．４２μｍ、細孔半径０．０６９μｍ、光導波路幅０．３６４μｍの寸法でフォトニック結晶スラブ光導波路を実施例１あるいは２と同様の露光、現像およびエッチングによりフォトニック結晶スラブ光導波路４０５を形成し、光回路４０１を作製した。
この作製した光導波路４０５における波長１．５５μｍの光のクオリティーファクターの測定を行ったところ、光導波路４０５のクオリティーファクターは６５０となった。
【実施例３】
【００７１】
図１１は実施例３で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図）を示したものである。
図１１（ａ）に示す光回路５０１は、本発明の光回路の一実施形態である。光回路基板５０２としてＳｉ（１００）基板を用いて、光回路基板５０２上にＳｉのフォトニック結晶で構成されたスラブ型光導波路を有する層５０４、５０６、５０８の３つが積層されている。光回路基板５０２は、効率よく光閉じ込め機能を実現するため、並びにフォトニック結晶層５０４、５０６及び５０８の積層体を保持するために、中間層５０３、５０５、及び５０７がそれぞれの間に積層されている。それぞれ中間層５０３を２層、中間層５０５及び５０７を３層とした。この光回路は実施例１で示した構造体を製造する工程と光回路基板上に構造体を積層する工程で同様に作製される。構造体を製造する工程は、実施例１及び２と同様に行った。
【００７２】
図１２は実施例３で作製した光回路のフォトニック結晶層及び中間層の作製概略を示したものである。
図１２は本実施例の光回路５０１に用いる構造体のすべてを同一平面内に形成したドナー基板６０１である。中間層５０３、５０５、５０７を形成する構造体は、構造体の厚みと同じ０．２５μｍの幅を持たせ、光回路基板及びフォトニック結晶層の両端で積層するように配置して作製した。フォトニック結晶層５０４、５０６、５０８は、正三角格子状に格子間隔０．４２μｍ、細孔半径０．０６９μｍ、光導波路幅０．３６４μｍの実施例１と同様の寸法で形成した。フォトニック結晶層５０６における光導波路５１０Ｂはフォトニック結晶層５０４における光導波路５１０Ａと入力ならびに出力をずらした形で形成した。フォトニック結晶層５０４、５０６における光導波路５１０Ａ、５１０Ｂは正三角格子状の細孔を１列うめたものであるが、曲げ部は、光導波路上において光導波進行方向に対して右あるいは左６０°方向に位置する細孔を埋めて作製した。以上のように形成されたドナー基板６０１を用いて、実施例１に行った接合転写と同様に積層位置調整と表面洗浄活性化から接合転写までの処理を同じ処理条件で、本実施例の光回路を構成する構造体すべてに対して行った。続いて、前記同様の方法にて光回路基板上に光回路の構造体を積層する工程を行い、図１１に示した光回路５０１を作製した。作製した光回路５０１は実施例１と同様に中間層およびフォトニック結晶層がアモルファスであるので、光導波損失低減のために加熱加圧処理を温度６１５℃、応力１００ＭＰａで５分間の条件で処理をした。以上の操作にて、図１１（ａ）に示したＳｉ単結晶の光導波路は作製した。
【００７３】
この作製した光回路５０１において、それぞれの光導波路５１０Ａ、５１０Ｂ、５１０Ｃで波長１．５５μｍの光におけるクオリティーファクターの測定を行ったところ、光導波路のクオリティーファクターは、すべてのもので５５００となった。また、光導波路５１０Ａにのみ波長１．５５μｍの光を入力したところ、光導波路５１０Ｂ、５１０Ｃから光の出力は全くなかった。同様に、光導波路５１０Ｂ、５１０Ｃそれぞれに対して、波長１．５５μｍの光を入力したところ他の光導波路から光の出力は全くなかった。
【実施例４】
【００７４】
図１３は実施例４で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図）を示したものであり、
図１４は実施例４で作製した光回路に含む各光集積回路層の上面図を示したものである。
図１３（ａ）に示す光回路７０１は、本発明の光回路の一実施形態である。光回路基板７０２としてＳｉ（１００）基板を用いて、光回路基板７０２上にＳｉのフォトニック結晶で構成されたスラブ型光導波路を有する層７０４、７０６、７０８の３つが積層されている。光回路基板７０２は、効率よく光閉じ込め機能を実現するため、並びにフォトニック結晶層７０４、７０６、及び７０８の積層体を保持するために、中間層７０３、７０５、及び７０７がそれぞれの間に積層されている。中間層７０３、７０５及び７０７をそれぞれ３層とした。
【００７５】
光導波路７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃの形状は、図１４ａ〜ｃに模式的に示されるようにした。すなわち、フォトニック結晶層７０４、７０６，７０８のそれぞれ略中央、同位置に光導波路７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃを異なる長さとなるように設けた。フォトニック結晶層７０４は図１４ｃに図示された７０９Ａの点欠陥を光導波路７１０Ａの端部近くに持ち、フォトニック結晶層７０６は図１４ｂに図示された７０９Ｂ及び７０９Ｃの点欠陥を持ち、フォトニック結晶層７０８は図１４ａに示された７０９Ｄの点欠陥を光導波路７１０Ｃの端部近くに持つ。点欠陥７０９Ｂは点欠陥７０９Ａの直上に位置し、点欠陥７０９Ａと同一形状・大きさである。また、点欠陥７０９Ｃは点欠陥７０９Ｄの直下に位置し、点欠陥７０９Ｄと同一形状、同一の大きさである。
【００７６】
光導波路７１０Ｂに入力された光は点欠陥７０９Ｂにより第１の波長の光が分波出射され、点欠陥７０９Ａを介して光導波路７１０Ａから分波された光が出射される。同様に、光導波路７１０Ｂの点欠陥７０９Ｃから第２の波長の光が分波出射され、点欠陥７０９Ｄを介して光導波路７１０Ｃから分波された光が出射される。つまり、この光回路は光波長分波器である。
【００７７】
この光回路は実施例３で示した構造体を製造する工程と光回路基板上に構造体を積層する工程で同様に作製される。構造体を製造する工程は、実施例１、及び２と同様に行った。
【００７８】
中間層７０３、７０５、７０７を形成する構造体は、構造体の厚みと同じ０．２５μｍの幅を持たせ、光回路基板及びフォトニック結晶層の両端で積層できるように配置して作製した。フォトニック結晶層７０４、７０６、７０８は、正三角格子状に格子間隔０．４２μｍ、細孔半径０．１２２μｍ、光導波路幅０．３６４μｍの実施例１と同様の寸法で形成した。
【００７９】
点欠陥７０９Ａ〜７０９Ｄは細孔を周りの細孔より大きくすることで実現した。点欠陥７０９Ａ〜７０９Ｄの細孔は導波路から格子一周期分の位置に設定して、点欠陥７０９Ａ，７０９Ｂの半径を０．２４４μｍ、点欠陥７０９Ｃ，７０９Ｄの半径を０．２５４μｍにした。以上のような形状で、本実施例の光回路７０１に用いる構造体のすべてを同一平面内に形成したドナー基板を作製した。以上のように形成されたドナー基板を用いて、実施例１に行った接合転写と同様に積層位置調整と表面洗浄活性化から接合転写までの処理を同じ処理条件で、ドナー基板上の構造体すべてに対して光回路基板７０２上に光回路の構造体を積層する工程を実施例３と同様に行い、図１３に示した光回路を作製した。
【００８０】
作製した光回路７０１は実施例３と同様に中間層およびフォトニック結晶層がアモルファスであるので、光導波損失低減のために加熱加圧処理を温度６１５℃、応力１００ＭＰａで５分間の条件で処理をした。以上の操作にて、図１３（ａ）に示したＳｉ単結晶の光導波路は作製した。
【００８１】
作製した光回路７０１において、それぞれの光導波路７１０Ａ、７１０Ｂ、７１０Ｃで波長１．５５μｍの光におけるクオリティーファクターの測定を行ったところ、光導波路のクオリティーファクターは、すべてのもので５５００となった。また、光導波路７１０Ｂにのみ１．５５μｍ帯波長多重レーザー光を入力したところ、光導波路７１０Ａから点欠陥７０９Ｂ，７０９Ａを介して波長１．５４５μｍの光が出射され、光導波路７１０Ｃから点欠陥７０９Ｃ，７０９Ｄを介して波長１．５６６μｍの光が出射された。本実施例の光回路は光分波器として機能した。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光回路の概略図（ａは斜視図、ｂ及びｃは分解図）である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る光回路の概略図（分解図）である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る光回路の概略図（分解図）である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃは上面図）である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃは光集積回路層３６の上面図）である。
【図６】本発明に係る光回路の製造工程の概略図である。
【図７】実施例１で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃはａにおけるＣ−Ｃ断面図）である。
【図８】実施例１の光回路の製造工程の概略図である。
【図９】実施例２で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図、ｃはａにおけるＣ−Ｃ断面図）である。
【図１０】比較例で作製した光回路の概略図である。
【図１１】実施例３で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図）である。
【図１２】実施例３で作製した光回路のフォトニック結晶層及び中間層の作製概略図である。
【図１３】実施例４で作製した光回路の概略図（ａは斜視図、ｂは分解図）である。
【図１４】実施例４で作製した光回路に含む各光集積回路層の上面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  光回路、２  光回路基板、３  中間層、４  光集積回路層
５  空隙部、６  光導波路、７，８  周期構造領域
１１  光回路、１２  光回路基板、１３，１５，１６  中間層
１４，１７  光集積回路層、１４Ａ，１５Ａ，１６Ａ，１７Ａ  点欠陥
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ  空隙部、１９Ａ，１９Ｂ  光導波路
２１  光回路、２２  光回路基板、２３，２５，２７  中間層
２４，２６，２８  光集積回路層、２４Ａ，２６Ａ，２８Ａ  光導波路
３１  光回路、３２  光回路基板、３３，３５，３７  中間層
３４，３６，３８  光集積回路層、３４Ａ，３６Ａ，３８Ａ  光導波路
３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ  点欠陥
４１  構造体形成基板、４２  離型層、４３  構造体層
４４  フォトレジスト
１０１  光回路、１０２  Ｓｉ基板（光回路基板）
１０３  Ｓｉ中間層、１０４  Ｓｉフォトニック結晶層
１０５  空隙部、１０６  スラブ型光導波路  １０７  周期構造領域
２００  ドナー基板、２０１  Ｓｉ基板、２０２  熱酸化膜層
２０３  Ｓｉ膜層、２０４  フォトレジスト
３０１  光回路、３０２  Ｓｉ基板（光回路基板）
３０３  Ｓｉ中間層、３０４  Ｓｉフォトニック結晶層
３０５  空隙部、３０６  スラブ型光導波路  ３０７  周期構造領域
４０１  光回路、４０２  Ｓｉ単結晶基板、４０３  シリコン酸化膜
４０４  ＳＯＩ層、４０５  光導波路  ４０６  周期構造領域
５０１  光回路、５０２  Ｓｉ基板（光回路基板）
５０３，５０５，５０７  Ｓｉ中間層
５０４，５０６，５０８  Ｓｉフォトニック結晶層
５０９  空隙部、５１０Ａ，５１０Ｂ，５１０Ｃ  光導波路
６０１  ドナー基板
７０１  光回路、７０２  Ｓｉ基板（光回路基板）
７０３，７０５，７０７  Ｓｉ中間層
７０４，７０６，７０８  Ｓｉフォトニック結晶層
７０９Ａ，７０９Ｂ，７０９Ｃ，７０９Ｄ  点欠陥
７１０Ａ，７１０Ｂ，７１０Ｃ  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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【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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