(57)【要約】【課題】  反りが生じることはなく、かつ、放熱特性が良好な光導波路素子及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】  本発明に係る光導波路素子１０は、石英ガラス基板２１上に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜２９を設け、その熱緩衝膜２９上に下部クラッド層２２を設け、その下部クラッド層２２上に、少なくとも２本の導波路２３ａ，２３ｂと、それらの導波路２３ａ，２３ｂを伝搬する光信号L1,L2を合分波する少なくとも２つのカプラ部１１ａ，１１ｂを有する光回路を設け、少なくとも光回路の全体を覆うように上部クラッド層２４を設け、カプラ部１１ａ，１１ｂ間に位置する少なくとも一方の導波路２３ａ，２３ｂの上方の上部クラッド層２４の表面に温度調節手段２５ａ，２５ｂを設けたものである。【選択図】  図１
2007041462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス基板上に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設け、
その熱緩衝膜上に下部クラッド層を設け、
その下部クラッド層上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設け、
少なくとも上記光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設け、
上記カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上部クラッド層の表面に温度調節手段を設けたことを特徴とする光導波路素子。
【請求項２】
石英ガラス基板の上面に複数の凹部を設け、
上記凹部表面に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設け、
上記凹部以外の上記石英ガラス基板上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設け、
少なくとも上記光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設け、
上記カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上部クラッド層の表面に温度調節手段を設けたことを特徴とする光導波路素子。
【請求項３】
上記熱緩衝膜がアモルファスシリコン膜である請求項１又は２記載の光導波路素子。
【請求項４】
上記上部クラッド層の、上記カプラ部間に位置する２本の導波路間に、上記熱緩衝膜の表面に達する溝を設けた請求項１から３いずれかに記載の光導波路素子。
【請求項５】
上記温度調節手段がヒータである請求項１から４いずれかに記載の光導波路素子。
【請求項６】
石英ガラス基板の上面にエッチング処理を施し、エッチングにより複数の凹部を形成し、
上記凹部表面に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設ける膜形成工程と、
上記凹部以外の上記石英ガラス基板上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設ける回路形成工程と、
少なくとも上記光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設ける上部クラッド層形成工程と、
上記カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上記上部クラッド層の表面に温度調節手段を設ける温度調節手段形成工程と、
を備えたことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
【請求項７】
上記上部クラッド層の、上記カプラ部間に位置する２本の導波路間に、上記熱緩衝膜の表面に達する溝を設ける溝形成工程を更に備えた請求項６記載の光導波路素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路素子及びその製造方法に係り、特に、熱光学効果により伝搬光の位相をシフトする光導波路素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱光学効果により伝搬光の位相をシフトする光導波路素子として熱光学スイッチがある。図７、図８に示すように、従来の熱光学スイッチ７０は、シリコン基板８１と、シリコン基板８１上に設けられる下部クラッド層８２と、その下部クラッド層８２上に設けられ、光信号を伝搬させるための２本の導波路８３ａ，８３ｂを有する光回路と、その光回路の全体を覆って設けられる上部クラッド層８４と、その上部クラッド層８４上に設けられ、一方の導波路８３ａを加熱するヒータ８５とで構成される。２本の導波路８３ａ，８３ｂは、その中途部に、各導波路８３ａ，８３ｂが近接して平行配置された方向性結合部７１ａ，７１ｂを有する。また、ヒータ８５には電力供給のための電源（図示せず）が接続される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図９、図１０に示すように、従来の別の熱光学スイッチ９０は、シリコン基板１０１と、シリコン基板１０１上に設けられる下部クラッド層１０２と、その下部クラッド層１０２上に設けられ、光信号を伝搬させるための２本の導波路１０３ａ，１０３ｂを有する光回路と、その光回路の全体を覆って設けられる上部クラッド層１０４と、その上部クラッド層１０４上に設けられ、両導波路１０３ａ，１０３ｂを加熱するヒータ１０５ａ，１０５ｂとで構成される。２本の導波路１０３ａ，１０３ｂは、その中途部に、各導波路１０３ａ，１０３ｂを伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部９１ａ，９１ｂを有する。また、ヒータ１０５ａ，１０５ｂには電力供給のための電源（図示せず）が接続される。さらに、上部クラッド層１０４の、カプラ部９１ａ，９１ｂ間に位置する２本の導波路１０３ａ，１０３ｂ間には、シリコン基板１０４の表面に達する溝１０６が設けられる。
【０００４】
これらの熱光学スイッチ７０（又は９０）においては、電源からの供給電力に応じてヒータ８５（又は１０５ａ，１０５ｂ）が発熱し、その熱により、ヒータ８５（又は１０５ａ，１０５ｂ）の下方に位置する導波路８３ａ（又は１０３ａ，１０３ｂ）の屈折率が変化する。これによって、導波路８３ａ（又は１０３ａ）を伝搬する光信号と、導波路８３ｂ（又は１０３ｂ）を伝搬する光信号との間に位相差が生じる。すなわち、ヒータ８５（又は１０５ａ，１０５ｂ）を用いて導波路８３ａ（又は１０３ａ，１０３ｂ）の温度を制御すれば、導波路８３ａ（又は１０３ａ，１０３ｂ）の屈折率、延いては導波路８３ａ（又は１０３ａ，１０３ｂ）を伝搬する光信号の位相を制御することができ、熱光学スイッチ７０（又は９０）から出射される光の減衰量を制御することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述した熱光学スイッチ７０（又は９０）は、基板がシリコンで構成されていることから、このシリコンと、導波路及び各クラッド層の構成材である石英との間で、熱膨張係数に大きな差がある。この熱膨張係数の差に起因して、光回路内部で応力が発生し、熱光学スイッチ７０（又は９０）に反りが生じてしまう。その結果、光回路にとって重要な光学特性の１つであるPDL（偏光依存性損失）が増大するという問題があった。
【０００７】
一方、基板を石英で構成すると、基板、導波路、及び各クラッド層がいずれも石英で構成されるため、熱膨張係数に差が生じるおそれはなくなる。従って、前述したPDLが増大するという問題は生じないものの、石英ガラス基板はシリコン基板と比べて放熱特性が劣るため、高速スイッチング（高速応答）が困難になるという問題が生じてしまう。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、反りが生じることはなく、かつ、放熱特性が良好な光導波路素子及び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】
【０００９】
上記目的を達成すべく本発明に係る光導波路素子は、
石英ガラス基板上に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設け、
その熱緩衝膜上に下部クラッド層を設け、
その下部クラッド層上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設け、
少なくとも光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設け、
カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上部クラッド層の表面に温度調節手段を設けたものである。
【００１０】
また、本発明に係る光導波路素子は、
石英ガラス基板の上面に複数の凹部を設け、
凹部表面に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設け、
凹部以外の石英ガラス基板上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設け、
少なくとも光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設け、
カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上部クラッド層の表面に温度調節手段を設けたものである。
【００１１】
ここで、熱緩衝膜はアモルファスシリコン膜であることが好ましい。
【００１２】
上部クラッド層の、カプラ部間に位置する２本の導波路間に、熱緩衝膜の表面に達する溝を設けてもよい。
【００１３】
温度調節手段はヒータであることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明に係る光導波路素子の製造方法は、
石英ガラス基板の上面にエッチング処理を施し、エッチングにより複数の凹部を形成し、
凹部表面に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜を設ける膜形成工程と、
凹部以外の石英ガラス基板上に、少なくとも２本の導波路と、それらの導波路を伝搬する光信号を合分波する少なくとも２つのカプラ部を有する光回路を設ける回路形成工程と、
少なくとも光回路の全体を覆うように上部クラッド層を設ける上部クラッド層形成工程と、
カプラ部間に位置する少なくとも一方の導波路の上方の上部クラッド層の表面に温度調節手段を設ける温度調節手段形成工程と、
を備えたものである。
【００１５】
上部クラッド層の、カプラ部間に位置する２本の導波路間に、熱緩衝膜の表面に達する溝を設ける溝形成工程を更に備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、PDLが少なく、高速スイッチングが可能な光導波路素子が得られるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
本発明の好適一実施の形態に係る光導波路素子の平面図を図１に、図１の２−２線断面図を図２に示す。
【００１９】
図１、図２に示すように、本実施の形態に係る光導波路素子１０は、マッハツェンダ型の熱光学スイッチであり、石英ガラス基板２１と下部クラッド層２２との間に、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜２９を設けたことに特徴がある。
【００２０】
より具体的には、石英ガラス基板２１上に熱緩衝膜２９が設けられ、その熱緩衝膜２９上に下部クラッド層２２が設けられる。この下部クラッド層２２上に、２本の導波路２３ａ，２３ｂと、それらの導波路２３ａ，２３ｂを伝搬する光信号L1,L2を合分波する２つのカプラ部１１ａ，１１ｂを有する光回路が設けられる。
【００２１】
この光回路の全体及び下部クラッド層２２の表面（少なくとも光回路の全体）を覆うように上部クラッド層２４が設けられる。カプラ部１１ａ，１１ｂ間に位置する導波路２３ａ，２３ｂの上方の上部クラッド層２４には、温度調節手段であるヒータ２５ａ，２５ｂが設けられる。ヒータ２５ａ，２５ｂには電力供給のための電源（図示せず）が接続される。
【００２２】
光回路は、断面矩形状の導波路２３ａ，２３ｂと、カプラ部１１ａ，１１ｂで構成される。導波路２３ａ，２３ｂは、光信号L1,L2の伝搬方向上流側（図１中では左側）から順に、カプラ部１１ａの上流側の入力部１４ａ，１４ｂ、カプラ部１１ａ，１１ｂ間の合分波部１３ａ，１３ｂ、カプラ部１１ｂの下流側の出力部１５ａ，１５ｂを有する。カプラ部の数は、２個に限定するものではなく、２個以上であってもよい。カプラ部の数が増える程、光減衰量を大きくすることができる。
【００２３】
一方、ヒータ２５ａ，２５ｂの間には、熱緩衝膜２９の表面に達する溝２６が設けられる。
【００２４】
熱緩衝膜２９の構成材としては、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高いアモルファスシリコン（以下、a-Siという）が好ましい。また、熱緩衝膜２９の膜厚は、熱伝導性能を保ちつつ、PDLを少なくするために、20μｍ以下、好ましくは1.5〜17μｍにするとよい。ここで、熱緩衝膜２９の膜厚が1.5μｍ未満だと、放熱効果が十分に得られないためである。また、熱緩衝膜２９の膜厚が20μｍを超えると、反りが生じやすくなると共に、膜形成に時間がかかるためである。
【００２５】
石英ガラス基板２１及び各クラッド層２２，２４の構成材は、例えば、純粋石英とされ、また、導波路２３ａ，２３ｂの構成材は、例えば、純粋石英よりも高屈折率の石英系材料（純粋石英にGeO2などのドーパントを添加したものなど）とされる。
【００２６】
本実施の形態に係る光導波路素子１０においては、２入力、２出力のMMI（マルチモード干渉計）タイプの光カプラを用いた場合について説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、光カプラは、Ｙ分岐タイプ、方向性結合器タイプであってもよい。
【００２７】
また、本実施の形態に係る光導波路素子１０においては、温度調節手段としてヒータ２５ａ，２５ｂを用いた場合について説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、温度調節手段として冷却器を用い、その冷却熱により、各導波路２３ａ，２３ｂの屈折率をそれぞれ変化させるようにしてもよい。
【００２８】
本実施の形態に係る光導波路素子１０は、以下に示す工程を経て製造される。
【００２９】
先ず、図３（ａ）に示すように、純粋石英で構成される石英ガラス基板２１上に、a-Siの層を所定の厚さに形成し、熱緩衝膜２９が形成される（膜形成工程）。その熱緩衝膜２９上に、図３（ｂ）に示すように、純粋石英で構成される下部クラッド層２２が形成される（下部クラッド層形成工程）。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、下部クラッド層２２上に、純粋石英よりも高屈折率の石英系材料で構成されるコア層２３ｃが形成される（コア層形成工程）。このコア層２３ｃに、周知のフォトリソグラフィ技術などを用いてパターニングを施し、２本の導波路２３ａ，２３ｂと、少なくとも２つのカプラ部１１ａ，１１ｂを有する光回路が形成される（回路形成工程）。
【００３１】
次に、図３（ｄ）に示すように、この光回路の全体及び下部クラッド層２２の表面を覆うように、純粋石英で構成される上部クラッド層２４が形成される（上部クラッド層形成工程）。
【００３２】
次に、図３（ｅ）に示すように、合分波部１３ａ，１３ｂ（図１参照）の上方の上部クラッド層２４に、ヒータ２５ａ，２５ｂが設置される。
【００３３】
最後に、図３（ｆ）に示すように、上部クラッド層２４の、合分波部１３ａ，１３ｂ間にエッチング加工を施すことで、熱緩衝膜２９の表面に達する溝２６が形成される。これによって、本実施の形態に係る光導波路素子１０が得られる。
【００３４】
次に、本実施の形態に係る光導波路素子１０における伝熱のメカニズムを図２に基づいて説明する。
【００３５】
電源から電力を供給することでヒータ２５ａ，２５ｂが発熱し、その熱が、先ず、上部クラッド層２４、導波路２３ａ，２３ｂに伝熱される。この熱により、導波路２３ａ，２３ｂの屈折率が変化する。これによって、導波路２３ａを伝搬する光信号L1と、導波路２３ｂを伝搬する光信号L2との間に位相差が生じる。その後、この熱は、下部クラッド層２２、熱緩衝膜２９の順に伝熱され、熱緩衝膜２９を介して大気放熱される。
【００３６】
ここで、熱緩衝膜２９は、各クラッド層２２，２４、導波路２３ａ，２３ｂ、及び石英ガラス基板２１の構成材である石英ガラスと比べて、熱伝導率が高い材料で構成している。また、導波路２３ａ，２３ｂは、ヒータ２５ａ，２５ｂと熱緩衝膜２９の間に設けられている。
【００３７】
このため、光導波路素子１０は、熱緩衝膜２９を有さない光導波路素子と比較して、素子全体の熱拡散性（伝熱性）が良好である。よって、光導波路素子１０においては、熱緩衝膜２９を有さない光導波路素子と比較して、ヒータ２５ａ，２５ｂからの熱が素早く上部クラッド層２４、導波路２３ａ，２３ｂ、下部クラッド層２２の順に伝熱される。すなわち、光導波路素子１０においては、ヒータ２５ａ，２５ｂからの熱は素早く導波路２３ａ，２３ｂへと伝熱され、導波路２３ａ，２３ｂを素早く加熱することができる。また、光導波路素子１０においては、ヒータ２５ａ，２５ｂのON/OFF（又は増熱／減熱）に伴う加熱性及び放熱性が良好であることから、各導波路２３ａ，２３ｂの屈折率をそれぞれ変化させる際のタイムラグが非常に少なくなると共に、熱分布が均一になる。
【００３８】
また、光導波路素子１０においては、導波路２３ａ，２３ｂの合分波部１３ａ，１３ｂの間に、光導波路素子１０の長手方向に延びる熱アイソレーション用の溝２６が設けられている。この溝２６と合分波部１３ａ，１３ｂの間には、光信号L1，L2の伝送損失を増加させない程度の十分な間隔が設けられている。この溝２６によって、一方のヒータ２５ａ（又は２５ｂ）の熱が、他方の導波路２３ｂ（又は２３ａ）に伝熱するのが防止される。その結果、目的の導波路２３ａ（又は２３ｂ）を効率的に加熱することができると共に、無駄な電力消費を防ぐことができる。
【００３９】
以上より、本実施の形態に係る光導波路素子１０によれば、石英ガラス基板２１と下部クラッド層２２の間に、石英ガラスと比べて熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜２９を設けたことにより、導波路２３ａ，２３ｂの加熱速度及び放熱速度をより速くすることができ、高速応答性がより向上する。
【００４０】
また、この熱緩衝膜２９の構成材は、石英ガラスの熱膨張係数（5.0×10-7/K）とほぼ同じ1.0×10-7/K〜9.0×10-7/Kであればよく、好ましくは3.0×10-7/K〜7.0×10-7/Kにするとよい。本実施の形態の熱緩衝膜２９を用いることにより、熱駆動によるマッハツェンダ形の熱光学スイッチ（光導波路素子１０）の内部で発生する応力は小さく、反りも小さく抑えることができ、延いてはPDLを少なくすることができる。よって、本実施の形態に係る光導波路素子１０によれば、光通信にとって重要な因子の１つであるPDLを低減することができることから、信頼性の高い熱光学スイッチを実現することができる。
【００４１】
さらに、本実施の形態に係る光導波路素子１０は、カプラ部１１ａ，１１ｂにMMIタイプの光カプラを用いているが、このMMIタイプの光カプラは、光導波路素子１０の製造プロセスにおいて、製造誤差の影響を受けにくいため、光導波路素子１０の歩留りが向上する。また、MMIタイプの光カプラは、他の光カプラと比べてヒータ２５ａ，２５ｂによる熱の影響（光信号L1,L2の分岐ばらつきなど）を受けにくいため、熱光学スイッチ用の光カプラとして好適である。
【００４２】
また、本実施の形態においては、光導波路素子１０を熱光学スイッチに適用した場合について説明を行ったが、特にこれに限定するものではない。例えば、光導波路素子１０は、熱光学効果による導波路の屈折率変化を利用する全ての光デバイスに適用可能である。この光デバイスとしては、光減衰器、光合波器、又はこれらを組み込んだ光集積回路などが挙げられる。
【００４３】
次に、本発明の他の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４４】
本発明の他の好適一実施の形態に係る光導波路素子の平面図を図４に、図４の５−５線断面図を図５に示す。なお、図１，図２と同様の部材には同じ符号を付しており、これらの部材については説明を省略する。
【００４５】
図４、図５に示すように、本実施の形態に係る光導波路素子４０は、マッハツェンダ型の熱光学スイッチであり、石英ガラス基板５１の上面に、溝状の３本の凹部５１ｄと各凹部５１ｄの間に凸状の段差部５１ａ，５１ｂを設け、凹部５１ｄの段差部５１ａ，５１ｂの周りに、熱膨張係数が石英ガラスと同等で、かつ、石英ガラスよりも熱伝導率が高い材料で構成される熱緩衝膜２９を設けたことに特徴がある。
【００４６】
また、各段差部５１ａ，５１ｂ上を通る２本の導波路２３ａ，２３ｂと、それらの導波路２３ａ，２３ｂを伝搬する光信号L1,L2を合分波する少なくとも２つのカプラ部１１ａ，１１ｂを有する光回路が設けられる。
【００４７】
この光回路の全体、段差部５１ａ，５１ｂ、及び熱緩衝膜２９の表面（少なくとも光回路の全体）を覆うように上部クラッド層５４が設けられる。
【００４８】
その他の構成は、前実施の形態に係る光導波路素子１０と同じである。
【００４９】
本実施の形態に係る光導波路素子４０は、以下に示す工程を経て製造される。
【００５０】
先ず、図６（ａ）に示すように、純粋石英で構成される石英ガラス基板５１の上面に、エッチング加工を施してエッチング領域５１ｃをエッチング除去し、その除去部分を凹部５１ｄに形成すると共に、各凹部５１ｄの間に凸状の段差部（非エッチング領域）５１ａ，５１ｂが形成される（段差部形成工程）。各凹部５１ｄは溝状の窪みであり、その数は、後述する導波路の数と段差部の数が同数となるように（段差部の数＋１）個とされる。
【００５１】
次に、図６（ｂ）に示すように、段差部５１ａ，５１ｂを除く石英ガラス基板５１の表面、すなわち凹部５１ｄの表面に、a-Siの層を所定の厚さに形成し、熱緩衝膜２９が形成される（膜形成工程）。ここで、熱緩衝膜２９は凹部５１ｄの表面全面に形成する必要はなく、凹部５１ｄの表面における少なくとも段差部５１ａ，５１ｂの周りの部分に熱緩衝膜２９が形成されていればよい。
【００５２】
次に、図６（ｃ）に示すように、熱緩衝膜２９及び段差部５１ａ，５１ｂ上に、純粋石英よりも高屈折率の石英系材料で構成されるコア層２３ｃが形成される（コア層形成工程）。このコア層２３ｃに、周知のフォトリソグラフィ技術などを用いてパターニングを施し、２本の導波路２３ａ，２３ｂと、少なくとも２つのカプラ部１１ａ，１１ｂを有する光回路が形成される（回路形成工程）。導波路２３ａは、その一部が段差部５１ａ上を通るように形成され、導波路２３ｂは、その一部が段差部５１ｂ上を通るようにパターン形成される。
【００５３】
次に、図６（ｄ）に示すように、この光回路の全体、段差部５１ａ，５１ｂ、及び熱緩衝膜２９の表面を覆うように、純粋石英で構成される上部クラッド層５４が形成される（上部クラッド層形成工程）。
【００５４】
次に、図６（ｅ）に示すように、合分波部１３ａ，１３ｂ（図４参照）の上方の上部クラッド層５４に、ヒータ２５ａ，２５ｂが設置される。
【００５５】
最後に、図６（ｆ）に示すように、上部クラッド層５４の、合分波部１３ａ，１３ｂ間にエッチング加工を施すことで、熱緩衝膜２９の表面に達する溝２６が形成される。これによって、本実施の形態に係る光導波路素子４０が得られる。
【００５６】
次に、本実施の形態に係る光導波路素子４０における伝熱のメカニズムを図５に基づいて説明する。
【００５７】
前実施の形態に係る光導波路素子１０においては、ヒータ２５ａ，２５ｂからの熱は、上部クラッド層２４、導波路２３ａ，２３ｂ、下部クラッド層２２、熱緩衝膜２９の順に伝熱した（図２参照）。
【００５８】
これに対して、本実施の形態に係る光導波路素子４０においては、段差部５１ａ，５１ｂが前実施の形態に係る光導波路素子１０における下部クラッド層２２として機能し、それ以外の伝熱のメカニズムは光導波路素子１０と同じである。すなわち、ヒータ２５ａ，２５ｂからの熱は、上部クラッド層５４、導波路２３ａ，２３ｂ、段差部５１ａ，５１ｂ（石英ガラス基板５１）、熱緩衝膜２９の順に伝熱される。
【００５９】
本実施の形態に係る光導波路素子４０においても、前実施の形態に係る光導波路素子１０と同様の作用効果が得られる。
【００６０】
また、前実施の形態に係る光導波路素子１０は、表面が平坦な石英ガラス基板２１の全表面に熱緩衝膜２９を設けたものであった。この熱緩衝膜２９の表面には、光学特性上、導波路を形成することができない。なぜなら、熱緩衝膜２９の構成材として好ましいa-Siの屈折率が３程度であるのに対し、石英ガラス基板２１の構成材として好ましい純粋石英の屈折率は1.458であるため、屈折率差が非常に大きくなる。よって、a-Si膜の表面に石英ガラスで構成されるコアを設けると、コアを伝搬する光がa-Si膜側に漏れてしまうという問題が生じる。よって、前実施の形態に係る光導波路素子１０においては、熱緩衝膜２９の表面にコアと略同等の屈折率である下部クラッド層２２を設けていた。これに対して、本実施の形態に係る光導波路素子４０は、凹部５１ｄの表面のみに熱緩衝膜２９を設けており、凸状の段差部５１ａ，５１ｂの表面には熱緩衝膜２９を設けていないため、段差部５１ａ，５１ｂの表面に、直接、導波路を形成することができる。よって、本実施の形態に係る光導波路素子４０においては、熱緩衝膜２９の表面に下部クラッド層２２を設ける必要がないため、下部クラッド層形成プロセスを省くことが可能となり、素子製造が簡略化できる。その結果、光導波路素子４０は、光導波路素子１０と比べて、安価に製造することができる。
【００６１】
さらに、前実施の形態に係る光導波路素子１０においては、光回路を十分に機能させるために、下部クラッド層２２をある一定の厚さ以上に形成する必要があった。その結果、ヒータ２５ａ，２５ｂと熱緩衝膜２９の距離を縮めるのには限界があった。これに対して、本実施の形態に係る光導波路素子４０においては、段差部５１ａ，５１ｂの上面と熱緩衝膜２９の上面を同じ高さに調整することで、ヒータ２５ａ，２５ｂと熱緩衝膜２９を著しく接近させることができる。この調整は、段差部５１ａ，５１ｂの段差を低くしたり、熱緩衝膜２９の膜厚を厚くすることで達成可能である。その結果、光導波路素子４０は、光導波路素子１０と比べて、ヒータ２５ａ，２５ｂからの熱をより早く熱緩衝膜２９に伝熱させることができ、素子全体の熱拡散性（伝熱性）がより良好となる。
【００６２】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のものが想定されることは言うまでもない。
【００６３】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００６４】
本発明の石英ガラス基板と下部クラッド層との間に、a-Siからなり、膜厚15μｍの熱緩衝膜を有する光導波路素子（図１、図２の光導波路素子１０を参照）を作製した（試料１１）。
【００６５】
比較対照のため、熱緩衝膜がないことを除いて、本発明の試料１１と全く同じ石英ガラス基板を用いた光導波路素子を作製した（試料１２）。
【００６６】
本発明の光導波路素子である試料１１（熱緩衝膜あり）と、従来の光導波路素子である試料１２（熱緩衝膜なし）について、それぞれ応答時間のシミュレーションを行った。ここで言う応答時間は、光信号レベルが10％から90％に変化するのに要した時間ｔSのことである。
【００６７】
その結果、試料１１の応答時間（スイッチング速度）は8ｍｓであった。これに対して、試料１２の応答時間は76ｍｓであった。つまり、本発明の試料１１（石英ガラス基板と下部クラッドとの間に熱緩衝膜を有する光導波路素子）は、従来の試料１２（熱緩衝膜を有さない石英ガラス基板を用いた光導波路素子）と比べて、応答時間が約1/10に低減し、高速応答が可能となることが確認できた。
【実施例２】
【００６８】
本発明の石英ガラス基板と下部クラッド層との間に、a-Siからなり、膜厚3μｍの熱緩衝膜を有する光導波路素子（図１、図２の光導波路素子１０を参照）を作製した（試料２１）。
【００６９】
石英ガラス基板を用いた本発明の光導波路素子である試料２１と、シリコン基板を用いた従来の光導波路素子（図９、図１０の光導波路素子９０を参照）である試料２２について、光導波路素子の反り具合いを評価した。
【００７０】
その結果、本発明の試料２１の反りは、光導波路素子の長さ50ｍｍ当たり30〜40μｍであった。これに対して、従来の試料２２の反りは、光導波路素子の長さ50ｍｍ当たり80〜90μｍであった。つまり、本発明の試料２１の光導波路素子は、従来の試料２２の光導波路素子と比べて、反りを半分以下に抑制できることが確認できた。よって、本発明の試料２１（石英ガラス基板と下部クラッド層との間に熱緩衝膜を有する光導波路素子）は、従来の試料２２（シリコン基板を用いた光導波路素子）と比べて、PDLをより低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の好適一実施の形態に係る光導波路素子の平面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２の光導波路素子の製造方法を説明するための図である。
【図４】本発明の他の好適一実施の形態に係る光導波路素子の平面図である。
【図５】図４の５−５線断面図である。
【図６】図５の光導波路素子の製造方法を説明するための図である。
【図７】従来の光導波路素子の一例を示す平面図である。
【図８】図７の８−８線断面図である。
【図９】従来の光導波路素子の他の例を示す平面図である。
【図１０】図９の１０−１０線断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０  光導波路素子
１１ａ，１１ｂ  カプラ部
２１  石英ガラス基板
２２  下部クラッド層
２３ａ，２３ｂ  導波路
２４  上部クラッド層
２５ａ，２５ｂ  ヒータ（温度調節手段）
２９  熱緩衝膜
Ｌ１，Ｌ２  光信号
【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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