(57)【要約】【課題】高い電気光学効果を有する導波路層を形成できる導波路デバイス作製方法および前記導波路デバイス作製方法で作製される導波路デバイスの提供。【解決手段】電極を有する第１の基板上に光を所定の方向に導く導波路層を形成する導波路層形成工程と、前記導波路層形成工程で形成された導波路層に電場を印加して分極配向処理を施す分極配向工程と、前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層を第２の基板に貼り合わせる基板貼合せ工程と、前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層から第１の基板を除去する基板除去工程とを有する導波路デバイス作製方法、前記導波路デバイス作製方法で作製された導波路デバイス。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を所定の方向に導く導波路が形成される導波路層を、電極を有する第１の基板上に形成する導波路層形成工程と、
前記導波路層形成工程で形成された導波路層に電場を印加して分極配向処理を施す分極配向工程と、
前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層を第２の基板に貼り合わせる基板貼合せ工程と、
前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層から第１の基板を除去する基板除去工程と
を有することを特徴とする導波路デバイス作製方法。
【請求項２】
前記分極配向工程においては、前記導波路層における前記第１の電極とは反対側の面に前記導波路層に電場を印加する電場印加電極を配置し、形成された電場印加電極に所定の電場を印加して前記導波路層に分極配向処理を施す請求項１に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項３】
前記分極配向工程において前記電場印加電極を２個以上配置し、夫々の電場印加電極に大きさおよび方向の少なくとも一方が異なる電場を印加して分極配向処理を施す請求項２に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項４】
前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層に所定の形状の導波路を形成する導波路形成工程を有し、
前記基板貼合せ工程においては、前記導波路形成工程で導波路が形成された導波路層を第２の基板に貼り合わせる請求項１〜３の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項５】
前記導波路層形成工程においては、導波路層に形成しようとする導波路の形状に対応した凹陥部を有する第１の基板上に導波路層を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項６】
前記基板除去工程においては、前記第１の基板から導波路層を剥離して前記第１の基板を除去する請求項１〜５の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項７】
前記第１の基板は、所定の基板上に形成された剥離層と前記剥離層上に形成された電極とを有し、
前記導波路層形成工程においては、前記第１の基板における剥離層および電極を形成した側の面に導波路層を形成するとともに、
前記導波路層剥離工程においては、前記剥離層を溶解除去することにより、前記第１の基板から導波路層を剥離する
請求項６に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項８】
前記第１の基板における剥離層は前記第１の基板上に形成された電極である請求項７に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項９】
前記基板除去工程においては、前記第１の基板を溶解して除去する請求項１〜５の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法で作製されたことを特徴とする導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路デバイス作製方法および導波路デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、動画をはじめとする大容量の情報が企業間だけでなく個人の間でも頻繁に遣り取りされるようになってきたので、更なる採用量の高速通信手段が求められている。そのため、大容量高速情報通信が可能な光通信の重要性が益々高まっている。
【０００３】
光学式入出力装置、光データリンク、および光無線融合技術などの通信分野や、光交換、光コンピュータ、および光インターコネクションなどの光情報処理分野においては、電気信号によって屈折率を制御できる電気プリズムや電気レンズ、光の位相を制御する移相器、光強度を制御する光変調器、および光路切り替えを行う光スイッチなどが不可欠である。また、ホログラフィック光メモリなどの記録技術分野においては、高効率のフォトリフラクティブ記録媒体が不可欠である。電気光効果を利用するこれらの光デバイスには、電場によって屈折率が変化する電気光学効果を有する非線形光学材料が利用されている。
【０００４】
有機非線形光学材料を用いた導波路デバイスは、誘電率が低いためにマイクロ波・ミリ波領域と光波領域との速度不整合がなく、応答速度を大幅に改善できる可能性がある。しかも、広い波長域に渡って非線形光学特性を示し、光学損傷にも強いため、高性能の光デバイスとして期待されている。有機非線形光学材料は、スピンコート法などによって容易に薄膜が形成でき、サイズの制限も受けず、また、加工性に優れ、微細加工や成型加工が容易であることから、極めて安価に素子化できるという大きな利点を有する。
【０００５】
有機導波路デバイスが本来有する応答特性を得るには、駆動電源や増幅装置などの制約からできだけ低い電圧で駆動するデバイスが必須であり、そのためには、導波路材料に高い電気光学効果を有する材料を用いなければならない。電機光学効果を有する材料としては、電気光学効果を有する低分子化合物を高分子に分散させた材料や、電気光学効果を有する高分子材料が知られている。有機導波路デバイスは、これらの材料に分極配向処理を施すことにより作製できる。分極配向処理は、具体的には、これらの材料を軟化状態または流動状態におき、電極を装着して直流電場を印加するか、またはコロナ放電することによって行われる。
【０００６】
高い電気光学効果を発現させるには、分極配向処理において導波路層にできるだけ高い電場を印加することが重要である。しかしながら、従来は、電極が作製された基板上に下部クラッド層、導波路層、上部クラッド層、および上部電極を順次作製した後に分極配向処理を施していた。そのため、導波路層だけでなくクラッド層にも電場が印加されてしまい、導波路層に十分な電場を印加して分極配向処理を施すことが難しかった。
【０００７】
そこで、近年、導波路層に高い電場を印加し、低電圧で駆動できる導波路デバイスの作製方法として、低屈折率のガラス基板上に、通信波長領域の赤外光を吸収しないＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）からなる電極を作製し、その上に導波路層を形成して分極配向処理を行った後、低屈折率のクラッド層で導波路層を覆うという手法が提案された（特許文献１）。
【０００８】
前記手法によれば、導波路層に直接電場を印加することができるため、従来の導波路デバイス作製方法に比較して高い電気光学効果を達成できる。
【特許文献１】特開平２−３０６２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ＩＴＯは電子移動密度が低く、有機材料系導波路デバイスが本来有する応答速度を十分に発揮させることができないにも係わらず、特許文献１に記載の導波路デバイスの作製方法は、ＩＴＯからなる電極を有する導波路デバイスの作製にしか適用できないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、導波路層に直接電場を印加することによって高い電気光学効果を有する導波路層を形成できる上に、金、銅、アルミニウムなどの通常の金属電極を有する有機材料系導波路デバイスの作製にも適用できる導波路デバイス作製方法、および前記導波路デバイス作製方法で作製された導波路デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、光を所定の方向に導く導波路が形成される導波路層を、電極を有する第１の基板上に形成する導波路層形成工程と、前記導波路層形成工程で形成された導波路層に電場を印加して分極配向処理を施す分極配向工程と、前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層を第２の基板に貼り合わせる基板貼合せ工程と、前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層から第１の基板を除去する基板除去工程とを有することを特徴とする導波路デバイス作製方法に関する。
【００１２】
ここで、デバイス全体に印加する電圧をＶ０としたとき、本発明と、従来のデバイス作製方法との、導波路層に印加できる電場の強さの比Ｅｆｆは、以下の式：
【００１３】
Ｅｆｆ＝（Ｖ０／Ｖｃｏｒｅ）＝２（ρ１／ρ２）（ｄ１／ｄ２）＋１
【００１４】
（ただし、Ｖｃｏｒｅは従来のデバイス作製方法において導波路層に印加される電場を、ρ１、ρ２は夫々クラッド層および導波路層の分極配向処理温度における体積抵抗率を、ｄ１、ｄ２は夫々クラッド層および導波路層の分極配向処理温度における厚さを示す。）
【００１５】
したがって、たとえばクラッド層の厚さを６μｍ、導波路層の厚さを２μｍとすると、Ｅｆｆは、ρ１／ρ２が０．１のときは１．６倍に、ρ１／ρ２が１．０のときは７倍に、ρ１／ρ２が１０のときは１０倍に達する。
【００１６】
このように、前記導波路デバイス作製方法においては、導波路層のみに分極配向処理を施すことにより、より強い電場を導波路層に印加できるから、低電圧で駆動できる導波路デバイスを作製できる。
【００１７】
また、導波路層を、分極配向処理を施した後に第２の基板に転写しているから、デバイス駆動に用いる電極は、ＩＴＯ電極には限定されず、金、銅、アルミニウムなどの通常の金属材料など電極の材料、および電極の形態を自由に選択できる。
【００１８】
したがって、有機導波路デバイスが有する本来の駆動速度を十分に発揮させることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、前記分極配向工程において、前記導波路層における前記第１の電極とは反対側の面に前記導波路層に電場を印加する電場印加電極を配置し、形成された電場印加電極に所定の電場を印加して前記導波路層に分極配向処理を施す請求項１に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００２０】
前記導波路デバイス作製方法においては、導波路上に配した電極を用いて導波路層に直流電場を直接印加する分極配向処理方法を提供できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、前記分極配向工程において前記電場印加電極を２個以上配置し、夫々の電場印加電極に大きさおよび方向の少なくとも一方が異なる電場を印加して分極配向処理を施す請求項２に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００２２】
前記導波路デバイス作製方法によれば、異なる電気光学特性を有する２以上の導波路を有する導波路デバイスを容易に作製できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、前記分極配向処理工程で分極配向処理された導波路層に所定の形状の導波路を形成する導波路形成工程を有し、前記基板貼合せ工程においては、前記導波路形成工程で導波路が形成された導波路層を第２の基板に貼り合わせる請求項１〜３の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００２４】
前記導波路デバイス形成方法においては、導波路形成工程で第１の基板の表面に導波路を形成し、次いで導波路形成工程において導波路層に所定の形状の導波路を形成する。
【００２５】
したがって、形成しようとする導波路の形状にあった形成方法が使用できるから、導波路の形状における制約が少ない。
【００２６】
前記導波路形成工程においては、たとえば導波路層をエッチングするなどの方法によって導波路を形成できる。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、前記導波路層形成工程において、導波路層に形成しようとする導波路の形状に対応した凹陥部を有する第１の基板上に導波路層を形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００２８】
前記導波路デバイス作製方法においては、第１の基板として、導波路層に形成しようとする導波路の形状に対応した凹陥部が形成された基板を使用しているので、導波路層形成工程で導波路を形成すると、前記導波路における凹陥部に対応する部分が稜状、換言すればリッジ状に盛り上がり、導波路として機能する。
【００２９】
したがって、導波路層をエッチングして導波路を作製する肯定を省略できる。また、第１の基板を金型として繰り返し使用できるから、導波路デバイスを作製するためのコストを大幅に削減できる。
【００３０】
請求項６に記載の発明は、前記基板除去工程において、前記第１の基板から導波路層を剥離して前記第１の基板を除去する請求項１〜５の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００３１】
前記導波路デバイス作製方法においては、導波路層から剥離することによって第１の基板を除去しているから、第１の基板に、水や有機溶媒に溶解する材料を用いる必要がなく、ガラスやシリコンウェハーなどの一般的な材料を用いることができる。
【００３２】
請求項７に記載の発明は、前記第１の基板が、所定の基板上に形成された剥離層と前記剥離層上に形成された電極とを有し、前記導波路層形成工程においては、前記第１の基板における剥離層および電極を形成した側の面に導波路層を形成するとともに、前記導波路層剥離工程においては、前記剥離層を溶解除去することにより、前記第１の基板から導波路層を剥離する請求項６に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００３３】
前記導波路デバイス作製方法においては、第１の基板上に形成された剥離層を溶解して第１の基板を剥離している故に、第１の基板から第２の基板に導波路層を転写する際に導波路層の表面に欠陥が生じて光学特性を低下させる恐れがない。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、前記第１の基板における剥離層は前記第１の基板上に形成された電極である請求項７に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００３５】
前記導波路デバイス作製方法においては、第１の基板上に形成された電極が剥離層を兼用しているから、電極とは別に剥離層を形成する必要がない。
【００３６】
請求項９に記載の発明は、前記基板除去工程において、前記第１の基板を溶解して除去する請求項１〜５の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法に関する。
【００３７】
前記導波路デバイス作製方法においては、第１の基板そのものを溶解して除去している故に、第１の基板から第２の基板に導波路層を転写する際に導波路層の表面に欠陥が生じて光学特性を低下させる恐れがない。
【００３８】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９の何れか１項に記載の導波路デバイス作製方法で作製されたことを特徴とする導波路デバイスに関する。
【００３９】
前記導波路デバイスは、導波路層のみが分極配向処理を受けるから、高い電気光学特性を示す。また、導波路デバイスを駆動する電極はＩＴＯ電極には限定されず、金、銅、アルミニウムなどの通常の金属材料が使用できる。
【００４０】
したがって、有機材料系導波路デバイスが本来有する応答速度を十分に発揮させることができ、低電圧で作動させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように本発明によれば、導波路層に直接電場を印加することによって高い電気光学効果を有する導波路層を形成できる上に、金、銅、アルミニウムなどの通常の金属電極を有する有機材料系導波路デバイスの作製にも適用できる導波路デバイス作製方法、および前記導波路デバイス作製方法で作製された導波路デバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
１．導波路層形成工程
【００４３】
導波路層形成工程で使用される第１の基板としては、ガラス基板や石英基板、シリコン基板、ポリイミド基板など、適宜の材料からなる基板を選択できる。また、基板除去工程で第１の基板を溶解させて除去する場合には、弗酸で溶解可能なガラス基板や石英基板、および塩化ナトリウムなどの水溶性塩からなる基板が好適である。
【００４４】
また、第１の基板には導波路形状が形成されていてもよい。導波路形状としては、具体的には、導波路の形状の凹陥部が挙げられ、フォトリソグラフィおよびそれに引き続くエッチングなどの手法によって作製できる。但し、エッチングで導波路形状を形成する場合には、エッチングによる表面荒れは転写効率や得られる導波路デバイスの光学特性に大きく影響するため、表面荒れが生じないように注意しながらエッチング処理を行う必要がある。
【００４５】
更に、第１の基板にアラインメント用マークを形成しておけば、後の工程でアラインメントが必要な場合にアラインメントを容易に、しかも高精度で行える。
【００４６】
必要に応じて導波路形状を形成した第１の基板に電極を形成する。なお、第１の基板として電極を作製する前に剥離層を形成してもよい。剥離層としては、レジスト、アルキルスルホン酸塩やアルキルアンモニウム塩などの界面活性剤、塩化ナトリウムなどの水溶性塩類、ポリアクリルアミドやポリアクリル酸などの水溶性ポリマーが使用される。剥離層は、これらのレジスト、界面活性剤、水溶性塩溶液、水溶性ポリマーの溶液を前記第１の基板の表面に塗布、乾燥して形成される。
【００４７】
第１の基板に形成する電極の材料としては、アルミニウム、チタン、金、銅、ＩＴＯなど、電極用材料として知られている各種金属材料や金属酸化物を使用できる。なお、アルミニウムやチタンは、酸やアルカリに浸漬することによって簡便に除去できるから、第１の基板から導波路層を剥離するための剥離層としても用いることができる。
【００４８】
第１の基板に電極を形成した後、導波路層を形成する。
【００４９】
導波路層の材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、弗素化ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリシロキサン樹脂などの透光性高分子材料、およびその前駆体から選択された材料を使用できる。また、前記透光性高分子材料およびその前駆体から選択された２種以上の混合物も使用できる。更に、非線形光学効果を発現させるため、これらの材料に電気光学効果を有する色素を分散させるか、または、前記透光性高分子材料やその前駆体の主鎖や側鎖に非線形光学効果を有する基を結合させるかする。
【００５０】
導波路層は、上記材料の溶液を、電極および必要に応じて剥離層を形成した第１の基板に塗布して形成することができる。前記溶液を第１の基板に塗布する方法としては、カーテンコーティング法、押出成形コーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法などが挙げられる。上記材料の溶液の溶液を第１の基板に塗布したら、加熱して溶媒を溜去し、必要に応じて反応、硬化させて透光性高分子材料の薄膜を形成する。
【００５１】
２．分極配向工程
【００５２】
導波路層形成工程で第１の基板上に電極および導波路層が形成されたら、分極配向処理を行う。分極配向処理は、導波路層を軟化状態または流動状態におき、電場を印加する。そして電場を印加したまま、導波路層を冷却、固化させることにより、行うことができる。導波路層に電場を印加する方法としてはコロナ放電が好ましいが、コロナ放電によって導波路層の表面が損傷する可能性がある場合には、導波路層上に電場印加電極を形成して直流電場を印加し、分極配向処理を行えばよい。
【００５３】
導波路層上に電場印加電極を形成して分極配向処理を行ったときは、分極配向処理後に前記電場印加電極を除去する。前記電極としてアルミニウムやチタンを用いれば、ドライエッチングしたり、酸に溶解させたりして除去できるから簡便で好ましい。前記電場印加電極を２つ以上に分割して夫々の電極に異なるバイアスで電場を印加すれば、導波路層における夫々の電極に対応する部分に異なる電気光学特性を持たせることができるから、導波路デバイスに組み上げてモジュール化したときの駆動スキームが単純化できる。
【００５４】
３．基板貼合せ工程
【００５５】
導波路層に分極配向処理を施した後、導波路層を第２の基板にたとえば接着剤によって貼り合わせる。このとき、導波路層に予めＵＶオゾン処理などの表面処理を施せば、導波路層と接着剤との間の接着性が高まり、導波路層の第２の基板に対する転写効率が向上する。
【００５６】
導波路層と第２の基板とを貼り合わせる際には、スペーサなどを用いて導波路層と第２の基板との間の距離を調節して接着剤層の厚さを均一になるように制御することが好ましい。これにより、接着剤層が厚くなり過ぎることによるデバイス駆動特性の低下や接着剤槽が薄くなりすぎることによる挿入損失の増加を防ぐことができる。
【００５７】
スペーサとしては、第２の基板上に突設された突起や、接着剤層の厚さを調節するための冶具、接着層の所望の厚さと同一の直径を有するガラスまたは樹脂のビーズ、所望の厚さを有する樹脂フィルムなどが挙げられる。たとえば、ガラスビーズや樹脂ビーズは接着剤に添加し、樹脂フィルムは第１または第２の基板に載置し、導波路層と第２の基板とを押し当てて貼り合わせることにより、所望の厚さを有する接着剤層を容易に作製できる。
【００５８】
接着剤としては、光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を導波路デバイスの作製プロセスに応じて選択できる。但し、熱硬化型接着剤を用いる場合には、導波路層の熱による電気光学特性の低下を防ぐため、８０℃以下の低温で硬化するものを用いることが好ましい。特に、２液系エポキシ樹脂接着剤には室温で硬化するものがあり、このような２液系エポキシ樹脂接着剤も必要に応じて適宜選択できる。また、光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤に代えてシアノアクリレート系接着剤のように空気中の湿気で硬化する湿気硬化型接着剤も使用できるが、第２の基板が大面積の場合は、湿気硬化型接着剤は中心まで硬化するのに時間がかかるという問題がある。
【００５９】
第２の基板としては、ガラス基板や石英基板、シリコン基板、ポリイミド基板など任意の材料からなる基板を用いることが可能である。これらの基板には予め電極が形成されていてもよい。また、第２の基板上にシランカップリング剤などを塗布して接着剤との接着性を向上させれば、第１の基板から第２の基板への導波路層の転写効率が向上し、歩留まりを向上させることができる。
【００６０】
４．基板除去工程
【００６１】
第２の基板が導波路層に貼り合わされたら、第１の基板を除去して導波路層を前記第１の基板から第２の基板に転写する。なお、第１の基板に導波路層を形成するときに使用された透光性高分子材料またはその前駆体が第１の基板の周囲に回りこんで硬化していると、導波路層を第１の基板から剥離して第２の基板に転写するときに、導波路層と下部クラッドとの剥離が生じて歩留まりが低下する虞があるから、第１の基板を剥離する前に第１の基板の周囲を研磨するのが好ましい。
【００６２】
導波路層は、外力を加えるだけでも第１の基板から剥離させることができるが、導波路層の転写残りをなくするため、第１の基板上に形成した電極または剥離層を溶解させて第１の基板を剥離する除去方法、または第１の基板そのものを溶解させて除去する除去方法を採るのが好ましい。第１の基板上に形成した剥離層を溶解させるか、または第１の基板そのものを溶解させて第１の基板を除去する場合には、第２の基板に転写された導波路層に電極が残るので、これをドライエッチングなどの手法で除去する。
【００６３】
第１の基板を除去して導波路層を第２の基板に転写した後、導波路層上に上部クラッド層を形成する。上部クラッド層の材料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、弗素化ポリイミド樹脂などが挙げられ、特に、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂からなる光硬化性、熱硬化性、もしくは常温硬化性の接着剤が好ましい。上部クラッド層は、導波路層にこれらの高分子材料またはこれらの高分子材料の前駆体の溶液を塗布して溶媒を蒸発、溜去した後、必要に応じて光または熱で硬化させることにより形成できる。これらの溶液の塗布方法としては、カーテンコーティング法など、「１．導波路層形成工程」のところで述べた塗布方法が挙げられる。
【００６４】
次いで、上部クラッド層の表面に上部電極を形成する。上部電極は、たとえばフォトリソグラフィおよびそれに引き続くリフトオフなどの手法によって形成される。上部電極としては、アルミニウム、チタン、金、銅、ＩＴＯなど、電極用材料として知られている各種金属材料や金属酸化物からなる電極が挙げられる。中でも、金電極は、有機材料が本来有している応答特性を十分に引き出すことができる故に好適である。
【００６５】
最後に、このようにして形成されたウェハーからダイサーを用いてチップを切断するか、または第２の基板を劈開することにより、導波路デバイスが完成する。
【実施例】
【００６６】
（実施例１）
【００６７】
本発明の導波路デバイスの一例であるマッハ−ツェンダ型光変調器１０００は、図１に示すように、入り口部および出口部では１本であって途中で２本のアーム部に分岐する導波路１０４Ａ（２０４Ａ）と、導波路１０４Ａ（２０４Ａ）が形成された導波路層１０４（２０４）と、導波路層１０４（２０４）を両側から挟むように配置された上部クラッド層１１０および下部クラッド層１０６と、下部クラッド層１０６における導波路層１０４（２０４）とは反対側の面に接着された第２の基板と、第２の基板の表面に形成された下部電極１０８と、上部クラッド層１１０の表面における導波路１０４Ａ（２０４Ａ）のアーム部の上方に位置する１対の上部電極１１１とを備える。
【００６８】
導波路１０４Ａ（２０４Ａ）のアーム部の一方は他方と同一の長さを有している。したがって、上部電極１１１に電圧を印加しないときは、両方のアーム部を通過したレーザ光の位相は等しいから、導波路１０４Ａ（２０４Ａ）の一端から出射したレーザ光は他方からそのまま出射する。
【００６９】
ここで、上部電極１１１と下部電極１０８の間に電圧を印加すると、導波路１０４Ａ（２０４Ａ）のアーム部において屈折率が変化するから、夫々のアーム部を通過して合流したレーザ光には位相差が生じる。
【００７０】
したがって、導波路１０４Ａ（２０４Ａ）の一端から連続したレーザ光を入射しつつ、夫々の上部電極１１１に位相が逆の交流電圧を印加すると、前記交流電流の周波数と同一の周波数で、一方のアーム部と他方のアーム部とを通過するレーザ光の位相が互いに反対に変化する。したがって、夫々のアーム部を通過したレーザ光は、アーム部が合わさる部分において前記交流電流の周波数と同一の周波数で互いに打ち消しあうから、導波路１０４Ａ（２０４Ａ）の他端からは前記周波数を有するパルス光が出射する。
【００７１】
マッハ−ツェンダ型光変調器１０００を以下の手順で作製した。
【００７２】
図２において（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上にアルミニウム電極１０２を形成して第１の基板１００を作製した。
【００７３】
そして、同図において（Ｂ）に示すように、第１の基板１００のアルミニウム電極１０２の表面に、シクロヘキサノン、ポリカーボネート樹脂、およびＤｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ  １を、全ての材料の質量の合計を１００質量部として夫々８５質量部、１２質量部、および３質量部含む導波路層材料溶液（以下、「ＰＣ溶液」という。）を、スピンコートによって塗布し、加熱、硬化させて導波路層１０４を形成した。
【００７４】
次いで、導波路層１０４の上方にコロナポーリング用短針１０５を配置し、１２０℃でコロナポーリングを行い、導波路層１０４に分極配向処理を施した。
【００７５】
コロナポーリングを行った後、第１の基板１００を常温まで放冷し、図１において（Ｃ）に示すように、２液系室温硬化型エポキシ樹脂接着剤によって第２の基板１０７を導波路層１０４の側に貼り合わせた。第２の基板１０７は、シリコン基板であって高さ６μｍのスペーサ部１０９を有するとともに、表面に、金をスパッタリングして下部電極１０８が形成されている。したがって、同図において（Ｄ）に示すように、導波路層１０４と第２の基板１０７との間に前記２液系室温硬化型エポキシ樹脂接着剤によって下部クラッド層１０６が形成された。
【００７６】
次に、第１の基板１００および第２の基板１０７の周囲を研磨し、外力を加えて第１の基板１００を剥離させたところ、図１において（Ｅ）に示すようにアルミニウム電極１０２と導波路層１０４との間で剥離が生じ、導波路層１０４が第２の基板１０７に転写された。
【００７７】
第１の基板１００を剥離した後、導波路層１０４の表面にレジストを塗布してフォトリソグラフィを行い、次いでドライエッチングを行うことにより、図１において（Ｆ）に示すようにマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の導波路１０４Ａを形成した。
【００７８】
引き続いて同図において（Ｇ）に示すように、導波路１０４Ａおよび導波路層１０４の表面に下部クラッド層１０６の形成に使用したのと同様の２液系室温硬化型エポキシ樹脂接着剤を塗布して上部クラッド層１１０を形成した。次いで、上部クラッド層１１０の表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによって上部電極１１１の形状を形成した後、前記レジストに重ねて金をスパッタリングし、リフトオフすることにより、上部電極１１１を形成した。
【００７９】
このようにして形成されたウェハーからダイサーでチップを切り出すことにより、マッハ−ツェンダ型光変調器１０００を得た。
【００８０】
上述の手順で作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の夫々の上部電極１１１に逆バイアスの電圧を印加したところ、駆動電圧３Ｖで光の変調を確認できた。
【００８１】
本実施例では、電気光学効果の小さなＤｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ  １をポリカーボネート樹脂に配合したものを導波路層１０４の材料として用いたが、更に高い電気光学効果を有する材料によって導波路層１０４を形成することにより、駆動電圧を１Ｖ以下に下げることができると考えられる。したがって、１００ＧＨｚにおける光変調も可能になる。これは、以下の実施例においても同様である。
【００８２】
（比較例１）
【００８３】
図８において（Ａ）に示すように、シリコン基板に金をスパッタリングして表面に下部電極１０８を形成し、第２の基板１０７とした。次いで同図において（Ｂ）に示すように、第２の基板１０７の下部電極１０８に実施例１で使用したのと同じ２液系室温硬化型エポキシ樹脂接着剤を塗布して硬化させ、下部クラッド層１０６を形成し、更にその上に実施例１で使用したのと同一のＰＣ溶液をスピンコートして加熱、硬化させ、導波路層１０４を形成した。
【００８４】
次いで、同図において（Ｃ）に示すように実施例１と同様の手順で導波路層１０４の表面に導波路１０４Ａを形成し、その上に（Ｄ）に示すように上部クラッド層１１０を形成した。そして、（Ｅ）に示すように、上部クラッド層１１０の表面に上部電極１１１を形成した後、得られたウェハーからダイサーによってチップを切り出した。
【００８５】
しかしながら、作製された２枚のウェハーから切り出された６枚のチップのうち、４枚は、下部クラッド層１０６と導波路層１０４との間で膜剥れが生じ、導波路デバイスとして使用できる状態になかった。
【００８６】
そこで、膜剥れが起こらなかったチップに直流電場を印加して分極配向処理を行い、マッハ−ツェンダ型光変調器１０００と同一の構成を有する導波路デバイスを作製した。
【００８７】
作製された導波路デバイスについて室温で駆動特性の評価を行ったが、±５０Ｖまでの範囲では光の変調は確認できなかった。
【００８８】
そこで、上部クラッド層１１０および下部クラッド層１０６と導波路層１０４との体積低効率を測定したところ、夫々４．３×１０１２Ω・ｃｍおよび１．３×１０１２Ω・ｃｍであり、分極配向処理時に導波路層に印加された電場は、全電場の５％に過ぎないことが判った。
【００８９】
（実施例２）
【００９０】
導波路層溶液として、モノクロロベンゼン、ポリ（メチルメタクリレート）−ｃｏ−（Ｄｉｓｐｅｒｓｅ  Ｒｅｄ  １−メタクリレート）を、全ての材料の質量の合計を１００質量部として夫々８６質量部および１４質量部含む溶液（以下「ＰＭＭＡ−ＤＲ１溶液」という）を調製した。
【００９１】
次いで、図３において（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上にアルミニウム電極１０２を形成して第１の基板１００を作製し、同図において（Ｂ）に示すように、アルミニウム電極１０２の表面に前記ＰＭＭＡ−ＤＲ１溶液を塗布して加熱、硬化させ、導波路層２０４を形成した。
【００９２】
そして、同図において（Ｃ）に示すように、導波路層２０４の表面にアルミニウムをスパッタリングして電場印加電極２０５を形成し、電場印加電極２０５とアルミニウム電極１０２との間に直流電場を印加して導波路層１０４に分極配向処理を施した。分極配向処理後、電場印加電極２０５をドライエッチングで除去した。
【００９３】
電場印加電極２０５を除去後、同図において（Ｄ）〜（Ｈ）に示すように、実施例１と同様の手順でマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【００９４】
作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００について動作を評価したところ、駆動電圧３Ｖで光変調ができることが確認された。
【００９５】
（比較例２）
【００９６】
第１の基板１００のアルミニウム電極１０２上に前記ＰＭＭＡ−ＤＲ１溶液をスピンコートし、加熱、硬化させて導波路層２０４を形成した。
【００９７】
次いで、前記導波路層２０４をコロナポーリング法により分極配向処理を施したところ、導波路層２０４の表面にコロナ放電によるものと見られる表面荒れが起こり、マッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製できなかった。
【００９８】
（実施例３）
【００９９】
図４において（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施例１と同様の手順に従って第１の基板１００上に導波路層１０４を形成した。
【０１００】
次いで、同図において（Ｃ）に示すように、導波路層１０４におけるマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の夫々のアーム部に対応する部分に電場印加電極３０５Ａおよび電場印加電極３０５Ｂを形成し、電場印加電極３０５Ａと電場印加電極３０５Ｂとに逆バイアスの直流電場を印加して導波路層１０４を分極配向処理した。導波路層１０４を分極配向処理した後、電場印加電極３０５Ａと電場印加電極３０５Ｂとをドライエッチングによって除去した。
【０１０１】
電場印加電極３０５Ａおよび電場印加電極３０５Ｂを除去後、同図において（Ｄ）〜（Ｈ）に示すように、実施例１と同様の手順でマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【０１０２】
作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００について導波路１０４Ａにおける両方のアーム部に同じバイアスの電場を印加して動作を評価したところ、駆動電圧３Ｖで光変調ができることが確認された。
【０１０３】
（実施例４）
【０１０４】
図５において（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１の表面にドデシル硫酸ナトリウム水溶液を塗布して加熱、乾燥して水分を除去し、剥離層１０３を形成し、剥離層１０３の表面にアルミニウムをスパッタリングしてアルミニウム電極１０２を形成して第１の基板１００を作製した。
【０１０５】
そして、同図の（Ｂ）に示すように、アルミニウム電極１０２の表面に実施例１で述べたＰＣ溶液を塗布し、加熱、硬化させて導波路層１０４を形成し、コロナポーリング用短針１０５を導波路層１０４の上方に配置してコロナ放電し、導波路層１０４に分極配向処理を施した。
【０１０６】
導波路層１０４に分極配向処理を施した後、同図において（Ｃ）に示すように、実施例１で使用したのと同様の２液系常温硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いて実施例１で使用したのと同様の第２の基板１０７を導波路層１０４の表面に貼り合わせると同時に、同図の（Ｄ）に示すように、第２の基板１０７と導波路層１０４との間に下部クラッド層１０６を形成した。
【０１０７】
第２の基板１０７を貼り合わせたら、第１の基板１００および第２の基板１０７の周囲を研磨して水に浸漬した。これにより、剥離層１０３が溶解して同図の（Ｅ）に示すように、導波路層１０４の表面にアルミニウム電極１０２が残存した状態でガラス基板１０１が剥離した。
【０１０８】
ガラス基板１０１を剥離した後、同図の（Ｆ）に示すように、アルミニウム電極１０２上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィおよびそれに引き続いてドライエッチングを行い、導波路１０４Ａを形成した。アルミニウム電極１０２はドライエッチング中に除去した。
【０１０９】
導波路１０４Ａを形成後、同図の（Ｇ）に示すように、実施例１と同様の手順で導波路層１０４の表面に上部クラッド層１１０および上部電極１１１を形成してマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【０１１０】
作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００について動作を評価したところ、駆動電圧３Ｖで光変調ができることが確認された。
【０１１１】
（実施例５）
【０１１２】
図６において（Ａ）に示すように、マッハ−ツェンダ型光変調器の導波路を含む１２０本の導波路形状の凹陥部２０１Ａをガラス基板２０１の表面に形成し、その上からドデシル硫酸ナトリウム水溶液を塗布し、加熱して水分を除去し、剥離層２０３を形成した。そして、剥離層２０３の上からアルミニウムをスパッタリングしてアルミニウム電極２０２を形成した。
【０１１３】
このようにして形成された第１の基板２００のアルミニウム電極２０２に、図６において（Ｂ）に示すように、実施例１で使用したのと同様のＰＣ溶液を塗布し、加熱、硬化させて導波路層１０４を形成し、コロナポーリング用短針１０５を導波路層１０４の上方に配置してコロナ放電を行い、導波路層１０４に分極配向処理を施した。
【０１１４】
次いで、同図において（Ｃ）に示すように、実施例１で使用したのと同様の２液系常温硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いて実施例１で使用したのと同様の第２の基板１０７を導波路層１０４の表面に貼り合わせると同時に、同図の（Ｄ）に示すように、第２の基板１０７と導波路層１０４との間に下部クラッド層１０６を形成した。
【０１１５】
第２の基板１０７を貼り合わせたら、第１の基板２００および第２の基板１０７の周囲を研磨して水に浸漬した。これにより、剥離層２０３が溶解し、導波路層１０４の凹陥部２０１Ａに対応する部分に導波路１０４Ａが形成されるとともに、表面にアルミニウム電極２０２が残存した状態でガラス基板２０１が剥離した。
【０１１６】
ガラス基板２０１を剥離したら、同図の（Ｅ）に示すように、アルミニウム電極２０２を希塩酸で除去した後、（Ｆ）に示すように、上部クラッド層１１０および上部電極１１１を形成してマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【０１１７】
作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００について動作を評価したところ、駆動電圧３Ｖで光変調ができることが確認された。
【０１１８】
（実施例６）
【０１１９】
剥離層２０３を形成することなく、ガラス基板２０１の表面に直接アルミニウムをスパッタリングしてアルミニウム電極２０２を形成した以外は、実施例５と同様にして第１の基板２００を形成した。そして、実施例５と同様の手順でアルミニウム電極２０２の表面に導波路層１０４を形成し、コロナ放電を行って導波路層１０４に分極配向処理を施した。
【０１２０】
次いで、実施例１で使用したのと同様の２液系常温硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いて実施例１で使用したのと同様の第２の基板１０７を導波路層１０４の表面に貼り合わせると同時に、第２の基板１０７と導波路層１０４との間に下部クラッド層１０６を形成した。
【０１２１】
第２の基板１０７を貼り合わせたら、第１の基板２００および第２の基板１０７の周囲を研磨して希塩酸に浸漬してアルミニウム電極２０２を溶解させてガラス基板２０１を剥離した。
【０１２２】
ガラス基板２０１を剥離したら、導波路層１０４の表面に上部クラッド層１１０および上部電極１１１を形成してマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【０１２３】
作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００について動作を評価したところ、駆動電圧３Ｖで光変調ができることが確認された。
【０１２４】
（実施例７）
【０１２５】
図７において（Ａ）に示すように、塩化ナトリウム基板３０１上にアルミニウムをスパッタリングしてアルミニウム電極３０２を形成して第１の基板３００を作製した。
【０１２６】
そして、同図において（Ｂ）に示すように、第１の基板３００のアルミニウム電極３０２の表面に、実施例１で使用したのと同様のＰＣ溶液を、スピンコートによって塗布し、加熱、硬化させて導波路層１０４を形成した。
【０１２７】
次いで、実施例１と同様の手順で導波路層１０４に分極配向処理を施し、図７において（Ｃ）に示すように、実施例１で使用したのと同様の２液系常温硬化型エポキシ樹脂接着剤を用いて実施例１で使用したのと同様の第２の基板１０７を導波路層１０４の表面に貼り合わせると同時に、同図の（Ｄ）に示すように、第２の基板１０７と導波路層１０４との間に下部クラッド層１０６を形成した。
【０１２８】
次に、第１の基板３００および第２の基板１０７の周囲を研磨し、水に浸漬したところ、塩化ナトリウム基板３０１が水に溶けて除去され、図７において（Ｅ）に示すように、アルミニウム電極３０２のみが導波路層１０４の表面に残った。
【０１２９】
第１の基板３０１を剥離した後、導波路層１０４の表面にレジストを塗布してフォトリソグラフィを行い、次いでドライエッチングを行うことにより、アルミニウム電極３０２を除去すると同時に図１において（Ｆ）に示すようにマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の導波路１０４Ａを形成した。
【０１３０】
引き続いて同図において（Ｇ）に示すように、導波路１０４Ａおよび導波路層１０４の表面に実施例１と同様の手順で上部クラッド層１１０および上部電極１１１を形成してマッハ−ツェンダ型光変調器１０００を作製した。
【０１３１】
上述の手順で作製されたマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の夫々の上部電極１１１に逆バイアスの電圧を印加したところ、駆動電圧３Ｖで光の変調を確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】図１は、実施例１〜７で作製したマッハ−ツェンダ型光変調器１０００の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施例１における手順を示す工程図である。
【図３】図３は、実施例２における手順を示す工程図である。
【図４】図４は、実施例３における手順を示す工程図である。
【図５】図５は、実施例４における手順を示す工程図である。
【図６】図６は、実施例５における手順を示す工程図である。
【図７】図７は、実施例７における手順を示す工程図である。
【図８】図８は、比較例１における手順を示す工程図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１００    第１の基板
１０１          ガラス基板
１０２          アルミニウム電極
１０３          剥離層
１０４Ａ  導波路
１０４    導波路層
１０５          コロナポーリング用短針
１０６          下部クラッド層
１０７          第２の基板
１０８          下部電極
１０９          スペーサ部
１１０          上部クラッド層
１１１          上部電極
２００          第１の基板
２０１          ガラス基板
２０１Ａ  凹陥部
２０２          アルミニウム電極
２０３          剥離層
２０４          導波路層
２０５          電場印加電極
３００          第１の基板
３０１    塩化ナトリウム基板
３０２    アルミニウム電極
３０５Ａ  電場印加電極
３０５Ｂ  電場印加電極
１０００  マッハ−ツェンダ型光変調器
【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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