(57)【要約】【課題】有機結晶をコア層に用いる有機導波路型光変調器における有機結晶によるコア層とクラッド層の界面の剥離を有効に防止する。【解決手段】入射した光を導波する有機導波路のコア層に変調用の電界を作用させて、上記導波する光の位相および／または強度を変調して射出させる導波路型光変調器であって、有機導波路のコア層Ｃ１１、Ｃ１２が有機結晶により構成され、有機結晶によるコア層Ｃ１１、Ｃ１２を保持するクラッド層２１の、有機結晶によるコア層に接する部分に、微少凹凸構造による密着層Ｍ１、Ｍ２が形成されている。【選択図】                  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を導波する有機導波路のコア層に変調用の電界を作用させて、上記導波する光の位相および／または強度を変調して射出させる導波路型光変調器であって、
有機導波路のコア層の少なくとも一部が有機結晶により構成され、
上記有機結晶によるコア層を保持するクラッド層の、上記有機結晶によるコア層に接する部分の少なくとも一部に、微少凹凸構造による密着層が形成されたことを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項２】
請求項１記載の有機導波路型光変調器において、
微少凹凸構造による密着層が、クラッド層の表面に表面構造として形成された微少凹凸構造であることを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項３】
請求項１記載の有機導波路型光変調器において、
微少凹凸構造による密着層が、クラッド層の表面に薄膜として形成された多孔質構造体であることを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載の有機導波路型光変調器において、
微少凹凸構造による密着層の微少凹凸が、導波される光の波長より小さいことを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の有機導波路型光変調器において、
コア層の少なくとも一部をなす有機結晶が、４−ジメチルアミノーＮ−メチルー４−スチルバゾリウムトシレートの単結晶であることを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の有機導波路型光変調器に於いて、
マッハツェンダ型であることを特徴とする有機導波路型光変調器。
【請求項７】
請求項１〜６の任意の１に記載の有機導波路型光変調器を製造する方法であって、
基板上に第１クラッド層を形成する第１クラッド層形成工程と、
上記第１クラッド層に、コア層を保持する溝を形成する溝形成工程と、
形成された溝の少なくとも一部に、密着層となる微少凹凸構造を形成する密着層形成工程と、
上記密着層を形成された部分を含む溝領域に有機結晶を所定の軸配列に成長させ、成長した有機結晶をコア層とするコア層形成工程と、
上記コア層の上に、上記第１クラッド層とともにコア層を囲繞する第２クラッド層を形成する第２クラッド層形成工程と、
第２クラッド層の上に、上記有機結晶によるコア層に対して所定の位置関係で、動作電極および接地電極を形成する電極形成工程とを有することを特徴とする有機導波路型光変調器の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の有機導波路型光変調器の製造方法において、
溝形成工程後に、形成された溝を第１・第２クラッド層よりも屈折率の大きい透明樹脂により埋めて樹脂コア層とする樹脂コア層形成工程と、
形成された樹脂コア層のうち、有機結晶によるコア層となるべき部分を除去する樹脂コア層除去工程とを有し、
密着層形成工程では、樹脂コア層を除去された溝部分に密着層を形成し、
コア層形成工程では、上記密着層を形成された溝部分に所定の軸配列で有機結晶を成長させ、成長した有機結晶をコア層とすることを特徴とする有機導波路型光変調器の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の有機導波路型光変調器の製造方法において、
密着層形成工程における密着層の形成を、ラビング処理もしくはブラスト処理もしくはＵＶ処理もしくは化学薬品処理もしくはプラズマ処理により行うことを特徴とする有機導波路型光変調器の製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８記載の有機導波路型光変調器の製造方法において、
密着層形成工程における密着層の形成を、溝部分に密着層を多孔質構造体の薄膜として形成することにより行うことを特徴とする有機導波路型光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機導波路型光変調器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光インタコネクションにおいて、高速の信号変換に適した外部変調方式の導波路型光変調器として「電界の印加により光学媒体の屈折率が変化する電気光学効果」を利用したものが知られ、光学媒体として「４−ジメチルアミノ−Ｎ−メチル−４−スチルバゾリウムトシレート（以下、ＤＡＳＴと略記する。）」等の有機結晶を用いる有機導波路型光変調器が提案されている（特許文献１等）。
【０００３】
有機結晶は電気光学定数が大きく、光の位相を変化させる変調部（電気信号を光信号に変える領域）の作用長を小さくできるため、変調器の小型化に適している。
【０００４】
しかし反面以下の如き問題もある。  
即ち、有機導波路型光変調器では、屈折率の制御や作製の容易さから「クラッド層にポリイミド樹脂などの高分子樹脂を用いる」ことが多いが、クラッド層に用いる高分子樹脂と「コア層に用いる有機結晶」とで熱膨張係数が異なるため、環境の温度変化や長時間の連続使用による温度上昇等により、材料間に異なる応力が発生してコア層とクラッド層と界面に剥離が発生し易い。コア層とクラッド層の界面に剥離が生じると、光損失が極めて大きくなる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１０９４５７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明は上述した事情に鑑み、有機結晶をコア層に用いる有機導波路型光変調器における有機結晶によるコア層とクラッド層の界面の剥離を有効に防止してデバイスとしての信頼性を向上させることを課題とする。
【０００７】
この発明はまた、このような信頼性を向上させた有機導波路型光変調器の製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の有機導波路型光変調器は「入射した光を導波する有機導波路のコア層に変調用の電界を作用させて、導波する光の位相および／または強度を変調して射出させる導波路型光変調器」であって以下の点を特徴とする（請求項１）。
【０００９】
即ち、有機導波路のコア層の少なくとも一部が有機結晶により構成され、有機結晶によるコア層を保持するクラッド層の「有機結晶によるコア層に接する部分」の少なくとも一部に「微少凹凸構造による密着層」が形成されている。
【００１０】
微少凹凸構造による密着層は「クラッド層の表面に、表面構造として形成された微少凹凸構造」であることもできるし（請求項２）、「クラッド層の表面に薄膜として形成された多孔質構造体」であることもできる（請求項３）。
【００１１】
請求項１〜３の任意の１に記載の有機導波路型光変調器における「微少凹凸構造による密着層の微少凹凸」は、導波される光の波長より小さいことが好ましい（請求項４）。  
請求項１〜４の任意の１に記載の有機導波路型光変調器において、コア層の少なくとも一部をなす有機結晶としては前記「ＤＡＳＴ」の単結晶が好適である（請求項５）。
【００１２】
請求項１〜５の任意の１に記載の有機導波路型光変調器は「マッハツェンダ型」として構成することができる（請求項６）。
【００１３】
この発明の「有機導波路型光変調器の製造方法」は、上記請求項１〜６の任意の１に記載の有機導波路型光変調器を製造する方法であって、第１クラッド層形成工程と、溝形成工程と、密着層形成工程と、コア層形成工程と、第２クラッド層形成工程と、電極形成工程とを有する。
【００１４】
「第１クラッド形成工程」は、基板上に第１クラッド層を形成する工程である。  
「溝形成工程」は、第１クラッド層に、コア層を保持する溝を形成する工程である。  
「密着層形成工程」は、形成された溝の少なくとも一部に、密着層となる微少凹凸構造を形成する工程である。
【００１５】
「コア層形成工程」は、密着層を形成された部分を含む溝領域に有機結晶を所定の軸配列に成長させ、成長した有機結晶をコア層とする工程である。  
「第２クラッド形成工程」は、コア層の上に、第１クラッド層とともにコア層を囲繞する第２クラッド層を形成する工程である。  
「電極形成工程」は、第２クラッド層の上に、有機結晶によるコア層に対して所定の位置関係で、動作電極および接地電極を形成する工程である。「動作電極」は変調用電圧を印加する電極であり、動作電圧に変調用電圧が印加されると、動作電極と接地電極との間に形成される電界が変調用電界として有機結晶によるコア層に作用する。
【００１６】
請求項７記載の有機導波路型光変調器の製造方法は、溝形成工程後に「形成された溝を第１・第２クラッド層よりも屈折率の大きい透明樹脂により埋めて樹脂コア層とする樹脂コア層形成工程」と、「形成された樹脂コア層のうち、有機結晶によるコア層となるべき部分を除去する樹脂コア層除去工程」とを有し、密着層形成工程では「樹脂コア層を除去された溝部分に密着層を形成」し、コア層形成工程では「密着層を形成された溝部分に所定の軸配列で有機結晶を成長させ、成長した有機結晶をコア層とする」構成とすることができる（請求項８）。勿論、請求項７記載の製造方法において、密着層形成工程後に「溝形成工程で形成された溝全体に、有機結晶によるコア層を成長させて溝全体に有機結晶によるコア層を形成」しても良い。
【００１７】
請求項７または８記載の有機導波路型光変調器の製造方法における密着層の形成は「ラビング処理、ブラスト処理、ＵＶ処理、化学薬品処理、プラズマ処理の何れかを行う」ことにより行うこともできるし（請求項９）、「溝部分に多孔質構造体の薄膜として密着層を形成する」ことにより行うこともできる（請求項１０）。
【００１８】
若干補足すると、有機結晶は極めて大きな非線形光学定数と電気光学定数を有し、有機結晶特有の低い誘電率を持つ上述のＤＡＳＴが好ましいが、これに限らず、従来から用いられている「ＫＨ２ＰＯ４、ＬｉＮｂＯ３などに代表される無機材料」に比して非線形光学定数が大きい有機材料であれば用いることができる。このような有機材料としては、例えば、２−メチル−４−ニトロアニリン（ＭＮＡ）、メタニトロアニリン（ｍＮＡ）、３−メチル−４−ニトロピリジン−１−オキサイド（ＰＯＭ）、尿素、２−シアノ−３−（２−メトキシフェニル）−２−プロペン酸メチル（ＣＭＰメチル）、Ｌ−アルギニンフォスフェイトモノハイドレイト（ＬＡＰ）、４−（Ｎ、Ｎジメチルアミノ）−３−アセトアミドニトロベンゼン（ＤＡＮ）、３、５−ジメチル−１−（４−ニトロフェニル）ピラゾール（ＤＭＮＰ）、４’−ニトロベンジリデン−３−アセトアミノ−４−メトキシアニリン（ＭＮＢＡ）等を挙げることができる。
【００１９】
「密着層」は、コア層と接するクラッド層界面の少なくとも一部に（クラッド層の表面構造あるいは多孔質薄膜による）微少な凹凸構造として形成され、有機結晶は密着層の上に結晶として成長するが、密着層の微少な凹凸構造のため、密着層と有機結晶との接触面積が極めて大きく、また、接触部がランダムな凹凸構造を持つため、有機結晶は密着層と極めて強力に結合しあう（所謂「アンカー効果」）。
【００２０】
密着層となる微少な凹凸構造は、光変調器の機能を損なうことなく形成できればどのような方法で形成しても良く、上記の如く、ラビング法、ブラスト法、ＵＶ処理、化学薬品処理等で形成できる。密着層を「コア層と接するクラッド界面に多孔質構造体の薄膜として形成」する場合、薄膜として形成される多孔質構造体は、ポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂などの高分子系樹脂の薄膜や、ダイヤモンド状カーボン、非晶質カーボン構造を有する膜として形成できる。  
また、請求項４のように「密着層となる微少な凹凸構造を、光変調器に導波される光の波長（使用波長）より小さくする」ことにより、凹凸構造による光の散乱を有効に軽減させ、光損失を有効に抑制することができる。
【００２１】
密着層を形成する方法のうちで「プラズマ処理による形成」は、コア層と接するクラッド層界面に、再現性よく密着層を形成でき、同様の密着層もった有機導波路型光変調器を歩留まり良く製造することができる。また、プラズマ処理は「クラッド層界面を洗浄する効果」もあり、密着性をより向上させる効果も得られる。
【００２２】
「プラズマ処理」には、酸素、アルゴン、窒素ガスや、これらの混合ガスを用いてもよく、減圧下・大気圧下の何れの方法でも良いが、処理方法の簡便さから「大気圧下の酸素プラズマ処理」等が好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
上に説明したように、この発明の有機導波路型光変調器は、密着層によるアンカー効果で、クラッド層とコア層の結合が極めて強く、このため、従来問題となっていた「クラッド層とコア層の界面の剥離」が有効に防止されるので、光変調器としての信頼性が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、発明の実施の形態を説明する。  
図１は、有機導波路型光変調器の実施の１形態を説明するための図である。  
図１（ａ）は、有機導波路型光変調器１０における「導波路と電極との位置関係」を説明図的に示している。
【００２５】
導波路は、光が入射する入射側導波路部分１１Ａが導波方向下流側でＹ字状に分岐したのち、互いに平行な導波路部分１１Ｃ、１１Ｄとなり、これら導波路部分１１Ｃ、１１Ｄはその下流側でＹ字状に合流し、射出側導波路部分１１Ｂとなる。これら入射側導波路部分１１Ａ、導波路部分１１Ｃ、１１Ｄ、射出側導波路部分１１Ｂ、入射側導波路部分１１ＡがＹ字状に分岐する部分、導波路部分１１Ｃ、１１ＤがＹ字状に合流する部分は「導波路におけるコア層」を構成している。
【００２６】
この実施の形態においては、このコア層のうち導波路部分１１Ｃと１１Ｄの部分が「有機結晶により形成されたコア層（以下、コア層１１Ｃ、１１Ｄとも言う。）」である。コア層１１Ｃ、１１Ｄは導波路としての光路長が互いに等しい。
【００２７】
符号ＤＳで示す動作電極は、互いに平行なコア層１１Ｃ、１１Ｄの間に配置され、接地電極ＤＥ１は、図１（ａ）において、動作電極ＤＳとともにコア層１１Ｃを挟むような位置関係に設けられ、接地電極ＤＥ２は、図１（ａ）において、動作電極ＤＳとともにコア層１１Ｄを挟むような位置関係に設けられる。
【００２８】
動作電極ＤＳには電源ＥＳから信号電圧が印加され、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２は終端抵抗ＴＲを介して接地される。
【００２９】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるｂ−ｂ断面の様子を説明図的に示している。  
符号ＢＳで示す基板の上に第１クラッド層２１が形成されている。第１クラッド層２１には、コア層を保持する溝が形成され、この溝の少なくとも一部に微少凹凸構造を有する密着層Ｍ１、Ｍ２が形成され、密着層Ｍ１、Ｍ２を形成された部分に「有機結晶により形成されたコア層」であるコア層１１Ｃ、１１Ｄが形成されている。この実施の形態においては、コア層のうち、コア層１１Ｃ、１１Ｄ以外の部分（入射側導波路部分１１Ａ、射出側導波路部分１１Ｂ、入射側導波路部分１１ＡがＹ字状に分岐する部分、導波路部分１１Ｃ、１１ＤがＹ字状に合流する部分）は、第１クラッド層２１・第２クラッド層２２よりも屈折率の大きい透明樹脂による「樹脂コア層」となっている。
【００３０】
導波路におけるコア層の上部に形成された第２クラッド層２２は、第１クラッド層２１とともに「導波路のコア層」を囲繞する。  
動作電極ＤＳと接地電極ＤＥ１、ＤＥ２は、図１（ｂ）に示すように、第２クラッド層２２の上面に形成されている。動作電極ＤＳ、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２は共に「進行波方電極」である。なお、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２に付せられる終端抵抗は５０Ωとし、高速の光変調に対応できる電極構造としている。
【００３１】
光を入射側導波路部分１１Ａに入射させると、光はＹ字状に分岐してコア層１１Ｃ、１１Ｄを導波され、Ｙ字状に合流し、射出側導波路部分１１Ｂから射出する。
【００３２】
この状態において、動作電極ＤＳに電圧を印加すると、動作電圧ＤＳと接地電極ＤＥ１との間に発生する電界は、その電気力線がコア層１１Ｃを図１（ｂ）おいて左右方向へ横切るようにしてコア層１１Ｃに作用する。また、動作電圧ＤＳと接地電極ＤＥ２との間に発生する電界は、その電気力線がコア層１１Ｄを図１（ｂ）おいて左右方向へ横切るようにしてコア層１１Ｃに作用する。
【００３３】
このとき、コア層１１Ｃに作用する電界と、コア層１１Ｄに作用する電界とは「向きが逆」である。有機結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄに作用する電界は、有機結晶の電気光学効果によりコア層１１Ｃ、１１Ｄにおける屈折率を変化させる。コア層１１Ｃ、１１Ｄに作用する電界の向きが互いに逆であるところから、コア層１１Ｃ、１１Ｄにおける屈折率の変化は、コア層１１Ｃと１１Ｄとで互いに逆に生じ、一方のコア層で屈折率が大きくなれば、他方のコア層では屈折率が小さくなる。
【００３４】
屈折率が大きくなったコア層では光の伝搬速度が遅くなり、位相が遅れる。屈折率が小さくなったコア層では光の伝搬速度が早くなり、位相が進む。従って、電界の作用を受けたコア層１１Ｃ、１１Ｄを導波する光が射出用導波路部分１１Ｂで合流すると、合流する光は位相が互いにずれているため干渉により光強度が変化する。
【００３５】
このようにして「入射光とは強度の異なる光」が、射出用導波路部分１１Ｂから射出する。動作電極ＤＳに変調信号電圧を印加すれば、変調信号に従って光強度を変調された光を射出させることができる。
【００３６】
コア層１１Ｃと１１Ｄとで屈折率の変化が逆であるため、所謂プッシュプル効果により「コア層１１Ｄ、１１Ｄの一方のみに電界を作用させる場合」に比して２倍の位相変化を生じさせることができ、低電圧で高い変調効率を実現することができる。
【００３７】
なお、図１に示す実施の形態においては、コア層１１Ｃ、１１Ｄを構成する有機結晶として「ＤＡＳＴの単結晶」が用いられている。  
ＤＡＳＴの化学構造は周知であるが、これを図１（ｃ）に示す。
【００３８】
ＤＡＳＴのバルク結晶は「ａ軸方向、ｂ軸方向に大きく、ｃ軸方向に小さい菱形平板状の形状」をなし、ＤＡＳＴ薄膜結晶の場合も膜面内にａ軸、ｂ軸があり、ｃ軸は膜に垂直方向となる。このような幾何学的な構造をもつＤＡＳＴは基板平行面内にａ軸、ｂ軸を形成しやすい。
【００３９】
ＤＡＳＴのもっとも大きな電気光学定数ｒ１１を使うためには、光をｂ軸方向に伝搬させ、電界をａ軸方向に作用させるようにし、入射光の偏波面をａ軸に平行となるように入射させるのがよい。この関係を図１の実施の形態の場合に当てはめると、コア層１１Ｃ、１１Ｄにおける導波方向（図１（ａ）において右方向）をｂ軸方向とし、図１（ａ）における上下方向（図１（ｂ）における左右方向）をａ軸方向とし、図１（ｂ）の上下方向をｃ軸方向とすればよく、図１の実施の形態においても、そのようになっている。
【００４０】
図１に示した実施の形態の有機導波路型光変調器は、入射した光を導波する有機導波路のコア層１１Ｃ、１１Ｄに変調用の電界を作用させて、導波する光の位相を変調して射出させる導波路型光変調器であって、有機導波路のコア層の少なくとも一部が有機結晶により構成され、有機結晶によるコア層を保持するクラッド層２１、２２の、有機結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄに接する部分の少なくとも一部に、微少凹凸構造による密着層Ｍ１、Ｍ２が形成されたもの（請求項１）である。
【００４１】
微少凹凸構造による密着層Ｍ１、Ｍ２は、クラッド層２１の表面に表面構造として形成された微少凹凸構造であることもできるし（請求項２）、「クラッド層の表面に薄膜として形成された多孔質構造体」であることもできる（請求項３）。また、コア層の一部（コア層１１Ｃ、１１Ｄ）をなす有機結晶がＤＡＳＴの単結晶である（請求項５）。また、図１に示す有機導波路型光変調器は「マッハツェンダ型」である（請求項６）。
【００４２】
以下、図２を参照して、図１に実施の形態を示した有機導波路型光変調器の製造方法の具体的実施例を説明する。
【実施例１】
【００４３】
図２（ａ）に符号ＢＳで示す「基板」としてポリイミド基板を用い、このポリイミド基板上に光導波路の「クラッド層となるべきポリイミド樹脂」を、スピンコート法により厚さ：１３μｍに形成して第１クラッド層２１とした（第１クラッド層形成工程）。
【００４４】
次いで、導波路パターンマスクを用い、フォトリソグラフィと「酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング」とにより、図２（ｂ）に示すように、コア層を形成される溝ＭＺ１、ＭＺ２を幅：８μｍ、深さ：８μｍに形成した（溝形成工程）。図２に示されている溝ＭＺ１、ＭＺ２はコア層１１Ｃ、１１Ｄを形成される部分である。
【００４５】
続いて「第１クラッド層２１よりも屈折率の大きなポリイミド樹脂」で溝部を埋めて低損失な光導波路（上に説明した樹脂コア層）を形成したのち、リソグラフィとエッチングにより「樹脂コア層のうち、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成する部分のポリイミド樹脂」を除去し、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するための溝を再度形成した。  
ポリイミド樹脂を除去した後の「ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するための溝」に密着層を形成した。  
即ち、圧縮空気により砥粒を吹き付ける「ブラスト処理」を行って、微少凹凸構造Ｍ０を形成し（図２（ｃ））した（密着層形成工程）。この方法により、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するべき溝部分には「略５０ｎｍの凹凸による微少凹凸構造」として密着層Ｍ１、Ｍ２が形成された。密着層の凹凸：５０ｎｍが「導波させる光の波長（＝１．３μｍ）」に比べて小さいことにより光損失を低減することが可能である。
【００４６】
次いで、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するべき溝部に「メタノールを溶媒に用いる徐冷法」により、ＤＡＳＴ単結晶を結晶成長させた。結晶方位については「導波路方向にｂ軸、基板に平行な面内にａ軸、基板に垂直方向にｃ軸が設定される」ように種結晶を設置し、２４０時間かけてＤＡＳＴ単結晶を略１０ｍｍ成長させた。溝以外の部分にも結晶成長したＤＡＳＴが存在するので、研磨により「不要部分のＤＡＳＴ単結晶と微少凹凸構造Ｍ０」を除去し、「ＤＡＳＴ単結晶によるコア層が並列に配置されたコア層」を形成した（コア層形成工程）。
【００４７】
図２（ｄ）は、密着層Ｍ１、Ｍ２を介して「ＤＡＳＴ単結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄが形成された状態」を示している。図１（ａ）に示した入射側導波路部分１１Ａ、射出側導波路部分１１Ｂ、入射側導波路部分１１ＡがＹ字状に分岐する部分、導波路部分１１Ｃ、１１ＤがＹ字状に合流する部分は前述の如く「ポリイミド樹脂で形成された樹脂コア層」であり、コア層１１Ｃ、１１Ｄの部分がＤＡＳＴ単結晶により形成されている。
【００４８】
不用部分のＤＡＳＴを除去する研磨は、発泡ウレタンパッド：Ｓｕｐｒｅｍｅ  ＲＮ−Ｈ（商品名  ロデール製）を用い、シリカの研磨粒子を用いて研磨を行い、溝外のＤＡＳＴを除去し、ＤＡＳＴ単結晶を溝内にのみ残した。
【００４９】
次いで、第１クラッド層２１と同じポリイミド樹脂をスピンコートして、厚さ：５μｍの第２クラッド層２２を形成し、その上に「メッキ法」により動作電極ＤＳと接地電極ＤＥ１、ＤＥ２を厚さ：５μｍの「Ａｕ電極（進行波型電極）」として形成した（図２（ｅ））。動作電極ＤＳは電源ＥＳへの接続用であり、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２には終端に５０Ωの終端電極を取り付けた（図１（ａ））。
【００５０】
このように製造された有機導波路型光変調器に、波長：１．３μｍのレーザ光を入射しつつ、同軸ケーブルを介して動作電極ＤＳに変調信号電圧を入力したところ、略１．２Ｖと低い駆動電圧で「高速かつ消光比の高い光強度変調」を実現できた。また、２００時間の長時間連続使用においてもコア層のＤＡＳＴ部分とクラッド部分に剥離等の発生は見られなかった。
【００５１】
実施例１では上記の如く「種結晶を用いた徐冷法」でコア層１１Ｄ、１１ＤとなるＤＡＳＴ単結晶を形成したが、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．７４（１９９９）Ｐ６３５に記載されたような「改良シェア法」によってＤＡＳＴ単結晶の薄膜を形成してもよい。実施例１のように「種結晶を用いる方法」は、複数の溝部分の個々に種結晶を用いることで、同時に複数のＤＡＳＴ単結晶を成長させることができ、生産性が良い。
【００５２】
また、実施例１では、第１、第２クラッド層２１、２２を「ポリイミド樹脂」で形成しているが、第１、第２クラッド層の材料としては「コア層を構成する有機材料よりも屈折率が小さいもの」であれば特に制限無く使用でき、ポリイミド樹脂の他にも、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂等の高分子樹脂などを用いることができる。また、溝形成工程における「反応性イオンエッチング」には酸素ガスを使用したが、他のガス組成を適宜に調整しても良い。
【実施例２】
【００５３】
基板ＢＳとしてポリイミド基板を用い、その上にポリイミド樹脂をスピンコート法により厚さ：１３μｍに形成して第１クラッド層２１とした（図２（ａ））。  
次いで、導波路パターンマスクを用い、フォトリソグラフィと「酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング」とにより、幅：８μｍ、深さ：８μｍの「コア層を形成するための溝」を形成した（図２（ｂ））。
【００５４】
次いで、「第１クラッド層２１よりも屈折率の大きなポリイミド樹脂」により溝部を埋めて低損失な樹脂コア層を形成し、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングとにより「ＤＡＳＴ単結晶を形成する部分でポリイミドを除去」し、コア層形成用の溝を再度形成した。  
次いで、大気雰囲気中で「酸素を処理ガスとする酸素プラズマ処理」を行い、微少凹凸構造Ｍ０を形成した（図２（ｃ））。この方法により、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するべき溝部分には「略５０ｎｍの凹凸による微少凹凸構造」として密着層Ｍ１、Ｍ２（微少凹凸構造Ｍ０の一部）が形成された。密着層の凹凸：５０ｎｍが、導波させる光の波長（＝１．３μｍ）に比べて小さいことにより光損失を低減することが可能である。
【００５５】
その後、実施例１と同様、種結晶を用い「メタノールを溶媒に用いた徐冷法」により、ＤＡＳＴ単結晶を結晶成長させたのち不要なＤＡＳＴを除去して、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄを並列に形成した（図２（ｄ））。
【００５６】
次いで、第１クラッド層２１と同じ材料のポリイミド樹脂をスピンコートし、厚さ：５μｍの第２クラッド層２２を形成し、その上に「メッキ法」により、動作電極ＤＳと接地電極ＤＥ１、ＤＥ２を厚さ：５μｍの「Ａｕ電極（進行波型電極）」として形成した（図２（ｅ））。動作電極ＤＳは電源ＥＳへの接続用であり、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２には終端に５０Ωの終端電極を取り付けた（図１（ａ））。
【００５７】
このように製造された有機導波路型光変調器に、波長：１．３μｍのレーザ光を入射させつつ、同軸ケーブルを介して動作電極ＤＳに変調信号電圧を入力したところ、略１．２Ｖと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を実現できた。また、２００時間の長時間連続使用においても、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄの部分と第１クラッド層２１との境界面に剥離等の発生は見られなかった。
【実施例３】
【００５８】
基板ＢＳとしてポリイミド基板を用い、その上に、ポリイミド樹脂をスピンコート法により厚さ：１３μｍに形成して第１クラッド層２１とした（図２（ａ））。  
続いて、導波路パターンマスクを用い、フォトリソグラフィと「酸素ガスを用いた反応性イオンエッチング」とにより、幅：８μｍ、深さ：８μｍの「コア層を形成するための溝」を形成した（図２（ｂ））。
【００５９】
次いで、「第１クラッド層２１よりも屈折率の大きなポリイミド樹脂」により溝部を埋めて低損失な樹脂コア層を形成し、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングとにより「ＤＡＳＴ単結晶を形成する部分で樹脂コア層のポリイミドを除去」し、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成するための溝を再度形成した。  
次いで、「非晶質カーボン膜からなる多孔質構造体」を、プラズマＣＤＶ法により微少凹凸構造Ｍ０として形成した（図２（ｃ））。  
プラズマＣＶＤ法は、反応ガスとしてＣ２Ｈ２／Ｈ２の混合ガスを用い、膜厚：７０ｎｍの多孔質構造体とした。多孔質構造体における多孔構造の凹凸の大きさは５０ｎｍであり、導波させる光の波長（＝１．３μｍ）に比べて小さいことにより光損失を低減することが可能である。
【００６０】
その後、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層を形成する溝部分に「メタノールを溶媒に用いた徐冷法」によってＤＡＳＴ単結晶を成長させたのち、不要なＤＡＳＴを除去して、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄを並列に形成した（図２（ｄ））。
【００６１】
次いで、第１クラッド層２１と同じ材料のポリイミド樹脂をスピンコートし、厚さ：５μｍの第２クラッド層２２を形成し、その上に「メッキ法」により、動作電極ＤＳと接地電極ＤＥ１、ＤＥ２を厚さ：５μｍの「Ａｕ電極（進行波型電極）」として形成した（図２（ｅ））。動作電極ＤＳは電源ＥＳへの接続用であり、接地電極ＤＥ１、ＤＥ２には終端に５０Ωの終端電極を取り付けた（図１（ａ））。
【００６２】
このように製造された有機導波路型光変調器に、波長：１．３μｍのレーザ光を入射させつつ、同軸ケーブルを介して動作電極ＤＳに変調信号電圧を入力したところ、略１．２Ｖと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を実現できた。また、２００時間の長時間連続使用においても、ＤＡＳＴ単結晶によるコア層１１Ｃ、１１Ｄの部分と第１クラッド層２１との境界面に剥離等の発生は見られなかった。
【００６３】
上に実施例１〜３として説明した製造方法は、有機導波路型光変調器を製造する方法であって、基板ＢＳ上に第１クラッド層２１を形成する第１クラッド層工程と、第１クラッド層２１に、コア層を保持する溝を形成する溝形成工程と、形成された溝の少なくとも一部に、密着層となる微少凹凸構造Ｍ０を形成する密着層形成工程と、密着層を形成された部分を含む溝領域に有機結晶を所定の軸配列に成長させ、成長した有機結晶をコア層Ｃ１１、Ｃ１２とするコア層形成工程と、コア層の上に、第１クラッド層２１とともにコア層を囲繞する第２クラッド層２２を形成する第２クラッド層形成工程と、第２クラッド層の上に、有機結晶によるコア層Ｃ１１、Ｃ１２に対して所定の位置関係で、動作電極ＤＳおよび接地電極ＤＥ１、ＤＥ２を形成する電極形成工程とを有する有機導波路型光変調器の製造方法（請求項７）である。
【００６４】
また、溝形成工程後に、形成された溝を第１・第２クラッド層よりも屈折率の大きい透明樹脂により埋めて樹脂コア層とする樹脂コア層形成工程と、形成された樹脂コア層のうち、有機結晶によるコア層となるべき部分を除去する樹脂コア層除去工程とを有し、密着層形成工程では、樹脂コア層を除去された溝部分に密着層を形成し、コア層形成工程では、密着層を形成された溝部分に所定の軸配列で有機結晶を成長させ、成長した有機結晶をコア層Ｃ１１、Ｃ１２とする有機導波路型光変調器の製造方法（請求項８）である。
【００６５】
密着層形成工程における密着層の形成は、実施例１では「ブラスト処理」で行われ、実施例２では「大気雰囲気中で酸素を処理ガスとする酸素プラズマ処理」で行われ（請求項９）、実施例３では「多孔質構造体の薄膜として形成」することにより行われる（請求項１０）。また、形成された密着層の微少凹凸構造の凹凸の大きさは、実施例１〜３とも、導波される光の波長より小さい（請求項４）。
【００６６】
以下に比較例を挙げる。
【００６７】
「比較例」
実施例１の一連の工程から「密着層を形成する工程」を除き、樹脂コア層のポリイミド樹脂を除去した溝部分に直接、ＤＡＳＴ単結晶を成長させてコア層とし、他の工程は実施例１と同じにして有機導波路型光変調器を製造した。
【００６８】
この比較例の有機導波路型光変調器に、波長；１．３μｍのレーザ光を入射させつつ、同軸ケーブルを介して動作電極ＤＳに変調信号電圧を入力したところ、略１．２Ｖと低い駆動電圧で、高速かつ消光比の高い光強度変調を実現できた。しかしながら約１５０時間の連続使用によりコア層とクラッド層の界面で剥離が発生して光損失が大きくなった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】有機導波路型光変調器の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】有機導波路型光変調器の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０      有機導波路型光変調器
１１Ａ    入射側導波路部分
１１Ｃ、１１Ｄ      有機結晶によるコア層
１１Ｂ    射出側導波路部分
ＤＳ      動作電極
ＤＥ１    接地電極
ＤＥ２    接地電極
ＥＳ      電源
ＴＲ      終端抵抗
【図１】
2007010790.tif 000003
【図２】
2007010790.tif 000004