(57)【要約】【課題】長周期グレーティングを有する導波路コアを備えた光導波路において、導波路コアの上面に長周期グレーティングを有する光導波路に伴う複雑な製造工程、複雑な構造などの問題を解決する。【解決手段】第一のクラッド層１５と、前記第一のクラッド層１５上に形成された第一の導波路コア２０と、前記第一の導波路コア２０を覆うように形成された第二のクラッド層３５と、を備え、前記第一の導波路コア２０は、該第一の導波路コア２０の少なくとも一つの側壁２４に形成された第一の長周期グレーティング３０を有する光導波路１０を提供する。また、第一のクラッド層１５の表面上に第一の導波路コア２０を形成する工程と、前記第一のクラッド層１５の表面に対して垂直な長周期グレーティング３０を前記第一の導波路コア２０に形成する工程と、前記第一の導波路コア２０を覆うように前記第一のクラッド層１５上に第二のクラッド層３５を形成する工程と、を有する光導波路１０を形成する方法を提供する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一のクラッド層と、
前記第一のクラッド層上に形成された第一の導波路コアと、
前記第一の導波路コアを覆うように形成された第二のクラッド層と、
を備え、
前記第一の導波路コアが、該第一の導波路コアの少なくとも一つの側壁に形成された第一の長周期グレーティングを有する光導波路。
【請求項２】
当該光導波路は、ポリマー製光導波路であり、
前記第一のクラッド層、前記第一の導波路コア及び前記第二のクラッド層はそれぞれ、ポリマー材料によって形成されている請求項１に記載の光導波路。
【請求項３】
前記第一の導波路コアは、コアアレー状に配列された複数の導波路コアを有し、
前記第一の長周期グレーティングは、前記第一の導波路コアが有する前記複数の導波路コアそれぞれにおける少なくとも一つの側壁に形成される請求項１に記載の光導波路。
【請求項４】
前記第一のクラッド層上に形成された第二の導波路コアを更に備え、
前記第二のクラッド層は、前記第一の導波路コア及び前記第二の導波路コアを覆うように形成され、
前記第二の導波路コアは、該第二の導波路コアの少なくとの一つの側壁に形成された第二の長周期グレーティングを有する請求項１に記載の光導波路。
【請求項５】
前記第一の長周期グレーティング及び前記第二の長周期グレーティングは、異なる周期である請求項４に記載の光導波路。
【請求項６】
前記第二の導波路コアは、前記第一の導波路コアと平行に形成される請求項４に記載の光導波路。
【請求項７】
前記第一の導波路コアよりも上方に位置する前記第二のクラッド層上に形成された第二の導波路コアと、
前記第二の導波路コアを覆うように形成された第三のクラッド層と、
をさらに備える請求項１に記載の光導波路。
【請求項８】
前記第二の導波路コアには、第二の長周期グレーティングが形成される請求項７に記載の光導波路。
【請求項９】
複数の導波路コアがコアアレー状に配列された第二の導波路コアを更に備え、
前記第二の導波路コアは、該第二の導波路コアが有する前記複数の導波路コアそれぞれにおける少なくとも一つの側壁に形成された第二の長周期グレーティングを有する請求項４に記載の光導波路。
【請求項１０】
前記第一の導波路コアの上方に形成された第三の導波路コアと、
前記第二の導波路コアの上方に形成された第四の導波路コアと、
前記第三の導波路コア及び第四の導波路コアを覆うように前記第二のクラッド層上に形成された第三のクラッド層と、
をさらに備える請求項４に記載の光導波路。
【請求項１１】
前記第三の導波路コアは、該第三の導波路コアの少なくとも一つの側壁に形成された第三の長周期グレーティングを有し、
前記第四の導波路コアは、該第四の導波路コアの少なくとも一つの側壁に形成された第四の長周期グレーティングを有する請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１２】
前記第一の導波路コア、前記第二の導波路コア、前記第三の導波路コア及び前記第四の導波路コアは、互いに平行に形成される請求項１０に記載の光導波路。
【請求項１３】
第一のポリマー製クラッド層と、
前記第一のポリマー製クラッド層上に長さ方向に平行に配列された複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアと、
前記複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアを覆うように前記第一のポリマー製のクラッド層上に形成される第二のポリマー製のクラッド層と、
を備え、
前記複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアは、その第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアのそれぞれが、前記第一のポリマー製クラッド層の表面に対して垂直である少なくとも二つの側壁と、前記少なくとも二つの側壁のうちの少なくとも一つに形成された第一の同型長周期グレーティングとを有する光導波路センサー。
【請求項１４】
前記第二のポリマー製クラッド層上に長さ方向に平行に配列された複数の第二の感光性ポリマー製チャネル導波路コアと、
前記複数の第二の感光性ポリマー製チャネル導波路コアを覆うように前記第二のポリマー製クラッド層上に形成される第三のポリマー製クラッド層と、
を更に備える請求項１３に記載の光導波路センサー。
【請求項１５】
前記複数の第二の感光性ポリマー製チャネル導波路コアは、その第二の感光性ポリマー製チャネル導波路コアのそれぞれが、前記第二のポリマー製クラッド層の表面に対して垂直である少なくとも二つの側壁と、前記少なくとも二つの側壁のうちの少なくとも一つに形成された第二の同型長周期グレーティングとを有する請求項１４に記載の光導波路センサー。
【請求項１６】
第一のクラッド層の表面上に第一の導波路コアを形成する工程と、
前記第一のクラッド層の表面に対して垂直な長周期グレーティングを前記第一の導波路コアに形成する工程と、
前記第一の導波路コアを覆うように前記第一のクラッド層上に第二のクラッド層を形成する工程と、
を有する光導波路を形成する方法。
【請求項１７】
前記長周期グレーティングは、感光による像形成法を用いて前記第一の導波路コアに形成される請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記長周期グレーティングは、熱インプリント法を用いて前記第一の導波路コアに形成される請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記長周期グレーティングは、感光による像形成法及び熱インプリント法を用いて前記第一の導波路コアに形成される請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
第一の感光性ポリマー製クラッド層を形成する工程と、
前記第一の感光性ポリマー製クラッド層上に感光性ポリマー製コア層を形成する工程と、
同型長周期グレーティングの型が少なくとも一つの辺に形成されている四角形の開口を備えたマスクを、前記感光性ポリマー製コア層上で位置整合する工程と、
紫外光を前記マスクを介して前記感光性ポリマー製コア層に露光する工程と、
少なくとも一つの側壁に前記同型長周期グレーティングを有するポリマー製チャネル導波路コアを形成するように、露光した前記感光性ポリマー製コア層を現像する工程と、
前記ポリマー製チャネル導波路コアを覆うように前記第一のポリマー製クラッド層の上に第二のポリマー製クラッド層を形成する工程と、
を有する光導波路センサーを形成する方法。
【請求項２１】
前記第一の感光性ポリマー製クラッド層は、
感光性ポリマー製基板を配置する工程と、
紫外光を前記感光性ポリマー製基板に露光する工程と、
により形成され、
前記第二のポリマー製クラッド層は、
前記第一のポリマー製クラッド層上に感光性ポリマー製層を配置する工程と、
紫外光を前記感光性ポリマー製層に露光する工程と、
により形成される請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、に関し、特に、長周期グレーティングを有する光導波路センサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
光導波路において、一般に、光伝送の特性は、コアとクラッド材の間の境界面の状況によって、より詳細には、コアの屈折率とクラッド材の屈折率との差によって、変わる。このことはいわゆるマルチモード送受信動作の際に留意する必要がある。近年、コアとクラッド材の間の光共鳴を制御するために、マルチモード光導波路に長周期導波路グレーティング（ＬＰＷＧ：Long Period Waveguide Gratings）を用いることがある。ＬＰＷＧは、光ファイバのコアを進むコアモードの光をクラッドモードにカップリングさせ、同じ方向に伝搬させるものである。コアモードとクラッドモードのカップリングが発生するとき、これらのモードの関係は、次に示す数式（１）で表すことができる。
λ0＝（Ｎ0−Ｎm）Λ                                    （１）
数式（１）において、λ0はコアモードと第ｍクラッドモードがカップリングする共鳴波長であり、Ｎ0はコアモードの有効屈折率であり、Ｎmはクラッドモードの有効屈折率であり、ΛはＬＰＷＧの周期である。ＬＰＷＧを経てクラッドモードへ励起することによりコアモードを伝搬していた光強度は減衰し、その結果、透過スペクトルに共鳴損を発生させることとなる。
【０００３】
ＬＰＷＧは、インスクリプション（刻み：inscription）によって導波路コアの材料の屈折率を周期的に制御する位相グレーティング（phrase grating）、または、材料を除去することによって幾何学的な形を周期的に形作る波形グレーティング（corrugation grating）、によっても形成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
位相グレーティングや波形グレーティングを採用した製造プロセスには、幾つかの問題がある。例えば、レーザインスクリプション、レーザ切断、熱的インスクリプション、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢエッチング）等の多くの異なる作業を必要とする。また、多くの異なる材料を使用しなければならないし、さらには、各作業毎に異なる装置に被作業対象を配置しなければならない。従って、このような光導波路を製造するために必要な一回のサイクルタイムが長くなり、高コストとなり、光導波路の形状、寸法に対しても多くの制約が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＬＰＷＧ形成に係る製造工程の簡略化・短期化、さらには形状を設計するうえでの自由度の高さを実現することができる光導波路、光導波路センサー、光導波路を形成する方法、及び光導波路センサーを形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、本発明に係る光導波路は、下記（１）を特徴としている。
（１）  第一のクラッド層と、
前記第一のクラッド層上に形成された第一の導波路コアと、
前記第一の導波路コアを覆うように形成された第二のクラッド層と、
を備え、
前記第一の導波路コアが、該第一の導波路コアの少なくとも一つの側壁に形成された第一の長周期グレーティングを有すること。
【０００７】
また、前述した目的を達成するために、本発明に係る光導波路センサーは、下記（２）を特徴としている。
（２）  第一のポリマー製クラッド層と、
前記第一のポリマー製クラッド層上に長さ方向に平行に配列された複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアと、
前記複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアを覆うように前記第一のポリマー製のクラッド層上に形成される第二のポリマー製のクラッド層と、
を備え、
前記複数の第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアは、その第一の感光性ポリマー製チャネル導波路コアのそれぞれが、前記第一のポリマー製クラッド層の表面に対して垂直である少なくとも二つの側壁と、前記少なくとも二つの側壁のうちの少なくとも一つに形成された第一の同型長周期グレーティングとを有すること。
【０００８】
また、前述した目的を達成するために、本発明に係る光導波路を形成する方法は、下記（３）を特徴としている。
（３）  第一のクラッド層の表面上に第一の導波路コアを形成する工程と、
前記第一のクラッド層の表面に対して垂直な長周期グレーティングを前記第一の導波路コアに形成する工程と、
前記第一の導波路コアを覆うように前記第一のクラッド層上に第二のクラッド層を形成する工程と、
を有すること。
【０００９】
また、前述した目的を達成するために、本発明に係る光導波路センサーを形成する方法は、下記（４）を特徴としている。
（４）  第一の感光性ポリマー製クラッド層を形成する工程と、
前記第一の感光性ポリマー製クラッド層上に感光性ポリマー製コア層を形成する工程と、
同型長周期グレーティングの型が少なくとも一つの辺に形成されている四角形の開口を備えたマスクを、前記感光性ポリマー製コア層上で位置整合する工程と、
紫外光を前記マスクを介して前記感光性ポリマー製コア層に露光する工程と、
少なくとも一つの側壁に前記同型長周期グレーティングを有するポリマー製チャネル導波路コアを形成するように、露光した前記感光性ポリマー製コア層を現像する工程と、
前記ポリマー製チャネル導波路コアを覆うように前記第一のポリマー製クラッド層の上に第二のポリマー製クラッド層を形成する工程と、
を有すること。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光導波路、光導波路センサー、光導波路を形成する方法、及び光導波路センサーを形成する方法によれば、導波路のコアの側壁にＬＰＷＧを形成することによって、ＬＰＷＧ形成に係る製造工程の簡略化・短期化、さらには形状を設計するうえでの自由度の高さを実現することができる。
【００１１】
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第一の実施例の光導波路の斜視図。導波路コアはその側壁にグレーティングを有する。
【図１Ｂ】本発明の第一の実施例の光導波路の正面図。
【図２Ａ】本発明の第二の実施例の光コアアレー導波路の斜視図。
【図２Ｂ】本発明の第二の実施例の光コアアレー導波路の正面図。
【図３】本発明の第二の実施例の光コアアレー導波路の別の例の正面図。
【図４Ａ】本発明の第三の実施例のスタック型光コアアレー導波路の斜視図。
【図４Ｂ】本発明の第三の実施例のスタック型光コアアレー導波路の正面図。
【図５】本発明の第三の実施例のスタック型光コアアレー導波路の別の例の正面図。
【図６Ａ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（第一のクラッド層の作成工程）を示した斜視図。
【図６Ｂ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（第一のクラッド層の作成工程（紫外光で露光））を示した斜視図。
【図６Ｃ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（コア層の作成工程）を示した斜視図。
【図６Ｄ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（フォトリソグラフィー工程（マスクの位置整合））を示した斜視図。
【図６Ｅ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（フォトリソグラフィー工程（露光））を示した斜視図。
【図６Ｆ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（フォトリソグラフィー工程（現像前））を示した斜視図。
【図６Ｇ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（フォトリソグラフィー工程（現像後））を示した斜視図。
【図６Ｈ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（第二のクラッド層の作成工程）を示した斜視図。
【図６Ｉ】本発明の一実施例の光導波路を作製する一つのプロセス（第二のクラッド層の作成工程（紫外光で露光））を示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付した図面を参照して本発明の実施例を以下に説明する。以下の説明においては類似した要素には共通の参照符号を用いている。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂは、本発明の第一の実施例の光導波路１０を示す図である。この光導波路１０は、第一のクラッド層１５上に導波路コア２０が配置されている。この導波路コア２０は、形状が略四角形であり、長さ方向に延びる、二つの側壁２４、底面２６及び上面２５を備える。導波路コア２０は、二つの側壁２４の少なくとも一部分に形成された長周期グレーティング３０を有する。なお、導波路コア２０の両方の側壁２４それぞれにおける少なくとも一部分に長周期グレーティング３０を形成してもよい。さらに、第二のクラッド層３５が、導波路コア２０の二つの側壁２４および上面２５を覆うように、第一のクラッド層１５上に形成される。
【００１５】
図１Ｂは、光導波路１０の正面図を示している。図１Ａにおいては、略正方形を形成する高さ及び幅を有する導波路コア２０が示される。しかし、図１Ｂに示したように導波路コア２０の高さ及び幅が正方形である必要は必ずしもなく、導波路コア２０は高さ方向及び幅方向において長さが異なるような四角形を持つものであってもよい。
【００１６】
第一のクラッド層１５は、クラッドモードが第二のクラッド層３５に閉じ込められている限りどのような厚さでもよい。図１Ａに示した導波路コア２０は、高さ方向及び幅方向にそれぞれ約５μm×約５μmの寸法を有する。第二のクラッド層３５は厚さ約１０μmである。
【００１７】
第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５及び導波路コア２０はそれぞれ、紫外光に感光性があるポリマー材料によって形成されている。第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５及び導波路コア２０のポリマー材料はそれぞれ、その屈折率に基づいて選択される。導波路コア２０、第一のクラッド層１５及び第二のクラッド層３５の屈折率は、ｎ(core)＞ｎ(clad 2)＞ｎ(clad 1)である。ここで、ｎ(core)は、導波路コア２０の屈折率、ｎ(clad 1)は、第一のクラッド層１５の屈折率、ｎ(clad 2)は、第二のクラッド層３５の屈折率を表す。この導波路コア２０、第一のクラッド層１５及び第二のクラッド層３５の屈折率の関係の下で、第二のクラッド層３５に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現している。なお、第一のクラッド層１５に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現するために、第一のクラッド層１５及び第二のクラッド層３５の屈折率は、ｎ(core)＞ｎ(clad 1)＞ｎ(clad 2)の関係を満たすようにしてもよい。
【００１８】
このように本発明の第一の実施例の光導波路１０によれば、導波路コア２０の側壁２４に長周期グレーティング３０を形成しているため、ＬＰＷＧ形成に係る製造工程の簡略化・短期化、さらには形状を設計するうえでの自由度の高さを実現することができる。
【００１９】
図２Ａ及び図２Ｂには、本発明の第二の実施例の光導波路を５０示している。第一のクラッド層１５及び第二のクラッド層３５は、上述の第一の実施例におけるものと同じである。この第二の実施例において、第一の導波路コア４０と第二の導波路コア４５を含む二つの導波路コアが設けられている。第一の導波路コア４０と第二の導波路コア４５は、お互い離間しており、その長さ方向がお互いに略平行に延びている。なお、第一の導波路コア４０が第二の導波路コア４５から所定の角度を形成するように配置してもよい。
【００２０】
第一の導波路コア４０は第一の長周期グレーティング４３を有し、第二の導波路コア４５は第二の長周期グレーティング４７を有する。上述の第一の実施例とは異なり第一の長周期グレーティング４３は、第一の導波路コア４０の両方の側壁に設けられており、第二の長周期グレーティング４７は第二の導波路コア４５の両方の側壁に設けられている。なお、第一の長周期グレーティング４３及び第二の長周期グレーティング４７をそれぞれ、第一の導波路コア４０及び第二の導波路コア４５の一方の側壁のみに設けるようにしてもよい。第一の長周期グレーティング４３と第二の長周期グレーティング４７の周期は略同じである。しかし、それらの周期を異なるようにしてもよい。また、第一の長周期グレーティング４３と第二の長周期グレーティング４７の刻み深さは略同じである。しかし、それらの深さもまた、異なるようにしてもよい。
【００２１】
第一の導波路コア４０と第二の導波路コア４５の屈折率は略同じである。上述の第一の実施例と同様に、第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５、第一の導波路コア４０、及び第二の導波路コア４５のポリマー材料は、屈折率がｎ(core)＞ｎ(clad 2)＞ｎ(clad 1)を満たすように選択されたものである。なお、第一のクラッド層１５に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現するために、第一のクラッド層１５及び第二のクラッド層３５の屈折率は、ｎ(core)＞ｎ(clad 1)＞ｎ(clad 2)の関係を満たすようにしてもよい。
【００２２】
図３に示したように、光導波路の導波路コアもコアアレーとして形成することができる。この構成は、例えば、光導波路センサーを形成するために用いることができる。図３に示したように、光導波路１００は第一のクラッド層１５と第二のクラッド層３５を備え、第一の実施例におけるものと同じである。光導波路１００の導波路コアは、複数の導波路コア２０を有する。複数の導波路コア２０のそれぞれは、第一の実施例の光導波路コア２０と同じであり長周期グレーティングを有する。個々の導波路コア２０の長周期グレーティングは、同じ周期を有していても異なる周期を有していてもよく、同じ深さを有していても異なる深さを有していてもよい。そのポリマー材料は第一の実施例に関連して上述に説明したものと同じである。
【００２３】
このように本発明の第二の実施例の光導波路５０、１００によれば、導波路コア４０、４５の側壁に長周期グレーティング４３、４７を形成しているため、ＬＰＷＧ形成に係る製造工程の簡略化・短期化、さらには形状を設計するうえでの自由度の高さを実現することができる。
【００２４】
図４Ａ及び図４Ｂには、本発明の第三の実施例の光導波路を示した。第三の実施例の光導波路２００はスタック型構成に配置された複数の導波路コアを有する。この構成も、例えば、光導波路センサーを形成するために用いることができる。光導波路２００は第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５、第一の導波路コア４０及び第二の導波路コア４５を有し、これらのそれぞれは上述の第二の実施例におけるものと同じであり、それらの重複する説明は省略する。第一の導波路コア４０と第二の導波路コア４５はそれぞれ、第一の長周期グレーティング４３と第二の長周期グレーティング４５を有し、これらも第二の実施例のものと同じである。
【００２５】
光導波路２００は、第三の導波路コア６０と、第四の導波路コア７０と、第三のクラッド層８０とを更に有する。第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０はそれぞれ、第一の実施例の光導波路コア２０と同じである。第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０は第二のクラッド層３５上に形成される。第三のクラッド層８０は、第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０の側壁および上面を覆うように、第二のクラッド層３５上に形成される。このようにして、第三の導波路コア６０、第四の導波路コア７０及び第三のクラッド層８０は第二の光学的層を形成し、この第二の光学的層は、第一クラッド層１５、第一と第二の導波路コア４０、４５と第二のクラッド層３５を有する第一の光学的層の上層として、該第一の光学的層に積み重なる。
【００２６】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第二の光学的層の第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０は、長周期グレーティング無しで形成されている。なお、第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０はそれぞれ、長周期グレーティングを有していても構わない。このとき、この長周期グレーティングは、本発明の第一、第二の実施例と同様、第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０の二つの側壁の少なくとも一部分に長周期グレーティングが形成されるようにしてもよいし、第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０の上面に形成されるようにしてもよい。また、第三の導波路コア６０と第四の導波路コア７０に形成される長周期グレーティングは、同じ周期を有していても異なる周期を有していてもよく、同じ深さを有していても異なる深さを有していてもよい。
【００２７】
第三の導波路コア６０及び第四の導波路コア７０はそれぞれ、第一の導波路コア４０及び第二の導波路コア４５の上方に位置し、該第三の導波路コア６０及び第四の導波路コア７０が平行になるように形成されている。なお、第三の導波路コア６０が第四の導波路コア７０から所定の角度を形成するように配置してもよい。さらに、第一の導波路コア４０、第二の導波路コア４５、第三の導波路コア６０及び第四の導波路コア７０それぞれは、その長さ方向がお互い平行に延びている。なお、第三及び第四の導波路コア６０、７０が第一及び第二の導波路コア４０、４５から所定の角度を形成するように、第二の光学的層を第一の光学的層の上層として配置してもよい。
【００２８】
第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５、第三のクラッド層８０、及び第一、第二、第三及び第四の導波路コア４０、４５、６０、７０のポリマー材料はそれぞれ、それらの屈折率に基づいて選択される。第一、第二、第三及び第四の導波路コア４０、４５、６０、７０の材料は、それらの屈折率が同じであるように選択される。それらの材料は、以下の関係、
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 2)＞Ｎ(clad 1)≧Ｎ(clad 3) 又は
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 2)＞Ｎ(clad 3)≧Ｎ(clad 1)
を満たすように選択される。ここで、Ｎ(core)は、導波路コアの屈折率、Ｎ(clad 1)は第一のクラッド層１５の屈折率、Ｎ(clad 2)は第二のクラッド層３５の屈折率、Ｎ(clad 3)は第三のクラッド層８０の屈折率を表す。この屈折率の関係の下で、第二のクラッド層３５に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現している。なお、それらのポリマー材料は第三のクラッド層に光伝搬が閉じ込められるように以下の関係に従って選択してもよい。
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 3)＞Ｎ(clad 2)≧Ｎ(clad 1) 又は
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 3)＞Ｎ(clad 1)≧Ｎ(clad 2)
【００２９】
第三の実施例は第一の光学的層及び第二の光学的層のそれぞれにおいて二つの導波路コアを有するように示したが、各光学的層における導波路コアの数は二つより多くてもよい。従って、図５に示すように、光導波路３００には、第一の光学的層３１０に配置された複数の導波路コア２０を有する第一のコアアレーと、第二の光学的層３２０に配置された複数の導波路コア２０を有する第二のコアアレーと、を更に備えていてもよい。上述の各実施例と同様に、各光学的層における導波路コアのそれぞれには対応する長周期グレーティングが設けられており、この対応する長周期グレーティングは導波路コアの一方又は両方の側壁に設けることができる。なお、少なくとも一つの光学的層における導波路コアに長周期グレーティングが設けられていればよい、言い換えれば、ある光学的層における導波路コアには長周期グレーティングが設けられ、他の光学的層における導波路コアには長周期グレーティングが設けられていない構成であってもかまわない。
【００３０】
上述の各実施例と同様に、第一のクラッド層１５、第二のクラッド層３５、第三のクラッド層８０及び導波路コア２０のポリマー材料は、それらの屈折率に基づいて選択される。それらの材料は以下の関係、
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 2)＞Ｎ(clad 1)≧Ｎ(clad 3) 又は
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 2)＞Ｎ(clad 3)≧Ｎ(clad 1)
を満たすように選択される。ここで、Ｎ(core)は、導波路コアの屈折率、Ｎ(clad 1)は第一のクラッド層１５の屈折率、Ｎ(clad 2)は第二のクラッド層３５の屈折率、Ｎ(clad 3)は第三のクラッド層８０の屈折率を表す。この屈折率の関係の下で、第二のクラッド層３５に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現している。なお、それらのポリマー材料は第三のクラッド層に光伝搬が閉じ込められたクラッドモードを実現するために、以下の関係に従ってポリマー材料を選択してもよい。
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 3)＞Ｎ(clad 2)≧Ｎ(clad 1) 又は
Ｎ(core)＞Ｎ(clad 3)＞Ｎ(clad 1)≧Ｎ(clad 2)
【００３１】
このように本発明の第三の実施例の光導波路２００、３００によれば、導波路コアの側壁に長周期グレーティングを形成しているため、ＬＰＷＧ形成に係る製造工程の簡略化・短期化、さらには形状を設計するうえでの自由度の高さを実現することができる。
【００３２】
図６Ａ〜図６Ｉには、本発明の一実施例の光導波路を製造するプロセスを示しており、これについて以下に説明する。
【００３３】
図６Ａに示したように、第一のクラッド層６０１はポリマー材料によって形成される。そのポリマー材料は紫外光に対して感光性がある。図６Ｂにおいて、第一のクラッド層６０１は、その屈折率をＮ(clad 1)に調整するために紫外光で露光される。
【００３４】
図６Ｃにおいて、コア層６０２が第一のクラッド層６０１の上に形成され、第一のクラッド層６０１を覆う。コア層６０２に用いる材料は、特定の屈折率Ｎ(core)を有するポリマー材料である。図６Ｄにおいて、コア層６０２上にフォトリソグラフィーマスク６０５が位置整合される。このフォトリソグラフィーマスク６０５は、チャネル６０５と、及びチャネル６０５の一方の側面に形成された長周期グレーティング６０４の形を有する。この実施例において、長周期グレーティング６０４の形はチャネル６０５の一方の側面のみに形成されている。しかし、長周期グレーティング６０４の形をチャネル６０５の両方の側面に形成してもよい。次に、図６Ｅに示すように、フォトリソグラフィーマスク６０５が紫外光で露光される。
【００３５】
次に、図６Ｆに示すように、フォトリソグラフィーマスク６０５が除去され、図６Ｇに示すように、導波路コア６０６を形成するようにコア層６０２が現像される。導波路コア６０６は、長周期グレーティング６０７を有し、これはチャネル６０５の長周期グレーティング６０４の形に対して対称の関係にある。このようにして、長周期グレーティング６０７が導波路コア６０６の一方の側面にあるように作られる。しかし、上記のように、長周期グレーティング６０７を導波路コア６０６の両方の側面に設けてもよい。一般に導波路コアに長周期グレーティングを形成するためには複雑な製造工程が必要であるが、本発明に従って、フォトリソグラフィーマスク６０５に長周期グレーティング６０４の形を形成することにより、単純なフォトリソグラフィープロセスによって複雑な長周期グレーティングを形成することができるようになる。
【００３６】
図６Ｈにおいて、第二のクラッド層６０８が、導波路コア６０６を覆うように、第一のクラッド層６０１の上面に形成される。次に、第二のクラッド層６０８は屈折率をＮ(clad 2)に調整するために紫外光で露光される。
【００３７】
なお、本プロセスを一つの導波路コア６０６のみを形成するように説明したが、それぞれが長周期グレーティングを有する複数の導波路のコアアレーを形成するようにして、本プロセスを適用することができる。この場合、その複数の導波路のコアアレーに対応するようにフォトリソグラフィーマスクを形成し、そのようなフォトリソグラフィーマスクを用いて一回でコアアレーマスクを形成する。次に、本プロセスを繰り返し適用することにより、続く光導波路の層をそれぞれ形成する。
【００３８】
本発明の特定の実施例を参照して本発明を説明したが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な態様を採ることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０、１００、２００、３００  光導波路
１５  第一のクラッド層
２０  導波路コア
３５  第二のクラッド層
４０  第一の導波路コア
４３  第一の長周期グレーティング
４５  第二の導波路コア
４７  第二の長周期グレーティング
６０  第三の導波路コア
７０  第四の導波路コア
８０  第三のクラッド層
３１０  第一の光学的層
３２０  第二の光学的層
６０１  第一のクラッド層
６０２  コア層
６０４  長周期グレーティング
６０５  チャネル
６０６  導波路コア
６０７  長周期グレーティング
６０８  第二のクラッド層
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2009230140.tif 000004
【図２Ａ】
2009230140.tif 000005
【図２Ｂ】
2009230140.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
2009230140.tif 000008
【図４Ｂ】
2009230140.tif 000009
【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図６Ｉ】
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