(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア層より屈折率の低い基体と、該基体上に形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなる該コア層とを有し、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティング。
【請求項２】
前記基体上に、さらに前記コア層の内部に光を閉じ込めるように該コア層の周りに形成された、アンダークラッド層およびオーバークラッド層、または、オーバークラッド層を有する請求項１に記載の光導波路グレーティング。
【請求項３】
コア層より屈折率の高い基体と、該基体上に形成される該コア層より屈折率の低いアンダークラッド層と、該アンダークラッド層上に形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなる該コア層とを有し、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティング。
【請求項４】
前記コア層上に、さらにオーバークラッド層を有する請求項３に記載の光導波路グレーティング。
【請求項５】
前記シリコンナイトライドが、Ｓｉ3Ｎ4 を主成分とする請求項１〜４のいずれかに記載の光導波路グレーティング。
【請求項６】
前記紫外光の照射条件が、エネルギー密度が２０〜１００ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅであり、周波数が１〜２０Ｈｚであり、照射時間が１秒〜１時間である請求項１〜５のいずれかに記載の光導波路グレーティング。
【請求項７】
基体上に、Ｓｉ3 Ｎ4を主成分とするコア層を成膜する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）により成膜された前記コア層に、位相マスクを介して波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングを形成し、光導波路グレーティングを得る工程（Ｃ）とを具備する光導波路グレーティングの製造方法。
【請求項８】
前記工程（Ｂ）の前に、コア層よりも屈折率の低いアンダークラッド層を成膜する工程（Ａ）を具備する請求項７に記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【請求項９】
前記工程（Ｂ）の後であって、前記工程（Ｃ）の前後いずれかに、コア層よりも屈折率の低いオーバークラッド層を前記コア層を取り囲むように成膜して導波路を形成する工程（Ｄ）を具備する請求項７または８に記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【請求項１０】
前記工程（Ｃ）において、位相マスクを光導波路に対して接触もしくは１ｍｍ未満の距離に置き、光を照射する請求項７〜９のいずれかに記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光集積回路や光通信分野、特に波長多重光通信分野で使用される光導波路グレーティングおよびその製造方法に関するものであり、より詳しくは窒化珪素をコア層とする導波路において、該コア層にグレーティングを形成させた光導波路グレーティングおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、大容量の情報を光ファイバを用いて効率よく伝送するために、種々の方式が検討・導入されている。中でも、１本の光ファイバに複数の波長の光信号を乗せ、これを多重化させて伝送するＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing：高密度波長多重）方式による光通信システムの進展が著しい。また、大容量伝送が必要となる基地局間を結ぶ幹線系では、波長間隔が１ｎｍ以下であるような波長多重通信が実用化されつつある。この通信方式では多重化された信号を分離・結合させるために、基地局や中継局に波長多重信号を合分波する光合分波フィルタ・帯域通過フィルタ・分散補償器などの光デバイス・光システムが必要であり、これらのデバイスの開発が求められてきている。
【０００３】
また、より大容量の情報を伝送するために、近年、伝送レートが２．５Ｇｂｉｔ／ｓからさらに高速の１０〜４０Ｇｂｉｔ／ｓに移行し、将来、１Ｔｂｉｔ／ｓの高速伝送レートも実現される予定である。一方、波長多重化も現状の４〜８波程度から１６波、３２波、６４波、さらに将来は１００波を越える高波長多重も検討されている。これを受け、上記デバイスにも高速化・多重化する伝送方式に対応した特性、特に所望の波長だけ取り扱うことができる波長選択性を有することが必要となってきている。
【０００４】
波長選択性を有する光デバイスとしては、屈折率の異なる誘電体膜を順次積層する誘電体多層膜フィルタや、光誘起屈折率変化現象を利用した光導波路グレーティングが波長選択性を有する光フィルタとして知られている。
具体的には、特開平９−２６９４２７、特開２００１−３３０７４１号公報に記載してあるＳｉＯ2 を主成分としたコア層を有する導波路を位相マスクを介して光を照射してコア層の屈折率を増大させることでグレーティングを形成する光導波路グレーティングが挙げられるが、これらの光導波路グレーティングは、屈折率が低い材料であるため、導波路の作製、特に曲げ導波路の作製においては、該導波路の半径を小さくすることができず、光集積回路の微小化、三次元化の観点からは不向きなものであった。
また、集積回路を作製する場合、なるべく同一の材料で導波路を作製することが好ましいことから、曲げ半径を小さくした屈曲部を高屈折率材料で作製するような場合では、屈曲部以外の導波路部分も高屈折率材料が用いられるため、グレーティングの形成部分のみを上記ＳｉＯ2 を主成分としたコア層の導波路で作製することは、工程数やコストの増大につながる問題点が考えられた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、波長多重通信に用いることが可能、すなわち波長選択性に優れた光デバイスとして使用することが可能であり、さらに光集積回路および各種光デバイスの微小化、三次元化に適した光導波路グレーティングおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、光導波路のコア層に、ＳｉＯ2 よりも屈折率の高い窒化珪素、特にＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を用い、さらに該コア層にグレーティングを形成した光導波路グレーティングが、波長多重通信に用いることが可能な波長選択性に優れた光デバイス、特に光集積回路の三次元化に役立つことを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は、下記（１）〜（１２）に記載の光導波路グレーティングおよびその製造方法を提供する。
【０００７】
（１）コア層より屈折率の低い基体と、該基体上に形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなる該コア層とを有し、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティング。
【０００８】
（２）上記基体上に、さらに前記コア層の内部に光を閉じ込めるように該コア層の周りに形成された、アンダークラッド層およびオーバークラッド層、または、オーバークラッド層を有する上記（１）に記載の光導波路グレーティング。
【０００９】
（３）コア層より屈折率の高い基体と、該基体上に形成される該コア層より屈折率の低いアンダークラッド層と、該アンダークラッド層上に形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなる該コア層とを有し、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティング。
【００１０】
（４）上記コア層上に、さらにオーバークラッド層を有する上記（３）に記載の光導波路グレーティング。
【００１１】
（５）上記記シリコンナイトライドが、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の光導波路グレーティング。
（６）上記紫外光の照射条件が、エネルギー密度が２０〜１００ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅであり、周波数が１〜２０Ｈｚであり、照射時間が１秒〜１時間である上記（１）〜（５）のいずれかに記載の光導波路グレーティング。
【００１２】
（７）基体上に、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を成膜する工程（Ｂ）と、
上記工程（Ｂ）により成膜された上記コア層に、位相マスクを介して波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングを形成し、光導波路グレーティングを得る工程（Ｃ）とを具備する光導波路グレーティングの製造方法。
【００１３】
（８）上記工程（Ｂ）の前に、コア層よりも屈折率の低いアンダークラッド層を成膜する工程（Ａ）を具備する上記（７）に記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【００１４】
（９）上記工程（Ｂ）の後であって、上記工程（Ｃ）の前後いずれかに、コア層よりも屈折率の低いオーバークラッド層を上記コア層を取り囲むように成膜して導波路を形成する工程（Ｄ）を具備する上記（７）または（８）に記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【００１５】
（１０）上記工程（Ｃ）において、位相マスクを光導波路に対して接触もしくは１ｍｍ未満の距離に置き、光を照射する上記（７）〜（９）のいずれかに記載の光導波路グレーティングの製造方法。
【００１７】
（１１）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光導波路グレーティングを備えたことを特徴とする光デバイス。
【００１８】
（１２）上記（１）〜（６）のいずれかに記載の光導波路グレーティングを備えたことを特徴とする光集積回路。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の光導波路グレーティングの形状および構成を図１を用いて説明するが、本発明の光導波路グレーティングおよびその製造方法は、これに限定されない。
本発明の光導波路グレーティングは、図１の本発明の光導波路グレーティングの一例の断面図に示す、シリコン基板などからなる基体１、および、基体１上に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等を用いて形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなるコア層３を有しており、該コア層３は波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されているものである。
さらに、本発明の光導波路グレーティングにおける光導波路６は、上記基体１の屈折率が上記コア層３より高い場合（例えばシリコン）には、上記コア層３より低い屈折率のアンダークラッド層２（例えば主成分がＳｉＯ2 である石英ガラス）を上記基体１とコア層３との間に有していることが必要であるが、上記基体１の屈折率が上記コア層３より低い場合には、上記アンダークラッド層２を上記基体１とコア層３との間に有していても有していなくてもよい。また、上記どちらの場合においても、オーバークラッド層４を上記コア層３の上に有していても有していなくてもよいが、オーバークラッド層４の屈折率をコア層３の屈折率より低くする必要がある。図１中、５は波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射してコア層３の屈折率を周期的に変化させて形成したグレーティングを表す。
また、本発明の光導波路グレーティングはスラブ型（コア層が平膜で形成されるもの）である必要はなく、後述するチャンネル型であってもよいが、以下の説明ではスラブ型として説明する。
【００２０】
本発明の光導波路グレーティングに用いられる基体としては、具体的には、例えば、ガラス基体、金属基体などが挙げられるが、特に限定されない。
ここで、上記基体としてガラス基体を用いる場合、ガラス基体のガラスとしては、具体的には、例えば、無色透明なソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、ボレートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、石英ガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、その他、所望のガラスの風冷または液冷等による物理強化ガラス、もしくはイオン交換による化学強化ガラス、または結晶化ガラス等が挙げられる。これらのうち、石英ガラス等のコア層より屈折率の低い基体を用いることが、後述するように、ガラス基体上に上記アンダークラッド層を形成させる必要がないため好ましい。
【００２１】
上記基体上に、例えばＣＶＤ法を用いて形成される上記アンダークラッド層は、後述するコア層よりも屈折率が低く、ＳｉＯ2 を成分または主成分とする石英ガラスからなる層であることが後述するグレーティングを形成させる際に照射するレーザ光に影響を受けないといった理由から好ましい。
また、本発明の光導波路グレーティングにおいて、上記基体が、石英ガラス等のコア層より屈折率の低いガラス基体である場合は、アンダークラッド層はなくてもよい。
【００２２】
上記アンダークラッド層上、もしくは上記ガラス基体が石英ガラス等のコア層より屈折率の低いガラス基体である場合は該ガラス基体上に、例えばＣＶＤ法を用いて形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）からなる上記コア層は、光導波路において光を通す層のことであり、上記アンダークラッド層よりも屈折率が高い層であって、シリコンナイトライドからなりＳｉ3 Ｎ4 を主成分とすることが好ましい。
【００２３】
上記コア層上に、例えばＣＶＤ法を用いて形成される上記オーバークラッド層は、上記アンダークラッド層と同様、上記コア層よりも屈折率が低く、ＳｉＯ2 を成分または主成分とする石英ガラスからなる層であることが後述するグレーティングを形成させる際に照射するレーザ光に影響を受けないといった理由から好ましい。
上記アンダークラッド層およびオーバークラッド層（以下、単に、クラッド層ともいう）は、上記コア層との屈折率の差異を利用して、コア層内部に光を閉じ込めるために形成されているものであるため、本発明の光導波路グレーティングにおいても、あったほうが好ましいが、上記コア層の屈折率がＳｉ3 Ｎ4 のように充分高い場合、光導波路として機能させるためには、オーバークラッド層はなくてもよい。また、上記基体の屈折率が上記コア層の屈折率よりも低い場合、アンダークラッド層もなくてもよい。
【００２４】
したがって、本発明の光導波路グレーティングは、
上記基体が上記コア層の屈折率よりも低い場合、該基体と、該基体上に形成される窒化珪素（シリコンナイトライド）、好ましくはＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層とを有する光導波路であって、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティングであり、該基体上に、さらに前記コア層の内部に光を閉じ込めるように該コア層の周りに形成されたアンダークラッド層とオーバークラッド層、または、オーバークラッド層を有していてもよい。
また、上記基体が上記コア層の屈折率よりも高い場合は、該基体と、該基体上に形成されたコア層より屈折率の低いアンダークラッド層と、該アンダークラッド層上に形成された窒化珪素（シリコンナイトライド）、好ましくはＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層とを有する光導波路であって、該コア層に波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングが形成されてなる光導波路グレーティングであり、該コア層上に、さらにオーバークラッド層を有していてもよい。
【００２５】
上記屈折率の減少を、コア層としてＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするシリコンナイトライドを用いて調べた。
具体的には、上記Ｓｉ3 Ｎ4を主成分とするシリコンナイトライドに、後述するグレーティングに用いられるＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）をエネルギー密度６９ｍＪ／ｃｍ2／ｐｕｌｓｅで、周波数１０Ｈｚの条件下でパルス照射する。
上記Ｓｉ3 Ｎ4を主成分とするシリコンナイトライドに対し該パルス照射を１００回、２００回、５００回および１０００回行ったそれぞれの状態で、プリズム結合法を用いて屈折率を測定する。屈折率の測定波長は、６３３ｎｍ、８３２ｎｍおよび１５４５ｎｍのそれぞれで行い、結果を図２の屈折率とパルス照射回数の関係に示す。ここで、パルス照射０回の時の屈折率は、測定波長が６３３ｎｍの場合は２. ０２０、８３２ｎｍの場合は１. ９９７、１５４５ｎｍの場合は１. ９６７であり上記Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とするシリコンナイトライドが高い屈折率を示すことがわかる。
図２に示す結果より、大きな測定波長に対して、屈折率の変化が大きいことが分かり、全ての測定波長において、パルス照射回数が１００回以内で、屈折率が大きく減少しているのが確認される。具体的には、６３３ｎｍの測定波長においては２. ０２０から２. ０１３に、８３２ｎｍの測定波長においては１．９９７から１．９８４に、１５４５ｎｍの測定波長においては１．９６７から１．９５５に屈折率が減少していることが分かる。
本発明の光導波路グレーティングのコア層を形成するシリコンナイトライドは、上述のように、波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光の照射でその屈折率が大きく下がるので、上記コア層からなるスラブ導波路に、所定のパターンを形成した位相マスクを介して波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射すると、位相マスクを介して照射された波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光は、回折された後、光導波路上で干渉縞を形成し、干渉縞の強度分布に応じた屈折率変化が生じてグレーティングが形成される。
【００２６】
本発明の光導波路グレーティングの製造方法は、基体上に、Ｓｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を成膜する工程（Ｂ）と、
上記工程（Ｂ）により成膜された前記コア層に、位相マスクを介して波長１９３〜３５５ｎｍの紫外光を照射することで照射部において屈折率が減少および／または体積が膨張するグレーティングを形成し、光導波路グレーティングを得る工程（Ｃ）とを具備する製造方法である。
【００２７】
また、本発明の光導波路グレーティングの製造方法は、
上記工程（Ｂ）の前に、コア層よりも屈折率の低いアンダークラッド層を成膜する工程（Ａ）を具備していてもよく、上記工程（Ｂ）の後であって、上記工程（Ｃ）の前後いずれかに、上記コア層よりも屈折率の低いオーバークラッド層を上記コア層を取り囲むように成膜して導波路を形成する工程（Ｄ）を具備していてもよい。
さらに、上記工程（Ｂ）と工程（Ｃ）との間（工程（Ｂ）と工程（Ｃ）の間に上記（Ｄ）がある場合は、工程（Ｂ）と工程（Ｄ）との間）に、上記コア層を所定の導波路幅にパターニングする工程（Ｅ）を具備していてもよい。
したがって、本発明の光導波路グレーティングの製造方法は、上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）をこの順で具備するもの、上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）をこの順で具備するもの、上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｃ）をこの順で具備するもの、上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｃ）、（Ｄ）をこの順で具備するもの、上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｃ）をこの順で具備するもの、または上記工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）、（Ｄ）、（Ｃ）をこの順で具備するものである。
また、上記基体に、石英ガラスなどの上記コア層よりも屈折率が低い基体を使用する場合は、上記工程（Ａ）は省略してもよい。
【００２８】
ここで、上記工程（Ａ）は上記アンダークラッド層を形成する工程であって、具体的には、例えば、Ｓｉの有機金属化合物を原料または主原料として、この原料蒸気と共にオゾンガス、酸素ガス、亜酸化窒素ガス（Ｎ2 Ｏ）の少なくとも１つ以上のガスを供給し、大気圧もしくは減圧中で、上記原料中の元素の酸化物膜を堆積するＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 を成分または主成分とする石英ガラスからなるコア層よりも屈折率の低いアンダークラッド層を成膜する工程である。
上記工程（Ｂ）は上記コア層を形成する工程であって、具体的には、例えば、シランガス（ＳｉＨ4 ）、アンモニアガス（ＮＨ3 ）および窒素ガス（Ｎ2 ）を供給し、大気圧もしくは減圧中で、上記ＣＶＤ法によりＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を成膜する工程である。
上記工程（Ｃ）は上記コア層にグレーティングを形成させる工程であり、上記工程（Ｄ）は上記オーバークラッド層を形成する工程であって、具体的には、例えば、Ｓｉの有機金属化合物を原料または主原料として、上記ＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 を成分または主成分とする石英ガラスからなるオーバークラッド層を上記コア層を取り囲むように成膜する工程である。
上記工程（Ｅ）は、上記コア層を所定の導波路幅にパターニングする工程であって、スラブ型の光導波路を製造する場合、該工程（Ｅ）はなくてもよく、チャンネル型導波路を製造する場合、該工程（Ｅ）はあったほうが好ましい。
ここで、上記工程（Ａ）、（Ｂ）および（Ｄ）における成膜の成膜方法は、上記ＣＶＤ法以外に、光ＣＶＤ法、Ｃａｔ−ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、スパッタ法、スプレー法等が挙げられるが、特に限定されない。
【００２９】
以下に、本発明の光導波路グレーティングの製造方法を図３を用いて具体的に説明するが、本発明の光導波路グレーティングおよびその製造方法は、これに限定されない。
図３（ａ）〜（ｅ）は、本発明の光導波路グレーティングの製造方法における工程（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｅ）における基体上のコア層等を模式的に表す断面図である。
まず、シリコン基体７上に、例えば、気化させたＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｙｌ  ＯｒｔｈｏＳｉｌｉｃａｔｅ、液体ソース）とＯ2 ガスとを供給し、プラズマＣＶＤ法により図３（ａ）のように、ＳｉＯ2 を含有した石英ガラスからなるアンダークラッド層８を成膜する（上記工程（Ａ））。
次に、図３（ｂ）のように、例えば、ＳｉＨ4 、ＮＨ3 およびＮ2 を同時に基体１上に供給し、プラズマＣＶＤ法によりＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層９を形成する（上記工程（Ｂ））。
次に、図３（ｃ）に示すように、コア層９に対して、金属マスクにより導波路パターン１０を作製し、ＩＣＰ（Inductively Couplled Plasma)エッチングでエッチングを施して所定の導波路幅のコア層１１にパターニングする（上記工程（Ｅ））。
次に、導波路幅のコア層１１を囲むように、ＳｉＯ2 を含有した石英ガラスからなるオーバークラッド層１２を成膜し（上記工程（Ｄ））、光導波路を作製する。
また、上記シリコン基体７に、石英ガラス等の上記コア層よりも屈折率が低い基体を使用する場合、アンダークラッド層８の成膜工程を省略することができる。
【００３０】
ここで、本発明の製造方法に用いられる原料として、例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ2 を成分または主成分とする石英ガラスを成膜するときの原料としては、ＴＥＯＳ＋Ｏ2 ガス、ＴＥＯＳ＋Ｏ3 ガス等が例示され、また、例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を成膜するするときの原料としては、（ＳｉＨ4 ＋ＮＨ3 ＋Ｎ2 ）ガス、（ＳｉＨ4 ＋Ｎ2 Ｏ＋Ｎ2 ）ガス等の反応性ガスが例示される。
【００３１】
次に、上記工程（Ｃ）であるグレーティングの形成は、得られた上記光導波路に、公知の方法により行うが、ここでは上記オーバークラッド層の形成がない（上記工程（Ｄ）がない）光導波路について説明する。
グレーティングの形成は、図４に示すように、上記光導波路上の光照射部以外にスペーサ（図示せず）を置き、さらに該スペーサの上に石英ガラス製の位相マスクを接触させて置いて、この位相マスクを介して、例えば、エキシマレーザ光を照射して行う。
エキシマレーザ光の照射条件は、エネルギー密度２０〜１００ｍＪ／ｃｍ2 ／ｐｕｌｓｅ、周波数１〜２０Ｈｚ、および照射時間１秒〜１時間で行うことが好ましい。
なお、照射する紫外光は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を使用したが、より低波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）や、長波長のＹＡＧレーザ（３倍波）（波長３５５ｎｍ）等を用いてもよい。
【００３２】
また、位相マスクは、光導波路に対して接触もしくは１ｍｍ未満の距離に置き、光を照射するものであり、位相マスクでの光の回折により、通常０次、±１次、±ｎ次の回折波が生じるが、照射光の回折角度は、それぞれ、０度、θ度、ｎθ度であり、位相マスクとの距離が１ｍｍ未満であれば２次以上の高次光は、関係せず、０次、±１次の回折光の干渉を利用してグレーティング周期に所望の変調を加えることができる。
【００３３】
上記グレーティングの形成は、光導波路の回折現象の有無により確認できる。該回折現象は、図５に示すように、該光導波路に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長６３３ｎｍ）を照射し、透過光、反射光以外の回折光の有無を確認して行う。図５の模式図は、本発明のシリコンナイトライドからなる光導波路グレーティングが示す回折現象である。
【００３４】
また、本発明の光導波路グレーティングは、位相マスクを介したエキシマレーザ光の照射によるグレーティングの形成時に、被照射部で体積が膨張することが、該照射部の膜（層）厚の増加によりＳＥＭを用いて観察される。
従来ＳｉＯ2 材料に光照射してグレーティングを形成する場合には、被照射部において体積が減少することから、本発明における上記体積の膨張は、特異的である。
【００３５】
本発明の光導波路グレーティングは、波長多重光通信分野で広く利用することができ、光合分波フィルタ、帯域通過フィルタ、ＡＤＭ（ＡｄｄＤｒｏｐＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ、分散補償器、などの光デバイスを作製できる。また、特に、該光導波路グレーティングのコア層は屈折率が非常に高いＳｉ3 Ｎ4 を形成しているので、光集積回路および各種光デバイスの微小化、三次元化に適しているため好ましい。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
反応性ガスとしてシランガス（ＳｉＨ4 ）、アンモニアガス（ＮＨ3 ）および窒素ガス（Ｎ2 ）を用い、プラズマＣＶＤ法により、石英ガラスからなるガラス基体上に、コア層としてＳｉ3 Ｎ4 薄膜を成膜し、スラブ型導波路を作製した。Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜の膜厚は１．１μｍであり、屈折率は、測定波長６３３ｎｍにおいて２．０２０であった。
上記スラブ型導波路のグレーティング形成は、該スラブ型導波路上の光照射部以外に、被覆部を剥がしてクラッド層を剥き出しにした厚さ１２５μｍの光ファイバをスペーサとして置き、該スペーサの上に石英ガラス製の位相マスク（ピッチ７６７. ３２ｎｍ、チャ−プなし）を接触させて置いて、該位相マスクを介してＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を照射させ、照射部の屈折率を変化させて行った。照射部の屈折率は、測定波長６３３ｎｍにおいて２．０２０から２．０１３と減少した。
上記スラブ型導波路に、Ｈｅ−Ｎｅレーザ（波長６３３ｎｍ）を照射したところ、図５の模式図に示す透過光、反射光以外の回折光の存在が確認され、グレーティングが形成されたことを確認した。
【００３７】
（実施例２）
実施例１と同様、反応性ガスとしてシランガス（ＳｉＨ4 ）、アンモニアガス（ＮＨ3 ）および窒素ガス（Ｎ2 ）を用い、プラズマＣＶＤ法により、石英ガラスからなるガラス基体上に、コア層としてＳｉ3 Ｎ4 薄膜を成膜した後、該Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜にドライエッチングを施し、幅２．５μｍのチャンネル型導波路を作製した。Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜の膜厚は１．１μｍであり、屈折率は、測定波長６３３ｎｍにおいて２．０２０であった。
上記チャンネル型導波路へのグレーティング形成は、該チャンネル型導波路上の光照射部以外の基体上に、被覆部を剥がしてクラッド層を剥き出しにした厚さ１２５μｍの光ファイバをスペーサとして置き、該スペーサの上に石英ガラス製の位相マスク（ピッチ７６７. ３２ｎｍ、チャ−プなし）を接触させて置いて、該位相マスクを介してエキシマレーザＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）を照射させ、照射部の屈折率を変化させて行った。照射部の屈折率は、測定波長６３３ｎｍにおいて２．０２０から２．０１３と減少した。
次に、上記ドライエッチングおよび上記グレーティングの形成を施したＳｉ3 Ｎ4 薄膜上に、原料としてＴＥＯＳとＯ2 ガスとを用い、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 膜を５μｍオーバークラッドした。
上記オーバークラッド後のチャンネル型導波路の端部を破断した破断面に、波長１．５μｍ帯の光を導波させ、出射側からの光をスペクトラムアナライザにて測定したところ１５５０ｎｍの波長のみ微弱なパワーであり、反射されていることを確認した。
【００３８】
【発明の効果】
光導波路のコア層に、屈折率の高い窒化珪素、特にＳｉ3 Ｎ4 を主成分とするコア層を有する本発明の光導波路グレーティングは、波長多重通信に用いることが可能な波長選択性に優れた光デバイスとして使用することが可能であり、光集積回路および各種光デバイスの微小化、三次元化に適した光導波路グレーティングとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例になる導波路型グレーティングを示す断面図である。
【図２】  屈折率とパルス照射回数の関係の一例を示すグラフである。
【図３】  本発明の一実施例になる光導波路型グレーティングの製造方法を模式的に表す断面図である。
【図４】  光誘記屈折率変調によるグレーティングの製造方法を示す模式図である。
【図５】  本発明のシリコンナイトライドからなる光導波路グレーティングが示す回折現象を表す模式図である。
【符号の説明】
１  基体
２  アンダークラッド層
３  コア層
４  オーバークラッド層
５  グレーティング
６  光導波路
７  シリコン基体
８  アンダークラッド層
９  コア層
１０  導波路パターン
１１  導波路幅のコア層
１２  オーバークラッド層
【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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