(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、
前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、
前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、
前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、
薄板化された前記基板の前記裏面に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の、前記薄肉部分に対して第３の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、
を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法。
【請求項２】
前記第２の機械加工及び前記第３の機械加工の少なくとも一方は、外周刃を用いた研削加工を含むことを特徴とする、請求項１に記載の光変調器の製造方法。
【請求項３】
前記外周刃を整形するためのツリリング処理工程を含むことを特徴とする、請求項２に記載の光変調器の製造方法。
【請求項４】
電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、
前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、
前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、
前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、
薄板化された前記基板の前記裏面に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の、前記薄肉部分に対してレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、
を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法。
【請求項５】
前記第２の機械加工は、外周刃を用いた研削加工を含むことを特徴とする、請求項４に記載の光変調器の製造方法。
【請求項６】
前記外周刃を整形するためのツリリング処理工程を含むことを特徴とする、請求項５に記載の光変調器の製造方法。
【請求項７】
電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、
前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、
前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、
前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、
薄板化された前記基板の前記裏面に対してレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の、前記薄肉部分に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、
を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法。
【請求項８】
前記第２の機械加工は、外周刃を用いた研削加工を含むことを特徴とする、請求項７に記載の光変調器の製造方法。
【請求項９】
前記外周刃を整形するためのツリリング処理工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載の光変調器の製造方法。
【請求項１０】
電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、
前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、
前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、
前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、
薄板化された前記基板の前記裏面に対して第１のレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の、前記薄肉部分に対して第２のレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、
前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、
を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法。
【請求項１１】
前記支持基板は前記主面側に溝部を有し、前記基板と前記支持基板との貼り合わせは、前記光導波路、前記第１の薄肉部分、及び前記第２の薄肉部分が前記溝部内に位置するようにして行なうことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一に記載の光変調器の製造方法。
【請求項１２】
前記機械加工によって、前記基板を厚さ３０μｍ〜３００μｍまで薄板化することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一に記載の光変調器の製造方法。
【請求項１３】
前記第１の薄肉部分の厚さが５μｍ〜３０μｍであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一に記載の光変調器の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の薄肉部分の厚さと前記第２の薄肉部分との差が１μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一に記載の光変調器の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の薄肉部分の幅が、［Ｗ＋２μｍ］以上、［Ｗ＋２Ｇ］以下である（Ｗ：前記変調用電極を構成する中心電極幅、Ｇ：前記変調用電極を構成する電極間距離）ことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一に記載の光変調器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速・大容量光ファイバ通信システムなどに好適に用いることのできる光変調器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速・大容量光ファイバ通信システムの進歩に伴い、外部変調器に代表されるように、光導波路素子を用いた高速光変調器が実用化され、広く用いられるようになってきている。
【０００３】
図１は従来の光変調器の一例を示す断面図である。図１に示す光変調器１０は、ニオブ酸リチウムのＸカット板からなる基板１と、この基板１の主面１Ａ側に、チタン拡散法などによって形成されたマッハツエンダー型の光導波路２と、主面１Ａ上において酸化珪素などから形成されたバッファ層３と、このバッファ層３上において中心電極４及び接地電極５−１、５−２から構成される、光導波路内を導波する光を変調するためのコプレナー型（ＣＰＷ）の変調用電極を具えている。
【０００４】
一方、図２は従来の光変調器の他の例を示す断面図である。図２に示す光変調器２０は、ニオブ酸リチウムのＺカット板からなる基板１１と、この基板１１の主面１１Ａ側に、同じくチタン拡散法などによって形成されたマッハツエンダー型の光導波路１２と、主面１１Ａ上において酸化珪素などから形成されたバッファ層１３と、このバッファ層１３上において中心電極１４及び接地電極１５−１、１５−２から構成される、光導波路内を導波する光を変調するためのＣＰＷ変調用電極を具えている。
【０００５】
図１及び図２に示す光変調器１０及び２０において、バッファ層３及び１３は光導波路２及び１２内を導波する光と、変調用電極に印加されるマイクロ波との速度整合を向上させる目的などによって設けられているものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１及び図２に示す上述した従来の光変調器１０及び２０において、基板１及び１１上に含まれるバッファ層３及び１３は、ＤＣドリフト発生の原因となっていた。さらに、光導波路２及び１２内を導波する光に対しては、変調用電極からバッファ層３及び１３を介して変調信号が印加されるために、前記光に対して印加される実質的な変調信号電圧が減少してしまっていた。このため、光変調器１０及び２０を実効的に駆動させるために、変調用電極に対しては比較的高い電圧を印加する必要が生じ、駆動電圧の低減化という要請に反していた。
【０００７】
また、図２に示す光変調器２０においては、中心電極１４に対して光導波路１２が非対称に配置されるために、チャープが大きくなって長距離伝送を行なうことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、バッファ層を有することなく速度整合を図ることができ、上述した諸問題を生じることのない新規な構成の光変調器の製造方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、  薄板化された前記基板の前記裏面に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、前記基板の、前記薄肉部分に対して第３の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法（第１の製造方法）に関する。
【００１０】
また、本発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、薄板化された前記基板の前記裏面に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、前記基板の、前記薄肉部分に対してレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法（第２の製造方法）に関する。
【００１１】
さらに、本発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して第１の機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、薄板化された前記基板の前記裏面に対してレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、前記基板の、前記薄肉部分に対して第２の機械加工を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法（第３の製造方法）に関する。
【００１２】
また、本発明は、電気光学効果を有する材料からなる基板の主面側に光導波路を形成する工程と、前記基板の前記主面上において、前記光導波路内を導波する光を変調するための変調用電極を形成する工程と、前記基板の前記主面とベース基板とを、前記変調用電極を介して貼り合せる工程と、前記ベース基板を固定した状態において、前記基板の裏面に対して機械加工を施すことにより、前記基板の全体を薄板化する工程と、薄板化された前記基板の前記裏面に対して第１のレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の下方において薄肉部分を形成する工程と、前記基板の、前記薄肉部分に対して第２のレーザ加工処理を施し、前記基板の、前記光導波路の直下において第１の薄肉部分を形成するとともに、前記第１の薄肉部分に隣接するようにして、前記第１の薄肉部分よりも薄い第２の薄肉部分を形成する工程と、前記基板の前記裏面と支持基板の主面とを貼り合わせた後、前記基板から前記ベース基板を剥離する工程と、を含むことを特徴とする、光変調器の製造方法（第４の製造方法）に関する。
【００１３】
本発明者らは、バッファ層を有することなく速度整合を図ることのでき、さらに光ファイバーを結合した際の結合損失を低減することのできる新規な構成の光変調器の開発に成功した。
【００１４】
図３は、本発明の製造方法に係わる新規な光変調器の一例を示す平面図であり、図４は、図３に示す光変調器をＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図である。図３及び図４に示す光変調器３０は、電気光学効果を有する材料からなる、例えばニオブ酸リチウムなどから構成される、薄板化された基板２１と、この基板２１の主面２１Ａ側に形成されたマッハツエンダー型の光導波路２２と、基板２１上に形成された中心電極２４及び接地電極２５−１、２５−２とを具えている。中心電極２５及び接地電極２５−１、２５−２は、光導波路２２中を導波する光を変調するためのＣＰＷ変調用電極を構成する。
【００１５】
さらに、基板２１の裏面には所定の加工が施されることによって、光導波路２２の直下において第１の薄肉部分２６が形成され、この第１の薄肉部分２６に隣接するようにして、第１の薄肉部分２６よりも薄い第２の薄肉部分２７が形成されている。これによって、変調用電極からの変調信号が、第２の薄肉部分２７下方に形成した低誘電率部（空気）にしみ出すため、バッファ層を形成することなく、速度整合条件を満足でき、さらに変調信号が光導波路２２に効率良く印加されることから、光変調器３０の駆動電圧を低減することができる。
【００１６】
また、光導波路２２の直下に形成されている第１の薄肉部分２６を、これと隣接して形成された第２の薄肉部分２７よりも厚く形成しているため、光導波路２２の断面形状が偏平化されるのを抑制することができる。したがって、光を入力した場合の、薄肉部分を形成していない部分との結合損失の低減を抑制することができる。
【００１７】
なお、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７は、光導波路２２内を導波する光と変調用電極から変調信号とが実質的に相互作用する領域、例えば、光導波路２２と中心電極２４及び接地電極２５−１、２５−２とが略平行である破線で示す領域Ｐにおいて形成することが好ましい。但し、領域Ｐを含んだ、基板２１の光導波路２２に沿った長手方向の全体に亘って形成しても良い。
【００１８】
さらに、図３及び図４に示す光変調器３０においては、基板２１が薄板化されているととともに、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を有しているため機械的強度が十分でなく、かかる薄肉部分を中心としてクラックが生じたり、破壊したりする場合があるため、基板２１の裏面２１Ｂにおいて、同じくニオブ酸リチウムなどからなる支持基板３１が貼り付けられている。
【００１９】
図５は、図３及び図４に示す光変調器の変形例を示す断面図である。図５に示す光変調器４０は、基本的に図３及び図４に示す光変調器３０と同一の構成を有するが、支持基板３１の主面２８Ａ側に溝部３５を有し、光導波路２２、第１の薄肉部分２６、及び第２の薄肉部分２７が溝部３５内に位置するようにして、基板２１の裏面２１Ｂと支持基板３１の主面３１Ａとが貼り付けられている点で相異する。
【００２０】
図５に示すような構成の光変調器４０によれば、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７に加えて、これらの下方において溝部３５に起因した空洞が存在するため、変調用電極からの変調信号は基板２１外へ漏洩することなく、光導波路２２に対してより集中的に効率よく印加されるようになる。すなわち、変調信号の実効的な印加電圧が増大し、光変調器４０の駆動電圧を一層低減することができる。なお、溝部２８の深さｄは１μｍ以上であり、好ましくは１０μｍ〜２００μｍである。
【００２１】
図３及び図４に示す光変調器３０、並びに図５に示す光変調器４０においては、基板２１を、ｍｍオーダの厚さの基板材料から、その厚さＴｓが約５０μｍ〜３００μｍとなるまで薄板化する必要がある。また、第１の薄肉部分２６の厚さｔ１も約１５μｍ〜５０μｍと極めて薄く、さらに、第２の薄肉部分ｔ２も約１２．５μｍ以下と極めて薄い。しかしながら、薄板化及び薄肉化に対する加工技術は十分に確立されておらず、このような光変調器の製造歩留まりは極めて低い状態にあった。
【００２２】
そこで、本発明者らは、上記加工技術を確立し、図３及び図４、並びに図５に示すような光変調器３０及び４０を安定的に得る方法を見出すべく鋭意検討を行なった。その結果、本発明にしたがって、基板材料をベース基板に貼り付けた後、このベース基板を固定して基板の薄板化を所定の機械加工で行ない、さらに薄肉化を機械加工及び／又はレーザ加工処理で行うことにより、光変調器の製造歩留まりを向上できることを見出したものである。
【００２３】
以下、本発明を発明の実施の形態に即して詳細に説明する。
【発明の実施の形態】
図６〜図１０は、本発明の製造方法における製造工程を示す断面図である。なお、実際の製造工程においては、所定の大きさを有するウエハ（基板）上において複数の光変調器を同時に作製するが、以下においては、ウエハ上に作製される一変調器に着目して説明する。
【００２４】
最初に、本発明の第１の製造方法について説明する。図６に示すように、ニオブ酸リチウムなどの電気光学効果を有する材料からなる基板２１の主面２１Ａ側に、所定のマスクパターンを形成した後、チタン拡散法などでマッハツエンダー型の光導波路２２を作製する。
【００２５】
次いで、図７に示すように、基板２１の主面２１Ａ上に所定のマスクパターンを形成し、メッキ法又は蒸着法とメッキ法とを併用することによって、中心電極２４及び接地電極２５−１、２５−２から構成されるＣＰＷ変調用電極を作製する。
【００２６】
なお、中心電極２４及び接地電極２５−１、２５−２の厚さＴｅは、好ましくは１５μｍ〜５０μｍに設定し、中心電極２４の幅Ｗは、好ましくは５μｍ〜５０μｍに設定する。これによって、変調信号の電極損失を低減することができる。また、中心電極２５と接地電極２５−１及び２５−２とのギャップＧは、２５μｍ〜５５μｍであることが好ましい。これによって、駆動電圧の増大を抑制しながら、光導波路２２内を導波する光に対する変調を効果的に行なうことができる。
【００２７】
次いで、基板２１の主面２１Ａとベース基板４１とを熱可塑性樹脂３９を介して貼り合わせ、ベース基板４１を所定の研磨加工機の定盤などに熱可塑性樹脂などで固定した状態において、基板２１の裏面２１Ｂに対して第１の機械加工としての研磨処理を施し、図８に示すように、基板２１を厚さＴｓまで薄板化する。なお、上述したように、基板２１の厚さＴｓは３０μｍ〜３００μｍに設定する。また、研磨処理は、横型研磨、高速ラップやポリッシング（ＣＭＰ）などによって行う。
【００２８】
次いで、図９に示すように、基板２１の裏面２１Ｂに対して、第２の機械加工を施して薄板化し、薄肉部分２８を形成する。次いで、薄肉部分２８の、光導波路２２の直下部分を除いた部分に対して第３の機械加工を施し、図１０に示すような、薄肉部分２８の非加工部分から構成され、光導波路２２の直下に位置する第１の薄肉部分２６と、この第１の薄肉部分２６と隣接し、第１の薄肉部分２６よりも薄い第２の薄肉部分２７を形成する。
【００２９】
前記第１の機械加工及び前記第２の機械加工を行なうに際しては、ベース基板４１をマイクログラインダーやサンドブラストなどの研削加工機の定盤上に熱可塑性樹脂などで貼り付けて固定した後に行なう。
【００３０】
また、上述のようにして形成した第１の薄肉部分２６の厚さｔ１は、好ましくは５μｍ〜３０μｍに設定する。これによって、光導波路２２の偏平化を防止して、光ファイバーに対する結合損失の増大を抑制するとともに、変調用電極からの変調用電極を光導波路２２内を導波する光に対して効率よく印加することができるようになる。さらに、同様の理由から、第１の薄肉部分２６の幅Ｌは、中心電極２４の幅Ｗ、中心電極２４と接地電極２５−１及び２５−２とのギャップＧに対して、［Ｗ＋２μｍ］以上、［Ｗ＋２Ｇ］以下であることが好ましい。
【００３１】
さらに、第２の薄肉部分２７の厚さｔ２は、第１の薄肉部分の厚さｔ１よりも薄いことが要求されるが、具体的には、ｔ１−ｔ２≧１μｍであることが好ましい。これによって、変調用電極からの変調信号を光導波路２２内を導波する光に対して効率よく印加できるようになる。
【００３２】
次いで、基板２１の裏面２１Ｂと支持基板３１の主面とをエポキシ系フィルムなどの熱硬化性樹脂を用いて貼り付け、図３及び図４、並びに図５に示すような光変調器３０及び４０を作製する。図５に示すような光変調器４０を作製する場合は、支持基板３１の主面３１Ａ側に溝部３５を形成し、光導波路２２、第１の薄肉部分２６、及び第２の薄肉部分２７が溝部３５内に位置するようにして、基板２１と支持基板３１とを貼り付ける。その後、ベース基板４１を基板２１から剥離する。
【００３３】
また、前記第２の機械加工及び前記第３の機械加工は、上述したように、マイクログラインダーなどを用いた研削加工を含む。このとき、前記マイクログラインダーの外周刃が変形し、研削加工面が凸凹になって基板厚みにバラツキが生じてしまう。したがって、上述した研削処理中において加工面に対して随時ツリリング処理を行ない、前記外周刃の形状を整形することが好ましい。
【００３４】
なお、前記第２の機械加工及び前記第３の機械加工において、ブレード（外周刃）を構成する砥粒の粒度及び形状などについては適宜に選択することができる。例えば、図１１に示すように、第２の機械加工において楔型のブレードを用いることによって、第２の薄肉部分２７を楔型に形成することもできる。この場合は、楔型に加工された先端部分の厚さ、すなわち最も薄い部分の厚さが上述したｔ１となるようにする。この場合は、第２の薄肉部分２７を形成する際の、基板２１におけるクラックの発生を効果的に抑制することができるとともに、基板２１の機械的強度、したがって光変調器３０の機械的強度を増大することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の製造方法について説明する。本方法においても、基本的には図６〜図１０に示す工程に従って光変調器アセンブリを作製する。但し、図９に示す薄肉部分２８を上述した第２の機械加工同様の機械加工で作製した後、薄肉部分２８の、光導波路２２の直下部分を除いた部分に対してレーザ加工処理を施し、図１０に示すような、薄肉部分２８の非加工部分から構成され、光導波路２２の直下に位置する第１の薄肉部分２６と、この第１の薄肉部分２６と隣接し、第１の薄肉部分２６よりも薄い第２の薄肉部分２７を形成する。
【００３６】
前記レーザ加工処理は、例えばパルス幅が１０ｎｓｅｃ以下のエキシマレーザなどを用い、その照射強度を１ｍＪ〜２ｍＪに設定して行なう。これによって、比較的短時間で、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を高精度に形成することができる。
【００３７】
その後は、前述したようにして、基板２１の裏面２１Ｂと支持基板３１の主面３１Ａとをエポキシ系フィルムなどの熱硬化性樹脂を用いて貼り付け、図３及び図４、並びに図４に示すような光変調器３０及び４０を作製する。
【００３８】
また、図９に示す薄肉部分２８を形成する際に用いる機械加工は、上述したように、ベース基板４１をマイクログラインダーやサンドブラストなどの研削加工機の定盤上に熱可塑性樹脂などで貼り付けて固定した後に行なう。なお、研削の際に使用するブレードの粗さ及び幅については適宜に選択して用いる。
【００３９】
さらに、この機械加工においても、上記同様に、マイクログラインダーなどを用いた研削加工を含む。したがって、上述した研削処理中において加工面に対して随時ツリリング処理を行ない、前記外周刃の形状を整形することが好ましい。
【００４０】
なお、薄板化された基板２１、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を含む光変調器３０に対して要求される寸法特性は第１の製造方法の場合と同じである。
【００４１】
次に、本発明の第３の製造方法について説明する。本方法においても、基本的には図６〜図１０に示す工程に従って光変調器アセンブリを作製する。但し、図９に示す薄肉部分２８は、機械加工に代えてレーザ加工処理を用いて形成する。このレーザ加工処理は、例えばエキシマレーザなどを用い、その照射強度を１．０Ｊ／ｃｍ２〜８．０Ｊ／ｃｍ２に設定して行なう。これによって、比較的短時間で、薄肉部分２８を高精度に形成することができる。
【００４２】
次いで、薄肉部分２８に対して、本発明の第１の製造方法における第３の機械加工同様の機械加工を行ない、図１０に示すような、薄肉部分２８の非加工部分から構成され、光導波路２２の直下に位置する第１の薄肉部分２６と、この第１の薄肉部分２６と隣接し、第１の薄肉部分２６よりも薄い第２の薄肉部分２７を形成する。
【００４３】
この機械加工おいても、ベース基板３１をマイクログラインダーやサンドブラストなどの加工機の定盤上に熱可塑性樹脂で貼り付けて固定した後に行なう。なお、研削の際に使用するブレードの粗さ及び幅については適宜に選択して用いる。例えば、楔型のブレードを用いることによって、第２の薄肉部分２７を図１１に示すように楔型に形成することができる。
【００４４】
さらに、この機械加工においても、上記同様に、マイクログラインダーなどを用いた研削加工を含む。したがって、上述した研削処理中において加工面に対して随時ツリリング処理を行ない、前記外周刃（ブレード）の形状を整形することが好ましい。
【００４５】
なお、薄板化された基板２１、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を含む光変調器３０に対して要求される寸法特性は第１の製造方法の場合と同じである。
【００４６】
次に、本発明の第４の製造方法について説明する。本方法においても、基本的には図６〜図１０に示す工程に従って光変調器アセンブリを作製する。但し、図９に示す薄肉部分２８は、機械加工に代えて第１のレーザ加工処理を用いて形成し、図１０に示す第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７は、薄肉部分２８に対して第２のレーザ加工処理を用いて形成する。
【００４７】
第１のレーザ加工処理は、例えばエキシマレーザなどを用い、その照射強度を１．０Ｊ／ｃｍ２〜８．０Ｊ／ｃｍ２に設定して行なう。これによって、比較的短時間で、薄肉部分２８を高精度に形成することができる。さらに、第２のレーザ加工処理は、同じくパルス幅１０ｎｓｅｃ以下のエキシマレーザなどを用い、その照射強度を１ｍＪ〜２ｍＪに設定して行なう。これによって、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を比較的短時間で高精度に形成することができる。
【００４８】
なお、薄板化された基板２１、第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を含む光変調器３０に対して要求される寸法特性は第１の製造方法の場合と同じである。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
本実施例においては、図３及び図４に示すような光変調器を、図６〜図１０に示す工程に従い、第１の製造方法に基づいて作製した。基板２１として厚さ０．５ｍｍの、ニオブ酸リチウムのＸカット板を用い、チタン拡散法によって、図６に示すように、基板２１の主面２１Ａ側にマッハツエンダー型の光導波路２２を作製した。次いで、図７に示すように、主面２１Ａ上に、メッキ法を用いて中心電極幅Ｗが３０μｍであり、中心電極２４と接地電極２５−１及び２５−２とのギャップＧが４０μｍであり、電極厚さＴｅが３０μｍであり、長さが４０ｍｍである、ＣＰＷの変調用電極を作製した。
【００５０】
次いで、図８に示すようにして、基板２１の主面２１Ａを、ニオブ酸リチウムからなるベース基板４１と熱可塑性樹脂によって貼り合わせた後、基板２１の裏面２１Ｂに横型研磨、高速ラップ、及びポリッシング（ＣＭＰ）を施して機械加工を行ない、基板２１を厚さＴｓ＝１００μｍまで薄板化した。なお、基板の厚さは形状測定器によって計測した。
【００５１】
次いで、基板２１の裏面２１Ｂに対して、＃６０００番、幅３００μｍの樹脂ボンドブレードを使用することによって機械加工を施し、図９に示すように、薄肉部分２８を形成した。なお、ブレードの回転数は１２０００ｒｐｍとし、厚さ方向及び面方向（基板２１の裏面に略平行な方向）においては、基板厚み方向に０．１ｍｍ／ｍｉｎの速度で基板表面から１μｍ研削加工し、その位置から水平方向（電極長さ方向）に２０ｍｍ／ｍｉｎの速度で溝加工を実施する操作を繰り返すことにより実施した。
【００５２】
なお、第１の機械加工中において、厚さ方向に１００μｍ加工が進行する毎に＃１５００の砥石を用いて随時ツリリング処理を実施した。
【００５３】
次いで、＃６０００番、幅１００μｍの樹脂ボンドブレードを使用することによって薄肉部分２８に対して第２の機械加工を実施し、図１０に示すように、第１の薄肉部分２６及び第２に薄肉部分２７を形成した。第１の薄肉部分２６の幅Ｌは９０μｍとし、第１の薄肉部分２６の厚さｔ１は１５μｍとし、第２の薄肉部分２７の厚さｔ２は１０μｍとした。なお、これら薄肉部分の厚さは形状測定器によって計測した。
【００５４】
次いで、基板２１の裏面２１Ｂとニオブ酸リチウムからなる厚さ０．３ｍｍの支持基板３１とをエポキシ系フィルムで貼り付け、ベース基板４１を剥離する。次いで、このようにして得たアセンブリをチップ状に切り出すことによって、図３及び図５に示すような光変調器３０を得た。
【００５５】
このようにして得た光変調器３０に対して光ファイバーをＵＶ硬化樹脂によって接着固定し、パッケージ実装後のＳ２１特性を評価した。その結果、−６ｄＢ帯域が４０ＦＧＨｚ以上であり、マイクロ波実効屈折率ｎｍは２．１５であった。また、光応答特性を評価した結果、−３ｄＢ特性は４０ＧＨｚ以上であった。さらに、結合損失は５ｄＢであった。
【００５６】
（実施例２）
第２の機械加工を楔型のブレードを用いて行ない、図１１に示すような楔型の第２の薄肉部分２７を形成した以外は、実施例１と同様にして光変調器３０を作製した。なお、第２の薄肉部分２７の厚さｔ２は、実施例１同様に１０μｍとした。また、光変調器３０のＳ２１特性、光応答特性、及び結合損失は実施例１の場合と同じであった。
【００５７】
（実施例３）
薄肉部分２８に対し、第２の機械加工に代えてレーザ加工処理を施し、第２の製造方法に従って第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を形成した以外は、実施例１と同様にして同寸法の光変調器３０を作製した。なお、レーザ加工処理は、周波数１２０ＨｚのＫｒＦエキシマレーザを用い、照射強度２ｍＪ、スキャン速度３００μｍ／ｓｅｃで実施した。また、光変調器３０のＳ２１特性、光応答特性、及び結合損失は実施例１の場合と同じであった。
【００５８】
（実施例４）
基板２１の裏面２１Ｂに対し、第１の機械加工に代えてレーザ加工処理を施し、第３の製造方法に従って薄肉部分２８を形成した以外は、実施例１と同様にして同寸法の光変調器３０を作製した。なお、レーザ加工処理は、周波数１９５ＨｚのＫｒＦエキシマレーザを用い、照射強度６．８Ｊ／ｃｍ２、スキャン速度１８００μｍ／ｓｅｃで基板厚みが１００μｍとなるまで加工した後、照射強度３．８Ｊ／ｃｍ２、スキャン速度１８００μｍ／ｓｅｃで基板厚みが１５μｍとなるまで加工した。また、光変調器３０のＳ２１特性、光応答特性、及び結合損失は実施例１の場合と同じであった。
【００５９】
（実施例５）
第１の機械加工に代えて第１のレーザ加工処理を施して薄肉部分２８を形成し、この薄肉部分２８に対し、第２の機械加工に代えて第２のレーザ加工処理を施し、第４の製造方法に従って第１の薄肉部分２６及び第２の薄肉部分２７を形成した以外は、実施例１と同様にして同寸法の光変調器３０を作製した。なお、第１のレーザ加工処理は、周波数１９５ＨｚのＫｒＦエキシマレーザを用い、照射強度６．８Ｊ／ｃｍ２、スキャン速度１８００μｍ／ｓｅｃで基板厚みが１００μｍとなるまで加工した後、照射強度３．８Ｊ／ｃｍ２、スキャン速度１８００μｍ／ｓｅｃで基板厚みが１５μｍとなるまで加工した。また、第２のレーザ加工処理は、パルス幅４ｎｓｅｃ、周波数１２０ＨｚのＫｒＦエキシマレーザを用い、照射強度２ｍＪ、スキャン速度３００μｍ／ｓｅｃで実施した。また、光変調器３０のＳ２１特性、光応答特性、及び結合損失は実施例１の場合と同じであった。
【００６０】
（実施例６）
本実施例では、図５に示すような光変調器４０を作製した。実施例５と同様の第１のレーザ加工処理及び第２のレーザ加工処理で、薄肉部分２８、第１の薄肉部分２６、及び第２の薄肉部分２７を同寸法に形成した後、薄板化した基板２１と、主面側に深さｄが０．０５ｍｍ、幅Ｌ２が０．３ｍｍの溝部３５を有する支持基板３１とをエポキシ系フィルムで貼り付けた。なお、貼り付けは、光導波路２２、第１の薄肉部分２６、及び第２の薄肉部分２７が溝部３５内に位置するように、基板２１の裏面２１Ｂと支持基板３１の主面３１Ａとを貼り付けた。
【００６１】
次いで、このようにして得たアセンブリをチップ状に切り出すことによって、図５に示す光変調器４０を得た。このようにして得た光変調器４０に対して光ファイバーをＵＶ硬化樹脂によって接着固定し、パッケージ実装後のＳ２１特性を評価した。その結果、−６ｄＢ帯域が４０ＧＨｚ以上であり、マイクロ波実効屈折率ｎｍは２．１５であった。また、光応答特性を評価した結果、−３ｄＢ特性は４０ＧＨｚ以上であった。さらに、結合損失は５ｄＢであった。
【００６２】
以上、具体例を挙げながら発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明してたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲において、あらゆる変更や変形が可能である。
【００６３】
例えば、基板２１は、ニオブ酸リチウムのＸカット板から構成したが、Ｙカット板、Ｚカット板、及びオフカット板などを用いることもできる。また、ニオブ酸リチウムに代えて、タンタル酸リチウムなど公知の電気化学効果を有する材料から構成することができる。さらには、基板２１には、耐光損傷性を向上させるべく、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、及びＩｎなどの元素を添加することができる。
【００６４】
また、上述した研削加工及びレーザ加工処理に加えて、研磨加工などを必要に応じて逐次含ませることができる。さらに、光導波路２２はチタン拡散法の他に、プロトン交換法などを用いることもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の薄板化を高精度に行なうことができるとともに、薄板化された基板の裏面に対して第１の薄肉部分及び第２の薄肉部分を安定して高精度に形成することができる。これによって、バッファ層を有することなく速度整合を図ることができ、結合損失などにも優れた光変調器を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光変調器の一例を示す断面図である。
【図２】従来の光変調器の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の製造方法により得た光変調器の一例を示す平面図である。
【図４】図３に示す光変調器のＡ−Ａ線に沿って切った場合を示す断面図である。
【図５】本発明の製造方法により得た光変調器の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の製造方法における一製造工程を示す断面図である。
【図７】図６に示す工程の次の工程を示す断面図である。
【図８】図７に示す工程の次の工程を示す断面図である。
【図９】図８に示す工程の次の工程を示す断面図である。
【図１０】図９に示す工程の次の工程を示す断面図である。
【図１１】図３及び図４に示す光変調器の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１  基板、２，１２，２２  光導波路、３，１３  バッファ層、４，１４，２４  中心電極、５−１，５−２，１５−１，１５−２，２５−１，２５−２  接地電極、１０，２０，３０，４０  光変調器、２６  第１の薄肉部分、２７  第２の薄肉部分、２８  薄肉部分、２９  熱硬化性樹脂、３１  支持基板、３５  溝部、３９  熱可塑性樹脂、４１  ベース基板
【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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【図１１】
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