[发明专利]光控制元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光控制元件及其制造方法，尤其，涉及具有脊型波导的光控制元件及其制造方法。

背景技术

以往，在光通信领域或光计测领域中，光调节器或光开关、偏光器等各种光控制元件被实用化。在形成于光控制元件的光波导，除将Ti等杂质热扩散的光波导，还有在基板表面形成凸状脊的脊型波导等。

在近年，为了减低光控制元件的驱动电压或改善高频应答性，构成光控制元件的基板的薄板化或光控制元件内的光电路的小型化等正在发展。光电路的小型化导致构成光电路的光波导的剖面积的减少，产生如下问题。

(1)存在光波导结构的制造方面的允许值变小，成为多模波导的情况。

(2)由于上述(1)的影响，以往的单模光缆和光控制元件(光电路)的结合损失增加，成为光信号的再现性劣化的原因。

图1是在基板表面形成凸状脊、在其两侧形成凹部(以下称[沟槽])并具有脊型波导的光控制元件的剖面的概略图，具有介由粘结层2将补强板3粘结在基板1的构成。4表示脊型光波导。

根据图1的脊型波导的形状，光波导的传播模式发生变化。具体而言，根据光波导4的宽度W及高度H，进而基板的厚度D的条件，如图2所示，光波导的传播模式被分为单模区域和多模区域。

需要说明的是，图2将没有沟槽的脊型波导作为模式，假设波导4的侧面的倾斜角为θ＝70°，传播光波的波长为λ＝1.55μm且作为TM模式波，基板的折射率为2.1，基板上面侧的折射率与空气相同为1.0，下面侧的折射率与SiO2相同为1.45。

根据图2很容易理解，若基板的厚度D变薄，则横轴(r＝(H＝D)/H)值减少，纵轴(W/H)值增加，因此，整体上传播模式从单模转移至多模。

另一方面，如专利文献1所公开的，通过使用在光波导的侧面形成平板波导的方法，单模波导的允许值变大。从而，如图2所示，伴随光电路的小型化的传播模式的多模化，即使是具有有沟槽的脊型波导的光控制元件也同样，在基板薄板化、尤其是在10μm以下时，有必要将用于实现单模的沟槽的宽度(图1的T)设定为1μm左右以下。

专利文献1：特开2004—219751号公报

另外，在使用了薄板的脊型波导的情况，由于基板和空气或粘结层(缓冲层)的折射率差Δn大，因此，为了维持单模，有必要将光波导剖面积本身缩小。若将光波导剖面积缩小，则以往可忽视的涉及光波导的宽度或沟槽的深度的制作误差变得不可忽视。在假设成为多模光波导的情况，S/N比或光插入损失劣化。另外，在脊型波导具有Y分歧部的情况，若无法满足形状的再现性，则S/N比或光插入损失同样劣化。并且，即使在光波导的入出射部满足单模的条件，形状稍微不同也成为光插入损失发生大的变化的原因。

另一方面，制造脊型波导时，在具有电光效应的基板施加对应光波导的模式的掩码，用湿式蚀刻或干式蚀刻等除去基板的一部分，或由切割机等机械加工形成沟槽等。然而，若用以往的湿式或干式蚀刻形成脊型波导的沟槽，则如图3(a)所示，被配置在基板1上的掩码10的下部被根切11，或如图3(b)所示，发生局部的异常形状12。在这些形状的光波导，为漏模(光不传播的模式。之外，意味着由于波导的形状存在凹凸，所以光发生散乱的状态。)、多模波导，难以制作单模波导。另外，用机械加工，沟槽的宽度在大约2μm左右为极限，尤其，对于10μm以下的薄板进行机械加工成为基板破损的原因。

从而，在利用薄板的光控制元件中，为了抑制S/N比或光插入损失的劣化，脊型波导的沟槽的加工精度需要0.1μm以下的高精度，但用以往的蚀刻或机械加工难以获得充分的精度。

发明内容

本发明要解决的课题是解决如上述的问题，在具有脊型波导的光控制元件中，提供具有单模波导的光控制元件，尤其，即使是基板的厚度为10μm以下的薄板，也可精度良好且稳定地制造并提供具有单模波导的光控制元件。

本发明第一项所涉及的发明为一种光控制元件，具有形成有光波导的基板，其特征在于，该基板为厚度10μm以下的薄板，该光波导的至少一部分为脊型波导，在该脊型波导的至少一部分的两侧具有宽度10μm以下的沟槽，具有通过使该沟槽的宽度或深度连续变化而使该波导的光传播模式在单模和多模之间连续变化的锥形波导部。

另外，本发明的[锥形波导]是指，包含通过形成脊型波导的沟槽的宽度连续增加或减少，脊型部分的波导的宽度连续增加或减少的波导，或即使脊型部分的宽度不发生变化，沟槽的深度也连续变深或变浅的波导的波导。