特開 2023-165049 光回路素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023165049

(43)【公開日】2023-11-15

(54)【発明の名称】光回路素子

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/122 20060101AFI20231108BHJP

   G02F 1/035 20060101ALN20231108BHJP

【ＦＩ】

G02B6/122

G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020167655

(22)【出願日】2020-10-02

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100169694

【弁理士】

【氏名又は名称】荻野 彰広

(72)【発明者】

【氏名】原 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】菊川 隆

(72)【発明者】

【氏名】志村 淳

【テーマコード（参考）】

2H147

2K102

【Ｆターム（参考）】

2H147AB02

2H147BA05

2H147BD01

2H147BD10

2H147BE01

2H147BG06

2H147CB03

2H147EA05A

2H147EA09B

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147EA15C

2H147EA16D

2H147FA03

2H147FA09

2H147FC08

2H147GA25

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA00

2K102DA04

2K102DB04

2K102DC03

2K102DD05

2K102EA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光回路素子の基板を含む部分を伝搬する迷光の外部への出射を防止することが可能な光回路素子を提供する。
【解決手段】基板と、基板の一面に形成された光導波層と、光導波層に重ねて形成された保護層と、を有する光回路素子であって、光導波層は、光を伝搬させる光導波路を有し、保護層の表面から、基板に向かって一面よりも深い位置まで達する溝部１５が形成され、少なくとも溝部の底面１５ｂおよび側面１５ａを覆う光吸収層を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、前記基板の一面に形成された光導波層と、前記光導波層に重ねて形成された保護層と、を有する光回路素子であって、
前記光導波層は、光を伝搬させる光導波路を有し、
前記保護層の表面から前記基板に向かって前記一面よりも深い位置まで達する溝部が形成され、
少なくとも前記溝部の底面および側面を覆う光吸収層を備えることを特徴とする光回路素子。

【請求項2】

前記光吸収層は前記溝部全体を埋めるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光回路素子。

【請求項3】

前記溝部は、前記基板の一面に沿って、互いに離間して複数形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の光回路素子。

【請求項4】

前記溝部は、互いに略並行に延存するように３つ以上形成され、
任意の隣接する前記溝部どうしの間隔は、他の任意の隣接する前記溝部どうしの間隔と異なるように前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光回路素子。

【請求項5】

前記溝部は、互いに略並行に延存するように４つ以上形成され、
任意の前記溝部どうしの間隔の和が、他の任意の前記溝部どうしの間隔の和と異なるように前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光回路素子。

【請求項6】

任意の前記溝部の幅が、隣接する前記溝部の幅と異なるように、前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光回路素子。

【請求項7】

前記溝部は、互いに略並行に延存するように３つ以上形成され、
任意の前記溝部の幅の和が、他の任意の前記溝部の幅の和と異なるように前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光回路素子。

【請求項8】

前記光導波路は直線部から湾曲する湾曲部を有し、前記溝部は、前記直線部の仮想延長線と交差するように配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の光回路素子。

【請求項9】

前記光導波路は直線部から湾曲する湾曲部を有し、前記溝部は、前記湾曲部に沿うように湾曲して延びるように形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の光回路素子。

【請求項10】

前記光導波層はニオブ酸リチウムを含むことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の光回路素子。

【請求項11】

前記光導波路はリッジ型であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の光回路素子。

【請求項12】

前記光吸収層はＳｉからなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の光回路素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光導波路を有する光回路素子に関する。

【背景技術】

【0002】

インターネットの普及に伴い通信量は飛躍的に増大しており、光ファイバ通信の重要性が非常に高まっている。光ファイバ通信は、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバにより伝送するものであり、広帯域、低損失、ノイズに強いという特徴がある。

【0003】

電気信号を光信号に変換する方式としては、半導体レーザによる直接変調方式と光変調器を用いた外部変調方式が知られている。直接変調は光変調器が不要で低コストであるが、高速変調には限界があり、高速で長距離の用途では外部光変調方式が一般的に使われている。

【0004】

光変調器としては、ニオブ酸リチウム単結晶基板の表面付近にＴｉ（チタン）拡散により光導波路を形成した光変調器が実用化されている。４０Ｇｂ／ｓ以上の高速の光変調器が商用化されているが、全長が１０ｃｍ前後と長いことが大きな欠点になっている。

【0005】

これに対して、特許文献１では、断面がリッジ形状を有するリッジ部からなる導波路を有し、リッジ部が第１部分と第２部分との組み合わせからなり、第２部分の上面に第１部分が形成された２段のリッジ構造を有し、第２のリッジ幅を第１のリッジ幅の５倍以上にした光導波路素子が開示されている。

【0006】

こうした構成の光導波路素子は小型化が可能であるものの、光導波路素子の小型化によって、光導波路に光を導入する光出射器と光導波路の端部との間で光軸を合わせる調芯工程において、光導波路に結合されない光の成分が生じやすくなる。こうした光の成分は、光導波路素子内の光導波路以外の部分で伝搬し、端面で多重反射後、一部は光検出器に入力される、いわゆる、迷光が生じやすいという課題があった。光導波路素子内を伝搬する迷光は、光検出器の調芯を阻害し、接続損失増大や接続不良の原因となりうる。特に光源として可視光を用いる場合、光導波路が小さくなるため、迷光による影響が大きい。

【0007】

こうした光導波路素子内の迷光を光検出器に向かって出射させないために、例えば特許文献２では、光を導波している導波路部以外の位置に、光導波路層を貫く溝部を設け、この溝部の側面が、素子表面に垂直な面に対して傾斜している光集積回路素子が開示されている。この特許文献２に開示された光集積回路素子では、溝部の側面を少なくとも覆うように、光導波路層を伝搬する光を吸収する物質が形成されていることも開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第６３６９１４７号公報

【特許文献2】特開平１１－５２１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献２に開示される技術では、迷光を阻止する溝部が基板の表面よりも上部に形成されているので、クラッド層を伝搬する迷光の遮断には効果があるものの、基板を伝搬する迷光を阻止することができないという課題があった。

【0010】

本開示に係る技術は、このような事情を考慮してなされたもので、光回路素子の基板を含む部分を伝搬する迷光の外部への出射を防止することが可能な光回路素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の一態様では、基板と、前記基板の一面に形成された光導波層と、前記光導波層に重ねて形成された保護層と、を有する光回路素子であって、前記光導波層は、光を伝搬させる光導波路を有し、前記保護層の表面から前記基板に向かって前記一面よりも深い位置まで達する溝部が形成され、少なくとも前記溝部の底面および側面を覆う光吸収層を備えることを特徴とする光回路素子。

【発明の効果】

【0012】

本開示に係る技術によれば、光回路素子の基板を含む部分を伝搬する迷光の外部への出射を防止することが可能な光回路素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ’線に沿って破断した断面図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ’線に沿って破断した断面図である。

【図4】溝部の他の形状例を示す断面図である。

【図5】光吸収層の他の形成例を示す断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【図7】本発明の第３実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【図8】本発明の第４実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【図9】図８のＣ－Ｃ’線に沿って破断した断面図である。

【図10】本発明の第５実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【図11】本発明の第６実施形態に係るマッハツェンダ型の光変調器（光回路素子）を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示を適用した一実施形態である光回路素子について図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本開示を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本開示の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

【0015】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ’線に沿って破断した断面図である。図３は、図１のＢ－Ｂ’線に沿って破断した断面図である。

【0016】

第１実施形態に係る光回路素子１０は、光導波路１４を有し、例えば、光導波路１４の入力端部ＩＮから入射した光（入射光）は、光導波路１４を伝搬した後、出力端部ＯＵＴから出射する（出射光）。光導波路１４の入力端部ＩＮには、例えば、光源（光出射器）Ｓが近接して配されていればよい。

【0017】

光回路素子１０は、基板１１と、この基板１１の一面１１ａに重ねて形成された導波層１２と、この導波層１２に重ねて形成された保護層１３とを有している。導波層１２には、断面がリッジ形状（凸形状）を有するリッジ部１７を備えた光導波路１４が形成されている。

【0018】

リッジ部１７は、導波層１２の表面１２ａから突出し、光導波路１４に沿って延びる。こうしたリッジ部１７は、導波層１２と同一の材料、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）によって一体に形成されていればよい。

【0019】

リッジ部１７の高さＨは、例えば、光導波路１４を伝搬する光の波長が５２０ｎｍである場合、５２０ｎｍ程度以上、すなわち、光導波路１４を伝搬する光の波長と同じ程度以上ならばよい。

【0020】

リッジ部１７の断面形状は、光を導波できる形状であればその形状は限定されず、例えばドーム状、三角形状、矩形状でもよい。なお、本実施形態ではリッジ部１７によって導波層１２に光導波路１４を形成しているが、特に導波層１２の表面１２ａから突出するようなリッジ部１７を形成せずに、導波層１２に光導波路１４を形成する構成であってもよい。例えば、ニオブ酸リチウムからなる導波層１２に、チタン（Ｔｉ）等をドープすることによって、リッジ部の無い光導波路１４を形成することもできる。

【0021】

導波層１２は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）の膜からなることが好ましい。ニオブ酸リチウムは大きな電気光学定数を有し、光変調器等の光学デバイスの構成材料として好適である。以下、導波層１２をニオブ酸リチウム膜とした場合の本発明の構成について詳しく説明する。

【0022】

基板１１としては、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低いものであれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板が好ましい。基板１１の一例としては、サファイア単結晶基板もしくはシリコン単結晶基板が好ましい。単結晶基板の結晶方位は特に限定されない。

【0023】

導波層１２を構成するニオブ酸リチウム膜は、さまざまな結晶方位の単結晶基板に対して、ｃ軸配向のエピタキシャル膜として形成されやすいという性質を持っている。ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地の単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。

【0024】

ここで、エピタキシャル膜とは、下地の基板もしくは下地膜の結晶方位に対して、そろって配向している膜のことである。膜面内をＸ－Ｙ面とし、膜厚方向をＺ軸としたとき、結晶がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向にともにそろって配向しているものである。例えば、第１に２θ－θＸ線回折による配向位置でのピーク強度の確認と、第２に極点の確認を行うことで、エピタキシャル膜であることが確認できる。

【0025】

具体的には、第１に２θ－θＸ線回折による測定を行ったとき、目的とする面以外の全てのピーク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である必要がある。例えば、ニオブ酸リチウムのｃ軸配向エピタキシャル膜では、（００Ｌ）面以外のピーク強度が、（００Ｌ）面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。（００Ｌ）は、（００１）や（００２）などの等価な面を総称する表示である。

【0026】

第２に、極点測定において、極点が見えることが必要である。前述の第１の配向位置でのピーク強度の確認の条件においては、一方向における配向性を示しているのみであり、前述の第１の条件を得たとしても、面内において結晶配向がそろっていない場合には、特定角度位置でＸ線の強度が高まることはなく、極点は見られない。ニオブ酸リチウムは三方晶系の結晶構造であるため、単結晶におけるＬｉＮｂＯ_３（０１４）の極点は３つとなる。ニオブ酸リチウム膜の場合、ｃ軸を中心に１８０°回転させた結晶が対称的に結合した、いわゆる双晶の状態にてエピタキシャル成長することが知られている。この場合、３つの極点が対称的に２つ結合した状態になるため、極点は６つとなる。また、（１００）面のシリコン単結晶基板上にニオブ酸リチウム膜を形成した場合は、基板が４回対称となっているため、４×３＝１２個の極点が観測される。なお、本実施形態では、双晶の状態にてエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜もエピタキシャル膜に含める。

【0027】

導波層１２を構成するニオブ酸リチウム膜の組成はＬｉｘＮｂＡｙＯｚである。Ａは、Ｌｉ、Ｎｂ、Ｏ以外の元素を表している。ｘは０．５～１．２であり、好ましくは、０．９～１．０５である。ｙは、０～０．５である。ｚは１．５～４であり、好ましくは２．５～３．５である。Ａの元素としては、Ｋ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｃｅなどがあり、２種類以上の組み合わせでも良い。

【0028】

導波層１２を構成するニオブ酸リチウム膜の膜厚は２μｍ以下であることが望ましい。膜厚がこれ以上厚くなると、高品質な膜を形成するのが困難になる懸念がある。ニオブ酸リチウム膜の膜厚が薄すぎる場合は、ニオブ酸リチウム膜における光の閉じ込めが弱くなり、基板やバッファ層に光が漏れる、いわゆる迷光が増大する懸念がある。ニオブ酸リチウム膜に電界を印加しても、光導波路（１ａ、１ｂ）の実効屈折率の変化が小さくなるおそれがある。そのため、ニオブ酸リチウム膜は、使用する光の波長の１／１０程度以上の膜厚が望ましい。

【0029】

導波層１２を構成するニオブ酸リチウム膜の形成方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの膜形成方法を利用するのが望ましい。ｃ軸が基板１１を構成する単結晶基板の主面に垂直に配向されており、ｃ軸に平行に電界を印加することで、電界に比例して光学屈折率が変化する。基板１１を構成する単結晶基板としてサファイアを用いる場合は、サファイア単結晶基板上に直接、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル成長できる。

【0030】

基板１１を構成する単結晶基板としてシリコンを用いる場合は、クラッド層（図示せず）を介して、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル成長により形成する。クラッド層（図示せず）としては、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低く、エピタキシャル成長に適したものを用いる。例えば、クラッド層（図示せず）としてＹ_２Ｏ_３を用いると、高品質のニオブ酸リチウム膜を形成できる。

【0031】

なお、導波層１２を構成するニオブ酸リチウム膜の形成方法として、ニオブ酸リチウム単結晶基板を薄く研磨する方法も知られている。この方法は、単結晶と同じ特性が得られるという利点があるものの、２μｍ以下の膜厚の薄膜を加工するのは困難である。上述のように、本発明では、成膜によりニオブ酸リチウム膜を形成しているので、量産性があり、大口径化も容易である。

【0032】

保護層１３は、リッジ部１７を含む導波層１２の上面を覆っている。保護層１３の材料は特に限定されないが、導波層１２の屈折率より小さい屈折率を有する材質、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いることができる。また、これ以外にも、保護層１３として、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）など、またはこれらの混合物を用いることもできる。

【0033】

保護層１３の厚さは、例えば、０．２～１μｍ程度であればよい。なお、本実施形態においては、保護層１３は、導波層１２の上面全体を覆っているが、導波層１２に形成された光導波路１４の上面付近だけを選択的に覆うようにパターニングされたものであってもよい。

【0034】

光回路素子１０には、溝部１５が形成されている。本実施形態では、溝部１５は、導波層１２に形成された光導波路１４の両側の一部に形成されている。本実施形態の溝部１５は、基板の一面を平面視した時に矩形、例えば長方形に形成されている。また、溝部１５は、光回路素子１０の厚み方向（積層方向）ｔの断面形状として、逆台形となるように形成され、溝部１５の側面１５ａは、厚み方向ｔに対して傾斜した傾斜面となるように形成されている。

【0035】

溝部１５は、保護層１３の表面１３ａから基板１１に向かって、基板１１の一面１１ａよりも深い位置まで達するように形成されている。即ち、溝部１５の底面１５ｂは、基板１１の一面１１ａから基板の内部に入った位置に形成され、基板１１は、この溝部１５の形成部分においては、厚み方向ｔに窪んだ形状となっている。

【0036】

なお、本実施形態では、溝部１５の側面１５ａは、厚み方向ｔに対して所定の傾斜角度θで傾斜した傾斜面となっているが、例えば、図４に示すように、溝部１５を、光回路素子１０の厚み方向ｔの断面形状として、矩形となるように形成して、溝部１５の側面１５ａは、厚み方向ｔに沿った垂直面となるように形成することもできる。

【0037】

基板１１の一面１１ａから厚み方向ｔに沿って掘り込まれる溝部１５の基板１１部分の深さ、即ち、基板１１の一面１１ａと溝部１５の底面とのギャップｄは、光導波路１４を伝搬する光の波長に応じて設定されればよい。すなわち、ギャップｄは、光導波路１４を伝搬する光の波長の半分以上に設定されればよい。例えば、光導波路１４を伝搬する光の波長が５２０ｎｍである場合、ギャップｄが２６０ｎｍ以上になるように溝部１５を形成すればよい。

【0038】

こうした２つの溝部１５どうしの間には、溝部１５の底面１５ｂから基板１１、リッジ部１７に光導波路１４が形成された導波層１２、および保護層１３が、狭い幅で堰堤状に延びるように形成されている。

【0039】

溝部１５には、この溝部１５の底面１５ｂおよび側面１５ａを覆う光吸収層１６が形成されている。本実施形態では、光吸収層１６は、溝部１５の底面１５ｂおよび側面１５ａに加えて、更に保護層１３の表面１３ａも覆うように形成されている。なお、光吸収層１６は、保護層１３の表面１３ａを覆わない構造であってもよい。

【0040】

光吸収層１６は、光導波路１４を伝搬する光を吸収する材料から構成されている。光吸収層１６の構成材料は、光導波路１４を伝搬する光の波長に応じて選択される。例えば、光導波路１４を伝搬する光が可視光線である場合には、可視光波長域の光を吸収、遮断することが可能な材料、例えば、可視光吸収色素を含む樹脂材料、Ｉｎ、Ｇａ等の半導体膜などを用いることができる。また、例えば、光導波路１４を伝搬する光が赤外線である場合には、赤外光波長域の光を吸収、遮断することが可能な材料、例えば、シアニン化合物などの赤外線吸収色素を含む樹脂材料などを用いることができる。

【0041】

光吸収層１６は、光吸収層１６に入射する迷光Ｐの例えば５０％以上を吸収できる厚みになるように形成されていればよく、これにより、迷光Ｐが溝部１５の一方の側面１５ａに形成された光吸収層１６と他方の側面１５ａに形成された光吸収層１６とを通過する間に、吸収される。

【0042】

光吸収層１６は、本実施形態のように、溝部１５の底面１５ｂおよび側面１５ａに所定の厚みで形成する以外にも、例えば、図５に示すように形成することもできる。図５においては、底面１５ｂおよび側面１５ａを含む溝部１５全体を埋めるように光吸収層１６が形成されている。こうした構成にすることで、より一層確実に迷光Ｐを吸収することができる。

【0043】

以上の様な構成の第１実施形態の光回路素子１０によれば、例えば、光導波路１４に光を導入する光源（光出射器）Ｓと、光導波路１４の入力端部ＩＮとの間で光軸を合わせる調芯工程において、光導波路１４に結合されない光の成分が生じることがある。こうした光導波路１４に結合されない光の成分は、光回路素子１０内の光導波路１４以外の部分、例えば、基板１１の一面１１ａ側付近、および保護層１３を伝搬する迷光Ｐとなる。本実施形態の光回路素子１０では、こうした迷光Ｐが溝部１５の形成位置に達すると、光吸収層１６によってこの迷光Ｐが吸収される。

【0044】

特に、基板１１の一面１１ａ側付近を伝搬する迷光Ｐは、溝部１５が基板１１の一面１１ａよりも厚み方向ｔに沿って深い位置まで形成されているため、ここに形成された光吸収層１６によって確実に吸収される。

【0045】

こうした溝部１５と、この溝部１５に形成された光吸収層１６によって、迷光Ｐが吸収、遮断されることにより、光導波路１４の出力端部ＯＵＴに配された光検出器（図示略）に、迷光Ｐが入力されることがない。これにより、調芯工程において、光検出器の調芯を阻害し、接続損失増大や接続不良の発生を防止することができる。

【0046】

なお、迷光Ｐを遮断することは、溝部１５の側面１５ａの傾斜角度θを適切に設定することによっても行うことができる。例えば、迷光Ｐが保護層１３から溝部１５の空間（空気層）に向かって入射する場合、空気の屈折率は１、保護層１３の屈折率を約３．５とすると、この屈折率差により、保護層１３と空気界面での迷光Ｐの入射角が１５°程度以上の時には、界面で全反射が生じる。溝部１５の側面１５ａへの迷光Ｐの入射角が１５°以上になるのは、側面１５ａの傾斜角度θが±１５°以上の場合であり、この時、迷光Ｐの反射率は１００％となり、迷光Ｐは完全に光回路素子１０の上側あるいは下側に放射され除去される。

【0047】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の光回路素子について説明する。なお、以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。
本実施形態の光回路素子２０は、光導波路１４の延長方向に沿って、光導波路１４の両側に、それぞれ複数の溝部（本実施形態では５つ）２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ，２５Ｅが互いに離間して形成されている。それぞれの溝部２５Ａ～２５Ｅは、基板１１の一面１１ａ（図２を参照）を平面視した時に、互いに同一形状の矩形（長方形）に形成されている。

【0048】

この実施形態では、溝部２５Ａと溝部２５Ｂとの間隔Ｇ１、溝部２５Ｂと溝部２５Ｃとの間隔Ｇ２、溝部２５Ｃと溝部２５Ｄとの間隔Ｇ３、溝部２５Ｄと溝部２５Ｅとの間隔Ｇ４が全て異なるように、溝部２５Ａ～２５Ｅが形成されている。

【0049】

加えて、任意の溝部２５Ａ～２５Ｅどうしの間隔の和が、他の任意の溝部２５Ａ～２５Ｅどうしの間隔の和と異なるように形成される。例えば、間隔Ｇ１＋間隔Ｇ３は、間隔Ｇ２＋間隔Ｇ４と和の値が異なっている。また、例えば、間隔Ｇ２＋間隔Ｇ３＋間隔Ｇ４は、間隔Ｇ１＋間隔Ｇ３＋間隔Ｇ４と和の値が異なっている。

【0050】

複数の溝部２５Ａ～２５Ｅが互いに等間隔で規則的に配列されていると、規則的に反射された迷光が強められる懸念があるが、本実施形態のように互いに隣接する溝部２５Ａ～２５Ｅどうしの間隔を異ならせることによって、迷光が規則的に反射されて強め合うことを防止し、複数の溝部２５Ａ～２５Ｅとこれを覆う光吸収層１６によって、迷光Ｐを確実に吸収、遮断することができる。

【0051】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の光回路素子について説明する。なお、以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。
本実施形態の光回路素子３０は、光導波路１４の延長方向に沿って、光導波路１４の両側に、それぞれ複数の溝部（本実施形態では５つ）３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅが互いに等間隔で離間して形成されている。それぞれの溝部２５Ａ～２５Ｅは、基板１１の一面１１ａ（図２を参照）を平面視した時に、矩形（長方形）に形成されている。

【0052】

この実施形態では、溝部３５Ａ～溝部３５Ｅの光導波路１４の延長方向に沿ったそれぞれの幅Ｗ１～Ｗ５が全て異なるように、溝部３５Ａ～３５Ｅが形成されている。

【0053】

加えて、任意の溝部３５Ａ～３５Ｅの幅Ｗ１～Ｗ５どうしの和が、他の任意の溝部３５Ａ～３５Ｅの幅Ｗ１～Ｗ５どうしの和と異なるように形成される。例えば、幅Ｗ１＋幅Ｗ３は、幅Ｗ２＋幅Ｗ４と和の値が異なっている。また、例えば、幅Ｗ１＋幅Ｗ３＋幅Ｗ５は、幅Ｗ１＋幅Ｗ２＋幅Ｗ４と和の値が異なっている。

【0054】

複数の溝部３５Ａ～３５Ｅの幅が互いに等しいと、迷光が規則的に反射されて強められる懸念があるが、本実施形態のように、互いに隣接する溝部３５Ａ～３５Ｅの幅を異ならせることによって、迷光が規則的に反射されて強め合うことを防止し、複数の溝部３５Ａ～３５Ｅとこれを覆う光吸収層１６によって、迷光Ｐを確実に吸収、遮断することができる。

【0055】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の光回路素子について説明する。なお、以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。図９は、図８のＣ－Ｃ’線に沿って破断した断面図である。

【0056】

本実施形態の光回路素子４０では、光導波路１４は、直線状に延びる直線部１４Ｌと、この直線部１４Ｌから湾曲する湾曲部１４Ｒとから構成されている。
そして、２か所の直線部１４Ｌにおいて、直線部１４Ｌの両側にそれぞれ複数の溝部４５，４５…が形成され、この溝部４５の内面（側面、底面）が光吸収層１６によって覆われている。

【0057】

更に、光導波路１４の直線部Ｌ１と湾曲部１４Ｒとの接続部分で湾曲部１４Ｒの湾曲方向と分かれる方向に延びる、直線部Ｌ１の仮想延長線Ｑ１上にも、複数の溝部４５，４５…が形成され、この溝部４５の内面（側面、底面）が光吸収層１６によって覆われている。

【0058】

このような構成の光回路素子４０によれば、光導波路１４を伝搬する光が直線部Ｌ１から湾曲部１４Ｒに入ると、この湾曲部１４Ｒに沿って湾曲するのに対して、基板１１や保護層１３を伝搬する迷光Ｐは、湾曲部１４Ｒの形成位置で湾曲することなくそのまま直進する。そして、この直進した迷光Ｐは、直線部Ｌ１の仮想延長線Ｑ１上に形成された複数の溝部４５，４５…とこれを覆う光吸収層１６によって吸収される。従って、本実施形態の光回路素子４０によれば、光導波路１４の湾曲部１４Ｒの形成位置で直進する迷光Ｐが光回路素子４０の外部に出射されることが無く、例えば、調芯工程において、光検出器の調芯を阻害し、接続損失増大や接続不良の発生を防止することができる。

【0059】

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態の光回路素子について説明する。なお、以下の実施形態では、上述した第４実施形態と同様の構成には、同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
図１０は、本発明の第５実施形態に係る光回路素子を上から見た時の平面図である。

【0060】

本実施形態の光回路素子５０では、光導波路１４は、直線状に延びる直線部１４Ｌと、この直線部１４Ｌから湾曲する湾曲部１４Ｒとから構成されている。
そして、２か所の直線部１４Ｌにおいて、直線部１４Ｌの両側にそれぞれ複数の溝部４５，４５…が形成され、この溝部４５の内面（側面、底面）が光吸収層１６によって覆われている。

【0061】

更に、光導波路１４の湾曲部１４Ｒの湾曲外周に沿って、湾曲した複数の溝部５５，５５…が形成され、この溝部５５の内面（側面、底面）が光吸収層１６によって覆われている。

【0062】

このような構成の光回路素子５０によれば、光導波路１４を伝搬する光が直線部Ｌ１から湾曲部１４Ｒに入ると、この湾曲部１４Ｒに沿って湾曲するのに対して、基板１１や保護層１３を伝搬する迷光Ｐは、湾曲部１４Ｒの形成位置で湾曲することなくそのまま直進する。そして、この直進した迷光Ｐは、湾曲部１４Ｒの湾曲外周に沿って形成された、湾曲した複数の溝部５５，５５…とこれを覆う光吸収層１６によって吸収される。

【0063】

一例として、本実施形態の構成によれば、例えば、光導波路１４に入射させる光の波長を５２０ｎｍ、光吸収層１６をＳｉ膜によって形成した場合、Ｓｉの光吸収係数は１．３５×１０^５ｃｍ^－１であるので、光吸収層１６の厚みが１００ｎｍであっても、溝部５５を５つ配列することにより、この５つの溝部５５にそれぞれ形成された光吸収層１６の全てを迷光が透過する間に、迷光を入射前の強度の約２６％程度まで減衰させることができる。

【0064】

従って、本実施形態の光回路素子５０によれば、光導波路１４の湾曲部１４Ｒの形成位置で直進する迷光Ｐが光回路素子４０の外部に出射されることが無く、例えば、調芯工程において、光検出器の調芯を阻害し、接続損失増大や接続不良の発生を防止することができる。

【0065】

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態の光回路素子について説明する。なお、以下の実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成には、同一の番号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、光回路素子の一例として、マッハツェンダ型の光変調器について説明する。
図１１は、本発明の第６実施形態に係るマッハツェンダ型の光変調器（光回路素子）を示す平面図である。

【0066】

光変調器（光回路素子）６０は、光導波路１４で形成されたマッハツェンダ干渉計に、電圧を印加して光導波路１４内を伝搬する光を変調するデバイスである。光導波路１４は、分岐部Ｅ１、Ｅ２で２本の光導波路１４Ｓ１、１４Ｓ２に分岐され、光導波路１４Ｓ１、１４Ｓ２には、それぞれ１本ずつ、すなわち、２本の第１電極６７ａ、６７ｂが設けられているデュアル電極構造となっている。

【0067】

このような光変調器６０は、２本の第１電極６７ａ、６７ｂと、第２電極６８ａ、６８ｂ、６８ｃを終端抵抗６９で接続して、進行波電極として機能させる。第２電極６８ａ、６８ｂ、６８ｃを接地電極とし、２本の第１電極６７ａ、６７ｂに対して絶対値が同じで正負の異なる位相がずれていない、いわゆる相補信号を光変調器６０の第１電極６７ａ、６７ｂの入力側６４ａ、６４ｂから入力する。基板を構成するニオブ酸リチウム膜は電気光学効果を有しているので、光導波路１４Ｓ１、１４Ｓ２に与えられる電界によって光導波路（１４Ｓ１、１４Ｓ２）の屈折率がそれぞれ＋Δｎ、－Δｎのように変化し、光導波路（１４Ｓ１、１４Ｓ２）間の位相差が変化する。この位相差の変化により光変調器６０の出力側Ｄ２の光導波路１４Ｓ４から強度変調された信号光が出力される。

【0068】

このような構成の光変調器６０において、入力側Ｄ１の光導波路１４Ｓ３の両側、出力側Ｄ２の光導波路１４Ｓ４の両側、分岐部Ｅ１の内側、分岐部Ｅ２の外側、及び光導波路１４Ｓ１の屈曲部Ｅ３，Ｅ４の外側、光導波路１４Ｓ２の屈曲部Ｅ５，Ｅ６の外側に、それぞれ溝部６５，６５…が形成される。また、これら溝部６５，６５…の内面（側面、底面）が光吸収層（図示略）によって覆われている。

【0069】

このような構成によって、光変調器６０の光導波路１４Ｓ１～１４Ｓ４の各部で生じる迷光が、溝部６５，６５…および光吸収層によって吸収、遮断される。よって、光変調器６０の外部に迷光が出射することが無く、信号光以外の光（迷光）による誤動作を防止することができる。

【0070】

（構成例）
一構成例として、基板と、前記基板の一面に形成された光導波層と、前記光導波層に重ねて形成された保護層と、を有する光回路素子であって、前記光導波層は、光を伝搬させる光導波路を有し、前記保護層の表面から前記基板に向かって前記一面よりも深い位置まで達する溝部が形成され、少なくとも前記溝部の底面および側面を覆う光吸収層を備える。

【0071】

一構成例として、前記光吸収層は前記溝部全体を埋めるように形成されていてもよい。

【0072】

一構成例として、前記溝部は、前記基板の一面に沿って、互いに離間して複数形成されていてもよい。

【0073】

一構成例として、前記溝部は、互いに略並行に延存するように３つ以上形成され、任意の隣接する前記溝部どうしの間隔は、他の任意の隣接する前記溝部どうしの間隔と異なるように前記溝部が形成されていてもよい。

【0074】

一構成例として、前記溝部は、互いに略並行に延存するように４つ以上形成され、任意の前記溝部どうしの間隔の和が、他の任意の前記溝部どうしの間隔の和と異なるように前記溝部が形成されていてもよい。

【0075】

一構成例として、任意の前記溝部の幅が、隣接する前記溝部の幅と異なるように、前記溝部が形成されていてもよい。

【0076】

一構成例として、前記溝部は、互いに略並行に延存するように３つ以上形成され、任意の前記溝部の幅の和が、他の任意の前記溝部の幅の和と異なるように前記溝部が形成されていてもよい。

【0077】

一構成例として、前記光導波路は直線部から湾曲する湾曲部を有し、前記溝部は、前記直線部の仮想延長線と交差するように配置されていてもよい。

【0078】

一構成例として、前記光導波路は直線部から湾曲する湾曲部を有し、前記溝部は、前記湾曲部に沿うように湾曲して延びるように形成されていてもよい。

【0079】

一構成例として、前記光導波層はニオブ酸リチウムを含んでいてもよい。

【0080】

一構成例として、前記光導波路はリッジ型であってもよい。

【0081】

一構成例として、前記光吸収層はＳｉから形成されていてもよい。

【0082】

以上、本開示に係る技術の一実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0083】

１０…光回路素子
１１…基板
１２…導波層
１３…保護層
１４…光導波路
１５…溝部
１５ａ…側面
１５ｂ…底面
１６…光吸収層
１７…リッジ部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】