特開 2024-107830 光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

(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】P2024107830

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/122 20060101AFI20240802BHJP

   G02F 1/035 20060101ALI20240802BHJP

   G02B 6/30 20060101ALI20240802BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20240802BHJP

【ＦＩ】

G02B6/122

G02F1/035

G02B6/122 311

G02B6/30

G02B6/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011955

(22)【出願日】2023-01-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和３年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「革新的情報通信技術研究開発委託研究／Ｂｅｙｏｎｄ ５Ｇ 超高速・超大容量無線通信システムのためのヘテロジニアス光電子融合技術の研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116687

【弁理士】

【氏名又は名称】田村 爾

(74)【代理人】

【識別番号】100098383

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100155860

【弁理士】

【氏名又は名称】藤松 正雄

(72)【発明者】

【氏名】平田 章太郎

(72)【発明者】

【氏名】岡橋 宏佑

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

2K102

【Ｆターム（参考）】

2H137AB08

2H137AB11

2H137BA01

2H137BA44

2H137BA48

2H137BA52

2H137BA53

2H137BA54

2H137BA55

2H137BB02

2H137BC01

2H137BC50

2H137DA39

2H137EA04

2H147AA02

2H147AB02

2H147AB21

2H147AB24

2H147AC01

2H147BA05

2H147BA11

2H147BB02

2H147BD15

2H147BE01

2H147CA01

2H147CA08

2H147CB01

2H147CB03

2H147CD04

2H147DA02

2H147DA10

2H147EA05C

2H147EA06C

2H147EA12C

2H147EA13A

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147EA16B

2H147EA16C

2H147FA03

2H147FA06

2H147FA09

2H147FA20

2H147FC01

2K102AA21

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA30

2K102DA05

2K102DB05

2K102DB08

2K102DC08

2K102DD01

2K102DD03

2K102DD05

2K102EB16

2K102EB20

2K102EB30

(57)【要約】      （修正有）

【課題】光導波路を覆う低屈折率層の幅が狭くなった場合でも、低屈折率層の剥離を防止した光導波路素子を提供すること。
【解決手段】基板上に光導波路１０を形成した光導波路素子において、基板表面に形成される突起部４０と、該突起部上に配置され、該突起部の一部の幅よりも幅が大きく形成された光導波路１０と該光導波路を覆い、かつ前記突起部の一部にも少なくとも接触するように配置され、該光導波路よりも屈折率の低い低屈折率層２を設けることを特徴とする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板上に光導波路を形成した光導波路素子において、
基板表面に形成される突起部と、
該突起部上に配置され、該突起部の一部の幅よりも幅が大きく形成された光導波路と
該光導波路を覆い、かつ前記突起部の一部にも少なくとも接触するように配置され、該光導波路よりも屈折率の低い低屈折率層を設けることを特徴とする光導波路素子。

【請求項2】

請求項１に記載の光導波路素子において、該低屈折率層の幅は、５μｍ以下であることを特徴とする光導波路素子。

【請求項3】

請求項２に記載の光導波路素子において、該低屈折率層は、光導波路のスポットサイズ変換部の一部を構成することを特徴とする光導波路素子。

【請求項4】

請求項１に記載の光導波路素子において、該突起部の両脇に凹部が形成され、該凹部に接触するように該低屈折率層が配置されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項5】

請求項１に記載の光導波路素子において、該突起部の屈折率は、該光導波路の屈折率より低いことを特徴とする光導波路素子。

【請求項6】

請求項１に記載の光導波路素子において、該基板は、保持基板と該保持基板上に形成された薄膜層とを有し、該突起部が該薄膜層に形成されていることを特徴とする光導波路素子。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれかに記載の光導波路素子は筐体内に収容され、
該光導波路に光波を入力又は出力する光ファイバを備えることを特徴とする光変調デバイス。

【請求項8】

請求項７に記載の光変調デバイスにおいて、
該制御電極は、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極であり、
該変調電極に入力する変調信号を増幅する電子回路を該筐体の内部に有することを特徴とする光変調デバイス。

【請求項9】

請求項８に記載の光変調デバイスと、
該光変調デバイスに光波を入力する光源と、
該光変調デバイスに変調信号を出力する電子回路とを有することを特徴とする光送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置に関し、特に、基板上に光導波路を形成した光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

光計測技術分野や光通信技術分野、特に、高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、基板上に光導波路を形成した光導波路素子で光変調器を構成し、該光変調器を組み込んだ光送信装置が多く用いられている。近年、情報量の増大に伴い、長距離間、または都市間やデータセンター間に用いている光通信の高速化や大容量化が望まれている。また、基地局のスペースによる制限もあることから、光変調器の高速化及び小型化が必要となっている。

【0003】

光変調器などの光導波路素子の小型化には、光閉じ込め効果を強くすることで、光導波路の曲げ半径を小さくし、小型化が可能であることから、光導波路の微細化が有効である。例えば、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ_３（以下、ＬＮという。）は、電気信号を光信号に変換する際に、歪みが少なく、光損失が低いことから、長距離向け光変調器として用いられている。ＬＮ光変調器では、従来の光導波路のモードフィールド径（ＭＦＤ）は１０μｍφ程度であり、曲げ半径は数１０ｍｍφと大きいことから、小型化が困難であった。

【0004】

最近では、研磨技術、貼り合わせ技術の向上によりＬＮ基板の薄板化が可能となり、１μｍφ程度のＬＮ光導波路の研究開発が進んでいる。
一方、光ファイバのＭＦＤは３μｍφであり、このＭＦＤよりも小さいＭＦＤを有する微細光導波路を含む光導波路素子では、素子端面より光を入射する際に、光ファイバを直接接合した場合には大きな挿入損失が発生する。このため、特許文献１に示すように、低屈折率層とＬＮ層とを組み合わせたスポットサイズ変換部をチップ内に設けることが検討されている。

【0005】

図１は、基板１上に光導波路１０を形成した光導波路素子である。光導波路１０は、例えば基板1の表面に凹凸を形成したリブ型導波路であり、光導波路１０を覆うように低屈折率層２（永久レジスト、ＳｉＯ_２層など）が配置されている。この低屈折率層２は光導波路１０より屈折率が低く、透明な材料で構成されているため、リブ型導波路の表面の荒れによる光波の散乱を抑制する効果が期待される。また、光導波路１０の端部にはスポットサイズ変換部ＳＳＣが配置される。
図１では入射光Ｌ１と出射光（Ｌ２１，Ｌ２２）を同じ基板１の側面に位置するよう構成しているが、入射光と反射光が対向する側面に位置するよう構成することも可能である。

【0006】

図１の点線枠Ｘで示したスポットサイズ変換部ＳＳＣの拡大図を、図２に示す。図２は、スポットサイズ変換部ＳＳＣの一例を示す平面図であり、一点鎖線Ａ－Ａ’、Ｂ－Ｂ’における断面図を、図３と図４に各々示す。光導波路１０であるリブ型導波路の先端をテーパー状に形成するのに合わせて、リブ型導波路の下側の基板１もテーパー状に形成される。また、光導波路を覆う低屈折率層２の幅も徐々に幅を狭く形成している。基板には、保持基板３上にＬＮなどの薄板を直接接合した基板や保持基板３上にＬＮ層を積層した基板を利用している。

【0007】

スポットサイズ変換部でのＭＦＤは低屈折率層２の幅を調整することで所望のＭＦＤを得ることが可能である。その結果、スポットサイズ変換部の端部のＭＦＤを調整し、光挿入損失を低減することが可能となる。図３に示すように、低屈折率層と光導波路１０（又は基板１）との接合強度が低い場合には、低屈折率層の幅が狭くなるに従い、両者の密着性が低下し、低屈折率層２の剥離や割れが発生する。

【0008】

図５は、図１の点線枠Ｙにおける光導波路の拡大図であり、一点鎖線Ｅ－Ｅ’における断面図を図６に示す。光導波路１０を覆う低屈折率層２の幅が広い場合には余り問題とならないが、光導波路１０の近傍のみに低屈折率層を配置する場合には、スポットサイズ変換部と同様に、低屈折率層２の剥離の問題が生じる。なお、図５の両側に配置される符号１１の部材は、光導波路１０を形成した際に残った基板１の一部を示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０２１－１６２６３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明が解決しようとする課題は、上述したような問題を解決し、光導波路を覆う低屈折率層の幅が狭くなった場合でも、低屈折率層の剥離を防止した光導波路素子を提供することである。さらには、その光導波路素子を用いた光変調デバイスと光送信装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明の光導波路素子及びそれを用いた光変調デバイス並びに光送信装置は、以下の技術的特徴を有する。

【0012】

（１） 基板上に光導波路を形成した光導波路素子において、基板表面に形成される突起部と、該突起部上に配置され、該突起部の一部の幅よりも幅が大きく形成された光導波路と該光導波路を覆い、かつ前記突起部の一部にも少なくとも接触するように配置され、該光導波路よりも屈折率の低い低屈折率層を設けることを特徴とする。

【0013】

（２） 上記（１）に記載の光導波路素子において、該低屈折率層の幅は、５μｍ以下であることを特徴とする。

【0014】

（３） 上記（２）に記載の光導波路素子において、該低屈折率層は、光導波路のスポットサイズ変換部の一部を構成することを特徴とする。

【0015】

（４） 上記（１）に記載の光導波路素子において、該突起部の両脇に凹部が形成され、該凹部に接触するように該低屈折率層が配置されていることを特徴とする。

【0016】

（５） 上記（１）に記載の光導波路素子において、該突起部の屈折率は、該光導波路の屈折率より低いことを特徴とする。

【0017】

（６） 上記（１）に記載の光導波路素子において、該基板は、保持基板と該保持基板上に形成された薄膜層とを有し、該突起部が該薄膜層に形成されていることを特徴とする。

【0018】

（７） 上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の光導波路素子は筐体内に収容され、
該光導波路に光波を入力又は出力する光ファイバを備えることを特徴とする光変調デバイスである。

【0019】

（８） 上記（７）に記載の光変調デバイスにおいて、該制御電極は、該光導波路を伝搬する光波を変調するための変調電極であり、該変調電極に入力する変調信号を増幅する電子回路を該筐体の内部に有することを特徴とする。

【0020】

（９） 上記（８）に記載の光変調デバイスと、該光変調デバイスに光波を入力する光源と、該光変調デバイスに変調信号を出力する電子回路とを有することを特徴とする光送信装置である。

【発明の効果】

【0021】

本発明は、基板上に光導波路を形成した光導波路素子において、基板表面に形成される突起部と、該突起部上に配置され、該突起部の一部の幅よりも幅が大きく形成された光導波路と該光導波路を覆い、かつ前記突起部の一部にも少なくとも接触するように配置され、該光導波路よりも屈折率の低い低屈折率層を設けるため、光導波路と低屈折率層との接触面積を大きくでき、両者の密着性を高めることが可能となる。しかも、光導波路の下面側に回り込むように低屈折率層が配置され、アンカー効果を発揮し、低屈折率層の剥離を効果的に抑制することが可能となる。
さらに、このような優れた特性を備えた光導波路素子を用いることで、同様の効果を奏する光変調デバイスや光送信装置も提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】光導波路素子の一例を示す平面図である。

【図2】図１の点線枠Ｘのスポットサイズ変換部の一例を示す平面図である。

【図3】図２の一点鎖線Ａ－Ａ’における従来例を示す断面図である。

【図4】図２の一点鎖線Ｂ－Ｂ’における従来例を示す断面図である。

【図5】図１の点線枠Ｙの光導波路の一例を示す平面図である。

【図6】図５の一点鎖線Ｅ－Ｅ’における従来例を示す断面図である。

【図7】本発明の光導波路素子の一例を示す、図２の一点鎖線Ａ－Ａ’における断面図である。

【図8】本発明の光導波路素子の一例を示す、図２の一点鎖線Ｂ－Ｂ’における断面図である。

【図9】本発明の光導波路素子の一例を示す、図５の一点鎖線Ｅ－Ｅ’における断面図である。

【図10】本発明の光導波路素子の第２の実施例を示す断面図である。

【図11】本発明の光導波路素子の第３の実施例を示す断面図である。

【図12】本発明の光導波路素子の第４の実施例を示す断面図である。

【図13】本発明の光導波路素子の第５の実施例を示す断面図である。

【図14】本発明の光導波路素子の一例を示す、図２の一点鎖線Ｃ－Ｃ’における断面図である。

【図15】本発明の光導波路素子の第６の実施例を示す断面図である。

【図16】本発明の光導波路素子の第７の実施例を示す平面図である。

【図17】図１６の一点鎖線Ｄ－Ｄ’における断面図である。

【図18】図１１に示す実施例の各部分のサイズを説明する図である。

【図19】本発明の光送信装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の光導波路素子について、好適例を用いて詳細に説明する。
本発明の光導波路素子の一例を示す断面図を図７乃至９に示す。図７は図２の一点鎖線Ａ－Ａ’に対応する断面図、図８は図２の一点鎖線Ｂ－Ｂ’に対応する断面図、図９は、図５の一点鎖線Ｅ－Ｅ’に対応する断面図である。
本発明の光導波路素子は、基板上に光導波路１０を形成した光導波路素子において、基板表面に形成される突起部４０と、該突起部上に配置され、該突起部の一部の幅よりも幅が大きく形成された光導波路１０と該光導波路を覆い、かつ前記突起部の一部にも少なくとも接触するように配置され、該光導波路よりも屈折率の低い低屈折率層２を設けることを特徴とする。

【0024】

本発明の光導波路素子に使用される基板としては、電気光学効果を有する基板が利用でき、具体的には、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）やタンタル酸リチウム（ＬＴ）、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ランタン）などの基板や、これらの基板材料にＭｇＯなどをドープした基材が使用可能である。また、これらの材料をスパッタ法、蒸着法、又はＣＶＤ法などの気相成長法を利用して膜形成することも可能である。また、電気光学効果を有する基板を別の基板に接合した後に、電気光学基板を薄膜加工した基板（薄板）を用いることもできる。さらに、半導体基板やＥＯポリマーなどの有機材料の基板なども利用可能である。

【0025】

光導波路を形成した基板１は、機械的強度を高めるため、基板１の下側に、保持基板が接合されている。基板１と保持基板３とは、直接接合又は樹脂等の接着層を介して接着固定される。直接接合する保持基板としては、光導波路や光導波路を形成した基板よりも屈折率が低くいことが好ましいが、これに限定されるものではない。なお、直接接合に際しては、必要に応じて、接合界面にＳｉＯ_２等の薄膜を形成しても良い。
基板１の屈折率よりも保持基板の屈折率が高い場合には、基板１と保持基板の間に基板１より低い屈折率の層が設けられる。また、保持基板は、基板１と熱膨張率が近い材料、例えば水晶やガラス等の酸化物層を含む基板が好適に利用される。さらに、基板１と同じＬＮ基板やシリコン基板、さらにはＳＯＩ、ＬＮＯＩと略されるシリコン基板上に酸化ケイ素層を形成した複合基板やＬＮ基板上に酸化ケイ素層を形成した複合基板を利用することも可能である。

【0026】

本発明における「基板」とは、光導波路を形成する基板１のみを意味する場合だけでなく、基板１を薄板や薄膜で構成した場合には、上述したような保持基板や後述する突起部を形成する層を含んで「基板」と称している。

【0027】

光導波路１０の形成方法としては、光導波路以外の基板１をエッチングしたり、光導波路の両側に溝を形成するなど、基板に光導波路に対応する部分を凸状としたリブ型導波路を利用することが可能である。さらに、リブ型の光導波路に合わせて、Ｔｉなどを熱拡散法やプロトン交換法などで基板表面に拡散させることにより、屈折率をより高くすることも可能である。リブ型導波路のサイズとしては、光の閉じ込めを高めるため、１μｍ程度の幅や高さの微細な形状となっている。光導波路１０は、光導波路以外の基板１を全て除去したチャネル型導波路でも良いし、一部を残したリブ型導波路でも良い。本発明における「リブ型」の説明は、チャネル型も含んで「リブ型」と称している。

【0028】

光導波路の断面の形状はリブ型で四角形、台形、三角形、半円など種々の形状が採用可能である。例えば、図７に示すような、三角導波路の底辺の２つの角度が９０度より小さい場合には、三角形は横方向に大きくなるのでＴＥモードを保持しやすくなる。

【0029】

光変調器など光導波路１０に電界を印加する場合には、光導波路１０上又はそれに近接して制御電極（不図示）が形成される。制御電極には、光導波路に変調信号を印加する変調電極やＤＣバイアス電圧を印加するＤＣバイアス電極がある。制御電極の形成方法は、下地電極をスパッタ法、蒸着法等で形成し、その後メッキ法で厚みのある電極に形成される。

【0030】

本発明の光導波路素子の特徴は、図７乃至９に示すように、光導波路１０を突起部４０の上に形成することである。そして、突起部４０の一部の幅よりも光導波路１０の幅をより大きく構成することで、光導波路を覆う低屈折率層と光導波路との密着性を高め、さらに、光導波路と突起部との組み合わせでアンカー効果を生じさせることが可能となる。

【0031】

突起部４０を形成する薄膜層４は、ＳｉＯ_２等の薄膜層が利用可能である。突起部４０を形成するには、突起部となる薄膜層を形成した後に、光導波路となる薄板や薄膜層を形成し、光導波路１０を形成した後、ウエットエッチング等で薄膜層４に突起部４０を形成する。このため、光導波路を構成する材料よりエッチング速度が速く、かつ、屈折率の低い材料（例えば、ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３）であれば、薄膜層４の材料として使用が可能である。

【0032】

突起部を構成する材料の屈折率は、光導波路１０を構成する材料よりも屈折率が低いことが好ましい。また、スポットサイズ変換部の一部のコア部を低屈折率層２が構成する場合には、突起部を構成する薄膜層４の屈折率は、低屈折率層２よりも低い屈折率であることがより好ましい。当然、スポットサイズ変換部以外では、薄膜層４の屈折率が、低屈折率層２よりも高くなっても良い。

【0033】

光導波路を覆うように配置する低屈折率層２としては、フォトレジストなどの樹脂材料の一部を基板上に残した永久レジストが好適に使用される。フォトレジストに使用されるノボラック樹脂を使用することが可能である。低屈折率層２には、光導波路１０よりも低い屈折率であり、透明性が高く、光導波路１０の表面の粗さによる伝搬光の散乱を抑制する効果があることが好ましい。また、突起部４０が形成する隙間に入り込む流動性があり、硬化による膨張が殆ど無く、収縮も少ない材料が好ましい。

【0034】

一般的に、低屈折率層２の幅が狭い程、光導波路１０含む基板との密着性は低下する。特に、光導波路１０の幅が１μｍ前後に設定される場合には、低屈折率層２の幅をその数倍、例えば５μｍ以下に設定すると、光導波路と低屈折率層との密着性が低下し、光導波路素子の製造工程や使用中に容易に剥離する原因となる。特に、スポットサイズ変換部で低屈折率層２を使用する場合は、低屈折率層自体が光導波路の一部を構成するため、ＭＦＤに合わせて、例えば５μｍ以下、さらには３μｍ以下の幅に設定される。
なお、本発明は、スポットサイズ変換部の低屈折率層に使用されるだけでなく、光導波路１０を覆う低屈折率層で、低屈折率層の幅が狭い部分には好適に利用可能である。

【0035】

図１０乃至１３には、図７で示す光導波路部分における他の実施例を示す。
図１０では、突起部４１の側面が逆「ハ」の字になったものである。図１１は、突起部４２の側面が曲線形状の「ハ」の字になったものであり、突起部の一部にくびれを形成したものである。図１０及び図１１の光導波路素子では、図７に示す幅一定のものに比較し、低屈折率層との接触面積が増大し、アンカー効果も高くなる。

【0036】

図１２は、突起部４３の両脇に凹部４４が形成され、該凹部に接触するように低屈折率層２を配置している。また、図１３では、突起部４５の両脇に凹部４６を形成すると共に、該凹部４６の内面を曲面となるよう構成している。図１２及び図１３のように凹部（４４，４６）により、低屈折率層２との接触面積をより一層増加させることが可能となる。また、図１３に示すように、凹部の内面を曲面で構成することで、低屈折率層２が、例えば、熱硬化する際の収縮や膨張による内部応力の発生を緩和することができる。

【0037】

図１４は、図２に一点鎖線Ｃ－Ｃ’における断面図であり、テーパー状の先端部分においても突起部に対応して凹部４７を形成することで、光導波路１０（基板１）の端部における低屈折率層２の剥離を抑制することも可能となる。

【0038】

図１５は、光導波路１０の一部（主に上側部分）に散乱抑制膜５としてＳｉＯ_２膜を配置し、この散乱抑制膜５を覆うように低屈折率層２を配置したものである。ＳｉＯ_２で形成した散乱抑制膜５と永久レジストで構成した低屈折率層とは密着性が悪いが、低屈折率層が光導波路１０及び突起部４０を覆うように配置されているため、アンカー効果により低屈折率層２の剥離を抑制することが可能となる。

【0039】

図１６及び図１７は、基板端部付近に配置される補強部材の接着の様子を説明する図である。図１７は図１６の一点鎖線Ｄ－Ｄ’における断面図を示している。光導波路１０を覆う低屈折率層２を配置し、その上に接着層６を介して補強部材７を配置している。スポットサイズ変換部を挟むようにＬＮ層の一部１１を残し、薄膜層４を用いてＬＮ層１１の下部にも、ＬＮ層の内側に入り込んだ突起部４８を設けることで、接着層６と薄膜層４との接触面積を増加するだけでなくＬＮ層１１のアンカー効果により、接着層の剥離も防止することが可能となる。

【0040】

図１８は、図１１に示した実施例を参考に、各部の寸法を示した図である。光導波路素子自体のサイズや基板に形成する光導波路の形状などにより、寸法は適宜調整される。特に、スポットサイズ変換部では光導波路１０等の幅も場所によって異なるため、各部の寸法には一定の幅がある。

【0041】

例えば、光導波路１０の幅ａは、スポットサイズ変換部以外では、３μｍ以下であり、通常、１μｍ前後に設定される。スポットサイズ変換部内では、ＬＮ層などで構成した光導波路１０の幅ａは、３μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下の範囲で変化する。

【0042】

光導波路１０を覆う低屈折率層２の幅ｄは、スポットサイズ変換部以外では、４～５０μｍの範囲で適宜設定される。高さｈｅは、２～５μｍ程度に設定される。ただし、低屈折率層２をスポットサイズ変換部の構成部分として利用する場合には、その高さに合わせて、例えば３μｍ前後の高さに設定される。スポットサイズ変換部での低屈折率層２の幅ｄは、使用場所に応じて１～１０μｍの範囲に設定される。特に、幅ｄが５μｍ以下の場合には、低屈折率層２の剥離を防止するため、本発明の突起部を用いた構成が不可欠となる。

【0043】

突起部を構成する薄膜層４は、突起部の高さｈを考慮して、例えば５μｍ以下の厚みに設定される。突起部の高さは、低屈折率層２の永久レジストが入り込む隙間が確保できれば良く、例えば、１０～５００ｎｍの範囲に設定される。

【0044】

突起部の形状は、アンカー効果を生じるには、光導波路の幅ａに対し、突起部の頂部の幅ｂの比ｂ／ａは９０％以下に設定することが好ましい。また、光導波路１０を突起部が安定して支えるためには突起部の底部の幅ｃの比ｃ／ｂは１００％以上、比ｃ／ａも好ましくは１００％以上である。

【0045】

次に、本発明の光導波路素子を、光変調デバイスや光送信装置に適用した例について説明する。以下では、広帯域幅コヒーレントドライバ変調器（ＨＢ－ＣＤＭ：High Bandwidth-Coherent Driver Modulator）の一例を用いて説明するが、本発明はこれに限らず、光位相変調器、偏波合成機能を備えた光変調器やより多い又はより少ないマッハツェンダー型光導波路を集積した光導波路素子、シリコンなど他材料で構成した光導波路素子との接合デバイス、センサ用途のデバイスなどにも適用可能である。

【0046】

図１９に示すように、光導波路素子は、光導波路基板１に形成された光導波路１０と、該光導波路１０を伝搬する光波を変調する変調電極などの制御電極（不図示）とを有しており、筐体ＣＡ内に収容される。さらに、光導波路に光波を入出力する光ファイバ（Ｆ）を設けることで、光変調デバイスＭＤを構成することができる。図１９では、光ファイバＦは、光学レンズを備えた光学ブロックやレンズ鏡筒、偏波合波部ＯＢなどを用いて光導波路素子内の光導波路１０と光学的に結合されている。これに限らず、光ファイバを筐体の側壁を貫通する貫通孔を介して筐体内に導入し、光学部品又は基板と、光ファイバとを直接接合したり、または光ファイバ端部にレンズ機能を有した光ファイバを光導波路素子内の光導波路と光学的に結合しても良い。また、光ファイバや光学ブロックとの接合を安定的に行うため、光導波路基板１の端面に沿って補強部材（不図示）を重ねて配置することも可能である。

【0047】

光変調デバイスＭＤに変調動作を行わせる変調信号Ｓｏを出力する電子回路（デジタル信号プロセッサーＤＳＰ）を、光変調デバイスＭＤに接続することにより、光送信装置ＯＴＡを構成することが可能である。光導波路素子に印加する変調信号Ｓを得るためには、デジタル信号プロセッサーＤＳＰから出力される変調信号Ｓｏを増幅する必要がある。このため、図１９では、ドライバ回路ＤＲＶを使用し、変調信号を増幅している。ドライバ回路ＤＲＶやデジタル信号プロセッサーＤＳＰは、筐体ＣＡの外部に配置することも可能であるが、筐体ＣＡ内に配置することも可能である。特に、ドライバ回路ＤＲＶを筐体内に配置することで、ドライバ回路からの変調信号の伝搬損失をより低減することが可能となる。

【0048】

光変調デバイスＭＤへの入力光Ｌ１は、光送信装置ＯＴＡの外部から供給されても良いが、図１９に示すように半導体レーザー（ＬＤ）を光源とすることも可能である。光変調デバイスＭＤで変調された出力光Ｌ２は、光ファイバＦにより外部に出力される。

【産業上の利用可能性】

【0049】

以上説明したように、本発明によれば、光導波路を覆う低屈折率層の幅が狭くなった場合でも、低屈折率層の剥離を防止した光導波路素子を提供することが可能となる。さらには、その光導波路素子を用いた光変調デバイスと光送信装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ 光導波路を形成する基板（薄板，膜体）
２ 低屈折率層
３ 誘電体層
４ 突起部を形成する層（薄膜層）
１０ 光導波路（リブ型光導波路）
４０～４３、４５ 突起部
Ｆ 光ファイバ
ＬＤ 光源
ＣＡ 筐体
ＭＤ 光変調デバイス
ＤＲＶ ドライバ回路
ＤＳＰ デジタル信号プロセッサー
ＯＴＡ 光送信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】