JP6325941B2

JP6325941B2 - 光回路

Info

Publication number: JP6325941B2
Application number: JP2014160677A
Authority: JP
Inventors: 山崎　裕史; 裕史山崎; 才田　隆志; 隆志才田; 亀井　新; 新亀井; 百合子川村
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; NTT Inc USA
Current assignee: NTT Inc; NTT Inc USA
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP2016038446A

Description

本発明は、光信号が伝搬する光導波路を有する光回路に関し、特に、光の入出力を行うためのグレーティングカプラを備えた光回路に関する。

Ｓｉを光導波路コアとする平面光波回路（Ｓｉ光回路）は、様々な光機能を小型かつ低コストで集積可能なプラットフォームとして注目されている。Ｓｉ光回路における課題の一つとして、光入出力部における外部の光素子、例えば光ファイバ、フォトダイオード（ＰＤ）またはレーザダイオード（ＬＤ）等との高効率光結合効率の実現が挙げられる。

従来のＳｉ光回路では、光の入出力の形態として、光回路内にグレーティングカプラを配置し基板面に対し垂直方向に入出力する方法が広く用いられている。高効率光結合効率のために、非特許文献１では、グレーティング形状を最適化することにより、光ファイバとの結合損失０．６ｄＢ程度の高効率結合が得られることが開示されている。また、非特許文献２では、結合特性の偏波依存性を積極的に利用し、入出力および偏波分離・結合の機能を兼ね備える構成が提案されている。

上述したグレーティングカプラは上下両側に光を放射するため、外部素子との光結合を高効率にすることが難しい。このため、グレーティングカプラの上下のいずれか一方の側に、反射膜を設置しておき、放射光を一方向に集光させる構成が知られている。非特許文献３では、金（Ａｕ）を蒸着したウェハへＳｉ光回路を貼り合せた構成が提案されている。

また、特許文献１では、Ｓｉ基板裏面から形成した窓へ反射膜を蒸着した構成が提案されている。さらに、特許文献２では、Ｓｉ光回路上面へ反射膜を蒸着し、Ｓｉ基板裏面から光取出し窓が形成された構成が提案されている。なお、非特許文献１については、特許文献１の上記構成と同様の構成が採用されている。

特開２０１１−２０３６０４号特開２０１２−２０８３７１号

W.S.Zaoui et al., "CMOS-Compatible Nonuniform Grating Coupler with 86% Coupling Efficiency," in Proc. ECOC2013, paper Mo.3.B.3. C.R.Doerr et al., "Monolithic Silicon Coherent Receiver," Proc. OFC/NFOEC2009, paper PDPB2. F.V.Laere et al., "Compact and Highly Efficient Grating Couplers Between Optical Fiber and Nanophotonic Waveguides",Jounal of Lightwave Technology Vol.25, No.1, January 2007, pp.151-156

非特許文献２の場合、ウェハの貼り合せや裏面の窓形成といった複雑なプロセスを用いない簡易な工程でグレーティングカプラを作製しているが、光結合効率が低くなるという問題があった。

非特許文献３の場合、製造工程が複雑になるという問題があった。すなわち、通常のＳｉ光回路作製工程に加え、ウェハ貼り合せ工程および光回路側の支持シリコン層除去工程が必要になる。

また、特許文献１〜２の場合についても、Ｓｉ基板裏面からの窓形成工程が必要となり、製造工程が複雑になるという問題があった。

本発明は、このような状況においてなされたものであり、その目的は、高効率かつ製造工程の簡易な光入出力構造を有する光回路を提供することである。

上記の課題を解決するための本発明は、傾斜構造を有する支持基板と、前記支持基板上に形成されたアンダークラッド層と、前記アンダークラッド層上に形成され、グレーティングカプラを有するコア層と、前記コア層上に形成されたオーバークラッド層とを備え、前記アンダークラッド層は前記グレーティングカプラ下部において前記支持基板と接しておらず、前記傾斜構造は、前記グレーティングカプラ下部の前記支持基板に形成されており、前記グレーティングカプラから出射される光を反射する傾斜構造となっている。

ここで、前記グレーティングカプラ上部の前記オーバークラッド層には、反射膜が形成されるようにしてもよい。

前記グレーティングカプラ下部の前記アンダークラッド層と前記傾斜構造との間に、前記アンダークラッド層の屈折率と同程度の屈折率を有するマッチング材を充填するようにしてもよい。

前記支持基板およびコア層の材質をＳｉとし、前記アンダークラッド層の材質をＳｉＯ２としてもよい。

前記傾斜構造は、前記支持基板に対する異方性エッチングにより形成するようにしてもよい。

また、上記の課題を解決するための本発明は、光回路の作製方法であって、支持基板上に、アンダークラッド層と、グレーティングカプラを有するコア層と、オーバークラッド層との順に積層された光導波路を形成する工程と、前記グレーティングカプラの周辺部分において、前記オーバークラッド層及び前記アンダークラッド層を除去して、溝を形成する工程と、前記グレーティングカプラのオーバークラッド層及びアンダークラッド層をマスクとして、前記溝を異方性エッチングすることにより、前記グレーティングカプラ下部の前記支持基板に、前記グレーティングカプラから出射される光を反射する傾斜構造を形成する工程とを含む。

本発明によれば、高効率で製造工程が簡易なものとなる。

第１実施形態における光回路の概要構成を説明するための図である。光回路の斜面構造の作製工程の一例を示す図である。第２実施形態の光回路の構成例を示す概略図である。第３実施形態の光回路の構成例を示す概略図である。第３実施形態の光回路において、傾斜構造によって光が伝搬する様子を示す模式図である。第１実施形態の光回路の変形例を示す模式図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態である光回路１０について説明する。

［光回路の構成］
先ず、本実施形態の光回路１０の構成について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の光回路１０の構成例を示す概略図であって、（ａ）は光回路１０の上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ´断面図、を示す。

この光回路１０は、例えばＳｉからなる支持基板１００を備える。図１（ｂ）に示すように、光回路１０は、支持基板１００上において、支持基板１００の側から、アンダークラッド層１０１、コア層１０２、オーバークラッド層１０３が積層されている。この光回路１０では、２つのクラッド層１０１，１０３は例えばＳｉＯ_２で形成され、コア層１０２は例えばＳｉで形成される。

なお、図１に示す支持基板１００は、例えば石英で形成するようにすることもできる。

図１において、コア層１０２は、グレーティングカプラ１１１と、このグレーティングカプラ１１１と光接続された入出力光導波路１１２とを有する。

グレーティングカプラ１１１上部のオーバークラッド層１０３上には、例えばＡｌからなる反射膜１１３が形成される。また、支持基板１００は、グレーティングカプラ１１１下部において、斜面構造１２１を有する。

アンダークラッド層１０１は、グレーティングカプラ１１１下部において支持基板１００と接していない。

本実施形態では、Ｓｉ支持基板１００の面方位は（１００）である。斜面構造１２１は、後述するように、異方性ウェットエッチングで形成されたＳｉ（１１１）面である。斜面構造１２１の斜面の水平面に対する角度θｓは、５４．７°である。

グレーティングカプラ１１１下部のアンダークラッド層１０１と斜面構造１２１との間には、アンダークラッド層１０１下面での光反射を防ぐため、アンダークラッド層１０１の材質であるＳｉＯ_２に近い屈折率を有するマッチング材１４１が充てんされる。マッチング材１４１として、光回路１０と光ファイバ１４２とを接続するために用いられる接着剤等を使用することができる。

グレーティングカプラ１１１の下方へ出射された光は、斜面構造１２１で反射され、支持基板１００側の面方向に出射され、光ファイバ１４２に結合する。

この光回路１０では、反射膜１１３が形成されるため、グレーティングカプラ１１１から出射する光のほぼ全てが、図１（ｂ）の矢印で示されているように、グレーティングカプラ１１１の下方に出射される。そして、下方に出射された光は、斜面構造１２１での反射により、略水平方向（正のｚ軸方向）に光路方向が変わり、その後、光ファイバ１４２に結合する。

図１（ｂ）に示した光の出射角度θｂ（すなわち、-ｙ軸方向に対するグレーティングカプラ１１１から出射する光の角度）は、θｂ＝２θｓ−９０°とした場合、斜面構造１２１による光の反射後の出射光軸を、支持基板１００の基板面に対して水平方向（ｚ軸方向）とすることができる。

図１（ｂ）の例では、水平出射を得るためのθｂは、θｂ＝１９．５°となる。なお、θｂの値は、グレーティングピッチに依存するため、設計時に調節することができる。

［光回路の作製工程］
次に、本実施形態の光回路１０の全体的な作製工程について再度図１を参照して説明する。

この作製工程では、まず、光導波路およびグレーティングカプラを有するＳｉ光回路を作製する。

例えば、まず、支持基板１００としてのＳｉ（１００）基板、アンダークラッド層１０１としてのＳｉＯ_２層、コア層１０２としてのＳｉ層の順に積層されたＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板を用意する。この場合、支持基板１００の厚さは例えば５００μｍ、アンダークラッド層１０１の厚みは例えば約２μｍ、コア層１０２の厚みは例えば約２５０ｎｍとする。

続いて、コア層１０２に対して、フォトリソグラフィにより光導波路形状を規定するレジストパタンを形成し、ＲＩＥ(Reactive Ion Etching)法等によりエッチングを行う。この場合、グレーティングカプラ１１１を形成するため、エッチング工程は２段階以上に分けて行う。

例えば、最初のエッチングでグレーティングカプラ１１１の凸部を残して約８０ｎｍ掘り下げ、２回目のエッチングでグレーティングカプラ１１１を含む全ての光導波路部を残してコア層１０２を除去する。

グレーティングカプラ１１１の光伝搬軸方向の長さは例えば２０μｍ程度とする。

最後に、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法等により、ＳｉＯ_２からなるオーバークラッド層１０３を堆積し、その上面をＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)等により平坦化する。オーバークラッド層１０３の厚みは、例えば約２μｍとする。このようにして、光導波路１１２およびグレーティングカプラ１１１を有するＳｉ光回路が作製される。

さらに、この実施形態の光回路１０では、反射膜１１３を形成する。反射膜１１３の材質として、例えばＡｌが用いられる。反射膜１１３のパタン形成には、例えば光導波路形成と同様に、フォトリソグラフィとプラズマＣＶＤとを採用することができる。

反射膜１１３のＡｌ膜の厚みは、例えば約５００ｎｍとする。反射膜１１３の形成後、必要に応じて反射膜１１３上にはＳｉＯ_２等の保護膜を形成する。

なお、Ｓｉ光回路に電気配線を形成する必要がある場合、電気配線の材料として、Ａｌが用いられる場合が多いため、反射膜１１３の材質として、上述のＡｌを用いるのが好ましい。配線の形成と反射膜の形成とを同時に行うことができ、結果として作製効率が良いからである。

Ｓｉ光回路に電気配線を形成する必要がなる場合としては、例えば、熱光学効果やキャリア効果を用いた位相シフタを含む光回路において、電極取出しのための配線が必要となる場合等が考えられる。

なお、上記各工程において、上記各層の厚み、エッチング工程の段階数および掘り下げ深さ等は、所望の特性に応じて適宜変更することができる。

また、レジストパタン形成において、より微細なパタンが必要となる場合には電子ビームリソグラフィを用いることもできる。

オーバークラッド層１０３の材質として、ＳｉＯＮやポリマ等を用いても良い。反射膜１１３の材料として、例えばＡｕを用いても良い。また、反射膜１１３の蒸着に真空蒸着を適用しても良いし、パタニングにはリフトオフ法を適用しても良い。

[斜面構造の作製工程]
次に、上述した斜面構造１２１の作製工程について、図２を参照して説明する。図２は、光回路１０の斜面構造１２１の作製工程の一例を示す図であって、（１）はグレーティングカプラ２１１および反射膜２１３の周辺において溝２３１を形成する工程、（２）は溝２３１をダイシングして傾斜構造２２１を形成する工程、を示す。

まず、グレーティングカプラ１１１及び反射膜１１３の周辺部分において、コの字型の溝２３１を形成する（図２（１））。具体的には、フォトリソグラフィおよびＲＩＥにより、支持基板１００をエッチストッパとして、オーバークラッド層１０３及びアンダークラッド層１０１をエッチング除去することで、図２（１）に示すような溝１３１を形成する。

溝１３１の外形は、例えば、７０μｍ（ｘ軸方向）×８０μｍ（ｚ軸方向）とする（図２（１）の上面図を参照）。また、溝１３１のコの字型の各張り出し部（突出部）の大きさは、例えば、３０μｍ（ｘ軸方向）×４０μｍ（ｚ軸方向）とする（図２（１）の上面図を参照）。

この溝２３１を形成する工程は、例えば熱光学位相シフタの電力効率を向上するための断熱溝を形成する必要がある場合、断熱溝形成と同時に行うことができる。

次に、オーバークラッド層１０３及びアンダークラッド層１０１としてのＳｉＯ_２膜をマスクとし、ＫＯＨ水溶液による異方性ウェットエッチングを行うことによって、エッチピットを形成する。エッチングレートのＳｉ面方位依存性により、上記張り出し部の下部はアンダーカットされ、溝１３１の外径に沿った錐台形状のエッチピットが形成される（例えば、K.E.Petersen, Silicon as a Mechanical Material, Proc. IEEE, vol. 70, no. 5, May. 1982, pp. 420-457の図５（ｄ）を参照）。

本実施形態では、グレーティングカプラ１１１の下部にＳｉ（１１１）面に対応する斜面構造１２１を得ることができる。この場合、斜面構造１２１の斜面の角度は、例えば５４．７°となる。

次に、図２（２）に示すように、溝１３１の中央より左側（グレーティングカプラ１１１の下部）において、ダイシング等により切り落とすことによって、図２（２）に示したθを有する斜面構造１２１を得ることができる。

本実施形態の光回路１０の構造は、従来のような特殊な工程（ウェハ貼り合わせ、裏面からの加工）を行うことがなく、ウェハ上面からの一般的な加工（成膜、フォトリソグラフィ、エッチング）のみで形成することができる。このため、光回路１０は、従来の回路よりも作製が簡易である。

また、光回路１０では、グレーティングカプラ１１１の片側に反射膜１１３が形成されるため、外部素子（本実施形態では、光ファイバ１４２）との高効率な光結合が実現できる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態である光回路１０Ａについて説明する。

第１実施形態の光回路１０において、グレーティングカプラ１１１の向きを変更して配置するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態の光回路１０では、グレーティングカプラ１１１は、斜面構造１２１により光反射された最終的な出射方向と平行（ｚ軸方向）に配置されていたが、本実施形態の光回路１０Ａでは、グレーティングカプラ３１１は、出射方向と直交（ｘ軸方向）するように配置される。

なお、上述したグレーティングカプラ１１１の向きは、グレーティングカプラ内の光伝搬方向を意味する。

上記以外の光回路１０Ａの構成は、図１および図２で示したものとほぼ同一である。本実施形態の以下の説明では、特に特記しない限り、第１実施形態の説明で用いた用語をそのまま用いる。

図３は、本実施形態の光回路１０Ａの構成例を示す概略図であって、（ａ）は光回路１０Ａの上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ´断面図、を示す。

図３に示すように、光回路１０Ａでは、図１に示したものと同様に、支持基板３００上において、アンダークラッド層３０１、コア層３０２、オーバークラッド層３０３が積層され、コア層３０２は、グレーティングカプラ３１１と、入出力光導波路３１２とを有する。そして、グレーティングカプラ３１１上部のオーバークラッド層３０３上には、反射膜３１３が形成され、また、グレーティングカプラ３１１下部において、斜面構造３２１を有している。

マッチング材３４１は、アンダークラッド層３０１と斜面構造３２１との間には、アンダークラッド層３０１下面での光反射を防ぐため、アンダークラッド層３０１の材質であるＳｉＯ_２に近い屈折率を有する接着材等で形成されている。

一方、図１に示したものと異なり、この光回路１０Ａでは、グレーティングカプラ３１１は、グレーティングカプラ３１１内の光伝搬方向がｘ軸方向になるように配置される。この場合の斜面構造３２１の角度θｓは４５°であり、従って、グレーティングカプラ３１１からのｙｚ平面内での出射ビーム傾き角θｂは、０°となる。

なお、傾斜構造３２１の４５°斜面は、Ｓｉ（１１０）基板を用い、Ｓｉ（１００）面を斜面として形成することができる。

グレーティングカプラ３１１の下方へ出射された光は、斜面構造３２１で反射され、支持基板３００側の面方向に出射され、結果として、平面光導波路素子３４３の入出力部である導波路型ＳＳＣ(Spot-Size Converter)光ファイバ３４４に結合する。

一般に、導波路型ＳＳＣでは、平面光導波路素子の基板に対し水平方向のモード形状を制御することは容易であるが、基板垂直方向のモード形状を制御することは難しくなる。これは、水平方向のモード形状はマスクパタン形状、例えばＳＳＣの横幅により制御できるが、垂直方向のモード形状は、基本的にコア膜厚等の成膜条件によって規定され、コア膜厚は他の回路要素等の制約もあり設計自由度が高くないためである。

一方、グレーティングカプラの入出力ビームのモード形状については、グレーティング内の光伝搬軸方向に対し直交方向（図１のｘ軸方向、図３のｚ軸方向）のモード制御は容易であり、平行方向（図１のｚ軸方向、図３のｘ軸方向）のモード形状の制御は困難となる。これは、直交方向のモード形状はマスクパタン形状、例えばグレーティングカプラ部の横幅により制御でき、さらには、湾曲したグレーティングを用いることで集光させることも可能である（例えば、F.V.Laere et al., “Compact Focusing Grating Couplers for Silicon-on-Insulator Integrated Circuits,” Photon. Technol. Lett., vol.19, no.23, December 2007, pp. 1919-1921を参照）が、平行方向のモード形状は、グレーティングの個々の凹凸の散乱強度によって規定され、その散乱強度は基本的に個々の凹凸の深さによって決まるため、多段階のエッチングなど特殊かつ複雑な工程を用いなければモード形状制御が難しいためである。

本実施形態の光回路１０Ａでは、第１実施形態の効果（簡易な製造工程で高効率な光結合を達成できること）を有するほか、次のような効果も奏する。すなわち、グレーティング３１１の向きによって、平面光導波路素子側のＳＳＣ３４４の水平方向（ｘ軸方向）のモード形状をグレーティングカプラ３１１の伝搬軸平行方向（ｘ軸方向）のモード形状に合うように設計し、さらにはグレーティングカプラ３１１の伝搬軸直行方向（ｚ軸方向）のモード形状をＳＳＣ３４４の垂直方向（ｙ軸方向）のモード形状に合うようにすることができるので、高い光結合効率が実現できる。

＜第３実施形態＞
図１に示した斜面構造１４１の形状は変更することができる。図４は、本実施形態の光回路１０Ｂの構成例を示す概略図であって、（ａ）は光回路１０Ｂの上面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ´断面図、を示す。

図４に示すように、光回路１０Ｂでは、図１に示したものと同様に、支持基板４００上において、アンダークラッド層４０１、コア層４０２、オーバークラッド層４０３が積層され、コア層４０２は、グレーティングカプラ４１１と、入出力光導波路４１２とを有する。そして、グレーティングカプラ４１１上部のオーバークラッド層４０３上には、反射膜４１３が形成され、また、グレーティングカプラ４１１下部において、斜面構造４２１を有している。

マッチング材４４１は、アンダークラッド層３０１の材質であるＳｉＯ_２に近い屈折率を有する接着材等で形成されている。

一方、図１に示したものと異なり、この光回路１０Ｂでは、斜面構造４２１はＳｉ（１１１）面が用いられる。図４の例では、θｂは、例えば５４．７°とする。傾斜構造４２１は、図４（ｂ）に示すように、２つの傾斜構造４２１，４２２を有する。

この実施形態の光回路１０Ｂでは、グレーティングカプラ４１１からの出射光は、斜面構造４２１で反射された後、さらに傾斜構造４２２で反射され、支持基板４００の上方（＋ｙ軸方向）へ出射される。この場合、基板１００の上方において、上記出射した光を入射する外部素子（例えば、光ファイバ、フォトダイオードまたはレーザーダイオード等）を配置しておけば、高効率な光結合が実現される。

なお、図４では、上記外部素子は図示されていないが、マッチング材４４１は、結合先の上記外部素子とオーバークラッド層４０３との間にも充填するのが好ましい。

傾斜構造４２１，４２２によって光が伝搬する様子について、図５を参照して説明する。図５は、傾斜構造４２１，４２２によって光が伝搬する様子を示す模式図である。

図５において、ｙｚ平面内におけるグレーティングカプラ４１１から下方への出射ビーム傾き角をθｂ、斜面構造４２１，４２２の各傾斜角度をθｓとすると、光回路１０Ｂから最終的に出射するビーム角は、（−θｂ＋４θｓ−１８０）°となる。この式から、例えば、最終的に出射するビーム角を８°とする場合、θｂを、約３０．１°とすればよい。

本実施形態の光回路１０Ｂによると、垂直方向（ｙ軸方向）に光入出力を行う場合に有益である。この光回路１０Ｂの構造は、第１実施形態に示したものよりも、グレーティングカプラ４１１と外部素子との間のビーム伝搬距離が長くなるため、ビーム広がりによる結合損失が若干大きくなり得る。しかし、反射膜４１３によって、グレーティングカプラ４１１からの出射光の回収効率が高まる。この点で、第１実施形態の場合と同様に、高効率で簡易な製造工程で実現できるという効果を奏する。

以上、上記各実施形態について詳述してきたが、光変調器１０，１０Ａ，１０Ｂの構成を変更することもできる。

例えば、第１実施形態の光回路１０では、結合先の外部素子は光ファイバ１４２である場合に限られず、例えば、レーザーダイオード、フォトダイオード、または他の光導波路であっても良い。グレーティングカプラ１１１は、設計の自由度があり、外部素子の導波モード形状に合わせて様々な最適設計が可能である。

第１実施形態の斜面構造１２１による反射により光が出射する最終的な光軸は、必ずしもｚ軸に平行である必要はない。例えば、端部が斜めに研磨された光ファイバブロック等を用いる場合には、出射光軸は、ｙｚ平面内で傾くようにしも良い。その場合は、上記のθｂ＝２θｓ−９０°を満たす必要はない。

第１実施形態の光回路１０では、Ｓｉ（１００）基板１００を用い、Ｓｉ（１１１）面を斜面構造１２１とした場合について説明したが、基板１００としてＳｉ（１１０）を用い、Ｓｉ（１００）面を斜面構造１２１とすることもできる。この場合、角度θｓ＝４５°の斜面構造を得ることができる（例えば、山下著他、ＫＯＨ水溶液を用いた電圧印加によるｎ−Ｓｉ（１１０）の等方性エッチング、デンソーテクニカルレビュー、Ｖｏｌ．６、Ｎｏ．２、２００１、を参照）。

第１実施形態の光回路１０では、反射膜１１３を形成する場合について説明したが、反射膜１１３は形成しないようにすることもできる。図６は、かかる光回路１０ａの構成例を示す模式図である。

図６に示す光回路１０ａは、グレーティングカプラ１１１の上方に反射膜が形成されていない。図６の例では、グレーティングカプラ１１１からの出射光は、上方（＋ｙ軸方向）と側方（＋ｚ軸方向）の両方から取り出され、それぞれの方向成分が利用される。つまり、図６に一例を示すように、入出力ファイバ１４２は光回路１０ａの上方に設けられ、モニタ用フォトディテクタ６５０は光回路１０ａの側面に設けられる。

仮に、従来の構造（非特許文献３）において、図６に示したものと同じように、グレーティングカプラの両側の出力を両方利用することを試みた場合、上方（＋ｙ軸方向）と下方（−ｙ軸方向）との入出力先に素子を配置しなければならず、結果として、実装することが難しい。しかし、図６に示したもののように、グレーティングカプラ１１１下部に斜面構造１２１が形成されることによって、光回路の上下両面ではなく、上方と側方とから光入出力を行うことができる。

第２実施形態の光回路１０Ａでは、斜面構造３２１の角度θｓを例えば４５°とした場合について説明した。しかし、θｓの値は変更することができる。例えば、θｓを５４．７°とする場合には、グレーティングカプラ３１１からの出射ビーム傾き角を１９．５°とするように、グレーティングカプラ３１１のグレーティングパタンを斜めに設けておき、グレーティングカプラ３１１の面内配置方向をｘ軸方向ではなく、ｘ軸方向よりも所定の角度ずらす等するのが好ましい。

また、第２実施形態の光回路１０Ａでは、グレーティングカプラ３１１からのｘｙ平面内での出射ビームの傾き角が０°となる場合を想定し、ＳＳＣ３４４の向きがｚ軸方向に平行となるようにしているが、上記出射ビームの傾き角が０°でならない場合は、ＳＳＣ３４４も、ｚ軸方向に対し、所定の傾斜を有するように配置することが好ましい。

１０
１００、３００、４００支持基板
１０１、３０１、４０１アンダークラッド層
１０２、３０２、４０２コア層
１０３、３０３、４０３オーバークラッド層
１１１、３１１、４１１グレーティングカプラ
１１２、３１２、４１２光導波路
１１３、３１３、４１３反射膜
１２１、４２１、４２２斜面構造
１４１、３４１、４４１マッチング材
１４２光ファイバ
３４３平面光導波路素子
３４４導波路ＳＳＣ

Claims

傾斜構造を有する支持基板と
前記支持基板上に形成されたアンダークラッド層と、
前記アンダークラッド層上に形成され、グレーティングカプラを有するコア層と、
前記コア層上に形成されたオーバークラッド層と
を備え、
前記アンダークラッド層は前記グレーティングカプラ下部において前記支持基板と接しておらず、
前記傾斜構造は、前記グレーティングカプラ下部の前記支持基板に形成されており、前記グレーティングカプラから出射される光を反射する傾斜構造となっていることを特徴とする光回路。
前記グレーティングカプラ上部の前記オーバークラッド層には、反射膜が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。
前記グレーティングカプラ下部の前記アンダークラッド層と前記傾斜構造との間に、前記アンダークラッド層の屈折率と同程度の屈折率を有するマッチング材が充填されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の光回路。
前記支持基板およびコア層の材質がＳｉであり、
前記アンダークラッド層の材質がＳｉＯ₂であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光回路。
前記傾斜構造は、前記支持基板に対する異方性エッチングにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光回路。
光回路の作製方法であって、
支持基板上に、アンダークラッド層と、グレーティングカプラを有するコア層と、オーバークラッド層との順に積層された光導波路を形成する工程と、
前記グレーティングカプラの周辺部分において、前記オーバークラッド層及び前記アンダークラッド層を除去して、溝を形成する工程と、
前記グレーティングカプラのオーバークラッド層及びアンダークラッド層をマスクとして、前記溝を異方性エッチングすることにより、前記グレーティングカプラ下部の前記支持基板に、前記グレーティングカプラから出射される光を反射する傾斜構造を形成する工程と
を含む光回路の作製方法。