光元件、光元件的制造方法及光调制器技术

本发明专利技术提供一种能够在将基模的损失抑制得小的同时充分减少或除去高阶模、并且能够便宜且容易地制造的光元件及其制造方法、以及光调制器。该光元件具有：基板；以及第一光波导、第二光波导及第三光波导，形成于所述基板上，分别具有下部包层、芯层及上部包层，所述芯层与所述下部包层及所述上部包层相比折射率大，所述第一光波导与所述第二光波导光学连接，所述第二光波导与所述第三光波导光学连接，所述第一光波导、第二光波导及第三光波导具有至少所述上部包层及所述芯层的上部形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构，当将芯高度设为从所述台面结构的两侧的底面或所述台面结构的侧面的倾斜到达所述底面而变得不连续的部位到所述芯层的上表面为止的高度时，所述第三光波导的所述芯高度比所述第一光波导的所述芯高度低，当将台面宽度设为所述芯层的中央的宽度时，所述第三光波导的所述台面宽度比所述第一光波导的所述台面宽度窄。

Manufacturing Method of Optical Component and Optical Component and Optical Modulator

The present invention provides an optical element, a manufacturing method and an optical modulator which can adequately reduce or remove high-order modes while minimizing the loss of fundamental modes, and can be manufactured cheaply and easily. The optical element has a substrate, a first optical waveguide, a second optical waveguide and a third optical waveguide formed on the substrate, having a lower cladding, a core layer and an upper cladding, respectively. The refractive index of the core layer is larger than that of the lower cladding and the upper cladding. The first optical waveguide is optically connected with the second optical waveguide. The second optical waveguide and the third optical waveguide are optically connected. The first optical waveguide, the second optical waveguide and the third optical waveguide have at least the upper cladding and the upper part of the core layer formed into a mesa-like mesa structure projecting from the lower cladding, when the core height is set from both sides of the mesa structure. The height of the core of the third optical waveguide is lower than the height of the core of the first optical waveguide when the inclination of the bottom surface or the side of the mesa structure reaches the bottom surface and becomes discontinuous until the upper surface of the core layer. When the mesa width is set to the width of the center of the core layer, the third optical waveguide has a higher height than the core of the first optical waveguide. The mesa width of the three-optical waveguide is narrower than that of the first optical waveguide.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光元件、光元件的制造方法及光调制器
光元件、光元件的制造方法及光调制器
技术介绍
作为一种光波导，已知形成于半导体基板上的具有由半导体材料构成的芯层及包层的半导体光波导。作为光功能元件等中的半导体光波导的波导结构，例如采用被称为高台面结构的结构。高台面结构的光波导有波导损失小且能够缩小弯曲半径这样的特征。高台面结构的光波导由于截止台面宽度非常窄而难以抑制高阶横模。因此，高台面结构的光波导通常设计为增大高阶模的损失。具体而言，设计成高阶模的等效折射率小于基板的折射率。由此，高阶模向基板侧放射的结果是高阶模的损失增大。另一方面，在高台面结构的光波导中，当为了增大高阶模损失而使台面宽度过窄时，会导致连基模损失也增大。由于像这样在高台面结构的光波导中难以抑制高阶模，因此到目前为止，提出有作为抑制高阶模的高阶模滤波器发挥功能的光波导或元件(专利文献1～3)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-207665号公报专利文献2：日本特开2011-64793号公报专利文献3：日本特开平11-52149号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在如专利文献1～3所记载的那样的现有的光波导或元件中，无法充分确保基模的损失与高阶模的损失的差，难以充分地减少或除去高阶模。本专利技术鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够在将基模的损失抑制得小的同时充分地减少或除去高阶模、并且能够便宜且容易地进行制造的光元件、光元件的制造方法及光调制器。用于解决课题的技术方案根据本专利技术的一个观点，提供一种光元件，其特征在于，具有：基板；以及第一光波导、第二光波导及第三光波导，形成于所述基板上，分别具有下部包层、芯层及上部包层，所述芯层的折射率比所述下部包层和所述上部包层的折射率大，所述第一光波导与所述第二光波导光学连接，所述第二光波导与所述第三光波导光学连接，所述第一光波导、第二光波导及第三光波导具有至少所述上部包层及所述芯层的上部形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构，当将芯高度设为从所述台面结构的两侧的底面或所述台面结构的侧面的倾斜到达所述底面而变得不连续的部位到所述芯层的上表面为止的高度时，所述第三光波导的所述芯高度比所述第一光波导的所述芯高度低，当将台面宽度设为所述芯层的中央的宽度时，所述第三光波导的所述台面宽度比所述第一光波导的所述台面宽度窄。根据本专利技术的其他观点，提供一种光元件的制造方法，该光元件具有第一光波导、第二光波导及第三光波导，该第一光波导、第二光波导及第三光波导具有下部包层、芯层及上部包层，所述芯层与所述下部包层及所述上部包层相比折射率大，所述第一光波导与所述第二光波导光学连接，所述第二光波导与所述第三光波导光学连接，所述光元件的制造方法的特征在于，具有以下工序：在基板上层叠所述下部包层、所述芯层及所述上部包层的工序；在所述上部包层上形成硬掩模的工序；以及将所述硬掩模用作掩模，对至少所述上部包层及所述芯层的上部进行干法刻蚀的工序，所述硬掩模具有第一掩模部和第二掩模部，所述第一掩模部具有所述第一光波导、第二光波导及第三光波导的波导图案，所述第三光波导的所述波导图案的宽度比所述第一光波导的所述波导图案的宽度窄，所述第二掩模部选择性地形成于所述第一掩模部的所述第一光波导、第二光波导及第三光波导的所述波导图案的两侧的区域中的所述第三光波导的所述波导图案的两侧的区域。根据本专利技术的又一观点，提供一种光调制器，其特征在于，具有：光波导；调制部，形成于所述光波导的一部分，对在所述光波导中传导的光的相位进行调制；以及形成于所述光波导的上述光元件。专利技术效果根据本专利技术，能够在将基模的损失抑制得小的同时充分地减少或除去高阶模。另外，根据本专利技术，能够便宜且容易地制造能够在将基模的损失抑制得小的同时充分地减少或除去高阶模的光元件。附图说明图1是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的俯视图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的剖视图(其1)。图3A是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的剖视图(其2-1)。图3B是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的剖视图(其2-2)。图3C是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的剖视图(其2-3)。图4A是表示光波导的高台面结构可能具有的截面形状的其他例的剖视图(其1)。图4B是表示光波导的高台面结构可能具有的截面形状的其他例的剖视图(其2)。图5是表示针对不同的芯下深度得到的台面宽度与高阶模损失的关系的在光束传播法下的计算结果的例子的坐标图。图6A是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的一例的图(其1)。图6B是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的一例的图(其2)。图7A是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的其他例的图(其1)。图7B是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的其他例的图(其2)。图8A是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的又一其他例的图(其1)。图8B是表示针对本专利技术的第一实施方式的光元件计算出的基模损失及高阶模损失的计算结果的又一其他例的图(其2)。图9A是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其1-1)。图9B是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其1-2)。图9C是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其1-3)。图9D是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其1-4)。图10A是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其2-1)。图10B是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其2-2)。图10C是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其2-3)。图10D是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其2-4)。图11A是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其3-1)。图11B是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其3-2)。图11C是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其3-3)。图11D是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其3-4)。图12A是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其4-1)。图12B是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其4-2)。图12C是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其4-3)。图12D是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法的工序图(其4-4)。图13是表示本专利技术的第一实施方式的光元件的制造方法中的硬掩模的变形例的俯视图。图14是表示本专利技术的第二实施方式的光元件中的第三光波导的剖视图。图15A是表示本专利技术的第三实施方式的光调制器的概略图(其1)。图15B是表示本专利技术的第三实施方式的光调制器的概略图(其2)。图16是表示本专利技术的第四实施方式的光调制器的俯视图。具体实施方式[第一实施方式]使用图1至图13对本专利技术的第一实施方式的光元件及其制造方法进行说明。首先，使用图1至图4B对本实施方式的光元件的结构进行说明。图1是表示本实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光元件，其特征在于，具有：基板；以及第一光波导、第二光波导及第三光波导，形成于所述基板上，分别具有下部包层、芯层及上部包层，所述芯层的折射率比所述下部包层和所述上部包层的折射率大，所述第一光波导与所述第二光波导光学连接，所述第二光波导与所述第三光波导光学连接，所述第一光波导、第二光波导及第三光波导具有至少所述上部包层及所述芯层的上部形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构，当将芯高度设为从所述台面结构的两侧的底面或所述台面结构的侧面的倾斜到达所述底面而变得不连续的部位到所述芯层的上表面为止的高度时，所述第三光波导的所述芯高度比所述第一光波导的所述芯高度低，当将台面宽度设为所述芯层的中央的宽度时，所述第三光波导的所述台面宽度比所述第一光波导的所述台面宽度窄。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.04 JP 2016-0198761.一种光元件，其特征在于，具有：基板；以及第一光波导、第二光波导及第三光波导，形成于所述基板上，分别具有下部包层、芯层及上部包层，所述芯层的折射率比所述下部包层和所述上部包层的折射率大，所述第一光波导与所述第二光波导光学连接，所述第二光波导与所述第三光波导光学连接，所述第一光波导、第二光波导及第三光波导具有至少所述上部包层及所述芯层的上部形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构，当将芯高度设为从所述台面结构的两侧的底面或所述台面结构的侧面的倾斜到达所述底面而变得不连续的部位到所述芯层的上表面为止的高度时，所述第三光波导的所述芯高度比所述第一光波导的所述芯高度低，当将台面宽度设为所述芯层的中央的宽度时，所述第三光波导的所述台面宽度比所述第一光波导的所述台面宽度窄。2.根据权利要求1所述的光元件，其特征在于，所述光元件还具有第四光波导及第五光波导，该第四光波导及第五光波导形成于所述基板上，分别具有所述下部包层、所述芯层及所述上部包层，所述第三光波导与所述第四光波导光学连接，所述第四光波导与所述第五光波导光学连接，所述第四光波导及第五光波导具有至少所述上部包层及所述芯层的上部形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构，所述第三光波导的所述芯高度比所述第五光波导的所述芯高度低，所述第三光波导的所述台面宽度比所述第五光波导的所述台面宽度窄。3.根据权利要求1或2所述的光元件，其特征在于，所述第一光波导、第二光波导及第三光波导具有所述上部包层、所述芯层及所述下部包层形成为在所述下部包层上突出的台面状的台面结构。4.根据权利要求3所述的光元件，其特征在于，所述第三光波导的芯下深度为0.3μm以下，所述芯下深度是所述芯高度与所述芯层的厚度的差。5.根据权利要求1～4中任一项所述的光元件，其特征在于，所述第三光波导的基模的等效折射率大于所述下部包层的折射率，所述第三光波导的高阶模的等效折射率小于所述基板的折射率。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤裕介，木本龙也，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP