光波导元件以及光波导元件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光波导元件以及光波导元件的制造方法。
【背景技术】
[0002]存在具备产生电光效应的基板以及设置于基板的光波导的光波导元件。例如，在专利文献I以及非专利文献I所记载的光调制元件中，通过使设置有光波导的基板的一部分极化反转，来实现光带的扩大。另外，在专利文献2所述的集成型光调制元件中，通过使设置有光波导的基板的一部分极化反转，来实现没有线性调频脉冲以及时间偏差(skew)的高精度的光信号的产生。另一方面，为了实现动作电压的降低以及光带的扩大，公知并广泛使用将包括光波导的部分形成为隆脊结构的光调制元件。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开2005-284129号公报
[0006]专利文献2:日本特开2008-116865号公报
[0007]专利文献3:日本特开2005-275121号公报
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:Janner, Davide, Michele Belmonte, and Valer1Pruner1.，，Tailoring the Electrooptic Response and Improving the PerformanceOf Integrated LiNb03Modulators by Domain Engineering.，，Journal of LightwaveTechnology 25.9 (2007):2402-2409.
[0010]非专利文献2:Schreiber, G.，et al.’’Efficient cascaded differencefrequency convers1n in per1dically poled T1:LiNb03waveguides using pulsed andcw pumping.”Applied Physics B 73.5-6(2001):501-504.
[0011]非专利文献3:Janner, D.，et al.，，Grinding free electric-field poling ofTi indiffused z-cut LiNb03 wafer with submicron resolut1n.，，Applied Physics A91.2(2008):319-321.
[0012]非专利文献4:宫澤信太郎，and栗村直.分極反転r八'4 基礎t応用，才7°卜口二夕只社.1SBN4-902312-11-5，2005
【发明内容】
[0013]发明所要解决的课题
[0014]为了解决上述两个课题即动作电压的降低以及光带的放大，考虑同时包括极化反转结构以及隆脊结构的光调制元件。为了制作这种光调制元件，例如，在包括具有光波导的隆脊部的基板上，需要将跨过隆脊部以及隆脊部以外的平坦部(沟槽部的底面)的区域的强介电极化方向反转。虽然通过仅使隆脊的部分反转的结构也能够实现专利文献I的效果，但是优选包括平坦部(沟槽底部)地进行极化反转，在远离隆脊的光波导部的位置形成极化壁。作为该理由，有以下等几点:在极化反转工序中，需要进行与隆脊部的宽度相当的精细的形状控制；由于反转面积小，因此对用于对反转面积进行监视控制的电流量的监视器要求更高灵敏度以及更高精度；在强介电晶体的极化壁中，应力以及陷阱电荷的密度大，因此折射率容易变得不均匀，容易发生由光的散射引起的传播光的损失以及非必要偏振分量的产生；由于温度变化，光波导基板的变形以及扭转变大，在干涉仪型的光设备中导致稳定性的劣化。在这种情况下，在隆脊部与平坦部中基板的厚度不同，
[0015]因此当在极化反转工序中对基板施加高电压时，隆脊部处的电场强度小于平坦部处的电场强度。因此，存在如下可能性:用于极化反转的电压的调整变得复杂，超过所期望的区域而使目的以外的区域的极化方向反转。其结果是，存在光调制元件中的光控制的光带扩大幅度乃至光信号的品质以及精度降低的可能性。
[0016]此外，非专利文献2以及非专利文献3示出了在光波导不是隆脊结构而是平坦的结构的情况下准确地进行极化反转的控制的方法。通过研磨等去除在Ti等的杂质扩散工序时形成的薄的极化反转层的方法(非专利文献2)或者采用未形成极化反转层的杂质扩散工序的条件(非专利文献3)的方法是有效的，报告了以微米以下的精度来控制极化反转壁的位置的例子。在通过Ti等的杂质扩散而形成光波导的基板的极化反转区域的精密控制中，薄的极化反转层的存在是本质上的阻碍因素，或者，并非薄的极化反转层的存在而是微小的极化反转区域的存在是支配性的阻碍因素，或者，扩散杂质而得到的部分的矫顽电场的降低以及微小的极化反转区域的存在是支配性的阻碍因素，究竟是以上的哪一个仍未得出科学的结论，但非专利文献2以及非专利文献3的方法对于控制性改善存在一定的效果是事实。
[0017]然而，在形成有隆脊结构的光波导的情况下，即使使用如上所示的方法，现今仍难以准确地进行极化反转区域的控制。在专利文献3中，公开了在形成有光波导的面的相反侧形成比隆脊部的高度更深的槽并进行极化反转区域的控制的方法。是如下的强制性方法，即，无论隆脊型波导那样的表面的比较小的凹凸结构以及基板的厚度的不均匀性如何，都获得与在背面形成的深的槽的形状对应的极化反转区域。在制造专利文献I的结构的设备以及专利文献2的结构的设备时是极其有效的方法，但与非专利文献I同样地，需要基板的加工工艺。
[0018]本发明提供一种具有能够提高基板的极化反转处理的精度的结构的光波导元件以及光波导元件的制造方法。
[0019]用于解决课题的技术方案
[0020]本发明的一个方面的波导元件的制造方法包括:光波导形成工序，通过掺杂用于降低基板的矫顽电场的杂质而将沿第I方向延伸的光波导形成于基板；隆脊形成工序，形成包括光波导的第I隆脊部以及与第I隆脊部交叉的第2隆脊部；以及极化处理工序，通过对基板中的由第2隆脊部划分出的一方的区域施加电压，而将区域的极化方向反转。
[0021]根据该光波导元件的制造方法，掺杂用于降低基板的矫顽电场的杂质来形成光波导，形成包括光波导的第I隆脊部以及与第I隆脊部交叉的第2隆脊部。然后，在为了进行极化反转处理而对由第2隆脊部划分出的基板的一方的区域施加高电压的情况下，在一方的区域中的除了第I隆脊部以外的部分产生的电场大于在第2隆脊部产生的电场。因此，以基板的矫顽电场大于在第2隆脊部产生的电场且小于在一方的区域中的除了第I隆脊部以外的部分产生的电场的方式调整电压，从而能够通过第2隆脊部来限制极化方向反转的区域，能够防止超过了第2隆脊部的部分的极化反转。另外，在第I隆脊部，包含用于降低基板的矫顽电场的杂质，因此能够使一方的区域的第I隆脊部的极化方向反转。其结果是，能够提高基板的极化反转处理的精度。
[0022]在本发明的其他方面的光波导元件的制造方法中，也可以在隆脊形成工序中，以使第2隆脊部的高度大于基板的平坦度的方式形成第2隆脊部。基板的平坦度是指基板的厚度的不均匀性，是以背面为基准的基板的厚度的最大值与最小值之差。在该平坦度大于第2隆脊部的高度的情况下，存在高度大于第2隆脊部的高度的部分包含在一方的区域中的可能性。如果为了使该部分的极化方向反转而增大电压，则第2隆脊部的电场变大，有可能超过第2隆脊部而进行极化方向的反转。因此，通过使第2隆脊部的高度大于基板的平坦度，能够提高基于第2隆脊部的极化反转的控制的可靠性。其结果是，能够进一步提高极化反转处理的精度。
[0023]在本发明的其他方面的光波导元件的制造方法中，也可以在极化处理工序中，使用液体电极来对区域施加电压。在这种情况下，能够切实地进行基板与液体电极的接触，能够提高对基板施加的电压的均匀性。其结果是，能够进一步提高极化反转处理的精度。
[0024]在本发明的其他方面的光波导元件的制造方法中，也可以是，在隆脊形成工序中，还形成与第I隆脊部交叉的第3隆脊部，在极化处理工序中，通过对基板中的被第2隆脊部与第3隆脊部夹着的区域施加电压，而使区域的极化方向反转。据此，在对被第2隆脊部与第3隆脊部夹着的区域施加电压的情况下，在被夹着的区域中的除了第I隆脊部以外的部分产生的电场大于在第2隆脊部以及第3隆脊部产生的电场。因此，通过调整电压以使基板的矫顽电场大于在第2隆脊部以及第3隆脊部产生的电场且小于在被夹着的区域中的除了第I隆脊部以外的部分产生的电场，从而能够通过第2隆脊部以及第3隆脊部来限制极化方向被反转的区域，能够防止超过了第2隆脊部以及第3隆脊部的部分的极化反转。另夕卜，在第I隆脊部，包含用于降低基板的矫顽电场的杂质，因此能够使一方的区域的第I隆脊部的极化方向反转。其结果是，能够提高基板的极化反转处理的精度。
[0025]本发明的一个方面的光波导元件包括基板，该基板具有沿第I方向延伸的第I隆脊部以及与第I隆脊部交叉的第2隆脊部。第I隆脊部具有沿第I方向延伸的光波导。光波导包含用于降低基板的矫顽电场的杂质。基板具有沿第I方向依次配置的第I区域以及第2区域。第I区域的极化方向与第2区域的极化方向相反。第2隆脊部设置在第I区域与第2区域的边界上。
[0026]根据该光波导元件，基板具有沿第I方向延伸的第I隆脊部以及与第I隆脊部交叉的第2隆脊部，并且具有沿第I方向依次配置的第I区域以及第2区域。在为了使该第2区域的极化方向反转而对第2区域施加电压的情况下，在第2区域中的除了第I隆脊部以外的部分产生的电场大于在第2隆脊部产生的电场。因此，通过调整电压以使基板的矫顽电场大于在第2隆脊部产生的电场且小于在除了第I隆脊部以外的部分产生的电场，从而能够通过第2隆脊部来限制第2区域的极化反转，能够防止超过了第2隆脊部的部分的极化反转。另外，在第I隆脊部，具有包含使基板的矫顽电场降低的杂质的光波导，因此能够使第2区域的第I隆脊部的极化方向反转。
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