光波導元件以及光波導元件的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光波導元件以及光波導元件的制造方法。
【背景技術】
[0002]存在具備產生電光效應的基板以及設置于基板的光波導的光波導元件。例如，在專利文獻I以及非專利文獻I所記載的光調制元件中，通過使設置有光波導的基板的一部分極化反轉，來實現光帶的擴大。另外，在專利文獻2所述的集成型光調制元件中，通過使設置有光波導的基板的一部分極化反轉，來實現沒有線性調頻脈沖以及時間偏差(skew)的高精度的光信號的產生。另一方面，為了實現動作電壓的降低以及光帶的擴大，公知并廣泛使用將包括光波導的部分形成為隆脊結構的光調制元件。
[0003]現有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2005-284129號公報
[0006]專利文獻2:日本特開2008-116865號公報
[0007]專利文獻3:日本特開2005-275121號公報
[0008]非專利文獻
[0009]非專利文獻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]非專利文獻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]非專利文獻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]非專利文獻4:宮澤信太郎，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
【發明內容】
[0013]發明所要解決的課題
[0014]為了解決上述兩個課題即動作電壓的降低以及光帶的放大，考慮同時包括極化反轉結構以及隆脊結構的光調制元件。為了制作這種光調制元件，例如，在包括具有光波導的隆脊部的基板上，需要將跨過隆脊部以及隆脊部以外的平坦部(溝槽部的底面)的區域的強介電極化方向反轉。雖然通過僅使隆脊的部分反轉的結構也能夠實現專利文獻I的效果，但是優選包括平坦部(溝槽底部)地進行極化反轉，在遠離隆脊的光波導部的位置形成極化壁。作為該理由，有以下等幾點:在極化反轉工序中，需要進行與隆脊部的寬度相當的精細的形狀控制；由于反轉面積小，因此對用于對反轉面積進行監視控制的電流量的監視器要求更高靈敏度以及更高精度；在強介電晶體的極化壁中，應力以及陷阱電荷的密度大，因此折射率容易變得不均勻，容易發生由光的散射引起的傳播光的損失以及非必要偏振分量的產生；由于溫度變化，光波導基板的變形以及扭轉變大，在干涉儀型的光設備中導致穩定性的劣化。在這種情況下，在隆脊部與平坦部中基板的厚度不同，
[0015]因此當在極化反轉工序中對基板施加高電壓時，隆脊部處的電場強度小于平坦部處的電場強度。因此，存在如下可能性:用于極化反轉的電壓的調整變得復雜，超過所期望的區域而使目的以外的區域的極化方向反轉。其結果是，存在光調制元件中的光控制的光帶擴大幅度乃至光信號的品質以及精度降低的可能性。
[0016]此外，非專利文獻2以及非專利文獻3示出了在光波導不是隆脊結構而是平坦的結構的情況下準確地進行極化反轉的控制的方法。通過研磨等去除在Ti等的雜質擴散工序時形成的薄的極化反轉層的方法(非專利文獻2)或者采用未形成極化反轉層的雜質擴散工序的條件(非專利文獻3)的方法是有效的，報告了以微米以下的精度來控制極化反轉壁的位置的例子。在通過Ti等的雜質擴散而形成光波導的基板的極化反轉區域的精密控制中，薄的極化反轉層的存在是本質上的阻礙因素，或者，并非薄的極化反轉層的存在而是微小的極化反轉區域的存在是支配性的阻礙因素，或者，擴散雜質而得到的部分的矯頑電場的降低以及微小的極化反轉區域的存在是支配性的阻礙因素，究竟是以上的哪一個仍未得出科學的結論，但非專利文獻2以及非專利文獻3的方法對于控制性改善存在一定的效果是事實。
[0017]然而，在形成有隆脊結構的光波導的情況下，即使使用如上所示的方法，現今仍難以準確地進行極化反轉區域的控制。在專利文獻3中，公開了在形成有光波導的面的相反側形成比隆脊部的高度更深的槽并進行極化反轉區域的控制的方法。是如下的強制性方法，即，無論隆脊型波導那樣的表面的比較小的凹凸結構以及基板的厚度的不均勻性如何，都獲得與在背面形成的深的槽的形狀對應的極化反轉區域。在制造專利文獻I的結構的設備以及專利文獻2的結構的設備時是極其有效的方法，但與非專利文獻I同樣地，需要基板的加工工藝。
[0018]本發明提供一種具有能夠提高基板的極化反轉處理的精度的結構的光波導元件以及光波導元件的制造方法。
[0019]用于解決課題的技術方案
[0020]本發明的一個方面的波導元件的制造方法包括:光波導形成工序，通過摻雜用于降低基板的矯頑電場的雜質而將沿第I方向延伸的光波導形成于基板；隆脊形成工序，形成包括光波導的第I隆脊部以及與第I隆脊部交叉的第2隆脊部；以及極化處理工序，通過對基板中的由第2隆脊部劃分出的一方的區域施加電壓，而將區域的極化方向反轉。
[0021]根據該光波導元件的制造方法，摻雜用于降低基板的矯頑電場的雜質來形成光波導，形成包括光波導的第I隆脊部以及與第I隆脊部交叉的第2隆脊部。然后，在為了進行極化反轉處理而對由第2隆脊部劃分出的基板的一方的區域施加高電壓的情況下，在一方的區域中的除了第I隆脊部以外的部分產生的電場大于在第2隆脊部產生的電場。因此，以基板的矯頑電場大于在第2隆脊部產生的電場且小于在一方的區域中的除了第I隆脊部以外的部分產生的電場的方式調整電壓，從而能夠通過第2隆脊部來限制極化方向反轉的區域，能夠防止超過了第2隆脊部的部分的極化反轉。另外，在第I隆脊部，包含用于降低基板的矯頑電場的雜質，因此能夠使一方的區域的第I隆脊部的極化方向反轉。其結果是，能夠提高基板的極化反轉處理的精度。
[0022]在本發明的其他方面的光波導元件的制造方法中，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勻性，是以背面為基準的基板的厚度的最大值與最小值之差。在該平坦度大于第2隆脊部的高度的情況下，存在高度大于第2隆脊部的高度的部分包含在一方的區域中的可能性。如果為了使該部分的極化方向反轉而增大電壓，則第2隆脊部的電場變大，有可能超過第2隆脊部而進行極化方向的反轉。因此，通過使第2隆脊部的高度大于基板的平坦度，能夠提高基于第2隆脊部的極化反轉的控制的可靠性。其結果是，能夠進一步提高極化反轉處理的精度。
[0023]在本發明的其他方面的光波導元件的制造方法中，也可以在極化處理工序中，使用液體電極來對區域施加電壓。在這種情況下，能夠切實地進行基板與液體電極的接觸，能夠提高對基板施加的電壓的均勻性。其結果是，能夠進一步提高極化反轉處理的精度。
[0024]在本發明的其他方面的光波導元件的制造方法中，也可以是，在隆脊形成工序中，還形成與第I隆脊部交叉的第3隆脊部，在極化處理工序中，通過對基板中的被第2隆脊部與第3隆脊部夾著的區域施加電壓，而使區域的極化方向反轉。據此，在對被第2隆脊部與第3隆脊部夾著的區域施加電壓的情況下，在被夾著的區域中的除了第I隆脊部以外的部分產生的電場大于在第2隆脊部以及第3隆脊部產生的電場。因此，通過調整電壓以使基板的矯頑電場大于在第2隆脊部以及第3隆脊部產生的電場且小于在被夾著的區域中的除了第I隆脊部以外的部分產生的電場，從而能夠通過第2隆脊部以及第3隆脊部來限制極化方向被反轉的區域，能夠防止超過了第2隆脊部以及第3隆脊部的部分的極化反轉。另夕卜，在第I隆脊部，包含用于降低基板的矯頑電場的雜質，因此能夠使一方的區域的第I隆脊部的極化方向反轉。其結果是，能夠提高基板的極化反轉處理的精度。
[0025]本發明的一個方面的光波導元件包括基板，該基板具有沿第I方向延伸的第I隆脊部以及與第I隆脊部交叉的第2隆脊部。第I隆脊部具有沿第I方向延伸的光波導。光波導包含用于降低基板的矯頑電場的雜質。基板具有沿第I方向依次配置的第I區域以及第2區域。第I區域的極化方向與第2區域的極化方向相反。第2隆脊部設置在第I區域與第2區域的邊界上。
[0026]根據該光波導元件，基板具有沿第I方向延伸的第I隆脊部以及與第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區域以及第2區域。在為了使該第2區域的極化方向反轉而對第2區域施加電壓的情況下，在第2區域中的除了第I隆脊部以外的部分產生的電場大于在第2隆脊部產生的電場。因此，通過調整電壓以使基板的矯頑電場大于在第2隆脊部產生的電場且小于在除了第I隆脊部以外的部分產生的電場，從而能夠通過第2隆脊部來限制第2區域的極化反轉，能夠防止超過了第2隆脊部的部分的極化反轉。另外，在第I隆脊部，具有包含使基板的矯頑電場降低的雜質的光波導，因此能夠使第2區域的第I隆脊部的極化方向反轉。
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