JPH06222229A

JPH06222229A - 光導波路素子とその製造方法

Info

Publication number: JPH06222229A
Application number: JP5286584A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Eda; 和生江田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1994-08-12

Abstract

(57)【要約】【目的】光伝搬損失が小さく、光ファイバーとの結合
損失が小さく、他の光素子や電子素子との集積化が可能
な光導波路素子及びその製造方法を提供する。【構成】誘電体基板、半導体基板やガラス基板などの
保持基板１と、その保持基板１に直接接合により接合さ
れたガラス基板２とを備え、そのガラス基板２の内部に
光導波路３を有する光導波路素子及びその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体や半導体基板上
に、ガラス光導波路を一体に形成した光導波路素子に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光導波路素子としては、光の伝送
路として機能する光導波路、光の強度や位相を変化させ
る光変調器、光をスイッチングする光スイッチ、光の強
度を増幅する光導波路型光増幅器、及び光位相整合素子
などが知られている。これらの従来の光導波路素子
は、例えば、R. Alferness による、"Waveguide Electr
ooptic Modulators",IEEE Transactions on Microwave
and Techniques, Vol.MTT-30, No.8, 1121-1137(1982)
に記述されている。これらの光導波路素子は、誘電体基
板やガラス基板や半導体基板に形成される。

【０００３】従来の光導波路の製造方法については、例
えば、I. Kaminow による、"Optical Waveguide Modula
tors",IEEE Transactions on Microwave and Technique
s, Vol. MTT-23, No.1, 57-70(1975)に記述されてい
る。例えば、誘電体、特に電気光学効果を有する誘電体
基板に光導波路を形成する方法として、ニオブ酸リチウ
ム基板などにＴｉを拡散し、Ｔｉ拡散部を光導波路とす
る方法、タンタル酸リチウム基板上にニオブ酸リチウム
の結晶をエピタキシャル成長させ、ニオブ酸リチウムの
結晶を光導波路とする方法、及びニオブ酸リチウムやタ
ンタル酸リチウム基板上に、スパッタリングによりニオ
ブ酸リチウムの薄膜を形成し、ニオブ酸リチウムの薄膜
を光導波路とする方法などが記述されている。

【０００４】半導体などの各種基板上にガラスもしくは
石英系光導波路を形成する方法としては、Ｓｉ半導体基
板上にＳｉ熱酸化膜を形成し、Ｓｉ熱酸化膜に光導波路
を形成する方法や、ガラスや石英系材料をスパッタリン
グ、真空蒸着、各種化学気相成長法、火炎堆積法、ゾル
−ゲル法などの各種薄膜技術によってＳｉ基板上に堆積
させ、堆積されたガラスや石英系材料の膜に光導波路を
形成する方法が知られている。

【０００５】例えば、特開平第１−１８９６１４号公報
には、火炎堆積法により、Ｓｉ基板上にまず光導波路部
の屈折率よりも屈折率の低いガラスなどの層（クラッド
層）を形成し、その上にクラッド層の屈折率よりも高い
屈折率を有するガラスもしくは石英系材料からなる層
（コア部）を形成し、さらに必要に応じてその上に屈折
率の低い層（クラッド層）を形成して、コア部への光の
閉じこめを制御するような構成が記述されている。この
ような構成とすることにより光はコア部にほぼ閉じ込め
られ、光導波路として用いることができる。

【０００６】ガラス基板上にガラス光導波路を有する構
造については、例えば、ＵＳＰ５，１９３，１３７に
は、製膜技術により、石英ガラス基板の上に、低屈折率
のガラス層を介して、石英ガラスのコア部を有する構造
が記述されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ニオブ酸リチウムなど
の電気光学効果を有する誘電体基板に、Ｔｉ拡散などに
より光導波路を形成した光導波路素子は、応答速度が速
くまた電気的に容易に導波光を制御できるため、高速の
光変調器などに応用されている。しかし、光導波路の接
続部の形状、寸法、屈折率が光ファイバーのそれと大き
く異なるため、光ファイバーとの結合損失が大きいとい
う課題がある。

【０００８】ガラス系光導波路素子は、光導波路の光出
射部の形状、寸法、及び屈折率を光ファイバーのそれら
と整合をとりやすいので、通常の石英系光ファイバーと
の接続損失を小さくできるという長所がある。しかし、
ガラスには電気光学効果がないので、電気的に光を制御
することができない。そこで、ガラスの屈折率の温度変
化を利用して光を制御する方法が知られているが、電気
光学効果を利用したものに比べ、応答速度が決定的に遅
いという大きな課題がある。

【０００９】また、金属元素の拡散によって屈折率差を
付ける方法で光導波路を形成したガラス系光導波路素子
は、光導波路の接続部の形状の対称性が低くなり、光フ
ァイバーとの結合損失をあまり低減できない。さらに、
一般に金属元素を拡散することによって形成された光導
波路は、拡散元素のために光伝搬損失が増加し、あまり
良好な光伝搬損失が得られないといった課題がある。

【００１０】誘電体、ガラス、半導体などの各種基板上
に、ガラスもしくは石英系光導波路素子を薄膜技術、例
えば、スパッタリング法、真空蒸着法、化学気相成長
法、火炎堆積法、ゾルーゲル法などで形成した構造、及
び製造方法では、薄膜技術に共通の課題がいくつかあ
る。

【００１１】まず第１に、光導波路部にガラスもしくは
石英系材料を用いる場合、一般に純度が高く緻密な材料
になるほど、光の伝搬損失が小さくなって好ましいが、
上記薄膜技術では、一般に膜質や屈折率を制御すること
が困難であり、光伝搬損失の小さい良質な膜を形成する
ことが困難である。

【００１２】第２に、光導波路と光ファイバーを接続す
る場合、その形状及び屈折率が近いほど、結合損失を小
さくできるが、シングルモード光ファイバーのコア径が
１０μｍ程度あるため、薄膜技術で厚さ１０μｍの膜厚
を良好な膜質でかつ均一に形成するのは困難である。薄
膜技術で形成した膜の屈折率は、従来のガラス技術（溶
融−固化させる方法）で形成した同じ組成の光ファイバ
ーのコア部の屈折率と必ずしも一致しないので、光ファ
イバーの屈折率と整合をとることは困難である。また、
薄膜技術で厚い膜を形成するのは生産性が低い。更に、
薄膜技術の原料として使用できる材料が非常に限られる
ため、機能及び設計の自由度が少ないなどの課題があ
る。

【００１３】また、Ｓｉ基板上のＳｉ熱酸化膜を用いる
方法では、酸化膜の形成速度が１０００℃で０．１μｍ
／時間程度であるので、厚い膜を形成するためには長時
間を要し、やはり生産性が低いという問題がある。

【００１４】本発明は上記課題を鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、光伝搬損失が小さく、
光ファイバーとの結合損失が小さく、他の光素子や電子
素子との集積化が可能な光導波路素子及びその製造方法
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明による光導波路素
子は、保持基板と、該保持基板に直接接合により接合さ
れたガラス基板を備え、該ガラス基板は内部に光導波路
を有し、それによって、上記目的が達成される。前記保
持基板が誘電体基板であっても良い。ある実施例では、
前記誘電体基板が電気光学効果を有する誘電体基板であ
る。他の実施例では、前記誘電体基板がニオブ酸リチウ
ムまたはタンタル酸リチウムである。また、ある実施例
では、前記保持基板がガラス基板である。

【００１６】前記保持基板が半導体基板であっても良
い。ある実施例では、前記半導体基板が珪素基板であ
る。他の実施例では、前記半導体基板が３−５族化合物
半導体基板である。また、ある実施例では、前記半導体
基板がＧａＡｓ基板である。前記半導体基板がＩｎＰ基
板であっても良い。

【００１７】本発明による光導波路素子は、保持基板も
しくはガラス基板の少なくとも一方の基板表面に薄膜層
を有し、該薄膜層と他方の基板とが直接接合によって接
合されており、該ガラス基板内に光導波路を有していて
も良い。ある実施例では、前記保持基板が誘電体基板で
ある。さらに、前記誘電体基板が電気光学効果を有する
誘電体基板であっても良い。ある実施例では、前記誘電
体基板がニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムで
ある。他の実施例では、前記保持基板がガラス基板であ
る。

【００１８】前記保持基板が半導体基板であっても良
い。ある実施例では、前記半導体基板が珪素基板であ
る。他の実施例では、前記半導体基板が３−５族化合物
半導体基板である。また、ある実施例では、前記半導体
基板がＧａＡｓ基板である。前記半導体基板がＩｎＰ基
板であっても良い。

【００１９】前記薄膜層が珪素層であっても良い。ま
た、前記薄膜層が珪素化合物層であっても良い。ある実
施例では、前記珪素化合物層が酸化珪素層である。他の
実施例では、前記珪素化合物層が窒化珪素層である。ま
た、ある実施例では、前記薄膜層の屈折率が、ガラス基
板の屈折率よりも小さい。他の実施例では、前記珪素層
が非晶質珪素層である。また、前記珪素層が多結晶珪素
層であっても良い。

【００２０】本発明による他の光導波路素子は、前記ガ
ラス基板の表面に該ガラス基板よりも低屈折率の層を有
し、該低屈折率層と保持基板が直接接合により接合され
ていても良い。また、前記保持基板と前記ガラス基板内
の光導波路が、光学的に結合されていても良い。ある実
施例では、前記保持基板と前記ガラス基板内の光導波路
との光学的結合が、該ガラス基板内光導波路部と該保持
基板内光導波路部によって形成された光方向性結合器に
よって行われる。他の実施例では、前記保持基板と前記
ガラス基板内の光導波路との光学的結合が、該ガラス基
板内光導波路部に設けられた端面反射部を用いて行われ
る。

【００２１】また、本発明による他の光導波路素子は、
前記保持基板内に光素子が形成されていても良い。ある
実施例では、前記半導体基板内に電子素子または／及び
光素子が形成されている。また、ある実施例では、前記
保持基板に用いるガラス基板の屈折率が、前記光導波路
を有する前記ガラス基板の屈折率よりも小さいことによ
り、該光導波路を有する該ガラス基板部に、該光導波路
が形成されている。

【００２２】本発明による光導波路素子の製造方法は、
対向する第１及び第２の表面を有する保持基板と対向す
る第１及び第２の表面を有するガラス基板を供給工程
と、該保持基板の該第１の表面及び該ガラス基板の該第
２の表面の少なくとも一方に、親水化処理を施す工程
と、該保持基板の該第１の表面と該ガラス基板の該第２
の表面とを対面させて、重ね合わせる工程と、該重ね合
わされた該保持基板及び該ガラス基板に熱処理を施す工
程と、該ガラス基板を薄板化する工程と、該薄板化され
たガラス基板に光導波路を形成する工程とを包含し、そ
れによって、上記目的が達成される。該保持基板の該第
１の表面及び該ガラス基板の該第２の表面の少なくとも
一方に、薄膜層を形成する工程を、さらに包含しても良
い。ある実施例では、前記薄膜層が珪素層または珪素化
合物層である。

【００２３】

【作用】誘電体基板、半導体基板やガラス基板などの保
持基板と光導波路を形成できるガラス基板とを接合する
方法を鋭意研究した結果、本発明に至った。本発明者
は、誘電体基板、半導体基板やガラス基板などの無機材
料の基板表面に充分な密度の水酸基を生成し、重ね合わ
せて熱処理することにより、実用上充分な強度の接合を
得られることを見い出した。

【００２４】すなわち、無機基板の表面を適当な方法で
親水化処理を施すと、無機表面に水酸基が生成される。
表面水酸基を有する無機表面を対面させて重ね合わせる
と、水酸基間の水素結合によって、２つの基板は接合さ
れる。さらに、熱処理を施すことにより、水素結合した
水酸基間で脱水縮合が起こり、共有結合が形成され、接
合強度が上昇する。

【００２５】本発明の接合方法では、接合のために接着
剤などの材料を必要としないので、高い寸法精度で光導
波路素子を形成することができる。さらに、親水化処理
の方法や熱処理の方法を最適化することによって、種々
の材料からなる基板とガラス基板とを接合できるので、
光導波路素子と光学素子や電子素子を一体に集積化する
ことが可能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２７】（実施例１）本発明の光導波路素子の構造
の第１の例を図１に示す。本実施例の光導波路素子は、
保持基板１とガラス基板２を備える。ガラス基板２はそ
の一部に光導波路部３を有する。ガラス基板２の屈折率
よりも低い屈折率を有するガラス層もしくは薄膜層であ
る低屈折率層４は、ガラス基板２の表面にあらかじめ形
成されている。低屈折率層４は従来の薄膜技術を用いて
形成することができる。保持基板１と低屈折率層４と
は、直接接合により接合されている。

【００２８】ここで直接接合を、図２に示したモデルを
用いて説明する。基板表面を極めて清浄にし、表面を親
水化処理して純水に浸すと、基板表面には多数の水酸基
が生成される（図２（ａ））。表面水酸基は一般に大き
な双極子モーメントを有する。この状態で基板同士を重
ね合わせると、水酸基を介して水素結合により、基板同
士が強固に接合される。表面水酸基に吸着された水分子
がこの接合に介在することもある。親水化処理により生
成される表面水酸基の密度、吸着水の量、及び表面水酸
基の双極子モーメントの大きさは、材料に依存する。

【００２９】この状態で加熱すると、次第に接合界面か
ら吸着水の脱水が起こる（図２（ｂ））。さらに温度を
上げると、水素結合を形成する水酸基間の脱水縮合が進
み、共有結合が形成され、接合は強化される。吸着水が
脱着する温度及び水酸基が縮合する温度は、表面水酸基
の双極子モーメントの大きさなどに依存するので、材料
によって異なる。また、図２に示した各状態が混在する
こともあると考えられる。

【００３０】上述したように、直接接合の強度は材料に
依存する。種々の材料について直接接合方法を鋭意研究
した結果、基板表面を清浄にした後、適当な親水化処理
を施し、純水に浸した後、親水化処理を施した面を対向
させ基板を重ね合わせ、適当な熱処理を施すことによ
り、種々の誘電体及び半導体基板について、実用的に充
分な接合強度を得ることができることを見い出した。ま
た、親水化処理は接合される表面のどちらか一方に施し
てもよい。ガラス基板は珪素元素を含み、珪素元素は共
有結合性の強い結合を形成するので、他の材料を用いた
場合よりも接合強度は強い。３００℃で１時間程度の熱
処理を施すと、数１０Ｋｇ／ｃｍ²の接合強度が再現性
良く得られる。

【００３１】接合界面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で
観察した結果、原子レベルで接合されていることが分か
った。また、接合界面での光散乱も観察されなかった。

【００３２】接合界面が原子レベルで接合されているこ
と及び接合のために特別な材料を接合界面に介在させな
いことから、上述の接合を直接接合と呼ぶ。

【００３３】ガラス基板２の一部である光導波路部３は
他の部分よりも少し厚くなっており、これにより実効屈
折率が高くなることから、光はこの部分に閉じ込められ
光導波路として機能する。

【００３４】保持基板１に電気光学効果を有する誘電体
であるニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リチウムを、
ガラス基板２に波長１．５μｍ帯で屈折率約１．４５の
高純度石英ガラスを、低屈折率層４に屈折率約１．４
の、スパッタリングや化学気相成長法などにより形成し
た低屈折率ガラス、酸化珪素または窒化珪素を用いて、
光導波路素子を製造した。保持基板１の厚さを４５０μ
ｍ、光導波路部３の厚さを１０μｍ、光導波路部以外の
ガラス基板２の厚さを４μｍ、低屈折率層４の厚さを２
μｍとした。得られた光導波路素子の光の伝搬損失は、
０．０５ｄＢ／ｃｍ以下であった。またコア径１０μｍ
のシングルモード光ファイバーを用いて、光ファイバー
との結合損失を評価した。その結果、光ファイバーとの
結合損失は０．５ｄＢ以下という良好な結果が容易に得
られた。

【００３５】直接接合を用いずに、接着剤を用いて接合
すると、接着剤の厚さを高精度で制御することが困難な
ため、接着後の基板平行度が悪くなり、ガラスや誘電体
基板の加工精度が低下する。また、有機物からなる接着
剤は、耐熱性や耐薬品性が低いので、接合後のガラスや
誘電体基板の加工プロセスに制限が加えられる。本発明
の直接接合を用いれば上記の問題がなく、直接接合を用
いて製造された光導波路素子は、信頼性にも優れる。

【００３６】（実施例２）本発明の光導波路素子の構造
の第２の例を図３に示す。図３において、各構成要素１
から４の名称と機能は実施例１と同じである。本実施例
においては、実施例１の構成に加えて、保持基板１の表
面に非晶質もしくは多結晶の珪素層５を形成してある。
珪素層５は、従来の薄膜技術で形成することができる。
珪素層５と低屈折率層４とは、直接接合により接合され
ている。

【００３７】各構成要素１から４の材料及び寸法は、実
施例１と同じとし、厚さ０．５μｍの非晶質または多結
晶の珪素層５を保持基板１上に形成することにより、本
実施例の光導波路素子を製造した。得られた光導波路素
子の光伝搬損失及び光ファイバーとの結合損失を実施例
１と同様に評価した。その結果、実施例１とほぼ同様の
良好な結果が得られた。

【００３８】（実施例３）本発明の光導波路素子の構造
の第３の例を図４に示す。図４において、各構成要素１
から４の名称と機能は実施例１と同じである。本実施例
においては、実施例１の構成に加えて、保持基板１の表
面に酸化珪素もしくは窒化珪素の珪素化合物層６を形成
してある。珪素化合物層６は、従来の薄膜技術で形成す
ることができる。低屈折率層４と珪素化合物層６とは、
直接接合により接合されている。

【００３９】各構成要素１から４の材料及び寸法は、実
施例１と同じとし、厚さ０．５μｍの酸化珪素または窒
化珪素層を保持基板１上に形成することにより、本実施
例の光導波路素子を製造した。得られた光導波路素子の
光伝搬損失及び光ファイバーとの結合損失を実施例１と
同様に評価した。その結果、実施例１とほぼ同様の良好
な結果が得られた。

【００４０】（実施例４）本発明の光導波路素子の構造
の第４の例を図５に示す。図５において、各構成要素２
から４の名称と機能は実施例１と同じである。本実施例
においては、保持基板に半導体であるＳｉ基板１１を用
いている。Ｓｉ基板１１と低屈折率層４とは、直接接合
により接合されている。

【００４１】各構成要素２から４の材料及び寸法は、実
施例１と同じとし、保持基板として厚さ４５０μｍのＳ
ｉ基板を用いることにより、本実施例の光導波路素子を
製造した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光フ
ァイバーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。そ
の結果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００４２】（実施例５）本発明の光導波路素子の構造
の第５の例を図６に示す。図において、各構成要素２か
ら４及び１１の名称と機能は実施例４と同じである。本
実施例においては、実施例４の構成に加えて、Ｓｉ基板
１１の表面に非晶質もしくは多結晶の珪素層５が形成さ
れている。珪素層５と低屈折率層４とは、直接接合によ
り接合されている。

【００４３】各構成要素２から４、及び１１の材料及び
寸法は、実施例４と同じとし、厚さ０．５μｍの非晶質
珪素層または多結晶珪素層をＳｉ基板１１の表面に形成
することにより、本実施例の光導波路素子を製造した。
得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイバーと
の結合損失を実施例１と同様に評価した。その結果、実
施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００４４】（実施例６）本発明の光導波路素子の構造
の第６の例を図７に示す。図７において、各構成要素２
から４、及び１１の機能と名称は実施例４と同じであ
る。本実施例においては、実施例４の構成に加えて、酸
化珪素もしくは窒化珪素層である珪素化合物層６が、Ｓ
ｉ基板１１の表面に形成されている。珪素化合物層６と
低屈折率層４とは、直接接合により接合されている。

【００４５】各構成要素２から４、及び１１の材料及び
寸法は、実施例４と同じとし、厚さ０．５μｍの酸化珪
素層または窒化珪素層をＳｉ基板１１の表面に形成する
ことにより、本実施例の光導波路素子を製造した。得ら
れた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイバーとの結
合損失を実施例１と同様に評価した。その結果、実施例
１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００４６】（実施例７）本発明の光導波路素子の構造
の第７の例を図８に示す。図８において、各構成要素２
から４の各構成要素の機能と名称は実施例１と同じであ
る。本実施例では、保持基板に、周期表３族及び５族の
元素を組み合わせて得られる３−５族化合物半導体であ
るＧａＡｓまたはＩｎＰ基板１２を用いている。ＧａＡ
ｓまたはＩｎＰ基板１２と低屈折率層４とは、直接接合
により接合されている。

【００４７】各構成要素２から４の材料及び寸法は、実
施例１と同じとし、保持基板として厚さ４５０μｍのＧ
ａＡｓまたはＩｎＰ基板を用いることにより、本実施例
の光導波路素子を製造した。得られた光導波路素子の光
伝搬損失及び光ファイバーとの結合損失を実施例１と同
様に評価した。その結果、実施例１とほぼ同様の良好な
結果が得られた。

【００４８】（実施例８）本発明の光導波路素子の構造
の第８の例を図９に示す。図９において、各構成要素２
から４、及び１２の名称と機能は実施例７と同じであ
る。本実施例においては、実施例７の構成に加えて、Ｇ
ａＡｓまたはＩｎＰ基板１２の表面に非晶質もしくは多
結晶の珪素層５が形成されている。珪素層５と低屈折率
層４とは、直接接合により接合されている。

【００４９】各構成要素２から４、及び１２の材料及び
寸法は、実施例７と同じとし、厚さ０．５μｍの非晶質
珪素層または多結晶珪素層をＧａＡｓまたはＩｎＰ基板
１２の表面に形成することにより、本実施例の光導波路
素子を製造した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及
び光ファイバーとの結合損失を実施例１と同様に評価し
た。その結果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得ら
れた。

【００５０】（実施例９）本発明の光導波路素子の構造
の第９の例を図１０に示す。図１０において、各構成要
素２から４、及び１２の名称と機能は実施例７と同じで
ある。本実施例においては、実施例７の構成に加えて、
ＧａＡｓまたはＩｎＰ基板１２の表面に酸化珪素もしく
は窒化珪素層である珪素化合物層６が形成されている。
珪素化合物層６と低屈折率層４とは、直接接合により接
合されている。

【００５１】各構成要素２から４、及び１２の材料及び
寸法は、実施例７と同じとし、厚さ０．５μｍの酸化珪
素層または窒化珪素層をＧａＡｓまたはＩｎＰ基板１２
の表面に形成することにより、本実施例の光導波路素子
を製造した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光
ファイバーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。
その結果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られ
た。

【００５２】（実施例１０）本発明の光導波路素子の構
造の第１０の例を図１１に示す。図１１において、各構
成要素２から４の名称と機能は、実施例１と同じであ
る。本実施例では保持基板に、ガラス基板１３を用いて
いる。保持用ガラス基板１３と低屈折率層４とは、直接
接合により接合されている。

【００５３】各構成要素２から４の材料及び寸法は、実
施例１と同じとし、保持基板として厚さ４５０μｍの、
波長１．５μｍ帯で屈折率約１．４５の高純度石英ガラ
ス基板を用いることにより、本実施例の光導波路素子を
製造した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光フ
ァイバーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。そ
の結果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００５４】（実施例１１）本発明の光導波路素子の構
造の第１１の例を図１２に示す。図１２において、各構
成要素２から４、及び１３の名称と機能は実施例１０と
同じである。本実施例においては、実施例１０の構成に
加えて、保持用ガラス基板１３の表面に非晶質もしくは
多結晶の珪素層５が形成されている。珪素層５と低屈折
率層４とは直接接合により接合されている。

【００５５】各構成要素２から４、及び１３の材料及び
寸法は、実施例１０と同じとし、厚さ０．５μｍの非晶
質珪素層または多結晶珪素層を保持用ガラス基板の表面
に形成することにより、本実施例の光導波路素子を製造
した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイ
バーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。その結
果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００５６】（実施例１２）本発明の光導波路素子の構
造の第１２の例を図１３に示す。図１３において、２か
ら４及び１３の各構成要素の機能と名称は実施例１０と
同じである。本実施例においては、実施例１０の構成に
加えて、保持用ガラス基板１３の表面に酸化珪素もしく
は窒化珪素層である珪素化合物層６が形成されている。
珪素化合物層６は、直接接合により接合されている。

【００５７】各構成要素２から４、及び１３の材料及び
寸法は、実施例１０と同じとし、厚さ０．５μｍの酸化
珪素または窒化珪素層を保持用ガラス基板の表面に形成
することにより、本実施例の光導波路素子を製造した。
得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイバーと
の結合損失を実施例１と同様に評価した。その結果、実
施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００５８】（実施例１３）本発明の光導波路素子の構
造の第１３の例を図１４に示す。図１４において、各構
成要素２及び３の名称と機能は実施例１と同じである。
本実施例では、保持基板にガラス基板を用いており、こ
の保持用ガラス基板１４の屈折率は、光導波路用ガラス
基板２の屈折率よりも小さい。従って、本実施例では、
実施例１の低屈折率層４は無い。保持用ガラス基板１４
と光導波路用ガラス基板２とは、直接接合により接合さ
れている。

【００５９】保持用ガラス基板１４に波長１．５μｍ帯
の屈折率１．４０の、ガラス基板２に波長１．５μｍ帯
の屈折率約１．４５の高純度石英ガラスを用いて、本実
施例の光導波路素子を製造した。保持用ガラス基板１４
の厚さを４５０μｍ、光導波路部３の厚さを１０μｍ、
及び光導波路部以外のガラス基板２の厚さを４μｍとし
た。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイバ
ーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。その結
果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００６０】（実施例１４）本発明の光導波路素子の構
造の第１４の例を図１５に示す。図１５において、各構
成要素２、３、及び１４の名称と機能は実施例１３と同
じである。本実施例においては、実施例１３の構成に加
えて、保持用ガラス基板１４の表面に非晶質もしくは多
結晶の珪素層５が形成されている。光導波路用ガラス基
板２と非晶質珪素または多結晶珪素層５とは、直接接合
により接合されている。

【００６１】各構成要素２、３、及び１４の材料及び寸
法は、実施例１３と同じとし、厚さ０．５μｍの非晶質
珪素層または多結晶珪素層を保持用ガラス基板１４の表
面に形成することにより、本実施例の光導波路素子を製
造した。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファ
イバーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。その
結果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００６２】（実施例１５）本発明の光導波路素子の構
造の第１５の例を図１６に示す。図１６において、各構
成要素２、３、及び１４の名称と機能は実施例１３と同
じである。本実施例においては、実施例１３の構成に加
えて、保持用ガラス基板１４の表面に酸化珪素もしくは
窒化珪素層である珪素化合物層６が形成されている。光
導波路用ガラス基板２と珪素化合物層６とは、直接接合
により接合されている。

【００６３】各構成要素２、３、及び１４の材料及び寸
法は、実施例１３と同じとし、厚さ０．５μｍの酸化珪
素層または窒化珪素層を保持用ガラス基板１４の表面に
形成することにより、本実施例の光導波路素子を製造し
た。得られた光導波路素子の光伝搬損失及び光ファイバ
ーとの結合損失を実施例１と同様に評価した。その結
果、実施例１とほぼ同様の良好な結果が得られた。

【００６４】（実施例１６）本発明の光導波路素子の構
造の第１６の例を図１７に示す。図１７は、ガラス基板
上に設けた光導波路部の断面構造を描いたものである。
図１７において、保持基板として、電気光学効果有する
誘電体基板であるニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウム基板２１を用いている。ガラス基板に光導波路部
２２、２３を設けてある。光導波路部２２、２３は実施
例１の光導波路部３に対応する。低屈折率層２４、２５
は、光導波路部２２、２３の屈折率よりも低い屈折率を
有するガラスもしくは薄膜層である。低屈折率層２４、
２５は従来の薄膜技術で作成できる。光ファイバー２
６、２７はガラス光導波路部２２及び２３に接続されて
いる。誘電体基板２１に光導波路型光変調器などの電気
光学効果を利用した光素子２８が形成されている。光導
波路２９、３０は、ガラス基板光導波路部２２、２３
と、低屈折率層２４、２５を介して、光導波路型の光方
向性結合器を構成するように作られている。光導波路２
９、３０は、誘電体基板２１上に従来の薄膜技術で形成
できる。低屈折率層２４、２５と光導波路２９、３０と
は、直接接合により接合されている。

【００６５】次に本実施例の構造の素子の動作及び機能
を説明する。光ファイバー２６により導かれる外部から
伝搬してきた信号光は、ガラス基板光導波路部２２に結
合損失の少ない状態で結合される。この光導波路部に入
った光信号は、その下部に形成された光方向性結合器に
導かれる。光方向性結合器は、２本の光導波路を平行に
設け、導波路間の距離（光の伝搬方向に垂直方向）、光
導波路の長さ（光の伝搬方向）、光導波路の幅（光の伝
搬方向に垂直方向、基板に平行方向）及び光導波路の厚
さ（基板に垂直方向）などを適当な値にすることによ
り、光をある一定距離伝搬させた時、一方の光導波路を
伝搬中の光エネルギーを、平行に設けられた他方の光導
波路に、ほぼ全て移すことができる光学素子である。ガ
ラス基板光導波路部２２とその下部の低屈折率層２４及
び誘電体基板上の光導波路２９の形状、寸法及び屈折率
を適当に設定し、ガラス基板光導波路部２２に入った光
エネルギーが全て光導波路２９に移るように光方向性結
合器が形成されている。従って、光ファイバー２６から
入った光は、損失の極めて少ない状態で、光導波路２９
に移る。光導波路２９は光変調器などの光素子２８に接
続されており、光変調などの処理を行うことができる。
光素子２８を出た光は、光導波路３０に入る。光導波路
３０は、その上部に設けられたガラス基板光導波路部２
３と光方向性結合器を構成するように形成されている。
この光方向性結合器によって光導波路３０を伝搬する光
エネルギーは、ガラス基板光導波路部２３に移り、接続
されている光ファイバー２７へ低損失で結合され、外部
へと導かれる。

【００６６】このような構成とすることによりガラス基
板上の光導波路と電気光学効果を利用した光素子を有す
る誘電体基板を光学的に結合することができ、光導波路
と高度の機能を有する光学素子とを集積化することがで
きる。ガラス基板光導波路部は、その形状、寸法、屈折
率を光ファイバーと一致させ易いため、光ファイバーと
の結合損失を、ニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウム
など屈折率の大きい材料に形成した光導波路に結合する
場合よりもはるかに小さくすることができる。また、ガ
ラス光導波路は、上記誘電体光導波路よりも光伝搬損失
をはるかに小さくできる。従って、このような構成とす
ることにより伝搬損失と光ファイバーとの結合損失の少
ない光導波路と電気光学効果を利用した誘電体光素子と
を効率良く一体に集積することができる。また、本発明
による直接接合を用いることにより、上記構成を波長の
数分の１以下程度の加工精度精度で実現することができ
る。

【００６７】（実施例１７）本発明の光導波路素子の構
造の第１７の例を図１８に示す。図１８は、光導波路部
の断面構造を描いたものである。図１８において、保持
用Ｓｉ基板１１、光導波路部３及び低屈折率層４は、実
施例４と同様の構成である。Ｓｉ基板１１と低屈折率層
４とは、直接接合により接合されている。本実施例にお
いては、端面反射部３１が光導波路部３の端部に設けら
れている。また、光素子としてホトダイオード３２がＳ
ｉ基板上に形成されている。光ファイバー３３は光導波
路部３に接続されている。

【００６８】光ファイバー３３により導かれる外部から
伝搬してきた信号光は、光導波路部３に結合損失の少な
い状態で結合される。この光導波路部３に入った光信号
は、その一部に形成された端面反射部３１により反射さ
れＳｉ基板に入射する。光が入射する部分のＳｉ基板に
光素子として、本実施例のように例えばホトダイードを
形成しておけば、光導波路に入った光信号を電気信号に
変換することができる。このような構成とすることによ
りガラス基板上の光導波路とＳｉ半導体基板の光素子と
を光学的に結合することができ、光導波路と高度な機能
を有する光素子を集積化することができる。図１８には
特に示してないが、例えばＳｉ基板の他の部分に各種ト
ランジスタなどの電子素子を形成し、光から電気に変換
された信号を増幅する機能を合わせ持たせることも可能
である。このような構成とすることにより伝搬損失と光
ファイバーとの結合損失の少ない光導波路とＳｉ半導体
光電子回路とを効率良く一体に集積することができる。

【００６９】（実施例１８）本発明の光導波路素子の構
造の第１８の例を図１９に示す。図１９は、光導波路部
の断面構造を示した図である。図１９において、ＧａＡ
ｓまたはＩｎＰ基板１２、光導波路部３及び低屈折率層
４は、実施例７と同様の構成である。ＧａＡｓまたはＩ
ｎＰ基板１２と低屈折率層４とは、直接接合により接合
されている。本実施例においては、端面反射部３１が、
光導波路部３の端部に設けられている。また、光素子と
して、ＧａＡｓまたはＩｎＰ基板１２に面発光型半導体
レーザー３４が形成されている。光ファイバー３３は光
導波路部３に接続されている。

【００７０】面発光型半導体レーザー３４の発光により
生成された光信号は、光導波路部３の端面反射部３１で
光導波路部３側に反射され、光導波路部３に低損失で接
続された光ファイバー３３により外部に伝送される。こ
のような構成とすることによりガラス基板上の光導波路
とＧａＡｓまたはＩｎＰ半導体基板を光学的に結合する
ことができ、光導波路と高度の機能を有する光学素子と
を集積化することができる。図には特に示してないが、
例えばＧａＡｓまたはＩｎＰ基板の他の部分に各種トラ
ンジスタなどの電子素子を形成し、面発光半導体レーザ
ーを駆動する機能を合わせ持たせることも可能である。
このような構成とすることにより伝搬損失と光ファイバ
ーとの結合損失の少ない光導波路とＧａＡｓまたはＩｎ
Ｐ半導体光電子回路とを効率良く一体に集積することが
できる。

【００７１】（実施例１９）本発明の光導波路素子の構
造の第１９の例を図２０に示す。図２０は、ガラス基板
上に設けた光導波路部の光導波路に沿った断面の構造を
示した図である。保持基板である第１のガラス基板４１
の上の第２のガラス基板に光導波路部４２が設けられて
いる。第２のガラス基板には第２のガラス基板よりも屈
折率の低い低屈折率層４３が設けられている。保持基板
である第１のガラス基板の裏面には、光導波路４４が設
けられている。光導波路部４２の端部に設けられた端面
反射部４５と、光導波路４４の端部に設けられた端面反
射部４６は、対向するように設けられている。光導波路
部４２には光ファイバー４７が接続されている。保持基
板である第１のガラス基板４１と光導波路部４２に設け
られた低屈折率層４３とは、直接接合によって接合され
ている。

【００７２】光ファイバー４７によって導かれる外部か
ら伝搬してきた信号光は、光導波路部４２に結合損失の
少ない状態で結合される。この光導波路部４２に入った
光信号は、端面反射部４５及び４６を経て、損失の極め
て少ない状態で、光導波路４４に光学的に結合されてい
る。

【００７３】保持基板であるガラス基板４１上の光導波
路４４は、例えば、Ｔｉ拡散などの従来の方法を用いる
ことにより、あらかじめ形成しておけばよい。端面反射
部は、接合前に研磨などにより、反射に最も適した角
度、例えば、４５度の傾斜面になるように加工し、伝搬
させる光信号に対して、４５度の角度で全反射するよう
に光学的反射膜を形成することによって、実現できる。

【００７４】このような構成とすることにより、光信号
を基板の他方の面上に設けた光導波路に伝送できる。す
なわち、光導波路素子に高度の機能を集積化することが
できる。

【００７５】（実施例２０）本発明の光導波路素子の構
造の第２０の例を図２１に示す。図２１において、各構
成要素２から４の名称及び機能は実施例１と同じであ
る。保持基板５１の材料は、これまでの実施例で述べた
如く、誘電体であるニオブ酸リチウム、タンタル酸リチ
ウム、ガラスまたは半導体を用いてもよい。本実施例に
おいては、光導波路部を含むガラス基板２の上全体に、
光導波路部の屈折率よりも低い屈折率を有する層（クラ
ッド層）５２が形成されている。クラッド層５２は、具
体的には酸化珪素や窒化珪素などの膜であり、化学気相
成長法などにより容易に形成できる。

【００７６】このような構成とすることにより、光導波
路部の上下に低屈折率層を有する対称な構造になるの
で、光の閉じ込めをより有効にすることができ、光ファ
イバーとの結合がより容易となる。

【００７７】（実施例２１）本発明の光導波路素子の製
造方法の第１の例を、図２２に示す製造工程図を用いて
説明する。

【００７８】まず、保持基板の表面の接合される部分を
極めて清浄した後、親水化処理を施す。保持基板がニオ
ブ酸リチウムやタンタル酸リチウムなどの誘電体、ガラ
ス基板、Ｓｉ半導体基板などである場合は、弗酸系エッ
チング液で、保持基板の表面をごくわずかエッチング除
去し、その後、アンモニア−過酸化水素系溶液に浸すこ
とによって、その表面を親水化することができる。半導
体基板がＧａＡｓやＩｎＰ系の場合は、硫酸−過酸化水
素系のエッチング液で、表面をごくわずかエッチング除
去し、その後、同様の処理を施すことによってその表面
を親水化することができる。その後、保持基板を純水に
浸し、洗浄する。このように親水化処理を施すことによ
り、保持基板の表面に水酸基が導入され、水分子を吸着
した親水性に富んだ表面が得られる。

【００７９】一方、光導波路用のガラス基板の方は、必
要に応じて基板構成材料よりも屈折率の低い、ガラス層
もしくは酸化珪素層もしくは窒化珪素層を化学気相成長
法などの方法によって形成した後、その表面を清浄化し
た後で、親水化処理を施す。親水化処理の方法は保持基
板の場合とほぼ同様である。

【００８０】このようにして保持基板及び光導波路用ガ
ラス基板表面の接合する部分を親水化し、重ね合わせる
と、水酸基や吸着された水分子間の水素結合によって直
接接合される。この状態で熱処理を行うことにより、接
合界面から吸着された水分子が次第に脱着し、表面水酸
基間の水素結合、及び水素結合した水酸基間の脱水縮合
により共有結合が形成され、直接接合の強度が上昇す
る。直接接合の強度は、材料に依存するので、接合する
基板の一方の表面に親水化処理を施すだけで、実用上充
分な接合強度を得ることができる場合もある。また、熱
処理を施さなくても、実用上充分な接合強度を得ること
ができる材料系もある。

【００８１】直接接合の後に、光導波路用ガラス基板を
研磨、切削、エッチングなどの方法により、所定の厚さ
にまで薄板化することができる。

【００８２】続いて、光導波路の形成を行う。光導波路
の形成方法には、エッチング加工により光導波路部を他
の部分よりも厚くする方法と、光導波路部に屈折率を高
める物質を拡散し、光導波路部の屈折率を他の部分より
も高くする方法とがある。前者の方法の場合、光導波路
を形成する部分に、ホトリソグラフィー技術によりレジ
ストマスクを形成し、他の部分をエッチングして光導波
路部よりも薄くすることによって、いわゆるリッジ型の
光導波路を形成することができる。また後者の場合に
は、光導波路を形成する部分に、金属、例えばＴｉの層
を真空蒸着及びホトリソグラフィーなどにより形成した
後、高温で熱処理によって、Ｔｉを拡散させ、拡散部の
屈折率を他の部分よりも高めることにより、光導波路を
形成する。光導波路をそれぞれの目的にあった形に加工
することにより、各種光導波路素子を形成することがで
きる。

【００８３】各部分の代表的な形状、寸法及び屈折率
は、実施例１などで述べた通りである。ガラス基板の初
期の厚さは、取り扱える強度を有し、容易に薄板加工の
できる程度が好ましく、通常１００−１０００μｍ程度
である。

【００８４】接合強化のための熱処理温度は、１００℃
以上で効果があり、用いたガラス基板の軟化点を越えな
い範囲で高温まで行うことができる。保持基板とガラス
基板との熱膨張率の整合をとれば、高軟化温度、高融点
の材料を用いることにより、１０００℃程度まで可能で
ある。また、熱処理時に接合界面に高電界が加えてやる
ことにより、より低温で接合強度を向上させることもで
きる。

【００８５】このような方法で接合すると、極めて良好
な基板平坦性が得られるため、薄板化加工を行う時に、
各部の厚さ制御を高精度で容易に行うことができる。ま
た、ガラス基板材料の選択の自由度が大きいため、実施
例で述べたような、低伝搬損失、低結合損失の光導波路
素子が得られる。さらに、光導波路部を薄膜技術で形成
する方法に比べ、バルク材料を用いて光導波路部を形成
できることから、特性に優れ、製造再現性に優れたもの
が得られ、また量産にも適している。

【００８６】（実施例２２）本発明の光導波路素子の製
造方法の第２の例を説明する。

【００８７】まず保持基板の所定の箇所に、後で行う直
接接合のための熱処理温度以上で行う必要のあるプロセ
ス、例えば、拡散プロセスなどを含めて、一連の電子素
子や光素子形成プロセス処理を行い、ホトダイオードな
どの電子素子や光変調器や光導波路などの光素子を形成
する。

【００８８】次に保持基板表面の接合される部分に、珪
素もしくは珪素化合物膜を形成する。珪素膜は多結晶で
も非晶質でもよい。珪素化合物膜は酸化珪素、窒化珪素
等でよい。これらの膜はいずれも化学気相成長法または
スパッタリングにより形成できる。膜厚は例えば０．５
μｍ程度である。この後、実施例２１と同様に、珪素ま
たは珪素化合物膜表面の接合予定部を極めて清浄にし、
親水化処理を施す。その後も実施例２１と同様のプロセ
スを用いることにより、実施例２、３などに示した構造
の光導波路素子を得る。

【００８９】（実施例２３）本発明の光導波路素子の製
造方法の第３の例を説明する。

【００９０】実施例２１の製造方法において、あらかじ
め低屈折率層を有するガラス基板の端面を斜めに加工
し、端面反射部を形成する。例えば、研磨により適当な
角度に加工できる。さらに、光導波路に伝搬させようと
する波長の光を選択的に反射し、他の波長の光の反射を
防止する反射防止膜を、この面に真空蒸着などにより形
成する。その後、この端面反射部が、接合する半導体基
板の所定の位置、例えばホトダイオードの上に配置し
て、実施例２１と同様の方法により直接接合及び光導波
路部の形成を行う。これにより実施例１７、１８及び１
９で述べた構造の、光導波路部と保持基板上の光素子と
が光学的に結合された素子を得ることができる。

【００９１】斜め研磨の角度としては、例えば４５度と
し、反射防止膜としては、例えば酸化珪素−酸化チタン
の多層膜を用いれば良い。

【００９２】上記実施例では、３−５族化合物半導体と
してＧａＡｓまたはＩｎＰを用いたが、ＡｌＧａＡｓや
ＩｎＧａＡｓＰなどその他の３−５族化合物半導体も表
面の化学的性質は非常に類似しているため、本実施例の
構成、製造方法が同様にして適用できるものである。

【００９３】また実施例で示した各部の寸法は、代表例
であり、これに限定されるものではない。

【００９４】また実施例では、ガラス光導波路の構造
を、光導波路部の厚さを他の部分よりも厚くした、いわ
ゆるリッジ型光導波路構造として示したが、Ｔｉなどの
イオン拡散型光導波路、プロトン交換型光導波路などの
他の光導波路形成技術を用いてもよい。

【００９５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成と製
造方法から成るので、以下に記載されるような効果を奏
する。

【００９６】電気光学効果を有する誘電体基板や、電子
素子や光素子を有する半導体基板などの保持基板上に、
ガラス光導波路を一体に集積化できる。ガラス光導波路
と誘電体基板に形成された光素子とを光学的に接続する
ことができるので、応答性、制御性に優れた誘電体光素
子と光ファイバーとを低損失で光学的に結合することが
できる。

【００９７】また、光導波路部にほぼ任意のガラス材料
を用いることができる。従って、光伝搬損失が非常に小
さいガラス材料を選択することにより、光伝搬損失が非
常に小さい光導波路素子を得ることができる。また、ガ
ラス材料を選択することにより、光導波路部と光ファイ
バーとの屈折率の整合をとることができるので、光ファ
イバーとの結合損失の小さい光導波路素子が得られる。

【００９８】さらに、光ファイバーのコア部の断面形状
に近い、断面形状を有する光導波路部を形成できる。ま
た、バルク材料を用いることができるので、薄膜技術を
用いる製造方法に比べて、厚い光導波路部を有する光導
波路素子の生産性が著しく高い。

【００９９】また、光導波路素子の形成における接合の
ために、接着剤等の材料を使用しないので、寸法精度の
高い加工が可能となり、特性の優れた光導波路素子が得
られる。さらに、有機材料を使用していないので、温度
特性、耐環境性及び信頼性の優れた光導波路素子が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成図

【図２】本発明の直接接合のメカニズムを示すモデル図

【図３】本発明の第２の実施例の構成図

【図４】本発明の第３の実施例の構成図

【図５】本発明の第４の実施例の構成図

【図６】本発明の第５の実施例の構成図

【図７】本発明の第６の実施例の構成図

【図８】本発明の第７の実施例の構成図

【図９】本発明の第８の実施例の構成図

【図１０】本発明の第９の実施例の構成図

【図１１】本発明の第１０の実施例の構成図

【図１２】本発明の第１１の実施例の構成図

【図１３】本発明の第１２の実施例の構成図

【図１４】本発明の第１３の実施例の構成図

【図１５】本発明の第１４の実施例の構成図

【図１６】本発明の第１５の実施例の構成図

【図１７】本発明の第１６の実施例の構成図

【図１８】本発明の第１７の実施例の構成図

【図１９】本発明の第１８の実施例の構成図

【図２０】本発明の第１９の実施例の構成図

【図２１】本発明の第２０の実施例の構成図

【図２２】本発明の製造方法の工程図

【符号の説明】

１保持基板２ガラス基板３光導波路部４低屈折率層５珪素層６珪素化合物層１１保持基板（Ｓｉ）１２保持基板（ＧａＡｓまたはＩｎＰ）１３保持基板（ガラス）１４保持基板（低屈折率ガラス）２１保持基板（ニオブ酸リチウムまたはタンタル酸リ
チウム）２２、２３ガラス基板光導波路部２４、２５低屈折率層２６、２７光ファイバー３１端面反射部３２ホトダイオード３３光ファイバー３４導体レーザー４１保持用の第１のガラス基板４２光導波路部４３低屈折率層４４保持用基板に設けられた光導波路４５、４６端面反射部４７光ファイバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】保持基板と、該保持基板に直接接合によ
り接合されたガラス基板とを備え、該ガラス基板は内部
に光導波路を有する光導波路素子。
【請求項２】前記保持基板が誘電体基板である請求項
１に記載の光導波路素子。
【請求項３】前記誘電体基板が電気光学効果を有する
誘電体基板である請求項２に記載の光導波路素子。
【請求項４】前記誘電体基板がニオブ酸リチウムまた
はタンタル酸リチウムである請求項３に記載の光導波路
素子。
【請求項５】前記保持基板がガラス基板である請求項
１に記載の光導波路素子。
【請求項６】前記保持基板が半導体基板である請求項
１に記載の光導波路素子。
【請求項７】前記半導体基板が珪素基板である請求項
６に記載の光導波路素子。
【請求項８】前記半導体基板が３−５族化合物半導体
基板である請求項６に記載の光導波路素子。
【請求項９】前記半導体基板がＧａＡｓ基板である請
求項８に記載の光導波路素子。
【請求項１０】前記半導体基板がＩｎＰ基板である請
求項８に記載の光導波路素子。
【請求項１１】保持基板と、ガラス基板とを備え、該
保持基板と該ガラス基板の少なくとも一方の基板表面に
薄膜層を有し、該薄膜層を介して、該保持基板と、該ガ
ラス基板とが直接接合によって接合されており、該ガラ
ス基板が内部に光導波路を有する光導波路素子。
【請求項１２】前記保持基板が誘電体基板である請求
項１１に記載の光導波路素子。
【請求項１３】前記誘電体基板が電気光学効果を有す
る誘電体基板である請求項１２に記載の光導波路素子。
【請求項１４】前記誘電体基板がニオブ酸リチウムま
たはタンタル酸リチウムである請求項１３に記載の光導
波路素子。
【請求項１５】前記保持基板がガラス基板である請求
項１１に記載の光導波路素子。
【請求項１６】前記保持基板が半導体基板である請求
項１１に記載の光導波路素子。
【請求項１７】前記半導体基板が珪素基板である請求
項１６に記載の光導波路素子。
【請求項１８】前記半導体基板が３−５族化合物半導
体基板である請求項１６に記載の光導波路素子。
【請求項１９】前記半導体基板がＧａＡｓ基板である
請求項１８に記載の光導波路素子。
【請求項２０】前記半導体基板がＩｎＰ基板である請
求項１８に記載の光導波路素子。
【請求項２１】前記薄膜層が珪素層である請求項１１
に記載の光導波路素子。
【請求項２２】前記薄膜層が珪素化合物層である請求
項１１に記載の光導波路素子。
【請求項２３】前記珪素化合物層が酸化珪素層である
請求項２２に記載の光導波路素子。
【請求項２４】前記珪素化合物層が窒化珪素層である
請求項２２に記載の光導波路素子。
【請求項２５】前記薄膜層の屈折率が、前記ガラス基
板の屈折率よりも小さい請求項２２に記載の光導波路素
子。
【請求項２６】前記珪素層が非晶質珪素層である請求
項２１に記載の光導波路素子。
【請求項２７】前記珪素層が多結晶珪素層である請求
項２１に記載の光導波路素子。
【請求項２８】前記ガラス基板の屈折率よりも低い屈
折率を有する層を前記ガラス基板の表面に有し、該層と
前記保持基板が直接接合により接合されている請求項１
に記載の光導波路素子。
【請求項２９】前記ガラス基板の屈折率よりも低い屈
折率を有する層を前記ガラス基板の表面に有し、該層と
前記保持基板が直接接合により接合されている請求項１
１に記載の光導波路素子。
【請求項３０】前記保持基板と前記ガラス基板内の光
導波路が、光学的に結合されている請求項１に記載の光
導波路素子。
【請求項３１】前記保持基板と前記ガラス基板内の光
導波路が、光学的に結合されている請求項１１に記載の
光導波路素子。
【請求項３２】前記保持基板と前記ガラス基板内の光
導波路との光学的結合が、該ガラス基板内光導波路部と
該保持基板内光導波路部によって形成された光方向性結
合器によって行われる請求項２９に記載の光導波路素
子。
【請求項３３】前記保持基板と前記ガラス基板内の光
導波路との光学的結合が、該ガラス基板内光導波路部に
設けられた端面反射部を用いて行われる請求項２９に記
載の光導波路素子。
【請求項３４】前記保持基板内に光素子が形成されて
いる請求項１に記載の光導波路素子。
【請求項３５】前記保持基板内に光素子が形成されて
いる請求項１１に記載の光導波路素子。
【請求項３６】前記半導体基板内に電子素子または／
及び光素子が形成されている請求項６に記載の光導波路
素子。
【請求項３７】前記半導体基板内に電子素子または／
及び光素子が形成されている請求項１６に記載の光導波
路素子。
【請求項３８】前記保持基板に用いるガラス基板の屈
折率が、前記光導波路を有する前記ガラス基板の屈折率
よりも小さい請求項５に記載の光導波路素子。
【請求項３９】前記保持基板に用いるガラス基板の屈
折率が、前記光導波路を有する前記ガラス基板の屈折率
よりも小さい請求項１５に記載の光導波路素子。
【請求項４０】対向する第１及び第２の表面を有する
保持基板と対向する第１及び第２の表面を有するガラス
基板を供給する工程と、該保持基板の該第１の表面及び該ガラス基板の該第２の
表面の少なくとも一方に、親水化処理を施す工程と、該保持基板の該第１の表面と該ガラス基板の該第２の表
面とを対面させて、重ね合わせる工程と、該重ね合わされた該保持基板及び該ガラス基板に熱処理
を施す工程と、該ガラス基板を薄板化する工程と、該薄板化されたガラス基板に光導波路を形成する工程
と、を包含する光導波路素子の製造方法。
【請求項４１】前記親水化処理を施す工程の前に、さ
らに、該保持基板の該第１の表面及び該ガラス基板の該
第２の表面の少なくとも一方に、薄膜層を形成する工程
を包含する請求項４０に記載の光導波路素子の製造方
法。
【請求項４２】前記薄膜層が珪素層または珪素化合物
層である請求項４１に記載の光導波路素子の製造方法。