CN1175293C - 光波导及其制造方法 - Google Patents

光波导及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1175293C
CN1175293C CNB001011030A CN00101103A CN1175293C CN 1175293 C CN1175293 C CN 1175293C CN B001011030 A CNB001011030 A CN B001011030A CN 00101103 A CN00101103 A CN 00101103A CN 1175293 C CN1175293 C CN 1175293C
Authority
CN
China
Prior art keywords
clad layer
under
optical waveguide
adulterant
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB001011030A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1261157A (zh
Inventor
宋永挥
金泰勋
郑善太
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN1261157A publication Critical patent/CN1261157A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1175293C publication Critical patent/CN1175293C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/105—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type having optical polarisation effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

公开一种具有特殊的掺杂剂分布的光波导，所述掺杂剂分布能够减小光波导的变形并且减小其中存在的残留应力，从而避免双折射。还公开一种制造光波导的方法。该光波导包括：基片；用掺杂剂掺杂的下包层，该掺杂剂的含量在下包层的厚度方向上连续地变化，使得下包层呈现在其厚度方向上变化的折射率分布；以及在下包层上形成的芯层。

Description

光波导及其制造方法
本发明涉及光波导，更详细地说，涉及具有能够减小其变形和存在于其中的应力从而避免了双折射的特殊掺杂剂分布的光波导。本发明还涉及制造这种光波导的方法。
光波导是一种适合于在纵方向上传播光波、同时把这些光波限制在一定的横截面范围内从而降低光波传播损耗的传输路径。通常，这种光波导包括芯子和表现出比该芯子的折射率低的折射率的包层。
为了制造这种光波导，普遍使用的是火焰水解淀积法，其中，在基片上顺序地形成下包层、芯层和上包层。
根据火焰水解淀积法，通过利用氧和氢火焰使诸如SiCl4，GeCl4，POCl3，BCl3等等化学物质氧化和水解，在基片上淀积粉尘。然后，在烧结炉中在高温下把淀积的粉尘烧结，以便获得透明的二氧化硅薄膜。
图1图解说明这样一种状态，其中，用于按照传统方法制造光波导的硅基片由于该硅基片和在该硅基片上形成的下包层之间的热膨胀系数的差别以及所述下包层的玻璃化(glassification)温度而变形。
通常，硅基片110的热膨胀系数高于在其上面形成的下包层120的热膨胀系数。由于这种热膨胀系数差异的缘故，在下包层120经高温烧结之后又冷却的工艺过程中，硅基片110和下包层120变形，如图1中所示。当在上述变形的基片110上形成芯层130时，该芯层由于基片110的变形而变形。此外，芯层130中保存着残余应力。由于芯层130的变形的缘故，可能在光刻过程中形成不均匀的波导图案。存在于芯层130中的残余应力使诱发的双折射导致波导通路中的光信号在横电(TE)极化模式和横磁(TM)极化模式之间变化。结果，可能使最后输出的光信号畸变。
为了减小这种诱发的双折射，已经提出了许多方法。一种方法是形成不对称的应力释放槽。另一种方法是在包层薄膜上淀积应力施加构件。已经提出了再一种方法，其中，在基片和下包层之间插入缓冲层。
第一种方法应当使用蚀刻工艺，而第二种方法需要在所述包层薄膜的整个部分上或者在包层薄膜的中间部分上形成由硅或者Si4N4构成的附加的应力施加层。在利用缓冲层的情况下，应当使用淀积和烧结所述缓冲层的工艺。由于这些工艺步骤的缘故，处理时间变长了，从而导致生产成本的增加。
因此，本发明的目的是提供一种包括这样的下包层的光波导：所述下包层形成在硅基片上，同时用掺杂剂掺杂，以便减小硅基片和下包层之间的热膨胀系数差异，并且降低下包层的玻璃化温度，从而避免硅基片被变形并且减小存在的残余应力。
本发明的另一个目的是提供制造所述光波导的方法。
按照一个方面，本发明提供一种光波导，它包括：基片；用掺杂剂掺杂的下包层，所述掺杂剂的含量在该下包层的厚度方向上连续地变化，使得该下包层呈现在其厚度方向上变化的折射率分布；以及在所述下包层上形成的芯层。
根据另一个方面，本发明提供一种制造光波导的方法，该方法包括以下步骤：(a)在基片上淀积下包层，同时以这样的方式连续地改变掺杂在下包层中的掺杂剂的剂量，使得该下包层呈现在其厚度方向上变化的折射率分布；以及(b)在所述下包层上形成芯层。
通过参考附图详细地描述其最佳实施例，本发明的上述目的和其它优点将变得更加显而易见，附图中：
图1是图解说明这样一种状态的横截面图：其中，用于按照传统方法制造光波导的硅基片由于该硅基片和在该硅基片上形成的下包层之间的热膨胀系数的差别以及所述下包层的玻璃化(glassification)温度而变形；
图2是图解说明根据本发明的光波导的横截面图；以及
图3是描述按照本发明使用的掺杂剂的剂量和淀积时间之间的关系的曲线图。
下面将描述根据本发明的光纤阵列光连接器和用来制造这种光纤阵列光连接器的方法的各个最佳实施例。
图2是图解说明按照本发明的光波导的横截面图。如图2中所示，光波导包括：基片210；淀积在所述基片210上的下包层220；以及淀积在所述下包层220上的芯层230。
根据本发明，在基片210上淀积下包层220，同时，按照这样的方式用掺杂剂对所述下包层220进行掺杂，使得掺杂剂的剂量在下包层的厚度方向上连续地变化，从而使下包层220具有在其厚度方向上变化的折射率。以这样的方式使下包层220在其下部具有最大的掺杂剂含量，而在其上部具有最小的掺杂剂含量，使得它具有所需要的相对于芯层230折射率差值。另一种方法是，可以按照这样的方式在多个淀积步骤中进行下包层的淀积，使得掺杂剂含量朝着所述各淀积步骤中的后一个步骤逐渐减小，而在每一个淀积步骤中是均匀的。在这种情况下，下包层220以这样的方式包含多个具有不同掺杂剂含量的缓冲层，使得每一个缓冲层的掺杂剂含量在该缓冲层的厚度方向上是均匀的。在具有上述结构的下包层220上淀积芯层230。
众所周知，出现在包括基片和形成在该基片上的下包层的光波导中的双折射正比于基片和下包层之间热膨胀系数的差值，并且正比于下包层的玻璃化(glassification)温度和环境温度的差值，如以下的表达式1所表示的：
[表达式1]
            B＝C×Δα×ΔT
其中，“B”代表双折射，“C”代表常数，“Δα”代表基片和下包层之间的热膨胀系数差值，而“T”代表下包层的玻璃化(glassification)温度和环境温度的差值。
当淀积下包层220的淀积过程中使用的掺杂剂的剂量增加时，最后得到的下包层呈现增加的热膨胀系数，使得它呈现一种相对于硅基片210的减小的热膨胀系数差值。下包层220还呈现一种降低的玻璃化温度，使得玻璃化温度和环境温度之间的差值ΔT减小。因此，当在淀积过程的起始阶段增加使用的掺杂剂剂量时，有可能把淀积下包层220过程中硅基片210的变形和存在的残余应力减至最小。下包层220的与芯层230相邻的部分还应当呈现一种与其剩余部分的折射率相比的降低的折射率，使得它的与芯层230相邻的部分呈现一种所需要的相对于芯层230的折射率差值。为此目的，减小在淀积过程的最后阶段中使用的掺杂剂剂量。这种方法不需要淀积任何单独的缓冲层或者使用任何烧结工艺，因为，下包层220能够起缓冲层的作用。因此，按照这种方法，存在不增加制造成本的优点。
通过以下步骤完成下包层220的淀积：在多个淀积步骤中分别利用氧和氢火焰在硅基片210上淀积粉尘层，同时调整每一个淀积步骤中使用的掺杂剂剂量，以便使最后得到的的结构在其厚度方向上具有所需要的折射率分布，然后在烧结炉中烧结所述最后得到的结构。
当下包层220中的掺杂剂的含量增加时，下包层220的热膨胀系数增大，从而使硅基片210和下包层220之间的热膨胀系数差值减小。结果是使下包层220淀积过程中硅基片210的变形达到最小值。因此，最后得到的光波导能够呈现一种减小的双折射。此外，下包层220中增加的掺杂剂含量导致下包层220的玻璃化温度的降低。结果是，下包层220的玻璃化温度和环境温度之间的差值ΔT减小了。因此，最后得到的光波导能够呈现最小的双折射。
为此，根据本发明，下包层220的淀积是在以下的条件下进行的：在淀积过程的初始阶段，增加待掺杂到下包层220中的诸如BCl3或POCl3的掺杂剂的剂量，以便增加下包层220中掺杂剂的含量。为了使下包层220的与芯层230相邻的部分呈现所需要的相对于芯层230的折射率差值，在淀积过程中调整掺杂剂的剂量。
就是说，按照本发明，下包层220在其厚度方向上具有所需要的这样的组分分布，使得它在其下部分具有增加的掺杂剂含量，以便减小其相对于硅基片210的热膨胀系数差值以及其玻璃化温度和环境温度之间的差值，同时，朝着其上部分具有逐渐降低的掺杂剂含量，以便在其邻近芯层230的部分获得所需要的相对于芯层的折射率差值。
图3举例说明在下包层220的淀积过程中使用的掺杂剂剂量的变化。图3中，图线31对应于在下包层220的淀积过程中掺杂剂的剂量连续变化的情况。图3的图线32对应于在下包层220的淀积过程中掺杂剂的剂量变化一次的情况，在下包层220的淀积过程中，利用不同的掺杂剂剂量进行两个淀积步骤，从而使下包层220具有包含一个缓冲层的双层结构。图3的图线33和34分别对应于在下包层220的淀积过程中掺杂剂的剂量变化两次和三次的情况，在下包层220的淀积过程中，利用不同的掺杂剂剂量进行多个淀积步骤，从而使下包层220具有包含若干个缓冲层的多层结构。
按照本发明以上述方式形成的下包层220在其邻近硅基片210的部分、就是说在淀积过程的初始阶段形成的部分、呈现高的热膨胀系数和低的玻璃化温度，同时，在其邻近芯层230的部分、就是说在淀积过程的最后阶段形成的部分、由于降低掺杂剂含量而呈现低的热膨胀系数和高的玻璃化温度。在利用磷来调整下包层220中的掺杂剂含量的场合，下包层220在其厚度方向上具有这样的折射率分布，即，其折射率从其下部向其上部降低。另一方面，在利用硼来调整下包层220中的掺杂剂含量的场合，下包层220在其厚度方向上具有这样的折射率分布，即，其折射率从其下部向其上部增加。当然，在任何一种情况下，对下包层220中掺杂剂含量的调整的限度是：在其上部分，下包层220呈现所需要的相对于芯层230的折射率差值。
从以上的描述可以明白，根据本发明，在以下条件下进行下包层的淀积：在淀积过程的起始阶段，待掺杂到下包层中的掺杂剂剂量增加，以便提高下包层邻近硅基片的部分中的掺杂剂含量。因此，下包层表现出相对于硅基片的降低的热膨胀系数差值以及其玻璃化温度和环境温度之间的降低的差值。结果，有可能使硅基片在下包层的淀积过程中免于变形，同时把存在的残留应力减至最小。这样，最后得到的光波导就不会表现出任何诱发的双折射。
此外，借助于根据本发明在下包层的淀积过程中进行的掺杂剂剂量调整，所述下包层在其厚度方向上具有所需要的组分分布。因此，与包含单独的缓冲层的淀积过程的传统方法相比，存在不需要淀积任何单独的缓冲层或者使用任何烧结工艺的优点。
虽然已经参考其特定的实施例详细地显示和描述了本发明，但是，本专业的技术人员将明白，在不脱离后附的权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，可以在其中的形式和细节方面实施各种各样的变化。

Claims (8)

1.一种光波导，它包括：
基片；
用掺杂剂掺杂的下包层，所述掺杂剂的含量在所述下包层的厚度方向上连续地变化，使得所述下包层呈现在其厚度方向上变化的折射率分布；以及
在所述下包层上形成的芯层。
2.根据权利要求1的光波导，其特征在于：所述下包层具有包含缓冲层的多层结构，所述各缓冲层以这样的方式具有不同的掺杂剂含量，即，每一个缓冲层中的掺杂剂含量在该缓冲层的厚度方向上是均匀的。
3.根据权利要求2的光波导，其特征在于：所述掺杂剂是磷或者硼。
4.根据权利要求3的光波导，其特征在于：所述掺杂剂是磷，使得所述下包层具有这样的折射率分布，即，它表现出从其下部到其上部降低的折射率。
5.根据权利要求3的光波导，其特征在于：所述掺杂剂是硼，使得所述下包层具有这样的折射率分布，即，它表现出从其下部到其上部增加的折射率。
6.一种制造光波导的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在基片上淀积下包层，同时以这样的方式连续地改变待掺杂到下包层中的掺杂剂的剂量，使得所述下包层表现出在其厚度方向上变化的折射率分布；以及
(b)在所述下包层上形成芯层。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于：所述步骤(a)是这样进行的：在所述下包层的所述淀积的起始阶段使用增加的所述掺杂剂剂量，而在所述下包层的所述淀积的最后阶段使用减少的所述掺杂剂剂量。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于：所述步骤(a)是按照多个淀积步骤进行的，同时，以这样的方式逐渐改变所述掺杂剂的剂量，使得所述下包层具有包含多个缓冲层的多层结构。
CNB001011030A 1999-01-18 2000-01-17 光波导及其制造方法 Expired - Fee Related CN1175293C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1261/1999 1999-01-18
KR1019990001261A KR100322126B1 (ko) 1999-01-18 1999-01-18 광도파로 제작용 기판 및 그 제작방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1261157A CN1261157A (zh) 2000-07-26
CN1175293C true CN1175293C (zh) 2004-11-10

Family

ID=19571579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB001011030A Expired - Fee Related CN1175293C (zh) 1999-01-18 2000-01-17 光波导及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6339667B1 (zh)
JP (1) JP2000214338A (zh)
KR (1) KR100322126B1 (zh)
CN (1) CN1175293C (zh)
GB (1) GB2345764A (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030044118A1 (en) * 2000-10-20 2003-03-06 Phosistor Technologies, Inc. Integrated planar composite coupling structures for bi-directional light beam transformation between a small mode size waveguide and a large mode size waveguide
US6580864B1 (en) * 2002-01-14 2003-06-17 Applied Wdm, Inc. Birefringence free optical waveguide structures
JP4439191B2 (ja) * 2002-06-07 2010-03-24 三洋電機株式会社 光導波路およびこれを用いた光送受信モジュール
US7426328B2 (en) * 2002-08-28 2008-09-16 Phosistor Technologies, Inc. Varying refractive index optical medium using at least two materials with thicknesses less than a wavelength
US8538208B2 (en) * 2002-08-28 2013-09-17 Seng-Tiong Ho Apparatus for coupling light between input and output waveguides
US7303339B2 (en) * 2002-08-28 2007-12-04 Phosistor Technologies, Inc. Optical beam transformer module for light coupling between a fiber array and a photonic chip and the method of making the same
JP2012078804A (ja) * 2010-09-06 2012-04-19 Shin Etsu Chem Co Ltd 光ファイバ、光ファイバプリフォームおよびその製造方法
CN113866867A (zh) * 2021-09-02 2021-12-31 烽火通信科技股份有限公司 一种色散补偿光纤及其制备方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3823995A (en) * 1972-03-30 1974-07-16 Corning Glass Works Method of forming light focusing fiber waveguide
US4181403A (en) 1976-12-30 1980-01-01 Pedro Buarque De Macedo Optical fiber with compression surface layer
US4230396A (en) 1978-07-31 1980-10-28 Corning Glass Works High bandwidth optical waveguides and method of fabrication
JPS5565909A (en) * 1978-11-13 1980-05-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical fiber
US4248614A (en) 1979-03-19 1981-02-03 Corning Glass Works Method for drawing high-bandwidth optical waveguides
JPS5685710A (en) * 1979-12-17 1981-07-13 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Glass waveguide path for fiber optics
US4339174A (en) 1980-02-01 1982-07-13 Corning Glass Works High bandwidth optical waveguide
JPS59174541A (ja) * 1983-01-11 1984-10-03 Hitachi Cable Ltd 偏波面保存光フアイバ
DE3514413A1 (de) * 1985-04-20 1986-10-23 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Planarer optischer wellenleiter und verfahren zu seiner herstellung
US4852968A (en) 1986-08-08 1989-08-01 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Optical fiber comprising a refractive index trench
JPS63303305A (ja) * 1987-06-03 1988-12-09 Fujikura Ltd 石英系薄膜導波路
US4893896A (en) * 1987-07-10 1990-01-16 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Energy transmission optical fiber
JP2585332B2 (ja) * 1987-12-25 1997-02-26 株式会社日立製作所 導波路型光デバイス
US4944838A (en) 1989-08-03 1990-07-31 At&T Bell Laboratories Method of making tapered semiconductor waveguides
JP2755471B2 (ja) * 1990-06-29 1998-05-20 日立電線株式会社 希土類元素添加光導波路及びその製造方法
US5416884A (en) 1993-05-25 1995-05-16 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor waveguide structure of a II-VI group compound
JP3201142B2 (ja) * 1994-06-10 2001-08-20 日立電線株式会社 光導波路の製造方法
US5483613A (en) * 1994-08-16 1996-01-09 At&T Corp. Optical device with substrate and waveguide structure having thermal matching interfaces
BR9500990A (pt) 1995-03-28 1995-08-01 Abc Algar Guia de onda ótico
FR2751955B1 (fr) * 1996-07-31 1998-09-04 Alcatel Fibres Optiques Fibre optique et son procede de fabrication
JPH10274720A (ja) 1997-01-29 1998-10-13 Sumitomo Electric Ind Ltd シングルモード光ファイバ

Also Published As

Publication number Publication date
US6339667B1 (en) 2002-01-15
KR20000051029A (ko) 2000-08-16
CN1261157A (zh) 2000-07-26
JP2000214338A (ja) 2000-08-04
GB2345764A (en) 2000-07-19
KR100322126B1 (ko) 2002-02-04
GB0000946D0 (en) 2000-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2245409C (en) Planar optical waveguide
JP2771131B2 (ja) 熱的整合界面を有する基板及び導波路構造を含む光デバイス
CN1175293C (zh) 光波导及其制造方法
JP3551895B2 (ja) 石英系光導波路及びその製造方法
US6678454B2 (en) Birefringence-free passive optical component
JP3070018B2 (ja) 石英系光導波路及びその製造方法
JP3530463B2 (ja) 光導波路
JP2682919B2 (ja) 光導波路及びその製造方法
JP3575342B2 (ja) 石英ガラス系光導波路の製造方法
JP3196797B2 (ja) 積層型石英系光導波路の製造方法
EP1659430A1 (en) Optical waveguide circuit component and production method therefor
KR100277362B1 (ko) 더미층을 구비한 광도파로 형성방법 및 그 방법에 의한 광도파로
JPH05257021A (ja) 光導波路の製造方法
JP3840835B2 (ja) 石英系ガラス導波路素子の製造方法
JP2000121860A (ja) エアスリットを有する光導波路の作成方法
JP2002196171A (ja) 光導波路およびその製造方法
KR100936345B1 (ko) 광 분배기 및 그 제조방법
KR100377929B1 (ko) 광도파로 소자 및 그 제조방법
KR100303333B1 (ko) 평면 광 도파로 소자 및 그 제조방법
JPH08160236A (ja) 光導波路の作製方法
JPH06174952A (ja) 基板型光導波路及びその製造方法
WO2002008809A1 (en) Method to reduce warpage and polarization sensitivity of planar devices
JPH08106022A (ja) 光導波路の製造方法
JP2001183538A (ja) 導波路型光デバイス
JPH0675132A (ja) 基板型方向性結合器及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C06 Publication
PB01 Publication
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee