JP2000131547A - 光導波路及び光導波路製造方法 - Google Patents
光導波路及び光導波路製造方法Info
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- JP2000131547A JP2000131547A JP30513498A JP30513498A JP2000131547A JP 2000131547 A JP2000131547 A JP 2000131547A JP 30513498 A JP30513498 A JP 30513498A JP 30513498 A JP30513498 A JP 30513498A JP 2000131547 A JP2000131547 A JP 2000131547A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 曲線部分での放射損失を少なくすることを可
能とする光導波路およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 曲線導波路と直線導波路を有する光導波
路において、該曲線導波路でのコア３とクラッドの屈折
率差が、該直線導波路２でのコアとクラッドの屈折率差
よりも大きいことを特徴とする光導波路と、この光導波
路を薄膜１にビーム照射することによってコアの屈折率
を制御することによって製造する。 【効果】直線導波路と曲線導波路とが接続した光導波路
を作製する場合に、曲線導波路コアと直線導波路コアと
を異なるビーム照射条件で形成することにより、曲線部
分でのコア屈折率が直線部分のコア屈折率よりも大きく
なるようにする。これにより、曲線導波路での屈折率差
が直線導波路での屈折率差よりも大きくなり、曲線導波
路での光エネルギーの閉じこめが強くなる。
能とする光導波路およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 曲線導波路と直線導波路を有する光導波
路において、該曲線導波路でのコア３とクラッドの屈折
率差が、該直線導波路２でのコアとクラッドの屈折率差
よりも大きいことを特徴とする光導波路と、この光導波
路を薄膜１にビーム照射することによってコアの屈折率
を制御することによって製造する。 【効果】直線導波路と曲線導波路とが接続した光導波路
を作製する場合に、曲線導波路コアと直線導波路コアと
を異なるビーム照射条件で形成することにより、曲線部
分でのコア屈折率が直線部分のコア屈折率よりも大きく
なるようにする。これにより、曲線導波路での屈折率差
が直線導波路での屈折率差よりも大きくなり、曲線導波
路での光エネルギーの閉じこめが強くなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路およびそ
のの製造方法に関し、特にビーム照射を用いた光導波路
およびその製造方法に関する。
のの製造方法に関し、特にビーム照射を用いた光導波路
およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光導波路には多くの種類があるが、構造
は大別すると、埋め込み型とリッジ型とに区分される。
埋め込み型は、拡散あるいはイオン注入、電子ビーム照
射、光照射等により、選択的に高屈折率の導波層を形成
するもので、容易に作製できるほか、導波路形成後の表
面が平滑であるため、スイッチ・変調機等の制御電極を
表面に装荷しやすいという利点がある。また、リッジ型
は平面導波路のエッチング加工により、導波路を形成す
る方法で、ビーム照射損傷のない導波路を形成できると
いう利点がある。このように良好な導波路が形成されて
いるが、いずれの導波路においても、曲線では放射損失
が発生するため、曲線の少ないあるいは損失低減のため
に曲率を大きくした設計がなされている。曲線に代わる
光路変換素子としてミラーを形成する場合もあるが、反
射面を基板に垂直に、かつ平滑に加工するためのエッチ
ング工程が必要になる。また、光路の平行移動には、２
個のミラーが必要となり、損失も大きくなる。このよう
に、従来法で導波路作製を行なうと、導波路設計の自由
度は制限を受けるとともに、寸法を小型化し難いという
問題がある。
は大別すると、埋め込み型とリッジ型とに区分される。
埋め込み型は、拡散あるいはイオン注入、電子ビーム照
射、光照射等により、選択的に高屈折率の導波層を形成
するもので、容易に作製できるほか、導波路形成後の表
面が平滑であるため、スイッチ・変調機等の制御電極を
表面に装荷しやすいという利点がある。また、リッジ型
は平面導波路のエッチング加工により、導波路を形成す
る方法で、ビーム照射損傷のない導波路を形成できると
いう利点がある。このように良好な導波路が形成されて
いるが、いずれの導波路においても、曲線では放射損失
が発生するため、曲線の少ないあるいは損失低減のため
に曲率を大きくした設計がなされている。曲線に代わる
光路変換素子としてミラーを形成する場合もあるが、反
射面を基板に垂直に、かつ平滑に加工するためのエッチ
ング工程が必要になる。また、光路の平行移動には、２
個のミラーが必要となり、損失も大きくなる。このよう
に、従来法で導波路作製を行なうと、導波路設計の自由
度は制限を受けるとともに、寸法を小型化し難いという
問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点を解決するべくなされたもので、
曲線部分での放射損失を少なくすることを可能とする光
導波路およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
来技術における問題点を解決するべくなされたもので、
曲線部分での放射損失を少なくすることを可能とする光
導波路およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の光導波路は、曲線導波路と直線導波路を有
する光導波路において、該曲線導波路でのコアとクラッ
ドの屈折率差が、該直線導波路でのコアとクラッドの屈
折率差よりも大きいことを特徴とする。
め、本発明の光導波路は、曲線導波路と直線導波路を有
する光導波路において、該曲線導波路でのコアとクラッ
ドの屈折率差が、該直線導波路でのコアとクラッドの屈
折率差よりも大きいことを特徴とする。
【０００５】また、本発明の光導波路製造方法では、薄
膜に、ビーム照射を行い、これにより屈折率の増加した
領域をコア、またビームの照射されない領域をクラッド
とし、曲線導波路と直線導波路のビーム照射又は光照射
を変え、当該曲線導波路でのコアとクラッドの屈折率差
を、当該直線導波路でのコアとクラッドの屈折率差より
も大きくすることを特徴とする。
膜に、ビーム照射を行い、これにより屈折率の増加した
領域をコア、またビームの照射されない領域をクラッド
とし、曲線導波路と直線導波路のビーム照射又は光照射
を変え、当該曲線導波路でのコアとクラッドの屈折率差
を、当該直線導波路でのコアとクラッドの屈折率差より
も大きくすることを特徴とする。
【０００６】すなわち薄膜へのイオン注入、電子ビーム
照射、光照射等のビーム照射による屈折率の増加を用い
て、屈折率の増加したビーム照射部をコア、非照射部を
クラッドとする導波路を形成する方法を用いて、直線導
波路と曲線導波路とが接続した光導波路を作製する場合
に、曲線導波路コアと直線導波路コアとを異なるビーム
照射条件で形成することにより、曲線部分でのコア屈折
率が直線部分のコア屈折率よりも大きくなるようにす
る。これにより、曲線導波路での屈折率差が直線導波路
での屈折率差よりも大きくなり、曲線導波路での光エネ
ルギーの閉じこめが強くなる。その結果、曲線導波路と
直線導波路での屈折率差の等しい従来の場合に比較し
て、曲線導波路での損失が減少する。尚、曲線導波路で
は、屈折率を増加するため、ビーム照射量を増加し、そ
の結果、単位長さあたりの伝搬損失は増加するが、曲線
半径を大幅に縮小できるため、光路長も大幅に短縮さ
れ、結果として、曲線部での伝搬損失は減少する。
照射、光照射等のビーム照射による屈折率の増加を用い
て、屈折率の増加したビーム照射部をコア、非照射部を
クラッドとする導波路を形成する方法を用いて、直線導
波路と曲線導波路とが接続した光導波路を作製する場合
に、曲線導波路コアと直線導波路コアとを異なるビーム
照射条件で形成することにより、曲線部分でのコア屈折
率が直線部分のコア屈折率よりも大きくなるようにす
る。これにより、曲線導波路での屈折率差が直線導波路
での屈折率差よりも大きくなり、曲線導波路での光エネ
ルギーの閉じこめが強くなる。その結果、曲線導波路と
直線導波路での屈折率差の等しい従来の場合に比較し
て、曲線導波路での損失が減少する。尚、曲線導波路で
は、屈折率を増加するため、ビーム照射量を増加し、そ
の結果、単位長さあたりの伝搬損失は増加するが、曲線
半径を大幅に縮小できるため、光路長も大幅に短縮さ
れ、結果として、曲線部での伝搬損失は減少する。
【０００７】
【実施例】以下、実施例に基づき、本発明の効果を説明
する。なお、実施例は例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうるこ
とは言うまでもない。
する。なお、実施例は例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうるこ
とは言うまでもない。
【０００８】本発明の第一の実施例として、曲線導波路
屈折率差の損失への影響について説明する。図１ａ〜ｄ
は本発明の方法による導波路作製工程を示す説明図で、
導波路の縦断面を見た図である。薄膜として有機薄膜の
一種であるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を用いてい
る。ＢＣＢ溶液をレジストコータによりＳｉ基板に塗布
した後、硬化熱処理を行って、厚さ５μｍの有機薄膜
（ＢＣＢ膜）１を形成した。次に、レジストをマスクに
して、直線導波路形成領域に、イオン注入装置により加
速電圧２００ｋｅＶで濃度５×１０13／ｃｍ2のＯイオ
ン注入を行い、表面から深さ１μｍの注入層の屈折率を
０．７％増加して、直線導波路コア２を形成した。
屈折率差の損失への影響について説明する。図１ａ〜ｄ
は本発明の方法による導波路作製工程を示す説明図で、
導波路の縦断面を見た図である。薄膜として有機薄膜の
一種であるベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を用いてい
る。ＢＣＢ溶液をレジストコータによりＳｉ基板に塗布
した後、硬化熱処理を行って、厚さ５μｍの有機薄膜
（ＢＣＢ膜）１を形成した。次に、レジストをマスクに
して、直線導波路形成領域に、イオン注入装置により加
速電圧２００ｋｅＶで濃度５×１０13／ｃｍ2のＯイオ
ン注入を行い、表面から深さ１μｍの注入層の屈折率を
０．７％増加して、直線導波路コア２を形成した。
【０００９】次に、再び、レジストをマスクにして、イ
オン注入装置により、曲線導波路形成領域に加速電圧２
００ｋｅＶで、濃度７．１×１０13／ｃｍ2のＯイオン
注入を行い、表面から深さ１μｍのイオン注入層の屈折
率を１％増加して、曲線導波路コア３を形成した。最後
に、厚さ４μｍの上部クラッド４を上に形成した。この
ようにして、作製した導波路のコアでの横断面を図２に
示す。直線導波路と曲線導波路とが接続しているが、接
続部分を境として両者の屈折率差は異なる。次に、本発
明の方法により作製される導波路特性について説明す
る。図２の導波路構造を用いて、半径２０００μｍの９
０度曲がり導波路で測定した損失の測定結果を図３に示
す。損失は放射損失と伝搬損失とに分けられるが、後者
は同じ屈折率の直線導波路で測定した値より見積もっ
た。曲線導波路の屈折率差を直線導波路の屈折率差０．
７％に等しくした従来例では、放射損失は７．５ｄＢも
あるが、本発明の方法を用いて屈折率差を増すと、放射
損失は急激に減少し、屈折率差１％では殆ど零になる。
また、単位長さあたりの伝搬損失は、イオン注入で形成
する場合には、ほぼ屈折率差に比例して増加するが、屈
折率差の変化が少ないために、その増加は僅かである。
このように、本発明の方法により、曲線導波路での屈折
率差を直線導波路よりも僅かに大きくすることにより、
曲線部での放射損失を大幅に低減できる。
オン注入装置により、曲線導波路形成領域に加速電圧２
００ｋｅＶで、濃度７．１×１０13／ｃｍ2のＯイオン
注入を行い、表面から深さ１μｍのイオン注入層の屈折
率を１％増加して、曲線導波路コア３を形成した。最後
に、厚さ４μｍの上部クラッド４を上に形成した。この
ようにして、作製した導波路のコアでの横断面を図２に
示す。直線導波路と曲線導波路とが接続しているが、接
続部分を境として両者の屈折率差は異なる。次に、本発
明の方法により作製される導波路特性について説明す
る。図２の導波路構造を用いて、半径２０００μｍの９
０度曲がり導波路で測定した損失の測定結果を図３に示
す。損失は放射損失と伝搬損失とに分けられるが、後者
は同じ屈折率の直線導波路で測定した値より見積もっ
た。曲線導波路の屈折率差を直線導波路の屈折率差０．
７％に等しくした従来例では、放射損失は７．５ｄＢも
あるが、本発明の方法を用いて屈折率差を増すと、放射
損失は急激に減少し、屈折率差１％では殆ど零になる。
また、単位長さあたりの伝搬損失は、イオン注入で形成
する場合には、ほぼ屈折率差に比例して増加するが、屈
折率差の変化が少ないために、その増加は僅かである。
このように、本発明の方法により、曲線導波路での屈折
率差を直線導波路よりも僅かに大きくすることにより、
曲線部での放射損失を大幅に低減できる。
【００１０】次に本発明の第二の実施例として、曲線導
波路の屈折率差の導波路寸法への影響について説明す
る。曲線導波路の屈折率差、曲線半径は異なるが、放射
損失はほぼ等しい三つの曲線導波路の、損失を表１に示
す。測定には図２の構造の導波路を用いており、直線部
分の屈折率差は０．７％である。本発明の方法により、
曲線導波路の屈折率差を１．４％にすると、曲線半径５
００μｍでの放射損失は０．７ｄＢとなる。また、屈折
率差１．０％では、同程度の放射損失を生ずる曲線半径
は１２００μｍとなる。一方、従来法により、曲線導波
路の屈折率差が直線導波路の屈折率差０．７％と等しい
場合には、曲線半径は３２００μｍとなる。このよう
に、曲線導波路の屈折率差を高めることにより、曲線半
径を大幅に縮小でき、よって導波路の小型化を実現可能
である。尚、曲線部の屈折率差が増加すると伝搬損失も
増加することが、予想される。しかしながら、屈折率差
に比例して伝搬損失は増加しても、光路長が大幅に短縮
されるため、表に示すように伝搬損失はむしろ減少す
る。このように、本発明の方法を用いることにより、曲
線導波路寸法を小型化できるとともに、この部分での伝
搬損失の低減も可能である。
波路の屈折率差の導波路寸法への影響について説明す
る。曲線導波路の屈折率差、曲線半径は異なるが、放射
損失はほぼ等しい三つの曲線導波路の、損失を表１に示
す。測定には図２の構造の導波路を用いており、直線部
分の屈折率差は０．７％である。本発明の方法により、
曲線導波路の屈折率差を１．４％にすると、曲線半径５
００μｍでの放射損失は０．７ｄＢとなる。また、屈折
率差１．０％では、同程度の放射損失を生ずる曲線半径
は１２００μｍとなる。一方、従来法により、曲線導波
路の屈折率差が直線導波路の屈折率差０．７％と等しい
場合には、曲線半径は３２００μｍとなる。このよう
に、曲線導波路の屈折率差を高めることにより、曲線半
径を大幅に縮小でき、よって導波路の小型化を実現可能
である。尚、曲線部の屈折率差が増加すると伝搬損失も
増加することが、予想される。しかしながら、屈折率差
に比例して伝搬損失は増加しても、光路長が大幅に短縮
されるため、表に示すように伝搬損失はむしろ減少す
る。このように、本発明の方法を用いることにより、曲
線導波路寸法を小型化できるとともに、この部分での伝
搬損失の低減も可能である。
【００１１】
【表１】
【００１２】上記の実施例では、有機膜として、ベンゾ
シクロブテン（ＢＣＢ）を用いているが、イオン注入の
可能なポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ
イミド（ＰＤ等の有機膜であれば、同様の効果をもたら
すことは、言うまでもない。また、実施例ではレジスト
をマスクにして、イオンを試料全面に注入することによ
り、コア領域を形成しているが、イオン源に収束イオン
ビームを用いれば、レジストマスクを用いることなくマ
スクレスでイオン注入を行い得る。イオン注入の代わり
に、電子ビーム照射、光照射等の手段を用いても、ビー
ム照射により屈折率の増加が起これば、同様の効果を得
られることは言うまでもない。また、材料は特に有機膜
に限られるものではなく、ガラス膜、カルコゲナイドガ
ラス膜、結晶膜で、ビーム照射により屈折率の増加が起
こる材料であれば本発明を同様に適用できる。
シクロブテン（ＢＣＢ）を用いているが、イオン注入の
可能なポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリ
イミド（ＰＤ等の有機膜であれば、同様の効果をもたら
すことは、言うまでもない。また、実施例ではレジスト
をマスクにして、イオンを試料全面に注入することによ
り、コア領域を形成しているが、イオン源に収束イオン
ビームを用いれば、レジストマスクを用いることなくマ
スクレスでイオン注入を行い得る。イオン注入の代わり
に、電子ビーム照射、光照射等の手段を用いても、ビー
ム照射により屈折率の増加が起これば、同様の効果を得
られることは言うまでもない。また、材料は特に有機膜
に限られるものではなく、ガラス膜、カルコゲナイドガ
ラス膜、結晶膜で、ビーム照射により屈折率の増加が起
こる材料であれば本発明を同様に適用できる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明による光導波
路及びその製造方法によれば、薄膜へのビーム照射によ
る屈折率の増加を用いて、屈折率の増加したビーム照射
部をコア、非照射部をクラッドとする導波路を形成する
方法を用いて、直線導波路と曲線導波路とが接続した光
導波路を作製する場合に、曲線導波路コアと直線導波路
コアとを異なるビーム照射条件で形成することにより、
曲線部分でのコア屈折率が直線部分のコア屈折率よりも
大きくなるようにする。これにより、曲線導波路での屈
折率差が直線導波路での屈折率差よりも大きくなり、曲
線導波路での光エネルギーの閉じこめが強い光導波路を
製造できる。その結果、曲線導波路と直線導波路での屈
折率差の等しい従来の場合に比較して、曲線導波路での
損失が減少する。本発明の光導波路形成方法を用いて、
直線導波路と曲線導波路が接続する光導波路を作製する
ことにより、半径の小さい曲線導波路の使用が可能とな
るため、光路変換に起因する設計上の問題が解消すると
ともに、導波路寸法の小型化と損失の低減を図ることが
可能となる。
路及びその製造方法によれば、薄膜へのビーム照射によ
る屈折率の増加を用いて、屈折率の増加したビーム照射
部をコア、非照射部をクラッドとする導波路を形成する
方法を用いて、直線導波路と曲線導波路とが接続した光
導波路を作製する場合に、曲線導波路コアと直線導波路
コアとを異なるビーム照射条件で形成することにより、
曲線部分でのコア屈折率が直線部分のコア屈折率よりも
大きくなるようにする。これにより、曲線導波路での屈
折率差が直線導波路での屈折率差よりも大きくなり、曲
線導波路での光エネルギーの閉じこめが強い光導波路を
製造できる。その結果、曲線導波路と直線導波路での屈
折率差の等しい従来の場合に比較して、曲線導波路での
損失が減少する。本発明の光導波路形成方法を用いて、
直線導波路と曲線導波路が接続する光導波路を作製する
ことにより、半径の小さい曲線導波路の使用が可能とな
るため、光路変換に起因する設計上の問題が解消すると
ともに、導波路寸法の小型化と損失の低減を図ることが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ａ〜ｄは本発明の第一の実施例で例示した、導
波路製造工程を示す説明図。
波路製造工程を示す説明図。
【図２】本発明の第一の実施例で示した導波路のコアで
の横断面を示す図。
の横断面を示す図。
【図３】本発明の方法により製造される導波路特性と従
来法による特性とを比較して示す図。
来法による特性とを比較して示す図。
１ 有機薄膜 ２ 直線導波路コア ３ 曲線導波路コア ４ 上部クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒武 淳 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 荒井 邦博 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA12 PA02 PA14 PA21 PA22 PA28 QA05 TA01 TA36
Claims (5)
- 【請求項１】 曲線導波路と直線導波路を有する光導波
路において、該曲線導波路でのコアとクラッドの屈折率
差が、該直線導波路でのコアとクラッドの屈折率差より
も大きいことを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】 請求項１記載の光導波路の製造方法であ
って、薄膜に、ビーム照射を行い、これにより屈折率の
増加した領域をコア、またビームの照射されない領域を
クラッドとし、曲線導波路と直線導波路のビーム照射又
は光照射を変え、当該曲線導波路でのコアとクラッドの
屈折率差を、当該直線導波路でのコアとクラッドの屈折
率差よりも大きくすることを特徴とする光導波路製造方
法。 - 【請求項３】 ビーム照射をイオン注入、又は電子ビー
ム照射又は光照射により行うことを特徴とする請求項２
記載の光導波路製造方法。 - 【請求項４】 薄膜が有機薄膜であり、かつビーム照射
をイオン注入により行うことを特徴とする請求項２又は
３記載の光導波路製造方法。 - 【請求項５】 薄膜が有機薄膜の一種のベンゾシクロブ
テンであり、かつビーム照射をイオン注入により行うこ
とを特徴とする請求項２から４記載のいずれかの光導波
路製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30513498A JP2000131547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 光導波路及び光導波路製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30513498A JP2000131547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 光導波路及び光導波路製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000131547A true JP2000131547A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17941507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30513498A Pending JP2000131547A (ja) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | 光導波路及び光導波路製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000131547A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054120A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Keio University | Circuit de traitement de signaux optiques et procede de fabrication |
| US10459162B2 (en) | 2017-09-05 | 2019-10-29 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
-
1998
- 1998-10-27 JP JP30513498A patent/JP2000131547A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002054120A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Keio University | Circuit de traitement de signaux optiques et procede de fabrication |
| US10459162B2 (en) | 2017-09-05 | 2019-10-29 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
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