JP2000275459A - プレーナ光ウェーブガイドおよびガラスの屈折率を空間的にかつ選択的に高くする方法 - Google Patents
プレーナ光ウェーブガイドおよびガラスの屈折率を空間的にかつ選択的に高くする方法Info
- Publication number
- JP2000275459A JP2000275459A JP11291934A JP29193499A JP2000275459A JP 2000275459 A JP2000275459 A JP 2000275459A JP 11291934 A JP11291934 A JP 11291934A JP 29193499 A JP29193499 A JP 29193499A JP 2000275459 A JP2000275459 A JP 2000275459A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- refractive index
- optical waveguide
- layer
- region
- 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.)
- Pending
Links
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
- 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
-
- 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
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
-
- 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
- G02B6/12—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
- G02B2006/12083—Constructional arrangements
- G02B2006/12107—Grating
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 感光性を高くする処置を講じずに、ガラス、
特にプレーナウェーブガイドの屈折率を高くする方法を
提供する。 【解決手段】 加水分解のガラス初期生成物をベース上
に火炎堆積法により堆積させ、その後ガラス初期生成物
を焼結させることによって生成されたガラス層の屈折率
を、空間的にかつ選択的に高くするための本発明による
方法では、感光性を高める処置を講じない。その代わり
に、ガラスの屈折率を高くするべきところに熱を供給す
る。その結果、焼結されたガラスの密度が高まり、屈折
率の増大を伴うことが判明した。このように処理された
領域の化学組成は、未処理の領域の化学組成と同じであ
る。
特にプレーナウェーブガイドの屈折率を高くする方法を
提供する。 【解決手段】 加水分解のガラス初期生成物をベース上
に火炎堆積法により堆積させ、その後ガラス初期生成物
を焼結させることによって生成されたガラス層の屈折率
を、空間的にかつ選択的に高くするための本発明による
方法では、感光性を高める処置を講じない。その代わり
に、ガラスの屈折率を高くするべきところに熱を供給す
る。その結果、焼結されたガラスの密度が高まり、屈折
率の増大を伴うことが判明した。このように処理された
領域の化学組成は、未処理の領域の化学組成と同じであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１のプリア
ンブルに記載のプレーナ光ウェーブガイド、および請求
項５のプリアンブルに記載のガラスの屈折率を空間的に
かつ選択的に高くする方法に関する。
ンブルに記載のプレーナ光ウェーブガイド、および請求
項５のプリアンブルに記載のガラスの屈折率を空間的に
かつ選択的に高くする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】規定される種類のプレーナ光ウェーブガ
イドは、G.D.Maxwellの文献「Photosensitivity & Rare
-Earth Doping in Flame Hydrolysis Deposited Planar
Silica Waveguides」、 Proceedings of the Internat
ional Society for Optical Engineering（SPIE）、 26
95巻、 p.16-29から知られている。使用されるガラスの
感光性が適当な処置によって高くされるというのが、そ
こに記述されている全てのガラスウェーブガイドに共通
の特徴である。感光性とは、適当な波長の光による照射
に反応して、より大きいまたはより小さい持続時間の屈
折率が変化する材料の性質を言う。この効果を利用し
て、紫外線による局部的に限定された照射によって、隣
接の領域に比べて高くなった屈折率を有する領域が、光
ウェーブガイド内に形成される。これらの領域を適切に
配置することによって、例えば、ブラッグ格子（Bragg
grating）を、プレーナ光ウェーブガイド内に形成する
ことができる。ブラッグ格子は、光波長多重化の原則に
基づく伝送装置で重要な役割を果たす。
イドは、G.D.Maxwellの文献「Photosensitivity & Rare
-Earth Doping in Flame Hydrolysis Deposited Planar
Silica Waveguides」、 Proceedings of the Internat
ional Society for Optical Engineering（SPIE）、 26
95巻、 p.16-29から知られている。使用されるガラスの
感光性が適当な処置によって高くされるというのが、そ
こに記述されている全てのガラスウェーブガイドに共通
の特徴である。感光性とは、適当な波長の光による照射
に反応して、より大きいまたはより小さい持続時間の屈
折率が変化する材料の性質を言う。この効果を利用し
て、紫外線による局部的に限定された照射によって、隣
接の領域に比べて高くなった屈折率を有する領域が、光
ウェーブガイド内に形成される。これらの領域を適切に
配置することによって、例えば、ブラッグ格子（Bragg
grating）を、プレーナ光ウェーブガイド内に形成する
ことができる。ブラッグ格子は、光波長多重化の原則に
基づく伝送装置で重要な役割を果たす。
【０００３】光ウェーブガイドを作成するのに使われる
ケイ酸塩ガラスは、極端に低い固有の感光性を有する。
したがって、特別な処理をしないならば、ガラスを紫外
線レーザで露光しても、非常にわずかな屈折率の変化し
か得られない。G.D.Maxwellの前述の文献は、それによ
り感光性を高くすることができるいくつかの処置を詳述
している。
ケイ酸塩ガラスは、極端に低い固有の感光性を有する。
したがって、特別な処理をしないならば、ガラスを紫外
線レーザで露光しても、非常にわずかな屈折率の変化し
か得られない。G.D.Maxwellの前述の文献は、それによ
り感光性を高くすることができるいくつかの処置を詳述
している。
【０００４】１つの処置は、焼結中に、ガラスを還元雰
囲気に曝すことにある。しかしながら、これは、光伝送
技術で通常使われる波長では、焼結されたガラス中での
光の損失を増加させるという結果をもたらす。やはり光
ファイバーに使用されるもう１つの処置の場合には、ガ
ラスを高圧の水素雰囲気に曝す。このプロセスは「水素
チャージング（hydrogen charging）」とも呼ばれ、数
日におよぶ。その上、それによって達成できる感光性は
比較的高いが、あまり永続性がない。したがって、照射
によって誘導できる屈折率の変化も永続性がない。その
ため、このようにして生成される光学成分は、繰り返し
紫外線照射することによって、より頻繁に調整し直され
なければならない。「火炎ブラシング」として知られる
別の知られている処置の場合には、ガラスを高温の酸水
素炎で処理する。火炎中に水素が過剰だと、水素チャー
ジングの場合に起こる反応に匹敵する反応が生じると推
定される。関連する詳細は、例えば、S. Gujrathiの文
献「Photosensitivity in Phosphorous-Doped Silica G
lass and Optical Waveguides」Appl. Phys. Lett.65
(4)、１９９４年７月２５日に記述されている。しか
し、水素チャージングの場合と同様に、この場合もまた
高められた感光性はあまり永続性がない。
囲気に曝すことにある。しかしながら、これは、光伝送
技術で通常使われる波長では、焼結されたガラス中での
光の損失を増加させるという結果をもたらす。やはり光
ファイバーに使用されるもう１つの処置の場合には、ガ
ラスを高圧の水素雰囲気に曝す。このプロセスは「水素
チャージング（hydrogen charging）」とも呼ばれ、数
日におよぶ。その上、それによって達成できる感光性は
比較的高いが、あまり永続性がない。したがって、照射
によって誘導できる屈折率の変化も永続性がない。その
ため、このようにして生成される光学成分は、繰り返し
紫外線照射することによって、より頻繁に調整し直され
なければならない。「火炎ブラシング」として知られる
別の知られている処置の場合には、ガラスを高温の酸水
素炎で処理する。火炎中に水素が過剰だと、水素チャー
ジングの場合に起こる反応に匹敵する反応が生じると推
定される。関連する詳細は、例えば、S. Gujrathiの文
献「Photosensitivity in Phosphorous-Doped Silica G
lass and Optical Waveguides」Appl. Phys. Lett.65
(4)、１９９４年７月２５日に記述されている。しか
し、水素チャージングの場合と同様に、この場合もまた
高められた感光性はあまり永続性がない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、感光性を高くするための処置に関して上記の欠
点を持たない規定された種類のプレーナ光ウェーブガイ
ドを提供することである。
目的は、感光性を高くするための処置に関して上記の欠
点を持たない規定された種類のプレーナ光ウェーブガイ
ドを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によるプレーナ光
ウェーブガイドは、請求項１に記載の特徴を含んでい
る。本発明は、加水分解の（hydrolytic）ガラス初期生
成物を、焼結後に熱を供給することによって、その化学
的組成に何の変化も起すことなしに、再度密度を高める
（redensified）ことができるという認識に基づいてい
る。密度の高い領域は、他の領域より高い屈折率を有す
る。屈折率の達成可能な変化Δｎは、約１．５×１０
−３である。この効果は感光性の原則に基づいていない
ので、熱が供給された時に化学反応は起きない。しか
し、特に本発明による方法は、上記に説明した知られて
いる１つの処置による顕著な感光性を達成する必要はな
い。したがって、本発明による方法によって生成された
プレーナ光ウェーブガイドは、これらの処置に伴う欠
点、例えば、光損失が高いあるいは屈折率の変化の永続
性が乏しいという欠点も持たない。
ウェーブガイドは、請求項１に記載の特徴を含んでい
る。本発明は、加水分解の（hydrolytic）ガラス初期生
成物を、焼結後に熱を供給することによって、その化学
的組成に何の変化も起すことなしに、再度密度を高める
（redensified）ことができるという認識に基づいてい
る。密度の高い領域は、他の領域より高い屈折率を有す
る。屈折率の達成可能な変化Δｎは、約１．５×１０
−３である。この効果は感光性の原則に基づいていない
ので、熱が供給された時に化学反応は起きない。しか
し、特に本発明による方法は、上記に説明した知られて
いる１つの処置による顕著な感光性を達成する必要はな
い。したがって、本発明による方法によって生成された
プレーナ光ウェーブガイドは、これらの処置に伴う欠
点、例えば、光損失が高いあるいは屈折率の変化の永続
性が乏しいという欠点も持たない。
【０００７】本発明は、全ての層がガラスから成る純粋
なガラスのウェーブガイド、および全ての層がガラスか
ら成っているとは限らない光ウェーブガイドの両方に適
用することができる。ＪＰ−Ａ−０４２３８３０５は、
例えば、頂部の層の１部が熱−光特性（thermo-optical
properties）を有するポリマーによって形成されたプ
レーナ光ウェーブガイドを開示している。ここおよび下
記で、「層」はまた、平面の凝集力のある層を構造化す
ることによって形成された構成と解釈すべきである。し
たがって、請求項２によれば、屈折率が高められた領域
を有するガラス層は、構造化されたコア層、例えば、ほ
ぼ四角形の断面のクロスメンバーによる光を伝導するプ
レーナ構成から成ることも可能である。
なガラスのウェーブガイド、および全ての層がガラスか
ら成っているとは限らない光ウェーブガイドの両方に適
用することができる。ＪＰ−Ａ−０４２３８３０５は、
例えば、頂部の層の１部が熱−光特性（thermo-optical
properties）を有するポリマーによって形成されたプ
レーナ光ウェーブガイドを開示している。ここおよび下
記で、「層」はまた、平面の凝集力のある層を構造化す
ることによって形成された構成と解釈すべきである。し
たがって、請求項２によれば、屈折率が高められた領域
を有するガラス層は、構造化されたコア層、例えば、ほ
ぼ四角形の断面のクロスメンバーによる光を伝導するプ
レーナ構成から成ることも可能である。
【０００８】屈折率の変化を選択的に生じさせる場合に
は必ず、本発明を効果的に利用することができる。干渉
計構成（マッハ−ツェンダー干渉計、またはいわゆるア
レイウェーブガイド格子（ＡＷＧ））では、例えば、光
学位相位置は屈折率の局部的変化によって精密に調整さ
れる。これまで、そのような精密な調整は、紫外線照射
（紫外線トリミング）によって実施されていた。
は必ず、本発明を効果的に利用することができる。干渉
計構成（マッハ−ツェンダー干渉計、またはいわゆるア
レイウェーブガイド格子（ＡＷＧ））では、例えば、光
学位相位置は屈折率の局部的変化によって精密に調整さ
れる。これまで、そのような精密な調整は、紫外線照射
（紫外線トリミング）によって実施されていた。
【０００９】本発明は、集積されたブラッグ格子を持つ
光ウェーブガイドに特に有利に適用することができる。
これは、例えば、赤外線レーザのビームを、位相マスク
を通して光ウェーブガイド上に当てることによって形成
される。この場合、ウェーブガイドの屈折率プロフィル
は、その位相マスクによって生じた回折パターンに対応
する。集積されたブラッグ格子を持つ知られている光ウ
ェーブガイドとは対照的に、この場合は屈折率のプロフ
ァイルは永続性があり、したがって時間が経過しても、
反射特性の悪化は起こらない。
光ウェーブガイドに特に有利に適用することができる。
これは、例えば、赤外線レーザのビームを、位相マスク
を通して光ウェーブガイド上に当てることによって形成
される。この場合、ウェーブガイドの屈折率プロフィル
は、その位相マスクによって生じた回折パターンに対応
する。集積されたブラッグ格子を持つ知られている光ウ
ェーブガイドとは対照的に、この場合は屈折率のプロフ
ァイルは永続性があり、したがって時間が経過しても、
反射特性の悪化は起こらない。
【００１０】ガラス初期生成物が、加水分解から作られ
たものでなく酸化物から作られたものである場合、上記
の密度を高める効果は生じないことも判明している。こ
の種類の酸化物の（oxidic）ガラス初期生成物を焼結し
た場合、形成されるガラスの密度は、もはや熱処理によ
ってガラスの密度を再び高めることはできないほどであ
る。したがって、加水分解のガラス初期生成物から生成
されるコア層が、酸化物のガラス初期生成物から生成さ
れたガラス層で囲まれている場合、熱効果によって生じ
る屈折率の変化は、ウェーブガイドのコア領域だけに限
定される可能性がある。というのは、再度密度を高める
ことが発生するのは、ここだけだからである。
たものでなく酸化物から作られたものである場合、上記
の密度を高める効果は生じないことも判明している。こ
の種類の酸化物の（oxidic）ガラス初期生成物を焼結し
た場合、形成されるガラスの密度は、もはや熱処理によ
ってガラスの密度を再び高めることはできないほどであ
る。したがって、加水分解のガラス初期生成物から生成
されるコア層が、酸化物のガラス初期生成物から生成さ
れたガラス層で囲まれている場合、熱効果によって生じ
る屈折率の変化は、ウェーブガイドのコア領域だけに限
定される可能性がある。というのは、再度密度を高める
ことが発生するのは、ここだけだからである。
【００１１】請求項５から８は、ガラス層、特に請求項
１から４のうちの一項に記載のプレーナ光ウェーブガイ
ドのガラス層の屈折率を空間的にかつ選択的に高める方
法に関する。請求項６によれば、熱はレーザによって供
給することが好ましい。というのは、レーザビームのコ
リメーションによって熱供給の高い空間的精度が保証さ
れるからである。知られている方法で使用される紫外線
レーザのように、長波の動作波長をもつレーザ（赤外線
レーザ）を使用すると、ガラスの温度上昇がほんのわず
かとなるので好ましい。
１から４のうちの一項に記載のプレーナ光ウェーブガイ
ドのガラス層の屈折率を空間的にかつ選択的に高める方
法に関する。請求項６によれば、熱はレーザによって供
給することが好ましい。というのは、レーザビームのコ
リメーションによって熱供給の高い空間的精度が保証さ
れるからである。知られている方法で使用される紫外線
レーザのように、長波の動作波長をもつレーザ（赤外線
レーザ）を使用すると、ガラスの温度上昇がほんのわず
かとなるので好ましい。
【００１２】請求項８による例示的実施形態では、コア
は、コア層を構造化することによってではなく、局部的
に熱を供給することによって規定される。したがって、
コアはある種のスクライビングプロセスで、コア層中に
「焼き付け」られる。これは、コアを構造化するプロセ
ス段階が不要である。
は、コア層を構造化することによってではなく、局部的
に熱を供給することによって規定される。したがって、
コアはある種のスクライビングプロセスで、コア層中に
「焼き付け」られる。これは、コアを構造化するプロセ
ス段階が不要である。
【００１３】以下に、本発明を例示的実施形態の形で図
面を参照して詳細に説明する。
面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の原理の説明において、図
１はガラス層（ＧＳ）がその上に構成された担体ＳＵＢ
を示している。担体は、例えば、シリコン結晶またはセ
ラミックから成ることができる。まず、ガラス初期生成
物を、火炎堆積法（ＦＨＤ）によって担体上に堆積させ
ることにより、ガラス層ＧＳを生成させる。その際に、
バーナの火炎中のガス混合物は、堆積したガラス初期生
成物（スート）が、加水分解の性質を有するように選択
する。これは、火炎中の水素と酸素の比を約４：６．５
とすることによって達成することができる。次いで、ま
だ多孔性堆積物の形であるガラス初期生成物を炉の中で
焼結させて、均一なガラスを生成させる。このプロセス
の詳細は、例えばＥＰ−Ｂ１−０５４５４３２から得る
ことができる。
１はガラス層（ＧＳ）がその上に構成された担体ＳＵＢ
を示している。担体は、例えば、シリコン結晶またはセ
ラミックから成ることができる。まず、ガラス初期生成
物を、火炎堆積法（ＦＨＤ）によって担体上に堆積させ
ることにより、ガラス層ＧＳを生成させる。その際に、
バーナの火炎中のガス混合物は、堆積したガラス初期生
成物（スート）が、加水分解の性質を有するように選択
する。これは、火炎中の水素と酸素の比を約４：６．５
とすることによって達成することができる。次いで、ま
だ多孔性堆積物の形であるガラス初期生成物を炉の中で
焼結させて、均一なガラスを生成させる。このプロセス
の詳細は、例えばＥＰ−Ｂ１−０５４５４３２から得る
ことができる。
【００１５】本発明によれば、熱は熱源からガラス層の
屈折率を高くしなければならない領域Ｂ１に供給され
る。図１では、この熱源はレーザＬＡＳの形をとる。レ
ーザの放出波長は、長波の範囲（赤外）にあるはずであ
る。というのは、この場合、火炎堆積法によって生成可
能なガラスは、通常特に吸収性が強いからである。現在
利用可能な炭酸ガスレーザが特に適している。エキシマ
レーザなどの紫外線レーザは、吸収が比較的低いため
に、ガラスの温度上昇がほんのわずかしか達成できない
ので、余り適切ではない。ただし、他の熱源、例えばソ
ルダリングランプも原則的には使用可能である。しか
し、レーザの使用は、ビームのコリメーションにより熱
供給の高い空間精度が保証されるという利点がある。
屈折率を高くしなければならない領域Ｂ１に供給され
る。図１では、この熱源はレーザＬＡＳの形をとる。レ
ーザの放出波長は、長波の範囲（赤外）にあるはずであ
る。というのは、この場合、火炎堆積法によって生成可
能なガラスは、通常特に吸収性が強いからである。現在
利用可能な炭酸ガスレーザが特に適している。エキシマ
レーザなどの紫外線レーザは、吸収が比較的低いため
に、ガラスの温度上昇がほんのわずかしか達成できない
ので、余り適切ではない。ただし、他の熱源、例えばソ
ルダリングランプも原則的には使用可能である。しか
し、レーザの使用は、ビームのコリメーションにより熱
供給の高い空間精度が保証されるという利点がある。
【００１６】図１で、２本の矢印は、レーザＬＡＳとガ
ラス層が相対的に移動できることを示している。レーザ
ＬＡＳから発生するビームＬＳは、屈折率を高めるべき
領域Ｂ１を通過するように案内される。このとき、領域
Ｂ１が十分に加熱されるように、相対運動の速度を選択
しなければならない。この領域の温度が短時間（数秒か
らほぼ１分）で約１３００℃に上昇する場合、約１．５
×１０−３の屈折率の増加Δｎが達成できることが判明
している。達成可能な密度変化は約３％に達する。加熱
により何の添加物も導入されないので、この領域の化学
組成には変化は生じない。したがって、隣接する領域Ａ
Ｂと領域Ｂ１の密度は異なるが、両者は同じ化学組成を
有する。
ラス層が相対的に移動できることを示している。レーザ
ＬＡＳから発生するビームＬＳは、屈折率を高めるべき
領域Ｂ１を通過するように案内される。このとき、領域
Ｂ１が十分に加熱されるように、相対運動の速度を選択
しなければならない。この領域の温度が短時間（数秒か
らほぼ１分）で約１３００℃に上昇する場合、約１．５
×１０−３の屈折率の増加Δｎが達成できることが判明
している。達成可能な密度変化は約３％に達する。加熱
により何の添加物も導入されないので、この領域の化学
組成には変化は生じない。したがって、隣接する領域Ａ
Ｂと領域Ｂ１の密度は異なるが、両者は同じ化学組成を
有する。
【００１７】ガラス層ＧＳに対するレーザＬＡＳの非常
に正確に案内された相対移動代わりに、ガラス層の上に
マスクを配置することも可能である。この場合、マスク
を越えて比較的不精密にレーザＬＡＳを案内しても十分
である。この場合、領域Ｂ１の境界を規定できる精度
は、もはやビームの誘導に依存せず、マスクの正確さに
依存する。
に正確に案内された相対移動代わりに、ガラス層の上に
マスクを配置することも可能である。この場合、マスク
を越えて比較的不精密にレーザＬＡＳを案内しても十分
である。この場合、領域Ｂ１の境界を規定できる精度
は、もはやビームの誘導に依存せず、マスクの正確さに
依存する。
【００１８】図２は、本発明の別の例示的な実施形態を
示している。ここに示されているのは、プレーナ光ウェ
ーブガイドがその上に配置されている担体ＳＵＢであ
る。屈折率が高くなった少なくとも１つの領域を含んで
いるガラス層は、この場合、プレーナ光ウェーブガイド
のコア層ＫＳである。波の誘導を容易にするために、コ
ア層ＫＳは、基板側の緩衝層ＰＳと他方の側の頂部層Ｄ
Ｓによって囲まれている。コア層ＫＳは、コア層の屈折
率を高くする添加剤でドープされている。コア層ＫＳと
それを囲んでいる層ＰＳおよびＤＳとの間の境界面の屈
折率が異なるため、コア層内で結合された光入力は、こ
れらの境界面で全反射され、それによってコア層内に誘
導される。コア層は、フィルム状ウェーブガイドまたは
ストリップ状ウェーブガイドの形をとることができる。
後者の場合、コア層は構造化しなければならないが、そ
れについては、ここで詳細には論じない。関連プロセス
は当分野の技術者にはよく知られているからである。
示している。ここに示されているのは、プレーナ光ウェ
ーブガイドがその上に配置されている担体ＳＵＢであ
る。屈折率が高くなった少なくとも１つの領域を含んで
いるガラス層は、この場合、プレーナ光ウェーブガイド
のコア層ＫＳである。波の誘導を容易にするために、コ
ア層ＫＳは、基板側の緩衝層ＰＳと他方の側の頂部層Ｄ
Ｓによって囲まれている。コア層ＫＳは、コア層の屈折
率を高くする添加剤でドープされている。コア層ＫＳと
それを囲んでいる層ＰＳおよびＤＳとの間の境界面の屈
折率が異なるため、コア層内で結合された光入力は、こ
れらの境界面で全反射され、それによってコア層内に誘
導される。コア層は、フィルム状ウェーブガイドまたは
ストリップ状ウェーブガイドの形をとることができる。
後者の場合、コア層は構造化しなければならないが、そ
れについては、ここで詳細には論じない。関連プロセス
は当分野の技術者にはよく知られているからである。
【００１９】光ウェーブガイド内にブラッグ格子を作成
するために、頂部層ＤＳの上に位相マスクＰＭが配置さ
れ、赤外線レーザ（図示せず）でこれを上から照射す
る。位相マスクの回折格子は、光ウェーブガイドに向い
ている側に回折パターンを生じさせる。回折パターンの
ノードで温度の上昇が起こり、局部的にガラスの密度を
高めることになり、したがって屈折率が増加する。この
ようにして、ブラッグ波長に対して非常に高い反射率を
有するブラッグ格子ＢＧを光ウェーブガイドに作成する
ことができる。位相マスクを介して感光性ガラス上に紫
外線レーザを当てる知られている方法とは対照的に、こ
の反射率は時間の経過につれて減少しない。
するために、頂部層ＤＳの上に位相マスクＰＭが配置さ
れ、赤外線レーザ（図示せず）でこれを上から照射す
る。位相マスクの回折格子は、光ウェーブガイドに向い
ている側に回折パターンを生じさせる。回折パターンの
ノードで温度の上昇が起こり、局部的にガラスの密度を
高めることになり、したがって屈折率が増加する。この
ようにして、ブラッグ波長に対して非常に高い反射率を
有するブラッグ格子ＢＧを光ウェーブガイドに作成する
ことができる。位相マスクを介して感光性ガラス上に紫
外線レーザを当てる知られている方法とは対照的に、こ
の反射率は時間の経過につれて減少しない。
【００２０】屈折率の変化をコア層ＫＳに制限するため
に、周囲のガラス層ＰＳおよびＤＳを、コア層ＫＳとは
多少異なるように作成することができる。上述のよう
に、後でコア層が焼結によってそれから生成されるガラ
ス初期生成物は、加水分解の性質を有する。初期生成物
の堆積時に、一般に次の反応が起こる。
に、周囲のガラス層ＰＳおよびＤＳを、コア層ＫＳとは
多少異なるように作成することができる。上述のよう
に、後でコア層が焼結によってそれから生成されるガラ
ス初期生成物は、加水分解の性質を有する。初期生成物
の堆積時に、一般に次の反応が起こる。
【００２１】Ｏ２＋２Ｈ２→２Ｈ２Ｏ＋熱 ＳｉＣｌ４＋４Ｈ２Ｏ→Ｓｉ（ＯＨ）４（ガラス初期生
成物）＋４ＨＣｌ 逆に、火炎中の水素と酸素の比をほぼ１：１に選択した
場合、次の反応が優勢となる。
成物）＋４ＨＣｌ 逆に、火炎中の水素と酸素の比をほぼ１：１に選択した
場合、次の反応が優勢となる。
【００２２】Ｏ２＋２Ｈ２→２Ｈ２Ｏ＋熱 ＳｉＣｌ４＋Ｏ２→ＳｉＯ２（ガラス初期生成物）＋２
Ｃｌ２ この場合、ガラス初期生成物は酸化物の性質を有する。
焼結後に、この種類の酸化物のガラス初期生成物の密度
はすでに非常に高いので、熱を供給することにより再度
密度を高めることはできない。緩衝層ＰＳおよび頂部層
ＤＳが前記に記述した方法によって作成される場合、３
つの層ＰＳ、ＫＳおよびＤＳ全てに熱が同時に作用し
て、コア層においてのみ屈折率が増加することになる。
Ｃｌ２ この場合、ガラス初期生成物は酸化物の性質を有する。
焼結後に、この種類の酸化物のガラス初期生成物の密度
はすでに非常に高いので、熱を供給することにより再度
密度を高めることはできない。緩衝層ＰＳおよび頂部層
ＤＳが前記に記述した方法によって作成される場合、３
つの層ＰＳ、ＫＳおよびＤＳ全てに熱が同時に作用し
て、コア層においてのみ屈折率が増加することになる。
【００２３】この効果を利用してウェーブガイドのコア
を、構造化されていないコア層中に「書き込む」ことも
できる。図３は、担体ＳＵＢ上に配置された光ウェーブ
ガイドの構造を三次元図で示している。この構造は、頂
部層ＤＳ、構造化されていないコア層ＫＳ、および緩衝
層ＰＳを含んでいる。コア層ＫＳは、加水分解のガラス
初期生成物から作成され、緩衝層ＰＳと頂部層ＤＳは酸
化物のガラス初期生成物から作成されている。このとき
熱が上から、例えばレーザＬＡＳによって供給される場
合、全ての層で温度上昇が起こるが、密度が高くなるの
はコア層ＫＳだけである。というのは、他の２つの層は
酸化物のガラス初期生成物から作られ、したがってもは
や再度密度を高められないからである。このようにし
て、例えば頂部層ＤＳの表面を横切って、レーザＬＡＳ
を精密に移動させることにより、ウェーブガイドのコア
ＷＬＫをコア層中に書き込むことができる。したがっ
て、この場合、この領域に隣接する領域に比べて屈折率
が局部的に高められる領域は、そのウェーブガイドのコ
アＷＬＫである。
を、構造化されていないコア層中に「書き込む」ことも
できる。図３は、担体ＳＵＢ上に配置された光ウェーブ
ガイドの構造を三次元図で示している。この構造は、頂
部層ＤＳ、構造化されていないコア層ＫＳ、および緩衝
層ＰＳを含んでいる。コア層ＫＳは、加水分解のガラス
初期生成物から作成され、緩衝層ＰＳと頂部層ＤＳは酸
化物のガラス初期生成物から作成されている。このとき
熱が上から、例えばレーザＬＡＳによって供給される場
合、全ての層で温度上昇が起こるが、密度が高くなるの
はコア層ＫＳだけである。というのは、他の２つの層は
酸化物のガラス初期生成物から作られ、したがってもは
や再度密度を高められないからである。このようにし
て、例えば頂部層ＤＳの表面を横切って、レーザＬＡＳ
を精密に移動させることにより、ウェーブガイドのコア
ＷＬＫをコア層中に書き込むことができる。したがっ
て、この場合、この領域に隣接する領域に比べて屈折率
が局部的に高められる領域は、そのウェーブガイドのコ
アＷＬＫである。
【図１】本発明の簡単な例示的実施形態の説明において
担体上に配置されたガラス層の三次元図である。
担体上に配置されたガラス層の三次元図である。
【図２】ブラッグ格子がその上に印刻されている、本発
明によるプレーナ光ウェーブガイドの断面図である。
明によるプレーナ光ウェーブガイドの断面図である。
【図３】担体上に配置され、そのコア層が熱を供給する
ことによって構造化された、プレーナ光ウェーブガイド
の三次元図である。
ことによって構造化された、プレーナ光ウェーブガイド
の三次元図である。
ＡＢ ガラス層の領域 Ｂ１、ＢＧ、ＷＬＫ 領域 ＤＳ 頂部層 ＧＳ ガラス層 ＫＳ コア層 ＬＡＳ レーザ ＬＳ ビーム ＰＭ 位相マスク ＰＳ 緩衝層 ＳＵＢ 担体
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも１つのガラス層（ＫＳ）を含
むプレーナ光ウェーブガイドであって、該ガラス層（Ｋ
Ｓ）が、 （ａ）加水分解のガラス初期生成物をベース（ＰＳ）上
に火炎堆積法により堆積させ、その後該ガラス初期生成
物を焼結することによって作成され、 （ｂ）隣接するガラス層の領域（ＡＢ）に比べ屈折率が
局部的に高くなっている少なくとも１つの領域（ＢＧ、
ＷＬＫ）を含み、 プレーナ光ウェーブガイドが、 （ｃ）少なくとも１つの領域が、隣接する領域（ＡＢ）
と同じ化学的組成を有しており、 （ｄ）少なくとも１つの領域が、隣接する領域よりも高
い密度を有することを特徴とするプレーナ光ウェーブガ
イド。 - 【請求項２】 ガラス層が、光ウェーブガイドの構造化
されたコア層である請求項１に記載のプレーナ光ウェー
ブガイド。 - 【請求項３】 隣接している領域に比べて屈折率が局部
的に高くなっている複数の領域が、屈折率格子（図２の
ＢＧ）を形成している請求項２に記載のプレーナ光ウェ
ーブガイド。 - 【請求項４】 コア層（ＫＳ）が、さらなる２つのガラ
ス層（ＰＳ、ＤＳ）の間に配置されており、これらさら
なる２つのガラス層が、少なくとも１つの領域に隣接す
る領域よりも高い密度を有する請求項２に記載のプレー
ナ光ウェーブガイド。 - 【請求項５】 加水分解のガラス初期生成物をベース
（ＳＵＢ、ＰＳ）上に火炎堆積法により堆積させ、その
後該ガラス初期生成物を焼結することによって作成され
たガラス層（ＧＳ、ＫＳ）の屈折率を空間的にかつ選択
的に高くする方法であって、感光性を高めるための処置
は講じられず、ガラスの屈折率を高くすべきところに熱
を供給することを特徴とする方法。 - 【請求項６】 赤外線レーザ（ＬＡＳ）を用いて熱を供
給する請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 ガラスが、さらなる２つのガラス層（Ｐ
Ｓ、ＤＳ）の間に配置されたプレーナ光ウェーブガイド
のコア層（ＫＳ）であり、さらなる２つのガラス層が、
酸化物のガラス初期生成物を堆積させ、その後該ガラス
初期生成物を焼結させることによって作成される請求項
５または６に記載の方法。 - 【請求項８】 ガラスが、プレーナ光ウェーブガイドの
コア層（図３のＫＳ）を形成し、そのコア層の構造が局
部的に供給される熱によって規定される請求項６に記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19849612A DE19849612A1 (de) | 1998-10-28 | 1998-10-28 | Planarer optischer Wellenleiter und Verfahren zur räumlich gezielten Erhöhung der Brechzahl in einem Glas |
| DE19849612.5 | 1998-10-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000275459A true JP2000275459A (ja) | 2000-10-06 |
Family
ID=7885869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11291934A Pending JP2000275459A (ja) | 1998-10-28 | 1999-10-14 | プレーナ光ウェーブガイドおよびガラスの屈折率を空間的にかつ選択的に高くする方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6226433B1 (ja) |
| EP (1) | EP1004904A3 (ja) |
| JP (1) | JP2000275459A (ja) |
| AU (1) | AU5708199A (ja) |
| DE (1) | DE19849612A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6796148B1 (en) * | 1999-09-30 | 2004-09-28 | Corning Incorporated | Deep UV laser internally induced densification in silica glasses |
| US6928224B2 (en) * | 2001-03-09 | 2005-08-09 | Corning Incorporated | Laser-induced crystallization of transparent glass-ceramics |
| US6947651B2 (en) * | 2001-05-10 | 2005-09-20 | Georgia Tech Research Corporation | Optical waveguides formed from nano air-gap inter-layer dielectric materials and methods of fabrication thereof |
| US20030044152A1 (en) * | 2001-09-04 | 2003-03-06 | Redfern Integrated Optics Pty Ltd | Waveguide formation |
| FR2830626B1 (fr) * | 2001-10-04 | 2004-02-27 | Kloe S A | Procede de fabrication de composants optiques integres utilisant des reseaux de bragg et composants optiques ainsi obtenus |
| US20030099452A1 (en) * | 2001-11-28 | 2003-05-29 | Borrelli Nicholas F. | Manipulating the size of waveguides written into substrates using femtosecond laser pulses |
| KR100464552B1 (ko) * | 2002-03-18 | 2005-02-02 | 전남대학교산학협력단 | 광민감성을 이용한 평판형 도파로 광소자 제작방법 |
| US20080257517A1 (en) * | 2005-12-16 | 2008-10-23 | General Electric Company | Mold assembly for use in a liquid metal cooled directional solidification furnace |
| EP2460038B1 (en) * | 2009-07-29 | 2017-03-08 | Université Laval | Method for writing high power resistant bragg gratings using short wavelength ultrafast pulses |
| US8737780B2 (en) * | 2009-07-29 | 2014-05-27 | UNIVERSITé LAVAL | Method for writing high power resistant Bragg gratings using short wavelength ultrafast pulses |
| US8844322B2 (en) | 2010-04-27 | 2014-09-30 | Soreq Nuclear Research Center | Optical waveguide fabrication |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3873339A (en) * | 1972-03-30 | 1975-03-25 | Corning Glass Works | Method of forming optical waveguide circuit path |
| JPS63223712A (ja) * | 1987-03-13 | 1988-09-19 | Hitachi Ltd | 光導波路およびその製造方法 |
| US5196041A (en) * | 1991-09-17 | 1993-03-23 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method of forming an optical channel waveguide by gettering |
| US5299276A (en) * | 1991-10-11 | 1994-03-29 | Fujitsu Limited | Waveguide type optical device and method for manufacturing the same |
| JPH05273426A (ja) * | 1991-12-06 | 1993-10-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波膜の作製方法およびこれを用いた光導波路の作製方法 |
| US5478371A (en) * | 1992-05-05 | 1995-12-26 | At&T Corp. | Method for producing photoinduced bragg gratings by irradiating a hydrogenated glass body in a heated state |
| US5500031A (en) * | 1992-05-05 | 1996-03-19 | At&T Corp. | Method for increasing the index of refraction of a glassy material |
| US5495548A (en) * | 1993-02-17 | 1996-02-27 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of Communications | Photosensitization of optical fiber and silica waveguides |
| US5424142A (en) | 1993-05-20 | 1995-06-13 | E-Z-Em, Inc. | Negative contrast agents for magnetic resonance imaging comprising barium sulfate and a clay |
| US5800860A (en) * | 1995-06-28 | 1998-09-01 | Lucent Technologies Inc. | Method of manufacturing planar optical waveguides |
| JPH09318826A (ja) * | 1996-05-24 | 1997-12-12 | Fujikura Ltd | 光導波路型フィルタおよびその製造方法 |
-
1998
- 1998-10-28 DE DE19849612A patent/DE19849612A1/de not_active Withdrawn
-
1999
- 1999-10-14 JP JP11291934A patent/JP2000275459A/ja active Pending
- 1999-10-22 EP EP99440284A patent/EP1004904A3/de not_active Withdrawn
- 1999-10-25 US US09/425,017 patent/US6226433B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-10-28 AU AU57081/99A patent/AU5708199A/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU5708199A (en) | 2000-05-04 |
| EP1004904A3 (de) | 2003-03-26 |
| US6226433B1 (en) | 2001-05-01 |
| DE19849612A1 (de) | 2000-05-04 |
| EP1004904A2 (de) | 2000-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5478371A (en) | Method for producing photoinduced bragg gratings by irradiating a hydrogenated glass body in a heated state | |
| US5500031A (en) | Method for increasing the index of refraction of a glassy material | |
| US6796148B1 (en) | Deep UV laser internally induced densification in silica glasses | |
| JP3270353B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2000504853A (ja) | 対称光導波路を製造する方法 | |
| JP2000275459A (ja) | プレーナ光ウェーブガイドおよびガラスの屈折率を空間的にかつ選択的に高くする方法 | |
| EP1266249A1 (en) | Deep uv laser internally induced densification in silica glasses | |
| US6690872B2 (en) | Silica based optical waveguide and production method therefor | |
| JPH04128704A (ja) | 石英系光導波路の製造方法 | |
| US5178658A (en) | Method for forming an optical waveguide by selective volatization | |
| JP3207041B2 (ja) | ガラス母材の屈折率増加方法 | |
| US20070253668A1 (en) | Method of Producing Germanosilicate with a High Refractive Index Change | |
| JPH06308546A (ja) | 光回路の特性調整方法 | |
| Nishii et al. | Photosensitive and athermal glasses for optical channel waveguides | |
| JPH08334641A (ja) | 光導波路作製方法 | |
| KR100440763B1 (ko) | 광도파로형 이득평탄화 필터소자 및 그의 제조방법 | |
| JP2005195754A (ja) | 光導波路の製造方法および光導波路 | |
| JPH0720336A (ja) | 光導波路の構造とその製造方法 | |
| JP2002311277A (ja) | ガラス導波路の製造方法 | |
| JPH0843650A (ja) | 光伝送線路およびそのモードフィールド径変換方法 | |
| JP3778113B2 (ja) | 光導波路グレーティングおよびその製造方法 | |
| JPS6365619B2 (ja) | ||
| JPS59202407A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2001159720A (ja) | 光導波路 | |
| JPH08286065A (ja) | 平面光導波路の作製方法 |