JP2000304952A - 屈折率分布型導波路デバイス及びその製造方法 - Google Patents
屈折率分布型導波路デバイス及びその製造方法Info
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- JP2000304952A JP2000304952A JP11108599A JP11108599A JP2000304952A JP 2000304952 A JP2000304952 A JP 2000304952A JP 11108599 A JP11108599 A JP 11108599A JP 11108599 A JP11108599 A JP 11108599A JP 2000304952 A JP2000304952 A JP 2000304952A
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- refractive index
- light
- waveguide device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高精度屈折率分布のコアを有する導波路デバイ
スを提供する。 【解決手段】基板１の上に、紫外線を照射して所定の屈
折率分布が形成された高屈折率のコア層４を有する。
スを提供する。 【解決手段】基板１の上に、紫外線を照射して所定の屈
折率分布が形成された高屈折率のコア層４を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導波路内の光伝搬
方向に屈折率分布をもった導波路デバイスの構造及びそ
の製造方法に関するものである。
方向に屈折率分布をもった導波路デバイスの構造及びそ
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、導波路デバイスの高性能化、高機
能化を狙いとして、導波路内の光の伝搬方向に屈折率分
布をもった導波路デバイスが知られている。しかし、上
記導波路デバイスはまだ実用化されていない。すなわ
ち、まだ実現可能な導波路構造及びその製造方法が確立
されていない。
能化を狙いとして、導波路内の光の伝搬方向に屈折率分
布をもった導波路デバイスが知られている。しかし、上
記導波路デバイスはまだ実用化されていない。すなわ
ち、まだ実現可能な導波路構造及びその製造方法が確立
されていない。
【０００３】上記導波路デバイスを実現する方法とし
て、従来の提案されている方法は埋め込み型導波路構造
の屈折率分布を形成したい所を局所的に加熱する方法で
ある。すなわち、上記導波路のコア層あるいはクラッド
層、さらには上記両層に加熱によって拡散し易い屈折率
制御ドーパントを添加しておき、上記ドーパントを加熱
して拡散させることにより、屈折率分布を形成する方法
である。上記加熱手段として、電気炉、バーナ、ＣＯ2
レーザ、ＣＯレーザが用いられている。
て、従来の提案されている方法は埋め込み型導波路構造
の屈折率分布を形成したい所を局所的に加熱する方法で
ある。すなわち、上記導波路のコア層あるいはクラッド
層、さらには上記両層に加熱によって拡散し易い屈折率
制御ドーパントを添加しておき、上記ドーパントを加熱
して拡散させることにより、屈折率分布を形成する方法
である。上記加熱手段として、電気炉、バーナ、ＣＯ2
レーザ、ＣＯレーザが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の屈折
率分布型導波路デバイスを実現する上では次のような課
題がある。
率分布型導波路デバイスを実現する上では次のような課
題がある。
【０００５】（１）加熱によって屈折率分布を形成する
方法であるので、所望の領域に高精度寸法、高精度屈折
率分布で屈折率分布を形成することが難しい。
方法であるので、所望の領域に高精度寸法、高精度屈折
率分布で屈折率分布を形成することが難しい。
【０００６】（２）屈折率制御用ドーパントを十分に拡
散させるためには１０００℃以上に保って長い時間加熱
しなければならず、導波路デバイスが熱変形を生じ易
い。また、上記加熱によって導波路デバイスの光学特性
（波長特性、損失特性、偏光特性等）が変化してしまう
という問題点があった。
散させるためには１０００℃以上に保って長い時間加熱
しなければならず、導波路デバイスが熱変形を生じ易
い。また、上記加熱によって導波路デバイスの光学特性
（波長特性、損失特性、偏光特性等）が変化してしまう
という問題点があった。
【０００７】（３）上記屈折率分布形成も含めた導波路
デバイスの製造工程が多すぎると、製造時間が長いこと
などにより、製造コストが高い。
デバイスの製造工程が多すぎると、製造時間が長いこと
などにより、製造コストが高い。
【０００８】そこで本発明の目的は、前記した従来の問
題点を解決することができる、屈折率分布型導波路デバ
イス及びその製造方法を提供することにある。
題点を解決することができる、屈折率分布型導波路デバ
イス及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、基板上に
光の伝搬方向に対して屈折率分布をもった高屈折率のフ
ォトブリーチングされたコア層を有し、そのコア層の両
側にフォトブリーチングされた低屈折率の側面クラッド
層を有し、上記コア層及び側面クラッド層上に低屈折率
の上部クラッド層、ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層が
順次形成された屈折率分布型導波路デバイスである。
光の伝搬方向に対して屈折率分布をもった高屈折率のフ
ォトブリーチングされたコア層を有し、そのコア層の両
側にフォトブリーチングされた低屈折率の側面クラッド
層を有し、上記コア層及び側面クラッド層上に低屈折率
の上部クラッド層、ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層が
順次形成された屈折率分布型導波路デバイスである。
【００１０】本発明は上記構成に加え、ＵＶカット層あ
るいはＵＶ吸収層は上部クラッド層の中に含まれるよう
にしてもよい。
るいはＵＶ吸収層は上部クラッド層の中に含まれるよう
にしてもよい。
【００１１】本発明は上記構成に加え、基板の裏面にも
ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層が設けられるようにし
てもよい。
ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層が設けられるようにし
てもよい。
【００１２】本発明は上記構成に加え、フォトブリーチ
ングされたコア及び側面クラッド層の屈折率はＵＶ光の
照射エネルギーで制御するようにした屈折率分布型導波
路デバイスである。
ングされたコア及び側面クラッド層の屈折率はＵＶ光の
照射エネルギーで制御するようにした屈折率分布型導波
路デバイスである。
【００１３】本発明の屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法は、基板上にフォトブリーチング用のポリマ材料
層を形成する工程、該ポリマ材料層上に部分的にＵＶカ
ットあるいはＵＶ吸収パターンを有するフォトマスクを
置き、そのフォトマスクの上からＵＶ光を照射する工
程、上記ＵＶ光照射により、光の伝搬方向に対して屈折
率分布をもった高屈折率のフォトブリーチングされたコ
ア層とそのコア層の両側面にフォトブリーチングされた
低屈折率の側面クラッド層を形成する工程、上記コア層
及び側面クラッド層上に低屈折率の上部クラッド層、Ｕ
Ｖカット層あるいはＵＶ吸収層を順次形成する工程を有
するものである。
造方法は、基板上にフォトブリーチング用のポリマ材料
層を形成する工程、該ポリマ材料層上に部分的にＵＶカ
ットあるいはＵＶ吸収パターンを有するフォトマスクを
置き、そのフォトマスクの上からＵＶ光を照射する工
程、上記ＵＶ光照射により、光の伝搬方向に対して屈折
率分布をもった高屈折率のフォトブリーチングされたコ
ア層とそのコア層の両側面にフォトブリーチングされた
低屈折率の側面クラッド層を形成する工程、上記コア層
及び側面クラッド層上に低屈折率の上部クラッド層、Ｕ
Ｖカット層あるいはＵＶ吸収層を順次形成する工程を有
するものである。
【００１４】本発明の屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法は上記方法に加え、フォトマスクの上からＵＶ光
を照射する工程として、まず光の伝搬方向に対して一様
な高屈折率をもつフォトブリーチングされないコア層と
そのコア層の両側面にフォトブリーチングされた低屈折
率の側面クラッド層を形成し、次いで上記コア層のみを
フォトブリーチングするフォトマスクを用い、光の伝搬
方向に対してＵＶ光の照射エネルギーを変化させて屈折
率分布をもったコア層を形成させるようにした方法であ
る。
造方法は上記方法に加え、フォトマスクの上からＵＶ光
を照射する工程として、まず光の伝搬方向に対して一様
な高屈折率をもつフォトブリーチングされないコア層と
そのコア層の両側面にフォトブリーチングされた低屈折
率の側面クラッド層を形成し、次いで上記コア層のみを
フォトブリーチングするフォトマスクを用い、光の伝搬
方向に対してＵＶ光の照射エネルギーを変化させて屈折
率分布をもったコア層を形成させるようにした方法であ
る。
【００１５】本発明の屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法は上記方法に加え、基板の裏面にＵＶカット層あ
るいはＵＶ吸収層を形成する工程を付加した方法であ
る。
造方法は上記方法に加え、基板の裏面にＵＶカット層あ
るいはＵＶ吸収層を形成する工程を付加した方法であ
る。
【００１６】本発明の屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法は上記方法に加え、フォトマスクとして、ＵＶ光
反射あるいはＵＶ光吸収用フィルタ膜をガラス板上にパ
ターニングした方法である。
造方法は上記方法に加え、フォトマスクとして、ＵＶ光
反射あるいはＵＶ光吸収用フィルタ膜をガラス板上にパ
ターニングした方法である。
【００１７】本発明の屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法は上記方法に加え、ＵＶ光反射あるいはＵＶ光吸
収用フィルタ膜パターンの反射率が所望の値に設定され
ているようにした方法である。
造方法は上記方法に加え、ＵＶ光反射あるいはＵＶ光吸
収用フィルタ膜パターンの反射率が所望の値に設定され
ているようにした方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明によれば、基板表面上にフ
ォトブリーチング材料層を形成し、その材料層に特殊の
フォトブリーチング用フォトマスクを介してＵＶ光を照
射することにより、上記材料層の構造変形をほとんど伴
なわないで高屈折率の屈折率分布をもったコア層パター
ンとそのコア層側面に低屈折率クラッド層を形成するこ
とができる。その後に上部クラッド層、ＵＶカット層あ
るいはＵＶ吸収層を形成するだけで屈折率分布型導波路
デバイスを実現することができる。本発明で得られる導
波路表面は平坦であるので、その上に半導体レーザやフ
ォトダイオード、レンズ、ミラーなどの光部品や電子回
路部品の搭載が容易となる。また、電気配線パターンの
形成なども容易に行なうことができる。さらに、フォト
マスクにより高寸法精度の導波路を形成することがで
き、またＵＶ光の照射エネルギーの調節とフォトマスク
パターンを使用することにより、高精度屈折率分布を形
成することができる。
ォトブリーチング材料層を形成し、その材料層に特殊の
フォトブリーチング用フォトマスクを介してＵＶ光を照
射することにより、上記材料層の構造変形をほとんど伴
なわないで高屈折率の屈折率分布をもったコア層パター
ンとそのコア層側面に低屈折率クラッド層を形成するこ
とができる。その後に上部クラッド層、ＵＶカット層あ
るいはＵＶ吸収層を形成するだけで屈折率分布型導波路
デバイスを実現することができる。本発明で得られる導
波路表面は平坦であるので、その上に半導体レーザやフ
ォトダイオード、レンズ、ミラーなどの光部品や電子回
路部品の搭載が容易となる。また、電気配線パターンの
形成なども容易に行なうことができる。さらに、フォト
マスクにより高寸法精度の導波路を形成することがで
き、またＵＶ光の照射エネルギーの調節とフォトマスク
パターンを使用することにより、高精度屈折率分布を形
成することができる。
【００１９】ＵＶカット層（ＺｎＯ2 あるいはＴａ2 Ｏ
5 とＳｉＯ2 の交互層、またはＣｅ3+、Ｔｉ4+、Ｖ5+、
Ｃｒ6+、Ｕ6+、Ｐｂ2+などの添加されたガラス層）ある
いはＵＶ吸収層を上部クラッド層の中に含ませることに
より、上部クラッド層とＵＶカット層あるいはＵＶ吸収
層を併用することができる。
5 とＳｉＯ2 の交互層、またはＣｅ3+、Ｔｉ4+、Ｖ5+、
Ｃｒ6+、Ｕ6+、Ｐｂ2+などの添加されたガラス層）ある
いはＵＶ吸収層を上部クラッド層の中に含ませることに
より、上部クラッド層とＵＶカット層あるいはＵＶ吸収
層を併用することができる。
【００２０】また、ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層を
導波路デバイスの上面ばかりでなく、基板の裏面にも形
成することにより、屋内や屋外で使用してもフォトブリ
ーチングされたコア層やその側面クラッド層の光学特性
の劣化を抑えることができ、長期的に安定な導波路デバ
イスを提供することができる。
導波路デバイスの上面ばかりでなく、基板の裏面にも形
成することにより、屋内や屋外で使用してもフォトブリ
ーチングされたコア層やその側面クラッド層の光学特性
の劣化を抑えることができ、長期的に安定な導波路デバ
イスを提供することができる。
【００２１】導波路デバイスのコアとクラッドとの屈折
率差、コア内の屈折率分布はＵＶ光の照射エネルギーを
調節することにより制御することができるので、精密な
制御が可能となる。
率差、コア内の屈折率分布はＵＶ光の照射エネルギーを
調節することにより制御することができるので、精密な
制御が可能となる。
【００２２】高温のプロセスを経ることなく、簡単なプ
ロセスで製造することができるので、導波路デバイスの
低コスト化を期待することができる。
ロセスで製造することができるので、導波路デバイスの
低コスト化を期待することができる。
【００２３】フォトブリーチング用のフォトマスクとし
て、ＵＶ光反射あるいはＵＶ光吸収フィルタ膜をガラス
板上にパターンニングしたものを用いることにより、屈
折率分布型導波路デバイスの製造方法が簡単となり、ま
た高寸法精度及び高精度屈折率分布をもった導波路デバ
イスを実現することができる。また、上記ＵＶ光反射あ
るいはＵＶ光吸収フィルタ膜パターンの反射率を所望の
値に設定することにより、屈折率分布をもった導波路デ
バイスをより高精度屈折率分布で製造することができ
る。
て、ＵＶ光反射あるいはＵＶ光吸収フィルタ膜をガラス
板上にパターンニングしたものを用いることにより、屈
折率分布型導波路デバイスの製造方法が簡単となり、ま
た高寸法精度及び高精度屈折率分布をもった導波路デバ
イスを実現することができる。また、上記ＵＶ光反射あ
るいはＵＶ光吸収フィルタ膜パターンの反射率を所望の
値に設定することにより、屈折率分布をもった導波路デ
バイスをより高精度屈折率分布で製造することができ
る。
【００２４】コア層とそのコア層の両側面のクラッド層
との界面はＵＶ光照射によって形成されるので均一であ
り、この結果、低損失な導波路デバイスを製造すること
ができる。従来はエッチングプロセスによってコア層を
矩形状に加工するため、その加工面が荒れ、散乱損失を
誘引していた。
との界面はＵＶ光照射によって形成されるので均一であ
り、この結果、低損失な導波路デバイスを製造すること
ができる。従来はエッチングプロセスによってコア層を
矩形状に加工するため、その加工面が荒れ、散乱損失を
誘引していた。
【００２５】
【実施例】図１に本発明の屈折率分布型導波路デバイス
の第１の実施例を示す。同図（ａ）はそのデバイスの断
面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
り、同図（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面の屈折率分布を示
したものであり、同図（ｄ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面の屈
折率分布を示したものである。
の第１の実施例を示す。同図（ａ）はそのデバイスの断
面図であり、同図（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であ
り、同図（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面の屈折率分布を示
したものであり、同図（ｄ）は（ｂ）のＣ−Ｃ断面の屈
折率分布を示したものである。
【００２６】この導波路デバイスは、入力端１０に入力
した入力光８を出力端１１−１及び１１−２側へほぼ等
分配した出力光９−１及び９−２を出力させるようにし
た光分岐回路の例であり、光分岐部７でのモード不整合
による放射損失を小さく抑えるために、この光分岐部７
に屈折率分布をもたせるように形成したものである。す
なわち、光分岐部７において、入力光８を２分配する際
にコア層４の屈折率値を連続的に徐々に減少するように
して入力光８を２分配し、その後はそれぞれのコア層内
に閉じ込めて伝搬させるように徐々にコア層４の屈折率
値を元の値に戻すようにした構成である。
した入力光８を出力端１１−１及び１１−２側へほぼ等
分配した出力光９−１及び９−２を出力させるようにし
た光分岐回路の例であり、光分岐部７でのモード不整合
による放射損失を小さく抑えるために、この光分岐部７
に屈折率分布をもたせるように形成したものである。す
なわち、光分岐部７において、入力光８を２分配する際
にコア層４の屈折率値を連続的に徐々に減少するように
して入力光８を２分配し、その後はそれぞれのコア層内
に閉じ込めて伝搬させるように徐々にコア層４の屈折率
値を元の値に戻すようにした構成である。
【００２７】この構成は図１（ａ）に示すように、Ｓｉ
基板１に低屈折率ｎb のバッファ層２が形成され、その
上に略矩形状の高屈折率ｎw （ｎw ＞ｎb ）のフォトブ
リーチングされたコア層４が設けられる。そして上記コ
ア層４の両側面に低屈折率ｎcs（ｎcs＜ｎw ）のフォト
ブリーチングされたクラッド層３−１及び３−２が形成
されている。そして上記コア層４、クラッド層３−１及
び３−２の上面に低屈折率ｎcu（ｎcu＜ｎw ）のクラッ
ド層５及びＵＶカット層６が順次形成された構造であ
る。
基板１に低屈折率ｎb のバッファ層２が形成され、その
上に略矩形状の高屈折率ｎw （ｎw ＞ｎb ）のフォトブ
リーチングされたコア層４が設けられる。そして上記コ
ア層４の両側面に低屈折率ｎcs（ｎcs＜ｎw ）のフォト
ブリーチングされたクラッド層３−１及び３−２が形成
されている。そして上記コア層４、クラッド層３−１及
び３−２の上面に低屈折率ｎcu（ｎcu＜ｎw ）のクラッ
ド層５及びＵＶカット層６が順次形成された構造であ
る。
【００２８】図１の具体例として、フォトブリーチング
されたコア層４及びフォトブリーチングされたクラッド
層３−１、３−２にポリシランを用いた例について説明
する。まず、バッファ層２（シリコーン樹脂、屈折率
１．４４）の上にヘキサメチルジシラザン（ＣＨ3 Ｓｉ
ＮＨＳｉＣＨ3 ）を塗布する。次に１２０℃で約１時間
ベーキングして疎水化した後、１０重量％の濃度でトル
エンに溶解したポリシランをスピンコーティングし、１
２０℃で約１時間ベーキングする。その後、後述するよ
うにフォトマスクを上記ポリシラン表面上に置き、波長
３７０nmの紫外線（ＵＶ）光を照射する。クラッド層３
−１及び３−２にはＵＶ光を長い時間（ｔc ）照射し、
コア層にはＵＶ光を上記時間よりも短い時間（ｔw ）照
射するか、ＵＶ光量を弱く照射する。ただし、コア層４
の中の光分岐部７には上記ｔc よりは短く、ｔw よりは
長い時間を時間分布をもたせて照射するか、ＵＶ光量に
照度分布をもたせて照射する。そして上記コア層４、ク
ラッド層３−１、３−２の屈折率は図２に示した特性
（国分：国分「三次元マイクロフォトニクス」プロジェ
クト研究概要集、Ｈ.11.3.19、Ｐ64〜Ｐ65）から選ぶ。
例えば、クラッド層３−１及び３−２には屈折率１．４
３５となるようにＵＶ光を照射し、コア層４には屈折率
１．４５８となるようにＵＶ光を照射し、また光分岐部
７は屈折率が１．４５０〜１．４５８の範囲で分布をも
つように照射する。次に上記コア層、クラッド層３−１
及び３−２の表面上にクラッド層５（シリコーン樹脂、
屈折率１．４４）をコーティングする。そしてその上に
ＵＶカット層６を形成する。このＵＶカット層６はＺｎ
Ｏ2 （あるいはＴａ2 Ｏ5 ）とＳｉＯ2 の交互層を１２
０℃の温度で多層状に蒸着した層であり、波長３００nm
〜５００nmの範囲で反射率が８０％以上の特性を有する
多層膜蒸着層である。このＵＶカット層６の代わりに、
ＵＶ吸収層を用いてもよい。これは、例えばポリマ材料
にベンゾフェノン系、サリチレーサ系、ベンゾトリアゾ
ール系の添加剤を添加したもの、あるいはポリマ材料に
二酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛などの金属酸化物顔料
を添加したもを用いることができる。このようにクラッ
ド層５の上にＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層６を設け
ておくことにより、太陽光、電燈などからの紫外光によ
ってフォトブリーチングされたコア層４、クラッド層３
−１及び３−２の屈折率が変化することを抑圧すること
ができる。
されたコア層４及びフォトブリーチングされたクラッド
層３−１、３−２にポリシランを用いた例について説明
する。まず、バッファ層２（シリコーン樹脂、屈折率
１．４４）の上にヘキサメチルジシラザン（ＣＨ3 Ｓｉ
ＮＨＳｉＣＨ3 ）を塗布する。次に１２０℃で約１時間
ベーキングして疎水化した後、１０重量％の濃度でトル
エンに溶解したポリシランをスピンコーティングし、１
２０℃で約１時間ベーキングする。その後、後述するよ
うにフォトマスクを上記ポリシラン表面上に置き、波長
３７０nmの紫外線（ＵＶ）光を照射する。クラッド層３
−１及び３−２にはＵＶ光を長い時間（ｔc ）照射し、
コア層にはＵＶ光を上記時間よりも短い時間（ｔw ）照
射するか、ＵＶ光量を弱く照射する。ただし、コア層４
の中の光分岐部７には上記ｔc よりは短く、ｔw よりは
長い時間を時間分布をもたせて照射するか、ＵＶ光量に
照度分布をもたせて照射する。そして上記コア層４、ク
ラッド層３−１、３−２の屈折率は図２に示した特性
（国分：国分「三次元マイクロフォトニクス」プロジェ
クト研究概要集、Ｈ.11.3.19、Ｐ64〜Ｐ65）から選ぶ。
例えば、クラッド層３−１及び３−２には屈折率１．４
３５となるようにＵＶ光を照射し、コア層４には屈折率
１．４５８となるようにＵＶ光を照射し、また光分岐部
７は屈折率が１．４５０〜１．４５８の範囲で分布をも
つように照射する。次に上記コア層、クラッド層３−１
及び３−２の表面上にクラッド層５（シリコーン樹脂、
屈折率１．４４）をコーティングする。そしてその上に
ＵＶカット層６を形成する。このＵＶカット層６はＺｎ
Ｏ2 （あるいはＴａ2 Ｏ5 ）とＳｉＯ2 の交互層を１２
０℃の温度で多層状に蒸着した層であり、波長３００nm
〜５００nmの範囲で反射率が８０％以上の特性を有する
多層膜蒸着層である。このＵＶカット層６の代わりに、
ＵＶ吸収層を用いてもよい。これは、例えばポリマ材料
にベンゾフェノン系、サリチレーサ系、ベンゾトリアゾ
ール系の添加剤を添加したもの、あるいはポリマ材料に
二酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛などの金属酸化物顔料
を添加したもを用いることができる。このようにクラッ
ド層５の上にＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層６を設け
ておくことにより、太陽光、電燈などからの紫外光によ
ってフォトブリーチングされたコア層４、クラッド層３
−１及び３−２の屈折率が変化することを抑圧すること
ができる。
【００２９】図３は、本発明の屈折率分布型導波路デバ
イスの第２の実施例を示したものである。この実施例
は、基板１にセラミックス基板（アルミナ基板）を用い
たことと、この基板１の裏面にもＵＶカット層６−２
（あるいはＵＶ吸収層）を形成したことが図１と異なっ
ている点である。基板１には上記以外に、ガラス基板
（石英系ガラス、多成分系ガラス）、強誘電体基板（Ｌ
ｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ5 等）、高分子材料基板、半導
体基板（ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）等を用いることができ
る。この際に、基板１が紫外線を少しでも透過する材料
の場合には、基板１の裏面にもＵＶカット層６−２（あ
るいはＵＶ吸収層）を設けることは長期的に信頼性の高
い光デバイスを実現する上で有効な手段である。
イスの第２の実施例を示したものである。この実施例
は、基板１にセラミックス基板（アルミナ基板）を用い
たことと、この基板１の裏面にもＵＶカット層６−２
（あるいはＵＶ吸収層）を形成したことが図１と異なっ
ている点である。基板１には上記以外に、ガラス基板
（石英系ガラス、多成分系ガラス）、強誘電体基板（Ｌ
ｉＮｂＯ3 、ＬｉＴａＯ5 等）、高分子材料基板、半導
体基板（ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）等を用いることができ
る。この際に、基板１が紫外線を少しでも透過する材料
の場合には、基板１の裏面にもＵＶカット層６−２（あ
るいはＵＶ吸収層）を設けることは長期的に信頼性の高
い光デバイスを実現する上で有効な手段である。
【００３０】図４は、図１に示した本発明の屈折率分布
型導波路デバイスの製造方法の第１の実施例を示したも
のである。まず（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上にシ
リコーン樹脂２をスピンコーティングにより塗布後、ベ
ーキングしてバッファ層２を形成する。次いでその上に
ヘキサメチルジシラザンを塗布し、１２０℃で１時間ベ
ーキングして疎水化した後、１０重量％の濃度でトルエ
ンに溶解したポリシランをスピンコーティングし、１２
０℃で１時間ベーキングしてフォトブリーチング用膜１
２を得る。次に（ｂ）に示すように、上記膜１２の上に
図５に示すようなフォトブリーチング用フォトマスク１
３を置き、そのフォトマスク上から波長３７０nmのＵＶ
光（ＵＶ光強度４７．９mm／cm2 ）１４を照射してフォ
トブリーチングを行なう。そして（ｃ）に示すように、
フォトブリーチングされたコア層４とそのコア層４の両
側面にフォトブリーチングされたクラッド層３−１及び
３−２を形成する。そしてその上にシリコーン樹脂のク
ラッド層５をスピンコーティングにより塗布後、ベーキ
ングしてクラッド層５を形成する。最後に（ｄ）に示す
ように、上記クラッド層５の上にＵＶカット層６（ある
いはＵＶ吸収層）を形成する。この層６の形成方法は前
述したので、ここでは省略する。
型導波路デバイスの製造方法の第１の実施例を示したも
のである。まず（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１上にシ
リコーン樹脂２をスピンコーティングにより塗布後、ベ
ーキングしてバッファ層２を形成する。次いでその上に
ヘキサメチルジシラザンを塗布し、１２０℃で１時間ベ
ーキングして疎水化した後、１０重量％の濃度でトルエ
ンに溶解したポリシランをスピンコーティングし、１２
０℃で１時間ベーキングしてフォトブリーチング用膜１
２を得る。次に（ｂ）に示すように、上記膜１２の上に
図５に示すようなフォトブリーチング用フォトマスク１
３を置き、そのフォトマスク上から波長３７０nmのＵＶ
光（ＵＶ光強度４７．９mm／cm2 ）１４を照射してフォ
トブリーチングを行なう。そして（ｃ）に示すように、
フォトブリーチングされたコア層４とそのコア層４の両
側面にフォトブリーチングされたクラッド層３−１及び
３−２を形成する。そしてその上にシリコーン樹脂のク
ラッド層５をスピンコーティングにより塗布後、ベーキ
ングしてクラッド層５を形成する。最後に（ｄ）に示す
ように、上記クラッド層５の上にＵＶカット層６（ある
いはＵＶ吸収層）を形成する。この層６の形成方法は前
述したので、ここでは省略する。
【００３１】次に本発明に用いるフォトブリーチング用
フォトマスク１３の実施例を図５を用いて説明する。同
図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は表面図を示したもので
ある。このマスクは導波路デバイスがパターン化された
ものであり、１５は側面クラッド層３−１及び３−２を
形成させるためにＵＶ光の低反射率（反射率＜１０％）
領域である。１６はコア層４を形成させるための高反射
率（反射率＞８０％）領域である。１７は光分岐部７を
形成させるための反射率が分布をもった中反射率分布領
域である。このようなフォトマスクは、例えば次のよう
にして作ることができる。ガラス基板１８上に領域１５
のＵＶ光の低反射率領域を予め銀層（厚み１００nm程
度）でパターン化しておく。そして上記パターン化した
ガラス板１８上に高反射率のＵＶカット層を蒸着により
形成する（この形成方法は前述したように、１２０℃〜
３５０℃の温度範囲に保ってＺｎＯ2 （あるいはＴａ2
Ｏ5）とＳｉＯ2 の交互層を多層状に数十層形成す
る）。その後に、銀層をエッチングする液内にこのガラ
ス板１８を入れると、領域１５上のＵＶカット層はエッ
チングされ、領域１６のみにＵＶカット層が残る。次い
で、領域１７を部分的にエッチングして反射率に分布を
もたせることにより作成することができる。
フォトマスク１３の実施例を図５を用いて説明する。同
図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は表面図を示したもので
ある。このマスクは導波路デバイスがパターン化された
ものであり、１５は側面クラッド層３−１及び３−２を
形成させるためにＵＶ光の低反射率（反射率＜１０％）
領域である。１６はコア層４を形成させるための高反射
率（反射率＞８０％）領域である。１７は光分岐部７を
形成させるための反射率が分布をもった中反射率分布領
域である。このようなフォトマスクは、例えば次のよう
にして作ることができる。ガラス基板１８上に領域１５
のＵＶ光の低反射率領域を予め銀層（厚み１００nm程
度）でパターン化しておく。そして上記パターン化した
ガラス板１８上に高反射率のＵＶカット層を蒸着により
形成する（この形成方法は前述したように、１２０℃〜
３５０℃の温度範囲に保ってＺｎＯ2 （あるいはＴａ2
Ｏ5）とＳｉＯ2 の交互層を多層状に数十層形成す
る）。その後に、銀層をエッチングする液内にこのガラ
ス板１８を入れると、領域１５上のＵＶカット層はエッ
チングされ、領域１６のみにＵＶカット層が残る。次い
で、領域１７を部分的にエッチングして反射率に分布を
もたせることにより作成することができる。
【００３２】図６は、本発明の屈折率分布型導波路デバ
イスの製造方法の第２の実施例を示したものである。同
図（ａ）は図４（ａ）と同じプロセスである。次に
（ｂ）において、フォトブリーチング用フォトマスク１
９には図７に示すようなパターンのものを用いる。そし
て（ｃ）に示すように、低屈折率のフォトブリーチング
されたクラッド層３−１及び３−２と一様な高屈折率を
有するフォトブリーチングされたコア層２０を形成す
る。その後、上記層２０、３−１、３−２の上に図８に
示すようなフォトブリーチング用フォトマスク２１を置
き、ＵＶ光１４を図８（ｃ）に示すように、入力端１０
から出力端１１−１及び１１−２に向けてＵＶ光の照射
量に分布をもたせるように照射する。これにより、光分
岐部７に屈折率分布を形成させる。このＵＶ光の照射量
に分布をもたせる方法としては、照射時間を変えるか、
照射光量を変えるなどの方法を用いることによって実現
することができる。以上のような方法により、（ｄ）に
示すような屈折率分布をもったコア層４を形成する。
（ｅ）は図４の（ｄ）と同じプロセスである。なお、図
７及び図８において、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図
であり、図８の（ｃ）は（ａ）のＵＶ光の低反射率領域
１５へのＵＶ光の照射量の照射方法の一例を示したもの
である。
イスの製造方法の第２の実施例を示したものである。同
図（ａ）は図４（ａ）と同じプロセスである。次に
（ｂ）において、フォトブリーチング用フォトマスク１
９には図７に示すようなパターンのものを用いる。そし
て（ｃ）に示すように、低屈折率のフォトブリーチング
されたクラッド層３−１及び３−２と一様な高屈折率を
有するフォトブリーチングされたコア層２０を形成す
る。その後、上記層２０、３−１、３−２の上に図８に
示すようなフォトブリーチング用フォトマスク２１を置
き、ＵＶ光１４を図８（ｃ）に示すように、入力端１０
から出力端１１−１及び１１−２に向けてＵＶ光の照射
量に分布をもたせるように照射する。これにより、光分
岐部７に屈折率分布を形成させる。このＵＶ光の照射量
に分布をもたせる方法としては、照射時間を変えるか、
照射光量を変えるなどの方法を用いることによって実現
することができる。以上のような方法により、（ｄ）に
示すような屈折率分布をもったコア層４を形成する。
（ｅ）は図４の（ｄ）と同じプロセスである。なお、図
７及び図８において、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図
であり、図８の（ｃ）は（ａ）のＵＶ光の低反射率領域
１５へのＵＶ光の照射量の照射方法の一例を示したもの
である。
【００３３】本発明は上記実施例に限定されない。ま
ず、導波路デバイスとしては光分岐回路以外に光分波回
路、光方向性結合回路、グレーティング回路などにも適
用することができる。図９は導波路型グレーティング回
路の実施例であり、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面内、すなわちコア層４の断面内の
屈折率分布を示したものである。このように屈折率分布
が非連続的、すなわち段階的に変化したグレーティング
部２２を有するような導波路型グレーティング回路にも
適用することができる。
ず、導波路デバイスとしては光分岐回路以外に光分波回
路、光方向性結合回路、グレーティング回路などにも適
用することができる。図９は導波路型グレーティング回
路の実施例であり、同図（ａ）は側断面図、同図（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ断面内、すなわちコア層４の断面内の
屈折率分布を示したものである。このように屈折率分布
が非連続的、すなわち段階的に変化したグレーティング
部２２を有するような導波路型グレーティング回路にも
適用することができる。
【００３４】バッファ層２にはポリマ材料以外に、Ｓｉ
Ｏ2 あるいはＳｉＯ2 にＦ、Ｂ、Ｐなどの屈折率制御用
ドーパントを含んだものなどを用いてもよい。また、バ
ッファ層２にもフォトブリーチングされたクラッド層３
−１及び３−２と同様のものを用いてもよい。
Ｏ2 あるいはＳｉＯ2 にＦ、Ｂ、Ｐなどの屈折率制御用
ドーパントを含んだものなどを用いてもよい。また、バ
ッファ層２にもフォトブリーチングされたクラッド層３
−１及び３−２と同様のものを用いてもよい。
【００３５】上記実施例には半導体レーザやフォトダイ
オード、ミラー、レンズなどの光学部品、電子回路部品
は実装されていないが、本発明は当然のことながらこれ
らの部品を実装していてもよい。また、電気配線パター
ンも導波路上面に容易に形成することができるので、こ
の電気配線パターンを含んだ導波路デバイスにも適用す
ることができる。
オード、ミラー、レンズなどの光学部品、電子回路部品
は実装されていないが、本発明は当然のことながらこれ
らの部品を実装していてもよい。また、電気配線パター
ンも導波路上面に容易に形成することができるので、こ
の電気配線パターンを含んだ導波路デバイスにも適用す
ることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の屈折率分布型導波路デバイス及
びその製造方法には、次のような効果を得ることができ
る。
びその製造方法には、次のような効果を得ることができ
る。
【００３７】（１）フォトブリーチング作用により、コ
ア層及びクラッド層を簡単に形成することができ、かつ
その際の材料層の構造変化をほとんど伴なわない。
ア層及びクラッド層を簡単に形成することができ、かつ
その際の材料層の構造変化をほとんど伴なわない。
【００３８】（２）導波路表面が平坦であるので、その
上に光部品や電子回路部品の搭載が容易となる。また、
電気配線パターンの形成も容易に行なうことができる。
上に光部品や電子回路部品の搭載が容易となる。また、
電気配線パターンの形成も容易に行なうことができる。
【００３９】（３）コア層とクラッド層の屈折率差の調
節がＵＶ光の照射エネルギーで行なうことができるの
で、高精度屈折率分布形成を容易に行なうことができ
る。
節がＵＶ光の照射エネルギーで行なうことができるの
で、高精度屈折率分布形成を容易に行なうことができ
る。
【００４０】（４）ＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層を
導波路の上面あるいは下面にも設けることにより、長期
的に光学特性の安定な導波路デバイスを構築することが
できる。
導波路の上面あるいは下面にも設けることにより、長期
的に光学特性の安定な導波路デバイスを構築することが
できる。
【００４１】（５）低温の簡単なプロセスで製造するこ
とができるので、導波路デバイスの低コスト化を期待す
ることができる。
とができるので、導波路デバイスの低コスト化を期待す
ることができる。
【００４２】（６）導波路デバイスのパターンはフォト
ブリーチング用フォトマスクの精度によって決まるの
で、また従来のようなエッチングプロセスなどが不要で
あるので、高寸法精度に作成することができ、これは結
果的に高性能の導波路デバイスを実現することができ
る。
ブリーチング用フォトマスクの精度によって決まるの
で、また従来のようなエッチングプロセスなどが不要で
あるので、高寸法精度に作成することができ、これは結
果的に高性能の導波路デバイスを実現することができ
る。
【００４３】（７）コア層４とそのコア層側面のクラッ
ド層３−１及び３−２との界面を極めて均一に作ること
ができるので、低損失な導波路デバイスを実現すること
ができる。
ド層３−１及び３−２との界面を極めて均一に作ること
ができるので、低損失な導波路デバイスを実現すること
ができる。
【図１】本発明の導波路デバイスの実施例を示す説明図
である。
である。
【図２】本発明に用いるフォトブリーチング用ポリマ材
料のフォトブリーチング特性例を示す説明図である。
料のフォトブリーチング特性例を示す説明図である。
【図３】本発明の導波路デバイスの実施例を示す説明図
である。
である。
【図４】本発明の導波路デバイス製造方法の実施例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図５】本発明のフォトブリーチング用フォトマスクの
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図６】本発明の導波路デバイス製造方法の実施例を示
す説明図である。
す説明図である。
【図７】本発明のフォトブリーチング用フォトマスクの
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図８】本発明のフォトブリーチング用フォトマスクの
実施例を示す説明図である。
実施例を示す説明図である。
【図９】本発明の導波路デバイスの実施例を示す説明図
である。
である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ クラッド層 ４ コア層 ５ クラッド層 ６ ＵＶカット層
Claims (9)
- 【請求項１】基板上に光の伝搬方向に対して屈折率分布
をもった高屈折率のフォトブリーチングされたコア層を
有し、そのコア層の両側にフォトブリーチングされた低
屈折率の側面クラッド層を有し、上記コア層及び側面ク
ラッド層上に低屈折率の上部クラッド層、ＵＶカット層
あるいはＵＶ吸収層が順次形成された屈折率分布型導波
路デバイス。 - 【請求項２】請求項１において、ＵＶカット層あるいは
ＵＶ吸収層は上部クラッド層の中に含まれていることを
特徴とする屈折率分布型導波路デバイス。 - 【請求項３】請求項１及び請求項２において、基板の裏
面にもＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層が設けられてい
ることを特徴とする屈折率分布型導波路デバイス。 - 【請求項４】請求項１〜請求項３において、フォトブリ
ーチングされたコア及び側面クラッド層の屈折率はＵＶ
光の照射エネルギーで制御するようにしたことを特徴と
する屈折率分布型導波路デバイス。 - 【請求項５】基板上にフォトブリーチング用のポリマ材
料層を形成する工程、該ポリマ材料層上に部分的にＵＶ
カットあるいはＵＶ吸収パターンを有するフォトマスク
を置き、そのフォトマスクの上からＵＶ光を照射する工
程、上記ＵＶ光照射により、光の伝搬方向に対して屈折
率分布をもった高屈折率のフォトブリーチングされたコ
ア層とそのコア層の両側面にフォトブリーチングされた
低屈折率の側面クラッド層を形成する工程、上記コア層
及び側面クラッド層上に低屈折率の上部クラッド層、Ｕ
Ｖカット層あるいはＵＶ吸収層を順次形成する工程から
なることを特徴とする屈折率分布型導波路デバイスの製
造方法。 - 【請求項６】請求項５において、フォトマスクの上から
ＵＶ光を照射する工程として、まず光の伝搬方向に対し
て一様な高屈折率をもつフォトブリーチングされないコ
ア層とそのコア層の両側面にフォトブリーチングされた
低屈折率の側面クラッド層を形成し、次いで上記コア層
のみをフォトブリーチングするフォトマスクを用い、光
の伝搬方向に対してＵＶ光の照射エネルギーを変化させ
て屈折率分布をもったコア層を形成させるようにしたこ
とを特徴とする屈折率分布型導波路デバイスの製造方
法。 - 【請求項７】請求項５及び請求項６において、基板の裏
面にＵＶカット層あるいはＵＶ吸収層を形成する工程を
付加したことを特徴とする屈折率分布型導波路デバイス
の製造方法。 - 【請求項８】請求項５及び請求項６において、フォトマ
スクとして、ＵＶ光反射あるいはＵＶ光吸収用フィルタ
膜をガラス板上にパターニングしたものを用いたことを
特徴とする屈折率分布型導波路デバイスの製造方法。 - 【請求項９】請求項８において、ＵＶ光反射あるいはＵ
Ｖ光吸収用フィルタ膜パターンの反射率が所望の値に設
定されていることを特徴とする屈折率分布型導波路デバ
イスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108599A JP2000304952A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 屈折率分布型導波路デバイス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11108599A JP2000304952A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 屈折率分布型導波路デバイス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304952A true JP2000304952A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14552013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11108599A Pending JP2000304952A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 屈折率分布型導波路デバイス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304952A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006243228A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Toyota Gakuen | 光導波路形成方法 |
| JP2006317572A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Photonic Science Technology Inc | 光導波路及びその製造方法 |
| JP2008107372A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-05-08 | Japan Science & Technology Agency | 光導波路作製方法 |
| JP2009145872A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Tohoku Univ | ゲルマニウム含有感光性樹脂組成物および屈折率制御方法 |
-
1999
- 1999-04-19 JP JP11108599A patent/JP2000304952A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006243228A (ja) * | 2005-03-02 | 2006-09-14 | Toyota Gakuen | 光導波路形成方法 |
| JP4673642B2 (ja) * | 2005-03-02 | 2011-04-20 | 学校法人トヨタ学園 | 光導波路形成方法 |
| JP2006317572A (ja) * | 2005-05-11 | 2006-11-24 | Photonic Science Technology Inc | 光導波路及びその製造方法 |
| JP2008107372A (ja) * | 2006-08-18 | 2008-05-08 | Japan Science & Technology Agency | 光導波路作製方法 |
| JP2009145872A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Tohoku Univ | ゲルマニウム含有感光性樹脂組成物および屈折率制御方法 |
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