JP2000347135A - Magneto-optical waveguide - Google Patents
Magneto-optical waveguideInfo
- Publication number
- JP2000347135A JP2000347135A JP11155435A JP15543599A JP2000347135A JP 2000347135 A JP2000347135 A JP 2000347135A JP 11155435 A JP11155435 A JP 11155435A JP 15543599 A JP15543599 A JP 15543599A JP 2000347135 A JP2000347135 A JP 2000347135A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- magneto
- core layer
- thin film
- clad 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光信号処
理に用いられる光アイソレータ・光サーキュレータなど
の磁気光学導波路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-optical waveguide such as an optical isolator and an optical circulator used for optical communication and optical signal processing.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
磁気光学効果を用いたバルク型光アイソレータは、ガド
リニウム・ガリウム・ガーネット(GGG:Gd3Ga5
O12)やその一部元素置換体のガーネット結晶ウエハ上
に液相エピタキシャル成長法により形成したガーネット
型磁性体薄膜を主に磁気光学材料として用い、所定の膜
厚まで成長させた後、その基板を研磨等により除去して
ファラデー回転子として用いていた。2. Description of the Related Art A conventional bulk-type optical isolator utilizing the magneto-optical effect is a gadolinium gallium garnet (GGG: Gd 3 Ga 5).
A garnet-type magnetic thin film formed by a liquid phase epitaxial growth method on a garnet crystal wafer of O 12 ) or a partially substituted element thereof is mainly used as a magneto-optical material, and after growing to a predetermined film thickness, the substrate is removed. It was removed by polishing or the like and used as a Faraday rotator.
【0003】近年、平面内光集積化を可能とした導波路
型ファラデー回転子が提案されている。これはファラデ
ー回転子を光波の閉じこめ構造を有する導波路化するこ
とで、レンズなしに他の導波路とバッティング可能とし
たこと、また、磁化方向を容易磁化方向である面内平行
方向としたことで、印加磁界強度の低減化を可能とし、
外部磁気回路の形状選択性を増し、かつ、外部磁気回路
の体積を減らしたことにより、平面回路への組込みを可
能にしたことによって実現したものである。In recent years, a waveguide type Faraday rotator that enables in-plane optical integration has been proposed. This is because the Faraday rotator is converted into a waveguide with a light wave confinement structure, so that it can be butted with other waveguides without a lens, and the magnetization direction is set to the in-plane parallel direction, which is the easy magnetization direction. Enables the applied magnetic field strength to be reduced,
This is realized by increasing the shape selectivity of the external magnetic circuit and reducing the volume of the external magnetic circuit, thereby enabling the incorporation into a planar circuit.
【0004】この導波路型ファラデー回転子作成工程
は、基板上への下部クラッド層とコア層の形成、その後
のコアリッジ形成、上部クラッド層形成、切り出し、ミ
ラー端面形成、反射防止加工等からなっている。この作
成工程中のコアリッジ形成工程においては、数μmオー
ダーの幅と高さを有するコアリッジ形成のため、通常は
フォトリソグラフィーとエッチング加工が組み合わされ
て使用される。従来は、数百μmから数mmの厚さを有
するGGG基板上に、数μmの下部クラッド層を液相エ
ピタキシャル法(LPE法)により形成し、更に数μm
の厚さのコア層をLPE法により形成する。しかる後、
コア形状を整え、コアリッジを形成し、上部クラッドを
LPE法により形成し、埋め込み構造を完成する。[0004] This waveguide type Faraday rotator forming step includes forming a lower cladding layer and a core layer on a substrate, forming a core ridge, forming an upper cladding layer, cutting out, forming a mirror end face, and preventing reflection. I have. In the core ridge forming step in this forming step, photolithography and etching are usually used in combination to form a core ridge having a width and height on the order of several μm. Conventionally, a lower cladding layer of several μm is formed on a GGG substrate having a thickness of several hundred μm to several mm by a liquid phase epitaxial method (LPE method) and
Is formed by the LPE method. After a while
The core shape is adjusted, a core ridge is formed, and an upper clad is formed by the LPE method to complete a buried structure.
【0005】その後、磁性体導波路長が所望の長さとな
るように、基板より短冊上に切り出し、導波路端面部を
光学研磨し、反射防止コートを施して、所望の幅に切り
出した上、ファラデー回転子として用いる。通常はこの
ように作成された回転子の中から初期の目的にかなう磁
気特性を有する回転子のみを取り出して使用するため、
歩留りが悪く、このような作成工程では生産効率の向上
が大きな問題となっていた。After that, the magnetic waveguide is cut into strips from the substrate so as to have a desired length, and the end face of the waveguide is optically polished, coated with an antireflection coating, cut into a desired width, and then cut. Used as a Faraday rotator. Normally, only rotors having magnetic properties that meet their initial purpose are taken out of the rotor created in this way and used.
The yield is poor, and in such a production process, improvement of production efficiency has been a major problem.
【0006】本発明の目的は、上記の状況に鑑み、生産
性及び磁気光学特性が改善された磁気光学導波路を提供
することにある。An object of the present invention is to provide a magneto-optical waveguide having improved productivity and magneto-optical characteristics in view of the above situation.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、下部クラッド層を形成した後かコア層を形成した後
の少なくともいずれか、好ましくは下部クラッド層形成
後及びコア層形成後に、その表面を機械的に研磨するこ
とにより、LPE成膜で生じたフラックス欠陥及び三角
形状の凸部が機械的に除去され、磁気光学導波路が高い
生産性をもってかつ高い磁気光学特性をもって得られる
ことを知見した。Means for Solving the Problems and Embodiments of the Invention The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, have found that at least either after forming the lower cladding layer or after forming the core layer. Alternatively, preferably, after the formation of the lower cladding layer and the core layer, the surface is mechanically polished to mechanically remove flux defects and triangular projections generated by the LPE film formation. It has been found that the waveguide can be obtained with high productivity and high magneto-optical characteristics.
【0008】即ち、従来は、LPE成膜により形成した
下部クラッド層及びコア層の表面には、多数のフラック
ス欠陥及び三角形状の凸部が存在する。これらの欠陥
は、欠陥が存在する近傍において、コア形状が局所的に
変形する。コア層の変形は、導波路の挿入損失を劣化さ
せる。更に、コアの変形により余分な応力が発生するこ
とから、磁気光学導波路の消光比や消光比の偏光度依存
性を劣化させる原因となる。また、コア層の欠陥は、磁
気光学導波路の挿入損失劣化の原因となる。That is, conventionally, a large number of flux defects and triangular projections exist on the surface of the lower cladding layer and the core layer formed by LPE film formation. In these defects, the core shape is locally deformed in the vicinity where the defects exist. The deformation of the core layer deteriorates the insertion loss of the waveguide. Furthermore, since an extra stress is generated due to the deformation of the core, this causes deterioration of the extinction ratio of the magneto-optical waveguide and the degree of polarization dependence of the extinction ratio. Further, defects in the core layer cause deterioration of insertion loss of the magneto-optical waveguide.
【0009】本発明では、上記の問題点を解決するた
め、下部クラッド層形成やコア層形成後の少なくともい
ずれかにその表面を機械的に研磨することにより、LP
E成膜で生じた下部クラッド層やコア層表面のフラック
ス欠陥及び三角形状の凸部が機械的に研磨で除去された
下部クラッド層及びコア層を使用し、従来と同様に加工
してなるファラデー回転子であって、このものは、コア
の変形や余計の応力がないことから、挿入損失・消光比
等の磁気光学特性が優れる。また、磁気光学特性が優れ
た磁気光学導波路の歩留りが従来より飛躍的に向上する
ものである。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, the surface is mechanically polished at least after formation of the lower cladding layer or the core layer, so that the LP is formed.
Faraday processed by using the lower clad layer and core layer in which flux defects and triangular protrusions on the surface of the lower clad layer and core layer generated by E film formation have been mechanically removed by polishing. The rotor is excellent in magneto-optical characteristics such as insertion loss and extinction ratio because there is no deformation of the core and no extra stress. Further, the yield of a magneto-optical waveguide having excellent magneto-optical characteristics is dramatically improved as compared with the related art.
【0010】従って、本発明は、第一に、基板上に磁性
体結晶薄膜からなる下部クラッド層を成長し、該下部ク
ラッド層の上に磁性体結晶薄膜からなるコア層を成長
し、少なくとも前記コア層の一部を形状加工し、該導波
路基板の上に更に磁性体結晶薄膜からなる上部クラッド
層を成長して光導波路として用い、外部磁場下で伝搬光
に磁気光学効果を誘起せしめる磁気光学導波路におい
て、前記下部クラッド層及び前記コア層のうち少なくと
も一層の表面が機械的に研磨されていることを特徴とす
る磁気光学導波路、及び、第二に、基板上に磁性体結晶
薄膜からなる下部クラッド層を成長し、該下部クラッド
層の上に磁性体結晶薄膜からなるコア層を成長し、少な
くとも前記コア層の一部を形状加工し、該導波路基板の
上に更に磁性体結晶薄膜からなる上部クラッド層を成長
して光導波路として用い、外部磁場下で伝搬光に磁気光
学効果を誘起せしめる磁気光学導波路において、前記下
部クラッド層及び前記コア層のうち少なくとも一層にお
ける突起やピット等の欠陥の密度が2個/cm2以下で
あることを特徴とする磁気光学導波路を提供する。Therefore, according to the present invention, first, a lower clad layer made of a magnetic crystalline thin film is grown on a substrate, and a core layer made of a magnetic crystalline thin film is grown on the lower clad layer. A part of the core layer is shape-processed, and an upper clad layer made of a magnetic crystal thin film is further grown on the waveguide substrate and used as an optical waveguide, and a magneto-optical effect is induced in the propagated light under an external magnetic field. In the optical waveguide, at least one surface of the lower cladding layer and the core layer is mechanically polished, and secondly, a magnetic crystalline thin film on the substrate Growing a lower clad layer made of a magnetic crystal thin film on the lower clad layer, processing at least a part of the core layer, and further forming a magnetic material on the waveguide substrate. Crystal thin In the magneto-optical waveguide for growing the upper clad layer made of and using it as an optical waveguide and inducing a magneto-optical effect on the propagating light under an external magnetic field, a protrusion or a pit in at least one of the lower clad layer and the core layer is provided. A magneto-optical waveguide characterized by having a defect density of 2 / cm 2 or less.
【0011】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の磁気光学導波路は、基板上に下部クラッド層を
形成し、その上にコア層を形成し、このコア層の一部を
形状加工し、その上に上部クラッド層を形成したもの
で、外部磁場下で伝搬光に磁気光学効果を誘起させるも
のである。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The magneto-optical waveguide of the present invention is obtained by forming a lower cladding layer on a substrate, forming a core layer thereon, processing a part of the core layer, and forming an upper cladding layer thereon. And to induce a magneto-optical effect on propagating light under an external magnetic field.
【0012】この場合、基板としては、ガドリニウム・
ガリウム・ガーネット(GGG)基板等の既知のものが
使用される。また、この基板上に形成される下部クラッ
ド層は、磁性体結晶薄膜からなるものであり、この種の
磁気光学導波路の下部クラッド層の形成に用いられる公
知の材料にて形成することができ、これは液相エピタキ
シャル法(LPE法)にて通常4〜100μmの厚さに
形成することができる。更に、この下部クラッド層上に
形成されるコア層も磁性体結晶薄膜からなるものであ
り、これも磁気光学導波路の下部クラッド層の形成に用
いられる公知の材料にて形成することができ、LPE法
により4〜30μmの厚さに形成することができる。In this case, the substrate is gadolinium.
A known substrate such as a gallium garnet (GGG) substrate is used. The lower cladding layer formed on the substrate is made of a magnetic crystalline thin film, and can be formed of a known material used for forming a lower cladding layer of this type of magneto-optical waveguide. This can be usually formed to a thickness of 4 to 100 μm by a liquid phase epitaxial method (LPE method). Further, the core layer formed on the lower clad layer is also made of a magnetic crystal thin film, which can also be formed of a known material used for forming the lower clad layer of the magneto-optical waveguide, It can be formed to a thickness of 4 to 30 μm by the LPE method.
【0013】このコア層の形状加工(コアリッジの形
成)も公知の方法によって行うことができ、例えばコア
層上にSiO2膜を形成後、フォトレジスト層を形成
し、更にチタン薄膜を形成し、エッチングにより所用箇
所のチタン薄膜、更にフォトレジスト層、SiO2膜を
除去した後、コア層をドライエッチングし、次いで残っ
たチタン膜、レジスト層、SiO2膜を除去する方法を
採用することができる。The shape processing (formation of a core ridge) of the core layer can be performed by a known method. For example, after forming an SiO 2 film on the core layer, a photoresist layer is formed, and a titanium thin film is further formed. After removing the titanium thin film, the photoresist layer, and the SiO 2 film at the required locations by etching, a method of dry-etching the core layer and then removing the remaining titanium film, resist layer, and SiO 2 film can be adopted. .
【0014】その後、上部クラッド層を形成するもので
あるが、上部クラッド層としても磁気光学導波路の上部
クラッド層の形成に用いられる公知の材料、通常は上記
下部クラッド層と同じ材料にて形成することができ、L
PE法により通常4〜100μmの厚さに形成されるも
のである。Thereafter, the upper clad layer is formed. The upper clad layer is also formed of a known material used for forming the upper clad layer of the magneto-optical waveguide, usually, the same material as the lower clad layer. Can be L
It is usually formed to a thickness of 4 to 100 μm by the PE method.
【0015】而して、本発明においては、上記下部クラ
ッド層を形成した後、その表面、及び上記コア層を形成
した後、その表面のいずれか、好ましくはそれぞれの表
面を機械研磨するもので、これにより、これら下部クラ
ッド層やコア層をLPE法にて成長、形成した場合の欠
陥、即ちフラックス欠陥や三角形状の凸部、更にはLP
E育成時に基板を治具により保持した箇所周辺に生じる
突起を除去する。According to the present invention, after the lower clad layer is formed, the surface thereof is formed, and after the core layer is formed, one of the surfaces, preferably each surface is mechanically polished. Thereby, when these lower cladding layers and core layers are grown and formed by the LPE method, defects such as flux defects and triangular projections, and LP
E. Protrusions generated around the place where the substrate is held by the jig during the growth are removed.
【0016】この場合、機械研磨法としては、バフ研
磨、ラッピング等、公知の機械研磨法を採用し得、上記
欠陥を除去し得る程度、好ましくは下部クラッド層やコ
ア層表面における突起やピット等の欠陥の密度が2個/
cm2以下、特に0.5個/cm2以下になるように研磨
することが好適である。In this case, as the mechanical polishing method, a known mechanical polishing method such as buffing or lapping can be adopted, and the above-mentioned defects can be removed, preferably, protrusions and pits on the surface of the lower cladding layer or the core layer. Defect density of 2 /
It is preferable that the polishing is performed so as to be not more than cm 2 , particularly not more than 0.5 pieces / cm 2 .
【0017】本発明においては、上記のようにして下部
クラッド層、コア層形成後の少なくともいずれかにおい
て機械研磨を行い、コア層加工、上部クラッド層の形成
後に基板裏面を研磨し、更にダイシングソー等を用いて
短冊状の切り出しを行い、端面を研磨して、ファラデー
回転子として使用に供することができるが、上記のよう
に下部クラッド層及び/又はコア層表面を機械研磨して
表面の欠陥を除去していることにより、上記基板裏面の
研磨時に、下部クラッド層やコア層の突起を起点として
クラックが生じることがなく、このため歩留りが向上
し、生産性を高いものとすることができると共に、下部
クラッド層やコア層表面に不要な突起や結晶欠陥が殆ど
ないので、消光比が向上すると共に、その分布が小さく
なり、高い磁気光学特性を与えるものである。In the present invention, mechanical polishing is performed at least after the formation of the lower clad layer and the core layer as described above, and the back surface of the substrate is polished after the core layer processing and the formation of the upper clad layer. The end face is polished and used as a Faraday rotator. However, as described above, the surface of the lower clad layer and / or the core layer is mechanically polished to obtain a defect on the surface. Is removed, no crack is generated from the projection of the lower cladding layer or the core layer as a starting point during polishing of the back surface of the substrate, thereby improving the yield and increasing the productivity. In addition, there are almost no unnecessary projections or crystal defects on the surface of the lower cladding layer or the core layer, so that the extinction ratio is improved and the distribution is reduced, resulting in high magneto-optics. It is what gives sex.
【0018】[0018]
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
【0019】〔実施例〕基板直径50mm,厚み1mm
のGGG基板を用いて、液相エピタキシャル成長法(L
PE法)により下部クラッド層13μmを形成した。こ
のとき、下部クラッド層形成時のメルト組成は、重量比
でLa2O3:Y2O3:Fe2O3:Ga2O3:PbO:B
2O3=0.202:0.690:7.034:0.25
5:100:2.450とし、成長温度は899℃とし
た。この下部クラッド層の格子定数を測定したところ、
基板の格子定数に比べて−0.0003Åだけ小さな値
を示した。[Embodiment] Substrate diameter 50 mm, thickness 1 mm
Liquid phase epitaxial growth method (L
A lower cladding layer of 13 μm was formed by PE method. At this time, the melt composition at the time of forming the lower clad layer is La 2 O 3 : Y 2 O 3 : Fe 2 O 3 : Ga 2 O 3 : PbO: B in weight ratio.
2 O 3 = 0.202: 0.690: 7.034: 0.25
5: 100: 2.450 and the growth temperature was 899 ° C. When the lattice constant of this lower cladding layer was measured,
The value was smaller by -0.0003 ° than the lattice constant of the substrate.
【0020】この下部クラッド層の表面を顕微鏡により
観察したところ、直径100μmから3000μmの大
きさで、高さ約5μmのフラックス欠陥及び0.1〜1
μm程度の大きさの△形状の結晶欠陥が数多く観察され
た。これらの欠陥の数を数え、1cm2当たりの欠陥数
(以下、欠陥密度と記す)を調べたところ、欠陥密度は
15個/cm2であった。When the surface of the lower cladding layer was observed with a microscope, a flux defect having a diameter of 100 μm to 3000 μm, a height of about 5 μm, and 0.1 to 1 μm.
Many △ -shaped crystal defects having a size of about μm were observed. When the number of these defects was counted and the number of defects per 1 cm 2 (hereinafter referred to as defect density) was examined, the defect density was 15 / cm 2 .
【0021】また、LPE育成時、ジグによりウエハを
保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ10μm,直径
約3mmの突起が形成されていた。During LPE growth, projections having a height of 10 μm and a diameter of about 3 mm were formed at four locations around the wafer where the wafer was held by the jig.
【0022】次に、この下部クラッド層表面をバフ研磨
により機械的に研磨した。この下部クラッド層の膜厚を
測定したところ、10μmであった。この下部クラッド
層の表面を顕微鏡で観察したところ、フラックス欠陥は
なくなり、4個の結晶欠陥が観測された。1cm2当た
りの欠陥個数である欠陥密度は0.2個/cm2と小さ
くなった。また、このウエハ周辺の突起も同時に除去さ
れていた。Next, the surface of the lower clad layer was mechanically polished by buffing. The thickness of the lower cladding layer was measured and found to be 10 μm. Observation of the surface of the lower clad layer with a microscope revealed that there were no flux defects and four crystal defects were observed. Defect density is the number of defects per 1 cm 2 was as small as 0.2 pieces / cm 2. Further, the protrusions around the wafer were also removed at the same time.
【0023】次に、前記バフ研磨を施した下部クラッド
層付きGGG基板に、LPE法によりコア層を5μm形
成した。コア層形成時のメルト組成は、重量比でLa2
O3:Y2O3:Fe2O3:Ga2O3:PbO:B2O3=
0.196:0.701:7.097:0.170:1
00:2.451とし、成長温度は896℃とした。Next, a core layer having a thickness of 5 μm was formed on the buff-polished GGG substrate with a lower cladding layer by the LPE method. The melt composition at the time of forming the core layer was La 2 in weight ratio.
O 3 : Y 2 O 3 : Fe 2 O 3 : Ga 2 O 3 : PbO: B 2 O 3 =
0.196: 0.701: 7.097: 0.170: 1
00: 2.451 and the growth temperature was 896 ° C.
【0024】このコア層の表面を観察したところ、直径
100μmから3000μmの大きさで、高さ約5μm
のフラックス欠陥及び0.1〜1μm程度の大きさの△
形状の結晶欠陥が数多く観察された。この欠陥密度を調
べたところ、欠陥密度は15個/cm2であった。When the surface of the core layer was observed, it had a diameter of 100 μm to 3000 μm and a height of about 5 μm.
Flux defect and a size of about 0.1 to 1 μm
Many shape crystal defects were observed. When the defect density was examined, the defect density was 15 defects / cm 2 .
【0025】また、LPE育成時、ジグによりウエハを
保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ4μm,直径約
3mmの突起が形成されていた。Also, at the time of LPE growth, projections having a height of 4 μm and a diameter of about 3 mm were formed at four locations around the wafer where the wafer was held by the jig.
【0026】次に、このコア層表面をバフ研磨により機
械的に研磨した。このコア層の膜厚を測定したところ、
4μmであった。このコア層の表面を顕微鏡で観察した
ところ、フラックス欠陥はなくなり、4個の三角形状の
出っ張りの結晶欠陥が観測された。欠陥密度は0.2個
/cm2と小さくなった。また、このウエハ周辺の突起
も同時に除去されていた。Next, the surface of the core layer was mechanically polished by buffing. When the thickness of this core layer was measured,
It was 4 μm. When the surface of the core layer was observed with a microscope, no flux defects were found, and four triangular projecting crystal defects were observed. The defect density was reduced to 0.2 defects / cm 2 . Further, the protrusions around the wafer were also removed at the same time.
【0027】この後、コア層上に膜厚0.2μmのSi
O2膜を形成し、約4.5μm厚のフォトレジストをス
ピンコートした。次に、フォトレジストを約200℃で
ハードベイクした後、基板全面にチタン薄膜をDCマグ
ネトロンスパッタ法により基板を冷却しつつ約1μmの
厚さに形成した。しかる後、チタン薄膜をアルゴンイオ
ンビームエッチングにより加工した。更に、ガス種を酸
素に切り替えてチタン薄膜下部のレジストを加工して、
チタン薄膜とフォトレジストよりなる幅4μm,高さ5
μmの2層積層型マスクパターンを得た。Then, a 0.2 μm thick Si layer is formed on the core layer.
An O 2 film was formed, and a photoresist having a thickness of about 4.5 μm was spin-coated. Next, after hard-baking the photoresist at about 200 ° C., a titanium thin film was formed on the entire surface of the substrate to a thickness of about 1 μm while cooling the substrate by DC magnetron sputtering. Thereafter, the titanium thin film was processed by argon ion beam etching. Furthermore, by switching the gas type to oxygen and processing the resist under the titanium thin film,
4 μm width, 5 height made of titanium thin film and photoresist
A two-layer laminated mask pattern having a thickness of μm was obtained.
【0028】その後、ガス種を再びアルゴンに切り替え
て、イオンビームによりガーネット膜の加工を行い、4
μmの深さまでエッチングした。酸素プラズマアッシン
グ、熱燐酸及び緩衝フッ酸により残存したレジスト及び
SiO2膜を完全に除去した後、再びLPE法により上
部クラッド層10μmを形成した。このとき、上部クラ
ッド層形成時のメルト組成は、下部クラッド組成と同一
で、成長温度も899℃とした。Thereafter, the gas type was switched to argon again, and the garnet film was processed by the ion beam.
Etching was performed to a depth of μm. After the remaining resist and SiO 2 film were completely removed by oxygen plasma ashing, hot phosphoric acid and buffered hydrofluoric acid, an upper clad layer of 10 μm was formed again by the LPE method. At this time, the melt composition at the time of forming the upper clad layer was the same as the lower clad composition, and the growth temperature was 899 ° C.
【0029】この上部クラッド層の育成時、ジグにより
ウエハを保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ10μ
m,直径約3mmの突起が形成された。At the time of growing the upper cladding layer, a height of 10 μm was set at four locations around the wafer where the wafer was held by the jig.
m, a projection having a diameter of about 3 mm was formed.
【0030】この後、この導波路ウエハの基板裏面をG
GGの板厚が400μmとなるまで研磨した。このと
き、ウエハにクラックは生じなかった。Thereafter, the back surface of the substrate of the waveguide wafer is
Polishing was performed until the thickness of the GG became 400 μm. At this time, no crack occurred in the wafer.
【0031】作成した導波路ウエハよりダイシングソー
を用いて導波路と垂直方向に短冊状の切り出しを行い、
導波路端面を研磨し、偏光面の回転角が45°となる導
波路長3mmの導波路型回転子アレイ片を得た。導波路
型回転子アレイ片の端面に反射防止コートを施した。Using a dicing saw, a rectangular strip is cut out from the prepared waveguide wafer in a direction perpendicular to the waveguide.
The end face of the waveguide was polished to obtain a waveguide type rotor array piece having a waveguide length of 3 mm and a rotation angle of the polarization plane of 45 °. An antireflection coating was applied to the end face of the waveguide type rotor array piece.
【0032】アレイ片のうち、もっとも幅の広いものは
幅45mmであり、このアレイ片より400本のファラ
デー回転子が使用可能であった。Of the array pieces, the widest one was 45 mm wide, and 400 Faraday rotators could be used from this array piece.
【0033】上記の導波路型ファラデー回転子アレイ片
中の各回転子の消光比を測定し、その分布を評価した。
図1に消光比のヒストグラムを示す。The extinction ratio of each rotator in the above-mentioned waveguide type Faraday rotator array piece was measured, and its distribution was evaluated.
FIG. 1 shows a histogram of the extinction ratio.
【0034】〔比較例〕基板直径50mm,厚み1mm
のGGG基板を用いて、液相エピタキシャル成長法(L
PE法)により下部クラッド層10μmを形成した。こ
のとき、下部クラッド層形成時のメルト組成は、重量比
でLa2O3:Y2O3:Fe2O3:Ga2O3:PbO:B
2O3=0.202:0.690:7.034:0.25
5:100:2.450とし、成長温度は899℃とし
た。この下部クラッド層の格子定数を測定したところ、
基板の格子定数に比べて−0.0003Åだけ小さな値
を示した。[Comparative Example] Substrate diameter 50 mm, thickness 1 mm
Liquid phase epitaxial growth method (L
A lower cladding layer of 10 μm was formed by PE method. At this time, the melt composition at the time of forming the lower clad layer is La 2 O 3 : Y 2 O 3 : Fe 2 O 3 : Ga 2 O 3 : PbO: B in weight ratio.
2 O 3 = 0.202: 0.690: 7.034: 0.25
5: 100: 2.450 and the growth temperature was 899 ° C. When the lattice constant of this lower cladding layer was measured,
The value was smaller by -0.0003 ° than the lattice constant of the substrate.
【0035】この下部クラッド層の表面を顕微鏡により
観察したところ、直径100μmから3000μmの大
きさで、高さ約5μmのフラックス欠陥及び0.1〜1
μm程度の大きさの△形状の結晶欠陥が数多く観察され
た。これらの欠陥の数を数え、1cm2当たりの欠陥数
(以下、欠陥密度と記す)を調べたところ、欠陥密度は
15個/cm2であった。When the surface of the lower cladding layer was observed with a microscope, it was found that flux defects having a diameter of 100 μm to 3000 μm and a height of about 5 μm and 0.1 to 1 μm.
Many △ -shaped crystal defects having a size of about μm were observed. When the number of these defects was counted and the number of defects per 1 cm 2 (hereinafter referred to as defect density) was examined, the defect density was 15 / cm 2 .
【0036】また、LPE育成時、ジグによりウエハを
保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ10μm,直径
約3mmの突起が形成されていた。During LPE growth, protrusions having a height of 10 μm and a diameter of about 3 mm were formed at four locations around the wafer where the wafer was held by the jig.
【0037】次に、前記下部クラッド層付きGGG基板
に、LPE法によりコア層を4μm形成した。コア層形
成時のメルト組成は、重量比でLa2O3:Y2O3:Fe
2O3:Ga2O3:PbO:B2O3=0.196:0.7
01:7.097:0.170:100:2.451と
し、成長温度は896℃とした。Next, a 4 μm core layer was formed on the GGG substrate with the lower cladding layer by the LPE method. The melt composition at the time of forming the core layer is La 2 O 3 : Y 2 O 3 : Fe in weight ratio.
2 O 3 : Ga 2 O 3 : PbO: B 2 O 3 = 0.196: 0.7
01: 7.097: 0.170: 100: 2.451 and the growth temperature was 896 ° C.
【0038】このコア層の表面を観察したところ、直径
100μmから3000μmの大きさで、高さ約5μm
のフラックス欠陥及び0.1〜1μm程度の大きさの△
形状の結晶欠陥が数多く観察された。この欠陥密度を調
べたところ、欠陥密度は15個/cm2であった。When the surface of the core layer was observed, it had a diameter of 100 μm to 3000 μm and a height of about 5 μm.
Flux defect and a size of about 0.1 to 1 μm
Many shape crystal defects were observed. When the defect density was examined, the defect density was 15 defects / cm 2 .
【0039】また、LPE育成時、ジグによりウエハを
保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ15μm,直径
約3mmの突起が形成されていた。During LPE growth, projections having a height of 15 μm and a diameter of about 3 mm were formed at four locations around the wafer where the wafer was held by the jig.
【0040】この後、コア層上に膜厚0.2μmのSi
O2膜を形成し、約4.5μm厚のフォトレジストをス
ピンコートした。次に、フォトレジストを約200℃で
ハードベイクした後、基板全面にチタン薄膜をDCマグ
ネトロンスパッタ法により基板を冷却しつつ約1μmの
厚さに形成した。しかる後、チタン薄膜をアルゴンイオ
ンビームエッチングにより加工した。更に、ガス種を酸
素に切り替えてチタン薄膜下部のレジストを加工して、
チタン薄膜とフォトレジストよりなる幅4μm,高さ5
μmの2層積層型マスクパターンを得た。Thereafter, a 0.2 μm thick Si layer is formed on the core layer.
An O 2 film was formed, and a photoresist having a thickness of about 4.5 μm was spin-coated. Next, after hard-baking the photoresist at about 200 ° C., a titanium thin film was formed on the entire surface of the substrate to a thickness of about 1 μm while cooling the substrate by DC magnetron sputtering. Thereafter, the titanium thin film was processed by argon ion beam etching. Furthermore, by switching the gas type to oxygen and processing the resist under the titanium thin film,
4 μm width, 5 height made of titanium thin film and photoresist
A two-layer laminated mask pattern having a thickness of μm was obtained.
【0041】その後、ガス種を再びアルゴンに切り替え
て、イオンビームによりガーネット膜の加工を行い、4
μmの深さまでエッチングした。酸素プラズマアッシン
グ、熱燐酸及び緩衝フッ酸により残存したレジスト及び
SiO2膜を完全に除去した後、再びLPE法により上
部クラッド層10μmを形成した。このとき、上部クラ
ッド層形成時のメルト組成は、下部クラッド組成と同一
で、成長温度も899℃とした。Thereafter, the gas type was switched to argon again, and the garnet film was processed by the ion beam.
Etching was performed to a depth of μm. After the remaining resist and SiO 2 film were completely removed by oxygen plasma ashing, hot phosphoric acid and buffered hydrofluoric acid, an upper clad layer of 10 μm was formed again by the LPE method. At this time, the melt composition at the time of forming the upper clad layer was the same as the lower clad composition, and the growth temperature was 899 ° C.
【0042】この上部クラッド層の育成時、ジグにより
ウエハを保持した箇所のウエハ周辺4ケ所に高さ26μ
m,直径約3mmの突起が形成された。At the time of growing the upper clad layer, a height of 26 μm was set at four places around the wafer where the wafer was held by the jig.
m, a projection having a diameter of about 3 mm was formed.
【0043】この後、この導波路ウエハの基板裏面をG
GGの板厚が400μmとなるまで研磨した。このと
き、LPEによる育成時にジグによりウエハを保持した
箇所のウエハ周辺4ケ所を起点としてウエハにクラック
が生じた。Thereafter, the back surface of the substrate of this waveguide wafer is
Polishing was performed until the thickness of the GG became 400 μm. At this time, cracks occurred in the wafer starting from four locations around the wafer where the wafer was held by the jig during the growth by LPE.
【0044】作成した導波路ウエハよりダイシングソー
を用いて導波路と垂直方向に短冊状の切り出しを行い、
導波路端面を研磨し、偏光面の回転角が45°となる導
波路長3mmの導波路型回転子アレイ片を得た。導波路
型回転子アレイ片の端面に反射防止コートを施した。Using a dicing saw, a rectangular strip is cut out from the prepared waveguide wafer using a dicing saw.
The end face of the waveguide was polished to obtain a waveguide type rotor array piece having a waveguide length of 3 mm and a rotation angle of the polarization plane of 45 °. An antireflection coating was applied to the end face of the waveguide type rotor array piece.
【0045】アレイ片のうち、もっとも幅の広いものは
幅45mmであるが、ウエハ周辺より生じたクラックが
あることから、このアレイ片より250本のファラデー
回転子が使用可能であった。Among the array pieces, the widest one has a width of 45 mm. However, since there are cracks generated around the wafer, 250 Faraday rotators can be used from this array piece.
【0046】上記の導波路型ファラデー回転子アレイ片
中の各回転子の消光比を測定し、その分布を評価した。
図2に消光比のヒストグラムを示す。The extinction ratio of each rotator in the above-mentioned waveguide type Faraday rotator array piece was measured, and its distribution was evaluated.
FIG. 2 shows a histogram of the extinction ratio.
【0047】以上の結果から、下記のことが認められ
る。 実施例の場合、上部クラッド層作成後に導波路ウエハ
の基板裏面をGGGの板厚が400μmとなるまで研磨
する際に、ウエハ周辺の突起を起点にクラックが生じる
ことがない。結果として、使用可能なファラデー回転子
の数が向上する。これに対し、下部クラッド層及びコア
層表面を研磨しない比較例の場合は、ウエハ周辺の突起
を起点にクラックが生じるため、導波路型ファラデー回
転子の生産性が低下する。 本発明では、下部クラッド層及びコア層表面に不要な
突起や結晶欠陥が殆どないことより、ファラデー回転子
の消光比が比較例の中心値42dBに対して実施例の4
5dBへと向上した。また、比較例では消光比の中心値
に対する分布はシグマ値で2.5dBであるのに対し、
実施例ではシグマ値1.8dBと分布が小さくなった。From the above results, the following is confirmed. In the case of the embodiment, when the back surface of the substrate of the waveguide wafer is polished until the thickness of the GGG becomes 400 μm after the formation of the upper cladding layer, no crack is generated from the projections around the wafer as a starting point. As a result, the number of available Faraday rotators increases. On the other hand, in the case of the comparative example in which the surfaces of the lower clad layer and the core layer are not polished, cracks are generated starting from the protrusions around the wafer, so that the productivity of the waveguide type Faraday rotator decreases. In the present invention, the extinction ratio of the Faraday rotator is smaller than the center value of 42 dB of the comparative example by 4% in the comparative example because there are almost no unnecessary protrusions and crystal defects on the surfaces of the lower cladding layer and the core layer.
Improved to 5dB. In the comparative example, the distribution of the extinction ratio with respect to the center value is 2.5 dB in sigma value,
In the example, the distribution was reduced to a sigma value of 1.8 dB.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、ファラデー回転子の生
産性が大幅に向上し、ファラデー回転子の消光比が向上
して、その分布も小さくなる。According to the present invention, the productivity of the Faraday rotator is greatly improved, the extinction ratio of the Faraday rotator is improved, and the distribution thereof is reduced.
【図1】実施例のファラデー回転子の消光比分布を示す
ヒストグラムである。FIG. 1 is a histogram showing an extinction ratio distribution of a Faraday rotator of an example.
【図2】比較例のファラデー回転子の消光比分布を示す
ヒストグラムである。FIG. 2 is a histogram showing an extinction ratio distribution of a Faraday rotator of a comparative example.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 流王 俊彦 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 Fターム(参考) 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 DA22 DA25 EA03 EA08 HA13 JA07 JA08 2H099 BA03 BA07 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toshihiko Nagao 2-13-1 Isobe, Annaka-shi, Gunma F-term in Precision Functional Materials Research Laboratories, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 2H079 AA03 BA02 CA06 DA13 DA22 DA25 EA03 EA08 HA13 JA07 JA08 2H099 BA03 BA07
Claims (2)
ラッド層を成長し、該下部クラッド層の上に磁性体結晶
薄膜からなるコア層を成長し、少なくとも前記コア層の
一部を形状加工し、該導波路基板の上に更に磁性体結晶
薄膜からなる上部クラッド層を成長して光導波路として
用い、外部磁場下で伝搬光に磁気光学効果を誘起せしめ
る磁気光学導波路において、前記下部クラッド層及び前
記コア層のうち少なくとも一層の表面が機械的に研磨さ
れていることを特徴とする磁気光学導波路。A lower clad layer made of a magnetic crystalline thin film is grown on a substrate, a core layer made of a magnetic crystalline thin film is grown on the lower clad layer, and at least a part of the core layer is shaped. An upper clad layer made of a magnetic crystalline thin film is further grown on the waveguide substrate and used as an optical waveguide. In the magneto-optical waveguide for inducing a magneto-optical effect on propagating light under an external magnetic field, the lower clad layer A magneto-optical waveguide, wherein the surface of at least one of the layer and the core layer is mechanically polished.
ラッド層を成長し、該下部クラッド層の上に磁性体結晶
薄膜からなるコア層を成長し、少なくとも前記コア層の
一部を形状加工し、該導波路基板の上に更に磁性体結晶
薄膜からなる上部クラッド層を成長して光導波路として
用い、外部磁場下で伝搬光に磁気光学効果を誘起せしめ
る磁気光学導波路において、前記下部クラッド層及び前
記コア層のうち少なくとも一層における突起やピット等
の欠陥の密度が2個/cm2以下であることを特徴とす
る磁気光学導波路。2. A lower cladding layer made of a magnetic crystal thin film is grown on a substrate, a core layer made of a magnetic crystal thin film is grown on the lower cladding layer, and at least a part of the core layer is shaped. An upper clad layer made of a magnetic crystalline thin film is further grown on the waveguide substrate and used as an optical waveguide. In the magneto-optical waveguide for inducing a magneto-optical effect on propagating light under an external magnetic field, the lower clad layer A magneto-optical waveguide, wherein the density of defects such as protrusions and pits in at least one of the layer and the core layer is 2 / cm 2 or less.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11155435A JP2000347135A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Magneto-optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11155435A JP2000347135A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Magneto-optical waveguide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000347135A true JP2000347135A (en) | 2000-12-15 |
Family
ID=15605976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11155435A Pending JP2000347135A (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Magneto-optical waveguide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000347135A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022004077A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 信越化学工業株式会社 | Bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film production method, faraday rotator, and optical isolator |
-
1999
- 1999-06-02 JP JP11155435A patent/JP2000347135A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022004077A1 (en) | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 信越化学工業株式会社 | Bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal film production method, faraday rotator, and optical isolator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6511571B2 (en) | Method for fabricating an optical waveguide | |
JPH11255600A (en) | Production of bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal thick film | |
JP2000347135A (en) | Magneto-optical waveguide | |
KR20070033432A (en) | Glass optical waveguide | |
JPH11142663A (en) | Magneto-optical waveguide and its production | |
JPH11142660A (en) | Magneto-optical waveguide | |
JPH11142662A (en) | Manufacture of magneto-optical waveguide | |
JP4216117B2 (en) | Optical waveguide device and manufacturing method thereof | |
JPH09258153A (en) | Magneto-optical waveguide | |
CN114325934B (en) | Lithium niobate optical waveguide mask for fiber-optic gyroscope and preparation method and application thereof | |
JP2000249983A (en) | Production of optical non-reciprocal device | |
JPH06289344A (en) | Optical waveguide element and its production | |
JPS6083005A (en) | Optical waveguide and its manufacture | |
JP2903474B2 (en) | How to make a channel type optical waveguide | |
JP3087870B2 (en) | Manufacturing method of garnet crystal optical waveguide | |
JP3894685B2 (en) | Method for producing oxide garnet single crystal film | |
JPS59218406A (en) | Optical guide and its production | |
JPH02232606A (en) | Production of thin film waveguide type optical isolator | |
JPS59159105A (en) | Optical waveguide | |
JPH02259608A (en) | Production of optical waveguide consisting of lithium niobate | |
JPS63212901A (en) | Reflection preventing film for magnetic garnet element | |
KR100238167B1 (en) | Optical polarizer and its fabrication method | |
JPS5937504A (en) | Optical waveguide | |
JPH0695050A (en) | Faraday rotor for nonreciprocal optical device and its production | |
JPH11176636A (en) | Single crystal of rare earth iron garnet and optical device using the same |