JP2001083351A - 高比屈折率差を有する光導波路及びその製造方法 - Google Patents
高比屈折率差を有する光導波路及びその製造方法Info
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- JP2001083351A JP2001083351A JP26235699A JP26235699A JP2001083351A JP 2001083351 A JP2001083351 A JP 2001083351A JP 26235699 A JP26235699 A JP 26235699A JP 26235699 A JP26235699 A JP 26235699A JP 2001083351 A JP2001083351 A JP 2001083351A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失、小形、低コストの高比屈折率差を有
する光導波路及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１上に高屈折率のコア３を形成し、
そのコア３の周囲をＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折
率のクラッド層２、４で覆い、１２５０℃〜１３００℃
の温度で熱処理を行いクラッド層４の表面のフッ素を拡
散させＳｉＯ2 保護膜５を形成した後８００℃〜１２０
０℃の温度で熱処理を行いクラッド層４の内部のフッ素
の拡散を防止させながらアニールすることにより、クラ
ッド層４の屈折率の上昇の防止が可能となり、コア３と
クラッド層４との比屈折率差を大きくすることができ
る。この結果、光の閉じ込めを強くすることができ、容
易に石英系ガラス導波路の低損失化、小形化、低コスト
化を実現することができる。
する光導波路及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 基板１上に高屈折率のコア３を形成し、
そのコア３の周囲をＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折
率のクラッド層２、４で覆い、１２５０℃〜１３００℃
の温度で熱処理を行いクラッド層４の表面のフッ素を拡
散させＳｉＯ2 保護膜５を形成した後８００℃〜１２０
０℃の温度で熱処理を行いクラッド層４の内部のフッ素
の拡散を防止させながらアニールすることにより、クラ
ッド層４の屈折率の上昇の防止が可能となり、コア３と
クラッド層４との比屈折率差を大きくすることができ
る。この結果、光の閉じ込めを強くすることができ、容
易に石英系ガラス導波路の低損失化、小形化、低コスト
化を実現することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路及びその
製造方法に関し、特に高比屈折率差を有する光導波路及
びその製造方法に関する。
製造方法に関し、特に高比屈折率差を有する光導波路及
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の高比屈折率差を有する石英
系ガラス導波路の断面図である。
系ガラス導波路の断面図である。
【０００３】コア１１にはＳｉＯ2 にＧｅＯ2 、ＴｉＯ
2 等の屈折率向上成分を加えたものが用いられ、クラッ
ド層１０、１２にはＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折
率のクラッド層が用いられる。コアとクラッドとの比屈
折率差は、コアに添加される屈折率向上成分の量で調整
されている。
2 等の屈折率向上成分を加えたものが用いられ、クラッ
ド層１０、１２にはＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折
率のクラッド層が用いられる。コアとクラッドとの比屈
折率差は、コアに添加される屈折率向上成分の量で調整
されている。
【０００４】次に従来の高比屈折率差を有する石英系ガ
ラス導波路の製造方法について説明する。
ラス導波路の製造方法について説明する。
【０００５】図７（ａ）〜図７（ｇ）は高比屈折率差を
有する石英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工
程図である。
有する石英系ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工
程図である。
【０００６】ＳｉＯ2 （あるいはＳｉ）からなる基板９
の上に、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法あるいはイオン
ビーム法によりＳｉＯ2 からなるクラッド層１０を成膜
する（図７（ａ））。
の上に、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法あるいはイオン
ビーム法によりＳｉＯ2 からなるクラッド層１０を成膜
する（図７（ａ））。
【０００７】ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 やＴｉＯ2 等の屈折率
向上成分を添加し、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、イ
オンビーム法等により高屈折率を有する石英系ガラス材
料のコア膜１３を成膜する（図７（ｂ））。
向上成分を添加し、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、イ
オンビーム法等により高屈折率を有する石英系ガラス材
料のコア膜１３を成膜する（図７（ｂ））。
【０００８】コア膜１３の上にスパッタ法によりＷＳｉ
膜１４を成膜する（図７（ｃ））。
膜１４を成膜する（図７（ｃ））。
【０００９】フォトリソグラフィ工程、ドライエッチン
グ工程によりコアとなる部分を覆うＷＳｉマスクパター
ン１５を形成する（図７（ｄ））。
グ工程によりコアとなる部分を覆うＷＳｉマスクパター
ン１５を形成する（図７（ｄ））。
【００１０】ドライエッチング工程により石英系ガラス
材料のコア１１を形成する（図７（ｅ））。
材料のコア１１を形成する（図７（ｅ））。
【００１１】ドライエッチング工程によりＷＳｉマスク
パターン１５を剥離する（図７（ｆ））。
パターン１５を剥離する（図７（ｆ））。
【００１２】ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のク
ラッド層１２で覆いアニールすることにより、高比屈折
率差を有する石英系ガラス導波路が得られる（図７
（ｇ））。
ラッド層１２で覆いアニールすることにより、高比屈折
率差を有する石英系ガラス導波路が得られる（図７
（ｇ））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】石英系ガラス導波路の
応用範囲を広めて行くためには、低損失化、小形化、低
コスト化が必要である。そこで導波路のコアとクラッド
層との比屈折率差を大きくして、コア内への光の閉じ込
めを強くすることで対応している。
応用範囲を広めて行くためには、低損失化、小形化、低
コスト化が必要である。そこで導波路のコアとクラッド
層との比屈折率差を大きくして、コア内への光の閉じ込
めを強くすることで対応している。
【００１４】従来の構造の石英系ガラス導波路を製造す
る際に、この比屈折率差を大きくする場合、屈折率向上
成分の添加量を多くすることでコアの屈折率を高くし、
さらにＳｉＯ2 にフッ素を添加しクラッド層の屈折率を
低くすることが一般的である。
る際に、この比屈折率差を大きくする場合、屈折率向上
成分の添加量を多くすることでコアの屈折率を高くし、
さらにＳｉＯ2 にフッ素を添加しクラッド層の屈折率を
低くすることが一般的である。
【００１５】しかしながら、従来の製造方法では、クラ
ッド層形成後のアニール時にクラッド層内部のフッ素が
拡散によりクラッド層外部へ放出されてしまい、クラッ
ド層の屈折率が向上してしまう。このため、コアとクラ
ッド層との比屈折率差を大きくすることが困難となり、
コア内への光の閉じ込めを強くすることができず、低損
失、小形化、低コスト化を実現するのが困難であるとい
う問題があった。
ッド層形成後のアニール時にクラッド層内部のフッ素が
拡散によりクラッド層外部へ放出されてしまい、クラッ
ド層の屈折率が向上してしまう。このため、コアとクラ
ッド層との比屈折率差を大きくすることが困難となり、
コア内への光の閉じ込めを強くすることができず、低損
失、小形化、低コスト化を実現するのが困難であるとい
う問題があった。
【００１６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低損失、小形、低コストの高比屈折率差を有する光
導波路及びその製造方法を提供することにある。
し、低損失、小形、低コストの高比屈折率差を有する光
導波路及びその製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の高比屈折率差を有する光導波路は、基板と、
基板上に形成されたコアと、コアを覆うと共にコアより
屈折率が低いクラッド層とを備えた光導波路において、
コアがＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分添加Ｓｉ
Ｏ2 系ガラスか、あるいはＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスか
らなり、クラッド層がフッ素を拡散させたＳｉＯ2 保護
膜で覆われているものである。
に本発明の高比屈折率差を有する光導波路は、基板と、
基板上に形成されたコアと、コアを覆うと共にコアより
屈折率が低いクラッド層とを備えた光導波路において、
コアがＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分添加Ｓｉ
Ｏ2 系ガラスか、あるいはＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスか
らなり、クラッド層がフッ素を拡散させたＳｉＯ2 保護
膜で覆われているものである。
【００１８】本発明の光導波路の製造方法は、基板上に
コアを形成し、コアをコアより屈折率の低いクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、基板上に、ＳｉＯ2
にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層を形成し、そ
のクラッド層の上に、高屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅ
Ｏ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ系ガラスのコアを形成し、そのコアの周囲
を、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層
で覆った後、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱処理を
行うことによりクラッド層の表面のフッ素を拡散させて
ＳｉＯ2 保護膜を形成した後、８００℃〜１２００℃の
温度でアニールするものである。
コアを形成し、コアをコアより屈折率の低いクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、基板上に、ＳｉＯ2
にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層を形成し、そ
のクラッド層の上に、高屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅ
Ｏ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯ
ｘＮｙＨｚ系ガラスのコアを形成し、そのコアの周囲
を、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層
で覆った後、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱処理を
行うことによりクラッド層の表面のフッ素を拡散させて
ＳｉＯ2 保護膜を形成した後、８００℃〜１２００℃の
温度でアニールするものである。
【００１９】本発明の光導波路の製造方法は、基板上に
コアを形成し、コアをコアより屈折率の低いクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、（ａ）ＳｉＯ2 基板
か、あるいはＳｉ基板の上に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加
した低屈折率のクラッド層を形成する工程と、（ｂ）高
屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分
添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスのコ
アを形成し、そのコアの上にＷＳｉ膜を形成した後、フ
ォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程を経て
コアを形成するためのＷＳｉマスクパターンを形成する
工程と、（ｃ）ＷＳｉマスクパターンを用いて、ドライ
エッチング工程によりコアを形成し、そのコアの上にプ
ラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低
屈折率のクラッド層を成膜する工程と、（ｄ）１２５０
℃〜１３００℃の温度で熱処理を行うことによりクラッ
ド層の表面のフッ素を拡散させＳｉＯ2 保護膜を形成す
る工程と、（ｅ）８００℃〜１２００℃の温度で熱処理
を行うことにより上記のクラッド層の内部のフッ素の拡
散を防止させアニールする工程と、を備えたものであ
る。
コアを形成し、コアをコアより屈折率の低いクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、（ａ）ＳｉＯ2 基板
か、あるいはＳｉ基板の上に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加
した低屈折率のクラッド層を形成する工程と、（ｂ）高
屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分
添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスのコ
アを形成し、そのコアの上にＷＳｉ膜を形成した後、フ
ォトリソグラフィ工程及びドライエッチング工程を経て
コアを形成するためのＷＳｉマスクパターンを形成する
工程と、（ｃ）ＷＳｉマスクパターンを用いて、ドライ
エッチング工程によりコアを形成し、そのコアの上にプ
ラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低
屈折率のクラッド層を成膜する工程と、（ｄ）１２５０
℃〜１３００℃の温度で熱処理を行うことによりクラッ
ド層の表面のフッ素を拡散させＳｉＯ2 保護膜を形成す
る工程と、（ｅ）８００℃〜１２００℃の温度で熱処理
を行うことにより上記のクラッド層の内部のフッ素の拡
散を防止させアニールする工程と、を備えたものであ
る。
【００２０】本発明によれば、高屈折率のコアの周囲を
ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層で覆
い、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱処理を行いクラ
ッド層の表面のフッ素を拡散させてＳｉＯ2 保護膜を形
成した後８００℃〜１２００℃の温度で熱処理を行いク
ラッド層の内部のフッ素の拡散を防止させながらアニー
ルすることにより、クラッド層の屈折率の上昇の防止が
可能となり、コアとクラッド層との比屈折率差を大きく
することができる。この結果、光の閉じ込めを強くする
ことができ、容易に石英系ガラス導波路の低損失化、小
形化、低コスト化を実現することができる。
ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層で覆
い、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱処理を行いクラ
ッド層の表面のフッ素を拡散させてＳｉＯ2 保護膜を形
成した後８００℃〜１２００℃の温度で熱処理を行いク
ラッド層の内部のフッ素の拡散を防止させながらアニー
ルすることにより、クラッド層の屈折率の上昇の防止が
可能となり、コアとクラッド層との比屈折率差を大きく
することができる。この結果、光の閉じ込めを強くする
ことができ、容易に石英系ガラス導波路の低損失化、小
形化、低コスト化を実現することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２２】図１は本発明の高比屈折率差を有する光導
波路の一実施の形態を示す断面図である。
波路の一実施の形態を示す断面図である。
【００２３】同図に示す基板１上に導波路が形成されて
いる。導波路は高屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等
の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラス（あるいはＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ系ガラス）からなるコア３の周囲を、Ｓｉ
Ｏ2 にフッ素を添加することで低屈折率とした、所望の
厚さのクラッド層２、４で覆い、図４に示した温度プロ
ファイルで１２７０℃で１時間熱処理を行うことによ
り、クラッド層４の表面のフッ素を拡散させてＳｉＯ2
保護膜５を形成し、ついで温度を下げ１２００℃の温度
で２時間熱処理を行ったものである。
いる。導波路は高屈折率を有するＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等
の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラス（あるいはＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ系ガラス）からなるコア３の周囲を、Ｓｉ
Ｏ2 にフッ素を添加することで低屈折率とした、所望の
厚さのクラッド層２、４で覆い、図４に示した温度プロ
ファイルで１２７０℃で１時間熱処理を行うことによ
り、クラッド層４の表面のフッ素を拡散させてＳｉＯ2
保護膜５を形成し、ついで温度を下げ１２００℃の温度
で２時間熱処理を行ったものである。
【００２４】なお、図４は図１に示した光導波路を製造
する際の熱処理の温度プロファイルを示す図であり、横
軸が時間軸であり、縦軸が温度軸である。
する際の熱処理の温度プロファイルを示す図であり、横
軸が時間軸であり、縦軸が温度軸である。
【００２５】図３（ａ）〜図３（ｈ）は図１に示した光
導波路の製造方法を示す工程図である。
導波路の製造方法を示す工程図である。
【００２６】ＳｉＯ2 （あるいはＳｉ）からなる基板１
上に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加することで低屈折率とし
たクラッド層２をプラズマＣＶＤ法により形成する。プ
ラズマＣＶＤの材料ガスとしてはＳｉＨ4 及びＴＥＯＳ
を用い、フッ素原料としてはフッ化炭素（ＣＦ4 、Ｃ2
Ｆ6 等）を用い、酸化性ガスとしてはＯ2 やＮ2 Ｏを用
いる（図３（ａ））。
上に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加することで低屈折率とし
たクラッド層２をプラズマＣＶＤ法により形成する。プ
ラズマＣＶＤの材料ガスとしてはＳｉＨ4 及びＴＥＯＳ
を用い、フッ素原料としてはフッ化炭素（ＣＦ4 、Ｃ2
Ｆ6 等）を用い、酸化性ガスとしてはＯ2 やＮ2 Ｏを用
いる（図３（ａ））。
【００２７】ＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分添
加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスの高屈
折率を有するコア膜６を、プラズマＣＶＤ法（あるいは
スパッタ法、イオンビーム法等）により成膜する（図３
（ｂ））。
加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスの高屈
折率を有するコア膜６を、プラズマＣＶＤ法（あるいは
スパッタ法、イオンビーム法等）により成膜する（図３
（ｂ））。
【００２８】このコア膜６の上にＷＳｉ膜７をスパッタ
法により成膜する（図３（ｃ））。
法により成膜する（図３（ｃ））。
【００２９】フォトリソグラフィ工程、ドライエッチン
グ工程により、コアとなる部分を覆うＷＳｉマスクパタ
ーン８を形成する（図３（ｄ））。
グ工程により、コアとなる部分を覆うＷＳｉマスクパタ
ーン８を形成する（図３（ｄ））。
【００３０】ドライエッチング工程によりコア３を形成
する（図３（ｅ））。
する（図３（ｅ））。
【００３１】ドライエッチング工程によりＷＳｉマスク
パターン８を除去する（図３（ｆ））。
パターン８を除去する（図３（ｆ））。
【００３２】プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ2 にフッ
素を添加することで低屈折率としたクラッド層４でコア
３を覆う。プラズマＣＶＤの材料ガスとしてはＳｉＨ4
やＴＥＯＳを用い、フッ素原料としてはフッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 、Ｃ2 Ｆ6 等）を用い、酸化性ガスとしてはＯ2 や
Ｎ2 Ｏを用いて成膜する（図３（ｇ））。
素を添加することで低屈折率としたクラッド層４でコア
３を覆う。プラズマＣＶＤの材料ガスとしてはＳｉＨ4
やＴＥＯＳを用い、フッ素原料としてはフッ化炭素（Ｃ
Ｆ4 、Ｃ2 Ｆ6 等）を用い、酸化性ガスとしてはＯ2 や
Ｎ2 Ｏを用いて成膜する（図３（ｇ））。
【００３３】１２５０℃〜１３００℃の温度で熱処理を
行うことにより、クラッド層の表面のフッ素を拡散させ
ＳｉＯ2 保護膜５を形成し、８００℃〜１２００℃の温
度でアニールを行うことにより高比屈折率差を有する光
導波路が得られる（図５（ｈ））。
行うことにより、クラッド層の表面のフッ素を拡散させ
ＳｉＯ2 保護膜５を形成し、８００℃〜１２００℃の温
度でアニールを行うことにより高比屈折率差を有する光
導波路が得られる（図５（ｈ））。
【００３４】
【実施例】（実施例）次に図３（ａ）〜図３（ｈ）に示
した方法で試作した直線導波路の結果について具体的な
数値を挙げて説明するが、限定されるものではない。
した方法で試作した直線導波路の結果について具体的な
数値を挙げて説明するが、限定されるものではない。
【００３５】図２は図１に示した光導波路の屈折率分布
を示す図であり、横軸が位置軸であり、縦軸が屈折率軸
である。
を示す図であり、横軸が位置軸であり、縦軸が屈折率軸
である。
【００３６】コア３の寸法は、シングルモードとなるよ
うに幅４μｍとし、高さ２．５μｍとした。コアの周囲
を覆うクラッド層２、４の厚さは８μｍとした。ＳｉＯ
2 保護膜５の厚さは、図４に示した温度プロファイルで
１２７０℃で１時間熱処理することにより１μｍとし
た。１μｍよりもＳｉＯ2 膜の厚さが薄いとクラッド層
内部のフッ素が拡散により外部に放出しやすくなってし
まうためである。
うに幅４μｍとし、高さ２．５μｍとした。コアの周囲
を覆うクラッド層２、４の厚さは８μｍとした。ＳｉＯ
2 保護膜５の厚さは、図４に示した温度プロファイルで
１２７０℃で１時間熱処理することにより１μｍとし
た。１μｍよりもＳｉＯ2 膜の厚さが薄いとクラッド層
内部のフッ素が拡散により外部に放出しやすくなってし
まうためである。
【００３７】このＳｉＯ2 保護膜を形成した後温度を下
げ１２００℃で２時間アニールを行った。アニール時の
導波路長は５０ｍｍである。成膜後の比屈折率差は図２
に示したようにＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスを使用し、コ
アの比屈折率差が＋１．８％となるように調整した。さ
らにＳｉＯ2 に添加するフッ素の量を調整することでク
ラッド層の比屈折率差を−０．７％となるようにし、全
体で２．５％となるようにした。
げ１２００℃で２時間アニールを行った。アニール時の
導波路長は５０ｍｍである。成膜後の比屈折率差は図２
に示したようにＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスを使用し、コ
アの比屈折率差が＋１．８％となるように調整した。さ
らにＳｉＯ2 に添加するフッ素の量を調整することでク
ラッド層の比屈折率差を−０．７％となるようにし、全
体で２．５％となるようにした。
【００３８】本方法では、アニール後もクラッド層内部
からのフッ素の拡散による外部への放出が発生せず、比
屈折率差は２．５％のままで保たれている。
からのフッ素の拡散による外部への放出が発生せず、比
屈折率差は２．５％のままで保たれている。
【００３９】表１は本発明による光導波路と従来の光導
波路とを比較した表である。
波路とを比較した表である。
【００４０】
【表１】
【００４１】表１に示したように本発明の製造方法で石
英系ガラス導波路を製造すると、１．３９μｍ帯におけ
る損失は０．１０ｄＢ／ｃｍであった。
英系ガラス導波路を製造すると、１．３９μｍ帯におけ
る損失は０．１０ｄＢ／ｃｍであった。
【００４２】（比較例）図７（ａ）〜図７（ｇ）に示し
た従来の製造方法で石英系ガラス導波路を製造する（図
５）。図６は図５に示した石英系ガラス導波路の屈折率
分布を示す図であり、横軸が位置軸であり、縦軸が屈折
率軸である。
た従来の製造方法で石英系ガラス導波路を製造する（図
５）。図６は図５に示した石英系ガラス導波路の屈折率
分布を示す図であり、横軸が位置軸であり、縦軸が屈折
率軸である。
【００４３】コア１１の寸法は、シングルモードとなる
よう幅４μｍ、高さ２．５μｍとした。クラッド層１
０、１２の厚さは８μｍである。熱処理は図８に示した
温度プロファイルで１２００℃で３時間行った。導波路
長は５０ｍｍである。成膜後の比屈折率差は、図６に示
したようなＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスを使用し、コアの
比屈折率差が＋１．８％となるように調整した。さらに
ＳｉＯ2 に添加するフッ素の量を調整することでクラッ
ド層の比屈折率差を−０．７％となるようにし、全体で
２．５％となるようにした。
よう幅４μｍ、高さ２．５μｍとした。クラッド層１
０、１２の厚さは８μｍである。熱処理は図８に示した
温度プロファイルで１２００℃で３時間行った。導波路
長は５０ｍｍである。成膜後の比屈折率差は、図６に示
したようなＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスを使用し、コアの
比屈折率差が＋１．８％となるように調整した。さらに
ＳｉＯ2 に添加するフッ素の量を調整することでクラッ
ド層の比屈折率差を−０．７％となるようにし、全体で
２．５％となるようにした。
【００４４】なお、図８は図５に示した石英系ガラス導
波路を製造する際の熱処理の温度プロファイルである。
波路を製造する際の熱処理の温度プロファイルである。
【００４５】しかし、アニールを図８に示した温度プロ
ファイルで１２００℃で３時間行ったため、ＳｉＯ2 保
護膜の形成ができずに、クラッド層内部のフッ素が拡散
により外部へ放出されてしまい、クラッド層の比屈折率
差が−０．１％となり、アニール後の比屈折率差は全体
で１．９％となった。このため、従来方法で製造した石
英系ガラス導波路の１．３９μｍ帯における損失は、表
１に示したように０．５２ｄＢ／ｃｍであった。
ファイルで１２００℃で３時間行ったため、ＳｉＯ2 保
護膜の形成ができずに、クラッド層内部のフッ素が拡散
により外部へ放出されてしまい、クラッド層の比屈折率
差が−０．１％となり、アニール後の比屈折率差は全体
で１．９％となった。このため、従来方法で製造した石
英系ガラス導波路の１．３９μｍ帯における損失は、表
１に示したように０．５２ｄＢ／ｃｍであった。
【００４６】これは、クラッド層に添加したフッ素が拡
散により外部へ放出されてしまい、クラッド層の屈折率
が上昇して光の伝搬がマルチモードとなったためである
と考えられる。
散により外部へ放出されてしまい、クラッド層の屈折率
が上昇して光の伝搬がマルチモードとなったためである
と考えられる。
【００４７】以上のように本発明によれば、高比屈折率
差、低損失な石英系ガラス導波路を容易に得られること
が分った。
差、低損失な石英系ガラス導波路を容易に得られること
が分った。
【００４８】すなわち、本発明によれば、ＴｉＯ2 やＧ
ｅＯ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ系ガラスの高屈折率を有するコアの周囲
を、ＳｉＯ2 にフッ素を添加することで低屈折率とした
クラッド層で覆い、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱
処理を行うことにより、クラッド層の表面のフッ素を拡
散させＳｉＯ2 保護膜を形成し、その後８００℃〜１２
００℃の温度で熱処理を行うことで、クラッド層の内部
のフッ素の拡散を防止させながらアニールすることによ
り、クラッド層中のフッ素の拡散による外部への放出を
防止し、コアとクラッド層との比屈折率差を大きくする
ことができ、光の閉じ込めを強くすることができる。従
って、容易に石英系ガラス導波路の低損失化、小形化、
低コスト化を実現することができる。
ｅＯ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉ
ＯｘＮｙＨｚ系ガラスの高屈折率を有するコアの周囲
を、ＳｉＯ2 にフッ素を添加することで低屈折率とした
クラッド層で覆い、１２５０℃〜１３００℃の温度で熱
処理を行うことにより、クラッド層の表面のフッ素を拡
散させＳｉＯ2 保護膜を形成し、その後８００℃〜１２
００℃の温度で熱処理を行うことで、クラッド層の内部
のフッ素の拡散を防止させながらアニールすることによ
り、クラッド層中のフッ素の拡散による外部への放出を
防止し、コアとクラッド層との比屈折率差を大きくする
ことができ、光の閉じ込めを強くすることができる。従
って、容易に石英系ガラス導波路の低損失化、小形化、
低コスト化を実現することができる。
【００４９】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００５０】低損失、小形、低コストの高比屈折率差を
有する光導波路及びその製造方法の提供を実現すること
ができる。
有する光導波路及びその製造方法の提供を実現すること
ができる。
【図１】本発明の高比屈折率差を有する光導波路の一実
施の形態を示す断面図である。
施の形態を示す断面図である。
【図２】図１に示した光導波路の屈折率分布を示す図で
ある。
ある。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は図１に示した光導波路の製造
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
【図４】図１に示した光導波路を製造する際の熱処理の
温度プロファイルを示す図である。
温度プロファイルを示す図である。
【図５】従来の高比屈折率差を有する石英系ガラス導波
路の断面図である。
路の断面図である。
【図６】図５に示した石英系ガラス導波路の屈折率分布
を示す図である。
を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｇ）は高比屈折率差を有する石英系
ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工程図である。
ガラス導波路の製造方法の従来例を示す工程図である。
【図８】図５に示した石英系ガラス導波路を製造する際
の熱処理の温度プロファイルである。
の熱処理の温度プロファイルである。
１ 基板 ２、４ クラッド層 ３ コア ５ ＳｉＯ2 保護膜
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、該基板上に形成されたコアと、
該コアを覆うと共に該コアより屈折率が低いクラッド層
とを備えた光導波路において、上記コアがＴｉＯ2 やＧ
ｅＯ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスか、あ
るいはＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスからなり、上記クラッ
ド層がフッ素を拡散させたＳｉＯ2 保護膜で覆われてい
ることを特徴とする高比屈折率差を有する光導波路。 - 【請求項２】 基板上にコアを形成し、該コアを該コア
より屈折率の低いクラッドで覆う光導波路の製造方法に
おいて、基板上に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折
率のクラッド層を形成し、そのクラッド層の上に、高屈
折率を有するＴｉＯ2 やＧｅＯ2 等の屈折率向上成分添
加ＳｉＯ2 系ガラスやＳｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスのコア
を形成し、そのコアの周囲を、ＳｉＯ2 にフッ素を添加
した低屈折率のクラッド層で覆った後、１２５０℃〜１
３００℃の温度で熱処理を行うことにより上記クラッド
層の表面のフッ素を拡散させてＳｉＯ2 保護膜を形成し
た後、８００℃〜１２００℃の温度でアニールすること
を特徴とする高比屈折率差を有する光導波路の製造方
法。 - 【請求項３】 基板上にコアを形成し、該コアを該コア
より屈折率の低いクラッドで覆う光導波路の製造方法に
おいて、（ａ）ＳｉＯ2 基板か、あるいはＳｉ基板の上
に、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層
を形成する工程と、（ｂ）高屈折率を有するＴｉＯ2 や
ＧｅＯ2 等の屈折率向上成分添加ＳｉＯ2 系ガラスやＳ
ｉＯｘＮｙＨｚ系ガラスのコアを形成し、そのコアの上
にＷＳｉ膜を形成した後、フォトリソグラフィ工程及び
ドライエッチング工程を経てコアを形成するためのＷＳ
ｉマスクパターンを形成する工程と、（ｃ）上記ＷＳｉ
マスクパターンを用いて、ドライエッチング工程により
コアを形成し、そのコアの上にプラズマＣＶＤ法によ
り、ＳｉＯ2 にフッ素を添加した低屈折率のクラッド層
を成膜する工程と、（ｄ）１２５０℃〜１３００℃の温
度で熱処理を行うことによりクラッド層の表面のフッ素
を拡散させＳｉＯ2 保護膜を形成する工程と、（ｅ）８
００℃〜１２００℃の温度で熱処理を行うことにより上
記のクラッド層の内部のフッ素の拡散を防止させアニー
ルする工程と、を備えたことを特徴とする高比屈折率差
を有する光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26235699A JP2001083351A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 高比屈折率差を有する光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26235699A JP2001083351A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 高比屈折率差を有する光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001083351A true JP2001083351A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17374616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26235699A Pending JP2001083351A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | 高比屈折率差を有する光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001083351A (ja) |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26235699A patent/JP2001083351A/ja active Pending
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