JP2001264563A - 石英系光導波路及びその製造方法 - Google Patents
石英系光導波路及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コア導波路と接する上部クラッド部界面付近
に結晶が発生しないようにし、かつコア導波路の高密度
配列を可能にした偏波依存性に小さい石英系光導波路を
得る。 【解決手段】 石英ガラス等からなる基板１上にコア導
波路２を設け、コア導波路２を設けた基板１上にＰ2Ｏ5
及びＢ2Ｏ3が添加された石英系ガラスからなる上部クラ
ッド部３を形成するに際し、上部クラッド部３の基板１
及びコア導波路２に接する部分に、Ｐ2Ｏ5の濃度が高く
なった偏析層３ａを形成する。偏析層３ａのＰ2Ｏ5によ
る上部クラッド部３の偏析層以外の部分３ｂに対する屈
折率の上昇分の少なくとも一部を、偏析層３ａにおいて
添加されたＢ2Ｏ3の添加量を増加させるか又は別の屈折
率低下用ドーパント例えばフッ素の添加することによっ
て屈折率の低下させて相殺する。
に結晶が発生しないようにし、かつコア導波路の高密度
配列を可能にした偏波依存性に小さい石英系光導波路を
得る。 【解決手段】 石英ガラス等からなる基板１上にコア導
波路２を設け、コア導波路２を設けた基板１上にＰ2Ｏ5
及びＢ2Ｏ3が添加された石英系ガラスからなる上部クラ
ッド部３を形成するに際し、上部クラッド部３の基板１
及びコア導波路２に接する部分に、Ｐ2Ｏ5の濃度が高く
なった偏析層３ａを形成する。偏析層３ａのＰ2Ｏ5によ
る上部クラッド部３の偏析層以外の部分３ｂに対する屈
折率の上昇分の少なくとも一部を、偏析層３ａにおいて
添加されたＢ2Ｏ3の添加量を増加させるか又は別の屈折
率低下用ドーパント例えばフッ素の添加することによっ
て屈折率の低下させて相殺する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野で使用
される基板上にコア導波路と上部クラッド部を設けた石
英系光導波路及びその製造方法に関する。
される基板上にコア導波路と上部クラッド部を設けた石
英系光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英、シリコン等からなる基板上に横断
面矩形又は正方形のＧｅＯ2等の屈折率上昇用ドーパン
トが添加された石英系ガラスからなる屈折率の比較的高
いコア導波路を設け、そのコア導波路を覆うように基板
上にコア導波路よりも屈折率の低い石英系ガラスからな
る上部クラッド部を形成した石英系光導波路は良く知ら
れている。また、この石英系光導波路の上部クラッド部
は、通常火炎堆積法によってコア導波路を設けた基板上
に石英系ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス層を形
成し、それを焼結して透明化することによって製造して
いる。
面矩形又は正方形のＧｅＯ2等の屈折率上昇用ドーパン
トが添加された石英系ガラスからなる屈折率の比較的高
いコア導波路を設け、そのコア導波路を覆うように基板
上にコア導波路よりも屈折率の低い石英系ガラスからな
る上部クラッド部を形成した石英系光導波路は良く知ら
れている。また、この石英系光導波路の上部クラッド部
は、通常火炎堆積法によってコア導波路を設けた基板上
に石英系ガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス層を形
成し、それを焼結して透明化することによって製造して
いる。
【０００３】また、多孔質ガラス層の焼結時の加熱によ
ってコア導波路が変形をしないようにするため、上部ク
ラッド部の軟化温度がコア導波路の軟化温度よりも低く
なるように、上部クラッド部では、ＳｉＯ2にＰ2Ｏ5、
Ｂ2Ｏ3等のドーパントを軟化温度を低下させるために添
加している。なお、上部クラッド部の屈折率はコア導波
路の屈折率よりも低くして基板の屈折率と同程度の屈折
率にする必要があるので、Ｐ2Ｏ5の屈折率上昇効果とＢ
2Ｏ3の屈折率低下効果とで打ち消し合うようにしてい
る。
ってコア導波路が変形をしないようにするため、上部ク
ラッド部の軟化温度がコア導波路の軟化温度よりも低く
なるように、上部クラッド部では、ＳｉＯ2にＰ2Ｏ5、
Ｂ2Ｏ3等のドーパントを軟化温度を低下させるために添
加している。なお、上部クラッド部の屈折率はコア導波
路の屈折率よりも低くして基板の屈折率と同程度の屈折
率にする必要があるので、Ｐ2Ｏ5の屈折率上昇効果とＢ
2Ｏ3の屈折率低下効果とで打ち消し合うようにしてい
る。
【０００４】この石英系光導波路においては、コア導波
路を取り囲む基板及び上部クラッド部の熱膨張係数の差
によって、コア導波路に異方性の熱歪みが発生し、偏波
依存性が生じる。石英系光導波路で構成された光波長合
分波器においては、その偏波依存性によって合分波特性
が変化するので、出来るだけ偏波依存性の少ない石英系
光導波路が求められている。特開平６−２７３４２号公
報、特開平７−３１８７３４号公報には、石英系光導波
路の偏波依存性を少なくする方法が記載されている。
路を取り囲む基板及び上部クラッド部の熱膨張係数の差
によって、コア導波路に異方性の熱歪みが発生し、偏波
依存性が生じる。石英系光導波路で構成された光波長合
分波器においては、その偏波依存性によって合分波特性
が変化するので、出来るだけ偏波依存性の少ない石英系
光導波路が求められている。特開平６−２７３４２号公
報、特開平７−３１８７３４号公報には、石英系光導波
路の偏波依存性を少なくする方法が記載されている。
【０００５】特開平６−２７３４２号公報に記載された
方法は、上部クラッド部のＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3の総ドープ
量を１〜３％にすることによって偏波依存性を少なくし
ようとするものである。また、特開平７−３１８７３４
号公報に記載された方法は、基板及びコア導波路と上部
クラッド部との境界面にコア導波路の屈折率よりも小さ
くかつ基板の屈折率と同じかそれ以上の屈折率を有する
薄膜ガラス層を形成することによって偏波依存性を少な
くしようとするものである。
方法は、上部クラッド部のＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3の総ドープ
量を１〜３％にすることによって偏波依存性を少なくし
ようとするものである。また、特開平７−３１８７３４
号公報に記載された方法は、基板及びコア導波路と上部
クラッド部との境界面にコア導波路の屈折率よりも小さ
くかつ基板の屈折率と同じかそれ以上の屈折率を有する
薄膜ガラス層を形成することによって偏波依存性を少な
くしようとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２７３４２号公報に記載されたように上部クラッド
部のＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3の総ドープ量を低減させると、コ
ア導波路と上部クラッド部との界面に結晶が発生するこ
とがある。この結晶の発生は光導波路としての伝送損失
に大きな悪影響をもたらすので避ける必要がある。ま
た、特開平７−３１８７３４号公報に記載された方法で
は、薄膜ガラス層の屈折率が上部クラッド部の屈折率よ
りも大きくなる。従って、薄膜ガラス層の厚さが大きい
と光導波路のおいて複数のコア導波路を平行して狭い間
隔で配置することが出来ず、光導波路の全体の大きさを
小さくすることが困難である。また、薄膜ガラス層の屈
折率を下げようとしてＰ2Ｏ5の濃度を下げるとコア導波
路との界面に結晶が発生することがある。
６−２７３４２号公報に記載されたように上部クラッド
部のＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3の総ドープ量を低減させると、コ
ア導波路と上部クラッド部との界面に結晶が発生するこ
とがある。この結晶の発生は光導波路としての伝送損失
に大きな悪影響をもたらすので避ける必要がある。ま
た、特開平７−３１８７３４号公報に記載された方法で
は、薄膜ガラス層の屈折率が上部クラッド部の屈折率よ
りも大きくなる。従って、薄膜ガラス層の厚さが大きい
と光導波路のおいて複数のコア導波路を平行して狭い間
隔で配置することが出来ず、光導波路の全体の大きさを
小さくすることが困難である。また、薄膜ガラス層の屈
折率を下げようとしてＰ2Ｏ5の濃度を下げるとコア導波
路との界面に結晶が発生することがある。
【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点、
即ちコア導波路と上部クラッド部の界面に発生する結晶
を無くし、かつコア導波路と上部クラッド部との界面に
屈折率が上部クラッド部の他の部分よりも大きな薄膜層
が出来ないようにしてコア導波路の高密度配列を可能に
した偏波依存性の小さい光導波路及びその製造方法を提
供するものである。
即ちコア導波路と上部クラッド部の界面に発生する結晶
を無くし、かつコア導波路と上部クラッド部との界面に
屈折率が上部クラッド部の他の部分よりも大きな薄膜層
が出来ないようにしてコア導波路の高密度配列を可能に
した偏波依存性の小さい光導波路及びその製造方法を提
供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の石英系光導波路
は、基板上にコア導波路が形成され、該コア導波路を覆
うように前記基板上に屈折率低下用ドーパント及び屈折
率上昇用ドーパントが添加された石英系ガラスからなる
上部クラッド部が形成された石英系光導波路であって、
前記上部クラッド部の前記基板及び前記コア導波路に接
する部分に、前記屈折率上昇用ドーパントの濃度が高く
なった偏析層が形成されており、前記屈折率上昇用ドー
パントによる前記上部クラッド部の偏析層以外の部分に
対する該偏析層の屈折率の上昇分の少なくとも一部は、
該偏析層において添加された前記屈折率低下用ドーパン
トの添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパン
トの添加による屈折率の低下によって相殺されているも
のである。
は、基板上にコア導波路が形成され、該コア導波路を覆
うように前記基板上に屈折率低下用ドーパント及び屈折
率上昇用ドーパントが添加された石英系ガラスからなる
上部クラッド部が形成された石英系光導波路であって、
前記上部クラッド部の前記基板及び前記コア導波路に接
する部分に、前記屈折率上昇用ドーパントの濃度が高く
なった偏析層が形成されており、前記屈折率上昇用ドー
パントによる前記上部クラッド部の偏析層以外の部分に
対する該偏析層の屈折率の上昇分の少なくとも一部は、
該偏析層において添加された前記屈折率低下用ドーパン
トの添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパン
トの添加による屈折率の低下によって相殺されているも
のである。
【０００９】これによって、上部クラッド部の基板及び
コア導波路に接する部分には屈折率上昇用ドーパントの
濃度が高くなった偏析層が形成されているので、結晶の
発生を抑制することが出来る。また、その偏析層の屈折
率の上昇分の少なくとも一部は、屈折率低下用ドーパン
トの添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパン
トの添加による屈折率の低下によって相殺されているの
で、上部クラッド部のコア導波路に接する部分の屈折率
は上部クラッド部の他の部分とあまり変わらないものと
することが可能で、複数本のコア導波路を平行に狭い間
隔で高密度配列を行なっても互いに伝送光が干渉するこ
とは少なくなる。
コア導波路に接する部分には屈折率上昇用ドーパントの
濃度が高くなった偏析層が形成されているので、結晶の
発生を抑制することが出来る。また、その偏析層の屈折
率の上昇分の少なくとも一部は、屈折率低下用ドーパン
トの添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパン
トの添加による屈折率の低下によって相殺されているの
で、上部クラッド部のコア導波路に接する部分の屈折率
は上部クラッド部の他の部分とあまり変わらないものと
することが可能で、複数本のコア導波路を平行に狭い間
隔で高密度配列を行なっても互いに伝送光が干渉するこ
とは少なくなる。
【００１０】また、本発明に係る光導波路は次のように
して製造することが出来る。まず、基板上にコアガラス
膜を形成した後、該コアガラス膜からフォトリソグラフ
ィ及び反応性イオンエッチング等によって横断面が矩形
又は正方形のコア導波路を形成する。そして、該コア導
波路が形成された基板を５００℃〜７００℃の温度に維
持しながら該コア導波路を覆うように前記基板上に火炎
堆積法にて屈折率低下用ドーパント及びＰ2Ｏ5を添加し
た石英ガラスからなるガラス微粒子を堆積させることに
よって、基板及びコア導波路と接する部分にＰ2Ｏ5が偏
析して濃度の高くなった偏析層を有する多孔質ガラス層
を形成する。
して製造することが出来る。まず、基板上にコアガラス
膜を形成した後、該コアガラス膜からフォトリソグラフ
ィ及び反応性イオンエッチング等によって横断面が矩形
又は正方形のコア導波路を形成する。そして、該コア導
波路が形成された基板を５００℃〜７００℃の温度に維
持しながら該コア導波路を覆うように前記基板上に火炎
堆積法にて屈折率低下用ドーパント及びＰ2Ｏ5を添加し
た石英ガラスからなるガラス微粒子を堆積させることに
よって、基板及びコア導波路と接する部分にＰ2Ｏ5が偏
析して濃度の高くなった偏析層を有する多孔質ガラス層
を形成する。
【００１１】次いで、該多孔質ガラス層をフッ素ガス雰
囲気中で加熱することによってフッ素を添加し前記偏析
層のＰ2Ｏ5の偏析による屈折率の上昇分をフッ素の偏析
による屈折率の低下によって相殺し、続いて該多孔質ガ
ラス層を焼結して透明ガラス化された上部クラッド部と
する。また、偏析層のＰ2Ｏ5の偏析による屈折率の上昇
をフッ素による屈折率低下で相殺する代わりに、その部
分の屈折率低下用ドーパントの原料供給量を調整してそ
のドーパントの添加量を増加させることによって、Ｐ2
Ｏ5の偏析による屈折率の上昇分を屈折率低下用ドーパ
ントの添加量の増加によって相殺することも出来る。ま
た、フッ素による相殺と屈折率低下用ドーパントの添加
量の増加による相殺の両方を併せることによってＰ2Ｏ5
偏析層の偏析による屈折率の上昇の全部を相殺するよう
にしても良い。
囲気中で加熱することによってフッ素を添加し前記偏析
層のＰ2Ｏ5の偏析による屈折率の上昇分をフッ素の偏析
による屈折率の低下によって相殺し、続いて該多孔質ガ
ラス層を焼結して透明ガラス化された上部クラッド部と
する。また、偏析層のＰ2Ｏ5の偏析による屈折率の上昇
をフッ素による屈折率低下で相殺する代わりに、その部
分の屈折率低下用ドーパントの原料供給量を調整してそ
のドーパントの添加量を増加させることによって、Ｐ2
Ｏ5の偏析による屈折率の上昇分を屈折率低下用ドーパ
ントの添加量の増加によって相殺することも出来る。ま
た、フッ素による相殺と屈折率低下用ドーパントの添加
量の増加による相殺の両方を併せることによってＰ2Ｏ5
偏析層の偏析による屈折率の上昇の全部を相殺するよう
にしても良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の石英系光導波路
の実施形態を示す横断面図であって、１は基板、２はコ
ア導波路、３は上部クラッド部、３ａは偏析層、３ｂは
上部クラッド部の偏析層以外の部分である。基板１は、
石英ガラス又はシリコンからなる平板又はそれらの平板
の表面にＳｉＯ2ガラス膜を形成した平板である。コア
導波路２は、基板１上にＧｅＯ2等の屈折率を上昇させ
るドーパントを含んだ石英ガラスからなるコアガラス膜
をプラズマＣＶＤ法、火炎堆積法等によって形成し、そ
のコアガラス膜からフォトリソグラフィー及び反応性イ
オンエッチングによって横断面が矩形又は正方形の長手
方向に延びる回路として形成したものである。
の実施形態を示す横断面図であって、１は基板、２はコ
ア導波路、３は上部クラッド部、３ａは偏析層、３ｂは
上部クラッド部の偏析層以外の部分である。基板１は、
石英ガラス又はシリコンからなる平板又はそれらの平板
の表面にＳｉＯ2ガラス膜を形成した平板である。コア
導波路２は、基板１上にＧｅＯ2等の屈折率を上昇させ
るドーパントを含んだ石英ガラスからなるコアガラス膜
をプラズマＣＶＤ法、火炎堆積法等によって形成し、そ
のコアガラス膜からフォトリソグラフィー及び反応性イ
オンエッチングによって横断面が矩形又は正方形の長手
方向に延びる回路として形成したものである。
【００１３】また、上部クラッド部３は、コア導波路２
を覆うように基板１上に形成した石英ガラスを主成分と
するガラス層であって、その屈折率はコア導波路２の屈
折率よりも低く基板１の屈折率とほぼ同等になってい
る。上部クラッド部３は、コア導波路２を覆うように基
板１上に火炎堆積法にてＢ2Ｏ3等の屈折率低下用ドーパ
ントとＰ2Ｏ5等の屈折率上昇用ドーパントを含んだ石英
ガラスからなるガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス
層を形成し、多孔質ガラス層を焼結して透明ガラス化す
ることによって製造する。また、多孔質ガラス層の形成
は、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法によることも可能であ
る。
を覆うように基板１上に形成した石英ガラスを主成分と
するガラス層であって、その屈折率はコア導波路２の屈
折率よりも低く基板１の屈折率とほぼ同等になってい
る。上部クラッド部３は、コア導波路２を覆うように基
板１上に火炎堆積法にてＢ2Ｏ3等の屈折率低下用ドーパ
ントとＰ2Ｏ5等の屈折率上昇用ドーパントを含んだ石英
ガラスからなるガラス微粒子を堆積させて多孔質ガラス
層を形成し、多孔質ガラス層を焼結して透明ガラス化す
ることによって製造する。また、多孔質ガラス層の形成
は、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法によることも可能であ
る。
【００１４】この多孔質ガラス層の形成に当たっては、
コア導波路２を設けた基板１を５００℃〜７００℃に加
熱した状態で上記のガラス微粒子の堆積を行なうことに
よって、基板及びコア導波路に接する部分に屈折率上昇
用ドーパントであるＰ2Ｏ5の濃度が他の部分よりも高く
なった偏析層を有する多孔質ガラス層が形成される。な
おこの時、屈折率上昇用ドーパントであるＰ2Ｏ5は部分
的に濃度が高くなった偏析層が出来るが、屈折率低下用
ドーパントであるＢ2Ｏ3の濃度は一様で偏析を起こさな
い。
コア導波路２を設けた基板１を５００℃〜７００℃に加
熱した状態で上記のガラス微粒子の堆積を行なうことに
よって、基板及びコア導波路に接する部分に屈折率上昇
用ドーパントであるＰ2Ｏ5の濃度が他の部分よりも高く
なった偏析層を有する多孔質ガラス層が形成される。な
おこの時、屈折率上昇用ドーパントであるＰ2Ｏ5は部分
的に濃度が高くなった偏析層が出来るが、屈折率低下用
ドーパントであるＢ2Ｏ3の濃度は一様で偏析を起こさな
い。
【００１５】また、Ｐ2Ｏ5偏析層におけるＰ2Ｏ5濃度及
び偏析層の厚さは、原料ガスの供給量及び基板の加熱温
度によって調整することが出来る。また、基板１上への
多孔質ガラス層の形成に当たって用いられるターンテー
ブルの全体又はその主要部分をシリコンで形成し、基板
１をシリコンからなるホルダで支持してそれを回転する
ターンテーブルのシリコンで形成された部分の上に載置
して、ターンテーブルの下側に配置したヒータで加熱す
ることとすれば、シリコンの良好な熱伝導性によって、
基板が均一に加熱されるので、Ｐ2Ｏ5の偏析層の濃度及
び厚さを均一なものとすることが出来る。
び偏析層の厚さは、原料ガスの供給量及び基板の加熱温
度によって調整することが出来る。また、基板１上への
多孔質ガラス層の形成に当たって用いられるターンテー
ブルの全体又はその主要部分をシリコンで形成し、基板
１をシリコンからなるホルダで支持してそれを回転する
ターンテーブルのシリコンで形成された部分の上に載置
して、ターンテーブルの下側に配置したヒータで加熱す
ることとすれば、シリコンの良好な熱伝導性によって、
基板が均一に加熱されるので、Ｐ2Ｏ5の偏析層の濃度及
び厚さを均一なものとすることが出来る。
【００１６】次いで、その多孔質ガラス層が形成された
基板をＳｉＦ4、ヘリウムガスを含むフッ素ガス雰囲気
中で加熱する。そうすると多孔質ガラス層の中にフッ素
が取り込まれる。そうしておいて、ＳｉＦ4の供給を停
めてヘリウムガスだけにして加熱を続け、多孔質ガラス
層を透明ガラス化して上部クラッド部３とする。これに
よって、上部クラッド部の表面付近に一旦入ったフッ素
は、ヘリウムガス雰囲気での加熱中に上部クラッド部の
表面から出るので、上部クラッド部の表面よりも遠い部
分であるＰ2Ｏ5の偏析層部分のフッ素濃度を高め、その
他の部分のフッ素濃度を低くしてフッ素も偏析させるこ
とが出来る。
基板をＳｉＦ4、ヘリウムガスを含むフッ素ガス雰囲気
中で加熱する。そうすると多孔質ガラス層の中にフッ素
が取り込まれる。そうしておいて、ＳｉＦ4の供給を停
めてヘリウムガスだけにして加熱を続け、多孔質ガラス
層を透明ガラス化して上部クラッド部３とする。これに
よって、上部クラッド部の表面付近に一旦入ったフッ素
は、ヘリウムガス雰囲気での加熱中に上部クラッド部の
表面から出るので、上部クラッド部の表面よりも遠い部
分であるＰ2Ｏ5の偏析層部分のフッ素濃度を高め、その
他の部分のフッ素濃度を低くしてフッ素も偏析させるこ
とが出来る。
【００１７】このようにして、上部クラッド部３の基板
１及びコア導波路２に接する部分にＰ2Ｏ5の濃度が高く
なった厚さ１．５μｍ〜５μｍ程度の偏析層３ａを形成
する。また、フッ素濃度及びフッ素が偏析した部分の厚
さは、フッ素ガス雰囲気のＳｉＦ4の濃度及びＳｉＦ4存
在下、不存在下での加熱温度、加熱時間の調整によっ
て、それらの調整を行なうことが出来るので、そのよう
にしてその厚さをＰ2Ｏ5の偏析層の厚さに合せる。ま
た、Ｐ2Ｏ5偏析層のＰ2Ｏ5の濃度は１重量％〜１５重量
％とし、そこでのフッ素の濃度は、Ｐ2Ｏ5による屈折率
の上昇分をＢ2Ｏ3及びそのフッ素による屈折率の低下に
よって打ち消すのに十分な程度とする。
１及びコア導波路２に接する部分にＰ2Ｏ5の濃度が高く
なった厚さ１．５μｍ〜５μｍ程度の偏析層３ａを形成
する。また、フッ素濃度及びフッ素が偏析した部分の厚
さは、フッ素ガス雰囲気のＳｉＦ4の濃度及びＳｉＦ4存
在下、不存在下での加熱温度、加熱時間の調整によっ
て、それらの調整を行なうことが出来るので、そのよう
にしてその厚さをＰ2Ｏ5の偏析層の厚さに合せる。ま
た、Ｐ2Ｏ5偏析層のＰ2Ｏ5の濃度は１重量％〜１５重量
％とし、そこでのフッ素の濃度は、Ｐ2Ｏ5による屈折率
の上昇分をＢ2Ｏ3及びそのフッ素による屈折率の低下に
よって打ち消すのに十分な程度とする。
【００１８】図２（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ上部クラッ
ド部の各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる
屈折率の変化を説明するグラフである。縦軸は上部クラ
ッド部における基板又はコア導波路からの距離を示し、
横軸は図２（Ａ）の場合はドーパント濃度を、図２
（Ｂ）の場合は屈折率変化を示す。上部クラッド部の基
板又はコア導波路に近い部分には偏析層が出来ており、
偏析層では他の部分に比較してＰ2Ｏ5及びフッ素の濃度
は高くなっている。また、Ｂ2Ｏ3の濃度は他の部分と変
わらない。
ド部の各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる
屈折率の変化を説明するグラフである。縦軸は上部クラ
ッド部における基板又はコア導波路からの距離を示し、
横軸は図２（Ａ）の場合はドーパント濃度を、図２
（Ｂ）の場合は屈折率変化を示す。上部クラッド部の基
板又はコア導波路に近い部分には偏析層が出来ており、
偏析層では他の部分に比較してＰ2Ｏ5及びフッ素の濃度
は高くなっている。また、Ｂ2Ｏ3の濃度は他の部分と変
わらない。
【００１９】また、Ｐ2Ｏ5によって屈折率は、偏析層部
分では＋側に大きく、それ以外の部分では＋側に少し変
化する。フッ素によって屈折率は、偏析層部分では−側
に大きく、それ以外の部分では−側に少し変化する。ま
た、Ｂ2Ｏ3によって屈折率は、一様に−側に変化する。
Ｐ2Ｏ5、フッ素、Ｂ2Ｏ3を合わせた屈折率の変化は、偏
析層部分及びそれ以外の部分でそれぞれほぼ零となるよ
うにそれぞれのドーパント濃度を調整する。
分では＋側に大きく、それ以外の部分では＋側に少し変
化する。フッ素によって屈折率は、偏析層部分では−側
に大きく、それ以外の部分では−側に少し変化する。ま
た、Ｂ2Ｏ3によって屈折率は、一様に−側に変化する。
Ｐ2Ｏ5、フッ素、Ｂ2Ｏ3を合わせた屈折率の変化は、偏
析層部分及びそれ以外の部分でそれぞれほぼ零となるよ
うにそれぞれのドーパント濃度を調整する。
【００２０】以上、上部クラッド部のＰ2Ｏ5の濃度が高
くなった偏析層の屈折率の他の部分の屈折率に対する上
昇分をフッ素の偏析によって相殺し、上部クラッド部全
体のＰ2Ｏ5による屈折率の上昇をＢ2Ｏ3とフッ素の添加
によって相殺する方法を示したが、フッ素を使わずにＢ
2Ｏ3だけで偏析層の屈折率を相殺することも可能であ
る。
くなった偏析層の屈折率の他の部分の屈折率に対する上
昇分をフッ素の偏析によって相殺し、上部クラッド部全
体のＰ2Ｏ5による屈折率の上昇をＢ2Ｏ3とフッ素の添加
によって相殺する方法を示したが、フッ素を使わずにＢ
2Ｏ3だけで偏析層の屈折率を相殺することも可能であ
る。
【００２１】Ｂ2Ｏ3による相殺を行なう場合は、火炎堆
積法で多孔質ガラス層を形成するに当たって、Ｂ2Ｏ3を
生成する原料ガスの供給量を当初は多く途中で減少させ
ることによってＢ2Ｏ3の添加量を変化させ、Ｐ2Ｏ5の偏
析層でのＢ2Ｏ3の添加量を他の部分でのＢ2Ｏ3の添加量
よりも増量する。これによって、Ｐ2Ｏ5の偏析層でのＰ
2Ｏ5の濃度が高くなっていることに伴う屈折率の上昇分
をＢ2Ｏ3の添加量の増加に伴う屈折率の低下によって相
殺することが出来る。
積法で多孔質ガラス層を形成するに当たって、Ｂ2Ｏ3を
生成する原料ガスの供給量を当初は多く途中で減少させ
ることによってＢ2Ｏ3の添加量を変化させ、Ｐ2Ｏ5の偏
析層でのＢ2Ｏ3の添加量を他の部分でのＢ2Ｏ3の添加量
よりも増量する。これによって、Ｐ2Ｏ5の偏析層でのＰ
2Ｏ5の濃度が高くなっていることに伴う屈折率の上昇分
をＢ2Ｏ3の添加量の増加に伴う屈折率の低下によって相
殺することが出来る。
【００２２】図３（Ａ）（Ｂ）は、それぞれその場合の
上部クラッド部の各ドーパントの濃度の分布と各ドーパ
ントによる屈折率の変化を説明するグラフである。縦軸
は上部クラッド部における基板又はコア導波路からの距
離を示し、横軸は図３（Ａ）の場合はドーパント濃度
を、図３（Ｂ）の場合は屈折率変化を示す。上部クラッ
ド部の基板又はコア導波路に近い部分にはＰ2Ｏ5の偏析
層が出来ており、偏析層では他の部分に比較してＰ2Ｏ5
及びＢ2Ｏ3の濃度が高くなっている。
上部クラッド部の各ドーパントの濃度の分布と各ドーパ
ントによる屈折率の変化を説明するグラフである。縦軸
は上部クラッド部における基板又はコア導波路からの距
離を示し、横軸は図３（Ａ）の場合はドーパント濃度
を、図３（Ｂ）の場合は屈折率変化を示す。上部クラッ
ド部の基板又はコア導波路に近い部分にはＰ2Ｏ5の偏析
層が出来ており、偏析層では他の部分に比較してＰ2Ｏ5
及びＢ2Ｏ3の濃度が高くなっている。
【００２３】これによって図３（Ｂ）に示すように、Ｐ
2Ｏ5によって屈折率は、偏析層部分では＋側に大きく、
それ以外の部分では＋側に少し変化する。そして、Ｂ2
Ｏ3によって屈折率は、偏析層部分では−側に大きく、
それ以外の部分では−側に少し変化させる。Ｐ2Ｏ5、Ｂ
2Ｏ3を合わせた屈折率の変化は、偏析層部分及びそれ以
外の部分でそれぞれほぼ零となるようにそれぞれのドー
パント濃度を調整する。
2Ｏ5によって屈折率は、偏析層部分では＋側に大きく、
それ以外の部分では＋側に少し変化する。そして、Ｂ2
Ｏ3によって屈折率は、偏析層部分では−側に大きく、
それ以外の部分では−側に少し変化させる。Ｐ2Ｏ5、Ｂ
2Ｏ3を合わせた屈折率の変化は、偏析層部分及びそれ以
外の部分でそれぞれほぼ零となるようにそれぞれのドー
パント濃度を調整する。
【００２４】また、Ｐ2Ｏ5の偏析層での屈折率変化をフ
ッ素の添加又はＢ2Ｏ3の増量によってそれぞれ単独で相
殺することも出来るが、フッ素の添加及びＢ2Ｏ3の増量
を併せて行い、フッ素及びＢ2Ｏ3の両方でもってＰ2Ｏ5
の偏析層の屈折率変化を相殺し、偏析層の屈折率を上部
クラッド部の他の部分の屈折率とほぼ同等にすることも
可能である。また、フッ素の添加は熱膨張係数を下げる
方向に作用し、上部クラッド部と基板との熱膨張係数の
差を小さくするので、熱歪み発生に伴う偏波依存性が小
さくなるという更なる効果を奏することが出来る。
ッ素の添加又はＢ2Ｏ3の増量によってそれぞれ単独で相
殺することも出来るが、フッ素の添加及びＢ2Ｏ3の増量
を併せて行い、フッ素及びＢ2Ｏ3の両方でもってＰ2Ｏ5
の偏析層の屈折率変化を相殺し、偏析層の屈折率を上部
クラッド部の他の部分の屈折率とほぼ同等にすることも
可能である。また、フッ素の添加は熱膨張係数を下げる
方向に作用し、上部クラッド部と基板との熱膨張係数の
差を小さくするので、熱歪み発生に伴う偏波依存性が小
さくなるという更なる効果を奏することが出来る。
【００２５】また、Ｐ2Ｏ5の偏析層のＰ2Ｏ5の濃度は、
上部クラッド部と基板及びコア導波路との界面における
結晶の成長に影響することが分かった。図４は、偏析層
のＰ 2Ｏ5の濃度と結晶の発生個数の関係を示すグラフで
ある。これによれば、Ｐ2Ｏ5偏析層におけるＰ2Ｏ5の濃
度を１重量％以上にすると結晶の発生個数を零にするこ
とが出来る。なお、結晶の発生を抑えるためのＰ2Ｏ5の
偏析層の厚さは幾らでも良いが、製造の容易性から１．
５μｍ以上が好ましい。また、図５は、Ｐ2Ｏ5偏析層の
厚さとＴＥ偏波・ＴＭ偏波における透過中心波長のずれ
（ＰＤλ）との関係を示すグラフである。これによると
偏析層の厚さが小さいほど、ＰＤλは小さくなり、偏波
依存性は良くなる。また、偏析層の厚さが５μｍ以下な
ら、ＰＤλは０．０３ｎｍ以下であり実用上は支障は生
じない。
上部クラッド部と基板及びコア導波路との界面における
結晶の成長に影響することが分かった。図４は、偏析層
のＰ 2Ｏ5の濃度と結晶の発生個数の関係を示すグラフで
ある。これによれば、Ｐ2Ｏ5偏析層におけるＰ2Ｏ5の濃
度を１重量％以上にすると結晶の発生個数を零にするこ
とが出来る。なお、結晶の発生を抑えるためのＰ2Ｏ5の
偏析層の厚さは幾らでも良いが、製造の容易性から１．
５μｍ以上が好ましい。また、図５は、Ｐ2Ｏ5偏析層の
厚さとＴＥ偏波・ＴＭ偏波における透過中心波長のずれ
（ＰＤλ）との関係を示すグラフである。これによると
偏析層の厚さが小さいほど、ＰＤλは小さくなり、偏波
依存性は良くなる。また、偏析層の厚さが５μｍ以下な
ら、ＰＤλは０．０３ｎｍ以下であり実用上は支障は生
じない。
【００２６】なお、基板１のコア導波路２に接する部分
は、基板１のそれ以外の部分より、少なくとも偏析層３
ａの厚みだけ突出させると好都合である。この様にする
と、コア導波路近くにあって、Ｐ2Ｏ5濃度の大きな部分
が、さらに減少するので、コア導波路を取り囲む基板及
び上部クラッド部の熱膨張係数の差に基づくコア導波路
に異方性の熱歪みによる偏波依存性をさらに抑制するこ
とが出来る。
は、基板１のそれ以外の部分より、少なくとも偏析層３
ａの厚みだけ突出させると好都合である。この様にする
と、コア導波路近くにあって、Ｐ2Ｏ5濃度の大きな部分
が、さらに減少するので、コア導波路を取り囲む基板及
び上部クラッド部の熱膨張係数の差に基づくコア導波路
に異方性の熱歪みによる偏波依存性をさらに抑制するこ
とが出来る。
【００２７】
【実施例】「実施例１」として、次の石英系光導波路を
製作した。厚さ０．５ｍｍ、直径１０ｃｍの石英ガラス
からなる基板上に、プラズマＣＶＤ法にてＧｅＯ2をド
ープしたＳｉＯ2からなるコアガラス膜を形成した。コ
アガラス膜の厚さは６μｍ、石英ガラス基板との比屈折
率差は０．７５％であった。そのコアガラス膜からフォ
トリソグラフィー及び反応性イオンエッチングによって
アレイ導波型合分波器（ＡＷＧ）の回路からなるコア導
波路を作成した。
製作した。厚さ０．５ｍｍ、直径１０ｃｍの石英ガラス
からなる基板上に、プラズマＣＶＤ法にてＧｅＯ2をド
ープしたＳｉＯ2からなるコアガラス膜を形成した。コ
アガラス膜の厚さは６μｍ、石英ガラス基板との比屈折
率差は０．７５％であった。そのコアガラス膜からフォ
トリソグラフィー及び反応性イオンエッチングによって
アレイ導波型合分波器（ＡＷＧ）の回路からなるコア導
波路を作成した。
【００２８】次いでそのコア導波路が形成された基板を
シリコンからなるホルダにて把持し、それをターンテー
ブルのシリコンで形成された部分の上に載置して、ター
ンテーブルの下側に配置したヒータでターンテーブルを
６００℃に加熱し回転させながら、基板上に火炎堆積法
にてＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3をドープしたＳｉＯ2からなる多
孔質ガラス層を形成した。次に、多孔質ガラス層が形成
された基板を焼結炉内に入れてＳｉＦ4／ヘリウムガス
の混合ガスを流しながらその雰囲気下で１０００℃で１
時間加熱した。その後、ＳｉＦ4の供給を停止し、ヘリ
ウムガスのみを流しながらその雰囲気下で１３００℃で
１時間加熱し、多孔質ガラス層を透明ガラス化した。
シリコンからなるホルダにて把持し、それをターンテー
ブルのシリコンで形成された部分の上に載置して、ター
ンテーブルの下側に配置したヒータでターンテーブルを
６００℃に加熱し回転させながら、基板上に火炎堆積法
にてＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3をドープしたＳｉＯ2からなる多
孔質ガラス層を形成した。次に、多孔質ガラス層が形成
された基板を焼結炉内に入れてＳｉＦ4／ヘリウムガス
の混合ガスを流しながらその雰囲気下で１０００℃で１
時間加熱した。その後、ＳｉＦ4の供給を停止し、ヘリ
ウムガスのみを流しながらその雰囲気下で１３００℃で
１時間加熱し、多孔質ガラス層を透明ガラス化した。
【００２９】それによってコア導波路を覆って基板上に
厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を
得た。その石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波
路との界面に結晶の成長が見られるか調べたが結晶の成
長は無かった。また、石英系光導波路の一部を切断して
上部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。
その結果、上部クラッド部の基板及びコア導波路に接す
る部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層が出来て
おり、その厚さは４μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１．８重量％
であった。また、同じ箇所にフッ素の偏析層も出来てお
り、その厚さは４μｍ、フッ素の濃度は０．５重量％で
あった。また、偏析層以外の部分ではＰ2Ｏ5の濃度は
１．２重量％、フッ素の濃度は０．１重量％以下であっ
た。なお、Ｂ2Ｏ3の濃度は、上部クラッド部全体にわた
って１．５重量％で偏析はしていなかった。
厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を
得た。その石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波
路との界面に結晶の成長が見られるか調べたが結晶の成
長は無かった。また、石英系光導波路の一部を切断して
上部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。
その結果、上部クラッド部の基板及びコア導波路に接す
る部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層が出来て
おり、その厚さは４μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１．８重量％
であった。また、同じ箇所にフッ素の偏析層も出来てお
り、その厚さは４μｍ、フッ素の濃度は０．５重量％で
あった。また、偏析層以外の部分ではＰ2Ｏ5の濃度は
１．２重量％、フッ素の濃度は０．１重量％以下であっ
た。なお、Ｂ2Ｏ3の濃度は、上部クラッド部全体にわた
って１．５重量％で偏析はしていなかった。
【００３０】また、そのアレイ導波型合分波器（ＡＷ
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２８ｄＢ〜−３５ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０１５ｎｍで非常に良好な値であった。
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２８ｄＢ〜−３５ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０１５ｎｍで非常に良好な値であった。
【００３１】「実施例２」として、次の石英系光導波路
を製作した。厚さ１．０ｍｍ、直径１０ｃｍのシリコン
からなる平板上にプラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ2からな
るガラス膜を形成したものを基板として使用し、その基
板上に、プラズマＣＶＤ法にてＧｅＯ2をドープしたＳ
ｉＯ2からなるコアガラス膜を形成した。コアガラス膜
の厚さは６μｍ、石英ガラス基板との比屈折率差は０．
７５％であった。そのコアガラス膜からフォトリソグラ
フィー及び反応性イオンエッチングによってアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路からなるコア導波路を作成
した。
を製作した。厚さ１．０ｍｍ、直径１０ｃｍのシリコン
からなる平板上にプラズマＣＶＤ法にてＳｉＯ2からな
るガラス膜を形成したものを基板として使用し、その基
板上に、プラズマＣＶＤ法にてＧｅＯ2をドープしたＳ
ｉＯ2からなるコアガラス膜を形成した。コアガラス膜
の厚さは６μｍ、石英ガラス基板との比屈折率差は０．
７５％であった。そのコアガラス膜からフォトリソグラ
フィー及び反応性イオンエッチングによってアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路からなるコア導波路を作成
した。
【００３２】次いでそのコア導波路が形成された基板を
シリコンからなるホルダにて把持し、それをターンテー
ブルのシリコンで形成された部分の上に載置して、ター
ンテーブルの下側に配置したヒータでターンテーブルを
５００℃に加熱し回転させながら、基板上に火炎堆積法
にてＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3をドープしたＳｉＯ2からなる多
孔質ガラス層を形成した。その際、コア導波路及び基板
付近ではＢ2Ｏ3の添加濃度が高くなるように最初のバー
ナトラバース４回分はＢ原料投入量をそれ以降のバーナ
トラバース４０回分のＢ原料投入量の８倍に設定した。
次に、多孔質ガラス層が形成された基板を焼結炉内に入
れてヘリウムガス雰囲気下で１１００℃で２時間加熱
し、多孔質ガラス層を透明ガラス化し上部クラッド部と
した。
シリコンからなるホルダにて把持し、それをターンテー
ブルのシリコンで形成された部分の上に載置して、ター
ンテーブルの下側に配置したヒータでターンテーブルを
５００℃に加熱し回転させながら、基板上に火炎堆積法
にてＰ2Ｏ5及びＢ2Ｏ3をドープしたＳｉＯ2からなる多
孔質ガラス層を形成した。その際、コア導波路及び基板
付近ではＢ2Ｏ3の添加濃度が高くなるように最初のバー
ナトラバース４回分はＢ原料投入量をそれ以降のバーナ
トラバース４０回分のＢ原料投入量の８倍に設定した。
次に、多孔質ガラス層が形成された基板を焼結炉内に入
れてヘリウムガス雰囲気下で１１００℃で２時間加熱
し、多孔質ガラス層を透明ガラス化し上部クラッド部と
した。
【００３３】それによってコア導波路を覆って基板上に
厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を
得た。その石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波
路及び基板との界面に結晶の成長が見られるか調べたが
結晶の成長は無かった。また、石英系光導波路の一部を
切断して上部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行
なった。その結果、上部クラッド部の基板及びコア導波
路に接する部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層
が出来ており、その厚さは約５μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１
０重量％であった。また、コア導波路及び基板に近い側
ではＢ2Ｏ3の濃度も高くなっておりその部分でのＢ2Ｏ3
濃度は１５重量％、その部分の厚さは約５μｍであっ
た。また、その他の部分でのＰ2Ｏ5濃度は８重量％、Ｂ
2Ｏ3濃度は１２重量％であった。
厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波
型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を
得た。その石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波
路及び基板との界面に結晶の成長が見られるか調べたが
結晶の成長は無かった。また、石英系光導波路の一部を
切断して上部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行
なった。その結果、上部クラッド部の基板及びコア導波
路に接する部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層
が出来ており、その厚さは約５μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１
０重量％であった。また、コア導波路及び基板に近い側
ではＢ2Ｏ3の濃度も高くなっておりその部分でのＢ2Ｏ3
濃度は１５重量％、その部分の厚さは約５μｍであっ
た。また、その他の部分でのＰ2Ｏ5濃度は８重量％、Ｂ
2Ｏ3濃度は１２重量％であった。
【００３４】また、そのアレイ導波型合分波器（ＡＷ
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２５ｄＢ〜−３２ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０３ｎｍで実用上良好な値であった。
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２５ｄＢ〜−３２ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０３ｎｍで実用上良好な値であった。
【００３５】「比較例１」として次の石英系光導波路を
製造した。基板上への多孔質ガラス層の形成までは、実
施例１と同じとした。多孔質ガラス層を形成した基板を
焼結炉内に入れて、ヘリウムガス雰囲気として１３００
℃で１時間加熱し、多孔質ガラス層を透明ガラス化し
た。それによってコア導波路を覆って基板上に厚さ３０
μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波型合分波
器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を得た。そ
の石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波路との界
面に結晶の成長が見られるか調べたが結晶の成長は無か
った。
製造した。基板上への多孔質ガラス層の形成までは、実
施例１と同じとした。多孔質ガラス層を形成した基板を
焼結炉内に入れて、ヘリウムガス雰囲気として１３００
℃で１時間加熱し、多孔質ガラス層を透明ガラス化し
た。それによってコア導波路を覆って基板上に厚さ３０
μｍの上部クラッド部が形成されたアレイ導波型合分波
器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系光導波路を得た。そ
の石英系光導波路の上部クラッド部とコア導波路との界
面に結晶の成長が見られるか調べたが結晶の成長は無か
った。
【００３６】また、石英系光導波路の一部を切断して上
部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。そ
の結果、上部クラッド部の基板及びコア導波路に接する
部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層が出来てお
り、その厚さは４μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１．８重量％で
あった。また、偏析層以外の部分ではＰ2Ｏ5の濃度は
１．２重量％、であった。なお、Ｂ2Ｏ3の濃度は、上部
クラッド部全体にわたって１．５重量％で偏析はしてい
なかった。
部クラッド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。そ
の結果、上部クラッド部の基板及びコア導波路に接する
部分には、Ｐ2Ｏ5の濃度が高くなった偏析層が出来てお
り、その厚さは４μｍ、Ｐ2Ｏ5の濃度は１．８重量％で
あった。また、偏析層以外の部分ではＰ2Ｏ5の濃度は
１．２重量％、であった。なお、Ｂ2Ｏ3の濃度は、上部
クラッド部全体にわたって１．５重量％で偏析はしてい
なかった。
【００３７】また、そのアレイ導波型合分波器（ＡＷ
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２０ｄＢ〜−２７ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０４ｎｍで、実施例１及び実施例２に比べるとクロ
ストーク、透過中心波長のずれ共に大きかった。
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は３ｄＢ〜４ｄＢ、クロス
トークは−２０ｄＢ〜−２７ｄＢ、ＴＥ偏波・ＴＭ偏波
における透過中心波長のずれ（ＰＤλとも呼ばれる）は
０．０４ｎｍで、実施例１及び実施例２に比べるとクロ
ストーク、透過中心波長のずれ共に大きかった。
【００３８】「比較例２」として次の石英系光導波路を
製造した。基板上へのコア導波路の形成までは実施例１
と同じとした。また、基板上への多孔質ガラス層の形成
に当たっては、ターンテーブルの加熱温度を３００℃と
したほかは、実施例１と同じとした。また、多孔質ガラ
ス層を形成した基板を焼結炉内に入れて、ヘリウムガス
雰囲気として１３００℃で１時間加熱し、多孔質ガラス
層を透明ガラス化した。それによってコア導波路を覆っ
て基板上に厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成された
アレイ導波型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系
光導波路を得た。
製造した。基板上へのコア導波路の形成までは実施例１
と同じとした。また、基板上への多孔質ガラス層の形成
に当たっては、ターンテーブルの加熱温度を３００℃と
したほかは、実施例１と同じとした。また、多孔質ガラ
ス層を形成した基板を焼結炉内に入れて、ヘリウムガス
雰囲気として１３００℃で１時間加熱し、多孔質ガラス
層を透明ガラス化した。それによってコア導波路を覆っ
て基板上に厚さ３０μｍの上部クラッド部が形成された
アレイ導波型合分波器（ＡＷＧ）の回路を有する石英系
光導波路を得た。
【００３９】その石英系光導波路の上部クラッド部とコ
ア導波路との界面調べたところ、結晶の点在が見られ
た。また、石英系光導波路の一部を切断して上部クラッ
ド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。その結果、
上部クラッド部全体にわたってＰ2Ｏ5の濃度は１．３重
量％で偏析はしていなかった。また、Ｂ2Ｏ3の濃度は、
上部クラッド部全体にわたって１．５重量％で偏析はし
ていなかった。また、そのアレイ導波型合分波器（ＡＷ
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は５ｄＢ〜８ｄＢ、クロス
トークは−１５ｄＢ〜−２０ｄＢで光学特性は実施例１
及び実施例２に比べてかなり劣っていた。また、比較例
１と比較しても良くなかった。
ア導波路との界面調べたところ、結晶の点在が見られ
た。また、石英系光導波路の一部を切断して上部クラッ
ド部の各ドーパント濃度の測定を行なった。その結果、
上部クラッド部全体にわたってＰ2Ｏ5の濃度は１．３重
量％で偏析はしていなかった。また、Ｂ2Ｏ3の濃度は、
上部クラッド部全体にわたって１．５重量％で偏析はし
ていなかった。また、そのアレイ導波型合分波器（ＡＷ
Ｇ）の回路を有する石英系光導波路について、光学特性
を評価したところ、挿入損失は５ｄＢ〜８ｄＢ、クロス
トークは−１５ｄＢ〜−２０ｄＢで光学特性は実施例１
及び実施例２に比べてかなり劣っていた。また、比較例
１と比較しても良くなかった。
【００４０】
【発明の効果】本発明の石英系光導波路は、基板上のコ
ア導波路を覆うように設けた上部クラッド部の基板及び
コア導波路に接する部分に、屈折率上昇用ドーパントの
濃度が高くなった偏析層を形成し、その偏析層の偏析層
以外の部分に対する屈折率の上昇分の少なくとも一部
を、偏析層において添加された屈折率低下用ドーパント
の添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパント
の添加による屈折率の低下によって相殺したものである
ので、上部クラッド部の偏析層の屈折率をその他の部分
と同じ程度に低下させることが出来る。従って、偏析層
による屈折率の高さは緩和されるので、コア導波路の間
隔が狭くても回路間の干渉が起こり難くなる。
ア導波路を覆うように設けた上部クラッド部の基板及び
コア導波路に接する部分に、屈折率上昇用ドーパントの
濃度が高くなった偏析層を形成し、その偏析層の偏析層
以外の部分に対する屈折率の上昇分の少なくとも一部
を、偏析層において添加された屈折率低下用ドーパント
の添加量の増加又は／及び別の屈折率低下用ドーパント
の添加による屈折率の低下によって相殺したものである
ので、上部クラッド部の偏析層の屈折率をその他の部分
と同じ程度に低下させることが出来る。従って、偏析層
による屈折率の高さは緩和されるので、コア導波路の間
隔が狭くても回路間の干渉が起こり難くなる。
【００４１】また、Ｐ2Ｏ5の偏析層があることによっ
て、コア導波路を取り囲む基板及び上部クラッド部の熱
膨張係数の差に基づくコア導波路に異方性の熱歪みによ
る偏波依存性を抑制することが出来、更に上部クラッド
部とコア導波路の界面での結晶の成長を抑制して伝送損
失の小さい光導波路とすることが出来る。また、Ｐ2Ｏ5
偏析層の屈折率上昇分をフッ素添加によって相殺するこ
とにすれば、フッ素の添加は熱膨張係数を下げる方向に
作用し、上部クラッド部と基板との熱膨張係数の差を小
さくするので、熱歪み発生に伴う偏波依存性が更に小さ
くすることが出来る。
て、コア導波路を取り囲む基板及び上部クラッド部の熱
膨張係数の差に基づくコア導波路に異方性の熱歪みによ
る偏波依存性を抑制することが出来、更に上部クラッド
部とコア導波路の界面での結晶の成長を抑制して伝送損
失の小さい光導波路とすることが出来る。また、Ｐ2Ｏ5
偏析層の屈折率上昇分をフッ素添加によって相殺するこ
とにすれば、フッ素の添加は熱膨張係数を下げる方向に
作用し、上部クラッド部と基板との熱膨張係数の差を小
さくするので、熱歪み発生に伴う偏波依存性が更に小さ
くすることが出来る。
【図１】本発明の石英系光導波路の実施形態を示す横断
面図である。
面図である。
【図２】（Ａ）（Ｂ）は、Ｐ2Ｏ5偏析層の屈折率の上昇
分をフッ素の添加で相殺する場合の、上部クラッド部の
各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる屈折率
の変化を説明するグラフである。
分をフッ素の添加で相殺する場合の、上部クラッド部の
各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる屈折率
の変化を説明するグラフである。
【図３】（Ａ）（Ｂ）は、Ｐ2Ｏ5偏析層の屈折率の上昇
分をＢ2Ｏ3の増量で相殺する場合の、上部クラッド部の
各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる屈折率
の変化を説明するグラフである。
分をＢ2Ｏ3の増量で相殺する場合の、上部クラッド部の
各ドーパントの濃度の分布と各ドーパントによる屈折率
の変化を説明するグラフである。
【図４】偏析層のＰ2Ｏ5の濃度と結晶の発生個数の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】Ｐ2Ｏ5偏析層の厚さとＴＥ偏波・ＴＭ偏波にお
ける透過中心波長のずれ（ＰＤλ）との関係を示すグラ
フである。
ける透過中心波長のずれ（ＰＤλ）との関係を示すグラ
フである。
１：基板 ２：コア導波路 ３：上部クラッド部 ３ａ：偏析層 ３ｂ：上部クラッド部の偏析層以外の部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤坂 伸宏 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 田中 茂 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 広瀬 智財 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KB10 PA01 PA11 PA17 QA04 QA07 TA21
Claims (8)
- 【請求項１】 基板上にコア導波路が形成され、該コア
導波路を覆うように前記基板上に屈折率低下用ドーパン
ト及び屈折率上昇用ドーパントが添加された石英系ガラ
スからなる上部クラッド部が形成された石英系光導波路
において、前記上部クラッド部の前記基板及び前記コア
導波路に接する部分に、前記屈折率上昇用ドーパントの
濃度が高くなった偏析層が形成されており、前記屈折率
上昇用ドーパントによる前記上部クラッド部の偏析層以
外の部分に対する該偏析層の屈折率の上昇分の少なくと
も一部は、該偏析層において添加された前記屈折率低下
用ドーパントの添加量の増加又は／及び別の屈折率低下
用ドーパントの添加による屈折率の低下によって相殺さ
れていることを特徴とする石英系光導波路。 - 【請求項２】 前記屈折率上昇用ドーパントはＰ2Ｏ5で
あって、前記屈折率低下用ドーパントはＢ2Ｏ3であっ
て、前記別の屈折率低下用ドーパントはフッ素であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の石英系光導波路。 - 【請求項３】 前記偏析層におけるＰ2Ｏ5の添加濃度は
１重量％以上、１５重量％以下であって、偏析層の厚さ
は１．５μｍ以上、５μｍ以下であることを特徴とする
請求項２に記載の石英系光導波路。 - 【請求項４】 前記基板の前記コア導波路に接する部分
は、前記基板のそれ以外の部分より、少なくとも偏析層
の厚みだけ突出していることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の石英系光導波路。 - 【請求項５】 横断面が矩形又は正方形のコア導波路が
上に形成された基板を５００℃〜７００℃の温度に維持
しながら該コア導波路を覆うように前記基板上に火炎堆
積法にて屈折率低下用ドーパント及びＰ2Ｏ5を添加した
石英ガラスからなるガラス微粒子を堆積させることによ
って、基板及びコア導波路と接する部分にＰ2Ｏ5が偏析
して濃度の高くなった偏析層を有する多孔質ガラス層を
形成し、しかる後該多孔質ガラス層をフッ素ガス雰囲気
中で加熱することによって前記偏析層のＰ2Ｏ5の偏析に
よる屈折率の上昇分の少なくとも一部をフッ素の偏析に
よる屈折率の低下によって相殺し、続いて該多孔質ガラ
ス層を焼結して透明ガラス化した上部クラッド部となす
ことを特徴とする石英系導波路の製造方法。 - 【請求項６】 横断面が矩形又は正方形のコア導波路が
上に形成された基板を５００℃〜７００℃の温度に維持
しながら該コア導波路を覆うように前記基板上に火炎堆
積法にて屈折率低下用ドーパント及びＰ2Ｏ5を添加した
石英ガラスからなるガラス微粒子を堆積させることによ
って、基板及びコア導波路と接する部分にＰ2Ｏ5が偏析
して濃度が高くなった偏析層を有する多孔質ガラス層を
形成し、かつその間において前記屈折率低下用ドーパン
トの原料ガス供給量を調整することによって前記偏析層
での屈折率低下用ドーパントの添加量を他の部分に比べ
て増加させ、しかる後該多孔質ガラス層を焼結して透明
ガラス化して前記Ｐ2Ｏ5の偏析による偏析層における屈
折率の上昇分の少なくとも一部を屈折率低下用ドーパン
トの添加量の増加による屈折率の低下によって相殺した
偏析層を有する上部クラッド部となすことを特徴とする
石英系導波路の製造方法。 - 【請求項７】 前記屈折率低下用ドーパントは、Ｂ2Ｏ3
であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の
石英系導波路の製造方法。 - 【請求項８】 前記コア導波路が形成された基板の５０
０℃〜７００℃の温度での維持は、該基板をシリコンか
らなるホルダにて保持し、該ホルダを回転するターンテ
ーブルのシリコンで形成された部分の上に載置して該タ
ーンテーブルの下に配置したヒータにて加熱することに
よって行なうことを特徴とする請求項５又は請求項６に
記載の石英系導波路の製造方法。
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