JP2002055250A - 光合分波器とその製法 - Google Patents
光合分波器とその製法Info
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- G02B2006/12176—Etching
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アレイ導波路格子型光合分波器の小型化を可
能とする。 【解決手段】 基板１０の表面に入力導波路１２（１）
〜１２（８）と、スラブ導波路１４と、アレイ導波路格
子１６と、スラブ導波路１８と、出力導波路２０（１）
〜２０（８）とを直列に形成する。アレイ導波路格子１
６において、一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域
を屈折率ｎが異なる複数のコア部を組合わせて構成す
る。例えば、コア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜Ｒ２４に比べ
てコア部Ｑ １〜Ｑ２４のｎを大とすることによりアレイ
導波路格子１６を直線状とすることができる。コア部Ｑ
１〜Ｑ２４において、ｎを異ならせてもよい。この場
合、Ｑ １〜Ｑ２４の長さは、異ならせてもよく、あるい
は等しくしてもよい。
能とする。 【解決手段】 基板１０の表面に入力導波路１２（１）
〜１２（８）と、スラブ導波路１４と、アレイ導波路格
子１６と、スラブ導波路１８と、出力導波路２０（１）
〜２０（８）とを直列に形成する。アレイ導波路格子１
６において、一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域
を屈折率ｎが異なる複数のコア部を組合わせて構成す
る。例えば、コア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜Ｒ２４に比べ
てコア部Ｑ １〜Ｑ２４のｎを大とすることによりアレイ
導波路格子１６を直線状とすることができる。コア部Ｑ
１〜Ｑ２４において、ｎを異ならせてもよい。この場
合、Ｑ １〜Ｑ２４の長さは、異ならせてもよく、あるい
は等しくしてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、アレイ導波路格
子（ＡＷＧ［Arrayed Waveguide Grating］）を備え
た光合分波器とその製法に関し、特にアレイ導波路格子
において一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を屈
折率が異なる複数のコア部の組合わせで構成することに
より小型化を可能としたものである。
子（ＡＷＧ［Arrayed Waveguide Grating］）を備え
た光合分波器とその製法に関し、特にアレイ導波路格子
において一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を屈
折率が異なる複数のコア部の組合わせで構成することに
より小型化を可能としたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバー線路中で用いられる
光合分波器としては、図１８に示すＡＷＧ型のものが知
られている。
光合分波器としては、図１８に示すＡＷＧ型のものが知
られている。
【０００３】図１８に示す光合分波器は、１６チャンネ
ルのものであり、基板１の表面に入力導波路２（１）〜
２（１６）と、第１のスラブ導波路３と、アレイ導波路
格子４と、第２のスラブ導波器５と、出力導波路６
（１）〜６（１６）とを直列に形成した構成になってい
る。アレイ導波路格子４は、「く」の字状に湾曲した６
４本のアレイ導波路６（１）〜６（６４）で構成されて
いる。アレイ導波路６（１）〜６（６４）は、６（１）
から６（６４）に向けて徐々に長くなっており、隣り合
うアレイ導波路間の光路長差は、設計波長（例えば１．
５５μｍ）の整数倍に設定される。
ルのものであり、基板１の表面に入力導波路２（１）〜
２（１６）と、第１のスラブ導波路３と、アレイ導波路
格子４と、第２のスラブ導波器５と、出力導波路６
（１）〜６（１６）とを直列に形成した構成になってい
る。アレイ導波路格子４は、「く」の字状に湾曲した６
４本のアレイ導波路６（１）〜６（６４）で構成されて
いる。アレイ導波路６（１）〜６（６４）は、６（１）
から６（６４）に向けて徐々に長くなっており、隣り合
うアレイ導波路間の光路長差は、設計波長（例えば１．
５５μｍ）の整数倍に設定される。
【０００４】スラブ導波路３は、入力導波路２（１）〜
２（１６）からの入力光を入射面Ａで受取り、各入力光
の光強度をアレイ導波路４（１）〜４（６４）の入射面
Ｂに均一に分布させる。アレイ導波路４（１）〜４（６
４）は、回折格子として作用する。スラブ導波路５は、
アレイ導波路４（１）〜４（６４）からの光を入射面Ｃ
で受取り、出力導波路６（１）〜６（１６）の入射面Ｄ
に集光する。入射面Ｄでは、波長毎に収束点が異なり、
１６個の収束点にそれぞれ対応して出力導波路６（１）
〜６（１６）が配置されている。
２（１６）からの入力光を入射面Ａで受取り、各入力光
の光強度をアレイ導波路４（１）〜４（６４）の入射面
Ｂに均一に分布させる。アレイ導波路４（１）〜４（６
４）は、回折格子として作用する。スラブ導波路５は、
アレイ導波路４（１）〜４（６４）からの光を入射面Ｃ
で受取り、出力導波路６（１）〜６（１６）の入射面Ｄ
に集光する。入射面Ｄでは、波長毎に収束点が異なり、
１６個の収束点にそれぞれ対応して出力導波路６（１）
〜６（１６）が配置されている。
【０００５】図１８の光合分波器の信号入出力特性は、
次のようになる。すなわち、波長λ １，λ２…λ１６の
波長多重光を入力導波路２（１）に入力すると、出力導
波路６（１），６（２）…６（１６）からはそれぞれλ
１，λ２…λ１６の光が出力され、同様の波長多重光を
入力導波路２（２）に入力すると、出力導波路６
（１），６（２）…６（１６）からはそれぞれλ２，λ
３…λ１の光が出力され、同様の波長多重光を入力導波
路２（１６）に入力すると、出力導波路６（１），６
（２）…６（１６）からはそれぞれλ１６，λ１…λ
１５の光が出力される。従って、分波機能と波長ルーチ
ング機能が得られる。また、出力導波路６（１）〜６
（１６）及び入力導波路２（１）〜２（１６）をそれぞ
れ入力導波路及び出力導波路とすれば、合波機能が得ら
れる。
次のようになる。すなわち、波長λ １，λ２…λ１６の
波長多重光を入力導波路２（１）に入力すると、出力導
波路６（１），６（２）…６（１６）からはそれぞれλ
１，λ２…λ１６の光が出力され、同様の波長多重光を
入力導波路２（２）に入力すると、出力導波路６
（１），６（２）…６（１６）からはそれぞれλ２，λ
３…λ１の光が出力され、同様の波長多重光を入力導波
路２（１６）に入力すると、出力導波路６（１），６
（２）…６（１６）からはそれぞれλ１６，λ１…λ
１５の光が出力される。従って、分波機能と波長ルーチ
ング機能が得られる。また、出力導波路６（１）〜６
（１６）及び入力導波路２（１）〜２（１６）をそれぞ
れ入力導波路及び出力導波路とすれば、合波機能が得ら
れる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、アレイ導波路４（１）〜４（１６）に光路長差を
与える必要があるため、導波路形状が「く」の字状とな
り、基板１のサイズ縮小の妨げになっていた。基板１
は、シリコンウエハ等から長方形状に切り出されるもの
であり、基板１のサイズが大きいと、１枚のウエハから
取出せる基板数（光合分波器数）が減り、コスト増大を
招く。
ると、アレイ導波路４（１）〜４（１６）に光路長差を
与える必要があるため、導波路形状が「く」の字状とな
り、基板１のサイズ縮小の妨げになっていた。基板１
は、シリコンウエハ等から長方形状に切り出されるもの
であり、基板１のサイズが大きいと、１枚のウエハから
取出せる基板数（光合分波器数）が減り、コスト増大を
招く。
【０００７】この発明の目的は、小型化が可能な新規な
ＡＷＧ型光合分波器とその製法を提供することにある。
ＡＷＧ型光合分波器とその製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の光
合分波器は、基板の一主面に入力導波路と、第１のスラ
ブ導波路と、第２のスラブ導波路と、出力導波路とを直
列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波路格
子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を
互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで構成
すると共に該複数のコア部の長さを前記各コア領域毎に
調整することにより前記アレイ導波路格子を直線状に形
成したことを特徴とするものである。
合分波器は、基板の一主面に入力導波路と、第１のスラ
ブ導波路と、第２のスラブ導波路と、出力導波路とを直
列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波路格
子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を
互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで構成
すると共に該複数のコア部の長さを前記各コア領域毎に
調整することにより前記アレイ導波路格子を直線状に形
成したことを特徴とするものである。
【０００９】第１の光合分波器によれば、アレイ導波路
格子を直線状に形成したので、入力導波路から出力導波
路までの構成要素を直線状に配置することができ、基板
サイズの縮小が可能となる。
格子を直線状に形成したので、入力導波路から出力導波
路までの構成要素を直線状に配置することができ、基板
サイズの縮小が可能となる。
【００１０】この発明に係る第２の光合分波器は、基板
の一主面に入力導波路と、第１のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第２のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波
路格子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領
域を互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで
構成すると共に該複数のコア部のうちのいずれかのコア
部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせたことを特徴
とするものである。
の一主面に入力導波路と、第１のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第２のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波
路格子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領
域を互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで
構成すると共に該複数のコア部のうちのいずれかのコア
部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせたことを特徴
とするものである。
【００１１】第２の光合分波器によれば、複数のコア部
のうちいずれかのコア部の屈折率をコア領域毎に異なら
せたので、コア領域毎に屈折率を異ならせたコア部の長
さを一部又は全部のアレイ導波路について異ならせるこ
とも、一定にすることも可能である。従って、設計の自
由度が向上すると共にアレイ導波路格子を直線状に形成
するのが容易となる。
のうちいずれかのコア部の屈折率をコア領域毎に異なら
せたので、コア領域毎に屈折率を異ならせたコア部の長
さを一部又は全部のアレイ導波路について異ならせるこ
とも、一定にすることも可能である。従って、設計の自
由度が向上すると共にアレイ導波路格子を直線状に形成
するのが容易となる。
【００１２】この発明に係る光合分波器の製法は、基板
の一主面に入力導波路と、第１のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第２のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成する光合分波器の製法であって、前記アレ
イ導波路格子を形成する工程は、前記基板の一主面に第
１のクラッド層を介して第１のコア材層を形成する工程
と、前記第１のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個
所に対応して１又は複数の孔を形成する工程と、前記第
１のコア材層とは屈折率を異にする第２のコア材層を前
記１又は複数の孔を埋めるように形成する工程と、前記
第１及び第２のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第１及
び第２のコア材層の残存部を含むように各コア領域を形
成するものと、前記第１のクラッド層の上に前記複数の
コア領域を覆って第２のクラッド層を形成する工程とを
含むことを特徴とするものである。
の一主面に入力導波路と、第１のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第２のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成する光合分波器の製法であって、前記アレ
イ導波路格子を形成する工程は、前記基板の一主面に第
１のクラッド層を介して第１のコア材層を形成する工程
と、前記第１のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個
所に対応して１又は複数の孔を形成する工程と、前記第
１のコア材層とは屈折率を異にする第２のコア材層を前
記１又は複数の孔を埋めるように形成する工程と、前記
第１及び第２のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第１及
び第２のコア材層の残存部を含むように各コア領域を形
成するものと、前記第１のクラッド層の上に前記複数の
コア領域を覆って第２のクラッド層を形成する工程とを
含むことを特徴とするものである。
【００１３】この発明の光合分波器の製法によれば、第
１のコア材層に形成した１又は複数の孔を埋めるように
第２のコア材層を形成した後、第１及び第２のコア材層
をパターニングした複数のコア領域を形成するので、各
コア領域毎に寸法や形状を制御するのが容易となる。
１のコア材層に形成した１又は複数の孔を埋めるように
第２のコア材層を形成した後、第１及び第２のコア材層
をパターニングした複数のコア領域を形成するので、各
コア領域毎に寸法や形状を制御するのが容易となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１を参照してこの発明の原理を
説明する。図１（Ａ）に示す従来のアレイ導波路におい
て、第１及び第２のコア領域は、それぞれ低ｎ（以下、
ｎは屈折率を表わすものとする）コア部Ｐ１１及びＰ
１２により構成されると共に、第１及び第２のコア領域
には光路長差ΔＬが与えられている。低ｎコア部
Ｐ１１，Ｐ１２は、図１（Ｂ）に示す高ｎコア部Ｑに比
べて屈折率が低いもので、各コア領域を取囲むクラッド
材よりも屈折率が高い。光路長差ΔＬを与えたのは、ア
レイ導波路の出力側に等位相面Ｓ−Ｓ’を形成するため
である。
説明する。図１（Ａ）に示す従来のアレイ導波路におい
て、第１及び第２のコア領域は、それぞれ低ｎ（以下、
ｎは屈折率を表わすものとする）コア部Ｐ１１及びＰ
１２により構成されると共に、第１及び第２のコア領域
には光路長差ΔＬが与えられている。低ｎコア部
Ｐ１１，Ｐ１２は、図１（Ｂ）に示す高ｎコア部Ｑに比
べて屈折率が低いもので、各コア領域を取囲むクラッド
材よりも屈折率が高い。光路長差ΔＬを与えたのは、ア
レイ導波路の出力側に等位相面Ｓ−Ｓ’を形成するため
である。
【００１５】この発明のアレイ導波路は、図１（Ｂ）に
示すように第１のコア領域を低ｎコア部Ｐ１１及び高ｎ
コア部Ｑの組合わせで構成すると共に第２のコア領域を
低ｎコア部Ｐ１２で構成したものである。この場合、高
ｎコア部Ｑの屈折率と長さΔＮＬを調整することにより
等位相面Ｓ−Ｓ’を形成することができ、光路長差の低
減が可能となる。図１（Ｂ）の例は、光路長差をゼロに
低減した（第１及び第２のコア領域の長さを等しくし
た）ものであり、このようにすると、アレイ導波路を直
線状に形成することができる。
示すように第１のコア領域を低ｎコア部Ｐ１１及び高ｎ
コア部Ｑの組合わせで構成すると共に第２のコア領域を
低ｎコア部Ｐ１２で構成したものである。この場合、高
ｎコア部Ｑの屈折率と長さΔＮＬを調整することにより
等位相面Ｓ−Ｓ’を形成することができ、光路長差の低
減が可能となる。図１（Ｂ）の例は、光路長差をゼロに
低減した（第１及び第２のコア領域の長さを等しくし
た）ものであり、このようにすると、アレイ導波路を直
線状に形成することができる。
【００１６】図２〜４は、この発明の一実施形態に係る
８チャンネルのＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図３
には、図２に示される２４本のアレイ導波路のうち３本
のアレイ導波路を拡大して示し、図４には、図３のＸ−
Ｘ’線に沿う断面を示す。
８チャンネルのＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図３
には、図２に示される２４本のアレイ導波路のうち３本
のアレイ導波路を拡大して示し、図４には、図３のＸ−
Ｘ’線に沿う断面を示す。
【００１７】例えばシリコンからなる基板１０の表面に
は、図２に示すように入力導波路１２（１）〜１２
（８）と、第１のスラブ導波路１４と、アレイ導波路格
子１６と、第２のスラブ導波路１８と、出力導波路２０
（１）〜２０（８）とが直列に形成されている。アレイ
導波路格子１６は、直線状のアレイ導波路１６（１）〜
１６（２４）からなっている。
は、図２に示すように入力導波路１２（１）〜１２
（８）と、第１のスラブ導波路１４と、アレイ導波路格
子１６と、第２のスラブ導波路１８と、出力導波路２０
（１）〜２０（８）とが直列に形成されている。アレイ
導波路格子１６は、直線状のアレイ導波路１６（１）〜
１６（２４）からなっている。
【００１８】低ｎコア部をＰ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜Ｒ２４
とし、高ｎコア部をＱ１〜Ｑ２４とすると、アレイ導波
路１６（１）のコア領域は、Ｐ１−Ｑ１−Ｒ１の直列路
からなり、アレイ導波路１６（２）のコア領域は、Ｐ２
−Ｑ２−Ｒ２の直列路からなり、アレイ導波路１６
（３）のコア領域は、Ｐ３−Ｑ３−Ｒ３の直列路からな
り、アレイ導波路１６（２４）のコア領域は、Ｐ２４−
Ｑ２４−Ｒ２４の直列路からなり、他のアレイ導波路１
６（４）〜１６（２３）の各コア領域も同様の直列路か
らなる。コア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｑ１〜Ｑ２４，Ｒ１〜Ｒ
２４は、Ｒ１〜Ｒ３について図４に示すように基板１０
の表面にクラッド層３０を介して形成されると共にクラ
ッド層３２で覆われている。
とし、高ｎコア部をＱ１〜Ｑ２４とすると、アレイ導波
路１６（１）のコア領域は、Ｐ１−Ｑ１−Ｒ１の直列路
からなり、アレイ導波路１６（２）のコア領域は、Ｐ２
−Ｑ２−Ｒ２の直列路からなり、アレイ導波路１６
（３）のコア領域は、Ｐ３−Ｑ３−Ｒ３の直列路からな
り、アレイ導波路１６（２４）のコア領域は、Ｐ２４−
Ｑ２４−Ｒ２４の直列路からなり、他のアレイ導波路１
６（４）〜１６（２３）の各コア領域も同様の直列路か
らなる。コア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｑ１〜Ｑ２４，Ｒ１〜Ｒ
２４は、Ｒ１〜Ｒ３について図４に示すように基板１０
の表面にクラッド層３０を介して形成されると共にクラ
ッド層３２で覆われている。
【００１９】一例として、設計波長＝１．５５μｍ、チ
ャンネル間隔＝１５ｎｍ、チャンネル数＝８のＡＷＧ型
光合分波器を構成する場合、１２．８μｍの光路長差を
低減して各アレイ導波路を直線状とするには、低ｎコア
部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜Ｒ２ ４の屈折率を１．４２と
し、高ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率を１．４６とし、
クラッド層３０，３２の屈折率を低ｎコア部Ｐ１〜Ｐ
２４，Ｒ１〜Ｒ２４の屈折率に対し、０．４５％低く設
定する。また、図２，３に示すように高ｎコア部Ｑ １〜
Ｑ２４の長さをＱ１からＱ２４に向けてΔＫ＝３２０μ
ｍずつ長くなるように設定する。さらに、図４に示すよ
うに各コア領域の幅Ｗ及び厚さＴをそれぞれ４μｍと
し、隣り合うコア領域間のピッチＤを６０μｍとする。
ャンネル間隔＝１５ｎｍ、チャンネル数＝８のＡＷＧ型
光合分波器を構成する場合、１２．８μｍの光路長差を
低減して各アレイ導波路を直線状とするには、低ｎコア
部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜Ｒ２ ４の屈折率を１．４２と
し、高ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率を１．４６とし、
クラッド層３０，３２の屈折率を低ｎコア部Ｐ１〜Ｐ
２４，Ｒ１〜Ｒ２４の屈折率に対し、０．４５％低く設
定する。また、図２，３に示すように高ｎコア部Ｑ １〜
Ｑ２４の長さをＱ１からＱ２４に向けてΔＫ＝３２０μ
ｍずつ長くなるように設定する。さらに、図４に示すよ
うに各コア領域の幅Ｗ及び厚さＴをそれぞれ４μｍと
し、隣り合うコア領域間のピッチＤを６０μｍとする。
【００２０】図２〜４に関して上記したＡＷＧ型光合分
波器によれば、図１８に関して前述したと同様に分波機
能、波長ルーチング機能及び合波機能を得ることができ
る。また、アレイ導波路１６（１）〜１６（２４）を直
線状に形成したので、入力導波路１２（１）〜１２
（８）から出力導波路２０（１）〜２０（８）までの構
成要素を直線状に配置することができ、基板１０のサイ
ズを大幅に縮小可能となる。従って、１枚のウエハから
取出せる基板数（光合分波器数）が増大し、コスト低減
が可能となる。なお、高ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率
は、異ならせることも可能である。
波器によれば、図１８に関して前述したと同様に分波機
能、波長ルーチング機能及び合波機能を得ることができ
る。また、アレイ導波路１６（１）〜１６（２４）を直
線状に形成したので、入力導波路１２（１）〜１２
（８）から出力導波路２０（１）〜２０（８）までの構
成要素を直線状に配置することができ、基板１０のサイ
ズを大幅に縮小可能となる。従って、１枚のウエハから
取出せる基板数（光合分波器数）が増大し、コスト低減
が可能となる。なお、高ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率
は、異ならせることも可能である。
【００２１】次に、図５〜１５を参照して図２のＡＷＧ
型光合分波器の製法を説明する。ウエハ１０Ａは、例え
ばシリコンからなるものである。
型光合分波器の製法を説明する。ウエハ１０Ａは、例え
ばシリコンからなるものである。
【００２２】図５の工程では、ウエハ１０Ａの表面にプ
ラズマＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法
によりクラッド層３０及びコア材層ＱＡを順次に形成す
る。クラッド層３０及びコア材層ＱＡは、いずれもドー
プトシリカからなるもので、例えばフッ素又はボロン等
のドーパントのドーピング量に応じて屈折率が設定され
る。コア材層ＱＡは、低ｎコア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜
Ｒ２４を形成するためのものである。
ラズマＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法
によりクラッド層３０及びコア材層ＱＡを順次に形成す
る。クラッド層３０及びコア材層ＱＡは、いずれもドー
プトシリカからなるもので、例えばフッ素又はボロン等
のドーパントのドーピング量に応じて屈折率が設定され
る。コア材層ＱＡは、低ｎコア部Ｐ１〜Ｐ２４，Ｒ１〜
Ｒ２４を形成するためのものである。
【００２３】図６の工程では、スパッタ法によりコア材
層ＱＡを覆ってクロム層３４Ａを形成する。一例とし
て、クロム層３４Ａの厚さは、３００ｎｍとすることが
できる。
層ＱＡを覆ってクロム層３４Ａを形成する。一例とし
て、クロム層３４Ａの厚さは、３００ｎｍとすることが
できる。
【００２４】次に、周知のホトリソグラフィ処理により
クロム層ＱＡの上にレジスト層３６を形成する。レジス
ト層３６は、図１４に示すように高ｎコア部Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ ３，…Ｑ２４にそれぞれ対応した孔ＭＱ１，Ｍ
Ｑ２，ＭＱ３，…ＭＱ２４（図示せず）を有する。ＭＱ
１，ＭＱ２，ＭＱ３等の孔は、屈折率を変更すべき個所
に対応したものであり、図１４に破線で示すように連続
した１つの孔であってもよい。レジスト層３６には、ア
ライメントマーク対応の孔も設ける。
クロム層ＱＡの上にレジスト層３６を形成する。レジス
ト層３６は、図１４に示すように高ｎコア部Ｑ１，
Ｑ２，Ｑ ３，…Ｑ２４にそれぞれ対応した孔ＭＱ１，Ｍ
Ｑ２，ＭＱ３，…ＭＱ２４（図示せず）を有する。ＭＱ
１，ＭＱ２，ＭＱ３等の孔は、屈折率を変更すべき個所
に対応したものであり、図１４に破線で示すように連続
した１つの孔であってもよい。レジスト層３６には、ア
ライメントマーク対応の孔も設ける。
【００２５】図７の工程では、レジスト層３６をマスク
とするイオンミリング処理によりクロム層３４Ａに孔Ｍ
Ｑ１，ＭＱ２，ＭＱ３…にそれぞれ対応した孔を形成す
る。そして、レジスト層３６及びクロム層３４Ａをマス
クとし且つエッチングガスとしてＣＨＦ３を用いる反応
性イオンエッチング処理によりコア材層ＱＡに孔Ｍ
Ｑ １，ＭＱ２，ＭＱ３…にそれぞれ対応した孔ＨＱ１，
ＨＱ２（図示せず），ＨＱ ３（図示せず）…を形成す
る。この後、レジスト層３６をアッシング処理等により
除去する。なお、コア材層ＱＡには、アライメントマー
ク対応の孔も形成され、この孔は、後述するレジスト層
３８，４０の形成時にアライメントマークとして用いら
れる。
とするイオンミリング処理によりクロム層３４Ａに孔Ｍ
Ｑ１，ＭＱ２，ＭＱ３…にそれぞれ対応した孔を形成す
る。そして、レジスト層３６及びクロム層３４Ａをマス
クとし且つエッチングガスとしてＣＨＦ３を用いる反応
性イオンエッチング処理によりコア材層ＱＡに孔Ｍ
Ｑ １，ＭＱ２，ＭＱ３…にそれぞれ対応した孔ＨＱ１，
ＨＱ２（図示せず），ＨＱ ３（図示せず）…を形成す
る。この後、レジスト層３６をアッシング処理等により
除去する。なお、コア材層ＱＡには、アライメントマー
ク対応の孔も形成され、この孔は、後述するレジスト層
３８，４０の形成時にアライメントマークとして用いら
れる。
【００２６】図８の工程では、ホトリソグラフィ処理に
よりクロム層３４Ａの上にリフトオフ用レジスト層３８
を形成する。レジスト層３８は、孔ＨＱ１，ＨＱ２，Ｈ
Ｑ３…にそれぞれ対応した孔ＮＱ１，ＮＱ２（図示せ
ず），ＮＱ３（図示せず）…を有する。
よりクロム層３４Ａの上にリフトオフ用レジスト層３８
を形成する。レジスト層３８は、孔ＨＱ１，ＨＱ２，Ｈ
Ｑ３…にそれぞれ対応した孔ＮＱ１，ＮＱ２（図示せ
ず），ＮＱ３（図示せず）…を有する。
【００２７】図９の工程では、プラズマＣＶＤ法により
ウエハ上面にコア材層を形成する。このコア材層は、高
ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４を形成するためのもので、例えば
フッ素又はボロン等のドーパントのドーピング量に応じ
て屈折率が設定されたシリカからなる。この後、レジス
ト層３８をリフトオフすることにより孔ＨＱ１，Ｈ
Ｑ ２，ＨＱ３…外のコア材を除去し、孔ＨＱ１，Ｈ
Ｑ２，ＨＱ３…内のコア材を図１５に示すようにコア材
層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…として残存させる。
ウエハ上面にコア材層を形成する。このコア材層は、高
ｎコア部Ｑ１〜Ｑ２４を形成するためのもので、例えば
フッ素又はボロン等のドーパントのドーピング量に応じ
て屈折率が設定されたシリカからなる。この後、レジス
ト層３８をリフトオフすることにより孔ＨＱ１，Ｈ
Ｑ ２，ＨＱ３…外のコア材を除去し、孔ＨＱ１，Ｈ
Ｑ２，ＨＱ３…内のコア材を図１５に示すようにコア材
層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…として残存させる。
【００２８】図１０の工程では、スパッタ法によりウエ
ハ上面にクロム層３４を形成する。クロム層３４は、コ
ア材層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…及びクロム層３４Ａを
覆って形成される。便宜上、クロム層３４Ａは、クロム
層３４に含めて示した。この後、ホトリソグラフィ処理
によりクロム層３４の上にレジスト層４０を形成する。
レジスト層４０は、図１５に示すように平面パターンで
形成される。図１５において、Ｘ１〜Ｘ３は、入力導波
路１２（１）〜１２（３）に対応するレジスト部分、Ｙ
１〜Ｙ３は、アレイ導波路１６（１）〜１６（３）に対
応するレジスト部分、Ｚ１〜Ｚ３は、出力導波路２０
（１）〜２０（３）に対応するレジスト部分、Ｍ，Ｎ
は、それぞれ第１，第２のスラブ導波器に対応するレジ
スト部分である。レジスト層４０のレジスト部分Ｙ１〜
Ｙ３は、図１１及び図１５に示すようにコア材層ＣＱ１
〜ＣＱ３にそれぞれ重なるように形成される。
ハ上面にクロム層３４を形成する。クロム層３４は、コ
ア材層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…及びクロム層３４Ａを
覆って形成される。便宜上、クロム層３４Ａは、クロム
層３４に含めて示した。この後、ホトリソグラフィ処理
によりクロム層３４の上にレジスト層４０を形成する。
レジスト層４０は、図１５に示すように平面パターンで
形成される。図１５において、Ｘ１〜Ｘ３は、入力導波
路１２（１）〜１２（３）に対応するレジスト部分、Ｙ
１〜Ｙ３は、アレイ導波路１６（１）〜１６（３）に対
応するレジスト部分、Ｚ１〜Ｚ３は、出力導波路２０
（１）〜２０（３）に対応するレジスト部分、Ｍ，Ｎ
は、それぞれ第１，第２のスラブ導波器に対応するレジ
スト部分である。レジスト層４０のレジスト部分Ｙ１〜
Ｙ３は、図１１及び図１５に示すようにコア材層ＣＱ１
〜ＣＱ３にそれぞれ重なるように形成される。
【００２９】図１１の工程では、レジスト層４０をマス
クとするイオンミリング処理によりクロム層３４を選択
的に除去し、クロム層３４において図１５のレジストパ
ターンに対応する部分を残存させる。コア材層ＣＱ１，
ＣＱ２，ＣＱ３…に関しては、レジスト部分Ｙ１，
Ｙ２，Ｙ３…にそれぞれ対応してクロム層３４の部分３
４Ｑ１，３４Ｑ２，３４Ｑ３…が残存する。
クとするイオンミリング処理によりクロム層３４を選択
的に除去し、クロム層３４において図１５のレジストパ
ターンに対応する部分を残存させる。コア材層ＣＱ１，
ＣＱ２，ＣＱ３…に関しては、レジスト部分Ｙ１，
Ｙ２，Ｙ３…にそれぞれ対応してクロム層３４の部分３
４Ｑ１，３４Ｑ２，３４Ｑ３…が残存する。
【００３０】図１２の工程では、レジスト層４０とクロ
ム層３４の残存部分とをマスクとし且つエッチングガス
としてＣＨＦ３を用いる反応性イオンエッチング処理に
よりコア材層ＱＡ及びＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…を選択
的に除去し、コア材層ＱＡ及びＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３
…において図１５のレジストパターンに対応する部分を
残存させる。コア材層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３に関して
は、高ｎコア部Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…が残存する。
ム層３４の残存部分とをマスクとし且つエッチングガス
としてＣＨＦ３を用いる反応性イオンエッチング処理に
よりコア材層ＱＡ及びＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…を選択
的に除去し、コア材層ＱＡ及びＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３
…において図１５のレジストパターンに対応する部分を
残存させる。コア材層ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３に関して
は、高ｎコア部Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３…が残存する。
【００３１】図１３の工程では、クラッド層３０の上に
コア材層ＱＡ，ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…の残存部分を
覆ってクラッド層３２をプラズマＣＶＤ法により形成す
る。クラッド層３２は、クラッド層３０と同様にドープ
トシリカにより形成することができる。この後、ウエハ
１０Ａから図２の基板１０に相当する部分を切断により
分離する。
コア材層ＱＡ，ＣＱ１，ＣＱ２，ＣＱ３…の残存部分を
覆ってクラッド層３２をプラズマＣＶＤ法により形成す
る。クラッド層３２は、クラッド層３０と同様にドープ
トシリカにより形成することができる。この後、ウエハ
１０Ａから図２の基板１０に相当する部分を切断により
分離する。
【００３２】上記した製法においては、プラズマＣＶＤ
法に限らず、他の気相堆積法を用いてもよい。また、イ
オンミリングや反応性イオンエッチングに限らず、他の
異方性ドライエッチングを用いてもよい。
法に限らず、他の気相堆積法を用いてもよい。また、イ
オンミリングや反応性イオンエッチングに限らず、他の
異方性ドライエッチングを用いてもよい。
【００３３】上記した製法によれば、コア材層ＱＡに形
成した１又は複数の孔を埋めるようにコア材層ＣＱ１，
ＣＱ２，ＣＱ３…を形成した後、コア材層ＱＡ及びＣＱ
１，ＣＱ２，ＣＱ３…をパターニングして複数のコア領
域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や形
状を制御するのが容易となり、高い製造歩留りが得られ
る。
成した１又は複数の孔を埋めるようにコア材層ＣＱ１，
ＣＱ２，ＣＱ３…を形成した後、コア材層ＱＡ及びＣＱ
１，ＣＱ２，ＣＱ３…をパターニングして複数のコア領
域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や形
状を制御するのが容易となり、高い製造歩留りが得られ
る。
【００３４】図１６は、この発明の他の実施形態に係る
ＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図２と同様の部分に
は同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
ＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図２と同様の部分に
は同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３５】図１６の光合分波器の特徴は、アレイ導波
路１６（１）〜１６（２４）において高ｎコア部Ｑ１〜
Ｑ２４の長さを一定値ＱＬに設定すると共に高ｎコア部
Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率を異ならせることによりアレイ導
波路を直線状に形成したことである。
路１６（１）〜１６（２４）において高ｎコア部Ｑ１〜
Ｑ２４の長さを一定値ＱＬに設定すると共に高ｎコア部
Ｑ１〜Ｑ２４の屈折率を異ならせることによりアレイ導
波路を直線状に形成したことである。
【００３６】図１６の構成の変形例としては、高ｎコア
部Ｑ１〜Ｑ２４の長さを適宜異ならせたり、アレイ導波
路１６（１）〜１６（２４）をわずかにカーブする形状
にしたりすることも可能である。
部Ｑ１〜Ｑ２４の長さを適宜異ならせたり、アレイ導波
路１６（１）〜１６（２４）をわずかにカーブする形状
にしたりすることも可能である。
【００３７】図１７は、この発明の更に他の実施形態に
係るＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図２と同様の部
分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
係るＡＷＧ型光合分波器を示すもので、図２と同様の部
分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】図１７の光合分波器の特徴は、アレイ導波
路１６（１）、１６（２）、１６（３）…１６（２
２）、１６（２３）のコア領域をそれぞれＰ１−Ｑ１の
直列路、Ｐ２−Ｑ２の直列路、Ｐ３−Ｑ３の直列路…Ｐ
２２−Ｑ２２の直列路、Ｐ２３−Ｑ２３の直列路で構成
すると共に、アレイ導波路１６（２４）のコア領域を高
ｎコア部Ｑ２４のみで構成したことである。すなわち、
一部のアレイ導波路についてだけ低ｎコア部と高ｎコア
部との組合わせでコア領域を構成したことが特徴であ
る。
路１６（１）、１６（２）、１６（３）…１６（２
２）、１６（２３）のコア領域をそれぞれＰ１−Ｑ１の
直列路、Ｐ２−Ｑ２の直列路、Ｐ３−Ｑ３の直列路…Ｐ
２２−Ｑ２２の直列路、Ｐ２３−Ｑ２３の直列路で構成
すると共に、アレイ導波路１６（２４）のコア領域を高
ｎコア部Ｑ２４のみで構成したことである。すなわち、
一部のアレイ導波路についてだけ低ｎコア部と高ｎコア
部との組合わせでコア領域を構成したことが特徴であ
る。
【００３９】図１７の構成では、高ｎコア部Ｑ１〜Ｑ
２４の屈折率を等しくしてもよく、あるいは異ならせて
もよい。
２４の屈折率を等しくしてもよく、あるいは異ならせて
もよい。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、アレ
イ導波路格子を直線状に形成したので、基板サイズを縮
小することができ、光合分波器の小型化及びコスト低減
を達成できる効果が得られる。また、直線状のアレイ導
波路格子は、曲りによる光損失が少ない利点もある。
イ導波路格子を直線状に形成したので、基板サイズを縮
小することができ、光合分波器の小型化及びコスト低減
を達成できる効果が得られる。また、直線状のアレイ導
波路格子は、曲りによる光損失が少ない利点もある。
【００４１】その上、複数のコア部のうちいずれかのコ
ア部の屈折率をコア領域毎に異ならせたので、設計の自
由度が向上すると共に直線状のアレイ導波路格子を簡単
に製作できる効果が得られる。
ア部の屈折率をコア領域毎に異ならせたので、設計の自
由度が向上すると共に直線状のアレイ導波路格子を簡単
に製作できる効果が得られる。
【００４２】さらに、第１のコア材層に形成した１又は
複数の孔を埋めるように第２のコア材層を形成した後、
第１及び第２のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や
形状を制御するのが容易となり、製造歩留りが向上する
効果が得られる。
複数の孔を埋めるように第２のコア材層を形成した後、
第１及び第２のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や
形状を制御するのが容易となり、製造歩留りが向上する
効果が得られる。
【図１】 この発明の原理を説明するための説明図であ
る。
る。
【図２】 この発明の一実施形態に係る光合分波器を示
す上面図である。
す上面図である。
【図３】 図２の光合分波器における３本のアレイ導波
路を示す上面図である。
路を示す上面図である。
【図４】 図３のＸ−Ｘ’線に沿う断面図である。
【図５】 図２の光合分波器の製法におけるコア材層形
成工程を示すウエハ断面図である。
成工程を示すウエハ断面図である。
【図６】 図５の工程に続くクロム層形成工程及びレジ
スト層形成工程を示すウエハ断面図である。
スト層形成工程を示すウエハ断面図である。
【図７】 図６の工程に続くクロム層エッチング工程及
びコア材層エッチング工程を示すウエハ断面図である。
びコア材層エッチング工程を示すウエハ断面図である。
【図８】 図７の工程に続くリフトオフ用レジスト層形
成工程を示すウエハ断面図である。
成工程を示すウエハ断面図である。
【図９】 図８の工程に続くコア材層被着工程及びレジ
スト層リフトオフ工程を示すウエハ断面図である。
スト層リフトオフ工程を示すウエハ断面図である。
【図１０】 図９の工程に続くクロム層形成工程及びレ
ジスト層形成工程を示すウエハ断面図である。
ジスト層形成工程を示すウエハ断面図である。
【図１１】 図１０の工程に続くクロム層エッチング工
程を示すウエハ断面図である。
程を示すウエハ断面図である。
【図１２】 図１１の工程に続くコア材層エッチング工
程とレジスト層及びクロム層の除去工程とを示すウエハ
断面図である。
程とレジスト層及びクロム層の除去工程とを示すウエハ
断面図である。
【図１３】 図１２の工程に続くクラッド層形成工程を
示すウエハ断面図である。
示すウエハ断面図である。
【図１４】 レジスト層３６の平面パターンを示す平面
図である。
図である。
【図１５】 レジスト層４０の平面パターンを示す平面
図である。
図である。
【図１６】 この発明の他の実施形態に係る光合分波器
を示す上面図である。
を示す上面図である。
【図１７】 この発明の更に他の実施形態に係る光合分
波器を示す上面図である。
波器を示す上面図である。
【図１８】 従来の光合分波器を示す上面図である。
１０：基板、１２（１）〜１２（８）：入力導波路、１
４，１８：スラブ導波路、１６：アレイ導波路格子、１
６（１）〜１６（２４）：アレイ導波路、２０（１）〜
２０（８）：出力導波路、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１〜Ｐ
２４，Ｒ１〜Ｒ２ ４：低ｎコア部、Ｑ，Ｑ１〜Ｑ２４：
高ｎコア部、３０，３２：クラッド層、１０Ａ：ウエ
ハ、ＱＡ，ＣＱ１〜ＣＱ３：コア材層、３４Ａ，３４：
クロム層、３６，３８，４０：レジスト層。
４，１８：スラブ導波路、１６：アレイ導波路格子、１
６（１）〜１６（２４）：アレイ導波路、２０（１）〜
２０（８）：出力導波路、Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１〜Ｐ
２４，Ｒ１〜Ｒ２ ４：低ｎコア部、Ｑ，Ｑ１〜Ｑ２４：
高ｎコア部、３０，３２：クラッド層、１０Ａ：ウエ
ハ、ＱＡ，ＣＱ１〜ＣＱ３：コア材層、３４Ａ，３４：
クロム層、３６，３８，４０：レジスト層。
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の一主面に入力導波器と、第１のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第２のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成した光合分波器であっ
て、 前記アレイ導波路格子における一部又は全部のアレイ導
波路の各コア領域を互いに屈折率を異にする複数のコア
部の組合わせで構成すると共に該複数のコア部の長さを
前記各コア領域毎に調整することにより前記アレイ導波
路格子を直線状に形成したことを特徴とする光合分波
器。 - 【請求項２】 基板の一主面に入力導波路と、第１のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第２のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成した光合分波器であっ
て、 前記アレイ導波路格子における一部又は全部のアレイ導
波路の各コア領域を互いに屈折率を異にする複数のコア
部の組合わせで構成すると共に該複数のコア部のうちい
ずれかのコア部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせ
たことを特徴とする光合分波器。 - 【請求項３】 前記複数のコア部の長さを前記各コア領
域毎に調整することにより前記アレイ導波路格子を直線
状に形成したことを特徴とする請求項２記載の光合分波
器。 - 【請求項４】 基板の一主面に入力導波路と、第１のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第２のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成する光合分波器の製法
であって、前記アレイ導波路格子を形成する工程は、 前記基板の一主面に第１のクラッド層を介して第１のコ
ア材層を形成する工程と、 前記第１のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個所に
対応して１又は複数の孔を形成する工程と、 前記第１のコア材層とは屈折率を異にする第２のコア材
層を前記１又は複数の孔を埋めるように形成する工程
と、 前記第１及び第２のコア材層をパターニングして複数の
コア領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第
１及び第２のコア材層の残存部を含むように各コア領域
を形成するものと、 前記第１のクラッド層の上に前記複数のコア領域を覆っ
て第２のクラッド層を形成する工程とを含むことを特徴
とする光合分波器の製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242897A JP2002055250A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 光合分波器とその製法 |
| US09/925,185 US6529660B2 (en) | 2000-08-10 | 2001-08-09 | Optical multiplexer/demultiplexer and its manufacture method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242897A JP2002055250A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 光合分波器とその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002055250A true JP2002055250A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18733839
Family Applications (1)
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