JP2002098850A - 無複屈折受動光学構成要素 - Google Patents
無複屈折受動光学構成要素Info
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 可能な限り小さな複屈折を有する光導波路を
提供する。 【解決手段】 対応して構築されたバッファ層２から形
成された導波路ベース５上に、光導波路１を製作するこ
とにより、ガラス製作工程中の熱的に誘起される応力が
原因で生ずる複屈折を減少させる。したがって、ガラス
とシリコン基板の熱膨張係数を完全に適合させる必要が
なくなり、無複屈折の光学構成要素を得るための、クラ
ッド層４のドーパント（例えばホウ素原子）濃度を低減
することができる。これは、この種の光導波路１を含む
光学構成要素が、外部影響に対して長時間安定性を保つ
という大きな利点をもたらす。
提供する。 【解決手段】 対応して構築されたバッファ層２から形
成された導波路ベース５上に、光導波路１を製作するこ
とにより、ガラス製作工程中の熱的に誘起される応力が
原因で生ずる複屈折を減少させる。したがって、ガラス
とシリコン基板の熱膨張係数を完全に適合させる必要が
なくなり、無複屈折の光学構成要素を得るための、クラ
ッド層４のドーパント（例えばホウ素原子）濃度を低減
することができる。これは、この種の光導波路１を含む
光学構成要素が、外部影響に対して長時間安定性を保つ
という大きな利点をもたらす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１のプリア
ンブルに記載の光導波路、請求項７のプリアンブルに記
載の光学構成要素、ならびに請求項８および１１のプリ
アンブルに記載の、前記タイプの導波路を製作する２つ
の方法に関する。
ンブルに記載の光導波路、請求項７のプリアンブルに記
載の光学構成要素、ならびに請求項８および１１のプリ
アンブルに記載の、前記タイプの導波路を製作する２つ
の方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アレイ導波路格子（ＡＷＧ）、方向性カ
プラ、またはスターカプラなどの光学構成要素に使用さ
れる光学ガラス導波路は、例えばホウ素、リン、または
ゲルマニウムによってドープしたコア層を構築して製作
される。このコア層はバッファ層上に設ける。バッファ
層は、例えばケイ酸塩（ＳｉＯ２）で構成し、高圧水蒸
気下での酸化処理によって、シリコン基板（Ｓｉ）上に
成長させる。このバッファ層は、非常に高い屈折率を有
するシリコン基板からコア層を分離するのに役立つ。光
導波路は、例えばコア層をドライエッチングして構築さ
れ、次いでホウ素、リン、またはゲルマニウムをドープ
したケイ酸塩ガラス製の厚さ数μｍのクラッド層で覆わ
れる。
プラ、またはスターカプラなどの光学構成要素に使用さ
れる光学ガラス導波路は、例えばホウ素、リン、または
ゲルマニウムによってドープしたコア層を構築して製作
される。このコア層はバッファ層上に設ける。バッファ
層は、例えばケイ酸塩（ＳｉＯ２）で構成し、高圧水蒸
気下での酸化処理によって、シリコン基板（Ｓｉ）上に
成長させる。このバッファ層は、非常に高い屈折率を有
するシリコン基板からコア層を分離するのに役立つ。光
導波路は、例えばコア層をドライエッチングして構築さ
れ、次いでホウ素、リン、またはゲルマニウムをドープ
したケイ酸塩ガラス製の厚さ数μｍのクラッド層で覆わ
れる。
【０００３】ケイ酸塩ガラスのこの種のプレーナ型光導
波路は、通信用の光学構成要素として多くの用途があ
る。しかし一般に、このようなガラス層、したがってガ
ラス層から製作した光学構成要素は、無複屈折（ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ−ｆｒｅｅ）ではない。このこと
は、光学システムに完全な作動が必要とされる場合に
は、許容できない制御不能な偏波依存性損失をもたら
す。
波路は、通信用の光学構成要素として多くの用途があ
る。しかし一般に、このようなガラス層、したがってガ
ラス層から製作した光学構成要素は、無複屈折（ｂｉｒ
ｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ−ｆｒｅｅ）ではない。このこと
は、光学システムに完全な作動が必要とされる場合に
は、許容できない制御不能な偏波依存性損失をもたら
す。
【０００４】その一方で、導波路内で光信号のＴＥ波
（電磁波の電気的横波成分）を、ＴＭ波（電磁波の磁気
的横波成分）と比べて異なる速度で拡散させる光導波路
内における複屈折が、シリコンを基板として使用してい
るためらしいということがわかった。ガラス層と基板材
料との異なる熱膨張係数によって、一般にガラス製作の
高温工程中に、ガラス層内に熱によって応力が誘起され
て、これが複屈折をもたらす。
（電磁波の電気的横波成分）を、ＴＭ波（電磁波の磁気
的横波成分）と比べて異なる速度で拡散させる光導波路
内における複屈折が、シリコンを基板として使用してい
るためらしいということがわかった。ガラス層と基板材
料との異なる熱膨張係数によって、一般にガラス製作の
高温工程中に、ガラス層内に熱によって応力が誘起され
て、これが複屈折をもたらす。
【０００５】シリコンの代わりにガラス基板（Ｓｉ
Ｏ２）を用いることで、応力したがって複屈折を低減で
きるが、しかしそれは実際の用途にはまだ高すぎる（S.
Suzuki,Y. Inoue and Y. Ohmori, Elect. Lett., Vol.
30, No. 8 (1994), pp. 642-643.参照）。また別の方
法として、応力を補償するために、完成した光学構成要
素に、引き続いて複数の追加処理ステップで、溝をエッ
チングする方法も知られている（E. Wildermuth et al,
Electronics Lett., Vol. 34, No. 17 (1998), pp. 16
61-1662.参照）。
Ｏ２）を用いることで、応力したがって複屈折を低減で
きるが、しかしそれは実際の用途にはまだ高すぎる（S.
Suzuki,Y. Inoue and Y. Ohmori, Elect. Lett., Vol.
30, No. 8 (1994), pp. 642-643.参照）。また別の方
法として、応力を補償するために、完成した光学構成要
素に、引き続いて複数の追加処理ステップで、溝をエッ
チングする方法も知られている（E. Wildermuth et al,
Electronics Lett., Vol. 34, No. 17 (1998), pp. 16
61-1662.参照）。
【０００６】しかし現在、追加の処理ステップを必要と
することなく、ガラス層と導波路の製作中に、複屈折が
すでに補償される方法が強く求められている。Ｓｕｚｕ
ｋｉらの刊行物（S. Suzuki et al, Electronics Let
t., Vol. 33, No. 13, pp. 1173-1174およびS.M. Ojha
et al, Electr. Lett., 34(1), (1988), pp. 78参照）
に基づく、Ｋｉｌｉａｎらの論文（Kilian et al, J. L
ightw. Technol. Vol. 18(2), (2000), pp. 193参照）
に、無複屈折のプレーナ型光導波路の製作方法が記載さ
れている。このプロセスは、火炎堆積法（ＦＨＤ）を用
いて、導波路をクラッド層で覆うことに基づいている。
この場合には、クラッド層は高度にドープされたケイ酸
塩ガラスＳｉＯ２から構成される。例えばホウ素および
リンをドーパントとして用い、屈折率を調整する。使用
するホウ素原子の量で、クラッド層の熱膨張係数を増大
させることによって、クラッド層とシリコン基板との熱
膨張係数を、ほぼ同じにすることができる。クラッド層
と基板との熱膨張係数が同じであれば、光導波路が、無
複屈折の特性を有することを示すことは可能であろう。
することなく、ガラス層と導波路の製作中に、複屈折が
すでに補償される方法が強く求められている。Ｓｕｚｕ
ｋｉらの刊行物（S. Suzuki et al, Electronics Let
t., Vol. 33, No. 13, pp. 1173-1174およびS.M. Ojha
et al, Electr. Lett., 34(1), (1988), pp. 78参照）
に基づく、Ｋｉｌｉａｎらの論文（Kilian et al, J. L
ightw. Technol. Vol. 18(2), (2000), pp. 193参照）
に、無複屈折のプレーナ型光導波路の製作方法が記載さ
れている。このプロセスは、火炎堆積法（ＦＨＤ）を用
いて、導波路をクラッド層で覆うことに基づいている。
この場合には、クラッド層は高度にドープされたケイ酸
塩ガラスＳｉＯ２から構成される。例えばホウ素および
リンをドーパントとして用い、屈折率を調整する。使用
するホウ素原子の量で、クラッド層の熱膨張係数を増大
させることによって、クラッド層とシリコン基板との熱
膨張係数を、ほぼ同じにすることができる。クラッド層
と基板との熱膨張係数が同じであれば、光導波路が、無
複屈折の特性を有することを示すことは可能であろう。
【０００７】この結果は、応力とモードのシミュレーシ
ョンを用いて計算され、その結果を図１に示してある。
図１は、ＴＥモードおよびＴＭモードの有効屈折率、お
よび合成複屈折（モード屈折率の差ｎＴＥ−ｎＴＭ）と
クラッド層の熱膨張係数との関係を示している。クラッ
ド層の熱膨張係数が、３．６５×１０−６Ｋ−１のと
き、これはシリコン基板の熱膨張係数３．６×１０−６
Ｋ−１にほぼ一致し、このときの合成複屈折はゼロであ
る。
ョンを用いて計算され、その結果を図１に示してある。
図１は、ＴＥモードおよびＴＭモードの有効屈折率、お
よび合成複屈折（モード屈折率の差ｎＴＥ−ｎＴＭ）と
クラッド層の熱膨張係数との関係を示している。クラッ
ド層の熱膨張係数が、３．６５×１０−６Ｋ−１のと
き、これはシリコン基板の熱膨張係数３．６×１０−６
Ｋ−１にほぼ一致し、このときの合成複屈折はゼロであ
る。
【０００８】この場合、無複屈折の導波路を達成するた
めに、ドーパントとして使用した多量のホウ素のため、
ドープされたクラッド層が湿気に対して敏感になる。結
果として、この種のクラッド層を有する光学モジュール
は、湿気に対して不安定であり、これはクラッド層、し
たがって光学構成要素全体の破壊をさえもたらす可能性
がある。この問題は、クラッド層に追加の保護層を設け
ることで解決できるが、その光学モジュールの端部のク
ラッド層は、やはり湿気に侵される。
めに、ドーパントとして使用した多量のホウ素のため、
ドープされたクラッド層が湿気に対して敏感になる。結
果として、この種のクラッド層を有する光学モジュール
は、湿気に対して不安定であり、これはクラッド層、し
たがって光学構成要素全体の破壊をさえもたらす可能性
がある。この問題は、クラッド層に追加の保護層を設け
ることで解決できるが、その光学モジュールの端部のク
ラッド層は、やはり湿気に侵される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、可能な限り
小さな複屈折を有し、この複屈折特性および構成要素の
湿気に対する安定性が、長期間にわたり持続する、光モ
ジュールに一体化された光導波路を製作するという目的
に基づいている。
小さな複屈折を有し、この複屈折特性および構成要素の
湿気に対する安定性が、長期間にわたり持続する、光モ
ジュールに一体化された光導波路を製作するという目的
に基づいている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
れば請求項１の教示による光導波路、請求項７の教示に
よる光構成要素、請求項８の教示による光導波路の製作
方法、および請求項１１の教示による光導波路の製作方
法によって達成される。
れば請求項１の教示による光導波路、請求項７の教示に
よる光構成要素、請求項８の教示による光導波路の製作
方法、および請求項１１の教示による光導波路の製作方
法によって達成される。
【００１１】導波路ベースとして形成された、ストリッ
プ形構造バッファ層に沿って光導波路を設けることによ
って、同時に複屈折が補償された導波路をもつクラッド
層の熱膨張係数を低減することができる。したがって、
クラッド層に対してドーパント（例えばホウ素原子）の
量を、それほど多くする必要がなくなる。このことは、
この種の光導波路を含む光構成要素が、光導波路内を伝
送される光信号に対して、長期間にわたり無複屈折を維
持し、かつクラッド層は耐湿性を有するという、大きな
利点をもたらす。
プ形構造バッファ層に沿って光導波路を設けることによ
って、同時に複屈折が補償された導波路をもつクラッド
層の熱膨張係数を低減することができる。したがって、
クラッド層に対してドーパント（例えばホウ素原子）の
量を、それほど多くする必要がなくなる。このことは、
この種の光導波路を含む光構成要素が、光導波路内を伝
送される光信号に対して、長期間にわたり無複屈折を維
持し、かつクラッド層は耐湿性を有するという、大きな
利点をもたらす。
【００１２】本発明は、基板と導波路の熱膨張係数の違
いがもたらす悪影響を、簡単な方法によって最小化す
る。理想状態においては、この目的のために、一定の厚
さの導波路ベースを設けるだけで十分である。また適切
なクラッド層も有利に選択され、例えばドープされたク
ラッド層では、ドーピング処理を適切に選択して、最小
化を最適化する。例えばシリコン、石英ガラス、セラミ
ック、またはポリマーを、基板として使用できる。例え
ば光学材料、アモルファス光学材料、ガラスまたはプラ
イマーが、クラッド層として使用される。例えば光学材
料、アモルファス光学材料、ガラスまたはポリマーが、
導波路として使用される。例えば光学材料、アモルファ
ス光学材料、ガラスまたはポリマを、バッファ層として
使用できる。導波路ベースは、例えばエッチングによっ
てすでに形成されたバッファ層から一体構成で形成す
る。導波路ベースは、したがってバッファ層と同じ材料
でできている。
いがもたらす悪影響を、簡単な方法によって最小化す
る。理想状態においては、この目的のために、一定の厚
さの導波路ベースを設けるだけで十分である。また適切
なクラッド層も有利に選択され、例えばドープされたク
ラッド層では、ドーピング処理を適切に選択して、最小
化を最適化する。例えばシリコン、石英ガラス、セラミ
ック、またはポリマーを、基板として使用できる。例え
ば光学材料、アモルファス光学材料、ガラスまたはプラ
イマーが、クラッド層として使用される。例えば光学材
料、アモルファス光学材料、ガラスまたはポリマーが、
導波路として使用される。例えば光学材料、アモルファ
ス光学材料、ガラスまたはポリマを、バッファ層として
使用できる。導波路ベースは、例えばエッチングによっ
てすでに形成されたバッファ層から一体構成で形成す
る。導波路ベースは、したがってバッファ層と同じ材料
でできている。
【００１３】本発明の有利な構成は、従属請求項、以下
の記述、および図面から明らかになる。図１から５を用
いて、本発明の２つの実施形態について以下に記述す
る。
の記述、および図面から明らかになる。図１から５を用
いて、本発明の２つの実施形態について以下に記述す
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】最初に、図１から４を用いて、第
１の実施形態について記述する。これまでの従来技術に
おいて知られているように、また図１のグラフからもわ
かるように、シリコン基板上に製作された光導波路にお
いては、クラッド層がシリコン基板とほぼ同じ値の熱膨
張係数を有するときにのみ、無複屈折を達成することが
できる。シリコン基板の熱膨張係数の値が、３．６×１
０−６Ｋ−１の場合には、クラッド層の熱膨張係数は、
３．６５×１０−６Ｋ−１でなくてはならない。ここで
Ｋは絶対温度ケルビンである。
１の実施形態について記述する。これまでの従来技術に
おいて知られているように、また図１のグラフからもわ
かるように、シリコン基板上に製作された光導波路にお
いては、クラッド層がシリコン基板とほぼ同じ値の熱膨
張係数を有するときにのみ、無複屈折を達成することが
できる。シリコン基板の熱膨張係数の値が、３．６×１
０−６Ｋ−１の場合には、クラッド層の熱膨張係数は、
３．６５×１０−６Ｋ−１でなくてはならない。ここで
Ｋは絶対温度ケルビンである。
【００１５】図２は、例えばスターカプラ、方向性カプ
ラ、またはアレイ導波路格子などの、光学構成要素にお
ける本発明による光導波路１の断面を示している。この
光導波路１は、コア層にエッチングされている。このコ
ア層は、バッファ層２の上に載っており、バッファ層自
体は、シリコン基板３上に設けられている。導波路１お
よび少なくとも残りの露出している部分のバッファ層２
は、クラッド層４で覆われている。クラッド層４は、ガ
ラス材料、好ましくはドーパントによってドープされた
ケイ酸塩（ＳｉＯ２）で構成する。この場合は、ホウ素
原子を主として使用して、本発明の導波路１が、無複屈
折の特性を示すまで、ケイ酸塩の熱膨張係数を増大させ
る。屈折率を調整できるようにするために、任意に、ホ
ウ素原子の他に、例えばリン原子などの他のドーパント
も使用する。
ラ、またはアレイ導波路格子などの、光学構成要素にお
ける本発明による光導波路１の断面を示している。この
光導波路１は、コア層にエッチングされている。このコ
ア層は、バッファ層２の上に載っており、バッファ層自
体は、シリコン基板３上に設けられている。導波路１お
よび少なくとも残りの露出している部分のバッファ層２
は、クラッド層４で覆われている。クラッド層４は、ガ
ラス材料、好ましくはドーパントによってドープされた
ケイ酸塩（ＳｉＯ２）で構成する。この場合は、ホウ素
原子を主として使用して、本発明の導波路１が、無複屈
折の特性を示すまで、ケイ酸塩の熱膨張係数を増大させ
る。屈折率を調整できるようにするために、任意に、ホ
ウ素原子の他に、例えばリン原子などの他のドーパント
も使用する。
【００１６】図２からわかるように、本発明の導波路１
は、バッファ層２の平坦表面上に直接載っているのでは
なく、このバッファ層２のストリップ形導波路ベース５
上に載っている。したがって、本発明の光導波路１は、
この導波路ベース５に直接載っており、この導波路ベー
スは、光導波路１と同様に、長手方向に光学構成要素の
全長にわたって延びている（図２には図示せず）。
は、バッファ層２の平坦表面上に直接載っているのでは
なく、このバッファ層２のストリップ形導波路ベース５
上に載っている。したがって、本発明の光導波路１は、
この導波路ベース５に直接載っており、この導波路ベー
スは、光導波路１と同様に、長手方向に光学構成要素の
全長にわたって延びている（図２には図示せず）。
【００１７】このバッファ層２の導波路ベース５は、コ
ア層から光導波路１をエッチング（例えばドライエッチ
ング）する間に製作するのが有利である。この導波路ベ
ース５の厚さｄは、コア層を介してバッファ層２に施す
エッチング処理の深さに応じて変えてもよい。この種の
ストリップ形導波路ベース５に光導波路１を設けると、
それを覆うクラッド層４には、無複屈折の光導波路１を
得るために、より小さな熱膨張係数を必要とするように
なる。結果として、所望の熱膨張係数を有するクラッド
層に到達するためのドーパント、有利にはホウ素原子の
量は、より少量でよい。クラッド層４は、光導波路１と
ストリップ形導波路ベース５の側面を完全に覆う。
ア層から光導波路１をエッチング（例えばドライエッチ
ング）する間に製作するのが有利である。この導波路ベ
ース５の厚さｄは、コア層を介してバッファ層２に施す
エッチング処理の深さに応じて変えてもよい。この種の
ストリップ形導波路ベース５に光導波路１を設けると、
それを覆うクラッド層４には、無複屈折の光導波路１を
得るために、より小さな熱膨張係数を必要とするように
なる。結果として、所望の熱膨張係数を有するクラッド
層に到達するためのドーパント、有利にはホウ素原子の
量は、より少量でよい。クラッド層４は、光導波路１と
ストリップ形導波路ベース５の側面を完全に覆う。
【００１８】図３は、ＴＥモードおよびＴＭモードの有
効屈折率と、合成複屈折（ＴＭモードの有効屈折率から
ＴＥモードの有効屈折率を引き算して得られる）を、導
波路ベース５のバッファ層２からの厚さの関数として、
クラッド層４の熱膨張係数がシリコン基板の熱膨張係数
（３．６×１０−６Ｋ−１）に対して低減された３．４
５×１０−６Ｋ−１の場合について、示したグラフであ
る。図３のグラフは、導波路ベースが０．８μｍの厚さ
であれば、光導波路１が、無複屈折特性を示すことを示
している。
効屈折率と、合成複屈折（ＴＭモードの有効屈折率から
ＴＥモードの有効屈折率を引き算して得られる）を、導
波路ベース５のバッファ層２からの厚さの関数として、
クラッド層４の熱膨張係数がシリコン基板の熱膨張係数
（３．６×１０−６Ｋ−１）に対して低減された３．４
５×１０−６Ｋ−１の場合について、示したグラフであ
る。図３のグラフは、導波路ベースが０．８μｍの厚さ
であれば、光導波路１が、無複屈折特性を示すことを示
している。
【００１９】さらにより小さな熱膨張係数有するクラッ
ド層を備える、無複屈折の光導波路を製作することは十
分可能である。例えば、図４に示すように、１．１μｍ
の厚さの導波路ベースについて、その上に位置する光導
波路１は、クラッド層の熱膨張係数が、ただ３．３５×
１０−６Ｋ−１を達成すれば、無複屈折特性を有するこ
とになる。図４には、無複屈折導波路について、導波路
ベース５の厚さをμｍ単位で、クラッド層の熱膨張係数
の関数として示し、その厚さは１０−６倍の尺度で示し
てある。
ド層を備える、無複屈折の光導波路を製作することは十
分可能である。例えば、図４に示すように、１．１μｍ
の厚さの導波路ベースについて、その上に位置する光導
波路１は、クラッド層の熱膨張係数が、ただ３．３５×
１０−６Ｋ−１を達成すれば、無複屈折特性を有するこ
とになる。図４には、無複屈折導波路について、導波路
ベース５の厚さをμｍ単位で、クラッド層の熱膨張係数
の関数として示し、その厚さは１０−６倍の尺度で示し
てある。
【００２０】導波路ベース上にある光導波路に、導波路
ベースが及ぼす影響に関して、このような知識が得られ
た結果として、例えばスターカプラ、方向性カプラ、ま
たはアレイ導波路格子などの光学構成要素内のこの種の
光導波路を製作する方法として、異原子（ドーパント）
の量を、導波路ベース５の厚さｄに応じて選択する方法
を選ぶこともできる。この場合には、使用する異原子の
数が少ないほど、この導波路ベースの厚さｄが増大す
る。クラッド層の熱膨張係数は、同様の方法で導波路ベ
ース５の厚さｄに応じて選択される。この場合は、この
厚さｄが増大すると、クラッド層４の熱膨張係数は（基
板の熱膨張係数と比較して）低下する。
ベースが及ぼす影響に関して、このような知識が得られ
た結果として、例えばスターカプラ、方向性カプラ、ま
たはアレイ導波路格子などの光学構成要素内のこの種の
光導波路を製作する方法として、異原子（ドーパント）
の量を、導波路ベース５の厚さｄに応じて選択する方法
を選ぶこともできる。この場合には、使用する異原子の
数が少ないほど、この導波路ベースの厚さｄが増大す
る。クラッド層の熱膨張係数は、同様の方法で導波路ベ
ース５の厚さｄに応じて選択される。この場合は、この
厚さｄが増大すると、クラッド層４の熱膨張係数は（基
板の熱膨張係数と比較して）低下する。
【００２１】バッファ層の導波路ベース上に光導波路を
構築することを決定することの利点は、クラッド層に使
用する異原子（ドーパント）数を少なくするのが容易な
ことである。結果的に、例えばホウ素原子をドープされ
たクラッド層の、湿気に対する敏感性という重大な不利
点が解消される。したがって、例えば追加保護層などの
追加の処理ステップを必要とすることなく、長時間にわ
たって安定した無複屈折特性を示す光導波路を、問題な
く製作することができる。
構築することを決定することの利点は、クラッド層に使
用する異原子（ドーパント）数を少なくするのが容易な
ことである。結果的に、例えばホウ素原子をドープされ
たクラッド層の、湿気に対する敏感性という重大な不利
点が解消される。したがって、例えば追加保護層などの
追加の処理ステップを必要とすることなく、長時間にわ
たって安定した無複屈折特性を示す光導波路を、問題な
く製作することができる。
【００２２】第１の実施形態において、導波路ベースの
幅は、光導波路の幅に等しい。別法として、導波路と導
波路ベースを、違った幅にすることも可能である。この
違った幅は、例えばマスキングおよび／またはエッチン
グなどの適当な構築工程を少なくとも１つ追加すること
で、製作することができる。導波路よりも幅の広い導波
路ベースについては、導波路とバッファ層の部分領域
を、例えば導波路の構築後に覆い、続いて覆われていな
い部分のバッファ層の領域を、エッチングすることによ
り、導波路ベースを形成する。
幅は、光導波路の幅に等しい。別法として、導波路と導
波路ベースを、違った幅にすることも可能である。この
違った幅は、例えばマスキングおよび／またはエッチン
グなどの適当な構築工程を少なくとも１つ追加すること
で、製作することができる。導波路よりも幅の広い導波
路ベースについては、導波路とバッファ層の部分領域
を、例えば導波路の構築後に覆い、続いて覆われていな
い部分のバッファ層の領域を、エッチングすることによ
り、導波路ベースを形成する。
【００２３】次に図５を用いて、第２の実施形態につい
て記述する。図５は、本発明による３つの光導波路の断
面図を示している。バッファ層２を基板３上に設ける。
３つの導波路ベース５を、バッファ層２上に構築し、導
波路ベース５は、バッファ層２と同じ材料で形成されて
いる。導波路ベース５は、例えばバッファ層をエッチン
グし、エッチング深さを厚さｄに一致させて、製作す
る。３つの導波路１を３つの導波路ベース上に構築す
る。製作中に、３つの導波路１を、例えば最初にバッフ
ァ層２上に構築し、続いてそのバッファ層から被覆とエ
ッチング処理によって、導波路ベース５を形成すること
ができる。第２の実施形態における導波路ベース５は、
導波路１よりも幅が広い。断面が図５に示してある。導
波路１は、例えば直線的または曲線的に、あるいはサイ
ン波状またはその他の形状で、長手方向に延ばすことが
できる。このようなタイプの導波路は、長手方向への延
長のモードとは無関係に、指定されたストリップ形導波
路である。導波路ベース５の幅は、理想的には導波路１
の幅と、長手方向において適合している。もし、導波路
１と導波路ベース５とが、例えば同じ幅であり、導波路
１が長手方向に曲線状に延びていれば、導波路ベース５
は、この曲線形状に適合した長手方向のプロファイルに
する。構築ステップにおいて、導波路プロファイルおよ
び導波路ベースのプロファイルをエッチングする場合に
は、この曲線状プロファイルは、適宜に適合されて自動
的に形成される。最終的に、クラッド層４を、バッファ
層２、導波路ベース５、および導波路１に設ける。
て記述する。図５は、本発明による３つの光導波路の断
面図を示している。バッファ層２を基板３上に設ける。
３つの導波路ベース５を、バッファ層２上に構築し、導
波路ベース５は、バッファ層２と同じ材料で形成されて
いる。導波路ベース５は、例えばバッファ層をエッチン
グし、エッチング深さを厚さｄに一致させて、製作す
る。３つの導波路１を３つの導波路ベース上に構築す
る。製作中に、３つの導波路１を、例えば最初にバッフ
ァ層２上に構築し、続いてそのバッファ層から被覆とエ
ッチング処理によって、導波路ベース５を形成すること
ができる。第２の実施形態における導波路ベース５は、
導波路１よりも幅が広い。断面が図５に示してある。導
波路１は、例えば直線的または曲線的に、あるいはサイ
ン波状またはその他の形状で、長手方向に延ばすことが
できる。このようなタイプの導波路は、長手方向への延
長のモードとは無関係に、指定されたストリップ形導波
路である。導波路ベース５の幅は、理想的には導波路１
の幅と、長手方向において適合している。もし、導波路
１と導波路ベース５とが、例えば同じ幅であり、導波路
１が長手方向に曲線状に延びていれば、導波路ベース５
は、この曲線形状に適合した長手方向のプロファイルに
する。構築ステップにおいて、導波路プロファイルおよ
び導波路ベースのプロファイルをエッチングする場合に
は、この曲線状プロファイルは、適宜に適合されて自動
的に形成される。最終的に、クラッド層４を、バッファ
層２、導波路ベース５、および導波路１に設ける。
【００２４】２つの実施形態において、導波路ベース
は、バッファ層と同じ材料でできている。代替方法とし
て、導波路ベースを異なる材料で構成することもでき
る。導波路ベースの材料は、光誘導に影響を与えないよ
うに選択する。例えば、バッファ層と同一の屈折率およ
び類似の軟化温度を有するドープされた材料であれば何
でも、材料として使用可能である。製作中に、最初に例
えばバッファ層上に導波路ベースを形成するのに役立つ
第２バッファ層を構築し、続いて導波路層を構築する。
次いで、導波路と導波路ベースを、１ステージまたは２
ステージの処理におけるエッチング処理によって形成す
る。１ステージ処理は、同じ幅の導波路と導波路ベース
を形成するのに用いる。１ステージ処理は、異なる幅の
導波路および導波路ベースを形成するのに用いる。代替
手法として、第２バッファ層に代えて、厚さｄにおいて
適切にドープした単一のバッファ層を使用することがで
きる。次にドープされた領域から導波路ベースを形成す
る。
は、バッファ層と同じ材料でできている。代替方法とし
て、導波路ベースを異なる材料で構成することもでき
る。導波路ベースの材料は、光誘導に影響を与えないよ
うに選択する。例えば、バッファ層と同一の屈折率およ
び類似の軟化温度を有するドープされた材料であれば何
でも、材料として使用可能である。製作中に、最初に例
えばバッファ層上に導波路ベースを形成するのに役立つ
第２バッファ層を構築し、続いて導波路層を構築する。
次いで、導波路と導波路ベースを、１ステージまたは２
ステージの処理におけるエッチング処理によって形成す
る。１ステージ処理は、同じ幅の導波路と導波路ベース
を形成するのに用いる。１ステージ処理は、異なる幅の
導波路および導波路ベースを形成するのに用いる。代替
手法として、第２バッファ層に代えて、厚さｄにおいて
適切にドープした単一のバッファ層を使用することがで
きる。次にドープされた領域から導波路ベースを形成す
る。
【図１】従来技術によって製作された光導波路内の光信
号のＴＥおよびＴＭモードの有効屈折率とその合成複屈
折を、クラッド層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の関数として
示したグラフである。
号のＴＥおよびＴＭモードの有効屈折率とその合成複屈
折を、クラッド層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の関数として
示したグラフである。
【図２】本発明による光導波路の断面図である。
【図３】本発明による光導波路内を伝送される光信号の
ＴＥおよびＴＭモードの有効屈折率と、合成複屈折をバ
ッファ層の導波路ベース厚さの関数として示したグラフ
である。
ＴＥおよびＴＭモードの有効屈折率と、合成複屈折をバ
ッファ層の導波路ベース厚さの関数として示したグラフ
である。
【図４】バッファ層の導波路ベース厚さを、本発明によ
る光導波路クラッド層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の関数と
して示したグラフである。
る光導波路クラッド層の熱膨張係数（ＴＣＥ）の関数と
して示したグラフである。
【図５】本発明による３つの光導波路の断面図である。
ＴＣＥ 熱膨張係数 １ 導波路 ２ バッファ層 ３ シリコン基板 ４ クラッド層 ５ 導波路ベース ｄ 厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルント・キリアン ドイツ国、10117・ベルリン、ビルヘルム シユトラーセ・48 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 KA05 KB08 LA18 QA04 QA07 TA22
Claims (11)
- 【請求項１】 基板（３）に設けられたバッファ層
（２）上にあり、かつクラッド層（４）で覆われた、コ
ア層に構築された光導波路（１）であって、厚さｄのス
トリップ形導波路ベース（５）が、バッファ層（２）と
光導波路（１）との間に形成され、ストリップ形導波路
ベース（５）が、側面方向にクラッド層（４）で完全に
覆われ、かつストリップ形導波路ベース（５）上に構築
された光導波路（１）を有し、クラッド層（４）が、光
導波路（１）に無複屈折特性を与えるために、異原子を
ドープしたガラス質材料で構成されていることを特徴と
する、光導波路（１）。 - 【請求項２】 ストリップ形導波路ベース（５）が、バ
ッファ層（２）から形成されていることを特徴とする、
請求項１に記載の光導波路。 - 【請求項３】 ストリップ形導波路ベース（５）が、ス
トリップ形導波路ベース（５）の上にある光導波路
（１）と同じ幅を有することを特徴とする、請求項１に
記載の光導波路。 - 【請求項４】 ストリップ形導波路ベースの厚さｄが、
０．２μｍから２μｍであることを特徴とする、請求項
１に記載の光導波路。 - 【請求項５】 クラッド層（４）が、ケイ酸塩で構成さ
れていることを特徴とする、請求項１に記載の光導波
路。 - 【請求項６】 クラッド層（４）が、異原子としてホウ
素原子を有することを特徴とする、請求項１に記載の光
導波路。 - 【請求項７】 基板（３）上に構築され、かつ少なくと
も部分的にクラッド層（４）が設けられた光学構成要素
であって、請求項１に記載の光導波路（１）を有するこ
とを特徴とする、光学構成要素。 - 【請求項８】 バッファ層（２）が基板（３）に設けら
れ、該バッファ層（３）にコア層が設けられ、光導波路
（１）がコア層に構築される、光導波路（１）を製作す
る方法であって、厚さｄのストリップ形導波路ベース
（５）が、光導波路（１）の下にあるバッファ層から形
成され、続いて、光導波路（１）と、光導波路で覆われ
ていない導波路ベース（５）の一部分との両方をクラッ
ド層（４）で覆うことを特徴とする、光導波路（１）を
製作する方法。 - 【請求項９】 クラッド層（４）がガラス質材料で構成
されて、かつ異原子がドープされており、クラッド層を
ドープする間の異原子量が、ストリップ形導波路ベース
（５）の厚さｄに応じて選択され、厚さｄが大きくなる
ほど、使用される異原子が少なくなることを特徴とす
る、請求項８に記載の光導波路（１）を製作する方法。 - 【請求項１０】 クラッド層（４）の熱膨張係数は、ス
トリップ形導波路ベース（５）の厚さｄに応じて選択さ
れ、厚さｄが大きくなるほど、熱膨張係数が小さくなる
ように選択されることを特徴とする、請求項８に記載の
光導波路（１）を製作する方法。 - 【請求項１１】 基板（３）にバッファ層（２）が設け
られ、該バッファ層（２）にコア層が設けられ、光導波
路（１）がコア層に構築される、光導波路（１）を製作
する方法であって、コア層が設けられる前に、さらなる
バッファ層がバッファ層（２）に設けられ、バッファ層
（２）から厚さｄのストリップ形導波路ベース（５）が
形成され、続いて、光導波路（１）と、光導波路で覆わ
れていない導波路ベース（５）の一部分との両方が、ク
ラッド層（４）で覆われることを特徴とする、光導波路
（１）を製作する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10041174A DE10041174A1 (de) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | Doppelbrechungsfreie passive optische Komponente |
| DE10041174.6 | 2000-08-23 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002098850A true JP2002098850A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=7653381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001247688A Withdrawn JP2002098850A (ja) | 2000-08-23 | 2001-08-17 | 無複屈折受動光学構成要素 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6678454B2 (ja) |
| EP (1) | EP1182473A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002098850A (ja) |
| DE (1) | DE10041174A1 (ja) |
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| WO2023100343A1 (ja) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | 富士通株式会社 | 光導波路装置、量子演算装置及び光導波路装置の製造方法 |
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| EP1281987A2 (en) * | 2001-08-03 | 2003-02-05 | ASML US, Inc. | Oxide structure useable for optical waveguide and method of forming the oxide structure |
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| JP3911271B2 (ja) * | 2004-01-27 | 2007-05-09 | Ｔｄｋ株式会社 | 光導波路及びその製造方法 |
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- 2001-08-17 JP JP2001247688A patent/JP2002098850A/ja not_active Withdrawn
- 2001-08-22 US US09/933,731 patent/US6678454B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| EP1182473A3 (de) | 2004-05-06 |
| US6678454B2 (en) | 2004-01-13 |
| EP1182473A2 (de) | 2002-02-27 |
| DE10041174A1 (de) | 2002-03-21 |
| US20020039474A1 (en) | 2002-04-04 |
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