JP2002296436A - 光機能素子、導波路グレーティングの製造方法およびこの製造方法により得られた導波路グレーティング - Google Patents
光機能素子、導波路グレーティングの製造方法およびこの製造方法により得られた導波路グレーティングInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 比較的簡単な方法で、１０-2 程度の屈折率
変調が得られ、安価で高性能の導波路グレーティング等
を得ることが可能な光機能素子、導波路グレーティング
の製造方法、およびこの製造方法により得られた導波路
グレーティングを提供する 【解決手段】 基板上に気相堆積法により光導波領域を
形成するに際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折
率を制御し、この所望の屈折率を有する光導波領域が形
成された後、この光導波領域にレーザー光を照射して局
所的に加熱し、その組成によって決まる屈折率に戻すこ
とにより異なった屈折率を有する光導波領域を得る構成
の光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、およ
びこの製造方法により得られた導波路グレーティングと
した。
変調が得られ、安価で高性能の導波路グレーティング等
を得ることが可能な光機能素子、導波路グレーティング
の製造方法、およびこの製造方法により得られた導波路
グレーティングを提供する 【解決手段】 基板上に気相堆積法により光導波領域を
形成するに際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折
率を制御し、この所望の屈折率を有する光導波領域が形
成された後、この光導波領域にレーザー光を照射して局
所的に加熱し、その組成によって決まる屈折率に戻すこ
とにより異なった屈折率を有する光導波領域を得る構成
の光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、およ
びこの製造方法により得られた導波路グレーティングと
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路のコアに
屈折率変調による光機能素子、グレーティングが形成さ
れた光導波路グレーティングの製造方法、および、その
製造方法により得られた光導波路グレーティング素子に
関するものである。
屈折率変調による光機能素子、グレーティングが形成さ
れた光導波路グレーティングの製造方法、および、その
製造方法により得られた光導波路グレーティング素子に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光導波路グレーティングは、光ファイバ
等の光導波路のコアに屈折率変調によるグレーティング
が形成されたものであり、その光導波路を導波してグレ
ーティング形成領域に到達した光のうち特定波長の光を
反射または減衰させることができることから、光フィル
タ等として用いられる。
等の光導波路のコアに屈折率変調によるグレーティング
が形成されたものであり、その光導波路を導波してグレ
ーティング形成領域に到達した光のうち特定波長の光を
反射または減衰させることができることから、光フィル
タ等として用いられる。
【０００３】一般的にグレーティングには、放射モード
結合型と反射モード結合型があり、放射モード結合型グ
レーティングは、コアを伝搬するモードとクラッドを伝
搬するモードとを結合させることによって、特定波長の
光を光導波路外に放射して減衰させる特性が得られるよ
うにしたもので、いわゆる「長周期グレーティング」と
呼ばれるものである。また反射モード結合型グレーティ
ングは、コアを正の方向に伝搬するモードと、コアをこ
れと反対の方向に伝搬するモードとを結合させることに
よって、特定波長の光を反射させる特性が得られるよう
にしたもので、いわゆる「ブラッググレーティング」と
呼ばれるものである。放射型グレーティングはコアの屈
折率変化の周期を数百μｍにすることによって得られ、
また反射型グレーティングはグレーティングピッチを数
百ｎｍ程度とすることによって得られている。
結合型と反射モード結合型があり、放射モード結合型グ
レーティングは、コアを伝搬するモードとクラッドを伝
搬するモードとを結合させることによって、特定波長の
光を光導波路外に放射して減衰させる特性が得られるよ
うにしたもので、いわゆる「長周期グレーティング」と
呼ばれるものである。また反射モード結合型グレーティ
ングは、コアを正の方向に伝搬するモードと、コアをこ
れと反対の方向に伝搬するモードとを結合させることに
よって、特定波長の光を反射させる特性が得られるよう
にしたもので、いわゆる「ブラッググレーティング」と
呼ばれるものである。放射型グレーティングはコアの屈
折率変化の周期を数百μｍにすることによって得られ、
また反射型グレーティングはグレーティングピッチを数
百ｎｍ程度とすることによって得られている。
【０００４】近年、光通信システムにおける要求に応じ
て、複雑な反射・減衰の特性を有する光導波路グレーテ
ィング素子が必要とされてきている。光導波路グレーテ
ィング素子の複雑な特性は、屈折率変調が形成された領
域の長さ、屈折率変調の周期、および、屈折率変調の変
調度などのうちの何れかが互いに異なる複数のグレーテ
ィングを光導波路上に作製することにより得ることがで
きる。
て、複雑な反射・減衰の特性を有する光導波路グレーテ
ィング素子が必要とされてきている。光導波路グレーテ
ィング素子の複雑な特性は、屈折率変調が形成された領
域の長さ、屈折率変調の周期、および、屈折率変調の変
調度などのうちの何れかが互いに異なる複数のグレーテ
ィングを光導波路上に作製することにより得ることがで
きる。
【０００５】ところで、光導波路のコア屈折率に周期的
変化を生じさせて放射モード結合型グレーティングを作
製する方法としては、ゲルマニウムが添加された石英ガ
ラスに紫外光を照射すると、その照射量に応じて屈折率
が上昇する現象を利用する方法が知られている。例え
ば、コアに酸化ゲルマニウムが添加された石英系光ファ
イバを、水素加圧容器中で水素添加処理した後、これを
ホトマスクを用いて光ファイバの長さ方向に一定周期で
紫外光を照射する方法や、光ファイバ長さ方向に等間隔
で紫外光を照射する方法が知られている。
変化を生じさせて放射モード結合型グレーティングを作
製する方法としては、ゲルマニウムが添加された石英ガ
ラスに紫外光を照射すると、その照射量に応じて屈折率
が上昇する現象を利用する方法が知られている。例え
ば、コアに酸化ゲルマニウムが添加された石英系光ファ
イバを、水素加圧容器中で水素添加処理した後、これを
ホトマスクを用いて光ファイバの長さ方向に一定周期で
紫外光を照射する方法や、光ファイバ長さ方向に等間隔
で紫外光を照射する方法が知られている。
【０００６】しかしながら、このような従来の紫外線を
照射して得られる屈折率変化は、高々１０-3 程度であ
り、それも数十時間に及ぶ高圧水素ガス中での処理を行
う必要や、Ｂ等の元素をコドープする必要がある。ま
た、近年要求されている高性能なグレーティングを作製
するためには、１０-2 程度の屈折率変調が必要とされ
る。
照射して得られる屈折率変化は、高々１０-3 程度であ
り、それも数十時間に及ぶ高圧水素ガス中での処理を行
う必要や、Ｂ等の元素をコドープする必要がある。ま
た、近年要求されている高性能なグレーティングを作製
するためには、１０-2 程度の屈折率変調が必要とされ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的簡単な方法で、１０-2 程度の屈折率変調が得られ、
安価で高性能の導波路グレーティング等を得ることが可
能な光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、お
よびこの製造方法により得られた導波路グレーティング
を提供することである。
的簡単な方法で、１０-2 程度の屈折率変調が得られ、
安価で高性能の導波路グレーティング等を得ることが可
能な光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、お
よびこの製造方法により得られた導波路グレーティング
を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記目的は、
以下の本発明の構成により達成される。 （１） 基板上に気相堆積法により光導波領域を形成す
るに際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折率を制
御し、この所望の屈折率を有する光導波領域が形成され
た後、この光導波領域にレーザー光を照射して局所的に
加熱し、その組成によって決まる屈折率に戻すことによ
り異なった屈折率を有する光導波領域を得る光機能素子
の製造方法。 （２） 前記気相堆積法はＣＶＤ法であり、成膜条件
は、圧力、原料ガス流量、高周波出力、温度、ガス流量
比、および装置電極構造のいずれか１つまたは２つ以上
である上記（１）の光機能素子の製造方法。 （３） 前記光導波領域は石英ガラスにより形成される
上記（１）または（２）の光機能素子の製造方法。 （４） 前記レーザー光による局所的加熱温度は８００
〜１２００℃である上記（１）〜（３）のいずれかの光
機能素子の製造方法。 （５） 前記成膜光導波領域は、圧縮応力を有し、屈折
率が０．０２５の範囲で変化する上記（１）〜（４）の
いずれかの光機能素子の製造方法。 （６） 上記（１）〜（５）のいずれかの製造方法によ
り、基板上にクラッド部に覆われた光導波領域が形成さ
れ、この光導波領域の一部にグレーティングを有する導
波路のグレーティングを形成する導波路グレーティ ングの製造方法。（７） 上記（１）〜（５）のいずれ
かの製造方法により得られた導波路グレーティング。
以下の本発明の構成により達成される。 （１） 基板上に気相堆積法により光導波領域を形成す
るに際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折率を制
御し、この所望の屈折率を有する光導波領域が形成され
た後、この光導波領域にレーザー光を照射して局所的に
加熱し、その組成によって決まる屈折率に戻すことによ
り異なった屈折率を有する光導波領域を得る光機能素子
の製造方法。 （２） 前記気相堆積法はＣＶＤ法であり、成膜条件
は、圧力、原料ガス流量、高周波出力、温度、ガス流量
比、および装置電極構造のいずれか１つまたは２つ以上
である上記（１）の光機能素子の製造方法。 （３） 前記光導波領域は石英ガラスにより形成される
上記（１）または（２）の光機能素子の製造方法。 （４） 前記レーザー光による局所的加熱温度は８００
〜１２００℃である上記（１）〜（３）のいずれかの光
機能素子の製造方法。 （５） 前記成膜光導波領域は、圧縮応力を有し、屈折
率が０．０２５の範囲で変化する上記（１）〜（４）の
いずれかの光機能素子の製造方法。 （６） 上記（１）〜（５）のいずれかの製造方法によ
り、基板上にクラッド部に覆われた光導波領域が形成さ
れ、この光導波領域の一部にグレーティングを有する導
波路のグレーティングを形成する導波路グレーティ ングの製造方法。（７） 上記（１）〜（５）のいずれ
かの製造方法により得られた導波路グレーティング。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の光機能素子の製造方法
は、基板上に気相堆積法により光導波領域を形成するに
際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折率を制御
し、所望の屈折率を有する光導波領域が形成された後、
この光導波領域にレーザー光を照射して局所的に加熱
し、その組成によって決まる屈折率に戻すことにより異
なった屈折率を有する光導波領域を得るものである。
は、基板上に気相堆積法により光導波領域を形成するに
際し、成膜条件を調整して光導波領域の屈折率を制御
し、所望の屈折率を有する光導波領域が形成された後、
この光導波領域にレーザー光を照射して局所的に加熱
し、その組成によって決まる屈折率に戻すことにより異
なった屈折率を有する光導波領域を得るものである。
【００１０】このように、予め光導波領域の成膜時に、
成膜条件を調整して屈折率を変え、これを後から局所的
に加熱することでその組成により決められる屈折率に戻
すことにより、１０-2 程度の高い屈折率変調が得られ
る。
成膜条件を調整して屈折率を変え、これを後から局所的
に加熱することでその組成により決められる屈折率に戻
すことにより、１０-2 程度の高い屈折率変調が得られ
る。
【００１１】次に、本発明の製造方法についてより詳細
に説明する。図１は本発明方法のフローチャートであ
る。
に説明する。図１は本発明方法のフローチャートであ
る。
【００１２】先ず、Ｓｉ等の基板上に石英ガラス（Ｓｉ
Ｏ2 ）層等のアンダークラッド層を形成する（Ｓ１）。
アンダークラッド層の膜厚としては、特に限定されるも
のではないが、通常５〜５０μm 程度である。アンダー
クラッド層の製造方法としては、特に限定されるもので
はなく、用いる材料により好適な製造方法を選択すれば
よいが、通常、火炎堆積法、ＣＶＤ法等により形成する
ことができる。なお、このアンダークラッド層は、基板
が兼用していてもよく、光機能素子の用途によっては省
略してもよい。
Ｏ2 ）層等のアンダークラッド層を形成する（Ｓ１）。
アンダークラッド層の膜厚としては、特に限定されるも
のではないが、通常５〜５０μm 程度である。アンダー
クラッド層の製造方法としては、特に限定されるもので
はなく、用いる材料により好適な製造方法を選択すれば
よいが、通常、火炎堆積法、ＣＶＤ法等により形成する
ことができる。なお、このアンダークラッド層は、基板
が兼用していてもよく、光機能素子の用途によっては省
略してもよい。
【００１３】次に、アンダークラッド層上に光導波領域
として石英ガラス（ＳｉＯ2 ）層を形成する（Ｓ２）。
この光導波領域は、屈折率制御が可能で、光の伝搬効率
の良好な材質であれば特に規制されるものではなく、前
記石英ガラスの他にＧｅ，Ｂ，Ｔｉ，Ｎの１種または２
種以上をドープした酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）等を使用す
ることができるが、好ましくは石英ガラス（ＳｉＯ2 ）
である。
として石英ガラス（ＳｉＯ2 ）層を形成する（Ｓ２）。
この光導波領域は、屈折率制御が可能で、光の伝搬効率
の良好な材質であれば特に規制されるものではなく、前
記石英ガラスの他にＧｅ，Ｂ，Ｔｉ，Ｎの１種または２
種以上をドープした酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）等を使用す
ることができるが、好ましくは石英ガラス（ＳｉＯ2 ）
である。
【００１４】この光導波領域は、気相堆積法で形成され
るが、このとき成膜条件を調整して、屈折率を変化させ
る。成膜条件としては、圧力、原料ガス流量、高周波出
力、温度、ガス流量比、および装置電極構造のいずれか
１つまたは２つ以上である。これらを調整することで膜
応力が変化し、屈折率が変化する。気相堆積法としては
スパッタ法、蒸着法などの物理的堆積法と、ＣＶＤ法な
どの化学的堆積法とがあるが、本発明では特に組成制御
と、膜応力制御が容易な点からプラズマＣＶＤ法が好ま
しい。
るが、このとき成膜条件を調整して、屈折率を変化させ
る。成膜条件としては、圧力、原料ガス流量、高周波出
力、温度、ガス流量比、および装置電極構造のいずれか
１つまたは２つ以上である。これらを調整することで膜
応力が変化し、屈折率が変化する。気相堆積法としては
スパッタ法、蒸着法などの物理的堆積法と、ＣＶＤ法な
どの化学的堆積法とがあるが、本発明では特に組成制御
と、膜応力制御が容易な点からプラズマＣＶＤ法が好ま
しい。
【００１５】なお、電極構造としては、例えば基板−電
極間距離を調整すればよい。基板−電極間の距離を調整
することにより、プラズマの電位分布を調整することが
でき、膜応力を調整することができる。また、電極自体
の形状を調整して、同様の効果を得られるようにしても
よい。高周波電力を調整することで、プラズマ密度を調
整することができる。また、温度は基板温度を制御する
ことにより調整することができる。
極間距離を調整すればよい。基板−電極間の距離を調整
することにより、プラズマの電位分布を調整することが
でき、膜応力を調整することができる。また、電極自体
の形状を調整して、同様の効果を得られるようにしても
よい。高周波電力を調整することで、プラズマ密度を調
整することができる。また、温度は基板温度を制御する
ことにより調整することができる。
【００１６】ＣＶＤ法を用いる場合の好ましい条件は以
下の通りである。 投入電力：５０〜１０００W 、特に２００〜６００W 、 圧力：１０〜２００Pa、特に３０〜１２０Pa、 原料ガス流量：１〜１００SCCM、特に５〜５０SCCM、 基板温度：２００〜５００℃、特に３００〜４００℃ ガス流量比：０．０６〜０．１０（原料ＴＥＯＳ／Ｏ2
での最適値） 電極−基板間距離：２０〜５０mm
下の通りである。 投入電力：５０〜１０００W 、特に２００〜６００W 、 圧力：１０〜２００Pa、特に３０〜１２０Pa、 原料ガス流量：１〜１００SCCM、特に５〜５０SCCM、 基板温度：２００〜５００℃、特に３００〜４００℃ ガス流量比：０．０６〜０．１０（原料ＴＥＯＳ／Ｏ2
での最適値） 電極−基板間距離：２０〜５０mm
【００１７】なお、上記投入電力はＲＦ（１３．５６MH
z）における出力であり、原料ガスは石英ガラスの原料
であるＴＥＯＳを用いた場合の最適値である。上記パラ
メータのなかでも、特に成膜時の圧力を制御するのが調
整のし易さなどの点で好ましい。
z）における出力であり、原料ガスは石英ガラスの原料
であるＴＥＯＳを用いた場合の最適値である。上記パラ
メータのなかでも、特に成膜時の圧力を制御するのが調
整のし易さなどの点で好ましい。
【００１８】原料ガスとしては、上記の他に石英ガラス
系の材料であれば、モノシラン、クロルシラン、ジクロ
ロシラン等のシラン系ガスや、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ等
を、またこれと組み合わせてＯ2 、ＣＯ等の酸素源を加
えてもよい。
系の材料であれば、モノシラン、クロルシラン、ジクロ
ロシラン等のシラン系ガスや、ＴＥＯＳ、ＴＭＯＳ等
を、またこれと組み合わせてＯ2 、ＣＯ等の酸素源を加
えてもよい。
【００１９】成膜された膜は、内部応力が圧縮応力とな
るに従い、屈折率が増加して行く。本発明方法では、石
英ガラスを用いた場合、最大で０．０２５の範囲で変化
させることができる。具体的には、波長６３３nmの光の
屈折率が１．４４７〜１．４７５、特に１．４５７〜
１．４７０の範囲で変化させることができる。
るに従い、屈折率が増加して行く。本発明方法では、石
英ガラスを用いた場合、最大で０．０２５の範囲で変化
させることができる。具体的には、波長６３３nmの光の
屈折率が１．４４７〜１．４７５、特に１．４５７〜
１．４７０の範囲で変化させることができる。
【００２０】内部応力の範囲としては特に限定されるも
のではないが、−３５０〜＋２００MPa 、特に−３００
〜０MPa 程度である。膜の内部応力は、成膜された基板
の反りを測定することで得ることができる。
のではないが、−３５０〜＋２００MPa 、特に−３００
〜０MPa 程度である。膜の内部応力は、成膜された基板
の反りを測定することで得ることができる。
【００２１】このようにして得られ、屈折率の調整され
た光導波領域は、さらに局所的に加熱される（Ｓ３）。
局所的に加熱することにより、加熱された部分が組成で
決められる屈折率に戻り、部分的に屈折率の異なる光導
波領域が得られる。
た光導波領域は、さらに局所的に加熱される（Ｓ３）。
局所的に加熱することにより、加熱された部分が組成で
決められる屈折率に戻り、部分的に屈折率の異なる光導
波領域が得られる。
【００２２】加熱の方法としては、ヒーター等の加熱媒
体に直接接触させて加熱する方法や、放射線などにより
非接触で加熱する方法等、種々の方法が挙げられるが、
本発明では特に放射線を用いること好ましく、なかでも
レーザー光線を用いて加熱するのがよい。レーザー光線
を用いることにより、短時間で、精度よく加熱処理を行
うことができる。このため屈折率の異なるグレーティン
グ等の微細な構造を精度よく得られることができ、高性
能の光機能素子が得られる。
体に直接接触させて加熱する方法や、放射線などにより
非接触で加熱する方法等、種々の方法が挙げられるが、
本発明では特に放射線を用いること好ましく、なかでも
レーザー光線を用いて加熱するのがよい。レーザー光線
を用いることにより、短時間で、精度よく加熱処理を行
うことができる。このため屈折率の異なるグレーティン
グ等の微細な構造を精度よく得られることができ、高性
能の光機能素子が得られる。
【００２３】加熱処理における処理温度としては、用い
る材料により異なるが、石英ガラスの場合、好ましくは
８００〜１２００℃、より好ましくは１０００〜１１０
０℃程度である。また、処理時間としては、レーザー光
線を用いる場合、その出力にもよるが、０．１〜１０
秒、特に０．５〜５秒、さらには１〜３秒程度である。
なお、レーザー光線はパルス出力であってもよい。
る材料により異なるが、石英ガラスの場合、好ましくは
８００〜１２００℃、より好ましくは１０００〜１１０
０℃程度である。また、処理時間としては、レーザー光
線を用いる場合、その出力にもよるが、０．１〜１０
秒、特に０．５〜５秒、さらには１〜３秒程度である。
なお、レーザー光線はパルス出力であってもよい。
【００２４】レーザー光源としては、特に限定されるも
のではなく、Ａｒレーザー、ＣＯ2レーザー等の種々の
レーザー光源を用いることができる。これらのなかで
も、安価で大出力が得られることからＣＯ2 レーザーが
好ましい。
のではなく、Ａｒレーザー、ＣＯ2レーザー等の種々の
レーザー光源を用いることができる。これらのなかで
も、安価で大出力が得られることからＣＯ2 レーザーが
好ましい。
【００２５】レーザー光源の出力としては、好ましくは
０．１〜１０W 、より好ましくは０．５〜５W 、さらに
は０．５〜３W 程度である。
０．１〜１０W 、より好ましくは０．５〜５W 、さらに
は０．５〜３W 程度である。
【００２６】このような加熱装置の一例を図２に示す。
図示例の加熱装置は、レーザー光源１５と、このレーザ
ー光源１５から出力されるレーザー光を基板１２方向に
反射する反射鏡１４と、反射鏡１４により反射されたレ
ーザー光を基板１２上に集光する集光レンズ１３と、基
板１２を所定の位置に移動するＸ−Ｙテーブル１１とを
有する。また、基板１２上には光導波領域が形成されて
いる。
図示例の加熱装置は、レーザー光源１５と、このレーザ
ー光源１５から出力されるレーザー光を基板１２方向に
反射する反射鏡１４と、反射鏡１４により反射されたレ
ーザー光を基板１２上に集光する集光レンズ１３と、基
板１２を所定の位置に移動するＸ−Ｙテーブル１１とを
有する。また、基板１２上には光導波領域が形成されて
いる。
【００２７】このような装置により、基板１２上の光導
波領域の所定の位置にレーザ光を照射することで、上記
のような加熱処理を行うことができる。
波領域の所定の位置にレーザ光を照射することで、上記
のような加熱処理を行うことができる。
【００２８】このようにして加熱処理が施された領域
は、その組成で決められる屈折率に戻される。このた
め、成膜時の条件により与えられた屈折率を有する領域
と、加熱処理により組成（材料）特有の屈折率となった
領域とが存在し、これらの領域の大きさ、形状、距離、
繰り返し数等により種々の光学的特性を与えることがで
きる。
は、その組成で決められる屈折率に戻される。このた
め、成膜時の条件により与えられた屈折率を有する領域
と、加熱処理により組成（材料）特有の屈折率となった
領域とが存在し、これらの領域の大きさ、形状、距離、
繰り返し数等により種々の光学的特性を与えることがで
きる。
【００２９】光導波領域上には再度、オーバークラッド
層としてＳｉＯ2 層を形成する（Ｓ４）。このオーバグ
ラッド層も、上記アンダーグラッド層と同様の構成であ
る。
層としてＳｉＯ2 層を形成する（Ｓ４）。このオーバグ
ラッド層も、上記アンダーグラッド層と同様の構成であ
る。
【００３０】本発明によりグレーティング構造を形成す
る場合、好ましくは長さ１０〜５０mm、特に２０〜４０
nm、間隔４００〜５００nmの屈折率の異なる構造を形成
するとよい。
る場合、好ましくは長さ１０〜５０mm、特に２０〜４０
nm、間隔４００〜５００nmの屈折率の異なる構造を形成
するとよい。
【００３１】本発明によれば、１０〜１０００μm 程度
の微細な構造も短時間で形成することができ、高性能の
光機能素子を、短時間に、簡単な工程で作製することが
でき、工業的効果は高い。
の微細な構造も短時間で形成することができ、高性能の
光機能素子を、短時間に、簡単な工程で作製することが
でき、工業的効果は高い。
【００３２】本発明の光機能素子の製造方法は、導波路
のグレーティング構造を形成するのに有効であるが、こ
れ以外にもモールドフィールド拡大導波路、並列マイク
ロレンズ等の光機能素子を得ることができる。
のグレーティング構造を形成するのに有効であるが、こ
れ以外にもモールドフィールド拡大導波路、並列マイク
ロレンズ等の光機能素子を得ることができる。
【００３３】
【実施例】以下に実施例を示して本発明をより具体的に
説明する。 ＜実験例１＞Ｓｉ基板上に、ＣＶＤ法により下記の条件
で成膜圧力を変え、ＳｉＯ2 膜を成膜した。 成膜条件 圧力：５３〜２１３Pa 投入電力：２００W (at RF：13.65ＭHz) 材料ガス：ＴＥＯＳ／Ｏ2 （流量比０．０６） ガス流量：１０SCCM
説明する。 ＜実験例１＞Ｓｉ基板上に、ＣＶＤ法により下記の条件
で成膜圧力を変え、ＳｉＯ2 膜を成膜した。 成膜条件 圧力：５３〜２１３Pa 投入電力：２００W (at RF：13.65ＭHz) 材料ガス：ＴＥＯＳ／Ｏ2 （流量比０．０６） ガス流量：１０SCCM
【００３４】得られた膜の内部応力を測定し、その結果
から波長６３３nmの光の屈折率を求めた。結果を図５に
示す。図から明らかなように、成膜時の圧力を変えるこ
とにより、膜の屈折率を変化させることができることが
解る。また、膜の屈折率は、成膜圧力に略比例して変化
していることも解る。また、この結果から、屈折率を
１．４４７〜１．４７５の範囲で変化させることができ
ることが解る。
から波長６３３nmの光の屈折率を求めた。結果を図５に
示す。図から明らかなように、成膜時の圧力を変えるこ
とにより、膜の屈折率を変化させることができることが
解る。また、膜の屈折率は、成膜圧力に略比例して変化
していることも解る。また、この結果から、屈折率を
１．４４７〜１．４７５の範囲で変化させることができ
ることが解る。
【００３５】＜実験例２＞実験例１において、下記成膜
条件での原料ガスの組成を変化させたときの膜応力を求
めた。結果を図６に示す。 成膜条件 圧力：５３MPa 投入電力：２００W (at RF：13.65ＭHz) 材料ガス：ＴＥＯＳ／Ｏ2 ガス流量比：０．０６〜０．１０
条件での原料ガスの組成を変化させたときの膜応力を求
めた。結果を図６に示す。 成膜条件 圧力：５３MPa 投入電力：２００W (at RF：13.65ＭHz) 材料ガス：ＴＥＯＳ／Ｏ2 ガス流量比：０．０６〜０．１０
【００３６】図６から明らかなように、原料ガスの組成
を変化させることにより、膜応力を制御できることが解
る。
を変化させることにより、膜応力を制御できることが解
る。
【００３７】＜実施例１＞Ｓｉ基板上に、下記の手順に
より導波路グレーティング構造を形成した。
より導波路グレーティング構造を形成した。
【００３８】先ず、図３に示すように、Ｓｉ基板２１上
に、ＣＶＤ法により屈折率が１．４５７となるように、
ＳｉＯ2 のアンダーグラッド層２２を膜厚１０μm に形
成した。
に、ＣＶＤ法により屈折率が１．４５７となるように、
ＳｉＯ2 のアンダーグラッド層２２を膜厚１０μm に形
成した。
【００３９】次いで、このアンダーグラッド層２２上
に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 の光導波領域２３を、膜厚
６μm に成膜した。
に、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 の光導波領域２３を、膜厚
６μm に成膜した。
【００４０】得られた光導波領域の内部応力は−２７０
MPa、波長６３３nmの光の屈折率は１．４７１であっ
た。
MPa、波長６３３nmの光の屈折率は１．４７１であっ
た。
【００４１】次に、得られた光導波領域を有する基板を
図２に示すような装置により部分的に加熱を行い、図４
に示すようなグレーティング構造２３ａを形成した。こ
のとき用いたレーザー光源は、ＣＯ2 レーザー、出力１
W を用い、これを約０．１mmのスポットに集光して、基
板上に照射した。照射時間は約３秒とした。
図２に示すような装置により部分的に加熱を行い、図４
に示すようなグレーティング構造２３ａを形成した。こ
のとき用いたレーザー光源は、ＣＯ2 レーザー、出力１
W を用い、これを約０．１mmのスポットに集光して、基
板上に照射した。照射時間は約３秒とした。
【００４２】このような加熱処理により、加熱処理され
た領域２３ａは、ＳｉＯ2 の光屈折率である１．４５８
に戻された。
た領域２３ａは、ＳｉＯ2 の光屈折率である１．４５８
に戻された。
【００４３】このようにして、長さ２０mm、間隔５００
μm のグレーティング構造を形成した。得られた導波層
は、フォトリソグラフィー法によりリッジ型に成形し
た。
μm のグレーティング構造を形成した。得られた導波層
は、フォトリソグラフィー法によりリッジ型に成形し
た。
【００４４】次に、図５に示すように、光導波領域２
３，２３ａに、ＣＶＤ法によりＳｉＯ 2 のオーバーグラ
ッド層２４を、屈折率が１．４５７となるように、膜厚
２０μm に形成した。
３，２３ａに、ＣＶＤ法によりＳｉＯ 2 のオーバーグラ
ッド層２４を、屈折率が１．４５７となるように、膜厚
２０μm に形成した。
【００４５】得られた光導波路グレーティング素子に、
光ファイバーを接続して波長１５００〜１６００nmの光
を入力し、光の透過特性を測定した。図８に結果を示
す。図から明らかなように、明確な波長選択性を示し、
グレーティングとして機能することが確認できた。
光ファイバーを接続して波長１５００〜１６００nmの光
を入力し、光の透過特性を測定した。図８に結果を示
す。図から明らかなように、明確な波長選択性を示し、
グレーティングとして機能することが確認できた。
【００４６】なお、上記実施例では光導波路グレーティ
ング構造について検討したが、同様な手法により、モー
ルドフィールド変換導波路、並列マイクロレンズ等の光
機能素子を得ることができる。
ング構造について検討したが、同様な手法により、モー
ルドフィールド変換導波路、並列マイクロレンズ等の光
機能素子を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、比較的簡
単な方法で、１０-2 程度の屈折率変調が得られ、安価
で高性能の導波路グレーティング等を得ることが可能な
光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、および
この製造方法により得られた導波路グレーティングを提
供することができる。
単な方法で、１０-2 程度の屈折率変調が得られ、安価
で高性能の導波路グレーティング等を得ることが可能な
光機能素子、導波路グレーティングの製造方法、および
この製造方法により得られた導波路グレーティングを提
供することができる。
【図１】本発明方法を示したフローチャートである。
【図２】本発明方法に用いる加熱処理装置の一構成例を
示した図である。
示した図である。
【図３】本発明方法により形成される光導波路グレーテ
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
【図４】本発明方法により形成される光導波路グレーテ
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
【図５】本発明方法により形成される光導波路グレーテ
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
ィング素子の製造工程を示す一部断面図である。
【図６】実験例１の結果を示す成膜圧力−屈折率のグラ
フである。
フである。
【図７】実験例２の結果を示す原料組成−膜応力のグラ
フである。
フである。
【図８】実施例１の結果を示す波長−透過特性のグラフ
である。
である。
１１ Ｘ−Ｙテーブル １２ 基板 １３ 集光レンズ １４ 反射鏡 １５ レーザー光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金高 健二 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 経済産 業省産業技術総合研究所 大阪工業技術研 究所内 (72)発明者 持田 励雄 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社 (72)発明者 木練 透 東京都中央区日本橋一丁目13番１号 ティ ーディーケイ株式会社 Ｆターム(参考） 2H047 KA04 LA02 PA05 PA12 PA30 QA04 TA41
Claims (7)
- 【請求項１】 基板上に気相堆積法により光導波領域を
形成するに際し、 成膜条件を調整して光導波領域の屈折率を制御し、 この所望の屈折率を有する光導波領域が形成された後、
この光導波領域にレーザー光を照射して局所的に加熱
し、その組成によって決まる屈折率に戻すことにより異
なった屈折率を有する光導波領域を得る光機能素子の製
造方法。 - 【請求項２】 前記気相堆積法はＣＶＤ法であり、成膜
条件は、圧力、原料ガス流量、高周波出力、温度、ガス
流量比、および装置電極構造のいずれか１つまたは２つ
以上である請求項１の光機能素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記光導波領域は石英ガラスにより形成
される請求項１または２の光機能素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記レーザー光による局所的加熱温度は
８００〜１２００℃である請求項１〜３のいずれかの光
機能素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記成膜光導波領域は、圧縮応力を有
し、屈折率が０．０２５の範囲で変化する請求項１〜４
のいずれかの光機能素子の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの製造方法によ
り、 基板上にクラッド部に覆われた光導波領域が形成され、
この光導波領域の一部にグレーティングを有する導波路
のグレーティングを形成する導波路グレーティングの製
造方法。 - 【請求項７】 請求項１〜５のいずれかの製造方法によ
り得られた導波路グレーティング。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001101813A JP2002296436A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 光機能素子、導波路グレーティングの製造方法およびこの製造方法により得られた導波路グレーティング |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001101813A JP2002296436A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 光機能素子、導波路グレーティングの製造方法およびこの製造方法により得られた導波路グレーティング |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002296436A true JP2002296436A (ja) | 2002-10-09 |
Family
ID=18955081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001101813A Pending JP2002296436A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | 光機能素子、導波路グレーティングの製造方法およびこの製造方法により得られた導波路グレーティング |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002296436A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03267902A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波回路の特性調整方法およびその方法に使われる光導波回路 |
| WO2000049437A1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-08-24 | Corning Incorporated | Methods of photosensitizing glasses with hydrogen or deuterium and waveguides resulting therefrom |
-
2001
- 2001-03-30 JP JP2001101813A patent/JP2002296436A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03267902A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波回路の特性調整方法およびその方法に使われる光導波回路 |
| WO2000049437A1 (en) * | 1999-02-18 | 2000-08-24 | Corning Incorporated | Methods of photosensitizing glasses with hydrogen or deuterium and waveguides resulting therefrom |
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