JP2003149479A - 石英系ガラス光導波路及びそれを用いた光モジュール - Google Patents
石英系ガラス光導波路及びそれを用いた光モジュールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 設計値と殆ど変わらない光学特性を有する石
英系ガラス光導波路、及び光学特性が良好で、かつ、接
続損失が小さい石英系ガラス光導波路を用いた光モジュ
ールを提供するものである。 【解決手段】 本発明に係る石英系ガラス光導波路１０
は、石英ガラス基板１１上に、光を伝搬するためのコア
導波路１３と、そのコア導波路１３を覆うクラッド１５
とを形成してなるものであり、上記石英ガラス基板１１
を、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、複屈折量が１０ｎｍ
／ｃｍ以下の合成石英ガラス基板で形成したものであ
る。
英系ガラス光導波路、及び光学特性が良好で、かつ、接
続損失が小さい石英系ガラス光導波路を用いた光モジュ
ールを提供するものである。 【解決手段】 本発明に係る石英系ガラス光導波路１０
は、石英ガラス基板１１上に、光を伝搬するためのコア
導波路１３と、そのコア導波路１３を覆うクラッド１５
とを形成してなるものであり、上記石英ガラス基板１１
を、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、複屈折量が１０ｎｍ
／ｃｍ以下の合成石英ガラス基板で形成したものであ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石英系ガラス光導
波路及びそれを用いた光モジュールに係り、特に、大容
量伝送システムの光通信部品に適用される石英系ガラス
光導波路及びそれを用いた光モジュールに関するもので
ある。
波路及びそれを用いた光モジュールに係り、特に、大容
量伝送システムの光通信部品に適用される石英系ガラス
光導波路及びそれを用いた光モジュールに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネットや高速コンピュー
タ間通信などの技術の普及に伴い、高密度波長分割多重
（Dense Wavelength Division Multiplexing（以下、Ｄ
ＷＤＭと示す））方式を利用した長距離間の高速な大容
量伝送システムの開発・整備が、世界的な規模で急速に
進んでいる。
タ間通信などの技術の普及に伴い、高密度波長分割多重
（Dense Wavelength Division Multiplexing（以下、Ｄ
ＷＤＭと示す））方式を利用した長距離間の高速な大容
量伝送システムの開発・整備が、世界的な規模で急速に
進んでいる。
【０００３】ＤＷＤＭ伝送システムは、１．５５μｍ帯
の異なる波長の光信号を、光合分波器を用いて１本の光
ファイバに多重化し、この多重化された光信号を光ファ
イバ増幅器で一括増幅しながら、大容量伝送を行うもの
である。このＤＷＤＭ伝送システムのキーコンポーネン
トとして、異なる波長の光を合波・分波する光合分波器
が必要不可欠となっている。
の異なる波長の光信号を、光合分波器を用いて１本の光
ファイバに多重化し、この多重化された光信号を光ファ
イバ増幅器で一括増幅しながら、大容量伝送を行うもの
である。このＤＷＤＭ伝送システムのキーコンポーネン
トとして、異なる波長の光を合波・分波する光合分波器
が必要不可欠となっている。
【０００４】光合分波器として、誘電体多層膜フィルタ
型、ファイバ・ブラッグ・グレーティング型、及びアレ
イ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating（以
下、ＡＷＧと示す））型の３つが実用化されている。こ
の中で、石英系ガラス光導波路で構成されるＡＷＧ型の
光合分波器は、半導体プロセス及び光ファイバ製造技術
を応用して製造されるものであるため、量産性、コスト
性、及び多チャンネル化の点で優れている。
型、ファイバ・ブラッグ・グレーティング型、及びアレ
イ導波路回折格子（Arrayed Waveguide Grating（以
下、ＡＷＧと示す））型の３つが実用化されている。こ
の中で、石英系ガラス光導波路で構成されるＡＷＧ型の
光合分波器は、半導体プロセス及び光ファイバ製造技術
を応用して製造されるものであるため、量産性、コスト
性、及び多チャンネル化の点で優れている。
【０００５】この石英系ガラス光導波路は、図６に示す
ように、石英ガラス基板６１上にコアガラス膜（図示せ
ず）を形成すると共に、そのコアガラス膜にエッチング
などの処理を施してコア導波路６３を形成し、次に、石
英ガラス基板６１及びコア導波路６３の表面にクラッド
６５を形成して石英ガラス基板６１上に複数の光導波路
を一括形成した後、各光導波路毎に切断することで製造
される。
ように、石英ガラス基板６１上にコアガラス膜（図示せ
ず）を形成すると共に、そのコアガラス膜にエッチング
などの処理を施してコア導波路６３を形成し、次に、石
英ガラス基板６１及びコア導波路６３の表面にクラッド
６５を形成して石英ガラス基板６１上に複数の光導波路
を一括形成した後、各光導波路毎に切断することで製造
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示し
た従来の石英系ガラス光導波路６０において、実際の製
造プロセスでは、様々なパラメータに僅かなバラツキが
生じるため、設計上の光学特性（設計値）と実際に得ら
れた光学特性（実測値）とは僅かに異なることが多い。
しかし、製造プロセスの際に生じるコア幅の変化やコア
及びコア近傍のクラッド膜に生じる微小な屈折率の揺ら
ぎを考慮しても、上述した実測値は、設計値に対して大
きくずれており、また、得られた各石英系ガラス光導波
路はそれぞれ光学特性にバラツキがあり、歩留りが良好
でなかった。このため、製品の信頼性、均一性、製造歩
留りに問題があった。
た従来の石英系ガラス光導波路６０において、実際の製
造プロセスでは、様々なパラメータに僅かなバラツキが
生じるため、設計上の光学特性（設計値）と実際に得ら
れた光学特性（実測値）とは僅かに異なることが多い。
しかし、製造プロセスの際に生じるコア幅の変化やコア
及びコア近傍のクラッド膜に生じる微小な屈折率の揺ら
ぎを考慮しても、上述した実測値は、設計値に対して大
きくずれており、また、得られた各石英系ガラス光導波
路はそれぞれ光学特性にバラツキがあり、歩留りが良好
でなかった。このため、製品の信頼性、均一性、製造歩
留りに問題があった。
【０００７】また、これらの石英系ガラス光導波路６０
のコア導波路６３の少なくとも一端に光ファイバ（図示
せず）を接続して光モジュールを形成すると、接続損失
が大きくなるという問題があった。
のコア導波路６３の少なくとも一端に光ファイバ（図示
せず）を接続して光モジュールを形成すると、接続損失
が大きくなるという問題があった。
【０００８】以上の事情を考慮して創案された本発明の
一の目的は、設計値と殆ど変わらない光学特性を有する
石英系ガラス光導波路を提供することにある。
一の目的は、設計値と殆ど変わらない光学特性を有する
石英系ガラス光導波路を提供することにある。
【０００９】また、本発明の他の目的は、光学特性が良
好で、かつ、接続損失が小さい石英系ガラス光導波路を
用いた光モジュールを提供することにある。
好で、かつ、接続損失が小さい石英系ガラス光導波路を
用いた光モジュールを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明に係る石英系ガラス光導波路は、石英ガラス基板上
に、光を伝搬するためのコア導波路と、そのコア導波路
を覆うクラッドとを形成してなる石英系ガラス光導波路
において、上記石英ガラス基板を、純粋ＳｉＯ 2からな
り、かつ、複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英ガ
ラス基板で形成したものである。
発明に係る石英系ガラス光導波路は、石英ガラス基板上
に、光を伝搬するためのコア導波路と、そのコア導波路
を覆うクラッドとを形成してなる石英系ガラス光導波路
において、上記石英ガラス基板を、純粋ＳｉＯ 2からな
り、かつ、複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英ガ
ラス基板で形成したものである。
【００１１】以上の構成によれば、設計値と殆ど変わら
ない光学特性を有する石英系ガラス光導波路を得ること
ができる。
ない光学特性を有する石英系ガラス光導波路を得ること
ができる。
【００１２】また、上記石英ガラス基板の反りが、その
石英ガラス基板の直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下
であることが好ましい。
石英ガラス基板の直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下
であることが好ましい。
【００１３】一方、本発明に係る石英系ガラス光導波路
を用いた光モジュールは、前述した石英系ガラス光導波
路のコア導波路の少なくとも一端に、光ファイバを接続
したものである。
を用いた光モジュールは、前述した石英系ガラス光導波
路のコア導波路の少なくとも一端に、光ファイバを接続
したものである。
【００１４】以上の構成によれば、光学特性が良好で、
かつ、光ファイバと接続した際の接続損失が小さい石英
系ガラス光導波路を用いた光モジュールを得ることがで
きる。
かつ、光ファイバと接続した際の接続損失が小さい石英
系ガラス光導波路を用いた光モジュールを得ることがで
きる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適一実施の形態
を添付図面に基いて説明する。
を添付図面に基いて説明する。
【００１６】本発明者らは、石英系ガラス光導波路の光
学特性が劣化する原因について種々検討した結果、石英
ガラス基板に存在する複屈折が主な要因であることを見
出した。また、石英系ガラス光導波路に光ファイバを接
続して光モジュールを形成した際の接続損失の増加の原
因についても種々検討した結果、石英ガラス基板に反り
が生じており、この反りがコア導波路と光ファイバとの
軸ずれを引き起こしていることを見出した。
学特性が劣化する原因について種々検討した結果、石英
ガラス基板に存在する複屈折が主な要因であることを見
出した。また、石英系ガラス光導波路に光ファイバを接
続して光モジュールを形成した際の接続損失の増加の原
因についても種々検討した結果、石英ガラス基板に反り
が生じており、この反りがコア導波路と光ファイバとの
軸ずれを引き起こしていることを見出した。
【００１７】第１の実施の形態に係る石英系ガラス光導
波路の断面構造を図１に示す。
波路の断面構造を図１に示す。
【００１８】よって、図１に示すように、本実施の形態
に係る石英系ガラス光導波路１０は、純粋ＳｉＯ2から
なる合成石英ガラス基板（石英ガラス基板）１１上に、
断面矩形で、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラス等からなるコア
導波路１３を形成し、ガラス基板１１及びコア導波路１
３上に、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系ガラス等からなる
クラッド１５を形成してなるものである。クラッド１５
の構成材はコア導波路１３の構成材よりも屈折率が低
く、クラッド１５の、コア導波路１３との比屈折率差
（｛（コア導波路の屈折率−クラッドの屈折率）／（コ
ア導波路の屈折率）｝×１００）は０．１〜２．０％、
好ましくは０．５〜１．０％、より好ましくは０．７５
％前後である。また、ここで言うガラス基板１１上にコ
ア導波路１３を形成するとは、ガラス基板１１の表面
（図１中では上面）にコア導波路１３を形成する又はガ
ラス基板１１に溝状のコア導波路１３を形成するという
ことを含んでいる。
に係る石英系ガラス光導波路１０は、純粋ＳｉＯ2から
なる合成石英ガラス基板（石英ガラス基板）１１上に、
断面矩形で、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラス等からなるコア
導波路１３を形成し、ガラス基板１１及びコア導波路１
３上に、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系ガラス等からなる
クラッド１５を形成してなるものである。クラッド１５
の構成材はコア導波路１３の構成材よりも屈折率が低
く、クラッド１５の、コア導波路１３との比屈折率差
（｛（コア導波路の屈折率−クラッドの屈折率）／（コ
ア導波路の屈折率）｝×１００）は０．１〜２．０％、
好ましくは０．５〜１．０％、より好ましくは０．７５
％前後である。また、ここで言うガラス基板１１上にコ
ア導波路１３を形成するとは、ガラス基板１１の表面
（図１中では上面）にコア導波路１３を形成する又はガ
ラス基板１１に溝状のコア導波路１３を形成するという
ことを含んでいる。
【００１９】ガラス基板１１は、その複屈折量が１０ｎ
ｍ／ｃｍ以下、好ましくは２ｎｍ／ｃｍ以下、より好ま
しくは０．５ｎｍ／ｃｍ以下のものを用いる。ガラス基
板１１の複屈折量を１０ｎｍ／ｃｍ以下と規定したの
は、複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍを超えると、所望の光学
特性を得ることができなくなると共に、得られた各石英
系ガラス光導波路の光学特性のバラツキが大きくなるた
めである。
ｍ／ｃｍ以下、好ましくは２ｎｍ／ｃｍ以下、より好ま
しくは０．５ｎｍ／ｃｍ以下のものを用いる。ガラス基
板１１の複屈折量を１０ｎｍ／ｃｍ以下と規定したの
は、複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍを超えると、所望の光学
特性を得ることができなくなると共に、得られた各石英
系ガラス光導波路の光学特性のバラツキが大きくなるた
めである。
【００２０】ここで、ガラス基板１１の高精度な複屈折
の測定は、自動複屈折評価装置（例えば、ＡＢＲ−１０
Ａ；（有）ユニオプト製）を用いて行うことができる。
この自動複屈折評価装置は、複屈折の測定原理として光
ヘテロダイン計測法を用いると共に、光源として周波数
安定化横ゼーマンレーザ（波長６３３ｎｍ、出力２ｍ
Ｗ、ビーム径φ０．７５ｍｍ（１／ｅ2））を用い、被
測定試料（ガラス基板１１）の複屈折を、光学的位相差
として分解能０．０１ｎｍで測定・検出し、その試料の
持つ複屈折主軸方位と複屈折量を同時に計測することが
できる。
の測定は、自動複屈折評価装置（例えば、ＡＢＲ−１０
Ａ；（有）ユニオプト製）を用いて行うことができる。
この自動複屈折評価装置は、複屈折の測定原理として光
ヘテロダイン計測法を用いると共に、光源として周波数
安定化横ゼーマンレーザ（波長６３３ｎｍ、出力２ｍ
Ｗ、ビーム径φ０．７５ｍｍ（１／ｅ2））を用い、被
測定試料（ガラス基板１１）の複屈折を、光学的位相差
として分解能０．０１ｎｍで測定・検出し、その試料の
持つ複屈折主軸方位と複屈折量を同時に計測することが
できる。
【００２１】この自動複屈折評価装置におけるリタデー
ションの測定範囲は０〜２６０ｎｍ、その分解能は０．
０１ｎｍであり、光学的位相差の測定範囲は０〜１５０
ｄｅｇ．、その分解能は０．００６ｄｅｇ．であり、主
軸方位角の測定範囲は０±９０ｄｅｇ．、その分解能は
０．１ｄｅｇ．である。
ションの測定範囲は０〜２６０ｎｍ、その分解能は０．
０１ｎｍであり、光学的位相差の測定範囲は０〜１５０
ｄｅｇ．、その分解能は０．００６ｄｅｇ．であり、主
軸方位角の測定範囲は０±９０ｄｅｇ．、その分解能は
０．１ｄｅｇ．である。
【００２２】複屈折量Ｓは、測定されたリタデーション
から、以下の式を用いて算出され、 Ｓ＝（リタデーション）／（被測定試料の厚さ）… 例えば、厚さ５ｃｍの被測定試料でリタデーションが１
０ｎｍと測定された場合、式より、複屈折量Ｓは２ｎ
ｍ／ｃｍとなる。
から、以下の式を用いて算出され、 Ｓ＝（リタデーション）／（被測定試料の厚さ）… 例えば、厚さ５ｃｍの被測定試料でリタデーションが１
０ｎｍと測定された場合、式より、複屈折量Ｓは２ｎ
ｍ／ｃｍとなる。
【００２３】また、ガラス基板１１は、その厚さ方向
（図１中では上下方向）の反りができるだけ小さいもの
が好ましい。例えば、直径４インチの石英ガラス基板の
場合、その厚さ方向の反りは５μｍ以下が好ましい。言
い換えると、ガラス基板１１の厚さ方向の反りは、ガラ
ス基板１１の直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下が好
ましい。ガラス基板１１の厚さ方向の反りを１．２５μ
ｍ／ｉｎｃｈ以下と規定したのは、反りが１．２５μｍ
／ｉｎｃｈを超えると、得られた各石英系ガラス光導波
路を用いて光モジュールを作製した際、接続損失が大き
くなるためである。
（図１中では上下方向）の反りができるだけ小さいもの
が好ましい。例えば、直径４インチの石英ガラス基板の
場合、その厚さ方向の反りは５μｍ以下が好ましい。言
い換えると、ガラス基板１１の厚さ方向の反りは、ガラ
ス基板１１の直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下が好
ましい。ガラス基板１１の厚さ方向の反りを１．２５μ
ｍ／ｉｎｃｈ以下と規定したのは、反りが１．２５μｍ
／ｉｎｃｈを超えると、得られた各石英系ガラス光導波
路を用いて光モジュールを作製した際、接続損失が大き
くなるためである。
【００２４】この厚さ方向の反りは、ガラス基板１１を
平坦な基準面に置き、この基準面からガラス基板１１の
表面までの最大高さと最小高さとの差により定義され
る。具体的には、平坦な基準面からの高さ（距離）を一
定に保った光学的距離測定器を用い、その基準面に載置
したガラス基板１１をスキャニングすることにより、基
準面からガラス基板１１の表面までの高さを測定し、そ
の最大高さと最小高さから、ガラス基板１１の厚さ方向
の反りを求める。
平坦な基準面に置き、この基準面からガラス基板１１の
表面までの最大高さと最小高さとの差により定義され
る。具体的には、平坦な基準面からの高さ（距離）を一
定に保った光学的距離測定器を用い、その基準面に載置
したガラス基板１１をスキャニングすることにより、基
準面からガラス基板１１の表面までの高さを測定し、そ
の最大高さと最小高さから、ガラス基板１１の厚さ方向
の反りを求める。
【００２５】次に、本実施の形態の石英系ガラス光導波
路の製造方法を説明する。
路の製造方法を説明する。
【００２６】複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英
ガラス基板１１（図２（ａ）参照）上に、電子ビーム蒸
着法によりＳｉＯ2−ＴｉＯ2のコアガラス膜１２を形成
する（図２（ｂ）参照）。このコアガラス膜１２にフォ
トリソグラフィ及び反応性イオンエッチングの各処理を
施してコア導波路１３を形成する（図２（ｃ）参照）。
ガラス基板１１（図２（ａ）参照）上に、電子ビーム蒸
着法によりＳｉＯ2−ＴｉＯ2のコアガラス膜１２を形成
する（図２（ｂ）参照）。このコアガラス膜１２にフォ
トリソグラフィ及び反応性イオンエッチングの各処理を
施してコア導波路１３を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００２７】次に、ガラス基板１１及びコア導波路１３
上に、火炎堆積法によりＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系多
孔質ガラス層１４を形成する（図２（ｄ）参照）。
上に、火炎堆積法によりＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系多
孔質ガラス層１４を形成する（図２（ｄ）参照）。
【００２８】その後、ガラス基板１１ごと電気炉内に移
して１２００℃以上の温度で熱処理を施すことでガラス
層１４を透明ガラス化し、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系
ガラスからなるクラッド１５を形成する（図２（ｅ）参
照）。
して１２００℃以上の温度で熱処理を施すことでガラス
層１４を透明ガラス化し、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系
ガラスからなるクラッド１５を形成する（図２（ｅ）参
照）。
【００２９】最後に、ダイシングにより各光導波路ごと
に切り離しを行い、目的の石英系ガラス光導波路、例え
ば、図３に示す４０チャネルアレイ導波路型光合分波器
３０が得られる。
に切り離しを行い、目的の石英系ガラス光導波路、例え
ば、図３に示す４０チャネルアレイ導波路型光合分波器
３０が得られる。
【００３０】光合分波器３０は、切り離された合成石英
ガラス基板３１上に形成され、断面矩形（例えば、幅６
μｍ×高さ６μｍ）でＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラスからな
るコア導波路（入力導波路３３ａ、入力スラブ導波路３
３ｂ、アレイ導波路３３ｃ、出力スラブ導波路３３ｄ、
出力導波路３３ｅ）３３と、ガラス基板３１及びコア導
波路３３上に形成され、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系ガ
ラスからなるクラッド（図示せず）とで構成される。ま
た、クラッドの、コア導波路３３との比屈折率差は０．
７５％である。
ガラス基板３１上に形成され、断面矩形（例えば、幅６
μｍ×高さ６μｍ）でＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラスからな
るコア導波路（入力導波路３３ａ、入力スラブ導波路３
３ｂ、アレイ導波路３３ｃ、出力スラブ導波路３３ｄ、
出力導波路３３ｅ）３３と、ガラス基板３１及びコア導
波路３３上に形成され、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ｐ2Ｏ5系ガ
ラスからなるクラッド（図示せず）とで構成される。ま
た、クラッドの、コア導波路３３との比屈折率差は０．
７５％である。
【００３１】この光合分波器３０を用いて光の分波を行
う際は、複数本の異なる波長（図３中では、波長λ1、
…、波長λ40）の光信号を多重化した光信号Ｓinを、先
ず、入力導波路３３ａに入力する。入力された光信号Ｓ
inは入力スラブ導波路３３ｂを伝播し、アレイ導波路３
３ｃによって位相差が与えられ、出力スラブ導波路３３
ｄへと達する。位相差が与えられた光信号Ｓinは、出力
スラブ導波路３３ｄにおいて集光位置が波長ごとに異な
るため、各波長ごとの光信号Ｓout（図３中では、波長
λ1の光信号、…、波長λ40の光信号）に分波され、各
出力導波路３３ｅから出力される。
う際は、複数本の異なる波長（図３中では、波長λ1、
…、波長λ40）の光信号を多重化した光信号Ｓinを、先
ず、入力導波路３３ａに入力する。入力された光信号Ｓ
inは入力スラブ導波路３３ｂを伝播し、アレイ導波路３
３ｃによって位相差が与えられ、出力スラブ導波路３３
ｄへと達する。位相差が与えられた光信号Ｓinは、出力
スラブ導波路３３ｄにおいて集光位置が波長ごとに異な
るため、各波長ごとの光信号Ｓout（図３中では、波長
λ1の光信号、…、波長λ40の光信号）に分波され、各
出力導波路３３ｅから出力される。
【００３２】また、この光合分波器３０の入力導波路３
３ａ及び／又は各出力導波路３３ｅに光ファイバ（図示
せず）を接続することで、光モジュール（図示せず）が
得られる。
３ａ及び／又は各出力導波路３３ｅに光ファイバ（図示
せず）を接続することで、光モジュール（図示せず）が
得られる。
【００３３】本実施の形態に係る石英系ガラス光導波路
１０によれば、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、複屈折量
が１０ｎｍ／ｃｍ以下のガラス基板１１を用いること
で、設計値と殆ど変わらない光学特性を有する石英系ガ
ラス光導波路１０が得られ、また、得られた各石英系ガ
ラス光導波路１０の光学特性のバラツキが小さくなる。
その結果、得られた各石英系ガラス光導波路１０は、そ
れぞれの光学特性が良好で、かつ、均一であり、また、
製品の信頼性も高い。
１０によれば、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、複屈折量
が１０ｎｍ／ｃｍ以下のガラス基板１１を用いること
で、設計値と殆ど変わらない光学特性を有する石英系ガ
ラス光導波路１０が得られ、また、得られた各石英系ガ
ラス光導波路１０の光学特性のバラツキが小さくなる。
その結果、得られた各石英系ガラス光導波路１０は、そ
れぞれの光学特性が良好で、かつ、均一であり、また、
製品の信頼性も高い。
【００３４】また、得られた各石英系ガラス光導波路１
０は、それぞれの光学特性が良好で、かつ、均一である
ことから、信頼性の高い石英系ガラス光導波路１０を歩
留り良く製造することができ、その結果、従来の石英系
ガラス光導波路６０（図６参照）と比較して、石英系ガ
ラス光導波路の製造コストを低減することができる。さ
らに、得られた石英系ガラス光導波路１０のコア導波路
１３の少なくとも一端に、光ファイバ（図示せず）を接
続して光モジュールを形成する際、厚さ方向の反りが５
μｍ以下のガラス基板１１を用いて石英系ガラス光導波
路１０を形成することで、コア導波路１３と光ファイバ
との軸ずれが生じにくくなり、即ちコア導波路１３と光
ファイバとを高精度に接続できることから、接続損失が
小さくなる。
０は、それぞれの光学特性が良好で、かつ、均一である
ことから、信頼性の高い石英系ガラス光導波路１０を歩
留り良く製造することができ、その結果、従来の石英系
ガラス光導波路６０（図６参照）と比較して、石英系ガ
ラス光導波路の製造コストを低減することができる。さ
らに、得られた石英系ガラス光導波路１０のコア導波路
１３の少なくとも一端に、光ファイバ（図示せず）を接
続して光モジュールを形成する際、厚さ方向の反りが５
μｍ以下のガラス基板１１を用いて石英系ガラス光導波
路１０を形成することで、コア導波路１３と光ファイバ
との軸ずれが生じにくくなり、即ちコア導波路１３と光
ファイバとを高精度に接続できることから、接続損失が
小さくなる。
【００３５】また、従来の石英系ガラス光導波路６０
（図６参照）と比較して、安価に石英系ガラス光導波路
１０を得ることができるため、光モジュールの低価格化
を図ることができる。
（図６参照）と比較して、安価に石英系ガラス光導波路
１０を得ることができるため、光モジュールの低価格化
を図ることができる。
【００３６】以上、本発明の実施の形態は、上述した実
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。上述した光合分波
器３０と同様に、例えば、ガラス基板上に形成された複
数本の光導波路が交差してなる光導波路型マトリクス光
スイッチなどにも適用可能である。
施の形態に限定されるものではなく、他にも種々のもの
が想定されることは言うまでもない。上述した光合分波
器３０と同様に、例えば、ガラス基板上に形成された複
数本の光導波路が交差してなる光導波路型マトリクス光
スイッチなどにも適用可能である。
【００３７】
【実施例】（実施例１）前述した自動複屈折評価装置に
より複屈折量が略０と判定され、純粋ＳｉＯ2からなる
直径４インチの合成石英ガラス基板上に、図３に示した
光合分波器３０を２個形成し、図４に示すように、素子
４０Ａ，４０Ｂを得る（試料１，２）。
より複屈折量が略０と判定され、純粋ＳｉＯ2からなる
直径４インチの合成石英ガラス基板上に、図３に示した
光合分波器３０を２個形成し、図４に示すように、素子
４０Ａ，４０Ｂを得る（試料１，２）。
【００３８】（実施例２）前述した自動複屈折評価装置
により複屈折量が基板面内で最大１０ｎｍ／ｃｍと判定
され、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英ガ
ラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形成
し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る（試
料３，４）。
により複屈折量が基板面内で最大１０ｎｍ／ｃｍと判定
され、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英ガ
ラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形成
し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る（試
料３，４）。
【００３９】（実施例３）前述した自動複屈折評価装置
により複屈折量が基板面内で最大２ｎｍ／ｃｍと判定さ
れ、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英ガラ
ス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形成
し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る（試
料５，６）。
により複屈折量が基板面内で最大２ｎｍ／ｃｍと判定さ
れ、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英ガラ
ス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形成
し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る（試
料５，６）。
【００４０】（実施例４）前述した自動複屈折評価装置
により複屈折量が基板面内で最大０．５ｎｍ／ｃｍと判
定され、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英
ガラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形
成し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る
（試料７，８）。
により複屈折量が基板面内で最大０．５ｎｍ／ｃｍと判
定され、純粋ＳｉＯ2からなる直径４インチの合成石英
ガラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個形
成し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る
（試料７，８）。
【００４１】（従来例１）従来の直径４インチの合成石
英ガラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個
形成し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る
（試料９，１０）。
英ガラス基板上に、図３に示した光合分波器３０を２個
形成し、図４に示すように、素子４０Ａ，４０Ｂを得る
（試料９，１０）。
【００４２】各試料１〜１０の損失波長特性について評
価を行う。この評価に用いるパラメータを定義するため
に、４０チャネルアレイ導波路型光合分波器の代表的な
損失波長特性の例を図５に示す。この評価に際しては、
図５に示すように、通過域損失における最小値を挿入損
失、通過域損失における（挿入損失＋３ｄＢ）の値の波
長範囲を３ｄＢ帯域幅、通過域損失における（挿入損失
＋２０ｄＢ）の値の波長範囲を２０ｄＢ帯域幅とした。
また、中心波長λ1から±０．３ｎｍの波長位置での損
失値と挿入損失との差を、隣接チャネルへの信号漏れ込
み量を示す指標として隣接クロストークと定義し、挿入
損失と隣接以外の領域での最低損失値との差を、隣接以
外のクロストークと定義した。以上のパラメータを基に
して行った各試料１〜１０の評価結果を表１に示す。
価を行う。この評価に用いるパラメータを定義するため
に、４０チャネルアレイ導波路型光合分波器の代表的な
損失波長特性の例を図５に示す。この評価に際しては、
図５に示すように、通過域損失における最小値を挿入損
失、通過域損失における（挿入損失＋３ｄＢ）の値の波
長範囲を３ｄＢ帯域幅、通過域損失における（挿入損失
＋２０ｄＢ）の値の波長範囲を２０ｄＢ帯域幅とした。
また、中心波長λ1から±０．３ｎｍの波長位置での損
失値と挿入損失との差を、隣接チャネルへの信号漏れ込
み量を示す指標として隣接クロストークと定義し、挿入
損失と隣接以外の領域での最低損失値との差を、隣接以
外のクロストークと定義した。以上のパラメータを基に
して行った各試料１〜１０の評価結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
【００４４】表１に示すように、３ｄＢ帯域幅、２０ｄ
Ｂ帯域幅、及び隣接クロストークの設計値がそれぞれ
０．４０ｎｍ、１．００ｎｍ、３０．０ｄＢであること
から、測定精度を考慮に入れた所望の光学特性は、３ｄ
Ｂ帯域幅が０．３９５ｎｍ以上、２０ｄＢ帯域幅が１．
０５ｎｍ以下、隣接クロストークが２２ｄＢ以上とな
る。
Ｂ帯域幅、及び隣接クロストークの設計値がそれぞれ
０．４０ｎｍ、１．００ｎｍ、３０．０ｄＢであること
から、測定精度を考慮に入れた所望の光学特性は、３ｄ
Ｂ帯域幅が０．３９５ｎｍ以上、２０ｄＢ帯域幅が１．
０５ｎｍ以下、隣接クロストークが２２ｄＢ以上とな
る。
【００４５】試料１〜８においては、３ｄＢ帯域幅につ
いて、試料４を除く全ての試料で０．３９５ｎｍ以上を
満足していた。また、２０ｄＢ帯域幅については、試料
４を除く全ての試料で１．０５ｎｍ以下を満足してい
た。さらに、隣接クロストークについては、全ての試料
で２２ｄＢ以上を満足していた。また、同じ合成石英ガ
ラス基板から得られた試料（試料１，２、試料３，４、
試料５，６、試料７，８）については、試料間のバラツ
キも小さかった。
いて、試料４を除く全ての試料で０．３９５ｎｍ以上を
満足していた。また、２０ｄＢ帯域幅については、試料
４を除く全ての試料で１．０５ｎｍ以下を満足してい
た。さらに、隣接クロストークについては、全ての試料
で２２ｄＢ以上を満足していた。また、同じ合成石英ガ
ラス基板から得られた試料（試料１，２、試料３，４、
試料５，６、試料７，８）については、試料間のバラツ
キも小さかった。
【００４６】これに対して、試料９，１０においては、
３ｄＢ帯域幅がそれぞれ０．２０ｎｍ、０．３０ｎｍ、
２０ｄＢ帯域幅がそれぞれ１．６０ｎｍ、１．４０ｎ
ｍ、隣接クロストークがそれぞれ１３．０ｄＢ、１５．
０ｄＢであり、いずれも所望の光学特性を満足していな
かった。また、試料９，１０は、同じ合成石英ガラス基
板から得られたものであるにも関わらず、試料間のバラ
ツキが大きかった。これは、試料９，１０の作製に用い
た合成石英ガラス基板と同バッチで得られた合成石英ガ
ラス基板を用い、基板面内の１００箇所について複屈折
を自動複屈折評価装置で測定したところ、複屈折量が
０．３〜２７ｎｍ／ｃｍと分布にかなりバラツキがある
と共に、複屈折量の上限値が本発明における規定範囲
（１０ｎｍ／ｃｍ以下）よりも大きかったことに起因し
ている。
３ｄＢ帯域幅がそれぞれ０．２０ｎｍ、０．３０ｎｍ、
２０ｄＢ帯域幅がそれぞれ１．６０ｎｍ、１．４０ｎ
ｍ、隣接クロストークがそれぞれ１３．０ｄＢ、１５．
０ｄＢであり、いずれも所望の光学特性を満足していな
かった。また、試料９，１０は、同じ合成石英ガラス基
板から得られたものであるにも関わらず、試料間のバラ
ツキが大きかった。これは、試料９，１０の作製に用い
た合成石英ガラス基板と同バッチで得られた合成石英ガ
ラス基板を用い、基板面内の１００箇所について複屈折
を自動複屈折評価装置で測定したところ、複屈折量が
０．３〜２７ｎｍ／ｃｍと分布にかなりバラツキがある
と共に、複屈折量の上限値が本発明における規定範囲
（１０ｎｍ／ｃｍ以下）よりも大きかったことに起因し
ている。
【００４７】以上より、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、
複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英ガラス基板を
用いることで、設計値と殆ど変わらない光学特性を有す
るアレイ導波路型光合分波器が得られ、また、得られた
各アレイ導波路型光合分波器の光学特性のバラツキが小
さくなることがわかる。
複屈折量が１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英ガラス基板を
用いることで、設計値と殆ど変わらない光学特性を有す
るアレイ導波路型光合分波器が得られ、また、得られた
各アレイ導波路型光合分波器の光学特性のバラツキが小
さくなることがわかる。
【００４８】次に、各試料１〜１０の４０箇所の出力側
ポートに、光ファイバアレイを接続して光モジュールを
作製した。ここで、光ファイバアレイは、表面に所定ピ
ッチでＶ溝を形成したブロックのＶ溝に、光ファイバの
端部を固定してなるものである。
ポートに、光ファイバアレイを接続して光モジュールを
作製した。ここで、光ファイバアレイは、表面に所定ピ
ッチでＶ溝を形成したブロックのＶ溝に、光ファイバの
端部を固定してなるものである。
【００４９】試料１〜８の作製に用いた純粋ＳｉＯ2か
らなる直径４インチの合成石英ガラス基板の反りを測定
したところ、反りは１μｍ以下（基板直径比で０．２５
μｍ／ｉｎｃｈ以下）と小さかった。その結果、試料１
〜８を用いた光モジュールにおいては、各出力側ポート
の接続損失が最大でも０．１５ｄＢと非常に小さかっ
た。
らなる直径４インチの合成石英ガラス基板の反りを測定
したところ、反りは１μｍ以下（基板直径比で０．２５
μｍ／ｉｎｃｈ以下）と小さかった。その結果、試料１
〜８を用いた光モジュールにおいては、各出力側ポート
の接続損失が最大でも０．１５ｄＢと非常に小さかっ
た。
【００５０】これに対して、試料９，１０の作製に用い
た直径４インチの合成石英ガラス基板の反りを測定した
ところ、反りはそれぞれ６μｍ、８μｍであり（基板直
径比でそれぞれ１．５μｍ／ｉｎｃｈ、２．０μｍ／ｉ
ｎｃｈであり）、本発明における規定範囲（基板直径比
で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下）よりも大きかった。そ
の結果、試料９，１０を用いた光モジュールにおいて
は、各出力側ポートの接続損失が０．８ｄＢ、１．５ｄ
Ｂと大きかった。
た直径４インチの合成石英ガラス基板の反りを測定した
ところ、反りはそれぞれ６μｍ、８μｍであり（基板直
径比でそれぞれ１．５μｍ／ｉｎｃｈ、２．０μｍ／ｉ
ｎｃｈであり）、本発明における規定範囲（基板直径比
で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下）よりも大きかった。そ
の結果、試料９，１０を用いた光モジュールにおいて
は、各出力側ポートの接続損失が０．８ｄＢ、１．５ｄ
Ｂと大きかった。
【００５１】以上より、厚さ方向の反りが５μｍ以下
（基板直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下）の合成石
英ガラス基板を用いて形成することで、各出力側ポート
と光ファイバアレイとの軸ずれが生じにくくなり、接続
損失が小さくなることがわかる。
（基板直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下）の合成石
英ガラス基板を用いて形成することで、各出力側ポート
と光ファイバアレイとの軸ずれが生じにくくなり、接続
損失が小さくなることがわかる。
【００５２】
【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。 （１） 設計値と殆ど変わらない光学特性を有する石英
系ガラス光導波路を得ることができる。 （２） 光学特性が良好で、かつ、接続損失が小さい石
英系ガラス光導波路を用いた光モジュールを得ることが
できる。
な優れた効果を発揮する。 （１） 設計値と殆ど変わらない光学特性を有する石英
系ガラス光導波路を得ることができる。 （２） 光学特性が良好で、かつ、接続損失が小さい石
英系ガラス光導波路を用いた光モジュールを得ることが
できる。
【図１】第１の実施の形態に係る石英系ガラス光導波路
の断面構造を示す図である。
の断面構造を示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る石英系ガラス光導波路
の製造工程を説明する図である。
の製造工程を説明する図である。
【図３】４０チャネルアレイ導波路型光合分波器の平面
図である。
図である。
【図４】実施例において直径４インチの合成石英ガラス
基板上に光合分波器を２個形成した時の平面図である。
基板上に光合分波器を２個形成した時の平面図である。
【図５】４０チャネルアレイ導波路型光合分波器の代表
的な損失波長特性の一例を示す図である。
的な損失波長特性の一例を示す図である。
【図６】従来の石英系ガラス光導波路の断面構造を示す
図である。
図である。
１０ 石英系ガラス光導波路
１１ 合成石英ガラス基板（石英ガラス基板）
１３ コア導波路
１５ クラッド
Claims (3)
- 【請求項１】 石英ガラス基板上に、光を伝搬するため
のコア導波路と、そのコア導波路を覆うクラッドとを形
成してなる石英系ガラス光導波路において、上記石英ガ
ラス基板を、純粋ＳｉＯ2からなり、かつ、複屈折量が
１０ｎｍ／ｃｍ以下の合成石英ガラス基板で形成したこ
とを特徴とする石英系ガラス光導波路。 - 【請求項２】 上記石英ガラス基板の反りが、その石英
ガラス基板の直径比で１．２５μｍ／ｉｎｃｈ以下であ
る請求項１記載の石英系ガラス光導波路。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の石英系ガラス光導
波路のコア導波路の少なくとも一端に、光ファイバを接
続したことを特徴とする石英系ガラス光導波路を用いた
光モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001349163A JP2003149479A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 石英系ガラス光導波路及びそれを用いた光モジュール |
| US10/293,937 US7415183B2 (en) | 2001-11-14 | 2002-11-14 | Silica based glass waveguide and optical module using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001349163A JP2003149479A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 石英系ガラス光導波路及びそれを用いた光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003149479A true JP2003149479A (ja) | 2003-05-21 |
Family
ID=19161873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001349163A Pending JP2003149479A (ja) | 2001-11-14 | 2001-11-14 | 石英系ガラス光導波路及びそれを用いた光モジュール |
Country Status (2)
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|---|---|
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| JP (1) | JP2003149479A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2014045990A1 (ja) * | 2012-09-18 | 2014-03-27 | 株式会社ニコン | ＳｉＯ2 －ＴｉＯ2 系ガラスの製造方法および該ガラスからなるフォトマスク基板の製造方法 |
| TWI636617B (zh) | 2016-12-23 | 2018-09-21 | 財團法人工業技術研究院 | 電磁波傳輸板及差動電磁波傳輸板 |
| TWI763684B (zh) * | 2017-07-10 | 2022-05-11 | 美商康寧公司 | 具有經設計之應力分佈的以玻璃為基礎之製品及其製作方法 |
Family Cites Families (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2841162A1 (de) * | 1978-09-21 | 1980-04-10 | Siemens Ag | Doppelbrechungsarmer lichtwellenleiter |
| JPH05181031A (ja) | 1992-01-06 | 1993-07-23 | Hitachi Cable Ltd | 光導波路及びその製造方法 |
| DE69430361D1 (de) * | 1993-01-08 | 2002-05-16 | Massachusetts Inst Technology | Verlustarme optische und optoelektronische integrierte schaltungen |
| JP3194667B2 (ja) | 1994-03-26 | 2001-07-30 | 信越石英株式会社 | 光学用合成石英ガラス成形体及びその製造方法 |
| JP3203178B2 (ja) * | 1996-02-27 | 2001-08-27 | 日立電線株式会社 | 光導波路、光モジュール及び光システム |
| JPH09328325A (ja) | 1996-06-05 | 1997-12-22 | Hitachi Cable Ltd | 石英基板及びそれを用いた石英系ガラス導波路型光部品の製造方法 |
| JP2870499B2 (ja) * | 1996-08-02 | 1999-03-17 | 日立電線株式会社 | 光波長合分波器 |
| JP3944759B2 (ja) | 1997-04-08 | 2007-07-18 | 信越石英株式会社 | 光学用合成石英ガラス、その製造方法およびエキシマレーザー用光学部材 |
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