JP2005338502A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

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勉 住本
Shiro Katsuki
史朗 香月
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栄治 松山
Mitsuhiro Tabata
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Abstract

【解決手段】本発明の光導波路の製造方法は、基板1上にコアとなる多孔質ガラス層2を堆積させた後にこのコアとなる多孔質ガラス層2をガラス化してコア6を形成し、このコア6の周囲にクラッドとなる多孔質ガラス層7を堆積させた後にこのクラッドとなる多孔質ガラス層7をガラス化してクラッド10を形成する工程において、コアとなる多孔質ガラス層2やクラッドとなる多孔質ガラス層7を重水素雰囲気中で加熱してOH基をOD基に置換させてOH基含有量を低減させたり、コアとなる多孔質ガラス層2やクラッドとなる多孔質ガラス層7をガラス化する際に、そのガラス化の前あるいはガラス化と同時に脱水処理を施す。そして、これらの重水素処理の工程あるいは脱水処理の工程を2工程以上組み合わせて行ってもよい。
【効果】本発明によれば、光導波路のコアを形成したりクラッドを形成したりする工程において重水素処理を行ったり脱水処理を行うので極めてOH基含有量の少ない波長多重化通信に適した高品質の光導波路を製造することができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、OH基による吸収を低減させることのできる光導波路の製造方法に関する。
近年の通信ネットワークの進展に伴い光ファイバ通信網が急速に整備されてきている。特にFTTHの導入が進むに連れて各家庭でも高速インターネット通信の要望がますます高まってきている。
現在通信波長は1310nmや1550nmが使用されているがFTTHの導入に当たっては1310nmや1550nmの他にも多数の波長を多重化して通信することも必要になってくる。波長を多重化して通信を行う場合には使用する波長がその波長域で吸収されないことが重要である。
ところで通信波長域には1380nm付近にOH(水酸)基による吸収帯が存在する。従って従来この波長帯(E−band)では通信が行うことができなかった。そこで、従来は光ファイバを製造する際に重水素を用いてこの波長帯のOH基の含有量を低減させる方法が提案されている。従来の低OH基含有の光ファイバの製造方法では、るつぼ内でガラス原料を溶融する際に重水によりOH基を除去したり、外付法や気相軸付法により多孔質母材を製造する際に重水を用いてOH基を除去することが行われていた(例えば、特許文献1参照)。
また、光ファイバを線引きした後にこの光ファイバを重水素雰囲気中に所定時間保持してOH基を除去するという方法も行われていた(例えば、特許文献2参照)。
特開平10−218627号公報 特開平2002−187733号公報
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
即ち、光ファイバのOH基を低減して1380nm付近の吸収を少なくすることは従来から行われていたが、光ファイバを用いた通信網には光ファイバの他に平面型の光導波路もその構成部品としてよく用いられている。
光導波路は通常はGeなどの屈折率上昇元素を石英ガラスに添加したコアとこのコアを覆って純石英ガラスからなるコアよりも屈折率の低いクラッドとが石英ガラス等の基板上に形成されているが、この光導波路も1380nm付近の吸収が多ければ光ファイバ通信網全体として波長多重化が実現できないという問題が存在する。
従来光導波路に関してはOH基低減のための有効な方法が用いられていなかったため、低OH基の光導波路の提供が望まれていた。本発明は上記のような課題を解決して低OH基の光導波路を製造できる方法を提供するものである。
本発明は以上の点を解決するため次のような構成からなるものである。
即ち、本発明はまず第1の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層を重水素雰囲気中で加熱した後、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする。
また、第2の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とする際に、前記コアとなる多孔質ガラス層のガラス化の前に前記コアとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してからガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする。
さらに、さらに第3の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とする際に、前記コアとなる多孔質ガラス層のガラス化と同時に前記コアとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする。
また、第4の態様として、前記第2の態様または第3の態様において前記脱水処理はHeにCl、F、Oの中から選択された1種若しくは2種以上のガスを添加した混合ガスにより行うことを特徴とする。
さらに、第5の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層を重水素雰囲気中で加熱した後ガラス化することを特徴とする。
また、第6の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層のガラス化の前に前記クラッドとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してからガラス化することを特徴とする。
さらに、第7の態様として、基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層のガラス化と同時に前記クラッドとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施すことを特徴とする。
また、第8の態様として、前記第6の態様または第7の態様において前記脱水処理はHeにCl、F、Oの中から選択された1種若しくは2種以上のガスを添加した混合ガスにより行うことを特徴とする。
さらに、第9の態様として、前記第1から第8のいずれかの態様において前記重水素雰囲気中での加熱若しくは脱水処理の工程を2工程以上組み合わせて行うことを特徴とする。
また、第10の態様として、前記第1から第9のいずれかの態様において前記基板は石英ガラス、多成分系ガラス、シリコンから選択された1種であることを特徴とする。
光導波路においても確実にOH基を低減できるので光ファイバ通信網全体で波長多重化が効率よく実現することが可能となる製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について具体例を用いて説明する。
図1は本発明の一実施の形態を表した図である。図1(a)において、例えば火炎堆積(FHD;Flame Hydrolysis Deposition)法によりまず石英ガラスからなる基板1上にコアとなる石英の多孔質ガラス層2を堆積させる。
次に図1(b)において、基板上のコアとなる石英の多孔質ガラス層2を重水素雰囲気3中で加熱し、重水若しくは重水蒸気が多孔質ガラス層内部に拡散してOH基がOD基に置換されるようにする。
この後図1(c)に示すように前記基板上のコアとなる石英の多孔質ガラス層2をHeにClを添加した混合ガス4中で加熱して脱水処理を行う。この処理によりさらにOH基を低減することができる。なお、Heに添加するガスはClの他にFやOあるいはこれらのガスを2種以上混合して用いても同様の効果を得ることができる。
次いで、図1(d)に示すように前記基板上のコアとなる石英の多孔質ガラス層2を加熱して透明ガラス化を行いコア層5を形成する。なお、前記図1(c)に示した脱水処理は図1(d)におけるガラス化と同時に行っても同様の効果が得られる。
その後図1(e)のようにコア層5を所定のパターンでエッチングしてコア6を形成する。コア6を形成した後に図1(f)に示すように再びFHD法によりコア6を覆うようにクラッドとなる多孔質ガラス層7を堆積させる。そして、図1(g)に示すように前記図1(b)と同様にクラッドとなる多孔質ガラス層7を重水素雰囲気8中で加熱し、重水若しくは重水蒸気が多孔質ガラス層内部に拡散してOH基がOD基に置換されるようにする。
さらに図1(h)に示すようにクラッドとなる多孔質ガラス層7をHeにClを添加した混合ガス9中で加熱して脱水処理を行い、その後図1(i)に示すようにクラッドとなる多孔質ガラス層7を加熱して透明ガラス化を行いクラッド10を形成し光導波路とする。なお、前記図1(h)に示した脱水処理は図1(i)におけるガラス化と同時に行っても同様の効果が得られる。
ここで、前記した重水素雰囲気中での加熱の工程あるいは脱水処理の工程はそれぞれ単独で行っても効果があるが、各工程を2工程以上組み合わせて行ってもよい。即ち、目的とする光導波路の特性に応じてどのような組み合わせを採用するか適宜定めればよい。もちろん本実施の形態で示した工程をすべて行えばOH基含有量の極めて少ない高品質の光導波路を得ることができることは言うまでもない。
また、本実施の形態では基板を石英ガラスとしたが、多成分系ガラスやシリコン等を用いることができ、特に材料を限定する必要はない。さらに、コアやクラッドの多孔質ガラス層を堆積する方法においても本実施の形態で用いたFHD法に限定する必要はなく、例えばプラズマCVD法やスパッタリング法等を用いることもできる。
図2は本発明の方法を適用して製造した光導波路の損失−波長特性の実施例を従来の特にOH基の低減を行わない方法で製造した光導波路と比較して示したものである。実線が本発明による方法、波線が従来の方法によるものである。なお、縦軸の損失は任意スケールである。図2から明らかなように本発明による方法では1380nm付近のOH基による吸収がほとんど見られなくなっている。
本発明の一実施の形態を説明する図である。 本発明による光導波路の損失−波長特性を示した図である。
符号の説明
1・・・基板
2・・・コアとなる多孔質ガラス層
3・・・重水素雰囲気
4・・・脱水用混合ガス
5・・・コア層
6・・・コア
7・・・クラッドとなる多孔質ガラス層
8・・・重水素雰囲気
9・・・脱水用混合ガス
10・・クラッド

Claims (10)

  1. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層を重水素雰囲気中で加熱した後、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする光導波路の製造方法。
  2. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とする際に、前記コアとなる多孔質ガラス層のガラス化の前に前記コアとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してからガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする光導波路の製造方法。
  3. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とする際に、前記コアとなる多孔質ガラス層のガラス化と同時に前記コアとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化することを特徴とする光導波路の製造方法。
  4. 前記脱水処理はHeにCl、F、Oの中から選択された1種若しくは2種以上のガスを添加した混合ガスにより行うことを特徴とする請求項2または請求項3記載の光導波路の製造方法。
  5. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層を重水素雰囲気中で加熱した後ガラス化することを特徴とする光導波路の製造方法。
  6. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層のガラス化の前に前記クラッドとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施してからガラス化することを特徴とする光導波路の製造方法。
  7. 基板上に屈折率の高いコアとなる多孔質ガラス層を堆積させ、前記コアとなる多孔質ガラス層をガラス化してコア層とし、次いで前記コア層を所定のパターンでエッチングしてコアを形成し、その後前記コアを覆うように前記コアよりも屈折率の低いクラッドとなる多孔質ガラス層を堆積させた後、前記クラッドとなる多孔質ガラス層をガラス化する際に、前記クラッドとなる多孔質ガラス層のガラス化と同時に前記クラッドとなる多孔質ガラス層に脱水処理を施すことを特徴とする光導波路の製造方法。
  8. 前記脱水処理はHeにCl、F、Oの中から選択された1種若しくは2種以上のガスを添加した混合ガスにより行うことを特徴とする請求項6または請求項7記載の光導波路の製造方法。
  9. 前記重水素雰囲気中での加熱若しくは脱水処理の工程を2工程以上組み合わせて行うことを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載の光導波路の製造方法。
  10. 前記基板は石英ガラス、多成分系ガラス、シリコンから選択された1種であることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に記載の光導波路の製造方法。
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WO2024076463A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Applied Materials, Inc. Methods for fabrication of optical structures on photonic glass layer substrates

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