JP2006030734A - Optical waveguide and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信、光信号処理を行う平面光波回路に用いられる光導波路及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide used in a planar lightwave circuit that performs optical communication and optical signal processing, and a method for manufacturing the same.
近年、光導波路による平面光波回路が光通信、光信号処理等の分野で盛んに用いられている。平面光波回路では、光導波路により構成される方向性結合器、マッハ・ツェンダ干渉計或いはAWG(Arrayed Waveguide Grating)等の要素回路を、単独若しくは組み合わせることにより、光の分波、合波或いは光路の切り換え等の機能を実現している。 In recent years, planar lightwave circuits using optical waveguides are actively used in the fields of optical communication, optical signal processing, and the like. In planar lightwave circuits, elemental circuits such as directional couplers composed of optical waveguides, Mach-Zehnder interferometers or AWGs (Arrayed Waveguide Grating) are used alone or in combination to demultiplex, combine, or optical path Functions such as switching are realized.
ところが、光導波路による平面光波回路には、特性上の課題として、以下の2点がある。 However, a planar lightwave circuit using an optical waveguide has the following two problems as characteristics.
1つは、平面光波回路と光ファイバの接続部で生じる損失(接続損失)の問題である。
接続損失の原因は、光のモードフィールドが光ファイバ中と光導波路中とで異なっていることである。例えば、石英系光導波路と石英光ファイバの接続を行う場合、一般的に光導波路のコアの寸法は数μm角若しくはこれに近い矩形であるのに対し、光ファイバ(ここではシングルモード光ファイバを例にとる)のコアの寸法は約10μmφである。この形状の違いに対応して光のモードフィールド径も異なり、この不一致によって光ファイバと光導波路の接続部分で光が漏れてしまい、接続損失を生じる。
One is a problem of loss (connection loss) generated at the connection between the planar lightwave circuit and the optical fiber.
The cause of the connection loss is that the mode field of light is different between the optical fiber and the optical waveguide. For example, when connecting a silica-based optical waveguide and a silica optical fiber, the core of the optical waveguide is generally a few μm square or a rectangle close to this, whereas an optical fiber (here, a single mode optical fiber is used). The core dimension (for example) is about 10 μmφ. Corresponding to this difference in shape, the mode field diameter of light also differs, and due to this mismatch, light leaks at the connection portion between the optical fiber and the optical waveguide, resulting in connection loss.
上記接続損失を低減するには、光導波路中のモードフィールドを大きくして、光ファイバのモードフィールドに近づければよい。この観点から、光ファイバとの接続箇所のみコアを広くかつ厚くし、光導波路中のモードフィールドの大きさを光ファイバ中のそれに近づけることにより、接続損失の低減を実現している方法(以下、縦横テーパ法と呼ぶ。)が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、この縦横テーパ法は、光ファイバとの接続部のコアを厚くするため、コアの堆積及びエッチングに時間がかかり、又、コアの堆積若しくはエッチング時にシャドウマスクを用いるため工程が複雑になるという問題がある。 In order to reduce the connection loss, the mode field in the optical waveguide may be enlarged and brought closer to the mode field of the optical fiber. From this point of view, the connection loss is reduced by increasing the thickness of the core only at the connection point with the optical fiber, and bringing the size of the mode field in the optical waveguide closer to that in the optical fiber (hereinafter referred to as “the connection loss”). (Referred to as a vertical and horizontal taper method) (see Patent Document 1). However, this vertical / horizontal taper method increases the thickness of the core at the connection with the optical fiber, so it takes time to deposit and etch the core, and the process is complicated because a shadow mask is used during core deposition or etching. There's a problem.
上記縦横テーパ法の改良法として、接続部のコアを厚さ方向に途中までしかエッチングしないことにより、エッチング時間の短縮化を図る方法が提案されている(特許文献2参照)。この改良法では、コアを途中までしかエッチングしなかった場合でも、エッチング深さを適切に設定すれば、完全にエッチングした場合とほぼ同等の低減効果が得られることが述べられている。しかしながら、この改良法においても、シャドウマスクを使用する工程を省けるわけではないため、工程の複雑さは本質的に変わらない。 As an improved method of the vertical and horizontal taper methods, there has been proposed a method of shortening the etching time by etching the core of the connection part only halfway in the thickness direction (see Patent Document 2). In this improved method, it is stated that even if the core is etched only halfway, if the etching depth is set appropriately, a reduction effect almost equal to that obtained when completely etched can be obtained. However, even in this improved method, the process using the shadow mask cannot be omitted, so the complexity of the process remains essentially unchanged.
もう1つの問題は、基板(ウェハ)面内における方向性結合器の結合率のばらつきの問題である。この問題は、以下に説明するように、光導波路の作製中にコアの倒れこみが発生することが原因の1つである。 Another problem is a variation in the coupling rate of the directional coupler in the substrate (wafer) plane. This problem is caused by the fact that the core collapses during the production of the optical waveguide, as will be described below.
図7(a)を参照して、光導波路の基本的構造を説明すると、基板21上に形成された光導波路の構造としては、コア23の形状を矩形とし、かつコア23の周囲が完全にクラッド(アンダクラッド22及びオーバクラッド24)で囲まれている構造、所謂、チャネル型構造とすることが多い。これは、この構造が平面光波回路の設計の面でも、又、光導波路の作製の面でも簡単なためである。
The basic structure of the optical waveguide will be described with reference to FIG. 7A. As the structure of the optical waveguide formed on the
通常、チャネル構造の光導波路の作製にあたっては、コア23をエッチングする際、エッチング断面を垂直とし、かつエッチングした箇所にコア23が残らないように、エッチング深さをコア23の厚さよりも若干大きくする。例えば、コア23の厚さが6μmの場合には、エッチング探さを7μm(即ち、オーバエッチング量を1μm)程度とする。この際、コア23の下方側には、凸状のアンダクラッド22aが残されることになる。そして、このコア23をオーバクラッド24で埋め込む際、火炎堆積法によりオーバクラッド24を堆積し、これを焼結するという方法が良く用いられる。このとき、アンダクラッド22、22aの変形がなければ、図7(a)に示すように、コア23に倒れこみは発生しない。
Normally, in manufacturing an optical waveguide having a channel structure, when etching the
ところが、現実的には、オーバクラッド24の焼結時に、アンダクラッド22、22aの変形がおこり、コア23に倒れこみが発生するおそれがある。具体的に説明すると、火炎堆積法で堆積されるオーバクラッド24は、スート(微粉末)状になっており、これを高温で焼結することにより透明なガラス膜が形成される。焼結時の加熱過程で、オーバクラッド24のスートは一旦軟化し、エッチングにより形成された表面の凹凸を埋め込み、続く室温への冷却過程を経て透明なガラス膜となる。オーバクラッド24の焼結の際には、1000℃以上の高温に上げる必要があり、この高温のため、アンダクラッド22、22aも変形するおそれがあった。
However, in reality, when the over clad 24 is sintered, the under
例えば、方向性結合器は、2本のコア23が1〜3μm程度の距離で近接して並設された構造であるが、焼結の際、アンダクラッド22(特に、アンダクラッド22b)が変形し、変形したアンダクラッド22b上に配置されたコア23が倒れこみ、この状態で、近接した2本のコア23の間にオーバクラッド24が流れ込むことになるため、コア23が倒れこんだ状態で光導波路が形成されることになる(図7(b)参照)。コア23の倒れこみが起こると、方向性結合器のコア23間の距離(ギャップ)が変わってしまう。又、コア23の倒れこみの度合いはウェハ面内で必ずしも一様ではないため、ギャップの変化もウェハ面内で一様でなく、方向性結合器の結合率がウェハ面内でばらつきを生じることとなる。平面光波回路の中でも、インターリーバ等のフィルタ回路や光スイッチは、方向性結合器における光の結合率が回路特性を決定するため、結合率のばらつきは、これらの平面光波回路の歩留まりを上げることを困難にしている。
For example, the directional coupler has a structure in which two
なお、オーバクラッド24の堆積法としては化学気相成長法等も用いられるが、加工したコア23の凹凸を隙間なく埋め込むのが困難である、埋め込み後の表面がコア23の凹凸を反映して平坦にならない等の問題があり、現実的には火炎堆積法の方が実用的である。従って、オーバクラッド24の堆積法として、火炎堆積法を用いても、上記課題を解決するものが望まれている。
Although a chemical vapor deposition method or the like is also used as a method for depositing the overclad 24, it is difficult to bury the processed
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、上記課題を解決するべく、以下の2点を実現する光導波路及びその製造方法を提供することを目的とする。
1)光ファイバと光導波路との接続損失を低減する。
2)方向性結合器の結合率の基板面内のばらつきを小さくする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an optical waveguide that realizes the following two points and a method for manufacturing the same, in order to solve the above problems.
1) The connection loss between the optical fiber and the optical waveguide is reduced.
2) To reduce the in-plane variation in the coupling rate of the directional coupler.
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る光導波路は、
基板上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成され、所定厚さの平板部からなる下部コア及び前記下部コアから凸設された矩形断面の上部コアからなるコアと、
前記コアの周囲に形成された上部クラッド層とを有することを特徴とする。
つまり、下部コア及び上部コアからなるコアが、逆T字形状になるように、一体に形成され、平板部の下部コア自体がコアの残し厚さとなる構造である。
An optical waveguide according to claim 1 of the present invention for solving the above-described problems is
A lower cladding layer formed on the substrate;
A core formed of a lower core formed of a flat plate portion of a predetermined thickness and an upper core of a rectangular cross section projecting from the lower core, formed on the lower cladding layer;
And an upper clad layer formed around the core.
In other words, the core composed of the lower core and the upper core is integrally formed so as to have an inverted T shape, and the lower core itself of the flat plate portion has the remaining thickness of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項2に係る光導波路は、
基板上に形成された下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に形成された2層以上の積層から構成され、前記下部クラッド層に接する層が所定厚さの平板部を有し、前記平板部から凸設された矩形断面部を有するコアと、
前記コアの周囲に形成された上部クラッド層とを有することを特徴とする。
つまり、積層構造のコアが逆T字形状に形成され、コアの最下層(下部クラッド層に接する層)の平板部が、コアの残し厚さとなる構造である。
The optical waveguide according to claim 2 of the present invention for solving the above-described problems is
A lower cladding layer formed on the substrate;
A core composed of a laminate of two or more layers formed on the lower clad layer, wherein the layer in contact with the lower clad layer has a flat plate portion having a predetermined thickness, and has a rectangular cross section protruding from the flat plate portion When,
And an upper clad layer formed around the core.
That is, the laminated core is formed in an inverted T shape, and the flat plate portion of the lowermost layer (the layer in contact with the lower cladding layer) has a remaining thickness of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項3に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記コアが単層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの17%以下としたことを特徴とする。
つまり、単層コア構造のコア下部の平板部を、コアの厚さの17%以下の厚さにすることで、モードフィールドが平板部へ広がり過ぎないようにして、接続損失が増大しないようにすることができる。
An optical waveguide according to claim 3 of the present invention for solving the above-mentioned problems is
In the optical waveguide,
When the core is formed of a single layer, the thickness of the flat plate portion is set to 17% or less of the thickness of the core.
In other words, by making the flat plate portion under the core of the single-layer core structure 17% or less of the thickness of the core, the mode field is not excessively spread to the flat plate portion so that the connection loss does not increase. can do.
上記課題を解決する本発明の請求項4に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの30%以下としたことを特徴とする。
つまり、積層コア構造のコア下部の平板部を、コアの厚さの30%以下の厚さにすることで、モードフィールドが平板部へ広がり過ぎないようにして、接続損失が増大しないようにすることができる。
An optical waveguide according to claim 4 of the present invention for solving the above-described problems is
In the optical waveguide,
The thickness of the flat plate portion is 30% or less of the thickness of the core.
In other words, by making the flat plate portion under the core of the
上記課題を解決する本発明の請求項5に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記平板部の厚さを、少なくとも、前記コアの厚さの5%以上としたことを特徴とする。
つまり、コア下部に、コアの厚さの5%以上の厚さの平板部を備えることで、コアの倒れこみを抑止することができる。
An optical waveguide according to claim 5 of the present invention for solving the above-described problems is
In the optical waveguide,
The thickness of the flat plate portion is at least 5% of the thickness of the core.
That is, the collapse of the core can be suppressed by providing a flat plate portion having a thickness of 5% or more of the core thickness at the lower portion of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項6に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記コアは、その変形が誘起される温度(以下、変形温度と呼ぶ。)が前記上部クラッド層の焼結温度よりも高い材料からなることを特徴とする。
つまり、上部クラッド層の焼結時に、高い変形温度を有するコアが変形しにくい状態であるので、コア自体の変形を抑止することができる。なお、コアの倒れこみを考慮した場合、少なくとも、コアの平板部の部分が高い変形温度を有していればよい。
An optical waveguide according to claim 6 of the present invention for solving the above-described problems is
In the optical waveguide,
The core is made of a material whose deformation is induced (hereinafter referred to as a deformation temperature) higher than a sintering temperature of the upper clad layer.
That is, since the core having a high deformation temperature is hardly deformed when the upper clad layer is sintered, deformation of the core itself can be suppressed. In consideration of the collapse of the core, it is sufficient that at least the flat plate portion of the core has a high deformation temperature.
上記課題を解決する本発明の請求項7に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記平板部及びその近傍は、前記コアにおける他の部分より屈折率の小さい材料からなることを特徴とする。
特に、平板部(コアの残し厚さ)を厚くしたい場合、平板部の屈折率を他の部分よりの小さくする構成は好適である。例えば、積層コア構造の場合、平板部となる層の添加材料(ドーパント)の濃度を変えることにより、平板部及びその近傍の屈折率を小さくさせる。
An optical waveguide according to
In the optical waveguide,
The flat plate portion and its vicinity are made of a material having a smaller refractive index than other portions of the core.
In particular, when it is desired to increase the flat plate portion (remaining thickness of the core), a configuration in which the refractive index of the flat plate portion is smaller than that of other portions is preferable. For example, in the case of a laminated core structure, the refractive index of the flat plate portion and its vicinity is reduced by changing the concentration of the additive material (dopant) of the layer to be the flat plate portion.
上記課題を解決する本発明の請求項8に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記平板部は、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層より屈折率の大きい材料からなることを特徴とする。
An optical waveguide according to an eighth aspect of the present invention for solving the above-described problems is
In the optical waveguide,
The flat plate portion is made of a material having a higher refractive index than the lower clad layer and the upper clad layer.
上記課題を解決する本発明の請求項9に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記平板部は、前記基板の全面に配置されたものであることを特徴とする。
コアの残し厚さとなる平板部を、基板全面に残して配置することで、光導波路の作製時の工程を簡略にすることができる。
An optical waveguide according to a ninth aspect of the present invention for solving the above-described problems is
In the optical waveguide,
The flat plate portion is disposed on the entire surface of the substrate.
By disposing the flat plate portion, which is the remaining thickness of the core, on the entire surface of the substrate, the process for manufacturing the optical waveguide can be simplified.
上記課題を解決する本発明の請求項10に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記下部クラッド層、前記上部クラッド層及び前記コアを、石英系材料から構成したことを特徴とする
An optical waveguide according to claim 10 of the present invention that solves the above problems is
In the optical waveguide,
The lower clad layer, the upper clad layer, and the core are made of a quartz-based material.
上記課題を解決する本発明の請求項11に係る光導波路は、
上記光導波路において、
前記コアのうち最も屈折率が大きい部分と前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層との比屈折率差を0.75%とし、前記コアの厚さを6μmとする場合、前記平板部の厚さを0.3μm以上、かつ、単層のコアの場合、1.0μm以下、又は、複数層のコアの場合、1.8μm以下としたことを特徴とする。
An optical waveguide according to an eleventh aspect of the present invention that solves the above problems is as follows.
In the optical waveguide,
When the relative refractive index difference between the core having the highest refractive index and the lower cladding layer and the upper cladding layer is 0.75% and the core thickness is 6 μm, the thickness of the flat plate portion Is 0.3 μm or more and 1.0 μm or less in the case of a single-layer core, or 1.8 μm or less in the case of a multi-layer core.
上記課題を解決する本発明の請求項12に係る光導波路の製造方法は、
基板上に下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層上に、1層又は2層以上の積層からなるコア層を形成する工程と、
前記コア層からフォトリソグラフィ及びエッチングによりコアを形成する工程と、
火炎堆積法により堆積させたスートを焼結させることで、前記コアを埋め込む上部クラッド層を形成する工程とを有し、
前記コア層をエッチングにより加工を行う際に、前記コア層のエッチング深さを、前記コア層の厚さより小さくして、前記コアの下部に平板部を残すことを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 12 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
Forming a lower cladding layer on the substrate;
Forming a core layer composed of one or more layers on the lower cladding layer; and
Forming a core from the core layer by photolithography and etching;
A step of forming an upper cladding layer for embedding the core by sintering soot deposited by a flame deposition method,
When the core layer is processed by etching, the etching depth of the core layer is made smaller than the thickness of the core layer, and a flat plate portion is left under the core.
上記課題を解決する本発明の請求項13に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記コアが単層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの17%以下とすることを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 13 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
When the core is composed of a single layer, the thickness of the flat plate portion is set to 17% or less of the thickness of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項14に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記コアが複数層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの30%以下とすることを特徴とする。
A method for manufacturing an optical waveguide according to claim 14 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
When the core is composed of a plurality of layers, the thickness of the flat plate portion is 30% or less of the thickness of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項15に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記平板部の厚さを、少なくとも、前記コアの厚さの5%以上とすることを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 15 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
The thickness of the flat plate portion is at least 5% of the thickness of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項16に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記コアの変形が誘起される温度が、前記上部クラッド層の焼結温度よりも高いことを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 16 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
The temperature at which the deformation of the core is induced is higher than the sintering temperature of the upper clad layer.
上記課題を解決する本発明の請求項17に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記平板部及びその近傍は、前記コアにおける他の部分より屈折率の小さい材料からなることを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 17 of the present invention for solving the above-described problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
The flat plate portion and its vicinity are made of a material having a smaller refractive index than other portions of the core.
上記課題を解決する本発明の請求項18に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記平板部は、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層より屈折率の大きい材料からなることを特徴とする。
An optical waveguide manufacturing method according to an eighteenth aspect of the present invention that solves the above problems is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
The flat plate portion is made of a material having a higher refractive index than the lower clad layer and the upper clad layer.
上記課題を解決する本発明の請求項19に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記下部クラッド層、前記上部クラッド層及び前記コアを、石英系材料から構成することを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 19 of the present invention for solving the above-described problem is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
The lower clad layer, the upper clad layer, and the core are made of a quartz-based material.
上記課題を解決する本発明の請求項20に係る光導波路の製造方法は、
上記光導波路の製造方法において、
前記コアのうち最も屈折率が大きい部分と前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層との比屈折率差を0.75%とし、前記コアの厚さを6μmとする場合、前記平板部の厚さを0.3μm以上、かつ、単層のコアの場合、1.0μm以下、又は、複数層のコアの場合、1.8μm以下とすることを特徴とする。
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 20 of the present invention for solving the above-described problem is as follows.
In the method of manufacturing the optical waveguide,
When the relative refractive index difference between the core having the highest refractive index and the lower cladding layer and the upper cladding layer is 0.75% and the core thickness is 6 μm, the thickness of the flat plate portion Is 0.3 μm or more and 1.0 μm or less in the case of a single-layer core, or 1.8 μm or less in the case of a multi-layer core.
以下に、本発明により上記課題が解決可能な理由を説明する。
なお、以下の説明では、コアが複数のガラス層の積層構造となっている場合は、コアの厚さとは各ガラス層の厚さの和を意味する。
The reason why the above problems can be solved by the present invention will be described below.
In the following description, when the core has a laminated structure of a plurality of glass layers, the thickness of the core means the sum of the thicknesses of the glass layers.
まず、光ファイバと光導波路との接続損失を低減可能な理由について説明する。
コアのエッチング深さをコアの厚さよりも小さくすると、エッチングされた箇所においても、コアがスラブ(平板)状に残る。このスラブ状コア(平板部)部分にも光が導渡されるので、モードフィールドが広がり、光ファイバとの接続損失が低減されることになる。但し、スラブ状コアの厚さ(コアの残し厚さ)が、コアの厚さの30%を超えると、水平方向の光の閉じ込めが弱くなり、スラブ状コア部分へモードフィールドが広がりすぎるため、却って接続損失は増大する。従って、コア下部にスラブ状コアを形成すると共に、そのスラブ状コアの厚さを適切に設定すれば、光ファイバとの接続損失が低減可能となる。
First, the reason why the connection loss between the optical fiber and the optical waveguide can be reduced will be described.
When the etching depth of the core is made smaller than the thickness of the core, the core remains in a slab (flat plate) shape even at the etched portion. Since light is also transmitted to the slab-like core (flat plate portion), the mode field is widened and the connection loss with the optical fiber is reduced. However, if the thickness of the slab-like core (the remaining thickness of the core) exceeds 30% of the core thickness, the light confinement in the horizontal direction becomes weak, and the mode field spreads too much to the slab-like core portion. On the other hand, connection loss increases. Therefore, if a slab-like core is formed under the core and the thickness of the slab-like core is set appropriately, the connection loss with the optical fiber can be reduced.
次に、方向性結合器の結合率の面内ばらつきを小さくできる理由について説明する。
本発明では、エッチングされた箇所においても、コアがスラブ状に残る構造であり、又、コア自体の変形温度はオーバクラッド(上部クラッド層)の焼結温度よりも高いので、オーバクラッド焼結時の高温下においても変形しない。つまり、コア自体がコア下方のアンダクラッド(下部クラッド層)の変形の影響を受けにくく、従って、コアの倒れこみは起こりにくくなる。その結果、コア間のギャップが適正に保たれ、方向性結合器の結合率のウェハ面内のばらつきを小さくすることができる。但し、スラブ状コアの厚さ(コアの残し厚さ)が、コアの厚さの5%未満の場合には、コアの残し厚さが少なすぎ、コア倒れこみ抑止効果が得られない。又、方向性結合器の結合率の安定化という観点からは、コアの残し厚さは大きい方が望ましいが、コア残し厚さがコアの厚さの30%を超えると、上述のように光導波路での損失の増大を招くので、コアの残し厚さはコアの厚さの30%以下にする必要がある。
Next, the reason why the in-plane variation of the coupling rate of the directional coupler can be reduced will be described.
In the present invention, the core remains in a slab shape even in the etched portion, and the deformation temperature of the core itself is higher than the sintering temperature of the over clad (upper clad layer). It does not deform even at high temperatures. That is, the core itself is not easily affected by the deformation of the underclad (lower clad layer) below the core, and therefore the core is less likely to collapse. As a result, the gap between the cores is properly maintained, and the variation in the wafer surface of the coupling ratio of the directional coupler can be reduced. However, when the thickness of the slab-like core (the remaining thickness of the core) is less than 5% of the thickness of the core, the remaining thickness of the core is too small, and the effect of suppressing the collapse of the core cannot be obtained. From the viewpoint of stabilizing the coupling ratio of the directional coupler, it is desirable that the remaining thickness of the core is large. However, if the remaining thickness of the core exceeds 30% of the thickness of the core, the optical Since the loss in the waveguide is increased, the remaining thickness of the core needs to be 30% or less of the thickness of the core.
又、コアが複数のガラス層の積層構造となっている場合には、それらのガラス層の全ての層の変形温度がオーバクラッドの焼結温度よりも高ければ、コアの倒れこみの抑止効果が得られる。例えば、オーバクラッドの焼結温度を1200℃で行う場合、変形温度が1300℃以上、望ましくは1400℃以上である材料を、コアを形成するガラス層として用いる。このように、コアの倒れこみを防ぐ方法としては、オーバクラッドの焼結温度よりも高い変形温度を有するコアを用いるという方法が最も実用的である。なお、コアを積層構造とする場合、光閉じ込めの観点から、コアを構成している層のうち最も屈折率の小さい層をコアの最下層とするのがよい。 In addition, when the core has a laminated structure of a plurality of glass layers, if the deformation temperature of all of the glass layers is higher than the sintering temperature of the over clad, the effect of suppressing the collapse of the core is obtained. can get. For example, when the overcladding sintering temperature is 1200 ° C., a material having a deformation temperature of 1300 ° C. or higher, preferably 1400 ° C. or higher is used as the glass layer for forming the core. Thus, the most practical method for preventing the collapse of the core is to use a core having a deformation temperature higher than the sintering temperature of the overclad. In addition, when making a core into a laminated structure, it is good to make the layer with the smallest refractive index into the lowest layer of a core from the viewpoint of optical confinement.
なお、コアの倒れこみを防ぐ方法としては、上述したオーバクラッドの焼結温度よりも高い変形温度を有するコアを用いるという方法以外にも、以下の2通りの方法が考えられる。 In addition, as a method for preventing the collapse of the core, the following two methods are conceivable in addition to the method of using the core having a deformation temperature higher than the sintering temperature of the over clad described above.
1つ目は、コアだけでなくアンダクラッドについても、オーバクラッドの焼結温度よりも高い変形温度を有する膜を用いるという方法である。
火炎堆積法で作製したオーバクラッドの焼結温度よりも変形温度の高いガラス膜を作製できる方法として、例えば、熱酸化法や化学気相成長法がある。但し、これらの方法で作製できるガラス膜の厚さは、最大10〜20μmの程度であり、又、厚い膜を作製する場合には、作製時間が長くなる。例えば、石英系光導波路の場合、必要なアンダクラッドの厚さは、回路の種類、比屈折率差Δによって異なるが、AWGならば15〜20μm、光スイッチのように熱光学効果を利用する回路の場合には、熱光学効果誘起用の薄膜ヒータの消費電力を抑えるため35μm以上必要である。従って、アンダクラッドの変形温度を高くする方法は、AWGのようにアンダクラッドが薄くても良い場合に好適なものである。
The first method is to use a film having a deformation temperature higher than the sintering temperature of the over cladding not only for the core but also for the under cladding.
As a method for producing a glass film having a deformation temperature higher than the sintering temperature of the over clad produced by the flame deposition method, for example, there are a thermal oxidation method and a chemical vapor deposition method. However, the thickness of the glass film that can be produced by these methods is about 10 to 20 μm at the maximum, and the production time becomes long when a thick film is produced. For example, in the case of a silica-based optical waveguide, the required underclad thickness varies depending on the type of circuit and the relative refractive index difference Δ, but 15 to 20 μm for an AWG, a circuit that uses the thermo-optic effect like an optical switch In this case, 35 μm or more is necessary to suppress the power consumption of the thin film heater for inducing the thermo-optic effect. Therefore, the method of increasing the deformation temperature of the underclad is suitable when the underclad may be thin like AWG.
2つ目は、オーバクラッドの作製温度をアンダクラッドの変形温度よりも下げるという方法である。
化学気相成長法では、火炎堆積法とは異なり、スートの堆積とこれに続く焼結という過程を踏まないので、数百℃程度の加熱温度でガラス膜を堆積することができる。しかも、堆積したガラス膜の変形温度は高い。但し、化学気相成長法では、一般的に、凹凸が形成された表面を隙間なく埋め込んで平坦化することが困難であり、例えば、平坦化のためのCMP(Chemical Mechanical Polish)等、特殊な工程が要求される。なお、熱酸化法はシリコンの表面を酸化して酸化膜を形成する方法であるため、オーバクラッドの作製には適用できない。
The second method is to lower the overcladding fabrication temperature below the undercladding deformation temperature.
Unlike the flame deposition method, the chemical vapor deposition method does not go through the process of soot deposition and subsequent sintering, so that a glass film can be deposited at a heating temperature of about several hundred degrees Celsius. Moreover, the deformation temperature of the deposited glass film is high. However, in the chemical vapor deposition method, in general, it is difficult to flatten the surface on which the unevenness is formed without gaps. For example, a special mechanical method such as CMP (Chemical Mechanical Polish) for planarization is used. A process is required. Note that the thermal oxidation method is a method of forming an oxide film by oxidizing the surface of silicon, and thus cannot be applied to the production of an over clad.
本発明によれば、光導波路のコア下部にスラブ状コア(平板部)を設けたので、光ファイバとの接続損失を低減でき、かつ、方向性結合器の結合率の基板面内のばらつきを小さくでき、更に、作製工程上の負荷の低減することができる。 According to the present invention, since the slab-like core (flat plate portion) is provided under the core of the optical waveguide, the connection loss with the optical fiber can be reduced, and the variation of the coupling ratio of the directional coupler in the substrate plane can be reduced. The load on the manufacturing process can be reduced.
本発明は、光導波路及びその製造方法に関するものであり、凸型(逆T字型)構造のコアを用いることにより、光導波路のモードフィールドを光ファイバのモードフィールドに近づけて、光ファイバとの接続損失を図り、又、オーバクラッドの形成の際の倒れこみを抑止することにより、方向性結合器の結合率のばらつきを小さくして歩留まり向上を図るものである。 The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the same, and by using a core having a convex (inverted T-shaped) structure, the mode field of the optical waveguide is brought close to the mode field of the optical fiber, so that By reducing the connection loss and suppressing the collapse during the formation of the overcladding, the variation in the coupling ratio of the directional coupler is reduced, thereby improving the yield.
以下、図1〜図6を用いて、本発明の実施形態を説明する。
以下の実施例では、実用性の観点から両クラッドを火炎堆積法により、コアを化学気相成長法により作製する場合を例にして説明するが、コアの変形温度がオーバクラッドの焼結温度よりも高ければ、本発明での各ガラス層の作製方法は、原理的には上記方法に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the following examples, from the viewpoint of practicality, the case where both clads are produced by flame deposition and the core is produced by chemical vapor deposition will be described as an example, but the deformation temperature of the core is higher than the sintering temperature of the over clad. If it is higher, the method for producing each glass layer in the present invention is not limited to the above method in principle.
図1は、本発明係る光導波路の実施形態の一例を示すものであり、光導波路の構造の断面を示す模式図である。 FIG. 1 shows an example of an embodiment of an optical waveguide according to the present invention, and is a schematic diagram showing a cross section of the structure of the optical waveguide.
図1に示すように、本実施例の光導波路は、シリコン基板11上に形成されたアンダクラッド12と、アンダクラッド12上に形成され、所定厚さDのスラブ状コア(平板部)からなる下部コア13b及び下部コア13bから凸設された矩形断面の上部コア13aからなるコア13と、コア13の周囲に形成されたオーバクラッド14とを有するものである。
As shown in FIG. 1, the optical waveguide of the present embodiment is composed of an
図1に示す光導波路の製造方法を説明すると、まず、シリコン基板11上に火炎堆積法によりSiO2を主成分とするアンダクラッド12を堆積し、電気炉で透明ガラス化する。次に、GeO2をドーパントとして添加したSiO2を主成分とするコア層を化学気相成長法により堆積する。次に、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチングにより、コア層をパターンニングし、所望の回路パターン(コア13)を形成する。最後に、アンダクラッド12と同じ屈折率のオーバクラッド14を火炎堆積法により堆積し、焼結を行い、コア13を埋め込むようにして光導波路を作製する。ここで、本発明に係る光導波路の製造方法では、コア層をエッチングする際に、コア層のエッチング深さを、コア13(若しくはコア層)の厚さより小さくして、コア13の下部にスラブ状の下部コア13bを残すようにすることに特徴がある。つまり、コア層のうち、エッチングによりパターン化された部分が上部コア13aとなり、エッチング後に残ったコア層がスラブ状の下部コア13bとなり、その下部コア13bの厚さがDとなる。なお、本実施例では、下部コア13bを含め、コア13を単層構造としている。
The manufacturing method of the optical waveguide shown in FIG. 1 will be described. First, an
ここで、比較実験のため、アンダクラッド12、コア13、オーバクラッド14の厚さを、それぞれ40μm、6μm、30μmとし、コア層のエッチング深さを7.0μm、6.0μm、5.5μm、5.0μm、4.5μm、4.0μmの5通りに変化させて光導波路を形成してみた。このとき、コア13のエッチング残し厚さ(下部コア13bの厚さ)Dは、それぞれ−1.0μm、0.0μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μmとなる。当然であるが、D≦0μmの場合には、下部コア13bは実際には存在しない。なお、上部コア13aの部分の光導波路の幅を7μm、コア13と両クラッド12、14との比屈折率差Δは0.75%とし、下部コア13bを含め、コア13の屈折率が、両クラッド12、14より大きくなるように設定した。
Here, for comparison experiments, the thicknesses of the
上記条件で作製した光導波路を用い、その光導波路と光ファイバの1接続点あたりの接続損失のD(コアの残し厚さ)依存性を図2の実線で示す。 The dependence of the connection loss per connection point between the optical waveguide and the optical fiber on the D (the remaining thickness of the core) is shown by the solid line in FIG.
ここで、接続損失を測定する際、入射光は波長1.55μmのTE偏光を用いた。
図2からわかるように、0μm<D≦1.0μmの範囲では、接続損失はDの増加と共に徐々に減少し、D=0μmのときに0.4dB程度であり、D=1.0μmでは接続損失は0.3dB以下になっている。しかし、D>1.0μmの範囲では、Dの増加と共に接続損失が急激に増加し、D=2.0μmでは約2.0dBとなっている。これは、前述したように、0μm<D≦1.0μmの範囲ではDが大きくなるにつれ、光導波路のコア13のモードフィールドが増大して、光ファイバ中のモードフィールドに近づいていっているためであり、又、D=2.0μmではモードフィールドが広がりすぎたためである。この結果より、本実施例の場合、コアの残し厚さが1.0μm以内であれば、接続損失の低減が可能であることが示された。
Here, when measuring the connection loss, TE polarized light having a wavelength of 1.55 μm was used as incident light.
As can be seen from FIG. 2, in the range of 0 μm <D ≦ 1.0 μm, the connection loss gradually decreases as D increases, and is about 0.4 dB when D = 0 μm. The loss is 0.3 dB or less. However, in the range of D> 1.0 μm, the connection loss increases rapidly as D increases, and is approximately 2.0 dB when D = 2.0 μm. This is because, as described above, in the range of 0 μm <D ≦ 1.0 μm, as D increases, the mode field of the
本実施例では、実施例1と同じ製造方法、同じ条件で作製した光導波路を用いて、チャンネル数32、周波数間隔100GHzのAWGを作製し、実施例1と同じ条件の入射光を用いて、挿入損失(接続損失と伝搬損失の和)のD依存性を調べた。 In this example, an AWG with 32 channels and a frequency interval of 100 GHz was produced using an optical waveguide produced under the same manufacturing method and under the same conditions as in Example 1, and incident light under the same conditions as in Example 1 was used. The D dependence of insertion loss (sum of connection loss and propagation loss) was investigated.
図3の実線は、AWGの挿入損失とコアの残し厚さDとの依存性を示すグラフである。
図3に示すように、実施例1の接続損失の結果と同様、0μm<D≦1.0μmの範囲ではDが大きくなるにつれ、挿入損失が漸減するのに対し、D=2.0μmでは急激に挿入損失が増大しており、コアの残し厚さが1.0μm以内であれば、挿入損失の低減が可能であることが示された。
The solid line in FIG. 3 is a graph showing the dependency between the insertion loss of the AWG and the remaining thickness D of the core.
As shown in FIG. 3, the insertion loss gradually decreases as D increases in the range of 0 μm <D ≦ 1.0 μm as in the connection loss result of the first embodiment, whereas it rapidly increases at D = 2.0 μm. It was shown that the insertion loss can be reduced if the remaining core thickness is within 1.0 μm.
上記実施例1、実施例2においては、損失の低減は、単にエッチング深さを少なくするだけでもたらされており、従来技術(例えば、特許文献1、2等)とは異なり、付加的なプロセスは一切必要ない。つまり、エッチングされるコア層を完全にエッチングせず、基板全面に所定厚さのコア層(つまり、図1における下部コア13b)を残すことで、損失の低減を可能としている。むしろ、エッチングされるコア層を完全にエッチングしないため、エッチング深さを少なくする分だけエッチングに要する時間は短くて済み、プロセス負荷が軽減されるという効果も得られる。
In the first embodiment and the second embodiment, the loss is reduced simply by reducing the etching depth. Unlike the conventional techniques (for example, Patent Documents 1 and 2), an additional process is performed. Is not necessary at all. In other words, the core layer to be etched is not completely etched, and the core layer having a predetermined thickness (that is, the
本実施例では、実施例1、2と同じ製造方法で、ウェハ毎に、コアの残し厚さDを−1.0μmから2.0μmまで変化させ、一面に同一の方向性結合器のパターンを配列したマスクを用いて、方向性結合器を構成する光導波路を作製した。なお、方向性結合器の光導波路間のギャップは2μmとしている。又、入射光として実施例1、2と同じ波長1.55μmのTE偏光を用い、ウェハ毎に各々100個の方向性結合器を測定して、方向性結合器の結合率のウェハ面内分布(ばらつき)を調べた。 In this embodiment, the same manufacturing method as in Embodiments 1 and 2 is used, and the remaining thickness D of the core is changed from −1.0 μm to 2.0 μm for each wafer, and the same directional coupler pattern is formed on one surface. An optical waveguide constituting a directional coupler was manufactured using the arranged masks. The gap between the optical waveguides of the directional coupler is 2 μm. Also, TE polarized light having the same wavelength of 1.55 μm as in Examples 1 and 2 was used as incident light, and 100 directional couplers were measured for each wafer, and the in-wafer distribution of directional coupler coupling rates was measured. (Variation) was examined.
測定結果のうち、図4(a)にD=−1.0μm(コアの残し厚さ無し)の場合、図4(b)にD=1.0μmの場合の結合率分布のヒストグラムを示す。又、他のコアの残し厚さDの条件についても、同様のヒストグラムを作成し、コアの残し厚さDと結合率の標準偏差の関係を調べて、図5に示した。 Among the measurement results, FIG. 4A shows a histogram of the coupling rate distribution when D = −1.0 μm (no remaining core thickness) and FIG. 4B shows the coupling rate distribution when D = 1.0 μm. Further, with respect to the conditions of the remaining thickness D of the other cores, a similar histogram was created, and the relationship between the remaining thickness D of the core and the standard deviation of the coupling rate was examined and shown in FIG.
図4(a)と図4(b)のヒストグラムの比較から、図4(b)に示すD=1.0μmの場合、方向性結合器の結合率のウェハ面内分布のばらつきが小さいことがわかる。又、図5のグラフから、コアの残し厚さDが0以上の場合、標準偏差が急速に小さくなり、0.3μm以上では小さくなった状態で安定することがわかる。つまり、エッチング時にコアを残すことによって、方向性結合器の結合率のウェハ面内分布のばらつきを小さくすることができ、コアを残すことによる有効性が認められた。 From the comparison of the histograms of FIG. 4A and FIG. 4B, when D = 1.0 μm shown in FIG. 4B, the variation in the in-wafer distribution of the coupling ratio of the directional coupler is small. Recognize. Further, it can be seen from the graph of FIG. 5 that when the remaining thickness D of the core is 0 or more, the standard deviation is rapidly reduced, and when it is 0.3 μm or more, it is stable in a reduced state. That is, by leaving the core at the time of etching, the variation in the in-wafer distribution of the coupling ratio of the directional coupler can be reduced, and the effectiveness by leaving the core was recognized.
図6は、本発明に係る光導波路の実施形態の他の一例を示すものであり、光導波路のコアを二層構造とした場合の断面の模式図である。
なお、図6において、図1に示したものと同等のものには、同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
FIG. 6 shows another example of the embodiment of the optical waveguide according to the present invention, and is a schematic view of a cross section when the core of the optical waveguide has a two-layer structure.
In FIG. 6, the same components as those shown in FIG.
図6に示すように、本実施例の光導波路は、図1に示した実施例1と略同等の構成を有するものであるが、コア13が、実施例1では単層であるのに対して、本実施例では2層以上(本実施例では2層のガラス層)の積層構造を有する点が異なるものである。具体的には、コア13では、コア13を構成する層のうちアンダクラッド12に接する下層コア13dが所定厚さDの平板部を有し、コア13を構成する下層コア13dの一部及び上層コア13cを平板部から凸設するように形成することで、矩形断面部を構成している。なお、本実施例では、平板部を1つの下層コア13dにより構成したが、この平板部も複数の積層で構成してもよい。
As shown in FIG. 6, the optical waveguide of the present embodiment has a configuration substantially equivalent to that of the first embodiment shown in FIG. 1, but the
図6に示した構成の光導波路を、実施例1〜3と同じ製造方法、同じ条件で作製し、実施例1〜3と同様の検討を行った。なお、本実施例においては、上下層コアとも化学気相成長法で作製した。又、下層コア13dの比屈折率差、厚さを、それぞれ0.45%、2μm、上層コア13cについては、それぞれ0.75%、4μmとした。平板部を有する下層コア13dの屈折率は、ドーパントGeO2の濃度を変えることにより、上層コア13cの屈折率より小さくなるように構成される。
The optical waveguide having the configuration shown in FIG. 6 was produced under the same manufacturing method and under the same conditions as in Examples 1 to 3, and the same examination as in Examples 1 to 3 was performed. In this example, both the upper and lower layer cores were fabricated by chemical vapor deposition. Further, the relative refractive index difference and the thickness of the
具体的には、上層コア13cの上面からのエッチング深さを変えて光導波路を形成し、本実施例の光導波路と光ファイバとの接続損失、本実施例の光導波路を用いたAWGの挿入損失を測定した。その結果、コア13を積層構造にした場合には、コア13の残し厚さD=1.8μm、つまり、下層コア13dの残し厚さが1.8μm残っている状態まで、損失低減の効果が見られた(図2、図3における点線のグラフ参照)。
Specifically, the optical waveguide is formed by changing the etching depth from the upper surface of the
実施例1〜3の測定結果から、コア13が単層構造の場合は、コアの残し厚さDの有効範囲をコア13の厚さの17%以下(コア厚さが6μmの場合、D=1μm以下に相当)とすると、本発明の効果が得られる。又、実施例4の結果から、コア13を多層構造とすることにより、コアの残し厚さの許容値の拡大が可能である。実際、多層構造のコア13を有する光導波路において、コアの残し厚さDを1.8μmとした方向性結合器のウェハとコアの残し厚さDを−1.0μmとした方向性結合器のウェハを作製し、各ウェハの方向性結合器の結合率の面内分布を測定したところ、前者の方が結合率のばらつきが小さかったことから、本実施例においても、コアを残すことにより、結合率分布のばらつきを小さくする効果が認められた。
From the measurement results of Examples 1 to 3, when the
つまり、実施例1〜4の結果から、コア厚さを6μmとし、コアと両クラッドとの比屈折率差Δを0.75%とする場合、単層コアの残し厚さが1.0μm以下の場合、そして、複数層コアの残し厚さが1.8μm以下の場合に接続損失が低減でき、0.3μm以上の場合には方向性結合器の結合率の面内ばらつきを小さくできることがわかった。即ち、単層コアを用いた場合は、コア全体の厚さに対するコアの残し厚さの割合が5%以上、17%以下の範囲であれば、接続損失を低減しかつ方向性結合器の結合率の面内ばらつきを小さくできることが示された。更に、複数層コアを用いた場合は、コア全体の厚さに対するコアの残し厚さの割合が、30%以下まで拡大できる。 That is, from the results of Examples 1 to 4, when the core thickness is 6 μm and the relative refractive index difference Δ between the core and both clads is 0.75%, the remaining thickness of the single-layer core is 1.0 μm or less. In this case, the connection loss can be reduced when the remaining thickness of the multi-layer core is 1.8 μm or less, and the in-plane variation of the coupling ratio of the directional coupler can be reduced when the remaining thickness is 0.3 μm or more. It was. That is, when a single-layer core is used, if the ratio of the remaining core thickness to the total core thickness is in the range of 5% to 17%, the connection loss is reduced and the coupling of the directional coupler is reduced. It was shown that the in-plane variation of the rate can be reduced. Furthermore, when a multi-layer core is used, the ratio of the remaining core thickness to the total core thickness can be expanded to 30% or less.
なお、上記実施例1〜4では、全て比屈折率差Δ=0.75%の光導波路についてのものであるが、前述した本発明で効果が得られる理由から、コア残し厚さを適当に設定すれば本発明が他のΔの光導波路についても有効であることは容易に類推される。 In Examples 1 to 4, the optical waveguide has a relative refractive index difference Δ = 0.75%. However, for the reason that the effect of the present invention can be obtained, the core remaining thickness is appropriately set. If set, it can be easily inferred that the present invention is effective for other optical waveguides of Δ.
又、上記実施例1〜4では、光導波路の一例として、石英系のものを用いて説明したが、本発明は、石英系光導波路に限らず、例えば、ポリマー系の光導波路へも適用できるものである。 In the first to fourth embodiments, the silica-based optical waveguide is used as an example of the optical waveguide. However, the present invention is not limited to the silica-based optical waveguide, and can be applied to, for example, a polymer-based optical waveguide. Is.
11 基板
12 アンダクラッド
13 コア
14 オーバクラッド
11
Claims (20)
前記下部クラッド層上に形成され、所定厚さの平板部からなる下部コア及び前記下部コアから凸設された矩形断面の上部コアからなるコアと、
前記コアの周囲に形成された上部クラッド層とを有することを特徴とする光導波路。 A lower cladding layer formed on the substrate;
A core formed of a lower core formed of a flat plate portion of a predetermined thickness and an upper core of a rectangular cross section projecting from the lower core, formed on the lower cladding layer;
An optical waveguide comprising an upper clad layer formed around the core.
前記下部クラッド層上に形成された2層以上の積層から構成され、前記下部クラッド層に接する層が所定厚さの平板部を有し、前記平板部から凸設された矩形断面部を有するコアと、
前記コアの周囲に形成された上部クラッド層とを有することを特徴とする光導波路。 A lower cladding layer formed on the substrate;
A core composed of a laminate of two or more layers formed on the lower clad layer, wherein the layer in contact with the lower clad layer has a flat plate portion having a predetermined thickness, and has a rectangular cross section protruding from the flat plate portion When,
An optical waveguide comprising an upper clad layer formed around the core.
前記コアが単層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの17%以下としたことを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to claim 1,
When the core is composed of a single layer, the thickness of the flat plate portion is 17% or less of the thickness of the core.
前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの30%以下としたことを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to claim 2, wherein
An optical waveguide characterized in that the thickness of the flat plate portion is 30% or less of the thickness of the core.
前記平板部の厚さを、少なくとも、前記コアの厚さの5%以上としたことを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 4,
An optical waveguide characterized in that the thickness of the flat plate portion is at least 5% of the thickness of the core.
前記コアは、その変形が誘起される温度が前記上部クラッド層の焼結温度よりも高い材料からなることを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 5,
The optical waveguide according to claim 1, wherein the core is made of a material whose deformation is induced higher than a sintering temperature of the upper clad layer.
前記平板部及びその近傍は、前記コアにおける他の部分より屈折率の小さい材料からなることを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 6,
The optical plate, wherein the flat plate portion and the vicinity thereof are made of a material having a smaller refractive index than other portions of the core.
前記平板部は、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層より屈折率の大きい材料からなることを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 7,
The optical waveguide, wherein the flat plate portion is made of a material having a higher refractive index than the lower clad layer and the upper clad layer.
前記平板部は、前記基板の全面に配置されたものであることを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 8,
The optical waveguide, wherein the flat plate portion is disposed on the entire surface of the substrate.
前記下部クラッド層、前記上部クラッド層及び前記コアを、石英系材料から構成したことを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to any one of claims 1 to 9,
An optical waveguide, wherein the lower clad layer, the upper clad layer, and the core are made of a quartz material.
前記コアのうち最も屈折率が大きい部分と前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層との比屈折率差を0.75%とし、前記コアの厚さを6μmとする場合、前記平板部の厚さを0.3μm以上、かつ、単層のコアの場合、1.0μm以下、又は、複数層のコアの場合、1.8μm以下としたことを特徴とする光導波路。 The optical waveguide according to claim 10, wherein
When the relative refractive index difference between the core having the highest refractive index and the lower cladding layer and the upper cladding layer is 0.75% and the core thickness is 6 μm, the thickness of the flat plate portion Is 0.3 μm or more and 1.0 μm or less in the case of a single-layer core, or 1.8 μm or less in the case of a multi-layer core.
前記下部クラッド層上に、1層又は2層以上の積層からなるコア層を形成する工程と、
前記コア層からフォトリソグラフィ及びエッチングによりコアを形成する工程と、
火炎堆積法により堆積させたスートを焼結させることで、前記コアを埋め込む上部クラッド層を形成する工程とを有し、
前記コア層をエッチングにより加工を行う際に、前記コア層のエッチング深さを、前記コア層の厚さより小さくして、前記コアの下部に平板部を残すことを特徴とする光導波路の製造方法。 Forming a lower cladding layer on the substrate;
Forming a core layer composed of one or more layers on the lower cladding layer; and
Forming a core from the core layer by photolithography and etching;
A step of forming an upper cladding layer for embedding the core by sintering soot deposited by a flame deposition method,
When processing the core layer by etching, the etching depth of the core layer is made smaller than the thickness of the core layer, and a flat plate portion is left under the core, and a method of manufacturing an optical waveguide .
前記コアが単層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの17%以下とすることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 12,
When the core is formed of a single layer, the thickness of the flat plate portion is set to 17% or less of the thickness of the core.
前記コアが複数層からなる場合、前記平板部の厚さを、前記コアの厚さの30%以下とすることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 12,
When the said core consists of multiple layers, the thickness of the said flat plate part shall be 30% or less of the thickness of the said core, The manufacturing method of the optical waveguide characterized by the above-mentioned.
前記平板部の厚さを、少なくとも、前記コアの厚さの5%以上とすることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide in any one of Claims 12 thru / or 14,
The method of manufacturing an optical waveguide, wherein the thickness of the flat plate portion is at least 5% of the thickness of the core.
前記コアの変形が誘起される温度が、前記上部クラッド層の焼結温度よりも高いことを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide in any one of Claims 12 thru / or 15,
The method for manufacturing an optical waveguide, wherein a temperature at which the deformation of the core is induced is higher than a sintering temperature of the upper clad layer.
前記平板部及びその近傍は、前記コアにおける他の部分より屈折率の小さい材料からなることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to any one of claims 12 to 16,
The flat plate portion and the vicinity thereof are made of a material having a smaller refractive index than other portions of the core.
前記平板部は、前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層より屈折率の大きい材料からなることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide in any one of Claims 12 thru / or 17,
The method of manufacturing an optical waveguide, wherein the flat plate portion is made of a material having a higher refractive index than the lower clad layer and the upper clad layer.
前記下部クラッド層、前記上部クラッド層及び前記コアを、石英系材料から構成することを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to any one of claims 12 to 18,
A method of manufacturing an optical waveguide, wherein the lower cladding layer, the upper cladding layer, and the core are made of a quartz-based material.
前記コアのうち最も屈折率が大きい部分と前記下部クラッド層及び前記上部クラッド層との比屈折率差を0.75%とし、前記コアの厚さを6μmとする場合、前記平板部の厚さを0.3μm以上、かつ、単層のコアの場合、1.0μm以下、又は、複数層のコアの場合、1.8μm以下とすることを特徴とする光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 19,
When the relative refractive index difference between the core having the highest refractive index and the lower cladding layer and the upper cladding layer is 0.75% and the core thickness is 6 μm, the thickness of the flat plate portion Is 0.3 μm or more and 1.0 μm or less in the case of a single-layer core, or 1.8 μm or less in the case of a multi-layer core.
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