JP2006317572A - Optical waveguide and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波路及びその製造方法に関し、さらに好ましくは、光増感剤を含むポリシラン材料により形成された屈折率制御型光導波路及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical waveguide and a manufacturing method thereof, and more preferably to a refractive index control type optical waveguide formed of a polysilane material containing a photosensitizer and a manufacturing method thereof.
近年のインターネット加入者人口の増大に伴い、広帯域のサービスを低価格で提供することが望まれている。従来、光通信用光導波路を形成する材料には、石英ガラスを主体とした無機系の材料が耐環境性、信頼性の点から有望であり実用化されている。
しかし、光導波路の製造工程においては摂氏1000度を超えるプロセスを有しているため特殊仕様の製造装置が必要であり、また微細加工を要求されるため真空系のエッチング装置が必要となり設備投資に莫大な費用を必要としていた。光導波路チップの価格を下げるためにはウエハ内にできるだけ多くの光導波路を詰め込み、歩留まり向上を狙うことが考えられるが高密度に光導波路を埋め込むためには曲率半径の極めて小さい光導波路を設計する必要がある(例えば、特許文献1参照)。
With the recent increase in the Internet subscriber population, it is desired to provide a broadband service at a low price. Conventionally, as a material for forming an optical waveguide for optical communication, an inorganic material mainly composed of quartz glass is promising from the viewpoint of environmental resistance and reliability and has been put into practical use.
However, since the optical waveguide manufacturing process has a process exceeding 1000 degrees Celsius, a special specification manufacturing apparatus is required, and since fine processing is required, a vacuum etching apparatus is required, which increases capital investment. It was a huge expense. In order to reduce the price of the optical waveguide chip, it may be possible to pack as many optical waveguides as possible in the wafer to improve the yield, but in order to embed the optical waveguide at a high density, an optical waveguide with an extremely small radius of curvature is designed. There is a need (see, for example, Patent Document 1).
そのためには、コアとクラッドの屈折率差を大きくすることが有効であるが、入出力側では光ファイバとの接続が容易で、しかも接続損失が低く光導波路信号の反射が極めて少ない等の要求があり、これにより光導波路モジュールの実装形態が決まっている。 For this purpose, it is effective to increase the difference in refractive index between the core and the cladding, but on the input / output side, the connection with the optical fiber is easy, and the connection loss is low and the reflection of the optical waveguide signal is extremely low. As a result, the mounting form of the optical waveguide module is determined.
図9は、従来の光信号分配用光導波路モジュールの概要を示す平面図であり、1×8のスプリッタの実装形態を示している。図示された光信号分配用光導波路モジュールは、入力した光を複数の経路に分岐する光導波路120を備え、光導波路120の入力側には入力側光ファイバコード150Aが裸ファイバ140Aを介して接続されたファイバアレイ130Aが接続され、光導波路120の出力側には出力側ファイバコード150Bがそれぞれ裸ファイバ140Bを介して接続されたファイバアレイ130Bが接続されて構成され、そして、それらがケース180内に収納されて保護されている。
入力側光ファイバコード150Aには他の光ファイバと接続するためのコネクタ160Aが取り付けられており、同様に分岐された出力側ファイバコード150Bのそれぞれはコネクタ160Bに取り付けられている。ファイバアレイ130Aと光導波路120との接続箇所170A及びファイバアレイ130Bと光導波路120との接続箇所170Bでは各々のコア同士をきちんと調芯して接続する必要があり、ファイバアレイ130A、130Bに極めて厳格なピッチ精度が要求されていた。(例えば、特許文献2参照)。
FIG. 9 is a plan view showing an outline of a conventional optical signal distribution optical waveguide module, and shows a 1 × 8 splitter mounting form. The illustrated optical signal distribution optical waveguide module includes an
A
このような従来の光導波路モジュールの構造の場合にあっては、光ファイバアレイ130A及び130Bとの接続のために裸ファイバ140A、140Bを作製する必要があると共に、このようなファイバアレイ130A、130Bは後述するようにとても高価であるという問題があった。
また、ファイバアレイ130A、130Bと光ファイバコード150A、150Bとの間の裸ファイバ140A、140Bにあっては、マイクロクラックの発生により破断しやすいという問題があった。特に出力側の8芯ファイバアレイ130Bの裸ファイバ140Bは光導波路120のピッチと光ファイバコード150Bとのピッチ調整のために曲がりを生じて破断しやすく非常に危険であるという問題があった。
さらに、ファイバアレイ130Aと光導波路120との接続箇所170A及びファイバアレイ130Bと光導波路120との接続箇所170Bでは各々のコア同士を調芯しなければならず、アレイのピッチ精度を極めて精密(例えば0.5μm以内)に作製するのはとても高価であると共に、レーザ光を通しながらの調心は接続作業に時間と高度な技術が要求されるという問題があった。
In the case of such a conventional optical waveguide module structure, it is necessary to produce
Further, the
Furthermore, at the connecting
そこで、本発明では、上述した各問題点を解決し、従来必要とされていた曲がりファイバアレイを使用することなく実装可能な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。また、本発明は、そのような光導波路モジュールを低価格で提供すると共に、きわめて簡便に製造することが可能な光導波路及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide an optical waveguide that can be mounted without using a bent fiber array, which has been conventionally required, and a method for manufacturing the same. It is another object of the present invention to provide such an optical waveguide module at a low price, and to provide an optical waveguide that can be manufactured very simply and a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために請求項1に記載の本発明は、紫外線透過性を有する基板上に光増感剤を含むポリシラン材料を塗布し、この塗布膜の表面側又は表面側と底面側に所定のパターンを備えたマスクを配置し、場所によって異なる屈折率差を生じさせるように紫外線レーザ光を照射することを特徴とする屈折率制御型光導波路の製造方法を提供する。
ケイ素系高分子材料であるポリシランは紫外線露光によりその屈折率が変化するという特性を有している。しかし、光増感剤を含んだポリシランは従来のポリシランと比較して紫外線に敏感に反応するのでポリシラン膜に光導波路を形成しやすく、しかも紫外線の強度をコントロールすることにより深さ方向(紫外線照射方向)の屈折率を簡単に制御することができる。これにより所望の光導波路パターンを容易に安価に製造することが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 1 applies a polysilane material containing a photosensitizer on a substrate having ultraviolet transparency, and is applied to the surface side or the surface side and the bottom side of the coating film. Provided is a method of manufacturing a refractive index control type optical waveguide, characterized in that a mask having a predetermined pattern is arranged and an ultraviolet laser beam is irradiated so as to generate a difference in refractive index depending on a place.
Polysilane, which is a silicon-based polymer material, has a characteristic that its refractive index changes upon exposure to ultraviolet rays. However, polysilanes containing photosensitizers react more sensitively to ultraviolet light than conventional polysilanes, making it easier to form an optical waveguide in the polysilane film, and controlling the intensity of the ultraviolet light in the depth direction (ultraviolet irradiation). Direction) can be easily controlled. As a result, a desired optical waveguide pattern can be easily manufactured at low cost.
上記課題を解決するために請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の光導波路の製造方法において、基板上に塗布された光増感剤を含むポリシラン材料の表面側と基板の底面側から紫外線レーザ光を部分的に照射することにより場所によって異なった屈折率差の光導波路を形成することを特徴とする。
基板上に塗布されたポリシラン材料の塗布膜に対して部分的に紫外線を照射することにより場所によって異なった屈折率差を有する光導波路を形成する。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 2 is the method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the surface side of the polysilane material containing the photosensitizer applied on the substrate and the substrate An optical waveguide having a different refractive index depending on a place is formed by partially irradiating ultraviolet laser light from the bottom surface side.
An optical waveguide having a difference in refractive index depending on the location is formed by partially irradiating ultraviolet rays onto the coating film of the polysilane material applied on the substrate.
上記課題を解決するために請求項3に記載の本発明は、請求項1又は2に記載の光導波路の製造方法において、基板上に塗布する光増感剤を含むポリシラン材料の塗布回数が一回であることを特徴とする。
基板上に光増感剤を含むポリシラン材料を1回だけ塗布し、マスクの配置と紫外線照射によって光導波路を形成する。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 3 is the method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1 or 2, wherein the number of times of application of the polysilane material including the photosensitizer applied on the substrate is one. It is characterized by times.
A polysilane material containing a photosensitizer is applied only once on the substrate, and an optical waveguide is formed by arranging a mask and irradiating ultraviolet rays.
上記課題を解決するために請求項4に記載の本発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光導波路の製造方法において、コア径の異なるシングルモード光導波路を同一塗布膜内に形成することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 4 is the method for manufacturing an optical waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein the single-mode optical waveguides having different core diameters are arranged in the same coating film. It is characterized by forming in.
上記課題を解決するために請求項5に記載の本発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光導波路の製造方法において、マスクが紫外線レーザ光の透過率が場所によって異なるように形成され、当該マスクを用いて紫外線レーザ光を照射することを特徴とする。
これにより、入射部及び出射部におけるコアのコア径が分岐部におけるコアのコア径よりも大きく形成されると共に、入射部及び出射部のコアが分岐部のコア方向に従って次第に小さくテーパ状に変化した光導波路を製造することが可能となる。
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 5 is the optical waveguide manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the mask has a different transmittance of ultraviolet laser light depending on the location. And is irradiated with ultraviolet laser light using the mask.
Thereby, the core diameter of the core in the incident part and the emission part is formed larger than the core diameter of the core in the branch part, and the cores of the incident part and the emission part gradually changed to a tapered shape according to the core direction of the branch part. An optical waveguide can be manufactured.
上記課題を解決するために請求項6に記載の本発明は、光増感剤を含むポリシラン材料により場所によって屈折率差が異なるように形成されたことを特徴とする屈折率制御型光導波路を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 6 is a refractive index control type optical waveguide characterized in that the refractive index difference is different depending on the location by a polysilane material containing a photosensitizer. provide.
上記課題を解決するために請求項7に記載の本発明は、請求項6に記載の光導波路において、光が入射される入射部と、入射された光を分岐する分岐部と、分岐された光を出射する出射部を備えて構成され、入射部及び出射部の端部側に位置するコア径は、分岐部のコア径よりも大きく形成されると共に、分岐部側に向かうに従って次第に小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 7 is the optical waveguide according to claim 6, wherein an incident portion into which light is incident, a branch portion that branches incident light, and a branch portion are branched. A core diameter that is configured to include an emission part that emits light and that is positioned on the end part side of the incident part and the emission part is formed larger than the core diameter of the branch part, and gradually decreases toward the branch part side. It is formed in a taper shape.
以上のように、本発明によれば、集積化された光導波路部分である分岐部と、光ファイバとの整合の良い光導波路部分である入射部及び出射部が共存した光導波路を提供することが可能となるので、従来必要とされた複雑な光ファイバアレイが不要になり部品点数が減ると共に実装工程が削除され、光導波路モジュールの価格を大幅に下げることが可能となる。また、光増感剤入りポリシランの製造工程では大幅に製造工程の削減ができ経済的プロセスが期待できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an optical waveguide in which a branch portion that is an integrated optical waveguide portion and an incident portion and an output portion that are optical waveguide portions that are well matched with an optical fiber coexist. Therefore, the conventionally required complicated optical fiber array is not required, the number of parts is reduced, the mounting process is eliminated, and the price of the optical waveguide module can be greatly reduced. In addition, in the production process of polysilane containing a photosensitizer, the production process can be greatly reduced, and an economic process can be expected.
本発明に係る光導波路及びその製造方法について好ましい実施形態について添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。 Preferred embodiments of an optical waveguide and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
初めに、図1は本発明に係る光導波路の第1の実施形態を示す平面図である。図示された光導波路1は、入射された光を8系統に分岐する1×8光導波路回路である。本光導波路の目的は、1本の光ファイバによって伝搬されてきた光を8系統に均等に分配して8本の光ファイバへ送り出すことにある。図示された光導波路1は図9に示した従来の光導波路120において、入力側光ファイバコード150A、裸ファイバ140A、140B、出力側光ファイバコード150B、ファイバアレイ130A、130Bの機能を全て取り込んだ光ファイバ一体型の光導波路となっている。図1において10は光増感剤を含むポリシラン材料から形成された光増感剤入りポリシラン膜であり、入射部20、分岐部30、出射部40を有し、入射部20、分岐部30、出射部40は各々コアとクラッドの屈折率差が異なっている。
ここで、屈折率差Δは以下の式によって算出される。
Δ=100×(コア屈折率−クラッド屈折率)/コア屈折率(%)
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of an optical waveguide according to the present invention. The illustrated optical waveguide 1 is a 1 × 8 optical waveguide circuit that branches incident light into eight systems. The purpose of this optical waveguide is to evenly distribute the light propagated by one optical fiber to eight systems and send it out to the eight optical fibers. The illustrated optical waveguide 1 incorporates all the functions of the input side
Here, the refractive index difference Δ is calculated by the following equation.
Δ = 100 × (core refractive index−cladding refractive index) / core refractive index (%)
分岐部30は、分岐部光導波路50を形成するために光導波路1の中心部の屈折率が高く光導波路の端になるにつれて低い屈折率分布を有し、コアとクラッドの屈折率差は1〜2%、コア幅、コア深さは2〜5μmとなっている。具体的には、コアの屈折率は1.57(0.633μm)、クラッドの屈折率は1.547(0.633μm)となっており、屈折率差は約1.5%となっている。そして、8つに分岐した各光導波路部分においてそれぞれ高さ方向における上部側及び下部側と幅方向における両端側に行くに従ってクラッドの屈折率が次第に低くなるように形成されている。
The
入射部20の入射部光導波路60と出射部40の出射部光導波路70は、シングルモード光ファイバのパワー分布と同様のパワー分布になるようにコアとクラッドの屈折率差が0.25〜0.3%、コア幅、コア深さは7〜10μmとなっており、屈折率分布を持った光導波路になっている。ここでは長距離光通信用波長1.55μm帯用シングルモード光導波路として扱うが、短距離光通信、宅内光配線用の場合は0.85μm帯でありマルチモード光導波路として働く。
The refractive index difference between the core and the clad of the incident part
本実施形態においては、入射部光導波路60と出射部光導波路70とはシングルモード光ファイバと接続されると共に、集積部である分岐部光導波路50側と接続される側のコア径が次第に小さくテーパ状に変化するように形成されている。これによりシングルモード条件を保つことが可能となるという特徴がある。そして、入射部光導波路60と出射部光導波路70のコア径が大きいシングルモード光導波路を製造可能としたことによりシングルモード光ファイバとの接続損失の低減が可能となる。シングルモード光ファイバは直径9μmのコア、直径125μmクラッドを有している。入射部光導波路60ではコア幅、コア深さは7〜10μm、分岐部光導波路50のコア幅、コア深さは2〜5μm、出射部光導波路70ではシングルモード光導波路コア幅、コア深さは7〜10μmとなる。
In the present embodiment, the incident portion
図2(a)は図1に示した光導波路1の屈折率概念図であり、図2(b)は図2(a)に示した光導波路1及びその両側に光接続された光ファイバ内を伝搬する光のパワー分布を表わしている。入射部20及び出射部40と分岐部30とでは各々コアとクラッドの屈折率差が異なっている。紫外線透過性を有する基板、好ましくは紫外線透過率の高い基板80(例:石英ガラス等)の上に光増感剤を含んだポリシランのアンダークラッド層90、コア層100、オーバークラッド層110を順次堆積した構造になっている。光増感剤を含んだポリシランは従来のポリシランと比較すると紫外線に敏感に反応するためポリシラン膜に垂直に光導波路を形成しやすく、紫外線の強度をコントロールすると深さ方向に屈折率を変化可能となる。ここで、光増感剤としては、例えば、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン(「BTTB」(日本油脂株式会社の商品名)等が用いられ、ポリシラン材料に対して1重量%〜20重量%の割合で含むように調整される。
2A is a conceptual diagram of the refractive index of the optical waveguide 1 shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an optical waveguide 1 shown in FIG. 2A and an optical fiber optically connected to both sides thereof. It represents the power distribution of light propagating through. The
そして、光ファイバのパワー分布190と入射部20のパワー分布191、光ファイバのパワー分布192と出射部40のパワー分布193が等しいように設計されている。分岐部30の屈折率差は1〜2%と入射部20及び出射部40の屈折率差よりも高い屈折率差を有し、コア幅、厚さも2〜5μmとされており、分岐部30のパワー分布194は入射部20及び出射部40のパワー分布と比較してコア領域に光パワーが集中している。一方、入射部20及び出射部40のコアとクラッドの屈折率差は両端に接続される光ファイバと同様に0.25〜0.3%とされており、コア幅、厚さは7〜10μmである。
The
次に上記構造を備えた光導波路1を製造する方法について説明しつつ、さらに光導波路1についての説明を補足する。図3は本発明に係る光導波路の製造方法における屈折率制御を行うための基本概念図である。ポリシランに紫外線光を照射するとフォトブリーチング効果により屈折率が低下する。入射部20と出射部40ではコアの屈折率よりもわずか低い屈折率のクラッド層を必要とするため、図3に示すように、屈折率差がΔn2(0.25〜0.3%)で表わされるようなクラッド屈折率2となるように紫外線光を照射する。一方、分岐部30の場合はそれよりも紫外線照射時間を長くして屈折率差がΔn1(1〜2%)で表わされるようなクラッド屈折率1となるように紫外線光を照射する。
Next, the method for manufacturing the optical waveguide 1 having the above structure will be described, and the description of the optical waveguide 1 will be supplemented. FIG. 3 is a basic conceptual diagram for performing refractive index control in the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention. When polysilane is irradiated with ultraviolet light, the refractive index decreases due to the photobleaching effect. Since the
以上の屈折率設計に基づき光導波路1の製造を行う。図4は本発明に係る光導波路の製造方法の各工程における光導波路の断面説明図である。但し、本図は製造工程を説明するためのものであり光導波路1の実際の断面を示すものではない。尚、図5、図6も同様である。初めに、図4(a)に示すように、紫外線透過性を有する基板、好ましくは紫外線透過率の高い基板80上に光増感剤入りポリシラン前駆体200をスピンコートにより膜厚が10〜20μmの範囲となるようにして堆積させる。そして、プリベークを約100〜130℃の温度範囲で約30分間行い、1×8スプリッタパタンが描かれたポジ型1×8スプリッタ用のマスク230を塗布膜上部に配置する。ここで、「ポリシラン前駆体」とは、ベークによる焼成前の材料の状態のポリシランをいう。そして、マスク230上から図示しない紫外線レーザ光照射装置により紫外線レーザ光250を照射する。するとポリシラン前駆体200の中でマスク230上に描かれた1×8スプリッタパタン231によって紫外線レーザ光250の照射が遮られた部分である被遮蔽部201を除き、紫外線レーザ光250が照射された部分の屈折率が被遮蔽部201の屈折率よりも下がる。これは紫外線レーザ光250を使用することにより垂直にパターンが形成されることを示している。ここで、紫外線レーザ光250は、ポリシラン前駆体200の吸収特性にあった波長のレーザ光が望ましく、本実験ではポリシランの吸収ピークに近い波長325nmを有するHe−Cdレーザを用いた。そして、紫外線レーザ光250の照射時間は図3に示すクラッド屈折率2となるような照射時間とする。
The optical waveguide 1 is manufactured based on the above refractive index design. FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of the optical waveguide in each step of the method of manufacturing an optical waveguide according to the present invention. However, this drawing is for explaining the manufacturing process and does not show an actual cross section of the optical waveguide 1. The same applies to FIGS. 5 and 6. First, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4(b)に示すように、基板80の下方から紫外線レーザ光250を照射する。基板80の下方から紫外線レーザ光250を照射すると高屈折率を有する被遮蔽部201の下面側の屈折率が下がりクラッド202となる。すなわち、被遮蔽部201の高さ方向における下側(基板80側)は屈折率が低くなるが上方側に行くにつれて屈折率の変化は小さくなり上方側の屈折率は変化していない。つまりこれによって屈折率分布型光導波路が形成され、コアと小さな屈折率差を持った光導波路が形成される。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、基板80上のポリシラン前駆体200をポストベークする。その際、選定温度を所望の屈折率に合わせて選ぶ必要がある。通常200〜360℃で10〜30分間ベークするのが好ましい。本実施形態では、入射部20及び出射部40のコアとクラッドとの屈折率差を0.25〜0.3%としている。これによりアンダークラッド層90が形成される。
Next, the
次に、図4(c)に示すように、図4(a)工程と同様に光増感剤入ポリシラン前駆体210をポリシラン光導波路層であるアンダークラッド層90上に2〜5μmの厚さでスピンコートし、約100〜130℃で約30分間プリベークを行う。そして、マスク240をポリシラン前駆体210上に配置し、紫外線レーザ光250を上方側から照射する。マスク240にはマスク230には無い1×8スプリッタ部が描かれている。従って、分岐部30には、図1に示すような、光導波路50の部分がコア211として残り、他の部分はクラッドに相当する屈折率となる。このとき、分岐部30のクラッドは、図3に示すクラッド屈折率1に相当する屈折率とされ、光導波路50の部分は屈折率差1〜2%と高い屈折率差を備え、コア径は2〜5μmとなる。ここで注意しなければいけないことは、マスク230とマスク240のパターン合せ工程が入るため精密なマーカ合せ技術が要求される。具体的には、マスク230とマスク240にそれぞれマーカを付け、露光時にマスクアライメントを行うことによって正確な位置合せを行う。そして、紫外線レーザ光250照射後、約200〜360℃で10〜30分間ポストベークを行い、ポリシラン光導波路コア211を有するコア層が完成する。
Next, as shown in FIG. 4C, the photosensitizer-containing
次に、図4(d)に示すように、図4(a)工程と同様に光増感剤入りポリシラン前駆体220をポリシラン光導波路コア211を有するコア層上に約10〜20μmの厚さでスピンコートし、約100〜130℃で約30分間プリベークを行う。そして、マスク230をポリシラン前駆体220上に配置し、紫外線レーザ光250を上方側から照射する。これによりポリシラン前駆体220の中でマスク230上に書かれた1×8スプリッタパタンに相当する被遮蔽部であるコア部221を除いてそれ以外の場所の屈折率がコア部221より屈折率が下がり、図3に示すクラッド屈折率2となる。
Next, as shown in FIG. 4D, the photosensitizer-containing
次に、図4(e)に示すように、図4(b)とは異なり今度はプリベークしたポリシラン前駆体220の上方側より紫外線レーザ光250を照射する。これにより、高さ方向における上側の屈折率が下がりクラッド部222となるが下方側に行くにつれて屈折率の変化は小さくなり下方側の屈折率は変化していない。これによって屈折率分布型光導波路が形成され、コアと小さな屈折率差を持った光導波路が形成される。
Next, as shown in FIG. 4 (e), unlike FIG. 4 (b), an
次に、ポリシラン前駆体220を約300〜360℃で10〜30分間ポストベークする。その際、選定温度を所望の屈折率に合わせて選ぶ必要がある。今は入射部20及び出射部40のコアとの屈折率差が0.25〜0.3%となるように選定している。以上の工程によりオーバークラッド層110が形成され、全体として3層のポリシラン1×8一体型スプリッタが出来上がる。
Next, the
次に、本発明に係る光導波路の製造方法における第2の実施形態について説明する。本実施形態は上述した第1の実施形態と比較するとポリシラン前駆体が一層でよい点が大きな特徴である。今、第1の実施形態と同様の一体型1×8スプリッタを作製することを考える。図2(a)に示すように、入射部20及び出射部40はコアとクラッドの屈折率差が0.25〜0.3%と小さく、コア幅、厚さが7〜10μmと大きい。一方、分岐部30はコア幅、厚さが2〜5μmと小さく、屈折率差も1〜2%と大きい構造である。それらを同一基板上に製造するためには、図5(a)に示すように、紫外線透過性を有する基板、好ましくは紫外線透過率の高い基板80上にポリシラン前駆体260を30〜70μmの厚さでスピンコートし、その後プリベークする。プリベークの条件は約100〜130℃で10〜30分間行う。次に、ポジ型1×8スプリッタ用マスク270をポリシラン前駆体260の上部に配置する。そして、マスク270の上方側より紫外線レーザ光250を一様に照射することによってマスクパタンがポリシラン前駆体260内に転写され、残留コア部261が形成される。これは紫外線レーザ光250を使用することにより垂直にパターンが形成することを示している。
Next, a second embodiment of the optical waveguide manufacturing method according to the present invention will be described. Compared with the first embodiment described above, this embodiment is characterized in that a polysilane precursor is sufficient. Now, consider making an integrated 1 × 8 splitter similar to the first embodiment. As shown in FIG. 2A, the
次に、図1に示す分岐部光導波路50の分岐部30であるコア回路を形成するために、図5(b)に示すように、入射部20及び出射部40を隠した部分マスク280をポリシラン前駆体260の上部に配置し、紫外線レーザ光250を照射する。分岐部30の残留コア部261は上方側からの紫外線レーザ光250の照射により上部側の屈折率が低下してクラッドに変化し、残留コア部262が形成される。しかし、入射部20と出射部40の残留コア部261の屈折率は変化しない。尚、部分マスク280は入射部20及び出射部40の部分を遮光するだけのためのマスクであるため第1の実施形態のものと比較するとマスク合せが非常に簡単であるという特徴がある。
Next, in order to form a core circuit which is the branching
次に、図5(c)に示すように、図5(b)と同様に同じ部分マスク280を使い基板80の底面側(下方側)から紫外線レーザ光250を照射する。すると分岐部30の残留コア部262の上部側(ポリシラン前駆体260の中心部に位置する部分)はコア層263となり、コア層263は中心部に薄い厚みで形成される。もちろん、このコア層263とクラッドの屈折率差が1〜2%となるような紫外線レーザ光250を照射する時間を選定する。
Next, as shown in FIG. 5C, the same
一方、同じ部分マスク280を予め2枚準備しておき、ポリシラン前駆体260の上面側及び基板80の底面側に配置して紫外線レーザ光250を上下両方から照射すれば図5(b)に示す工程と図5(c)に示す工程を同時に実施できるため製造時間の短縮が図られそれにより時間あたりの量産化が期待できる。
On the other hand, if two identical
次に、図5(d)に示すように、部分マスク290をポリシラン前駆体260の上に配置し、入射部20及び出射部40の残留コア261に部分的に紫外線レーザ光250を照射することによって残留コア261の上部側の屈折率を低下させる。この場合、第1の実施形態と同様に、残留コア261の高さ方向における上部側の屈折率は低くなるが下方側に行くにつれて屈折率の変化は小さくなり下方側の残留コア261の屈折率は変化していない。これにより残留コア261の上部側がクラッドとされた残留コア264が形成される。このとき、分岐部30のコア層263を形成した場合とは異なった波長、強度の紫外線レーザ光を照射して0.25〜0.3%の屈折率差とする。
Next, as shown in FIG. 5D, the
次に、図5(e)に示すように、基板80の底面側に部分マスク290を配置し、入射部20及び出射部40の下方側から紫外線レーザ光250を照射する。すると残留コア264の高さ方向における下側(基板80側)は屈折率が低くなるが上方側に行くにつれて屈折率の変化は小さくなり上方側の屈折率は変化していない。これによって屈折率分布型光導波路が形成され、コアと小さな屈折率差を持った光導波路が形成される。
Next, as shown in FIG. 5E, a
一方、同じ部分マスク270、290をそれぞれ予め2枚準備しておき、ポリシラン前駆体260の上面側及び基板80の底面側に適宜配置して紫外線レーザ光250を上下両方から照射すれば図5(b)工程と図5(c)工程及び図5(d)工程と図5(e)工程を同時に実施できるため製造時間の短縮が図られそれにより時間あたりの量産化が期待できる。
最後に、約200〜360℃で約10〜30分間ポストベークを行う。これにより、一層の光増感剤入ポリシラン膜よっても光導波路を製造することが可能となる。
On the other hand, if two pieces of the same
Finally, post baking is performed at about 200 to 360 ° C. for about 10 to 30 minutes. As a result, an optical waveguide can be manufactured by using a polysilane film containing a single photosensitizer.
次に、本発明に係る光導波路の製造方法における第3の実施形態について説明する。図6に示すように、本実施形態における製造方法に使用するグレーテッドマスク300は、分岐部30の部分は紫外線を透過せず、入射部20及び出射部40の部分が、紫外線の透過率が段階的に変化するように形成されている。グレーテッドマスク300は、具体的には図7(a)に示すように、場所によって紫外線の透過率が40%〜100%の範囲で変化するように形成されている。もちろんこのように段階的に変化させてもよいし、図7(b)に示すグレーテッドマスク300のように、0〜100%の間で連続的に変化するように形成してもよい。そして、このように形成されたグレーテッドマスク300を図4(b)における基板80の底面に配置して紫外線レーザ光250を照射すると共に、図4(e)におけるポリシラン前駆体220の上部側に配置して紫外線レーザ光250を照射する。これにより、図8に最もよく示されているように、入射部光導波路60及び出射部光導波路70のコア径を光の進行方向に沿ってテーパ状に変化させた光導波路1を形成することが可能なる。また、グレーテッドマスク300を図5(d)、図5(e)に示した各工程に適用することによっても図1の入射部光導波路60及び出射部光導波路70の光導波路のコア径を光の進行方向に沿ってテーパ状に変化させた光導波路(図8参照)を形成することが可能なる。
Next, a third embodiment of the optical waveguide manufacturing method according to the present invention will be described. As shown in FIG. 6, in the graded
1 光導波路
10 光増感剤入りポリシラン膜
20 入射部
30 分岐部
40 出射部
50 分岐部光導波路
60 入射部光導波路
70 出射部光導波路
80 基板
90 アンダークラッド層
100 コア層
110 オーバークラッド層
120 光導波路
190 パワー分布
191 パワー分布
192 パワー分布
193 パワー分布
194 パワー分布
200 ポリシラン前駆体
201 被遮蔽部
202 クラッド
210 ポリシラン前駆体
211 ポリシラン光導波路コア
220 ポリシラン前駆体
221 コア部
222 クラッド部
230 マスク
231 1x8スプリッタパタン
240 マスク
250 紫外線レーザ光
260 ポリシラン前駆体
261 残留コア部
262 残留コア部
263 コア層
264 残留コア
270 1×8スプリッタ用マスク
280 部分マスク
290 部分マスク
300 グレーテッドマスク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記基板上に塗布された光増感剤を含むポリシラン材料の表面側と前記基板の底面側から紫外線レーザ光を部分的に照射することにより場所によって異なった屈折率差の光導波路を形成することを特徴とする屈折率制御型光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 1,
Forming optical waveguides with different refractive indexes depending on locations by partially irradiating ultraviolet laser light from the surface side of the polysilane material containing the photosensitizer applied on the substrate and the bottom surface side of the substrate A method of manufacturing a refractive index control type optical waveguide characterized by the above.
前記基板上に塗布する光増感剤を含むポリシラン材料の塗布回数が一回であることを特徴とする屈折率制御型光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 1 or 2,
A method of manufacturing a refractive index control type optical waveguide, wherein the polysilane material containing a photosensitizer applied on the substrate is applied once.
コア径の異なるシングルモード光導波路を同一塗布膜内に形成することを特徴とする屈折率制御型光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of an optical waveguide given in any 1 paragraph of Claims 1-3,
A method of manufacturing a refractive index control type optical waveguide, wherein single mode optical waveguides having different core diameters are formed in the same coating film.
前記マスクが紫外線レーザ光の透過率が場所によって異なるように形成され、当該マスクを用いて紫外線レーザ光を照射することを特徴とする屈折率制御型光導波路の製造方法。 In the manufacturing method of the optical waveguide given in any 1 paragraph of Claims 1-4,
A method of manufacturing a refractive index control type optical waveguide, wherein the mask is formed so that the transmittance of the ultraviolet laser beam varies depending on the location, and the ultraviolet laser beam is irradiated using the mask.
光が入射される入射部と、入射された光を分岐する分岐部と、分岐された光を出射する出射部を備えて構成され、
前記入射部及び前記出射部の端部側に位置するコア径は、前記分岐部のコア径よりも大きく形成されると共に、前記分岐部側に向かうに従って次第に小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする屈折率制御型光導波路。 The optical waveguide according to claim 6, wherein
An incident part into which light is incident, a branch part that branches the incident light, and an emission part that emits the branched light are configured.
The core diameter located on the end side of the incident part and the emission part is formed larger than the core diameter of the branch part, and is formed in a tapered shape that gradually decreases toward the branch part side. Refractive index control type optical waveguide.
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