JP2006330067A

JP2006330067A - Right-angle bending waveguide and its manufacturing method

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Publication number: JP2006330067A
Application number: JP2005149541A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-12-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make an optical signal transmissible with a small loss by bending it at right angle. <P>SOLUTION: On a substrate 51, there are provided a low refractive index lower clad glass layer 52, a high refractive index core glass layer (core glass layer) 53, and a low refractive index upper clad glass layer (upper clad glass layer) 54. There is also provided a groove 58 for forming an optical reflection face 57 which is designed to transmit, by bending at a right angle upward or downward, the optical signal transmitting the core glass layer 53. On the surface of the upper clad glass layer 54 above the core glass layer 53, a metallic layer 56 is installed which has a metal gap 55 with a prescribed groove width. The metal gap 55 is irradiated with a CO<SB>2</SB>laser beam B in a direction angled at 35-47° to the face of the upper clad glass layer 54, forming the groove 58 in the core glass layer 53, with the groove width formed wider than at least the width of the core glass layer 53. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、導波路のコアガラス層内を伝搬している光信号を直角に上方向或いは下方向に曲げて伝搬させる直角曲げ導波路及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a right-angle bending waveguide that propagates an optical signal propagating in a core glass layer of the waveguide by bending it upward or downward at a right angle, and a manufacturing method thereof.

図１０に示すように、ガラス導波路１００は、基板１０１上に設けられる低屈折率下部クラッドガラス層１０２と、低屈折率下部クラッドガラス層１０２上に設けられ断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層１０３と、高屈折率コアガラス層１０３を覆うように設けられる低屈折率上部クラッドガラス層１０４とを備える。先に本発明者は、高屈折率コアガラス層１０３を伝搬する光信号を直角に曲げるための光反射面を形成する溝を、CO₂レーザビームＢを上部クラッド層１０４の上方から45°傾けて、高屈折率コアガラス層１０３に照射する方法により形成した直角曲げ導波路を提案している。 As shown in FIG. 10, the glass waveguide 100 includes a low refractive index lower cladding glass layer 102 provided on a substrate 101 and a high refractive index provided on the lower refractive index lower cladding glass layer 102 and having a substantially rectangular cross section. A core glass layer 103 and a low refractive index upper clad glass layer 104 provided so as to cover the high refractive index core glass layer 103 are provided. First, the present inventor tilts the CO ₂ laser beam B from above the upper cladding layer 104 by 45 ° with a groove forming a light reflecting surface for bending an optical signal propagating through the high refractive index core glass layer 103 at a right angle. Thus, a right angle bending waveguide formed by a method of irradiating the high refractive index core glass layer 103 is proposed.

図１１に示すように、その直角曲げ導波路１１０は、低屈折率上部クラッド層１０４の面に対して４５°傾いた溝１１１を備え、コア層１０３内を伝搬する光信号（矢印Ｌ５）を、溝１１１とコア層１０３との境界面（光反射面）１１２で反射させて、低屈折率上部クラッド層１０４の上方向に伝搬させている（矢印Ｌ６）。 As shown in FIG. 11, the right-angled bending waveguide 110 includes a groove 111 inclined by 45 ° with respect to the surface of the low refractive index upper cladding layer 104, and transmits an optical signal (arrow L <b> 5) propagating in the core layer 103. The light is reflected by the boundary surface (light reflecting surface) 112 between the groove 111 and the core layer 103 and propagates upward in the low refractive index upper cladding layer 104 (arrow L6).

直角曲げ導波路１１０の基板１０１には、石英系ガラス基板或いはSi基板が用いられる。CO₂レーザビームＢは、そのビームスポット径が150〜200μｍであり、その出力は数十Ｗから数百Ｗである。 A quartz glass substrate or Si substrate is used as the substrate 101 of the right-angle bending waveguide 110. The CO ₂ laser beam B has a beam spot diameter of 150 to 200 μm and an output of several tens to several hundreds of watts.

特開２００２−３１１２７０号公報JP 2002-311270 A

しかしながら、図１１の直角曲げ導波路１１０は、以下の問題点があることが、本発明者の実験結果からわかった。 However, it has been found from the experimental results of the present inventors that the right-angle bending waveguide 110 of FIG. 11 has the following problems.

（１）図１２に示すように、厚みが1ｍｍの石英ガラス基板１２１上面に真上からCO₂レーザビームＢ（パワー55Ｗ）をガルバノミラーでＹ方向にスキャンして照射すると（スキャン速度500mm/s）、溝１２２が形成される。ところが、CO₂レーザビームＢのビームスポット径は150〜200μｍと大きく、溝１２２の溝幅と溝深さの分布を触振式段差計で測定した結果、図１３に示すように、溝１２２は、CO₂レーザビームＢのビームスポット径にほぼ比例した分布形状になることがわかった。すなわち、極めて溝幅の広い溝が形成されることになり、微細な溝の形成が困難であった。 (1) As shown in FIG. 12, when an upper surface of a quartz glass substrate 121 having a thickness of 1 mm is irradiated with a CO ₂ laser beam B (power 55 W) scanned from above directly in the Y direction with a galvanometer mirror (scanning speed 500 mm / s) ), A groove 122 is formed. However, the beam spot diameter of the CO ₂ laser beam B is as large as 150 to 200 μm, and as a result of measuring the distribution of the groove width and groove depth of the groove 122 with a vibration-type step meter, the groove 122 is shown in FIG. It was found that the distribution shape was almost proportional to the beam spot diameter of the CO ₂ laser beam B. That is, a very wide groove is formed, and it is difficult to form a fine groove.

（２）CO₂レーザビームＢのビームスポット径は、150〜200μｍと大きいために、
低屈折率上部クラッドガラス層１０４の上面に４５°傾けてレーザビームＢを照射して溝１１１を形成しても、溝１１１の傾斜角度は４５°にならず、図１４に示すように、約６５°（図１４中θ）の溝が形成されてしまう。そのため、コア層１０３内を伝搬する光信号を上部クラッド層１０４の上面方向に直角に曲げることができなかった。また、溝１１１の分布形状も非対称な形状となっていた。 (2) Since the beam spot diameter of the CO ₂ laser beam B is as large as 150 to 200 μm,
Even if the groove 111 is formed by irradiating the upper surface of the low-refractive index upper clad glass layer 104 by 45 ° and irradiating the laser beam B, the inclination angle of the groove 111 does not become 45 °, but as shown in FIG. A groove of 65 ° (θ in FIG. 14) is formed. Therefore, the optical signal propagating in the core layer 103 cannot be bent at right angles to the upper surface direction of the upper cladding layer 104. The distribution shape of the grooves 111 is also asymmetric.

（３）溝１１１の形状分布は、直線的な斜面とならず、CO₂レーザビームＢのパワー分布（ガウス分布）が斜めに入射することにより変形した曲線的な斜面となり、この斜面で曲げられた光信号は上部クラッドガラス層１０４の上面方向に大きく拡がりを持って出射されることがわかった。このために光信号を直角に所望方向に出射させることができず、例えば、従来の直角曲げ導波路１１０の上面に設けた光受光素子に光信号を効率よく受光させることができないことがある。したがって、直角曲げ導波路１１０の光インターコネクション等への適用が難しいことがわかった。 (3) The shape distribution of the groove 111 is not a straight slope, but is a curved slope that is deformed by the oblique incidence of the power distribution (Gaussian distribution) of the CO ₂ laser beam B, and is bent by this slope. It was found that the optical signal was emitted with a large spread in the upper surface direction of the upper cladding glass layer 104. For this reason, the optical signal cannot be emitted in a desired direction at a right angle. For example, the optical signal may not be efficiently received by the light receiving element provided on the upper surface of the conventional right angle bending waveguide 110. Therefore, it has been found that it is difficult to apply the right-angled bending waveguide 110 to an optical interconnection or the like.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光反射率の極めて高く、直角に光信号を曲げられる光反射面を有する直角曲げ導波路及びその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a right-angle bending waveguide having a light reflection surface that has a very high light reflectivity and can bend an optical signal at a right angle, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、基板上に形成した低屈折率下部クラッドガラス層上に断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層を設け、その高屈折率コアガラス層を覆うように低屈折率上部クラッドガラス層を設け、上記高屈折率コアガラスを伝搬する光信号を直角に上方向或いは下方向に曲げて伝搬させるための光反射面を形成する溝を備えた直角曲げ導波路において、上記高屈折率コアガラス層上方の低屈折率上部クラッドガラス層表面に所定の溝幅のメタルギャップを有するメタル層を設け、低屈折率上部クラッドガラス層の面に対して35〜47°方向のCO₂レーザビームを上記メタルギャップに照射して高屈折率コアガラス層に溝を形成し、その溝幅を少なくとも高屈折率コアガラス層の幅よりも広く形成したことを特徴とする直角曲げ導波路である。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a high refractive index core glass layer having a substantially rectangular cross section is provided on a low refractive index lower clad glass layer formed on a substrate. A low-refractive-index upper cladding glass layer is provided so as to cover the layer, and a groove is formed that forms a light reflecting surface for propagating an optical signal propagating through the high-refractive-index core glass by bending it upward or downward at right angles. In the right angle bending waveguide, a metal layer having a metal gap with a predetermined groove width is provided on the surface of the low refractive index upper clad glass layer above the high refractive index core glass layer, and the surface of the low refractive index upper clad glass layer is provided. The metal gap is irradiated with a CO ₂ laser beam in the direction of 35 to 47 ° to form grooves in the high refractive index core glass layer, and the groove width is at least wider than the width of the high refractive index core glass layer. With features It is a right angle bending waveguide.

請求項２の発明は、上記基板として石英ガラス基板を用いた請求項１に記載の直角曲げ導波路である。 The invention according to claim 2 is the right-angled bending waveguide according to claim 1, wherein a quartz glass substrate is used as the substrate.

請求項３の発明は、上記基板としてSi基板を用いた請求項１に記載の直角曲げ導波路である。 The invention according to claim 3 is the right-angled bending waveguide according to claim 1, wherein a Si substrate is used as the substrate.

請求項４の発明は、上記メタルギャップの溝幅が3〜20μｍに形成される請求項１〜３いずれかに記載の直角曲げ導波路である。 A fourth aspect of the present invention is the right angle bending waveguide according to any one of the first to third aspects, wherein the groove width of the metal gap is 3 to 20 μm.

請求項５の発明は、上記メタル層のメタル材として、Tiの上にCuを形成した材料、Crの上にCuを形成した材料、或いはAl材料のいずれかを用い、上記メタル層の厚みが3〜６μｍの範囲から選択される請求項１〜４いずれかに記載の直角曲げ導波路である。 The invention of claim 5 uses, as the metal material of the metal layer, any one of a material in which Cu is formed on Ti, a material in which Cu is formed on Cr, or an Al material, and the thickness of the metal layer is The right-angled bending waveguide according to any one of claims 1 to 4, which is selected from a range of 3 to 6 µm.

請求項６の発明は、基板上に形成した低屈折率下部クラッドガラス層上に断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層を形成する工程と、その高屈折率コアガラス層を覆うように低屈折率上部クラッドガラス層を形成する工程と、その低屈折率上部クラッドガラス層上にメタルギャップを有するメタル層を形成する工程と、低屈折率上部クラッドガラス層の面に対してCO₂レーザビームを35〜47°方向からメタルギャップに照射して、上記低屈折率上部クラッドガラス層、上記高屈折率コアガラス層及び低屈折率下部クラッドガラス層に溝を形成する工程とを備えることを特徴とする直角曲げ導波路の製造方法である。 The invention of claim 6 includes a step of forming a high refractive index core glass layer having a substantially rectangular cross section on a low refractive index lower clad glass layer formed on a substrate, and so as to cover the high refractive index core glass layer. Forming a low refractive index upper clad glass layer; forming a metal layer having a metal gap on the low refractive index upper clad glass layer; and a CO ₂ laser for the surface of the low refractive index upper clad glass layer. Irradiating a metal gap from a direction of 35 to 47 ° to form grooves in the low refractive index upper cladding glass layer, the high refractive index core glass layer, and the low refractive index lower cladding glass layer. It is a manufacturing method of the right angle bending waveguide characterized.

請求項７の発明は、上記基板として石英ガラス基板を用いる請求項６に記載の直角曲げ導波路の製造方法である。 The invention of claim 7 is the method for manufacturing a right-angled bending waveguide according to claim 6, wherein a quartz glass substrate is used as the substrate.

請求項８の発明は、上記基板としてSi基板を用いる請求項６に記載の直角曲げ導波路の製造方法である。 The invention of claim 8 is the method of manufacturing a right-angled bending waveguide according to claim 6, wherein a Si substrate is used as the substrate.

請求項９の発明は、上記メタルギャップの溝幅を3〜20μｍに形成する請求項６〜８いずれかに記載の直角曲げ導波路の製造方法である。 A ninth aspect of the present invention is a method of manufacturing a right-angled bending waveguide according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the groove width of the metal gap is formed to 3 to 20 μm.

請求項１０の発明は、上記メタルギャップのメタル材として、Tiの上にCuを形成した材料、Crの上にCuを形成した材料、或いはAl材料のいずれかを用い、上記メタル材の厚みを3〜6μｍにする請求項６〜９いずれかに記載の直角曲げ導波路の製造方法である。 The invention of claim 10 uses, as the metal material of the metal gap, any one of a material in which Cu is formed on Ti, a material in which Cu is formed on Cr, or an Al material. It is a manufacturing method of the right angle bending waveguide in any one of Claims 6-9 made to 3-6 micrometers.

請求項１１の発明は、上記溝を形成する工程において、CO₂レーザビームをガルバノミラーでスキャニングして形成し、そのパワーをCO₂ビームのスキャン速度との積を5.5×10³〜1.1×10⁵W・mm/sに制御する請求項６〜１０いずれかに記載の直角曲げ導波路の製造方法である。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the step of forming the groove, the CO ₂ laser beam is formed by scanning with a galvanometer mirror, and the product of the power and the scan speed of the CO ₂ beam is 5.5 × 10 ^{3 to} 1.1 × 10 6. ^The method for producing a right-angled bending waveguide according to any one of claims 6 to 10, which is controlled to ⁵ W · mm / s.

本発明によれば、光信号を低損失で直角に曲げて伝搬させることができるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, an excellent effect that an optical signal can be bent and propagated at a right angle with low loss is exhibited.

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態の直角曲げ導波路は、導波路に形成される溝に特徴を有するものであり、まず、図１（ａ）、図１（ｂ）に基づいて、幅の狭いパターンの溝を石英ガラス基板に形成する方法について説明する。 The right-angled bending waveguide according to the present embodiment is characterized by a groove formed in the waveguide. First, a groove having a narrow pattern is formed based on FIGS. 1 (a) and 1 (b). A method for forming a quartz glass substrate will be described.

石英ガラス基板（厚み1ｍｍ，幅90ｍｍ，長さ70ｍｍ）１１上に、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いて厚さが一様のメタル材を形成する。このメタル材は、例えば、下地にTi膜を厚さ0.2μｍに形成し、Ti膜上にCu膜を約3μｍの厚さに形成してなる。次に、そのメタル材の上にフォトレジスト膜を塗布し、ベーキングを行う。ベーキングした後、フォトレジスト膜上にギャップを有するパターンのフォトマスクを置いて、フォトマスクを介してフォトレジストに紫外線を照射し、メタルギャップパターン（メタルギャップ）１３を有するメタル層１２を形成する。 A metal material having a uniform thickness is formed on a quartz glass substrate (thickness 1 mm, width 90 mm, length 70 mm) 11 using a vacuum deposition method or a sputtering method. This metal material is formed, for example, by forming a Ti film with a thickness of 0.2 μm on the base and a Cu film with a thickness of about 3 μm on the Ti film. Next, a photoresist film is applied on the metal material and baked. After baking, a photomask having a gap pattern is placed on the photoresist film, and the photoresist is irradiated with ultraviolet rays through the photomask to form a metal layer 12 having a metal gap pattern (metal gap) 13.

ここで、メタルギャップパターン１３のｘ方向（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）の長さを溝幅、メタルギャップパターン１３のｙ方向（図１（ａ）参照）の長さを溝長さ、メタルギャップパターン１３のｚ方向（図１（ｂ）参照）の長さを溝深さとする。先ず、溝幅Ｗが5μｍ、10μｍ及び20μｍのメタルギャップパターン１３を有するメタル層１２をそれぞれ形成した。 Here, the length of the metal gap pattern 13 in the x direction (see FIGS. 1A and 1B) is the groove width, and the length of the metal gap pattern 13 in the y direction (see FIG. 1A). The groove length and the length of the metal gap pattern 13 in the z direction (see FIG. 1B) are defined as the groove depth. First, metal layers 12 each having a metal gap pattern 13 having a groove width W of 5 μm, 10 μm, and 20 μm were formed.

次に、図１（ｂ）に示すように、メタルギャップ１３にCO₂レーザビーム（パワ55W）Ｂをガルバノミラー（図示せず）でスキャンしながら照射して、石英ガラス基板に溝１４を形成する。 Next, as shown in FIG. 1B, the metal gap 13 is irradiated with a CO ₂ laser beam (power 55W) B while scanning with a galvano mirror (not shown) to form a groove 14 in the quartz glass substrate. To do.

溝１４の形状（分布形状）を図２〜図４に示す。図２は、メタルギャップパターン１３の溝幅Ｗを5μｍに形成したときの溝形状分布２１を示し、図３はメタルギャップパターン１３の溝幅Ｗを10μｍに形成したときの溝形状分布３１を示し、図４はメタルギャップパターン１３の溝幅Ｗを20μｍに形成したときの溝形状分布４１を示している。図２〜図４中、横軸はギャップ方向の位置（図１（ｂ）中ｘ方向）を表し、縦軸は石英ガラス基板の深さ（図１（ｂ）中ｚ方向）を表している。図２〜図４に示すように、それぞれ形成された溝１４は極めてシャープな溝形状分布２１，３１，４１を有しており、溝１４の幅がメタルギャップパターン１３の溝幅Ｗに依存して形成されている。 The shape (distribution shape) of the groove 14 is shown in FIGS. 2 shows the groove shape distribution 21 when the groove width W of the metal gap pattern 13 is formed to 5 μm, and FIG. 3 shows the groove shape distribution 31 when the groove width W of the metal gap pattern 13 is formed to 10 μm. 4 shows a groove shape distribution 41 when the groove width W of the metal gap pattern 13 is formed to 20 μm. 2 to 4, the horizontal axis represents the position in the gap direction (x direction in FIG. 1B), and the vertical axis represents the depth of the quartz glass substrate (z direction in FIG. 1B). . As shown in FIGS. 2 to 4, each formed groove 14 has a very sharp groove shape distribution 21, 31, 41, and the width of the groove 14 depends on the groove width W of the metal gap pattern 13. Is formed.

次に、本発明に係る直角曲げ導波路の好適な実施の形態を図５（ａ）、図５（ｂ）に基づいて説明する。 Next, a preferred embodiment of the right-angle bending waveguide according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a) and 5 (b).

図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、直角曲げ導波路５０は、基板５１と、基板５１上に設けられる低屈折率下部クラッドガラス層（以下、下部クラッド層）５２と、下部クラッド層５２上に設けられ断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層（以下、コア層）５３と、コア層５３を覆って設けられる低屈折率上部クラッドガラス層（以下、上部クラッド層）５４とを備える。 As shown in FIGS. 5A and 5B, the right angle bending waveguide 50 includes a substrate 51, a low refractive index lower cladding glass layer (hereinafter referred to as a lower cladding layer) 52 provided on the substrate 51, and A high refractive index core glass layer (hereinafter referred to as core layer) 53 provided on the lower cladding layer 52 and having a substantially rectangular cross section, and a low refractive index upper cladding glass layer (hereinafter referred to as upper cladding layer) provided so as to cover the core layer 53. 54).

本実施の形態では、基板５１は、厚み1ｍｍ、幅50ｍｍ、長さ90mmの石英ガラス基板を用いている。下部クラッド層５２は、SiO₂にFを添加し、波長0.63μｍでの屈折率が1.446のガラス層であり、厚さ10μｍに形成されている。コア層５３は、SiO₂にGeO₂を添加し、波長0.63μｍでの屈折率が1.472のガラス層であり、厚さ、幅共に５μｍに形成されている。上部クラッド層５４は、SiO₂にFを添加し、波長0.63μｍでの屈折率が1.446のガラス層であり、その厚さＨが22μｍに形成されている。 In the present embodiment, the substrate 51 is a quartz glass substrate having a thickness of 1 mm, a width of 50 mm, and a length of 90 mm. The lower cladding layer 52 is a glass layer in which F is added to SiO ₂ and has a refractive index of 1.446 at a wavelength of 0.63 μm, and is formed to a thickness of 10 μm. The core layer 53 is a glass layer obtained by adding GeO ₂ to SiO ₂ and having a refractive index of 1.472 at a wavelength of 0.63 μm, and has a thickness and a width of 5 μm. The upper cladding layer 54 is a glass layer obtained by adding F to SiO ₂ and having a refractive index of 1.446 at a wavelength of 0.63 μm, and has a thickness H of 22 μm.

コア層５３上方の上部クラッド層５４の表面には、メタルギャップパターン５５を有するメタル層５６が設けられている。メタルギャップパターン５５の溝幅Ｗは5μｍとした。 A metal layer 56 having a metal gap pattern 55 is provided on the surface of the upper clad layer 54 above the core layer 53. The groove width W of the metal gap pattern 55 was 5 μm.

直角曲げ導波路５０は、コア層５３に光反射面５７を形成するための溝５８を備え、その溝５８は、メタルギャップパターン５５を通してCO₂レーザビームＢを照射することで形成され、上部クラッド層５４、コア層５３を貫通して下部クラッド層５２まで達している。溝５８はメタルギャップパターン５５の溝長さＳにわたってCO₂レーザビームＢをガルバノミラー（図示せず）でスキャンして形成される。溝５８の溝長さＳはコア層５３の幅（5μｍ）よりも広い値、例えば10μｍに設定した。 The right-angled bending waveguide 50 includes a groove 58 for forming a light reflecting surface 57 in the core layer 53, and the groove 58 is formed by irradiating the CO ₂ laser beam B through the metal gap pattern 55, and the upper cladding. The layer 54 and the core layer 53 are penetrated to reach the lower cladding layer 52. The groove 58 is formed by scanning the CO ₂ laser beam B with a galvanometer mirror (not shown) over the groove length S of the metal gap pattern 55. The groove length S of the groove 58 was set to a value wider than the width (5 μm) of the core layer 53, for example, 10 μm.

溝５８は、その傾斜角度θが４５°になるように形成されている。すなわち、上部クラッド層５４の表面に対して略４５°傾けてCO₂レーザビームＢを照射することで、コア層５３の部分に位置、形成される溝５８の壁が略４５°に形成され、その壁（溝５８とコア層５３との境界面）が光反射面５７となる。 The groove 58 is formed so that the inclination angle θ is 45 °. That is, by irradiating the surface of the upper clad layer 54 with the CO ₂ laser beam B at an angle of about 45 °, the wall of the groove 58 formed at the position of the core layer 53 is formed at about 45 °. The wall (the boundary surface between the groove 58 and the core layer 53) becomes the light reflecting surface 57.

矢印Ｌ１方向から入射され、コア層５３内を伝搬してきた光信号は、光反射面５７で直角に上方向に反射されて、上部クラッド層５４の面に対して垂直な方向（矢印Ｌ２の方向）に出射される。 The optical signal incident from the direction of the arrow L1 and propagating through the core layer 53 is reflected upward at a right angle by the light reflecting surface 57, and is perpendicular to the surface of the upper cladding layer 54 (the direction of the arrow L2). ).

本実施の形態の直角曲げ導波路５０に波長1.55μｍの光信号を伝搬させて、直角曲げ導波路５０の損失を測定した結果、直角曲げ導波路５０の伝送損失から、導波路の伝搬損失等を除いた直角曲げ部での損失は0.3dBであり、非常に低損失であった。 As a result of propagating an optical signal having a wavelength of 1.55 μm to the right-angled bending waveguide 50 of this embodiment and measuring the loss of the right-angled bending waveguide 50, the transmission loss of the right-angled bending waveguide 50, the propagation loss of the waveguide, etc. The loss at the right-angled bend excluding the point was 0.3 dB, which was a very low loss.

次に、照射されるCO₂レーザビームのメタルギャップパターンへの入射角度φと、形成される溝の傾斜角度について説明する。 Next, the incident angle φ of the irradiated CO ₂ laser beam to the metal gap pattern and the inclination angle of the groove to be formed will be described.

図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、表面にメタルギャップパターン１３を有するメタル層１２を設けた石英ガラス基板１１を、角度φの傾斜を持たせて保持し、メタルギャップパターン１３にCO₂レーザビームを照射して石英ガラス基板１１に溝１４を形成した。 As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, a quartz glass substrate 11 provided with a metal layer 12 having a metal gap pattern 13 on the surface is held with an inclination of an angle φ to obtain a metal gap pattern. 13 was irradiated with a CO ₂ laser beam to form grooves 14 in the quartz glass substrate 11.

図８は、傾斜角度φが35°の場合の溝の形状分布８１を示している。また、図９は傾斜角度が45°の場合の溝の形状分布９１を示している。 FIG. 8 shows a groove shape distribution 81 when the inclination angle φ is 35 °. FIG. 9 shows a groove shape distribution 91 when the inclination angle is 45 °.

図８及び図９に示すように、傾斜角度φが35°、45°といずれの場合においても溝１４の光反射面の角度θは略45°となった。また、傾斜角度φが35°未満、及び47°を超える場合では、光反射面を略45°に形成するのが困難であった。このことから、傾斜角度が35°〜47°の範囲であれば、溝１４の光反射面の角度θは略45°に保たれることがわかる。すなわち、石英ガラス基板１１を角度を持たせて保持させる際に、角度に多少のぶれが生じたとしても、溝１４の光反射面の角度が大きく変化することはない。実際には、角度がそれ程大きくぶれることはないので、光反射面の角度θが常に略45°に保たれた溝１４を形成することができる。 As shown in FIGS. 8 and 9, the angle θ of the light reflecting surface of the groove 14 is approximately 45 ° regardless of whether the inclination angle φ is 35 ° or 45 °. Further, when the inclination angle φ is less than 35 ° and exceeds 47 °, it is difficult to form the light reflecting surface at approximately 45 °. From this, it can be seen that when the inclination angle is in the range of 35 ° to 47 °, the angle θ of the light reflecting surface of the groove 14 is maintained at approximately 45 °. That is, when the quartz glass substrate 11 is held at an angle, even if the angle slightly fluctuates, the angle of the light reflecting surface of the groove 14 does not change greatly. Actually, since the angle does not deviate so much, it is possible to form the groove 14 in which the angle θ of the light reflecting surface is always maintained at about 45 °.

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い。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment.

例えば、基板５１として、透明な下部クラッド層５２は省略してもよい。溝５８が形成される光導波路（コア層５３、下部クラッド層５２及び上部クラッド層５４）はシングルモード光導波路の他にマルチモード光導波路であってもよい。ただし、マルチモード光導波路では、コア層５３の厚み及び幅が数十μｍから百数十μｍとなるので、溝５８は、コア層５３の厚さよりも深くかつコアの幅よりも広く形成しなければならない。 For example, the transparent lower clad layer 52 may be omitted as the substrate 51. The optical waveguide (core layer 53, lower cladding layer 52, and upper cladding layer 54) in which the groove 58 is formed may be a multimode optical waveguide in addition to a single mode optical waveguide. However, in the multimode optical waveguide, the thickness and width of the core layer 53 is from several tens of μm to several hundreds of μm, so the groove 58 must be formed deeper than the core layer 53 and wider than the core. I must.

光導波路を形成する材料は、石英系のガラス材料の他に、多成分系のガラス材料でもよく、プラスチック材料でもよい。 The material forming the optical waveguide may be a multi-component glass material or a plastic material in addition to the quartz glass material.

光導波路に形成する溝５８の深さは、CO₂レーザビームＢのパワー或いはガルバノミラーのスキャン速度の少なくとも一方を制御することによって、自在に調整することができる。CO₂レーザビームＢのパワーは、数十Ｗから数百Ｗの範囲で、適宜制御される。 The depth of the groove 58 formed in the optical waveguide can be freely adjusted by controlling at least one of the power of the CO ₂ laser beam B and the scanning speed of the galvanometer mirror. The power of the CO ₂ laser beam B is appropriately controlled in the range of several tens of watts to several hundreds of watts.

メタル層５６として、Ti層の上にCu層を形成した複合層体の他に、Cr層の上にCu層を形成した複合層体を用いてもよく、この場合においても、真空蒸着法やスパッタリング法で成膜でき、またエッチングでギャップパターンを形成することができる。これらのTi-Cu複合層体、Cr-Cu複合層体で形成したメタル層５６は、CO₂レーザビームＢによってダメージを受けることがない。さらに、メタル層５６をAl材料単体で形成してもよく、このAl単層からなるメタル層５６も、CO₂レーザビームＢによって殆どダメージを受けることがない。 As the metal layer 56, in addition to the composite layered body in which the Cu layer is formed on the Ti layer, a composite layered body in which the Cu layer is formed on the Cr layer may be used. A film can be formed by sputtering, and a gap pattern can be formed by etching. The metal layer 56 formed of these Ti—Cu composite layer body and Cr—Cu composite layer body is not damaged by the CO ₂ laser beam B. Further, the metal layer 56 may be formed of a single Al material, and the metal layer 56 made of the Al single layer is hardly damaged by the CO ₂ laser beam B.

メタル層５６は3〜6μｍの厚さに形成するのが好ましい。メタル層５６が3μｍ未満ではCO₂レーザビームＢによってわずかのダメージを受け、6μｍを超えると、メタルギャップパターンをエッチングにより形成する際に、寸法精度の劣化を招いてしまう。 The metal layer 56 is preferably formed to a thickness of 3 to 6 μm. If the metal layer 56 is less than 3 μm, it is slightly damaged by the CO ₂ laser beam B. If it exceeds 6 μm, the dimensional accuracy is deteriorated when the metal gap pattern is formed by etching.

本実施の形態の直角曲げ導波路５０及びその製造方法は、以下の効果を有する。 The right angle bending waveguide 50 and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have the following effects.

（１）基板５１上に低屈折率下部クラッドガラス層５２を設け、その低屈折率下部クラッドガラス層５２上に断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層５３を設け、その高屈折率コアガラス層５３を覆うように低屈折率上部クラッドガラス層５４を設け、高屈折率コアガラス層５３に、高屈折率コアガラス層５３を伝搬する光信号を直角に上方向或いは下方向に曲げて伝搬させるための光反射面５７を形成する溝５８を、高屈折率コアガラス層５３上方の低屈折率上部クラッドガラス層５４表面に所定のメタルギャップパターン５５を有するメタル層５６を設け、低屈折率上部クラッド層５４の面に対して35〜47°方向のCO₂レーザビームＢをメタルギャップパターン５５を通して高屈折率ガラス層５３に照射して、高屈折率ガラス層５３の幅より幅の広い溝５８を形成することによって、溝５８の幅をメタルギャップパターン５５の溝幅Ｗ以下に抑えることができる。これにより、光反射面５７を高屈折率コアガラス層５３の面に対して45°傾けて形成することができ、光信号を低損失（例えば、0.3dB）で直角に曲げて伝搬させることができる。 (1) A low refractive index lower clad glass layer 52 is provided on a substrate 51, and a high refractive index core glass layer 53 having a substantially rectangular cross section is provided on the low refractive index lower clad glass layer 52. A low-refractive index upper cladding glass layer 54 is provided so as to cover the glass layer 53, and an optical signal propagating through the high-refractive index core glass layer 53 is bent at a right angle upward or downward on the high-refractive index core glass layer 53. A groove 58 forming a light reflecting surface 57 for propagating is provided with a metal layer 56 having a predetermined metal gap pattern 55 on the surface of the low-refractive index upper cladding glass layer 54 above the high-refractive index core glass layer 53, thereby reducing the low refraction. The high refractive index glass layer 53 is irradiated with a CO ₂ laser beam B in a direction of 35 ° to 47 ° with respect to the surface of the upper refractive index cladding layer 54 through the metal gap pattern 55, and from the width of the high refractive index glass layer 53. By forming the wide groove 58, the width of the groove 58 can be suppressed to be equal to or smaller than the groove width W of the metal gap pattern 55. As a result, the light reflecting surface 57 can be formed to be inclined by 45 ° with respect to the surface of the high refractive index core glass layer 53, and the optical signal can be bent and propagated at a right angle with low loss (for example, 0.3 dB). it can.

（２）メタルギャップパターン５５の厚さを3〜20μｍの範囲内に形成することで、極めてシャープで溝幅の狭い溝５８を傾斜角度45°となるように形成することができる。 (2) By forming the thickness of the metal gap pattern 55 within the range of 3 to 20 μm, it is possible to form the groove 58 having a very sharp and narrow groove width so as to have an inclination angle of 45 °.

（３）メタル層５６を形成する材料として、Tiの上にCuを形成した材料、Crの上にCuを形成した材料、Al材料のいずれかを用い、メタル層５６の厚みを3〜6μｍの範囲から選択することにより、CO₂レーザビームＢによってメタル層５６がダメージを受けることなく、コア層５３に所望の形状の溝５８を形成することができる。 (3) As a material for forming the metal layer 56, a material in which Cu is formed on Ti, a material in which Cu is formed on Cr, or an Al material is used, and the thickness of the metal layer 56 is 3 to 6 μm. By selecting from the range, the groove 58 having a desired shape can be formed in the core layer 53 without the metal layer 56 being damaged by the CO ₂ laser beam B.

（４）基板５１としては石英ガラス基板、或いはSi基板、さらにはそれら以外の導波路用基板として慣用的に使用されているガラス基板や半導体基板等を用いることができ、様々な形態の導波路に光反射面５７を有する直角曲げ導波路を形成することができる。 (4) As the substrate 51, a quartz glass substrate, a Si substrate, or a glass substrate or a semiconductor substrate conventionally used as a waveguide substrate other than these substrates can be used, and various forms of waveguides can be used. A right-angle bending waveguide having a light reflecting surface 57 can be formed.

（５）基板５１上に低屈折率下部クラッドガラス層５２を設け、その低屈折率下部クラッドガラス層５２上に断面が略矩形状の高屈折率コアガラス層５３を設け、その高屈折率コアガラス層５３を覆うように低屈折率上部クラッドガラス層５４を設け、高屈折率コアガラス層５３を伝搬する光信号を直角に上方向或いは下方向に曲げて伝搬させるために、高屈折率コアガラス層５３上方の低屈折率上部クラッドガラス層５４表面に所定のメタルギャップパターン５５を有するメタル層５６を設け、低屈折率上部クラッド層５４の面に対して35〜47°方向のCO₂レーザビームＢを上記メタルギャップパターン５５を通して高屈折率ガラス層５３に照射して、高屈折率ガラス層５３の幅より幅の広い溝５８を形成するので、簡単な方法で短時間に、かつ低コストに、高性能特性を有する（光反射の際の損失が少ない）直角曲げ導波路５０を製造することができる。 (5) A low refractive index lower clad glass layer 52 is provided on a substrate 51, and a high refractive index core glass layer 53 having a substantially rectangular cross section is provided on the low refractive index lower clad glass layer 52. A low-refractive index upper clad glass layer 54 is provided so as to cover the glass layer 53, and a high-refractive index core is used to propagate an optical signal propagating through the high-refractive index core glass layer 53 by bending it upward or downward at right angles. A metal layer 56 having a predetermined metal gap pattern 55 is provided on the surface of the low refractive index upper cladding glass layer 54 above the glass layer 53, and a CO ₂ laser in a direction of 35 to 47 ° with respect to the surface of the low refractive index upper cladding layer 54. The beam B is irradiated to the high refractive index glass layer 53 through the metal gap pattern 55 to form a groove 58 having a width wider than the width of the high refractive index glass layer 53. It is possible to manufacture a right-angled bending waveguide 50 having high performance characteristics (low loss during light reflection) at low cost.

さらに、直角曲げ導波路５０は、コアとクラッドからなる光導波路を作製したのち、最後の工程で直角曲げ部を形成して製造されるので、導波路製造のスループットを低下させることなく製造することができる。 Furthermore, since the right-angle bending waveguide 50 is manufactured by forming the right-angle bending portion in the last step after manufacturing the optical waveguide composed of the core and the clad, it is manufactured without reducing the throughput of the waveguide manufacturing. Can do.

（６）メタル層５６は、慣用の真空蒸着法或いはスパッタリング法で容易に形成することができ、メタルギャップパターン５５は慣用のドライエッチング、ウエットエッチングで容易に形成することができる。 (6) The metal layer 56 can be easily formed by a conventional vacuum deposition method or sputtering method, and the metal gap pattern 55 can be easily formed by a conventional dry etching or wet etching.

（７）メタルギャップパターン５５にCO₂レーザビームＢを照射する方法として、CO₂レーザビームＢをガルバノミラーでスキャンする方法、或いは光導波路をXYステージ上に所定角度で固定すると共に、その光導波路上方にCO₂レーザビーム光源を固定し、XYステージをモータ等で移動させる方法でもよい。このように、通常の装置、部品を用いて容易に直角曲げ導波路５０を製造することができる。 (7) As a method of irradiating the metal gap pattern 55 with the CO ₂ laser beam B, a method of scanning the CO ₂ laser beam B with a galvano mirror, or fixing the optical waveguide on the XY stage at a predetermined angle, and the optical waveguide A method of fixing the CO ₂ laser beam light source above and moving the XY stage with a motor or the like may be used. As described above, the right-angled bending waveguide 50 can be easily manufactured by using a normal device or component.

（８）溝５８を形成する方法として、CO₂レーザビームＢをガルバノミラーでスキャニングする場合には、CO₂レーザビームＢのパワーとCO₂レーザビームＢのスキャン速度を5.5×１０³〜1.1×１０⁵W・mm/sの範囲で行うことにより、極めて高速、短時間で直角曲げ導波路５０を製造することができる。パワーとスキャン速度の例としては、CO₂レーザビームのパワーを55Wとすると、ガルバノミラーのスキャン速度は100〜2000mm/sとされる。 (8) As a method for forming the grooves 58, CO ₂ laser beam B when scanning by the galvanometer mirror, a CO ₂ laser beam B power and CO ₂ laser beams 5.5 × 10 ³ ~1.1 × a scan rate of B By performing in the range of 10 ⁵ W · mm / s, the right-angled bending waveguide 50 can be manufactured at a very high speed in a short time. As an example of the power and scanning speed, if the power of the CO ₂ laser beam is 55 W, the scanning speed of the galvanometer mirror is 100 to 2000 mm / s.

（９）溝５８の深さは数μｍから数百μｍの範囲で自在に調整することができるので、シングルモード導波路、マルチモード導波路のいずれでも直角曲げ導波路５０を実現することができる。 (9) Since the depth of the groove 58 can be freely adjusted in the range of several μm to several hundred μm, the right-angle bending waveguide 50 can be realized by either a single mode waveguide or a multimode waveguide. .

（１０）溝５８の深さは、CO₂レーザビームＢのパワー或いはガルバノミラーのスキャン速度の少なくとも一方を制御して調節することができる。溝５８の幅は、メタル層５６の有するメタルギャップパターン５５の溝幅Ｗで決定することができる。メタルギャップパターン５５の溝幅Ｗを小さくする程、シャープで（溝５８の壁面の平面性がより高まり）、かつ、対称性の高い（対向する両壁面の傾斜角度が略同じ）溝５８を形成することができる。これは、メタルギャップパターン５５の溝幅Ｗが小さくなる程、CO₂レーザビームＢがメタル層５６によってマスクされる領域が広くなる。その結果、CO₂レーザビームＢの中心部分のみがメタルギャップパターン５５を介して上部クラッド層５４などに照射され、CO₂レーザビームＢの周縁部分はメタル層５６によってマスクされるので、上部クラッド層５４などに照射されることはない。よって、CO₂レーザビームＢの光強度が強い部分のみを利用して溝５８の加工がなされることから、シャープで、高精度な溝５８が形成される。 (10) The depth of the groove 58 can be adjusted by controlling at least one of the power of the CO ₂ laser beam B and the scanning speed of the galvanometer mirror. The width of the groove 58 can be determined by the groove width W of the metal gap pattern 55 of the metal layer 56. The smaller the groove width W of the metal gap pattern 55, the sharper the groove 58 (the flatness of the wall surface of the groove 58 is higher) and the higher the symmetry (the inclination angles of the opposing wall surfaces are substantially the same). can do. This is because the region where the CO ₂ laser beam B is masked by the metal layer 56 becomes wider as the groove width W of the metal gap pattern 55 becomes smaller. As a result, only the central portion of the CO ₂ laser beam B is irradiated to the upper cladding layer 54 and the like through the metal gap pattern 55, and the peripheral portion of the CO ₂ laser beam B is masked by the metal layer 56, so that the upper cladding layer 54 is not irradiated. Therefore, since the groove 58 is processed using only the portion where the light intensity of the CO ₂ laser beam B is strong, the sharp and highly accurate groove 58 is formed.

（１１）本実施の形態の直角曲げ導波路５０は、光デバイス（発光素子、受光素子、導波路、直角曲げ導波路等を含む光デバイス）と電気デバイス（ＬＳＩ、信号処理回路、論理回路等）を複合化した、所謂光電気複合デバイスを容易に実現することができる。 (11) The right angle bending waveguide 50 of the present embodiment includes an optical device (an optical device including a light emitting element, a light receiving element, a waveguide, a right angle bending waveguide, etc.) and an electric device (LSI, signal processing circuit, logic circuit, etc.). ) Can be easily realized.

次に、本発明に係る直角曲げ導波路の好適な他の実施形態について図６（ａ）、図６（ｂ）に基づいて説明する。 Next, another preferred embodiment of the right-angle bending waveguide according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (a) and 6 (b).

基本的な構成部分は、上述した図５（ａ）、図５（ｂ）の直角曲げ導波路５０とほぼ同様であり、同一構成部分には、図５（ａ）、図５（ｂ）の場合と同一の符号を付してあり、その説明は省略する。 The basic components are substantially the same as the right-angled bending waveguide 50 in FIGS. 5A and 5B described above, and the same components are shown in FIGS. 5A and 5B. The same reference numerals as those in the case are attached, and the description thereof is omitted.

図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態の直角曲げ導波路６０は、上部クラッド層５４の上方から入射し（矢印Ｌ３）、一方の溝５８の光反射面５７で反射してコア層５３内を伝搬してきた光信号を、他方の溝５８の光反射面５７で反射させて上部クラッド層５４の上方に出射させる（矢印Ｌ４）構造である。すなわち、直角曲げ光導波路６０は、図５で説明したメタルギャップパターン５５にCO₂レーザビームを照射して形成される溝５８を、コア層５３の２箇所に、かつ対称（互いに反対向き）に形成したものである。直角曲げ導波路６０では、メタル層５６の幅Ｍを15μｍとコア層５３の幅よりも広くし、ガルバノミラーをスキャンして形成される溝５８の溝長さＳを10μｍとした。両溝５８，５８の傾斜角度θは、上部クラッド層５４の面に対してそれぞれ45°傾けて形成されている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the right-angled bending waveguide 60 of the present embodiment is incident from above the upper cladding layer 54 (arrow L3), and the light reflecting surface of one groove 58 The optical signal reflected by 57 and propagated in the core layer 53 is reflected by the light reflecting surface 57 of the other groove 58 and emitted above the upper cladding layer 54 (arrow L4). That is, the right-angled bending optical waveguide 60 has grooves 58 formed by irradiating the metal gap pattern 55 described with reference to FIG. 5 with a CO ₂ laser beam at two locations on the core layer 53 and symmetrically (opposite directions). Formed. In the right-angled bending waveguide 60, the width M of the metal layer 56 is 15 μm, which is wider than the width of the core layer 53, and the groove length S of the groove 58 formed by scanning the galvanometer mirror is 10 μm. The inclination angles θ of both grooves 58 and 58 are formed so as to be inclined by 45 ° with respect to the surface of the upper cladding layer 54.

本実施の形態の直角曲げ導波路６０は、前実施の形態の直角曲げ導波路５０と同様の効果を有する。 The right angle bending waveguide 60 of the present embodiment has the same effect as the right angle bending waveguide 50 of the previous embodiment.

２つの光反射面（直角曲げ部）５７，５７を有する直角曲げ導波路６０の損失を波長1.55μｍの光信号を伝搬させて測定した結果、直角曲げ導波路５０の伝送損失から、光導波路の伝搬損失等を除いた光反射面（直角曲げ部）５７，５７での損失は0.8dBであった。 As a result of measuring the loss of the right-angled bending waveguide 60 having two light reflecting surfaces (right-angled bent portions) 57 and 57 by propagating an optical signal having a wavelength of 1.55 μm, the transmission loss of the right-angled bending waveguide 50 shows that Losses at the light reflecting surfaces (right angle bent portions) 57 and 57 excluding propagation loss and the like were 0.8 dB.

本実施の形態の直角曲げ導波路６０の損失が、前実施の形態の直角曲げ導波路５０と比較して、大きくなる理由を以下に述べる。矢印Ｌ３から入射される光信号は半導体レーザから出射され、光ファイバ（コア径5μｍ，クラッド径125μｍ）内を伝搬して直角曲げ導波路６０に入射される。また、直角曲げ導波路６０に入射後の光信号は、上部クラッド層５４を介してコア層５３へと達する。ここで、光信号が光ファイバを伝搬する際に光の拡がりが生じる。また、上部クラッド層５４の厚さＨは22μｍとかなり厚く、光信号が上部クラッド層５４を伝搬する際にも光の拡がりが生じる。このため、光信号がコア層５３に入射するまでの間に、光の拡がりがいくらか生じており、これが、損失が大きくなる理由と考えられる。 The reason why the loss of the right angle bending waveguide 60 of the present embodiment is larger than that of the right angle bending waveguide 50 of the previous embodiment will be described below. The optical signal incident from the arrow L3 is emitted from the semiconductor laser, propagates through the optical fiber (core diameter 5 μm, clad diameter 125 μm), and enters the right-angle bending waveguide 60. The optical signal after entering the right-angled bending waveguide 60 reaches the core layer 53 via the upper clad layer 54. Here, when the optical signal propagates through the optical fiber, the light spreads. Further, the thickness H of the upper clad layer 54 is considerably thick as 22 μm, and light spreads when an optical signal propagates through the upper clad layer 54. For this reason, some spread of the light occurs until the optical signal enters the core layer 53, which is considered to be the reason why the loss increases.

石英ガラス基板に幅の細い溝を形成する方法を説明する図であり、図１（ａ）は、その上面図であり、図１（ｂ）は、その断面図である。It is a figure explaining the method of forming a narrow groove | channel in a quartz glass substrate, Fig.1 (a) is the top view, FIG.1 (b) is the sectional drawing. 図１（ｂ）の溝の形状分布を示す図である（溝幅5μｍ）。It is a figure which shows the shape distribution of the groove | channel of FIG.1 (b) (groove width 5 micrometers). 図１（ｂ）の溝の形状分布を示す図である（溝幅10μｍ）。It is a figure which shows the shape distribution of the groove | channel of FIG.1 (b) (groove width 10 micrometers). 図１（ｂ）の溝の形状分布を示す図である（溝幅20μｍ）。It is a figure which shows the shape distribution of the groove | channel of FIG.1 (b) (groove width 20 micrometers). 本発明に係る直角曲げ導波路の好適な実施形態を示す図であり、図５（ａ）は、直角曲げ導波路の上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の直角曲げ導波路の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。FIG. 5 is a view showing a preferred embodiment of a right-angle bending waveguide according to the present invention, FIG. 5 (a) is a top view of the right-angle bending waveguide, and FIG. 5 (b) is a right angle of FIG. 5 (a). It is a 5B-5B sectional view of a bending waveguide. 本発明に係る直角曲げ導波路の好適な他の実施形態を示す図であり、図６（ａ）は、直角曲げ導波路の上面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の直角曲げ導波路の６Ｂ−６Ｂ線断面図である。FIG. 6 is a view showing another preferred embodiment of the right-angle bending waveguide according to the present invention, FIG. 6A is a top view of the right-angle bending waveguide, and FIG. 6B is FIG. FIG. 6B is a cross-sectional view of the right angle bending waveguide of FIG. メタルギャップパターンを有するメタル層を備えた石英ガラス基板に、CO₂レーザビームを照射する状態を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の７ｂ方向矢視図である。A quartz glass substrate having a metal layer having a metal gap pattern, showing a state of irradiating a CO ₂ laser beam. FIG.7 (b) is a 7b direction arrow line view of Fig.7 (a). CO₂レーザビームの入射角が３５°のときの溝の形状分布を示す図である。Angle of incidence of the CO ₂ laser beam is a diagram showing a shape distribution of the groove when the 35 °. CO₂レーザビームの入射角が４５°のときの溝の形状分布を示す図である。Angle of incidence of the CO ₂ laser beam is a diagram showing a shape distribution of the groove when the 45 °. 従来の直角曲げ導波路の製造方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the manufacturing method of the conventional right angle bending waveguide. 従来の直角曲げ導波路を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional right angle bending waveguide. 石英ガラス基板に溝を形成する方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the method of forming a groove | channel in a quartz glass substrate. 図１２の溝の溝幅と溝深さの分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of the groove width and groove depth of the groove | channel of FIG. 図１１の直角曲げ導波路の溝の形状分布を示す図である。It is a figure which shows the shape distribution of the groove | channel of the right angle bending waveguide of FIG.

Explanation of symbols

５０直角曲げ導波路
５１基板
５２低屈折率下部クラッドガラス層
５３高屈折率コアガラス層
５４低屈折率上部クラッドガラス層
５５メタルギャップ
５６メタル層
５７光反射面
５８溝
Ｂ CO₂レーザビーム
50 Right-angle bending waveguide 51 Substrate 52 Low refractive index lower clad glass layer 53 High refractive index core glass layer 54 Low refractive index upper clad glass layer 55 Metal gap 56 Metal layer 57 Light reflecting surface 58 Groove B CO ₂ laser beam

Claims

A high refractive index core glass layer having a substantially rectangular cross section is provided on the low refractive index lower clad glass layer formed on the substrate, and a low refractive index upper clad glass layer is provided so as to cover the high refractive index core glass layer, In a right angle bending waveguide having a groove that forms a light reflecting surface for propagating an optical signal propagating through the high refractive index core glass by bending it upward or downward at right angles,
A metal layer having a metal gap having a predetermined groove width is provided on the surface of the low refractive index upper clad glass layer above the high refractive index core glass layer, and the metal layer has a direction of 35 to 47 ° with respect to the surface of the low refractive index upper clad glass layer. The metal gap is irradiated with a CO ₂ laser beam to form grooves in the high refractive index core glass layer, and the groove width is at least wider than the width of the high refractive index core glass layer. Waveguide.

The right angle bending waveguide according to claim 1, wherein a quartz glass substrate is used as the substrate.

The right angle bending waveguide according to claim 1, wherein a Si substrate is used as the substrate.

The right angle bending waveguide according to any one of claims 1 to 3, wherein a groove width of the metal gap is 3 to 20 µm.

The metal material of the metal layer is selected from a material in which Cu is formed on Ti, a material in which Cu is formed on Cr, or an Al material, and the thickness of the metal layer is selected from a range of 3 to 6 μm. The right angle bending waveguide according to any one of claims 1 to 4.

A step of forming a high refractive index core glass layer having a substantially rectangular cross section on a low refractive index lower clad glass layer formed on a substrate, and a low refractive index upper clad glass layer so as to cover the high refractive index core glass layer Forming a metal layer having a metal gap on the low-refractive-index upper cladding glass layer, and a CO ₂ laser beam in the direction of 35 to 47 ° with respect to the surface of the low-refractive-index upper cladding glass layer. And a step of forming grooves in the low refractive index upper clad glass layer, the high refractive index core glass layer, and the low refractive index lower clad glass layer by irradiating the metal gap from the right angle bending waveguide. Manufacturing method.

The method for manufacturing a right-angled bending waveguide according to claim 6, wherein a quartz glass substrate is used as the substrate.

The method for manufacturing a right-angled waveguide according to claim 6, wherein a Si substrate is used as the substrate.

The method for producing a right-angled bending waveguide according to any one of claims 6 to 8, wherein a groove width of the metal gap is 3 to 20 µm.

The metal material of the metal gap is any one of a material in which Cu is formed on Ti, a material in which Cu is formed on Cr, or an Al material, and the thickness of the metal material is 3 to 6 μm. A method for manufacturing a right-angled bending waveguide according to any one of 6 to 9.

In the step of forming the groove, the CO ₂ laser beam is formed by scanning with a galvanometer mirror, and the product of the power and the scan speed of the CO ₂ beam is 5.5 × 10 ^{3 to} 1.1 × 10 ⁵ W · mm / s. The method for manufacturing a right-angled bending waveguide according to any one of claims 6 to 10, which is controlled.