JP2788652B2 - 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 - Google Patents
希土類元素添加ガラス導波路の製造方法Info
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は希土類元素を添加したガラス導波路の製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
［従来の技術］ 光ファイバのコアに希土類元素を添加した光ファイバ
増幅器およびレーザーの研究が活発に行われるようにな
り、光波通信用増幅器およびレーザーとして注目される
ようになってきた。
増幅器およびレーザーの研究が活発に行われるようにな
り、光波通信用増幅器およびレーザーとして注目される
ようになってきた。
従来、光ファイバ増幅器として、第８図に示すよう
に、希土類元素を添加した光ファイバ内に信号光を伝搬
させ、この信号光の伝搬方向に対して励起光ファイバ内
に信号光を伝搬させ、この信号光の伝搬方向に対して励
起光を光ファイバカプラを用いて合成し、反転分布状態
を形成させることにより信号光を増幅させ、出力側より
光ファイバカプラで励起光を分離させる方法が検討され
ている（木村，中沢：光ファイバレーザーの発振特性と
その光通信への応用、レーザー学会研究会,RTM−87−1
6,PP.31〜37,1988年１月）。
に、希土類元素を添加した光ファイバ内に信号光を伝搬
させ、この信号光の伝搬方向に対して励起光ファイバ内
に信号光を伝搬させ、この信号光の伝搬方向に対して励
起光を光ファイバカプラを用いて合成し、反転分布状態
を形成させることにより信号光を増幅させ、出力側より
光ファイバカプラで励起光を分離させる方法が検討され
ている（木村，中沢：光ファイバレーザーの発振特性と
その光通信への応用、レーザー学会研究会,RTM−87−1
6,PP.31〜37,1988年１月）。
［発明が解決しようとする課題］ かかる光ファイバ増幅器およびレーザーは、コア径
が10μｍ程度と細径であるため励起パワー密度が大きく
なり励起効率が上がること、相互作用長を長くとれる
こと、石英系ファイバの場合、非常に低損失であるこ
と、等の特徴がある。しかしながら、半導体レーザー、
受光素子、光変調回路、光分岐、結合回路、光スイッチ
回路、光合分波回路等と共に実装したシステムを構成し
ようとする場合に、夫々が個別部品であるので小形化、
低損失化が難しいといった問題があった。また個別部品
を個々に光軸調整して配置させなければならないので、
調整時間が膨大にかかりコスト高になる、信頼性に問題
がある、等の課題もあった。
が10μｍ程度と細径であるため励起パワー密度が大きく
なり励起効率が上がること、相互作用長を長くとれる
こと、石英系ファイバの場合、非常に低損失であるこ
と、等の特徴がある。しかしながら、半導体レーザー、
受光素子、光変調回路、光分岐、結合回路、光スイッチ
回路、光合分波回路等と共に実装したシステムを構成し
ようとする場合に、夫々が個別部品であるので小形化、
低損失化が難しいといった問題があった。また個別部品
を個々に光軸調整して配置させなければならないので、
調整時間が膨大にかかりコスト高になる、信頼性に問題
がある、等の課題もあった。
本発明は、前記した従来技術の問題点を解消すべくな
されたものであって、小形化、低損失化、多機能化を実
現することができる希土類元素添加ガラス導波路の製造
方法を提供することを目的とする。
されたものであって、小形化、低損失化、多機能化を実
現することができる希土類元素添加ガラス導波路の製造
方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段および作用］ 本発明の要旨は、基板上に希土類元素が添加されたコ
ア層を形成し、該コア層を略断面矩形状に加工してコア
導波路となし、該コア導波路および前記基板の表面を該
コア導波路の屈折率より低屈折率の材料で被覆する希土
類元素添加ガラス導波路の製造方法において、前記コア
層の形成は、少なくとも２つの蒸発源を有する電子ビー
ム蒸着装置を用い、一方の蒸発源よりSiO2微粒子を他方
の蒸発源より希土類元素含有微粒子を略同時に蒸発させ
て基板上に堆積させることにより形成することにある。
ア層を形成し、該コア層を略断面矩形状に加工してコア
導波路となし、該コア導波路および前記基板の表面を該
コア導波路の屈折率より低屈折率の材料で被覆する希土
類元素添加ガラス導波路の製造方法において、前記コア
層の形成は、少なくとも２つの蒸発源を有する電子ビー
ム蒸着装置を用い、一方の蒸発源よりSiO2微粒子を他方
の蒸発源より希土類元素含有微粒子を略同時に蒸発させ
て基板上に堆積させることにより形成することにある。
これによりコア導波路への希土類元素の添加量を飛躍
的に高め、もって小形化、低損失化、多機能化を実現さ
せることができる。
的に高め、もって小形化、低損失化、多機能化を実現さ
せることができる。
また、コア導波路中の希土類元素の含有量を任意に調
整しつつ製造することができる。
整しつつ製造することができる。
尚、コア導波路は、高温熱処理によりSiO2微粒子と希
土類元素含有微粒子とを融合させ、コア導波路中に希土
類元素を略均一に拡散させてもよい。
土類元素含有微粒子とを融合させ、コア導波路中に希土
類元素を略均一に拡散させてもよい。
コア導波路を構成するSiO2微粒子には屈折率制御用添
加物を少なくとも１種含有させることができる。この屈
折率制御用添加物としては、Ti,Ge,P,Sn,Zn,B,F,Al,Na,
K等のうち少なくとも１種を用いることができる。
加物を少なくとも１種含有させることができる。この屈
折率制御用添加物としては、Ti,Ge,P,Sn,Zn,B,F,Al,Na,
K等のうち少なくとも１種を用いることができる。
また、希土類元素含有微粒子は例えば希土類元素の酸
化物の微粒子若しくは希土類元素の弗化物の微粒子であ
って、希土類元素としては、Er,Nd,Yb,Ce,Ho,Tm等のう
ち少なくとも１種を用いることができる。
化物の微粒子若しくは希土類元素の弗化物の微粒子であ
って、希土類元素としては、Er,Nd,Yb,Ce,Ho,Tm等のう
ち少なくとも１種を用いることができる。
尚、コア導波路の寸法としては、単一モード導波路の
場合、厚みおよび幅が数μｍ〜10数μｍ、多モード導波
路の場合には厚みおよび幅は10数μｍ〜100μｍ程度と
することができる。
場合、厚みおよび幅が数μｍ〜10数μｍ、多モード導波
路の場合には厚みおよび幅は10数μｍ〜100μｍ程度と
することができる。
本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法を用
いて製造したガラス導波路の少なくともコア導波路の両
端面にレーザーミラーを設け、一方のミラーより励起光
を入射させ他方のミラーより出力光を取り出すようにし
てガラス導波路レーザーを構成することもできる。また
本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法を用い
て製造したガラス導波路を用いて光合分波器、光スター
カプラ、光スイッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器
等の光受動回路素子を少なくとも１種構成させ、入力側
より信号光に励起光を重畳させるようにした光デバイ
ス、更には半導体レーザー、発光ダイオード、受光素
子、光増幅器用半導体素子、光変調用半導体素子、双安
定光素子、光ゲート等を少なくとも１種を本発明のガラ
ス導波路の入力側または出力側に結合させた光デバイス
等への応力も可能である。
いて製造したガラス導波路の少なくともコア導波路の両
端面にレーザーミラーを設け、一方のミラーより励起光
を入射させ他方のミラーより出力光を取り出すようにし
てガラス導波路レーザーを構成することもできる。また
本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法を用い
て製造したガラス導波路を用いて光合分波器、光スター
カプラ、光スイッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器
等の光受動回路素子を少なくとも１種構成させ、入力側
より信号光に励起光を重畳させるようにした光デバイ
ス、更には半導体レーザー、発光ダイオード、受光素
子、光増幅器用半導体素子、光変調用半導体素子、双安
定光素子、光ゲート等を少なくとも１種を本発明のガラ
ス導波路の入力側または出力側に結合させた光デバイス
等への応力も可能である。
［実施例］ 以下本発明の実施例につき図面を参照しつつ詳述す
る。
る。
第１図に本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造
方法を用いて製造した希土類元素添加ガラス導波路の一
実施例の概略図を示す。Si,SiO2ガラス，多成分ガラス,
LiNbO3等によりなる基板１上には低屈折率ガラス膜２
（屈折率ｎb）が形成されている。この膜２は例えば純
粋SiO2ガラスや,B,P,Ti等の屈折率制御用添加物を含ん
だ上記SiO2ガラス、或るいは希土類元素を含んだ上記Si
O2ガラス等を用いる。本実施例においてはコア導波路３
（屈折率ｎw,nw＞ｎb）はB,F,Ti,P,Ge,Al,Sn等の屈折率
制御用添加物を少なくとも１種含んだSiO2微粒子と、E
r,Nd,Yb,Ce,Ho,Tm等の希土類元素を少なくとも１種含ん
だ微粒子とよりなる混成膜からなっている。このコア導
波路３は、単位モード導波路の場合、幅および厚みは数
μｍ〜10数μｍ、屈折率差 は0.数％程度に選ばれる。多モード導波路の場合、幅お
よび厚みは10数μｍ〜100μｍ、屈折率差は0.数％〜２
％に選ばれる。
方法を用いて製造した希土類元素添加ガラス導波路の一
実施例の概略図を示す。Si,SiO2ガラス，多成分ガラス,
LiNbO3等によりなる基板１上には低屈折率ガラス膜２
（屈折率ｎb）が形成されている。この膜２は例えば純
粋SiO2ガラスや,B,P,Ti等の屈折率制御用添加物を含ん
だ上記SiO2ガラス、或るいは希土類元素を含んだ上記Si
O2ガラス等を用いる。本実施例においてはコア導波路３
（屈折率ｎw,nw＞ｎb）はB,F,Ti,P,Ge,Al,Sn等の屈折率
制御用添加物を少なくとも１種含んだSiO2微粒子と、E
r,Nd,Yb,Ce,Ho,Tm等の希土類元素を少なくとも１種含ん
だ微粒子とよりなる混成膜からなっている。このコア導
波路３は、単位モード導波路の場合、幅および厚みは数
μｍ〜10数μｍ、屈折率差 は0.数％程度に選ばれる。多モード導波路の場合、幅お
よび厚みは10数μｍ〜100μｍ、屈折率差は0.数％〜２
％に選ばれる。
希土類元素の添加量は数千ppmから数％の範囲から選
ばれる。
ばれる。
クラッド膜４（屈折率ｎc）は低屈折率ガラス膜２と
同様の材質のものを用いる。但し、屈折率ｎcはｎbと必
ずしも等しくなくてもよい。
同様の材質のものを用いる。但し、屈折率ｎcはｎbと必
ずしも等しくなくてもよい。
発明者らは、希土類元素ガラス導波路においてコア導
波路３を主成分がSiO2で希土類元素を含まない微粒子と
希土類元素を含む微粒子の２種類の微粒子よりなる混成
膜で構成したところ、希土類元素の添加量を非常に多く
とることができ、かつその制御性も良いことを見出し
た。従って、このガラス導波路を用いることによって、
短い長さｌで効率良くレーザー発振させることもでき、
また高利得ゲインをもった増幅機能付きの各種光デバイ
スを実現することができる。
波路３を主成分がSiO2で希土類元素を含まない微粒子と
希土類元素を含む微粒子の２種類の微粒子よりなる混成
膜で構成したところ、希土類元素の添加量を非常に多く
とることができ、かつその制御性も良いことを見出し
た。従って、このガラス導波路を用いることによって、
短い長さｌで効率良くレーザー発振させることもでき、
また高利得ゲインをもった増幅機能付きの各種光デバイ
スを実現することができる。
第２図は本発明の製法を用いて製造した希土類元素ガ
ラス導波路の他の実施例を示したものであり、これは第
１図の埋込み型のガラス導波路に比し、クラッド膜４の
膜厚を薄くしてある。
ラス導波路の他の実施例を示したものであり、これは第
１図の埋込み型のガラス導波路に比し、クラッド膜４の
膜厚を薄くしてある。
第３図は本発明の製造により製造した希土類元素ガラ
ス導波路を用いて構成したガラス導波路レーザーの実施
例を示したもので、同図（ａ）は左側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′断面図を示してある。２つの微粒子の
混成膜で構成したコア導波路３の両端面にレーザーミラ
ー５および６を設けることによって光共振器を構成させ
た。そして入力ミラー側より励起光７を入射させ、出力
ミラー６より連続発振した出力光８を取り出すようにし
たものである。励起光にはArイオンレーザー光（波長51
4.5nm）。色素レーザー光（波長650nm）、半導体レーザ
ー光（波長830nm,1.48μｍ）等を用いる。例えば、コア
導波路３にNdを添加した場合、励起光Arイオンレーザー
を用い、入力ミラー５の反射率99％、出力ミラー６の反
射率98％のものを用いると、約1.06μｍ〜1.1μｍの波
長にわたって連続発振させることが可能である。
ス導波路を用いて構成したガラス導波路レーザーの実施
例を示したもので、同図（ａ）は左側面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ′断面図を示してある。２つの微粒子の
混成膜で構成したコア導波路３の両端面にレーザーミラ
ー５および６を設けることによって光共振器を構成させ
た。そして入力ミラー側より励起光７を入射させ、出力
ミラー６より連続発振した出力光８を取り出すようにし
たものである。励起光にはArイオンレーザー光（波長51
4.5nm）。色素レーザー光（波長650nm）、半導体レーザ
ー光（波長830nm,1.48μｍ）等を用いる。例えば、コア
導波路３にNdを添加した場合、励起光Arイオンレーザー
を用い、入力ミラー５の反射率99％、出力ミラー６の反
射率98％のものを用いると、約1.06μｍ〜1.1μｍの波
長にわたって連続発振させることが可能である。
第４図は本発明の製法により製造した希土類元素ガラ
ス導波路を用いて構成した光増幅機能付きスターカプラ
の実施例を示したものである。これはＹ分岐導波路11−
１〜11−４を用いて構成されており、入力導波路12−１
より入射した信号光９はもう一つの入力導波路12−２よ
り入射した励起光７によって増幅されながら伝搬し、出
力導波路13−１〜13−４に夫々増幅された信号光の出力
光10−１〜10−４が出力される。本実施例の４分岐以外
の８分岐、16分岐、32分岐等の多ポート化も可能にな
る。
ス導波路を用いて構成した光増幅機能付きスターカプラ
の実施例を示したものである。これはＹ分岐導波路11−
１〜11−４を用いて構成されており、入力導波路12−１
より入射した信号光９はもう一つの入力導波路12−２よ
り入射した励起光７によって増幅されながら伝搬し、出
力導波路13−１〜13−４に夫々増幅された信号光の出力
光10−１〜10−４が出力される。本実施例の４分岐以外
の８分岐、16分岐、32分岐等の多ポート化も可能にな
る。
第５図は本発明の製造により製造したガラス導波路を
用いて構成した光増幅機能付きの分波器の実施例を示し
たものである。即ち、入力導波路12−１へ入射した波長
λ1,λ2,λ3,…，λｎの光信号はコア導波路３内を伝搬
していくにつれ、励起光７によって増幅される。そして
波長λ１の光信号はリング共振器15−１により共振し、
出力導波路16−１より取り出される。同様にして波長λ
２およびλ３の光信号はリング共振器15−２および15−
３により共振して出力導波路16−２および16−３より夫
々取り出される。共振を起こさなかった波長λ4,λ5,
…，λｎの光信号は出力導波路16−４から出射される。
この構成の光分波器はコア導波路３による光増幅機能付
きであるので、リング共振器15−1,15−2,15−３での吸
収損失、散乱損失、分波損失等を補うことが可能とな
る。
用いて構成した光増幅機能付きの分波器の実施例を示し
たものである。即ち、入力導波路12−１へ入射した波長
λ1,λ2,λ3,…，λｎの光信号はコア導波路３内を伝搬
していくにつれ、励起光７によって増幅される。そして
波長λ１の光信号はリング共振器15−１により共振し、
出力導波路16−１より取り出される。同様にして波長λ
２およびλ３の光信号はリング共振器15−２および15−
３により共振して出力導波路16−２および16−３より夫
々取り出される。共振を起こさなかった波長λ4,λ5,
…，λｎの光信号は出力導波路16−４から出射される。
この構成の光分波器はコア導波路３による光増幅機能付
きであるので、リング共振器15−1,15−2,15−３での吸
収損失、散乱損失、分波損失等を補うことが可能とな
る。
次に、本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方
法について説明する。
法について説明する。
第６図は第１図にみた本発明のガラス導波路の製造方
法の工程図を示したものである。まず概要を説明する
と、（ａ）において、基板１上に低屈折率ガラス膜２を
形成し、ついでその上に少なくともSiO2微粒子と希土類
元素含有微粒子とよりなる混成膜30を形成させる。この
混成膜30は第７図に示す電子ビーム蒸着装置20を用いて
形成される。即ち、真空排気系22により真空排気された
蒸着装置20内にドーム状の基板ホルダ21を設け、このホ
ルダ21に基板１を取り付けておく。次に蒸着装置20内に
酸素ガス23を導入し、夫々の蒸発源24および25を加熱す
ることにより、夫々所望の材料を蒸発させて膜形成を行
う。蒸発源24には純粋SiO2または屈折率制御用添加物が
少なくとも１種含んだSiO2タブレットが挿入されてい
る。また蒸発源25には希土類元素を少なくとも１種含ん
だタブレットが挿入されている。そして夫々の蒸発源に
流す電流を制御しつつ、２つの蒸発源よりSiO2を主成分
とする微粒子と希土類元素を含む微粒子とを夫々蒸発さ
せ基板上に同時蒸着を行う。尚、26は蒸発源24と25を遮
蔽するための遮蔽板である。基板１は低温（例えば、約
350℃）に加熱させた状態で膜形成で行なわれる。次に
第６図（ｂ）に示すように、混成膜30の上にメタル膜17
が例えばスパッタリング装置等を用いて形成される。こ
の際、メタル膜17の形成前に基板を高温（例えば1200
℃）の酸素気中で予め加熱して膜２および30を緻密化し
ておいてもよい。次に（ｃ）に示すように、メタル膜17
の上にホトレジスト膜18を形成させ、ホトリソグラフィ
により上記ホトレジスト膜18をパターン化させる。この
ホトレジスト膜をマスクにしてメタル膜17をパターン化
させ、ついで、上記ホトレジスト膜とメタル膜をマスク
にして混成膜30をドライエッチングして略断面矩形状に
パターン化させる（ｄ）。その後、上記ホトレジスト膜
およびメタル膜を除去し、その上に多孔質ガラス膜19を
形成させる（ｅ）。ついでこの膜19の形成された基板を
1000℃以上の高温で焼結させることにより、（５）で示
すように、透明なクラッド膜４に変えさせる。
法の工程図を示したものである。まず概要を説明する
と、（ａ）において、基板１上に低屈折率ガラス膜２を
形成し、ついでその上に少なくともSiO2微粒子と希土類
元素含有微粒子とよりなる混成膜30を形成させる。この
混成膜30は第７図に示す電子ビーム蒸着装置20を用いて
形成される。即ち、真空排気系22により真空排気された
蒸着装置20内にドーム状の基板ホルダ21を設け、このホ
ルダ21に基板１を取り付けておく。次に蒸着装置20内に
酸素ガス23を導入し、夫々の蒸発源24および25を加熱す
ることにより、夫々所望の材料を蒸発させて膜形成を行
う。蒸発源24には純粋SiO2または屈折率制御用添加物が
少なくとも１種含んだSiO2タブレットが挿入されてい
る。また蒸発源25には希土類元素を少なくとも１種含ん
だタブレットが挿入されている。そして夫々の蒸発源に
流す電流を制御しつつ、２つの蒸発源よりSiO2を主成分
とする微粒子と希土類元素を含む微粒子とを夫々蒸発さ
せ基板上に同時蒸着を行う。尚、26は蒸発源24と25を遮
蔽するための遮蔽板である。基板１は低温（例えば、約
350℃）に加熱させた状態で膜形成で行なわれる。次に
第６図（ｂ）に示すように、混成膜30の上にメタル膜17
が例えばスパッタリング装置等を用いて形成される。こ
の際、メタル膜17の形成前に基板を高温（例えば1200
℃）の酸素気中で予め加熱して膜２および30を緻密化し
ておいてもよい。次に（ｃ）に示すように、メタル膜17
の上にホトレジスト膜18を形成させ、ホトリソグラフィ
により上記ホトレジスト膜18をパターン化させる。この
ホトレジスト膜をマスクにしてメタル膜17をパターン化
させ、ついで、上記ホトレジスト膜とメタル膜をマスク
にして混成膜30をドライエッチングして略断面矩形状に
パターン化させる（ｄ）。その後、上記ホトレジスト膜
およびメタル膜を除去し、その上に多孔質ガラス膜19を
形成させる（ｅ）。ついでこの膜19の形成された基板を
1000℃以上の高温で焼結させることにより、（５）で示
すように、透明なクラッド膜４に変えさせる。
続いて第６図の場合の具体例について説明する。基板
１に直径３インチ、厚み1mmの石英基板を用い、その上
にＰとＢを添加したSiO2よりなる低屈折率ガラス膜を５
μｍの厚さだけ形成した。
１に直径３インチ、厚み1mmの石英基板を用い、その上
にＰとＢを添加したSiO2よりなる低屈折率ガラス膜を５
μｍの厚さだけ形成した。
この膜の屈折率はSiO2のそれと等しくなるようにＰと
Ｂの添加量を制御した。次に上記膜の上に、第７図に示
すように電子ビーム蒸着装置を用いて混成膜30を厚さ約
８μｍ形成させた。この混成膜30は次のようにして形成
させた。即ち、蒸発源24にはSiO2とTiO2を粉末状態で混
合しプレスで固形化した後焼結して棒状のタブレットと
したものを入れ、蒸発源２にはEr2O3をタブレットとし
たものを入れ、２つの蒸発源を同時に加熱し微粒子とし
て蒸発させて混成膜30を形成させた。その後、約1000℃
で基板加熱した後、上記混成膜30の上にWSi膜17を約１
μｍ形成させた。次にホトレジストを塗布して膜を形成
し、その上にホトマスクを置いてホトリソグラフィを行
い、所望のパターンを形成させた。次にホトレジスト膜
のパターンをマスクにしてWSi膜をドライエッチングに
よりエッチングしてWSi膜をパターン化させた。ついで
上記ホトレジスト膜およびWSi膜をパターンをマスクに
して混成膜30をドライエッチングによりパターン化させ
た。その後、ホトレジスト膜およびWSi膜を除去した
後、ＢとＰを含んだSiO2の多孔質ガラス膜19を被覆形成
させ、高温で焼結して透明なクラッド膜４を得た。
Ｂの添加量を制御した。次に上記膜の上に、第７図に示
すように電子ビーム蒸着装置を用いて混成膜30を厚さ約
８μｍ形成させた。この混成膜30は次のようにして形成
させた。即ち、蒸発源24にはSiO2とTiO2を粉末状態で混
合しプレスで固形化した後焼結して棒状のタブレットと
したものを入れ、蒸発源２にはEr2O3をタブレットとし
たものを入れ、２つの蒸発源を同時に加熱し微粒子とし
て蒸発させて混成膜30を形成させた。その後、約1000℃
で基板加熱した後、上記混成膜30の上にWSi膜17を約１
μｍ形成させた。次にホトレジストを塗布して膜を形成
し、その上にホトマスクを置いてホトリソグラフィを行
い、所望のパターンを形成させた。次にホトレジスト膜
のパターンをマスクにしてWSi膜をドライエッチングに
よりエッチングしてWSi膜をパターン化させた。ついで
上記ホトレジスト膜およびWSi膜をパターンをマスクに
して混成膜30をドライエッチングによりパターン化させ
た。その後、ホトレジスト膜およびWSi膜を除去した
後、ＢとＰを含んだSiO2の多孔質ガラス膜19を被覆形成
させ、高温で焼結して透明なクラッド膜４を得た。
このようにして結果的にコア導波路３中のErの添加量
を数千ppmから数10％の範囲で制御することが確認でき
た。尚、Erの添加量が多くなるとコア導波路３の屈折率
ｎwが高くなり単一モード導波路を形成しにくくなる。
その場合には、蒸発源24にSiO2屈折率を低下させる添加
物としてB,或るいはＦを含んだSiO2のタブレットを用い
るか、或いは蒸発源25にErF3,NbF3等のＦを含んだ希土
類元素のタブレットを用い、ＢまたはＦの添加でコア導
波路の屈折率上昇を抑止してやるとよい。但し、コア導
波路にのみ上記添加物を含有させると、そこの熱膨張係
数が大きくなり、また軟化温度が低下してクラッド膜と
の間の構造的不整合が生じ温度特性が悪化する恐れがあ
る。そこでクラッドにも一定の添加物例えばSiO2の屈折
率を増加させる添加物を加えることにより熱膨張係数、
軟化温度の整合を図ることが望ましい。
を数千ppmから数10％の範囲で制御することが確認でき
た。尚、Erの添加量が多くなるとコア導波路３の屈折率
ｎwが高くなり単一モード導波路を形成しにくくなる。
その場合には、蒸発源24にSiO2屈折率を低下させる添加
物としてB,或るいはＦを含んだSiO2のタブレットを用い
るか、或いは蒸発源25にErF3,NbF3等のＦを含んだ希土
類元素のタブレットを用い、ＢまたはＦの添加でコア導
波路の屈折率上昇を抑止してやるとよい。但し、コア導
波路にのみ上記添加物を含有させると、そこの熱膨張係
数が大きくなり、また軟化温度が低下してクラッド膜と
の間の構造的不整合が生じ温度特性が悪化する恐れがあ
る。そこでクラッドにも一定の添加物例えばSiO2の屈折
率を増加させる添加物を加えることにより熱膨張係数、
軟化温度の整合を図ることが望ましい。
尚、コア導波路は少なくともSiO2微粒子と希土類元素
含有微粒子とよりなる混成膜で構成されているが、第６
図（ｅ）から（ｆ）に至る高温焼結プロセスにおいて、
長時間にわたって加熱処理することによってこれらの微
粒子を融合させることができる。その結果、コア導波路
中に略均一に希土類元素を拡散させることができる。こ
の拡散の度合は焼結時の温度と時間に依存している。
含有微粒子とよりなる混成膜で構成されているが、第６
図（ｅ）から（ｆ）に至る高温焼結プロセスにおいて、
長時間にわたって加熱処理することによってこれらの微
粒子を融合させることができる。その結果、コア導波路
中に略均一に希土類元素を拡散させることができる。こ
の拡散の度合は焼結時の温度と時間に依存している。
本発明は上記実施例に限定されない。例えば、第３図
と第４図を接続、或いは一体化することにより、発振光
を４分配した構成のガラス導波路レーザーを実現するこ
とができる。また第４図の各出力導波路13−1,13−2,13
−3,13−４に第５図の回路を夫々焼結することにより、
第４図の入力導波路12−１に入射した波長多重信号光
（波長λ1,λ2,…，λｎ）を４分配した後、第５図の分
波器により夫々の波長の光信号を分波して取り出すこと
ができる。これ以外の光デバイスとして、光スイッチ、
光フィルタ、光変調器、光偏向器等も容易に実現するこ
とができるし、また半導体レーザー、受光素子、光増幅
用半導体素子、光変調用半導体素子、光ゲート素子等を
ガラス導波路の入力側或いは出力側に実装することもで
きる。
と第４図を接続、或いは一体化することにより、発振光
を４分配した構成のガラス導波路レーザーを実現するこ
とができる。また第４図の各出力導波路13−1,13−2,13
−3,13−４に第５図の回路を夫々焼結することにより、
第４図の入力導波路12−１に入射した波長多重信号光
（波長λ1,λ2,…，λｎ）を４分配した後、第５図の分
波器により夫々の波長の光信号を分波して取り出すこと
ができる。これ以外の光デバイスとして、光スイッチ、
光フィルタ、光変調器、光偏向器等も容易に実現するこ
とができるし、また半導体レーザー、受光素子、光増幅
用半導体素子、光変調用半導体素子、光ゲート素子等を
ガラス導波路の入力側或いは出力側に実装することもで
きる。
［発明の効果］ 以上の如く、本発明の希土類元素添加ガラス導波路の
製造方法によれば、コア導波路中の希土類元素の添加量
を制御性良く高め、もって小形化、低損失化、多機能化
を実現することができる。
製造方法によれば、コア導波路中の希土類元素の添加量
を制御性良く高め、もって小形化、低損失化、多機能化
を実現することができる。
第１図および第２図は本発明の希土類元素添加ガラス導
波路の製造方法を用いて製造された希土類元素添加ガラ
ス導波路の一実施例を示す概略図、第３図は本発明の製
法により製造されたガラス導波路を用いたガラス導波路
レーザーの実施例を示す図であって（ａ）は左側面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、第４図は本発明の製
法により製造されたガラス導波路を用いた光増幅機能付
きのスターカプラの実施例を示す図であって（ａ）は左
側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、第５図は本
発明の製法により製造されたガラス導波路を用いた光増
幅機能付きの分波器の実施例を示す断面図、第６図は本
発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法の工程
図、第７図は本発明の混成膜を形成させる電子ビーム蒸
着装置の実施例を示す概略図、第８図は従来の光ファイ
バ増幅器の概略図を夫々示したものである。 1:基板、 2:低屈折率ガラス膜、 3:コア導波路、 4:クラッド膜、 5,6:レーザーミラー、 11−１〜11−2:Y分岐導波路、 15−１〜15−3:リング共振器、 17:メタル膜、 18:ホトレジスト膜、 20:電子ビーム蒸着装置、 24,25:蒸発源、 30:混成膜。
波路の製造方法を用いて製造された希土類元素添加ガラ
ス導波路の一実施例を示す概略図、第３図は本発明の製
法により製造されたガラス導波路を用いたガラス導波路
レーザーの実施例を示す図であって（ａ）は左側面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、第４図は本発明の製
法により製造されたガラス導波路を用いた光増幅機能付
きのスターカプラの実施例を示す図であって（ａ）は左
側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ′断面図、第５図は本
発明の製法により製造されたガラス導波路を用いた光増
幅機能付きの分波器の実施例を示す断面図、第６図は本
発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法の工程
図、第７図は本発明の混成膜を形成させる電子ビーム蒸
着装置の実施例を示す概略図、第８図は従来の光ファイ
バ増幅器の概略図を夫々示したものである。 1:基板、 2:低屈折率ガラス膜、 3:コア導波路、 4:クラッド膜、 5,6:レーザーミラー、 11−１〜11−2:Y分岐導波路、 15−１〜15−3:リング共振器、 17:メタル膜、 18:ホトレジスト膜、 20:電子ビーム蒸着装置、 24,25:蒸発源、 30:混成膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井本 克之 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日 立電線株式会社電線研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−246005（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−157107（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−40452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−502272（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219804（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−59063（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/12 H01S 3/06 H01S 3/17
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に希土類元素が添加されたコア層を
形成し、該コア層を略断面矩形状に加工してコア導波路
となし、該コア導波路および前記基板の表面を該コア導
波路の屈折率より低屈折率の材料で被覆する希土類元素
添加ガラス導波路の製造方法において、前記コア層の形
成は、少なくとも２つの蒸発源を有する電子ビーム蒸着
装置を用い、一方の蒸発源よりSiO2微粒子を他方の蒸発
源より希土類元素含有微粒子を略同時に蒸発させて基板
上に堆積させることにより形成することを特徴とする希
土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項２】前記SiO2微粒子には、屈折率制御用添加物
を少なくとも１種含有していることを特徴とする請求項
１記載の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項３】前記屈折率制御用添加物がSiO2の屈折率を
低下させる添加物であることを特徴とする請求項２記載
の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項４】前記希土類元素含有微粒子が、希土類元素
の酸化物の微粒子若しくは希土類元素の弗化物の微粒子
であることを特徴とする請求項１ないし３記載の希土類
元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項５】前記コア導波路を高温熱処理することによ
り、少なくともSiO2微粒子と希土類元素含有微粒子とを
融合させコア導波路中に希土類元素を略均一に拡散させ
たことを特徴とする請求項１ないし４記載の希土類元素
添加ガラス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170841A JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170841A JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0335203A JPH0335203A (ja) | 1991-02-15 |
| JP2788652B2 true JP2788652B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=15912321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1170841A Expired - Fee Related JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788652B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0137125B1 (ko) * | 1992-11-16 | 1998-06-15 | 모리시타 요이찌 | 광도파로소자와 그 제조방법 |
| EP0657900B1 (en) * | 1993-12-06 | 1998-03-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hybrid magnetic structure and method for producing the same |
| WO2003077383A1 (fr) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Dispositif d'amplification lumineuse, son procede de fabrication, source de lumiere mettant ce dispositif en application, dispositif de traitement lumineux utilisant la source de lumiere et dispositif d'exposition utilisant cette source de lumiere |
| JP4885118B2 (ja) * | 2007-12-21 | 2012-02-29 | 三菱重工業株式会社 | 可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機 |
| JP2010109366A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Sharp Corp | 高量子効率シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物を用いた光導波路および光増幅方法 |
| JP5867016B2 (ja) * | 2011-11-25 | 2016-02-24 | 富士通株式会社 | 導波路型光デバイス及びその製造方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5540452A (en) * | 1978-09-14 | 1980-03-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of optical sheet |
| JPS6059063A (ja) * | 1983-09-12 | 1985-04-05 | Clarion Co Ltd | 多孔質薄膜の製造方法 |
| GB8325720D0 (en) * | 1983-09-26 | 1983-11-16 | Plessey Co Plc | Electro-optic modulator |
| JPS62246005A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光導波路の製造方法 |
| JPH0677089B2 (ja) * | 1986-12-22 | 1994-09-28 | 日本電信電話株式会社 | 高複屈折性単一モ−ドガラス光導波路 |
| JPH01153553A (ja) * | 1987-12-11 | 1989-06-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガラス薄膜の製造方法 |
| JP2718476B2 (ja) * | 1988-02-29 | 1998-02-25 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路用ガラス薄膜の作製方法 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1170841A patent/JP2788652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0335203A (ja) | 1991-02-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |