JP3425734B2 - Manufacturing method of optical waveguide - Google Patents

Manufacturing method of optical waveguide

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JP3425734B2 JP17317095A JP17317095A JP3425734B2 JP 3425734 B2 JP3425734 B2 JP 3425734B2 JP 17317095 A JP17317095 A JP 17317095A JP 17317095 A JP17317095 A JP 17317095A JP 3425734 B2 JP3425734 B2 JP 3425734B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光信号処
理、光計測の分野における導波路型光部品の製造方法に
関するものである。特に、1.3μm帯及び1.5μm
帯における信号光を増幅する機能を有する導波路型光増
幅器に用いれば大きな効果が期待できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a waveguide type optical component in the fields of optical communication, optical signal processing and optical measurement. Especially 1.3 μm band and 1.5 μm
A great effect can be expected when used in a waveguide type optical amplifier having a function of amplifying signal light in a band.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、光通信に重要な1.5μm帯の信
号光を増幅する導波路型光増幅器の開発が盛んである。
この導波路型光増幅器は希土類元素であるErの1.5
μm帯でのレーザ遷移を利用したものであり、光増幅に
より伝搬損失や分岐損失を補償することができるため、
極めて有用な光部品である。導波路型光増幅器を作製す
るには、従来の受動型光導波回路の作製方法と同様、凸
型プロセスと称する工程により作製される。
2. Description of the Related Art Recently, a waveguide type optical amplifier for amplifying a signal light of 1.5 μm band which is important for optical communication has been actively developed.
This waveguide type optical amplifier has a rare earth element of Er 1.5.
Since it uses laser transition in the μm band, it can compensate propagation loss and branch loss by optical amplification.
It is an extremely useful optical component. A waveguide type optical amplifier is manufactured by a process called a convex process, as in the conventional passive optical waveguide circuit manufacturing method.

【0003】図5に凸型プロセスによる光増幅器用Er
添加光導波路の製造方法を示す。まず、Si基板1上に
火炎堆積法を用いて下部クラッドガラス層2を形成する
(図5(a)参照)。次にPを共添加したEr添加コア
ガラス層3を形成して、フォト工程とエッチングにより
Er添加コアガラス4を矩形状に加工する(図5(b)
及び(c)参照)。さらに、コアを上部クラッドガラス
層5で埋め込むことにより(図5(d)参照)、Er添
加光導波路が作製されている。
FIG. 5 shows Er for an optical amplifier by a convex process.
A method for manufacturing the doped optical waveguide will be described. First, the lower clad glass layer 2 is formed on the Si substrate 1 by the flame deposition method (see FIG. 5A). Next, the Er-doped core glass layer 3 co-doped with P is formed, and the Er-doped core glass 4 is processed into a rectangular shape by a photo process and etching (FIG. 5B).
And (c)). Furthermore, by burying the core in the upper clad glass layer 5 (see FIG. 5D), an Er-doped optical waveguide is manufactured.

【0004】この方法を用いると、任意の導波路パター
ンを形成することができる。従って、従来の導波路型光
部品に用いられている方向性結合器やリング共振器など
の光回路を精度よく、かつ、再現性よく作製することが
できる。
By using this method, an arbitrary waveguide pattern can be formed. Therefore, an optical circuit such as a directional coupler or a ring resonator used in the conventional waveguide type optical component can be manufactured with high accuracy and reproducibility.

【0005】ところで、希土類添加光導波路を用いた光
増幅器では、光ファイバ型光増幅器に比べて、伝搬損失
が高いため、希土類元素を高濃度に添加しなければなら
ず、高い励起光強度が必要となる。ところが、半導体レ
ーザを励起光源として用いて光増幅を行うには光源の光
出力に限界があるため、単位励起光強度に対する利得を
向上させ、高効率に動作させることが重要となる。高効
率化の手段として、Er添加ファイバ型光増幅器におい
ては、Erをコア中心部に添加した光ファイバを用いる
方法が実現されている。これは、光強度の大きいコア中
心部にErを添加することにより、単位励起光強度あた
りの増幅度を向上させるものである。光導波路において
も、同様に導波路のコア中心部にErを添加すると、増
幅度の向上が期待できる。
By the way, an optical amplifier using a rare earth-doped optical waveguide has a higher propagation loss than an optical fiber type optical amplifier. Therefore, it is necessary to add a rare earth element in a high concentration and a high excitation light intensity is required. Becomes However, in order to perform optical amplification using a semiconductor laser as an excitation light source, there is a limit to the optical output of the light source, so it is important to improve the gain for unit excitation light intensity and operate with high efficiency. As a means for improving efficiency, in an Er-doped fiber type optical amplifier, a method of using an optical fiber in which Er is added to the core center part has been realized. This is to improve the amplification degree per unit excitation light intensity by adding Er to the core center where the light intensity is high. Similarly, in the optical waveguide, if Er is added to the central portion of the core of the waveguide, improvement in amplification can be expected.

【0006】従来の凸型プロセスでは、フォト工程とエ
ッチングの組み合わせでErをコアの中心部に添加する
ことは実際状困難であり、特開平4−271328号公
報に記載されたように、はじめにEr添加のコアよりな
る光導波路を作製し、光導波路作製後、加熱することに
よりコアの中から屈折率添加用の物質のある周囲のクラ
ッド部に拡散させることによりコア全体を拡大させ、結
果としてコア中心部のみErが存在するようにする技術
が提案されている。
In the conventional convex process, it is practically difficult to add Er to the central portion of the core by a combination of a photo process and etching. As described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-271328, Er is first disclosed. After making an optical waveguide consisting of an added core and heating it, the entire core is expanded by heating and diffusing it from the core to the surrounding clad with the substance for refractive index addition. A technique has been proposed in which Er exists only in the central portion.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た提案方法では、熱処理による拡散を利用していること
から、コア幅やコアの屈折率分布の制御性が悪いという
問題点があった。従って、光干渉を利用する光回路にお
いては、1μm以下のパターン精度が要求されるため、
方向性結合器、マッハツェンダ干渉系を再現性よく作製
することは困難であった。
However, the above-mentioned proposed method has a problem that the controllability of the core width and the refractive index distribution of the core is poor because diffusion by heat treatment is utilized. Therefore, an optical circuit utilizing optical interference requires a pattern accuracy of 1 μm or less,
It was difficult to fabricate a directional coupler and a Mach-Zehnder interferometer with good reproducibility.

【0008】さらに特開平4−359230号公報、特
開平6−281977号公報等においても二層コアより
なる光導波路に関する技術が開示されているが、これら
はいずれも種類の異なるコアが垂直方向に積層されるも
のであり、水平方向にもコアの堆積が異なるように分布
されるものは提案されていない。
Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-359230 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-281977 also disclose a technique relating to an optical waveguide having a two-layer core. In each of these, different types of cores are arranged in the vertical direction. There is no proposal that the cores are stacked, and the cores are distributed so that the cores are deposited differently in the horizontal direction.

【0009】本発明は、これらの問題点を鑑みてなされ
たものであり、その目的は、高効率で動作する光増幅器
用光導波路の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing an optical waveguide for an optical amplifier which operates with high efficiency.

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の光学活性物質をコア中心部のみに添加した光導波路
の製造方法は、平面基板上に形成されたコア及び該コア
を囲み該コアより屈折率の低いクラッドよりなる光導波
路の製造方法において、 (1)平面基板上に下部クラッド層を形成する下部クラ
ッド層形成工程、前記下部クラッド層に第1の溝を形成
する第1溝形成工程と、 (2)前記下部クラッド層より屈折率が高い第1のコア
層原料、前記第1のコア層と屈折率が等しく、光学活性
物質が添加された第2のコア層原料、前記第1のコア層
原料をこの順に前記下部クラッド層上に積層させるコア
層原料積層工程と、 (3)前記第1のコア層原料及び前記第2のコア層原料
を焼結により第1のコア層及び第2のコア層とするコア
層焼結工程と、 (4)前記第1のコア層及び第2のコア層の前記第1の
溝部分以外を除去するコア部成形工程と、 (5)前記下部クラッド層及び前記第1のコア層及び前
記第2のコア層上に前記第1のコア層よりも屈折率の低
い上部クラッド層を形成する上部クラッド層形成工程と
よりなることを特徴とする。
A method of manufacturing an optical waveguide in which an optically active substance of the present invention, which achieves the above-mentioned object, is added only to the central part of a core is a core formed on a flat substrate and the core surrounding the core. In a method of manufacturing an optical waveguide including a clad having a lower refractive index, (1) a lower clad layer forming step of forming a lower clad layer on a planar substrate, and a first groove formation of forming a first groove in the lower clad layer. And (2) a first core layer material having a refractive index higher than that of the lower clad layer, a second core layer material having a refractive index equal to that of the first core layer, and an optically active substance added, a core layer material lamination step of laminating the first core layer material on the lower cladding layer in this order, (3) pre-Symbol first core layer material and the second first core core layer material by sintering Layer and core layer to be the second core layer A sintering step, (4) a core portion molding step of removing a portion other than the first groove portion of the first core layer and the second core layer, (5) the lower clad layer and the first core And an upper clad layer forming step of forming an upper clad layer having a refractive index lower than that of the first core layer on the layer and the second core layer.

【0015】また、前記光導波路の製造方法において、
コア層原料積層工程が火炎堆積法であることを特徴とす
る。
In the method of manufacturing the optical waveguide ,
It is characterized in that the core layer raw material laminating step is a flame deposition method.

【0016】また、前記光導波路の製造方法において、
前記第1溝形成工程がフォト工程とエッチング工程であ
ることを特徴とする。
In the method of manufacturing the optical waveguide ,
The first groove forming process is a photo process and an etching process.

【0017】また、前記光導波路の製造方法において、
前記光学活性物質が希土類元素であることを特徴とす
る。
In the method of manufacturing the optical waveguide ,
The optically active substance is a rare earth element.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明を実施す
る形態について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0019】本発明によれば、コアの寸法精度は下部ク
ラッドに形成する溝の加工形状によって決定されること
から、方向性結合器など干渉を利用する光回路をパター
ンやせやコア変形なく作製することができ、かつ、屈折
率の高いコアの中心部に希土類元素を添加することが可
能となる。
According to the present invention, since the dimensional accuracy of the core is determined by the processed shape of the groove formed in the lower cladding, an optical circuit utilizing interference such as a directional coupler is manufactured without pattern thinning or core deformation. In addition, the rare earth element can be added to the center of the core having a high refractive index.

【0020】この製造方法は、フォト工程とエッチング
の組み合わせにより希土類元素をコア中心部に添加して
いることから、平坦なガラス膜が形成可能ならば、コア
ガラスの製造方法、コアガラス組成に関して制限はな
い。
In this manufacturing method, since the rare earth element is added to the center of the core by the combination of the photo process and the etching, if the flat glass film can be formed, the manufacturing method of the core glass and the core glass composition are limited. There is no.

【0021】例えば、本発明が有効なガラス膜製造方法
としては、火炎堆積法、CVD法、スパッタ法を挙げる
ことができる。
For example, examples of the glass film manufacturing method to which the present invention is effective include a flame deposition method, a CVD method, and a sputtering method.

【0022】また、ガラス組成に関しては、P,Ge,
Ti,Bなどを任意に選ぶことができる。
Regarding the glass composition, P, Ge,
Ti, B, etc. can be arbitrarily selected.

【0023】また、希土類元素としては、光通信で使用
される1.3μm帯および1.5μm帯にレーザ遷移を
有するNd,Erのほか、Sm,Hoを挙げることがで
き、さらにはErの0.98μm帯の吸収に対して増感
作用を有するYbも挙げることができる。
Examples of the rare earth element include Nd and Er having a laser transition in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band used in optical communication, Sm and Ho, and 0 of Er. Another example is Yb, which has a sensitizing effect on absorption in the .98 μm band.

【0024】これらの希土類元素とP,Geなどの屈折
率を高める元素とは任意に組み合わせて適用することが
できる。
These rare earth elements and elements such as P and Ge which enhance the refractive index can be applied in any combination.

【0025】特に、火炎堆積法を用いる場合、凹型に溝
加工した下部クラッドガラスの上に、希土類元素を含ま
ないコアガラススートを堆積し、次に希土類元素を含む
コアガラススートを堆積し、さらに、希土類元素を含ま
ないコアガラススートを堆積して、高温度中で焼結する
と、希土類元素は拡散量が小さいことからコア中心部に
のみ分布するようにコアガラススートが凹部に埋め込ま
れる。従って、3層からなるコアガラススートを形成す
れば、1回の焼結で希土類元素をコアの中心部に添加す
ることができ、フォト工程とエッチングはそれぞれ1回
用いるだけである。
In particular, when the flame deposition method is used, a core glass soot containing no rare earth element is deposited on the lower clad glass grooved into a concave shape, and then a core glass soot containing a rare earth element is further deposited. When a core glass soot containing no rare earth element is deposited and sintered at a high temperature, the rare earth element has a small diffusion amount, so that the core glass soot is embedded in the recess so that it is distributed only in the core central portion. Therefore, if the core glass soot composed of three layers is formed, the rare earth element can be added to the central portion of the core by one-time sintering, and the photo-process and the etching are used only once.

【0026】また、火炎堆積法を用いると、3層からな
るコアガラススートは、連続堆積により1回で形成する
ことができる。このことから、火炎堆積法が、製造工程
を簡略化できることから、希土類元素をコアの中心部に
添加する製造方法として好適である。
Further, when the flame deposition method is used, the core glass soot composed of three layers can be formed once by continuous deposition. From this, the flame deposition method can simplify the manufacturing process, and is therefore suitable as a manufacturing method for adding a rare earth element to the center of the core.

【0027】いずれの方法で作製しても、本願発明の方
法による光導波路は特開平4−271328号公報に開
示された光導波路と比較して、コアとクラッドの境界が
明確なため、導波特性に優れたものとなり、特開平4−
359230号公報,特開平6−281977号公報に
開示された光導波路と比べて、水平方向にも中心部のみ
に光学活性物質が分布しているため、光学活性特性の効
果が大きくなる。
No matter which method is used, the optical waveguide produced by the method of the present invention has a clear boundary between the core and the clad as compared with the optical waveguide disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-271328. It has excellent characteristics, and is disclosed in
Compared with the optical waveguides disclosed in JP-A-359230 and JP-A-6-281977, since the optically active substance is distributed only in the central portion even in the horizontal direction, the effect of the optically active characteristics becomes large.

【0028】[0028]

【実施例】以下本発明の好適な実施例を図面を参照にし
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0029】参考例1 図1に本発明における光導波路の作製工程を示す。ここ
で、本参考例では、希土類元素としてErを用いた。 (1)まず、Si基板1上に、火炎堆積法により約30
μm厚の下部クラッドガラス層2を作製する(図1
(a)参照)。 (2)次にコアを形成するための幅6μm,深さ6μm
である凹型の溝2aをフォト工程及び反応性イオンエッ
チングにより形成する(図1(b)参照)。 (3)次に、火炎堆積法によりErを含有しておらず
B,P,Geを添加したコアガラススートを堆積する。 (4)コアガラススートを透明ガラス化するため、電気
炉中にて1300℃で2時間保持して焼結する。 (5)Er無添加コアガラス層6は膜厚12μmとした
(図1(c)参照)。 (6)次に、反応性イオンエッチングを用いてEr無添
加コアガラス層6を除去し、前記溝2aにEr無添加コ
アガラスを埋め込む(図1(d)参照)。 (7)次に、Er添加コアになる幅3μm,深さ4.5
μmである凹型の溝7aをフォト工程及び反応性イオン
エッチングにより形成する(図1(e)参照)。 (8)次に、Er添加P共添加コアガラススートを火炎
堆積法により堆積する。 (9)Er添加P共添加コアガラススートを透明ガラス
化するため、電気炉中にて1200℃で2時間保持して
焼結する。 (10)Er添加コアガラス層3の膜厚は12μmとした
(図1(f)参照)。 (11)次に、反応性イオンエッチングを用いてEr添加
コアガラス層3を除去する(図1(g)参照)。 (12)次に、フォト工程及びエッチングにより溝7a内
に形成されたEr添加コアガラス4の上面のみを1.5
μm除去する(図1(h)参照)。 (13)次に、火炎堆積法により、膜厚12μmであるE
r無添加コアガラス層6を作製する(図1(i)参
照)。 (13)次に、反応性イオンエッチングによりEr無添加
コアガラス層6を取り除く(図1(j)参照)。 (14)最後に、火炎堆積法を用いて下部クラッドガラス
層2と等しい屈折率を有するB及びPを添加した上部ク
ラッドガラス層5を約30μm火炎堆積法により形成す
る(図1(k)参照)。この参考例で作製した導波路
は、コア寸法6μm×6μm、コアクラッド間の屈折率
差0.75%、Er添加領域3μm×3μm,Er濃度
4000ppmであり、Er添加ガラス4はEr無添加
コアガラス7の中心部に添加されている。
Reference Example 1 FIG. 1 shows a process of manufacturing an optical waveguide according to the present invention. Here, in this reference example, Er was used as the rare earth element. (1) First, about 30 is deposited on the Si substrate 1 by the flame deposition method.
A lower clad glass layer 2 having a thickness of μm is produced (FIG. 1).
(See (a)). (2) Next, a width of 6 μm and a depth of 6 μm for forming a core
The concave groove 2a is formed by a photo process and reactive ion etching (see FIG. 1B). (3) Next, a core glass soot containing no Er and containing B, P, Ge is deposited by a flame deposition method. (4) In order to make the core glass soot into a transparent glass, it is held in an electric furnace at 1300 ° C. for 2 hours to be sintered. (5) The Er-free core glass layer 6 had a thickness of 12 μm (see FIG. 1C). (6) Next, the Er-free core glass layer 6 is removed by reactive ion etching to fill the groove 2a with the Er-free core glass (see FIG. 1 (d)). (7) Next, the Er-doped core becomes 3 μm in width and 4.5 in depth.
A concave groove 7a having a size of μm is formed by a photo process and reactive ion etching (see FIG. 1E). (8) Next, Er-doped P co-doped core glass soot is deposited by the flame deposition method. (9) In order to make the Er-added P-co-added core glass soot into a transparent vitreous material, hold it in an electric furnace at 1200 ° C. for 2 hours to sinter. (10) The thickness of the Er-doped core glass layer 3 was 12 μm (see FIG. 1 (f)). (11) Next, the Er-doped core glass layer 3 is removed by reactive ion etching (see FIG. 1 (g)). (12) Next, only the upper surface of the Er-doped core glass 4 formed in the groove 7a by the photo process and etching is subjected to 1.5
μm is removed (see FIG. 1 (h)). (13) Next, by the flame deposition method, E with a film thickness of 12 μm
An r-free core glass layer 6 is produced (see FIG. 1 (i)). (13) Next, the Er-free core glass layer 6 is removed by reactive ion etching (see FIG. 1 (j)). (14) Finally, the upper clad glass layer 5 containing B and P having the same refractive index as that of the lower clad glass layer 2 is formed by the flame deposition method by the flame deposition method (see FIG. 1 (k)). ). The waveguide manufactured in this reference example has a core size of 6 μm × 6 μm, a refractive index difference between core clad of 0.75%, an Er-added region of 3 μm × 3 μm, and an Er concentration of 4000 ppm. The Er-doped glass 4 is an Er-free core. It is added to the center of the glass 7.

【0030】次に、本参考例の光導波路製造方法を用い
て、励起光と信号光の合分波回路を集積した光増幅器を
作製した。図2に回路構成の概略を示す。図2中、符号
10は信号光入力用光導波路、11は励起光入力用光導
波路、12a,12bはマッハツェンダ干渉計、13は
光増幅用光導波路、14は信号光出力用光導波路、15
は励起光出力用光導波路を各々図示する。本光増幅器全
体は上述した方法を用いて、Erをコアの中心部に添加
した光導波路により構成した。
Next, using the optical waveguide manufacturing method of this reference example, an optical amplifier in which a multiplexing / demultiplexing circuit for pumping light and signal light was integrated was manufactured. FIG. 2 shows a schematic circuit configuration. In FIG. 2, reference numeral 10 is a signal light input optical waveguide, 11 is a pump light input optical waveguide, 12a and 12b are Mach-Zehnder interferometers, 13 is an optical amplification optical waveguide, 14 is a signal light output optical waveguide, and 15
Shows the respective optical waveguides for pumping light output. The entire optical amplifier was constructed by the above-mentioned method by an optical waveguide in which Er was added to the center of the core.

【0031】この光増幅器を動作するには、まず、波長
1.47μmの励起光及び波長1.5μmの信号光を単
一モード光ファイバを用いて励起光入力用導波路11及
び信号光入力用導波路10に入射する。励起光は方向性
結合器I及び方向性結合器IIから構成されたマッハツェ
ンダ干渉計12aにより励起光入力用光導波路11を伝
搬する光強度に対して99%の光強度が光増幅用光導波
路13に入射してErイオンを励起し、信号光は信号光
入力用光導波路10に対して99%の光強度が光増幅用
光導波路13に伝搬する。ここで、励起されたErイオ
ンにより光増幅用光導波路13を伝搬する信号光が増幅
される。
In order to operate this optical amplifier, first, a pumping light having a wavelength of 1.47 μm and a signal light having a wavelength of 1.5 μm are input using a single mode optical fiber to the pumping light inputting waveguide 11 and the signal light inputting. It is incident on the waveguide 10. The Mach-Zehnder interferometer 12a composed of the directional coupler I and the directional coupler II of the pumping light has a light intensity of 99% with respect to the light intensity propagating through the pumping light input optical waveguide 11 To excite Er ions, and the signal light propagates to the optical amplification optical waveguide 13 with a light intensity of 99% with respect to the signal light input optical waveguide 10. Here, the signal light propagating through the optical amplification optical waveguide 13 is amplified by the excited Er ions.

【0032】さらに、該光増幅用光導波路13を伝搬し
た励起光は、方向性結合器III 及び方向性結合器IVから
構成されるマッハツェンダ干渉計12bにより方向性結
合器I及び方向性結合器IIから構成されたマッハツェン
ダ干渉計12aと同様な動作原理で99%の結合率で分
波され励起光出力用光導波路15に、光増幅用光導波路
13で増幅された信号光は99%の結合率で信号光出力
用光導波路14にそれぞれ伝搬し、信号光のみが単一モ
ード光ファイバによって取り出される。
Further, the pumping light propagated through the optical amplification optical waveguide 13 is directed by the Mach-Zehnder interferometer 12b composed of the directional coupler III and the directional coupler IV to the directional coupler I and the directional coupler II. The signal light that is demultiplexed at the coupling rate of 99% by the same operation principle as that of the Mach-Zehnder interferometer 12a and is amplified by the optical waveguide for pumping light 13 to the optical waveguide for optical amplification 13 has a coupling rate of 99%. Respectively propagate to the signal light output optical waveguide 14, and only the signal light is extracted by the single mode optical fiber.

【0033】この光増幅器を用いて、1.3μm帯の光
増幅実験を行ったところ、単一モード光ファイバの出射
端における励起光の光強度が30mWである場合、信号
光の光強度が30dB増幅され、利得効率が1dB/m
Wであることが明らかとなった。コアにErを均一に添
加した場合の利得効率は0.3dB/mWであることか
ら、本発明の製造方法によるEr中心添加光導波路を用
いることで、利得効率を3倍改善できることが判明し
た。
Using this optical amplifier, an optical amplification experiment in the 1.3 μm band was carried out. When the optical intensity of the pumping light at the emission end of the single mode optical fiber was 30 mW, the optical intensity of the signal light was 30 dB. Amplified and gain efficiency is 1dB / m
It became clear that it was W. Since the gain efficiency when the Er is uniformly added to the core is 0.3 dB / mW, it was found that the gain efficiency can be improved three times by using the Er-centered optical waveguide according to the manufacturing method of the present invention.

【0034】本参考例では、ガラス膜作製に火炎堆積法
を用いたが、これは、この方法が、比較的厚く高品質な
ガラス膜の堆積に適しているからである。場合によって
は、別のガラス膜合成方法、例えばCVD法やスパッタ
法を一部または全部に用いることもできる。
In the present reference example, the flame deposition method was used for producing the glass film, because this method is suitable for depositing a relatively thick and high-quality glass film. Depending on the case, another glass film synthesizing method, for example, a CVD method or a sputtering method can be partially or entirely used.

【0035】実施例 図3に本発明における光導波路の作製工程を示す。ここ
で、希土類元素としてErを用いた。 (1)まず、Si基板1上に、火炎堆積法により約30
μm厚の下部クラッドガラス層2を作製する(図3
(a)参照)。 (2)次にコアを形成するための幅6μm,深さ6μm
である凹型の溝2aをフォト工程及び反応性イオンエッ
チングにより形成する(図3(b)参照)。 (3)次に、火炎堆積法により、一層目としてPを添加
したEr無添加コアガラススート8を堆積し、次に二層
目としてEr添加P共添加コアガラススート9を堆積
し、さらに三層目としてPを添加したEr無添加コアガ
ラススート8を堆積する(図3(c)参照)。 (4)次に、コアガラススートを透明ガラス化するた
め、電気炉中にて1200℃で2時間保持して焼結す
る。 (5)コアガラスは膜厚12μmであり、一層目のEr
無添加コアガラス層6の膜厚を4.5μm,二層目のE
r添加コアガラス層3の膜厚を3μm、三層目のEr無
添加コアガラス層6の膜厚を4.5μmとした(図3
(d)参照)。 (6)次に、反応性イオンエッチングを用いて三層構造
であるコアガラス層を除去する(図3(e)参照)。 (7)次に、火炎堆積法を用いて下部クラッドガラス層
2と等しい屈折率を有するB及びPを添加したガラス膜
を約30μm上部クラッドガラス層5として火炎堆積法
により形成する(図3(f)参照)。
Example FIG. 3 shows a process of manufacturing an optical waveguide according to the present invention. Here, Er was used as the rare earth element. (1) First, about 30 is deposited on the Si substrate 1 by the flame deposition method.
A lower clad glass layer 2 having a thickness of μm is produced (FIG. 3).
(See (a)). (2) Next, a width of 6 μm and a depth of 6 μm for forming a core
The concave groove 2a is formed by a photo process and reactive ion etching (see FIG. 3B). (3) Next, by the flame deposition method, the Er-free core glass soot 8 with P added is deposited as the first layer, then the Er-added P co-doped core glass soot 9 is deposited as the second layer, and the third layer is added. An Er-free core glass soot 8 containing P is deposited as a layer (see FIG. 3C). (4) Next, in order to make the core glass soot into a transparent glass, it is held in an electric furnace at 1200 ° C. for 2 hours for sintering. (5) The core glass has a film thickness of 12 μm, and Er of the first layer is
The thickness of the additive-free core glass layer 6 is 4.5 μm, and the second layer E
The film thickness of the r-doped core glass layer 3 was 3 μm, and the film thickness of the third Er-free core glass layer 6 was 4.5 μm (FIG. 3).
(See (d)). (6) Next, the core glass layer having a three-layer structure is removed by reactive ion etching (see FIG. 3 (e)). (7) Next, a glass film containing B and P having the same refractive index as that of the lower clad glass layer 2 is formed by the flame deposition method as the upper clad glass layer 5 of about 30 μm by the flame deposition method (FIG. 3 ( See f)).

【0036】この実施例で作製した導波路は、コア寸法
6μm×6μm、コアクラッド間の屈折率差0.75
%、Er添加領域3μm×3μm,Er濃度4000p
pmであり、Er添加ガラス4はEr無添加コアガラス
7の中心部に添加されている。
The waveguide manufactured in this example has a core size of 6 μm × 6 μm and a refractive index difference of 0.75 between core clads.
%, Er added region 3 μm × 3 μm, Er concentration 4000 p
pm, and the Er-doped glass 4 is added to the center of the Er-undoped core glass 7.

【0037】次に、本実施例の光導波路製造方法を用い
て、マッハツェンダ干渉計を用いた合分波回路を集積し
たリングレーザを作製した。
Next, by using the optical waveguide manufacturing method of this embodiment, a ring laser integrated with a multiplexing / demultiplexing circuit using a Mach-Zehnder interferometer was manufactured.

【0038】図4に回路構成の概略を示す。図4中、符
号11は励起光入力用光導波路、12cはマッハツェン
ダ干渉計、16は発振光出力用光導波路及び17はリン
グ光導波路を各々図示する。本リングレーザは、上述し
た方法により得られたすべてErをコアの中心部に添加
した光導波路を用いて構成した。
FIG. 4 shows a schematic circuit configuration. In FIG. 4, reference numeral 11 is an excitation light input optical waveguide, 12c is a Mach-Zehnder interferometer, 16 is an oscillation light output optical waveguide, and 17 is a ring optical waveguide. The present ring laser was constructed by using an optical waveguide obtained by the above-mentioned method, in which Er was added to the center of the core.

【0039】このリングレーザを動作するには、まず、
波長1.47μmの励起光を単一モード光ファイバを用
いて励起光入力用導波路11に入射する。励起光は方向
性結合器V及び方向性結合器VIから構成されたマッハツ
ェンダ干渉計12cにより励起光入力用光導波路11を
伝搬する光強度に対して99%の光強度がリング導波路
に入射してErイオンを励起する。励起されたErイオ
ンが緩和する際に発する自然放出光は方向性結合器V及
び方向性結合器VIから構成されたマッハツェンダ干渉計
12cが1.5μm帯において95%の高結合率を有す
ることからリング導波路の中に閉じ込められ、誘導放出
に至る。このリング導波路中を周回する発振光は、発振
出力用導波路16を通過し単一モード光ファイバによっ
て取り出される。
To operate this ring laser, first,
Excitation light having a wavelength of 1.47 μm is incident on the excitation light input waveguide 11 using a single mode optical fiber. The pumping light is incident on the ring waveguide by the Mach-Zehnder interferometer 12c composed of the directional coupler V and the directional coupler VI so that 99% of the light intensity propagates through the pumping light inputting optical waveguide 11. To excite Er ions. The spontaneous emission light emitted when the excited Er ions are relaxed is because the Mach-Zehnder interferometer 12c composed of the directional coupler V and the directional coupler VI has a high coupling rate of 95% in the 1.5 μm band. It is confined in the ring waveguide and leads to stimulated emission. The oscillated light circulating in the ring waveguide passes through the oscillation output waveguide 16 and is extracted by the single mode optical fiber.

【0040】このリングレーザを用いて、1.5μm帯
のレーザ発振実験を行ったところ、発振閾値が単一モー
ド光ファイバの出射端における励起光の光強度で10m
Wであり、励起光強度50mWにおいて発振光強度が1
0mWであることが明らかとなった。コアにErを均一
に添加した場合の発振閾値励起光強度及び励起光強度5
0mWにおける発振光強度はそれぞれ20mW及び5m
Wであることから、本発明の製造方法によるEr中心添
加光導波路を用いることで、利得効率を向上でき、レー
ザ発振特性の改善が図られることが判明した。
When a laser oscillation experiment in the 1.5 μm band was conducted using this ring laser, the oscillation threshold was 10 m in terms of the light intensity of the excitation light at the exit end of the single mode optical fiber.
W, and the oscillation light intensity is 1 when the excitation light intensity is 50 mW.
It became clear that it was 0 mW. Oscillation threshold excitation light intensity and excitation light intensity when Er is uniformly added to the core 5
The oscillation light intensity at 0 mW is 20 mW and 5 m, respectively.
Since it is W, it was found that the gain efficiency can be improved and the laser oscillation characteristics can be improved by using the Er-center-doped optical waveguide according to the manufacturing method of the present invention.

【0041】以上により、本発明の光増幅器用光導波路
の製造方法では、Erをコア中心部に添加することがで
き、光増幅,レーザ発振に要する励起光強度を低減する
うえで有効であることが明らかとなった。
As described above, in the method for manufacturing the optical waveguide for the optical amplifier of the present invention, Er can be added to the central portion of the core, which is effective in reducing the pumping light intensity required for optical amplification and laser oscillation. Became clear.

【0042】以上の実施例1では、光回路全体をEr中
心添加光導波路を用いて構成したが、本発明は凹型プロ
セスを用いており、異種の導波路を0.1dB以下の低
損失で接続可能なことから、光増幅を必要である回路部
を本発明のEr中心添加光導波路で形成し、光増幅が不
要であり、かつ、信号光を低損失で伝搬させる必要のあ
る合分波回路などの回路部にErを添加しない光導波路
で形成する回路構成は有用である。
In the first embodiment described above, the entire optical circuit was constructed by using the Er-center-doped optical waveguide, but the present invention uses the concave process and connects different types of waveguides with a low loss of 0.1 dB or less. Since it is possible, a circuit unit that requires optical amplification is formed by the Er-centered optical waveguide of the present invention, optical amplification is unnecessary, and a multiplexing / demultiplexing circuit that needs to propagate signal light with low loss. A circuit configuration formed by an optical waveguide in which Er is not added to the circuit portion such as is useful.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光導波
路の製造方法によれば、希土類元素をコアの中心部に添
加した光導波路を作製することができ、かつ、本質的に
コア変形などのゆらぎの小さい光導波路を作製すること
が可能である。従って、例えば希土類を添加して光増幅
に使用する場合、希土類添加部の励起光強度を高めるこ
とができ、より小さい励起光強度で動作する光増幅器、
レーザを高精度かつ再現性よく作製することができる。
As described above, according to the method of manufacturing an optical waveguide of the present invention, an optical waveguide in which a rare earth element is added to the central portion of the core can be manufactured, and the core is essentially deformed. It is possible to produce an optical waveguide with less fluctuation. Therefore, for example, when a rare earth element is added to be used for optical amplification, the excitation light intensity of the rare earth addition portion can be increased, and an optical amplifier that operates with a smaller excitation light intensity,
A laser can be manufactured with high accuracy and reproducibility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】参考例の光導波路作製過程を示す導波路断面図
である。
FIG. 1 is a waveguide cross-sectional view showing a process of manufacturing an optical waveguide according to a reference example .

【図2】参考例の励起光と信号光の合分波回路を集積し
た光増幅器の回路構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a circuit configuration of an optical amplifier in which a multiplexing / demultiplexing circuit for pumping light and signal light of a reference example is integrated.

【図3】本発明の光導波路作製過程を示す導波路断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a waveguide showing a process for producing an optical waveguide of the present invention.

【図4】本発明の実施例のマッハツェンダ干渉計を用い
た合分波回路を集積したリングレーザの回路構成を示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a circuit configuration of a ring laser in which a multiplexing / demultiplexing circuit using the Mach-Zehnder interferometer according to the embodiment of the present invention is integrated.

【図5】従来の凹型プロセスによる希土類添加光導波路
の作製過程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a process of manufacturing a rare earth-doped optical waveguide by a conventional concave process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 下部クラッドガラス層 3 Er添加コアガラス層 4 Er添加コアガラス 5 上部クラッドガラス層 6 Er無添加コアガラス層 7 Er無添加コアガラス 8 Er無添加コアガラススート 9 Er添加コアガラススート 10 信号光入力用光導波路 11 励起光入力用光導波路 12a,12b,12c マッハツェンダ干渉計 13 光増幅用光導波路 14 信号光出力用光導波路 15 励起光出力用光導波路 16 発振光出力用光導波路 17 リング光導波路 I,II,III ,IV,V,VI 方向性結合器 1 Si substrate 2 Lower clad glass layer 3 Er-doped core glass layer 4 Er-doped core glass 5 Upper clad glass layer 6 Er-free core glass layer 7 Er-free core glass 8 Er-free core glass soot 9 Er-doped core glass soot 10 Optical waveguide for signal light input 11 Optical waveguide for pumping light input 12a, 12b, 12c Mach-Zehnder interferometer 13 Optical amplification optical waveguide 14 Optical waveguide for signal light output 15 Optical waveguide for pumping light output 16 Optical waveguide for oscillation light output 17 Ring optical waveguide I, II, III, IV, V, VI directional coupler

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小熊 学 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−331844(JP,A) 特開 平7−20337(JP,A) 特開 昭61−83506(JP,A) 特開 平4−359230(JP,A) 特開 平6−250036(JP,A) 特開 平4−60618(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/13 G02B 6/00 G02F 1/35 501 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Manabu Oguma 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-6-331844 (JP, A) JP-A 7-20337 (JP, A) JP 61-83506 (JP, A) JP 4-359230 (JP, A) JP 6-250036 (JP, A) JP 4-60618 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/13 G02B 6/00 G02F 1/35 501

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 活性層及びクラッド層を、一対の光反射
鏡で挾んで構成した平面基板上に形成されたコア及び該
コアを囲み該コアより屈折率の低いクラッドよりなる光
導波路の製造方法において、 平面基板上に下部クラッド層を形成する下部クラッド層
形成工程と、 前記下部クラッド層に第1の溝を形成する第1溝形成工
程と、 前記下部クラッド層より屈折率が高い第1のコア層原
料、前記第1のコア層と屈折率が等しく、光学活性物質
が添加された第2のコア層原料、前記第1のコア層原料
をこの順に前記下部クラッド層上に積層させるコア層原
料積層工程と、 記第1のコア層原料及び前記第2のコア層原料を焼結
により第1のコア層及び第2のコア層とするコア層焼結
工程と、 前記第1のコア層及び第2のコア層の前記第1の溝部分
以外を除去するコア部成形工程と、 前記下部クラッド層及び前記第1のコア部及び前記第2
のコア部上に前記第1のコア部よりも屈折率の低い上部
クラッド層を形成する上部クラッド層形成工程とよりな
ることを特徴とする光学活性物質をコア中心部のみに添
加した光導波路の製造方法。
1. A method of manufacturing an optical waveguide comprising a core formed on a flat substrate formed by sandwiching an active layer and a clad layer with a pair of light reflecting mirrors, and a clad surrounding the core and having a refractive index lower than that of the core. In the step of forming a lower clad layer on a flat substrate, a first groove forming step of forming a first groove in the lower clad layer, and a first clad layer having a refractive index higher than that of the lower clad layer. Core layer, core layer raw material, second core layer raw material having the same refractive index as the first core layer and having an optically active substance added, and the first core layer raw material are laminated in this order on the lower clad layer. a raw material lamination step, a core layer sintering step of the previous SL first core layer material and first core layer by sintering the second core layer material and the second core layer, said first core Layer and the first groove portion of the second core layer A core unit forming step of removing the outer, the lower cladding layer and said first core portion and the second
A step of forming an upper clad layer having a lower refractive index than that of the first core part on the core part of the first core part, and adding an optically active substance only to the core center part.
A method for manufacturing the added optical waveguide.
【請求項2】 請求項1に記載の光導波路の製造方法
において、 コア層原料積層工程が、火炎堆積法であることを特徴と
する光導波路の製造方法。
2. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the core layer raw material laminating step is a flame deposition method.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の光導波路の製
造方法において、 前記第1溝形成工程が、フォト工程とエッチング工程と
よりなることを特徴とする光導波路の製造方法。
3. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the first groove forming step includes a photo step and an etching step.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3に記載の光導波
路の製造方法において、 前記光学活性物質が希土類元素であることを特徴とする
光導波路の製造方法。
4. The method of manufacturing an optical waveguide according to claim 1, wherein the optically active substance is a rare earth element.
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KR100304361B1 (en) * 1998-10-13 2002-07-18 오길록 Planar wave guide and method for forming optical device by using the same
GB2355079A (en) * 1999-10-07 2001-04-11 Kymata Ltd Multi-core waveguide
KR20020089871A (en) * 2001-05-25 2002-11-30 전자부품연구원 An optical waveguide device and fabrication method therefor
JP2004037990A (en) * 2002-07-05 2004-02-05 Nec Corp Optical waveguide and its manufacturing method
KR100459490B1 (en) * 2002-07-19 2004-12-03 엘지전선 주식회사 planar light waveguide and method thereof
GB0317530D0 (en) * 2003-07-26 2003-08-27 Qinetiq Ltd Optical circuit for a fibre amplifier
JP2006074016A (en) * 2004-08-02 2006-03-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical amplification type array waveguide diffraction grating
JP2009278015A (en) * 2008-05-16 2009-11-26 Nec Corp Planar lightwave circuit and wavelength tunable laser apparatus with the same
JP5947148B2 (en) * 2012-08-15 2016-07-06 日本電信電話株式会社 Manufacturing method of optical element
JP5952130B2 (en) * 2012-08-15 2016-07-13 日本電信電話株式会社 Manufacturing method of optical element
JP2018054863A (en) * 2016-09-29 2018-04-05 京セラ株式会社 Method of connecting optical circuit board and connection terminal

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