JP4150653B2 - イオン交換型光導波路素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
1価のNaイオンを含むとともに当該NaイオンがAgイオンに置換されてなる光導波路が形成された第1のガラス基板と、この第1のガラス基板における前記光導波路の形成側面で当該光導波路の経路方向の一部に熱圧着されて当該第1のガラス基板と光学的に接合された第2のガラス基板とを有し、
前記光導波路は、第1のガラス基板が加熱温度下でAgイオンを含む溶融塩中に選択的に浸漬されることで表面のNaイオンが光導波路の経路に沿ってAgイオンに置換された後、当該基板の厚さ方向に電界が印加されることで前記置換部分が基板内に埋め込まれてなり、
前記第1のガラス基板と第2のガラス基板とが光学的に接合されている部分は、第1のガラス基板にて置換されている前記Agイオンが前記熱圧着によって第2のガラス基板側までイオン拡散され、前記光導波路の経路の一部が両ガラス基板にまたがる拡大光導波路部に形成され、
当該拡大光導波路部は、使用する光波長帯でのモードフィールド径が20μm以上であるイオン交換型光導波路素子としている。
第1ステップに次いで、前記第1のガラス基板の厚さ方向に電界を印加することで前記Agイオンに置換した部分を基板内に埋め込んで光導波路を形成する第2ステップと、
第1のガラス基板における前記光導波路の形成側面で当該光導波路の経路方向の一部に第2のガラス基板を熱圧着して前記第1のガラス基板と前記第2のガラス基板を光学的に接合するとともに、前記光導波路の前記Agイオンを第2のガラス基板側までイオン拡散させることで、当該光導波路の経路の一部を、両ガラス基板にまたがるとともに光波長帯でのモードフィールド径が20μm以上となる拡大光導波路部に形成する第3ステップと
を含んでいる。
まず、ガラス基板に所定のパターンをなすイオン交換制御膜を形成する。ガラス基板は1価のNaイオン(アルカリイオン)を含む多成分ガラスを用いる。このガラス基板の表面にフォトリゾグラフィ技術を用いて所定パターンのイオン交換制御膜を形成する。つまり、フォトレジスト・パターニングによる成膜を行う。イオン交換制御膜はたとえばTi(チタン)膜からなるイオン透過防止膜であって、ガラス基板を溶融塩中に浸漬したときに、その溶融塩中のイオンがガラス中に浸透するのを選択的に阻止する。
なお、ガラス基板には1価のKイオンあるいはLiイオンを含む多成分ガラスも使用可能である。また、光導波路はNaとAgのイオン交換以外にも、たとえば、KとTlのイオン交換によっても形成することができる。
実施例1のプロセスにて作成した拡大光導波路21aを有する第1のサンプル(本発明)と、第1と第2のどちらのガラス基板もイオン交換による光導波路を形成しなかった第2のサンプル(比較例)とをそれぞれ10個ずつ作製した。
両サンプルをそれぞれ上記条件にて試験したところ、第2のサンプル(比較例)では10個とも剥離が観察されたが、第1のサンプル(本発明)では剥離が1個も観察されなかった(剥離ゼロ)。
12 第2のガラス基板
21 光導波路
21a 拡大光導波路
41,42 光デバイス
50 治具
Claims (3)
- ガラス基板内にイオン交換により光導波路が形成されてなるイオン交換型光導波路素子であって、
1価のNaイオンを含むとともに当該NaイオンがAgイオンに置換されてなる光導波路が形成された第1のガラス基板と、この第1のガラス基板における前記光導波路の形成側面で当該光導波路の経路方向の一部に熱圧着されて当該第1のガラス基板と光学的に接合された第2のガラス基板とを有し、
前記光導波路は、第1のガラス基板が加熱温度下でAgイオンを含む溶融塩中に選択的に浸漬されることで表面のNaイオンが光導波路の経路に沿ってAgイオンに置換された後、当該基板の厚さ方向に電界が印加されることで前記置換部分が基板内に埋め込まれてなり、
前記第1のガラス基板と第2のガラス基板とが光学的に接合されている部分は、第1のガラス基板にて置換されている前記Agイオンが前記熱圧着によって第2のガラス基板側までイオン拡散され、前記光導波路の経路の一部が両ガラス基板にまたがる拡大光導波路部に形成され、
当該拡大光導波路部は、使用する光波長帯でのモードフィールド径が20μm以上である
ことを特徴とするイオン交換型光導波路素子。 - 請求項1において、前記第1のガラス基板に形成された前記光導波路は、使用する光波長帯ではシングルモードの光導波路であることを特徴とするイオン交換型光導波路素子。
- イオン交換型光導波路素子の製造方法であって、
1価のNaイオンを含む第1のガラス基板を加熱温度下でAgイオンを含む溶融塩中に選択的に浸漬して表面のNaイオンを光導波路となる経路に沿ってAgイオンに置換する第1ステップと、
第1ステップに次いで、前記第1のガラス基板の厚さ方向に電界を印加することで前記Agイオンに置換した部分を基板内に埋め込んで光導波路を形成する第2ステップと、
第1のガラス基板における前記光導波路の形成側面で当該光導波路の経路方向の一部に第2のガラス基板を熱圧着して前記第1のガラス基板と前記第2のガラス基板を光学的に接合するとともに、前記光導波路の前記Agイオンを第2のガラス基板側までイオン拡散させることで、当該光導波路の経路の一部を、両ガラス基板にまたがるとともに光波長帯でのモードフィールド径が20μm以上となる拡大光導波路部に形成する第3ステップと
を含むことを特徴とするイオン交換型光導波路素子の製造方法。
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