JPH02253205A - 光回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光回路に関し、特に詳細には、光導波路を利用
した光回路に関する。

〔従来の技術〕

近年、光通信、光記憶装置等の光波術の進歩にともない
、種々の光回路が考案されている。従来の光回路として
は、光ファイバを利用したものや光導波路を利用したも
のが知られている。そして光導波路を利用したものとし
ては、電気分野における集積回路のような集積光回路の
実現が望まれてきている。

従来は、化合物半導体等又はリチウムナイオベイト（Ｌ
　ｔ　Ｎ　ｂ　０２　）などの基板上に光導波路層を形
成し光集積回路としたり、シリコン半導体基板上に石英
ガラスの微粒子を付着させ、その後焼結し、光集積回路
を形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記のように基板上に光導波路となる層を形成
する場合には、この層の厚さが数μｍ程度と薄く、光フ
ァイバ等から光信号を導入させる際、結合効率を高くす
ることが難しかった。また、光導波路層を厚くするには
、光導波路層の成長速度が遅いため、時間が長くかかっ
てしまう。

一方、石英ガラスの微粒子を付着焼結する方法では、焼
結の際、１０００℃をこえる高温プロセスが必要となっ
ていた。

更に、近年光通信の伝送媒体として弗化物光ファイバが
考えられ、２乃至５μｍ程度の波長の使用が検討されて
きているが、この様な波長の光信号を高効率で伝送処理
する光導波路が存在していなかった。

本発明は上記問題点を解決し、光結合の際の伝送損失が
低く、かつ低温で製造可能であって、しかも長波長の光
信号の伝送処理が可能な光導波路を備えた光回路を提供
することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光回路では、その光伝送路としての光導波路を
弗化物ガラスを含んで形成することを特徴とする。

また、上記光回路において、光導波路と基板を構成する
半導体基板との界面の少なくとも一部に誘電体保護膜を
形成しておくことが好ましい。

また更に、上記光回路において、光導波路内に半導体機
能素子が埋め込れている場合には、その機能面の少なく
とも一部に誘電体保護膜を形成しておくことが好ましい
。

また更に、上記光回路の光導波路の光信号導入口に弗化
物光ファイバを融着させるようにしてもよい。

〔作用〕

本発明の光回路では、上記のように構成したことにより
、長波長の光信号を低い結合損失で光回路へ注入される
ことが可能になる。

また、光導波路と半導体より構成される基板との界面に
形成された誘電体保護膜により、基板の半導体材料が光
導波路と反応し或いは拡散するのを防止する。

また更に、光導波路端面に弗化物光ファイバを融着結合
しておくことにより、石英系ガラス等の他の光ファイバ
との間で高い結合効率を実現できる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

同一符号を付した要素は同一機能を存するため重複する
説明は省略する。

第１図は本発明に従う光回路の一実施例の外観斜視図で
ある。

同図に示す実施例の光回路では、ＧａＡｓ基板１上に窒
化シリコン膜の誘電体保護膜２が設けてあり、その上に
７字形の弗化物ガラスよりなる光導波路３が形成されて
いる。ここで、窒化シリコンの誘電体保護膜２を形成し
であるのは、弗化物ガラスをＧａＡｓ基板上に形成する
際、ＧａＡｓ基板内のＡｓ等が揮散し、ＧａＡｓ基板に
悪影響を与えたり、また光導波路と反応したりするのを
防止するためである。誘電体保護膜の材料と（２ては種
々の材料が考えられ得るが弗化物ガラスとの反応を防止
する観点より、窒化シリコンが好ましい。また、この代
わりに窒化炭素、窒化硼素等を使用してもよい。

この光導波路３の光層折率分布は、ＧａＡｓ基板１側で
屈折率が低くなるように構成しである。

これにより、光導波路３内を伝送される光信号の損失を
小さくすることができる。更に、ＧａＡｓ基板１の界面
側ばかりでなく、屈折率の高い光導波路３を屈折率の低
いガラスで囲むようにすることにより、伝送される光信
号の損失を低減することができる。これは、光導波路３
を伝送される光信号のうち、ＧａＡｓ基板１との界面に
近ずいた光信号は屈折率の低い部分で屈折または反射さ
れ界面から離れて光導波路３内を伝送されるからである
。

一方、光導波路３の端面部３０．３１．３２等には、弗
化物ガラス光ファイバ４０．４１．４２が融着結合され
ている。そして、これらの弗化物ガラス光ファイバ４０
．４１．４２の別の端部には、図示しない光フアイバコ
ネクタが接続してあり、石英系の光ファイバ等と容易に
接続できるようになっている。これは、弗化物ガラスの
光導波路と現在一般に使用されている石英ガラス系光フ
・ｒイバとの接続は容易でないためである。そこで、弗
化物ガラスの光導波路と弗化物ガラス光ファイバとを信
頓性の高い融着接続が可能であり、また弗化物ガラス光
ファイバと石英系ガラス光ファイバとの接続では融着す
ることなく高効率での接続が１り能である点より、上記
のような構成とした。

これにより、上記実施例の光回路の使用者は、本光回路
の弗化物ガラス光ファイバに接続された光コネクタ等に
他のシステムの石英系ガラス光ファイバを単に接続する
だけで、容易に他のシステムと本先回路とを接続するこ
とができる。

また更に、上記構成において、弗化物ガラス光ファイバ
と、石英系ガラス光ファイバとを予め固定接続しておき
、この石英系ガラス光ファイバに他のシステムの石英系
ガラス光ファイバを接続するようにしてもよい。このよ
うにすることにより、こわれやすい弗化物ガラス光ファ
イバをひきまわす必要がなくなる。石英系ガラス光ファ
イバどうしを簡単に接続する装置は既に開発されている
。

次に、上記実施例の光回路の製作方法の一例を、本件発
明者による具体的な試作に基づいて説明する。

まず、直径が５．０８ｃｍ　（２インチ）のＧａＡｓＪ
Ｊ板上に１μｍの窒化シリコン膜をスパッタリングで形
成した。

一方、弗化バリウム、弗化ジルコニウム、弗化ガドリニ
ウムをモル比で３３　：　４　：　６Ｂとなるようにし
て、メノウの乳鉢で混合し、金ルツボに入れ酸性弗化ア
ンモニウムを原材料の１０％程度加えて蓋をした。これ
を窒素気流中で９００℃まで加熱し、５分間保持し、そ
の後４００℃まで徐冷し、弗化物ガラス溶融液を得た。

次に、先のＧａＡｓ基板を２００℃に予熱し、ＧａＡｓ
基板の周辺部３カ所にスペーサとして厚さ１００μｍに
研磨した銅板を置き、基板中央部に先に製作した弗化物
ガラス溶融液を注ぎ、直ちに、２００℃に予熱しておい
た黄銅板をかぶせた。

その後、黄銅板をそっと取り除くことにより、光回路用
基板を形成した。

この方法を利用して、初めに屈折率の低い弗化物ガラス
層を形成し、その後屈折率の高い弗化物ガラス層を形成
して、先の説明した実施例のようなＧａＡｓ、ｌ板側に
近い方を低屈折率とすることができる。

次に、この光回路用基板の上に黒ワックスで第１図に示
すようなＹ型のパターンを描き、濃塩酸でエツチングし
、光導波路を形成した。そして、この光導波路の端部に
弗化物ガラス光ファイバを融着接続し、第１図に示すよ
うな光回路を形成した。

このように形成した光回路の弗化物光ファイバにヘリウ
ムネオンレーザ装置からのレーザ光を入射させたところ
光導波が確認された。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、種々の変
形例が考えられ得る。

具体的には、上記実施例では、ＧａＡｓ基板上に光回路
を形成した例を示しているが、ＧａＡｓ基板に限定され
ず、Ａｓ系の化合物半導体基板、ＩｎＰなどのＰ系の基
板、シリコン系の基板を用いることもできる。しかし、
ＧａＡｓ系、Ａｓ系の半導体基板の場合には、特に優れ
た光回路を得ることができる。

また、上記実施例では、ＱａＡｓ基板の上面に全体に誘
電体保護膜を形成しているが、光回路に必要とされる特
性によっては、全く設けず、例えば第２図に示すように
、光導波路３内に埋め込んだ半導体レーザ素子５の共振
器端面部のような重要な部分だけを保護するように誘電
体保護膜６を形成しておいてもよい。

また更に、上記実施例では、光回路形成のための弗化物
ガラスを溶融法により得ているが、例えば昭和６３年電
子情報通信学会秋季全国大会Ｃ−８４に示す藤浦和夫、
大石泰文、高橋志部らによるｒＣＶＤ法によるＺ　ｒ　
Ｆ　４系弗化物ガラスの合戚」と題する論文に示される
ようなＣＶＤ法を利用してもよい。この場合に、この様
なＣＶＤ法と上記実施例のような溶融法とを組み合わせ
、まず、誘電体保ＷＩ膜上に弗化物ガラスの薄膜をＣＶ
Ｄ法で成長させた後、溶融法により光導波路層を形成す
れば、基体と光導波路層との密着性を高めることが可能
となる。

また更に、上記実施例では、弗化物ガラスのエツチング
の際、塩酸による液相エツチングを使用しているが、気
相エツチング等を使用してもよい。

また更に、上記実施例ではＹ型のパターンの光導波路を
有する光回路について説明しているが、光導波路のパタ
ーンについてはこれに限定されない。また、ＧａＡｓ基
板上に他の光学機能素子、例えば、半導体レーザ、受光
素子、光変調素子等を形成してもよい。

〔発明の効果〕

本発明の光回路は、先に説明したように、光導波路の材
料として弗化物ガラスを使用しているので、低温工程で
、光導波路を厚くでき、光導波路端面での光ファイバ等
との結合効率を高くすることができる。

また、この光回路の光導波路端面部にあらかじめ弗化物
光ファイバを融着結合しておくことにより、他の光ファ
イバとの接続が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う光回路の第１の実施例の外観斜視
図、第２図は本発明に従う光回路の変形例を示す図であ
る。 １・・・ＧａＡｓ基板、２．６・・・誘電体保護膜、３
・・・光導波路、３０．３１．３２・・・光導波路端面
部、４０．４１．４２・・・弗化物ガラス光ファイバ、
５・・・半導体レーザ素子。 特許出願人　　住友電気工業株式会社 代理人弁理士　　　長谷用　　芳　　樹間　　　　　　
　　　寺　　　嶋　　　史　　　朗２７一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板と、この基板上に弗化物ガラスを含んで形成さ
   れた光導波路とを備えた光回路。 ２、前記基板が半導体基板からなり、前記光導波路と前
   記半導体基板との間の少なくとも一部には誘電体保護膜
   が設けられている請求項１記載の光回路。 ３、前記基板上に半導体機能素子が設けられ、前記半導
   体機能素子が前記光導波路に囲まれ、前記半導体機能素
   子の機能部分と前記光導波路との間の少なくとも一部に
   は誘電体保護膜が設けられている請求項１記載の光回路
   。 ４、前記光導波路は光信号入出力端面を有し、この光信
   号入出力端面には弗化物ガラス光ファイバが融着されて
   いる請求項１、２または３記載の光回路。