JPH03215322A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPH03215322A JPH03215322A JP2004469A JP446990A JPH03215322A JP H03215322 A JPH03215322 A JP H03215322A JP 2004469 A JP2004469 A JP 2004469A JP 446990 A JP446990 A JP 446990A JP H03215322 A JPH03215322 A JP H03215322A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
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。
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〕
本発明は光通信用デバイス等に使用される光導波路の製
造方法に関する。
造方法に関する。
多孔質ガラスを使用した光導波路の製造に関する従来の
技術としては、例えば特開昭６３−１７５８０８号公報
に記載されるような方法がある。
技術としては、例えば特開昭６３−１７５８０８号公報
に記載されるような方法がある。
この方法では、Ｓｉｎｇ、Ｎａρ、ＢＤ１を成分とする
ガラスを６００″Ｃに加熱することにょりＢｆＯｉＮａ
ｔＯ相とＳｊ Ｏｔ相に分相させ、塩酸でエッチングす
ることにより、ＢρｓＮａＯ相を溶出させ、多孔質ガラ
スを得る。そして、この多孔質ガラスにチタンアルコラ
ート、水、アルコールを含む溶液を拡散させ、導波路と
すべき部分にレーザーを照射し加熱することにより、チ
タンを定着させる。次に導波路部分以外のチタンを含む
溶液を除去する。
ガラスを６００″Ｃに加熱することにょりＢｆＯｉＮａ
ｔＯ相とＳｊ Ｏｔ相に分相させ、塩酸でエッチングす
ることにより、ＢρｓＮａＯ相を溶出させ、多孔質ガラ
スを得る。そして、この多孔質ガラスにチタンアルコラ
ート、水、アルコールを含む溶液を拡散させ、導波路と
すべき部分にレーザーを照射し加熱することにより、チ
タンを定着させる。次に導波路部分以外のチタンを含む
溶液を除去する。
このチタンを導波路部分の形状に定着させた多孔質ガラ
スを焼結し、透明ガラス化することにより光導波路を得
ている。
スを焼結し、透明ガラス化することにより光導波路を得
ている。
上記の従来技術では、多孔質ガラス全体にチタンを含む
溶液を拡散させ、導波路とすべき部分にのみレーザーを
照射するなどして、チタンを定着させていたが、通常の
Ｓｉｄｅを主成分とする多孔質ガラスを使用していたた
め、安定にチタンをガラス中に定着させることは困難で
あった。更に、導波路分以外にもチタンが拡散している
ため、これを除去する工程が必須であること、また、導
波路部分以外のチタンを完全に除去することは困難であ
る、という問題があった。
溶液を拡散させ、導波路とすべき部分にのみレーザーを
照射するなどして、チタンを定着させていたが、通常の
Ｓｉｄｅを主成分とする多孔質ガラスを使用していたた
め、安定にチタンをガラス中に定着させることは困難で
あった。更に、導波路分以外にもチタンが拡散している
ため、これを除去する工程が必須であること、また、導
波路部分以外のチタンを完全に除去することは困難であ
る、という問題があった。
従って光導波路の製造方法において、ガラス中特に導波
路部分に必要とされる添加物を安定に添加、定着し、し
かも導波路以外の部分には添加物の拡散を来さない手段
の開発が求められており、本発明はこれを課題としてな
されたものである。
路部分に必要とされる添加物を安定に添加、定着し、し
かも導波路以外の部分には添加物の拡散を来さない手段
の開発が求められており、本発明はこれを課題としてな
されたものである。
本発明者らは上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、
従来の溶液含漫にかえて、蒸着法、スノくッタリッグ法
等を利用してガラスの屈折率を調整できる化合物を導波
路部分にのみ付着、拡散させる手段を考えついた。
従来の溶液含漫にかえて、蒸着法、スノくッタリッグ法
等を利用してガラスの屈折率を調整できる化合物を導波
路部分にのみ付着、拡散させる手段を考えついた。
すなわち、本発明はゾルゲル法により多孔質Ｓｉ Ｏｔ
ガラスを合成する工程と、該多孔質ガラスを仮焼するた
めの第１の熱処理工程と、仮焼後該多孔質ＳＩＯ！ガラ
スに屈折率を上昇させる添加物を導波路形状に添加する
工程と、その後第２の熱処理によりガラス化する工程と
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法を堤供する
。
ガラスを合成する工程と、該多孔質ガラスを仮焼するた
めの第１の熱処理工程と、仮焼後該多孔質ＳＩＯ！ガラ
スに屈折率を上昇させる添加物を導波路形状に添加する
工程と、その後第２の熱処理によりガラス化する工程と
を含むことを特徴とする光導波路の製造方法を堤供する
。
本発明の特に好ましい実施態様としては、該多孔質Ｓ１
０！ガラスに屈折率を上昇させる添加物を導波路に添加
する際に、該多孔質Ｓｔ Ｏｓガラスに導波路形状のパ
ターンをかぶせてその上から屈折率を上昇させる添加物
を付着させ、その後ガラス化のための第２の熱処理によ
り該添加物をガラス内部に拡散させることにより導波路
を形成することを特徴とする上記方法を挙げることがで
きる。
０！ガラスに屈折率を上昇させる添加物を導波路に添加
する際に、該多孔質Ｓｔ Ｏｓガラスに導波路形状のパ
ターンをかぶせてその上から屈折率を上昇させる添加物
を付着させ、その後ガラス化のための第２の熱処理によ
り該添加物をガラス内部に拡散させることにより導波路
を形成することを特徴とする上記方法を挙げることがで
きる。
本発明において該多孔質ＳｉＯ＊ガラスに屈折率を上昇
させる添加物を付着させる手段として、特に好ましくは
蒸着法又はスパッタリング法を用いる。
させる添加物を付着させる手段として、特に好ましくは
蒸着法又はスパッタリング法を用いる。
本発明において、屈折率を上昇させる添加物として好ま
しくはＴｓｓ Ｇｅｚ Ａｌを挙げることができ、特に
好ましくはＧｅが挙げられる。
しくはＴｓｓ Ｇｅｚ Ａｌを挙げることができ、特に
好ましくはＧｅが挙げられる。
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。本発
明では先ず原料アルキルシリケート、水、アルコールに
ｐＨ調整剤としてアンモニア水等を加えて混合撹拌し、
アルキルシリケートを加水分解させることによりゾル液
を調製し、これをゲル化、乾燥して乾燥ゲル体を作成す
る。この乾燥ゲル体を５００℃以上の酸素雰囲気中で熱
処理することにより仮焼して多孔質ＳｉＯ２ガラスとし
〔第１図の（イ）部分〕、この多孔質Ｓｉ Ｏ＊ガラス
（以下、多孔質ガラスと略記する場合もある）１に導波
路部分の形状に従ったパターンマスク２をかぶせて〔同
図の（口）部分］ 、ＴｉＯ＊やＧｅＯｔなどのガラス
の屈折率を上げる物質を、蒸着法あるいはスバ・ツタリ
ング法により付着させる。付着厚みは例えば０．１−Ｉ
Ｑ７ｍといった程度である。得られた導波路形状にＴｉ
ＯｘやＧｅ Ｏｓなど３が付着した多孔質ガラス〔同
図（ハ）部分〕を８００℃〜１２００℃で塩素処理及び
酸素処理した後、１０００℃以上の温度に数時間保持す
る第２の熱処理を行なう。第２の熱処理により多孔質ガ
ラス１は透明なガラス体１′となり、Ｔｉ Ｏ！やＧｅ
Ｏ＊はガラス中に拡散して拡散層４（高屈折率層）を
形成し、この拡散層４が光導波路になる〔同図（二）部
分〕。
明では先ず原料アルキルシリケート、水、アルコールに
ｐＨ調整剤としてアンモニア水等を加えて混合撹拌し、
アルキルシリケートを加水分解させることによりゾル液
を調製し、これをゲル化、乾燥して乾燥ゲル体を作成す
る。この乾燥ゲル体を５００℃以上の酸素雰囲気中で熱
処理することにより仮焼して多孔質ＳｉＯ２ガラスとし
〔第１図の（イ）部分〕、この多孔質Ｓｉ Ｏ＊ガラス
（以下、多孔質ガラスと略記する場合もある）１に導波
路部分の形状に従ったパターンマスク２をかぶせて〔同
図の（口）部分］ 、ＴｉＯ＊やＧｅＯｔなどのガラス
の屈折率を上げる物質を、蒸着法あるいはスバ・ツタリ
ング法により付着させる。付着厚みは例えば０．１−Ｉ
Ｑ７ｍといった程度である。得られた導波路形状にＴｉ
ＯｘやＧｅ Ｏｓなど３が付着した多孔質ガラス〔同
図（ハ）部分〕を８００℃〜１２００℃で塩素処理及び
酸素処理した後、１０００℃以上の温度に数時間保持す
る第２の熱処理を行なう。第２の熱処理により多孔質ガ
ラス１は透明なガラス体１′となり、Ｔｉ Ｏ！やＧｅ
Ｏ＊はガラス中に拡散して拡散層４（高屈折率層）を
形成し、この拡散層４が光導波路になる〔同図（二）部
分〕。
本発明においては、ゾルゲル法により作成した多孔質ゲ
ル体を５００℃以上の酸素雰囲気中で熱処理して仮焼す
ることにより多孔質ガラスを得ているが、これはゲル中
に含まれる炭素成分を除去する為の手段である。このよ
うにしてゾルゲル法により合成した多孔質ガラスは多量
のＯＨ基を含有している。このＯＨ基が屈折率を上昇さ
せる働きのあるＴｉやＧｅなどとＳｉを化学的に結合さ
せるため、通常の多孔質ガラスを使用した従来の技術に
比べ、本発明によるものはＴｉやＧｅなどがガラス中に
より安定に捕獲されることになる。
ル体を５００℃以上の酸素雰囲気中で熱処理して仮焼す
ることにより多孔質ガラスを得ているが、これはゲル中
に含まれる炭素成分を除去する為の手段である。このよ
うにしてゾルゲル法により合成した多孔質ガラスは多量
のＯＨ基を含有している。このＯＨ基が屈折率を上昇さ
せる働きのあるＴｉやＧｅなどとＳｉを化学的に結合さ
せるため、通常の多孔質ガラスを使用した従来の技術に
比べ、本発明によるものはＴｉやＧｅなどがガラス中に
より安定に捕獲されることになる。
また、従来技術では導波路部分以外のＴｉやＧｅなどを
完全に取り除くことができず、これが電送損失の原因に
なっていたが、本発明ではパターンマスクｔして導波路
形状部分にのみＴｉやＧｅを付着させるのでこの点心配
はない。
完全に取り除くことができず、これが電送損失の原因に
なっていたが、本発明ではパターンマスクｔして導波路
形状部分にのみＴｉやＧｅを付着させるのでこの点心配
はない。
そして蒸着法あるいはスパッタリング法により導波路部
分表面にのみ付着したＴｉやＧｅなどは、第２の熱処理
よりガラス中に拡散し、高屈折率層を形成する。このと
き、熱処理の温度を高く、時間を長く、また多孔質ガラ
スの密度を低くすれば拡散距離は長くなる。
分表面にのみ付着したＴｉやＧｅなどは、第２の熱処理
よりガラス中に拡散し、高屈折率層を形成する。このと
き、熱処理の温度を高く、時間を長く、また多孔質ガラ
スの密度を低くすれば拡散距離は長くなる。
１２００℃以上での第２の熱処理を行なう前に、８００
℃〜１２００℃で塩素処理と酸素処理を行っているが、
これはガラス中に残存するＯＨ基を除去するための工程
である。ＯＨ基はＴｉやＧｅなどをガラス中に安定に捕
獲する働きはあるが、最後までガラス中に残った場合に
は、伝送損失の原因となる。そこでＴｉやＧｅなどがガ
ラス中に拡散し、高屈折率層を形成した後に、除去する
ことが必要である。
℃〜１２００℃で塩素処理と酸素処理を行っているが、
これはガラス中に残存するＯＨ基を除去するための工程
である。ＯＨ基はＴｉやＧｅなどをガラス中に安定に捕
獲する働きはあるが、最後までガラス中に残った場合に
は、伝送損失の原因となる。そこでＴｉやＧｅなどがガ
ラス中に拡散し、高屈折率層を形成した後に、除去する
ことが必要である。
本発明において多孔質ガラス体表面にパターンマスクし
て蒸着法又はスパッタリング法によりＴｉＯ！、Ｇｅ
Ｏｓを付着させる方法は、従来公知の技術によればよい
。
て蒸着法又はスパッタリング法によりＴｉＯ！、Ｇｅ
Ｏｓを付着させる方法は、従来公知の技術によればよい
。
実施例ｌ
メチルシリケート４０−、水４０−、エタノール６０ｍ
／、０．ＩＮアンモニア水２−を混合、撹拌し、室温で
１日放置してゲル化させた。このゲルを６０℃から１５
０℃までｌＯ日間かけて昇温しながら乾燥させ、その後
１℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、８００℃で
３時間、Ｏ，雰囲気中に保持する第１の熱処理を行った
。このようにして得られた多孔質ガラス表面に導波路形
状のパターンマスクをかぶせ、Ｔｉ Ｏｘを２０００人
厚さに蒸着した。この導波路形状にＴｉ Ｏ！を蒸着し
た多孔質ガラスを８００℃〜１０００℃の塩素雰囲気中
に６時間保持して塩素処理し、その後１０５０゜Ｃで３
時間Ｏｆ処理し、その後さらに１℃／分の昇温速度で１
２００℃まで昇温し、２時間保持して透明ガラス化した
。この第２の熱処理によりガラス表面に付着したＴｉ
Ｏｔはガラス内に拡散し、導波路形状の高屈折率層を形
成できた。第２の熱処理によりガラスは収縮するため、
得られたガラス体のサイズは３０關Ｘ３０ｍＩＩＸ１０
關であり、第１図の（ホ）部分に示す断面形状において
、Ｔｉ Ｏｘ拡散層（導波路）のサイズはａが８ｐａ，
ｂが５−であった。また、Ｔｉ Ｏｘのガラス中への拡
散はＥＰＭＡ測定により確認できた。
／、０．ＩＮアンモニア水２−を混合、撹拌し、室温で
１日放置してゲル化させた。このゲルを６０℃から１５
０℃までｌＯ日間かけて昇温しながら乾燥させ、その後
１℃／分の昇温速度で８００℃まで昇温し、８００℃で
３時間、Ｏ，雰囲気中に保持する第１の熱処理を行った
。このようにして得られた多孔質ガラス表面に導波路形
状のパターンマスクをかぶせ、Ｔｉ Ｏｘを２０００人
厚さに蒸着した。この導波路形状にＴｉ Ｏ！を蒸着し
た多孔質ガラスを８００℃〜１０００℃の塩素雰囲気中
に６時間保持して塩素処理し、その後１０５０゜Ｃで３
時間Ｏｆ処理し、その後さらに１℃／分の昇温速度で１
２００℃まで昇温し、２時間保持して透明ガラス化した
。この第２の熱処理によりガラス表面に付着したＴｉ
Ｏｔはガラス内に拡散し、導波路形状の高屈折率層を形
成できた。第２の熱処理によりガラスは収縮するため、
得られたガラス体のサイズは３０關Ｘ３０ｍＩＩＸ１０
關であり、第１図の（ホ）部分に示す断面形状において
、Ｔｉ Ｏｘ拡散層（導波路）のサイズはａが８ｐａ，
ｂが５−であった。また、Ｔｉ Ｏｘのガラス中への拡
散はＥＰＭＡ測定により確認できた。
以上で得られた本発明の導波路について、第２図に示す
ように一端から入射した入射光と他端からの出射光の比
から、伝送損失（ロス■）を測定した。このロス■には
導波路によるロスとその他の端面反射などによるロスが
含まれている。次に導波路を長さ方向に約Ｊａｎカット
して短くし、これについても同様にロス■を測定する。
ように一端から入射した入射光と他端からの出射光の比
から、伝送損失（ロス■）を測定した。このロス■には
導波路によるロスとその他の端面反射などによるロスが
含まれている。次に導波路を長さ方向に約Ｊａｎカット
して短くし、これについても同様にロス■を測定する。
ロス■とロス■の差からカット長に対応する導波路の伝
送損失を得たところ、Ｏ． ｌ ｌ ｄＢ／ｃｍと低損
失なものであった。
送損失を得たところ、Ｏ． ｌ ｌ ｄＢ／ｃｍと低損
失なものであった。
本発明による光導波路は、コアの径や形状が制御しやす
いため、ファイバーとの結合性が良く、複雑な工程を必
要としないので量産に適している。
いため、ファイバーとの結合性が良く、複雑な工程を必
要としないので量産に適している。
また、導波路部分以外には添加物が存在しないので、電
送損失も低く抑えることができ、光通信の分野で光スイ
ッチなどのデバイスとして利用することができる。
送損失も低く抑えることができ、光通信の分野で光スイ
ッチなどのデバイスとして利用することができる。
第１図は本発明の１実施態様を説明するフロー図であり
、第２図は本発明の実施例における光導波路の伝送損失
の測定方法を説明するための斜視図である。 ｌ：多孔質ガラス、 １′ ：ガラス体、２：パ
ターンマスク、 ３：ＴｉＯ、４ ： ＴｉＯｘ拡
散層（導波路）
、第２図は本発明の実施例における光導波路の伝送損失
の測定方法を説明するための斜視図である。 ｌ：多孔質ガラス、 １′ ：ガラス体、２：パ
ターンマスク、 ３：ＴｉＯ、４ ： ＴｉＯｘ拡
散層（導波路）
Claims (3)
- （１）ゾルゲル法により多孔質ＳｉＯ＿２ガラスを合成
する工程と、該多孔質ガラスを仮焼するための第１の熱
処理工程と、仮焼後該多孔質ＳｉＯ＿２ガラスに屈折率
を上昇させる添加物を導波路形状に添加する工程と、そ
の後第２の熱処理によりガラス化する工程とを含むこと
を特徴とする光導波路の製造方法。 - （２）該多孔質ＳｉＯ＿２ガラスに屈折率を上昇させる
添加物を導波路形状に添加する際に、該多孔質ＳｉＯ＿
２ガラスに導波路形状のパターンをかぶせてその上から
屈折率を上昇させる添加物を付着させ、その後ガラス化
のための第２の熱処理により該添加物をガラス内部に拡
散させることにより導波路を形成することを特徴とする
請求項（１）記載の光導波路の製造方法。 - （３）該多孔質ＳｉＯ＿２ガラスに屈折率を上昇させる
添加物を付着させる手段が蒸着法又はスパッタリング法
であることを特徴とする請求項（２）記載の光導波路の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004469A JPH03215322A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004469A JPH03215322A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215322A true JPH03215322A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11584985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004469A Pending JPH03215322A (ja) | 1990-01-16 | 1990-01-16 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215322A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT514393A1 (de) * | 2013-05-24 | 2014-12-15 | Thyssenkrupp Presta Ag | Hohle Zahnstange und Umformverfahren zu deren Herstellung |
| AT514503A1 (de) * | 2013-06-27 | 2015-01-15 | Thyssenkrupp Presta Ag | Zahnstange kalt umgeformt mit Gewindenut |
-
1990
- 1990-01-16 JP JP2004469A patent/JPH03215322A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT514393A1 (de) * | 2013-05-24 | 2014-12-15 | Thyssenkrupp Presta Ag | Hohle Zahnstange und Umformverfahren zu deren Herstellung |
| AT514503A1 (de) * | 2013-06-27 | 2015-01-15 | Thyssenkrupp Presta Ag | Zahnstange kalt umgeformt mit Gewindenut |
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