JPH04147104A - 石英導波路の製造方法 - 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） 本発明は石英導波路の製造方法に関し、更に詳しくは、
製造時に導波路内に残存する気泡の数か少なく、したか
って、伝搬光の損失も低減する石英導波路を製造する方
法に関する。

（従来の技術） 光ファイパンステム、光センサ、光情報処理の各分野で
は、石英導波路を備えた部品か使用されている。この石
英導波路は、概ね、以下に述へるような方法で製造され
ている。その方法を第１図から第５図に基ついて説明す
る。

ます、第１図で示したように、Ｓｉ基板Ａの上に火炎堆
積法でガラス微粒子を堆積して所定厚みの第１の堆積層
Ｂを形成し、更に続けてその上に同しくガラス微粒子の
第２の堆積層Ｃを形成する。

この場合、これらの堆積層Ｂ、　　Ｃは、それぞれクラ
ッド層、コア層になるので、堆積層Ｃを構成するガラス
微粒子と堆積層Ｂを構成するガラス微粒子の組成は異な
っていて、透明ガラス化したときに、前者の屈折率が高
くなるように、堆積層Ｃの形成時には所定量のＧｅやＴ
ｉをドーパントとするガラス微粒子を堆積する。

ついで、全体に高温処理を施すことにより堆積層Ｂ、堆
積層Ｃを透明ガラス化して屈折率か異なる透明ガラス層
Ｂ’　　（クラッド層）と透明ガラス層Ｃ’　　（コア
層）にする（第２図）。

コア層Ｃ°　にフォトリソクラフィーと例えば反応性イ
オンヒームエッチング（ＲＩＢＥ）を施して所望パター
ンのコアＣ”を形成（第３図）したのち、この上に再び
火炎堆積法によってコアＣ”よりも低屈折率になる組成
のガラス微粒子を堆積して第３の堆積層りを形成する（
第４図）。そして、最後に、全体を高温処理して堆積層
りを透明ガラス化して透明ガラス層Ｄ’　　（クラッド
層）にする（第５図）。

かくして、高い屈折率のコアＣ”が低い屈折率のクラッ
ト層Ｂ’、　Ｄ’　の中に埋め込まれている石英導波路
か得られる。

なお、堆積層Ｂ、　　Ｃ，Ｄを透明ガラス化する際に、
それらのガラス化温度を低下させることを目的として、
これらの各層に、極く微量のＢやＰなどをドーピングす
ることか行われている。

（発明か解決しようとする課題） ところで、ガラス微粒子から成る堆積層の透明ガラス化
は、概ね、次のようにして進行する。

すなわち、ガラス化温度で加熱されることにより堆積層
を構成するガラス微粒子が相互に融着しはしめ、そのと
きに、ガラス微粒子間の空隙か気泡へと成長し、更に、
堆積層の全体がガラス化していく過程で、前記気泡はガ
ラス化しつつある堆積層の表面に移動し、かつ表面から
系外に散逸していく。

この場合、ガラス化温度かその堆積層の最適ガラス化温
度より過度に低いと、前記した気泡の表面への移動か充
分に進まず、またガラス化温度が最適ガラス化温度より
過度に高いと、全体のガラス化に先立ち、まず堆積層の
表面のみかガラス化してしまうので、前記した気泡の表
面への移動と表面から系外への散逸は不可能になる。す
なわち、いずれの場合であっても、形成されたガラス層
の中には気泡か残留することになる。

一方、ＴｉやＧｅなどのドーパントがドープされている
ガラス微粒子の堆積層は、その最適ガラス化温度かドー
パントの種類やトープ量によって高くなったり低くなっ
たりする。

したかって、第１図に示したような場合、堆積層Ｂ（ク
ラットになる層）と堆積層Ｃ（コアになる層）ではドー
パントの種類やトープ量か異なっているため、一般に、
両層の最適ガラス化温度は異なっている。

そして、両層を透明ガラス化する場合には、ガラス化温
度をいずれか一方の堆積層の最適ガラス化温度に設定し
て行なうのであるが、しかしそのときのガラス化温度は
他方の堆積層にとっては最適ガラス化温度になっていな
いので、前記したように、その堆積層がガラス化したと
きに、そこには気泡か残留することになる。

この残留気泡のうち、コア層の近傍に存在するものは、
伝搬光の散乱を引き起こすため、導波路における光損失
の増大を招（原因となる。

本発明は、石英導波路の製造時における上記した問題の
発生を抑制し、残留気泡の数が少なく、したかって光損
失か低減した石英導波路の製造方法の提供を目的とする
。

（課題を解決するための手段・作用） 上記した目的を達成するために、本発明においては、火
炎堆積法によってガラス微粒子の堆積層を少なくとも２
層積層し、ついて全体に高温処理を施して前記各堆積層
を透明ガラス化してクラット層およびコア層を形成する
石英導波路の製造方法において、前記各堆積層間の最適
ガラス化温度の差を縮小するように、少なくとも１つの
堆積層には、ガラス化温度の低下能を有するドーパント
か含有されていることを特徴とする石英導波路の製造方
法か提供さ汀る。

第１図および第２図を用いて本発明方法を説明する。

まず、基板への上には、火炎堆積法でガラス微粒子を堆
積して堆積層Ｂ、Ｃか順次形成される（第１図）。堆積
層ＣにはＧｅやＴＩがドープされて、第２図のように透
明ガラス化したときに、コア層Ｃ°　とクラッドＢ゛の
間に屈折率差が生ずるようになっている。

したかって、第１図の状態では、堆積層Ｂの最適ガラス
化温度（ＴＢとする）と堆積層Ｃの最適ガラス化温度（
Ｔ　ｃとする）とは異なり、一般にＴＣ＜ＴＢになって
いる。

そのため、本発明においては、火炎堆積法で堆積層Ｃを
形成するときに、屈折率を高める主ドーパントであるＧ
ｅやＴｉＣ外に、この堆積層Ｃのガラス化温度を低下さ
せる他の補助トーノクントを同時にトープさせる。

このような処理を施すことによって、形成された堆積層
Ｃの最適ガラス化温度はＴ。からＴ。

ΔＴへと変わり、Ｔｃより低い温度になる。

すなわち、この場合、堆積層Ｂと堆積層スの間では、互
いにその最適ガラス化温度の差か小さくなる。

ここで、ΔＴは、前記した補助ドープくントの種類やト
ープ量によって変化するので、これらの因子を適当に選
定することにより、ΔＴをＴＢ　　ＴＣの値に近つけて
堆積層Ｃの最適ガラス化温度を堆積層Ｂの最適ガラス化
温度に近接させることかてきる。

ドープする補助ドーパントとしては、例えば、Ｇｅ、Ｐ
、Ｂ、Ｆの群から選ばれる１種または２種以上をあげる
ことができる。そのトープ量は、堆積層Ｂ、堆積層Ｃの
各最適ガラス化温度の差をどの程度にまで縮小するかと
いう点から適宜に選定すればよい。

以上の説明は、補助ドーパントを堆積層Ｃにのみトープ
する場合であるが、本発明の方法はこの態様に限定され
るものではなく、各堆積層間の最適ガラス化温度を調節
するために、堆積層Ｂにドープする場合もあり、また、
堆積層Ｂ、　　Ｃの量層にドープする場合もある。

（発明の実施例） Ｓｉ基板の上に、火炎堆積法により、モル％比で３２と
したＢ、　　Ｐから成る補助ドーパントの供給量か２０
モル％ドープされているガラス微粒子の堆積層（１）を
形成し、更にその上に、Ｇｅを主ドーパントとし、かつ
上記補助ドーパントの供給ｔが１０モル％ドープされて
いるガラス微粒子の堆積層（２）を形成し、またその上
に堆積層（１）と同じ組成のガラス微粒子の堆積層（３
）を形成した。ついで、全体を温度１３５０°Ｃ，Ｈｅ
１０２雰囲気中で加熱して全体を透明ガラス化し、３層
スラブ構造の石英導波路とした。

この石英導波路につき、波長１．５５μｍの光で損失を
測定したところ、約０．１０ｄＢ／ｃｍであった。

比較のため、上記した堆積層（２）における補助ドーパ
ントの供給量を１０モル％としたことを除いては、実施
例の場合と同しように３層スラブ構造の石英導波路を製
造した。この石英導波路には気泡の残留か認められ、ま
た１、５５μｍの光の損失は約０．１５　ｄＢ／ａｍで
てあった。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明の石英導波路の製
造方法は、火炎堆積法によってガラス微粒子の堆積層を
少なくとも２層積層し、ついで全体に高温処理を施して
前記各堆積層を透明ガラス化してクラッド層およびコア
層を形成する石英導波路の製造方法において、前記各堆
積層間の最適４゜ ガラス化温度の差を縮小するように、少なくとも１つの
堆積層には、ガラス化温度の低下能を有するドーパント
か含有されていることを特徴とするので、用いるドーパ
ントの種類やトープ量、トープする堆積層なとを適宜に
選定することにより、堆積層のガラス化時に、各堆積層
をいずれもそれらの最適ガラス化温度に近接した温度で
ガラス化することかできる。そのため、各ガラス層にお
ける残留気泡は少なくなり、光損失の低減が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図から第５図は火炎堆積法で導波路を製造する工程
を示す工程図である。 Ａ・・・基板、Ｂ、Ｃ，Ｄ・・・ガラス微粒子の堆積層
、Ｂ′・・・透明ガラス層（クラッド層）、Ｃｏ　・・
・透明ガラス層（コア層）、Ｃ”・・・コア、Ｄｏ　・
・・透明ガラス層（クラッド層）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）火炎堆積法によってガラス微粒子の堆積層を少な
   くとも２層積層し、ついで全体に高温処理を施して前記
   各堆積層を透明ガラス化してクラッド層およびコア層を
   形成する石英導波路の製造方法において、 前記各堆積層間の最適ガラス化温度の差を縮小するよう
   に、少なくとも１つの堆積層には、ガラス化温度の低下
   能を有するドーパントが含有されていることを特徴とす
   る石英導波路の製造方法。
2. （２）前記ドーパントが、ゲルマニウム、リン、ホウ酸
   、フッ素の群から選ばれる少なくとも１種である請求項
   １に記載の石英導波路の製造方法。