JPH04238305A - ポリマーコートガラスコア光導波路 - Google Patents
ポリマーコートガラスコア光導波路Info
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- JPH04238305A JPH04238305A JP2039491A JP2039491A JPH04238305A JP H04238305 A JPH04238305 A JP H04238305A JP 2039491 A JP2039491 A JP 2039491A JP 2039491 A JP2039491 A JP 2039491A JP H04238305 A JPH04238305 A JP H04238305A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリマーコートガラス
コア光導波路に関し、詳しくは、光通信用部品分野で利
用価値の高い平面型光導波路において、機能性を有する
光導波路を提供するものである。
コア光導波路に関し、詳しくは、光通信用部品分野で利
用価値の高い平面型光導波路において、機能性を有する
光導波路を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、石英ガラス基板やシリコン基板
上に形成可能な石英系ガラス光導波路は、石英系ファイ
バとの整合性がよいことから実用的な導波形光部品の実
現手段として研究開発が進められている。前記基板上に
ガラス光導波路を形成する方法として、酸水素バーナを
用いた気相法による方法がある。この方法でガラス膜を
作製するには、ターンテーブル上に基板を並べ、ターン
テーブルを回転させるとともに、ガラス微粒子合成トー
チにＯ２ ガス，Ｈ２ガスを供給し、トーチ吹出部に酸
水素炎を形成して基板に吹きつける。次に、トーチにガ
ラス原料を送ると、火炎中で加水分解反応が生じ、基板
上にガラス微粒子が堆積する。ガラス微粒子を堆積させ
て多孔質状の薄膜を形成した基板を、電気炉などで高温
に加熱して透明ガラス化する。
上に形成可能な石英系ガラス光導波路は、石英系ファイ
バとの整合性がよいことから実用的な導波形光部品の実
現手段として研究開発が進められている。前記基板上に
ガラス光導波路を形成する方法として、酸水素バーナを
用いた気相法による方法がある。この方法でガラス膜を
作製するには、ターンテーブル上に基板を並べ、ターン
テーブルを回転させるとともに、ガラス微粒子合成トー
チにＯ２ ガス，Ｈ２ガスを供給し、トーチ吹出部に酸
水素炎を形成して基板に吹きつける。次に、トーチにガ
ラス原料を送ると、火炎中で加水分解反応が生じ、基板
上にガラス微粒子が堆積する。ガラス微粒子を堆積させ
て多孔質状の薄膜を形成した基板を、電気炉などで高温
に加熱して透明ガラス化する。
【０００３】上記方法で石英系光導波路のコア／クラッ
ド構造を作製するには、シリコン基板上にアンダークラ
ッド層堆積→コア層堆積→コアエッチング→オーバーク
ラッド堆積のプロセスを行う。作製した導波路は低損失
でかつ加工性に優れているので、各種の受動型光部品を
構成することができる。また、石英系ガラスであるので
光導波路の光学特性も安定であり長期信頼性が高い。
ド構造を作製するには、シリコン基板上にアンダークラ
ッド層堆積→コア層堆積→コアエッチング→オーバーク
ラッド堆積のプロセスを行う。作製した導波路は低損失
でかつ加工性に優れているので、各種の受動型光部品を
構成することができる。また、石英系ガラスであるので
光導波路の光学特性も安定であり長期信頼性が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
に係る石英系ガラス光導波路では、光学特性が安定であ
る反面、光−光の相互作用あるいは光−電気相互作用は
弱いという問題がある。このため、光回路に重要な光の
制御を効率的に行うことが困難であり、能動（機能）形
光回路を作製するうえで制限があった。
に係る石英系ガラス光導波路では、光学特性が安定であ
る反面、光−光の相互作用あるいは光−電気相互作用は
弱いという問題がある。このため、光回路に重要な光の
制御を効率的に行うことが困難であり、能動（機能）形
光回路を作製するうえで制限があった。
【０００５】また一方、石英系導波路光部品を構成する
要素部品の一つとして方向性結合器があるのが知られて
いる。この方向性結合器は、光の合分波をするために不
可欠の部品である。図６にこの方向性結合器の構造の一
例を示す。同図中、１はシリコン基板、２はパッファ層
、３ａ，３ｂはコア、４はガラスクラッド層である。 石英系導波路ではすでに述べたようにガラスが長期的に
安定であるので、結合率変動の少ない高信頼性を有する
方向性結合器を得ることができる。しかし、光回路を構
成する上で簡便な構造で結合率可変の方向性結合器があ
れば応用範囲が拡大するが、石英系光導波路においては
結合率を効率的に制御することは困難であった。
要素部品の一つとして方向性結合器があるのが知られて
いる。この方向性結合器は、光の合分波をするために不
可欠の部品である。図６にこの方向性結合器の構造の一
例を示す。同図中、１はシリコン基板、２はパッファ層
、３ａ，３ｂはコア、４はガラスクラッド層である。 石英系導波路ではすでに述べたようにガラスが長期的に
安定であるので、結合率変動の少ない高信頼性を有する
方向性結合器を得ることができる。しかし、光回路を構
成する上で簡便な構造で結合率可変の方向性結合器があ
れば応用範囲が拡大するが、石英系光導波路においては
結合率を効率的に制御することは困難であった。
【０００６】本発明は以上述べた問題点に鑑み、石英系
ガラス導波路では困難であった光制御を効率的に行うこ
とができ、更には、方向性結合器特性の制御を可能にす
ると共に、結合率を効率的に制御できるポリマーコート
ガラスコア光導波路を提供するものである。
ガラス導波路では困難であった光制御を効率的に行うこ
とができ、更には、方向性結合器特性の制御を可能にす
ると共に、結合率を効率的に制御できるポリマーコート
ガラスコア光導波路を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明のポリマーコートガラスコア光導波路の構成は
、平面基板上において光が伝搬する一列または二列以上
並列に設けられたコア部と、該コア部の回りに形成され
たクラッド層とからなる光導波路において、上記コア部
がＳｉＯ２を主成分とするガラスであると共に、クラッ
ド層の少くとも一部をポリマーで形成してなることを特
徴とする。
の本発明のポリマーコートガラスコア光導波路の構成は
、平面基板上において光が伝搬する一列または二列以上
並列に設けられたコア部と、該コア部の回りに形成され
たクラッド層とからなる光導波路において、上記コア部
がＳｉＯ２を主成分とするガラスであると共に、クラッ
ド層の少くとも一部をポリマーで形成してなることを特
徴とする。
【０００８】
【作用】前記構成のようにガラスコア／ポリマークラッ
ド光導波路とすることにより、該光導波路の温度制御す
る際、直線導波路とした場合にはモード変換器として、
曲線導波路では可変減衰器として動作する。また方向性
結合器に用いた場合には温度制御によって結合率が変化
し、効率的な光制御素子として作用する。
ド光導波路とすることにより、該光導波路の温度制御す
る際、直線導波路とした場合にはモード変換器として、
曲線導波路では可変減衰器として動作する。また方向性
結合器に用いた場合には温度制御によって結合率が変化
し、効率的な光制御素子として作用する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面を参照に
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００１０】実施例１
本実施例においては、ガラスをコアにしてオーバークラ
ッド全体にポリマー（ＵＶキュアポリマー等）を用いて
光導波路を形成したものである。ここで上記ポリマーと
は紫外線の照射によって硬化するフッ素添加アクリル系
樹脂（ＵＶキュア）の他に、ポリシロキサン，ポリシル
セスキオキサン，ポリイミド等の熱硬化性樹脂等の高分
子化合物をいい、屈折率及び粘度は目的に応じて適宜設
定すればよい。
ッド全体にポリマー（ＵＶキュアポリマー等）を用いて
光導波路を形成したものである。ここで上記ポリマーと
は紫外線の照射によって硬化するフッ素添加アクリル系
樹脂（ＵＶキュア）の他に、ポリシロキサン，ポリシル
セスキオキサン，ポリイミド等の熱硬化性樹脂等の高分
子化合物をいい、屈折率及び粘度は目的に応じて適宜設
定すればよい。
【００１１】図１は本実施例において作製した導波路構
造を示す概略図である。同図に示すように、本実施例に
係るポリマーコートガラスコア光導波路は、シリコン基
板１１上に設けられたバッファ層１２と、このバッファ
層１２上に形成されたコア部１３と、このコア部１３の
周囲に設けられ且つポリマーで形成されたポリマークラ
ッド層１４と、このクラッド層１４の上面に設けられ保
護をする保護用石英ガラス基板１５とを具備してなるも
のである。
造を示す概略図である。同図に示すように、本実施例に
係るポリマーコートガラスコア光導波路は、シリコン基
板１１上に設けられたバッファ層１２と、このバッファ
層１２上に形成されたコア部１３と、このコア部１３の
周囲に設けられ且つポリマーで形成されたポリマークラ
ッド層１４と、このクラッド層１４の上面に設けられ保
護をする保護用石英ガラス基板１５とを具備してなるも
のである。
【００１２】この製造法は、まず、通常の方法で基板１
１にバッファ層１２とコア層を堆積した。バッファ層１
２とコア層の厚さはそれぞれ２０μｍと７μｍで、屈折
率差は０．７５％とした。次に、２層構造ガラス膜上に
ＬＳＩ製作で用いられるフォトリソグラフ技術により導
波路パターンを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法によりコア部１３を作製した。導波路の幅は７μ
ｍとした。上記方法で作製したコアリッジ導波路にフッ
素添加アクリル系樹脂（ＵＶキュア）をスピンコート法
で塗り、その上を基板と同一形状の保護用石英ガラス基
板１５で保護した。基板上部より中心波長３６５ｎｍの
ＵＶを１分間照射しポリマーを硬化させ、ポリマークラ
ッド層１４を形成した。本実施例で用いたポリマーは、
屈折率：１．４５６（２５℃波長４８８ｎｍ）、粘度：
１０００ｃｐｓ のものである。硬化後の樹脂の厚さは
０．５ｍｍであった。導波路端面を出すために、ダイシ
ングソーを用いて基板の両側を切断した。
１にバッファ層１２とコア層を堆積した。バッファ層１
２とコア層の厚さはそれぞれ２０μｍと７μｍで、屈折
率差は０．７５％とした。次に、２層構造ガラス膜上に
ＬＳＩ製作で用いられるフォトリソグラフ技術により導
波路パターンを形成し、反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法によりコア部１３を作製した。導波路の幅は７μ
ｍとした。上記方法で作製したコアリッジ導波路にフッ
素添加アクリル系樹脂（ＵＶキュア）をスピンコート法
で塗り、その上を基板と同一形状の保護用石英ガラス基
板１５で保護した。基板上部より中心波長３６５ｎｍの
ＵＶを１分間照射しポリマーを硬化させ、ポリマークラ
ッド層１４を形成した。本実施例で用いたポリマーは、
屈折率：１．４５６（２５℃波長４８８ｎｍ）、粘度：
１０００ｃｐｓ のものである。硬化後の樹脂の厚さは
０．５ｍｍであった。導波路端面を出すために、ダイシ
ングソーを用いて基板の両側を切断した。
【００１３】上記導波路の光学特性を調べた。測定の際
にはガラスとポリマーで屈折率の温度依存性が異なるこ
とを利用するために、ペルチェ素子による導波路の温度
制御を行った。この結果、直線導波路ではモード変換器
，曲線導波路では可変減衰器として動作することを確認
した。
にはガラスとポリマーで屈折率の温度依存性が異なるこ
とを利用するために、ペルチェ素子による導波路の温度
制御を行った。この結果、直線導波路ではモード変換器
，曲線導波路では可変減衰器として動作することを確認
した。
【００１４】実施例２
本実施例では、実施例１と同じ方法でポリマークラッド
／ガラスコア導波路からなる方向性結合器を作製しその
特性を調べた。コア形状、屈折率差、使用したポリマー
は実施例１と同じとした。図２は、本実施例において作
製した導波路構造を示す図であって、２１はシリコン基
板、２２はバッファ層、２３ａ，２３ｂはコア部、２４
はポリマークラッド層、２５は保護用石英ガラス板であ
る。
／ガラスコア導波路からなる方向性結合器を作製しその
特性を調べた。コア形状、屈折率差、使用したポリマー
は実施例１と同じとした。図２は、本実施例において作
製した導波路構造を示す図であって、２１はシリコン基
板、２２はバッファ層、２３ａ，２３ｂはコア部、２４
はポリマークラッド層、２５は保護用石英ガラス板であ
る。
【００１５】上記導波路の方向性結合器の特性を調べた
。測定した方向性結合器の結合長とコア中心間距離（結
合間隔）はそれぞれ１ｍｍと１０μｍ であった。図３
に方向性結合器の結合率の温度依存性の測定結果を示す
。測定の際にはペルチェ素子による導波路の温度制御を
行った。この測定の結果、温度２０℃から６０℃の変化
で結合率が約０．９５から０．０５まで変化した。この
結果により本発明の有効性が確認された。
。測定した方向性結合器の結合長とコア中心間距離（結
合間隔）はそれぞれ１ｍｍと１０μｍ であった。図３
に方向性結合器の結合率の温度依存性の測定結果を示す
。測定の際にはペルチェ素子による導波路の温度制御を
行った。この測定の結果、温度２０℃から６０℃の変化
で結合率が約０．９５から０．０５まで変化した。この
結果により本発明の有効性が確認された。
【００１６】実施例３
本実施例では、ガラスをコアにしてオーバークラッドの
一部にＵＶキュアポリマーを用いた。図４は、本実施例
において作製した導波路構造を示す図であって、３１は
シリコン基板、３２はバッファ層、３３ａ，３３ｂはコ
ア部、３６はガラスクラッド層、３７はポリマー埋め込
み用矩形パターンてある。図５（Ａ），（Ｂ） は図の
Ａ−Ａ線断面を示す。
一部にＵＶキュアポリマーを用いた。図４は、本実施例
において作製した導波路構造を示す図であって、３１は
シリコン基板、３２はバッファ層、３３ａ，３３ｂはコ
ア部、３６はガラスクラッド層、３７はポリマー埋め込
み用矩形パターンてある。図５（Ａ），（Ｂ） は図の
Ａ−Ａ線断面を示す。
【００１７】本実施例では、まず、通常の方法で基板上
に埋め込みコアガラス導波路を作製した。バッファ層３
２とコア層の諸元は実施例１と同じで、オーバークラッ
ドの厚さは２０μｍとした。次に、導波路の方向性結合
器上にＬＳＩ製作で用いられるフォトリソグラフ技術に
より矩形パターンを形成し、ＲＩＥ法によりコア層まで
をオーバークラッド層をエッチングした。矩形パターン
のサイズは方向性結合器に合わせて長さ０．５ｍｍ幅２
０μｍ とした（図４及び図５（Ａ） 参照）。
に埋め込みコアガラス導波路を作製した。バッファ層３
２とコア層の諸元は実施例１と同じで、オーバークラッ
ドの厚さは２０μｍとした。次に、導波路の方向性結合
器上にＬＳＩ製作で用いられるフォトリソグラフ技術に
より矩形パターンを形成し、ＲＩＥ法によりコア層まで
をオーバークラッド層をエッチングした。矩形パターン
のサイズは方向性結合器に合わせて長さ０．５ｍｍ幅２
０μｍ とした（図４及び図５（Ａ） 参照）。
【００１８】上記方法でエッチングした矩形パターン中
に、熱硬化形フッ素添加アクリル系樹脂を埋め、その上
をパターン形状より少し大きい保護用石英ガラス基板３
５で保護した。基板を９０℃で１時間保持してポリマー
を硬化させ、オーバークラッドの一部にポリマークラッ
ド層３４を形成した（図５（Ｂ） 参照）。用いたポリ
マーの諸元は、屈折率：１．４５０（２５℃波長４８８
ｎｍ）、粘度：２０００ｃｐｓ であった。
に、熱硬化形フッ素添加アクリル系樹脂を埋め、その上
をパターン形状より少し大きい保護用石英ガラス基板３
５で保護した。基板を９０℃で１時間保持してポリマー
を硬化させ、オーバークラッドの一部にポリマークラッ
ド層３４を形成した（図５（Ｂ） 参照）。用いたポリ
マーの諸元は、屈折率：１．４５０（２５℃波長４８８
ｎｍ）、粘度：２０００ｃｐｓ であった。
【００１９】上記導波路の方向性結合器の特性を、実施
例１と同様に温度制御を行って調べた。上記測定した方
向性結合器の結合長と結合間隔はそれぞれ１ｍｍと３μ
ｍ であった。測定の結果、温度２０℃から７０℃の変
化で結合率は実施例２と同様に約０．０５から０．９５
まで変化したさらに、本実施例では全体の導波路光損失
が実施例２の場合より小さく良好であった。
例１と同様に温度制御を行って調べた。上記測定した方
向性結合器の結合長と結合間隔はそれぞれ１ｍｍと３μ
ｍ であった。測定の結果、温度２０℃から７０℃の変
化で結合率は実施例２と同様に約０．０５から０．９５
まで変化したさらに、本実施例では全体の導波路光損失
が実施例２の場合より小さく良好であった。
【００２０】
【発明の効果】以上実施例と共に詳しく述べたように、
本発明によればガラスコア／ポリマークラッド光導波路
としているので、光の制御を効率的に行うことができる
。また方向性結合器に用いることにより、結合率を効率
的に制御することが可能となり、簡便で且つ効率的な光
制御素子を提供することができる。
本発明によればガラスコア／ポリマークラッド光導波路
としているので、光の制御を効率的に行うことができる
。また方向性結合器に用いることにより、結合率を効率
的に制御することが可能となり、簡便で且つ効率的な光
制御素子を提供することができる。
【図１】実施例１で作製した導波路の構成図である。
【図２】実施例２で作製した方向性結合器の断面図であ
る。
る。
【図３】実施例２で作製した方向性結合器における結合
率の温度依存性を示すグラフである。
率の温度依存性を示すグラフである。
【図４】実施例３で作製した導波路の構成図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】従来の方向性結合器の構成図である。
１１，２１，３１ シリコン基板
１２，２２，３２ バッファ層
１３，２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ コア部１４
，２４，３４ ポリマークラッド層１５，２５，３５
保護用石英ガラス基板３６ ガラスクラッド層
，２４，３４ ポリマークラッド層１５，２５，３５
保護用石英ガラス基板３６ ガラスクラッド層
Claims (2)
- 【請求項１】 平面基板上において光が伝搬する一列
または二列以上並列に設けられたコア部と、該コア部の
回りに形成されたクラッド層とからなる光導波路におい
て、上記コア部がＳｉＯ２を主成分とするガラスである
と共に、クラッド層の少くとも一部をポリマーで形成し
てなることを特徴とするポリマーコートガラスコア光導
波路。 - 【請求項２】 請求項１のポリマーコートガラスコア
光導波路において、上記光導波路に温度制御手段が設け
られた平面型光導波路であることを特徴とするポリマー
コートガラスコア光導波路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039491A JPH04238305A (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | ポリマーコートガラスコア光導波路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2039491A JPH04238305A (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | ポリマーコートガラスコア光導波路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04238305A true JPH04238305A (ja) | 1992-08-26 |
Family
ID=12025802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039491A Withdrawn JPH04238305A (ja) | 1991-01-22 | 1991-01-22 | ポリマーコートガラスコア光導波路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04238305A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1991
- 1991-01-22 JP JP2039491A patent/JPH04238305A/ja not_active Withdrawn
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