JPH04352484A - 光導波路の形成方法 - Google Patents
光導波路の形成方法Info
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- JPH04352484A JPH04352484A JP12795891A JP12795891A JPH04352484A JP H04352484 A JPH04352484 A JP H04352484A JP 12795891 A JP12795891 A JP 12795891A JP 12795891 A JP12795891 A JP 12795891A JP H04352484 A JPH04352484 A JP H04352484A
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- Japan
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- optical waveguide
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- silicon substrate
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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，光導波路の形成方法に
関し，更に詳しくは波長可変固体レ―ザを用いて励起パ
ワ―発振閾値の低減をはかった光導波路の形成方法に関
する。
関し，更に詳しくは波長可変固体レ―ザを用いて励起パ
ワ―発振閾値の低減をはかった光導波路の形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光ＩＣや光センサ等の基本素子として使
用される光導波路は，周囲を低屈折率の媒質で取囲まれ
た領域の中を，光（電磁波）がその境界面で全反射を繰
り返しながら伝搬する様な光伝送器である。この様な光
導波路の材質として広い蛍光スペクトル（λ＝７００〜
１１００ｎｍ）を有するＴｉ：Ａｌ２Ｏ３ を用いれば
広帯域可変波長レ―ザを実現することができる。
用される光導波路は，周囲を低屈折率の媒質で取囲まれ
た領域の中を，光（電磁波）がその境界面で全反射を繰
り返しながら伝搬する様な光伝送器である。この様な光
導波路の材質として広い蛍光スペクトル（λ＝７００〜
１１００ｎｍ）を有するＴｉ：Ａｌ２Ｏ３ を用いれば
広帯域可変波長レ―ザを実現することができる。
【０００３】図２は光導波路を用いた可変波長レ−ザ装
置の構成例を示す図である。励起光源（図示せず）から
の励起光１０は球面を有する波長選択性のあるミラ−（
例えば５００ｎｍ付近の波長は透過するが７００〜１０
００ｎｍ付近の波長は反射する）１１を介してレ―ザ媒
質（Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ ）からなる光導波路１２に入
射し，その光導波路の反対側から出射して前記波長選択
性を有するミラ―１１と同様の機能を有する球面ミラ−
１３を透過する。励起光によりレ―ザ媒質（Ｔｉ：Ａｌ
２ Ｏ３ ）内部で発生した蛍光（波長；６５０〜１０
００ｎｍ）は球面ミラ―１３で反射し，更に第１共振器
１４で反射して逆の道を辿り，ハ―フミラ―１１で反射
した光は波長選択素子１５を通り，第２共振器ミラ―１
６で反射する。従って第１，第２共振器ミラ−１１，１
６間は波長選択素子１５により選択された波長（例えば
７００ｎｍ）の光のみが往復する。ここで発振の為には
レ―ザ媒質内での励起光のパワ―密度がある閾値を越え
る必要がある。そして高い光パワ―密度を得るためには
Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を光導波路構造にすると小さな励
起光パワ―で高光パワ―密度を得ることが可能である。
置の構成例を示す図である。励起光源（図示せず）から
の励起光１０は球面を有する波長選択性のあるミラ−（
例えば５００ｎｍ付近の波長は透過するが７００〜１０
００ｎｍ付近の波長は反射する）１１を介してレ―ザ媒
質（Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ ）からなる光導波路１２に入
射し，その光導波路の反対側から出射して前記波長選択
性を有するミラ―１１と同様の機能を有する球面ミラ−
１３を透過する。励起光によりレ―ザ媒質（Ｔｉ：Ａｌ
２ Ｏ３ ）内部で発生した蛍光（波長；６５０〜１０
００ｎｍ）は球面ミラ―１３で反射し，更に第１共振器
１４で反射して逆の道を辿り，ハ―フミラ―１１で反射
した光は波長選択素子１５を通り，第２共振器ミラ―１
６で反射する。従って第１，第２共振器ミラ−１１，１
６間は波長選択素子１５により選択された波長（例えば
７００ｎｍ）の光のみが往復する。ここで発振の為には
レ―ザ媒質内での励起光のパワ―密度がある閾値を越え
る必要がある。そして高い光パワ―密度を得るためには
Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を光導波路構造にすると小さな励
起光パワ―で高光パワ―密度を得ることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来，Ｔｉ：Ａｌ２
Ｏ３ をレ―ザ媒質としたものとしては図３で示す様な
ロッド型のものが知られている。小さな励起光パワ―で
高光パワ―密度を得る為には狭い領域に励起光を閉じこ
める必要があるが，ロッド型はバルク状の素材を加工し
て作製している為，励起光の狭領域化には限界がある。 Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の光導波路を形成する為には図４
に示す様にＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ のパタ―ニングされた
単結晶膜でコアを作製し，その単結晶膜を低屈折率で光
吸収のない物質で覆ったクラッド層構造にする必要があ
るが，その様な試みがなされた例はない。
Ｏ３ をレ―ザ媒質としたものとしては図３で示す様な
ロッド型のものが知られている。小さな励起光パワ―で
高光パワ―密度を得る為には狭い領域に励起光を閉じこ
める必要があるが，ロッド型はバルク状の素材を加工し
て作製している為，励起光の狭領域化には限界がある。 Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の光導波路を形成する為には図４
に示す様にＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ のパタ―ニングされた
単結晶膜でコアを作製し，その単結晶膜を低屈折率で光
吸収のない物質で覆ったクラッド層構造にする必要があ
るが，その様な試みがなされた例はない。
【０００５】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので，Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の単結晶膜
を作製し，これをパタ―ニングして低屈折率で光吸収の
ない物質で覆ったクラッド層構造とし，小さな励起光パ
ワ―で高光パワ―を得ることが可能な光導波路の形成方
法を提供することを目的とする。
めになされたもので，Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の単結晶膜
を作製し，これをパタ―ニングして低屈折率で光吸収の
ない物質で覆ったクラッド層構造とし，小さな励起光パ
ワ―で高光パワ―を得ることが可能な光導波路の形成方
法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為に
，本発明は，シリコン基板の表面にＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３
層を形成する工程と，前記シリコン基板の裏面を異方
性エッチングにより除去し，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３
の一部を線状に露出させる工程と，前記露出させたＴｉ
：Ａｌ２ Ｏ３ の部分を含むシリコン基板の裏面に前
記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ よりも屈折率の小さな部材で上
部クラッド層を形成する工程と，前記基板の表面に形成
したＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を線状に残して除去する工程
と，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を含む基板の表面に前記
屈折率の小さな部材で下部クラッド層を形成することに
より，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を前記屈折率の小さな
上部，下部クラッド層で覆う工程を含むことを特徴とす
るものである。
，本発明は，シリコン基板の表面にＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３
層を形成する工程と，前記シリコン基板の裏面を異方
性エッチングにより除去し，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３
の一部を線状に露出させる工程と，前記露出させたＴｉ
：Ａｌ２ Ｏ３ の部分を含むシリコン基板の裏面に前
記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ よりも屈折率の小さな部材で上
部クラッド層を形成する工程と，前記基板の表面に形成
したＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を線状に残して除去する工程
と，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を含む基板の表面に前記
屈折率の小さな部材で下部クラッド層を形成することに
より，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を前記屈折率の小さな
上部，下部クラッド層で覆う工程を含むことを特徴とす
るものである。
【０００７】
【作用】Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を薄膜化して光導波路構
造としているので極めて狭い領域に励起光を閉じこめる
ことができ，小さな励起光パワ―で高光パワ―密度が得
られる。
造としているので極めて狭い領域に励起光を閉じこめる
ことができ，小さな励起光パワ―で高光パワ―密度が得
られる。
【０００８】
【実施例】図１（ａ）〜（ｂ）は本発明の光導波路の概
略製造工程を示す斜視図である。工程に従って説明する
。 工程（ａ） 単結晶シリコン基板１の表面に厚さ数μｍ程度のＴｉ：
Ａｌ２ Ｏ３ 層２を形成する。このＴｉ：Ａｌ２ Ｏ
３ 層２は，例えば単結晶シリコン基板（結晶方位１０
０）にトリメチルアルミニウムとＮ２ ＯガスおよびＴ
ｉ化合物ガスをガスソ―スとし，５×１０−５トル以下
の低い分圧下，７２０〜８００℃の低温度でＭＢＥ（分
子線エピタキシャル法）やＣＶＤ（化学的気相成長法）
により作製する。
略製造工程を示す斜視図である。工程に従って説明する
。 工程（ａ） 単結晶シリコン基板１の表面に厚さ数μｍ程度のＴｉ：
Ａｌ２ Ｏ３ 層２を形成する。このＴｉ：Ａｌ２ Ｏ
３ 層２は，例えば単結晶シリコン基板（結晶方位１０
０）にトリメチルアルミニウムとＮ２ ＯガスおよびＴ
ｉ化合物ガスをガスソ―スとし，５×１０−５トル以下
の低い分圧下，７２０〜８００℃の低温度でＭＢＥ（分
子線エピタキシャル法）やＣＶＤ（化学的気相成長法）
により作製する。
【０００９】工程（ｂ）
シリコン基板１の裏面からエッチングを行って表面に形
成したＴｉ：Ａｌ２Ｏ３ 層２を露出させる。このエッ
チング液としては例えばＫＯＨ溶液等の異方性エッチン
グ液を用いる。なお，図示の例では基板１の端部（ａで
示す部分）を少し残して強度確保をはかっている。また
，Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層２の露出幅は数１０〜数百μ
ｍ程度とする。
成したＴｉ：Ａｌ２Ｏ３ 層２を露出させる。このエッ
チング液としては例えばＫＯＨ溶液等の異方性エッチン
グ液を用いる。なお，図示の例では基板１の端部（ａで
示す部分）を少し残して強度確保をはかっている。また
，Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層２の露出幅は数１０〜数百μ
ｍ程度とする。
【００１０】工程（ｃ）
基板１の裏面に下部クラッド層としての膜３を形成する
。この下部クラッド層３としては屈折率１．７６のＴｉ
：Ａｌ２ Ｏ３ よりも屈折率が小さく，使用波長域（
λ＝０．５〜１．２μｍ）で光学的吸収のない例えばＳ
ｉＯ２ （屈折率１．５程度）やアモルファスＡｌ２
Ｏ３ （屈折率が１．７５程度）等を用いる。なお，こ
のクラッド層は機械的強度も要求されるので厚膜印刷等
の手段により０．１ｍｍ以上に形成した方が望ましい。
。この下部クラッド層３としては屈折率１．７６のＴｉ
：Ａｌ２ Ｏ３ よりも屈折率が小さく，使用波長域（
λ＝０．５〜１．２μｍ）で光学的吸収のない例えばＳ
ｉＯ２ （屈折率１．５程度）やアモルファスＡｌ２
Ｏ３ （屈折率が１．７５程度）等を用いる。なお，こ
のクラッド層は機械的強度も要求されるので厚膜印刷等
の手段により０．１ｍｍ以上に形成した方が望ましい。
【００１１】工程（ｄ）
基板１の表面のＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層を工程（ｂ）で
露出させたＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層の箇所を導波路とす
る為に数μｍを残してエッチングにより除去する。 工程（ｅ） 数μｍの幅に残したＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の導波路を含
む基板表面に工程（ｃ）で形成した下部クラッド層と同
じ部材を用いて更に強度を高める為に必要な厚さ（例え
ば数十〜数百μｍ）に上部クラッドを形成する。
露出させたＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層の箇所を導波路とす
る為に数μｍを残してエッチングにより除去する。 工程（ｅ） 数μｍの幅に残したＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の導波路を含
む基板表面に工程（ｃ）で形成した下部クラッド層と同
じ部材を用いて更に強度を高める為に必要な厚さ（例え
ば数十〜数百μｍ）に上部クラッドを形成する。
【００１２】工程（ｆ）
基板を矢印（ｂ）で示す位置で切取り，その端面の鏡面
仕上げを行う。なお，工程（ｂ）におけるエッチングに
おいて強度的に問題がなければ補強の為のａ部は必ずし
も残す必要はない。また，この光導波路を図２のような
レ―ザ発振器として用いる場合は両端にＡＲ（無反射）
コ―トを施した方が望ましく，光導波路のみでレ―ザ発
振器を構成する場合は両端にＨＲ（高反射）コ―トを施
す必要がある。上記の作製方法によれば半導体技術を用
いることにより微細な光導波路を比較的簡単に製作可能
となる。
仕上げを行う。なお，工程（ｂ）におけるエッチングに
おいて強度的に問題がなければ補強の為のａ部は必ずし
も残す必要はない。また，この光導波路を図２のような
レ―ザ発振器として用いる場合は両端にＡＲ（無反射）
コ―トを施した方が望ましく，光導波路のみでレ―ザ発
振器を構成する場合は両端にＨＲ（高反射）コ―トを施
す必要がある。上記の作製方法によれば半導体技術を用
いることにより微細な光導波路を比較的簡単に製作可能
となる。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように，本発明によ
れば半導体技術を用いてＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 光導波路
を形成するのでバルクの場合に比較して極めて小さく形
成することができ小さな励起光パワ―で高光パワ―密度
を得ることができる。
れば半導体技術を用いてＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 光導波路
を形成するのでバルクの場合に比較して極めて小さく形
成することができ小さな励起光パワ―で高光パワ―密度
を得ることができる。
【図１】本発明の光導波路の概略製造工程を示す斜視図
である。
である。
【図２】光導波路を用いた可変波長レ−ザ装置の構成例
を示す図である。
を示す図である。
【図３】光導波路（ロッド型）の従来例を示す図である
。
。
【図４】光導波路の構成を示す図である。
１ シリコン基板
２ Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ 層
３ 下部クラッド層
４ 上部クラッド層
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板の表面にＴｉ：Ａｌ２
Ｏ３ 層を形成する工程と，前記シリコン基板の裏面を
エッチングにより除去し，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ の
一部を線状に露出させる工程と，前記露出させたＴｉ：
Ａｌ２ Ｏ３ の部分を含むシリコン基板の裏面に前記
Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ よりも屈折率の小さな部材で上部
クラッド層を形成する工程と，前記基板の表面に形成し
たＴｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を線状に残して除去する工程と
，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を含む基板の表面に前記屈
折率の小さな部材で下部クラッド層を形成することによ
り，前記Ｔｉ：Ａｌ２ Ｏ３ を前記屈折率の小さな上
部，下部クラッド層で覆う工程を含むことを特徴とする
光導波路の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12795891A JPH04352484A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 光導波路の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12795891A JPH04352484A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 光導波路の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04352484A true JPH04352484A (ja) | 1992-12-07 |
Family
ID=14972869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12795891A Pending JPH04352484A (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 光導波路の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04352484A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995026059A1 (en) * | 1994-03-22 | 1995-09-28 | British Technology Group Limited | Laser waveguide |
-
1991
- 1991-05-30 JP JP12795891A patent/JPH04352484A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995026059A1 (en) * | 1994-03-22 | 1995-09-28 | British Technology Group Limited | Laser waveguide |
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