JPH05134123A - 光導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバとの無調心接続時における軸心ず
れが少ない光導波路の製造方法を提供する。 【構成】 基板１の上に、火炎堆積法で、所望厚みの下
部クラッド層２、所望路高の光導波路５および前記光導
波路を埋込む所望厚みの上部クラッド層６を順次形成す
る光導波路の製造方法において、前記下部クラッド層２
の形成が、前記所望厚みより薄い下部クラッド層部分２
ａを形成したのちその厚みを測定し、ついで残余の厚み
の下部クラッド層２ｂを形成する２段階で行なわれる光
導波路の製造方法。 【効果】 残余の下部クラッド層の上に形成されるコア
層の厚みの変動量は小さくなるので、光導波路の中心位
置と基板表面との距離のばらつきも小さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信や光セ
ンサシステムで使用される光部品の光導波路を製造する
方法に関し、更に詳しくは、光導波路の位置を正確に設
定することができ、もって光ファイバとの無調心接続時
における損失を低減することができる光導波路の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石英系の光導波路を有する光部品は、通
常、火炎堆積法により、次のようにして製造されてい
る。すなわち、まず、図７で示したように、例えばＳｉ
から成る基板１の上に火炎堆積法によって石英ガラスの
微粒子を堆積したのち、それを透明ガラス化して所定屈
折率を有する厚みｔ₁ の下部クラッド層２を形成する。
ついで、この下部クラッド層２の上に、同じく火炎堆積
法で石英ガラスの微粒子を堆積し、それを透明ガラス化
することにより、下部クラッド層２よりも高屈折率で厚
みｔ₂ のコア層を形成する（図８）。

【０００３】次に、このコア層３の全面に例えばａ−Ｓ
ｉなどを蒸着してマスク層を形成したのち、ここに、ホ
トリソグラフィー技術を適用して所望する光導波路のパ
ターンと同じパターンのマスク層４を形成する（図
９）。ついで、エッチングを行なって、マスク層４直下
のコア層部分以外のコア層を除去したのち、マスク層４
を除去して、路高がｔ₂ の光導波路５を形成する（図１
０）。

【０００４】最後に、同じく火炎堆積法によって、前記
光導波路を埋込むようにして石英ガラスの微粒子を堆積
し、それを透明ガラス化して光導波路５よりも低屈折率
で厚みがｔ₃ の上部クラッド層６を形成する（図１
１）。ところで、上記した従来の方法においては、下部
クラッド層２、コア層３、上部クラッド層６のそれぞれ
を形成するときに、各層につき１回の火炎堆積法を適用
して１度で所望厚みの層を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した光部品の場
合、これを光通信システムに組込むときには、光導波路
５と光ファイバとを接続することが必要である。そのと
き、光ファイバと光導波路の間で軸ずれを起こさないよ
うに、基板上に形成する光導波路は位置を設計目標に基
づいて正確に設定することが求められる。

【０００６】基板１の表面を基準にしたとき、光導波路
５の中心（路高中心）は、基板表面からｔ₁ ＋ｔ₂ ／２
の高さの位置にある。したがって、光導波路５の形成時
に、図８の下部クラッド層２とコア層３の厚みが、上記
したように、正確にそれぞれｔ₁ ，ｔ₂ になっていれ
ば、得られる光導波路５の中心位置も上記した高さにな
り、光ファイバと軸ずれを起こすことなく接続すること
ができる。

【０００７】しかしながら、実際の火炎堆積法において
は、各層を目標値通りの厚みで形成することは非常に困
難であり、不可避的に、形成された各層の厚みは目標値
から若干偏倚する。例えば、下部クラッド層の厚みが２
０μｍ、コア層の厚みが８μｍ、上部クラッド層の厚み
が２０μｍである光部品の場合、形成された光導波路の
中心は、基板表面から、２０＋８／２＝２４μｍの位置
が目標値になるが、実際には±１μｍ程度のばらつきを
示している。

【０００８】一方、最近、図１２で示したような光部品
を用いて光導波路と光ファイバを無調心で接続する方法
が提案されている。この光部品は、基板１の端部表面に
例えば所定の幅と深さを有するＶ溝７を刻設し、残りの
基板表面に下部クラッド層２、光導波路５、上部クラッ
ド層６を火炎堆積法で形成したものである。

【０００９】この光部品を光ファイバと接続する場合に
は、Ｖ溝７に光ファイバ８をセットしてこの光ファイバ
のコアと光導波路５を接続すればよい。それゆえ、この
場合には、Ｖ溝７の形状、下部クラッド層２の厚み、光
導波路５の路高などは、前記Ｖ溝７に光ファイバ８をセ
ットしたときに、そのコア中心が光導波路５の中心と軸
ずれを起こさないような寸法になっていることが必要に
なる。

【００１０】したがって、前記したように、光導波路の
路高にばらつきがある場合には、光ファイバと光導波路
との間で軸ずれを起こし、損失要因が生ずる。とくに、
光が単一モードであって、前記したばらつきが±１μｍ
程度の場合には、0.２dB程度の損失が生じてしまう。そ
のため、他の損失要因を含めて、全体の損失を0.１dB程
度に抑制することは非常に困難である。

【００１１】本発明は、火炎堆積法で光導波路を製造す
るときの上記した問題を解決し、光導波路の中心位置を
正確に設定することができ、光ファイバとの無調心接続
を低損失で行なうことができる光導波路の製造方法の提
供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、基板の上に、火炎堆積法
で、所望厚みの下部クラッド層、所望路高の光導波路お
よび前記光導波路を埋込む所望厚みの上部クラッド層を
順次形成する光導波路の製造方法において、前記下部ク
ラッド層の形成が、前記所望厚みより薄い下部クラッド
層部分を形成したのちその厚みを測定し、ついで残余の
厚みの下部クラッド層を形成する２段階で行なわれるこ
とを特徴とする光導波路の製造方法が提供される。

【００１３】本発明方法は、従来のように、所望厚みの
下部クラッド層を１度に形成するのではなく、２段階に
分割して形成することを最大の特徴とする。まず、図１
で示したように、基板１の上に火炎堆積法で石英ガラス
の微粒子を堆積し、これを透明ガラス化して、下部クラ
ッド層部分２ａを形成する。この下部クラッド層部分２
ａの厚みＴ₁ は、図中の点線で示した設計目標の厚みｔ
₁ より若干薄めとする。このＴ₁ は、後述する理由か
ら、ｔ₁ の９５％程度の値であることが好ましい。

【００１４】ついで、下部クラッド層部分２ａの厚みＴ
₁ を例えば走査電顕を用いて正確に測定する。つづけ
て、この下部クラッド層部分２ａの上に、同じく火炎堆
積法で石英ガラスの微粒子を堆積し、更にその上にコア
層用の石英ガラスの微粒子を堆積し、それらをいずれも
透明ガラス化して厚みがｔ₁−Ｔ₁ となるような下部ク
ラッド層残余部分２ｂ、厚みがｔ₂ であるコア層３を形
成する（図２）。

【００１５】なお、このときに、図３で示したように、
コア層３の上に、更に上部クラッド層になる石英ガラス
を堆積して透明ガラス化し、厚みがＴ₃ である上部クラ
ッド層の一部６ａを形成してもよい。このときのＴ
₃ は、設計目標の厚みｔ₃ の１／２０程度の厚みであれ
ばよい。以後の工程に関しては、図２を基礎に進める
が、図２の場合、更につづけて、コア層３の上にａ−Ｓ
ｉのようなマスク層を形成したのち、所望の光導波路パ
ターン以外のマスク層を除去する（図４）。

【００１６】その後、エッチング処理を行なって、光導
波路パターンのマスク層４直下のコア層以外のコア層を
除去したのち、そのマスク層４を除去して路高ｔ₂ の光
導波路５を形成する（図５）。最後に、全体の上に石英
ガラスの微粒子を堆積してそれを透明ガラス化し、厚み
がｔ₃ の上部クラッド層６を形成する（図６）。

【００１７】

【作用】本発明方法によれば、形成される光導波路５の
路高における中心位置は、図２で示したように、下部ク
ラッド層残余部分２ｂの厚みとこの残余部分２ｂの上に
形成されるコア層３の１／２の厚みとの和で規定され
る。これに反し、従来の方法では、図８で示したよう
に、下部クラッド層２の厚みとこの上に形成されるコア
層３の１／２の厚みとの和で規定される。

【００１８】そして、本発明における下部クラッド層残
余部分２ｂの厚み（ｔ₁ −Ｔ₁ ）は、従来の下部クラッ
ド層２の厚みｔ₁ に比べて非常に薄くなっているので、
この上に形成されるコア層３の厚みの変動量は従来に比
べて減少する。したがって、形成された光導波路５の路
高における中心位置の変動は小さく、設計目標値からの
偏奇が少なくなる。すなわち、接続する光ファイバとの
軸ずれは小さくなり、損失は低減する。

【００１９】

【実施例】下部クラッド層の厚み２０μｍ、光導波路の
路高８μｍ、上部クラッド層の厚み２０μｍ、基板表面
から光導波路の路高中心までの距離２4.０μｍを目標値
として設定し、以下のようにして光部品を製造した。Ｓ
ｉ基板１の上に火炎堆積法でＳｉＯ₂ から成る下部クラ
ッド層部分２ａを形成した（図２）。このとき、全体の
下部クラッド層の目標厚みは２０μｍであるが、成膜時
の精度が±１μｍであることを考慮して、前記下部クラ
ッド層部分２ａの厚みは１９μｍを目標にして火炎堆積
法における条件を設定した。

【００２０】同様にして処理したダミーサンプルの端面
を劈開して走査電顕で下部クラッド層部分２ａの厚みを
測定した。厚みは１9.５μｍであった。なお、この走査
電顕の観察誤差は0.１μｍ以下である。ついで、下部ク
ラッド層部分２ａの上に、ＳｉＯ₂ から成る下部クラッ
ド層残余部分２ｂ、ＳｉＯ₂ とＴｉＯ₂ の混合物から成
るコア層３、ＳｉＯ₂ から成る上部クラッド層の一部６
ａを順次形成した（図３）。この場合、下部クラッド層
残余部分２ｂの厚みは0.５μｍ、コア層３の厚みは８μ
ｍ、上部クラッド層の一部６ａの厚みは1.０μｍをそれ
ぞれ目標にして条件を設定した。

【００２１】上部クラッド層の一部６ａの上にスパッタ
法でａ−Ｓｉを成膜してマスク層とし、これにホトリソ
グラフィーを適用して、形成すべき光導波路パターンに
対応するパターンのマスク層４を残した。ついで、反応
性イオンエッチング法で、マスク層直下のコア層部分を
除いた他のコア層を、下部クラッド層残余部分までドラ
イエッチングして除去した。

【００２２】最後に、火炎堆積法でＳｉＯ₂ から成る上
部クラッド層の残余部分を形成して光導波路を埋込ん
だ。このとき、上部クラッド層の残余部分の厚みは１9.
０μｍを目標にして条件設定した。得られた光部品につ
き、各層の厚みを測定した。下部クラッド層の全体の厚
みは２0.１μｍ、光導波路の路高は8.２μｍ、上部クラ
ッド層の全体の厚みは２0.８μｍであった。すなわち、
Ｓｉ基板の表面から光導波路の路高中心位置までの距離
は２4.２μｍであり、目標値からの偏奇は0.２μｍであ
った。

【００２３】このときの光ファイバとの軸ずれに基づく
損失は、単一モードであっても約0.０１dBであり、充分
小さい損失であった。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、基板上に形成する光導波路の路高中心位置
を設計基準から大きく偏奇させることなく設定すること
ができるので、基板表面を位置基準とした光ファイバの
無調心接続的における軸ずれ損失を低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において、下部クラッド層部分を形成し
た状態を示す断面図である。

【図２】下部クラッド層部分の上に、下部クラッド層残
余部分とコア層とを形成した状態を示す断面図である。

【図３】下部クラッド部分の上に、下部クラッド層残余
部分とコア層と上部クラッド層の一部とを形成した状態
を示す断面図である。

【図４】コア層の上に光導波路パターンのマスク層を形
成した状態を示す断面図である。

【図５】光導波路を形成した状態を示す断面図である。

【図６】上部クラッド層を形成した状態を示す断面図で
ある。

【図７】従来の方法において、下部クラッド層を形成し
た状態を示す断面図である。

【図８】従来の方法において、コア層を形成した状態を
示す断面図である。

【図９】従来の方法において、光導波路パターンのマス
ク層を形成した状態を示す断面図である。

【図１０】従来の方法において、光導波路を形成した状
態を示す断面図である。

【図１１】従来の方法において、上部クラッド層を形成
した状態を示す断面図である。

【図１２】無調心接続に用いる光部品を示す一部切欠斜
視図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 下部クラッド層 ２ａ 下部クラッド層部分 ２ｂ 下部クラッド層残余部分 ３ コア層 ４ マスク層 ５ 光導波路 ６ 上部クラッド層 ６ａ 上部クラッド層の一部 ７ Ｖ溝 ８ 光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の上に、火炎堆積法で、所望厚みの
   下部クラッド層、所望路高の光導波路および前記光導波
   路を埋込む所望厚みの上部クラッド層を順次形成する光
   導波路の製造方法において、前記下部クラッド層の形成
   が、前記所望厚みより薄い下部クラッド層部分を形成し
   たのちその厚みを測定し、ついで残余の厚みの下部クラ
   ッド層を形成する２段階で行なわれることを特徴とする
   光導波路の製造方法。