JPH05178633A - 基体上における光導波体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、外部との結合に便利な円弧上の断
面を有する光導波体を基体上に平坦な構造形態で形成す
る方法を得ることを目的とする。 【構成】 基体1 上に透明な材料の２つの層3 ，6 重ね
られた構造4 ，4.1 を生成し、その第２の層6 は、第１
の層3 の材料より大きい屈折率と、低い溶融点とを有し
ている透明な材料で生成し、加熱処理を行って第２の層
6 の材料だけを溶融して、溶融した第２の層の表面が断
面で見た場合に少なくとも円の弧に近似する形状に変化
するように加熱温度および期間が選択され、それに続く
冷却処理において、第２の層の材料が円の弧の形状で凝
固し、光導波体が形成されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基体上に平坦な構造の
形態で１つまたは複数の光導波体を生成する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような方法は、文献（“Bauelement
e der integrierten Optik：eine Einfuhrung,”Integr
ated Optical Components ：An Introduction ，および
“Laser und Optoelektronik”Lasers and Optoelecron
ics ，No.4/1986 ， 323乃至326 頁）に記載されてい
る。エピタキシャル方法では、層が単結晶基体に最初に
供給され、所望の光導波体の形態でフォトリソグラフ的
に構成された、すなわち光導波体が生成されるべき箇所
において層が除去されている基体の表面に沿って延在す
る高くなった光導波体構造が得られる。したがって、エ
ピタキシャル方法は構造の形態で単結晶層として導波体
を生成するために使用される。基体として使用されるべ
き材料、並びにさらに異なる屈折率を有していなければ
ならない実質的に一致した格子定数を持つ光波のため
に、このようなエピタキシャル方法は現在いくつかの化
合物に制限されている。エピタキシャル方法によって生
成された単結晶光導波体は、研磨された端面での光波の
入出力のための結合に関する問題が比較的少ないように
一般に円または半円形にほぼ適合する断面部を有する。

【０００３】拡散方法において、ドーピング材料を基体
中すなわち基体表面の下で拡散することによってかなり
円形に近い光導波体断面部が得られる。ここでも研磨さ
れた端面での光波の入出力のための結合に関する問題は
特にない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
透明層の蒸着のような被覆方法だけが使用された場合、
この層はエッチングプロセスによって或は例えば構成さ
れたマスクを通して層を蒸着することによって構成され
るならば、例えば光ファイバの光波の入出力のための結
合にあまり適さない長方形断面を本質的に有する光導波
体が得られる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、研磨された
端面において光ファイバ中への結合を容易に可能にする
ように透明な層の供給によって生成される光導波体を構
成することである。

【０００６】

【課題解決のための手段】この目的は、透明な材料の２
つの重ねられた層の構造を生成し、第２の層は、第１の
層の材料より大きい屈折率と、低い溶融点とを有してい
る透明な材料で生成し、加熱処理を行い、それにおい
て、第２の層の材料だけが溶融し、溶融した第２の層の
表面が、断面で見た場合に少なくとも円の弧に近似する
形状に変化するように温度および期間が選択され、それ
に続く冷却処理において、第２の層の材料が円の弧の形
状で凝固し、光導波体が形成されることを特徴とする方
法によって達成される。この方法により、光導波体は光
ファイバ中の結合にかなり良好に適合した断面を得る。
さらに、多数の有機および無機化合物がこのタイプの光
導波体製造に利用可能である。また、基体に対して単結
晶材料を使用する必要はない。基体は任意の所望の材料
から構成されてもよい。しかしながら、それはその熱膨
脹係数が光導波体が形成される材料のそれにほぼ対応す
るように選択されなければならない。

【０００７】本発明の別の有効な詳細は請求項２以下に
記載されており、以下図面に示された実施例を参照して
説明されている。

【０００８】

【実施例】図１において参照符号１は、光導波体または
集積された光学回路用の支持体として機能する基体を示
す。基体はガラスまたは水晶から構成されていることが
好ましいが、しかし別の有機または無機材料および金属
でも使用されることが可能である。

【０００９】透明材料の第１の層３は、その表面２を部
分的にまたは完全に被覆するように基体１に供給される
（図１のｂ）。さらに、図１のｃによると高くなった基
体４は所望の光導波体の形態（示された実施例ではＹ分
枝の形態）で構造４を被覆し、続いて被覆されていない
残りの層５を除去する（図１のｄ）ことによって基体１
の表面２上に生成される。ポリマーが層３として使用さ
れた場合、残りの層５の除去はプラズマエッチングによ
って行われることが好ましい。しかしながら、別のエッ
チング方法または適切な溶媒による除去も考えられる。

【００１０】層２は例えば光重合可能な材料から構成さ
れてもよく、構造４は印刷回路板の製造で知られている
フォトリソグラフ方法によって生成されてもよい。

【００１１】ガラスが層３として使用された場合、残り
の層はフッ化水素酸によりそれをエッチングすることに
よって除去される。

【００１２】原理的に残りの層５、または構造４に沿っ
た境界ストリップはまたレーザビームによって、または
別の適切な方法でそれを処理することによって除去され
てもよい。

【００１３】別の方法ステップにおいて、構造４および
基体表面２の少なくとも周辺領域は第２の透明層６によ
り被覆される。この層６の材料は第１の層３の材料より
低い融点を有し、さらに屈折率が第１の層３の材料の屈
折率より大きいように選択される。第２の層６は層３よ
り大きい厚さに効果的に設けられる。例えば、第１の層
３の厚さは約0.5 乃至５μｍである。

【００１４】図１のｆおよびｇによると、構造４．１は
構造４の生成のために使用されたものと同じ、または異
なる方法にしたがって第２の層６上に生成される。この
層はおそらく幅７を除いて構造４と同一である。構造
４．１の幅７は構造４の幅の約70乃至100 ％であっても
よい。

【００１５】それに続く加熱プロセスにおいて、第２の
層６中の構造４．１はそれが溶融し始める温度および時
間長で加熱され、材料の表面張力によって表面を円の弧
の形態に膨らませる。したがって、この層の断面は半円
または円形セグメントに近付く。冷却後、構造４．１は
この形状を保持し、光波の誘導に良く適しており、好ま
しい断面（図１のｈ）のためにそれにまたはそれから光
波が問題なく結合されることができるストリップライン
の形態で光導波体８を形成する。

【００１６】光導波体８の光学特性を改良または安定化
するために、第３の透明層９が少なくとも光導波体８上
に別の方法ステップで設けられる。この第３の層の屈折
率は第２の層６の材料の屈折率より低い（図１のｉ）。

【００１７】第１の層３および第２の層６における構造
４および４．１はまた単一プロセスステップで生成され
てもよい。この方法は図２のａ乃至ｅを参照される以下
のように行われる：最初に、図２のａに示された基体１
は第１の層３を具備している（図２のｂ）。その後溶融
点が高く、第１の層３の材料より大きい屈折率を有する
材料の層６が層３に供給される（図２のｃ）。その後、
構造４および４．１は適切なマスクを通して、或は例え
ばプラズマエッチング、レーザビーム処理等による１つ
の方法ステップにおいて例えばフォトリソグラフィック
方法によって生成され、そこにおいて構造を囲む残りの
層５は除去される（図２のｄおよび図２のｅ）。残りの
層を全て除去する代わりに、構造に隣接した制限された
領域がチャンネルまたはストリップの形態で除去されて
もよい。その後の処理は加熱および冷却プロセスによっ
て図１のｈおよび図１のｉを参照して説明されたように
行われる。

【００１８】光波の良好な結合を実現するために、光導
波体８の端面10は研磨される。端面10の平面は、望まし
くない反射を避けるように基体１の平面12に垂直にライ
ン13に関して基体エッジ11において小さい角度αだけ図
３に示されているように傾斜されること好ましい。

【００１９】この方法により、光導波体は基体１の両側
に設けられることも述べられるべきである。

【００２０】ポリマーが第１の層３および第２の層６と
して使用された場合、第１の層３の材料および恐らく第
３の層９の材料もまたポリアクリレート、ポリイミド、
高分子ポリカーボネイトまたはポリイソシアネートに基
づいた１つ以上のポリマーから構成され、第２の層６の
材料はポリスチレン、ポリウレタン、低分子ポリカーボ
ネイトをベースにした少なくとも１つのポリマーから構
成されることができる。

【００２１】参照として使用された無機材料は二酸化シ
リコンに基づいたガラスである。二酸化シリコンが使用
された場合、その割合は少なくとも30重量％、特に50重
量％より高いことが好ましい。ガラスは30重量％までの
鉛および、または30重量％までの亜鉛を含んでいてもよ
い。

【００２２】本発明の技術的範囲内において、第１の層
３は無機材料の層であり、第２の層６はおよび恐らくは
第３の層９は有機材料から構成されることができる。

【００２３】第１の層３の構造の幅と厚さの比率は約
１：１乃至５：１であることが好ましく、第２の層６の
それは約0.5 ：１乃至約２：１の範囲であるように選択
される。

【００２４】第２の層６中の構造４．１の幅は0.7 乃至
10μｍであることが好ましく、第１の層３中の構造４の
幅は１乃至10μｍである。第２の層６中の構造４．１の
厚さはそれが溶融する前は約１乃至８μｍである。

【００２５】第１の層３の構造４の上方側のエッジ13が
できるだけ急峻なエッジに形成されてその上で溶融する
第２の層６の接続のために制限された開始位置を形成す
るように注意が払われなければならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】二重被覆および除去プロセスが使用された場合
の本発明の方法の個々のステップを示した図。

【図２】単一の除去プセスが使用された場合の本発明の
方法の個々のステップを示した図。

【図３】端面のエッジの断面図。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体上に平坦な構造の形態で１つまたは
   複数の光導波体を生成する方法において、 透明な材料の２つの重ねられた層の構造を生成し、 第２の層は、第１の層の材料より大きい屈折率と、低い
   溶融点とを有している透明な材料で生成し、 加熱処理を行い、それにおいて、第２の層の材料だけが
   溶融し、溶融した第２の層の表面が断面で見た場合に少
   なくとも円の弧に近似する形状に変化するように温度お
   よび期間が選択され、 それに続く冷却処理において、第２の層の材料が前記円
   の弧の形状で凝固し、光導波体が形成されることを特徴
   とする方法。
2. 【請求項２】 基体は一方または両方の側において第１
   の層の材料で最初に被覆され、前記第１の層の部分的な
   領域は光導波体の構造が結果的に生じるように除去さ
   れ、その後少なくとも構造および基体の隣接した表面が
   第２の層により被覆され、その後第２の層の部分的な領
   域は第１の層から形成された構造が70乃至100 ％の幅で
   被覆されて残っているように除去され、その後加熱処理
   が実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 基体は一方または両方の側において少な
   くともそれぞれの一部分にわたって第１の層の材料で最
   初に被覆され、この材料は続いて第２の層の材料により
   被覆され、その後両方の層の部分的な領域が光導波体の
   ための構造が結果的に生じるように除去され、その後加
   熱処理が実行されることを特徴とする請求項１記載の方
   法。
4. 【請求項４】 加熱処理の後または冷却処理の後、少な
   くとも結果的な光導波体が屈折が第２の層の材料より低
   い透明材料によってカバーされる被覆処理が実行される
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいすれか１項記載の
   方法。