JPH05224057A - Production of rare-earth element-added glass film and glass waveguide - Google Patents

Production of rare-earth element-added glass film and glass waveguide

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Publication number
JPH05224057A
JPH05224057A JP2538092A JP2538092A JPH05224057A JP H05224057 A JPH05224057 A JP H05224057A JP 2538092 A JP2538092 A JP 2538092A JP 2538092 A JP2538092 A JP 2538092A JP H05224057 A JPH05224057 A JP H05224057A
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JP
Japan
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earth element
refractive index
rare earth
glass film
tablet
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Pending
Application number
JP2538092A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Yasuro Kimura
康郎 木村
Katsuyuki Imoto
克之 井本
Seiichi Kashimura
誠一 樫村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
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Publication of JPH05224057A publication Critical patent/JPH05224057A/en
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Abstract

PURPOSE:To produce a rare-earth element-added glass film with the thickness and refractive index controlled, to which a large amt. of the rare-earth element is uniformly added and capable of making a high gain and to produce a glass waveguide using the film. CONSTITUTION:Substrates 7a, 7b and 7c and three vapor-deposition sources 3, 4 and 5 are provided in the electron-beam vapor deposition device 1, a tablet 3a of SiO2 is placed in the first source 3, a tablet 4a contg. at least two kinds of refractive index controlling additives in the second source 4 and a tablet 5a contg. at least one kind of rare-earth element in the third source 5, then the tablets 3a, 4a and 5a are irradiated with an electron beam and vaporized, and the vapors are deposited on the substrates 7a, 7b and 7c to form an SiO2 glass film contg. the rare-earth element and at least three kinds of the additives.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は希土類元素と屈折率制御
用ドーパンドを少なくとも3種含んだガラス膜およびそ
れを用いたガラス導波路の製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glass film containing at least three kinds of rare earth elements and refractive index controlling dopants, and a method of manufacturing a glass waveguide using the glass film.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス導波路のコア内に希土類元
素を添加することにより、レーザーや光増幅器を実現し
ようとする研究開発が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to research and development for realizing a laser or an optical amplifier by adding a rare earth element into the core of a glass waveguide.

【0003】図3はガラス導波路のコア内に希土類元素
を添加する方法の従来例を示したものである。すなわ
ち、光が伝搬するコア部と、このコア部の周りにクラッ
ド層を有するガラス光導波路膜を基板上に形成させる工
程で得られる基板上のコア部用ガラス多孔質膜を、希土
類元素と遷移金属元素から選ばれた1種類以上の元素を
含む溶液中に液浸し、該元素を上記コア部に所定濃度に
添加させ、乾燥、焼結後、フォトリソグラフィ、ドライ
エッチングプロセスによりコア部表面上にクラッド層を
堆積させてレーザー用あるいは光増幅器用希土類元素添
加ガラス導波路を得る方法である(特開平2−2508
3号公報)。
FIG. 3 shows a conventional example of a method of adding a rare earth element into the core of a glass waveguide. That is, a glass porous film for a core part on a substrate obtained in a step of forming a glass part for transmitting light and a glass optical waveguide film having a clad layer around the core part on the substrate is made to transition with a rare earth element. Immerse in a solution containing one or more kinds of elements selected from metallic elements, add the element to the core portion at a predetermined concentration, dry and sinter, and then photolithography and dry etching process on the surface of the core portion. This is a method for obtaining a rare earth element-doped glass waveguide for laser or optical amplifier by depositing a clad layer (JP-A-2-2508).
3 gazette).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで上述した従来
の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法では以下のよ
うな欠点があった。
However, the above-mentioned conventional method for manufacturing a glass waveguide containing a rare earth element has the following drawbacks.

【0005】(1)コア部内に希土類元素を均一に添加
することが困難であった。すなわち、上述した方法はガ
ラス多孔質膜中に液体を含浸させる方法であるため、ガ
ラス多孔質膜の厚さ方向に濃度分布を持つことになり、
コア部内での希土類元素の濃度勾配は励起効率の低下を
招いていた。
(1) It was difficult to uniformly add a rare earth element into the core portion. That is, since the above-mentioned method is a method of impregnating a liquid in the glass porous film, it has a concentration distribution in the thickness direction of the glass porous film,
The concentration gradient of the rare earth element in the core part caused a decrease in excitation efficiency.

【0006】(2)コア部内に希土類元素を多量に添加
することは困難であった。
(2) It has been difficult to add a large amount of rare earth element in the core portion.

【0007】(3)ガラス多孔質膜を堆積させた後、こ
れを焼結して透明なガラスにする方法であるため膜厚お
よび屈折率の制御が困難であった。
(3) It is difficult to control the film thickness and the refractive index because it is a method of depositing a porous glass film and then sintering it to obtain transparent glass.

【0008】(4)液体を通して不純物が混入し易く、
低損失化が困難であった。
(4) Impurities are easily mixed in through the liquid,
It was difficult to reduce the loss.

【0009】そこで、本発明は上記の問題点を有効に解
決するために案出されたものであり、その主な目的は膜
厚および屈折率が制御され、希土類元素が均一に添加さ
れ、かつ、その希土類元素も多量に添加された高利得性
の得られる希土類元素添加ガラス膜の製造方法とそれを
用いたガラス導波路の製造方法を提供することにある。
Therefore, the present invention was devised to effectively solve the above problems, and its main purpose is to control the film thickness and refractive index, to uniformly add rare earth elements, and It is an object of the present invention to provide a method for producing a rare earth element-added glass film which is obtained by adding a large amount of the rare earth element and has a high gain, and a method for producing a glass waveguide using the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第一の発明は電子ビーム蒸着装置のチャンバ内に、基
板と3つの蒸着源と備えると共に、第一の蒸発源にSi
2 のタブレットを入れ、第二の蒸発源に屈折率制御用
添加物を少なくとも2種含んだタブレットを入れ、第三
の蒸発源に希土類元素を少なくとも1種含んだタブレッ
トを入れた後、これらタブレット上にそれぞれ電子ビー
ムを照射してタブレットを蒸発させ、その蒸気を上記基
板表面に蒸着させて希土類元素と屈折率制御用添加物を
少なくとも3種含んだSiO2 ガラス膜を形成するもの
であり、また、第二の発明は上記第二の蒸発源内に入れ
るタブレットは、少なくとも2種の屈折率制御用添加物
の融点の差が±200℃以内の材料で構成するものであ
り、さらに第三の発明は上記それぞれの電子ビームの電
流値と蒸着時間を調節することによって厚み方向に屈折
率と希土類元素濃度を変えるものである。また第四の発
明は電子ビーム蒸着装置内に、低屈折率層を有する基板
と3つの蒸着源と備えると共に、第一の蒸発源にSiO
2 のタブレットを入れ、第二の蒸発源に屈折率制御用添
加物を少なくとも2種含んだタブレットを入れ、第三の
蒸発源に希土類元素を少なくとも1種含んだタブレット
を入れた後、これらタブレット上にそれぞれ電子ビーム
を照射してタブレットを蒸発させ、その蒸気を上記基板
表面に蒸着させて希土類元素と屈折率制御用添加物を少
なくとも3種含んだSiO2 ガラス膜を形成し、該Si
2 ガラス膜をフォトリソグラフィおよびドライエッチ
ングにより略矩形状に加工すると共に、加工した膜全面
に低屈折率のガラス膜を被覆するものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a substrate and three vapor deposition sources in a chamber of an electron beam vapor deposition apparatus, and use Si as a first vaporization source.
After placing O 2 tablets, a second evaporation source containing at least two refractive index controlling additives, and a third evaporation source containing at least one rare earth element, Each tablet is irradiated with an electron beam to vaporize the tablet, and the vapor is deposited on the surface of the substrate to form a SiO 2 glass film containing at least three kinds of rare earth elements and refractive index controlling additives. The second invention is that the tablet to be placed in the second evaporation source is made of a material having a melting point difference of at least two kinds of refractive index control additives within ± 200 ° C. In the invention, the refractive index and the rare earth element concentration are changed in the thickness direction by adjusting the current value of each electron beam and the vapor deposition time. In a fourth aspect of the present invention, the electron beam vapor deposition apparatus is provided with a substrate having a low refractive index layer and three vapor deposition sources, and the first vapor source is SiO 2.
2 tablets, the second evaporation source contains a tablet containing at least two kinds of refractive index control additives, and the third evaporation source contains a tablet containing at least one rare earth element. The tablet is evaporated by irradiating each with an electron beam, and the vapor is evaporated on the surface of the substrate to form a SiO 2 glass film containing at least three kinds of rare earth elements and refractive index controlling additives.
The O 2 glass film is processed into a substantially rectangular shape by photolithography and dry etching, and the entire processed film is covered with a glass film having a low refractive index.

【0011】[0011]

【作用】本発明のガラス膜の製造方法は上述したよう
に、3つの蒸発源を有する電子ビーム蒸着装置を用い、
第一の蒸発源にSiO2 のタブレットを入れ、第二の蒸
発源に屈折率制御用添加物を少なくとも2種含んだタブ
レットを入れ、第三の蒸発源に希土類元素を少なくとも
1種含んだタブレットを入れて、これらそれぞれの電子
ビームの電流値と蒸着時間を調節することによってガラ
ス膜を電子ビーム蒸着装置内の上方部に配置させた基板
上に形成する方法であるため、希土類元素を少なくとも
1種と屈折率制御用添加物を少なくとも2種含んだSi
2 膜を容易に得ることができる。しかも膜厚と屈折率
は精密に制御でき、かつ希土類元素を高濃度に添加する
ことができる。さらにそれぞれの電子ビームの電流値を
時間的に調節することにより、厚み方向の組成(すなわ
ち、屈折率と希土類元素の添加濃度)を制御することが
できる。また、上記第二の蒸発源内に入れるタブレット
は、少なくとも2種の屈折率制御用添加物の融点の差が
±200℃以内の材料で構成することで蒸発速度の差を
無くしてクラスタ発生を抑え、粒径が1μm以下の透明
で光散乱損失の小さいガラス膜が得られる。また、この
ようにして得られた基板を利用して光導波路を製造する
ことによって、低損失でかつ高利得特性の光導波路を得
ることができる。
As described above, the glass film manufacturing method of the present invention uses the electron beam vapor deposition apparatus having three evaporation sources,
A tablet containing SiO 2 in the first evaporation source, a tablet containing at least two kinds of refractive index controlling additives in the second evaporation source, and a tablet containing at least one rare earth element in the third evaporation source. And a glass film is formed on the substrate arranged in the upper part of the electron beam vapor deposition apparatus by adjusting the current value of each electron beam and the vapor deposition time. And Si containing at least two kinds of refractive index control additives
An O 2 film can be easily obtained. Moreover, the film thickness and the refractive index can be precisely controlled, and the rare earth element can be added at a high concentration. Further, by adjusting the current value of each electron beam over time, the composition in the thickness direction (that is, the refractive index and the concentration of the rare earth element added) can be controlled. Further, the tablet put in the second evaporation source is made of a material having a difference in melting point of at least two kinds of refractive index control additives within ± 200 ° C. to eliminate the difference in evaporation rate and suppress cluster generation. A transparent glass film having a particle size of 1 μm or less and a small light scattering loss can be obtained. Further, by manufacturing an optical waveguide using the substrate thus obtained, an optical waveguide having low loss and high gain characteristics can be obtained.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の好適実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は、本発明の希土類元素添加ガラス膜
の製造に用いる電子ビーム蒸着装置の一実施例を示した
ものである。
FIG. 1 shows an embodiment of an electron beam vapor deposition apparatus used for producing the rare earth element-added glass film of the present invention.

【0014】図示するように、チャンバ2内底部には器
状に形成された3つの蒸発源3,4,5が並列に配置さ
れている。そして、第一の蒸発源3内にはSiO2 の粉
末をホットプレスにより固められたブロック状のタブレ
ット3aが入れられており、第二の蒸発源4内にはGe
2 (融点1100℃)とTa2 5 (融点1470
℃)の粉末を所望重量%となるように混合し、ホットプ
レスにより固められたブロック状のタブレット4aが入
れられており、さらに、第三の蒸発源5内には希土類元
素を少なくとも一種含んだものであるEr2 3 をブロ
ック状に固めたタブレット5aが入れられている。な
お、上記タブレットを実現するために用いる各種材料の
粉末の粒径は1μm以下の粒度の小さいものを用いる方
が良い。これは、膜中への散乱中心となるクラスタの発
生あるいは混入を大幅に低減する上で有効な手段であ
る。この第二の蒸発源4内に入れられているタブレット
4aは屈折率制御用添加物であり、少なくとも2種類の
融点の差が±200℃以内に接近した酸化物を混合した
もので構成されており、その蒸発速度も接近している。
また、これら3つの蒸発源3,4,5の近傍には電子ビ
ーム照射部3b,4b,5bが設けられており、蒸発源
3,4,5内に入れられているタブレット3a,4a,
5aにそれぞれ、電子ビームを照射して図示するように
これをタブレット2上方に放射状に蒸発させている。ま
た、これら電子ビーム照射部3b,4b,5bから照射
される電子ビームは電流値を制御することで任意に変化
させることが出来るようになっており、その照射量を変
化させることによってそれぞれのタブレット3a,4
a,5aの蒸発量を任意に制御できるようになってい
る。
As shown in the figure, three evaporation sources 3, 4, 5 formed in a vessel shape are arranged in parallel at the bottom of the chamber 2. Then, a block-shaped tablet 3a obtained by hardening SiO 2 powder by hot pressing is placed in the first evaporation source 3, and Ge is placed in the second evaporation source 4.
O 2 (melting point 1100 ° C.) and Ta 2 O 5 (melting point 1470
C.) powder is mixed so as to have a desired weight%, and a block-shaped tablet 4a which is hardened by hot pressing is put therein. Furthermore, the third evaporation source 5 further contains at least one rare earth element. A tablet 5a obtained by solidifying Er 2 O 3 as a block is put therein. It should be noted that it is better to use powders of various materials used for realizing the above-mentioned tablets, which have a small particle size of 1 μm or less. This is an effective means for significantly reducing the generation or inclusion of clusters that become scattering centers in the film. The tablet 4a contained in the second evaporation source 4 is an additive for controlling the refractive index, and is composed of a mixture of at least two kinds of oxides having a melting point difference close to each other within ± 200 ° C. And the evaporation rate is approaching.
Further, electron beam irradiation units 3b, 4b, 5b are provided near these three evaporation sources 3, 4, 5 and tablets 3a, 4a, which are placed in the evaporation sources 3, 4, 5,
Each of 5a is irradiated with an electron beam so that it is radially evaporated above the tablet 2 as shown in the drawing. Further, the electron beams emitted from these electron beam irradiators 3b, 4b, 5b can be arbitrarily changed by controlling the current value, and by changing the irradiation amount, each tablet can be changed. 3a, 4
The evaporation amounts of a and 5a can be controlled arbitrarily.

【0015】また、これら3つの蒸発源3,4,5の上
方部には基板保持用ドーム6が設けられており、さらに
この基板保持用ドーム6には3つの基板7a,7b,7
cが取り付けられている。また、この基板保持用ドーム
6の近傍にはヒータ8が設けられており、取り付けられ
ている3つの基板7a,7b,7cを100〜400℃
の範囲内に加熱している。また、この基板保持用ドーム
6の上部のチャンバ2には膜厚モニタ用ガラス9とフォ
トデテクタ10が取り付けられ、チャンバ2の下方部に
設けられた膜厚モニタ用光源11から発せられ、チャン
バ2内を通過してきた光によって成膜中の膜厚がモニタ
されている。
A substrate holding dome 6 is provided above the three evaporation sources 3, 4 and 5, and the substrate holding dome 6 has three substrates 7a, 7b and 7b.
c is attached. Further, a heater 8 is provided in the vicinity of the substrate holding dome 6, and the three attached substrates 7a, 7b, 7c are placed at 100 to 400 ° C.
The heating is within the range. Further, a film thickness monitor glass 9 and a photodetector 10 are attached to the chamber 2 above the substrate holding dome 6, and the film is emitted from a film thickness monitor light source 11 provided in the lower portion of the chamber 2 and The film thickness during film formation is monitored by the light passing through the inside.

【0016】また、チャンバ2の両側部には、それぞれ
酸素ガス導入系12と真空排気系13が接続されてお
り、真空排気系13によってチャンバ2内を(10-7
orr)状態になるように真空排気した後、酸素ガス導
入系12から酸素ガスを導入し、真空度が5×10-4
ら5×10-5Torrになるように酸素流量が調節され
ている。
Further, an oxygen gas introduction system 12 and a vacuum exhaust system 13 are connected to both sides of the chamber 2, and the inside of the chamber 2 is (10 −7 T) by the vacuum exhaust system 13.
After evacuation to an (orr) state, oxygen gas is introduced from the oxygen gas introduction system 12 and the oxygen flow rate is adjusted so that the degree of vacuum is 5 × 10 −4 to 5 × 10 −5 Torr. ..

【0017】次に、本発明の製造方法を説明する。Next, the manufacturing method of the present invention will be described.

【0018】上述したような状態において、それぞれの
蒸発源3,4,5内のタブレット3a,4a,5aに、
それぞれの電子ビーム照射部3b,4b,5bからの電
子ビームを略同時に照射すると、図示するように、それ
ぞれのタブレット3a,4a,5aが放射状に蒸発し、
チャンバ2内で混合しつつチャンバ2内上部に位置する
基板7a,7b,7cに達してその表面上にErを含ん
だSiO2 −GeO2−Ta2 5 ガラス膜を成膜する
ことになる。
In the above-mentioned state, the tablets 3a, 4a, 5a in the evaporation sources 3, 4, 5 are
When the electron beams from the respective electron beam irradiators 3b, 4b and 5b are irradiated substantially at the same time, as shown in the figure, the respective tablets 3a, 4a and 5a are evaporated radially,
The SiO 2 —GeO 2 —Ta 2 O 5 glass film containing Er is deposited on the surfaces of the substrates 7a, 7b, 7c located in the upper portion of the chamber 2 while being mixed in the chamber 2 while being mixed. ..

【0019】このガラス膜のSiO2 に対してGeO2
−Ta2 5 とEr2 3 の添加量はそれぞれの蒸発源
3,4,5に照射される電子ビームの電流値を調節する
ことによって容易に制御することができる。例えば、電
子ビーム照射部3bからの電子ビームの電流値を70m
Aに固定し、他の電子ビーム照射部4b,5bからのそ
れぞれの電子ビームの電流値を35〜50mAおよび4
5〜55mAの範囲内で変えてガラス膜を形成した結
果、SiO2 中へのGeO2 −Ta2 5 及びEr2
3 の添加量を数モル%〜10数モル%および100pp
m〜1%の範囲に渡って変えることができた。しかも、
このガラス膜は1μm以下の粒径で成膜されており、従
来の2蒸発源方式(すなわち、SiO2 −GeO2 −T
2 5 タブレットを用いる方式)で生じていた数μm
以上の粒径のクラスタがなく、光散乱損失の小さいガラ
ス膜を得ることができた。また、上述したように、タブ
レット4aの屈折率制御用添加物は少なくとも2種類の
融点の差が±200℃以内に接近した酸化物を混合した
もので構成されており、その蒸発速度も接近している
が、その理由としては、屈折率制御用添加物の少なくと
も2種類の融点の差が±200℃以上あると、成膜した
ガラス膜中に数μm以上の粒径のクラスタが発生し、光
散乱損失が増大するためである。また、成膜中の膜厚は
チャンバ2に設けられた膜厚モニタ用ガラス9とフォト
デテクタ10及び膜厚モニタ用光源11によってモニタ
されている。
GeO 2 is added to SiO 2 of this glass film.
The amounts of addition of —Ta 2 O 5 and Er 2 O 3 can be easily controlled by adjusting the current values of the electron beams with which the evaporation sources 3, 4, and 5 are irradiated. For example, if the current value of the electron beam from the electron beam irradiation unit 3b is 70 m
The current value of each electron beam from the other electron beam irradiation units 4b and 5b is fixed to A and is set to 35 to 50 mA and 4
As a result of changing the glass film within the range of 5 to 55 mA, GeO 2 —Ta 2 O 5 and Er 2 O in SiO 2 were formed.
The addition amount of 3 is several mol% to several tens mol% and 100 pp
It could be varied over a range of m to 1%. Moreover,
This glass film is formed with a grain size of 1 μm or less, and has a conventional dual evaporation source method (that is, SiO 2 —GeO 2 —T).
a 2 O 5 tablet)
It was possible to obtain a glass film having a small light scattering loss without clusters having the above grain size. Further, as described above, the refractive index controlling additive of the tablet 4a is composed of a mixture of at least two kinds of oxides whose melting points are close to each other within ± 200 ° C., and their evaporation rates are also close to each other. However, the reason is that when the difference in melting point of at least two kinds of refractive index control additives is ± 200 ° C. or more, clusters having a particle size of several μm or more are generated in the formed glass film, This is because the light scattering loss increases. The film thickness during film formation is monitored by the film thickness monitor glass 9, the photodetector 10 and the film thickness monitor light source 11 provided in the chamber 2.

【0020】なお、屈折率制御用添加物としては上記G
eO2 、Ta2 5 以外に、TiO2 (融点1820
℃)、ZnO(融点1725℃)、Al2 3 (融点2
045℃)、Cr2 3 (融点2435℃)、MgF2
(融点1260℃)、CeF3 (融点1320℃)、M
gO(融点2850℃)、ZrO2 (融点2700℃)
Nb2 5 (融点1520℃)などを組み合わせて用い
ることができる。また希土類元素としてはEr2
3 (融点2390℃)以外に、CeO2 (融点1950
℃)、Eu2 3 (融点2100℃)、La2 3 (融
点2315℃)、Sm2 3 (融点2325℃)、Nd
2 3 (融点1520℃)などを用いることができる。
The above-mentioned G is used as the refractive index controlling additive.
In addition to eO 2 and Ta 2 O 5 , TiO 2 (melting point 1820
℃), ZnO (melting point 1725 ℃), Al 2 O 3 (melting point 2
045 ° C), Cr 2 O 3 (melting point 2435 ° C), MgF 2
(Melting point 1260 ° C.), CeF 3 (melting point 1320 ° C.), M
gO (melting point 2850 ° C), ZrO 2 (melting point 2700 ° C)
Nb 2 O 5 (melting point 1520 ° C.) and the like can be used in combination. Er 2 O is used as a rare earth element.
3 (melting point 2390 ° C.), CeO 2 (melting point 1950
℃), Eu 2 O 3 (melting point 2100 ℃), La 2 O 3 (melting point 2315 ℃), Sm 2 O 3 (melting point 2325 ℃), Nd
2 O 3 (melting point 1520 ° C.) or the like can be used.

【0021】次に、上述した方法によって得られたガラ
ス膜を使用して希土類元素添加光導波路を製造する方法
について説明する。
Next, a method of manufacturing a rare earth element-doped optical waveguide using the glass film obtained by the above method will be described.

【0022】図2は本発明の希土類元素添加光導波路の
製造方法の一実施例を示したものである。先ず図2
(a)に示すように、上述したような方法によって得ら
れた低屈折率層14(屈折率nb)を有する基板15上
にコア層16(屈折率nw、nw>nb)を形成し、そ
のコア層16の上にメタル膜17(例えばWSi膜)を
スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング
法などによって形成する。このメタル膜17は厚さTμ
m(T:数μmから10数μmの範囲)のコア層16を
エッチングするのに十分な厚さ(0.数μmから1μ
m)に成膜する。
FIG. 2 shows an embodiment of a method for manufacturing a rare earth element-doped optical waveguide of the present invention. First, Figure 2
As shown in (a), the core layer 16 (refractive index nw, nw> nb) is formed on the substrate 15 having the low refractive index layer 14 (refractive index nb) obtained by the above-mentioned method, and A metal film 17 (for example, a WSi film) is formed on the core layer 16 by a sputtering method, a vacuum deposition method, an ion plating method, or the like. This metal film 17 has a thickness Tμ.
m (T: in the range of several μm to several tens of μm), the thickness is sufficient to etch the core layer 16 (0.1 μm to 1 μm).
m).

【0023】次に図2(b)に示すように、上記メタル
膜17の上に、メタル膜17をエッチングするためのマ
スクとしてフォトレジスト膜パターン18をフォトリソ
グラフィにより形成する。その後、図2(c)に示すよ
うに、フォトレジスト膜パターン18をマスクしてメタ
ル膜17をドライエッチングによりエッチングする。こ
のドライエッチングは反応性イオンエッチング装置を用
い、NF3 ガスを流しながらプラズマ雰囲気中でエッチ
ングする。次に図2(d)に示すように、上記メタル膜
17をマスクしてコア層16をドライエッチングする。
このドライエッチングも反応性イオンエッチング装置を
用い、CHF3 ガスを流しながらプラズマ雰囲気中でエ
ッチングする。そして図2(e)に示すように、メタル
膜17を剥離する。この剥離は上記NF3 ガスを用いて
ドライエッチングにより行う。そして最後に図2(f)
に示すようにエッチングしたコアパターン表面上に屈折
率がnc(nc<nw)のクラッド層19を被覆する。
このクラッド層19の形成は火炎堆積法、プラズマCV
D法、減圧CVD法等によって実現される。
Next, as shown in FIG. 2B, a photoresist film pattern 18 is formed on the metal film 17 as a mask for etching the metal film 17 by photolithography. Thereafter, as shown in FIG. 2C, the metal film 17 is etched by dry etching using the photoresist film pattern 18 as a mask. This dry etching is performed in a plasma atmosphere using a reactive ion etching apparatus while flowing NF 3 gas. Next, as shown in FIG. 2D, the metal layer 17 is masked and the core layer 16 is dry-etched.
Also in this dry etching, a reactive ion etching apparatus is used and etching is performed in a plasma atmosphere while flowing a CHF 3 gas. Then, as shown in FIG. 2E, the metal film 17 is peeled off. This peeling is performed by dry etching using the NF 3 gas. And finally Figure 2 (f)
As shown in FIG. 5, a clad layer 19 having a refractive index of nc (nc <nw) is coated on the surface of the etched core pattern.
The cladding layer 19 is formed by flame deposition method, plasma CV
It is realized by the D method, the low pressure CVD method or the like.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次の如く
優れた効果を有する。
In summary, the present invention has the following excellent effects.

【0025】(1) SiO2 中へ添加する屈折率制御用添
加物と希土類元素とSiO2 をそれぞれ独立にタブレッ
トを作り、これらのタブレットをそれぞれ別個に蒸発源
内に入れて電子ビームにより独立に蒸発させているの
で、屈折率の制御と希土類元素添加濃度の制御が容易に
できる。
[0025] (1) making a tablet for refractive index control additive to be added to the SiO 2 in the rare earth element and SiO 2 of independently evaporation these tablets independently by the electron beam respectively placed in separate evaporation Gennai Therefore, it is possible to easily control the refractive index and the concentration of the rare earth element added.

【0026】(2) また、成膜されたガラス膜は粒径が1
μm以下の透明で光散乱損失の小さい膜である。
(2) Further, the glass film formed has a particle size of 1
The film is transparent and has a small light scattering loss of μm or less.

【0027】(3) その結果、低損失でかつ高利得特性の
得られる希土類元素添加ガラス膜を得ることができる。
(3) As a result, it is possible to obtain a rare earth element-added glass film with low loss and high gain characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第一の発明に用いる電子ビーム蒸着装置および
製造方法の一実施例を示した概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an electron beam vapor deposition apparatus and a manufacturing method used in the first invention.

【図2】第四の発明の一実施例を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the fourth invention.

【図3】従来の希土類元素ガラス導波路の製造方法を示
す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a method for manufacturing a conventional rare earth element glass waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子ビーム蒸着装置 2 チャンバ 3,4,5 蒸着源 3a,4a,5a タブレット 7a,7b,7c 基板 1 Electron Beam Vapor Deposition Device 2 Chamber 3, 4, 5 Vapor Deposition Source 3a, 4a, 5a Tablet 7a, 7b, 7c Substrate

フロントページの続き (72)発明者 井本 克之 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 樫村 誠一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内Front page continuation (72) Inventor Katsuyuki Imoto 3550 Kidayo-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Cable Ltd. Advanced Research Center (72) Inventor Seiichi Kashimura 3550 Kida-yocho, Tsuchiura City, Ibaraki Hitachi Cable Advanced Research Co., Ltd. In the center

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子ビーム蒸着装置のチャンバ内に、基
板と3つの蒸着源と備えると共に、第一の蒸発源にSi
2 のタブレットを入れ、第二の蒸発源に屈折率制御用
添加物を少なくとも2種含んだタブレットを入れ、第三
の蒸発源に希土類元素を少なくとも1種含んだタブレッ
トを入れた後、これらタブレット上にそれぞれ電子ビー
ムを照射してタブレットを蒸発させ、その蒸気を上記基
板表面に蒸着させて希土類元素と屈折率制御用添加物を
少なくとも3種含んだSiO2 ガラス膜を形成すること
を特徴とする希土類元素添加ガラス膜の製造方法。
1. A substrate and three vapor deposition sources are provided in a chamber of an electron beam vapor deposition apparatus, and Si is used as a first vaporization source.
After placing O 2 tablets, a second evaporation source containing at least two refractive index controlling additives, and a third evaporation source containing at least one rare earth element, Each of the tablets is irradiated with an electron beam to vaporize the tablet, and the vapor is deposited on the surface of the substrate to form a SiO 2 glass film containing at least three kinds of rare earth elements and refractive index controlling additives. A method for producing a glass film containing a rare earth element.
【請求項2】 上記第二の蒸発源内に入れるタブレット
は、少なくとも2種の屈折率制御用添加物の融点の差が
±200℃以内の材料で構成することを特徴とする請求
項1記載の希土類元素添加ガラス膜の製造方法。
2. The tablet placed in the second evaporation source is made of a material having a difference in melting point of at least two kinds of refractive index controlling additives within ± 200 ° C. A method for manufacturing a glass film containing a rare earth element.
【請求項3】 上記それぞれの電子ビームの電流値と蒸
着時間を調節して上記SiO2 ガラス膜の厚み方向に屈
折率と希土類元素濃度を変えることを特徴とする請求項
1記載の希土類元素添加ガラス膜の製造方法。
3. The rare earth element addition according to claim 1, wherein the refractive index and the rare earth element concentration are changed in the thickness direction of the SiO 2 glass film by adjusting the current value of each electron beam and the vapor deposition time. Method for manufacturing glass film.
【請求項4】 電子ビーム蒸着装置のチャンバ内に、低
屈折率層を有する基板と3つの蒸着源と備えると共に、
第一の蒸発源にSiO2 のタブレットを入れ、第二の蒸
発源に屈折率制御用添加物を少なくとも2種含んだタブ
レットを入れ、第三の蒸発源に希土類元素を少なくとも
1種含んだタブレットを入れた後、これらタブレット上
にそれぞれ電子ビームを照射してタブレットを蒸発さ
せ、その蒸気を上記基板表面に蒸着させて希土類元素と
屈折率制御用添加物を少なくとも3種含んだSiO2
ラス膜を形成し、該SiO2 ガラス膜をフォトリソグラ
フィおよびドライエッチングにより略矩形状に加工する
と共に、加工した膜全面に低屈折率のガラス膜を被覆す
ることを特徴とする希土類元素添加ガラス導波路の製造
方法。
4. A chamber having an electron beam vapor deposition apparatus is provided with a substrate having a low refractive index layer and three vapor deposition sources, and
A tablet containing SiO 2 in the first evaporation source, a tablet containing at least two kinds of refractive index controlling additives in the second evaporation source, and a tablet containing at least one rare earth element in the third evaporation source. After the addition, the tablets are each irradiated with an electron beam to evaporate the tablets, and the steam is deposited on the surface of the substrate to form a SiO 2 glass film containing at least three kinds of rare earth elements and refractive index controlling additives. And processing the SiO 2 glass film into a substantially rectangular shape by photolithography and dry etching, and covering the processed film with a glass film having a low refractive index. Production method.
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