JPH05226733A - Rare-earth element added glass waveguide and its manufacture - Google Patents

Rare-earth element added glass waveguide and its manufacture

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JPH05226733A
JPH05226733A JP2537892A JP2537892A JPH05226733A JP H05226733 A JPH05226733 A JP H05226733A JP 2537892 A JP2537892 A JP 2537892A JP 2537892 A JP2537892 A JP 2537892A JP H05226733 A JPH05226733 A JP H05226733A
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JP
Japan
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glass
earth element
rare earth
sio
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP2537892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masataka Nakazawa
正隆 中沢
Katsuyuki Imoto
克之 井本
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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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP2537892A priority Critical patent/JPH05226733A/en
Publication of JPH05226733A publication Critical patent/JPH05226733A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a glass waveguide in which a film thickness and a refractive index are controlled and a rare-earth element is uniformly added by a method wherein a core glass composed of a specific oxide matter containing the rare- earth element is formed on the surface of a substrate. CONSTITUTION:When electron beams are substantially concurrently emitted to tablets 3a, 4a within evaporation sources 3. 4 from electron guns 5, 6, respectively, and each of the tablets 3a, 4a radially evaporates to mix within a chamber 2 as well as reach a plurality of substrates 8a to 8n located on the upper part within the chamber 2, so that a glass film composed of SiO2 and Ta2O5, may be formed on the surface. Here, by adjusting a current of the electron guns 5, 6, the annexing amount of a rare-earth element in a glass film can be adjusted by controlling an evaporation speed from the evaporation source. A control scope of the annexing amount can be realized ranging within several percentages from 100ppm.

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を添加したガ
ラス導波路およびそ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 waveguide containing a rare earth element and a method for manufacturing the glass waveguide.

【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導波路およびその製造
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 Another object of the present invention is to provide a rare earth element-doped glass waveguide in which a large amount of the rare earth element is added and which has high gain, and a manufacturing method thereof.

【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
に第一の発明は基板の表面上に、希土類元素を少なくと
も1種含むSiO2 とTa2 5 からなるコアガラスを
形成し、該コアガラスを低屈折率層で覆ったものであ
り、第二の発明は上記希土類元素を少なくとも1種含む
SiO2 とTa2 5 コアガラスは電子ビーム蒸着法に
よって形成されたものである。また、第三の発明は低屈
折率層を有する基板上に、電子ビーム蒸着法によりSi
2 とTa2 5 の一体化タブレットと、希土類元素を
少なくとも1種含むタブレットを同時に蒸発させて希土
類元素を少なくとも1種含むSiO2 とTa2 5 ガラ
ス膜を形成し、該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、上記希土類元素を少なくとも
1種含むSiO2 とTa2 5 ガラス膜を略矩形状に加
工した後、該略矩形状のガラス膜全面に低屈折率のガラ
ス膜を被覆したものであり、第四の発明は上記SiO2
とTa2 5 の一体化タブレットは、SiO2 とTa2
5 の粉末を混合した後、これをホットプレスにより所
定形状に固形化して形成したものである。
To achieve the above object, the first invention is to form a core glass composed of SiO 2 and Ta 2 O 5 containing at least one rare earth element on the surface of a substrate, The core glass is covered with a low refractive index layer, and the second invention is that the SiO 2 and Ta 2 O 5 core glass containing at least one kind of the rare earth element are formed by an electron beam evaporation method. Further, the third invention is a method of forming Si on a substrate having a low refractive index layer by an electron beam evaporation method.
An integrated tablet of O 2 and Ta 2 O 5 and a tablet containing at least one rare earth element are simultaneously evaporated to form a SiO 2 and Ta 2 O 5 glass film containing at least one rare earth element. A SiO 2 and Ta 2 O 5 glass film containing at least one of the rare earth elements is processed into a substantially rectangular shape by photolithography and dry etching, and then the entire surface of the substantially rectangular glass film is coated with a low refractive index glass film. The fourth invention is the above-mentioned SiO 2
Integrated tablet of Ta 2 O 5 and SiO 2 and Ta 2
This is formed by mixing O 5 powder and then solidifying it into a predetermined shape by hot pressing.

【0011】[0011]

【作用】本発明のガラス導波路は光の伝搬する領域であ
るコアガラスを融点が略等しいSiO2 とTa2 5
用いて構成し、このコアガラス内に希土類元素を少なく
とも1種添加したものであり、その製造方法として2つ
の蒸発源を有する電子ビーム蒸着法によりコア用ガラス
膜を形成するものである。すなわち、一方の蒸発源にS
iO2 とTa2 5 の粉末を混合し、ホットプレスによ
り固形化したタブレットを入れ、他方の蒸発源に希土類
元素を少なくとも1種含んだタブレットを入れ、これら
タブレットに電子ビームを同時に照射すると、その蒸気
が電子ビーム蒸着装置の上部側に配置された基板上に、
ガラス膜を形成する方法であるため、希土類元素と屈折
率制御用添加物のTa2 5 との少なくとも2種含んだ
ガラス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、一方の蒸発源内に入れるタブレットは
SiO2 とTa2 5 といった融点の差が±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。さらに、ガラス膜中に粒
径が1μm以上のクラスタがないために、ドライエッチ
ングの際のエッチングも一様に行なえ、エッチング荒れ
の少ない略矩形状のコアパターンを形成することができ
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。
In the glass waveguide of the present invention, the core glass, which is a region through which light propagates, is composed of SiO 2 and Ta 2 O 5 having substantially the same melting points, and at least one rare earth element is added to the core glass. The glass film for a core is formed by an electron beam evaporation method having two evaporation sources as its manufacturing method. That is, S
When powders of iO 2 and Ta 2 O 5 are mixed, a tablet solidified by hot pressing is put, a tablet containing at least one rare earth element is put in the other evaporation source, and when these tablets are simultaneously irradiated with an electron beam, The vapor is on the substrate placed on the upper side of the electron beam evaporation system,
Since it is a method of forming a glass film, a glass film containing at least two kinds of rare earth elements and a refractive index controlling additive Ta 2 O 5 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. The tablet placed in one of the evaporation sources is made of a material having a melting point difference of ± 200 ° C such as SiO 2 and Ta 2 O 5 to eliminate the difference in evaporation rate, suppress cluster formation, and have a particle size of 1 μm or less. It is possible to obtain a transparent glass film having a small light scattering loss. Further, since there are no clusters having a grain size of 1 μm or more in the glass film, the dry etching can be uniformly performed, and a substantially rectangular core pattern with less etching roughness can be formed. 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導
波路のコア用ガラス膜の製造に用いる電子ビーム蒸着装
置1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 1 used for producing a glass film for core of a rare earth element-added glass waveguide according to 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2つの蒸発源3,4が配置されており、
一つの蒸発源3内にはSiO2 とTa2 5 からなるブ
ロック状のタブレット3aが入れられており、また、一
方の蒸発源4内には希土類元素を少なくとも1種含んだ
ブロック状のタブレット4aが入れられている。
As shown in the drawing, two evaporation sources 3 and 4 formed in a vessel shape are arranged at the bottom of the chamber 2.
A block-shaped tablet 3a made of SiO 2 and Ta 2 O 5 is placed in one evaporation source 3, and a block-shaped tablet containing at least one rare earth element in one evaporation source 4. 4a is included.

【0015】この蒸発源3内のタブレット3aはSiO
2 とTa2 5 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焼結密度が90%以上となるよ
うにブロック状にした焼結体である。また、このTa2
5 は屈折率制御用添加物であり、SiO2 に対して1
重量%から10数重量%添加されている。
The tablet 3a in the evaporation source 3 is made of SiO.
This is a block-shaped sintered body in which powders of 2 and Ta 2 O 5 are mixed so as to have a desired weight% and hot-pressed so that the sintered density becomes 90% or more. Also, this Ta 2
O 5 is an additive for controlling the refractive index, and is 1 with respect to SiO 2 .
It is added in an amount of 10 to 10% by weight.

【0016】また、これら蒸発源3,4近傍には電子ガ
ン5,6が設けられており、それぞれ電子ビームを蒸発
源3,4内のタブレット3a,4aに照射してこれを蒸
発させている。
Further, electron guns 5 and 6 are provided in the vicinity of the evaporation sources 3 and 4, and the tablets 3a and 4a in the evaporation sources 3 and 4 are irradiated with electron beams to evaporate them. ..

【0017】一方、チャンバ2内であって、上記蒸発源
3,4の上方部には基板ホルダ7が設けられており、さ
らに、この基板ホルダ7には複数の基板8a〜8nが取
り付けられている。また、この基板ホルダ7の上部には
ヒータ9が設けられており、基板ホルダ7に取り付けら
れている複数の基板8a〜8nを100〜400℃の範
囲内に加熱している。
On the other hand, inside the chamber 2, a substrate holder 7 is provided above the evaporation sources 3 and 4, and a plurality of substrates 8a to 8n are attached to the substrate holder 7. There is. A heater 9 is provided above the substrate holder 7 to heat the plurality of substrates 8a to 8n attached to the substrate holder 7 within a range of 100 to 400 ° C.

【0018】また、チャンバ2には、それぞれ酸素ガス
導入系10と真空排気系11が接続されており、真空排
気系11によってチャンバ2内を(10-7Torr)状
態になるように真空排気した後、酸素ガス導入系10か
ら酸素ガスを導入し、真空度が5×10-4から5×10
-5Torrになるように酸素流量が調節している。
An oxygen gas introduction system 10 and a vacuum exhaust system 11 are connected to the chamber 2, respectively, and the chamber 2 is evacuated by the vacuum exhaust system 11 to a (10 −7 Torr) state. After that, oxygen gas is introduced from the oxygen gas introduction system 10, and the degree of vacuum is 5 × 10 −4 to 5 × 10.
-The oxygen flow rate is adjusted so that it becomes -5 Torr.

【0019】また、上記蒸発源3,4の間には仕切板1
2が設けられており、これら蒸発源3,4から発生する
蒸発物がお互い混入しないように防止している。
A partition plate 1 is provided between the evaporation sources 3 and 4.
2 is provided to prevent evaporative substances generated from these evaporation sources 3 and 4 from mixing with each other.

【0020】次に、本発明の作用を説明する。Next, the operation of the present invention will be described.

【0021】上述したような状態において、それぞれの
蒸発源3,4内のタブレット3a,4aに、それぞれの
電子ガン5,6から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
上部に位置する複数の基板8a〜8nに達してその表面
上にSiO2 とTa2 5 からなるガラス膜を成膜する
ことになる。ここで、このガラス膜中の希土類元素の添
加量は電子ガン5,6の電流を調節することにより、蒸
発源3からの蒸発速度を制御することによって容易に調
節することができる。すなわち、このガラス膜中の希土
類元素の添加量は蒸発速度を調整することによって容易
に制御することができ、その添加量の制御範囲は100
ppmから数%の範囲に渡って実現することが可能であ
る。例えば、蒸発源3内にEr2 3 のタブレットを入
れてガラス膜を試作した結果、SiO2 −Ta2 5
ラス膜中へのErの添加量は数百ppmから2%の範囲
まで上記電子ガン5の電流値を調節することによって変
えることができた。しかも、これらガラス膜の伝搬損失
は0.15dB/cm以下であり、従来のTa2 5
代わりにGeO2 あるいはP2 5 を用いた場合の損失
(0.25〜0.3dB/cm)に比べ、低損失値が実
現できた。
When the tablets 3a and 4a in the evaporation sources 3 and 4 are irradiated with electron beams from the electron guns 5 and 6 at substantially the same time in the above-mentioned state,
As shown in the figure, the tablets 3a and 4a evaporate radially, and while mixing in the chamber 2, reach the plurality of substrates 8a to 8n located in the upper part of the chamber 2 and reach the surfaces thereof with SiO 2 and Ta 2 O. A glass film consisting of 5 will be formed. Here, the amount of the rare earth element added to the glass film can be easily adjusted by adjusting the currents of the electron guns 5 and 6 to control the evaporation rate from the evaporation source 3. That is, the addition amount of the rare earth element in the glass film can be easily controlled by adjusting the evaporation rate, and the control range of the addition amount is 100.
It can be realized in the range of ppm to several%. For example, as a result of putting a tablet of Er 2 O 3 into the evaporation source 3 and making a glass film as a prototype, the addition amount of Er in the SiO 2 —Ta 2 O 5 glass film is within the range of several hundred ppm to 2%. It could be changed by adjusting the current value of the electron gun 5. Moreover, the propagation loss of these glass membrane is less than 0.15 dB / cm, the loss in the case of using GeO 2 or P 2 O 5 in place of the conventional Ta 2 O 5 (0.25~0.3dB / cm ), A low loss value was realized.

【0022】また、本実施例で屈折率制御用添加物とし
てTa2 5 を選んだのは、SiO2 と融点が略等しい
ために、この一体化タブレット3aに電子ガン5から電
子ビームを照射した場合、SiO2 とTa2 5 が略一
様に溶かされ、ほぼ同じ蒸発速度で蒸発していくため、
屈折率制御性が極めて良いためである。従って、予め粉
末状態で定めたSiO2 とTa2 5 の重量%と屈折率
との間には直線的な比例関係が得られる。また、SiO
2 とTa2 5 の粉末は粒径が1μm以下と小さく、か
つ粒径がよく揃っているために、基板8a〜8nに形成
されたガラス膜の微粒子径も1μm以下にほぼ一様とな
り、散乱損失の低いコアガラス膜を得ることができるた
めである。さらに、SiO2 とTa2 5 の粉末の粒径
がよく揃っているために、焼結密度が90%以上のタブ
レットを再現性良く作ることができ、これも散乱損失の
低いコアガラス膜の実現に効果的であった。
In the present embodiment, Ta 2 O 5 was selected as the refractive index control additive because the melting point of SiO 2 is almost the same as that of SiO 2 and thus the integrated tablet 3a is irradiated with an electron beam from the electron gun 5. In that case, SiO 2 and Ta 2 O 5 are melted substantially uniformly and vaporized at almost the same evaporation rate.
This is because the refractive index controllability is extremely good. Therefore, a linear proportional relationship can be obtained between the weight percentage of SiO 2 and Ta 2 O 5 and the refractive index, which are predetermined in the powder state. Also, SiO
Since the powders of 2 and Ta 2 O 5 have a small particle size of 1 μm or less and the particle sizes are well aligned, the fine particle size of the glass film formed on the substrates 8a to 8n becomes almost uniform to 1 μm or less, This is because a core glass film with low scattering loss can be obtained. Furthermore, since the particle diameters of the SiO 2 and Ta 2 O 5 powders are well aligned, tablets with a sintered density of 90% or more can be made with good reproducibility, which is also a core glass film with low scattering loss. It was effective for realization.

【0023】尚、本実施例のタブレット3a,4aには
直径18mm、厚さ10mmの円柱形のものを数個から
10数個用いてガラス膜厚7μm〜10μmを形成した
が、本発明はこれに限らず、タブレットの形状は四角
形、多角形のものでもよく、また大きさも上記値に限定
されるものではない。また、基板8a〜8nには直径3
インチ、厚さ1mmの石英基板を用い、基板ホルダ7に
20枚取り付けたが、タブレットと同様に、本発明はこ
れに限らず、例えば、そのサイズは4インチや5インチ
でも良く、材質も石英基板以外に、表面にSiO2 膜、
あるいはSiO2 にP,B,Fなどの屈折率制御用添加
物を少なくとも1種含んだ膜を有するSi基板でもよ
く、その形状、材質及び数量も上記実施例に限定される
ものではない。また、基板ホルダ7はガラス膜成膜中に
円周方向に回転するように構成すれば、基板面内及び基
板間での膜厚および屈折率の偏差を小さく抑えることも
可能となる。その実験例として屈折率の偏差は基板面内
で0.1%以下、基板間で0.5%以下のものを得るこ
とができた。また、膜厚の偏差は基板面内で0.3%以
下、基板間で3%以下であった。さらに、装置1内に膜
厚モニタを備えれば、ガラス膜の成膜中に膜厚をモニタ
しながら行うことが可能となり、従来方法に比較して製
造歩留りが良くなる。
The tablets 3a and 4a of this embodiment were formed with a glass film thickness of 7 .mu.m to 10 .mu.m by using several to ten or more cylindrical tablets having a diameter of 18 mm and a thickness of 10 mm. However, the shape of the tablet may be a quadrangle or a polygon, and the size is not limited to the above value. In addition, the substrates 8a to 8n have a diameter of 3
Although 20 quartz substrates each having a thickness of 1 mm and a thickness of 1 mm were attached to the substrate holder 7, the present invention is not limited to this, like the tablet. For example, the size may be 4 inches or 5 inches, and the material is quartz. In addition to the substrate, a SiO 2 film on the surface,
Alternatively, it may be a Si substrate having a film containing at least one kind of refractive index controlling additive such as P, B and F in SiO 2 , and the shape, material and quantity thereof are not limited to those in the above embodiment. Further, if the substrate holder 7 is configured to rotate in the circumferential direction during the glass film formation, it is possible to suppress the deviation of the film thickness and the refractive index within the substrate surface and between the substrates to be small. As an experimental example, it was possible to obtain a refractive index deviation of 0.1% or less in the substrate plane and 0.5% or less between the substrates. Further, the deviation of the film thickness was 0.3% or less within the substrate surface and 3% or less between the substrates. Furthermore, if a film thickness monitor is provided in the apparatus 1, it becomes possible to monitor the film thickness during the formation of the glass film, and the manufacturing yield is improved as compared with the conventional method.

【0024】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の製造方法につ
いて説明する。
Next, a method for manufacturing a rare earth element-doped optical waveguide using the glass film obtained by the above method will be described.

【0025】図2は本発明の希土類元素添加ガラス導波
路15の実施例を示したものである。先ず図2(a)の
ガラス導波路15aは、上述したような方法によって基
板8上に得られた希土類元素を少なくとも1種含むSi
2 とTa2 5 からなる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、略矩形状に加工して
コアガラス13を形成し、このコアガラス13上に、そ
れよりも低屈折率のクラッドガラス層14を形成したも
のであり、図2(b)のガラス導波路15bは基板8上
にバッファ層16を形成し、このバッファ層16の上面
に上述したような方法によって得られたコアガラス13
とクラッドガラス層14を形成したものであり、また、
図2(c)のガラス導波路15cは図2(b)のガラス
導波路15bのクラッドガラス層14の代わりにクラッ
ドガラス薄膜17を被覆したものである。このクラッド
ガラス層14及びクラッドガラス薄膜17は火炎堆積
法、化学的蒸着法(CVD法)、プラズマCVD法等に
よって形成される。
FIG. 2 shows an embodiment of the rare earth element-doped glass waveguide 15 of the present invention. First, the glass waveguide 15a shown in FIG. 2A is made of Si containing at least one rare earth element obtained on the substrate 8 by the method described above.
A glass film made of O 2 and Ta 2 O 5 is processed into a substantially rectangular shape by photolithography and dry etching to form a core glass 13, and a clad glass layer having a refractive index lower than that is formed on the core glass 13. 2 is formed by forming the buffer layer 16 on the substrate 8 and the core glass 13 obtained by the method described above on the upper surface of the buffer layer 16.
And a clad glass layer 14 are formed,
The glass waveguide 15c of FIG. 2C is obtained by coating a clad glass thin film 17 instead of the clad glass layer 14 of the glass waveguide 15b of FIG. 2B. The clad glass layer 14 and the clad glass thin film 17 are formed by a flame deposition method, a chemical vapor deposition method (CVD method), a plasma CVD method, or the like.

【0026】尚、この図2(a)〜(c)に示すガラス
導波路15は上述した方法で基板8上にコア用ガラス膜
を形成した後、このコア用ガラス膜上に、例えばWSi
膜等のメタル膜を形成し、その後、このメタル膜上にフ
ォトリソグラフィ工程によりフォトレジストパターンを
形成する。次に、ドライエッチング工程により上記フォ
トレジストパターンをマスクして再度ドライエッチング
工程によりコアガラス膜を剥離した後、コアガラスパタ
ーン全面に低屈折率膜を被覆することによってガラス導
波路を製造することになる。
In the glass waveguide 15 shown in FIGS. 2A to 2C, after the core glass film is formed on the substrate 8 by the above-described method, for example, WSi is formed on the core glass film.
A metal film such as a film is formed, and then a photoresist pattern is formed on the metal film by a photolithography process. Next, after masking the photoresist pattern by a dry etching process and peeling the core glass film again by a dry etching process, a glass waveguide is manufactured by coating the entire core glass pattern with a low refractive index film. Become.

【0027】このコアガラス膜は上述したように、電子
ビーム蒸着法によって形成されたものであり、希土類元
素を含むSiO2 とTa2 5 からなるガラスで構成さ
れているため、低損失なガラス導波路が実現される。ま
た、上述したように、このクラッドガラス層14,17
はコアガラス13の屈折率よりも低い値の屈折率を有す
るガラスが用いられ、SiO2 あるいはSiO2 にP,
B,F,Ge,Ti等の屈折率制御用添加物を少なくと
も1種含んだもので構成されている。
As described above, the core glass film is formed by the electron beam evaporation method and is composed of glass composed of SiO 2 and Ta 2 O 5 containing a rare earth element, so that it is a low loss glass. A waveguide is realized. In addition, as described above, the clad glass layers 14 and 17
Is a glass having a refractive index lower than that of the core glass 13, and SiO 2 or SiO 2 has P,
It is composed of at least one refractive index controlling additive such as B, F, Ge and Ti.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、電子ビー
ム蒸着法を用いてコア用ガラス膜を形成するようになっ
ているため、電子ビームの電流値を制御することでコア
用ガラス膜中に希土類元素を均一添加、あるいは添加量
の制御が容易となる。しかも、形成されるガラス膜厚お
よび屈折率の制御が容易となる。また、従来のように液
体を使用しないため、不純物が混入することなく低損失
化及び光散乱損失の低下が達成され、高利得性のガラス
膜が提供できる等といった優れた効果を有する。
In summary, according to the present invention, the glass film for core is formed by using the electron beam evaporation method. Therefore, by controlling the current value of the electron beam, the glass film for core can be formed. It becomes easy to uniformly add the rare earth element or control the addition amount. Moreover, it becomes easy to control the film thickness and the refractive index of the formed glass. Further, unlike the conventional case, since liquid is not used, there is an excellent effect that a loss is reduced and a light scattering loss is reduced without mixing impurities, and a glass film having high gain can be provided.

【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】本発明の実施例を示した概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the present 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 電子ビーム蒸着法 3a SiO2 とTa2 5 からなるタブレット 4a 希土類元素を含んだタブレット 8 基板 13 コアガラス 14 低屈折率層 15 ガラス導波路1 Electron Beam Evaporation Method 3a Tablet made of SiO 2 and Ta 2 O 5 4a Tablet containing rare earth element 8 Substrate 13 Core glass 14 Low refractive index layer 15 Glass waveguide

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の表面上に、希土類元素を少なくと
も1種含むSiO2 とTa2 5 からなるコアガラスを
形成し、該コアガラスをクラッドガラス等の低屈折率層
で覆ったことを特徴とする希土類元素添加ガラス導波
路。
1. A core glass made of SiO 2 and Ta 2 O 5 containing at least one rare earth element is formed on the surface of a substrate, and the core glass is covered with a low refractive index layer such as a clad glass. A rare earth element-doped glass waveguide.
【請求項2】 上記希土類元素を少なくとも1種含むS
iO2 とTa2 5 からなるコアガラスは電子ビーム蒸
着法によって形成された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導波路。
2. S containing at least one of the rare earth elements
The rare earth element-doped glass waveguide according to claim 1, wherein the core glass composed of iO 2 and Ta 2 O 5 is formed by an electron beam evaporation method.
【請求項3】 低屈折率層を有する基板上に、電子ビー
ム蒸着法によりSiO2 とTa2 5 からなるタブレッ
トと、希土類元素を少なくとも1種含むタブレットを同
時に蒸発させて希土類元素を少なくとも1種含むSiO
2 −Ta2 5 ガラス膜を形成し、該ガラス膜をフォト
リソグラフィおよびドライエッチングにより、上記希土
類元素を少なくとも1種含むSiO2 −Ta2 5 ガラ
ス膜を略矩形状に加工した後、該略矩形状のガラス膜全
面に低屈折率層を被覆した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。
3. A tablet having SiO 2 and Ta 2 O 5 and a tablet containing at least one rare earth element are simultaneously evaporated by an electron beam vapor deposition method on a substrate having a low refractive index layer to obtain at least one rare earth element. Seed-containing SiO
A 2- Ta 2 O 5 glass film is formed, and the SiO 2 —Ta 2 O 5 glass film containing at least one of the rare earth elements is processed into a substantially rectangular shape by photolithography and dry etching. A method for manufacturing a rare earth element-doped glass waveguide, characterized in that the entire surface of a substantially rectangular glass film is covered with a low refractive index layer.
【請求項4】 上記SiO2 とTa2 5 の一体化タブ
レットは、SiO2 とTa2 5 の粉末を均一混合した
後、これをホットプレスにより所定形状に固形化して形
成したことを特徴とする請求項3記載の希土類元素添加
ガラス導波路の製造方法。
Integrated tablet wherein said SiO 2 and Ta 2 O 5, after uniformly mixed powder of SiO 2 and Ta 2 O 5, characterized in that it was formed was solidified in a predetermined shape by hot pressing The method for producing a rare earth element-doped glass waveguide according to claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005061401A3 (en) * 2003-09-18 2005-10-20 3M Innovative Properties Co CERAMICS AND GLASS COMPRISING Al2O3, REO, ZrO2 AND/OR HFO2, AND Nb2O5 AND/OR Ta2O5 AND/OR METHODS OF MAKING THE SAME

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