JPH06123816A - 希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方法 - Google Patents
希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方法Info
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- JPH06123816A JPH06123816A JP27293892A JP27293892A JPH06123816A JP H06123816 A JPH06123816 A JP H06123816A JP 27293892 A JP27293892 A JP 27293892A JP 27293892 A JP27293892 A JP 27293892A JP H06123816 A JPH06123816 A JP H06123816A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
- C03C23/0095—Solution impregnating; Solution doping; Molecular stuffing, e.g. of porous glass
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比屈折率差が大きく、蛍光効率が高くとれ、
軟化点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属
添加型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製
造方法を提供する。 【構成】 低屈折率層２を有する基板１上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜３を形成し、多孔質膜３中に希土類元素
を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、
その後、乾燥、焼結させてガラス膜５を形成した。
軟化点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属
添加型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製
造方法を提供する。 【構成】 低屈折率層２を有する基板１上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜３を形成し、多孔質膜３中に希土類元素
を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、
その後、乾燥、焼結させてガラス膜５を形成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なガラス導波路に
係り、比屈折率差が大きく、蛍光効率が高くとれ、軟化
点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属添加
型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方
法に関するものである。
係り、比屈折率差が大きく、蛍光効率が高くとれ、軟化
点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属添加
型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス導波路のコア内に希土類イオンを
添加することにより、レーザや光増幅器を実現しようと
する研究が注目されるようになってきた。
添加することにより、レーザや光増幅器を実現しようと
する研究が注目されるようになってきた。
【０００３】図７はガラス導波路のコア内に希土類イオ
ンを添加する方法の従来例を示したものである。すなわ
ち、基板７上に光が伝搬するコア９とそのコア９を覆う
クラッド層１０とを形成する際に、基板上のコア用ガラ
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
種類以上の元素とを含む溶液中に液浸することによっ
て、これらの元素をコア９に所定濃度に添加させ、その
後、乾燥，焼結し、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９を矩形状にパターン化し、最
後に上記パターン化したコア表面上にクラッド層１０を
堆積させてレーザ用あるいは光増幅器用希土類イオン添
加ガラス導波路を得る方法である（特開平２−２５０８
３号）。
ンを添加する方法の従来例を示したものである。すなわ
ち、基板７上に光が伝搬するコア９とそのコア９を覆う
クラッド層１０とを形成する際に、基板上のコア用ガラ
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
種類以上の元素とを含む溶液中に液浸することによっ
て、これらの元素をコア９に所定濃度に添加させ、その
後、乾燥，焼結し、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９を矩形状にパターン化し、最
後に上記パターン化したコア表面上にクラッド層１０を
堆積させてレーザ用あるいは光増幅器用希土類イオン添
加ガラス導波路を得る方法である（特開平２−２５０８
３号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来の希
土類イオン添加ガラス導波路及びその製造方法では、以
下のような問題点がある。
土類イオン添加ガラス導波路及びその製造方法では、以
下のような問題点がある。
【０００５】（１）比屈折率差の大きい希土類イオン添
加ガラス導波路を実現することが難しい。
加ガラス導波路を実現することが難しい。
【０００６】（２）蛍光効率を高めるために且つ軟化点
温度を下げるためにアルカリ金属を添加することが難し
い。
温度を下げるためにアルカリ金属を添加することが難し
い。
【０００７】（３）焼結温度が高温であるため、電力代
が高価である。また、焼結温度が高温であるため、基板
上に軟化点温度が低くて安価なもの（たとえば、ホウケ
イ酸ガラス）を使うことがむずかしい。従って、導波路
の価格が高いものとなる。
が高価である。また、焼結温度が高温であるため、基板
上に軟化点温度が低くて安価なもの（たとえば、ホウケ
イ酸ガラス）を使うことがむずかしい。従って、導波路
の価格が高いものとなる。
【０００８】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、比屈折率差が大きく、蛍光効率が高く、軟化
点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属添加
型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方
法を提供することにある。
を解消し、比屈折率差が大きく、蛍光効率が高く、軟化
点温度が低く、安価な希土類イオン・アルカリ金属添加
型ガラス膜付基板及びそれを用いた導波路とその製造方
法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系ガ
ラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素を含
んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ
2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、その
後、乾燥、焼結させてガラス膜を形成したものである。
に本発明は、低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系ガ
ラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素を含
んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ
2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、その
後、乾燥、焼結させてガラス膜を形成したものである。
【００１０】希土類元素を含んだアルカリ金属シリケー
トの水溶液として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｈｏ，Ｙｂ，Ｔｍなどを少なくとも１種含んだもの
を用いてもよい。
トの水溶液として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｅ
ｕ，Ｈｏ，Ｙｂ，Ｔｍなどを少なくとも１種含んだもの
を用いてもよい。
【００１１】ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜にＰ，Ｇｅ，Ｔ
ｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｚｎなどの屈折率制御用添加物を
少なくとも１種添加したＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を用
いてもよい。
ｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｚｎなどの屈折率制御用添加物を
少なくとも１種添加したＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を用
いてもよい。
【００１２】また、希土類イオン・アルカリ金属添加型
ガラス導波路は、低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2
系ガラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素
を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、
その後、乾燥、焼結させて希土類イオン及びアルカリ金
属を含有したガラス膜を形成し、このガラス膜を、フォ
トリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて略
矩形状のパターンを形成し、その後、パターン表面に低
屈折率のクラッド膜を被覆したものである。
ガラス導波路は、低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2
系ガラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素
を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳ
ｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、
その後、乾燥、焼結させて希土類イオン及びアルカリ金
属を含有したガラス膜を形成し、このガラス膜を、フォ
トリソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて略
矩形状のパターンを形成し、その後、パターン表面に低
屈折率のクラッド膜を被覆したものである。
【００１３】製造方法は、低屈折率層を有する基板上に
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を形成する工程と、多孔質膜
中に希土類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶
液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金
属）を含浸させる工程と、多孔質膜を乾燥・焼結により
透明なガラス膜に形成する工程とを有する。
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を形成する工程と、多孔質膜
中に希土類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶
液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金
属）を含浸させる工程と、多孔質膜を乾燥・焼結により
透明なガラス膜に形成する工程とを有する。
【００１４】また、希土類イオン・アルカリ金属添加型
ガラス導波路の製造方法は低屈折率層を有する基板上に
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を形成する工程と、多孔質膜
中に希土類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶
液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金
属）を含浸させる工程と、多孔質膜を乾燥・焼結により
透明なガラス膜に形成する工程と、このガラス膜をフォ
トリソグラフィ及びドライエッチングにより略矩形状の
パターンを形成する工程と、このパターン表面に低屈折
率のクラッド膜を被覆する工程とを有する。
ガラス導波路の製造方法は低屈折率層を有する基板上に
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を形成する工程と、多孔質膜
中に希土類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶
液ＭｅＯ・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金
属）を含浸させる工程と、多孔質膜を乾燥・焼結により
透明なガラス膜に形成する工程と、このガラス膜をフォ
トリソグラフィ及びドライエッチングにより略矩形状の
パターンを形成する工程と、このパターン表面に低屈折
率のクラッド膜を被覆する工程とを有する。
【００１５】
【作用】上記構成により、希土類元素とアルカリ金属と
を液状にして多孔質膜中に添加することによって、多孔
質膜を乾燥・焼結して透明なガラス膜に形成した時、希
土類元素とアルカリ金属とを添加したガラス導波路或い
は基板を得ることができる。
を液状にして多孔質膜中に添加することによって、多孔
質膜を乾燥・焼結して透明なガラス膜に形成した時、希
土類元素とアルカリ金属とを添加したガラス導波路或い
は基板を得ることができる。
【００１６】アルカリ金属を添加したことで高比屈折率
差が得られる。この比屈折率差は、１．５％を越えてお
り、従来の比屈折率差が１％以下であるから、その効果
は顕著である。アルカリ金属を添加したことで蛍光効率
が高くなる。同時に、アルカリ金属は軟化点温度が低い
ので、焼結の際の電気炉の温度が低くてよい。電気炉の
温度が低いので、電気代が少なくてよい。その結果、安
価な導波路或いは基板を得ることができる。
差が得られる。この比屈折率差は、１．５％を越えてお
り、従来の比屈折率差が１％以下であるから、その効果
は顕著である。アルカリ金属を添加したことで蛍光効率
が高くなる。同時に、アルカリ金属は軟化点温度が低い
ので、焼結の際の電気炉の温度が低くてよい。電気炉の
温度が低いので、電気代が少なくてよい。その結果、安
価な導波路或いは基板を得ることができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
詳述する。
【００１８】まず、低屈折率層を有する基板上に希土類
イオンとアルカリ金属を含有したＳｉＯ2 系ガラス膜を
形成する製造工程を図１に示す。図１（ａ）に示すよう
に、低屈折率層２を有する基板１上にＳｉＯ2 系ガラス
多孔質膜３を形成する。
イオンとアルカリ金属を含有したＳｉＯ2 系ガラス膜を
形成する製造工程を図１に示す。図１（ａ）に示すよう
に、低屈折率層２を有する基板１上にＳｉＯ2 系ガラス
多孔質膜３を形成する。
【００１９】ここで、基板１には半導体（Ｓｉ，ＧａＡ
ｓ，ＩｎＰ等）、高屈折率のガラス（たとえば、コーニ
ングガラス社のホウケイ酸ガラス，商品名7059ガラス，
7740ガラス）、高屈折率の強誘電体（ＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 等）等を用いることができる。また、低屈折
率層２にはＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ，
Ｇｅなどの屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだ
ものを用いることができる。この低屈折率層２は、化学
気相蒸着法，電子ビーム蒸着法，スパッタリング法等に
よって形成することができる。
ｓ，ＩｎＰ等）、高屈折率のガラス（たとえば、コーニ
ングガラス社のホウケイ酸ガラス，商品名7059ガラス，
7740ガラス）、高屈折率の強誘電体（ＬｉＮｂＯ3 ，Ｌ
ｉＴａＯ3 等）等を用いることができる。また、低屈折
率層２にはＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＢ，Ｐ，Ｆ，
Ｇｅなどの屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだ
ものを用いることができる。この低屈折率層２は、化学
気相蒸着法，電子ビーム蒸着法，スパッタリング法等に
よって形成することができる。
【００２０】また、ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜３には、
ＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＰ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｚｒ，Ｚｎ等の屈折率制御用添加物を少なくとも１
種添加する。この膜は従来のガラス多孔質膜の製造方
法、すなわち、酸水素バーナ中にガラス原料ガスを導入
し、火炎中で加水分解反応を起こさせ基板上にガラス多
孔質膜を形成する方法を用いて形成する。
ＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＰ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｂ，Ａ
ｌ，Ｚｒ，Ｚｎ等の屈折率制御用添加物を少なくとも１
種添加する。この膜は従来のガラス多孔質膜の製造方
法、すなわち、酸水素バーナ中にガラス原料ガスを導入
し、火炎中で加水分解反応を起こさせ基板上にガラス多
孔質膜を形成する方法を用いて形成する。
【００２１】次に、図１（ｂ）に示すように、上記Ｓｉ
Ｏ2 系ガラス多孔質膜３を８００〜１１００℃の温度に
保って加熱し、多孔質膜の密度を大きくする、いわゆる
仮焼結を行なう。
Ｏ2 系ガラス多孔質膜３を８００〜１１００℃の温度に
保って加熱し、多孔質膜の密度を大きくする、いわゆる
仮焼結を行なう。
【００２２】その後、図１（ｃ）に示すように、上記Ｓ
ｉＯ2 系ガラス多孔質膜３中に、硅酸カリウム水溶液に
ＥｒＣｌ3 の溶けた液を含浸させる。上記硅酸カリウム
溶液には、東京応化工業株式会社製のオーカシールＡ
（商品名）を用いる。このオーカシールＡは固化する
と、屈折率（波長０．６３μｍでの値）は１．４９５に
なり、低屈折率層２の屈折率（１．４５０〜１．４６
０）に比し、十分に高い値、すなわち、比屈折率差の大
きい光導波路用の膜を実現することができる。またＳｉ
Ｏ2 系ガラス多孔質膜３には屈折率制御用添加物が添加
されているので、この膜３も焼結することによって屈折
率を１．４５８〜１．４７５程度の範囲にすることがで
きるので、オーカシールＡが混入することによってさら
に高い屈折率値を実現することができる。希土類元素化
合物としては、上記ＥｒＣｌ3 以外にＮｄＣｌ3 ，Ｅｕ
Ｃｌ3 ，ＬａＣＬ3 ，ＰｒＣｌ3 ，ＳｍＣｌ3 ・６Ｈ2
Ｏ，ＴｍＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ，ＹｂＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏなど
を少なくとも１種含んだものを用いることができる。オ
ーカシールＡとＥｒＣｌ3 の混合比はＥｒの添加濃度に
応じて選ぶことができる。
ｉＯ2 系ガラス多孔質膜３中に、硅酸カリウム水溶液に
ＥｒＣｌ3 の溶けた液を含浸させる。上記硅酸カリウム
溶液には、東京応化工業株式会社製のオーカシールＡ
（商品名）を用いる。このオーカシールＡは固化する
と、屈折率（波長０．６３μｍでの値）は１．４９５に
なり、低屈折率層２の屈折率（１．４５０〜１．４６
０）に比し、十分に高い値、すなわち、比屈折率差の大
きい光導波路用の膜を実現することができる。またＳｉ
Ｏ2 系ガラス多孔質膜３には屈折率制御用添加物が添加
されているので、この膜３も焼結することによって屈折
率を１．４５８〜１．４７５程度の範囲にすることがで
きるので、オーカシールＡが混入することによってさら
に高い屈折率値を実現することができる。希土類元素化
合物としては、上記ＥｒＣｌ3 以外にＮｄＣｌ3 ，Ｅｕ
Ｃｌ3 ，ＬａＣＬ3 ，ＰｒＣｌ3 ，ＳｍＣｌ3 ・６Ｈ2
Ｏ，ＴｍＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ，ＹｂＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏなど
を少なくとも１種含んだものを用いることができる。オ
ーカシールＡとＥｒＣｌ3 の混合比はＥｒの添加濃度に
応じて選ぶことができる。
【００２３】図１（ｃ）の液含浸プロセスを経た後、乾
燥を行ない、最後に図１（ｄ）に示すように、高温度の
Ｈｅガス雰囲気下で焼結を行ない、透明なガラス膜５に
する。この透明なガラス膜５はＥｒイオンとＫ2 Ｏを含
有したＳｉＯ2 系ガラスとなる。Ｋ2 Ｏが含有すること
により、焼結温度は１１５０〜１２００℃の範囲に低下
させることができる。なお、Ｋ2 Ｏが含有しない従来の
焼結温度は１４００℃程度であり、約２００℃も低い温
度で焼結できるようになり、電気代の節減を図ることが
できた。
燥を行ない、最後に図１（ｄ）に示すように、高温度の
Ｈｅガス雰囲気下で焼結を行ない、透明なガラス膜５に
する。この透明なガラス膜５はＥｒイオンとＫ2 Ｏを含
有したＳｉＯ2 系ガラスとなる。Ｋ2 Ｏが含有すること
により、焼結温度は１１５０〜１２００℃の範囲に低下
させることができる。なお、Ｋ2 Ｏが含有しない従来の
焼結温度は１４００℃程度であり、約２００℃も低い温
度で焼結できるようになり、電気代の節減を図ることが
できた。
【００２４】なお、上記製造方法において、図１（ｃ）
でまずＥｒＣｌ3 の溶けた液をＳｉＯ2 系ガラス多孔質
膜３中に含浸させた後、乾燥させ、その後、硅酸カリウ
ム水溶液を上記多孔質膜中に含浸させる、いわゆる２段
階の含浸方法を用いてもよい。このように２段階に分け
て含浸させると、多孔質膜中に希土類元素及びアルカリ
金属を均一に含浸させることができる。なお希土類元素
とアルカリ金属との含浸の順序はどちらからでもよい。
でまずＥｒＣｌ3 の溶けた液をＳｉＯ2 系ガラス多孔質
膜３中に含浸させた後、乾燥させ、その後、硅酸カリウ
ム水溶液を上記多孔質膜中に含浸させる、いわゆる２段
階の含浸方法を用いてもよい。このように２段階に分け
て含浸させると、多孔質膜中に希土類元素及びアルカリ
金属を均一に含浸させることができる。なお希土類元素
とアルカリ金属との含浸の順序はどちらからでもよい。
【００２５】次に、図２〜図４に本発明の希土類イオン
・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の実施例を示す。
まず図２には基板１に半導体を用いた場合が示されてお
り、この半導体基板１上に低屈折率層２、ガラス膜５が
形成されている。同様に、図３はホウケイ酸ガラス等の
高屈折率ガラスを用いた場合、図４は石英ガラス，バイ
コールガラス等の低屈折率ガラスを用いた場合が示され
ている。図４に示されるように、低屈折率ガラス基板１
を用いた場合には、低屈折率層２は無くてもよい。
・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の実施例を示す。
まず図２には基板１に半導体を用いた場合が示されてお
り、この半導体基板１上に低屈折率層２、ガラス膜５が
形成されている。同様に、図３はホウケイ酸ガラス等の
高屈折率ガラスを用いた場合、図４は石英ガラス，バイ
コールガラス等の低屈折率ガラスを用いた場合が示され
ている。図４に示されるように、低屈折率ガラス基板１
を用いた場合には、低屈折率層２は無くてもよい。
【００２６】次に、図５、図６に希土類イオン・アルカ
リ金属添加型ガラス導波路の実施例を示す。図５は、基
板１に半導体，強誘電体，あるいはホウケイ酸ガラス等
の高屈折率材料のものを用いた場合を示している。低屈
折率層２にはＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＢまたは
Ｆ、あるいはＢとＰを添加したものを用いる。コア７に
は、前述したように、ＥｒイオンとＫ2 Ｏを含有したＳ
ｉＯ2 ガラスを用いる。そして低屈折率層６には上記低
屈折率層２と同じ材質のものか、あるいは高分子材料
（たとえば、シリコーン）を用いる。このガラス導波路
の比屈折率差は約２．５％であり、従来の比屈折率差の
約２．５倍も高い値を実現できる。図６は基板１に石英
ガラス，バイコールガラスなどの低屈折率材料のものを
用いた場合を示している。このガラス導波路の比屈折率
差も図５と同程度の値を得ることができる。なお、さら
に高比屈折率差を実現する場合には、東京応化工業株式
会社のオーカシールＢ、あるいはオーカシールＣのよう
に、Ｋ2 Ｏの高濃度のものを用いればよい。また上記硅
酸カリウム水溶液にこの水溶液に可溶な屈折率調節用の
水溶液、たとえば、Ｐ2 Ｏ5 の水溶液、ＮａＣＯ3 の水
溶液、ＬｉＣＯ3 の水溶液を混ぜればよい。さらには、
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜３に、ＳｉＯ2 にＧｅ，Ｐ，
Ｔｉ，Ａｌなどの屈折率を高める屈折率制御用添加物を
含んだものを用いればよい。
リ金属添加型ガラス導波路の実施例を示す。図５は、基
板１に半導体，強誘電体，あるいはホウケイ酸ガラス等
の高屈折率材料のものを用いた場合を示している。低屈
折率層２にはＳｉＯ2 ，あるいはＳｉＯ2 にＢまたは
Ｆ、あるいはＢとＰを添加したものを用いる。コア７に
は、前述したように、ＥｒイオンとＫ2 Ｏを含有したＳ
ｉＯ2 ガラスを用いる。そして低屈折率層６には上記低
屈折率層２と同じ材質のものか、あるいは高分子材料
（たとえば、シリコーン）を用いる。このガラス導波路
の比屈折率差は約２．５％であり、従来の比屈折率差の
約２．５倍も高い値を実現できる。図６は基板１に石英
ガラス，バイコールガラスなどの低屈折率材料のものを
用いた場合を示している。このガラス導波路の比屈折率
差も図５と同程度の値を得ることができる。なお、さら
に高比屈折率差を実現する場合には、東京応化工業株式
会社のオーカシールＢ、あるいはオーカシールＣのよう
に、Ｋ2 Ｏの高濃度のものを用いればよい。また上記硅
酸カリウム水溶液にこの水溶液に可溶な屈折率調節用の
水溶液、たとえば、Ｐ2 Ｏ5 の水溶液、ＮａＣＯ3 の水
溶液、ＬｉＣＯ3 の水溶液を混ぜればよい。さらには、
ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜３に、ＳｉＯ2 にＧｅ，Ｐ，
Ｔｉ，Ａｌなどの屈折率を高める屈折率制御用添加物を
含んだものを用いればよい。
【００２７】以上のように、ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜
中にアルカリ金属シリケート水溶液とそれに可溶な希土
類元素を含んだ化合物を含浸させることにより、高比屈
折率差と低軟化点温度化を実現すると共に、アルカリ金
属の含有による蛍光効率を高め、結果的に高効率のレー
ザや高利得の光増幅器を実現することができる。
中にアルカリ金属シリケート水溶液とそれに可溶な希土
類元素を含んだ化合物を含浸させることにより、高比屈
折率差と低軟化点温度化を実現すると共に、アルカリ金
属の含有による蛍光効率を高め、結果的に高効率のレー
ザや高利得の光増幅器を実現することができる。
【００２８】本発明は上記実施例に限定されない。たと
えば、ガラス導波路以外に、円柱状のＳｉＯ2 系ガラス
多孔質母材中に希土類元素を含んだ化合物の溶けたアル
カリ金属シリケートの水溶液を含浸させ、乾燥，焼結し
て光ファイバ用母材を作り、上記母材の外周に低屈折率
の材料を被覆し、これを線引きして、希土類イオンとア
ルカリ金属化合物を含んだＳｉＯ2 系光ファイバを作っ
てもよい。なお、図５及び図６の導波路の製造方法は、
まず図２〜図４の希土類イオンとアルカリ金属酸化物を
含有したＳｉＯ2 系ガラス５の上にＷＳｉ膜（膜厚１μ
ｍ）をスパッタリング法によって形成する。ついで上記
ＷＳｉ膜上にフォトレジスト膜を塗布し、マスクを介し
て紫外線露光，現象，焼付けなどのフォトリソグラフィ
工程を行なうことによって、上記ＷＳｉ膜上にフォトレ
ジスト膜をパターン化する。
えば、ガラス導波路以外に、円柱状のＳｉＯ2 系ガラス
多孔質母材中に希土類元素を含んだ化合物の溶けたアル
カリ金属シリケートの水溶液を含浸させ、乾燥，焼結し
て光ファイバ用母材を作り、上記母材の外周に低屈折率
の材料を被覆し、これを線引きして、希土類イオンとア
ルカリ金属化合物を含んだＳｉＯ2 系光ファイバを作っ
てもよい。なお、図５及び図６の導波路の製造方法は、
まず図２〜図４の希土類イオンとアルカリ金属酸化物を
含有したＳｉＯ2 系ガラス５の上にＷＳｉ膜（膜厚１μ
ｍ）をスパッタリング法によって形成する。ついで上記
ＷＳｉ膜上にフォトレジスト膜を塗布し、マスクを介し
て紫外線露光，現象，焼付けなどのフォトリソグラフィ
工程を行なうことによって、上記ＷＳｉ膜上にフォトレ
ジスト膜をパターン化する。
【００２９】次に上記フォトレジスト膜のパターンをマ
スクにしてドライエッチングによりＷＳｉ膜をパターン
化する。ついで上記フォトレジスト膜及びＷＳｉ膜のパ
ターンをマスクにしてガラス膜５をドライエッチングに
よりエッチングする。その後、上記フォトレジスト膜及
びＷＳｉ膜を取り除くことにより、略矩形状のコア部７
を実現する。最後に低屈折率層６を被覆することによっ
てガラス導波路を作ることができる。
スクにしてドライエッチングによりＷＳｉ膜をパターン
化する。ついで上記フォトレジスト膜及びＷＳｉ膜のパ
ターンをマスクにしてガラス膜５をドライエッチングに
よりエッチングする。その後、上記フォトレジスト膜及
びＷＳｉ膜を取り除くことにより、略矩形状のコア部７
を実現する。最後に低屈折率層６を被覆することによっ
てガラス導波路を作ることができる。
【００３０】
【発明の効果】本発明の希土類イオン・アルカリ金属添
加型ガラス膜付基板、及びそれを用いた導波路は次のよ
うな効果がある。
加型ガラス膜付基板、及びそれを用いた導波路は次のよ
うな効果がある。
【００３１】（１）高比屈折率差（＞１．５％）の希土
類イオン含有のＳｉＯ2 系ガラス膜を実現することがで
きる。
類イオン含有のＳｉＯ2 系ガラス膜を実現することがで
きる。
【００３２】（２）アルカリ金属が含まれているので、
蛍光効率を高める機能と軟化点温度を下げる機能を有し
ている。
蛍光効率を高める機能と軟化点温度を下げる機能を有し
ている。
【００３３】（３）軟化点温度が低いので、焼結の際の
電気炉温度が低くてよく、その分だけ、電力代が安くな
る。
電気炉温度が低くてよく、その分だけ、電力代が安くな
る。
【００３４】（４）高効率のレーザや高利得の光増幅器
を実現することができる。
を実現することができる。
【図１】本発明の低屈折率層を有する基板上に希土類イ
オンとアルカリ金属を含有したＳｉＯ2 系ガラス膜を形
成する製造工程を示す工程図である。
オンとアルカリ金属を含有したＳｉＯ2 系ガラス膜を形
成する製造工程を示す工程図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す希土類イオン・アル
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す希土類イオン・アル
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す希土類イオン・アル
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
カリ金属添加型ガラス膜付基板の断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す希土類イオン・アル
カリ金属添加型ガラス導波路の断面図である。
カリ金属添加型ガラス導波路の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す希土類イオン・アル
カリ金属添加型ガラス導波路の断面図である。
カリ金属添加型ガラス導波路の断面図である。
【図７】従来例を示す工程図である。
【符号の説明】 １ 基板 ２ 低屈折率層 ３ 多孔質膜 ５ ガラス膜
Claims (6)
- 【請求項１】 低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素を
含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳｉ
Ｏ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、そ
の後、乾燥、焼結させてガラス膜を形成したことを特徴
とする希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基
板。 - 【請求項２】 希土類元素を含んだアルカリ金属シリケ
ートの水溶液として、Ｅｒ，Ｎｄ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｓｍ，
Ｅｕ，Ｈｏ，Ｙｂ，Ｔｍなどを少なくとも１種含んだも
のを用いたことを特徴とする請求項１記載の希土類イオ
ン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板。 - 【請求項３】 ＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜にＰ，Ｇｅ，
Ｔｉ，Ｂ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｚｎなどの屈折率制御用添加物
を少なくとも１種添加したＳｉＯ2 系ガラス多孔質膜を
用いたことを特徴とする請求項１又は２記載の希土類イ
オン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板。 - 【請求項４】 低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜を形成し、該多孔質膜中に希土類元素を
含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ・ｎＳｉ
Ｏ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸させ、そ
の後、乾燥、焼結させて希土類イオン及びアルカリ金属
を含有したガラス膜を形成し、このガラス膜を、フォト
リソグラフィ、ドライエッチングプロセスを用いて略矩
形状のパターンを形成し、その後、該パターン表面に低
屈折率のクラッド膜を被覆したことを特徴とする希土類
イオン・アルカリ金属添加型ガラス導波路。 - 【請求項５】 低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜を形成する工程と、該多孔質膜中に希土
類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ
・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸
させる工程と、該多孔質膜を乾燥・焼結により透明なガ
ラス膜に形成する工程とを有することを特徴とする希土
類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の製造方
法。 - 【請求項６】 低屈折率層を有する基板上にＳｉＯ2 系
ガラス多孔質膜を形成する工程と、該多孔質膜中に希土
類元素を含んだアルカリ金属シリケートの水溶液ＭｅＯ
・ｎＳｉＯ2 ・ｘＨ2 Ｏ（Ｍｅ；アルカリ金属）を含浸
させる工程と、該多孔質膜を乾燥・焼結により透明なガ
ラス膜に形成する工程と、このガラス膜をフォトリソグ
ラフィ及びドライエッチングにより略矩形状のパターン
を形成する工程と、該パターン表面に低屈折率のクラッ
ド膜を被覆する工程とを有することを特徴とする希土類
イオン・アルカリ金属添加型ガラス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27293892A JP3129855B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の製造方法及び希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27293892A JP3129855B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の製造方法及び希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06123816A true JPH06123816A (ja) | 1994-05-06 |
| JP3129855B2 JP3129855B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=17520862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27293892A Expired - Fee Related JP3129855B2 (ja) | 1992-10-12 | 1992-10-12 | 希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス膜付基板の製造方法及び希土類イオン・アルカリ金属添加型ガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129855B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055997A2 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Karolinska Innovations Ab | Substrate for fluorescence analysis |
| WO2003067293A1 (fr) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Procede de fabrication de guide d'onde optique |
| WO2008062797A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Substance fluorescente pour une excitation ultraviolette sous vide |
| CN114477791A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-13 | 湖南工学院 | 一种碱金属离子嵌入重构光伏玻璃表面提升透光率的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6132525B2 (ja) | 2012-11-30 | 2017-05-24 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-10-12 JP JP27293892A patent/JP3129855B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002055997A2 (en) * | 2001-01-12 | 2002-07-18 | Karolinska Innovations Ab | Substrate for fluorescence analysis |
| WO2002055997A3 (en) * | 2001-01-12 | 2003-05-08 | Karolinska Innovations Ab | Substrate for fluorescence analysis |
| WO2003067293A1 (fr) * | 2002-02-06 | 2003-08-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Procede de fabrication de guide d'onde optique |
| US7095934B2 (en) | 2002-02-06 | 2006-08-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide manufacturing method |
| WO2008062797A1 (fr) * | 2006-11-21 | 2008-05-29 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | Substance fluorescente pour une excitation ultraviolette sous vide |
| CN114477791A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-05-13 | 湖南工学院 | 一种碱金属离子嵌入重构光伏玻璃表面提升透光率的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3129855B2 (ja) | 2001-01-31 |
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