JPH06258536A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPH06258536A JPH06258536A JP4546593A JP4546593A JPH06258536A JP H06258536 A JPH06258536 A JP H06258536A JP 4546593 A JP4546593 A JP 4546593A JP 4546593 A JP4546593 A JP 4546593A JP H06258536 A JPH06258536 A JP H06258536A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高濃度に機能性物質をドープできるととも
に、容易に製造可能な光導波路の製造方法を提供するこ
とを目的としている。 【構成】 コア部７を構成するコア材料４ａの周囲に、
ゾルゲル法により、機能性物質として希土類元素を含有
させるとともに、コア材料４ａと同じ屈折率を有するコ
ーティング膜４ｂを被覆してコア部材４を形成し、この
コア部材４をクラッド部８を構成する基板２ｃ上に設け
た溝５に固定した後、さらにクラッド材料６を堆積させ
て加熱することで透明ガラス化することを特徴とし、形
成されるクラッド部８とコア部７との屈折率を変えるた
め、予め基板２ｃ及びクラッド材料６にＦ等をドープす
るか、あるいはコア部７となるコア材料４ａ及びコーテ
ィング膜４ｂに予めＴｉ、Ｇｅ等をドープしている。
に、容易に製造可能な光導波路の製造方法を提供するこ
とを目的としている。 【構成】 コア部７を構成するコア材料４ａの周囲に、
ゾルゲル法により、機能性物質として希土類元素を含有
させるとともに、コア材料４ａと同じ屈折率を有するコ
ーティング膜４ｂを被覆してコア部材４を形成し、この
コア部材４をクラッド部８を構成する基板２ｃ上に設け
た溝５に固定した後、さらにクラッド材料６を堆積させ
て加熱することで透明ガラス化することを特徴とし、形
成されるクラッド部８とコア部７との屈折率を変えるた
め、予め基板２ｃ及びクラッド材料６にＦ等をドープす
るか、あるいはコア部７となるコア材料４ａ及びコーテ
ィング膜４ｂに予めＴｉ、Ｇｅ等をドープしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光導波路の製造方法
に関し、特に光スイッチ、光増幅等の機能を実現する光
導波路の製造方法に関するものである。
に関し、特に光スイッチ、光増幅等の機能を実現する光
導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光導波路の製造方法としては、例
えば特開昭５８−１２０２０７号公報に示された方法が
ある。すなわち、従来の光導波路の製造方法は、図４に
示すように、光を伝搬させるためのコア部１ａと、この
コア部１ａより低い屈折率を有するクラッド部１ｂから
なる光ファイバ１（同図（ａ））を石英ガラス基板２ａ
〜２ｃ上に固定し、さらに石英ガラス材料３を火炎堆積
法（ＦＨＤ：Flame Hydrolysis Deposition ）等により
堆積させ、高温加熱（１５５０℃）することで透明ガラ
ス化して光導波路を製造している。
えば特開昭５８−１２０２０７号公報に示された方法が
ある。すなわち、従来の光導波路の製造方法は、図４に
示すように、光を伝搬させるためのコア部１ａと、この
コア部１ａより低い屈折率を有するクラッド部１ｂから
なる光ファイバ１（同図（ａ））を石英ガラス基板２ａ
〜２ｃ上に固定し、さらに石英ガラス材料３を火炎堆積
法（ＦＨＤ：Flame Hydrolysis Deposition ）等により
堆積させ、高温加熱（１５５０℃）することで透明ガラ
ス化して光導波路を製造している。
【０００３】上記光ファイバ１を固定する石英ガラス基
板としては、同図（ｂ）に示すように、表面がフラット
な基板２ａを用いてもよく、さらに固定のしやすさを考
慮すれば、同図（ｃ）に示すように光ファイバ１を埋め
込む構造の基板２ｂや、予め光ファイバ１を固定するた
めの溝を設けた構造の基板２ｃがある。
板としては、同図（ｂ）に示すように、表面がフラット
な基板２ａを用いてもよく、さらに固定のしやすさを考
慮すれば、同図（ｃ）に示すように光ファイバ１を埋め
込む構造の基板２ｂや、予め光ファイバ１を固定するた
めの溝を設けた構造の基板２ｃがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光導波路の製造
方法は以上のように、予め用意された光ファイバを利用
するため、当該光導波路を光スイッチ、光増幅機能等を
有する光導波路として利用することができず（製造過程
において機能性物質をドープすることができない）、予
め希土類元素等の機能性物質をドープした光ファイバを
製造しておかなければならないという課題があった。
方法は以上のように、予め用意された光ファイバを利用
するため、当該光導波路を光スイッチ、光増幅機能等を
有する光導波路として利用することができず（製造過程
において機能性物質をドープすることができない）、予
め希土類元素等の機能性物質をドープした光ファイバを
製造しておかなければならないという課題があった。
【０００５】一方、上記機能性物質を製造過程において
ドープさせる場合であっても、高い加工温度で透明ガラ
ス化を行っていたので、これら添加物が結晶化し、高濃
度にガラス中にドープすることができないという課題が
あった。
ドープさせる場合であっても、高い加工温度で透明ガラ
ス化を行っていたので、これら添加物が結晶化し、高濃
度にガラス中にドープすることができないという課題が
あった。
【０００６】具体的には、１ｗｔ％程度の濃度であれば
比較的均一にドープすることができるが、加工温度が１
６００℃を越えると結晶化が著しくなり、高濃度の不純
物ドープができなかった。
比較的均一にドープすることができるが、加工温度が１
６００℃を越えると結晶化が著しくなり、高濃度の不純
物ドープができなかった。
【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、高濃度に機能性物質をドープでき
るとともに、容易に製造可能な光導波路の製造方法を提
供することを目的とする。
めになされたもので、高濃度に機能性物質をドープでき
るとともに、容易に製造可能な光導波路の製造方法を提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る光導波路
の製造方法は、コア部を構成するコア材料周囲に、ゾル
ゲル法により、機能性物質として、例えば希土類元素等
を含有させるとともに、コア材料と同じ屈折率を有する
コーティング膜を被覆してコア部材を形成し、このコア
部材をクラッド部を構成する基板上に設けた溝に固定し
た後、さらにクラッド材料を堆積させて加熱することに
より透明ガラス化することを特徴としている。
の製造方法は、コア部を構成するコア材料周囲に、ゾル
ゲル法により、機能性物質として、例えば希土類元素等
を含有させるとともに、コア材料と同じ屈折率を有する
コーティング膜を被覆してコア部材を形成し、このコア
部材をクラッド部を構成する基板上に設けた溝に固定し
た後、さらにクラッド材料を堆積させて加熱することに
より透明ガラス化することを特徴としている。
【０００９】特に、加熱により透明ガラス化することで
形成されるクラッド部とコア部との屈折率を変えるた
め、予め基板及びクラッド材料にフッ素等をドープし、
クラッド部の屈折率をコア部の屈折率よりも低くする
か、あるいはコア部を構成するコア材料及びコーティン
グ膜に予めＴｉ、Ｇｅ等をドープし、このコア部の屈折
率をクラッド部の屈折率よりも高くする。
形成されるクラッド部とコア部との屈折率を変えるた
め、予め基板及びクラッド材料にフッ素等をドープし、
クラッド部の屈折率をコア部の屈折率よりも低くする
か、あるいはコア部を構成するコア材料及びコーティン
グ膜に予めＴｉ、Ｇｅ等をドープし、このコア部の屈折
率をクラッド部の屈折率よりも高くする。
【００１０】また、請求項５に係る光導波路の製造方法
は、上記ゾルゲル法によるクラッド部の形成過程を従来
の光導波路の製造方法に適用したものである。
は、上記ゾルゲル法によるクラッド部の形成過程を従来
の光導波路の製造方法に適用したものである。
【００１１】さらに、この請求項５に係る発明では上述
したように、不純物をドープすることによりコア部とク
ラッド部の屈折率を変えているが、上記ゾルゲル法によ
り予めクラッド部を構成するコーティング膜を形成する
ので、他のクラッド部を構成する基板とクラッド材料の
屈折率は必ずしも一致する必要はない。
したように、不純物をドープすることによりコア部とク
ラッド部の屈折率を変えているが、上記ゾルゲル法によ
り予めクラッド部を構成するコーティング膜を形成する
ので、他のクラッド部を構成する基板とクラッド材料の
屈折率は必ずしも一致する必要はない。
【００１２】
【作用】請求項１に係る光導波路の製造方法は、コア部
となるコア材料周囲に被覆するコーティング膜への機能
性物質のドープ方法として、ゾルゲル法を利用すること
を特徴としている。
となるコア材料周囲に被覆するコーティング膜への機能
性物質のドープ方法として、ゾルゲル法を利用すること
を特徴としている。
【００１３】ここで、ゾルゲル法は、１１００℃（±３
００℃）程度の比較的低温の製造プロセスでガラス合成
を行えることを特徴としており、この方法によれば、溶
液のゲル化過程を利用することにより、純粋な材料、均
質な材料が得られるので、新たな組成の材料を作れ、ま
た新たな微細構造を与えることができる。
００℃）程度の比較的低温の製造プロセスでガラス合成
を行えることを特徴としており、この方法によれば、溶
液のゲル化過程を利用することにより、純粋な材料、均
質な材料が得られるので、新たな組成の材料を作れ、ま
た新たな微細構造を与えることができる。
【００１４】そこで、発明者らは、機能性物質をコア部
にドープする方法として、またクラッド部の形成方法と
して上記ゾルゲル法を用いて機能性物質をドープするこ
とに着目した。
にドープする方法として、またクラッド部の形成方法と
して上記ゾルゲル法を用いて機能性物質をドープするこ
とに着目した。
【００１５】上記ゾルゲル法によりドープできる機能性
物質（あるいは材料）としては、光機能性材料、電子機
能性材料、化学機能性材料（触媒・触媒担体、酵素担
体）、力学機能性材料（強化）、生態機能性材料（人口
骨体、人口歯）等があり、このゾルゲル法の材料合成ポ
テンシャルは大きいので、新たに発見された材料や、先
端技術分野の展開に必要な材料の合成にこのゾルゲル法
は有用である。
物質（あるいは材料）としては、光機能性材料、電子機
能性材料、化学機能性材料（触媒・触媒担体、酵素担
体）、力学機能性材料（強化）、生態機能性材料（人口
骨体、人口歯）等があり、このゾルゲル法の材料合成ポ
テンシャルは大きいので、新たに発見された材料や、先
端技術分野の展開に必要な材料の合成にこのゾルゲル法
は有用である。
【００１６】このため、例えば情報通信分野において
は、光情報処理のために新たなオプトエレクトロニク
ス、フォトニクス材料の創製が要求されており、このよ
うな分野には特にこのゾルゲル法は有用な合成方法であ
る。
は、光情報処理のために新たなオプトエレクトロニク
ス、フォトニクス材料の創製が要求されており、このよ
うな分野には特にこのゾルゲル法は有用な合成方法であ
る。
【００１７】さらに、上記光情報処理のため、その部品
として求められているものとして、例えば光スイッチ、
光増幅器、レーザ等がある。
として求められているものとして、例えば光スイッチ、
光増幅器、レーザ等がある。
【００１８】前者光スイッチには非線形光学効果が利用
されるが、その非線形光学効果を現出させる物質とし
て、ＣｄＳ、ＰｂＳ等の半導体微粒子やパラニトロアニ
リン等の有機分子等があり、これらゾル溶液中に不純物
としてドープすることにより、石英ガラス中に高濃度に
含有させることが有効である。また、後者光増幅器、レ
ーザ等にはＥｒ、Ｎｄ、Ｐｒをはじめとした希土類元素
が有効である。
されるが、その非線形光学効果を現出させる物質とし
て、ＣｄＳ、ＰｂＳ等の半導体微粒子やパラニトロアニ
リン等の有機分子等があり、これらゾル溶液中に不純物
としてドープすることにより、石英ガラス中に高濃度に
含有させることが有効である。また、後者光増幅器、レ
ーザ等にはＥｒ、Ｎｄ、Ｐｒをはじめとした希土類元素
が有効である。
【００１９】一方、屈折率制御物質としてはＴｉ、Ｇｅ
等があり、このＧｅを石英ガラス中に高濃度にドープし
たエキシマレーザ等の紫外光で欠陥を作ることにより、
フォトリフラクティブ効果が期待でき、スイッチ、フィ
ルタ等にも応用できる。
等があり、このＧｅを石英ガラス中に高濃度にドープし
たエキシマレーザ等の紫外光で欠陥を作ることにより、
フォトリフラクティブ効果が期待でき、スイッチ、フィ
ルタ等にも応用できる。
【００２０】この請求項１に係る発明では、以上のよう
に有効な方法であるゾルゲル法を利用することにより、
比較的低い加工温度で、機能性物質として例えばエルビ
ウム（Ｅｒ）等の希土類元素を３ｗｔ％ドープすること
ができ、しかも均一にドープできるので、従来の方法よ
りもはるかに高い濃度の不純物をドープしたガラスの合
成が可能になる。
に有効な方法であるゾルゲル法を利用することにより、
比較的低い加工温度で、機能性物質として例えばエルビ
ウム（Ｅｒ）等の希土類元素を３ｗｔ％ドープすること
ができ、しかも均一にドープできるので、従来の方法よ
りもはるかに高い濃度の不純物をドープしたガラスの合
成が可能になる。
【００２１】また、請求項１に係る発明では、機能性物
質として希土類元素を含有させるとともに、コア材料と
同じ屈折率を有するコーティング膜を被覆してコア部材
を形成することを特徴としている。これは、コア中心部
に不純物をドープした領域を低温形成（約１１００℃）
すると、ポーラス(porous)な部分が残ってしまい、伝送
損失が高くなるためであり、このことから不純物ドープ
領域をコア最外層に応用している。
質として希土類元素を含有させるとともに、コア材料と
同じ屈折率を有するコーティング膜を被覆してコア部材
を形成することを特徴としている。これは、コア中心部
に不純物をドープした領域を低温形成（約１１００℃）
すると、ポーラス(porous)な部分が残ってしまい、伝送
損失が高くなるためであり、このことから不純物ドープ
領域をコア最外層に応用している。
【００２２】また、請求項１及び５に係る発明では、そ
れぞれ基板表面に溝を予め設けているので、コア部材の
固定作業を容易にする。
れぞれ基板表面に溝を予め設けているので、コア部材の
固定作業を容易にする。
【００２３】また、請求項１及び５に係る発明では、ク
ラッド部となるガラス管に予めＦ等の不純物をドープ
し、このクラッド部の屈折率をコア部の屈折率よりも低
くするか、あるいはガラス管の内壁にコーティングする
加水分解溶液に予めＴｉ、Ｇｅ等の不純物をドープし、
プリフォームに形成されるコア部の屈折率をクラッド部
の屈折率よりも高くすることにより、光導波路としての
機能を保証する。
ラッド部となるガラス管に予めＦ等の不純物をドープ
し、このクラッド部の屈折率をコア部の屈折率よりも低
くするか、あるいはガラス管の内壁にコーティングする
加水分解溶液に予めＴｉ、Ｇｅ等の不純物をドープし、
プリフォームに形成されるコア部の屈折率をクラッド部
の屈折率よりも高くすることにより、光導波路としての
機能を保証する。
【００２４】特に、請求項５に係る発明においては、ゾ
ルゲル法により形成されるコーティング膜がクラッドと
して機能するので、他のクラッド部を構成する部分の屈
折率を一致させる必要がない。
ルゲル法により形成されるコーティング膜がクラッドと
して機能するので、他のクラッド部を構成する部分の屈
折率を一致させる必要がない。
【００２５】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
用いて説明する。なお、図中同一部分には同一符号を付
して説明を省略する。
【００２６】図１は、請求項１の発明に係る光導波路の
製造方法を説明するための製造工程を示す図であり、以
下この図に従って各工程を説明する。
製造方法を説明するための製造工程を示す図であり、以
下この図に従って各工程を説明する。
【００２７】請求項１に係る光導波路の製造方法による
と、まず、図１（ａ）に示すようにコア部となるコア材
料４ａを用意し、このコア材料４ａの周囲に、ゾルゲル
法により、機能性物質である希土類元素として、例えば
エルビウム（Ｅｒ）がドープされたコーティング膜４ｂ
を被覆することで、コア部材４を形成する（図１
（ｂ））。
と、まず、図１（ａ）に示すようにコア部となるコア材
料４ａを用意し、このコア材料４ａの周囲に、ゾルゲル
法により、機能性物質である希土類元素として、例えば
エルビウム（Ｅｒ）がドープされたコーティング膜４ｂ
を被覆することで、コア部材４を形成する（図１
（ｂ））。
【００２８】ここで、上記コア材料４ａは、フッ素
（Ｆ）をドープして純石英に対して屈折率を約０．２％
下げた石英ガラス材料（軟化点は約１５００℃）であっ
て、外径が７μｍ、長さが２００ｍｍの石英ファイバコ
アである。また、コア部材４は、上記のコア材料４ａの
周囲に、このコア材料４ａと同じ屈折率を有し（同様に
Ｆをドープする）、膜厚が約０．５μｍのコーティング
膜４ｂを、ゾルゲル法（ガラス化するための加工温度は
約１１００℃）により被覆することにより、外径が８μ
ｍで、長さが２００ｍｍの部材として形成する。
（Ｆ）をドープして純石英に対して屈折率を約０．２％
下げた石英ガラス材料（軟化点は約１５００℃）であっ
て、外径が７μｍ、長さが２００ｍｍの石英ファイバコ
アである。また、コア部材４は、上記のコア材料４ａの
周囲に、このコア材料４ａと同じ屈折率を有し（同様に
Ｆをドープする）、膜厚が約０．５μｍのコーティング
膜４ｂを、ゾルゲル法（ガラス化するための加工温度は
約１１００℃）により被覆することにより、外径が８μ
ｍで、長さが２００ｍｍの部材として形成する。
【００２９】なお、このようにゾルゲル法ではコア材料
４ａを構成している石英ガラス材料の軟化点（約１５０
０℃）よりも低い加工温度（約１１００℃）で透明ガラ
ス化を行うと、多少ポーラス(porous)な状態になるが、
屈折率には影響がない程度でコア部を形成することがで
きる。
４ａを構成している石英ガラス材料の軟化点（約１５０
０℃）よりも低い加工温度（約１１００℃）で透明ガラ
ス化を行うと、多少ポーラス(porous)な状態になるが、
屈折率には影響がない程度でコア部を形成することがで
きる。
【００３０】具体的には、テトラエトキシシラン（ＴＥ
ＯＳ）、エタノール、水、及び塩酸からなる混合溶液に
塩化エルビウム（ＥｒＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）を所定量溶解
させ攪拌して加水分解溶液（所定量のＦが含有される）
を調製する。そして、ディップコーティング法により、
コア材料４ａを調製された上記加水分解溶液に浸漬して
一定速度で引き上げるようにしてコーティングすること
により形成する。
ＯＳ）、エタノール、水、及び塩酸からなる混合溶液に
塩化エルビウム（ＥｒＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）を所定量溶解
させ攪拌して加水分解溶液（所定量のＦが含有される）
を調製する。そして、ディップコーティング法により、
コア材料４ａを調製された上記加水分解溶液に浸漬して
一定速度で引き上げるようにしてコーティングすること
により形成する。
【００３１】さらに、ディップコーティング（この時の
コーティング膜の膜厚は約０．５μｍ）後はアルカリ雰
囲気中で放置することによりゲル化させ、コア部材４を
作成する。アルカリ雰囲気中でゲル化させるのは、コー
ティング膜の水分を除去し、伝送損失の低下を防ぐこと
ができるとともに、ガラス管内に形成するコア材料４ａ
中の機能性物質が気化するのを防ぎ、コア材料４ａ中の
不純物濃度を安定にすることができるからである。
コーティング膜の膜厚は約０．５μｍ）後はアルカリ雰
囲気中で放置することによりゲル化させ、コア部材４を
作成する。アルカリ雰囲気中でゲル化させるのは、コー
ティング膜の水分を除去し、伝送損失の低下を防ぐこと
ができるとともに、ガラス管内に形成するコア材料４ａ
中の機能性物質が気化するのを防ぎ、コア材料４ａ中の
不純物濃度を安定にすることができるからである。
【００３２】なお、上記コーティング膜４ｂの膜厚は、
ＴＥＯＳに対するエタノールの成分比を変え、ゾルの粘
度を変化させることで、０．４〜１．２μｍ程度の範囲
で制御できることが、星野、他´ゾルゲル法による石英
膜の作成´、１９９１年電子情報通信学会春季全国大
会、Ｃ−２１５に示されている。
ＴＥＯＳに対するエタノールの成分比を変え、ゾルの粘
度を変化させることで、０．４〜１．２μｍ程度の範囲
で制御できることが、星野、他´ゾルゲル法による石英
膜の作成´、１９９１年電子情報通信学会春季全国大
会、Ｃ−２１５に示されている。
【００３３】次に、図１（ｃ）に示すように、予め溝５
が設けられた石英ガラス基板２ｃ上にコア部材４を固定
する。
が設けられた石英ガラス基板２ｃ上にコア部材４を固定
する。
【００３４】具体的に、測定用に用意した石英ガラス基
板２ｃは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように６０ｍｍ×
６０ｍｍの正方形で、厚みが３．５ｍｍの基板であり、
予めＢ2 Ｏ3 をドープすることで、純石英に対して屈折
率を約０．５％下げた石英ガラス材料である。そして、
上記のように形成されたコア部材４を固定する溝５は、
図２（ｃ）（図２（ｂ）における部分Ａを拡大した図で
ある）に示すように、プラズマエッチングで幅１０ｍ
ｍ、深さ５ｍｍであって、長さ２００ｍｍの溝を作成す
る。
板２ｃは、図２（ａ）、（ｂ）に示すように６０ｍｍ×
６０ｍｍの正方形で、厚みが３．５ｍｍの基板であり、
予めＢ2 Ｏ3 をドープすることで、純石英に対して屈折
率を約０．５％下げた石英ガラス材料である。そして、
上記のように形成されたコア部材４を固定する溝５は、
図２（ｃ）（図２（ｂ）における部分Ａを拡大した図で
ある）に示すように、プラズマエッチングで幅１０ｍ
ｍ、深さ５ｍｍであって、長さ２００ｍｍの溝を作成す
る。
【００３５】以上のようにコア部材４を基板２ｃ上に固
定した後、この基板２ｃと同様に予めＢ2 Ｏ3 をドープ
し、純石英に対して屈折率を約０．５％下げたガラス微
粒子体６を火炎堆積法（ＦＨＤ）により堆積させて（図
１（ｄ））、ゾルゲル法により透明ガラス化する加熱温
度である１１００℃付近で加熱することにより、上記コ
ーティング膜４ｂ及びクラッド材料６を透明ガラス化し
て、図１（ｅ）に示すような光導波路を製造する。
定した後、この基板２ｃと同様に予めＢ2 Ｏ3 をドープ
し、純石英に対して屈折率を約０．５％下げたガラス微
粒子体６を火炎堆積法（ＦＨＤ）により堆積させて（図
１（ｄ））、ゾルゲル法により透明ガラス化する加熱温
度である１１００℃付近で加熱することにより、上記コ
ーティング膜４ｂ及びクラッド材料６を透明ガラス化し
て、図１（ｅ）に示すような光導波路を製造する。
【００３６】なお、以上の工程により製造した光導波路
（図２）について、以下の条件で増幅実験を行った結
果、８ｄＢの利得を得た。
（図２）について、以下の条件で増幅実験を行った結
果、８ｄＢの利得を得た。
【００３７】Signal光：λ＝１．５３５μｍ Pump光 ：λ＝０．９８μｍ（出力６００ｍＷ） また、同時に伝送特性を評価したところ、 伝送損失 ：０．１（ｄＢ／ｃｍ、λ＝１．３
μｍ） モードフィールド径：９．５（μｍ） カットオフ波長 ：１．２（μｍ） と良好な値が得られた。
μｍ） モードフィールド径：９．５（μｍ） カットオフ波長 ：１．２（μｍ） と良好な値が得られた。
【００３８】次に、請求項５に係る光導波路の製造方法
は、上述したゾルゲル法を通常の製造方法に適用したも
のである。特に、この発明では上述した請求項１に係る
光導波路の製造方法と同様に、ゾルゲル法により、コア
部材の周囲にコーティング膜を被覆するが、このコーテ
ィング膜をクラッド部として機能させることを特徴とし
ている。
は、上述したゾルゲル法を通常の製造方法に適用したも
のである。特に、この発明では上述した請求項１に係る
光導波路の製造方法と同様に、ゾルゲル法により、コア
部材の周囲にコーティング膜を被覆するが、このコーテ
ィング膜をクラッド部として機能させることを特徴とし
ている。
【００３９】すなわち、図１と同様に、コア部材（図１
（ａ）中、４ａに相当）を用意し、このコア部材の周囲
に、ゾルゲル法により、クラッド部の屈折率と同じ屈折
率を有するコーティング膜（図１（ｂ）中、４ｂに相
当）を被覆することで、導波路部材（図１（ｂ）中、４
に相当）を形成する。
（ａ）中、４ａに相当）を用意し、このコア部材の周囲
に、ゾルゲル法により、クラッド部の屈折率と同じ屈折
率を有するコーティング膜（図１（ｂ）中、４ｂに相
当）を被覆することで、導波路部材（図１（ｂ）中、４
に相当）を形成する。
【００４０】ここで、上記コア部材は、Ｇｅをドープし
て純石英に対して屈折率を約０．３％上げた石英ガラス
材料であって、外径が８μｍ、長さが２００ｍｍの石英
ファイバコアである。また、上記導波路部材は、上記の
コア部材の周囲に、このクラッド部と同じ屈折率を有
し、膜厚が約１μｍのコーティング膜を、ゾルゲル法に
より被覆することにより、外径が１０μｍで、長さが２
００ｍｍの部材として形成する。
て純石英に対して屈折率を約０．３％上げた石英ガラス
材料であって、外径が８μｍ、長さが２００ｍｍの石英
ファイバコアである。また、上記導波路部材は、上記の
コア部材の周囲に、このクラッド部と同じ屈折率を有
し、膜厚が約１μｍのコーティング膜を、ゾルゲル法に
より被覆することにより、外径が１０μｍで、長さが２
００ｍｍの部材として形成する。
【００４１】具体的には、テトラエトキシシラン（ＴＥ
ＯＳ）、エタノール、水、及び塩酸からなる加水分解溶
液を調製する。そして、ディップコーティング法によ
り、コア部材を調製された上記加水分解溶液に浸漬して
一定速度で引き上げるようにしてコーティングする。
ＯＳ）、エタノール、水、及び塩酸からなる加水分解溶
液を調製する。そして、ディップコーティング法によ
り、コア部材を調製された上記加水分解溶液に浸漬して
一定速度で引き上げるようにしてコーティングする。
【００４２】さらに、このディップコーティング（この
時のコーティング膜の膜厚は約１μｍ）後はアルカリ雰
囲気中で放置することによりゲル化させ、導波路部材を
作成する。
時のコーティング膜の膜厚は約１μｍ）後はアルカリ雰
囲気中で放置することによりゲル化させ、導波路部材を
作成する。
【００４３】なお、上記コーティング膜の膜厚は、ＴＥ
ＯＳに対するエタノールの成分比を変え、ゾルの粘度を
変化させることで、０．４〜１．２μｍ程度の範囲で制
御できることが、星野、他´ゾルゲル法による石英膜の
作成´、１９９１年電子情報通信学会春季全国大会、Ｃ
−２１５に示されている。
ＯＳに対するエタノールの成分比を変え、ゾルの粘度を
変化させることで、０．４〜１．２μｍ程度の範囲で制
御できることが、星野、他´ゾルゲル法による石英膜の
作成´、１９９１年電子情報通信学会春季全国大会、Ｃ
−２１５に示されている。
【００４４】次に、予め溝（図１（ｃ）中、５に相当）
が設けられた石英ガラス基板（図１（ｃ）中、２ｃに相
当）上に導波路部材を固定する。
が設けられた石英ガラス基板（図１（ｃ）中、２ｃに相
当）上に導波路部材を固定する。
【００４５】具体的に、測定用に用意した石英ガラス基
板は、上述した請求項１に係る発明の場合（図２
（ａ）、（ｂ））と同様に、石英ガラス材料であって、
６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形で、厚みが３．５ｍｍの基
板である（この実施例では特に不純物をドープして屈折
率の制御は行っていない）。そして、上記のように形成
された導波路部材を固定する溝は、プラズマエッチング
で幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍであって、長さ２００ｍｍの
溝を作成する。
板は、上述した請求項１に係る発明の場合（図２
（ａ）、（ｂ））と同様に、石英ガラス材料であって、
６０ｍｍ×６０ｍｍの正方形で、厚みが３．５ｍｍの基
板である（この実施例では特に不純物をドープして屈折
率の制御は行っていない）。そして、上記のように形成
された導波路部材を固定する溝は、プラズマエッチング
で幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍであって、長さ２００ｍｍの
溝を作成する。
【００４６】以上のように導波路部材を基板上に固定し
た後、ガラス微粒子体（図１（ｄ）中、６に相当）を火
炎堆積法（ＦＨＤ）により堆積させて、ゾルゲル法によ
り透明ガラス化する加熱温度である１５５０℃付近で加
熱することにより、上記コーティング膜及びクラッド材
料を透明ガラス化して、図３に示すような光導波路を製
造する。
た後、ガラス微粒子体（図１（ｄ）中、６に相当）を火
炎堆積法（ＦＨＤ）により堆積させて、ゾルゲル法によ
り透明ガラス化する加熱温度である１５５０℃付近で加
熱することにより、上記コーティング膜及びクラッド材
料を透明ガラス化して、図３に示すような光導波路を製
造する。
【００４７】なお、以上の工程により製造した光導波路
について、伝送特性を評価したところ、 伝送損失 ：０．１（ｄＢ／ｃｍ、λ＝１．３
μｍ） モードフィールド径：９．５（μｍ） カットオフ波長 ：１．２（μｍ） と良好な値が得られた。
について、伝送特性を評価したところ、 伝送損失 ：０．１（ｄＢ／ｃｍ、λ＝１．３
μｍ） モードフィールド径：９．５（μｍ） カットオフ波長 ：１．２（μｍ） と良好な値が得られた。
【００４８】なお、上記いずれの実施例においても、ク
ラッド材料の堆積方法として、火炎堆積法を用いたが、
特にこの方法に限定するものではなく、スパッタ法等を
用いても同様の効果を奏する。
ラッド材料の堆積方法として、火炎堆積法を用いたが、
特にこの方法に限定するものではなく、スパッタ法等を
用いても同様の効果を奏する。
【００４９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、ゾルゲ
ル法を用いてコア部に希土類元素等の機能性物質をドー
プした光導波路を製造するようにしたので、高濃度の機
能性物質を均一にドープすることができるという効果が
ある。
ル法を用いてコア部に希土類元素等の機能性物質をドー
プした光導波路を製造するようにしたので、高濃度の機
能性物質を均一にドープすることができるという効果が
ある。
【００５０】また、上記ゾルゲル法は従来の光導波路に
も応用することができ、この場合にゾルゲル法により形
成するコーティング膜は、クラッド部として形成できる
という効果がある。
も応用することができ、この場合にゾルゲル法により形
成するコーティング膜は、クラッド部として形成できる
という効果がある。
【図１】請求項１に係る光導波路の製造方法を説明する
ための各製造工程を示す図である。
ための各製造工程を示す図である。
【図２】この発明に係る光導波路の製造方法により製造
した光導波路の一構成例を示す図である。
した光導波路の一構成例を示す図である。
【図３】請求項５に係る光導波路の製造方法により製造
した光導波路の一構成例を示す図である。
した光導波路の一構成例を示す図である。
【図４】従来の光導波路の製造方法を説明するための各
工程図である。
工程図である。
２ｃ…石英ガラス基板、４…コア部材、４ａ…コア材
料、４ｂ…コーティング膜、５…溝、６…クラッド材
料、７…コア部、８…クラッド部。
料、４ｂ…コーティング膜、５…溝、６…クラッド材
料、７…コア部、８…クラッド部。
Claims (8)
- 【請求項１】 コア部を構成するコア材料の周囲に、機
能性物質を含有し、かつ該コア材料と同じ屈折率を有す
るコーティング膜をゾルゲル法により被覆して、コア部
材を形成し、 前記コア部材を、クラッド部を構成する基板上に固定し
た後、さらにクラッド材料を堆積させて加熱することに
より透明ガラス化する光導波路の製造方法。 - 【請求項２】 前記コア材料の周囲に被覆するコーティ
ング膜に、ゾルゲル法により前記機能性物質として希土
類元素をドープすることを特徴とする請求項１記載の光
導波路の製造方法。 - 【請求項３】 クラッド部となる前記基板及び前記クラ
ッド材料に、予め不純物をドープし、クラッド部の屈折
率をコア部の屈折率よりも低くすることを特徴とする請
求項１又は２記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項４】 前記コア材料及びゾルゲル法により被覆
するコーティング膜に、予め不純物をドープし、コア部
の屈折率をクラッド部の屈折率よりも高くすることを特
徴とする請求項１又は２記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項５】 コア部材の周囲に、クラッド部と同じ屈
折率を有するコーティング膜をゾルゲル法により被覆し
て、導波路部材を形成し、 前記導波路部材をクラッド部を構成する基板上に固定し
た後、さらにクラッド材料を堆積させて加熱することに
より透明ガラス化する光導波路の製造方法。 - 【請求項６】 前記クラッド部を構成する基板表面に、
前記導波路部材を固定する溝を予め設けることを特徴と
する請求項１又は５記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項７】 クラッド部を構成する前記基板、クラッ
ド材料、及びゾルゲル法により被覆するコーティング膜
に、予め不純物をドープし、クラッド部の屈折率をコア
部の屈折率よりも低くすることを特徴とする請求項５又
は６記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項８】 前記コア部材に、予め不純物をドープ
し、コア部の屈折率をクラッド部の屈折率よりも高くす
ることを特徴とする請求項５又は６記載の光導波路の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546593A JPH06258536A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4546593A JPH06258536A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06258536A true JPH06258536A (ja) | 1994-09-16 |
Family
ID=12720129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4546593A Pending JPH06258536A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06258536A (ja) |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP4546593A patent/JPH06258536A/ja active Pending
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