JPH06294915A - Production of quartz optical waveguide - Google Patents

Production of quartz optical waveguide

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Publication number
JPH06294915A
JPH06294915A JP8316993A JP8316993A JPH06294915A JP H06294915 A JPH06294915 A JP H06294915A JP 8316993 A JP8316993 A JP 8316993A JP 8316993 A JP8316993 A JP 8316993A JP H06294915 A JPH06294915 A JP H06294915A
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JP
Japan
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optical waveguide
clad
precursor
silica
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8316993A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsugio Sato
継男 佐藤
Takeshi Yagi
健 八木
Takayuki Morikawa
孝行 森川
Kazuaki Yoshida
和昭 吉田
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.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06294915A publication Critical patent/JPH06294915A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a method to produce a quartz optical waveguide at a low cost with high productivity. CONSTITUTION:The production of quartz optical waveguide includes the following process. A lower clad substrate is formed by using a clad compsn. containing a quartz powder for the clad and an org. binder component. An ink compsn. containing a quartz powder for the core and a synthetic resin is applied on the lower clad substrate to form a precursor of an optical waveguide having desired pattern. The precursor of the optical waveguide is hardened, and the org. binder component and the synthetic resin are removed by pyrolysis. Then succeedingly, the quartz powder for the clad and the quartz powder for the core are calcined to convert the lower clad substrate and optical waveguide precursor into the lower clad and the optical waveguide, respectively.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は石英系光導波路の製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a silica optical waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】石英系光導波路の製造方法としては、一
般に、火炎堆積法が利用されている。この方法では、ま
ず、例えばSi基板の上に、下部クラッド用の石英系微
粒子を堆積して所望厚みの下部クラッド前駆体を形成
し、更に、この上にコア用の石英系微粒子を堆積して所
望厚みのコア前駆体を形成したのち全体を透明ガラス化
して下部クラッドとコアスラブを形成する。ついで、こ
のコアスラブに例えばホトリソグラフィーを適用して所
望パターンの光導波路を形成したのち、この光導波路の
上から、再び火炎堆積法で上部クラッド用の石英系微粒
子を堆積して所望厚みの上部クラッド前駆体を形成し、
この上部クラッド前駆体を透明ガラス化して上部クラッ
ドに転化する。
2. Description of the Related Art A flame deposition method is generally used as a method for manufacturing a quartz optical waveguide. In this method, first, for example, a silica-based fine particle for the lower clad is deposited on a Si substrate to form a lower clad precursor having a desired thickness, and then a silica-based fine particle for the core is further deposited thereon. After forming a core precursor having a desired thickness, the whole is vitrified to form a lower clad and a core slab. Next, for example, photolithography is applied to this core slab to form an optical waveguide of a desired pattern, and then silica-based fine particles for the upper clad are deposited again on the optical waveguide by a flame deposition method to form an upper clad of a desired thickness. Forming a precursor,
This upper clad precursor is made into transparent glass and converted into an upper clad.

【0003】かくして、下部クラッドと上部クラッドの
間に埋設されている石英系の光導波路が形成される。
Thus, a silica type optical waveguide embedded between the lower clad and the upper clad is formed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した方
法の場合は、火炎堆積やホトリソグラフィーなど高度の
技術、煩雑な装置が必要になる。また、全体として工程
数が多くしかも高度の操作技術が要請されるため、高生
産性の実現という点で問題があり、得られる光導波路部
品の高価格化を招く。
By the way, in the case of the above-mentioned method, sophisticated techniques such as flame deposition and photolithography, and a complicated apparatus are required. Further, since there are a large number of steps as a whole and a high-level operation technique is required, there is a problem in terms of realization of high productivity, resulting in an increase in price of the obtained optical waveguide component.

【0005】本発明は、火炎堆積法を利用して石英系光
導波路を製造するときの上記した問題を解決し、効率よ
く、したがって安価に石英系光導波路を製造する方法の
提供を目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in manufacturing a silica-based optical waveguide by using the flame deposition method and to provide a method for manufacturing a silica-based optical waveguide efficiently and therefore inexpensively. .

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、クラッド用石英系粉末と有
機バインダー成分を含むクラッド用組成物を用いて下部
クラッド用基板を成形する工程(以下、第1工程とい
う);前記下部クラッド用基板の上に、コア用石英系粉
末と合成樹脂とを含むインキ組成物を塗布して所望パタ
ーンの光導波路前駆体を形成する工程(以下、第2工程
という);ならびに、前記光導波路前駆体を硬化したの
ち、前記有機バインダー成分および前記合成樹脂を熱分
解除去し、続けて、前記クラッド用石英系粉末および前
記コア用石英系粉末を焼成することにより、前記下部ク
ラッド用基板と前記光導波路前駆体をそれぞれ下部クラ
ッドおよび光導波路に転化する工程(以下、第3工程と
いう);を備えていることを特徴とする石英系光導波路
の製造方法が提供され、また、上記方法の第3工程にお
いて、光導波路前駆体を硬化したのち、前記光導波路前
駆体を、クラッド用石英系粉末と有機バインダー成分を
含むクラッド用組成物で埋設して上部クラッド前駆体を
形成する工程(以下、第3a工程という);ならびに、
前記有機バインダー成分および前記合成樹脂を熱分解除
去し、続けて、前記クラッド用石英系粉末および前記コ
ア用石英系粉末を焼成することにより、前記下部クラッ
ド用基板、前記光導波路前駆体、および前記上部クラッ
ド前駆体を、それぞれ、下部クラッド、光導波路および
上部クラッドに転化する工程(以下、第3b工程とい
う);を備えていることを特徴とする石英系光導波路の
製造方法が提供される。
In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, a step of forming a lower clad substrate using a clad composition containing a silica-based powder for clad and an organic binder component ( Hereinafter, referred to as a first step); a step of forming an optical waveguide precursor having a desired pattern by applying an ink composition containing a silica-based powder for a core and a synthetic resin on the lower clad substrate (hereinafter, referred to as a first step). 2 step); and, after the optical waveguide precursor is cured, the organic binder component and the synthetic resin are thermally decomposed and removed, and subsequently, the silica powder for cladding and the silica powder for core are fired. Accordingly, a step of converting the lower clad substrate and the optical waveguide precursor into a lower clad and an optical waveguide (hereinafter, referred to as a third step); A method for producing a silica-based optical waveguide, characterized in that, in the third step of the above method, after curing the optical waveguide precursor, the optical waveguide precursor is treated with a silica-based powder for cladding and an organic binder. Embedding a clad composition containing components to form an upper clad precursor (hereinafter referred to as step 3a); and
By thermally decomposing and removing the organic binder component and the synthetic resin, and subsequently firing the silica powder for the cladding and the silica powder for the core, the substrate for the lower cladding, the optical waveguide precursor, and the A method of manufacturing a silica-based optical waveguide, comprising: a step of converting the upper clad precursor into a lower clad, an optical waveguide, and an upper clad (hereinafter referred to as step 3b);

【0007】まず、第1工程は、後述するクラッド用組
成物を用いて下部クラッドの前駆体である下部クラッド
用基板を成形する工程である。クラッド用組成物は、ク
ラッド用の石英系粉末と、成形時にこれら粉末を結着す
るための有機バインダー成分とを必須成分として含む。
石英系粉末としては、石英単体(SiO2 )から成る粉
末、または石英に例えばP成分,B成分,F成分などが
所定量ドープされている粉末が用いられる。後者の粉末
は、ドープ成分の働きにより石英単体のものに比べてそ
の軟化点が低い。そのため、後述する第3工程における
焼結温度を低く設定することができ、焼結時における基
板の熱変形を抑制することができて好適である。
First, the first step is a step of molding a lower clad substrate, which is a precursor of the lower clad, by using a clad composition described later. The clad composition contains, as essential components, a silica-based powder for clad and an organic binder component for binding these powders during molding.
As the quartz-based powder, powder made of simple substance of quartz (SiO 2 ), or powder in which quartz is doped with a predetermined amount of P component, B component, F component or the like is used. The latter powder has a softening point lower than that of a simple substance of quartz due to the action of the dope component. Therefore, the sintering temperature in the third step described later can be set low, and thermal deformation of the substrate during sintering can be suppressed, which is preferable.

【0008】また、これら石英系粉末の粒子径は小径で
ある方が好適である。その理由は、粒子径が大きくなる
ほど、焼結して透明ガラス化させる温度は高温側にシフ
トするため、上記したように、第3工程時における基板
の熱変形を引き起こしやすいからである。通常、0.05
〜1.0μm程度の粒子径であることが好ましい。一方、
有機バインダー成分としては、後述の第3工程で容易に
熱分解して除去され、しかも熱分解残渣を生じないよう
なものであれば何であってもよく、例えば、ポリビニル
アルコール,ポリビニルブチラール,メチルセルロー
ス,カルボキシメチルセルロース,エチレンオキシドの
ような熱可塑性樹脂をあげることができる。
Further, it is preferable that the particle size of these quartz-based powders is small. The reason is that the larger the particle size is, the higher the temperature of sintering and vitrification becomes, so that the substrate is more likely to be thermally deformed during the third step, as described above. Usually 0.05
It is preferable that the particle diameter is about 1.0 μm. on the other hand,
The organic binder component may be any as long as it can be easily pyrolyzed and removed in the third step described later, and does not produce a pyrolysis residue, such as polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, methyl cellulose, Thermoplastic resins such as carboxymethyl cellulose and ethylene oxide can be mentioned.

【0009】このクラッド用組成物は、成形法に応じ
て、スラリー状,ペースト状または混合粉末状で用いる
ことができる。例えば、スラリー状のクラッド用組成物
を用いる場合には、所望形状の鋳型の内にそのスラリー
を注型し、脱水したのち離型して下部クラッド用基板を
成形することができる。また、粘稠性のペーストである
場合には、そのペーストを例えばドクターブレード法を
適用して成膜して下部クラッド用基板にすることができ
る。なお、上記したスラリーの場合でも、このドクター
ブレード法を適用することができる。
The composition for clad can be used in the form of slurry, paste or mixed powder depending on the molding method. For example, when a slurry-like clad composition is used, the lower clad substrate can be molded by casting the slurry into a mold having a desired shape, dehydrating the mold, and then releasing the mold. Further, when the paste is viscous, the paste can be applied by, for example, a doctor blade method to form a film, which can be used as a lower clad substrate. This doctor blade method can also be applied to the above-mentioned slurry.

【0010】更に、混合粉末を用いる場合には、石英系
粉末と有機バインダー成分を均一に混練したのち、その
混練物を所望形状の金型に充填し、所望の圧力で加圧し
て成形することができる。また、クラッド用の石英系粉
末と後述する第2工程で用いる合成樹脂とを均一に混練
したのち、その混練物を平滑な基材の上に塗布すること
により、下部クラッド用の基板を成形することもでき
る。
Further, in the case of using the mixed powder, the quartz-based powder and the organic binder component are uniformly kneaded, and then the kneaded product is filled in a mold of a desired shape and pressed under a desired pressure to form the mixture. You can Further, the quartz powder for clad and the synthetic resin used in the second step described later are uniformly kneaded, and the kneaded product is applied onto a smooth base material to form a substrate for the lower clad. You can also

【0011】第2工程は、上記したようにして第1工程
で成形された下部クラッド用基板の上に後述するインキ
組成物を用いて所望パターンの光導波路前駆体を形成す
る工程である。インキ組成物は、コア用の石英系粉末と
これら粉末を決着する合成樹脂を必須成分として含む。
The second step is a step of forming an optical waveguide precursor having a desired pattern on the lower clad substrate molded in the first step as described above by using the ink composition described later. The ink composition contains, as essential components, a silica-based powder for the core and a synthetic resin that fixes these powders.

【0012】コア用の石英系粉末としては、透明ガラス
化したときに前記したクラッド用の石英系粉末によるガ
ラスよりも屈折率が大きくなるように、例えば石英単体
にGeなどの成分が所定量ドープされているものが用い
られる。また、コア用石英系粉末の粒子径は、クラッド
用石英系粉末の場合と同じ理由で小径であることが好ま
しいが、更には、後述する光導波路前駆体のパターン描
画時に、用いるパターンマスクのパターン幅または形成
される光導波路前駆体の路幅よりも小さいことが必要に
なる。このようなことから、通常、その粒子径が1.0μ
m以下のものを用いることが好ましい。
As the silica-based powder for the core, for example, a simple substance of silica is doped with a predetermined amount of a component such as Ge so that the silica-based powder has a larger refractive index than that of the glass by the silica-based powder for the clad described above. What has been used is used. Further, the particle size of the silica-based powder for the core is preferably small for the same reason as in the case of the silica-based powder for the clad, but further, the pattern of the pattern mask used at the time of pattern drawing of the optical waveguide precursor described later. It must be smaller than the width or the width of the formed optical waveguide precursor. Therefore, the particle size is usually 1.0μ.
It is preferable to use those of m or less.

【0013】一方、インキ組成物における合成樹脂とし
ては、クラッド用組成物の場合と同じように、第3工程
時に容易に熱分解除去し、また顔料などの不純物または
分解残渣を生じないものが選定される。そして、塗布後
に、加熱処理によって硬化するタイプ,酸化重合して硬
化するタイプ,二液反応型の硬化タイプ,光照射によっ
てよって硬化するタイプなどのものを好適例としてとし
てあげることができ、上記硬化タイプのものであれば、
アクリル系樹脂,エポキシ系樹脂,ビニル系樹脂などそ
の樹脂の種類を問うものではない。
On the other hand, as the synthetic resin in the ink composition, as in the case of the clad composition, one that is easily decomposed by heat in the third step and does not generate impurities such as pigments or decomposition residues is selected. To be done. As a preferable example, a type that is cured by heat treatment after application, a type that is cured by oxidative polymerization, a curing type that is a two-component reaction type, or a type that is cured by light irradiation can be mentioned. If it ’s a type,
It does not matter what kind of resin such as acrylic resin, epoxy resin, vinyl resin, etc.

【0014】また、このインキ組成物の場合、上記した
コア用石英系粉末と上記合成樹脂を必須成分として含む
が、更に有機安定剤,消泡剤,界面活性剤などの補助剤
が適量含有されていてもよい。光導波路前駆体は次のよ
うにして形成される。すなわち、第1工程で得られたク
ラッド用基板の上に、形成すべき光導波路のパターンが
切抜かれているパターンマスクを密着して載置し、そこ
に、上記したインキ組成物を例えばロール印刷したのち
そのパターンマスクを取り除く。
Further, in the case of this ink composition, the above-mentioned silica-based powder for core and the above-mentioned synthetic resin are contained as essential components, but an appropriate amount of auxiliary agents such as an organic stabilizer, a defoaming agent and a surfactant are further contained. May be. The optical waveguide precursor is formed as follows. That is, on the clad substrate obtained in the first step, a pattern mask in which the pattern of the optical waveguide to be formed is cut out is placed in close contact, and the above-mentioned ink composition is roll-printed thereon, for example. After that, the pattern mask is removed.

【0015】下部クラッド用基板の上には、上記インキ
組成物から成る光導波路前駆体が所定のパターンで描画
される。なお、インキ組成物は、後述の第3工程で焼結
されるとき熱収縮する。したがって、パターンマスクの
パターンの幅や厚みは、この熱収縮量を予め考慮して決
めておくことが必要である。
An optical waveguide precursor made of the above ink composition is drawn in a predetermined pattern on the lower clad substrate. The ink composition undergoes heat shrinkage when it is sintered in the third step described below. Therefore, it is necessary to determine the width and thickness of the pattern of the pattern mask in consideration of this heat shrinkage amount.

【0016】また、このパターンマスクとして、形成す
べき光導波路の入射端および出射端になる部分を当該光
導波路の路幅よりも広くしたものを用いると、図1で示
したように、形成された光導波路1の入射端1a,出射
端1b,1bはコア1cよりも拡幅しているので、ここ
に図示しない光ファイバを結合したときにその結合効率
を高めることができて好適である。
Further, when this pattern mask is used in which the entrance end and the exit end of the optical waveguide to be formed are made wider than the path width of the optical waveguide, it is formed as shown in FIG. Further, since the entrance end 1a and the exit ends 1b, 1b of the optical waveguide 1 are wider than the core 1c, the coupling efficiency can be increased when an optical fiber (not shown) is coupled thereto, which is preferable.

【0017】また、このパターンマスクとして、1枚の
マスクの中に形成すべき光導波路のパターンが複数個切
抜かれているものを用いてインキ組成物をパターン印刷
すれば、1枚の下部クラッド用基板の上に、1度に複数
個の光導波路前駆体を形成することができ、高い生産性
の下で光導波路を製造することができて有用である。つ
いで、第3工程において、これまでの工程で形成された
下部クラッド用の基板と光導波路前駆体のガラス化が行
われる。
If a pattern mask is used in which a plurality of patterns of optical waveguides to be formed in one mask are cut out as the pattern mask, the ink composition is pattern-printed to form one lower clad. A plurality of optical waveguide precursors can be formed on the substrate at one time, and the optical waveguide can be manufactured with high productivity, which is useful. Next, in the third step, the lower clad substrate and the optical waveguide precursor formed in the above steps are vitrified.

【0018】その場合、まず、光導波路前駆体のバイン
ダ成分である合成樹脂を完全に硬化させる。その硬化方
法は、用いた合成樹脂の硬化タイプに対応して、例え
ば、加熱処理,酸化重合,光照射など適宜な方法が選定
される。光導波路前駆体を完全に硬化したのち、つづけ
て、下部クラッド用基板においては有機バインダー成分
を、また光導波路前駆体においては合成樹脂を熱分解す
ることにより、これらをガスとして除去する。
In that case, first, the synthetic resin which is the binder component of the optical waveguide precursor is completely cured. As the curing method, an appropriate method such as heat treatment, oxidative polymerization, or light irradiation is selected according to the curing type of the synthetic resin used. After the optical waveguide precursor is completely cured, the organic binder component in the lower clad substrate and the synthetic resin in the optical waveguide precursor are thermally decomposed to remove them as a gas.

【0019】このときの温度は、用いた有機バインダー
成分や合成樹脂の種類によってそれぞれ異なるが、概
ね、600℃程度であれば、ほぼ完全に熱分解除去する
ことができる。また、この熱分解処理の雰囲気は、不活
性ガス雰囲気,含酸素雰囲気のいずれであってもかまわ
ない。更に、上記有機バインダー成分や合成樹脂に金属
不純物などが含まれている場合には、塩素または塩素化
合物を含有する雰囲気を採用すると、これら金属不純物
も同時に除去できるので有用である。
The temperature at this time varies depending on the kinds of the organic binder component and the synthetic resin used, but if it is about 600 ° C., it can be removed almost completely by thermal decomposition. The atmosphere of the thermal decomposition treatment may be an inert gas atmosphere or an oxygen-containing atmosphere. Further, when the organic binder component or the synthetic resin contains metal impurities and the like, it is useful to adopt an atmosphere containing chlorine or a chlorine compound because these metal impurities can be removed at the same time.

【0020】ついで、全体をより高い温度で加熱するこ
とにより、クラッド用の石英系粉末およびコア用の石英
系粉末を焼結して透明ガラス化する。処理温度として
は、これら石英系粉末がガラス化する温度以上であれば
よいが、あまり高い温度を適用すると、石英系粉末の軟
化が進み、また、収縮率にも場所によってばらつきが生
ずることがあるため、焼結後の光導波路や下部クラッド
基板が変形することがある。
Then, by heating the whole at a higher temperature, the silica-based powder for the clad and the silica-based powder for the core are sintered to form transparent glass. The treatment temperature may be higher than the temperature at which these silica powders vitrify, but if a too high temperature is applied, the silica powder may be softened and the shrinkage rate may vary depending on the location. Therefore, the optical waveguide and the lower clad substrate after sintering may be deformed.

【0021】そのため、処理温度としては、できるだけ
低いガラス化温度に設定することが好ましい。また、耐
熱性の保持板で、下部クラッド用基板と光導波路前駆体
を上下方向から挟んで若干の圧力を負荷した状態でガラ
ス化処理を行うことが好ましい。この後者の方法におい
て用いる保持板としては、石英系粉末と融着しない材質
のもの、例えば、高密度カーボンや石英、またはアルミ
ナ,ジルコニアなどの耐熱セラミックスの表面にカーボ
ンを蒸着して成るものが好適であり、またその表面は可
能な限り平滑にして、焼結後の剥離性や焼結後の光導波
路表面における微小凹凸の発生を防ぐようにしたものが
好適である。
Therefore, it is preferable to set the treatment temperature to the lowest vitrification temperature. Further, it is preferable to perform the vitrification treatment with a heat-resistant holding plate sandwiching the lower clad substrate and the optical waveguide precursor from above and below while applying a slight pressure. The holding plate used in this latter method is preferably made of a material that does not fuse with the silica-based powder, for example, a material obtained by vapor-depositing carbon on the surface of high-density carbon, quartz, or heat-resistant ceramics such as alumina or zirconia. It is preferable that the surface is made as smooth as possible so as to prevent releasability after sintering and generation of fine irregularities on the surface of the optical waveguide after sintering.

【0022】下部クラッド用基板を構成する石英粉末,
光導波路前駆体を構成する石英系粉末はいずれもガラス
化し、ここに透明ガラスの下部クラッドとその上に位置
する光導波路が一体となって製造される。なお、上記し
た第3工程において、光導波路前駆体の硬化が終了した
のちこの上から再び上記したクラッド用組成物を上部ク
ラッド前駆体として埋積(第3a工程)し、その後、全
体の有機バインダー成分と合成樹脂の熱分解除去−石英
系粉末の焼結(第3b工程)を行うことにより、下部ク
ラッドと上部クラッドの間に埋設された光導波路を形成
することができる。
Quartz powder constituting the lower clad substrate,
All of the silica-based powders constituting the optical waveguide precursor are vitrified, and the lower clad of transparent glass and the optical waveguide located thereon are integrally manufactured. In the third step described above, after the curing of the optical waveguide precursor is completed, the above-described clad composition is buried again as an upper clad precursor (step 3a), and then the entire organic binder is added. By thermally decomposing the components and the synthetic resin and sintering the silica-based powder (step 3b), an optical waveguide embedded between the lower clad and the upper clad can be formed.

【0023】[0023]

【発明の実施例】Examples of the invention

実施例1 最大粒子径が1.0μm,平均粒子径が0.5μmであるク
ラッド用石英系粉末100重量部に対し、純水67重量
部,ポリビニルアルコール3重量部を添加・撹拌してク
ラッド用組成物(スラリー)を調製した。
Example 1 67 parts by weight of pure water and 3 parts by weight of polyvinyl alcohol were added to 100 parts by weight of the silica-based powder for clad having a maximum particle size of 1.0 μm and an average particle size of 0.5 μm, and the mixture was stirred to be used for the clad. A composition (slurry) was prepared.

【0024】このスラリーを石こうの鋳型に注型して、
縦100mm,幅100mm,厚み2mmの板を成形し、これ
を100℃の温度で乾燥して下部クラッド用基板を成形
した。一方、石英に対し0.3%の比屈折率差となるよう
にGeがドープされ、最大粒子径が約1μmであるコア
用石英系粉末を、紫外線硬化型アクリル樹脂系のスクリ
ーンインキに40重量%分散させてインキ組成物を調製
した。
This slurry was cast into a plaster mold,
A plate having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 2 mm was formed and dried at a temperature of 100 ° C. to form a lower clad substrate. On the other hand, 40 wt.% Of silica-based UV-curable acrylic resin-based screen ink was doped with Ge to have a relative refractive index difference of 0.3% with respect to quartz, and had a maximum particle size of about 1 μm. % Dispersion to prepare an ink composition.

【0025】また、縦100mm,幅100mmの平面寸法
で、ここにY字パターンが64個描かれているパターン
マスクを用意した。なお、このパターンマスクに描かれ
ているY字パターンは、形成すべき光導波路のパターン
寸法に対し、約1.4倍の寸法に設計され、また、入射端
および出射端に相当する位置のパターン寸法は、図1で
示したように、他の個所に比べて、約2倍にしてある。
A pattern mask having a plane size of 100 mm in length and 100 mm in width and having 64 Y-shaped patterns drawn therein was prepared. The Y-shaped pattern drawn on this pattern mask is designed to be about 1.4 times as large as the pattern size of the optical waveguide to be formed, and the pattern at the positions corresponding to the incident end and the outgoing end. As shown in FIG. 1, the size is about twice as large as other parts.

【0026】このパターンマスクを下部クラッド用基板
の上に密着して載置し、その上から上記インキ組成物を
ロール印刷し、パターンマスクを取り除いた。下部クラ
ッド用基板の上には、路幅14μm,厚み14μm(端
部では路幅20μm,厚み20μm)の光導波路前駆体
が64個形成された。これら光導波路前駆体に紫外線を
照射して硬化処理を施したのち、再びこれを石こうの鋳
型に入れ、この上から前記スラリーを注型した。
This pattern mask was placed in intimate contact with the lower clad substrate and the ink composition was roll-printed on the lower clad substrate to remove the pattern mask. On the lower clad substrate, 64 optical waveguide precursors each having a path width of 14 μm and a thickness of 14 μm (a path width of 20 μm and a thickness of 20 μm at the end) were formed. After irradiating these optical waveguide precursors with ultraviolet rays to perform a curing treatment, the precursors were again put into a plaster mold, and the slurry was cast from above.

【0027】鋳型から取出したグリーン成形体を温度1
00℃で3時間乾燥したのち、N2雰囲気下で温度30
0℃、つづいてO2 雰囲気下で温度500℃に加熱して
熱分解処理を行った。ついで、得られた板の上下面を、
カーボン板で挟み、その状態で、He雰囲気下におい
て、1400℃で加熱処理を施し、全体を透明ガラス化
した。
The green molded body taken out from the mold is heated to a temperature of 1
After drying at 00 ° C for 3 hours, the temperature is 30 in N 2 atmosphere.
A thermal decomposition treatment was carried out by heating at 0 ° C. and then at a temperature of 500 ° C. in an O 2 atmosphere. Then, the upper and lower surfaces of the obtained plate,
It was sandwiched between carbon plates, and in that state, heat treatment was performed at 1400 ° C. in a He atmosphere to make the whole transparent vitrified.

【0028】路幅10μm,路高10μmで、各端部は
路幅15μm,路高15μmでラッパ状に拡径している
Y字パターンの光導波路64本が、厚み50μmの下部
クラッド,厚み800μmの上部クラッドの間に埋設さ
れている板体が得られた。この板体を各光導波路ごとに
切断して、64個の厚膜光導波路部品を同時に製造する
ことができた。
64 Y-shaped optical waveguides each having a path width of 10 μm and a road height of 10 μm, each end having a road width of 15 μm and a road height of 15 μm and expanding in a trumpet shape have a lower clad with a thickness of 50 μm and a thickness of 800 μm. A plate body embedded between the upper clads was obtained. By cutting this plate for each optical waveguide, 64 thick film optical waveguide components could be manufactured at the same time.

【0029】実施例2 最大粒子径が1.0μm,平均粒子径が0.5μmであるク
ラッド用石英系粉末100重量部に対し、ポリビニルブ
チルアルコール1.0重量部,リン酸1重量%とホウ酸3
重量%とを含む純水20重量部,エタノール20重量
部,ジブチルフタレート(可塑剤)2重量部を混和し
て、クラッド用組成物(ペースト)を調製した。
Example 2 Polyvinyl butyl alcohol (1.0 parts by weight), phosphoric acid (1% by weight) and boron were added to 100 parts by weight of silica powder for cladding having a maximum particle size of 1.0 μm and an average particle size of 0.5 μm. Acid 3
20 parts by weight of pure water containing 20% by weight, 20 parts by weight of ethanol, and 2 parts by weight of dibutyl phthalate (plasticizer) were mixed to prepare a clad composition (paste).

【0030】このペーストを用いたドクターブレード法
により、縦100mm,幅100mm,厚み1mmのグリーン
シートを下部クラッド用基板として成形した。一方、石
英に対し0.3%の比屈折率差となるようにB,P,Ge
がドープされ、最大粒子径が1.0μmであるコア用石英
系粉末を、紫外線硬化型アクリル樹脂系のスクリーンイ
ンキに40重量%分散させてインキ組成物を調製した。
A green sheet having a length of 100 mm, a width of 100 mm and a thickness of 1 mm was formed as a lower clad substrate by the doctor blade method using this paste. On the other hand, B, P, Ge should have a relative refractive index difference of 0.3% with respect to quartz.
40% by weight of a silica-based powder for cores having a maximum particle diameter of 1.0 μm and dispersed in a UV-curable acrylic resin-based screen ink to prepare an ink composition.

【0031】また、縦100mm,幅100mmの平面寸法
で、ここにY字パターンが64個描かれているパターン
マスクを用意した。なお、このパターンマスクに描かれ
ているY字パターンは、形成すべき光導波路のパターン
寸法に対し、約1.4倍の寸法に設計され、また、入射端
および出射端に相当する位置のパターン寸法は、他の個
所に比べて、約2倍にしてある。
Further, a pattern mask having a plane size of 100 mm in length and 100 mm in width and having 64 Y-shaped patterns drawn therein was prepared. The Y-shaped pattern drawn on this pattern mask is designed to be about 1.4 times as large as the pattern size of the optical waveguide to be formed, and the pattern at the positions corresponding to the incident end and the outgoing end. The size is about twice as large as other parts.

【0032】このパターンマスクを下部クラッド用基板
の上に密着して載置し、その上から上記インキ組成物を
ロール印刷し、パターンマスクを取り除いた。下部クラ
ッド用基板の上には、路幅14μm,厚み14μm(端
部では路幅20μm,厚み20μm)の光導波路前駆体
が64個形成された。これら光導波路前駆体の上を、同
じくドクターブレード法により、上記インキ組成物で被
覆して厚み300μmの上部クラッド前駆体を形成し
た。
This pattern mask was placed in intimate contact with the lower clad substrate, and the above ink composition was roll-printed on it to remove the pattern mask. On the lower clad substrate, 64 optical waveguide precursors each having a path width of 14 μm and a thickness of 14 μm (a path width of 20 μm and a thickness of 20 μm at the end) were formed. These optical waveguide precursors were coated with the above ink composition by the same doctor blade method to form an upper clad precursor having a thickness of 300 μm.

【0033】ついで、実施例1と同様の条件で熱分解処
理を行ったのち、He雰囲気下において温度1300℃
で焼結処理を施し全体を透明ガラス化した。路幅10μ
m,路高10μmで、各端部は路幅15μm,路高15
μmでラッパ状に拡径しているY字パターンの光導波路
64本が、厚み500μmの下部クラッド,厚み150
μmの上部クラッドの間に埋設されている板体が得られ
た。
Then, after carrying out a thermal decomposition treatment under the same conditions as in Example 1, the temperature was 1300 ° C. in a He atmosphere.
The whole was made into a vitrified material by sintering at. Road width 10μ
m, road height 10 μm, each end has road width 15 μm, road height 15
64 Y-shaped optical waveguides having a trumpet shape with a thickness of 500 μm and a lower clad with a thickness of 500 μm and a thickness of 150 μm.
A plate embedded between the upper clads of μm was obtained.

【0034】この板体を各光導波路ごとに切断して、6
4個の厚膜光導波路部品を同時に製造することができ
た。 実施例3 Bが2重量%,Pが0.5重量%ドープされ、最大粒子径
が1.0μm,平均粒子径が0.2μmであるクラッド用石
英系粉末100重量部に対し、メチルセルロース3重量
部,純水22重量部,SNスウェット366(商品名、
サンノブコ社製の界面活性剤)0.3重量部を均質に混和
してクラッド用組成物(可塑性混和物)を調製した。
This plate is cut into individual optical waveguides, and 6
It was possible to simultaneously manufacture four thick film optical waveguide components. Example 3 3 parts by weight of methylcellulose was added to 100 parts by weight of silica-based powder for cladding, which was doped with 2% by weight of B, 0.5% by weight of P, had a maximum particle size of 1.0 μm and an average particle size of 0.2 μm. Part, pure water 22 parts by weight, SN sweatshirt 366 (trade name,
0.3 part by weight of a surfactant manufactured by San Nobuco Co., Ltd. was uniformly mixed to prepare a clad composition (plastic mixture).

【0035】この混和物を直径100mmの円筒金型に充
填し、5kg/cm2の圧でプレス成形したのち100℃で乾
燥して、直径100mm,厚み1.3mmのディスクシートを
成形した。一方、石英に対し0.3%の比屈折率差となよ
うに、B,P,Geがドープされ、最大粒子径が1.0μ
mであるコア用石英系粉末を、蒸発乾燥タイプのエポキ
シ系樹脂インキに30重量%分散させてインキ組成物を
調製した。
This mixture was filled in a cylindrical mold having a diameter of 100 mm, press-molded at a pressure of 5 kg / cm 2 and dried at 100 ° C. to form a disk sheet having a diameter of 100 mm and a thickness of 1.3 mm. On the other hand, B, P and Ge are doped so that the relative refractive index difference with respect to quartz is 0.3%, and the maximum particle size is 1.0 μm.
The silica-based powder for core, which is m, was dispersed in an evaporation-drying type epoxy resin ink in an amount of 30% by weight to prepare an ink composition.

【0036】実施例1で用いたパターンマスクを上部デ
ィスクパターンの上に密着して載置し、その上から上記
インキ組成物をロール印刷し、パターンマスクを取り除
いてディスクパターン上に光導波路前駆体を印刷した。
形成された光導波路前駆体を温度80℃で乾燥して硬化
したのち、その上に、再度上記混和物をのせてプレス成
形して厚み0.8mmの上部クラッド前駆体を形成した。
The pattern mask used in Example 1 was closely placed on the upper disk pattern, the ink composition was roll-printed on the pattern mask, the pattern mask was removed, and the optical waveguide precursor was formed on the disk pattern. Printed.
The formed optical waveguide precursor was dried and cured at a temperature of 80 ° C., and then the above mixture was placed thereon and press-molded to form an upper clad precursor having a thickness of 0.8 mm.

【0037】全体を温度80℃で乾燥したのち、実施例
1と同様の条件で熱分解処理を行い、更に、He雰囲気
下において温度1300℃で焼結処理を施し全体を透明
ガラス化した。路幅10μm,路高10μmで、各端部
は路幅15μm,路高15μmでラッパ状に拡径してい
るY字パターンの光導波路64本が、厚み650μmの
下部クラッド,厚み400μmの上部クラッドの間に埋
設されている板体が得られた。
After the whole was dried at a temperature of 80 ° C., a thermal decomposition treatment was carried out under the same conditions as in Example 1, and further a sintering treatment was carried out at a temperature of 1300 ° C. in a He atmosphere to make the whole into a transparent glass. 64 Y-shaped optical waveguides having a track width of 10 μm and a road height of 10 μm, and each end having a track width of 15 μm and a road height of 15 μm and expanding in a trumpet shape, a lower clad with a thickness of 650 μm and an upper clad with a thickness of 400 μm. A plate embedded between the two was obtained.

【0038】この板体を各光導波路ごとに切断して、6
4個の厚膜光導波路部品を同時に製造することができ
た。 実施例4 直径127mm(5インチ)のSi基板に対し、実施例2
の条件で、厚み0.2mmのグリーンシートの成形,光導波
路前駆体を形成,光導波路前駆体の硬化,厚み0.2mmの
上部クラッド前駆体の形成,熱分解処理,焼結処理を行
い、各光導波路ごとに切断した。
This plate is cut into individual optical waveguides, and 6
It was possible to simultaneously manufacture four thick film optical waveguide components. Example 4 Example 2 was applied to a Si substrate having a diameter of 127 mm (5 inches).
Under the conditions, a green sheet with a thickness of 0.2 mm is formed, an optical waveguide precursor is formed, the optical waveguide precursor is cured, an upper clad precursor with a thickness of 0.2 mm is formed, a thermal decomposition treatment, and a sintering treatment are performed. Each optical waveguide was cut.

【0039】Si基板の上に実施例2の厚膜光導波路部
品が一体化している素子が得られた。
An element was obtained in which the thick film optical waveguide component of Example 2 was integrated on a Si substrate.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法は、従来のように高価な設備と高度の操作技術を使用
することなく、低コストで高生産性の下で石英系光導波
路を製造することができる。また、光導波路前駆体の形
成時に、入射端,出射端を拡径することにより、光ファ
イバとの結合が容易でしかもその結合効率が向上した石
英系光導波路を得ることができる。
As is apparent from the above description, the method of the present invention is a low cost and high productivity silica optical waveguide without using expensive equipment and advanced operation technology as in the prior art. Can be manufactured. Further, by expanding the diameters of the entrance end and the exit end during the formation of the optical waveguide precursor, it is possible to obtain a silica-based optical waveguide that is easily coupled with an optical fiber and has improved coupling efficiency.

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

【図1】本発明方法で製造した石英系光導波路の1例を
示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing an example of a silica-based optical waveguide manufactured by the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英系光導波路 1a,1b 石英系光導波路の端部 1c 導波路 1 silica-based optical waveguide 1a, 1b end of silica-based optical waveguide 1c waveguide

フロントページの続き (72)発明者 吉田 和昭 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河電気工業株式会社内Front page continued (72) Inventor Kazuaki Yoshida 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Furukawa Electric Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 クラッド用石英系粉末と有機バインダー
成分を含むクラッド用組成物を用いて下部クラッド用基
板を成形する工程;前記下部クラッド用基板の上に、コ
ア用石英系粉末と合成樹脂とを含むインキ組成物を塗布
して所望パターンの光導波路前駆体を形成する工程;な
らびに、前記光導波路前駆体を硬化したのち、前記有機
バインダー成分および前記合成樹脂を熱分解除去し、続
けて、前記クラッド用石英系粉末および前記コア用石英
系粉末を焼成することにより、前記下部クラッド用基板
と前記光導波路前駆体をそれぞれ下部クラッドおよび光
導波路に転化する工程;を備えていることを特徴とする
石英系光導波路の製造方法。
1. A step of forming a lower clad substrate using a clad composition containing a silica-based powder for clad and an organic binder component; a quartz-based powder for a core and a synthetic resin on the lower clad substrate. A step of forming an optical waveguide precursor having a desired pattern by applying an ink composition containing; and curing the optical waveguide precursor, then thermally decomposing and removing the organic binder component and the synthetic resin, and subsequently, Baking the silica-based powder for clad and the silica-based powder for core to convert the substrate for lower cladding and the optical waveguide precursor into a lower cladding and an optical waveguide, respectively. A method for manufacturing a silica-based optical waveguide.
【請求項2】 クラッド用石英系粉末と有機バインダー
成分を含むクラッド用組成物を用いて下部クラッド用基
板を成形する工程;前記下部クラッド用基板の上に、コ
ア用石英系粉末と合成樹脂とを含むインキ組成物を塗布
して所望パターンの光導波路前駆体を形成する工程;前
記光導波路前駆体を硬化したのち、前記光導波路前駆体
を、クラッド用石英系粉末と有機バインダー成分を含む
クラッド用組成物で埋設して上部クラッド前駆体を形成
する工程;ならびに、前記有機バインダー成分および前
記合成樹脂を熱分解除去し、続けて、前記クラッド用石
英系粉末および前記コア用石英系粉末を焼成することに
より、前記下部クラッド用基板、前記光導波路前駆体、
および前記上部クラッド前駆体を、それぞれ、下部クラ
ッド、光導波路および上部クラッドに転化する工程;を
備えていることを特徴とする石英系光導波路の製造方
法。
2. A step of molding a substrate for lower clad by using a composition for clad containing a silica based powder for cladding and an organic binder component; a silica based powder for core and a synthetic resin on the substrate for lower cladding. Forming an optical waveguide precursor having a desired pattern by applying an ink composition containing: an optical waveguide precursor is cured, and then the optical waveguide precursor is clad containing quartz powder for cladding and an organic binder component. Burying with the composition for forming an upper clad precursor; and thermally decomposing and removing the organic binder component and the synthetic resin, and subsequently firing the quartz powder for cladding and the quartz powder for core. By doing so, the lower clad substrate, the optical waveguide precursor,
And a step of converting the upper clad precursor into a lower clad, an optical waveguide, and an upper clad, respectively.
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