JPH06342110A - プレ−ナ光導波路のためのガラス母材およびプレ−ナ光導波路の製造方法 - Google Patents

プレ−ナ光導波路のためのガラス母材およびプレ−ナ光導波路の製造方法

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JPH06342110A
JPH06342110A JP3349876A JP34987691A JPH06342110A JP H06342110 A JPH06342110 A JP H06342110A JP 3349876 A JP3349876 A JP 3349876A JP 34987691 A JP34987691 A JP 34987691A JP H06342110 A JPH06342110 A JP H06342110A
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cane
optical
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Venkata A Bhagavatula
アディセシャイア− バ−ガバチュラ ベンカタ
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    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレ−ナ光ガラス母材を作成する方法および
このような母材からプレ−ナ光導波路を製造する方法を
提供する。 【構成】 プレ−ナ光プリフォ−ムを延伸してもとのプ
リフォ−ムより実質的に小さい断面寸法を有するプレ−
ナ光ケ−ンを作成し、そしてリトグラフ技術によって光
回路パタ−ンを形成する。基板のスロットに光ファイバ
プリフォ−ムを挿入してプレ−ナ光プリフォ−ムを形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプレ−ナ光導波路に関
し、さらに詳細には、このような導波路のハイブリッド
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】プレ−ナ光導波路は光相互接続システム
にける受動部品として使用される。これらの導波路は断
面が実質的に矩形状である点で例えば光ファイバのよう
な円筒誘電体導波路と異なっている。これらの導波路を
製造する既存の方法は一般に高価であり、製造上の厳密
な制御を必要とし、かつ光ファイバに較べて比較的大き
い光損失を有する導波路を生ずることになる。
【０００３】プレ−ナ光導波路を製造する既存の方法で
は、第１の屈折率Ｗこ有しかつ作成されるべきプレ−ナ
光導波路の予め選択された最終寸法を有する基板が使用
される。また、この基板には、技術的に公知の標準的な
ス−ト沈積技術を含む種々の方法を用いて、第２の屈折
率を有する材料が添着される。（例えば米国特許第3806
223号および第3934061号を参照のこと。）その予め選択
された屈折率の差は、酸化チタン、酸化タンタル、酸化
すず、酸化ニオブ、酸化ジルコン、酸化アルミニウム、
酸化ランタン、酸化ゲルマニウム、あるいはその他の適
当な屈折率修正用ド−パント材料のうちの１つ以上をド
−プされたシリカを用いることによって実現される。
【０００３】これらのプレ−ナ導波路の光回路は通常、
米国特許第4425146号に記載されている半導体装置を製
造する場合に用いられるのと同様のリトグラフ法(litho
graphic process)によって作成される。他の従来技術の
方法が米国特許第3873339号に記載されており、この方
法では、予め定められた光回路の一部分を形成するべき
材料だけを融着させるために集束されたレ−ザビ−ムが
用いられ、そして融着されない他の材料はクリ−ニング
またはエッチングで除去される。
【０００４】リトグラフ技術を用いることは半導体装置
の製造で広く行きわたっている。詳細なパタ−ン、本発
明の場合には光回路パタ−ンを作成することができるか
ら、これらの技術は有用である。
【０００５】リトグラフ法は所望の電気または光回路を
作成するために必要な材料を含んだ構造から始る。この
構造はフォトレジスト材料を被覆されている。そのフォ
トレジスト材料はそれの一部分を選択的に露呈させるマ
スクを介して露光される。その露光されたフォトレジス
トは使用されているフォトレジスト材料の種類に適合し
た現像液で現像される。その下の構造は、例えばマスク
パタ−ンをその構造に転写するために反応イオンエッチ
ングを用いてエッチングされる。
【０００６】プレ−ナ光導波路を作成する場合には、フ
ォトレジスト材料が被着される前に、下の構造に例えば
クロム合金の被覆が通常被着される。一般にフォトレジ
スト材料だけでは下のガラス構造にエッチングで光回路
を形成するのに必要なエッチング条件に耐えることがで
きないから、このクロム層が必要とされる。フォトレジ
スト材料は上述のように露光されかつ現像され、そして
クロムエッチング液を用いて光パタ−ンが中間のクロム
層に転写される。光パタ−ンは例えば反応イオンエッチ
ングを用いて下のガラス構造に転写される。
【０００７】これらの既存の方法はそれぞれ導波路のコ
ア領域を作成するための非常に薄い層を添着することを
含んでいる。このコア領域は導波路中の光の大部分を案
内する。製造工程における小さい摂動が、特にこれらの
プレ−ナ光導波路に付着される光ファイバに関して、非
常に大きい光損失を有する不均質の構造を生ずることに
なりうる。従って、既存の方法では、コア領域の予め選
択された厚みを実現するために、沈積処理の厳密な制御
が必要とされる。これは、特に10μm以下のコア直径を
有するファイバを用いた単一モ−ドのシステムで使用す
るためのプレ−ナ光導波路が作成される場合である。
【０００８】
【本発明が解決しようとする課題】プレ−ナ光導波路を
作成する既存の方法の問題点は、 １．光ファイバと較べて光損失が比較的大きい、 ２．光損失を最小限に抑えるために高価な製造上の制御
が必要とされる、そして ３．設計および幾何学形状に制限があることである。
【０００８】本発明のひとつの目的は既存の方法で作成
されたものようり光損失が小さいプレ−ナ光導波路を作
成することである。第２の目的はリトグラフィ技術を用
いて大量生産し得る能力に改良された光学的性能を結合
して、既存の方法よりコストの点で有利な方法を提供す
ることである。第３の目的は種々の形状のコア層を有し
かつ種々の屈折率分布を有していて広範な用途で使用で
きるようになされたプレ−ナ光導波路を提供することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】これらのおよび他の目的
は本発明によって達成されるものであり、本発明は、１
つの局面では、少なくとも２つの屈折率を有するガラス
でプレ−ナの溶融されたガラス構造を形成し、かつ選択
された最終の寸法を有するプレ−ナ光ケ−ン(planar op
tical cane)を作成するために上記構造の厚みを減少さ
せることによって光導波路を作成するために用いられる
ガラス母材を製造する方法に関する。
【００１０】本発明の他の局面は、第１の屈折率を有す
るガラス基板を、それとは異なる屈折率を有する第２の
ガラス領域と結合してプレ−ナ構造を形成し、予め選択
された最終の寸法を有するプレ−ナ光ケ−ンを作成する
ためにそのプレ−ナ構造を加熱しかつ延伸し、予め選択
された光回路を作成するためにリトグラフ技術を用いて
プレ−ナ光ケ−ンから材料を除去し、そしてその材料が
除去された少なくとも１つの領域にわたって付加的な材
料の領域を上記ケ−ンと結合することによってプレ−ナ
光導波路を製造する方法に関する。本発明の１つの実施
例では、プレ−ナ構造は少なくとも１つの光ファイバプ
リフォ−ムを上記ガラス基板の少なくとも１つのスロッ
トに入れて作成される。
【００１１】本明細書中で用いられている「プレ−ナ光
ケ−ン」という用語は、予め選択された屈折率分布を有
するコンソリデ−トしたボディ(consolidated body)を
延伸して、このコンソリデ−トしたボディの断面寸法を
減少させかつそれの上記予め選択された屈折率分布を上
記延伸後にプレ−ナ光ケ−ン内に比例して存在させるよ
うにすることによって作成された構造を意味する。
【００１２】
【実施例】本発明はプレ−ナ光導波路を製造するために
ハイブリッド法(hybrid process)を用いる。この方法は
図１に示されているような基板１から始る。この基板は
本質的に平板状であり、最終的なプレ−ナ光導波路に所
望される寸法より実質的に大きい寸法を有している。こ
の基板の材料は導波路の導体および膜として用いられる
材料の熱的および機械的特性に整合するように選択され
る。典型的には、この基板は本質的にシリカで作成され
る。しかし、フッ化物組成の幾つかを含んだ導波路導体
材料の場合には、基板材料としてホウケイ酸ガラスまた
はソ−ダ石灰ガラスを用いることができる。ハンドル２
および３は製造工程時における取扱いを容易にするため
に付設されうる。
【００１３】この方法における次の工程は、基板とは異
なる屈折率を有する材料の１つ以上の層を基板の表面に
添着することである。予め選択された屈折率差は通常、
酸化チタン、酸化タンタル、酸化すず、酸化ニオブ、酸
化ジルコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ゲ
ルマニウム、フッ素、または他の適当な屈折率修正ド−
パント材料のうちの１以上をド−プしたシリカを用いて
実現される。例えば光信号の増幅のためのエルビウムま
たはネオジムのような他の目的のためのド−パントを用
いてもよい。さらに、フッ化物ガラスのような他の組成
を用いてもよく、また導波路導体材料の熱的および機械
的特性に整合させるためにパイレックスガラスまたはソ
−ダ石灰ガラス等で基板を作成してもよい。標準的なス
−ト発生技術を用いてス−トを添着させることができ、
またはそのス−トは基板を回転させてそれの一側だけに
あるいは全ての側面に添着してもよい。そのようにして
添着される材料の層は、図２に示されているようにバリ
ヤ−層４、コア層５およびクラッド層６よりなることが
好ましい。
【００１４】基板上に材料層を添着させるためには、プ
ラズマ・エンハンストＣＶＤ(plasma-enhanced CDV)、
ゾル・ゲル、低圧ＣＶＤまたはスパッタリングのような
他の技術を用いてもよい。
【００１５】バリヤ−層４が用いられるかどうかは基板
１の屈折率および損失特性によってきまる。基板１とコ
ア層５の屈折率差が小さすぎる場合には、バリヤ−層４
の材料はその基板１とコア層５の屈折率差がコア層５を
通じてプレ−ナ光導波路に入射する光の大部分をチャン
ネル化するのに十分であるように選択される。クラッド
層６の屈折率もコア層５を通じての効率的な導波路伝播
を可能にするように選択される。
【００１６】この添着工程のための他の方法は、図１０
Ａに示されているように基板１の表面に切削形成された
ディメンショナル・スロット１０に添着材料１１を入れ
るためにゾル・ゲルまたはスラリ・キャスティング技術
を用いることである。そのディメンショナル・スロット
は、例えばそのスロットの寸法に応じて、リトグラフ技
術またはダイシング・ソ−(dicing saw)を用いて基板の
表面に切削形成される。
【００１７】材料が添着された後で、屈折率を生ずる材
料を溶融させそしてプレ−ナ光プリフォ−ムを作成する
ために、構造物が炉内で加熱される。この溶融工程は種
々のス−ト層におけるド−パントの拡散を少なくするた
めに迅速に行われるのが好ましい。この溶融工程は、ス
−ト層を脱水させるために望ましいのであれば、塩素雰
囲気中で行なってもよい。この脱水処理の一例が米国特
許第4165223号にさらに詳細に記載されている。この溶
融構造物が次に軟化点まで加熱され、そして予め選択さ
れた最終寸法を有するプレ−ナ光ケ−ンを作成するため
に延伸される。この場合の減寸比率は通常50:1以下であ
り、10:1から20:1までが好ましい範囲である。この溶融
構造物の軟化温度およびアスペクト比（すなわち幅と高
さの比）はこの減寸工程時に幾何学形状歪みを回避する
ように選択されるべきである。幾何学形状歪みを少なく
するためにはシャ−プな形状ではなくて、図３に示され
ているような丸みを付けられたコ−ナを用いることがで
きる。
【００１８】次に、リトグラフ技術を用いてプレ−ナ光
ケ−ン上に予め選択された光回路が作成される。図４に
示されている金属または合金被覆材料７および有機フォ
トレジスト被覆８がプレ−ナ光ケ−ンに添着される。そ
の後で、プレ−ナ光ケ−ン上にマスタ−マスクが整列さ
れ、そしてこのマスタ−マスクのパタ−ンが従来のフォ
トリトグラフ技術によって有機フォトレジストに転写さ
れる。露光された有機フォトレジスト被覆がプレ−ナ光
ケ−ンを現像液で洗うことによって除去され、そしてこ
れらの露光された領域中の合金被覆が市販のクロムエッ
チング液を用いて除去される。これらの被覆が除去され
た後で、プレ−ナ光ケ−ン上に残存している被覆だけが
例えば図５に示されているようにマスタ−マスクのパタ
−ンを有している。残存している有機フォトレジスト材
料がアセトン中で洗うことによって除去される。そのパ
タ−ンが例えば図６に示されているように反応性イオン
エッチングによってプレ−ナ光ケ−ン上に転写される。
【００１９】本発明の１つの実施例では、図９に示され
ているように、前記第２のガラスの不必要な部分を除去
するためのエッチングが完了した後で、エッチングされ
ていないケ−ンの比較的広い部分３２がプレ−ナ光導波
路の横方向の縁端部に残存するようにして、エッチング
工程が実施される。本発明の好ましい実施例では、導波
路通路１５、１６および１７に隣接した幅15 - 30μmの
トレンチ３３を除去するためにエッチングが行われる。
これらの部分を爾後の処理時に物理的破損から光回路を
保護するのを助ける。
【００２０】残存合金被覆は市販のクロムエッチング液
を用いて除去される。例えば図７に示されているオ−バ
−クラッド層９は従来のス−ト沈積技術またはプラズマ
・エンハンストＣＶＤ、ゾル・ゲル、低圧ＣＶＤまたは
スパッタリングのような他の薄膜技術を用いてプレ−ナ
光り導波路に添着される。
【００２１】好ましい実施例では、基板は屈折率が1.45
8で、初期寸法が厚さ1/2インチ、幅2インチ、長さ14イ
ンチの溶融シリカスラブである。基板は従来のガラス研
削技術を用いて研削されて本質的に矩形の断面形状とな
される。例えばT08（市販のグレ−ドのシリカ）ロッド
で作成されたハンドル２および３がはだか火で融着され
て基板に付設される。これらのハンドルはガラス加工用
旋盤に基板を装着できるようにする。
【００２２】ガラス加工用旋盤は米国特許第2326059号
に記載されているのと同様の炎加水分解／酸化処理を行
うためのバ−ナを具備している。このバ−ナに化学反応
物を輸送するために従来の気化器またはバブラ(bubble
r)装置が用いられる（米国特許第4314837号および第382
6560号を参照のこと）。このバ−ナは米国特許第369893
6号に記載されたものに類似している。このようなバ−
ナによって発生される炎の温度特性についての論述が、
1986年に米国ジョ−ジア州アトランタで開催された光フ
ァイバ通信に関する会議のためのテクニカルダイジェス
トの第７４頁におけるエム・エルダおよびディ−・パワ
−ズの「プロフィティング・オブ・オプティカル・ウエ
イブガイド・フレ−ムズ」(Profiting of Optical Wave
guide Flames)という論文に見られる。
【００２３】基板が溶融シリカでありかつコア層５の屈
折率に関して必要な屈折率を有しているから、図２〜７
に示されたバリヤ−層４は必要でない。この実施例で用
いられたバリヤ−層のない場合のケ−ンの断面が図８に
示されている。図２〜７がこの実施例では存在しないバ
リヤ−層を示しているから、この実施例で用いられたリ
トグラフ処理について説明するために図２〜７を参照す
るが、これはあくまで便宜上んためのみである。厚みが
約100μmで、SiO2よりなり、8重量％のGeO2を含んでお
り、かつ約1.464の屈折率を有するコア層５（図８）が
基板に添着される。その後で、純粋なシリカス−トより
なる約100μmの厚さのクラッド層６がコア層の上に添着
される。
【００２４】このようにして得られた構造物が、コアお
よびクラッド層を溶融するために約1540℃の炉内に約20
分のあいだ入れられる。
【００２５】溶融構造物はその後で垂直炉内に入れら
れ、そして約2100℃に加熱される。この第２の炉は、溶
融構造物を延伸する把持および引張り機構を具備してい
る。溶融構造物が下降されて炉のホットゾ−ン内に入れ
られ、それによってこの溶融構造物の温度が軟化点まで
上昇される。そこで引張り機構が、溶融構造物がホトゾ
−ン内に下降される速度より速い速度で炉のホットゾ−
ンから外に構造物の底部を引張り出すことによって溶融
構造物を延伸させる。溶融構造物はそれの長さが増大
し、幅と厚みが減少するようにして延伸される。このよ
うして作成されたプレ−ナ光ケ−ンは幅が約0.16イン
チ、厚みが0.04インチ、長さが30インチである。ガラス
よりなるコア層の厚みは6〜8μmでだる。他の実施例で
は、コア層は8〜9μmの厚さでよい。１つのプレ−ナ光
ケ−ンから作成できる個々のプレ−ナ光装置の数は作成
されるべき装置の種類による。例えば、図９に示されて
いるような３ｄＢスプリッタは長さが約１インチであ
り、従って、装置の幅に対応した延伸された幅を有する
１つのプレ−ナ光ケ−ンで約３０箇の装置が得られる。
【００２６】プレ−ナ光ケ−ンは脱イオン水、アセトン
および1〜2％HFの溶液中で繰返し洗浄された。米国ニュ
−ヨ−ク州オレンジバ−グ所在のマテリアルズ・リサ−
チ・コ−ポレイションによって製造されているクロム・
タ−ゲット(Chrome Target)のような約2000オングスト
ロムの厚さのクロム被覆７が高周波スパッタリング技術
を用いてプレ−ナ光ケ−ンに添着される。その後で、米
国マサチュセッツ州ニュ−トン所在のシップレイ・カン
パニによって製造されているS1400-17のような有機フォ
トレジスト被覆８が3000rpmでクロム表面上にスピン被
覆される。この被覆されたプレ−ナ光ケ−ンが110℃の
オ−ブンで20分間焼成された。
【００２７】従来の技術を用いて、予め選択された光回
路パタ−ンを有するマスタ−光回路マスクが作成され
る。このような光回路パタ−ンの一例が図９に示されて
いる。この実施例の光パタ−ンは３ｄＢスプリッタとし
て知られている装置Ｗこ生ずる。光の一部は出力１６か
ら、そしてまた一部は出力１７から出る。
【００２８】本発明の１つの実施例では、被覆されたプ
レ−ナ光ケ−ンがリトグラフ機械に供給される。この機
械がケ−ンをマスタ−光回路マスクに合せ、そして有機
フォトレジスト被覆を紫外線光に露光させる。それによ
って予め選択された光回路パタ−ンが有機フォトレジス
ト被覆に転写される。米国マサチュセッツ州ニュ−トン
所在のシップレイ・カンパニによって製造されているマ
イクロポジット３５２現像剤のようなフォトレジスト現
像剤を用いて、そのパタ−ンが有機フォトレジスト被覆
内で現像される。被覆されたケ−ンは脱イオン水で洗わ
れ、そして乾燥された。また、露光されたポジの有機フ
ォトレジスト被覆がこの工程の間に除去される。
【００２９】プレ−ナ光ケ−ンの露光された領域におけ
るクロム被覆が米国カリフォルニア州サニ−ベ−ル所在
のケイティ−アイ・ケミカルズ・インコ−ポレイテッド
によって製造されているクロム・エッチのような市販の
クロムエッチング液を用いて除去される。その後で、残
存する有機フォトレジスト被覆はプレ−ナ光ケ−ンをア
セトンで洗い、脱イオン水で水洗いし、そして乾燥する
ことによって除去される。その結果、プレ−ナ光ケ−ン
は予め選択された光回路のパタ−ンのクロム被覆を有し
ている。
【００３０】プレ−ナ光ケ−ンの保護されていないガラ
ス部分が反応性イオン技術を用いてエッチングされる。
残存するクロム被覆が市販のクロムエッチング液を用い
て除去される。その後で、プレ−ナ光ケ−ンが脱イオン
水、市販のガラスクリ−ナおよび1〜2％HFの溶液でごし
ごし洗われ、脱イオン水ですすぎ洗いされ、そして乾燥
される。
【００３１】その後で、少なくとも約15μmのオ−バ−
クラッド層９（図７）が従来のス−ト沈積技術によって
光回路上に添着される。ピグテ−ル・アレイ(pigtail a
rrays)に対するパッシブ・アラインメント(passive ali
gnment)が必要とされる場合には、約62.5μmのオ−バ−
クラッド層９が添着されなければならない。このオ−バ
−クラッド層は、溶融温度を低くするために8重量％のB
2O3をド−プされかつ約1.458の屈折率を得るために約1
重量％のGeO2をド−プされたシリカである。1.3〜1.55
μmにおける単一モ−ド動作のため以外の導波路を作成
するためには、ド−パントのレベルを適切に調節しなけ
ればならない。このクラッド材料は、クラッド層が空乏
を残さないで光回路を覆うようにするために、約1320℃
の温度で約20分間、プレ−ナ光導波路に融着される。
【００３２】本発明の方法で作成されたプレ−ナ光導波
路は改良された光学的性能を呈示した。測定時に誘起さ
れる結合損失を含む減衰を測定したところ0.02dB/cm程
度の低い値であった。測定装置に基因する理論的結合損
失を考慮すると、本発明の方法で作成されたプレ−ナ光
導波路のあるものの減衰の計算値は0.01dB/cm以下であ
る。これは従来技術の方法による場合の減衰が0.05〜0.
1dB/cmであったのと対照的である。このような実質的な
減衰の低下は再延伸工程時における欠陥の平滑化および
寸法の減少によるものと考えられる。
【００３３】本発明の他の実施例は光回路パタ−ンで１
つより多いプレ−ナ光装置を結合するものである。さら
に他の実施例はマスタ−・リトグラフ・パタ−ンを用い
て被覆されたプレ−ナ光ケ−ンの部分を連続的に露呈さ
せることによって一連のプレ−ナ光装置を処理すること
である。
【００３４】他の実施例は、より長いプレ−ナ光ケ−ン
の領域を予め選択された光回路マスタ−マスクに連続的
に露呈させる装置にこのケ−ンを送り込むことによって
こんケ−ンを処理するものである。これが図１４Ａに示
されており、この実施例では、クロム被覆７と有機フォ
トレジスト被覆８を被覆されたより長いプレ−ナ光ケ−
ン２２が、このケ−ンの一連の領域を露光のためにマス
タ−マスクに整列させる機械内に移動される。この露光
された長いプレ−ナ光ケ−ン２２が前述のようにしてエ
ッチングされ、そしてカットされて個々のプレ−ナ光導
波路となされる。あるいは、前記長いプレ−ナ光ケ−ン
２２が露光位置に移動されるときに、それぞれ別個の光
回路パタ−ン２４ａ、２４ｂおよび２４ｃを作成する図
１４Ｂに示されている複数のマスタ−マスク２４をその
ケ−ン２２上の所定位置に割出すようにしてもよい。こ
のようにして、幾つかの異なるタイプのプレ−ナ光導波
路を作成するために１つの長いプレ−ナ光ケ−ンを用い
ることができる。
【００３５】予め選択された屈折率分布を形成するため
のさらに他の方法は、予め選択された光回路パタ−ンに
対応した精密なディメンショナル・スロット１０を延伸
されていない基板に形成しそしてス−ト沈積法、ゾル・
ゲル法、あるいはスラリ・キャスティング法のいずれか
を用いて図１０Ａに示されているようにそれらのスロッ
トに材料１１を充填することである。材料１１の屈折率
は基板の屈折率とは異なっている。上述したス−ト沈積
法を用いて交差接続層(cross-connect layer)１２を添
着しうる。このようにして形成された構造物が上述のよ
うにして溶融されそして延伸される。この溶融構造物は
予め選択された光回路パタ−ンをさらに画定するための
必要に応じて、上述のようにエッチングされる。特に、
交差接続層１２の領域が除去されて、図１０Ｂに示され
ているように交差接続チャンネル１３を形成するように
してもよい。
【００３６】他の実施例は、図１１Ａに示されている予
め選択された光回路に対応した精密なディメンショナル
・スロット１４を基板１に形成するものである。その後
で、所望の屈折率分布（例えばステップまたはグレ−デ
ッド）を有するコア領域１６、１６’を具備した少なく
とも１つの所定の形状の（例えば円、四角、楕円または
Ｄ字状）光ファイバプリフォ−ムまた大形コア光ファイ
バ１５（以下これを光ファイバプリフォ−ム１５と呼
ぶ）をスロット１４のうちの少なくとも１つに入れる。
さらに、応力複屈折を生じさせるために、応力誘起材料
または部材を具備していてもよい。
【００３７】図１１Ａでは、光ファイバプリフォ−ム１
５がコア領域１６を露呈させるように研削されている。
光ファイバプリフォ−ム１５はそれの光学軸が基板の延
伸軸と平行となるようにその基板上に配置される。
【００３８】他の実施例では、光ファイバプリフォ−ム
をスロットのない平面状の基板上に配置してその上を被
覆してもよい。ファイバの位置決めを容易にするために
アラインメント用突起または溝をケ−ンに設けてもよ
い。光ファイバプリフォ−ムの形状は延伸時に予想され
る変化に基づいて選択される。例えば、円形のコアは楕
円形のコアに変換されうる。この形状変換はス−トの厚
みを制限しかつ剛性クラッドを有する所定形状のクラッ
ドを用いることによって、ある程度まで制御することが
できる。
【００３９】適切な屈折率を有する交差接続層１７が前
述のように光ファイバプリフォ−ム１５上に配置されそ
して溶融される。この交差接続層１７は図１１Ａに示さ
れているように表面光ファイバプリフォ−ム１５と接触
していてもよく、あるいは図１１Ｂに示されているよう
に光ファイバプリフォ−ム１５の上方の予め定められた
距離のところにあってもよい。ス−ト沈積法、ゾル・ゲ
ル法またはスラリ・キャスティング法を用いて、図１１
Ｃに示されているように交差接続層１７上に保護オ−バ
−クラッド層１８が添着されうる。この保護層はコンソ
リデ−ション時におけるド−パント材料による汚染およ
び／またはそれの拡散を軽減する。
【００４０】このようにして形成された構造物が上述の
ようにして溶融される。この溶融構造物は、予め選択さ
れた光回路パタ−ンをさらに画定するために、上述のよ
うに延伸され、そしてエッチングされる。適切な交差接
続(cross-connection)のために埋設されたケ−ンまたは
ファイバに対してマスタ−マスクを精密にアラインさせ
るために、図１１Ｃに示されているようなアラインメン
ト用溝２５が用いられうる。溝２５に代えてアラインメ
ント用突起を用いてもよい。
【００４１】単純な分岐交差接続(branching cross-con
nect)の一例が図１２に示されており、この場合には、
延伸工程の後で図１１Ｂの交差接続層１７をエッチング
して導波路コア１６および１６’の間に交差接続回路１
９を残すようにすることによって分岐回路１９が形成さ
れる。基板に埋設された導波路導体４６および４６’間
に交差接続を形成するための他の方法は図１３に示され
ているように交差接続チャンネル２０をエッチングする
ことである。その後で、これらのチャンネルには、ス−
ト沈積法、ゾル・ゲル法またはスラリ・キャスティング
法を用いて、光相互接続のために適した屈折率を有する
材料２１が充填される。図１２および１３の実施例で
は、導波路導体と交差接続回路がガラスを被覆され、中
実の導波路構造を形成する。
【００４２】さらに他の実施例では、コア層、または予
め定められた厚さのクラッド層をプラスしたコア層を具
備したプレ−ナ光ケ−ン（延伸後の）が、コア層に交差
接続パタ−ンを設けるために、図１５に示されているよ
うにエッチングされる。交差接続パタ−ンは基板の表面
から約8８ミクロンだけ隆起される。コア３６およびク
ラッド３７を具備した光ファイバが、そのコア側を隆起
した交差接続回路３９に接触させて配置される。図１５
の線Ａ−Ａに沿って見た２本の光ファイバの断面図が図
１６Ａおよび１６Ｂに示されている。ケ−ンに形成され
たアラインメント用突起３５によってアラインメントが
助長されうる。あるいは、ファイバ位置決め手段におけ
る対応する突起と対をなしてアラインメント用溝を用い
てもよい。光ファイバは、隆起された交差接続回路上に
休止するようにして低屈折率エポキシまたはプラズマ・
エンハンストＣＶＤによって所定の位置に永久的に保持
される。その後で、ケ−ンおよびファイバ構体は、ピグ
テ−ルを有する中実の導波路構造物を形成するための従
来の手段によってガラスを被覆される。延伸工程の後で
その構造物内に光ファイバを配置することによって、フ
ァイバはピグテ−ルとしてあるいは添接によってピグテ
−ルを付着するために用いられうる。
【００４３】本発明をそれの好ましい実施例について詳
細に図示そ説明した。しかし、特許請求の範囲に定義さ
れている本発明の真の精神および範囲から逸脱すること
なしにこれらの実施例の形態および詳細について種々の
変更が可能であることが当業者には理解されるであろ
う。例えば、本発明を主として単一モ−ドの導波路構造
について説明したが、本発明は、ド−パントレベルと寸
法を適当に変更することによってマルチモ−ドの導波路
構造にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 処理時の支持のためのハンドルを付設された
基板を示している。
【図２】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図３】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図４】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図５】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図６】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図７】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図８】 本発明によるプレ−ナ光導波路の製造工程を
示す断面図である。
【図９】 本発明に従って作成された１つの形式のプレ
−ナ光導波路における光回路パタ−ンの一例を示してい
る。
【図１０Ａ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１０Ｂ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１１Ａ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１１Ｂ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１１Ｃ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１１Ｄ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１２】 本発明の他の実施例を示している。
【図１３】 本発明の他の実施例を示している。
【図１４Ａ】 本発明の他の実施例を示している。
【図１４Ｂ】 本発明の他の実施例を示している。
【符号の説明】
１ 基板 ２ ハンドル ３ ハンドル ４ バリヤ−層 ５ コア層 ６ クラッド層 ７ 合金被覆材料 ８ 有機フォトレジスト被覆 ９ オ−バ−クラッド層 １０ ディメンショナル・スロット １１ 添着材料 １２ 交差接続層 １５ 大形コア光ファイバ １６ コア領域 １７ 交差接続層 １８ オ−バ−クラッド層 １９ 分岐回路 ２２ 長いプレ−ナ光ケ−ン ２４ マスタ−マスク ２４Ａ 光回路パタ−ン ２４Ｂ 光回路パタ−ン ２４Ｃ 光回路パタ−ン ２５ アラインメント用溝

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレ−ナ光導波路を作成するために用い
    られるガラス母材を製造する方法において、 ａ．第１の屈折率を有する第１のガラスと、前記第１の
    屈折率とは異なる第２の屈折率を有する少なくとも１つ
    の第２のガラスで構成されるプレ−ナ溶融ガラス構造物
    を形成し、そして ｂ．予め選択された最終寸法のプレ−ナ光ケ−ンを作成
    するために前記構造物の厚みを減少させることよりなる
    方法。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの第２のガラスを前
    記第１のガラスの少なくとも一側に添着するためにス−
    ト沈積技術が用いられる請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記少なくとも１つの第２のガラスを前
    記第１のガラスにおけるディメンショナル・スロット内
    に適用するためにス−ト沈積技術が用いられる請求項１
    の方法。
  4. 【請求項４】 前記少なくとも１つの第２のガラスが前
    記第１のガラスの少なくとも］１つのスロット内に配置
    される少なくとも１つの光ファイバプリフォ−ムよりな
    る請求項１の方法。
  5. 【請求項５】 前記少なくとも１つの光ファイバプリフ
    ォ−ムが前記少なくとも１つのスロット内に配置された
    後で、交差接続層が添着される請求項４の方法。
  6. 【請求項６】 前記少なくとも１つの光ファイバプリフ
    ォ−ムが前記第１のガラスの少なくとも１つのスロット
    内に配置される少なくとも１つの大形コア光ファイバよ
    りなる請求項４の方法。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも１つの光ファイバプリフ
    ォ−ムが前記少なくとも１つのスロット内に配置された
    後で、交差接続層が添着される請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 前記溶融構造物のアスペクト比が前記厚
    み減少工程時に幾何学形状の歪みを回避するように選択
    される請求項１の方法。
  9. 【請求項９】 前記厚み減少工程時における幾何学形状
    の歪みを減少させるために、前記溶融構造物の縁端部が
    丸みを付けられる請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】 前記厚み減少工程時における断面寸法
    の減少が10:1〜20:1の範囲内にある請求項１の方法。
  11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つの第２のガラスが
    最初に少なくとも100μmの厚さの層よりなり、この層が
    前記厚み減少工程時に約6〜8μmまで厚みを減少される
    請求項１の方法。
  12. 【請求項１２】 プレ−ナ光導波路を製造する方法にお
    いて、 ａ．第１の屈折率を有するガラス基板を、この第１の屈
    折率とは異なる第２の屈折率を有する少なくとも１つの
    第２のガラス領域と結合し、 ｂ．予め選択された最終寸法を有するプレ−ナ光ケ−ン
    を作成するために前記構造物を加熱しかつ延伸し、 ｃ．予め選択された光回路を作成するためにリトグラフ
    技術を用いて前記プレ−ナ光ケ−ンの少なくとも一部分
    から材料を除去し、 ｄ．材料を除去された少なくとも１つの領域にわたって
    付加材料の領域を前記少なくとも１つのケ−ン部分と結
    合することよりなるプレ−ナ光導波路を製造する方法。
  13. 【請求項１３】 前記ガラス基板の少なくとも一側上に
    前記少なくとも１つの第２のガラスを添着させるために
    ス−ト沈積技術が用いられる請求項１２の方法。
  14. 【請求項１４】 前記少なくとも１つの第２ノガラスを
    前記ガラス基板のディメンショナル・スロット内に適用
    するためにス−ト沈積技術が用いられる請求項１２の方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記少なくとも１つの第２のガラスが
    前記ガラス基板の少なくとも１つのスロット内に配置さ
    れる少なくとも１つの光ファイバプリフォ−ムよりなる
    請求項１２の方法。
  16. 【請求項１６】 前記少なくとも１つの光ファイバプリ
    フォ−ムが前記少なくとも１つのスロット内に配置され
    た後で、交差接続層が適用され、かつ前記除去工程が交
    差接続パタ−ンを残すように前記交差接続層の部分を除
    去することをさらに含んでいる請求項１５の方法。
  17. 【請求項１７】 前記少なくとも１つの光ファイバプリ
    フォ−ムが前記ガラス基板の少なくとも１つのスロット
    内に入れられる少なくとも１本の大形コア光ファイバよ
    りなる請求項１５の方法。
  18. 【請求項１８】 前記少なくとも１つの光ファイバプリ
    フォ−ムが前記少なくとも１つのスロット内に配置され
    た後で、交差接続層が適用され、かつ前記除去工程が交
    差接続パタ−ンを残すように前記交差接続層の部分を除
    去することをさらに含んでいる請求項１７の方法。
  19. 【請求項１９】 前記プレ−ナ構造物のアスペクト比が
    前記延伸工程時に幾何学形状の歪みを回避するように選
    択される請求項１２の方法。
  20. 【請求項２０】 前記プレ−ナ構造物が延伸される温度
    が、延伸工程時における幾何学形状の歪みを回避するよ
    うに選択される請求項１２の方法。
  21. 【請求項２１】 前記延伸工程時における幾何学形状の
    歪みを減少させるために、前記プレ−ナ構造物の縁端部
    が丸みを付けられる請求項１２の方法。
  22. 【請求項２２】 前記延伸工程時における断面寸法の減
    少が10:1〜20:1の範囲内にある請求項１２の方法。
  23. 【請求項２３】 前記少なくとも１つの第２のガラスが
    最初に少なくとも100μmの厚さの層よりなり、この層が
    前記延伸工程時に約6〜8μmまで厚みを減少される請求
    項１２の方法。
  24. 【請求項２４】 前記付加材料の領域を結合する工程が
    前記プレ−ナ光装置に対してス−ト沈積または他の化学
    的気相沈積技術によってオ−バ−クラッド層を沈積する
    ことよりなり、前記方法がさらにそのオ−バ−クラッド
    層を溶融させる工程を含んでおり、前記オ−バ−クラッ
    ド層の組成は、溶融後にそのオ−バ−クラッド層が材料
    を除去された少なくとも１つの領域を空乏なしに覆うよ
    うに注意深く選択される請求項１２の方法。
  25. 【請求項２５】 前記除去工程の前に前記プレ−ナ光ケ
    −ンを複数の片にカットする工程をさらに含み、前記片
    は前記プレ−ナ光ケ−ンの前記部分よりなる請求項１２
    の方法。
  26. 【請求項２６】 記除去工程の後で前記プレ−ナ光ケ−
    ンを複数の片にカットする工程をさらに含む請求項１２
    の方法。
  27. 【請求項２７】 前記付加材料の領域を結合させる工程
    が、前記予め選択された光回路と連通した前記少なくと
    も１つのケ−ン部分と少なくとも１本の光ファイバを接
    触させて配置することよりなる請求項１２の方法。
  28. 【請求項２８】 前記除去工程が前記光ファイバの位置
    決めを容易にするためのアラインメント手段を作成する
    ことをさらに含む請求項２７の方法。
  29. 【請求項２９】 前記少なくとも１本の光ファイバと前
    記少なくとも１つのケ−ン部分のアセンブリをガラスで
    被覆することをさらに含む請求項２７の方法。
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