JPH0667042A

JPH0667042A - 光導波路および形成方法

Info

Publication number: JPH0667042A
Application number: JP4219034A
Authority: JP
Inventors: Koji Okamura; 浩司岡村; Tadao Arima; 忠夫有馬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-11

Abstract

(57)【要約】【目的】光部品の機能を集積する光導波路および形成
方法に関し、高性能で多機能な光導波路および形成方法
を得ることを目的とする。【構成】光導波路１０のクラッド１１上には、コア１
２および１３が形成されている。光導波路１０では、コ
ア１３の曲がり部１３ｂには、溶液６が含浸されてお
り、他の部分よりも屈折率差が大きくなっている。この
ため、曲がり部１３ｂを通過する光の放射光損失は減少
する。一方、他のコア部分１２ａ，１２ｂ，１３ｃ等
は、通常の比屈折率差（０．３％）のままなので、各光
ファイバ１４，１５，１６との接続損失を増大させるこ
とはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光部品の機能を集積する
光導波路および形成方法に関し、特に基板上にクラッド
やコアの薄膜を形成することにより構成される光導波路
および形成方法に関する。

【０００２】近年、光ファイバ用の光分岐結合器（光カ
ップラ）等には、平板上の光導波路が使用されるように
なっている。

【０００３】

【従来の技術】図４は従来の光導波路の形成方法を示す
図である。まず、火炎法により、シリコン基板３１上に
スート状のクラッド３２を形成する。このスートの堆積
は、酸水素バーナ３３により、酸素（Ｏ₂）に四酸化ケ
イ素（ＳｉＣｌ₄）、三塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ₃）
等を混合した混合気体を水素（Ｈ₂）と反応させ、燃焼
させることにより行う（ステップＳ１１）。

【０００４】次に、スート堆積により形成したクラッド
３２を加熱してガラス化し、その上からクラッド３２と
同様の方法によりコア３４を形成する。ただし、この場
合、酸水素バーナ３３で反応させる酸素の混合気体に
は、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂）が添加されてい
る。これにより、コア３４の方がクラッド３２よりも屈
折率が０．３％ほど高くなる（ステップＳ１２）次に、こうして形成されたコア３４をエッチングし、所
望のパターン３４１，３４２を形成する（ステップＳ１
３）。さらに、その上からクラッド３２と同じ成分を持
つクラッド３５を、前述同様の方法により形成する（ス
テップＳ１４）。

【０００５】図５はこのような従来の方法により形成さ
れた光導波路の平面図である。ここでは、分波器として
用いられる光導波路４１の例を示す。光導波路４１のク
ラッド４２上には、コア４３および４４が形成されてい
る。このコア４３の入力端４３ａには光ファイバ４５
が、一方、出力端４３ｂには光ファイバ４６が接続され
ている。コア４４は、一端４４ａがコア４３と接近して
平行に形成されている。コア４４の残りの部分は曲がり
部４４ｂを介して逆向きになっており、他端部４４ｃに
は光ファイバ４７が接続されている。

【０００６】この光導波路４１には、光ファイバ４５か
ら例えば波長１．３０μｍおよび１．５５μｍの２つの
光が入射される。これらの光のうち、波長１．５５μｍ
の光はコア４３の途中からコア４４の一端４４ａに分離
して、光ファイバ４７から出力される。そして、残った
波長１．３０μｍの光が光ファイバ４６から出力され
る。

【０００７】また、図５のものとは異なり、光導波路を
光増幅器に使用したものがある。これは、コアにエルビ
ウム（Ｅｒ）等の希土類元素を含有させ、入力光を励起
光で増幅させるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５の光導波路４１で
は、各光ファイバ４５，４６，４７との接続損失を少な
くするため、コア４３および４４の屈折率を小さくする
ことによりクラッド４２との比屈折率差を小さく（約
０．３％）している。しかし、比屈折率差を小さくする
と、曲がり部４４ｂでは逆に放射光損失が大きくなって
しまい、波長１．５５μｍの光の出力が大きく低下する
ことになる。このため、光導波路全体の性能が低下する
という問題点があった。

【０００９】一方、光導波路を光増幅器として使用する
場合には、入力光と励起光の合波部まで希土類を含有さ
せると効率が悪くなるので、従来の技術では、合波部と
増幅部とを別々に形成して接合させる必要があった。こ
のため製造効率および品質の低下を招いていた。

【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、高性能で多機能な光導波路および形成方法を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の光導波路の原理図である。本発明の光導波路
は、コア１３の曲がり部分１３ｂに屈折率がコア１３の
他の部分よりも大きくなるようなドープ材が含浸されて
いる。

【００１２】図３は本発明の光導波路の他の原理図であ
る。光増幅路となるコア２１ｂのみに希土類元素が含有
されている。図２は本発明の光導波路の形成方法を示す
原理図である。クラッド２上に火炎堆積されたスート状
のコア３の所定範囲部分３ａに、ドープ材を含む溶液を
含浸させ（ステップＳ１）、スート状のコア３全体をガ
ラス化する（ステップＳ２）。

【００１３】

【作用】コア１３の曲がり部分１３ａに屈折率がコア１
３の他の部分よりも大きくなるようなドープ材が含浸さ
れることにより、光ファイバとの接続損失を増大させる
ことなく曲がり部分１３ａの放射損失を低下させること
ができる。

【００１４】また、光増幅路となるコアのみに希土類元
素が含有されることにより、希土類元素を必要としない
部分も一体に形成することができる。また、スート状の
コア３の所定範囲部分３ａにドープ材を含む溶液を含浸
させることにより、他の部分と異なる成分のコアを容易
にかつ正確に形成することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本実施例の光導波路の形成方法を示す図
である。ステップＳ１では、まず、シリコン基板１上に
形成されたクラッド２を形成する。これは、図示されて
いない酸水素バーナにより、酸素（Ｏ₂）に四酸化ケイ
素（ＳｉＣｌ₄）、三塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ₃）等
を混合した混合気体を水素（Ｈ₂）と反応させ、燃焼さ
せながらシリコン基板１に吹き付けてスート堆積させ、
これを１２００°Ｃぐらいの高温で加熱してガラス化す
ることにより行う。

【００１６】次に、形成されたクラッド２の上にクラッ
ド２と同様の方法によってスート状のコア３を形成す
る。ただし、この場合、酸水素バーナで反応させる酸素
の混合気体には、二酸化ゲルマニウム（ＧｅＯ₂）が添
加されている。これにより、クラッド２よりもコア３の
方が屈折率が０．３％ほど高くなる。

【００１７】スート状のコア３の上からは、所定部分に
開口部４ａの形成されたマスク４が被せられる。そし
て、マスク４の上からは、組成変化用の溶液６がスプレ
ー５によって霧状に吹き付けられる。溶液６は、ゲルマ
ニウム（Ｇｅ）を含んだアルコキシド溶液、例えばアル
コールに四メチル酸ゲルマニウム（Ｇｅ（ＯＣ
Ｈ₃）₄）を１０００ｐｐｍ程溶かした溶液であり、ス
ート状のコア３には約１ｃｃが吹き付けられ、含浸され
る。

【００１８】ステップＳ２では、コア３をガラス化す
る。ガラス化されたコア３では、溶液６が含浸した含浸
部分３ａの二酸化ゲルマニウムの濃度が、コア３の他の
部分よりも高くなっている。これにより、クラッド２と
比べた屈折率が０．７％程度に高くなる。

【００１９】こうして、コア３が形成された光導波路
は、コア３を所望の形状にパターン化し、その上からク
ラッドを形成することにより完成する。このように、本
実施例では、スート状のコア３に成分の異なる溶液６を
吹き付けるようにしたので、バーナ送りの時点で混合気
体の組成変化を行う必要がない。このため、性質の異な
る含浸部分３ａを容易に形成することができる。

【００２０】また、本実施例では、含浸部分３ａを形成
する際にマスク４を使用したので、所望の部分のみに確
実に溶液６を吹き付けることができる。このため、高品
質が得られる。

【００２１】図１は本実施例の方法で形成した光導波路
の一例を示す平面図である。分波器として用いられる光
導波路１０のクラッド１１上には、コア１２および１３
が形成されている。このコア１２の入力端１２ａには光
ファイバ１４が、出力端１２ｂには光ファイバ１５が接
続されている。コア１３は、一端１３ａがコア１２と平
行にかつ接近するように形成されている。コア１３の残
りの部分は曲がり部１３ｂを介して逆向きになってお
り、その他端部１３ｃには光ファイバ１６が接続されて
いる。

【００２２】この光導波路１０には、光ファイバ１４か
ら例えば波長１．３０μｍおよび１．５５μｍの２つの
光が入射される。これらの光のうち、波長１．５５μｍ
の光はコア１２の途中からコア１３の一端１３ａに分離
して、光ファイバ１６から出力される。そして、残った
波長１．３０μｍの光が光ファイバ１５から出力され
る。

【００２３】ところで、光導波路１０では、所定範囲１
０ａ内のコア部分のみに図２で示したマスク処理がなさ
れている。すなわち、コア１２の中心部１２ｃとコア１
３の曲がり部１３ｂには、溶液６が含浸されており、他
の部分よりも屈折率差が大きくなっている。このため、
曲がり部１３ｂを通過する光の放射光損失は減少する。
一方、他のコア部分１２ａ，１２ｂ，１３ｃ等は、通常
の比屈折率差（０．３％）のままなので、各光ファイバ
１４，１５，１６との接続損失を増大させることはな
い。

【００２４】図３は本発明の他の実施例を示す平面図で
ある。光導波路２０は、光増幅器として用いられるもの
であり、クラッド２７上にはコア２１および２２が形成
されている。これらクラッド２７、コア２１および２２
は、概ね図２の方法と同様の方法により形成されてい
る。コア２１の入力側端部２１ａには光ファイバ２３が
接続されている。また、コア２１の出力側は、３本の出
力用コア２１ｃ，２１ｄ，２１ｅに分かれており、それ
ぞれ光ファイバ２４，２５，２６が接続されている。コ
ア２２は励起光の導入路であり、コア２１に励起光ＬＤ
を与える。

【００２５】光導波路２０では、その中央部分２０ａに
図２で示したマスク処理がなされている。ただし、ここ
で使用する溶液６には、ゲルマニウムの代わりにエルビ
ウム（Ｅｒ）等の希土類を含む溶液、例えば三塩化エル
ビウム（ＥｒＣｌ₃）のアルコール溶液が使用されてい
る。これにより、コア２１の中央部２１ｂには、数千ｐ
ｐｍのエルビウムが含浸されている。

【００２６】このように構成される光導波路２０では、
光ファイバ２３から入力側端部２１ａに波長１．５５μ
ｍの信号光が入力され、一方コア２２からは波長１．４
８μｍの励起光ＬＤが入力される。信号光はコア２１内
で励起光ＬＤにより励起される。そして、エルビウムが
含浸されている中央部２１ｃでは励起光ＬＤが吸収さ
れ、増幅された信号光だけが出力用コア２１ｃ，２１
ｄ，２１ｅに分配され各光ファイバ２４，２５，２６に
出力される。

【００２７】このように、希土類を含むアルコール溶液
をコア２１の一部に含有させることにより、分波器と一
体化した導波路型増幅デバイスを形成することができ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、コアの
曲がり部分に屈折率が他の部分よりも大きくなるような
ドープ材を含浸するようにしたので、光ファイバとの接
続損失を増大させることなく曲がり部分の放射損失を低
下させることができる。したがって、光導波路の性能を
保持できる。

【００２９】また、光増幅路となるコアのみに希土類元
素を含有するようにしたので、希土類元素を必要としな
い部分も一体に形成することができる。したがって、製
造効率および品質が向上する。

【００３０】また、スート状のコアの所定範囲部分にド
ープ材を含む溶液を含浸させることにより、他の部分と
異なる成分のコアを容易にかつ正確に形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路の原理図である。

【図２】本発明の光導波路の形成方法を示す原理図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例を示す平面図である。

【図４】従来の光導波路の形成方法を示す図である。

【図５】従来の方法により形成された光導波路の平面図
である。

【符号の説明】

１基板２，１１クラッド３，１２，１３コア４マスク５スプレー６溶液１０光導波路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光部品の機能を集積する光導波路におい
て、コア（１３）の曲がり部分（１３ｂ）に屈折率が前記コ
ア（１３）の他の部分よりも大きくなるようなドープ材
が含浸されている、ことを特徴とする光導波路。
【請求項２】前記ドープ材はアルコキシド溶液である
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】光部品の機能を集積する光導波路におい
て、光増幅路となるコア（２１ｂ）のみに希土類元素が含有
されていることを特徴とする光導波路。
【請求項４】前記希土類元素はエルビウム（Ｅｒ）で
あることを特徴とする請求項３記載の光導波路。
【請求項５】光部品の機能を集積する光導波路の形成
方法において、クラッド（２）上に火炎堆積されたスート状のコア
（３）の所定範囲部分（３ａ）にドープ材を含む溶液を
含浸させ（ステップＳ１）、前記スート状のコア（３）全体をガラス化する（ステッ
プＳ２）、ことを特徴とする光導波路の形成方法。
【請求項６】前記所定範囲部分（３ａ）以外の部分に
はマスク（４）をして前記溶液を含浸させるようにした
ことを特徴とする請求項５記載の光導波路の形成方法。