JPH0688914A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents

光導波路及びその製造方法

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JPH0688914A
JPH0688914A JP26536892A JP26536892A JPH0688914A JP H0688914 A JPH0688914 A JP H0688914A JP 26536892 A JP26536892 A JP 26536892A JP 26536892 A JP26536892 A JP 26536892A JP H0688914 A JPH0688914 A JP H0688914A
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JP
Japan
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groove
glass substrate
soot
light propagation
propagation region
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JP26536892A
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English (en)
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Akishi Hongo
晃史 本郷
Seiichi Kashimura
誠一 樫村
Tetsuya Yokota
哲也 横田
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 量産性に優れ安価でしかも信頼性の高い光導
波路を提供する。 【構成】 石英ガラス基板1の片面内に凹型の溝2を形
成し、ガラス基板1の溝2を形成した面上にSiO2
主成分とするスート3を堆積させ、スート3上に石英ガ
ラス基板4を重ねて密着させながら加熱し、スート3を
ガラス化して溝2内に充填することによって、光伝搬領
域5を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は通信、計測、情報処理等
に用いられる光導波路及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通信、計測、情報処理等の分野において
は、光をより高度に利用するために種々の機能を有する
光集積回路(OEIC:Opto Electronic Integrated C
ircuits)が研究されており、このような光集積回路を
構成する基本要素としてSiO2あるいはこれに何等か
らのドーパントを加えて屈折率の高い領域(コア領域)
と低い領域(クラッド領域)を形成し、コア領域に光を
閉じ込めて伝搬させる光導波路が考えられている。
【0003】従来、このような光導波路を形成する製造
方法としては、火炎堆積法を利用したものがある。これ
は、図4(a)に示すように、石英ガラス基板上101
に酸水素バーナによってSiO2を主成分とし、これに
TiO2 、Al23、GeO2、P25、TaO3などの
屈折率を高くするためのドーパントを添加したスート1
02を堆積させ、焼結させて同図(b)に示すようにコ
ア膜103を形成するようにしたものである。
【0004】上記のようにして形成した2次元のコア膜
103に対し、ホトリソグラフィー法によって光導波路
のパターンが描写された金属薄膜をマスクとして反応性
イオンエッチング法を施し、同図(c)に示すように3
次元の光伝搬領域104を形成する。その後、この光伝
搬領域104上を含めてガラス基板101上に屈折率の
低いクラッド層105を積層する。このような火炎堆積
法において、屈折率を下げるにはB23、SiF4など
をドーパントとして加えればよい。通常このようにして
形成された光導波路は、シングルモードの光ファイバと
結合する場合、光伝搬領域の高さ及び幅は10μm程度
である。
【0005】もっともガラス膜の形成は、CVD法や電
子ビーム蒸着法、あるいはスパッタリング法によっても
可能であるが、これらの方法は、形成速度が遅く、厚さ
1μm以下の薄膜形成には適しているが、10μm程度
の厚膜を形成する場合には、かなりの時間を要するとと
もに、膜内に大きな応力が発生し、均一な膜質を得るこ
とが難しく、火炎堆積法は有効な製造方法とされてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
火炎堆積法は、ガラス基板あるいは酸水素バーナを移動
しながらガラス基板内にスートを堆積させるので、膜厚
の制御が非常に難しく、膜厚分布が激しくなり、火炎堆
積法をクラッド層の形成に適用する場合にはほとんど問
題はないものの、コア層の形成に適用する場合には精密
な膜厚制御が必要になる。
【0007】特に、2本の導波路を接近させて方向性結
合部を形成し、分岐、分波を行うための素子の形成に
は、導波路寸法を厳密に制御しなければならないため、
コア層形成用の火炎堆積装置は、均一な膜厚を得るため
に制御機構が複雑になって高価になる。
【0008】また、従来の製造方法では、光導波路の断
面が凸型をしているために端面を研磨する際に導波路端
面の欠けが生じ易く、さらに光ファイバと接続する際
に、光導波路側に接続するために充分な面積を確保する
ことが難しく、充分な接続強度が得られない。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
願の第1発明は、2枚のガラス基板の少なくとも一方の
ガラス基板の面内に溝を形成し、この溝内にSiO2
主成分とするスートを堆積させて、他方のガラス基板を
重ねて密着させながら加熱し、溝内のスートをガラス化
して光の伝搬領域を形成すると同時に、2枚のガラス基
板を融着した。
【0010】また、本願の第2発明は、2枚のガラス基
板の少なくとも一方のガラス基板の面内に溝を形成し、
この溝内にガラス基板の屈折率より高い屈折率をもち、
且つ基板同士を接着可能な接着剤を充填して光の伝搬領
域を形成するとともに、接着剤にて2枚のガラス基板を
接着した。
【0011】
【作用】2枚のガラス基板に少なくとも一方のガラス基
板に形成した溝内にスートを堆積させてガラス化するこ
とによって、あるいはその溝内にガラス基板より屈折率
の高い接着剤を充填することによって、その溝が光の伝
搬領域となるので、寸法精度の高い光導波路が得られる
とともに、光の伝搬領域を挟む2枚のガラス基板がクラ
ッド層の役目をなすのでクラッド層形成工程を省略で
き、さらに導波路端面を研磨する際の保護材や光ファイ
バと接続する際の補強材の役目も兼ねることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図1は第1発明に係る光導波路の製
造過程を示す説明図、図2は第2発明に係る光導波路の
斜視図、図3は同光導波路の別実施例の斜視図である。
【0013】第1発明に係る光導波路の製造方法は、図
1(a)に示すように石英ガラス基板1の片面内に、ホ
トリソグラフィー法とイオンエッチング法によって幅及
び深さがともに10μmの凹型の溝2を形成する。次い
で、同図(b)に示すようにガラス基板1の溝2を形成
した面上に、厚さ約100μmのSiO2にGeO2及び
25を添加したスート3を堆積させる。これらのドー
パントを添加することにより、ガラス基板1のSiO2
よりも屈折率を高くすると同時に融点を低くすることが
できる。
【0014】その後、同図(c)に示すようにスート3
上に石英ガラス基板4を重ねて密着させながら加熱し、
スート3をガラス化して溝2内に充填することによっ
て、同図(d)に示すように光伝搬領域5を形成する。
【0015】この場合、スート3をガラス化する際に
は、温度1300℃、真空度10torrの減圧雰囲気
下で、ガラス基板4背面から0.1kg/cm2の荷重
を加えることによって、溝2内に気泡を発生させること
なく、ガラス基板1,4を融着することができる。ま
た、光伝搬領域5以外の部分に形成されるガラス基板
1,4同士の融着層は、極めて薄いためにこの部分に導
波モードは励起されない。
【0016】このようにして形成される光導波路は、ガ
ラス基板1に形成した溝2が光伝搬領域5になるので、
高精度の光伝搬領域が得られる。また、ガラス基板4が
光伝搬領域5を取り囲むクラッドの一面をなすので、ク
ラッド層を新たに形成する必要がなくなる。
【0017】さらに、コアとなるスート堆積も、従来の
光導波路のコア膜形成のスート堆積よりも約1/3厚さ
で充分であり、製造時間が大幅に短縮される。また、光
伝搬領域5はガラス基板1,5内に完全に埋め込まれる
ので、端面を研磨して光ファイバと接続する際にも、光
導波路端面の欠けや光ファイバとの接続不良を生じるこ
とがない。
【0018】尚、上記実施例では、ガラス基板1のみに
光伝搬領域用の溝2を形成しているが、ガラス基板5に
も同様の溝を形成して、スートを挟んでガラス基板同士
を接合すれば、双方のガラス基板に光伝搬領域が形成さ
れるので、より集積度の高い光立体回路が得られる。
【0019】次に、図2に示す第2の発明に係る光導波
路10は、上記実施例と同様に石英ガラス基板11の片
面内に、ホトリソグラフィー法とイオンエッチング法に
よって幅及び深さがともに10μmの凹型の溝12を形
成し、この溝12内に接着剤を充填して、石英ガラス1
3と貼り合わせて、溝12内の接着剤にて光伝搬領域1
4を形成している。
【0020】ここで、接着剤としては、ガラス基板1
1,13の屈折率よりも高い屈折率を持ち、かつガラス
基板11,13同士を接着可能なものを使用する。ここ
では、屈折率が1.475の紫外線硬化樹脂を使用した
が、これ以外にもテトラエトラキシシラン、テトラエト
キシゲルマニウム、水、塩酸を加えたゾル状の液体をゲ
ル化して用いることもできる。
【0021】2枚にガラス基板11,13の貼り合わせ
は、減圧雰囲気下で、ガラス基板13の背面から荷重を
加えることによって、溝12内に接着剤を充填するとと
もに、溝12以外の部分に極めて薄い接着層を形成して
行い、これによって溝12内が周辺部より屈折率の高い
光伝搬領域14となる。このとき、光伝搬領域14以外
の部分に形成される接着層は、極めて薄いためにこの部
分に導波モードは励起されない。
【0022】この光導波路10にあっても、上記実施例
で得た光導波路と同様に、高精度の光伝搬領域が得ら
れ、ガラス基板13が光伝搬領域14を取り囲むクラッ
ドの一面をなすので、クラッド層を新たに形成する必要
がなくなり、また光伝搬領域14はガラス基板11,1
3内に完全に埋め込まれるので、端面を研磨して光ファ
イバと接続する際にも、光導波路端面の欠けや光ファイ
バとの接続不良を生じることがない。
【0023】また、この光導波路10においても、2枚
のガラス基板11,13のいずれにも光伝搬領域用の溝
を形成することによって、より集積度の高い光立体回路
が得られる。
【0024】次に、図3に示す光導波路20は、2枚の
石英ガラス基板21,22のいずれにも上記光導波路1
0と同様に接着面側に溝を形成して接着剤を充填するこ
とにより光伝搬領域23,24を形成し、さらにガラス
基板21の光伝搬領域23とガラス基板22の光伝搬領
域24とは、その一部を長手方向にわたって所要の長さ
だけ隣接させて光結合領域25となしている。
【0025】これによって、一方のガラス基板の光伝搬
領域を伝搬する光が結合領域で他方のガラス基板の光伝
搬領域に分岐、分波する機能を有する光素子を、一平面
上でなく立体的に形成することができる。
【0026】また、ここでは、2枚のガラス基板を使用
して基板の片面にのみ光伝搬領域を形成しているが、基
板の両面に光導波路を形成し、3枚あるいはそれ以上の
基板を貼り合わせることによって、より集積度の高い光
立体回路を形成することが可能になる。
【0027】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
2枚のガラス基板に少なくとも一方のガラス基板に形成
した溝内にスートを堆積させてガラス化することによっ
て、あるいはその溝内にガラス基板より屈折率の高い接
着剤を充填して、2枚のガラス基板を融着あるいは接着
するようにしたので、ガラス基板の溝が光の伝搬領域と
なって寸法精度の高い光導波路が得られるとともに、ク
ラッド層形成工程を省略できて、安価で量産性に優れた
光導波路が得られる。さらに導波路端面を研磨する際の
保護材や光ファイバと接続する際の補強材の役目も兼ね
ることができ、導波路端面の欠けや光ファイバとの接続
不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明に係る光導波路の製造過程を示す説明
【図2】第2発明に係る光導波路の斜視図
【図3】同光導波路の別実施例の斜視図
【図4】従来の光導波路の製造過程の説明図
【符号の説明】
1,4,11,13,21,22…石英ガラス基板、
2,12…溝、3…スート、5,14,23,24…光
伝搬領域。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚のガラス基板を融着して構成され、
    これらガラス基板のうちの少なくとも一方のガラス基板
    の他方のガラス基板に対向する面内には溝が形成され、
    この溝内にはSiO2を主成分とするスートをガラス化
    した光の伝搬領域が形成されていることを特徴とする光
    導波路。
  2. 【請求項2】 ガラス基板の面内に溝を形成し、この溝
    内にSiO2を主成分とするスートを堆積させて、次い
    でスートが堆積した面に別のガラス基板を重ねて密着さ
    せながら加熱し、前記溝内のスートをガラス化して光の
    伝搬領域を形成すると同時に、前記2枚のガラス基板を
    融着することを特徴とする光導波路の製造方法。
  3. 【請求項3】 2枚のガラス基板がガラス基板の屈折率
    より高い屈折率をもつ接着剤を介して接着して構成さ
    れ、これらガラス基板のうちの少なくとも一方のガラス
    基板の他方のガラス基板に対向する面内には溝が形成さ
    れ、この溝内には前記ガラス基板の屈折率より高い屈折
    率をもつ接着剤を硬化させて光の伝搬領域が形成されて
    いることを特徴とする光導波路。
  4. 【請求項4】 ガラス基板の面内に溝を形成し、この溝
    内及び溝を形成した面にガラス基板の屈折率より高い屈
    折率をもつ接着剤を充填・塗布し、次いで接着剤を充填
    ・塗布した面に別のガラス基板を重ねて密着させながら
    前記接着剤を硬化させて光の伝搬領域を形成するととも
    に、前記接着剤にて前記2枚のガラス基板を接着するこ
    とを特徴とする光導波路の製造方法。
JP26536892A 1992-09-08 1992-09-08 光導波路及びその製造方法 Withdrawn JPH0688914A (ja)

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