JPH08248247A

JPH08248247A - 平面光導波路とその製造方法

Info

Publication number: JPH08248247A
Application number: JP5157895A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Shima; 研介島; Tetsuya Sakai; 哲弥酒井; Takuya Ienaka; 拓也家中; Hiromi Hidaka; 啓視日高; Michihiro Nakai; 道弘中居
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】製造時にコア部に応力が生じるのを防止でき
るようにした平面光導波路およびその製造方法を提供す
る。【構成】第１の石英基板の上面に溝を形成し、該溝内
に石英基板よりも高屈折率のコア部４ａを形成した後、
前記第１の石英基板上に第２の石英基板を重ねて、前記
第１の石英基板と第２の石英基板とを一体化して、単一
の材質からなるクラッド層１の内部に、該クラッド層１
よりも高屈折率のコア部４ａが埋め込まれてなる平面光
導波路を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信分野における光部
品として使用される平面光導波路およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】平面光導波路は、基板に光ファイバのコ
アやクラッドに相当する薄膜を形成して光を導波させる
もので、多くの光部品を集積する光集積回路に好適に使
用される。図３は従来の平面光導波路の製造方法の例を
示した工程図である。この方法は、まず図３（ａ）に示
すように、石英基板１１上に火炎堆積法によりコア層１
２としてＧｅＯ₂添加ＳｉＯ₂スートあるいはＴｉＯ₂添
加ＳｉＯ₂スートを数μｍの厚さに堆積させた後、これ
を焼結透明化する。次いで図３（ｂ）に示すように、フ
ォトリソグラフィ法および反応性イオンエッチング法に
よりコア層１２をパターニングしてコア部１２ａを形成
する。その後図３（ｃ）に示すように、再び火炎堆積法
により、コア部１２ａおよび石英基板１１上に、上部ク
ラッド層１３としてＰ₂Ｏ₅およびＢ₂Ｏ₃が添加されたＳ
ｉＯ₂を堆積させ、これを焼結透明化して平面光導波路
１０が得られる。

【０００３】このようにして製造された平面光導波路１
０は、焼結透明化によって上部クラッド層１３と下部ク
ラッド層１１とが一体化されるので、最終的にはクラッ
ド層中にコア部１２ａが埋め込まれた状態のものとな
る。そして、コア部１２ａの下部のクラッド層は純石英
からなるのに対して、上部のクラッド層はＰ₂Ｏ₅および
Ｂ₂Ｏ₃を含んでいるというように、クラッド層の上部と
下部とではガラスの材質が異なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の製造方法におい
て、上部クラッド層１３を形成する際には、石英基板１
１上に突出しているコア部１２ａ上に火炎堆積法により
ガラススートを堆積させることが行われる。したがっ
て、この工程中にコア部１２ａが変形するのを抑えるた
めに、上部クラッド層１３を構成するガラス材としてコ
ア層１２よりも軟質のガラスを用いる必要があった。よ
って上部クラッド層１３にはＰ₂Ｏ₅およびＢ2Ｏ₃等のド
ーパントが添加されていた。しかしながら、このことは
コア部１２ａに接している下部クラッド層１１と上部ク
ラッド層１３との熱膨張率差をもたらし、これにより上
部クラッド層１３を加熱して焼結透明化する際に、コア
部１２ａに応力が生じていた。そしてこのようなコア部
１２ａ内の応力によって、得られた平面光導波路は偏光
依存性を有するものとなり、種々の不都合が生じてい
た。

【０００５】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、コア部に応力が生じないようにした平面光導波路お
よびその製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の平面光導波路は、単一の材質からなるクラ
ッド層の内部に、該クラッド層よりも高屈折率のコア部
が埋め込まれてなるものである。また本発明の平面光導
波路の製造方法は、第１の石英基板の上面に溝を形成
し、該溝内に石英基板よりも高屈折率のコア部を形成し
た後、前記第１の石英基板上に第２の石英基板を重ね
て、前記第１の石英基板と第２の石英基板とを一体化す
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】本発明の平面光導波路は、コア部の周囲のクラ
ッド層が単一の材質で構成されているので、コア部が熱
膨張係数が異なるクラッド層に接していることに起因し
て加熱工程時にコア部に応力が生じるという問題が解消
される。また本発明の平面光導波路の製造方法は、第１
の石英基板の上面に溝を形成して、該溝内にコア部を形
成するので、コア部を形成した段階で、コア部と石英基
板上面とが平面をなしている。すなわち、コア部が石英
基板上に突出されていないので、この後の工程でコア部
が変形する恐れがない。またコア部と石英基板上面とが
平面をなしているので、この平面上に第２の石英基板を
重ねて一体化するという簡便な方法で、コア部の上部に
クラッド層を形成することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を詳しく説明する。図１は本発
明の平面光導波路の一例を示す断面図である。この平面
光導波路は、石英からなるクラッド層１の内部に線条の
コア部４ａが複数条、埋め込まれた状態で形成されてい
る。コア部４ａは石英よりも高屈折率なガラスからなっ
ている。またクラッド層１はどの部位も同材質となって
いる。コア部４ａの形状、大きさ、数、コア部４ａとク
ラッド層１との比屈折率差は平面光導波路の用途等によ
り適宜設計されるものである。

【０００９】このような平面光導波路は次のようにして
製造することができる。図２は本発明の平面光導波路の
製造方法の実施例を説明するための工程図である。まず
図２（ａ）に示すように、石英基板１を用意し、その上
面に石英基板１をエッチングする際のエッチングマスク
となる層２を形成する。このエッチングマスク層２は例
えばアモルファスシリコンを用いて形成することができ
る。またエッチングマスク層２は、後述する石英基板１
のエッチング工程においてマスクとなりうるものであれ
ば適宜の材料を用いることができ、例えばタングステン
シリサイド等も使用可能である。

【００１０】次いで、フォトリソグラフィ法によりエッ
チングマスク層２をパターニングする。すなわち図２
（ｂ）に示すように、エッチングマスク層２上にフォト
レジスト層３を形成した後、これにマスクパターンを重
ねて露光、現像してフォトレジスト層３をパターン化す
る。続いて、パターン化されたフォトレジスト層３をマ
スクとして反応性イオンエッチングを行い、図２（ｃ）
に示すようにエッチングマスク層２をパターン化する。
ここで、エッチングマスク層２をパターン化する方法は
特に限定されず、周知の手法を適宜用いて行うことがで
きる。

【００１１】そしてパターン化されたエッチングマスク
層２をマスクとして反応性イオンエッチングを行い、図
２（ｄ）に示すように石英基板１に溝１ａを形成する。
このとき、溝１ａの断面形状が平面光導波路におけるコ
ア部４ａの断面形状と等しくなるようにエッチング条件
等を設定する。すなわち、溝１ａの深さがコア部４ａの
断面形状における高さと等しくなるようにする。この石
英基板１をエッチングする方法は、石英基板１に、コア
部４ａに相当する溝１ａを精度良く形成し得る方法であ
れば適宜の手法を用いることができ、好ましくは反応性
イオンエッチング法が用いられる。そして、エッチング
マスク層２の材料に応じた反応ガスが適宜選択されて用
いられる。

【００１２】次に、図２（ｅ）に示すように、溝１ａが
形成された石英基板１上に、コアとなる高屈折率のコア
ガラス層４を形成する。コアガラス層４は、スートを火
炎堆積法により堆積させた後、これを焼結透明化するこ
とによって好ましく形成される。ここで、火炎堆積法に
よる場合には、溝１ａが形成されている石英基板１の上
面が変形するのを抑えるために、コアガラス層４として
石英基板１よりも軟質のガラスが用いられる。すなわ
ち、コアガラス層４としてＳｉＯ₂にＧｅＯ₂、Ｐ₂Ｏ₅、
およびＢ₂Ｏ₃等のドーパントが適宜添加されたものが用
いられる。これらドーパントはコアガラスの軟化温度を
下げるとともに、コアガラスが石英基板１に対して高屈
折率となり、所望の比屈折率差が得られるように、その
種類、添加量が適宜調整されて用いられる。

【００１３】このようにして得られたコアガラス層４
は、石英基板１の溝１ａ内だけでなく石英基板１ａ上に
も形成されているので、石英基板１上の部分を除去し
て、図２（ｆ）に示すように溝１ａ内のみにコア部４ａ
が形成された状態とする。この石英基板１上の不要なコ
アガラス層４を除去する方法としては、コアガラス層４
の不要部分を完全に除去して石英基板１の上面を平坦に
しうる方法であれば適宜の手法を用いることができる。
例えば反応性イオンエッチング、プラズマエッチング、
フッ化水素酸を用いたウェットエッチング、または研磨
等によって行うことができる。

【００１４】この後、図２（ｇ）に示すように、石英基
板１の上面上に同材質の石英基板１を重ね合わせ、電気
炉等で加熱処理してこれら２枚の石英基板１，１を一体
化することにより、図１に示すような平面光導波路が得
られる。このようにして得られた平面光導波路は、コア
部４ａの周囲のクラッド層が単一の材質からなっている
ので、２枚の石英基板１，１を一体化させるために加熱
が施されるにもかかわらず、コア部４ａに応力が生じて
いないものである。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の平面光導波
路は、単一の材質からなるクラッド層の内部に、該クラ
ッド層よりも高屈折率のコア部が埋め込まれてなるもの
である。したがって、コア部の周囲のクラッド層が同材
質であるので、コア部に熱膨張係数が異なるクラッド層
が接していることに起因して加熱工程時にコア部に応力
が生じるという問題を解消することができる。よってコ
ア内の応力に起因する平面光導波路の偏波依存性、例え
ば波長依存損失等を抑えることができる。

【００１６】また本発明の平面光導波路の製造方法は、
第１の石英基板の上面に溝を形成し、該溝内に石英基板
よりも高屈折率のコア部を形成した後、前記第１の石英
基板上に第２の石英基板を重ねて、前記第１の石英基板
と第２の石英基板とを一体化することを特徴とするもの
である。したがって、第１の石英基板の上面に溝を形成
して、該溝内にコア部を形成した段階で、コア部と石英
基板上面とが平面をなしており、コア部が石英基板上に
突出していないので、この後の工程でコア部が変形され
る恐れがない。またコア部と石英基板上面とが平面をな
しているので、この平面上に第２の石英基板を重ねて一
体化するという簡便な方法で、コア部の上部にクラッド
層を形成することができる。この方法は火炎堆積法で上
部クラッド層を形成する方法に比べて作業時間も短くて
済み、また作業コストも低いので効率がよいものであ
る。よって本発明の方法によれば、単一の材質からなる
クラッド層の内部に、該クラッド層よりも高屈折率のコ
ア部が埋め込まれてなる平面光導波路を容易かつ効率良
くに製造することができる。さらに、コア部の周囲のク
ラッド層を同質の石英基板で構成するので、２枚の石英
基板を一体化させるために加熱を行っても、クラッド層
の部位によって熱膨張係数の差を生じることはない。し
たがってコア部に応力を生じることなく、特性に優れた
平面光導波路が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の平面光導波路の例を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の平面光導波路の製造方法の実施例を
示す工程図である。

【図３】従来の平面光導波路の製造方法の例を示す工
程図である。

【符号の説明】

１…石英基板（クラッド層）、１ａ…溝、４ａ…コア
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日高啓視千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉工場内 (72)発明者中居道弘千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一の材質からなるクラッド層の内部
に、該クラッド層よりも高屈折率のコア部が埋め込まれ
てなる平面光導波路。
【請求項２】第１の石英基板の上面に溝を形成し、該
溝内に石英基板よりも高屈折率のコア部を形成した後、
前記第１の石英基板上に第２の石英基板を重ねて、前記
第１の石英基板と第２の石英基板とを一体化することを
特徴とする平面光導波路の製造方法。