JPH0843649A - 光導波路および光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路および光導波路の製造方法Info
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- JPH0843649A JPH0843649A JP18024894A JP18024894A JPH0843649A JP H0843649 A JPH0843649 A JP H0843649A JP 18024894 A JP18024894 A JP 18024894A JP 18024894 A JP18024894 A JP 18024894A JP H0843649 A JPH0843649 A JP H0843649A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長選択機能を果たすとともに、基底モード
での遮断波長値が外部条件によって変化しにくい光導波
路とこうした光導波路の製造方法とを提供する。 【構成】 屈折率ｎ2 を有する層２１０と、層２１０の
表面の所定の領域上に形成された、光屈折率ｎ2 よりも
低い屈折率ｎ1 を有する層３１０と、層３１０の表面上
に形成された、屈折率ｎ2 よりも高い屈折率ｎ0 を有す
る層４００と、層３１０の表面の層２１０が形成された
領域に隣接する領域上および層４００の表面上に形成さ
れ、層２１０と一体となって層４００を介在領域無しで
取り囲む第１クラッド部３００を構成する、層３１０と
同じ屈折率の材料から成る層３２０と、層３２０の表面
上に形成され、層２１０とともに第２クラッド部２００
を構成する、層２１０と同じ屈折率の材料から成る層２
２０とを備える。
での遮断波長値が外部条件によって変化しにくい光導波
路とこうした光導波路の製造方法とを提供する。 【構成】 屈折率ｎ2 を有する層２１０と、層２１０の
表面の所定の領域上に形成された、光屈折率ｎ2 よりも
低い屈折率ｎ1 を有する層３１０と、層３１０の表面上
に形成された、屈折率ｎ2 よりも高い屈折率ｎ0 を有す
る層４００と、層３１０の表面の層２１０が形成された
領域に隣接する領域上および層４００の表面上に形成さ
れ、層２１０と一体となって層４００を介在領域無しで
取り囲む第１クラッド部３００を構成する、層３１０と
同じ屈折率の材料から成る層３２０と、層３２０の表面
上に形成され、層２１０とともに第２クラッド部２００
を構成する、層２１０と同じ屈折率の材料から成る層２
２０とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムなどに
用いられる光導波路と光導波路の製造方法に関するもの
である。
用いられる光導波路と光導波路の製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】波長多重伝送が実施される光通信システ
ムなどでは、波長の弁別のために光の波長選択フィルタ
が使用される。従来、こうした波長選択フィルタを伝送
路に実装するにあたって、第１の方式として、伝送路中
に薄膜フィルタを挿入する方式が知られている。具体的
には、（１）Ｖ溝加工した部材に光ファイバを固定する
とともに、この部材にフィルタ挿入用に溝を機械加工な
どで形成して誘電体多層膜などの光フィルタを挿入する
手法（例えば、「松井 他、１９８９年度精密工学会秋
季大会学術講演会論文集 Ｃ１７、ｐｐ８９〜９０」）
や、（２）基板上に光導波路を形成するとともに、基板
にフィルタ挿入用に溝を機械加工などで形成して誘電体
多層膜などの光フィルタを挿入する手法（例えば、「小
口 他、１９９３年電子情報通信学会秋期大会 Ｃ−１
６１、ｐｐ４−２４１」，「特開昭６０−２９０６」な
ど）などが採用されている。
ムなどでは、波長の弁別のために光の波長選択フィルタ
が使用される。従来、こうした波長選択フィルタを伝送
路に実装するにあたって、第１の方式として、伝送路中
に薄膜フィルタを挿入する方式が知られている。具体的
には、（１）Ｖ溝加工した部材に光ファイバを固定する
とともに、この部材にフィルタ挿入用に溝を機械加工な
どで形成して誘電体多層膜などの光フィルタを挿入する
手法（例えば、「松井 他、１９８９年度精密工学会秋
季大会学術講演会論文集 Ｃ１７、ｐｐ８９〜９０」）
や、（２）基板上に光導波路を形成するとともに、基板
にフィルタ挿入用に溝を機械加工などで形成して誘電体
多層膜などの光フィルタを挿入する手法（例えば、「小
口 他、１９９３年電子情報通信学会秋期大会 Ｃ−１
６１、ｐｐ４−２４１」，「特開昭６０−２９０６」な
ど）などが採用されている。
【０００３】また、従来の第２の方式として、コア／第
１クラッド（屈折率＝ｎ１）／第２クラッド（屈折率＝
ｎ２＞ｎ１）構造の光ファイバを使用する方式が知られ
ている。こうした構造の光ファイバにおいては、ある波
長（基底モードでの遮断波長）以上の光に関してコア部
の等価屈折率がクラッド部の屈折率と比べて同一あるい
は低くなり、実質的に光導波構造をとらなくなる。この
性質を利用して波長選択機能を実現することができる。
これを偏光子として応用した例が「特開平２−１８７７
０６」に開示されている。
１クラッド（屈折率＝ｎ１）／第２クラッド（屈折率＝
ｎ２＞ｎ１）構造の光ファイバを使用する方式が知られ
ている。こうした構造の光ファイバにおいては、ある波
長（基底モードでの遮断波長）以上の光に関してコア部
の等価屈折率がクラッド部の屈折率と比べて同一あるい
は低くなり、実質的に光導波構造をとらなくなる。この
性質を利用して波長選択機能を実現することができる。
これを偏光子として応用した例が「特開平２−１８７７
０６」に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光導波路は上記
のように構成されるので、以下のような問題点があっ
た。
のように構成されるので、以下のような問題点があっ
た。
【０００５】従来の第１の方式では、フィルタ挿入用の
溝の形成には機械加工が必要である。この溝の部分は導
波構造ではないので、光の回折損の低減のため厚みが５
０μｍ以下の薄い溝を形成する必要があるが、こうした
薄い溝を形成することは困難であるという問題点があっ
た。また、研磨面の荒れによる散乱損失があり、マイク
ロラッピングのように切断と同時に鏡面に仕上げる必要
があるなど、高度な加工技術が必要とされていた。
溝の形成には機械加工が必要である。この溝の部分は導
波構造ではないので、光の回折損の低減のため厚みが５
０μｍ以下の薄い溝を形成する必要があるが、こうした
薄い溝を形成することは困難であるという問題点があっ
た。また、研磨面の荒れによる散乱損失があり、マイク
ロラッピングのように切断と同時に鏡面に仕上げる必要
があるなど、高度な加工技術が必要とされていた。
【０００６】また、薄膜フィルタの挿入固定が必要なた
め、工程数が多い、歩留りが低下するといった問題点が
生じ、ひいてはコスト高につながっていた。
め、工程数が多い、歩留りが低下するといった問題点が
生じ、ひいてはコスト高につながっていた。
【０００７】従来の第２の方式では、フィルタ自身がフ
ァイバ状であり曲りやすいという性質があるが、ファイ
バの曲りにより基底モードでの遮断波長が変化するとい
う問題点があった。
ァイバ状であり曲りやすいという性質があるが、ファイ
バの曲りにより基底モードでの遮断波長が変化するとい
う問題点があった。
【０００８】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、波長選択機能を果たすとともに、基底モードでの遮
断波長値が外部条件によって変化しにくい光導波路とこ
うした光導波路の製造方法とを提供することを目的とす
る。
り、波長選択機能を果たすとともに、基底モードでの遮
断波長値が外部条件によって変化しにくい光導波路とこ
うした光導波路の製造方法とを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路は、
（ａ）基板と、（ｂ）基板上に形成された、第１の光屈
折率を有する第１の材料から成る第１の層（第２クラッ
ドの一部を形成）と、（ｃ）第１の層の表面の第１の領
域上に形成された、第１の光屈折率よりも低い第２の光
屈折率を有する第２の材料から成る第２の層（第１クラ
ッドの一部を形成）と、（ｄ）第２の層の表面上に形成
された、第１の光屈折率よりも高い第３の光屈折率を有
する第３の材料から成る、光を導波する第３の層（コア
部を形成）と、（ｅ）第１の層の表面の第１の領域に隣
接する領域上および第３の層の表面上に形成され、第２
の層と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲
む、第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料か
ら成る第４の層（第１クラッドの一部を形成）と、
（ｆ）第４の層の表面上に形成された、第１の材料と略
同一の屈折率を有する第５の材料から成る第５の層（第
２クラッドの一部を形成）と、を備えることを特徴とす
る。
（ａ）基板と、（ｂ）基板上に形成された、第１の光屈
折率を有する第１の材料から成る第１の層（第２クラッ
ドの一部を形成）と、（ｃ）第１の層の表面の第１の領
域上に形成された、第１の光屈折率よりも低い第２の光
屈折率を有する第２の材料から成る第２の層（第１クラ
ッドの一部を形成）と、（ｄ）第２の層の表面上に形成
された、第１の光屈折率よりも高い第３の光屈折率を有
する第３の材料から成る、光を導波する第３の層（コア
部を形成）と、（ｅ）第１の層の表面の第１の領域に隣
接する領域上および第３の層の表面上に形成され、第２
の層と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲
む、第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料か
ら成る第４の層（第１クラッドの一部を形成）と、
（ｆ）第４の層の表面上に形成された、第１の材料と略
同一の屈折率を有する第５の材料から成る第５の層（第
２クラッドの一部を形成）と、を備えることを特徴とす
る。
【００１０】また、第３の層の表面から第１の層あるい
は第５の層までの最短距離は略同一であることを特徴と
してもよい。
は第５の層までの最短距離は略同一であることを特徴と
してもよい。
【００１１】また、第３の層の光の導波方向に垂直であ
り、第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と前記第３の
層の厚さとは略同一であることが好ましい。コアの周辺
の屈折率分布に異方性があると偏波依存性が生じ、光通
信部品として問題を生じるためである。
り、第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と前記第３の
層の厚さとは略同一であることが好ましい。コアの周辺
の屈折率分布に異方性があると偏波依存性が生じ、光通
信部品として問題を生じるためである。
【００１２】また、第３の層の光の導波方向に垂直な面
において、第３の層の中心点から径方向に第１の層ある
いは第５の層へ至る経路で、第３の材料中の経路長が第
２の材料中または第４の材料中の経路長以下であること
が望ましく、第３の材料中の経路長の２倍が第２の材料
中または第４の材料中の経路長以下であることが更に好
ましい。
において、第３の層の中心点から径方向に第１の層ある
いは第５の層へ至る経路で、第３の材料中の経路長が第
２の材料中または第４の材料中の経路長以下であること
が望ましく、第３の材料中の経路長の２倍が第２の材料
中または第４の材料中の経路長以下であることが更に好
ましい。
【００１３】本発明の光導波路の製造方法は、（ａ）基
板上に、第１の光屈折率を有する第１の材料から成る第
１の層を形成する第１の工程と、（ｂ）第１の層の表面
上に、第１の光屈折率よりも低い第２の光屈折率を有す
る第２の材料から成る第２の層を形成する第２の工程
と、（ｃ）第２の層の表面上に、第１の光屈折率よりも
高い第３の光屈折率を有する第３の材料から成る第３の
層を形成する第３の工程と、（ｄ）第１の層の表面の第
１の領域以外の領域上の第２の層および第３の層を除去
する第４の工程と、（ｅ）第１の層の表面の第１の領域
に隣接する領域上および第３の層の露出表面上に、第２
の層と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲
む、第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料か
ら成る第４の層を形成する第５の工程と、（ｆ）第４の
層の表面上に、第１の材料と略同一の屈折率を有する第
５の材料から成る第５の層を形成する第６の工程と、を
備えることを特徴とする。
板上に、第１の光屈折率を有する第１の材料から成る第
１の層を形成する第１の工程と、（ｂ）第１の層の表面
上に、第１の光屈折率よりも低い第２の光屈折率を有す
る第２の材料から成る第２の層を形成する第２の工程
と、（ｃ）第２の層の表面上に、第１の光屈折率よりも
高い第３の光屈折率を有する第３の材料から成る第３の
層を形成する第３の工程と、（ｄ）第１の層の表面の第
１の領域以外の領域上の第２の層および第３の層を除去
する第４の工程と、（ｅ）第１の層の表面の第１の領域
に隣接する領域上および第３の層の露出表面上に、第２
の層と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲
む、第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料か
ら成る第４の層を形成する第５の工程と、（ｆ）第４の
層の表面上に、第１の材料と略同一の屈折率を有する第
５の材料から成る第５の層を形成する第６の工程と、を
備えることを特徴とする。
【００１４】ここで、第３の層の表面から第１の層ある
いは第５の層までの最短距離を略同一とすることを特徴
としてもよい。
いは第５の層までの最短距離を略同一とすることを特徴
としてもよい。
【００１５】また、第３の層の光の導波方向に垂直であ
り、第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と第３の層の
厚さとを略同一とすることを特徴としてもよい。
り、第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と第３の層の
厚さとを略同一とすることを特徴としてもよい。
【００１６】また、第４の層は、火炎堆積法により形成
された多孔質ガラス層を加熱して透明化されて形成され
ることを特徴としてもよい。火炎堆積法によれば堆積の
異方性が小さいため、コア側面を含む領域の略均一な膜
厚の膜形成に有利となる。
された多孔質ガラス層を加熱して透明化されて形成され
ることを特徴としてもよい。火炎堆積法によれば堆積の
異方性が小さいため、コア側面を含む領域の略均一な膜
厚の膜形成に有利となる。
【００１７】なお、第１の層および第５の層の厚みは特
に限定されるものではないが、コア中の導波光を外乱
（例えば、表面の傷やモジュール化の際の表面へのコー
ティングなどによって生じる外乱）を防ぐことができれ
ば良く、通常、導波光のスポットサイズの２倍以上であ
れば良い。
に限定されるものではないが、コア中の導波光を外乱
（例えば、表面の傷やモジュール化の際の表面へのコー
ティングなどによって生じる外乱）を防ぐことができれ
ば良く、通常、導波光のスポットサイズの２倍以上であ
れば良い。
【００１８】
【作用】本発明の光導波路では、基底モードでの遮断波
長λCT以下の波長の光についてはコア部／クラッド部の
光導波構造を形成するので、一方のコア部端面から入射
した光を効率良く透過して他方のコア部端面から出力す
る。また、基底モードでの遮断波長λCT以上の波長の光
についてはコア部の等価屈折率がクラッド屈折率に比べ
て同一あるいは低くなり、実質的に光導波構造をとらな
くなるので、一方のコア部端面から入射した光は方向性
を持った導波がなされず他方のコア部端面には殆ど到達
しない。こうして、本発明の光導波路は、入射した光の
内の基底モードでの遮断波長以下の波長の光を選択して
透過する波長選択フィルタの機能を果たす。
長λCT以下の波長の光についてはコア部／クラッド部の
光導波構造を形成するので、一方のコア部端面から入射
した光を効率良く透過して他方のコア部端面から出力す
る。また、基底モードでの遮断波長λCT以上の波長の光
についてはコア部の等価屈折率がクラッド屈折率に比べ
て同一あるいは低くなり、実質的に光導波構造をとらな
くなるので、一方のコア部端面から入射した光は方向性
を持った導波がなされず他方のコア部端面には殆ど到達
しない。こうして、本発明の光導波路は、入射した光の
内の基底モードでの遮断波長以下の波長の光を選択して
透過する波長選択フィルタの機能を果たす。
【００１９】なお、基底モードでの遮断波長の値は、光
導波路の構造および光導波路の各部の屈折率で決まる。
例えば、光の導波方向に垂直な面において、コア部の形
状が正方形（１辺の長さ＝２ａ）であり、かつ、第２の
層の厚さと第４の層の厚さとが同一（厚さ＝ｂ）の場
合、近似的には基底モードでの遮断波長の値λCTは、 λCT＝２・π・ａ・ｎ・（０．０２・ΔT ）1/2 ／ＶC …（１） ＶC ＝１．０７５・（１＋Δ- ／ΔT ） ×（１−２．００８・（１−Δ- ／ΔT ） ×ｅｘｐ（−１．９９２（ｂ／ａ−１）・（Δ- ／ΔT ）1/2 ／（１．１４２８−（Δ- ／ΔT ）1/2 ） …（２） ΔT ＝Δ+ ＋Δ- …（３） Δ+ ＝ｎ0 −ｎ2 …（４） Δ- ＝ｎ2 −ｎ1 …（５） ここで、ｎ0 ：コア部の屈折率 ｎ1 ：第１クラッド部の屈折率 ｎ2 ：第２クラッド部の屈折率 となる。
導波路の構造および光導波路の各部の屈折率で決まる。
例えば、光の導波方向に垂直な面において、コア部の形
状が正方形（１辺の長さ＝２ａ）であり、かつ、第２の
層の厚さと第４の層の厚さとが同一（厚さ＝ｂ）の場
合、近似的には基底モードでの遮断波長の値λCTは、 λCT＝２・π・ａ・ｎ・（０．０２・ΔT ）1/2 ／ＶC …（１） ＶC ＝１．０７５・（１＋Δ- ／ΔT ） ×（１−２．００８・（１−Δ- ／ΔT ） ×ｅｘｐ（−１．９９２（ｂ／ａ−１）・（Δ- ／ΔT ）1/2 ／（１．１４２８−（Δ- ／ΔT ）1/2 ） …（２） ΔT ＝Δ+ ＋Δ- …（３） Δ+ ＝ｎ0 −ｎ2 …（４） Δ- ＝ｎ2 −ｎ1 …（５） ここで、ｎ0 ：コア部の屈折率 ｎ1 ：第１クラッド部の屈折率 ｎ2 ：第２クラッド部の屈折率 となる。
【００２０】光の導波方向に垂直な面において、コア部
の形状が長方形ではない場合、または、第２の層の厚さ
と第４の層の厚さとが同一ではない場合には、構造の異
方性が生じることにより基底モードでの遮断波長の値が
方向により異なることとなり一意的に決定されず、光フ
ィルタとしての基底モードでの遮断波長付近での透過／
非透過の変化の鋭さが低減する。
の形状が長方形ではない場合、または、第２の層の厚さ
と第４の層の厚さとが同一ではない場合には、構造の異
方性が生じることにより基底モードでの遮断波長の値が
方向により異なることとなり一意的に決定されず、光フ
ィルタとしての基底モードでの遮断波長付近での透過／
非透過の変化の鋭さが低減する。
【００２１】本発明の光導波路の製造方法では、まず、
基板上に、第１の光屈折率を有する第１の材料から成る
第１の層を形成した後、第１の層の表面上に第１の光屈
折率よりも低い第２の光屈折率を有する第２の材料から
成る第２の層を、第２の層の表面上に第１の光屈折率よ
りも高い第３の光屈折率を有する第３の材料から成る第
３の層を順次形成する。
基板上に、第１の光屈折率を有する第１の材料から成る
第１の層を形成した後、第１の層の表面上に第１の光屈
折率よりも低い第２の光屈折率を有する第２の材料から
成る第２の層を、第２の層の表面上に第１の光屈折率よ
りも高い第３の光屈折率を有する第３の材料から成る第
３の層を順次形成する。
【００２２】次に、第１の層の表面の第１の領域以外の
領域上の第２の層および第３の層を除去する。
領域上の第２の層および第３の層を除去する。
【００２３】次いで、第１の層の表面の第１の領域に隣
接する領域上および第３の層の露出表面上に、第２の層
と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲む、第
２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料から成る
第４の層を形成する。第４の層の形成にあったては、堆
積方向に異方性が生じることは好ましくないので、異方
性の少ないＦＨＤ法が好適に採用される。
接する領域上および第３の層の露出表面上に、第２の層
と一体となって第３の層を介在領域無しで取り囲む、第
２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料から成る
第４の層を形成する。第４の層の形成にあったては、堆
積方向に異方性が生じることは好ましくないので、異方
性の少ないＦＨＤ法が好適に採用される。
【００２４】引き続き、第４の層の表面上に、第１の材
料と略同一の屈折率を有する第５の材料から成る第５の
層を形成する。こうして、本発明の光導波路を製造す
る。
料と略同一の屈折率を有する第５の材料から成る第５の
層を形成する。こうして、本発明の光導波路を製造す
る。
【００２５】なお、第１の層を形成する第１の材料と第
５の層を形成する第５の材料とを同一組成とし、また第
２の層を形成する第２の材料と第４の層を形成する第４
の材料とを同一組成とすることが実用的である。ただ
し、こうした同一組成の材料を使用することは必須では
なく、対応する層の屈折率が略同一とるように添加物量
を選択すれば相異なる組成の材料を好適に使用できる。
５の層を形成する第５の材料とを同一組成とし、また第
２の層を形成する第２の材料と第４の層を形成する第４
の材料とを同一組成とすることが実用的である。ただ
し、こうした同一組成の材料を使用することは必須では
なく、対応する層の屈折率が略同一とるように添加物量
を選択すれば相異なる組成の材料を好適に使用できる。
【００２６】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には
同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】図１は、本発明の光導波路の一実施例の構
成図である。図１に示すように、この光導波路は、
（ａ）石英からなる基板１００と、（ｂ）基板１００上
に形成された、屈折率ｎ2 を有するＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5
−Ｂ2 Ｏ3 から成る層２１０と、（ｃ）層２１０の表面
の所定の領域上に形成された、光屈折率ｎ2 よりも小さ
な屈折率ｎ1 を有するＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 から成る層３
１０と、（ｄ）層３１０の表面上に形成された、屈折率
ｎ2 よりも大きな屈折率ｎ0 を有するＳｉＯ2 −ＧｅＯ
2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る、光を導波すコア部を
形成する層４００と、（ｅ）層３１０の表面の層２１０
が形成された領域に隣接する領域上および層４００の表
面上に形成され、層２１０と一体となって層４００を介
在領域無しで取り囲む第１クラッド部３００を構成す
る、層３１０と同じ組成の材料から成る層３２０と、
（ｆ）層３２０の表面上に形成され、層２１０とともに
第２クラッド部２００を構成する、層２１０と同じ組成
の材料から成る層２２０と、を備える。
成図である。図１に示すように、この光導波路は、
（ａ）石英からなる基板１００と、（ｂ）基板１００上
に形成された、屈折率ｎ2 を有するＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5
−Ｂ2 Ｏ3 から成る層２１０と、（ｃ）層２１０の表面
の所定の領域上に形成された、光屈折率ｎ2 よりも小さ
な屈折率ｎ1 を有するＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 から成る層３
１０と、（ｄ）層３１０の表面上に形成された、屈折率
ｎ2 よりも大きな屈折率ｎ0 を有するＳｉＯ2 −ＧｅＯ
2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る、光を導波すコア部を
形成する層４００と、（ｅ）層３１０の表面の層２１０
が形成された領域に隣接する領域上および層４００の表
面上に形成され、層２１０と一体となって層４００を介
在領域無しで取り囲む第１クラッド部３００を構成す
る、層３１０と同じ組成の材料から成る層３２０と、
（ｆ）層３２０の表面上に形成され、層２１０とともに
第２クラッド部２００を構成する、層２１０と同じ組成
の材料から成る層２２０と、を備える。
【００２８】ここで、コア部の屈折率ｎ0 、第１クラッ
ド部の屈折率ｎ1 、および第２クラッド部の屈折率ｎ2
で、 （ｎ0 −ｎ2 ）／ｎ2 ＝０．３％ …（６） （ｎ2 −ｎ1 ）／ｎ2 ＝０．３％ …（７） の関係が成立するように各部の材料の組成が決定され
る。
ド部の屈折率ｎ1 、および第２クラッド部の屈折率ｎ2
で、 （ｎ0 −ｎ2 ）／ｎ2 ＝０．３％ …（６） （ｎ2 −ｎ1 ）／ｎ2 ＝０．３％ …（７） の関係が成立するように各部の材料の組成が決定され
る。
【００２９】図２は、例えば「泉谷 監修：新しいガラ
スとその物性；経営システム研究所発行」に開示されて
いる、石英ガラスへの種々のドーパントの添加量による
屈折率の変化を示すグラフである。本発明の光導波路に
使用可能な添加物であり、かつ、石英ガラスに添加され
ることにより石英ガラスよりも屈折率を屈折率が低くす
る添加物はＢ2 Ｏ3 が知られている。しかし、あまり多
量のＢ2 Ｏ3 を添加するとガラスの散乱が増加するの
で、光導波において損失が上昇する。したがって、本実
施例の光導波路において最も屈折率が低く設定される第
１クラッド部３００の屈折率は、石英ガラスに対しての
屈折率低下量は０．３％以内に制限され、これに従って
コア部４００および第２クラッド部２００の屈折率値が
設計され、各部の添加物の種類および添加濃度が設定さ
れる。
スとその物性；経営システム研究所発行」に開示されて
いる、石英ガラスへの種々のドーパントの添加量による
屈折率の変化を示すグラフである。本発明の光導波路に
使用可能な添加物であり、かつ、石英ガラスに添加され
ることにより石英ガラスよりも屈折率を屈折率が低くす
る添加物はＢ2 Ｏ3 が知られている。しかし、あまり多
量のＢ2 Ｏ3 を添加するとガラスの散乱が増加するの
で、光導波において損失が上昇する。したがって、本実
施例の光導波路において最も屈折率が低く設定される第
１クラッド部３００の屈折率は、石英ガラスに対しての
屈折率低下量は０．３％以内に制限され、これに従って
コア部４００および第２クラッド部２００の屈折率値が
設計され、各部の添加物の種類および添加濃度が設定さ
れる。
【００３０】また、光の導波方向に垂直な断面におい
て、コア部４００は１辺が略４μｍ（＝２ａ）の略正方
形形状を有する。また、層３１０の厚さおよび層３２０
の厚さは（以後、総称して第１クラッド部の厚さとも呼
ぶ）は略３μｍ（＝ｂ−ａ）、層２１０の厚さは略１０
μｍ、および層２２０の厚さは略１５μｍである。
て、コア部４００は１辺が略４μｍ（＝２ａ）の略正方
形形状を有する。また、層３１０の厚さおよび層３２０
の厚さは（以後、総称して第１クラッド部の厚さとも呼
ぶ）は略３μｍ（＝ｂ−ａ）、層２１０の厚さは略１０
μｍ、および層２２０の厚さは略１５μｍである。
【００３１】また、式（１）〜（５）からわかるよう
に、コア部４００の１辺の長さ（＝２ａ）の偏差に対し
て基底モードでの遮断波長λCTの値の偏差が生じる。こ
うした基底モードでの遮断波長λCTの値の偏差を小さく
するには第１クラッド部３００の外径（＝２ｂ）がコア
部４００の１辺の長さの２倍以上であることが好まし
い。本実施例の光導波路においては、 ｂ／ａ＝（４＋２×３）／４＝２．５≧２ であり、この条件を満たしている。なお、コア部４００
の１辺の長さ（２ａ）の偏差に対する基底モードでの遮
断波長λCTの値の偏差をより小さくするためには、第１
クラッド部３００の外径（＝２ｂ）がコア部４００の１
辺の長さの３倍以上であることが更に好ましい。
に、コア部４００の１辺の長さ（＝２ａ）の偏差に対し
て基底モードでの遮断波長λCTの値の偏差が生じる。こ
うした基底モードでの遮断波長λCTの値の偏差を小さく
するには第１クラッド部３００の外径（＝２ｂ）がコア
部４００の１辺の長さの２倍以上であることが好まし
い。本実施例の光導波路においては、 ｂ／ａ＝（４＋２×３）／４＝２．５≧２ であり、この条件を満たしている。なお、コア部４００
の１辺の長さ（２ａ）の偏差に対する基底モードでの遮
断波長λCTの値の偏差をより小さくするためには、第１
クラッド部３００の外径（＝２ｂ）がコア部４００の１
辺の長さの３倍以上であることが更に好ましい。
【００３２】図３および図４は、本発明の光導波路の製
造方法に係る一実施例の製造工程図である。本実施例の
光導波路は、図２および図３に示す工程によって以下の
ようにして製造される。
造方法に係る一実施例の製造工程図である。本実施例の
光導波路は、図２および図３に示す工程によって以下の
ようにして製造される。
【００３３】まず、火炎堆積法（以下、ＦＨＤ法とも呼
ぶ）により、ガラス合成用のバーナ５００に燃料と原料
ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＰＯＣｌ3 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，
Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつつ石英基板１００の表面上を
走査する。このバーナ５００によって合成されたガラス
微粒子は、火炎にともなって基板１００上に供給され、
基板１００上にＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る
多孔質ガラス層２１１が略１０μｍの厚さで堆積される
（図３（ａ）参照）。
ぶ）により、ガラス合成用のバーナ５００に燃料と原料
ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＰＯＣｌ3 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，
Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつつ石英基板１００の表面上を
走査する。このバーナ５００によって合成されたガラス
微粒子は、火炎にともなって基板１００上に供給され、
基板１００上にＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る
多孔質ガラス層２１１が略１０μｍの厚さで堆積される
（図３（ａ）参照）。
【００３４】次に、ガラス合成用のバーナ５００に燃料
と原料ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＢＣｌ3，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａ
ｒ）とを供給しつつ多孔質ガラス層２１１の表面上を走
査する。このバーナ５００によって合成されたガラス微
粒子は、火炎にともなって多孔質ガラス層２１１上に供
給され、多孔質ガラス層２１１上にＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3
から成る多孔質ガラス層３１１が略３μｍの厚さで堆積
される（図３（ｂ）参照）。
と原料ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＢＣｌ3，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａ
ｒ）とを供給しつつ多孔質ガラス層２１１の表面上を走
査する。このバーナ５００によって合成されたガラス微
粒子は、火炎にともなって多孔質ガラス層２１１上に供
給され、多孔質ガラス層２１１上にＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3
から成る多孔質ガラス層３１１が略３μｍの厚さで堆積
される（図３（ｂ）参照）。
【００３５】次いで、ガラス合成用のバーナ５００に燃
料と原料ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＧｅＣｌ4 ，ＰＯＣｌ3 ，
ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつつ多孔質ガ
ラス層３１１の表面上を走査する。このバーナ５００に
よって合成されたガラス微粒子は、火炎にともなって多
孔質ガラス層３１１上に供給され、多孔質ガラス層３１
１上にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成
る多孔質ガラス層４０１が略４μｍの厚さで堆積される
（図３（ｃ）参照）。
料と原料ガス（ＳｉＣｌ4 ，ＧｅＣｌ4 ，ＰＯＣｌ3 ，
ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつつ多孔質ガ
ラス層３１１の表面上を走査する。このバーナ５００に
よって合成されたガラス微粒子は、火炎にともなって多
孔質ガラス層３１１上に供給され、多孔質ガラス層３１
１上にＳｉＯ2 −ＧｅＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成
る多孔質ガラス層４０１が略４μｍの厚さで堆積される
（図３（ｃ）参照）。
【００３６】そして、多孔質ガラス層２１１、多孔質ガ
ラス層３１１、および多孔質ガラス層４０１を電気炉中
においてＨｅ：Ｏ2 ＝１０：１の雰囲気中で、昇温速度
２℃／分、最高温度１３８０℃にて１時間加熱して透明
化し、透明な層２１０、層３１０および層４００を得る
（図３（ｄ））。
ラス層３１１、および多孔質ガラス層４０１を電気炉中
においてＨｅ：Ｏ2 ＝１０：１の雰囲気中で、昇温速度
２℃／分、最高温度１３８０℃にて１時間加熱して透明
化し、透明な層２１０、層３１０および層４００を得る
（図３（ｄ））。
【００３７】その後、反応性イオンエッチング法によ
り、層４００および層３１０をエッチングして幅を４μ
ｍとする（図４（ａ））。
り、層４００および層３１０をエッチングして幅を４μ
ｍとする（図４（ａ））。
【００３８】次に、ガラス合成用のバーナ５００に燃料
と図３（ｂ）に示した工程と同一の組成の原料ガス（Ｓ
ｉＣｌ4 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつ
つ層２１０、層３１０、および層４００の表面上を走査
する。このバーナ５００によって合成されたガラス微粒
子は、火炎にともなって層２１０、層３１０、および層
４００に供給され、層２１０、層３１０、および層４０
０の表面に多孔質ガラス層２１１と同一の組成のＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 から成る多孔質ガラス層３２１が略３μｍ
の厚さで堆積される（図４（ｂ）参照）。
と図３（ｂ）に示した工程と同一の組成の原料ガス（Ｓ
ｉＣｌ4 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供給しつ
つ層２１０、層３１０、および層４００の表面上を走査
する。このバーナ５００によって合成されたガラス微粒
子は、火炎にともなって層２１０、層３１０、および層
４００に供給され、層２１０、層３１０、および層４０
０の表面に多孔質ガラス層２１１と同一の組成のＳｉＯ
2 −Ｂ2 Ｏ3 から成る多孔質ガラス層３２１が略３μｍ
の厚さで堆積される（図４（ｂ）参照）。
【００３９】ガラス合成用のバーナ５００に燃料と図３
（ａ）に示した工程と同一の組成の原料ガス（ＳｉＣｌ
4 ，ＰＯＣｌ3 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供
給しつつ多孔質ガラス層３２１の表面上を走査する。こ
のバーナ５００によって合成されたガラス微粒子は、火
炎にともなって多孔質ガラス層３２１上に供給され、多
孔質ガラス層３２１上に多孔質ガラス２１１と同一の組
成のＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る多孔質ガラ
ス層２２１が略１５μｍの厚さで堆積される（図４
（ｃ）参照）。
（ａ）に示した工程と同一の組成の原料ガス（ＳｉＣｌ
4 ，ＰＯＣｌ3 ，ＢＣｌ3 ，Ｈ2 ，Ｏ2 ，Ａｒ）とを供
給しつつ多孔質ガラス層３２１の表面上を走査する。こ
のバーナ５００によって合成されたガラス微粒子は、火
炎にともなって多孔質ガラス層３２１上に供給され、多
孔質ガラス層３２１上に多孔質ガラス２１１と同一の組
成のＳｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 から成る多孔質ガラ
ス層２２１が略１５μｍの厚さで堆積される（図４
（ｃ）参照）。
【００４０】そして、多孔質ガラス層２２１および多孔
質ガラス層３２１を加熱して透明化し、透明な層２２０
および層３２０を得、本実施例の光導波路を得る。（図
４（ｄ））。
質ガラス層３２１を加熱して透明化し、透明な層２２０
および層３２０を得、本実施例の光導波路を得る。（図
４（ｄ））。
【００４１】図５は、本実施例の光導波路（全長＝２０
ｍｍ）に単一モード光ファイバ（２次モード以上の遮断
波長（＝１．２５μｍ）を接続した光モジュールの波長
に対する損失を示したグラフである。図５から、本実施
例の光導波路は、波長が１．４μｍ以下の光については
導波損失が０．５ｄＢ程度であり、波長が１．５μｍ以
上の光については導波損失が２０ｄＢ以上であることが
確認できる。したがって、本実施例の光導波路は波長選
択フィルタ機能を果たす。
ｍｍ）に単一モード光ファイバ（２次モード以上の遮断
波長（＝１．２５μｍ）を接続した光モジュールの波長
に対する損失を示したグラフである。図５から、本実施
例の光導波路は、波長が１．４μｍ以下の光については
導波損失が０．５ｄＢ程度であり、波長が１．５μｍ以
上の光については導波損失が２０ｄＢ以上であることが
確認できる。したがって、本実施例の光導波路は波長選
択フィルタ機能を果たす。
【００４２】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく変形が可能である。例えば、実施例と異なる基
底モードでの遮断波長を設定したい場合には、コア部の
外径、各部への添加物の種類または添加濃度を変更すれ
ばよい。
ではなく変形が可能である。例えば、実施例と異なる基
底モードでの遮断波長を設定したい場合には、コア部の
外径、各部への添加物の種類または添加濃度を変更すれ
ばよい。
【００４３】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路によれば、コア部と内層クラッド部の屈折率が外
層のクラッド部の屈折率よりも小さい２層のクラッド部
とを光導波路として構成して波長選択性を持たせたの
で、他の光部品との集積化が容易であり、かつ、透過波
長の光を低損失で得ることができる光フィルタを実現す
ることができる。
導波路によれば、コア部と内層クラッド部の屈折率が外
層のクラッド部の屈折率よりも小さい２層のクラッド部
とを光導波路として構成して波長選択性を持たせたの
で、他の光部品との集積化が容易であり、かつ、透過波
長の光を低損失で得ることができる光フィルタを実現す
ることができる。
【図１】本発明の光導波路の実施例の構成図である。
【図２】石英ガラスへの添加物の添加による屈折率の変
化を示すグラフである。
化を示すグラフである。
【図３】本発明の光導波路の製造方法の実施例の製造工
程図（前半）である。
程図（前半）である。
【図４】本発明の光導波路の製造方法の実施例の製造工
程図（後半）である。
程図（後半）である。
【図５】本発明の実施例の光導波路の損失特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
１００…基板、２００…第２クラッド部、３００…第１
クラッド部、４００…コア部、５００…バーナ。
クラッド部、４００…コア部、５００…バーナ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/12 Ｍ
Claims (9)
- 【請求項１】 基板上に形成された、第１の光屈折率を
有する第１の材料から成る第１の層と、 前記第１の層の表面の第１の領域上に形成された、前記
第１の光屈折率よりも低い第２の光屈折率を有する第２
の材料から成る第２の層と、 前記第２の層の表面上に形成された、前記第１の光屈折
率よりも高い第３の光屈折率を有する第３の材料から成
る、光を導波する第３の層と、 前記第１の層の表面の前記第１の領域に隣接する領域上
および前記第３の層の表面上に形成され、前記第２の層
と一体となって前記第３の層を介在領域無しで取り囲
む、前記第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材
料から成る第４の層と、 前記第４の層の表面上に形成された、前記第１の材料と
略同一の屈折率を有する第５の材料から成る第５の層
と、 を備えることを特徴とする光導波路。 - 【請求項２】 前記第３の層の表面から前記第１の層あ
るいは前記第５の層までの最短距離は略同一である、こ
とを特徴とする請求項１記載の光導波路。 - 【請求項３】 前記第３の層の光の導波方向に垂直であ
り、前記第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と前記第
３の層の厚さとは略同一である、ことを特徴とする請求
項１記載の光導波路。 - 【請求項４】 前記第３の層の光の導波方向に垂直な面
において、前記第３の層の中心点から径方向に前記第１
の層または前記第５の層へ至る経路で、前記第３の材料
中の経路長は前記第２の材料中または前記第４の材料中
の経路長以下である、ことを特徴とする請求項１記載の
光導波路。 - 【請求項５】 前記第３の層の光の導波方向に垂直な面
において、前記第３の層の中心点から径方向に前記第１
の層または前記第５の層へ至る経路で、前記第３の材料
中の経路長の２倍は前記第２の材料中または前記第４の
材料中の経路長以下である、ことを特徴とする請求項１
記載の光導波路。 - 【請求項６】 基板上に、第１の光屈折率を有する第１
の材料から成る第１の層を形成する第１の工程と、 前記第１の層の表面上に、前記第１の光屈折率よりも低
い第２の光屈折率を有する第２の材料から成る第２の層
を形成する第２の工程と、 前記第２の層の表面上に、前記第１の光屈折率よりも高
い第３の光屈折率を有する第３の材料から成る第３の層
を形成する第３の工程と、 前記第１の層の表面の第１の領域以外の領域上の前記第
２の層および前記第３の層を除去する第４の工程と、 前記第１の層の表面の前記第１の領域に隣接する領域上
および前記第３の層の露出表面上に、前記第２の層と一
体となって前記第３の層を介在領域無しで取り囲む、前
記第２の材料と略同一の屈折率を有する第４の材料から
成る第４の層を形成する第５の工程と、 前記第４の層の表面上に、前記第１の材料と略同一の屈
折率を有する第５の材料から成る第５の層を形成する第
６の工程と、 を備えることを特徴とする光導波路の製造方法。 - 【請求項７】 前記第３の層の表面から前記第１の層あ
るいは前記第５の層までの最短距離を略同一とする、こ
とを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項８】 前記第３の層の光の導波方向に垂直であ
り、前記第３の層の厚さ方向に垂直な方向の幅と前記第
３の層の厚さとを略同一とする、ことを特徴とする請求
項６記載の光導波路の製造方法。 - 【請求項９】 前記第４の層は、火炎堆積法により形成
された多孔質ガラス層を加熱して透明化されて形成され
る、ことを特徴とする請求項６記載の光導波路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18024894A JPH0843649A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 光導波路および光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18024894A JPH0843649A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 光導波路および光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0843649A true JPH0843649A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16079958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18024894A Pending JPH0843649A (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 光導波路および光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0843649A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267864A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスの作製方法及び光導波路デバイス |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP18024894A patent/JPH0843649A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267864A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスの作製方法及び光導波路デバイス |
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