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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- optical waveguide
- optical
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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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