JPH0843650A - Optical transmission line and converting method for mode field diameter - Google Patents

Optical transmission line and converting method for mode field diameter

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JPH0843650A
JPH0843650A JP6182369A JP18236994A JPH0843650A JP H0843650 A JPH0843650 A JP H0843650A JP 6182369 A JP6182369 A JP 6182369A JP 18236994 A JP18236994 A JP 18236994A JP H0843650 A JPH0843650 A JP H0843650A
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical waveguide in which the mode field diameter can be changed by irradiation with light. CONSTITUTION:In the optical transmission line essentially comprising quartz glass and having a core and a clad, the clad contains GeO2, while the amt. of GeO2 in the core is smaller than that in the clad. By adding GeO2 to the clad, the refractive index of the clad can be increased by irradiation with light of 220 to 270nm wavelength and thereby, difference in specific refractive index between the core and the clad can be decreased. Therefore, an effect to increase the mode field diameter is obtd. without changing the core diameter.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はモードフィールド径変換
型の光伝送線路(光導波路、光ファイバ等)およびその
モードフィールド径変換方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mode field diameter conversion type optical transmission line (optical waveguide, optical fiber, etc.) and a mode field diameter conversion method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】モードフィールド径を局所的に増大させ
た光導波路や光ファイバが知られ、これらを用いると、
特に光部品の挿入構造を容易にでき、集積化光部品の回
析損失の低減に有効である。
2. Description of the Related Art Optical waveguides and optical fibers having a locally increased mode field diameter are known.
In particular, the insertion structure of the optical component can be facilitated, which is effective in reducing the diffraction loss of the integrated optical component.

【0003】光導波路においてモードフィールド径を局
所的に増大させる手法として、次のようなものが知られ
ている。第1は、コアのパターンを細くして光閉じ込め
効果を減少させ、モードフィールド径を増大させるもの
である。第2は、コアのパターンを太くして実効的なコ
ア径を大きくし、モードフィールド径を増大させるもの
であり、例えば1993年電子情報通信学会秋季大会で
笹岡らにより発表されている(格子状光導波路における
反射損失低減の検討)。第3は、導波路基板上の光導波
路の一部を加熱し、屈折率上昇用のドーパントをコアか
らクラッドに拡散し、実効的にコア径を大きくするもの
で、例えば1994年電子情報通信学会春季大会で柳沢
らにより発表されている(C−341)。
The following is known as a method for locally increasing the mode field diameter in an optical waveguide. First, the core pattern is thinned to reduce the light confinement effect and increase the mode field diameter. Secondly, the core pattern is thickened to increase the effective core diameter and increase the mode field diameter. For example, it was announced by Sasaoka et al. At the 1993 Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (lattice pattern). Study on reduction of reflection loss in optical waveguide). The third is to heat a part of the optical waveguide on the waveguide substrate and diffuse the dopant for increasing the refractive index from the core to the clad to effectively increase the core diameter. For example, the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (1994). It was announced by Yanagisawa et al. At the spring meeting (C-341).

【0004】上記の第1の手法では、コアの屈折率自体
は高くならないため、モードフィールド径の大幅増加は
難しい。第2の手法では、コア幅の増大により、伝搬光
に多数のモードが生じて損失を生じやすい。第3の手法
では、上記のような欠点は克服できるが、高温(120
0〜1400℃)処理が必要になる。
In the first method described above, since the refractive index of the core itself does not increase, it is difficult to significantly increase the mode field diameter. In the second method, due to the increase in the core width, a large number of modes are generated in the propagating light and loss is likely to occur. In the third method, the above-mentioned drawbacks can be overcome, but high temperature (120
0-1400 ° C.) treatment is required.

【0005】一方、光ファイバについてもモードフィー
ルド径を局所的に増大させる手法が提案されている。例
えば、延伸法では光ファイバが局所的に加熱されて延伸
され、コア径を小さくすることでモードフィールド径が
増大される。また、ドーパント拡散法では、光ファイバ
が局所加熱され、コアの屈折率上昇用ドーパントが拡散
されてモードフィールド径が増大される。
On the other hand, there has been proposed a method for locally increasing the mode field diameter of an optical fiber. For example, in the drawing method, the optical fiber is locally heated and drawn, and the mode field diameter is increased by reducing the core diameter. Further, in the dopant diffusion method, the optical fiber is locally heated, the dopant for increasing the refractive index of the core is diffused, and the mode field diameter is increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のいずれ
の従来技術も、基本的にはコア径を拡大あるいは縮小さ
せてモードフィールド径を増大させるものであって、コ
アの屈折率自体を局所的に高める手法ではない。
However, any of the above-mentioned prior arts basically increases or decreases the core diameter to increase the mode field diameter, and the refractive index itself of the core is locally increased. It is not a method to raise

【0007】これに対し、特開平6−51147号で
は、モードフィールド径変換型光ファイバに関して、コ
アとクラッドの屈折率差を相対的に高めることで、モー
ドフィールド径を局所的に増大させる技術が示されてい
る。すなわち、光ファイバ中の残留応力によって屈折率
が変化することに着目し、線引き時の残留応力を局所的
加熱で解放し、モードフィールド径を増大させている。
On the other hand, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-51147 discloses a technique for locally increasing the mode field diameter by relatively increasing the refractive index difference between the core and the clad in the mode field diameter conversion type optical fiber. It is shown. That is, focusing on the fact that the refractive index changes due to the residual stress in the optical fiber, the residual stress during drawing is released by local heating, and the mode field diameter is increased.

【0008】本発明は、このような従来技術に鑑みてな
されたもので、特開平6−51147号に示された屈折
率変換機構と異なる機構を用いて、光導波路や光ファイ
バなどの光伝送線路のモードフィールド径変換を可能に
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional technique, and uses a mechanism different from the refractive index conversion mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-511147 to transmit light such as an optical waveguide or an optical fiber. The purpose is to enable mode field diameter conversion of a line.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段および作用】石英系光伝送
線路においては、コアの屈折率を高めるためのドーパン
トに、従来からGeO2 が広く用いられている。このG
eO2 については、波長220〜270nm、特に24
0〜260nmの光を照射すると結合状態が変化し、更
に屈折率を上昇させることが、例えば水波による「技術
ノート(ファイバー型光部品の製作と評価)回折格子」
応用物理第62巻第1号(1993)P.53〜54な
どで知られている。ここで、クラッドの屈折率を上昇さ
せればコアとクラッドの屈折率差は小さくでき、光閉じ
込め効果を低減させてモードフィールド径を増大させる
ことが可能になる。
In the silica type optical transmission line, GeO 2 has been widely used as a dopant for increasing the refractive index of the core. This G
For eO 2 , a wavelength of 220-270 nm, especially 24
"Technical note (fabrication and evaluation of fiber type optical components) diffraction grating" by water waves, for example, can change the bonding state by irradiating light of 0 to 260 nm and further increase the refractive index.
Applied Physics Vol. 62 No. 1 (1993) P. Known as 53-54 and the like. Here, if the refractive index of the clad is increased, the difference in the refractive index between the core and the clad can be reduced, and the light confinement effect can be reduced to increase the mode field diameter.

【0010】そこで、本発明者は、従来はコアに添加さ
れていたGeO2 をクラッドに含有させることとし、上
記波長の光を照射することでモードフィールド径の増大
を可能にした。したがって、本発明は、石英ガラスを主
成分とするコアとクラッドとを有する光伝送線路におい
て、クラッドはGeO2 を含有し、コアのGeO2 含有
量がクラッドよりも少ないことを特徴とする。ここで、
コアのGeO2 含有量はクラッドの10%未満である
か、またはコアはGeO2 を含まないことを特徴として
もよい。
Therefore, the present inventor has made it possible to increase the mode field diameter by making the cladding contain GeO 2 which has been conventionally added to the core and irradiating with light of the above wavelength. Accordingly, the present invention is to provide an optical transmission line having a core and a clad mainly composed of quartz glass, the cladding containing GeO 2, GeO 2 content of the core is equal to or less than that of the cladding. here,
The GeO 2 content of the core may be less than 10% of the cladding, or the core may be characterized by the absence of GeO 2 .

【0011】本発明では、局所的に比屈折率差を小さく
することでモードフィールド径を変換しているので、コ
ア径そのものは変化せず、したがって設計が容易であ
る。また、多モード領域が生じないので、損失増加は生
じにくい。
In the present invention, since the mode field diameter is converted by locally reducing the relative refractive index difference, the core diameter itself does not change, and therefore the design is easy. In addition, since no multimode region is generated, increase in loss is unlikely to occur.

【0012】クラッドにより多くのGeO2 を含有しな
がら、これが光伝送線路として機能するためには、クラ
ッドに屈折率低下用のドーパントが多く含まれるか、ま
たはコアに屈折率上昇用のドーパントが多く含まれるこ
とにより、GeO2 による屈折率の上昇分を補償する必
要がある。このようなドーパントは、GeO2 に結合状
態の変化を生じさせる波長の光で屈折率が変化しない、
または変化の少ないものである。具体的には、クラッド
は屈折率を低下させるドーパントとして、B23 また
はFを含むことを特徴とする。また、コアは屈折率を上
昇させるドーパントとして、P2 5 、Al2 3 、T
iO2 またはSi3 4 を含むことを特徴としてもよ
い。
In order for this to function as an optical transmission line while containing a large amount of GeO 2 in the cladding, the cladding contains a large amount of dopant for decreasing the refractive index, or the core contains a large amount of dopant for increasing the refractive index. By including it, it is necessary to compensate the increase in the refractive index due to GeO 2 . Such a dopant does not change its refractive index with light having a wavelength that causes a change in the bonding state of GeO 2 .
Or, there is little change. Specifically, the clad is characterized by containing B 2 O 3 or F as a dopant for lowering the refractive index. Further, the core is made of P 2 O 5 , Al 2 O 3 , T as a dopant for increasing the refractive index.
It may be characterized by containing iO 2 or Si 3 N 4 .

【0013】ここで、光伝送線路は基板上に石英ガラス
を主成分とするガラス膜を堆積して形成された光平面導
波路をなしていてもよく、石英ガラスを主成分とするガ
ラス母材を線引きして形成された光ファイバをなしてい
ることを特徴としてもよい。特に、シリコン基板や石英
ガラス基板上にガラス膜として形成された光導波路の場
合には、上記波長のスポット光を照射するだけでモード
フィールド径を変換でき、利用価値が高い。
Here, the optical transmission line may be an optical plane waveguide formed by depositing a glass film containing silica glass as a main component on a substrate, and a glass base material containing silica glass as a main component. It may be characterized in that the optical fiber is formed by drawing. In particular, in the case of an optical waveguide formed as a glass film on a silicon substrate or a quartz glass substrate, the mode field diameter can be converted simply by irradiating the spot light of the above wavelength, which is highly useful.

【0014】本発明によるモードフィールド径変換型の
光伝送線路は、石英ガラスを主成分とするコアと、石英
ガラスを主成分としコアに比べてより多くのGeO2
含有されたクラッドとを有して所定長さに成型され、そ
の長手方向の少なくとも一部の領域のクラッドには波長
220〜270nmの光が照射されてクラッド中のGe
2 の結合状態が変化させられていることを特徴とする
が、このようなデバイスの作製にあたっては、光照射に
先立って水素雰囲気にさらすのが望ましい。
The mode-field-diameter conversion type optical transmission line according to the present invention has a core containing silica glass as a main component and a cladding containing silica glass as a main component and containing more GeO 2 than the core. Then, the clad in at least a part of its longitudinal direction is irradiated with light having a wavelength of 220 to 270 nm to form Ge in the clad.
It is characterized in that the bonding state of O 2 is changed, but in the production of such a device, it is desirable to expose it to a hydrogen atmosphere prior to light irradiation.

【0015】石英ガラス中に侵入した水素は光反応性の
欠陥を形成し、光照射による屈折率変化を促進する。水
素雰囲気での処理は、高温短時間の処理ないしは低温長
時間の処理のいずれの手法を用いてもよい。ただし、導
波路用ガラスの溶融温度以上で処理した場合、ガラスの
変形が生じてしまうので、処理する最高温度はガラス組
成に応じて決定すべきである。ちなみに、常圧の水素雰
囲気で、500℃で1時間以上放置した後に紫外線を照
射するか、10気圧以上の水素雰囲気で、100℃で2
4時間以上放置した後に紫外線を照射すると、効果的に
モードフィールド径を変換できることが判明した。
Hydrogen penetrating into quartz glass forms a photoreactive defect and promotes a change in refractive index due to light irradiation. As the treatment in a hydrogen atmosphere, any method of high temperature and short time treatment or low temperature and long time treatment may be used. However, when the treatment is carried out at a temperature higher than the melting temperature of the glass for a waveguide, the glass is deformed. Therefore, the maximum treatment temperature should be determined according to the glass composition. By the way, in a hydrogen atmosphere at atmospheric pressure, it is left at 500 ° C. for 1 hour or more and then irradiated with ultraviolet rays, or in a hydrogen atmosphere at 10 atmospheres or more, at 100 ° C. for 2 hours.
It was found that the mode field diameter can be effectively converted by irradiating with ultraviolet rays after leaving it for 4 hours or more.

【0016】本発明によれば、コアではなくクラッドに
より多量のGeO2 をドープするという、これまでの光
伝送線路の概念とは全く異なる手段を採用したものであ
って、このようにすれば光学的にモードフィールド径を
変換することができるので、添加物の拡散を用いる場合
よりも、基板などに与える影響が少なく、量産性に優れ
ている。また、ここで照射する紫外線はブラッグ回析格
子を作成する場合と異なり、可干渉光でなくとも良いの
で、光量の制御だけでよく、これは干渉性のよくないレ
ーザーであるエキシマレーザーを利用するのに適してい
る。
According to the present invention, a large amount of GeO 2 is doped not in the core but in the clad, which is a completely different means from the conventional concept of the optical transmission line. Since the mode field diameter can be effectively changed, it has less influence on the substrate and the like and is excellent in mass productivity as compared with the case of using the diffusion of the additive. Also, unlike the case of creating a Bragg diffraction grating, the ultraviolet light irradiated here does not have to be coherent light, so only the amount of light needs to be controlled. This uses an excimer laser, which is a laser with poor coherence. Suitable for

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0018】本発明は光伝送線路のモードフィールド径
変換技術に関するものであるが、このような光伝送線路
には、光導波路の他に光ファイバが知られている。光フ
ァイバにおいて本発明を実現するためには、まずクラッ
ド部にGeO2 を含み、コア部にGeO2 を含まない
(またはクラッド部より少ない含有量)ものであって、
コア部に比べてクラッド部が低屈折率とされた石英系光
ファイバの母材を作製する。このような母材は、公知の
外付け、内付け、VAD法などで作製された多孔質ガラ
ス母材を、加熱によって透明ガラス化して得られる。
The present invention relates to a technique for converting a mode field diameter of an optical transmission line. For such an optical transmission line, an optical fiber is known in addition to an optical waveguide. In order to realize the present invention in an optical fiber, first, the cladding portion contains GeO 2 and the core portion does not contain GeO 2 (or a content smaller than that of the cladding portion),
A base material for a silica-based optical fiber is manufactured in which the cladding has a lower refractive index than the core. Such a base material is obtained by heating a porous glass base material prepared by a known external attachment, internal attachment, VAD method or the like into a transparent glass by heating.

【0019】ここで、GeO2 によるクラッド部の屈折
率上昇を補償し、更にクラッド部をコア部よりも低屈折
率とするため、クラッド部に屈折率低下用のドーパント
が添加され、あるいはコア部に屈折率上昇用のドーパン
トが添加される。屈折率低下用のドーパントとしては、
波長220〜270nmの光で屈折率が変化しない(又
は、ほとんど変化しない)ものとして、F(弗素)やB
2 3 (酸化ホウ素)が適している。屈折率上昇用のド
ーパントには、同様の理由で、P2 5 (酸化リン)、
Al2 3 (酸化アルミニウム)、TiO2 (酸化チタ
ン)、Si34 (窒化珪素)などが適している。
Here, in order to compensate the increase in the refractive index of the cladding portion due to GeO 2 and to make the cladding portion have a lower refractive index than the core portion, a dopant for lowering the refractive index is added to the cladding portion, or the core portion is added. Is added with a dopant for increasing the refractive index. As a dopant for lowering the refractive index,
As the refractive index does not change (or hardly changes) with light having a wavelength of 220 to 270 nm, F (fluorine) or B
2 O 3 (boron oxide) is suitable. For the same reason, as the dopant for increasing the refractive index, P 2 O 5 (phosphorus oxide),
Al 2 O 3 (aluminum oxide), TiO 2 (titanium oxide), Si 3 N 4 (silicon nitride) and the like are suitable.

【0020】このガラス母材は線引きにより光ファイバ
とされ、局所的に光照射されてモードフィールド径が局
所的に増大される。この部分で切断すれば、端部でモー
ドフィールド径が増大しているため、光部品との接続を
好適になし得る。なお、一定の長さに切断した後に、端
部に光照射してモードフィールド径を増大させてもよ
い。また、モードフィールド径の変換効率を高めるため
に、水素雰囲気で処理してもよい。
This glass base material is formed into an optical fiber by drawing and is locally irradiated with light to locally increase the mode field diameter. If cut at this portion, the mode field diameter is increased at the end portion, so that the connection with the optical component can be suitably made. Note that the mode field diameter may be increased by irradiating the end portion with light after cutting into a certain length. Further, in order to improve the conversion efficiency of the mode field diameter, the treatment may be performed in a hydrogen atmosphere.

【0021】次に、光導波路に係る本発明の実施例を説
明する。
Next, an embodiment of the present invention relating to an optical waveguide will be described.

【0022】光導波路は基板上に形成された石英系ガラ
ス膜により構成されるが、基板としてはシリコン単結晶
板の他、石英ガラス板を用いることが可能である。作製
にあたっては、まず基板上に下側クラッド層となるべき
多孔質ガラス層が、例えば火炎堆積法(FHD法)で形
成される。そして、透明ガラス化された後にコアとなる
べき多孔質ガラス層が堆積され、光導波路のパターンに
合わせてフォトリソグラフィ技術によりパターン形成さ
れる。次に、上側クラッド層となるべき多孔質ガラス層
が堆積され、透明ガラス化される。ここで、クラッド用
の多孔質ガラス層の堆積に際しては、屈折率低下用のド
ーパントと共にGeO2 のガラス微粒子も同時に混入さ
れる。
The optical waveguide is composed of a quartz glass film formed on the substrate, but a quartz glass plate other than a silicon single crystal plate can be used as the substrate. In manufacturing, first, a porous glass layer to be the lower clad layer is formed on the substrate by, for example, a flame deposition method (FHD method). Then, after being vitrified into a transparent glass, a porous glass layer to serve as a core is deposited and patterned by a photolithography technique in accordance with the pattern of the optical waveguide. Next, a porous glass layer to be an upper clad layer is deposited and transparentized into vitrification. Here, when depositing the porous glass layer for cladding, GeO 2 glass fine particles are simultaneously mixed with the dopant for lowering the refractive index.

【0023】上記のように導波路基板がウェハ状態で形
成された後、所定の形状に切り出された光導波路チップ
に対し、局所的に光照射がされる。この光照射部位は、
主として他の光部品が接続される部位であり、モードフ
ィールド径が増大される。なお、ウェハ状態で光照射し
た後にチップに分割してもよく、チップ状態で導波路を
形成して光照射してもよい。
After the waveguide substrate is formed in a wafer state as described above, the optical waveguide chip cut into a predetermined shape is locally irradiated with light. This light irradiation site is
It is a part to which other optical components are mainly connected, and the mode field diameter is increased. Note that light irradiation may be performed in a wafer state and then divided into chips, or a waveguide may be formed in a chip state and light irradiation may be performed.

【0024】以下、本発明の具体的な実施例1,2を説
明する。
Specific examples 1 and 2 of the present invention will be described below.

【0025】実施例1 火炎堆積法(FHD法)でシリコン基板上にコア−クラ
ッド構造を持つガラス層を形成し、反応性イオンエッチ
ング(RIE)法でコア径6.5μm、比屈折率差0.
3%の埋め込み型直線状導波路を作製した。コアの組成
はP2 5 を10wt%含有するSiO2 であり、クラ
ッド組成はGeO2 を10wt%、B23 を17wt
%添加したSiO2 からなっている。
Example 1 A glass layer having a core-clad structure was formed on a silicon substrate by a flame deposition method (FHD method), and a core diameter was 6.5 μm and a relative refractive index difference was 0 by a reactive ion etching (RIE) method. .
A 3% buried linear waveguide was fabricated. The core composition is SiO 2 containing 10 wt% P 2 O 5 , and the clad composition is 10 wt% GeO 2 and 17 wt% B 2 O 3 .
% SiO 2 added.

【0026】この導波路にKrFエキシマレーザー光
(248nm)を500mJ/cm2の照射強度で、直
径2mmのガウシアンビームとして20分照射した。照
射前後の導波路の端面の屈折率分布を図1に示す。図中
において、「A」はシリコン基板、「B」は下側クラッ
ド、「C」はコア、「D」は上側クラッドの各領域であ
る。クラッド部の屈折率が0.14%上昇していること
が確認された。この導波路の照射部の逆端より1.3μ
mのLD光(レーザーダイオードの出力光)を入射し、
端面からの放射フィールドの観察を赤外CCDカメラで
行った。照射前は10μmの直径であったものが、照射
後は17μmまで増大していることが確認された。
This waveguide was irradiated with KrF excimer laser light (248 nm) at a irradiation intensity of 500 mJ / cm 2 for 20 minutes as a Gaussian beam having a diameter of 2 mm. The refractive index distribution of the end face of the waveguide before and after irradiation is shown in FIG. In the figure, "A" is a silicon substrate, "B" is a lower clad, "C" is a core, and "D" is an upper clad. It was confirmed that the refractive index of the clad portion was increased by 0.14%. 1.3μ from the opposite end of the irradiation part of this waveguide
m LD light (laser diode output light) is incident,
Observation of the radiation field from the end face was performed with an infrared CCD camera. It was confirmed that the diameter was 10 μm before irradiation, but increased to 17 μm after irradiation.

【0027】実施例2 火炎堆積法(FHD法)でシリコン基板上にコア−クラ
ッド構造を持つガラス層を形成し、反応性イオンエッチ
ング(RIE)法でコア径7.0μm、比屈折率差0.
25%の埋め込み型直線状導波路を作製した。コアの組
成はP2 5 を10wt%含有するSiO2 であり、ク
ラッド組成はGeO2 を10wt%、B2 3 を12w
t%添加したSiO2 からなっている。
Example 2 A glass layer having a core-clad structure was formed on a silicon substrate by a flame deposition method (FHD method), and a core diameter was 7.0 μm and a relative refractive index difference was 0 by a reactive ion etching (RIE) method. .
A 25% buried linear waveguide was fabricated. The core composition is SiO 2 containing 10 wt% P 2 O 5 , and the clad composition is 10 wt% GeO 2 and 12 w B 2 O 3 .
It consists of SiO 2 with t% added.

【0028】この導波路にKrFエキシマレーザー光
(248nm)を500mJ/cm2の照射強度の直径
3mmのガウシアンビームで20分照射した。照射前後
の導波路の端面の屈折率分布を図2に示す。なお、
「A」〜「D」に示す横軸の領域は図1と同様である。
クラッド部の屈折率が0.13%上昇していることが確
認された。これにより、コアとクラッドの比屈折率差は
0.12%となる。この導波路の波長1.3μm光での
モードフィールド径については、実施例1と同様の手法
で測定したところ、24μmであった。
This waveguide was irradiated with KrF excimer laser light (248 nm) for 20 minutes with a Gaussian beam having a diameter of 3 mm and an irradiation intensity of 500 mJ / cm 2 . The refractive index distribution of the end face of the waveguide before and after irradiation is shown in FIG. In addition,
Areas on the horizontal axis shown in "A" to "D" are the same as in FIG.
It was confirmed that the refractive index of the clad portion was increased by 0.13%. As a result, the relative refractive index difference between the core and the clad becomes 0.12%. The mode field diameter of this waveguide at a wavelength of 1.3 μm was 24 μm when measured by the same method as in Example 1.

【0029】この実施例2の導波路(25mm長)の両
端に、シングルモードファイバをUV接着剤で固定後、
その中間部にKrFエキシマレーザー光(248nm)
を500mJ/cm2 の照射強度で、直径3mmのガウ
シアンビームとして20分照射した。この照射部の中央
を15〜220μmの幅で溝を入れ、溝内に屈折率整合
剤を注入後、損失を測定した。なお比較例として、エキ
シマレーザーを照射しないサンプルを用いて同様の測定
をした。
After fixing single mode fibers to both ends of the waveguide (25 mm long) of this Example 2 with UV adhesive,
KrF excimer laser light (248 nm) is placed in the middle part.
Was irradiated as a Gaussian beam having a diameter of 3 mm for 20 minutes at an irradiation intensity of 500 mJ / cm 2 . A groove having a width of 15 to 220 μm was formed in the center of the irradiated portion, and a refractive index matching agent was injected into the groove, and then the loss was measured. As a comparative example, the same measurement was performed using a sample that was not irradiated with excimer laser.

【0030】図3にギャップ間隔と損失の関係を示す。
光照射による屈折率変化を生じさせたサンプル(実施例
1)では、220μmのギャップでも0.4dBの損失
増加しか見られなかったが、未処理品(比較例)は4.
5dBの損失にまでなり、本発明によるモードフィール
ド径の増大によって、ギャップによる損失の大幅な減少
が成されることが確認された。このような導波路は、フ
ィルターの挿入損失の低減、発光素子との結合位置ずれ
による損失の低減などへ適用可能である。
FIG. 3 shows the relationship between the gap distance and the loss.
In the sample (Example 1) in which the refractive index change was caused by light irradiation, only a 0.4 dB increase in loss was observed even with a gap of 220 μm, but the untreated product (Comparative Example) was 4.
It was confirmed that the loss was 5 dB, and the loss due to the gap was significantly reduced by the increase of the mode field diameter according to the present invention. Such a waveguide can be applied to reduction of insertion loss of a filter, reduction of loss due to displacement of a coupling position with a light emitting element, and the like.

【0031】実施例3(光ファイバ型) コア材として純SiO2 ガラス、クラッド材としてSi
2 −GeO2 (5wt%)−F(2.2wt%)を用
い、光ファイバプリフォームを作製した。クラッド材
は、GeO2 を5wt%均一に含有するSiO2 スート
を、F化合物ガスとしてSiF4 を50vol.%含有
する雰囲気中でガラス化し、SiO2 に対し、比屈折率
差で0.3%低下させた屈折率を持つようにした。この
クラッド用ガラス体の中心部に超音波穴開機で穴を開
け、内面をエッチング後、SiO2 ガラスロッドを挿入
し、一体化して、光ファイバプリフォームとした。この
プリフォームの屈折率分布を図4に示す。コアとクラッ
ドの径の比率は1:15とした。このプリフォームを線
引し、直径125μmの光ファイバとした。ファイバの
損失は0.5dB/km(1.55μm)であった。
Example 3 (optical fiber type) Pure SiO 2 glass as core material and Si as clad material
An optical fiber preform was produced using O 2 —GeO 2 (5 wt%)-F (2.2 wt%). The clad material was SiO 2 soot containing 5 wt% of GeO 2 uniformly, and SiF 4 was 50 vol. %, It was vitrified in an atmosphere containing it so as to have a refractive index reduced by 0.3% with respect to SiO 2 by the relative refractive index difference. A hole was made in the center of the glass body for cladding with an ultrasonic hole puncher, the inner surface was etched, and a SiO 2 glass rod was inserted and integrated to obtain an optical fiber preform. The refractive index distribution of this preform is shown in FIG. The diameter ratio of the core and the clad was set to 1:15. This preform was drawn to obtain an optical fiber having a diameter of 125 μm. The fiber loss was 0.5 dB / km (1.55 μm).

【0032】このファイバを、H2 の100気圧下にて
1週間、H2 含浸処理した後、一部の被覆を除去し、こ
こにKrFエキシマレーザ光を500mJ/cm2 の強
度で20分間照射した。この先端部の遠視野パターンよ
り、モードフィールド径を測定したところ、1.55μ
mにて、25μmと未処理の部分10.5μmに比べ、
約2.5倍に拡大されていた。また、レーザ光照射前後
のファイバの屈折率分布を図5に示す。初期の屈折率差
は0.3%あったものが、照射径は、0.12%まで低
下していることが確認された。なお、ファイバの屈折率
分布はRNFP法で測定した。
This fiber was impregnated with H 2 under 100 atm of H 2 for 1 week, then a part of the coating was removed, and KrF excimer laser light was irradiated on the fiber at an intensity of 500 mJ / cm 2 for 20 minutes. did. When the mode field diameter was measured from the far field pattern at this tip, it was 1.55 μm.
In comparison with the untreated portion of 10.5 μm at 25 μm,
It was magnified about 2.5 times. Further, FIG. 5 shows the refractive index distribution of the fiber before and after the laser light irradiation. Although the initial refractive index difference was 0.3%, it was confirmed that the irradiation diameter was reduced to 0.12%. The refractive index distribution of the fiber was measured by the RNFP method.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明によれ
ば、クラッドにGeO2 を含有させたので、波長220
〜270nmの光照射によってクラッドの屈折率を高
め、これによりコアとクラッドの比屈折率差を小さくで
きる。したがって、コア径を変えることなく、モードフ
ィールド径を増大できる効果がある。
As described above in detail, according to the present invention, since the cladding contains GeO 2 , the wavelength of 220
By irradiating light of ˜270 nm, the refractive index of the clad can be increased, whereby the relative refractive index difference between the core and the clad can be reduced. Therefore, the mode field diameter can be increased without changing the core diameter.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の屈折率変化を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a change in refractive index of Example 1.

【図2】実施例2の屈折率変化を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a change in refractive index of Example 2.

【図3】ギャップによる損失変化を実施例と比較例で対
比する図。
FIG. 3 is a diagram comparing a loss change due to a gap between an example and a comparative example.

【図4】実施例3のプリフォームの屈折率分布を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a refractive index distribution of the preform of Example 3.

【図5】実施例3のファイバの屈折率変化を示す図。FIG. 5 is a diagram showing changes in the refractive index of the fiber of Example 3;

───────────────────────────────────────────────────── 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 6/13 6/16 (72)発明者 稲井 麻紀 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 (72)発明者 金森 弘雄 神奈川県横浜市栄区田谷町1番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location G02B 6/13 6/16 (72) Inventor Maki 1 Taya-cho, Sakae-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sumitomo Electric Ki Industry Co., Ltd. Yokohama Works (72) Inventor Hiroo Kanamori 1 Tayacho, Sakae Ward, Yokohama City, Kanagawa Sumitomo Electric Ki Industries Co., Ltd. Yokohama Works

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 石英ガラスを主成分とするコアとクラッ
ドとを有する光伝送線路において、 前記クラッドはGeO2 を含有し、前記コアのGeO2
含有量が前記クラッドよりも少ないことを特徴とする光
伝送線路。
1. An optical transmission line having a core and a clad which are mainly made of silica glass, wherein the clad contains GeO 2, and the GeO 2 of the core is included.
An optical transmission line characterized in that the content thereof is smaller than that of the clad.
【請求項2】 前記コアのGeO2 含有量は前記クラッ
ドの10%未満であるか、または前記コアはGeO2
含まないことを特徴とする請求項1記載の光伝送線路。
2. The optical transmission line according to claim 1, wherein the GeO 2 content of the core is less than 10% of the clad, or the core is GeO 2 free.
【請求項3】 前記クラッドは、屈折率を低下させるド
ーパントとして、B2 3 またはFを含むことを特徴と
する請求項1記載の光伝送線路。
3. The optical transmission line according to claim 1, wherein the cladding contains B 2 O 3 or F as a dopant that lowers the refractive index.
【請求項4】 前記コアは、屈折率を上昇させるドーパ
ントとして、P2 5 、Al2 3 、TiO2 またはS
3 4 を含むことを特徴とする請求項1記載の光伝送
線路。
4. The core comprises P 2 O 5 , Al 2 O 3 , TiO 2 or S as a dopant for increasing the refractive index.
The optical transmission line according to claim 1, further comprising i 3 N 4 .
【請求項5】 前記コアと前記クラッドは、基板上に石
英ガラスを主成分とするガラス膜を堆積して形成された
光平面導波路をなしていることを特徴とする請求項1記
載の光伝送線路。
5. The light according to claim 1, wherein the core and the clad form an optical plane waveguide formed by depositing a glass film containing silica glass as a main component on a substrate. Transmission line.
【請求項6】 前記コアと前記クラッドは、石英ガラス
を主成分とするガラス母材を線引きして形成された光フ
ァイバをなしていることを特徴とする請求項1記載の光
伝送線路。
6. The optical transmission line according to claim 1, wherein the core and the clad form an optical fiber formed by drawing a glass base material containing silica glass as a main component.
【請求項7】 石英ガラスを主成分とするコアと、石英
ガラスを主成分とし前記コアに比べてより多くのGeO
2 が含有されたクラッドとを有して所定長さに成型さ
れ、その長手方向の少なくとも一部の領域の前記クラッ
ドには波長220〜270nmの光が照射されて前記ク
ラッド中のGeO2 の結合状態が変化させられているこ
とを特徴とする光伝送線路。
7. A core containing silica glass as a main component, and more GeO containing silica glass as a main component than the core.
A clad containing 2 and molded into a predetermined length, and at least a part of the region in the longitudinal direction of the clad is irradiated with light having a wavelength of 220 to 270 nm to bond GeO 2 in the clad. An optical transmission line characterized in that the state is changed.
【請求項8】 請求項1記載の光伝送線路の少なくとも
一部に、波長220〜270nmの光を照射することを
特徴とするモードフィールド径変換方法。
8. A method for converting a mode field diameter, wherein at least a part of the optical transmission line according to claim 1 is irradiated with light having a wavelength of 220 to 270 nm.
【請求項9】 請求項1記載の光伝送線路の少なくとも
一部を水素雰囲気にさらし、次いで波長220〜270
nmの光を照射することを特徴とするモードフィールド
径変換方法。
9. The method according to claim 1, wherein at least a part of the optical transmission line is exposed to a hydrogen atmosphere, and then wavelengths 220 to 270.
A method for converting a mode field diameter, which comprises irradiating light having a wavelength of nm.
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