JPH0843652A - 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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JPH0843652A
JPH0843652A JP18118494A JP18118494A JPH0843652A JP H0843652 A JPH0843652 A JP H0843652A JP 18118494 A JP18118494 A JP 18118494A JP 18118494 A JP18118494 A JP 18118494A JP H0843652 A JPH0843652 A JP H0843652A
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JP
Japan
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optical waveguide
flexible substrate
core
substrate
optical
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JP18118494A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kawamata
繁 川又
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】自由な曲率をもって扱うことができ、光ファイ
バとの整合性がよく、実装の自由度が大きく、光ファイ
バと非フレキシブル光導波路の両方の性質を兼ね備え、
しかも低コストで高い信頼性をもたせる。 【構成】光導波路は、その基板2にフレキシブル基板を
使う。そのフレキシブル基板2の表面に光導波路素子と
して、低屈折率のバッファ層3、略矩形状のコア5、コ
ア5を覆う屈折率がバッファ層3と略等しいクラッド層
6を順次積層して構成する。光導波路の端部は各々コア
5単位に略円筒状に分離されている。

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、情報処理分野に
用いられる光部品の光導波路とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光導波路及びその製造方法として
は図6に示すような方法が知られている。
【0003】この方法は比較的厚い非フレキシブルな石
英の基板1に電子ビーム蒸着法、化学的気相成長法、火
炎堆積法等により、バッファ層膜3及びコア層4を順次
堆積し(a)、これらの膜を焼結後、上記コア層4をフ
ォトリソグラフィ法により光導波路のパターンを形成
し、ドライエッチング法により、略矩形状のコア5を形
成し(b)、最後にコア5の屈折率よりも低いクラッド
層6を上記パターン化したコア5の全面に形成し
(c)、その後、さらに焼結するものである。
【0004】このコア層4には、P2 5 、GeO2
TiO2 、等の屈折率制御用の添加物の中から選ばれた
添加物を含むSiO2 系ガラスが用いれらている。一
方、バッファ層3及びクラッド層6はコア層4より屈折
率を低くするためB2 3 、F等の屈折率制御用の添加
物の中から選ばれた添加物を含むSiO2 系ガラスが用
いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者は
上述した従来の光導波路及びその製造方法を検討した結
果、次のような欠点があることを見い出した。
【0006】従来の基板は、石英ガラス等の材料からな
る非フレキシブル基板で比較的厚いものであった。この
基板で作られる光導波路は、コア層、クラッド層との熱
膨張係数の違いから反りを生じるが、基板が厚いために
残留する内部応力によって光学特性を悪化させていた。
また、従来の厚い基板は、熱容量が大きいことから光フ
ァイバとの融着接続が難しいうえに、接続する光ファイ
バに比べて重いことから、光導波路と光ファイバとを結
合させた後にパッケージ内に組み込み固定して用いる必
要があり、コストを大幅に増大させる等フレキシブルな
光ファイバとの整合性が悪い問題があった。また、厚い
基板では、チップに切断するのが比較的困難であり、光
ファイバと接続させるには光導波路の端面を鏡面に研磨
することが不可欠であった。また、光導波路を積層し、
3次元方向へ展開させるのが不可能であった。
【0007】また、従来の製造方法には、基板と光導波
路との熱膨張係数の違いから発生する基板の反りを、基
板が厚いために矯正するのが難しく、フォトリソグラフ
ィにおいて、微細な高精度のパターンを形成することが
困難であった。また、光導波路を設ける基板はウェハ単
位で処理するために連続的に光導波路を形成できないと
いう欠点があった。
【0008】そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてな
されたものであり、その目的は、自由な曲率をもって扱
うことができ、光ファイバとの整合性がよく、実装の自
由度が大きく、光ファイバと非フレキシブル光導波路の
両方の性質を兼ね備え、しかも低コストで信頼性の高い
光導波路とその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、基板の表面に光導波路素子として、低屈
折率のバッファ層、略矩形状のコア、コアを覆う屈折率
がバッファ層と略等しいクラッド層を順次積層させた光
導波路において、前記基板がフレキシブル基板で構成さ
れているものである。
【0010】この場合、光導波路膜が形成される基板を
厚さ約数10〜500μmのフレキシブル基板で構成
し、光導波路の端面部の形状を接続する光ファイバと略
等しい寸法形状で構成することが好ましい。基板の厚さ
を上記の範囲に限定したのは、数10μm以下であると
基板として機能しなくなり、500μm以上であると非
フレキシブル基板と等価になってしまうからである。
【0011】
【作用】本発明方法によれば、光導波路はフレキシブル
な薄板に形成されているため、光ファイバと同様に比較
的自由な曲率をもって扱うことができる。光導波路の端
面部を光ファイバの形状と略等しい寸法形状に構成する
と、光ファイバとの接続部は破断法によって形成でき、
端面の鏡面研磨が不要になる。また、フレキシブル光導
波路と光ファイバとの接続は公知の融着接続技術で結合
できる他、コネクタを用いることにより、多心のフレキ
シブル光導波路と光ファイバを一括して接続結合させる
こともできる。また、テープ状に巻いたフレキシブル基
板を繰り出すようにすれば光導波路素子を連続して形成
することができる。このようにフレキシブル基板を備え
た光導波路は光ファイバと非フレキシブル光導波路の両
方の性質を合せ備えており、光ファイバとの整合性が良
く、実装の自由度を大きくできる。このため、低コスト
で、信頼性の高い光導波路を得ることができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て述べる。図1に本発明に係る光導波路の一実施例を示
す。厚さ55μmのフレキシブル石英基板2に光導波路
膜として、厚さ約5μmの低屈折率バッファ層3と厚さ
約8μmの略矩形状のコア5と該コア5の低屈折率より
低い厚さ約55μmのクラッド層6から構成されてい
る。光導波路の端部7は各々コア5単位に、幅が約12
5μmで、略円筒状に分離されている。このように構成
されている光導波路は、自由な曲率をもって扱うことが
できる。
【0013】次に、本発明の光導波路の製造方法の一実
施例を図2を用いて詳細に述べる。厚さ約55μmに鏡
面研磨したフレキシブル石英基板2に低屈折率のバッフ
ァ層3として、プラズマCVD装置によりSiH4 とO
2 ガスを所望の分圧比で約300℃の反応室内に導入
し、厚さ約5μmのSiO2 膜を形成する。次に、コア
層4として、プラズマCVD装置によりSiH4 、Ge
4 、N2 Oガスを所望の分圧比で約300℃の反応室
内に導入し、屈折率制御用添加物GeO2 を含むSiO
2 膜からなる厚さ約8μmの高屈折率膜を形成する
(a)。
【0014】そして、フォトリソグラフィ技術を用いて
コアのパターンを形成し、反応性イオンエッチング(R
IE)装置で、エッチングガスにCHF3 を用いてエッ
チングを行い、コア層4を幅8μm、厚さ8μmの略矩
形状に加工してコア5を形成する(b)。その後、エッ
チングダメージや内部応力を緩和するため、コア5をN
2 雰囲気で、1200℃、60分間の熱処理を行う。
【0015】次に、コア5の屈折率よりも低い、低屈折
率のバッファ層3と略等しい屈折率のクラッド層6をプ
ラズマCVD法あるいは火炎堆積法等を用いて上記パタ
ーン化したガラス層の全面に形成する(c)。その後、
さらに焼結を行い埋込み型の光導波路を形成する。な
お、プラズマCVD法で形成したクラッド層6は焼結工
程を省略できる。
【0016】次に、CO2 ガスレーザやエキシマレーザ
を用いて図1に示すように光導波路の端部7を各々のコ
ア5単位で、幅約125μmに切断して分離する。その
後、分離された端部の角を上記したレーザ等で丸め略円
筒状に形成し、光ファイバの外径寸法と略同様に構成す
る。光ファイバとの接続にコネクタを用いる場合は略円
筒状にする工程をはぶくことができる。このようにし
て、フレキシブル光導波路が完成する。
【0017】次に、本実施例の作用を述べる。本発明の
実施例によれば、光導波路がフレキシブルな石英基板2
に形成されているため、光ファイバと同様に比較的自由
な曲率をもって扱うことができるフレキシブル光導波路
を形成できる。また、フレキシブル導波路は内部応力の
低減が図れるために光の透過損失を大幅に改善すること
ができる。光導波路の端面部は光ファイバの形状と略等
しい寸法形状に構成されているため、光ファイバとの接
続部は破断法によって形成でき、端面の鏡面研磨が不要
になる。また、フレキシブル光導波路と光ファイバとの
接続は公知の融着接続技術によって結合できる。このよ
うに本実施例のフレキシブル光導波路は光ファイバの特
性と非フレキシブル光導波路の特性とを合せ備えてお
り、光ファイバとの整合性が良く、実装の自由度が大き
い。このため、低コストで、信頼性の高い光導波路を得
ることができる。
【0018】なお、上記した実施例では、コア5をクラ
ッド6で埋め込んだ埋込み型に構成されたフレキシブル
光導波路について述べたが、コア5をクラッド6で覆っ
たリッジ形に構成されたフレキシブル導波路であっても
よい。
【0019】また、本発明の実施例では、フレキシブル
光導波路と光ファイバの接続を融着接続技術で結合させ
ているが、これに限られているものではなく、コネクタ
を用いることにより、多芯のフレキシブル光導波路と光
ファイバを一括して接続結合させることができる。
【0020】本発明の実施例では、フレキシブル基板2
を備えた光導波路について述べたが、図3に示すよう
に、光導波路素子が形成されたフレキシブル基板2の一
部に非フレキシブル基板8を貼り合わせるようにして、
非フレキシブル基板を備えた光導波路と光ファイバとを
接続結合させる接続部品として適用してもよい。
【0021】また、図4に示すように、フレキシブル光
導波路の表面を他のフレキシブル基板9で挟み込むよう
にすることもできる。
【0022】また、本発明の実施例では、平面的に構成
された光導波路について述べたが、これに限定されるも
のではなく、図5に示すように、フレキシブル光導波路
を積層して3次元方向に複数貼り合わせ構成してもよ
い。その場合、フレキシブル基板2の垂直方向に対し約
45度傾けた全反射型の光路切り替え装置10を設け
て、積層したフレキシブル光導波路間を光学的に結合さ
せる構成にしてもよい。または、光導波路素子が形成さ
れたフレキシブル基板2上に光路切り替え装置10等を
制御する電気回路11を設けるようにしてもよい。
【0023】さらに、本発明の実施例の光導波路の製造
方法では、基板としてフレキシブル基板2を用いて形成
しているが、これに限定されるものではなく、非フレキ
シブル基板に予め光導波路素子を形成しておき、その
後、必要に応じて基板の一部あるいは全体を研磨し薄膜
化してフレキシブル光導波路を構成しても良く、または
導波路膜と非フレキシブル基板との間に予め犠牲層を形
成しておき、光導波路素子が完成した後に犠牲層をエッ
チングして除去することにより非フレキシブル基板と分
離し、フレキシブル光導波路を構成しても良い。
【0024】また、本発明の実施例では、基板としてフ
レキシブル石英基板2についてのみ述べたがこれに限定
されるものではなく、多成分系ガラス、半導体(GaA
s、InP等)、強誘電体(LiNbO3 、LiTaO
3 、Y・LaTiO3 等)、磁性体、サファイアやポリ
マ等の種々のものを用いることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光導波路は、内部応力が低減され、光学特性の改善が図
れる。さらには、光ファイバと同様に比較的自由な曲率
をもって扱うことができ、光ファイバとの融着接続が容
易である。また、本発明によれば、光ファイバとの整合
性が良く、実装の自由度を大きく取れることから、再現
性良く低コストで、信頼性の高い光導波路を得ることが
できる。
【0026】また、本発明の製造方法によれば、微細な
光導波路パターンを高精度に連続的に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の埋込み型フレキシブル光導
波路を示す平面図である。
【図2】本発明の一実施例の埋込み型フレキシブル光導
波路の製造方法を示す工程図である。
【図3】本実施例のフレキシブル基板の一部に非フレキ
シブル基板を貼り合わせ光導波路を示す断面図である。
【図4】本実施例の光導波路素子が形成されたフレキシ
ブル基板の表面を他のフレキシブル基板で挟み込んだ光
導波路を示す断面図である。
【図5】本実施例の積層構造で光導波路素子の一部に3
次元方向に光路を切り替える光路切り替え装置、及び基
板上に電気回路が設けられている光導波路を示す断面図
である。
【図6】従来例の埋込み型光導波路の製造方法を示す工
程図である。
【符号の説明】
2 フレキシブル石英基板 3 バッファ層 5 コア 6 クラッド層 7 端部 8 非フレキシブル基板 9 他のフレキシブル基板 10 全反射型の光路切り替え装置 11 電気回路
───────────────────────────────────────────────────── 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 N

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の表面に光導波路素子として、低屈折
    率のバッファ層、略矩形状のコア、コアを覆う屈折率が
    バッファ層と略等しいクラッド層を順次積層させた光導
    波路において、前記基板がフレキシブル基板で構成され
    ていることを特徴とする光導波路。
  2. 【請求項2】フレキシブル基板は石英等のガラス系ある
    いはポリマ系材料からなり、厚さが10〜500μmの
    範囲であることを特徴とする請求項1に記載の光導波
    路。
  3. 【請求項3】フレキシブル基板がリボン状のテープから
    構成され、その上に少なくとも1つ以上のコアが連続し
    て形成されていることを特徴とする請求項1または2に
    記載の光導波路。
  4. 【請求項4】光導波路の端面が少なくともコア単位に分
    割され、光ファイバと寸法形状が略等しい凸状に構成さ
    れていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか
    に記載の光導波路。
  5. 【請求項5】光導波路素子が形成されたフレキシブル基
    板の少なくともその一部に非フレキシブル基板を貼り合
    わせたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに
    記載の光導波路。
  6. 【請求項6】光導波路素子が形成されたフレキシブル基
    板の表面を他のフレキシブル基板で挟み込むことを特徴
    とする請求項1ないし5のいずれかに記載の光導波路。
  7. 【請求項7】光導波路素子が形成されたフレキシブル基
    板を少なくとも1層以上積層した構造になっていること
    を特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の光導
    波路。
  8. 【請求項8】光導波路素子が形成されたフレキシブル基
    板において、光導波路素子の一部に3次元方向に光路を
    切り替える少なくとも1つ以上の光路切り替え装置を有
    することを特徴とする請求項7に記載の光導波路。
  9. 【請求項9】光導波路素子が形成されたフレキシブル基
    板、あるいは積層した光導波路素子が形成されたフレキ
    シブル基板の少なくともその一方の基板に電気回路が設
    けられていることを特徴とする請求項1ないし8のいず
    れかに記載の光導波路。
  10. 【請求項10】フレキシブル基板の表面に光導波路膜と
    して低屈折率のバッファ層とコア層を順次積層する工
    程、フォトリソグラフィによりコア層をパターン化する
    工程、ドライエッチングにより略矩形状のコアを形成す
    る工程、該コアを覆うクラッド層を形成する工程、光導
    波路膜に熱処理を施す工程、前記フレキシブル基板に電
    気回路を形成する工程、光導波路膜の形成面を鏡面研磨
    する工程、該鏡面研磨形成面に光導波路膜を形成した他
    のフレキシブル基板を積層して貼り合わせる工程からな
    ることを特徴とする光導波路の製造方法。
JP18118494A 1994-08-02 1994-08-02 光導波路及びその製造方法 Pending JPH0843652A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004125947A (ja) * 2002-09-30 2004-04-22 Hitachi Cable Ltd 光導波路素子及びその製造方法
KR100802520B1 (ko) * 2003-10-15 2008-02-12 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 다채널광로변환소자의 제조방법

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