JPH10133043A - Waveguide type optical parts and their production - Google Patents

Waveguide type optical parts and their production

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JPH10133043A
JPH10133043A JP8290768A JP29076896A JPH10133043A JP H10133043 A JPH10133043 A JP H10133043A JP 8290768 A JP8290768 A JP 8290768A JP 29076896 A JP29076896 A JP 29076896A JP H10133043 A JPH10133043 A JP H10133043A
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JP
Japan
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core region
refractive index
type optical
added
silver
Prior art date
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Pending
Application number
JP8290768A
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Japanese (ja)
Inventor
Akishi Hongo
晃史 本郷
Seiichi Kashimura
誠一 樫村
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10133043A publication Critical patent/JPH10133043A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide waveguide type optical parts which are safe and excellent in long-term reliability and a manufacturing method therefor. SOLUTION: The waveguide type optical parts 1 having locally changed refractive index can be obtained by irradiating at least a part of a core region 3 which is added with a photosensitizer or an intensifier and is covered with a clad region 4 having lower refractive index than that of the core region 3 of the waveguide type optical parts 1 with UV ray. The photosensitizer added with at least one component among gold, silver, copper and silver halide is used and the intensifier added with cerium or oxide thereof is used. By applying the method to the waveguide type optical parts consisting essentially of quartz series materials, the optical parts with low loss and high reliability can be realized.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、屈折率の高いコア
領域を、コア領域よりも屈折率が低いクラッド領域で覆
った導波路型光部品及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a waveguide type optical component in which a core region having a higher refractive index is covered with a cladding region having a lower refractive index than the core region, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光を利用した通信システムの普及に伴
い、より低損失で信頼性の高い光部品の開発が盛んに進
められている。特に平面光導波路型の光部品は、その低
損失性に加えて複雑な回路を基板上に一括して形成でき
ることから高集積光回路素子として最も注目を集めてい
る。これら平面光導波路型光部品は、熱酸化膜付きシリ
コン基板や石英基板上に屈折率の高い「コア領域」と呼
ばれる光の伝搬領域を形成し、このコア領域をさらに低
屈折率のクラッド領域で覆った構造をとるのが一般的で
ある。
2. Description of the Related Art With the spread of communication systems using light, development of optical components with lower loss and higher reliability has been actively pursued. In particular, a planar optical waveguide type optical component has attracted the most attention as a highly integrated optical circuit element because it can form a complicated circuit on a substrate in addition to its low loss property. In these planar optical waveguide type optical components, a light propagation region called a “core region” having a high refractive index is formed on a silicon substrate with a thermal oxide film or a quartz substrate, and this core region is further formed by a cladding region having a lower refractive index. It is common to take a covered structure.

【0003】特にコア領域の材料組成は、光ファイバと
の整合性に優れ、低損失材料として実績のあるゲルマニ
ウムを添加した酸化ケイ素ガラスが有効とされている。
In particular, the material composition of the core region is excellent in compatibility with an optical fiber, and silicon oxide glass doped with germanium, which has been proven as a low-loss material, is considered to be effective.

【0004】一方、近年ゲルマニウム添加石英系光ファ
イバを用いて、紫外線を照射することにより、コア領域
の屈折率を局所的に変化させる研究が活発に行われてい
る。紫外線照射による屈折率変化のメカニズムは未だ不
明な点が多いが、屈折率変化の原因として以下の2点が
挙げられる。
On the other hand, in recent years, research has been actively conducted to locally change the refractive index of a core region by irradiating ultraviolet rays using a germanium-doped quartz optical fiber. Although there are still many unclear points about the mechanism of the change in the refractive index due to ultraviolet irradiation, the following two points can be cited as causes of the change in the refractive index.

【0005】(1) まず、ゲルマニウムを添加した酸化
ケイ素ガラスにおいて、ケイ素の方がゲルマニウムより
も酸化しやすいためゲルマニウムの一部は酸素と結合で
きずにゲルマニウム同士で弱く結合した酸素欠乏欠陥が
できる。この部分に高エネルギーの紫外線を照射する
と、ゲルマニウム同士の結合が切れ、ゲルマニウムの電
子が価電子帯から伝導帯に移動する。電子の遷移により
酸化ゲルマニウムとは異なる波長の光を吸収するように
なり、クラマース・クローニッヒの関係に従い屈折率の
変化が生じる。
(1) First, in silicon oxide glass to which germanium is added, silicon is more easily oxidized than germanium, so that a part of germanium cannot be combined with oxygen, and an oxygen deficiency defect is weakly bound between germaniums. . When this part is irradiated with high-energy ultraviolet rays, the bonds between germaniums are broken, and electrons of germanium move from the valence band to the conduction band. The transition of electrons causes light of a wavelength different from that of germanium oxide to be absorbed, and the refractive index changes according to the Kramers-Kronig relationship.

【0006】しかし、この理論だけでは10-3にも及ぶ
屈折率変化は説明できない。そこで最近では欠陥の変化
による密度変化による影響が主たるメカニズムであると
いう考え方が一般的である。
[0006] However, this theory alone cannot explain a change in the refractive index of as much as 10 -3 . Therefore, recently, it is common to think that the influence of the density change due to the defect change is the main mechanism.

【0007】すなわち紫外線吸収によりゲルマニウム同
士で弱く結合した酸素欠乏欠陥の結合が切れ、この付近
のガラスの網目構造が収縮し密度が局所的に高くなる。
その結果この密度変化分だけ屈折率が高くなると考えら
れている。
That is, the bonding of oxygen-deficient defects weakly bonded between germaniums is broken by ultraviolet absorption, and the network structure of the glass in the vicinity thereof shrinks to locally increase the density.
As a result, it is considered that the refractive index increases by the amount of the density change.

【0008】(2) 光ファイバの伝搬領域すなわちコア
領域内に周期的に屈折率の変化を与えればグレーティン
グ(回折格子)となり特定の波長のみを反射するフィル
タとして利用できる。
(2) If a refractive index is periodically changed in the propagation region, that is, the core region of the optical fiber, it becomes a grating (diffraction grating) and can be used as a filter that reflects only a specific wavelength.

【0009】このような光部品はファイバグレーティン
グと呼ばれ、従来のバルク型の回折格子に比べて極めて
小型であるうえ、他の光ファイバとの接続も容易であ
る。この技術を応用すれば、単に波長を分別するフィル
タとしての機能以外にも、単一周波数発振のレーザや光
パルスの圧縮・整形、分散補償等様々な機能をもった光
部品として利用できる。また、光通信の分野以外でもセ
ンサやメモリとして計測や情報処理の分野でも幅広く応
用されるものと考えられている。
Such an optical component is called a fiber grating, and is extremely small in size as compared with a conventional bulk type diffraction grating, and can be easily connected to another optical fiber. If this technology is applied, it can be used as an optical component having various functions such as a single-frequency oscillation laser, optical pulse compression / shaping, and dispersion compensation, in addition to a function as a filter for simply separating wavelengths. In addition to the field of optical communication, it is considered to be widely applied in the fields of measurement and information processing as sensors and memories.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術においては、以下のような問題がある。
However, the above-mentioned prior art has the following problems.

【0011】まず、ゲルマニウムを添加した酸化ケイ素
ガラス導波路(ファイバ)の自然感光性は、光部品に適
用するのに必要な光誘起屈折率変化(Δn>10-3)を
与えるにはあまりにも小さすぎるという問題がある。
First, the natural photosensitivity of a silicon oxide glass waveguide (fiber) doped with germanium is too large to give a photo-induced refractive index change (Δn> 10 −3 ) necessary for application to an optical component. There is a problem that it is too small.

【0012】そこで、光ファイバ固有の感光性を増加さ
せるために水素ローディング法やフレームブラッシング
法等の方法が提案されている。これらの改善策はいずれ
もコア領域内に水素を拡散、充填させることによって感
光性を増加させるものである。
Therefore, methods such as a hydrogen loading method and a frame brushing method have been proposed to increase the photosensitivity inherent in optical fibers. All of these remedies increase the photosensitivity by diffusing and filling hydrogen in the core region.

【0013】水素ローディング法は、光ファイバを高
圧、高純度の水素雰囲気中に長期間曝すことによって、
光ファイバ中に水素を拡散・充填させる方法である。水
素ローディングは通常、圧力100〜200気圧のもと
で約1週間程かかり、生産効率が悪く、取扱ううえで細
心の注意が必要である。
In the hydrogen loading method, an optical fiber is exposed to a high-pressure, high-purity hydrogen atmosphere for a long time,
This is a method of diffusing and filling hydrogen into an optical fiber. Hydrogen loading usually takes about one week under a pressure of 100 to 200 atm, has low production efficiency, and requires careful handling.

【0014】また、フレームブラッシング法は、酸水素
バーナの火炎で光ファイバをブラッシングすることによ
り光ファイバ中に水素を拡散させる方法である。この方
法は短時間で水素拡散・充填が行われるが、高温に曝さ
れるためコア領域の形状そのものが変形したり、或いは
ドーパントであるゲルマニウムが熱により周辺部へ拡散
しこれによってコア領域の屈折率分布が大きく変化して
しまうという問題がある。このような光導波路を用いる
と損失が増加したり、所望の特性を得ることが非常に困
難になってしまう。
The flame brushing method is a method in which hydrogen is diffused in an optical fiber by brushing the optical fiber with a flame of an oxyhydrogen burner. In this method, hydrogen diffusion and filling are performed in a short time, but the shape of the core region itself is deformed due to exposure to high temperature, or germanium as a dopant diffuses to the peripheral portion due to heat, thereby refracting the core region. There is a problem that the rate distribution changes greatly. The use of such an optical waveguide increases the loss and makes it very difficult to obtain desired characteristics.

【0015】さらに、コア領域への水素充填による増感
効果は実用上十分な屈折率変化をもたらすが、長期信頼
性に対しては十分に検討されていない。使用環境、或い
は使用期間によってはコア領域内に充填された水素が外
部に拡散してしまい使用できなくなるおそれがある。特
に、通信用光部品として使用する場合には長期信頼性を
十分に保証する必要がある。
Further, although the sensitizing effect of filling the core region with hydrogen causes a change in refractive index sufficient for practical use, long-term reliability has not been sufficiently studied. Depending on the use environment or the use period, hydrogen charged in the core region may diffuse to the outside and become unusable. In particular, when used as a communication optical component, it is necessary to sufficiently guarantee long-term reliability.

【0016】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、安全で長期信頼性に優れた導波路型光部品及びその
製造方法を提供することにある。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and to provide a waveguide-type optical component which is safe and has excellent long-term reliability and a method of manufacturing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の導波路型光部品は、屈折率の高いコア領域
を、コア領域よりも屈折率が低いクラッド領域で覆った
導波路型光部品において、コア領域は、金、銀、銅のう
ち少なくとも一元素が添加され、かつ少なくとも一部に
紫外線が照射されて局所的に屈折率が変化しているもの
である。
In order to achieve the above object, a waveguide type optical component according to the present invention comprises a waveguide type optical component in which a core region having a higher refractive index is covered by a cladding region having a lower refractive index than the core region. In the optical component, the core region is one in which at least one element of gold, silver, and copper is added, and at least part of the core region is irradiated with ultraviolet rays, and the refractive index is locally changed.

【0018】上記目的を達成するために本発明の導波路
型光部品の製造方法は、屈折率の高いコア領域を、コア
領域よりも屈折率が低いクラッド領域で覆う導波路型光
部品の製造方法において、コア領域に金、銀、銅のうち
少なくとも一元素を添加した後、これらの元素が添加さ
れたコア領域の少なくとも一部に紫外線を照射し、局所
的に屈折率を変化させるものである。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a waveguide-type optical component according to the present invention comprises manufacturing a waveguide-type optical component by covering a core region having a higher refractive index with a cladding region having a lower refractive index than the core region. In the method, after adding at least one element of gold, silver, and copper to the core region, at least a part of the core region to which these elements are added is irradiated with ultraviolet light to locally change the refractive index. is there.

【0019】上記構成に加え本発明は、コア領域に添加
される銀が、塩化銀、臭化銀、ヨウ化銀のいずれかのハ
ロゲン化銀として添加されるのが好ましい。
In the present invention, in addition to the above constitution, silver added to the core region is preferably added as any one of silver chloride, silver bromide and silver iodide.

【0020】上記構成に加え本発明は、コア領域にセリ
ウムを添加するのが好ましい。
In the present invention, in addition to the above structure, it is preferable to add cerium to the core region.

【0021】本発明の導波路型光部品及びその製造方法
は、高圧水素処理を行わずに高感度の光誘起屈折率変化
が得られるようにしたものである。
The waveguide-type optical component and the method of manufacturing the same according to the present invention can obtain a highly sensitive photoinduced refractive index change without performing high-pressure hydrogen treatment.

【0022】本発明は、感光剤或いは増感剤を添加した
コア領域に紫外線を照射することにより局所的に屈折率
を変化させるものであり、感光剤として金、銀、銅或い
はハロゲン化銀のうち少なくとも一成分を添加したもの
を用い、増感剤としてセリウムまたはその酸化物(セリ
ア)を添加したものを用いる。
According to the present invention, the refractive index is locally changed by irradiating a core region to which a photosensitizer or a sensitizer is added with ultraviolet rays, and gold, silver, copper or silver halide is used as a photosensitizer. A sensitizer to which at least one component is added and a sensitizer to which cerium or its oxide (ceria) is added are used.

【0023】本発明は、特に石英系材料を主成分に用い
た導波路型光部品に適用することにより、低損失で信頼
性の高い光部品を実現することができる。
By applying the present invention to a waveguide type optical component using a quartz-based material as a main component, a highly reliable optical component with low loss can be realized.

【0024】ここで、金、銀、銅等の元素は、感光性金
属として機能する。すなわちこれらの金属を微量添加し
たガラス材料に高エネルギーの紫外線を照射すると感光
して中性金属原子が析出する。この感光性は金属の種類
及び添加量に依存するが、増感剤としてセリウムを添加
した場合には特にその効果が顕著に現れる。感光性金属
及びセリウムが添加されたガラスに紫外線を照射する
と、Ce3+から光電子が放出され、これらが感光性金属
イオンや共存するCe4+の捕獲中心に捕らえられる。続
いて金属イオンがCe4+に捕獲された電子と結合して金
属原子となり、さらにこれらの金属原子と光電子とを捕
獲した中性の金属とが凝集して金属コロイドが生成され
る。
Here, elements such as gold, silver, and copper function as photosensitive metals. That is, when a glass material to which a small amount of these metals is added is irradiated with high-energy ultraviolet rays, it is exposed to light and neutral metal atoms are precipitated. The photosensitivity depends on the type and amount of metal, but when cerium is added as a sensitizer, the effect is particularly remarkable. When ultraviolet light is irradiated on the glass to which the photosensitive metal and cerium are added, photoelectrons are emitted from Ce 3+ , and these are captured by the photosensitive metal ions and the coexisting Ce 4+ capture center. Subsequently, the metal ions combine with the electrons captured by Ce 4+ to form metal atoms, and further, these metal atoms and the neutral metal capturing the photoelectrons aggregate to form metal colloids.

【0025】また、ハロゲン化銀は紫外線の照射を受け
ることによって、ハロゲン化銀コロイドイオン中に中性
の銀コロイドが生成する。このように銀イオンをハロゲ
ン化銀の形で添加することによっても、高い感光性を得
ることができる。この感光性の度合いは波長及びハロゲ
ンの種類によって異なり、ヨウ化銀、臭化銀、塩化銀の
順序で長波長の光でも感光するようになる。
When the silver halide is irradiated with ultraviolet rays, a neutral silver colloid is formed in the silver halide colloid ions. Thus, high photosensitivity can also be obtained by adding silver ions in the form of silver halide. The degree of this photosensitivity differs depending on the wavelength and the type of halogen, and the photosensitive layer becomes sensitive to light having a long wavelength in the order of silver iodide, silver bromide, and silver chloride.

【0026】このようにして形成された中性の金属原子
による欠陥の変化は、局所的な密度及び内部応力の変化
をもたらし、屈折率変化を生じさせる。但し、過剰の金
属元素の添加は光の吸収をもたらすので、コア領域には
0.01〜0.1wt%の範囲で微量添加しなければな
らない。
The change in the defect caused by the neutral metal atoms formed in this manner causes a change in local density and internal stress, thereby causing a change in the refractive index. However, since the addition of an excessive amount of the metal element causes light absorption, it must be added in a small amount in the range of 0.01 to 0.1 wt% in the core region.

【0027】従来の紫外線照射による屈折率変化は、そ
のメカニズム上ゲルマニウムを添加した酸化ケイ素ガラ
スのみに有効であった。
The change in the refractive index by the conventional ultraviolet irradiation was effective only for the silicon oxide glass to which germanium was added due to its mechanism.

【0028】しかしながら本発明によれば、屈折率を高
めるためコア領域に添加されるドーパントとしてはゲル
マニウムに限らず、リンやチタンを添加したものでも屈
折率変化を確認することができる。
However, according to the present invention, the dopant added to the core region in order to increase the refractive index is not limited to germanium, and a change in the refractive index can be confirmed even when phosphorus or titanium is added.

【0029】上述したような感光性金属元素や増感剤の
添加は、スパッタリング法や蒸着法或いはイオン注入法
によって可能である。特に、平面基板を用いた平面光導
波路型光部品に適用可能である。
The addition of the photosensitive metal element and the sensitizer as described above can be performed by a sputtering method, a vapor deposition method, or an ion implantation method. In particular, it is applicable to a planar optical waveguide type optical component using a planar substrate.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0031】図1は本発明の導波路型光部品の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a waveguide type optical component according to the present invention.

【0032】同図に示す導波路型光部品1は、石英基板
2上に光の伝搬領域となる屈折率の高いコア領域3が形
成され、屈折率がコア領域3より低いクラッド領域4で
コア領域3が覆われている。コア領域3のサイズは約6
μm×6μmとしたが、これに限定されるものではな
い。コア領域3は主成分である酸化ケイ素ガラスに屈折
率を高めるためのドーパントとして酸化ゲルマニウムが
8wt%添加されている。またコア領域3には紫外線照
射による感光性金属として銀が0.01wt%添加さ
れ、増感剤として酸化セリウム(セリア)が0.03w
t%添加されている。過剰の感光性金属や増感剤の添加
は光の吸収をもたらすので、コア領域3への添加量はそ
れぞれ0.1wt%以下の範囲に押さえなければならな
い。
In the waveguide type optical component 1 shown in FIG. 1, a core region 3 having a high refractive index, which is a light propagation region, is formed on a quartz substrate 2, and a core region 3 having a lower refractive index than the core region 3 is formed by a core. Region 3 is covered. The size of the core region 3 is about 6
μm × 6 μm, but is not limited to this. The core region 3 is obtained by adding 8 wt% of germanium oxide as a dopant for increasing the refractive index to silicon oxide glass as a main component. In the core region 3, 0.01 wt% of silver is added as a photosensitive metal by ultraviolet irradiation, and cerium oxide (ceria) is used as a sensitizer in an amount of 0.03 w%.
t% is added. Since the addition of an excessive amount of a photosensitive metal or a sensitizer causes light absorption, the amount added to the core region 3 must be kept within a range of 0.1 wt% or less.

【0033】また、クラッド領域4には酸化ケイ素ガラ
スを主成分とし、リンとホウ素とが添加されている。リ
ンは屈折率を高くし、ホウ素は屈折率を低くする性質が
あるためである。リンとホウ素との成分比を調整するこ
とによりクラッド領域4の屈折率を石英基板2と略等し
い屈折率とすることができる。すなわちコア領域3はそ
れよりも屈折率が低い石英基板2とクラッド領域4とで
覆われており、石英基板2は下側クラッドとして機能す
る。
The cladding region 4 contains silicon oxide glass as a main component, and phosphorus and boron are added. This is because phosphorus has a property of increasing the refractive index and boron has a property of decreasing the refractive index. By adjusting the component ratio between phosphorus and boron, the refractive index of the cladding region 4 can be made substantially equal to that of the quartz substrate 2. That is, the core region 3 is covered with the quartz substrate 2 having a lower refractive index and the cladding region 4, and the quartz substrate 2 functions as a lower cladding.

【0034】コア領域3はスパッタリングによる膜形成
と導波路パターニング後の反応性イオンエッチングによ
って断面矩形形状に加工される。スパッタリングに用い
るターゲット材の材料組成はコア領域3の組成と一致し
て調合される。このとき感光性に関わる元素がガラス中
で複数の原子価をとるので、ターゲット材を製造するた
めの溶融の雰囲気は重要である。
The core region 3 is processed into a rectangular cross section by film formation by sputtering and reactive ion etching after waveguide patterning. The material composition of the target material used for sputtering is prepared in accordance with the composition of the core region 3. At this time, since the element relating to photosensitivity takes a plurality of valences in the glass, the melting atmosphere for manufacturing the target material is important.

【0035】特に感光性金属はイオン溶解度が小さく、
還元されやすいので還元雰囲気にならないように注意を
要する。
In particular, photosensitive metals have low ionic solubility,
Care must be taken so that the atmosphere is not reduced because it is easily reduced.

【0036】一方、クラッド領域4は、石英基板2上の
矩形断面形状に加工されたコア領域3全体に火炎加水分
解反応により低屈折率のガラス膜用の微粒子を堆積さ
せ、これを1300℃の高温で焼結することにより、微
粒子が透明ガラス化する。リンとホウ素とを添加するこ
とにより石英基板2の変形温度よりも低い温度で焼結す
ることができる。
On the other hand, in the cladding region 4, fine particles for a glass film having a low refractive index are deposited by a flame hydrolysis reaction over the entire core region 3 processed into a rectangular cross-sectional shape on the quartz substrate 2. By sintering at a high temperature, the fine particles are turned into a transparent glass. By adding phosphorus and boron, sintering can be performed at a temperature lower than the deformation temperature of the quartz substrate 2.

【0037】尚、図1に示した導波路型光部品には、下
側クラッドの機能を有する石英基板2を用いたが、これ
に限定されずシリコン基板を用いてもよい。但し、シリ
コン基板を使用する場合にはシリコン基板上に酸化ケイ
素層を形成して基板による吸収を回避し、屈折率を調整
しなければならない。この酸化ケイ素の形成は、スパッ
タリングや蒸着により可能であるが、シリコン基板の熱
酸化によっても形成できる。
Although the quartz substrate 2 having the function of the lower clad is used for the waveguide type optical component shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and a silicon substrate may be used. However, when a silicon substrate is used, a silicon oxide layer must be formed on the silicon substrate to avoid absorption by the substrate and adjust the refractive index. This silicon oxide can be formed by sputtering or vapor deposition, but can also be formed by thermal oxidation of a silicon substrate.

【0038】また、紫外線照射による感光性金属として
銀を用いたが、これ以外にも金や銅、或いは塩化銀等の
ハロゲン化銀を用いても同様な屈折率変化が確認され
る。
Although silver was used as the photosensitive metal by irradiation with ultraviolet rays, similar changes in the refractive index were confirmed when gold, copper, or silver halide such as silver chloride was used.

【0039】図2は本発明の導波路型光部品の製造方法
の概念図である。図2では特にグレーティングを形成す
る場合について説明する。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a method of manufacturing a waveguide type optical component according to the present invention. FIG. 2 particularly describes a case where a grating is formed.

【0040】コア領域に金、銀、銅のうち少なくとも一
元素を添加した導波路型光部品1aをXYステージ5上
に載置し、この導波路型光部品1aの上にグレーティン
グのパターンが書き込まれたフェイズマスク6を置く。
フェイズマスク6の上からレンズ7によって適当なビー
ム形状に整形されたエキシマレーザ光(紫外線)8を−
Z方向に照射する。エキシマレーザ光8がフェイズマス
ク6に照射されるとフェイズマスク6の透過部を透過し
たエキシマレーザ光8によって導波路型光部品1aのコ
ア領域の屈折率が局所的に変化し、図1に示した導波路
型光部品1が得られる。
A waveguide type optical component 1a in which at least one of gold, silver and copper is added to the core region is mounted on an XY stage 5, and a grating pattern is written on the waveguide type optical component 1a. Put the phase mask 6 that was set.
Excimer laser light (ultraviolet light) 8 shaped into an appropriate beam shape by a lens 7 from above the phase mask 6-
Irradiate in the Z direction. When the phase mask 6 is irradiated with the excimer laser light 8, the refractive index of the core region of the waveguide type optical component 1 a is locally changed by the excimer laser light 8 transmitted through the transmission part of the phase mask 6, as shown in FIG. The obtained waveguide type optical component 1 is obtained.

【0041】感光による屈折率変化によって得られるグ
レーティング長は、レンズ7及びミラー9をXY方向に
移動してエキシマレーザ光8を走査したり、或いはXY
ステージ5を導波路型光部品1aごとXY方向に移動し
たりすることにより調節される。このようにしてグレー
ティングを光導波路内に形成した結果、長さ5mmで波
長1535nmにおける反射率99.8%以上、光誘起
屈折率変化が10-3以上のグレーティングを有する導波
路型光部品を得ることができる。
The grating length obtained by the change in the refractive index due to the exposure can be determined by moving the lens 7 and the mirror 9 in the X and Y directions to scan with the excimer laser beam 8, or
It is adjusted by moving the stage 5 in the XY directions together with the waveguide type optical component 1a. As a result of forming the grating in the optical waveguide in this way, a waveguide-type optical component having a grating with a length of 5 mm, a reflectance at a wavelength of 1535 nm of 99.8% or more, and a light-induced refractive index change of 10 -3 or more is obtained. be able to.

【0042】以上において本発明によれば、金、銀、銅
のうち少なくとも一元素を添加したコア領域の少なくと
も一部に紫外線を照射することにより局所的に屈折率を
変化させることができるので、水素ローディング法やフ
レームブラッシング法のような水素充填を必要としな
い。その結果、長期間かつ安全上細心の注意を要するよ
うな製造工程、或いは導波路の光学的特性を劣化させる
ような過剰加熱の製造工程が不要となる。また、水素処
理により屈折率を変化させるものではないので、水素が
空気中に拡散して機能を失うというおそれが全くない。
このため、長期信頼性に優れた光部品を得ることができ
る。さらに、本発明は従来の製造方法を利用することが
できるものであり、特に様々な機能を有する平面光導波
路型光部品にも容易に適用できる。
As described above, according to the present invention, the refractive index can be locally changed by irradiating at least a part of the core region to which at least one of gold, silver and copper is added with ultraviolet rays. It does not require hydrogen filling such as the hydrogen loading method and the frame brushing method. As a result, there is no need for a manufacturing process that requires long-term and careful attention for safety or an overheating manufacturing process that deteriorates the optical characteristics of the waveguide. Further, since the refractive index is not changed by the hydrogen treatment, there is no possibility that hydrogen diffuses into the air and loses its function.
Therefore, an optical component having excellent long-term reliability can be obtained. Further, the present invention can utilize a conventional manufacturing method, and can be easily applied to a planar optical waveguide type optical component having various functions.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0044】金、銀、銅のうち少なくとも一元素を添加
したコア領域を、コア領域よりも屈折率が低いクラッド
領域で覆った導波路型光部品におけるコア領域の少なく
とも一部に紫外線を照射することにより、コア領域の屈
折率を局所的に変化させることができるので、安全で長
期信頼性に優れた導波路型光部品及びその製造方法の提
供を実現することができる。
At least a part of the core region in the waveguide type optical component in which at least one element selected from gold, silver and copper is covered by a cladding region having a lower refractive index than the core region is irradiated with ultraviolet rays. Thereby, since the refractive index of the core region can be locally changed, it is possible to provide a waveguide-type optical component that is safe and has excellent long-term reliability and a method of manufacturing the same.

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

【図1】本発明の導波路型光部品の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a waveguide type optical component according to the present invention.

【図2】本発明の導波路型光部品の製造方法の概念図で
ある。
FIG. 2 is a conceptual diagram of a method for manufacturing a waveguide-type optical component according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 導波路型光部品 2 石英基板 3 コア領域 4 クラッド領域 Reference Signs List 1 waveguide type optical component 2 quartz substrate 3 core region 4 cladding region

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 屈折率の高いコア領域を、該コア領域よ
りも屈折率が低いクラッド領域で覆った導波路型光部品
において、上記コア領域は、金、銀、銅のうち少なくと
も一元素が添加され、かつ少なくとも一部に紫外線が照
射されて局所的に屈折率が変化していることを特徴とす
る導波路型光部品。
1. A waveguide type optical component in which a core region having a high refractive index is covered with a cladding region having a lower refractive index than the core region, wherein the core region has at least one element selected from gold, silver and copper. A waveguide-type optical component, wherein the refractive index is locally changed by being added and at least partially irradiated with ultraviolet rays.
【請求項2】 屈折率の高いコア領域を、該コア領域よ
りも屈折率が低いクラッド領域で覆う導波路型光部品の
製造方法において、上記コア領域に金、銀、銅のうち少
なくとも一元素を添加した後、これらの元素が添加され
たコア領域の少なくとも一部に紫外線を照射し、局所的
に屈折率を変化させることを特徴とする導波路型光部品
の製造方法。
2. A method of manufacturing a waveguide-type optical component in which a core region having a high refractive index is covered with a cladding region having a lower refractive index than the core region, wherein the core region includes at least one element selected from gold, silver, and copper. A method of manufacturing a waveguide-type optical component, which comprises irradiating at least a part of a core region to which these elements are added with ultraviolet rays to locally change a refractive index.
【請求項3】 上記コア領域に添加される銀は、塩化
銀、臭化銀、ヨウ化銀のいずれかのハロゲン化銀として
添加される請求項2に記載の導波路型光部品の製造方
法。
3. The method according to claim 2, wherein the silver added to the core region is added as any one of silver chloride, silver bromide, and silver iodide. .
【請求項4】 上記コア領域にセリウムを添加した請求
項2または3に記載の導波路型光部品の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein cerium is added to the core region.
【請求項5】 上記コア領域は、酸化ケイ素を主成分と
するガラス中にゲルマニウム、リン或いはチタンの酸化
物の少なくとも一成分を添加することによって上記クラ
ッド領域よりも屈折率を高くした請求項2から4のいず
れかに記載の導波路型光部品の製造方法。
5. The core region has a refractive index higher than that of the cladding region by adding at least one component of germanium, phosphorus or titanium oxide to glass containing silicon oxide as a main component. 5. The method of manufacturing a waveguide-type optical component according to any one of items 1 to 4.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1083146A1 (en) * 1999-09-09 2001-03-14 Degussa-Hüls Aktiengesellschaft Bactericide silver doped silica
KR100464552B1 (en) * 2002-03-18 2005-02-02 전남대학교산학협력단 Manufacturing method of planar waveguide devices by use of uv laser beam on photonic films with enhanced photosensitivity

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