JPH1020134A

JPH1020134A - 光導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1020134A
Application number: JP17915596A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-07-09
Filing date: 1996-07-09
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】光導波路が簡単な工程によって短時間且つロ
ーコストに製作することができるようにする。【解決手段】基板１上に、バッファ層２、Ｆを添加し
たＳｉＯ₂層３を順次成膜する。ＳｉＯ₂層３に対し、
所定位置にレーザ光を照射してコア層４を形成する。更
に、コア層４及びＳｉＯ₂層３を覆うようにＦを添加し
たＳｉＯ₂層５を成膜する。レーザ光が照射されること
により、その熱エネルギーによって照射部分のＳｉＯ₂
層の屈折率が変化するので、これをコア層４として用い
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの接続
に用いるための光導波路及びその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの進展に伴い、光デバイスに
は大量生産性、高信頼性、結合の無調整化、自
動組み立て、低損失化等が要求されるようになり、こ
れらの課題を解決するために導波路の光デバイスが注目
されるようになってきた。光導波路の中で、特に、石英
系ガラス光導波路は、低損失で光ファイバとの接続損失
も非常に小さいため、将来の光導波路として有望視され
ている。

【０００３】従来、石英系ガラス光導波路は、図９に示
す火炎堆積法が知られている。まず、（ａ）に示すよう
に、シリコン基板３１上に石英ガラスからなるバッフア
用多孔質膜３４ａ及びその膜上に屈折率制御用添加物
（Ｔｉ或いはＧｅ等）を含んだ石英ガラスからなるコア
用多孔質膜３２ａを形成する。ついで、（ｂ）に示すよ
うに、（ａ）の状態に対し加熱透明化によりバッファ層
３４を持つ平面光導波路膜を形成する。次に、（ｃ）及
び（ｄ）に示すように、マスク３５を用いたドライエッ
チングプロセスによるパターン化により、凸状乃至矩形
状のコア層３２を有する３次元光導波路を形成する。こ
の後、３次元光導波路上に石英ガラスからなるクラッド
用多孔質膜３３ａを形成する。更に、（ｆ）に示すよう
に、加熱透明化によりクラッド層３３を形成する。以上
により石英系ガラス光導波路が完成する。なお、この詳
細については、『ＯｐｌｕｓＥ』Ｎｏ．７８、５９〜６
７頁、宮下：「光導波路技術、１．最近の光導波路技
術」に記載がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光導波
路の製造方法によると、以下の様な問題がある。（１）コア層３２を凸状乃至矩形状にパターニングする
のにフォトリソグラフィ及びドライエッチングプロセス
を用いなければならない。これらのプロセスには、マス
ク用メタル膜形成のためのスパッタリング装置、フォト
レジスト塗布用スピンナー装置、露光用マスクアライナ
ー装置、メタル膜及びガラス膜エッチング用のドライエ
ッチング装置等、非常に高価な装置が必要になる。ま
た、パターニング用の高価なガラスマスクも必要にな
る。そのため、光導波路の低コスト化が難しい。（２）製作時間が長くなるため、これに伴ってコストア
ップになる。（３）コアとクラッドとの比屈折率差を制御するに際
し、その都度コアとクラッドの屈折率を精密に制御しな
がら作らなければならない。また、一度作ってしまう
と、上記比屈折率差を変更することができない。

【０００５】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を解消し、簡単な工程によって短時間にローコストに
製作することのできる光導波路及びその製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、基板と、この基板上に形成され、屈折
率制御用添加物が少なくとも１種添加された第１のＳｉ
Ｏ₂層と、この第１のＳｉＯ₂層の所定位置にレーザ光
を照射し、前記第１のＳｉＯ₂層より屈折率が高くなる
ように形成したコア層と、前記第１のＳｉＯ₂層及び前
記コア層を覆うように設けられた第２のＳｉＯ₂層とを
備えた構成にしている。

【０００７】この構成によれば、コア層を形成するに際
し、フォトリソグラフィやドライエッチング技術等の高
価なパターニング技術を用いることなく、レーザ光を照
射してＳｉＯ₂層の屈折率を変化させ、これによりコア
層を形成する。この結果、光導波路を簡単な工程によ
り、短時間且つローコストに構成することができる。前
記屈折率制御用添加物は、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚ
ｎ又はＺｒを用いることができる。

【０００８】この構成によれば、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ｇ
ｅ、Ｚｎ又はＺｒのいずれか１つを添加することによ
り、ＳｉＯ₂層に対する屈折率の制御がレーザ光照射に
よって行えるため、コア層を容易に形成することができ
る。前記基板は、ガラス又はシリコンを用いることがで
きる。このように基板にガラス又はシリコンを用いるこ
とにより、電子回路の構成が容易に可能である。

【０００９】前記コア層は、その比屈折率が光の伝搬方
向に向けて不均一にした構成にすることができる。この
構成によれば、結合部や分岐部におけるコア層を伝搬用
のコア層に対して屈折率を異ならせることにより、光カ
プラ等の光導波路型信号処理回路を容易に製作すること
ができる。

【００１０】また、上記の目的は、基板上に直接或いは
低屈折率のバッファ層を介して屈折率制御用添加物の添
加された第１のＳｉＯ₂層を形成し、この第１のＳｉＯ
₂層上に所定のビーム径のレーザ光を所定のパターンに
走査させてコア層を形成し、光を所定のパターンに走査
させてコア層を形成し、このコア層及び前記第１のＳｉ
Ｏ₂層にＦを添加した第２のＳｉＯ₂層を形成する方法
によっても達成される。

【００１１】この方法によれば、コア層を形成するに際
し、屈折率制御用添加物の添加されたＳｉＯ₂層にレー
ザ光を照射する工程を設けることにより、照射したレー
ザ光の熱エネルギーによって照射部分のＳｉＯ₂層の屈
折率が変化し、コア層が形成される。この結果、従来の
ように、フォトリソグラフィやドライエッチング技術等
の高価なパターニング技術を用いることなく、光導波路
を簡単な工程によって短時間且つローコストに構成する
ことができる。

【００１２】前記コア層の形成は、エキシマレーザ光ま
たはＹＡＧレーザの第４高調波光を用いて行うことがで
きる。この方法によれば、ＳｉＯ₂層の屈折率を部分的
に大きくするために必要な紫外域のレーザ光が、エキシ
マレーザ光またはＹＡＧレーザの第４高調波光によって
得られる。

【００１３】前記コア層の形成は、光信号処理回路に応
じたレーザ光透過部を有するマスクを用い、このマスク
を通してレーザ光を前記第１のＳｉＯ₂層上に照射する
ようにしている。この方法によれば、レーザ光の径が光
学レンズで絞れない場合でも、所望の径、例えば、１０
μｍ以下にすることができ、幅の狭いコア層を容易に形
成することができる。

【００１４】前記マスクに照射するレーザ光は、エキシ
マレーザ光、ＹＡＧレーザの第４高調波光、ＣＯレーザ
光またはＣＯ₂レーザ光のいずれかを用いて行うことが
できる。この方法によれば、いずれのレーザ光において
も、屈折率制御用添加物を添加したＳｉＯ₂層に照射す
れば、その際の熱エネルギーが照射部分のＳｉＯ₂層に
吸収され、この吸収部分に屈折率変化を生じさせる。こ
れにより、コア層が形成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光導波路及び
その製造方法について説明する。図１は本発明による光
導波路の第１の実施の形態を示す断面図である。図１の
構成の前に、本発明を着想するに至った経過について説
明する。本発明者らは、図２に示すように、直径３イン
チ、厚み０．４５ｍｍのＳｉ基板を高真空に保持された
プラズマＣＶＤ装置の下部電極上において４００℃に加
熱しておき、下部電極とその上の上部電極との間にＡｒ
ガスを導入し、且つ高周波電圧を印可することにより、
プラズマ雰囲気を作り、そのプラズマ雰囲気中にＳｉＨ
₄ガスとＯ₂ガスとＦを含んだガスを導いてＣＶＤ反応
を生じさせ、Ｆを含んだＳｉＯ₂膜を成膜した。この膜
はＦガスの量を変えることによって成膜した２種類の屈
折率の値が違う膜（屈折率値が約１．４４７５のもの
と、約１．４５１のもの）である。そして、この成膜し
たＳｉ基板を取り出し、夫々４分割し、Ｎ₂（＝５ｌ／
min ）雰囲気中の電気炉内に入れ、熱処理温度によって
膜の屈折率がどのように変わるかを評価した。５００
℃、８００℃、１０００℃及び１２００℃で熱処理した
夫々のＳｉ基板上の屈折率を波長０．６３μｍの光源を
用いた屈折率測定器（プリズムカプラ）を用いて評価し
た。

【００１６】その結果、図１に示すように、Ｆを添加し
たＳｉＯ₂膜の屈折率は熱処理温度によって大幅に変わ
ることがわかった。また、比屈折率差＝｛（ｎ_B−ｎ_A）／ｎ_B｝×１００（％）（但し、ｎ_Bは熱処理前の屈折率、ｎ_Aは熱処理後の屈
折率である）の最大変化量は約８％にもなることがわか
った。そこで本発明者は、上記比屈折率差の変化量を光
導波路にうまく適用することを考えついた。つまり、Ｆ
を添加したＳｉＯ₂膜を電気炉内に入れて熱処理をする
代わりに、レーザ光照射による熱処理を試みた。

【００１７】レーザ光として、紫外域或いは真空紫外域
で発振するエキシマレーザを用いた。具体的には、発振
波長が２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザを用い、繰り
返し周波数４００ｐｐｓのパルスをショット数を変える
ことにより、その照射パルスエネルギー密度を変化さ
せ、屈折率の変化の様子を調べた。その結果、図３に示
すように、照射パルスエネルギー密度を変えることによ
り、屈折率を図１とほぼ同様に変化させることができ
た。この現象を利用して、本発明による光導波路及びそ
の製造方法を見出した。

【００１８】本発明に適用できるレーザとしては、エキ
シマレーザ（波長１１２ｎｍのＨ₂レーザ、波長１２６
ｎｍのＡｒレーザ、波長１２６ｎｍのＫｒ₂レーザ、波
長１５７ｎｍのＦ₂レーザ、波長１９３ｎｍのＡｒＦレ
ーザ、波長２４８ｎｍのＫｒレーザ、波長３０８ｎｍの
ＸｅＣｌレーザ等）、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニ
ウム・ガーネット）の第４高調波光（波長２６６ｎｍ）
を用いたレーザ等である。すなわち、Ｆを添加したＳｉ
Ｏ₂膜は真空紫外域及び紫外域に吸収があるため、上記
のようなレーザ光照射によって、熱エネルギーを吸収し
て屈折率変化を起こさせることができる。更には、上記
レーザ以外に波長５．３μｍのＣＯレーザ、波長１０．
６μｍのＣＯ₂レーザも使用可能である。すなわち、こ
のＣＯレーザ光及びＣＯ₂レーザ光も上記膜に対して吸
収される特性を有しているので、使用可能である。

【００１９】レーザ光は、Ｆを添加したＳｉＯ₂層３の
深さ方向及び幅方向にほぼガウス分布の熱エネルギー分
布を与えるので、層の深さ方向及び幅方向に屈折率分布
もほぼ連続的に変化して屈折率が高くなる。この屈折率
の連続的変化は、従来のフォトリソグラフィやドライエ
ッチングプロセスによって加工した場合に生じていたコ
ア側面の荒れに起因する光散乱損失を大幅に低減するこ
とができる。この結果、低損失な光導波路を得ることが
できる。

【００２０】また、コア内の屈折率分布を光が伝搬して
いく方向にほぼ連続的に変化させた光導波路を容易に製
作することができる。これは、光導波路内を伝搬してい
る光を収束させたり、広げたりするレンズ効果を持たせ
ることができるので、種々の機能を持った光信号処理回
路を実現できることを意味する。例えば、光信号をＮ
（Ｎ≧２）分岐するとき、光導波路のコアとクラッドと
の比屈折率差Δを光伝搬方向に徐々に小さくしていくこ
とにより分岐したり、２つのコアパターンを或る長さだ
け平行に配置し、その間隔を近接させて２つのコアパタ
ーン間で光結合させるときに比屈折率差Δを小さくし、
その光結合を密にさせたり、光導波路のコア端面に接続
した光ファイバとのモードフィールド整合を容易に実現
することができる。そして、光回路の光学特性をレーザ
光照射によるコアパターンの屈折率変化を利用して容易
に微調整を行うことができる。例えば、分岐比特性、波
長特性等の光学特性を光導波路の製作後に微調整して不
良品を良品に変えたり、設計変更品の製作等が容易に行
えるようになる。

【００２１】次に、図１の構成について説明する。基板
１上には、バッファ層２、ＳｉＯ₂層３が順次形成され
ている。基板１にはガラス（ＳｉＯ₂系、多成分系）、
半導体（Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等）、磁性体（セラミ
ックス、ＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）等）
等を用いることができる。

【００２２】また、バッファ層２には、ＳｉＯ₂、或い
はＳｉＯ₂にＰ（リン）、Ｂ（ボロン）、Ｆ（フッ
素）、Ｔｉ（チタン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｚｎ
（亜鉛）、Ｚｒ（ジルコニウム）等の屈折率制御用添加
物を含んだものが用いられ、その厚みは５μｍ以上が望
ましい。更に、ＳｉＯ₂層３は、ＣＶＤ（ Chemical Va
porDeposition) 法によってバッファ層２上に成膜さ
れ、これにはＦ（フッ素）が添加されている。

【００２３】ＳｉＯ₂層３の一部には、レーザ光照射に
よって屈折率を高めたコア層４が形成（その形成方法に
ついては後記する）されている。このコア層４及びＳｉ
Ｏ₂層３の表面には、ＳｉＯ₂層３と同様の素材及び製
造方法によるＦを添加したＳｉＯ₂層５が形成される。
このように、図１では、埋め込み型の光導波路が構成さ
れている。

【００２４】ＳｉＯ₂層３の屈折率は、図２及び図３に
示すように、１．４４７５〜１．４５１の範囲に選ば
れ、その厚みは少なくとも２μｍ以上（≦２０μｍ）に
する。この厚みを厚くすれば、クラッド層を兼ねること
ができるので好ましい。コア層４の幅、厚み、及び屈折
率は、シングルモード用かマルチモード用かにより異な
る。シングルモード用の場合、幅及び厚みは１０μｍ以
下、屈折率は１．４７０以下となる。また、マルチモー
ド用の場合、幅及び厚みは１０μｍ以上、屈折率は１．
４５５〜１．４７０の範囲が好ましい。

【００２５】図４は本発明による光導波路の第２の実施
の形態を示す断面図である。この構成は、図１の構成か
らバッファ層２を除去したところに特徴がある。この場
合、ＳｉＯ₂層３を十分に厚くするか、或いは基板１に
ＳｉＯ₂基板を用いることにより、十分に低損失な光導
波路を構成することができる。なお、図４の構成におい
ては、基板１にＳｉを用いることが望ましい。その理由
は、Ｓｉ基板に電子回路を構成し易いためである。

【００２６】図４の構成によれば、バッファ層２を成膜
しない分だけプロセスが簡単になり、ローコスト化を図
ることができる。次に、本発明による光導波路の製造方
法について説明する。図５は本発明にかかる埋め込み型
の光導波路の製造方法を示す工程説明図である。

【００２７】まず、（ａ）に示すように、基板１上にバ
ッファ層２を成膜する。バッファ層２をＳｉＯ₂膜にし
た場合、プラズマＣＶＤ法、減圧或いは常圧のＣＶＤ
法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等によって形
成することができるが、一貫プロセスによる簡易化及び
ローコスト化を図りたい場合には、プラズマＣＶＤ法が
適している。

【００２８】プラズマＣＶＤ法を用いた場合、減圧され
た反応容器内に上部電極と下部電極を設け、基板１を上
部電極側に取り付ける。そして、上部電極側に設置した
ヒータで基板１を１００℃〜４５０℃の範囲に加熱温度
を設定する。更に、両電極間に高周波電圧を印可し、減
圧状態にしながら排気を行う。その後、下部電極側から
ＳｉＨ₄（シラン）、Ｏ₂（酸素）及びＡｒ（アルゴ
ン）ガスを基板１に吹き付け、プラズマ雰囲気下で化学
反応を生じさせ、バッファ層２としてのＳｉＯ₂膜を基
板１上に成膜する。この後、引き続いてＳｉＨ₄、Ｏ₂
及びＦを含むガスとＡｒをＳｉＯ₂膜の成膜された基板
１に吹き付け、図５の（ｂ）に示すように、Ｆを添加し
たＳｉＯ₂層３を連続的に成膜する。

【００２９】次に、図５の（ｃ）に示すように、Ｆを添
加したＳｉＯ₂層３上にエキシマレーザ光６を集光レン
ズ７を介して照射し、屈折率を局部的に高めたコア層４
を形成する。なお、シングルモード用光導波路のように
コア層４の幅が１０μｍ以下の場合、エキシマレーザ光
６を集光レンズ７で１０μｍ以下に絞ることは難しい。
そこで、この場合にはマスクを介してエキシマレーザ光
６を照射する。

【００３０】最後に、図５の（ｄ）に示すように、プラ
ズマＣＶＤ法を用いてコア層４の全面を覆うようにＳｉ
Ｏ₂層５を成膜する。以上により図１に示した光導波路
が完成する。エキシマレーザ光６は任意のパターン（曲
線、円形、文字形等）を高精度に照射できるため、高精
度なコア層４の形成が可能である。なお、図５の（ｃ）
において、エキシマレーザ光６の照射によって屈折率ｎ
_fからｎ₅に高めたコア用パターンを描く方法として、
エキシマレーザ光６自体を移動させるか、或いは基板１
自体をＸ−Ｙステージ上に固定しておき、Ｘ−Ｙステー
ジをモータで移動させるようにしてもよい。

【００３１】図６は本発明による埋め込み型の光導波路
の他の製造方法を示す工程説明図である。ここでは、マ
スクを用いてレーザ光照射を行っている。図６の
（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）の各工程は図５と同じである
ので説明を省略する。レーザ光６を照射するに際し、図
５の（ｃ）では集光レンズ７を用いたのに対し、図６の
（ｃ）に示すように、レーザ光透過部２３（コア層４を
形成すべき位置）が設けられたマスク２２をＳｉＯ₂層
３に密着させ、レーザ光透過部２３に向けてレーザ光６
を照射するようにしている。

【００３２】レーザ光６に波長１１２ｎｍ及び１２６ｎ
ｍのエキシマレーザ、ＹＡＧの第４高調波光を用いた場
合、マスク２２はガラス材料（例えば、石英ガラス基
板）を用いて構成することができ、レーザ光透過部２３
はメタル膜を形成するのみでよい。この場合、レーザ光
透過部２３はメタル膜をエッチングにより取り除くこと
により形成でき、これによりレーザ光はレーザ光透過部
２３を低損失で通過することができる。

【００３３】レーザ光６にＣＯレーザまたはＣＯ₂レー
ザを用いた場合、マスク２２の材料にはＺｎ、Ｓｅ、Ｓ
ｉ等の基板を用いることができ、レーザ光透過部２３は
Ｃｕ、Ａｌ等のメタル膜で形成すればよい。図７は上記
した方法を用いて製作した光導波路型信号処理回路の第
１の構成例であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、
（ｃ）は（ａ）の長さ方向の各部における比屈折率差Δ
特性を各々示している。ここで、Δは、コア層４ａ，４
ｂの屈折率をｎ_W、ＳｉＯ₂層３，５の屈折率をｎ_fと
すれば、次式で表される。

【００３４】Δ＝｛（ｎ_W−ｎ_f）／ｎ_W｝×１００％この信号処理回路は図７に信号ように、基板１の一端で
はコア層４ａとコア層４ｂが所定の間隔で平行配置され
て入力部８ａ，８ｂを形成し、同様に、基板１の他端で
はコア層４ｃとコア層４ｄが所定の間隔で平行配置され
て出力部９ａ，９ｂを形成している。そして、基板１の
中央部では所定長にわたって間隔Ｓで平行するように配
設され、この部分が結合部１０を形成している。また、
結合部１０の両側のコア層が両側に開く部分は変換部１
１ａ，１１ｂを形成している。ここで、入力部８ａ，８
ｂ及び出力部９ａ，９ｂは、低い比屈折率差Δの光ファ
イバとのモードフィールド整合をとるため、その長さ方
向に比屈折率差Δが分布を持つように構成されている。
同様に、変換部１１ａ，１１ｂも結合部１０での光の干
渉を効率良く行われるように、比屈折率差Δに分布を持
たせている。これらの比屈折率差Δの分布は、図３に示
したように、レーザ光の照射パルスエネルギー密度を変
えることによって得ることができる。

【００３５】図７の構成においては、コア層４ａに入射
した入力光１２は結合部１０で２分配され、一方はコア
層４ｃから出力光１３ａとして出射し、他方はコア層４
ｄから出力光１３ｂとして出射する。つまり、光分岐回
路として動作している。図８は光導波路型信号処理回路
の第２の構成例であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の長さ方向の各部における比屈折率差Δ特性を示
している。

【００３６】図８に示す光導波路型信号処理回路は、１
×４型の光スターカプラ１４として構成したものであ
る。光スターカプラ１４は片側の中央部にコア層１５ａ
が設けられて入力部１６を形成しており、途中の分岐部
１７ａでコア層１５ｂ，１５ｃに分岐している。更に、
コア層１５ｂは途中の分岐部１７ｂでコア層１５ｄ，１
５ｅの２手に分かれ、コア層１５ｃは途中の分岐部１７
ｃでコア層１５ｅ，１５ｆの２手に分かれ、これらによ
り出力部１８が形成される。入力部１６には光ファイバ
１９が接続され、出力部１８のコア層１５ｄ〜１５ｇの
各々には光ファイバ２０ａ〜２０ｄが接続されている。

【００３７】また、図８においては、（ｂ）に示すよう
に、入力部１６と４つの出力部１８とのモードフィール
ド整合がとれるように、比屈折率差Δに分布がつけられ
ている。また、分岐部１７ａ〜１７ｃも光信号を等分配
し易いように、比屈折率差Δに分布がつけられている。
このように比屈折率差Δに分布がつけることにより、低
接続損失で光信号を結合させることができる。また、モ
ード不整合による分配部での放射損失を低減することが
できる。つまり、低損失な光スターカプラを実現するの
に効果的な回路構成を備えている。

【００３８】図８の構成においては、光ファイバ１９を
通して入力光２１がコア層１５ａに入射されると、この
光は分岐部１７ａにおいてコア層１５ｂ，１５ｃに分波
される。更に、コア層１５ｂを伝搬した光は、分岐部１
７ｂでコア層１５ｄ，１５ｅに分配され、光ファイバ２
０ａ，２０ｂに出射される。また、コア層１５ｃを伝搬
した光は、分岐部１７ｃでコア層１５ｆ，１５ｇに分配
され、光ファイバ２０ｃ，２０ｄに出射される。このよ
うに、１つのコア層１５ａに入射した入力光は、４つの
コア層１５ｄ〜１５ｇに分配される。

【００３９】なお、図１、図４では埋め込み型の光導波
路を例示したが、本発明は埋め込み型に限定されるもの
ではなく、例えば、Ｆを添加したＳｉＯ₂層５の厚みを
極めて薄くした所謂リッジ型光導波路にも適用可能であ
る。また、図７、図８では本発明による光導波路を光分
岐回路と光スターカプラに適用した場合について示した
が、この他、光合分波回路、光フィルタ、光タップ回
路、光遅延回路等に適用することも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の光導波路に
よれば、屈折率制御用添加物が添加されたＳｉＯ₂層の
所定位置にレーザ光を照射し、非照射部分に対して屈折
率を高め、この高屈折率部分をコア層にしたので、フォ
トリソグラフィやドライエッチング技術等の高価なパタ
ーニング技術を用いることなく、簡単な構成及び手段に
よってコア層を形成することができる。この結果、光導
波路を簡単かつ短時間に、ローコストに製作することが
できる。

【００４１】また、基板上に直接或いは低屈折率のバッ
ファ層を介して屈折率制御用添加物の添加された第１の
ＳｉＯ₂層を形成し、この第１のＳｉＯ₂層上に所定の
ビーム径のレーザ光を所定のパターンに走査させてコア
層を形成するようにしたので、従来のように、フォトリ
ソグラフィやドライエッチング技術等の高価なパターニ
ング技術を用いることなく、簡単な工程によって短時間
且つローコストに光導波路を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光導波路の第１の実施の形態を示
す断面図である。

【図２】熱処理温度とＦを添加したＳｉＯ₂膜の屈折率
変化の関係を示す特性図である。

【図３】レーザ光照射エネルギーとＦを添加したＳｉＯ
₂膜の屈折率変化の関係を示す特性図である。

【図４】本発明による光導波路の第２の実施の形態を示
す断面図である。

【図５】本発明にかかる埋め込み型の光導波路の製造方
法を示す工程説明図である。

【図６】本発明にかかる埋め込み型の光導波路の他の製
造方法を示す工程説明図である。

【図７】上記した方法を用いて製作した光導波路型信号
処理回路の第１の構成例であり、（ａ）は側面図、
（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ａ）の長さ方向の各部にお
ける比屈折率差Δ特性を各々示している。

【図８】光導波路型信号処理回路の第２の構成例であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の長さ方向の各部
における比屈折率差Δ特性を示している。

【図９】従来の石英系ガラス光導波路の製造方法（火炎
堆積法）を示す工程説明図である。

【符号の説明】

１基板２バッファ層３，５ＳｉＯ₂層４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄコア層６エキシマレーザ光７集光レンズ１０結合部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆ，１
５ｇコア層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ分岐部２２マスク２３レーザ光透過部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上に形成され、屈折率制御用添加物が少なくと
も１種添加された第１のＳｉＯ₂層と、前記第１のＳｉＯ₂層の所定位置にレーザ光を照射し、
前記第１のＳｉＯ₂層より屈折率が高くなるように形成
したコア層と、前記第１のＳｉＯ₂層及び前記コア層を覆うように設け
られた第２のＳｉＯ₂層とを具備することを特徴とする
光導波路。
【請求項２】前記屈折率制御用添加物は、Ｐ、Ｂ、
Ｆ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ又はＺｒ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】前記基板は、ガラス又はシリコンである
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項４】前記コア層は、その比屈折率が光の伝搬
方向に向けて不均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５】基板上に直接或いは低屈折率のバッファ
層を介して屈折率制御用添加物の添加された第１のＳｉ
Ｏ₂層を形成し、前記第１のＳｉＯ₂層上に所定のビーム径のレーザ光を
所定のパターンに走査させてコア層を形成し、前記コア層及び前記第１のＳｉＯ₂層に屈折率制御用添
加物を添加した第２のＳｉＯ₂層を形成することを特徴
とする光導波路の製造方法。
【請求項６】前記屈折率制御用添加物の添加は、Ｐ、
Ｂ、Ｆ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｚｎ又はＺｒを添加することを特
徴とする請求項５記載の光導波路の製造方法。
【請求項７】前記コア層の形成は、エキシマレーザ光
またはＹＡＧレーザの第４高調波光を用いて行うことを
特徴とする請求項５記載の光導波路の製造方法。
【請求項８】前記コア層の形成は、光信号処理回路に
応じたレーザ光透過部を有するマスクを用い、このマス
クを通してレーザ光を前記第１のＳｉＯ₂層上に照射す
ることを特徴とする請求項５記載の光導波路の製造方
法。
【請求項９】前記マスクへのレーザ光の照射は、エキ
シマレーザ光、ＹＡＧレーザの第４高調波光、ＣＯレー
ザ光またはＣＯ₂レーザ光のいずれかを用いて行うこと
を特徴とする請求項８記載の光導波路の製造方法。