JPH1164657A - Branching waveguide and production therefor - Google Patents

Branching waveguide and production therefor

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JPH1164657A
JPH1164657A JP22821597A JP22821597A JPH1164657A JP H1164657 A JPH1164657 A JP H1164657A JP 22821597 A JP22821597 A JP 22821597A JP 22821597 A JP22821597 A JP 22821597A JP H1164657 A JPH1164657 A JP H1164657A
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JP
Japan
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waveguide
cores
branch
refractive index
core
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JP22821597A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichi Kashimura
誠一 樫村
Akishi Hongo
晃史 本郷
Hiroyuki Okubo
博行 大久保
Kentaro Ohira
健太郎 大平
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To sharply reduce the radiant loss of a branching part and to make a branching angle large by providing a hermetically sealed gap in between two lines of proximity cores. SOLUTION: An input waveguide core 3-1, two lines of proximity output waveguide cores 3-3, 3-4 or the like are formed on an SiO2 lower side clad layer 1-2 being on an Si substrate 1-1. However these are covered with an SiO2 upper side clad film 5-1, a hermetically sealed gap (oblique line part) 4 is formed at a part in which the output waveguide core 3-3 and the output waveguide core 3-4 are in close proximity to each other. Here, since the refractive index of the hermetically sealed gap 4 is roughly equal to 1, the difference of refractive indexes between proximity output waveguide cores 3-3, 3-4 at the boundary between them becomes larger than the difference of refractive indexes between the cores and the clad. Thus, the guide mode 6-1 being in the input waveguide core 3-1 is converted into guide modes 6-2, 6-3 being in the output waveguide cores 3-3, 3-4 with low losses by enhancements of light confining effects into the cores.

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、分岐導波路及びそ
の製造方法に関する。
The present invention relates to a branch waveguide and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】導波路型の光デバイスは、複雑な光回路
が同一基板上に一括して形成されるので、将来の光通信
や情報処理のキーデバイスになる可能性がある。光回路
は、用いられる光デバイスの機能に応じて各種形状の三
次元導波路を組み合わせて一つの基板上に構成される。
例えば光の伝搬方向を変換するための折れ曲がり導波
路、曲がり導波路やS字導波路、モード変換なしに滑ら
かに導波路幅を広げるためのテーパ導波路、光パワー分
割或いは光の合波・干渉用の分岐導波路、二つの導波路
が相交わる交差導波路、二つの導波モードを結合させる
ための方向性結合器等が光回路に用いられる。これら導
波路型光回路の構成要素の内、分岐導波路は導波路型の
光変調器や光スイッチ、Y分岐を多段結合した1×Nス
プリッタ並びに複数本の導波路をアレー状に近接配置し
たアレー導波路型光合分波器等に多用され、最も重要な
要素となっている。
2. Description of the Related Art A waveguide type optical device has a possibility that it will be a key device for optical communication and information processing in the future because a complicated optical circuit is formed on the same substrate at a time. The optical circuit is formed on one substrate by combining three-dimensional waveguides of various shapes according to the function of the optical device used.
For example, a bent waveguide for changing the propagation direction of light, a bent waveguide or an S-shaped waveguide, a tapered waveguide for smoothly expanding the waveguide width without mode conversion, optical power splitting, or light multiplexing / interference. For example, a branching waveguide, a crossing waveguide where two waveguides cross each other, a directional coupler for coupling two waveguide modes, and the like are used in an optical circuit. Among the components of these waveguide type optical circuits, the branch waveguides are a waveguide type optical modulator, an optical switch, a 1 × N splitter in which Y branches are coupled in multiple stages, and a plurality of waveguides are arranged in close proximity in an array. It is frequently used in array waveguide type optical multiplexer / demultiplexers and the like, and is the most important element.

【0003】図5(a)は分岐導波路の従来例を示す平
面図であり、図5(b)は図5(a)のA−A線断面図
である(西原他、光集積回路、p41,1985)。
FIG. 5A is a plan view showing a conventional example of a branch waveguide, and FIG. 5B is a sectional view taken along line AA of FIG. 5A (Nishihara et al., Optical Integrated Circuit, p41, 1985).

【0004】分岐導波路は、幅Wの単一モードの入力導
波路3−1が、モード変換が生じることなく滑らかに導
波路幅を広げるためのテーパ導波路3−2の入力端に接
続され、テーパ導波路3−2の二つの出力端に幅Wの近
接する2本の単一モードの出力導波路3−3,3−4が
それぞれ接続されたものである。
In the branch waveguide, a single-mode input waveguide 3-1 having a width W is connected to an input end of a tapered waveguide 3-2 for smoothly widening the waveguide width without causing mode conversion. , Two single-mode output waveguides 3-3 and 3-4 having a width W close to each other are connected to two output ends of the tapered waveguide 3-2.

【0005】分岐導波路の分岐点(Z=0)では、入力
導波路3−1中の導波モード6−1の波面に対して、出
力導波路3−3,3−4中の導波モード6−2,6−3
の波面がθだけ傾斜している。分岐角2θが大きくなる
と、波面の傾斜も大きくなり入力導波路3−1中の導波
モード6−1と出力導波路3−3,3−4中の導波モー
ド6−2,6−3の分岐点における電界分布同士の重な
りが小さくなる。このとき、出力導波路3−3,3−4
へ結合しない光パワーは放射モード6−4として基板1
−1側へ漏れていく。この漏れ(損失)を一般に放射損
失といい、分岐部で生じる本質的な損失とされている。
At the branch point (Z = 0) of the branch waveguide, the wavefront of the waveguide mode 6-1 in the input waveguide 3-1 is shifted from the waveguide in the output waveguides 3-3 and 3-4. Mode 6-2, 6-3
Is inclined by θ. As the branch angle 2θ increases, the inclination of the wavefront increases, and the waveguide modes 6-1 in the input waveguide 3-1 and the waveguide modes 6-1 and 6-3 in the output waveguides 3-3 and 3-4. Overlap between the electric field distributions at the branch point becomes smaller. At this time, the output waveguides 3-3, 3-4
The optical power that does not couple to the substrate 1
It leaks to the -1 side. This leakage (loss) is generally called radiation loss, and is considered to be an essential loss generated in the branch portion.

【0006】一方、分岐導波路を有する光回路は、例え
ば図6に示すようなプロセスにより製造される。図6
(a)〜図6(c)は従来の分岐導波路の製造方法を示
す工程図である。
On the other hand, an optical circuit having a branch waveguide is manufactured, for example, by a process as shown in FIG. FIG.
6A to 6C are process diagrams showing a conventional method for manufacturing a branch waveguide.

【0007】石英基板或いは石英ガラスの屈折率と同等
の低屈折率層1−2を有するシリコン基板1−1上にS
iO2 −TiO2 系材料或いはSiO2 −GeO2 材料
からなるコア層9を火炎堆積法(P−CVD法、電子ビ
ーム蒸着法或いはスパッタリング法)によって形成する
(図6(a))。
On a silicon substrate 1-1 having a low refractive index layer 1-2 equivalent to the refractive index of a quartz substrate or quartz glass,
iO 2 -TiO 2 based material or a core layer 9 of SiO 2 -GeO 2 material flame hydrolysis deposition (P-CVD method, an electron beam deposition method or a sputtering method) is formed (FIG. 6 (a)).

【0008】ドライエッチング加工によりコア層9の不
要部分を除去し、近接する2本のリッジ状のコア3−
3,3−4を形成する(図6(b))。
An unnecessary portion of the core layer 9 is removed by dry etching, and two adjacent ridge-shaped cores 3 are removed.
3, 3-4 are formed (FIG. 6B).

【0009】再度、火炎堆積法やP−CVD法、スパッ
タリング法等の方法によりSiO2−P2 5 −B2
3 系材料組成或いは純水SiO2 のクラッド膜5−4を
形成することにより、埋め込み型の導波路が得られる
(図6(c))。
[0009] Again, by a method such as a flame deposition method, a P-CVD method or a sputtering method, SiO 2 -P 2 O 5 -B 2 O
The 3 material composition or to form a clad layer 5-4 pure SiO 2, embedded waveguide is obtained (Figure 6 (c)).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した分
岐導波路を含む光変調器や光スイッチ、1×Nスプリッ
タ、アレー導波路型光合分波器等の導波路型光デバイス
には、低コスト化や一つの平面基板上に様々な機能素子
を集積化することが要求されている。この要求を満足す
るには、これらのデバイスの構成要素である分岐導波路
の小型化が必須条件である。分岐導波路の小型化のため
には、分岐角度を大きくして分岐に要する長さを縮小し
なければならない。
However, low cost optical waveguide devices such as optical modulators and optical switches including the above-described branch waveguides, 1 × N splitters, and arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexers are required. There is a demand for integration and integration of various functional elements on one flat substrate. In order to satisfy this requirement, it is essential to reduce the size of the branch waveguide which is a component of these devices. In order to reduce the size of the branch waveguide, the length of the branch must be reduced by increasing the branch angle.

【0011】しかし、上述したように分岐角2θを増加
すると、放射による損失が増加し、素子全体の損失特性
が劣化する。
However, as described above, when the branch angle 2θ is increased, the loss due to radiation increases, and the loss characteristics of the entire device deteriorate.

【0012】これらの放射損失は、導波路幅Wを小さく
して分岐点における導波モードの波面の傾斜効果を小さ
くするか、或いはコア3−3,3−4とクラッド膜5−
4との間の屈折率差を大きくして光の閉じ込めを強くす
ることによって減少することができる。
These radiation losses may be caused by reducing the waveguide width W to reduce the wavefront tilt effect of the guided mode at the branch point, or by reducing the core 3-3, 3-4 and the cladding film 5-5.
4 can be reduced by increasing the refractive index difference between them to increase the confinement of light.

【0013】しかし、導波路幅Wを小さくしたり、コア
3−3,3−4とクラッド膜5−4との間の屈折率差を
大きくすると、光ファイバ等との結合損失を増加させる
要因となってしまう。
However, when the waveguide width W is reduced or the refractive index difference between the cores 3-3 and 3-4 and the cladding film 5-4 is increased, the coupling loss with an optical fiber or the like is increased. Will be.

【0014】このため、放射及び結合等の損失を増加さ
せずに小型の分岐導波路を構成する方法が望まれてい
た。
[0014] Therefore, there has been a demand for a method of forming a small branch waveguide without increasing losses such as radiation and coupling.

【0015】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、低損失な分岐導波路及びその製造方法を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a low-loss branch waveguide and a method of manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の分岐導波路は、低屈折率層を有する平面基板
と、平面基板上に形成され高屈折率を有すると共に近接
する少なくとも2本の矩形断面形状のコアと、コアを覆
うと共に低屈折率を有するクラッド膜とを備えた分岐導
波路において、近接する2本のコア間に密閉された空隙
を設けたものである。
In order to achieve the above object, a branch waveguide according to the present invention comprises: a planar substrate having a low refractive index layer; In a branched waveguide including a core having a rectangular cross-sectional shape and a cladding film having a low refractive index and covering the core, a closed gap is provided between two adjacent cores.

【0017】上記構成に加え本発明の分岐導波路の製造
方法は、低屈折率層を有する平面基板上に高屈折率を有
するコア層を形成する工程と、ドライエッチング加工に
よりコア層の不要部分を除去して近接する少なくとも2
本のリッジ状のコアを形成する工程と、コアを覆うよう
に低屈折率のクラッド膜を形成する工程とを備えた分岐
導波路の製造方法において、近接する2本のコア間に密
閉された空隙を形成するものである。
In addition to the above structure, a method of manufacturing a branch waveguide according to the present invention includes a step of forming a core layer having a high refractive index on a flat substrate having a layer of low refractive index, and an unnecessary portion of the core layer by dry etching. At least two adjacent
In a method for manufacturing a branch waveguide including a step of forming a ridge-shaped core and a step of forming a low-refractive-index clad film so as to cover the core, a hermetically sealed state is provided between two adjacent cores. It forms a void.

【0018】上記構成に加え本発明の分岐導波路の製造
方法におけるコア層は、火炎堆積法、P−CVD法、電
子ビーム蒸着法、スパッタリング法のいずれの方法を用
いて形成してもよい。
In addition to the above structure, the core layer in the method for manufacturing a branch waveguide according to the present invention may be formed by any of a flame deposition method, a P-CVD method, an electron beam evaporation method, and a sputtering method.

【0019】上記構成に加え本発明の分岐導波路の製造
方法におけるクラッド膜は、P−CVD法或いはスパッ
タリング法のいずれの方法を用いて形成してもよい。
In addition to the above structure, the clad film in the method for manufacturing a branch waveguide according to the present invention may be formed by any of the P-CVD method and the sputtering method.

【0020】上記構成に加え本発明の分岐導波路の製造
方法におけるP−CVD法或いはスパッタリング法によ
るクラッド膜の形成は、クラッド膜の材料を供給する材
料供給側に印加される電力に対して、基板側に供給され
る電力の比率を50%以下とし、材料供給側に印加され
る電力と基板側に供給される電力とを調整することによ
り空隙の大きさを制御するのが好ましい。
In addition to the above structure, the formation of the clad film by the P-CVD method or the sputtering method in the method of manufacturing a branch waveguide according to the present invention is performed with respect to the power applied to the material supply side for supplying the material of the clad film. Preferably, the ratio of the power supplied to the substrate side is set to 50% or less, and the size of the gap is controlled by adjusting the power supplied to the material supply side and the power supplied to the substrate side.

【0021】本発明によれば、分岐開始部付近の近接す
る2本の導波路コア間に密閉された空隙を設けた構造と
なっているため、空隙とコアとの屈折率差を空隙が無い
状態よりもはるかに大きくすることができる。このた
め、空隙を挟む2本のコアの光の閉じ込め効率が向上
し、コア間に放射する光パワーを大幅に低減することが
できる。
According to the present invention, since there is a structure in which a closed gap is provided between two adjacent waveguide cores near the branch start portion, the refractive index difference between the gap and the core is reduced. Can be much larger than the state. Therefore, the light confinement efficiency of the two cores sandwiching the gap is improved, and the light power radiated between the cores can be significantly reduced.

【0022】すなわち、分岐部の放射損失を大幅に低減
することができることから、分岐角度を大きくとること
ができ、光変調器や光スイッチ、1×Nスプリッタ、ア
レー導波路型光合分波器等の導波路型光デバイスの小型
化が容易となる。特に、1×Nスプリッタにおいては、
Nの数を増加できるメリットがある。
That is, since the radiation loss at the branch portion can be greatly reduced, the branch angle can be increased, and an optical modulator, an optical switch, a 1 × N splitter, an array waveguide type optical multiplexer / demultiplexer, or the like can be used. The size of the waveguide type optical device can be easily reduced. In particular, in a 1 × N splitter,
There is a merit that the number of N can be increased.

【0023】また、空隙を形成するに際し、近接する少
なくとも2本のコアの上部とその間のギャップをオーバ
ーハング状態で成長するクラッド膜によって封じ、ギャ
ップ内への材料ガスの侵入を防止することにより、コア
及びクラッド膜間に密閉された空隙を意図的にかつ容易
に形成することができる。
In forming the gap, the upper portion of at least two adjacent cores and the gap between them are sealed by a cladding film grown in an overhanging state to prevent material gas from entering the gap. A closed space between the core and the clad film can be formed intentionally and easily.

【0024】さらに、空隙の大きさは成膜時の基板への
印加バイアス電力及びガス圧力を調整することにより自
由に変えることができる。
Further, the size of the gap can be freely changed by adjusting the bias power and gas pressure applied to the substrate during film formation.

【0025】また、密閉された空隙はクラッド膜を形成
する際に同時に形成することができるため、従来の分岐
導波路の製造プロセスを大幅に変更する必要がない。従
って性能向上と共に製品の製造コストを低く抑えること
が可能である。
Further, since the closed gap can be formed at the same time as the formation of the cladding film, it is not necessary to largely change the conventional branch waveguide manufacturing process. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the product while improving the performance.

【0026】またさらに、空隙は密閉された空間である
ため、異物や水分等の導波路特性を変動させる要因とな
るものの侵入を防止することができる。
Further, since the air gap is a closed space, it is possible to prevent intrusion of foreign matter, moisture, and the like, which may change the waveguide characteristics.

【0027】尚、本発明の分岐導波路及びその製造方法
は、分岐を有する全ての導波路型デバイスや近接する導
波路を有する全ての導波路型デバイスに適用することが
可能である。
The branch waveguide and the method of manufacturing the same according to the present invention can be applied to all waveguide devices having branches and all waveguide devices having adjacent waveguides.

【0028】[0028]

【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.

【0029】図1(a)は本発明の分岐導波路の一実施
の形態を示す平面図であり、1本の入力導波路にある角
度を持って2本の出力導波路が接続された1×2分岐導
波路である。図1(b)は図1(a)のB−B線断面図
である。
FIG. 1 (a) is a plan view showing an embodiment of a branch waveguide according to the present invention, in which one output waveguide is connected to two output waveguides at a certain angle. × 2 branch waveguide. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

【0030】Si基板1−1の上にはSiO2 下側クラ
ッド層1−2が形成されている。SiO2 下側クラッド
層1−2の上には入力導波路コア3−1と、入力導波路
コア3−1の出力側に接続されたテーパ導波路コア3−
2と、テーパ導波路コア3−2の出力側に接続され近接
する2本の出力導波路コア3−3,3−4とが形成され
ている。これら入力導波路コア3−1、テーパ導波路コ
ア3−2及び出力導波路コア3−3,3−4はSiO2
上側クラッド膜5−1で覆われているが、出力導波路コ
ア3−3と出力導波路コア3−4とが近接する部分(ギ
ャップ)には、密閉された空隙(斜線部)4が形成され
ている。
An SiO 2 lower cladding layer 1-2 is formed on the Si substrate 1-1. On the SiO 2 lower cladding layer 1-2, the input waveguide core 3-1 and the tapered waveguide core 3- connected to the output side of the input waveguide core 3-1.
2 and two adjacent output waveguide cores 3-3 and 3-4 connected to the output side of the tapered waveguide core 3-2. These input waveguide core 3-1, the tapered waveguide core 3-2 and the output waveguide core 3-3 and 3-4 are SiO 2
Although closed by the upper cladding film 5-1, a closed space (hatched portion) 4 is formed in a portion (gap) where the output waveguide cores 3-3 and 3-4 are close to each other. Have been.

【0031】6−1は入力導波路コア3−1を伝搬する
光の電界強度分布、6−2,6−3は出力導波路コア3
−3,3−4を伝搬する光の電界強度分布をそれぞれ示
している。
6-1 is an electric field intensity distribution of light propagating through the input waveguide core 3-1, and 6-2 and 6-3 are output waveguide cores 3.
3 shows electric field intensity distributions of light propagating in −3 and 3-4, respectively.

【0032】下側クラッド膜1−2及び上側クラッド膜
5−1の屈折率は、波長0.633nmにおいて1.4
58、導波路コア3−1〜3−4の屈折率は1.469
6に設定されている。
The refractive indices of the lower cladding film 1-2 and the upper cladding film 5-1 are 1.4 at a wavelength of 0.633 nm.
58, the refractive index of the waveguide cores 3-1 to 3-4 is 1.469.
6 is set.

【0033】ここで、密閉された空隙4の屈折率は略1
に等しいため、近接する出力導波路コア3−3,3−4
の界面における屈折率差はコア−クラッド間の屈折率差
よりも大きくなる。従って、コア中への光閉じ込め効果
の向上により、分岐点において入力導波路コア3−1中
の導波モード6−1は、2本の導波路コア間に放射され
ずに出力導波路3−3,3−4中の導波モード6−2,
6−3として低損失に変換される構造になっている。
Here, the refractive index of the closed space 4 is approximately 1
, The adjacent output waveguide cores 3-3, 3-4
Is larger than the refractive index difference between the core and the clad. Accordingly, the waveguide mode 6-1 in the input waveguide core 3-1 at the branch point is not radiated between the two waveguide cores at the branch point due to the improvement of the light confinement effect in the core, and the output waveguide 3- Guided mode 6-2 in 3, 3-4
The structure is converted to low loss as 6-3.

【0034】図2は本発明の分岐導波路の製造方法の一
実施の形態を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a branch waveguide according to the present invention.

【0035】Si基板1−1上に、熱酸化により厚さ1
5μm、屈折率1.458のSiO2 膜を下側クラッド
膜1−2として形成する。ついで、GeO2 を10mo
l%含むSiO2 −GeO2 材料をターゲットとしてR
Fスパッタリング法により、厚さ6μm、屈折率1.4
696のコア膜を形成し、フォトリソグラフィ及びCH
3 ガスを用いた反応性イオンエッチングにより不要部
分を除去してリッジ状のコア3−3,3−4を形成す
る。尚、本実施の形態では下側クラッド膜1−2として
Si基板の熱酸化膜を用いたが、Si基板1−1と熱酸
化膜の下側クラッド膜1−2の代わりに石英基板を用い
て基板そのものを下側クラッド膜としてもよい(図2
(a))。
On the Si substrate 1-1, a thickness of 1 is formed by thermal oxidation.
An SiO 2 film having a thickness of 5 μm and a refractive index of 1.458 is formed as the lower clad film 1-2. Then, 10 mol of GeO 2
1% of SiO 2 —GeO 2 material
By F sputtering method, the thickness is 6 μm and the refractive index is 1.4.
A 696 core film is formed, and photolithography and CH
F 3 gas to remove unnecessary portions by reactive ion etching using to form a ridge-shaped core 3-3 and 3-4. In this embodiment, a thermal oxide film of a Si substrate is used as the lower clad film 1-2, but a quartz substrate is used instead of the Si substrate 1-1 and the lower clad film 1-2 of the thermal oxide film. The substrate itself may be used as the lower cladding film (see FIG. 2).
(A)).

【0036】次に、SiO2 ガラス材料をターゲットと
して、再度RFスパッタリング法によりコア3−3,3
−4を覆うように上側クラッド層5−1を形成する。こ
のとき、基板温度は150℃以下の低温とし、スパッタ
ガス圧力は0.3Pa以上とし、基板側に印加するバイ
アス電力をターゲット側に印加する電力の50%以下と
する。すなわち、スパッタ原子を基板に対して斜めに入
射しやすくし、スパッタ原子が基板上に到達した後、表
面を移動することなく静止している条件で行う。このよ
うな条件では、リッジ状のコア3−3,3−4の上角部
分の成膜比率が高くなり、成長する膜がオーバーハング
となる。このオーバーハング状の膜を成長させることで
コア3−3,3−4のギャップ上部が閉鎖され、ギャッ
プ内にスパッタ原子が侵入できなくなる。従って、ギャ
ップ間に密閉された空隙4が形成される。
Next, using the SiO 2 glass material as a target, the cores 3-3 and 3-3 are again formed by RF sputtering.
The upper clad layer 5-1 is formed so as to cover -4. At this time, the substrate temperature is set to a low temperature of 150 ° C. or less, the sputtering gas pressure is set to 0.3 Pa or more, and the bias power applied to the substrate side is set to 50% or less of the power applied to the target side. In other words, the process is performed under the condition that the sputtered atoms are made to easily enter the substrate obliquely, and after the sputtered atoms reach the substrate, they are stationary without moving on the surface. Under such conditions, the film formation ratio at the upper corners of the ridge-shaped cores 3-3 and 3-4 increases, and the growing film becomes overhang. By growing this overhang-like film, the upper part of the gap between the cores 3-3 and 3-4 is closed, so that sputter atoms cannot enter the gap. Therefore, a closed space 4 is formed between the gaps.

【0037】この空隙4の大きさは基板1−1側に印加
するRFバイアスパワーと、ターゲットに印加するRF
パワーとを制御することにより調整することができる。
すなわち、基板1−1側に印加されるRFバイアスパワ
ーの比率を大きくするとオーバーハングの成長率が小さ
くなり、空隙4も小さくすることができる。また基板1
−1側に印加されるRFバイアスパワーの比率を小さく
するとオーバーハングの成長率が大きくなり、空隙4を
大きくすることができる(図2(b))。
The size of the gap 4 depends on the RF bias power applied to the substrate 1-1 and the RF bias applied to the target.
It can be adjusted by controlling the power.
That is, when the ratio of the RF bias power applied to the substrate 1-1 is increased, the growth rate of the overhang is reduced, and the gap 4 can be reduced. Substrate 1
When the ratio of the RF bias power applied to the -1 side is reduced, the growth rate of the overhang increases, and the gap 4 can be increased (FIG. 2B).

【0038】[0038]

【実施例】図1(a)に示した分岐導波路を、分岐角2
θが5deg、Z方向の空隙の長さが50μmとなるよ
うに製作した結果、分岐損失が従来の空隙を有しない場
合の1/2となり、低損失の分岐導波路が得られた。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The branch waveguide shown in FIG.
As a result of manufacturing such that θ is 5 deg and the length of the gap in the Z direction is 50 μm, the branch loss is 2 of that in the case where there is no conventional gap, and a low loss branch waveguide is obtained.

【0039】ここで、空隙4の形成にはP−CVD法に
よることも可能である。この場合においてもガス圧力を
高くし、原料ガス(材料)供給側の電極に印加する電力
に対して、基板1−1側に印加する電力に対して、基板
1−1側に印加する電力を50%以下とし、これらの電
力を調整することにより、スパッタリング法による場合
と同様に空隙4の大きさを調整することができる。
Here, the void 4 can be formed by a P-CVD method. In this case as well, the gas pressure is increased, and the power applied to the substrate 1-1 side is changed with respect to the power applied to the source gas (material) supply side electrode, the power applied to the substrate 1-1 side, and By adjusting the electric power to 50% or less, the size of the gap 4 can be adjusted as in the case of the sputtering method.

【0040】また、1×2分岐導波路は、多段接続する
ことにより、図3に示すような1×8スプリッタとして
もよい。すなわち、容易に小型、低損失の1×Nスプリ
ッタを構成することができる。尚、図3は本発明の分岐
導波路の他の実施例を示す平面図である。同図に示す破
線で示す円7−1〜7−7内の4−1〜4−7は空隙を
それぞれ示している。この分岐導波路の入力導波路3a
に矢印P0 方向の光が入射すると、分岐されて出力導波
路3b〜3iから矢印P1 〜P8 方向に分岐光が出射す
る。
The 1 × 2 branch waveguides may be connected in multiple stages to form a 1 × 8 splitter as shown in FIG. That is, a small and low-loss 1 × N splitter can be easily configured. FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the branch waveguide of the present invention. 4-1 to 4-7 in circles 7-1 to 7-7 indicated by broken lines in FIG. The input waveguide 3a of this branch waveguide
When the arrow P 0 direction of the light is incident, the branched light is branched from the output waveguide 3b~3i the arrow P 1 to P 8 direction emitted.

【0041】さらに、本発明の分岐導波路の構造は、光
のエネルギーのみを分配する分岐導波路に限定されず、
図4に示すような光の波長を選択的に分波するアレー型
導波路素子にも適用できる。
Further, the structure of the branch waveguide of the present invention is not limited to a branch waveguide that distributes only light energy.
The present invention can also be applied to an array type waveguide element for selectively splitting the wavelength of light as shown in FIG.

【0042】このアレー型導波路素子は、入力導波路1
0と、入力導波路10に接続された入力側スラブ導波路
11と、出力側スラブ導波路12と、両スラブ導波路1
1,12に接続された複数のチャネル導波路アレー13
と、出力側スラブ導波路12に接続された出力導波路1
4とで構成されている。
This array-type waveguide element has an input waveguide 1
0, an input slab waveguide 11 connected to the input waveguide 10, an output slab waveguide 12, and both slab waveguides 1
A plurality of channel waveguide arrays 13 connected to
And the output waveguide 1 connected to the output side slab waveguide 12
4.

【0043】このアレー型導波路素子は、多くの分岐導
波路を有し、出力側スラブ導波路12に接続された出力
導波路14にはそれぞれ異なった波長(λ1 〜λ4 )の
光が分波されるようになっている。本発明の分岐導波路
では、隣接する導波路間で互いに光の干渉が起こりにく
い。このため、アイソレーションの優れた波長フィルタ
が実現できる。このように本発明は単にエネルギーを分
配するだけでなく、波長も分波する等の目的で分岐導波
路を有する全ての導波路型デバイスにも適用できる。
尚、図4(a)は本発明の分岐導波路の他の実施例を示
す平面図であり、図4(b)は図4(a)のC−C線断
面図である。尚、13a〜13hはチャネル導波路アレ
ー13の導波路コアを示し、4a〜4gは空隙、5−3
はクラッド膜をそれぞれ示している。
This array type waveguide device has many branching waveguides, and the output waveguides 14 connected to the output side slab waveguide 12 receive light of different wavelengths (λ 1 to λ 4 ). It is designed to be split. In the branch waveguide according to the present invention, light interference hardly occurs between adjacent waveguides. Therefore, a wavelength filter having excellent isolation can be realized. Thus, the present invention can be applied to all waveguide devices having a branch waveguide for the purpose of not only distributing energy but also demultiplexing the wavelength.
FIG. 4A is a plan view showing another embodiment of the branch waveguide of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG. 4A. 13a to 13h denote waveguide cores of the channel waveguide array 13, 4a to 4g denote gaps, and 5-3
Indicates a clad film.

【0044】以上において、本発明によれば、分岐を有
する導波路の分岐部に屈折率が略1の密閉された空隙を
設けることにより、空隙がクラッド膜として機能し、導
波路コアとギャップ部との屈折率差が大きくなり、光の
閉じ込め効果が向上し、分岐損失や分波特性の優れた種
々の分岐導波路を実現できる。また、分岐角度を大きく
できることから導波路型デバイスを小型化することがで
きる。
As described above, according to the present invention, by providing a closed gap having a refractive index of about 1 at a branch portion of a waveguide having a branch, the gap functions as a cladding film, and the waveguide core and the gap section are formed. The refractive index difference between the optical waveguide and the optical waveguide increases, the light confinement effect is improved, and various branch waveguides having excellent branch loss and demultiplexing characteristics can be realized. Further, since the branch angle can be increased, the size of the waveguide device can be reduced.

【0045】[0045]

【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.

【0046】分岐導波路の分岐部に、屈折率が略1の密
閉された空隙を設けることにより、低損失な分岐導波路
及びその製造方法の提供を実現できる。
By providing a closed space having a refractive index of about 1 at the branch portion of the branch waveguide, it is possible to provide a low-loss branch waveguide and a method of manufacturing the same.

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

【図1】(a)は本発明の分岐導波路の一実施の形態を
示す平面図であり、(b)は(a)のB−B線断面図で
ある。
1A is a plan view showing an embodiment of a branch waveguide according to the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.

【図2】本発明の分岐導波路の製造方法の一実施の形態
を示す工程図である。
FIG. 2 is a process chart showing one embodiment of a method for manufacturing a branch waveguide according to the present invention.

【図3】本発明の分岐導波路の他の実施例を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing another embodiment of the branch waveguide of the present invention.

【図4】(a)は本発明の分岐導波路の他の実施例を示
す平面図であり、(b)は(a)のC−C線断面図であ
る。
FIG. 4A is a plan view showing another embodiment of the branch waveguide of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.

【図5】(a)は分岐導波路の従来例を示す平面図であ
り、(b)は(a)のA−A線断面図である。
FIG. 5A is a plan view showing a conventional example of a branch waveguide, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図6】(a)〜(c)は従来の分岐導波路の製造方法
を示す工程図である。
FIGS. 6A to 6C are process diagrams illustrating a conventional method for manufacturing a branch waveguide.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−1 基板 3−1 入力導波路 3−2 テーパ導波路 3−3,3−4 出力導波路 4 空隙 5−1 クラッド膜 1-1 Substrate 3-1 Input waveguide 3-2 Tapered waveguide 3-3, 3-4 Output waveguide 4 Air gap 5-1 Cladding film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大平 健太郎 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kentaro Ohira 3550 Kida Yomachi, Tsuchiura City, Ibaraki Prefecture Within the Hitachi Cable Advanced Research Center

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低屈折率層を有する平面基板と、該平面
基板上に形成され高屈折率を有すると共に近接する少な
くとも2本の矩形断面形状のコアと、該コアを覆うと共
に低屈折率を有するクラッド膜とを備えた分岐導波路に
おいて、近接する2本のコア間に密閉された空隙を設け
たことを特徴とする分岐導波路。
1. A flat substrate having a low refractive index layer, at least two cores having a high refractive index and having a rectangular cross-sectional shape formed on the flat substrate and adjacent to each other, and covering the core and having a low refractive index. A closed waveguide is provided between two adjacent cores in a branched waveguide having a cladding film having a cladding film.
【請求項2】 低屈折率層を有する平面基板上に高屈折
率を有するコア層を形成する工程と、ドライエッチング
加工により上記コア層の不要部分を除去して近接する少
なくとも2本のリッジ状のコアを形成する工程と、該コ
アを覆うように低屈折率のクラッド膜を形成する工程と
を備えた分岐導波路の製造方法において、近接する2本
のコア間に密閉された空隙を形成することを特徴とする
分岐導波路の製造方法。
2. A step of forming a core layer having a high refractive index on a flat substrate having a low refractive index layer, and removing at least two ridges adjacent to each other by removing unnecessary portions of the core layer by dry etching. Forming a closed gap between two adjacent cores in a method for manufacturing a branch waveguide, comprising the steps of: forming a core having a low refractive index so as to cover the core; A method for manufacturing a branch waveguide.
【請求項3】 上記コア層は、火炎堆積法、P−CVD
法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法のいずれかの
方法により形成される請求項2に記載の分岐導波路の製
造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the core layer is formed by flame deposition, P-CVD.
3. The method according to claim 2, wherein the branch waveguide is formed by any one of a method, an electron beam evaporation method, and a sputtering method.
【請求項4】 上記クラッド膜は、P−CVD法或いは
スパッタリング法のいずれかの方法により形成される請
求項2に記載の分岐導波路の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein the cladding film is formed by one of a P-CVD method and a sputtering method.
【請求項5】 上記P−CVD法或いはスパッタリング
法によるクラッド膜の形成は、クラッド膜の材料を供給
する材料供給側に印加される電力に対して、基板側に供
給される電力の比率を50%以下とし、材料供給側に印
加される電力と基板側に供給される電力とを調整するこ
とにより上記空隙の大きさを制御する請求項2に記載の
分岐導波路の製造方法。
5. A method of forming a clad film by the P-CVD method or the sputtering method, wherein the ratio of the power supplied to the substrate side to the power supplied to the material supply side for supplying the material of the clad film is 50%. 3. The method of manufacturing a branch waveguide according to claim 2, wherein the size of the gap is controlled by adjusting the power applied to the material supply side and the power supplied to the substrate side.
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