JPS59198407A - 回折格子付き光導波膜の製造方法 - Google Patents
回折格子付き光導波膜の製造方法Info
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- JPS59198407A JPS59198407A JP58072152A JP7215283A JPS59198407A JP S59198407 A JPS59198407 A JP S59198407A JP 58072152 A JP58072152 A JP 58072152A JP 7215283 A JP7215283 A JP 7215283A JP S59198407 A JPS59198407 A JP S59198407A
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- waveguide film
- film
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C23/00—Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
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- C03C17/27—Oxides by oxidation of a coating previously applied
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/34—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光集積回路などの製造に必要な回折格子付き
光導波膜の製造方法に関する。
光導波膜の製造方法に関する。
研磨された石英ガラス基板上に、５１Ｃ１，Ｇｅ０Ｊ４
゜Ｔｉ（３Ｊ ＢＯＩ！ＰＯＯｔ！８等のガラス形成
原料ガスの熱４、 ８゜ 分解または加水分解により合成したガラス微粒子を堆積
させた後、高温に加熱して透明化させて得られる石英ガ
ラス系光導波膜は、同じ原料ガスから製造される石英ガ
ラス系光ファイノくとの整合が、膜厚や屈折率値の観点
から、きわめて優れていることから、光通信の分野に多
数必要な、光分岐素°子、光結合素子、光分波素子等へ
の応用が期待されている。
゜Ｔｉ（３Ｊ ＢＯＩ！ＰＯＯｔ！８等のガラス形成
原料ガスの熱４、 ８゜ 分解または加水分解により合成したガラス微粒子を堆積
させた後、高温に加熱して透明化させて得られる石英ガ
ラス系光導波膜は、同じ原料ガスから製造される石英ガ
ラス系光ファイノくとの整合が、膜厚や屈折率値の観点
から、きわめて優れていることから、光通信の分野に多
数必要な、光分岐素°子、光結合素子、光分波素子等へ
の応用が期待されている。
光分波素子のような光波長選択性を有する光部品を得る
ためには、光導波膜にグレーティング（回折格子）構造
を与えることが必要であるが、石英ガラス系膜が物理的
、化学的に安定な材料であるので、逆に有効な回折格子
形成法がないという問題があった。例えばカルコゲンガ
ラスＡｓ２Ｓ３系導波膜から電子ビーム直接露光によシ
、またＬｉＮｂＯ３系導波膜からＴｉなどのドーパント
拡散により、低損失の回折格子付き光導波膜が容易に得
られるのと対象的であった。このため石英ガラス系導波
膜を用いて光分波素子を構成する場合には、別の材料か
ら成る回折格子を外部に貼シ合わせる等の手数を必要と
する問題を招き、光部品の量産化、低価格化への障害と
なっていた。
ためには、光導波膜にグレーティング（回折格子）構造
を与えることが必要であるが、石英ガラス系膜が物理的
、化学的に安定な材料であるので、逆に有効な回折格子
形成法がないという問題があった。例えばカルコゲンガ
ラスＡｓ２Ｓ３系導波膜から電子ビーム直接露光によシ
、またＬｉＮｂＯ３系導波膜からＴｉなどのドーパント
拡散により、低損失の回折格子付き光導波膜が容易に得
られるのと対象的であった。このため石英ガラス系導波
膜を用いて光分波素子を構成する場合には、別の材料か
ら成る回折格子を外部に貼シ合わせる等の手数を必要と
する問題を招き、光部品の量産化、低価格化への障害と
なっていた。
本発明はこれらの欠点を解決するため、光導波膜（路）
内に回折格子を埋め込み、回折効率を高めた回折格子付
き光導波膜の製造方法を提供するものである。以下図面
により本発明の詳細な説明する。
内に回折格子を埋め込み、回折効率を高めた回折格子付
き光導波膜の製造方法を提供するものである。以下図面
により本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明で対象とする回折格子付き光導波膜の
構造例を示し、第１図（ａ）では、基板１上に光導波膜
ｚ１クラッド膜８が形成され光導波膜２内には所望の周
期の回折格子４が形成されている。第１図（ｂ）ではス
トリップ型光導波路２′の一部に回折格子４が形成され
ている。
構造例を示し、第１図（ａ）では、基板１上に光導波膜
ｚ１クラッド膜８が形成され光導波膜２内には所望の周
期の回折格子４が形成されている。第１図（ｂ）ではス
トリップ型光導波路２′の一部に回折格子４が形成され
ている。
第２図は第１図（ａ）に対応する回折格子付き光導波膜
を製造する本発明の一実施例を示し、第２図（ａつは第
２図（ａ）に示す回折格子用の溝１１０部分の拡大図で
あって、石英ガラス基板１０上に回折格子用の溝１１を
反応性スパッタエツチング法により溝周期Ａ２μｍ１深
さ６１ ｐｍおよび溝の幅ｅ１μｍおよび長さＬｌｍｍ
に形成する。第２図（ｂ）において、溝１１を形成した
石英ガラス基板１０上に、Ｇｅ金属１２を厚さ約０．１
μｍ蒸着する。次いで石英ガラス基板上に堆積した不要
のＧｅのみ（溝内に蒸着されたＧｅは除く）を研磨もし
くはエツチング等の手段で除去する。次いで第２図（ｏ
）においテ８１ＣＩ！４およびＴｉＣ／、 ＢＯＪ、
ＰＧｌ！８ガスの火炎加゛水分解反応により生成される
ガラス微粒子を石英基板上に堆積し、光導波膜用多孔質
膜１８を形成する。次いでＴｉＣ１！ガスを止め、５ｉ
ＯＩ！、 ＢＣｌ２゜ＰＣＩ！８ガスによりクラッド用
多孔質膜１４を堆積、形成する。
を製造する本発明の一実施例を示し、第２図（ａつは第
２図（ａ）に示す回折格子用の溝１１０部分の拡大図で
あって、石英ガラス基板１０上に回折格子用の溝１１を
反応性スパッタエツチング法により溝周期Ａ２μｍ１深
さ６１ ｐｍおよび溝の幅ｅ１μｍおよび長さＬｌｍｍ
に形成する。第２図（ｂ）において、溝１１を形成した
石英ガラス基板１０上に、Ｇｅ金属１２を厚さ約０．１
μｍ蒸着する。次いで石英ガラス基板上に堆積した不要
のＧｅのみ（溝内に蒸着されたＧｅは除く）を研磨もし
くはエツチング等の手段で除去する。次いで第２図（ｏ
）においテ８１ＣＩ！４およびＴｉＣ／、 ＢＯＪ、
ＰＧｌ！８ガスの火炎加゛水分解反応により生成される
ガラス微粒子を石英基板上に堆積し、光導波膜用多孔質
膜１８を形成する。次いでＴｉＣ１！ガスを止め、５ｉ
ＯＩ！、 ＢＣｌ２゜ＰＣＩ！８ガスによりクラッド用
多孔質膜１４を堆積、形成する。
この時、Ｇｅ金属を含む溝は光導波膜用多孔質膜１８で
埋め込まれる。次いで石英ガラス基板ｌＯを含む全体を
酸素ガス１シ ヘリウムＩＩ−／ｍ１ｎ、ｌｎ ５ Ｈ２０蒸気を含ませた雰囲気炉内で１０００℃で約５時
間保持する。Ｇｅ金属は雰囲気中の酸素で酸化されると
ともに、８００℃における飽和蒸気圧０．０１ｍｍＨ、
に従って蒸気化し、周囲に存在するガラス微粒子と気相
−固相反応し、ＧｅＯはガラスに捕捉される。−次いで
１２５０℃で１時間加熱すると・多孔質膜は焼結し透明
ガラスとなるとともに、ＧｅＯ２が局部的に添加された
回折格子１８を有する光導波膜１５が得られる。（第２
図（ｄ））なお１６はクランド膜であり、第２図（ｄ’
）は第２図（ｄ）の回折格子１８０部分の拡大図である
。
埋め込まれる。次いで石英ガラス基板ｌＯを含む全体を
酸素ガス１シ ヘリウムＩＩ−／ｍ１ｎ、ｌｎ ５ Ｈ２０蒸気を含ませた雰囲気炉内で１０００℃で約５時
間保持する。Ｇｅ金属は雰囲気中の酸素で酸化されると
ともに、８００℃における飽和蒸気圧０．０１ｍｍＨ、
に従って蒸気化し、周囲に存在するガラス微粒子と気相
−固相反応し、ＧｅＯはガラスに捕捉される。−次いで
１２５０℃で１時間加熱すると・多孔質膜は焼結し透明
ガラスとなるとともに、ＧｅＯ２が局部的に添加された
回折格子１８を有する光導波膜１５が得られる。（第２
図（ｄ））なお１６はクランド膜であり、第２図（ｄ’
）は第２図（ｄ）の回折格子１８０部分の拡大図である
。
表１に多孔質形成用の各ガスの流量条件を示す１．・表
１ オた膜厚はガラス膜の堆積時間で制御することができ、
この実施例の場合、光導波膜用には２０分間堆積し、ま
たクラッド用には２時間堆積することによシ、光導波、
膜の屈折率と石英ガラスの屈折率の差は比屈折率差で約
０．４係、膜厚は透明化後、光導波膜１５が１０９ｍ１
クラツド膜１６は６０μｍであった。
１ オた膜厚はガラス膜の堆積時間で制御することができ、
この実施例の場合、光導波膜用には２０分間堆積し、ま
たクラッド用には２時間堆積することによシ、光導波、
膜の屈折率と石英ガラスの屈折率の差は比屈折率差で約
０．４係、膜厚は透明化後、光導波膜１５が１０９ｍ１
クラツド膜１６は６０μｍであった。
また、Ｇｅの拡散した回折格子１８の屈折率は周囲の屈
折率より約１ヂ増加し、第２図（’）；（”Ｃに示すよ
うな光導波膜１５内に屈折率の高い回折格子１８が形成
される。
折率より約１ヂ増加し、第２図（’）；（”Ｃに示すよ
うな光導波膜１５内に屈折率の高い回折格子１８が形成
される。
第８図は本発明の他の実施例図である。第８図（ａ）、
（ｂ）に示すように、石英ガラス基板１０にあらかじめ
形成されたバッファ層１７および光導波膜１５からなる
材料の一部に、反応性スパッタエツチング法により回折
格子用溝１１′を形成する。次いで第８図（Ｃ）に示す
ように、拡散用Ｇ６金属１２を蒸着するとともに、回折
格子用溝１１７内のＣｆｅを除く他の部分に形成された
Ｇｏ金属１２を除去する。
（ｂ）に示すように、石英ガラス基板１０にあらかじめ
形成されたバッファ層１７および光導波膜１５からなる
材料の一部に、反応性スパッタエツチング法により回折
格子用溝１１′を形成する。次いで第８図（Ｃ）に示す
ように、拡散用Ｇ６金属１２を蒸着するとともに、回折
格子用溝１１７内のＣｆｅを除く他の部分に形成された
Ｇｏ金属１２を除去する。
次いで第８図（ｃｌ）に示すように、１５と同じ組成の
多孔質膜１３およびクラッド用多孔質膜１４を堆積する
。次いで第８図（ｅ）に示すように、拡散処理（１０５
０℃、５時間）と透明化処理（１８００℃１２時間）に
よって回折格子１８′が埋め込まれた光導波膜１５が得
られる。
多孔質膜１３およびクラッド用多孔質膜１４を堆積する
。次いで第８図（ｅ）に示すように、拡散処理（１０５
０℃、５時間）と透明化処理（１８００℃１２時間）に
よって回折格子１８′が埋め込まれた光導波膜１５が得
られる。
多モード用とするか、単一モード用とするかは、光導波
膜の組成および厚さを変えることにより任意に得ること
ができる。また回折格子の深さは溝形成時の加工深さで
変えて作ることができる。
膜の組成および厚さを変えることにより任意に得ること
ができる。また回折格子の深さは溝形成時の加工深さで
変えて作ることができる。
第４図は回折格子の深さを変えた例を示しており、溝１
１″の形成如伺にニジ任意の深さの回折格子１８＃を形
成することができる。なお１７はバッファ層である。
１″の形成如伺にニジ任意の深さの回折格子１８＃を形
成することができる。なお１７はバッファ層である。
なお以上の実施例は、膜状光導波路について説明したが
、第１図（ｂ）で示した回折格子を含む８次元的なス）
ＩＪツブ型光導波路を所望の場合には、第２図または
第８図、第４図の実施例で埋め込み回折格子を形成した
後、フォトリソグラフィとエツチングの技術によりスト
リップ型導波路を形成すればよい。
、第１図（ｂ）で示した回折格子を含む８次元的なス）
ＩＪツブ型光導波路を所望の場合には、第２図または
第８図、第４図の実施例で埋め込み回折格子を形成した
後、フォトリソグラフィとエツチングの技術によりスト
リップ型導波路を形成すればよい。
以上の実施例では拡散源としてＧ６を用いたが、このほ
かＧｅ０ｇや５ｉ−Ｇθ固溶体等を用いることができる
。５ｉ−ＧＯ固溶体は、Ｇｅ単体に比べて拡散距離が短
いので、１μｍ以下の微小な周期を持つ回折格子の形成
に有利である。
かＧｅ０ｇや５ｉ−Ｇθ固溶体等を用いることができる
。５ｉ−ＧＯ固溶体は、Ｇｅ単体に比べて拡散距離が短
いので、１μｍ以下の微小な周期を持つ回折格子の形成
に有利である。
以上説明したように、本発明の回折格子付き光導波膜の
製造方法は、拡散法という方法と、溝形成を組み合わせ
ることによシ、精密な構造設計も可能である。石英系光
導波膜または光導波路は、光ファイバとの光学的寸法的
な整合もよく、必要に応じて両者を融着することも可能
であるなどの利点もある。本発明の製造方法は火炎加水
分解反応という反応効率も高く、量産性に富むすぐれた
゛方法である。光導波膜の損失も０．１６Ｂ／ｍ以下の
低損失化も容易であシ、かつ寸法も任意につくることが
できるという利点もある。
製造方法は、拡散法という方法と、溝形成を組み合わせ
ることによシ、精密な構造設計も可能である。石英系光
導波膜または光導波路は、光ファイバとの光学的寸法的
な整合もよく、必要に応じて両者を融着することも可能
であるなどの利点もある。本発明の製造方法は火炎加水
分解反応という反応効率も高く、量産性に富むすぐれた
゛方法である。光導波膜の損失も０．１６Ｂ／ｍ以下の
低損失化も容易であシ、かつ寸法も任意につくることが
できるという利点もある。
第１図（ａ）、 （ｂ）は回折格子付き光導波膜の構造
例の斜視図、第２図（、）、 （ｂ）、 （Ｃ）、 （
ｄ）は本発明による回折格子付き光導波膜の製造方法の
一実施例図、第２図（ａ′）は第２図（？Ｌ）に示す回
折格子用の溝の部分の拡大図、第２改（ｄ′）は第２図
（ｄ）に示す回折格子の部分の拡大図、第３図（ａ）、
（ｂ）、 （０）、 （ｄ）、 （ｅ）は本発明の他
の実施例図、第４図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）は本発
明の別の実施例図でおる。 ｌ・・・基板ガラス、２・・・光導波膜、２′・・・ス
ｌ−ＩＪツブ型光導波路、８・・・クラッド層、４・・
・回折格子、１０・・・石英ガラス基板、１１．１１’
、 １１″・・・回折格子用溝、１２・・・Ｇθ金金属
１８・・・光導波膜用多孔質膜、１４・・・クラッド用
多孔質膜、１５・・・光導波膜、１６−・・クラツド膜
、１７・・・バッファ層、１８、１８’、 １８’ｌ・
・・回折格子。 第２図 手続補正書（方式） 昭和５８年８ 月 ２ 日 １、事件の表示 昭和５８年 特許 願第７２１５２ ９２、発明の名称 回Ｊ）〒格子付き光導波膜の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （４・２２）日本電信電話公社 昭和５８年７月２６日 θ）明細書第９頁第７行〜第８行の「第２図（ａす」を
、「第２図（ｅ）」に訂正する。 （２）同第９頁第９行の「第２図（Ｃ１’） Ｊを、「
第２図（ｆ）」に訂正する。 手続補正書 昭和５８年 ８ 月２ 日 １、事件の表示 昭和５８年 特 許 願第７２１５２ 号２、発明の名
称 回折格子付き光導波膜の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （７１！２２） 日本電信電話公社 外１名 ５゜ ７、補正の内容 （別紙の通り） （１）明細書第４頁第９行〜第１０行の「第２図（ａ’
）Ｊを、「第２図（ｅ）」に訂正する。 （２）同第５頁第１８行の「第２ ｍ （ｄ’） Ｊを
、「第２図（ｆ）」に訂正する。 ＠）同第６頁第１６行の「第２図（ｄ） 、 （ｌｉ’
） Ｊを１゛「第２図（ｄ） 、 （ｆ） Ｊに訂正す
る。
例の斜視図、第２図（、）、 （ｂ）、 （Ｃ）、 （
ｄ）は本発明による回折格子付き光導波膜の製造方法の
一実施例図、第２図（ａ′）は第２図（？Ｌ）に示す回
折格子用の溝の部分の拡大図、第２改（ｄ′）は第２図
（ｄ）に示す回折格子の部分の拡大図、第３図（ａ）、
（ｂ）、 （０）、 （ｄ）、 （ｅ）は本発明の他
の実施例図、第４図（ａ）、 （ｂ）、 （Ｃ）は本発
明の別の実施例図でおる。 ｌ・・・基板ガラス、２・・・光導波膜、２′・・・ス
ｌ−ＩＪツブ型光導波路、８・・・クラッド層、４・・
・回折格子、１０・・・石英ガラス基板、１１．１１’
、 １１″・・・回折格子用溝、１２・・・Ｇθ金金属
１８・・・光導波膜用多孔質膜、１４・・・クラッド用
多孔質膜、１５・・・光導波膜、１６−・・クラツド膜
、１７・・・バッファ層、１８、１８’、 １８’ｌ・
・・回折格子。 第２図 手続補正書（方式） 昭和５８年８ 月 ２ 日 １、事件の表示 昭和５８年 特許 願第７２１５２ ９２、発明の名称 回Ｊ）〒格子付き光導波膜の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （４・２２）日本電信電話公社 昭和５８年７月２６日 θ）明細書第９頁第７行〜第８行の「第２図（ａす」を
、「第２図（ｅ）」に訂正する。 （２）同第９頁第９行の「第２図（Ｃ１’） Ｊを、「
第２図（ｆ）」に訂正する。 手続補正書 昭和５８年 ８ 月２ 日 １、事件の表示 昭和５８年 特 許 願第７２１５２ 号２、発明の名
称 回折格子付き光導波膜の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （７１！２２） 日本電信電話公社 外１名 ５゜ ７、補正の内容 （別紙の通り） （１）明細書第４頁第９行〜第１０行の「第２図（ａ’
）Ｊを、「第２図（ｅ）」に訂正する。 （２）同第５頁第１８行の「第２ ｍ （ｄ’） Ｊを
、「第２図（ｆ）」に訂正する。 ＠）同第６頁第１６行の「第２図（ｄ） 、 （ｌｉ’
） Ｊを１゛「第２図（ｄ） 、 （ｆ） Ｊに訂正す
る。
Claims (1)
- ｌ５１０を主体とするガラス基板上にＳｉＯ□を主成分
として、Ｇｅ、 Ｔｉ、 Ｂ、 Ｐ、 Ｆ、等の酸化物
の一つもしくは複数が添加され、所望の屈折率分布を有
する単層もしくは複層の光導波膜をガラス原料ガスの熱
酸化、または火炎加水分解反応により生成されるガラス
微粒子を堆積後、透明化して形成するプレーナ型もしく
はス） ＩＪツブ型光導波膜の製造方法において、光が
閉じ込められ伝ばんする光導波層の少なくとも一部を含
む領域に、所望の線密度形状の格子状溝を化学的、物理
的に形成する工程と、当該溝部分に酸化することに、ｌ
ニジ、光導波層の屈折率よりも低いかもしくは高くなる
組成の金属または醇化物を化学的気相成長法（ＯＶＤ法
）、蒸着、熱分解等の手段により形成する工程と、不要
の領域に形成された当該金属もしくは酸化物を除去する
工程とからなシ、さらにこの除去した基板の上に、ガラ
ス原料ガスの熱酸化もしくは火炎加水分解反応によりガ
ラス微粒子を堆積し、加熱することにより、該溝部分に
形成された金属もしくは酸化物をガラス微粒子堆積体の
所定部分に拡散させ、その後、全体を透明化する工程を
付加したことを特徴とする回折格子付き光導波膜の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072152A JPS59198407A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 回折格子付き光導波膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072152A JPS59198407A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 回折格子付き光導波膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59198407A true JPS59198407A (ja) | 1984-11-10 |
Family
ID=13480993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58072152A Pending JPS59198407A (ja) | 1983-04-26 | 1983-04-26 | 回折格子付き光導波膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59198407A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6343101A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-24 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 透過型回折格子の製造方法 |
| JPS63184707A (ja) * | 1985-10-16 | 1988-07-30 | カ−ル・ツワイス・ステイフツング | 平面状光導波路の製造方法 |
| US5613995A (en) * | 1993-04-23 | 1997-03-25 | Lucent Technologies Inc. | Method for making planar optical waveguides |
| JPH09325227A (ja) * | 1996-06-06 | 1997-12-16 | Fujikura Ltd | 光導波路グレーティング |
| WO2002077700A3 (en) * | 2001-03-22 | 2003-03-20 | Infinite Photonics Inc | Controlling passive facet reflections |
| US7194016B2 (en) | 2002-03-22 | 2007-03-20 | The Research Foundation Of The University Of Central Florida | Laser-to-fiber coupling |
-
1983
- 1983-04-26 JP JP58072152A patent/JPS59198407A/ja active Pending
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