JPS59202407A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPS59202407A JPS59202407A JP7627583A JP7627583A JPS59202407A JP S59202407 A JPS59202407 A JP S59202407A JP 7627583 A JP7627583 A JP 7627583A JP 7627583 A JP7627583 A JP 7627583A JP S59202407 A JPS59202407 A JP S59202407A
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- glass
- waveguide
- glass layer
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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、光通信等の分野に用いる光導波路の製造方法
に関する。
に関する。
光通信方式の進展に伴い、光分岐、光結合、光分波等の
機能を果たす光部品、特に大量生産が可能な導波形光部
品への需要が高１っている。
機能を果たす光部品、特に大量生産が可能な導波形光部
品への需要が高１っている。
光ファイバの主流を占めている石英・ガラス系光ファイ
バとの整合性の点から、導波形光部品の構成要素として
、石英ガラス基板上に形成された導波路の厚さ５〜１０
０μｍ程度の石英ガラス系光導波路を用いることは利点
が多い。しかし従来この種の石英ガラス導波路は、石英
ガラス基板上に５ｉＯ１！を主成分とし、ドーパントと
してＴ ＩＧ ｉ ４もしくはＧｅＣ１，ＰＣｌ３．Ｂ
Ｃｌ２等を含むガラス形成原料ガスを熱酸化または加水
分解し、ガラス微粒子から成る多孔質ガラス層を一様に
形成し、この多孔質ガラス層を基板ごと１８００〜１４
００℃程度に加熱して透明ガラス層とした後、フォトエ
ツチングの手法により、所望の導波路を得るのが通常で
ある。しかし石英系ガラス膜を精度良くエツチングする
のは、きわめて困難であり、ＯＨ，Ｆガス等を用いた反
応性スパックエツチングの方法によっても、導波路の側
面に０．１〜０．５μ″ｎｔ８度の表面荒れが生じ、こ
の導波路加工により、０．８〜１６Ｂ／ｃ１ｎもの光散
乱損失を招くという欠点があった。
バとの整合性の点から、導波形光部品の構成要素として
、石英ガラス基板上に形成された導波路の厚さ５〜１０
０μｍ程度の石英ガラス系光導波路を用いることは利点
が多い。しかし従来この種の石英ガラス導波路は、石英
ガラス基板上に５ｉＯ１！を主成分とし、ドーパントと
してＴ ＩＧ ｉ ４もしくはＧｅＣ１，ＰＣｌ３．Ｂ
Ｃｌ２等を含むガラス形成原料ガスを熱酸化または加水
分解し、ガラス微粒子から成る多孔質ガラス層を一様に
形成し、この多孔質ガラス層を基板ごと１８００〜１４
００℃程度に加熱して透明ガラス層とした後、フォトエ
ツチングの手法により、所望の導波路を得るのが通常で
ある。しかし石英系ガラス膜を精度良くエツチングする
のは、きわめて困難であり、ＯＨ，Ｆガス等を用いた反
応性スパックエツチングの方法によっても、導波路の側
面に０．１〜０．５μ″ｎｔ８度の表面荒れが生じ、こ
の導波路加工により、０．８〜１６Ｂ／ｃ１ｎもの光散
乱損失を招くという欠点があった。
誉たこのエツチングの方法では、マスク材の形成等の準
備工程が複雑であり、エツチング速度も０．１μｒｒＬ
／分程度と遅く、特に５０１Ｊｍ以上の深さのエツチン
グが必要な多モード用導波路作製は、長時間を要し、結
果として得られる光部品の価格が高くなるという欠点が
あった。
備工程が複雑であり、エツチング速度も０．１μｒｒＬ
／分程度と遅く、特に５０１Ｊｍ以上の深さのエツチン
グが必要な多モード用導波路作製は、長時間を要し、結
果として得られる光部品の価格が高くなるという欠点が
あった。
エッチニゲによらない導波路加工法としては、ＣＯレー
ザビームにより多孔質ガラス層の所望部分を局部的に加
熱して、加熱部分を透明ガラス化し、他の多孔質ガラス
部分を洗い落すという方法が知られているが、この方法
では、導波路の側面の切れが悪く、洗い落す操作にまり
側面が荒れ、やはシ光散乱損失が増大すると込う欠点が
あった。
ザビームにより多孔質ガラス層の所望部分を局部的に加
熱して、加熱部分を透明ガラス化し、他の多孔質ガラス
部分を洗い落すという方法が知られているが、この方法
では、導波路の側面の切れが悪く、洗い落す操作にまり
側面が荒れ、やはシ光散乱損失が増大すると込う欠点が
あった。
本発明は、従来法の前記の欠点を解決するため、レーザ
ビームの多孔質ガラス層への新しい作用に着目したもの
で、レーザビームの照射に、Ｊ：、！’）、多孔質ガラ
ス層を基板ガラスに達するまで局所的に切断踵その後、
残部を透明ガラス化し、導波路とするものである。以下
図面によ！９本発明の詳細な説明する。
ビームの多孔質ガラス層への新しい作用に着目したもの
で、レーザビームの照射に、Ｊ：、！’）、多孔質ガラ
ス層を基板ガラスに達するまで局所的に切断踵その後、
残部を透明ガラス化し、導波路とするものである。以下
図面によ！９本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例の工程図である。
まず（２Ｌ）の工程において、石英ガラス基板ｌの上に
バッファＡ’Ｏ２、導波層８、保護層４がら成る多孔質
ガラス層を堆積する。次に（ｂ）の工程において・必要
部分に炭酸ガスレーザビームを照射しつつ基板を移動し
、多孔質ガラス層５を線状に切断し、細溝７ａ、７ｂを
形成する。続いて多孔質ガラス層５を基板ごと加熱して
透明ガラス化し、透明ガラス層８を得る。細溝７ａ、７
ｂで挾まれた部分９が導波路と化し、第１図（ｃ）以上
の工程で所望の導波路を得ることができる。導波路９の
左右側面は、空気に接しているが、さらに透明ガラス層
８に重ねてクラッド層となるべき多孔質ガラス層を形成
し、透明ガラス化し、細溝７ａ、７ｂをクラッドガラス
で埋め込むこともできる。
バッファＡ’Ｏ２、導波層８、保護層４がら成る多孔質
ガラス層を堆積する。次に（ｂ）の工程において・必要
部分に炭酸ガスレーザビームを照射しつつ基板を移動し
、多孔質ガラス層５を線状に切断し、細溝７ａ、７ｂを
形成する。続いて多孔質ガラス層５を基板ごと加熱して
透明ガラス化し、透明ガラス層８を得る。細溝７ａ、７
ｂで挾まれた部分９が導波路と化し、第１図（ｃ）以上
の工程で所望の導波路を得ることができる。導波路９の
左右側面は、空気に接しているが、さらに透明ガラス層
８に重ねてクラッド層となるべき多孔質ガラス層を形成
し、透明ガラス化し、細溝７ａ、７ｂをクラッドガラス
で埋め込むこともできる。
第２図はＧＯレーザビームに、Ｃシ、多孔質ガラス層を
切断する実施例を示す。第２図において、多孔質ガラス
層５を堆積された基板ｌはイ′＃密移動台２１の上に設
置されておシ、ｃｏ レーザ２２よシのレーザビーム２
５は・シャッタ２８ 、反射鏡２８’、集’ｔＫレンズ
２４を経て約８５μｍのスポット径で、多孔質ガラスＩ
Ｖ ５に照射される。シャッタｚ８と精密移動台ｚ１と
を連動して操作することにより・多孔質ガラス層５に所
望のパターンの切込みを入れることができることがわか
った。
切断する実施例を示す。第２図において、多孔質ガラス
層５を堆積された基板ｌはイ′＃密移動台２１の上に設
置されておシ、ｃｏ レーザ２２よシのレーザビーム２
５は・シャッタ２８ 、反射鏡２８’、集’ｔＫレンズ
２４を経て約８５μｍのスポット径で、多孔質ガラスＩ
Ｖ ５に照射される。シャッタｚ８と精密移動台ｚ１と
を連動して操作することにより・多孔質ガラス層５に所
望のパターンの切込みを入れることができることがわか
った。
次に以上の実施例を具体例に基づいて詳細に説明する。
すなわち、第１図の工程において、基板１として厚さ２
ｍｍ 、面積５ｃｒＱ×５Ｃｒｎの石英ガラス板を用
い、片面を光学研磨した。研磨した面に、ガラス微粒子
合成トーチによる火炎加水分解反応により、多孔質ガラ
ス層５を堆積した（堆積方法については、特願昭５６−
２０８８４９号「ガラス光導波膜の製造方法および製造
装置」発明者：河内他を参照のこと）。多孔質ガラス層
は３１０２ Ｐ ２０５−Ｂ２Ｏ３ガラス微粒子から成
るバッファ層２（厚さ２５θμｍλ保設層４（厚さ２５
０ ｐｍ ）と５ｉｎ２−Ｔｉｅ□ミＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ
３ガラス微粒子から成る導波層８（厚さ５００μｍ）か
ら成り、全体の厚さは１ ｍｍである。第２図において
、ＣＯ２レーザ２２の出力を１、ＯＷとし、精密移動台
２１の移動速度を１ ｍｍ１秒として多孔質ガラス層５
の切断を行うと良好な結果が得られた。
ｍｍ 、面積５ｃｒＱ×５Ｃｒｎの石英ガラス板を用
い、片面を光学研磨した。研磨した面に、ガラス微粒子
合成トーチによる火炎加水分解反応により、多孔質ガラ
ス層５を堆積した（堆積方法については、特願昭５６−
２０８８４９号「ガラス光導波膜の製造方法および製造
装置」発明者：河内他を参照のこと）。多孔質ガラス層
は３１０２ Ｐ ２０５−Ｂ２Ｏ３ガラス微粒子から成
るバッファ層２（厚さ２５θμｍλ保設層４（厚さ２５
０ ｐｍ ）と５ｉｎ２−Ｔｉｅ□ミＰ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ
３ガラス微粒子から成る導波層８（厚さ５００μｍ）か
ら成り、全体の厚さは１ ｍｍである。第２図において
、ＣＯ２レーザ２２の出力を１、ＯＷとし、精密移動台
２１の移動速度を１ ｍｍ１秒として多孔質ガラス層５
の切断を行うと良好な結果が得られた。
多孔質ガラス層に中心間隔が１００μｆ′ｎ、離れた細
溝７ａ、７ｂをＧｏレーザ出力をパラメータとして直線
状に書き込み、その後１３００℃の温度で電気炉中で透
明ガラス化し、透明ガラス層８の断面形状を顕微鏡で観
察した結果を第８図に示した。炭酸ガスレーザ出力は第
８図（＋Ｌ）では０．５Ｗ、な（８図（ｂ）では１．Ｏ
Ｗ 、第８図（Ｃ）では２Ｗである。第８図６）の揚台
には切込みがバッファ層２ａにすで達せず光導波路９へ
の光の閉じ込め効果は不完全と考えられる。第８図（ｂ
）では光導波路９の形状が良く望寸し２い例である。第
８図（０）ではＣＯ□レーザパワーが太きすぎて、基板
１の一部にも変形が及び、“・・光導波路９の形状もく
ずれている。このように以上の実施例では、最適なＣＯ
□レーザパワーはＩＷ程度であったが、もち論最適パワ
ーは精密微動台２１の移動速度や多孔質ガラス層５のガ
ラス組成や厚さに依存するので、目的に応じて調節する
必要があることは言うまでもない。
溝７ａ、７ｂをＧｏレーザ出力をパラメータとして直線
状に書き込み、その後１３００℃の温度で電気炉中で透
明ガラス化し、透明ガラス層８の断面形状を顕微鏡で観
察した結果を第８図に示した。炭酸ガスレーザ出力は第
８図（＋Ｌ）では０．５Ｗ、な（８図（ｂ）では１．Ｏ
Ｗ 、第８図（Ｃ）では２Ｗである。第８図６）の揚台
には切込みがバッファ層２ａにすで達せず光導波路９へ
の光の閉じ込め効果は不完全と考えられる。第８図（ｂ
）では光導波路９の形状が良く望寸し２い例である。第
８図（０）ではＣＯ□レーザパワーが太きすぎて、基板
１の一部にも変形が及び、“・・光導波路９の形状もく
ずれている。このように以上の実施例では、最適なＣＯ
□レーザパワーはＩＷ程度であったが、もち論最適パワ
ーは精密微動台２１の移動速度や多孔質ガラス層５のガ
ラス組成や厚さに依存するので、目的に応じて調節する
必要があることは言うまでもない。
第８図（ｂ）の条件で作製した導波路９は、幅、高さと
も約５０μｍであ＃）１比屈折率はドーパントＴｌＯ２
の作用によりバッファ層、保護層よりも１係大きくなっ
ている。長さ約５ｍの直線状の導波路９の元伝播損失を
測定したところ０．３〜０．４ｃｌＢであった。しため
よって単位長さの損失は０．１６Ｂ／α以下と従来法に
比べて低損失であることがわかった。この理由は導波路
９の側面がＣＯ２レーザビームで加熱され、鏡面状態に
なっているためで、エツチング法の場合に見られる微小
ゆらぎがないためと考えられる。
も約５０μｍであ＃）１比屈折率はドーパントＴｌＯ２
の作用によりバッファ層、保護層よりも１係大きくなっ
ている。長さ約５ｍの直線状の導波路９の元伝播損失を
測定したところ０．３〜０．４ｃｌＢであった。しため
よって単位長さの損失は０．１６Ｂ／α以下と従来法に
比べて低損失であることがわかった。この理由は導波路
９の側面がＣＯ２レーザビームで加熱され、鏡面状態に
なっているためで、エツチング法の場合に見られる微小
ゆらぎがないためと考えられる。
次に、導波路９の側面をもＳｉＯ□−”ｆｌ１０５−Ｂ
２０Ｂガラス層で覆うために、透明ガラス層８の上面に
、再度、５ｉｏ２− Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラス微粒
子を堆積し、溝？ａ、７ｂを埋め、透明ガラス化した第
４図の椙造で、損失を再測定したところ、測定装置の測
定精度０．１１Ｂ以下、すなわち０．０２６Ｂ／Ｌ：ｒ
ｎ以下ときわめて低損失であった。
２０Ｂガラス層で覆うために、透明ガラス層８の上面に
、再度、５ｉｏ２− Ｐ２Ｏ５−Ｂ２Ｏ３系ガラス微粒
子を堆積し、溝？ａ、７ｂを埋め、透明ガラス化した第
４図の椙造で、損失を再測定したところ、測定装置の測
定精度０．１１Ｂ以下、すなわち０．０２６Ｂ／Ｌ：ｒ
ｎ以下ときわめて低損失であった。
第５図は本発明の別の応用例を示す。第５図（２Ｌ）に
おいて、５１はファイバ径にあわせてＣｏ２レーザビー
ムで切り込んだ細溝であり、第５図（ｂ）に第５図（ａ
）のＡ −Ａ’における断面図を示したように１細溝５
１にファイバを差し込むことにより、導波層８ａに光を
導入才たは導出することができる。
おいて、５１はファイバ径にあわせてＣｏ２レーザビー
ムで切り込んだ細溝であり、第５図（ｂ）に第５図（ａ
）のＡ −Ａ’における断面図を示したように１細溝５
１にファイバを差し込むことにより、導波層８ａに光を
導入才たは導出することができる。
また５２は円弧状の細溝を形成した例を示し、第５図（
Ｃ）は第５図（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図であり、
細溝内面を覆うようにＡｕ金属膜５２を蒸着してあり、
凹面鏡としての役割を果たすことができ、６波形光分波
器の構成等にきわめて有効である。従来凹面鏡は導波路
の端面を円弧状に光学研磨することにより作製されてい
たが、本発明の適用に、ｌニジ、導波膜の任煮の部分に
容易に凹面鏡を形成することができるのである。
Ｃ）は第５図（ａ）のＢ−Ｂ’における断面図であり、
細溝内面を覆うようにＡｕ金属膜５２を蒸着してあり、
凹面鏡としての役割を果たすことができ、６波形光分波
器の構成等にきわめて有効である。従来凹面鏡は導波路
の端面を円弧状に光学研磨することにより作製されてい
たが、本発明の適用に、ｌニジ、導波膜の任煮の部分に
容易に凹面鏡を形成することができるのである。
以上説明したように、本発明の光導波設つ製造方法によ
れば、多孔質膜段階で、ＣＯ２レーサヒ〜ムで所ジノ形
状の切込みを入れることにより、きわめて簡単なプロセ
スで低損失光導波路等を得ることができる。ＣＯ２レー
ザを用いる限り、最小清波路幅は２０〜３０μｍである
が、レーザとして波長の短いエキシマ−レーザを用いれ
ば、数μｍ幅の単一モード月光ａ波路を形成することも
可能と考えられる。イ’７１密移動右で基板を移動する
代わりに、もち論レーザビーム自体を走査することもで
き、レーザ出力と定食・移動俄栴との組み合わせにニジ
、分岐、ミキシング、等の光回路や、凹面鏡を含んだ分
波器の作製に威力を発揮すると考えられ、光部品の低価
格に貢献するところが犬である。
れば、多孔質膜段階で、ＣＯ２レーサヒ〜ムで所ジノ形
状の切込みを入れることにより、きわめて簡単なプロセ
スで低損失光導波路等を得ることができる。ＣＯ２レー
ザを用いる限り、最小清波路幅は２０〜３０μｍである
が、レーザとして波長の短いエキシマ−レーザを用いれ
ば、数μｍ幅の単一モード月光ａ波路を形成することも
可能と考えられる。イ’７１密移動右で基板を移動する
代わりに、もち論レーザビーム自体を走査することもで
き、レーザ出力と定食・移動俄栴との組み合わせにニジ
、分岐、ミキシング、等の光回路や、凹面鏡を含んだ分
波器の作製に威力を発揮すると考えられ、光部品の低価
格に貢献するところが犬である。
第１図（ａ）、 （ｂ） 、 （ｃ）は本発明の一実施
例工程図、第２図はＣＯ□レーザによる多孔質ガラス層
切込み方法の説明図、第８図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ
）は得られた光導波路の断面図、第４図は切込み細溝部
をタララドガラスで埋め込んだ光導波路の断面図、第５
図は本発明の他の応用例の説明図で、第５図（ａ）は斜
視図・第５図（ｂ）は第５図（ａ）のＡ −Ａ’におけ
る断面図・第５図（ｃ）’は第５図（ａ）のＢ−Ｂ’に
おける断面図でおる。 １・・・ガラス基板、２・・・バッファ用多孔質ガラス
層、８・・・導波層用多孔質ガラス層、４・・・保護層
用多孔質ガラス層、５・・・多孔質ガラス層、６・・・
レーザビーム、ｅａ、７ｂ・・・細溝、８・・・透明ガ
ラス層、Ｑ・・・光導波路、２ａ・・・バッファ層、３
ａ・・・導波層、４ａ・・・保護層、２１・・・精密移
動台、２２・・・Ｃｏ２レーザ、２８−・・シャッタ、
２８′・・・ミラー、２４・・・集束レンズ、２５・・
・レーザビーム、８′・・・埋め込み用クラッド層、５
１・・・ファイバ差し込み用細溝、５２・・・円弧状細
溝、５３・・・Ａｕ金属膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第４図
例工程図、第２図はＣＯ□レーザによる多孔質ガラス層
切込み方法の説明図、第８図（ａ）、 （ｂ）、 （ｃ
）は得られた光導波路の断面図、第４図は切込み細溝部
をタララドガラスで埋め込んだ光導波路の断面図、第５
図は本発明の他の応用例の説明図で、第５図（ａ）は斜
視図・第５図（ｂ）は第５図（ａ）のＡ −Ａ’におけ
る断面図・第５図（ｃ）’は第５図（ａ）のＢ−Ｂ’に
おける断面図でおる。 １・・・ガラス基板、２・・・バッファ用多孔質ガラス
層、８・・・導波層用多孔質ガラス層、４・・・保護層
用多孔質ガラス層、５・・・多孔質ガラス層、６・・・
レーザビーム、ｅａ、７ｂ・・・細溝、８・・・透明ガ
ラス層、Ｑ・・・光導波路、２ａ・・・バッファ層、３
ａ・・・導波層、４ａ・・・保護層、２１・・・精密移
動台、２２・・・Ｃｏ２レーザ、２８−・・シャッタ、
２８′・・・ミラー、２４・・・集束レンズ、２５・・
・レーザビーム、８′・・・埋め込み用クラッド層、５
１・・・ファイバ差し込み用細溝、５２・・・円弧状細
溝、５３・・・Ａｕ金属膜。 特許出願人 日本電信電話公社 第４図
Claims (1)
- １ ガラス基板上に、ガラス形成原料ガスの熱酸化また
は加水分解反応により合成されるガラス微粒子を堆積し
多孔質ガラス層とした後、多孔質ガラス層の一部を、レ
ーザビームにょシ所望の形状に切断し、その彼、基板を
加熱して多孔質ガラス層を透明ガラス化することを特徴
とする光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7627583A JPS59202407A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7627583A JPS59202407A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59202407A true JPS59202407A (ja) | 1984-11-16 |
Family
ID=13600705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7627583A Pending JPS59202407A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59202407A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62111214A (ja) * | 1985-11-11 | 1987-05-22 | Hitachi Cable Ltd | 光フアイバ付ガラス膜光導波路の製造方法 |
| JPS6431586A (en) * | 1987-07-24 | 1989-02-01 | Brother Ind Ltd | Grooving method for optical integrated circuit |
| WO2000072061A1 (en) * | 1999-05-21 | 2000-11-30 | British Telecommunications Public Limited Company | Planar optical waveguides with double grooves |
| JP2006317659A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Hata Kensaku:Kk | 光通信用光導波路基板 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834415A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路と光フアイバの結合方法 |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP7627583A patent/JPS59202407A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5834415A (ja) * | 1981-08-24 | 1983-02-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路と光フアイバの結合方法 |
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| AU779759B2 (en) * | 1999-05-21 | 2005-02-10 | Ipg Photonics Corporation | Planar optical waveguides with double grooves |
| JP2006317659A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Hata Kensaku:Kk | 光通信用光導波路基板 |
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