JPS60156014A - 埋込形光導波路装置の製造方法 - Google Patents

埋込形光導波路装置の製造方法

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JPS60156014A
JPS60156014A JP25163483A JP25163483A JPS60156014A JP S60156014 A JPS60156014 A JP S60156014A JP 25163483 A JP25163483 A JP 25163483A JP 25163483 A JP25163483 A JP 25163483A JP S60156014 A JPS60156014 A JP S60156014A
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JP
Japan
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film
optical waveguide
groove
substrate
zno
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Pending
Application number
JP25163483A
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English (en)
Inventor
Kazuo Mikami
和夫 三上
Noriyuki Tsukiyama
築山 則之
Seisuke Hinota
日野田 征佑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/136Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by etching

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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は埋込形光導波路装置の製造方法に小型化、モ
ノリシック化が促進されており、従来のようなレンズ、
ハーフミラ−、プリズム等を組合せたものではなく一基
板上にすべての光学的機能を実現できる光導波路装置(
デバイス)が要求されつつある。したかって光導波路材
料としては、光の分岐、合波、スイッチング、変調など
の能動的機能を達成しうる材料が要求されている。
光導波路装置には、光導波路の断面の大きさく厚さ、巾
)が2〜5μm程度の非常に細いシングル・モード光用
のものと、50〜200μmと大口径のマルチ・モード
光用のものとがある。
シングル−モード用の光導波路装置にはL i N b
 O3、LiTaO3、PLZT、GaAs、InP等
の材料を基板として用いたものがあり、これらの基板へ
の不純物の熱拡散技術等により光導波路を比較的容易に
作製することができる。そして、これらの光学材料は電
気光学効果や音響光学効果をもっているために電界の印
加、弾性表面波の伝搬を利用して光に対する上記のよう
な能動的機能を達成することができる。しかしながら、
作製される光導波路は深さが1〜2μm1大きくてもせ
いぜい2〜5μm程度であるので、シングル・モード光
を入射するのが非常に困難である。とくにコア径が5〜
10μmのシングル・モード光ファイバと接続する場合
には光軸合わせが困難であるとともに温度等の環境の変
化によって光軸のずれをおこすなど実用化には幾多の難
点がある。
これに対してマルチ・モード光用光導波路装置はコア径
が50〜200μmの大口径の光ファイバと接続して使
用できるために、接続が容易であるという利点がある。
しかしながら、上記したような能動的機能を達成するこ
とかできないという欠陥がある。たとえばマルチ・モー
ド光用の横断面の大きな光導波路を製造する技術として
高分子材料を利用するものか案出されている。これは、
ポリカーボネートにモノマを混合し、キャスティングに
よってフィルム状に成形する。モノマには光の照射によ
って光重合を起こし、ポリマになることによって屈折率
か変化するものが用いられる。このようなフィルム状物
質にマスキングの技術を用いて光を選択的に照射し、部
分的に屈折率の変化を生じさせて立体的な光導波路を作
製する。この技術によると50〜200μm程度の光導
波路の製造が可能であり、マルチ・モード光ファイバと
容易に接続可能である。しかしながら、ポリカーボネー
トなどの高分子材料は電気光学効果や音響光学効果を持
たないために、外部信号を用いた上記のような光に対す
る能動的機能を達成することができない。マルチΦモー
ド光用光導波路装置の他の例としては、ガラス基板にA
g十等の金属イオンを注入して高屈折率の光導波路を形
成したものもある。しかしながら、この装置においても
上記のような能動的機能を達成することはできない。
発明の概要 この発明は、シングル・モード光ファイバのみならずマ
ルチ・モード光ファイバとも接続が可能なほどに横断面
積か大きな光導波路も作製できるとともに、光の分岐、
合波、スイッチング、変調などの能動的機能を付加する
ことも可能で低損失の埋込形光導波路装置の製造方法を
提供するものである。
この発明による埋込形光導波路装置の製造方法は、所定
基板表面上に光導波路用溝を形成し、少なくとも光導波
路用溝内面に3 i02薄膜を形成し、さらに光導波路
用溝内にZnOc軸配向結晶体を成長させ、 5i02
薄膜とZnOc軸配向結晶体との界面をアニールするこ
とを特徴とする。
基板としてはSi基板とくにSi単結晶を用いることが
好ましい。ZnOとSiの熱膨張係数はそれぞれ4.O
X 10 / deg 、 3.6X10−6/deg
であってほぼ同程度であり、両材料は周囲温度の変化に
対して整合性がよい。基板表面上への光導波路用溝の形
成は、基板の性質に応芹 じて異方性エツチング、レーザ加I”−O技術を用いて
行なわれる。この溝は作製すべき光導波路に応じて決定
すればよく、−直線状、7字形、適当な曲りをもつもの
、三分岐形状、その他、任意のパターンとすることがで
きる。SiO2薄膜は、基板がSi単結晶の場合には熱
酸化処理により形成することができるが、他の方法たと
えばスパッタリング法により作製してもよい。
Zn0(酸化亜鉛)C軸配向結晶体とはZnOのC軸が
一方向を向いたC軸配向膜およびZnO単結晶を含む。
ZnOC軸配向膜は、たとえばガラスなどのアモルファ
ス基板上にマグネトロン・スパッタリング法によってつ
くられる。ZnO単結晶は、たとえばCVD(化学的気
相成長)法によって作製される。もちろん、基板として
上述の材料の他にサファイヤなどの単結晶やポリイミド
などの高分子材料を用いることも可能であり、結晶体の
作製方法も、他のスパッタリング法、プラズマCVD法
、イオンブレーティング法、反応性クラスタイオンビー
ム法など種々の方法を採用することができる。ZnOC
軸配向結晶体とS i02薄膜との界面のアニールは、
CO2レーザやYAGレーザを使用したレーザ・アニー
ルが好ましいか、他の加熱源を使用したアニ失か小さい
ことが分った。したがって、光導波路として使用できる
。この結晶体は、基板上の光導波路用溝内に1〜5μm
(シングル・モード光ファイバのコア径に相当)程度の
厚さに成長させることも、それ以上の任意の厚さ、たと
えば20〜200μm程度(マルチ・モードの光ファイ
バのコア径に相当)の厚さに成長させることも可能であ
る。したがって、種々のコア径の光ファイバと容易に接
続できる可能性をもっている。ZnOり軸配向結晶体は
電気光学効果および音響光学効果を有しているので、電
極を設けて電圧を印加したり、弾性表面波を伝搬させた
りすることにより、光の分岐、合波、スイッチング、変
調などの光に対する各種の能動的機能の達成も可能とな
る。このようにして、マルチ争モード光ファイバを含め
た各種光ファイバと容易に接続可能であり、しかも各種
能動的機能をもたせることが可能な光導波路が製造でき
ることとなる。
ZnO光導波路は基板内に埋設された形態となっている
から光導波路は周囲の基板によって充分に保護される。
また基板表面と光導波路の一側面とを面一にすることも
可能であるから、基板表面上に突出して形成された光導
波路に比べて上述の光制御用の電極の形成等が容易とな
る。
ZnO光導波路の導波損失には、ZnOのバルク損失、
ZnO表面での界面散乱損失ならびにZnO両側面およ
び底面での5i02薄膜との間の界面散乱損失の3要因
が考えられるか、とりわけS i02薄膜との間の界面
散乱損失か大きい。この発明では、ZnOと5i02と
の界面を加熱し、この界面付近のZnOと5i02とを
再結晶化しているので、これらの界面での散乱損失を1
桁以上低減させることができる。したがって、導波損失
の小さい埋込形光導波路装置を実現することかできる。
実施例の説明 第1図は、Si単結晶基板(単にSi基板という)(1
)内に形成されたZnOC軸配向膜(単にZnO膜とい
う)からなるY字形光導波路(2)をもつ埋込形光導波
路装置を示している。この実施例では光導波路(2)は
巾、深さく厚さ)ともに45μmに形成されている。こ
れはコア径5QILmの光ファイバと接続するのに好適
である。光導波路(2)の上表面と基板(1)の表面と
は面一となっている。光導波路(2)の他の三側面は5
i02膜(3)によって囲まれている。S io2膜(
3)はZnO(2iをを光学的に保護し、かつ開口数を
大きくするた一例について詳述する。
まず、Si基板(1)表面にレーザ加工によって所定パ
ターンの光導波路用溝(7)を形成する。(1,0,0
)面で切り出されたSi基板(1)が使用されている。
また、光出力IWのYAGレーザ(5)が用いられてい
る。レーザ波長は1.06μmであり、レンズ系(6)
を用いてレーザ・ビーム・スポットの径をiopm程度
に集光する。あらかじめ定めたY字形光導波路パターン
と同パターンのY字形光導波路用溝(7)が形成される
ように、レーザ・ビームをスキャニングしつつSi基板
(1)をレーザーパワーにより加熱して蒸発させながら
溝(7)を掘っていく。たとえば、レーザeビームのス
キャニング速度約300++ll+I/秒、2〜3回の
同一箇所スキャニングで深さが45μmとなる。溝の巾
方向にも連続的にレーザ・ビームを移動させ、最終的に
溝(7)の巾、深さともに45μmとなるように調整す
る(第2図参照)。
次に、溝(7)の形成されたSi基板(1)を、周囲温
度1200℃、95℃水蒸気と1//分程度 Iの02
ガスの混合雰囲気中で3時間熱酸化処理し、Si基板(
1)表面および光導波路用溝(7)内面に厚さ1μm程
度のアモルファスS iO2薄H(3)を形成する(第
3図参照)。
このようなSi基板(1)をマグネトロン・スパッタ装
置にセットする。ターゲットとしてZnQセラミックス
を用い、Si基基板変度350 ”r;、Ar : o
z==l: 1でガス圧I X 10 Torr一定、
高周波入力電力400W、ターゲット/Si基板間距離
40mmのスパッタリング条件で、約5時間連続スパッ
タリングすることにより、Si基板(1)表面上および
溝(7)内に膜厚的50μmのznOスパッタ厚膜(2
)を成長させる(第4図参照)。
この後、ZnO膜(2)が形成されたSi基板(1)を
研磨治具にセットし、表面の鏡面研磨によってSi基板
+11の表面上のZnO膜(2)、5i02膜(3)ヲ
除去し、溝(9)内のZnO膜(2)のみを残す(第5
図参照)。このようにして、溝(9)内に形成されたZ
nO膜(2)をコアとし、その周囲のS i02膜(3
)をクラッド層とする埋込形光導波路が形成される。
必要ならば、Si基板+11およびZnO膜(2)表面
上ニ5i02膜を新たに形成する。
ZnO(7)屈折率を2.0、S i02の屈折率を1
.41とすると開口数は1.4と非常に大きな値となる
この光導波路の導波損失はHe −Ne レーザ光で1
.0 dB / cmであった。
最後に、5i02薄膜(3)とZnO膜との界面のレー
ザ・アニール処理を行なう。波長10.6μmのCO2
レーザ(8)を用い、レンズ系(9)を介してビーム・
スポットを50μm程度に絞る。光パワーは2X10 
Wedとし−15mm/秒のスキャニング速度で光導波
路(2)の長さ方向に3〜4回走査し、光導波路(2)
(溝(7))の底面をア二一ルで光導波路(2)の側面
をアニールする(第6図参照)。
波長10.6μmの光に対してはZnO膜は透明である
から光の吸収はほとんど起こらない。これに反して5i
02膜はこの波長では不透明であるから、光を大量に吸
収して高温に加熱される。
ZnOと5i02の界面近傍における膜状態は欠陥密度
が高く、界面散乱、反射による導波損失が大きいが、上
述のレーザ・アニールによって界面近傍の膜の結晶化が
促進されることにより、界面散乱損失が低下する。レー
ザ・アニールによってZnO膜のC軸配向状態に悪影響
を与えることはなく、ZnOバルク損失は上述のように
小さいので、全体として導波損失を低下させることがで
きる。レーザ・アニール処理後の導波損失は0.1dB
/cmであり、1桁減少していることが分る。
上記実施例ではレーザ加工によって光導波路用溝を形成
しているが、’Si基板の異方性エツチングによっても
光導波路用溝を形成することが可能である。Si単結晶
の(1,1,1)面方向への異方性エツチング液は知ら
れているから、Si基板を(1,1,1)面に直交する
方向たとえば(1,1,2)面に切り出せばよい。
豊壬鼻壬=Si単結晶の他の面たとえば(0゜0・”3
・(0・1・O) 1lffi$01@−’C”6(7
) 。
はいうまでもない。
光導波路用溝底面上にまずZnO薄膜を形成し、その後
、このZnO薄膜上に化学的気相成長法に2七 よってZnO光導波路を成長するようにすることも可能
である。光導波路用溝底面上へのZnO薄膜の形成は、
マスキングまたはフォトリゾグラフィを併用したスパッ
タリング法、蒸着法などにより行なうことができる。こ
のようなZnO薄膜が存在すると、化学的気相成長法で
ZnO単結晶を成長させたときにZnOはZnO薄膜の
上にのみ選択的に成長する。これにより光導波路用溝内
に厚みのあるZnO光導波路が形成される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、埋込形光導波路装置の一例を示す斜視図、第
2図から第6図はその製造工程を示す断面図である。 fil −−−S i単結晶基板、(2)・・・znO
C軸配向膜(光導波路) s t31 ass 810
2薄膜。 以 上 第2図 第3図 第4図 第5図 第6因

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 所定基板表面上に光導波路用溝を形成し、少なくとも光
    導波路用溝内面にS i02薄膜を形成基 の界面をアニールする、埋込形光導波路装置の製造方法
JP25163483A 1983-12-27 1983-12-27 埋込形光導波路装置の製造方法 Pending JPS60156014A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63108306A (ja) * 1986-10-27 1988-05-13 Furukawa Electric Co Ltd:The 光導波素子の製造方法
JPS6480909A (en) * 1987-09-22 1989-03-27 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Optical device manufacturing device
JPH02232607A (ja) * 1989-03-06 1990-09-14 Ibiden Co Ltd チャンネル型光導波路の作成方法
US6615614B1 (en) * 1999-07-07 2003-09-09 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for preparing optical waveguide substrate

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5633684A (en) * 1979-08-29 1981-04-04 Seiko Instr & Electronics Liquid crystal display unit
JPS5642203A (en) * 1979-09-14 1981-04-20 Fujitsu Ltd Production of photocoupling line
JPS5855904A (ja) * 1981-09-29 1983-04-02 Nec Corp 光導波路の製作法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5633684A (en) * 1979-08-29 1981-04-04 Seiko Instr & Electronics Liquid crystal display unit
JPS5642203A (en) * 1979-09-14 1981-04-20 Fujitsu Ltd Production of photocoupling line
JPS5855904A (ja) * 1981-09-29 1983-04-02 Nec Corp 光導波路の製作法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63108306A (ja) * 1986-10-27 1988-05-13 Furukawa Electric Co Ltd:The 光導波素子の製造方法
JPS6480909A (en) * 1987-09-22 1989-03-27 Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Optical device manufacturing device
JPH02232607A (ja) * 1989-03-06 1990-09-14 Ibiden Co Ltd チャンネル型光導波路の作成方法
US6615614B1 (en) * 1999-07-07 2003-09-09 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Method for preparing optical waveguide substrate

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