JPS6090305A - 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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- JPS6090305A JPS6090305A JP19759483A JP19759483A JPS6090305A JP S6090305 A JPS6090305 A JP S6090305A JP 19759483 A JP19759483 A JP 19759483A JP 19759483 A JP19759483 A JP 19759483A JP S6090305 A JPS6090305 A JP S6090305A
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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】
（技術分野）
本発明はガラスの微粉末状の゛すす″で光導波路の構造
を形成しておき、全体を脱泡−ガラス化して製造する低
損失、高速な光導波路の製造方法に関する。
を形成しておき、全体を脱泡−ガラス化して製造する低
損失、高速な光導波路の製造方法に関する。
（背景技術）
ガラス導波路の例として二酸化珪素を母体とする光導波
路は光ファイバに於いて低損失が実現されたことから低
損失導波路として有望視されてきた。代表的製造方法と
して、コーニングガラス社のケックが提案した方法（特
開昭４９−１００５４ ）がある。この方法は耐火性ガ
ラス基板上に添加剤を含んだ二酸化珪素の微粉末を堆積
し、レーザビームで光導波路のパタンに焼緒ガラス化し
、他の微粉末を除去して基板ガラスより高屈折率のガラ
スパタンを形成することを特徴とする方法である。
路は光ファイバに於いて低損失が実現されたことから低
損失導波路として有望視されてきた。代表的製造方法と
して、コーニングガラス社のケックが提案した方法（特
開昭４９−１００５４ ）がある。この方法は耐火性ガ
ラス基板上に添加剤を含んだ二酸化珪素の微粉末を堆積
し、レーザビームで光導波路のパタンに焼緒ガラス化し
、他の微粉末を除去して基板ガラスより高屈折率のガラ
スパタンを形成することを特徴とする方法である。
さらにその導波ガラスパタンの上に再び火炎加水分解法
で既導波ガラスより屈折率の低いガラス微粉末を形成し
、焼結ガラス化して先導波路を製造する。しかし、この
方法はレーザビームで導波路を形成するため導波路を精
度よく整形できない。
で既導波ガラスより屈折率の低いガラス微粉末を形成し
、焼結ガラス化して先導波路を製造する。しかし、この
方法はレーザビームで導波路を形成するため導波路を精
度よく整形できない。
また表面のみがガラス化し、内部に気泡が取り込まれて
しまう欠点がある。従って導波路製造後、気泡および導
波（コア）ガラスとその回りの被覆（クララｉ・）ガラ
スの界面の不均一性による散乱損失が大きく低損失な光
導波路が形成し難い。
しまう欠点がある。従って導波路製造後、気泡および導
波（コア）ガラスとその回りの被覆（クララｉ・）ガラ
スの界面の不均一性による散乱損失が大きく低損失な光
導波路が形成し難い。
他の二酸化珪素を母体とする光導波路の基本的製造方法
にデポジテッド・シリカ法（Ｔ、 Ｉｚａｗａｅｔ、ａ
ｌ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、ｖｏｌ、３８．
ＮＯ，７，１，ｐｐ４８３−４８５． Ａｐｒｉｌ、
１９８１ ）がある。この方法は高温な炉の中に珪素塩
化物および添加塩化物を酸素と共に吹き込み、ガラス基
板上にガラスの微粉末を堆積させ、全体的に高温炉中で
焼結ガラス化し、その後導波路パタンを反応性スパッタ
エツチング技術で形成することを特徴としている。この
方法は導波路の寸法精度を向上できる利点があるが、反
応性スパッタエツチングを使用しているため、加工時間
がかかる点が最大の難点である。
にデポジテッド・シリカ法（Ｔ、 Ｉｚａｗａｅｔ、ａ
ｌ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、ｖｏｌ、３８．
ＮＯ，７，１，ｐｐ４８３−４８５． Ａｐｒｉｌ、
１９８１ ）がある。この方法は高温な炉の中に珪素塩
化物および添加塩化物を酸素と共に吹き込み、ガラス基
板上にガラスの微粉末を堆積させ、全体的に高温炉中で
焼結ガラス化し、その後導波路パタンを反応性スパッタ
エツチング技術で形成することを特徴としている。この
方法は導波路の寸法精度を向上できる利点があるが、反
応性スパッタエツチングを使用しているため、加工時間
がかかる点が最大の難点である。
（発明の課題）
本発明は上記二個の欠点である散乱損失の低減、製造速
度の改善を達成するために、光導波路をガラス倣粉末状
態で全て形成し焼結ガラス化することと、微粉末状態で
光導波路を形成する際に導波路マスクを用い高圧ガスで
形成することを特徴としており、以下図面について詳細
に説明する。
度の改善を達成するために、光導波路をガラス倣粉末状
態で全て形成し焼結ガラス化することと、微粉末状態で
光導波路を形成する際に導波路マスクを用い高圧ガスで
形成することを特徴としており、以下図面について詳細
に説明する。
（発明の構成および作用）
本発明の先導波路材お）は光ファイバとの融着接続を可
能にするため１例として石英系材料を用いている。本発
明は大きく分けて５つの工程より成る。第１は基板とな
る石英ガラスの上に先導波路のクラッドと成る二酸化珪
素の微粉末の“すす゛を堆積する工程（図１）、第２は
その上に光導波路のコアに成る添加剤を含んだ二酸化珪
素の“すす°を堆積する工程（図２）、第３は′すすパ
の状態で光導波路パタンを形成する工程（図３．４ ）
、第４は再びクラッドとなる二酸化珪素の゛すす″を
堆積する工程（図５）、Ｅ６５は形成された“すす状の
光導波路構造物を焼結ガラス化し、切断、端面研磨して
光導波路を形成する工程である。
能にするため１例として石英系材料を用いている。本発
明は大きく分けて５つの工程より成る。第１は基板とな
る石英ガラスの上に先導波路のクラッドと成る二酸化珪
素の微粉末の“すす゛を堆積する工程（図１）、第２は
その上に光導波路のコアに成る添加剤を含んだ二酸化珪
素の“すす°を堆積する工程（図２）、第３は′すすパ
の状態で光導波路パタンを形成する工程（図３．４ ）
、第４は再びクラッドとなる二酸化珪素の゛すす″を
堆積する工程（図５）、Ｅ６５は形成された“すす状の
光導波路構造物を焼結ガラス化し、切断、端面研磨して
光導波路を形成する工程である。
第１図はクラッドに相当する二酸化珪素の゛すす″を堆
積する工程を示しており、石英ガラス基板ｌの上に二酸
化珪素の微粉末状の“すす”の層２を堆積させる。この
方法は既に報告されている様に火炎加水分解法、ＤＳ
（Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ５ｉｌｉｃａ ）法によって形
成可能である。しかし、“すすパの硬さは、後に加工さ
れる際に加工精度に影響するため適度である必要があり
、“かさ密度°゛にして０．３ ｇ／Ｃｍ３以上が適当
である。一般にパすす°゛の硬さは反応温度に依存する
ため上記“かさ密度′”を有するためには１０００℃以
上が望ましく １０００℃が適当である。火炎加水分解
法の場合は酸水素バーナを用いるため、温度制御が容易
であり、高温状態で“すす°゛を製造可能である。一方
Ｏ８法の場合は反応炉の温度に限界があり硬い°゛すす
′を製造しにくい。その他、“すす゛の製造法としてプ
ラズマトーチを用いる方法がある。いずれの方法によっ
ても硬い゛すす°′が製造可能であれば使用することが
５７能である。本実施例では酸水素バーナ３を用い、酸
水素炎４中で反応し製造された二酸化珪素の“すす”を
゛すすパの層２の様に２バーナ３を左から右へ移動しな
がら形成する。または左右に何回も往復運動を繰り返す
ことによって堆積させてもよい。酸水素炎４中に吹き込
む石英カラスの原料は四塩化珪素が適当であり、キャリ
ヤガスは不活性カス（アルゴン窒素ガス）あるいは酸素
が適当である。ただし酸素は四塩化珪素と反応し一酸化
珪素を四塩化珪素が入っているバブラー内に生じ、反応
系をつまらせる危険性がある。すす層２の厚さはガラス
化した場合にクラッド層となるため、光波が占める領域
を覆うに足りる程、十分厚い必要がある。また石英系光
ファイバを融着接続可能な程、厚いことも重要である。
積する工程を示しており、石英ガラス基板ｌの上に二酸
化珪素の微粉末状の“すす”の層２を堆積させる。この
方法は既に報告されている様に火炎加水分解法、ＤＳ
（Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ５ｉｌｉｃａ ）法によって形
成可能である。しかし、“すすパの硬さは、後に加工さ
れる際に加工精度に影響するため適度である必要があり
、“かさ密度°゛にして０．３ ｇ／Ｃｍ３以上が適当
である。一般にパすす°゛の硬さは反応温度に依存する
ため上記“かさ密度′”を有するためには１０００℃以
上が望ましく １０００℃が適当である。火炎加水分解
法の場合は酸水素バーナを用いるため、温度制御が容易
であり、高温状態で“すす°゛を製造可能である。一方
Ｏ８法の場合は反応炉の温度に限界があり硬い°゛すす
′を製造しにくい。その他、“すす゛の製造法としてプ
ラズマトーチを用いる方法がある。いずれの方法によっ
ても硬い゛すす°′が製造可能であれば使用することが
５７能である。本実施例では酸水素バーナ３を用い、酸
水素炎４中で反応し製造された二酸化珪素の“すす”を
゛すすパの層２の様に２バーナ３を左から右へ移動しな
がら形成する。または左右に何回も往復運動を繰り返す
ことによって堆積させてもよい。酸水素炎４中に吹き込
む石英カラスの原料は四塩化珪素が適当であり、キャリ
ヤガスは不活性カス（アルゴン窒素ガス）あるいは酸素
が適当である。ただし酸素は四塩化珪素と反応し一酸化
珪素を四塩化珪素が入っているバブラー内に生じ、反応
系をつまらせる危険性がある。すす層２の厚さはガラス
化した場合にクラッド層となるため、光波が占める領域
を覆うに足りる程、十分厚い必要がある。また石英系光
ファイバを融着接続可能な程、厚いことも重要である。
一般に高温中でガラス化すると厚さはＩ／３から１／２
に縮小されるため５００ ｇ ｍ程度の厚さのクラット
ガラスを形成するためには“すす゛層２の厚さを１〜１
．５ ｍｍ程度にする必要がある。
に縮小されるため５００ ｇ ｍ程度の厚さのクラット
ガラスを形成するためには“すす゛層２の厚さを１〜１
．５ ｍｍ程度にする必要がある。
次に第２工程では、図２に丞した様に光導波路のコア部
に相当する゛すす′°層５を堆積させる。
に相当する゛すす′°層５を堆積させる。
堆積法は工程ｌと同様に本実施例では火炎加水分解法に
よりバーナ３で行う。ただし本工程ではガラス化した場
合に石英ガラスより屈折率の高いコアガラスを形成する
必要があるため、バーナ３に吹き込む原＃ｌは四塩化珪
素に添加剤である四塩化ゲルマニウム、四塩化チタンΦ
三塩化アルミニウム、三塩化酸化燐等を混入し゛すす°
化する必要がある。
よりバーナ３で行う。ただし本工程ではガラス化した場
合に石英ガラスより屈折率の高いコアガラスを形成する
必要があるため、バーナ３に吹き込む原＃ｌは四塩化珪
素に添加剤である四塩化ゲルマニウム、四塩化チタンΦ
三塩化アルミニウム、三塩化酸化燐等を混入し゛すす°
化する必要がある。
製造条件はほぼ工程ｌと同様であるが添加剤を含んでい
るため製造温度が若干低くなり、゛すす゛の硬さを制御
する場合はバーナ３と“すす”の層２との距離・酸素・
水素の量を制御する必要がある。
るため製造温度が若干低くなり、゛すす゛の硬さを制御
する場合はバーナ３と“すす”の層２との距離・酸素・
水素の量を制御する必要がある。
工程３では°すす゛層５のコア部の光導波路のバタン化
を行う。図３に示した様に“すす゛′層５の上に密着し
たマスク６を設置し、高圧ガス８が吹き出るノズル７を
その上部に配備し、高圧ガス８でマスクされない“すす
゛層５を吹き飛ばす。
を行う。図３に示した様に“すす゛′層５の上に密着し
たマスク６を設置し、高圧ガス８が吹き出るノズル７を
その上部に配備し、高圧ガス８でマスクされない“すす
゛層５を吹き飛ばす。
吹き飛ばされた°゛すす″は排気系に導かれ処理される
がマスク下部の゛すす″′層５は図４の様に残留する。
がマスク下部の゛すす″′層５は図４の様に残留する。
ノズル７は単に茜圧力ス例えばアルゴンカス、チッ素ガ
ス、ヘリウムガス等の不活性ガスを吹き出してもよいが
、工程を高速に処理したい場合は、“すす′と同径ある
いは近い直径の純度の高い二酸化珪素の粉末を同時に含
み、半導体加工で用いられるサンドブラスト的に加工し
てもよい。多モード光導波路幅が５０ ｇｍ程度のため
マスクの幅はガラス化による収縮率を考處して、６０〜
７０ μｍが適九でありノズルの吹き出し直径は１ｏＯ
ｇｍ程度が適当である。マスクの材質は、常温で処理す
るため耐熱性の必要がなく、金属であればよいがエツジ
がシャープに切れる必要があるため硬い材質が望ましく
スパッタエツチング等でするどくエツジが切れる材質が
良い。例えば、モリブデンφニッケル・チタン合金等で
ある。またシリコン等の半４体でもよく、大面積のマス
ク加工が可能、マスク強度、平担度が良好であれば使用
可能である。
ス、ヘリウムガス等の不活性ガスを吹き出してもよいが
、工程を高速に処理したい場合は、“すす′と同径ある
いは近い直径の純度の高い二酸化珪素の粉末を同時に含
み、半導体加工で用いられるサンドブラスト的に加工し
てもよい。多モード光導波路幅が５０ ｇｍ程度のため
マスクの幅はガラス化による収縮率を考處して、６０〜
７０ μｍが適九でありノズルの吹き出し直径は１ｏＯ
ｇｍ程度が適当である。マスクの材質は、常温で処理す
るため耐熱性の必要がなく、金属であればよいがエツジ
がシャープに切れる必要があるため硬い材質が望ましく
スパッタエツチング等でするどくエツジが切れる材質が
良い。例えば、モリブデンφニッケル・チタン合金等で
ある。またシリコン等の半４体でもよく、大面積のマス
ク加工が可能、マスク強度、平担度が良好であれば使用
可能である。
図４に示した様にコア部の゛すす”°の縦横比が同一の
場合は、焼結ガラス化した場合基板カラスの影響で横方
向の収縮が、縦方向の収縮に比べて小さいため変形する
５ｆ能性がある。ちなみに従来の収縮二Ｖは横方向が７
０ ％縦方向が３θ〜５０％である。従ってマスクの断
面構造を逆台形に加工したものを用いコア部の“すす′
”層を逆台形に形成すると縦横比が等しい形のコアガラ
ス層を形成１丁能である。多モード導波路の場合厚さは
１００〜１５０ ｐ−ｍが適当である。
場合は、焼結ガラス化した場合基板カラスの影響で横方
向の収縮が、縦方向の収縮に比べて小さいため変形する
５ｆ能性がある。ちなみに従来の収縮二Ｖは横方向が７
０ ％縦方向が３θ〜５０％である。従ってマスクの断
面構造を逆台形に加工したものを用いコア部の“すす′
”層を逆台形に形成すると縦横比が等しい形のコアガラ
ス層を形成１丁能である。多モード導波路の場合厚さは
１００〜１５０ ｐ−ｍが適当である。
第４の工程（図５）では第３工程で作成した光ガイド用
“′すす°′層５の回りに再び工程ｌで行った時と同様
に二酸化珪素の微粉末の“すす゛′層９を堆積させる。
“′すす°′層５の回りに再び工程ｌで行った時と同様
に二酸化珪素の微粉末の“すす゛′層９を堆積させる。
作製条件は工程１と同様であり、カラス化した場合に充
分光を導波させることができ、石芙系光ファイ／へを端
面融着接続可能ならしめる゛すす″の厚さは約１〜１．
５１が適当である。
分光を導波させることができ、石芙系光ファイ／へを端
面融着接続可能ならしめる゛すす″の厚さは約１〜１．
５１が適当である。
以上で全て石英系ガラス（二酸化珪素）の°゛すす°°
からなる光導波構造が作成されたことになり次の第５工
程では焼結ガラス化が行われる。焼結ガラス化の工程で
は微小な気泡の残留が散乱損失の原因と成るため、“す
す°′層内の気体はＨｅカスで置換されていることが望
ましい。また脱水処理を塩化チオニルを用いて行った後
に電気炉中１４００〜１６００°Ｃの温度で焼結ガラス
化することが望ましい。その他に高周波加熱炉によりゾ
ーンメルト法でガラス化する方法でもよい。ゾーンメル
ト法の場合は１５００〜１６００°Ｃのシャープな高温
度領域を通過させる必要があるが、ガラス化時間は電気
炉による方法より短時間にガラス化ｉｉ１能である、ガ
ラス化したブロックは端面処理（カントレボリッシュす
る）した後、光導波路として使用される。
からなる光導波構造が作成されたことになり次の第５工
程では焼結ガラス化が行われる。焼結ガラス化の工程で
は微小な気泡の残留が散乱損失の原因と成るため、“す
す°′層内の気体はＨｅカスで置換されていることが望
ましい。また脱水処理を塩化チオニルを用いて行った後
に電気炉中１４００〜１６００°Ｃの温度で焼結ガラス
化することが望ましい。その他に高周波加熱炉によりゾ
ーンメルト法でガラス化する方法でもよい。ゾーンメル
ト法の場合は１５００〜１６００°Ｃのシャープな高温
度領域を通過させる必要があるが、ガラス化時間は電気
炉による方法より短時間にガラス化ｉｉ１能である、ガ
ラス化したブロックは端面処理（カントレボリッシュす
る）した後、光導波路として使用される。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明はガラス微粉末の“すす°
で光導波路全てを作りその後一度に焼結ガラス化するた
め、残留気泡の少ない低損失な光導波路が製造できる。
で光導波路全てを作りその後一度に焼結ガラス化するた
め、残留気泡の少ない低損失な光導波路が製造できる。
また導波路のガラス加工等の工程を含まず“すすパの段
階で、サンドブラスト的に加工するため製造速度が速い
特徴を有する。ちなみにカラス加工を反応性スパッタエ
ンチングで行うと、０．０７７ｚ、ｍ／ｍｉｎの速度で
ある。一方“すす°の段階で削る方法であれば、１００
倍程展速度が向上する。本発明のもう一つの特徴は“す
す″の段階で加工するためガラス状態での加工に比べて
整形精度か緩和される点にある。
階で、サンドブラスト的に加工するため製造速度が速い
特徴を有する。ちなみにカラス加工を反応性スパッタエ
ンチングで行うと、０．０７７ｚ、ｍ／ｍｉｎの速度で
ある。一方“すす°の段階で削る方法であれば、１００
倍程展速度が向上する。本発明のもう一つの特徴は“す
す″の段階で加工するためガラス状態での加工に比べて
整形精度か緩和される点にある。
第１図は、タララドカラスになる石英の゛すす′”を堆
積する工程を示す図、ｆｆ５２図はコアカラスになる雄
加剤入りの石英系°“すすパを堆積する工程をンＪ＼す
図、第３図は高圧空気またはサンドブラスト的に゛ずす
°゛の光導波路をマスクを用いて製造する工程を示す図
、第４図は第３図の断面図、第５図は“すす°′状の光
導波構造の断面図である。 １−ｍ−石英基板、 ２−ｍ−石英の微粉末′°すす°
゛層、３−−一酸水素パーナ、 ４−ｍ−酸水素炎、５
−ｍ−添加剤を含んだ石英系微粉末゛すす層、６−−−
マスク、７−−−ノズル、８−ｍ−高圧ガス、９−一一
石莢の微粉末パすす“層。 特許出願人 日本ＴＬ侶主電話公 社許出願代理人 ブを理士 山木恵− 図 １ 図 ２ 図３ 図４ 図 ５
積する工程を示す図、ｆｆ５２図はコアカラスになる雄
加剤入りの石英系°“すすパを堆積する工程をンＪ＼す
図、第３図は高圧空気またはサンドブラスト的に゛ずす
°゛の光導波路をマスクを用いて製造する工程を示す図
、第４図は第３図の断面図、第５図は“すす°′状の光
導波構造の断面図である。 １−ｍ−石英基板、 ２−ｍ−石英の微粉末′°すす°
゛層、３−−一酸水素パーナ、 ４−ｍ−酸水素炎、５
−ｍ−添加剤を含んだ石英系微粉末゛すす層、６−−−
マスク、７−−−ノズル、８−ｍ−高圧ガス、９−一一
石莢の微粉末パすす“層。 特許出願人 日本ＴＬ侶主電話公 社許出願代理人 ブを理士 山木恵− 図 １ 図 ２ 図３ 図４ 図 ５
Claims (1)
- 耐火性基板上にカラスの微粉末からなる“すすパをクラ
ッドとなる層として堆積する工程と、その上に添加剤を
含んだガラスの微粉末の“すすパをコアとなる層として
堆積させる工程と、さらにその上に光導波路のパタンを
有するマスクを置き、マスク」一部から高圧ガスを吹き
つけることにより、すすの状態で不要部分を除去して導
波路パタンを形成する工程と、さらにその上にガラスの
微粉末の“すす“°をクラッドとなる層として堆積させ
る工程と、堆積させた゛すす“層を脱泡及びガラス化す
る工程を有することを特徴とする先導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19759483A JPS6090305A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19759483A JPS6090305A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090305A true JPS6090305A (ja) | 1985-05-21 |
Family
ID=16377079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19759483A Pending JPS6090305A (ja) | 1983-10-24 | 1983-10-24 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090305A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119505A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路デイバイスの形成方法 |
| WO1998027018A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Corning Incorporated | Organometallics for lightwave optical circuit applications |
| US6376010B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-04-23 | Corning Incorporated | Germanium doped silica forming feedstock and method |
| JP2010156996A (ja) * | 2010-03-15 | 2010-07-15 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光素子用基板の製造方法 |
-
1983
- 1983-10-24 JP JP19759483A patent/JPS6090305A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62119505A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-05-30 | Fujitsu Ltd | 光導波路デイバイスの形成方法 |
| WO1998027018A1 (en) * | 1996-12-16 | 1998-06-25 | Corning Incorporated | Organometallics for lightwave optical circuit applications |
| US6376010B1 (en) | 1996-12-16 | 2002-04-23 | Corning Incorporated | Germanium doped silica forming feedstock and method |
| JP2010156996A (ja) * | 2010-03-15 | 2010-07-15 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光素子用基板の製造方法 |
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