JPS61204604A - 光導波路構造の製造法 - Google Patents

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】 本発明は、少なくとも表面層にドーパントを含トを上記
層から拡散排出させ、それによって組成、二変化とそ°
のための加熱基体層の屈折率変化とを生起せしめること
による光導波路構造の製造法に関゛する。

光通信システムのためには実際の光導波路ファイバに加
えるに多数の付加的な光学的構成要素が必要である。こ
れらの構成要素は現今主として別個のモジュールとして
用いられ、従って別々に製造される。光源としての半導
体レーザや受光素子としての光検波器の他にも、光通信
システムには数個の他の別々な構成要素、例えば純粋に
光学的基本原理で作用する結合素子、分岐素子、マルチ
プレックサ（光多重回路）、ディマルチプレックサ（光
分波回路）、スイッチ素子等が必要である。

マイクロエレクトロニクスにおけると同様に、「光回路
」　（光集積回路）における成るキャリアと一緒にこれ
ら個々の構成要素を組み込むことは窮極の目的である。

通信システムにふいては、多数の光学的構成要素が存在
し得るので、かかる構成要素の光損失を伝送区間の損失
規模において、詳しくは接続部において、即ち一般には
０．１ｄＢ未満という最小限に保たなければならない。

成る先行技術の方法が、米国特許第４０２２６０２号明
細書によって公知である。この方法にお、いては、レー
ザビームで基板物質を蒸発させるこ呂により、ドープし
ていない光伝送用基板の表面に条溝を形成する。またレ
ーデビームの高温によって条溝の直接近接部分に光伝搬
路が画定される。この効果は、局部的屈折率の変化に対
応する基板物質の組成′の局部的変化の結果生じたもの
である。条溝の形成によって基板の形態に根本的変化が
生ずるが、この変化は残された基板が平面でなくなり、
その后続いてうまく被覆し得なくなるので有害である。

この手法について更に不都合なことは、処理された（条
溝が生成した）表面の粗度が概して散乱を増大させるこ
とである。

米国特許第３９８１７０７号明細書によって、フッ素含
有ガラス基板であって充分高温に加熱すればフ・素が拡
瞥して基板から排出するものが公知である。結果として
基板の全表面に亘って基板表面に垂直な方向にフッ素の
濃度傾斜（それによる屈折率傾斜）が形成される。この
方法で体系付けられていない平面状光導波路が生成する
。この公知方法の他の教示事項は、全基体を延伸してグ
レーデッドインデックス形光導波路ファイバとなすこと
である。両方の場合において、局在した光伝搬構造は形
成されない、即ち、光集積成分の組立てはこの方法では
可能ではない、。

本発明の目的は、平面基板にふける低損失光導波路構造
の簡単な製造を可能ならしめる方法を提供するにある。

　　　　　、　　　　　。

この目的は、ドーパントを含有する基体層を所定のパタ
ーンに従って加熱し、該所定パターンに従ってドーパン
トヲ拡散排出させることを特徴とする、本書冒暉に示し
た如き方法における本発明によって達成される。

本発明による加熱によっ、て、１種（或いは数種）の屈
折率変化ドーピングに関して所定のパターンに応じた別
々の箇所で基板は空乏化する。結果として、処理された
基板の屈折率はパターンに従って変化しかくして光の伝
搬に好適な構造が形成される。本発明による熱処理は、
ファイ−バ状光導波路プレフォームのドープした帯域に
おいてもまた他の適宜な基板、例えば平面状基板におい
ても共に実施することができる。

基板の熱処理にはあらゆるタイプの熱源、例えば火炎、
電粋、等を使用し得る。前述せるレーデビームの使用に
よる基板の加熱は一局部的に極めて選択された熱感−理
が可能であるために特に有利であり、またこれは非常に
小型の光伝導構造の生産と結び付く。レーザ焦点の局部
的移動によって、強度変、化または熱処理時間の変化或
いはまた基板から拡散排出したドーパントの除去、本発
明によって作った光伝搬構造の屈折率および形態等を必
要な態様において選択的に制御することができる。

本発明の好適な特ホ具体−に右いては、ドーパントを含
有する基板層は基板ベース上に気相から層を被着させる
ことによっ、て生成する。気相からの被着（ま物理的手
段（真空蒸着ＰＶＤ法）または化学的手段（ＣＶＤ法）
によって生起し得る。「トピックス・イン・カレント・
ケミストリイＪ　（Ｔｏｐｉｃｓ　１ｎＣｕｒｒｅｎｔ
　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）　８９巻１０７−１３１頁（１
９８０年）で公知のＰＣＶＤ法は当該方法では比較的低
い基体温度が必要であるために格別有利である。

気相からの被着はその方法の工程の結合、即ち被着と局
部的加熱とを続けて数回反覆し得る利点がある。それに
よって位置または形状に関し、或いは位置と形状との両
方に関し異なったパターンによって相次ぐ層を加熱する
ことが可能゛である。

この方法で、基板層の異なったレベルにふいて互いに分
離した数個の光導波路構造をも、または互いに接続した
、即ち３次元的光導波路構造をも生産することができる
。

局部的加熱の効果は化学的に活性なガス雰囲気の存在に
よって支持される。この点では塩素は活性ガスとして特
に好適である。

最後に本発明による被覆は、ＣＶＤ法、特にＰＣｖ。

法によって施すことがよい。これは特１と平面状導波路
構造が外部の影響に対して完全に保護されるという利点
を有する。結合の結果である付加的損失はかくして防ぐ
ことができる。

被覆層を施した後、この方法の土程即ち被着と加熱とは
所望ならばこの被覆層上に数回反覆し得る。最終的に被
覆層を再び施すことができる。

本発明方法を添付図面を参照し実施例によってここに詳
述する。

第１ａ図および第１ｂ図において、石英基体１上に均一
にフッ素をドー゛プしたＳ１０□層２を被着する。

引続いて層２は、Ｃ０２レーザビームによるドープ層の
中間および／または後熱処理によって所定のパターンに
応じフッ素を空乏化する。結果として、被着した材料の
屈折率ｎは第２ａ図および第２ｂ図に示すように、レー
ザビームに曝した箇所３において選択的に増大する。こ
の方法で光学的構成要素、例えば第３図における分岐素
子４を基板中に直接合体することができる。基板のエツ
チングまた゛は労力を要するマスキングは不要である。

’１４１図′および第４ｂ図に右いて、被覆層また□は
保護層としてフッ素ドープした５ｉ０２の別の層５を熱
処理后のフッ素ドープＳｉＯ□基板２に施ずことができ
る。全ての光伝送構造４はそれによって固体中に埋設さ
れる。

ＧｅＯ□ドープしたＳｉＯ２層の場合は同様な方法が可
能である。第５ａ図および第５ｂ図において、ＧｅＯ□
で均一にドープしたＳｌＯ□層６は石英基体１上に被着
される。第６ａ図、第６ｂ図、第６Ｃ図において、熱後
処理はここでは実際の光導波路構造７に関係するのでは
なくして、その隣接包囲部分８に関して行なわれる。Ｇ
ｅＯ２はそこで選択的に除去されて石英材料６の屈折率
は再び減少する。第６ｂ図は加熱していない筒部の屈折
率の線図を示し、一方第６Ｃ図は局部的に加熱した筒部
の屈折率線図を示す。第７ａ図および第７ｂ図において
、この場合もまた光伝送構造７は残部であって、それは
既に述べた如く被覆層またｌｔ、、ｃ　Ｖ　Ｄ保護層５
で、こめ場合は例えばドープされていないＳｉＯ，の層
で再度被覆するこ送本発明による均一にドープしたＳｌ
Ｏ□の竺処理により、光伝送構造を簡単な方法で一構成
要素当り０、１ｄＢ未満の損失で製造することができる
。かかる構造は一平面内にまたは多層積層した数個の平
面に作ることができ、それによってレーザの適宜な位置
決めをすれば数個の素子の結合が３次元的憾すらも可能
となる。レーザがあら□ゆる平面で同−一の位置をとる
ならば、深さに対する横方向の寸法−の関係が最早や物
質の拡散によって決まらない構造を作ることができる。

゛以下の実施例によって本発明方法の応用例を説明する
。

１００　Ｘｌ０ＸＩ　ｍｍの寸法の石英ガラス板を石英
ガラス管の内面コーティングに適したＰＣ：ＶＤ装置中
に７装入し、内径的２０ｍｍの管内に固定した。管の内
部を常法によってフッ素ドープしたｐｃｖｏ石英ガラス
で被覆した処、管内面のうち石英ガラス板が存在する場
□所においては、管内面の代りにガラス板の片面が、ド
ープしたＰＣＶ［＋物質で被覆された。蒸着中のＰＣＶ
Ｄ反応装置中の気相は、５９０ｓｅｃｍ（１分間当り標
準ｃｃ）の酸素と、１１２ＳＣＣｍの四塩化珪素と１、
５５ｓｅｃｍのへキサフルオルエタンとよりなっていた
。コーティング温度１２４０℃で且つコーティング中の
管内圧力ＩＱｍｂａｒで被着した材料の屈折率はドープ
していないＳｉ口２の値より約０，５５％低かった。

このようにして被覆した石英板を所定パターンに従って
ＣＯ，レーザの集束ビームを以って加熱し、フッ素ドー
プの一部をコーティングから拡散排出させて、より高い
屈折率（最大限、フッ素ドープして被着した石英の屈折
率より０．５４％高い）の局在した区域を残した。熱処
理后、板をフッ素ドープした材料で前述の方法によって
もう一回被覆した。光伝送構造をこのようにして完全に
埋設した。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は、未処理基板右よび該基板の
厚さｄに対するその屈折率線図を示し、第２ａ図ふよび
第２ｂ図は、局部的に加熱した基板およびその屈折率線
図を示し、 第３図は、分岐素子の形状の導波路構造を示し、第４ａ
図および第４ｂ図は、埋設した光導波路構造およびその
屈折率線図を示し、 第５ａ図および第５ｂ図は、未処理基板およびその屈折
率線図を示し、 第６ａ図、第６ｂ図および第６Ｃ図は所定パターンによ
って加熱した後の第５ａ図の基板とその屈折率線図であ
り、また 第７ａ図および第７ｂ図は、埋設した光導波路構造およ
びその屈折率線図を示す。 １・・・石英基体 ２、５．６　・・・フッ素ドープ５ｉ０２層３・・・レ
ーザビーム照射箇所 ４．７・・・分岐素子（光伝送構造） 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン ＦｌＯ，６（Ｉ ＦＩ６．７ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも表面層にドーパントを含有してなる基体
   を加熱し、加熱により該ドーパントを上記層から拡散排
   出させ、それによって組成変化とそのための加熱基体層
   の屈折率変化とを生起せしめる方法において、ドーパン
   トを含有する基体層を所定のパターンに従って加熱し、
   該所定パターンに従ってドーパントを拡散排出させるこ
   とを特徴とする光導波路構造の製造法。 ２、ドーパントを含有する基体層を、所定のパターンに
   従ってレーザにより加熱する特許請求の範囲第１項記載
   の光導波路構造の製造法。 ３、ドーパントを含有する基体層が、気相からキャリア
   基体層上に層を被着させることにより作られる特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の光導波路構造の製造法
   。 ４、ドーパントを含有する基体層を被着させる製造工程
   と、かかる層を所定のパターンに従って加熱する製造工
   程との組合わせを連続して数回反覆する特許請求の範囲
   第３項記載の光導波路構造の製造法。 ５、相次ぐ層において、加熱の所定パターンが相異して
   いる特許請求の範囲第４項記載の光導波路構造の製造法
   。 ６、加熱が化学的に活性なガス雰囲気中で行なわれる前
   記特許請求の範囲各項の何れかに記載の光導波路構造の
   製造法。 ７、加熱工程后に表面層の頂部に被覆層を施す前記特許
   請求の範囲各項の何れかに記載の光導波路構造の製造法
   。 ８、前記被覆層の頂部に、ドーパントを含有する基体層
   を被着させる製造工程と、かかる層を所定のパターンに
   従って加熱する製造工程とを少なくとも１回反覆する特
   許請求の範囲第７項記載の光導波路構造の製造法。