JPS61279807A - 光平面導波路の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜導波路等の光平面導波路の製造方法に関す
る。

〔発明の概要〕

本発明は光平面導波路の製造方法において、石英ガラス
基板上に、高さが幅よりも大きな長方形状の断面を有す
るように導波路形成用ガラス組成物を形成し、この導波
路形成用ガラス組成物と、この導波路形成用ガラス組成
物を包み込むように付着させた多孔質のクラッド形成層
とを同時に焼結して透明化することにより、 光ファイバ等との結合損失が少なく、分岐・合流特性の
優れた光平面導波路を提供するものである。

〔従来の技術〕

薄膜導波路等の光平面導波路の製造方法として、第２図
又は第３図に示すような方法が従来行なわれていた。

第２図に示す方法では、先ず、第２図（ａ）に示すよう
に、平板状の透明石英基板１の表面に導波路形成用のガ
ラス組成物層２を形成する。このガラス組成物層２は、
例えば５ｉＣ１ｉ　、ＧｅＣ：ｌｉ　、ＴｉＣｌ４等か
ら成る原料ガスから、ｉ（ｔと０２との混合ガス若しく
はａｔ単独のガスを用いた火炎加水分解反応によってガ
ラス形成微粒子（以下「スート」と言う）を形成させ、
これを基板１の表面に付着成長させて形成する。

次いでこのガラス組成物層２を焼結して透明化した後、
第２図（ｂ）に示すように、このガラス組成物層２をエ
ツチングして所定パターンにバターニングする。

しかる後、エツチングによって基板１上に凸状に残され
た断面矩形状のガラス組成物層２を包含するように基板
１上にスート層３を形成する。・このスート層３は、例
えば５ｉＣ１４、ＧｅＣ１，、ＢＢｒ３等から成る原料
ガスを用い、上述したと同様の火炎加水分解反応による
化学的蒸着法（ＣＶＤ法）によって形成する。この時、
スート層３が、遇明化後に、光導波路部分とは屈折率の
異なったクラッドとなるように各原料組成の濃度を調整
する。

この後スート層３を焼結して透明化する。

゛第３図に示す方法では、先ず、第３図（ａ）に示すよ
うに、透明石英基板１１の一表面をエッチソゲして矩形
状断面の凹部１４を所定パターンに形成する。

次いで、第３図（ｂ）に示すように、基板１１のこの表
面に導波路形成用のガラス組成物層１２を形成する。こ
のガラス組成物層１２は、５ｉＣ１４、ＧｅＣ１，、Ｂ
Ｂｒ３等の原料ガスから０２ガスによる火　　　　　　
：１炎加水分解反応によって形成したスートを付着させ
て形成する。そしてこのガラス組成物層１２を焼結して
透明化する。

次に、第３図（ｃ）に示すように、基板１１上に形成さ
れたガラス組成物層１２を平面研磨して基板１１の表面
を露出させる。そして基板１１の凹部１４内にのみ導波
路形成用のガラス組成物１２を残す。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、基板１１の研磨面
にスート層１３を堆積させる。スート層１３は、ガラス
組成物層１２と同じ材料組成で形成されるが、その各組
成濃度を調整して屈折率を異ならせている。基板１１の
凹部１４内に残されたガラス組成物１２はこのスート層
１３によって完全に覆われる。

しかる後このスート層１３を焼結して透明化する。

このようにして略平板状のガラス板の内部に、屈折率の
異なった領域として先導波路が形成される。上述したい
ずれの方法も、透明石英基板を用い、エツチング及びＣ
ＶＤ法を利用して導波路構造とするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の方法においては、エツチングによって導
波路を形成している為に導波路の断面形状が不可避的に
矩形状になり、これはその後の焼結によっても殆ど変化
しない。　　　　　　　　　　　　　　　１このように
導波路の断面形状が矩形状であると、８ア□。カフ、９
２．６エオ、イ６ｏお。い。よ　　　′失が大きくなる
。又導波路の分岐点で高次モードが発生し易くなり、こ
の為に散乱損失が大きくなる。　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．。

：：＼ １・ □ Ｃ問題点を解決するための手段〕　　　　　　　　　　
　　　　・、：本発明は上述の問題点に鑑みてなされた
もので　　　　　　　４ｉｌ。

あって、石英ガラス基板の一表面に、高さが幅よ　　　
　　　　お１；・； １１・ りも大きな長方形状０断面を有す６ガラ１成物　　　　
　　　１１を導波路パターンに対応したパターンに付着
形成　　　　　　　１１１．。

し、次いで、少なくともこの導波路形成用ガラス　　　
　　　　：・ｌ組成物を包含するように多孔質のクラッ
ド形成層を上記石英ガラス基板の上記表面に形成し、し
かる後、これらを焼結して、少なくとも上記導波路形成
用ガラス組成物及び上記多孔質クラッド形成層を同時に
透明化するように構成したものである。

導波路形成用ガラス組成物は、屈折率を調整する為のド
ーパントを含有している。本発明に用いる導波路形成用
ガラス組成物の好ましい組成は、ＳｉＯ２を主成分とし
、且つｓｂｇｏ３及びＧｅＯ２の少なくとも一方をドー
パントとして含有している。熱膨張係数を調整する為に
更にＴｉＯ２を含有させても良い。

〔作　用〕

本発明においては、屈折率調整用のドーパントを含有し
たガラス組成物を、高さが幅よりも大きな長方形状の断
面を有するように形成し、これを多孔質のクラッド形成
層と同時に焼結して透明化する。

５ｂ２０３やＧｅＯ２等のドーパントを含有したガラス
組成物は、クラッド形成層を構成する材料（基板と同じ
石英ガラスであるのが好ましい）よりも軟化点が低いの
で、クラッド形成層を透明化する時に粘性流動によって
ガラス組成物は略円形の断面形状になる。この時、クラ
ッド形成層がスート層であると、ガラス組成物が動き易
いので好ましい。

〔実施例〕

以下本発明を一実施例につき第１図を参照して説明する
。

先ず、第１図（ａ）に示すように、平板状の透明石英ガ
ラス基板２Ｉの一表面上に導波路形成用ガラス組成物層
２２を形成する。

この導波路形成用ガラス組成物層２２は次のようにして
形成されて良い。

先ず、５ｊＣ１４，５ｂＣ１ｓ　５ＧｅＣ１ａ　、Ｔｔ
Ｃｌａ等から成る原料ガスをＡｒ−、０２等のキャリア
ガスに担持させて合成用トーチに供給する。そしてＨ２
，０２等の可燃性ガス及び助燃性ガスをこの合成用トー
チに供給して火炎加水分解反応によりガラス形成微粒子
（スート）を形成する。そしてこのスートを基板２１に
付着成長させてガラス組成物層２２を形成する。

このようにして形成された導波路形成用ガラス組成物層
２２を、第１図（ｂ）に示すように、導波路パターンに
対応した所定パターンにエツチングする。エツチングは
従来周知の方法で行われて良く、このエツチングによっ
て従来と同じく断面が略矩形状のガラス組成物層２２′
が所定パターンに残される。

この時、ガラス組成物層２２′は、その高さｈが幅Ｗよ
りも大きい長方形状断面に形成される。

この場合、Ｉｉｗが小さく、高さｈが大きい程、得られ
る導波路の断面形状を円形に近づけることができる。し
かしながら幅Ｗをあまり小さくし過ぎると、エツチング
時にガラス組成物層２２′の割れる危険性が高くなる。

逆に幅Ｗがあまり大き過ぎると導波路の断面形状が楕円
になり易い。幅Ｗと高さｈの夫々の値は、得ようとする
円形コアの断面積が分れば、それから容易に算出するこ
とができる。又ｈ　／　ｗの値は、真円に近い導波路断
面を得る為には１．５〜３．０の範囲内にすることが望
ましい。−例として、巾Ｗを１００μ、高さｈを２００
μとすれば良い。

次に、第１図（ｃ）に示すように、基板２１上に残され
たガラス組成物層２２′を完全に覆い包むように５ｉＯ
ｚのスート層２３を付着させる。このＳｉＯ□のスート
層２３は、上述した導波路形成用ガラス組成物層２２と
同様のＣＶＤ法によって形成されて良い。

しかる後、これらの導波路形成用ガラス組成物層２２及
びスート層２３を同時に焼結して透明化し、第１図（ｄ
）に示すように、基板２５の内部に光導波路２６を屈折
率の異なった領域として形成する。本方法によれば、図
示のように、略円形断面の先導波路２６を形成すること
ができる。

上述した実施例においては透明な石英ガラス基板２１を
用いたが、多孔質の石英ガラス基板を用い、これを導波
路形成用ガラス組成物層及び多孔質クラッド形成層と同
時に焼結して透明化するようにしても良い。

又この場合、導波路形成用ガラス組成物層に含有させる
屈折率調整用のドーパントとして、ｓｂ、ｏ。

やＧｅＯ□のような焼結時に揮散し易い酸化物を用いる
と、これらのドーパントが導波路の周辺部の多孔質部分
に拡散して導波路の断面方向に滑らかに変化する屈折率
分布が形成されるので、光導波路の分岐、合流点におけ
る光の散乱を一層効果的に防止することができる。

この時、多孔質石英ガラス基板は、その嵩密度があまり
小さ過ぎると割れ易くなって取扱いが困難となり、又導
波路形成用ガラス組成物の付着が困難になる。一方、嵩
密度があまり大き過ぎると、導波路形成用ガラス組成物
からの屈折率調整用ドーパントの拡散が少なくなって滑
らかな屈折率分布が得難くなり、又焼結時に導波路部が
円形になり難くなる。好ましい嵩密度の範囲は約０．５
〜１．８ｄである。

本考案において、クラッド形成層は、基板と同じＳｉＯ
□のスートであるのが最も好ましいが、他のクラッド材
料のスートであっても良く、又スートの形でなく別の形
の多孔質材料で形成されても良い。

又焼結は、ＣＩ２ガス雰囲気下で行なえば、上述した屈
折率調整用の酸化物が揮敗し易（なり、又Ｈｅガス雰囲
気下で行えば、透明化時に泡が残り難いという効果が有
る。

更に、導波路形成用ガラス組成物Ｎ２２及びスート層２
３は、上述したＣＶＤ法以外の方法、例えばスパッタリ
ング法によって形成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、略円形断面を有する導波路が得られる
ので、光ファイバ等と結合する時の結合損失を小さくす
ることができる。又光導波路を分岐又は合流させる時の
分岐・合流点における散乱損失を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例による光平面
導波路の製造方法を工程順に示す縦断面図、第２図（ａ
）〜（ｃ）及び第３図（ａ）〜（ｄ）は従来の製造方法
を夫々示す縦断面図である。 なお図面に用いられた符号において、 ２１−−−−−−−・〜−−−−−−−−−−−石英ガ
ラス基板２２−・−−−一−−−−−−−−−〜〜・導
波路形成用ガラス組成物層２３−・−−−−−−−−−
・−・−−−−スート層２６−・−・・・−一−−−−
−−−−−光導波路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英ガラス基板の一表面に、高さが幅よりも大きな
   長方形状の断面を有し且つ屈折率調整用のドーパントを
   含有したガラス組成物を導波路パターンに対応したパタ
   ーンに付着形成し、 次いで、少なくともこの導波路形成用ガラス組成物を包
   含するように多孔質のクラッド形成層を上記石英ガラス
   基板の上記表面に形成し、 しかる後、これらを焼結して、少なくとも上記導波路形
   成用ガラス組成物及び上記多孔質クラッド形成層を同時
   に透明化することを特徴とする光平面導波路の製造方法
   。 ２、上記導波路形成用ガラス組成物として、ＳｉＯ＿２
   を主成分とし、且つＳｂ＿２Ｏ＿３及びＧｅＯ＿２の少
   なくとも一方を含有したものを用いることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、上記導波路形成用ガラス組成物として、ＴｉＯ＿３
   を含有したものを用いることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の方法。 ４、上記多孔質クラッド形成層として、ＳｉＯ＿２の微
   粒子を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第３項のいずれか１項に記載の方法。