JPS61285407A - 光学的導波管 - Google Patents
光学的導波管Info
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- JPS61285407A JPS61285407A JP61133607A JP13360786A JPS61285407A JP S61285407 A JPS61285407 A JP S61285407A JP 61133607 A JP61133607 A JP 61133607A JP 13360786 A JP13360786 A JP 13360786A JP S61285407 A JPS61285407 A JP S61285407A
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- quartz
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light 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
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/131—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by using epitaxial growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/18—Quartz
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
- C30B7/005—Epitaxial layer growth
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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】
産業上の利用分野
本発明は集積光学的導波管及びこれの製造方法に関する
。
。
従来の技術
従来、集積光学的導波管は基体表面に拡散が又は蒸着に
よって導波管材料の層を形成して製造されている。所望
ならば、層の一部を例えば選択的エツチングによって除
去して、所望パターンの導波管を得ることも可能である
。基体の導波管材料層の組成を変えることによって、屈
折率を変えることができ、従って、特定波長あるいは放
射線に応じて、導波管によって支持した導波モードを制
御できる。このような集積光学的導波管はビームスプリ
ッタ−／コムバイナー、指向性−涛ツブラー又は波長マ
ルチプレクサ／デマルチプレクサなどの集積光学的導波
の製造に使用される。
よって導波管材料の層を形成して製造されている。所望
ならば、層の一部を例えば選択的エツチングによって除
去して、所望パターンの導波管を得ることも可能である
。基体の導波管材料層の組成を変えることによって、屈
折率を変えることができ、従って、特定波長あるいは放
射線に応じて、導波管によって支持した導波モードを制
御できる。このような集積光学的導波管はビームスプリ
ッタ−／コムバイナー、指向性−涛ツブラー又は波長マ
ルチプレクサ／デマルチプレクサなどの集積光学的導波
の製造に使用される。
発明が解決しようとする問題点
集積光学的導波管を製造する公知技術における問題点は
、導波管層の組成及び光学的特性の制御、特に導波管層
と基体との間にある界面の清浄化にある。
、導波管層の組成及び光学的特性の制御、特に導波管層
と基体との間にある界面の清浄化にある。
本発明の目的はこの問題のない、集積光学的導波管の製
造゛方法を提供することにある。
造゛方法を提供することにある。
問題点の解決する手段
即ら、本発明は基体表面に導波管材料の層を形成するこ
とからな集積光学的導波管の製造方法において、該基体
が単結晶石英からなり、該基体表面が石英の所定結晶軸
に対して所定の方向に配向し、そして該基体表面に屈折
率改変物質でドーピング処理した石英のエピタキシャル
層を水熱成長させて該層を形成することを特徴とする上
記製造方法を提供するものである。
とからな集積光学的導波管の製造方法において、該基体
が単結晶石英からなり、該基体表面が石英の所定結晶軸
に対して所定の方向に配向し、そして該基体表面に屈折
率改変物質でドーピング処理した石英のエピタキシャル
層を水熱成長させて該層を形成することを特徴とする上
記製造方法を提供するものである。
発明の好適な実施態様
好適−に鵠、屈折率を変えるドーピング物、質としてゲ
ルマニウムを用いる。
ルマニウムを用いる。
水熱成長法を適用することによって、エピタキシャル層
、従って導波管の組成、物理的構造及び寸法を極めて良
好に制御でき、従って低損失でしかも損傷なく、高強度
の放射線を伝達できる導波管を製造できる。
、従って導波管の組成、物理的構造及び寸法を極めて良
好に制御でき、従って低損失でしかも損傷なく、高強度
の放射線を伝達できる導波管を製造できる。
水熱成長法は公知であり、この方法は高温・高圧で水性
溶剤を使用して、普通の環境下において比較的不溶性で
ある物質を溶解・再納品化させることからなる。この方
法は例えばＹｉｌｅｙ社から１９６３年に発行された、
Ｇｉ１ｍａｎ著ｒＴｈｅ ａｒｔ ａｎｄ ５ｃｉｅｎ
ｃｅ ｏｆ ｇｒｏｗｉｎｇ ｃｒｙｔａｌｓＪ −第
３章水熱成長−に記載されている。
溶剤を使用して、普通の環境下において比較的不溶性で
ある物質を溶解・再納品化させることからなる。この方
法は例えばＹｉｌｅｙ社から１９６３年に発行された、
Ｇｉ１ｍａｎ著ｒＴｈｅ ａｒｔ ａｎｄ ５ｃｉｅｎ
ｃｅ ｏｆ ｇｒｏｗｉｎｇ ｃｒｙｔａｌｓＪ −第
３章水熱成長−に記載されている。
以下、本発明を二つの方法実施例について説明する。
本発明の目的のためには、水熱成長は適当な構成のオー
トクレーブによって行うことができる。汚染を防ぐため
には、オートクレーブに白金か他の適当な不活性なライ
ニングを施せばよい。２００Ｕ−’４ ｏ ｏ℃の高温
条件及びｌｏｏ。
トクレーブによって行うことができる。汚染を防ぐため
には、オートクレーブに白金か他の適当な不活性なライ
ニングを施せばよい。２００Ｕ−’４ ｏ ｏ℃の高温
条件及びｌｏｏ。
−２０００Ｋｇ／ａｆｆｉ″の圧力条件で、例えばゲル
マニアなどのドーピング物質源を含む熔融培養体をオー
トクレーブ中適当な水性造晶剤、例えばフッ化ナトリウ
ム、カリウムあるいはアンモニウム中で結晶化させる。
マニアなどのドーピング物質源を含む熔融培養体をオー
トクレーブ中適当な水性造晶剤、例えばフッ化ナトリウ
ム、カリウムあるいはアンモニウム中で結晶化させる。
培養体の代表例は２−ｔｏ’ａｍ％のゲルマニウムを含
み、モしてオートクレーブにはその自由容積の７５−８
８％を占めるように水性造晶剤を充填する。所定の時間
、例えば２４時間、熱及び圧力を加えてゲルマニウム含
有シリカ培養体をゲルマニウムドーピング結晶質石英に
添加した後、オートクレーブを開き、表面が研磨された
平面状石英基体をオートクレーブの上部にけん濁する。
み、モしてオートクレーブにはその自由容積の７５−８
８％を占めるように水性造晶剤を充填する。所定の時間
、例えば２４時間、熱及び圧力を加えてゲルマニウム含
有シリカ培養体をゲルマニウムドーピング結晶質石英に
添加した後、オートクレーブを開き、表面が研磨された
平面状石英基体をオートクレーブの上部にけん濁する。
基体を含むオートクレーブを次に密封し、ドーピング処
理されたエピタキシャル石英層が所要厚みまで基体の研
磨面に成長するのに十分な時間、再加圧すると共に、例
えば２２５−３５０ ’Ｃに再加熱する。基体の研磨さ
れた主面の納品配向に応シテ、１−２６μ／ｈの成長率
が得られる。
理されたエピタキシャル石英層が所要厚みまで基体の研
磨面に成長するのに十分な時間、再加圧すると共に、例
えば２２５−３５０ ’Ｃに再加熱する。基体の研磨さ
れた主面の納品配向に応シテ、１−２６μ／ｈの成長率
が得られる。
エピタキシャル層に励起できる導波モードの数は層の厚
み及び屈折率変化、そしてエピタキシャル層゛を析出さ
せる基２体表面の配向の関数である。所要厚みまで成長
させた後、層を研磨することによってモード数を調節で
さる。
み及び屈折率変化、そしてエピタキシャル層゛を析出さ
せる基２体表面の配向の関数である。所要厚みまで成長
させた後、層を研磨することによってモード数を調節で
さる。
水熱成長法を適用すると、導波管形成層の厚みを良好に
制御でき、また屈折率分布を良好に制御でき、しかも層
・基体間の界面の清浄化度を極めて高くでき、該界面に
おける石英格子構造の乱れを、例え起きたとしても、極
めて少なくでき、ドーパント含有物質及びドーパント非
含何物質の間に鋭いカットオフを存在させることができ
る。成長層のドービン処理分布は、培養体組成を調節し
、そして成長条件、例えば温度、圧力及び処理時間を制
御することによって段階的なものから連続的なものに変
えることができる。得られる導波管の特性もまたエピタ
キシャル層を成長させる基体の配向を変えることによっ
て調節できる。
制御でき、また屈折率分布を良好に制御でき、しかも層
・基体間の界面の清浄化度を極めて高くでき、該界面に
おける石英格子構造の乱れを、例え起きたとしても、極
めて少なくでき、ドーパント含有物質及びドーパント非
含何物質の間に鋭いカットオフを存在させることができ
る。成長層のドービン処理分布は、培養体組成を調節し
、そして成長条件、例えば温度、圧力及び処理時間を制
御することによって段階的なものから連続的なものに変
えることができる。得られる導波管の特性もまたエピタ
キシャル層を成長させる基体の配向を変えることによっ
て調節できる。
以下、本発を明実施例により説明する。
実施例１
長さ２２０ ａｍ、直径２２＋ｎｎのボアをもつ、白金
ライニングを施したオートクレーブ底部に、７．５％ゲ
ルマニア（Ｇｅ０ｔ）でドーピング処理されたシリカ２
０ｇを入れる。自由容積の８７％を占めるように、オー
トクレーブに２モルのフッ化カリウムを充填する。オー
トクレーブを密封し、そして２７５℃に加熱する。この
温度を２４時間維持する。室温に冷却後、オートクレー
ブを開き、研磨された主面がＺ（０００１）軸に直交し
ている石英基体をオートクレーブの上部にけん澗させる
。オートクレーブを密封してから、２７５℃に再加熱し
、この温度に１．５時間維持する。冷却回収後、基体各
面に厚みがほぼ３８μのエピタキシャルゲルマニアドー
ピング石英層が析出していた。研磨後、得られた光学的
導波管は、ヘリウム／ネオンレーザと同様に、０．６３
２８μ放射線に対して八つの導波モードを支持すること
が分かった。
ライニングを施したオートクレーブ底部に、７．５％ゲ
ルマニア（Ｇｅ０ｔ）でドーピング処理されたシリカ２
０ｇを入れる。自由容積の８７％を占めるように、オー
トクレーブに２モルのフッ化カリウムを充填する。オー
トクレーブを密封し、そして２７５℃に加熱する。この
温度を２４時間維持する。室温に冷却後、オートクレー
ブを開き、研磨された主面がＺ（０００１）軸に直交し
ている石英基体をオートクレーブの上部にけん澗させる
。オートクレーブを密封してから、２７５℃に再加熱し
、この温度に１．５時間維持する。冷却回収後、基体各
面に厚みがほぼ３８μのエピタキシャルゲルマニアドー
ピング石英層が析出していた。研磨後、得られた光学的
導波管は、ヘリウム／ネオンレーザと同様に、０．６３
２８μ放射線に対して八つの導波モードを支持すること
が分かった。
実施例２
除けば、この実施例の方法は実施例１と同゛じである。
こ−の実施例の基体はその研磨された主面がＸ（２１１
０）軸に直交している。オートクレーブを密封し、１６
時間２５０℃に再加、熱する。この結果、基体の＋Ｘ面
にのみ厚みがほぼ１８μの層が形成する。研磨後、該層
は０．６３２８μの放射線に対して３つの導波モードを
支持することが分かった。
０）軸に直交している。オートクレーブを密封し、１６
時間２５０℃に再加、熱する。この結果、基体の＋Ｘ面
にのみ厚みがほぼ１８μの層が形成する。研磨後、該層
は０．６３２８μの放射線に対して３つの導波モードを
支持することが分かった。
本発明の方法は比較的大きな面積の基体にも適用できる
利点ももつ。高い構造完成率の為、この方法で得られる
導波管は損失が低い。
利点ももつ。高い構造完成率の為、この方法で得られる
導波管は損失が低い。
上記実施例は特定゛の結晶面をもつ基体に関している。
なお、ある結晶面においては結晶成長が起こらず、また
基体の研磨された主面の結晶配向に応じて、成長率は変
わる。
基体の研磨された主面の結晶配向に応じて、成長率は変
わる。
ゲルマニウムの外に、石英の結晶構造からみて許容でき
る、他の公知屈折率改変物質、例えば鉄も使用できる。
る、他の公知屈折率改変物質、例えば鉄も使用できる。
勿論、ドーパントの添加量を調節することによって屈折
率の変化率を調節できる。
率の変化率を調節できる。
また、第１水熟成長層に屈折率の異なる、さらに別なエ
ピタキシャル層を付着形成できる。
ピタキシャル層を付着形成できる。
エツチングなどの方法によって特定用途に応じて、導波
管にパターンを形成することも可能である。
管にパターンを形成することも可能である。
なお、本発明の方法は受動的導波管及び能動的導波管の
両者に、即ち石英の圧電特性及び電気光学的特性を利用
する導波管を製造するためにも適用できる。
両者に、即ち石英の圧電特性及び電気光学的特性を利用
する導波管を製造するためにも適用できる。
顎１頁の続き
９発 明 者 アンソニイ グリープ 英国、エイ
、エル、２トツド ト争アルバンズ、ブ
リード・１６
、エル、２トツド ト争アルバンズ、ブ
リード・１６
Claims (10)
- （１）基体表面に導波管材料の層を形成することからな
る集積光学的導波管の製造方法において、該基体が単結
晶石英からなり、該基体表面が石英の所定結晶軸に対し
て所定の方向に配向し、そして該基体表面に屈折率改変
物質でドーピング処理した石英のエピタキシャル層を水
熱成長させて該層を形成させることを特徴とする上記方
法。 - （２）屈折率改変物質がゲルマニウムであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 - （３）水熱成長がフッ化ナトリウム、フッ化カリウム及
びフッ化アンモニアからなる群から選択される水性造晶
剤を用いて、高温・高圧条件下においてオート−クレー
ブ中でシリカとゲルマニウムの混合物を結晶化する工程
と、そして所要厚みのエピタキシャル層を析出させるの
に十分な時間、高温・高圧条件下において基体を造晶剤
にけん濁させる工程からな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）上記の高温が２００−４００℃の範囲にあること
を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の方法。 - （５）上記の高圧が１０００−２０００Ｋｇ／ｃｍ＾２
の範囲にあることを特徴とする特許請求の範囲第３項か
又は第４項に記載の方法。 - （６）該混合物が２−１０重量％のゲルマニアを含有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第３−５項のいずれ
かに記載の方法。 - （７）自由容積の７５−８８％になるように、オートク
レーブに水性造晶剤を充填することを特徴とする特許請
求の範囲第３−６項のいずれかに記載の方法。 - （８）該結晶軸がＺ（０００１）軸で、該表面がこの軸
に直交していることを特徴とする特許請求の範囲第１−
７項のいずれかに記載の方法。 - （９）該結晶軸がＸ（２１１０）軸で、該表面がこの軸
に直交していることを特徴とする特許請求の範囲第１−
７項のいずれかに記載の方法。 - （１０）特許請求の範囲第１−９項のいずれかに記載の
方法で製造した集積光学的導波管。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB858514826A GB8514826D0 (en) | 1985-06-12 | 1985-06-12 | Optical waveguide |
| GB8514826 | 1985-06-12 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285407A true JPS61285407A (ja) | 1986-12-16 |
Family
ID=10580606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133607A Pending JPS61285407A (ja) | 1985-06-12 | 1986-06-09 | 光学的導波管 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0205284A3 (ja) |
| JP (1) | JPS61285407A (ja) |
| GB (1) | GB8514826D0 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02205805A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-15 | Ibiden Co Ltd | チャンネル型光導波路の製造方法 |
| JP2007145682A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶波長板の製造方法、及びその水晶波長板 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4375312A (en) * | 1980-08-07 | 1983-03-01 | Hughes Aircraft Company | Graded index waveguide structure and process for forming same |
| JPS592008A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 埋め込み型石英光導波路の製造方法 |
| JPS602905A (ja) * | 1983-06-20 | 1985-01-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 拡散形ガラス導波路の製造方法 |
-
1985
- 1985-06-12 GB GB858514826A patent/GB8514826D0/en active Pending
-
1986
- 1986-05-29 EP EP86304098A patent/EP0205284A3/en not_active Withdrawn
- 1986-06-09 JP JP61133607A patent/JPS61285407A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02205805A (ja) * | 1989-02-06 | 1990-08-15 | Ibiden Co Ltd | チャンネル型光導波路の製造方法 |
| JP2007145682A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Kyocera Kinseki Corp | 水晶波長板の製造方法、及びその水晶波長板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB8514826D0 (en) | 1985-07-17 |
| EP0205284A2 (en) | 1986-12-17 |
| EP0205284A3 (en) | 1988-03-09 |
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