JPS62297233A - 導波路基板の製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔概要〕 内付化学気相堆積法により、石英ガラス管の内壁に、石
英ガラス管よりは屈折率が大きいガラススートの層を形
成し、ガラススートをガラス化した後に、石英ガラス管
を切断して、所望の大きさの角平板状の導波路基板を製
造することにより、導波特性が良好で、且つ安価な導波
路基板を提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明方法は、表面に所望の導波路を形成する導波路基
板の製造方法の改良に関する。

光部品は、光ファイバーを導波路として、光フアイバー
、レンズ、プリズム、或いは光合分波機能を有するガラ
ス板を、基台上に光結合させて組合わせた、所謂バルク
形光部品から、導光性材料よりなる導波路基板を、エツ
チングして表面にチャンネル形の導波路を形成した平板
形光部品゛に変轡しつつある。

このような平板形光部品は、小形で、構成素子が少なく
て低コストであり、さらに光結合損失が少ない等という
利点がある。

第２図は平板形光部品の斜視図であって、平板形光部品
の母材は、導波路基板２０である。

導波路基板２０は、幅Ｂが例えば３鶴乃至７１ｍのガラ
ス等よりなる基板の表面の全面に、クラッド層３１を形
成し、クラッド層３１の上面に、クラッド層３１よりも
屈折率の大きいコア層３２を、コア層３２の上面にコア
層３２よりも屈折率の小さいクラッド層３３を形成して
、鎖線で示すように鉤子形に形成されている。

そして、導波路基板２０の表面を、チャンネル形にエツ
チングして、クラッドＮ３１．コア層３２．クランド層
３３を帯状に残したパターンを設けて、さらに、内付気
相堆積法や低屈折率樹脂により側面クランド層３４を設
け、幅ｄが、例えば１００μｍ程度のチャンネル形の導
波路３０を形成している。

なお、クラフト層３３は、側面クラッド層３４と同時に
形成しても良い。

このような導波路３０は、コア層３２の周囲にコア層３
２よりは屈折率の小さいクラッド１３１．３３．３４が
形成されているので、コア層３２内を光が進み、光導波
路の機能を備えている。

なお、第２図に示す平板形光部品は、光合分岐器である
。

上述のように平板形光部品の母材となる導波路基板には
、導波特性が良好で、且つ安価のことが要望されている
。

〔従来の技術〕

第３図は従来方法の工程を示す図であって、（ａ）は製
造装置の構成図、（ｂ）は製造時の断面図、（Ｃ１は得
られた導波路基板の斜視図である。

従来の導波路基板はまず、（ａ）に示すようなガラス旋
盤４を用い、ガラス旋盤４に石英ガラス管１を装着し、
石英ガラス管１内に設置した支持板１４上にシリコンウ
ェハ１５を載せ、シリコンウェハ１５の表面に内付化学
気相堆積法により所望のガラススート３０Ａを堆積させ
て、導波路基板２０を製造している。

内付化学気相堆積法とは、ガラスの原料である５ｉＣＬ
４．　ＧｅＣＬ４＋　ＰＯＣｌ２及びＢＣＬ、等のガス
を酸素とともに加熱された石英ガラス管内に送り込み、
熱酸化反応を行わせて、石英ガラス管の内面壁に、コア
或いはクラッドとなるガラススート（ガラス微粉体物）
を付着・堆積させ、このガラススートを加熱して、ガラ
ス化させて、石英ガラス管の内壁に所望の屈折率を有す
るガラス層を形成する方法を言う。

石英ガラス管１は中空円筒形であって、ガラス旋盤４に
装着可能とするために、石英ガラス管ｌの一方の開口部
に、ガラス旋盤４のベッド上に設置された駆動側チャッ
クに支持される排気側サポート管３を連結し、他方の開
口部に、従動側チャックに支持される吸気側サポート管
２を連結しである。

そして吸気側サポート管２の端末を絞り、回転ジヨイン
ト（第１図に示す回転ジヨイント６）を介して、原料ガ
ス供給装置ｌＯに連結しである。

この原料ガス供給装置１０は、ガラススート３０＾の原
料である５ｉＣＬａ、　ＧｅＣＬ４＋　ｐｏｃｔ、！　
、　ＢＣＬ３等のガス、及び酸素を蓄え、切換えパルプ
（第１図に示す切換えバルブ９）を介して、これらのガ
スを選択して、石英ガラス管ｌ内に供給するように構成
されている。

酸水素バーナ−５は、ベッド上を石英ガラス管１の軸心
に平行して、往復運動する如くに構成され、石英ガラス
管１を下方より約１３００℃に加熱し、原料ガスを石英
ガラス管１内で熱酸化反応を行はしめるものである。

従来方法の段取りは、石英ガラス管１を回転しないよう
に、ガラス旋盤４に装着して、石英ガラス管１内に、例
えば石英ガラス板よりざ細長い支持板１４を、水平に設
置し、支持板１４の上面に所望の大きさのシリコンウェ
ハ１５を、水平に並列させいる。

この状態で、石英ガラス管１内にシリコンウェハ１５よ
りは屈折率が大きくなる添加物を含んだ原料ガス、例え
ば５ｉＣＬ４１ＰＯＣＬ：ｌ　、　ＢＣＬＩ等と酸素を
送り込み、酸水素バーナ−５で加熱して、第３図（ｂ）
の如くに、シリコンウェハ１５の上面に、ガラススート
３０Ａの第１層であるクラッドスート３１Ａを平らに堆
積させている。

次に、クラッドスート３１Ａよりもさらに屈折率の大き
くなる添加物を含んだ原料ガス、例えば５ｔＣＬ４．　
ＧａＣｌ２．　ＰＯＣｌ２等を酸素とともに、石英ガラ
ス管１に送り込み、酸水素バーナ−５で加熱して、クラ
ッドスート３１Ａの表面に、ガラススート３０Ａの第２
層である平らなコアスート３２Ａを堆積させている。

そして、コアスート３２＾の表面に、タラッドス−）３
１Ａとほぼ同一の屈折率を有する添加物を含んだ原料ガ
スを、酸素とともに送り込み、酸水素バーナ−５で加熱
して、コアスート３２Ａの上面に、ガラススート３０Ａ
の第３層である平らなクラッドスート３３Ａを堆積させ
ている。

なお上記のクラッドスート３１Ａ　、　コアスート３２
＾、クラッドスート３３Ａは、シリコンウェハ１５の上
面のみならず、石英ガラス管１の内壁の全面、及び支持
板１４の全周面に付着堆積する。

所望のガラススート３０Ａを堆積形成した後に、原料ガ
スの供給を停止し、石英ガラス管１の外側より酸水素バ
ーナ−５で加熱して、ガラススート３０Ａを、１４００
℃乃至１６００℃の所望の温度に加熱し、ガラススート
３０Ａをガラス化して、それぞれのクラッドスート３１
Ａをクラッド層３１に、コアスート３２Ａをコア層３２
に、クラッドスート３３Ａをクラッド層３３にしている
。

このような状態で、石英ガラス管１よりシリコンウェハ
１５を取り外して、第３図（Ｃ）の如くに、所望の板厚
の角板状のシリコンウェハ１５の上表面に、クラッド層
３１．コア層３２．クラッド層３３が積層されてなるチ
ャンネル形の導波路基板２０を製造している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来方法は、石英ガラス管１内に、支
持板１４、及び支持板１４上に突出してシリコンウェハ
１５が配列されているので、原料ガスの流れが乱れ、ま
た温度分布が一様とならない。

このことに起因してシリコンウェハ１５上に堆積するク
ラッドスー）３１Ａ　、コアスート３２Ａ、クラッドス
ート３３Ａの厚さが均一でなくなる。したがって、ガラ
ス化されたクラッド層３１とコアＩＪ３２の境界面、コ
ア層３２とクラッド層３３の境界面が波打ち状態になり
、光伝送損失が増加するという問題点がある。

また、原料ガスは石英ガラス管１内で反応して、石英ガ
ラス管ｌの内壁、及び支持板１４の全面にスートとして
堆積するが、このスートのうち、導波路基板２０に有効
のものは、シリコンウェハ１５上に堆積したものだけで
ある。

したがって、原料ガスの有効化効率が低くて、得られる
導波路基板がコスト高であるという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明方法は第１図に
示すように、多角形石英ガラス管ＬＡ、或いは多角形石
英ガラス管１八からなる石英ガラス管１を、ガラス旋盤
４に装着し、石英ガラス管１を回転しつつ、管内に所望
の原料ガスと酸素とを送りこみ、外部より酸水素バーナ
−５で加熱して、所謂内付化学気相堆積法により、石英
ガラス管１の内壁に、石英ガラス管１よりは屈折率が大
きくなる添加物を含んだ所望のガラススート３０Ａの層
を、付着・堆積させる。

次に、所望の温度に石英ガラス管１を加熱してガラスス
ート３０＾をガラス化する。

この状態で、石英ガラス管１を切断して、所望の大きさ
の角平板状の導波路基板２０を得るようにした、導波路
基板の製造方法である。

なお、ガラススート３０Ａがコアスートの単一層でなく
、クラッドスート３１Ａ、コアスート３２Ａ。

クラッドスート３３Ａをこの順序に層状に積層するよう
にした方法でも良く、また、円形石英ガラス管１Ｂの場
合には、単に切断するばかりでなく、切断後に、平板化
する工程を附加しても良いものである。

〔作用〕

上記本発明方法によれば、石英ガラス管１は中空であっ
て、管内に、原料ガス、及び酸素の流れを乱すものが何
等ないので、これらの流れが層流であり、且つ石英ガラ
ス管ｌが回転しているので、管内の温度分布が一様であ
る。

したがって、クラッドスート３１Ａ　、コアスート３２
Ａ、クラッドスート３３Ａのそれぞれの厚さが均一であ
って、ガラス化されたクラッド層３１とコア層３２の境
界面、コア層３２とクラッド層３３の境界面が平坦であ
るので、得られる導波路３０の光伝送損失が小さくて、
導波特性が良好である。

また、原料ガスは石英ガラス管１内で反応して、石英ガ
ラス管ｌの内壁の全面に付着・堆積したガラススート３
０＾が有効に使用されるので、原料ガスの有効化効率が
高くて、得られる導波路基板が低コストである。

〔実施例〕 以下図を参照しながら、本発明方法を具体的に説明する
。なお、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明方法の工程を示す図であって、（ａｌは
製造装置の構成図、（ｂ−１）、（ｂ　−２）はそれぞ
れ異なる石英ガラス管の切断前の断面図　、（Ｃ）はは
得られた導波路基板の斜視図である。

本発明方法は、第１図（ａｌに示すように、多角形石英
ガラス管１Ａ、又は円形石英ガラス管１Ｂよりなる石英
ガラス管１の一方の開口部に、ガラス旋盤４のベッド上
に設置された駆動側チャックに支持される排気側サポー
ト管３を連結し、他方の開口部に、従動側チャックに支
持される吸気側サポート管２を連結して、石英ガラス管
ｌをガラス旋盤４に回転可能に装着する。

石英ガラス管１は、例えば外側寸法が５０龍、壁厚が３
　ｍｍ、長さが５００　ｔｍ程度の中空角筒形、または
中空円筒形である。

吸気側サポート管２の絞られた端末部を、回転ジヨイン
ト６と切換えパルプ９を介して、原料ガス供給装置１０
に連結しである。

この原料ガス供給装置ｌＯは、ガラススート３０Ａの原
料であるｓｔｃし、、、　ＧｅＣＬｉ、　ＰＯＣｌ２　
、　ＢＣｌ２等のガス、及び酸素を蓄え、切換えパルプ
９により、これらのガスを選択して、石英ガラス管１内
に供給するように構成しである。

そして、石英ガラス管ｌを回転しつつ、石英ガラス管１
内に、石英ガラス原料ガス、又は石英ガラス管１よりは
屈折率が小さい添加物を含んだ原料ガス、例えばＢＣｌ
２等を酸素とともに送り込み、酸水素バーナ−５で加熱
して、まず、ガラススート３０Ａの第１層であるタラッ
ドスー１−３１Ａの層を、石英ガラス管１の内壁の全面
に付着・堆積させる。

次に、切換えパルプ９を切り換えて、クラッドスート３
１Ａよりもさらに屈折率の大きくなる添加物を含んだ原
料ガス、例えばＧｅＣＬ４＋　ＰＯＣｌ２等を酸素とと
もに、石英ガラス管１に送り込み、酸水素バーナ−５で
加熱して、クラッドスート３１Ａの表面に、ガラススー
ト３０Ａの第２層であるコアスート３２Ａの層を付着・
堆積させる。

そしてさらに、コアスート３２Ａの表面に、クラッドス
ート３１八とほぼ同一の屈折率を有する添加物を含んだ
原料ガスを、酸素とともに送り込み、酸水素バーナ−５
で加熱して、コアスート３２Ａの上面に、ガラススート
３０Ａの第３層であるクラッドスート３３Ａの層を付着
・堆積させる。

次に、原料ガスの供給を停止し、石英ガラス管１を回転
しつつ、外側より酸水素バーナ−５で加熱して、ガラス
スート３０Ａを、１４００℃乃至１６００℃の所望の温
度に加熱する。

このように加熱すると、石英ガラス管１が多角形石英ガ
ラス管１Ａの場合は、第１図（ｂ−１）の如くに、内壁
の各平坦な面にそれぞれのクラッドスート３１Ａがクラ
ッド層３１に、コアスート３２Ａがコア層３２に、クラ
ッドスート３３Ａがクランド層３３にガラス化されて、
一様の厚さで積層される。

また、石英ガラス管１が円形石英ガラス管１Ｂの場合は
、第１図（ｂ−２）の如くに、円筒状の内壁面にそれぞ
れのクラッドスート３１Ａがクラッド層３１に、コアス
ート３２ＡがコアＪＷ３２に、クラッドスート３３Ａが
クランド層３３にガラス化されて、一様の厚さで積層さ
れる。

次に多角形石英ガラス管１Ａの場合は、各稜線に沿って
、縦に多角形石英ガラス管１＾を切断し、さらに切断さ
れたそれぞれの短冊形の板材を所望の大きさの角板状に
切断・分離して、第１図ＴＣ）のように導波路基板２０
を製造する。

したがって、このようにして得られた導波路基板２０は
、角板状の石英板１１の上面に、クラッド層３１、コア
層３２．クラッド層３３が積層されている。

このようにして得られた、導波路基板２０は、多角形石
英ガラス管１Ａの管内の原料ガス、及び酸素の流れが層
流であり、且つ管内の温度分布が一様であったので、ク
ラッドスート３１Ａ、コアスート３２Ａ、タラッドスー
）　３３Ａのそれぞれの厚さが均一で、ガラス化された
それぞれのガラス層の厚さが均一となる。よって、クラ
フト層３１とコアＮ３２との境界面、コア層３２とクラ
ッド層３３との境界面は、それぞれ平坦となり、光伝送
損失が小さくて導波特性が良好である。

また、内壁の全面に付着・堆積したガラススート３０Ａ
が有効に使用されるので、原料ガスの有効化効率が高く
、導波路基板２０は低コストである。

一方、円形石英ガラス管１Ｂの場合は、所望の導波路基
板２０の幅、例えば５０龍の円弧幅に、縦方向に円形石
英ガラス管１Ｂを切断し、さらに切断されたそれぞれの
断面弧形の板部材を所望の長さに切断・分離する。

このように石英板１１の底面が大きい曲率の導波路基板
２０の侭でも、使用可能であるが、取付は性等を良好に
するために、導波路基板２ｏの石英板１１の底面を研磨
等して平坦化するか、或いは、導波路基板２０を平坦の
基板上に載せた後に、導波路基板２０を加熱・軟化させ
て、導波路基板２０の全体を平坦な仮にする。

なおまた、本発明方法は、ガラススート３０Ａを、クラ
ッドスート３１Ａ　、コアスート３２Ａ、クラッドスー
ト３３Ａより構成することなく、単にコアスートの一層
を付着・堆積させて、石英板１１の上面に、コア層だけ
を設けても良いものである。

このような、コア層のみの場合は、導波路基板をエツチ
ングして、チャンネル形の導波路を形成して後に、コア
層よりは屈折率の小さい、例えば合成樹脂よりなる皮膜
で、導波路を覆うと、伝送損失の少ない平板形光部品を
得ることができる。　゛〔発明の効果〕 以上説明したように本発明方法は、内付化学気相堆積法
により、石英ガラス管の内壁に、石英ガラス管よりは屈
折率が大きいガラススートの層を形成し、ガラススート
をガラス化した後に、石英ガラス管を切断して、所望の
大きさの角平板状の導波路基板を製造する方法であって
、光伝送損失が小さくて、導波特性が良好であり、且つ
原料ガスの有効化効率が高くて、低コストである等、実
用上で優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の工程を示す図で、（ａｌは製造装
置の構成図、 （ｂ　−１）、（ｂ　−２）はそれぞれ異なる石英ガラ
ス管の切断前の断面図、 （Ｃ１導波路基板の斜視図、 第２図は平板形光部品の斜視図、 第３図は従来方法の工程を示す図で、 （ａｌは製造装置の構成図、 （ｂｌは製造時の石英ガラス管の断面図、（Ｃ）は４波
路基板の斜視図である。 図において、 １は石英ガラス管、 ＬＡは多角形石英ガラス管、 １Ｂは円形石英ガラス管、 ４°はガラス旋盤、 ５は酸水素バーナ−、 １０は原料ガス供給装置、 １１は石英板、 ２０は導波路基板、 ３０は導波路、 ３０Ａはガラススート、 ３１、３３はクラッド層、 ３２はコア層、 ３２Ａはコアスート、 ３１Ａ　、　３３Ａはタララドスートを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英ガラス管（１）を回転しつつ、内付化学気相堆
   積法により該石英ガラス管（１）の内壁に、該石英ガラ
   ス管（１）よりは屈折率が大きくなる添加物を含んだガ
   ラススート（３０Ａ）の層を形成し、該ガラススート（
   ３０Ａ）をガラス化した後に、該石英ガラス管（１）を
   切断して、所望の大きさの角平板状の導波路基板（２０
   ）を得ることを特徴とする導波路基板の製造方法。 ２、前記ガラススート（３０Ａ）が前記石英ガラス管（
   １）の内壁側より、クラッドスート（３１Ａ）、コアス
   ート（３２Ａ）、クラッドスート（３３Ａ）の順に層状
   に形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の導波路基板の製造方法。 ３、前記石英ガラス管（１）が多角形石英ガラス管（１
   Ａ）であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の導波路基板の製造方法。 ４、前記石英ガラス管（１）が円形石英ガラス管（１Ｂ
   ）で、該円形石英ガラス管（１Ｂ）を切断後に、平板化
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の導
   波路基板の製造方法。