JPS63108306A - Production of optical waveguide element - Google Patents
Production of optical waveguide elementInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
ｒ産業上の利用分野Ｊ
本発明は情報処理の分野で使用される先導波素子の製造
方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION r Industrial Field of Application J The present invention relates to a method of manufacturing a leading wave element used in the field of information processing.
ｒ従来の技術１
光導波素子を製造する際の一手段として、絶縁基板上に
先導波層を堆積形成した後、これを所定のレーザビーム
によりアニールするものがあり。rPrior Art 1 One method for manufacturing an optical waveguide device is to deposit a leading wave layer on an insulating substrate and then anneal it with a predetermined laser beam.
この方法によるとき、光導波層の結晶配向性が向上し、
光導波損失が低減する。When using this method, the crystal orientation of the optical waveguide layer is improved,
Optical waveguide loss is reduced.
光導波素子を製造する際の他の一手段として、液体試料
をスピンナにかけ、これを絶縁基板の先導波層ｒ塗布な
らびに乾燥して、その光導波層の上に薄い固体膜を付着
させるものがあり、この方法によるとき、固体膜により
光導波層表面の凹凸が埋められ、平滑化されるので、そ
の表面の凹凸に起因した例えばレーリイ散乱が低減され
る。Another method for manufacturing optical waveguide devices is to apply a liquid sample to a spinner, apply it to a leading wave layer on an insulating substrate, dry it, and then deposit a thin solid film on top of the optical waveguide layer. When using this method, the unevenness on the surface of the optical waveguide layer is filled with the solid film and smoothed, so that, for example, Rayleigh scattering caused by the unevenness of the surface is reduced.
ｒ発明が解決しようとする問題点Ｊ
上記アニーリング工程を採用する従来法において、光導
波層により吸収されるレーザビームを用いた場合、その
光導波層の表面しかアニールされず、逆に光導波層を透
過し、絶縁基板により吸収されるレーザビームを用いた
場合は、光導波層と絶縁基板との界面部しかアニールさ
れず、特に光導波層の膜厚が大きい場合に、このような
現象が顕著にあられれる。Problems to be Solved by the Invention J In the conventional method that employs the above annealing process, when a laser beam that is absorbed by the optical waveguide layer is used, only the surface of the optical waveguide layer is annealed, and conversely, the optical waveguide layer When using a laser beam that is transmitted through the optical waveguide and absorbed by the insulating substrate, only the interface between the optical waveguide layer and the insulating substrate is annealed, and this phenomenon occurs especially when the optical waveguide layer is thick. It will be noticeable.
その結果、アニーリング効果が不十分となり、光導波層
の均一な膜質、平滑な表面、低損失の光導波など、所望
の特性、品質を満足させることができない。As a result, the annealing effect becomes insufficient, making it impossible to satisfy the desired characteristics and quality of the optical waveguide layer, such as uniform film quality, smooth surface, and low-loss optical waveguide.
一方、光導波層の上に薄い固体膜を付着させる従来法は
、基本的にアニーリング工程を採用する方法よりも劣り
、したがって、上記前者の方法が満足に行なわれたと仮
定した場合、その方法はどの特性、品質が確保できない
。On the other hand, the conventional method of depositing a thin solid film on top of the optical waveguide layer is fundamentally inferior to the method employing an annealing process, and therefore, assuming that the former method is performed satisfactorily, the method is Which characteristics and quality cannot be guaranteed.
本発明は上記の問題点に鑑み、アニーリング工程を採用
する光導波素子の製造方法において、高品質、高特性の
光導波素子が得られる方法を提供しようとするものであ
る。In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide a method for manufacturing an optical waveguide element that employs an annealing process, which allows an optical waveguide element with high quality and high characteristics to be obtained.
ｒ問題点を解決するための手段１
本発明に係る光導波素子の製造方法は、所期の目的を達
成するため、絶縁基板上に光導波層を形成し、その絶縁
基板と光導波層との界面部をレーザビームによりアニー
リングした後、光導波層上に、それと同等の屈折率、も
しくは、それよりも小さい屈折率の緩衝層を薄く形成し
、その後、緩衝層により吸収されるレーザビームを該緩
衝層に照射して、緩衝層と光導波層の上部とをアニーリ
ングすることを特徴とする。Means for Solving Problem 1 The method for manufacturing an optical waveguide device according to the present invention, in order to achieve the intended purpose, forms an optical waveguide layer on an insulating substrate, and connects the insulating substrate and the optical waveguide layer. After annealing the interface part with a laser beam, a thin buffer layer with a refractive index equal to or smaller than the optical waveguide layer is formed on the optical waveguide layer, and then the laser beam absorbed by the buffer layer is The buffer layer is irradiated with light to anneal the buffer layer and the upper part of the optical waveguide layer.
１作用」
本発明方法の場合、はじめ、絶縁基板上に光導波層を形
成した後、その先導波層上から絶縁基板に向けてレーザ
ビームを照射し、走査する。1. In the method of the present invention, first, an optical waveguide layer is formed on an insulating substrate, and then a laser beam is irradiated and scanned from above the leading waveguide layer toward the insulating substrate.
この際のレーザビームとしては、先導波層を透過し、基
板により吸収される波長域のものを使用する。The laser beam used here is one in a wavelength range that is transmitted through the leading wave layer and absorbed by the substrate.
上記レーザビームによる第一次のアニーリング時、絶縁
基板上には光導波層が堆積されているだけであるから、
当該レーザビームにより、光導波層と絶縁基板との界面
部が十分にアニーリングされ、下地たる絶縁基板と同時
に光導波層も加熱される。During the first annealing using the laser beam, only the optical waveguide layer is deposited on the insulating substrate.
The laser beam sufficiently anneals the interface between the optical waveguide layer and the insulating substrate, and simultaneously heats the optical waveguide layer as well as the underlying insulating substrate.
したがって、かかる加熱時の小さい熱応力により、格子
歪が解消されて光導波層の結晶性が良好になり、光導波
層の低損失化がはかれる。Therefore, the small thermal stress during heating eliminates lattice strain, improves the crystallinity of the optical waveguide layer, and reduces the loss of the optical waveguide layer.
つぎに光導波層上に、所定屈折率の緩衝層を薄く堆植形
成し、さらに、その緩衝層により吸収されるレーザビー
ムを当該緩衝層に照射する。Next, a buffer layer having a predetermined refractive index is thinly deposited on the optical waveguide layer, and the buffer layer is further irradiated with a laser beam that is absorbed by the buffer layer.
上記レーザビームによる第二次のアニーリング時、緩衝
層が薄く形成されているので、その緩衝層だけでなく先
導波層の上部も同時にアニーリングされ、上記と同様の
アニール効果が得られる。During the second annealing using the laser beam, since the buffer layer is formed thin, not only the buffer layer but also the upper part of the leading wave layer is annealed at the same time, and the same annealing effect as above is obtained.
かくて、光導波層と絶縁基板との界面、光導波層と緩衝
層との界面がアニーリングされ、熱吸収による深さ方向
の熱分布により、膜全体のアニール効果も得られるので
、散乱の小さい、すなわち伝送特性の高い光導波路を有
する光導波素子が得られる。In this way, the interface between the optical waveguide layer and the insulating substrate and the interface between the optical waveguide layer and the buffer layer are annealed, and an annealing effect is obtained for the entire film due to the heat distribution in the depth direction due to heat absorption, resulting in less scattering. That is, an optical waveguide element having an optical waveguide with high transmission characteristics can be obtained.
ｒ実 施 例」
以下、本発明方法の実施例につき、図面を参照して説明
する。Embodiment Embodiments of the method of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図〜第８図は本発明方法をその工程順に示したもの
である。FIGS. 1 to 8 show the method of the present invention in the order of its steps.
第１図の工程では、絶縁基板１の上に数十ｎｒｓ〜数百
ｎｒａの光導波膜２ａを形成する。In the process shown in FIG. 1, an optical waveguide film 2a having a thickness of several tens of nanometers to several hundred nanometers is formed on an insulating substrate 1.
この際の絶縁基板１としては、絶縁体（誘電体も含む）
単独、または絶縁体と半導体との複合体からなる。In this case, the insulating substrate 1 is an insulator (including a dielectric material).
It can be used alone or as a composite of an insulator and a semiconductor.
絶縁体単独の場合、絶縁基板１は、例えば石英ガラスか
らなり、複合体の場合、絶縁基板１は。In the case of a single insulator, the insulating substrate 1 is made of, for example, quartz glass, and in the case of a composite, the insulating substrate 1 is made of.
石英ガラス、またはシリコン、ＧａＡｓ、 ＩｎＰ等か
らなる基板部の上に、シリコン酸化物（醸化ＩＫｔ）か
らなる絶縁部が形成されたものからなる。It consists of an insulating part made of silicon oxide (IKt) formed on a substrate part made of quartz glass, silicon, GaAs, InP, etc.
具体的−例として、コーニングガラス７０５９ （商品
名：米国コーニング社製）からなる絶縁基板１上に、高
周波マグネトロンスパッタ装置を介して厚さ０．３１Ｌ
ｍ程度のＺｎＯ製先導波膜２２１を形成するとき、その
スパッタ雰囲気を、ガス圧：ｌＯ＋ｗ）−ル（Ａｒ１０
２＝１：ｌ） 、基板温度：３６０℃に保持し、当該ス
パッタ雰囲気中において上記所定の光導波膜２ａを形成
する。As a specific example, a film with a thickness of 0.31 L is deposited on an insulating substrate 1 made of Corning Glass 7059 (trade name: manufactured by Corning, Inc., USA) using a high-frequency magnetron sputtering device.
When forming the leading wave film 221 made of ZnO with a thickness of approximately
2=1:l), the substrate temperature is maintained at 360° C., and the predetermined optical waveguide film 2a is formed in the sputtering atmosphere.
第２図、第３図の工程では、図示しない光源からのレー
ザビーム３ａを上記光導波１１２ａに照射してアニーリ
ングを行なう。In the steps shown in FIGS. 2 and 3, annealing is performed by irradiating the optical waveguide 112a with a laser beam 3a from a light source (not shown).
この際のレーザビーム３ａは、光導波膜２ａを透過し、
絶縁基板ｌにより吸収される波長域のものが採用され、
その具体的−例は、 ＣＯ２ガスレーザによる波長１０
．８４ｍのビームである。At this time, the laser beam 3a passes through the optical waveguide film 2a,
A wavelength range that is absorbed by the insulating substrate l is adopted,
A specific example is a wavelength of 10 using a CO2 gas laser.
．． It has a beam of 84m.
かかるアニーリング時、レーザビーム３ａを光導波膜２
ａ上にスポット照射しながら、そのビームスポット４が
先導波ｆｉ２ａの上面全域に及ぶよう、当該レーザビー
ム３ａを第３図のＸ方向、Ｙ方向に走査する。During such annealing, the laser beam 3a is directed to the optical waveguide film 2.
The laser beam 3a is scanned in the X direction and the Y direction in FIG. 3 while irradiating a spot onto the waveform fi2a so that the beam spot 4 covers the entire upper surface of the leading wave fi2a.
すなわち、絶縁基板１を固定してレーザビーム３ａを移
動させる、またはレーザビーム３ａを固定して絶縁基板
ｌを移動させる。または絶縁基板１とレーザビーム３ａ
との両方を移動させることにより所定のビームスキャン
ニングを行なう。That is, the insulating substrate 1 is fixed and the laser beam 3a is moved, or the laser beam 3a is fixed and the insulating substrate 1 is moved. Or insulating substrate 1 and laser beam 3a
A predetermined beam scanning is performed by moving both.
第２ｔ！ｉｌｌ、第３図において、レーザビーム３ａを
光導波膜２ａ上にスポット照射（局菖加熱）しながら走
査し、アニーリングした場合、下地たる絶縁基板ｌと同
時にＺｎＯ製の光導波膜２ａも加熱され、この際の小さ
な熱応力により、先導波１１２ａの格子歪などが解消さ
れる。2nd t! In FIG. 3, when the laser beam 3a is scanned and annealed while spot irradiating the optical waveguide film 2a (local heating), the ZnO optical waveguide film 2a is heated at the same time as the underlying insulating substrate l. Due to the small thermal stress at this time, the lattice distortion of the leading wave 112a is eliminated.
第４図の工程では、上記アニーリング後の先導波膜２ａ
上に、前述した高岡波マグネトロンスパッタ装置を介し
て光導波膜２ｂ、 ２ｃ・・・・を堆積させ。In the process shown in FIG. 4, the leading wave film 2a after the above-mentioned annealing is
The optical waveguide films 2b, 2c, . . . are deposited thereon using the Takaoka wave magnetron sputtering apparatus described above.
これにより光導波層２を形成する。This forms the optical waveguide layer 2.
具体的には、光導波１ｉ２ａの上に、ＺｎＯからなる光
導波膜を厚さ約１．８＃Ｌ■となるまで堆積させて先導
波Ｗ！２を形成する。Specifically, an optical waveguide film made of ZnO is deposited on the optical waveguide 1i2a to a thickness of about 1.8 #L■, and the leading wave W! form 2.
その後、第５図の工程において、先導波層２を前述した
と同様の手段でアニーリングする。Thereafter, in the step shown in FIG. 5, the leading wave layer 2 is annealed in the same manner as described above.
つぎに第６図の工程において、先導波層２上にその光導
波層２よりもやや小さい屈折率の緩衝層５を薄く堆積形
成する。Next, in the process shown in FIG. 6, a buffer layer 5 having a refractive index slightly smaller than that of the optical waveguide layer 2 is thinly deposited on the leading wave layer 2.
かかる緩衝Ｊｉ！９５は、具体的−例として、屈折率当
該緩衝層５も、前述した高周波マグネトロンスパッタ装
置において、ターゲットを変えてスパッタリングするこ
とにより作製される。The buffer Ji! As a specific example, reference numeral 95 has a refractive index.The buffer layer 5 is also produced by sputtering with different targets in the above-mentioned high frequency magnetron sputtering apparatus.
第７図の工程では、上記５ｉ０２−ＴｉＯ２系緩衝層５
により吸収されるレーザビーム３ｂ、例えばＣＯｔガス
レーザからなる所定波長のレーザビーム３ｂを当該緩衝
層に照射し、緩衝層５と先導波層２の上部とをアニーリ
ングする。In the process shown in FIG. 7, the 5i02-TiO2-based buffer layer 5
The buffer layer is irradiated with a laser beam 3b of a predetermined wavelength, such as a COt gas laser, which is absorbed by the buffer layer 5, and the upper part of the leading wave layer 2 is annealed.
第８図の工程では、上記緩衝層５の上に、既述の高周波
マグネトロンスパッタ装置を介して１例えば５ｉ０２−
ＴｉＯｚからなる厚さ約１終■のクラッドＮ８を堆積形
成する。In the process shown in FIG. 8, 1, for example, 5i02-
A cladding N8 made of TiOz and having a thickness of about 1 mm is deposited.
上述した各工程を介して製造された光導波素子７は、Ｃ
軸配向性の分散が０．１’、ＴＥｓモードによる光伝搬
損失が約０．０１ｄＢ／ｃｍ程度であった。The optical waveguide device 7 manufactured through the above-mentioned steps is C
The dispersion of axial orientation was 0.1', and the optical propagation loss due to TEs mode was about 0.01 dB/cm.
また、クラッドＲ６の屈折率を調整することにより、単
一モード型先導波路の条件を満たすＺｎＯ膜厚の選択も
可能である。Further, by adjusting the refractive index of the cladding R6, it is possible to select a ZnO film thickness that satisfies the conditions for a single-mode guided waveguide.
なお、本発明方法は、第１図〜第３図の工程を省略して
、第４図の工程から実施してもよく、さらに空気層をク
ラッドとして採用するとき、第８図の工程を省略する。The method of the present invention may be carried out starting from the step shown in FIG. 4 by omitting the steps shown in FIGS. do.
その他、緩衝層５として、光導波層２と同等の屈折率を
もつものが形成されることがある。In addition, as the buffer layer 5, a layer having the same refractive index as the optical waveguide layer 2 may be formed.
この場合、緩衝層５の厚さは光導波層２の導波条件を考
慮して設計する必要がある。In this case, the thickness of the buffer layer 5 needs to be designed in consideration of the waveguide conditions of the optical waveguide layer 2.
その理由は、上記屈折率条件において緩衝層５が厚すぎ
る場合、先導波層２にクラッド効果が生じるからである
。The reason is that if the buffer layer 5 is too thick under the above refractive index conditions, a cladding effect will occur in the leading wave layer 2.
「発明の効果１ 以上説明した通り、本発明方法によるときは。“Effects of invention 1 As explained above, when using the method of the present invention.
絶縁基板とその上に形成された光導波層との界面部をレ
ーザビームによりアニーリングし、先導波層とその上に
形成された緩衝層の上部とをアニーリングするから、結
晶配向性が良好で光伝搬損失の小さい、高品質、高特性
の光導波素子が得られる。The interface between the insulating substrate and the optical waveguide layer formed thereon is annealed with a laser beam, and the waveguide layer and the upper part of the buffer layer formed thereon are annealed, resulting in good crystal orientation and light transmission. An optical waveguide element with low propagation loss, high quality, and high characteristics can be obtained.
第１図〜第８図は本発明方法の一実施例を、その工程順
に略示した説明図である。
１・・・・・・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・・・・・・光導波層
２ａ、２ｂ、２ｃ・・・・光導波膜
３ａ、３ｂ・・◆・・・・・レーザビーム４・・・・・
・・・・・・・ビームスポー７ト５・・・・・・・・・
・・・緩衝層
６・・・・・・・・・・・・クラッド層７・・・・・・
・・・・・・光導波素子代理人 弁理士 斎 藤 義
雄
第 １ 図 第５図
１２ 図
第６図FIGS. 1 to 8 are explanatory diagrams schematically showing one embodiment of the method of the present invention in the order of its steps. 1...Insulating substrate 2...Optical waveguide layers 2a, 2b, 2c...Optical waveguide films 3a, 3b...◆・...Laser beam 4...
・・・・・・Beam sport 7to 5・・・・・・・・・
...Buffer layer 6...Clad layer 7...
...Optical waveguide device agent Patent attorney Yoshi Saito
Male Figure 1 Figure 5 Figure 12 Figure 6
Claims (3)
光導波層との界面部をレーザビームによりアニーリング
した後、光導波層上に、それと同等の屈折率、もしくは
、それよりも小さい屈折率の緩衝層を薄く形成し、その
後、緩衝層により吸収されるレーザビームを該緩衝層に
照射して、緩衝層と光導波層の上部とをアニーリングす
ることを特徴とする光導波素子の製造方法。(1) After forming an optical waveguide layer on an insulating substrate and annealing the interface between the insulating substrate and the optical waveguide layer with a laser beam, An optical waveguide element characterized by forming a thin buffer layer with a small refractive index, and then irradiating the buffer layer with a laser beam that is absorbed by the buffer layer to anneal the buffer layer and the upper part of the optical waveguide layer. manufacturing method.
る光導波層を形成する特許請求の範囲第１項記載の光導
波素子の製造方法。(2) The method for manufacturing an optical waveguide element according to claim 1, wherein an optical waveguide layer made of ZnO is formed on an insulating substrate made of quartz glass.
ＩｎＰのいずれかからなる基板部と、その基板部上に形
成されたシリコン酸化膜からなる絶縁部とを備え、その
絶縁部の上に、ＺｎＯからなる光導波層を形成する特許
請求の範囲第１項記載の光導波素子の製造方法。(3) The insulating substrate is made of quartz glass, silicon, GaAs,
Claim 1, which comprises a substrate part made of either InP and an insulating part made of a silicon oxide film formed on the substrate part, and an optical waveguide layer made of ZnO is formed on the insulating part. A method for manufacturing an optical waveguide device according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254956A JPH0774844B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Method for manufacturing optical waveguide device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61254956A JPH0774844B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Method for manufacturing optical waveguide device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63108306A true JPS63108306A (en) | 1988-05-13 |
| JPH0774844B2 JPH0774844B2 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=17272195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61254956A Expired - Fee Related JPH0774844B2 (en) | 1986-10-27 | 1986-10-27 | Method for manufacturing optical waveguide device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0774844B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1129021C (en) * | 1997-07-02 | 2003-11-26 | 富士通株式会社 | Acousto-optical device |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS607404A (en) * | 1983-06-28 | 1985-01-16 | Nec Corp | Manufacture of convergent type glass waveguide |
| JPS60156014A (en) * | 1983-12-27 | 1985-08-16 | Omron Tateisi Electronics Co | Production of flush type optical waveguide device |
-
1986
- 1986-10-27 JP JP61254956A patent/JPH0774844B2/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774844B2 (en) | 1995-08-09 |
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