JPS6340106A - 光導波回路の製造方法 - Google Patents

光導波回路の製造方法

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JPS6340106A
JPS6340106A JP18486186A JP18486186A JPS6340106A JP S6340106 A JPS6340106 A JP S6340106A JP 18486186 A JP18486186 A JP 18486186A JP 18486186 A JP18486186 A JP 18486186A JP S6340106 A JPS6340106 A JP S6340106A
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JP
Japan
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branch
waveguide
substrate
angle
side edge
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JP18486186A
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English (en)
Inventor
Eiji Okuda
奥田 栄次
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は拡散によって基板内に光導波回路を一体的に形
成する方法に関し、特に分岐部を有する光導波回路′の
製造方法に関する。
〔従来の技術〕
ガラス等の透明誘電体基板の表面上の予め定められた回
路パターン領域から、基板物質の屈折率に変化を与える
物質をイオン交換等で基板内に拡散させて、上記拡散物
質の濃度勾配に応じた断面円屈折率分布をもつ光導波回
路を基板内に形成する方法が一般に知られている。
ガラス基板を用いた典型的な従来方法では、第10図に
示すように基板lの面を金属膜から成るイオン透過防止
マスク材コで被覆するとともに、このマスク材−に所定
の光導波回路のパターンでC;103を設け、このマス
ク基板面に、例えばTl。
Os、Li+Ag等基板ガ多基板ガラスを増加させる陽
イオンを含む溶融塩を接触させて、溶融塩中のイオンを
基板ガラス中のイオンとのイオン交換によって拡散させ
る。これにより拡散イオンの濃度分布に基づく断面内で
の屈折率勾配をもった光導波路tが基板内に形成される
そして導波回路が分岐部を含む回路である場合、各分岐
導波路への伝搬光の配分が均等に行なわれるように分岐
角を小さくすることが望ましく、このため第10図に示
すようにマスク材コの開口3のパターンを分岐部で曲線
で接する形状としている0 すなわち、単一路グAから分岐する分岐路tB。
jCを、両者の接線が単−i4Aに重なるような外向き
にカーブする円弧曲線路としていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の従来方法では、分岐路4]3.jCの成す分岐角
θが、マスクパターン開口3と最終的に得られる先導波
回路との間で相違してしまうという問題があった。第1
O図によりさらに詳しく説明すると、両分岐路!、4C
が分岐部で成す角θを、マスク材2に回路パターン開口
3を設ける時点で01に設定したとする。
上記開口3を通じて外部から基板内にイオンを拡散させ
ると、マスク開口3から入ったイオンはマスク開口を中
心として断面内で略半円状に拡散してゆき基板面に平行
な面内でのイオン侵入領域幅すなわち導波路幅はd2に
拡大する。
この幅拡大に伴ない、導波路の分岐点は、当初の5A点
から5B点に移動する。
一方、両分岐路4+3.jCは外向きの円弧状にカーブ
しているため、両者の接線が成す角は当初の分岐点5A
から離れるほど犬となり、したがってイオン拡散処理を
終了した後の分岐導波路4ZB。
4ZCが成す角θ2は、当初マスク開口に形成した分岐
角θ1よりも大きいものとなってしまう。
上記原因により設J1値通りの光分岐特性が得られない
という問題があった。
また製品間で導波路の分岐角がばらつき、安定した品質
が得らないという問題もあった。
〔問題点を解決するための手段〕
拡散当初における分岐部での分岐導波路パターンを、導
波路径をD1分岐角をθとして導波路上で1! =D/
2 jan (θ/2)以上の距離にわたり直線とし、
該直線部以降曲線部を経て基板側縁およびその近傍で導
波路光軸を側縁に対し垂直とした。
〔作 用〕
上記構成によれば、イオン拡散領域の幅が所期の導波路
径りまで拡大して、その分岐点が当初のマスク開口分岐
点から移動しても、該区間では直線路であるため分岐角
は一定であり、マスク開口に設定した導波路分岐角がイ
オン拡散処理後の光導波回路にそのまま実現される。
また、分岐部から直線的に延びる分岐導波路をそのまま
基板側縁に至らせた場合は、導波路光軸が四辺形の基板
側縁に対し傾斜することになるため、光ファイバとの接
続が困難になるが、本発明では前述した拡散処理後に導
波路分岐点となる箇所までは直線路として、それ以降は
曲線部を経て基板側縁及び側縁近傍で導波路光軸が側縁
に対し垂直となるような回路パターンとしているので、
得られる光導波回t−rは光ファイバとの接続が容易で
あり、また伝送光の接続損失も小さい。
〔実 施 例〕
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳糺iK説
明する。
第1図は本発明方法で製造する光導波回路IOの平面図
、葛2図は側面図であり、ガラス基板//内に、母i 
iI+iがほぼ円形で屈折率が中心から周辺に向けて漸
減する分布をもつ光導波路12を埋め込み形成している
。光導波路7.2は、基板の一側縁//Aに端部が臨む
単一路/jAから2本の分岐路/2B、/2Cに分岐し
た後、基板の他側縁//Bに至ル回路パターンとなって
おり、6路/2k 、 /2B 。
/2Gの光軸は基板の側縁//A、//Bおよびその近
傍において側縁に対し垂直となっている。
上記の分岐路/l、/2Cが分岐点13で成す角をθ、
導波路径をDとし、以下上記導波回路を製造する方法に
ついて説明する。
まず第3図に示すように基板//の面に金属Ti等の薄
膜を高周波スパッタリング等の手段で付着させてイオン
透過防止マスクllIを形成し、このマスク/すに周知
のフォトリングラフィ技術を用いて所定の導波回路パタ
ーンで開口部15を設ける。このマスク開口部15の幅
は最終的に得ようとする導波路径りよりも光分小さくし
ておく。
−例として、D−60μmの場合マスク開口幅を5μm
前後にする。
そしてマスク開口部15の平面パターンは第≠図に示す
ように、各導波路/2A 、 /2B 、 /2Gに対
応する連通した開口部/!;A 、 15B 、 /3
;Cを設けるとともに、分岐部では以下のように形状を
設定する。
すなわち、分岐点/JAから一定距離lにわたり、分岐
路開口/jB、/!;Gを直線路とし、両分岐路開口/
jB、/!;Gの分岐点において成す角をθとするとと
もに、上記lをD/jXtan(θ/2)以上とする。
−例として、θ−/ ’ 、D−t o pmとしてl
を3 、 ll’1m1f+以上例えば5門にする。ま
た分岐路開口15B。
/jCは上記直線部2ノ以降に緩やかな曲線部コ2を設
けて、基板側縁//Bおよびその近傍では軸線をf!1
1縁//Bに対し垂直とする。
次いで、基板ガラスの屈折率を増加させるTJ等のイオ
ンをマスク開口を通して基板内に拡散させる。このイオ
ン拡散の方法としては周知のイオン交換法を用いること
ができる。
例えばTl2SO4、Tl2SO4など拡散イオン源を
含む硝酸塩、硫酸塩などの高温溶融塩浴中に上記のマス
ク付き基板を浸漬する。
一例として約550°Cで約10分間処理する。
この結果、溶出(塩中のイオン例えばTI!イオンと、
ガラス中のNaイオンあるいはにイオンとの間でイオン
交換を生じ、塩中のイオンが基板内に拡散侵入して第6
図に示すように、拡散イオンの濃度分布に応じて、マス
ク開口直下で屈折率が最大で深さ方向及び側方に向けて
漸減する屈折率分布をもつ略半円形の屈折率勾配部分2
3が形成される。
次に、Kイオンを言む硝酸塩あるいは硫酸塩を約sso
”cで約200分間接触させると、表面付近のTlイオ
ンかにイオンで交換されて屈折率が低下するとともに高
屈折率部分が深部に移動し、この結果第7図に示す如く
断面がほぼ円形で、m(折率が中心で最大で周囲に向け
て漸減する分布をもつ光導波路12が得られる。
上述したイオン交換処理過程で、第S図に拡大して示す
ようにマスクの分岐路15a口/413 、 /lは分
岐点/jAから一定距MIVCわたり直線路であり、こ
のlをD/2tan(θ/2)よりも大としであるから
、イオンがDの幅にまで拡散しても導波路分岐点/JB
の近傍では、両分岐路/、!B、/2Gは直線形状を保
ち、両者が成す角θは元のマスク開口の成す角θに等し
い。
以上に説明した図示例ではY字型分岐回路を示したが、
第r図に示すような直線路から一本の分岐路が分岐する
回路、あるいは第9図に示すような方向性結合器など任
意の回路パターンに適用できる。
また、イオン交換による拡散以外に、例えばニオブ酸リ
チウム(LiNb03)などの結晶基板にプロ 弘トン
(H+)あるいはチタン(Ti)を拡散して光導波路を
製造する場合にも有効であり、さらに多孔質体と分子の
拡散を利用した分子スタッフィング法についても同様の
効果が得られ、本発明は、一般に基板面上に定めた回路
パターン領域から基板の屈折率を変化させる物質を基板
内に拡散させて分岐部を有する光導波回路を製造する方
法に広く適用することができる。
〔発明の効果〕
拡散物質g当初接触領域パターン(例えばマスク開ロバ
ターン)を、分岐部において所定の範囲直線で構成した
ので、拡散の進行で径が拡大しても当初の分岐角がその
まま保たれ、また径がばらついても分岐角のバラツキの
原因にはならない。
これにより、7枚の基板中に径の異なる分岐導波回路を
形成する場合でも一定の分岐角を得ることができ、また
拡散条件のバラツキにより発生する導波路径のバラツキ
があっても分岐角を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法で製造される先導波回路の一例を示
す平面図、第2図は同側面図、第3図ないし第7図は第
1図の導波回路を製造する方法を示し、第3図はパター
ン開口付きマスクを施した基板の断面図、第4図は同平
面図、第5図は同上。 マスクの分岐部を拡大して示す平面図、第6図はマスク
付き基板に第1段イオン交換処理を行なった後の状態を
示す断面図、第7図は同基板にイオン交換処理を行なっ
た後の状態を示す困1面図、第に図は本発明の他の実施
例におけるマスクパターンを示す平面図、第9図は本発
明を方向性結合器に適用した場合のマスクツぐターンを
示す平面図、第70図は従来の分岐導波路の要部を示す
平面図である。 10・・・・・光導波回路 l/・・・・・・基 板/
2・・・・・光導波路 /3A、/3B・・・・・・分
岐点/ψ・・・・マスク 15・・・・・開口部2/・
・・・・・直線部 22・・・・・曲線郡代1/′ 弁
0+−“ 野 f′??TT jl、J、;:J4i4
.、r、:1第1図 第2図 第3図 第4図 ZU 第6図 第7図 第8図 119図 第10図 C 手  続  補  正  書 / 事件の表示      ご/−/(・t′、\″−
/−発明の名称 光導波回路の製造方法 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 大阪府大阪市東区道修町4丁目8番地名 称 
(40θ)日本板硝子株式会社代表者  利 賀 信 
雉 グ代理人 7 補正の内容                  
2(1)明細書簡1貞第を行ないし第13行にある特許
請求の範囲全文を別紙の通り補正する。 (2)明細書@を貴簡15行、第7頁第7行、第を貴簡
1ざ行にそれぞれ r l =D/Lztan(θ/12)Jトアルノヲ、
「i! =D/ (+tan (θ/2))」と補正す
る。 特許請求の範囲 基板面上に定めた回路パターン領域から基板の屈折率を
変化させる物質を基板内に拡散させて分岐部を有する光
導波回路を製造する方法において、拡散当初における前
記分岐部での分岐導波路パターンを、導波路径をD1分
岐角をθとして導波路上でl =D/ (、!jan 
(θ/、り)以上ノ距離ニワタり直線とし、該直線部以
降曲線部を経て基板側縁およびその近傍で導波路光軸を
側縁に対し垂直としたことを特徴とする光導波回路の製
造方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 基板面上に定めた回路パターン領域から基板の屈折率を
    変化させる物質を基板内に拡散させて分肢部を有する光
    導波回路を製造する方法において、拡散当初における前
    記分岐部での分岐導波路パターンを、導波路径をD、分
    岐角をθとして導波路上でl=D/2tan(θ/2)
    以上の距離にわたり直線とし、該直線部以降曲線部を経
    て基板側縁およびその近傍で導波路光軸を側縁に対し垂
    直としたことを特徴とする光導波回路の製造方法。
JP18486186A 1986-08-06 1986-08-06 光導波回路の製造方法 Pending JPS6340106A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02113209A (ja) * 1988-10-24 1990-04-25 Nippon Sheet Glass Co Ltd Y分岐導波路の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58202406A (ja) * 1982-05-20 1983-11-25 Masayuki Izutsu 導波形光ビ−ム・スプリツタ

Patent Citations (1)

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JPH02113209A (ja) * 1988-10-24 1990-04-25 Nippon Sheet Glass Co Ltd Y分岐導波路の製造方法

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