KR100901917B1 - 광 분기기 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 광 분기기(1)는 기판(10) 위에 광이 입사되는 광 입사부(21)와, 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부(22A~22G)와, 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부(23A~23H)와, 기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역과 독립으로, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부와 동일한 재질에 의해, 기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역을 제외한 영역의 비율을 도시하는 점유율 70%보다 커지도록 기판 위에 마련된 더미 패턴(24A~24H)을 갖는다.

Description

광 분기기 및 그 제조 방법{OPTICAL BRANCHING UNIT, AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 광 통신 등의 분야에 이용 가능하며, 입력단에 입력된 광을 복수의 출력단으로 출력하는 광 분기기에 관한 것이다.
광 도파 회로 부품으로서 PLC(Planer Light wave Circuit: 평판형 광 도파 회로) 부품이 알려져 있다. 이 PLC 부품의 일례로서, 실리콘 기판 위에 광 도파 회로의 패턴이 형성되고, 이 광 도파 회로가 형성된 기판 위에, 부분적으로 독립한 코어 패턴을 설치한 예가 보고되어 있다(일본 특허 공개 제 1999-271545 호 공보).
그러나, 일본 특허 공개 제 1999-271545 호 공보의 제안에서는, PLC 부품인 광 분기기에 특유한 구조상의 문제로서, 광입사측의 도파로의 수(면적)와 광출사측의 도파로의 수(면적)와의 차에 기인하여, 예를 들어 건식 에칭에 있어서, 로딩 효과에 의해 에칭율이 기판상에서 크게 다른 것이 알려져 있다. 결과적으로, 에칭 후의 입사측의 곡선 도파로의 선폭이 설계값보다 가늘게 형성되기 때문에, 곡선 도파로의 손실이 사용 파장의 장파장측에서 증대한다. 그 결과, 광 분기기의 삽입 손실의 파장에 있어서의 균일성이 악화되는 문제가 있다.
또한, 에칭 후 에칭에 의해 형성된 코어 부분을 포함하는 기판 전역에 클래드층을 설치함으로써, 코어 부분에서 클래드층이 볼록 형상이 되는 것에 의해, 덮개 유리(lid glass)를 접착제로 고정할 때에, 코어 부분에 응력이 집중되어 PDL(Polarization Dependent Loss: 편파 의존성 손실)이 열화되는 문제가 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 또한 편파 의존성 손실이 낮은 광 분기기를 제공하는 것이다.
본 발명은 광이 입사되는 광 입사부와, 상기 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와, 상기 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 위에 소정 두께로 형성되는 접착제층과, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 유지하는 기판과, 상기 접착제층을 거쳐서 상기 기판 위의 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 각각을 덮는 커버 부재와, 상기 기판 위에, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부가 마련되는 영역과 독립으로 마련되고, 상기 접착제층이 경화할 때에 생기는 응력이, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 중 어느 하나, 또는 전역에 작용하는 것을 억지하는 응력 균일화 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 상술한 광 분기기에 의하면, 커버 부재를 접착제에 의해 고정할 때에 생기는 응력의 영향이 저감된다. 따라서, 커버 부재 접착 후의 편파 의존성 손 실(PDL)의 악화를 억지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 위에, 광이 입사되는 광 입사부와, 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와, 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와, 기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역과 독립으로, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부와 동일한 재질에 의해, 기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역을 제외한 영역의 비율을 나타내는 점유율이 70%보다 크도록, 기판 위에 마련된 응력 균일화 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 상술한 광 분기기에 의하면, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부에 사용되는 영역을 에칭할 때에, 기판 전역의 에칭율이 대략 균일화된다. 이로써, 로딩 효과에 의해, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부에 사용되는 영역의 굵기(폭)에 차가 생기는 것이 억지되고, 각각의 영역의 폭(굵기)이 균일화된다. 따라서, 광 분기기의 곡선 도파로에 있어서, 장파장측에서의 과잉 손실을 저감할 수 있고, 삽입 손실의 파장 균일성이 향상된다.
또한, 본 발명은 기판에, 광도파로로서 이용 가능한 기판의 굴절율에 비교하여 굴절율이 높은 광 전달 재질층을 소정의 두께로 퇴적하고, 광 전달 재료층에, 광 신호의 전송에 이용되는 제 1 영역과, 제 1 영역의 주위에 소정의 간격을 두고, 제 1 영역을 에칭할 때의 에칭율을 기판의 전역에서 대략 일정하게 하기 위한 제 2 영역을 규정하고, 제 1 영역 및 제 2 영역의 각각에, 비 에칭 패턴을 형성하고, 기판 위의 나머지의 영역을 에칭에 의해 패터닝(patterning)하고, 패터닝에 의해 남 은 광 전달 재료층 및 기판이 노출된 영역의 전역에, 광 전달 재료층에 비교하여 굴절율이 낮은 재질을 소정 두께로 마련하여 제 1 및 제 2 영역과는 다른 제 3 영역을 형성하고, 제 3 영역에, 접착제를 통해 커버 부재를 접착하는 것을 특징으로 하는 광 분기기의 제조 방법이다.
즉, 상술한 광 분기기의 제조 방법에 의하면, 커버 부재를 접착제에 의해 고정할 때에 생기는 응력의 영향이 저감된다. 따라서, 커버 부재 접착 후의 편파 의존성 손실(PDL)의 악화를 억지할 수 있다. 이상으로부터, 생산율을 높일 수 있고, 광 분기기의 비용이 저감된다.
또한, 본 발명은 광이 입사되는 광 입사부와, 상기 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와, 이 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 위로 소정 두께로 형성되는 접착제층과, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 유지하는 기판과, 상기 기판 위에, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부가 마련되는 영역과 독립하여 마련되고, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 형성할 때에, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 각각의 상기 기판의 면 방향에 따른 길이인 선폭이 불균일하게 되는 것을 저감하는 비 광 신호 전송 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 광 분기기를 제공하는 것이다.
즉, 상술한 광 분기기에 의하면, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부에 사용할 수 있는 영역을 에칭할 때에, 기판 전역의 에칭율이 대략 균일화된다. 이로써, 로딩 효과에 의해, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부에 사용할 수 있는 영역의 굵기(폭)에 차가 생기는 것이 억지되며, 각각의 영역의 폭(굵기)이 균일화된다. 따라서, 광 분기기의 곡선 도파로에 있어서, 장파장측에서의 과잉 손실을 저감할 수 있고, 삽입 손실의 파장 균일성이 향상된다.
또한, 본 발명은 기판에, 광도파로로서 이용 가능한 기판의 굴절율에 비교하여 굴절율이 높은 광 전달 재질층을 소정의 두께로 퇴적하고, 광 전달 재료층에, 광 신호의 전송에 이용되는 제 1 영역과, 제 1 영역의 주위에 소정의 간격을 두고, 제 1 영역을 에칭할 때의 에칭율을 기판 전역에서 대략 일정하게 하기 위한 제 2 영역을 규정하고, 제 1 영역 및 제 2 영역 각각에, 비 에칭 패턴을 형성하고, 기판상의 나머지의 영역을 에칭에 의해 패터닝하고, 패터닝에 의해 남은 광 전달 재료층 및 기판이 노출된 영역의 전역에, 광 전달 재료층에 비교하여 굴절율이 낮은 재질을 소정 두께로 설치하여 제 1 및 제 2 영역과는 다른 제 3 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 광 분기기의 제조 방법이다.
즉, 상술한 광 분기기의 제조 방법에 의하면, 광 신호의 전송에 이용되는 패턴을 에칭할 때에, 로딩 효과에 의해 기판 위의 위치에 따라 에칭율이 변동하여 에칭 후의 입사측의 곡선 도파로의 선폭이 설계값보다 가늘어지는 것이 방지된다. 이로써, 곡선 도파로의 손실이 사용 파장에 관계없이 균일화되어, 광학 특성이 개선된다.
도 1은 본 발명의 실시형태가 적용되는 광 분기기의 일례를 설명하는 개략도,
도 2는 도 1에 도시한 광 분기기를 I-I선에 따라 절단한 상태를 도시한 개략도,
도 3a는 도 1 및 도 2에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 3b는 도 3a에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정에 후속하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 3c는 도 3b에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정에 후속하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 3d는 도 3c에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정에 후속하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 3e는 도 3d에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정에 후속하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 3f는 도 3e에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정에 후속하는 공정의 일례를 설명하는 개략도,
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 광 분기기에 있어서, 코어 부분(또는 코어 부분에 해당하는 영역)의 폭이 원하지 않게 변화되는 요인을 설명하는 개략도,
도 5는 점유율(%)과 PDL(dB)과의 관계를 설명하는 개략도,
도 6은 점유율(%)과 과잉 손실(dB)과의 관계를 설명하는 개략도.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시형태가 적용되는 광 분기기의 일례를 설명하는 개략도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 광 분기기(1)는 예를 들어, 이산화 실리콘(SiO2) 등을 주성분으로 하는 기판(10)과, 기판(10) 위에 소정 형상으로 패터닝되어 형성된 광도파로 구조(20)를 갖는다. 또한, 광도파로 구조(20)의 주위는 광도파로 구조(20)를 코어로서 이용 가능하게 하기 위한 클래드 부재(30)에 의해 덮여져 있다. 또한, 코어 부분과 클래드 부분과의 비 굴절율 차는 0.45%이다.
광도파로 구조(20)는 예를 들면, 광파이버 혹은 전단의 광 분기기 등인 도시하지 않은 광 전달 부재를 거쳐서 공급되는 광(광 신호)이 입사되는 입사단(21), 입사단(21)에 입사된 광 신호를 제 1 및 제 2 비율로 분기하는 광 분기부(22A∼22G), 광 분기부(22A∼22G)에 의해 (본 예에서는, 8로) 분기된 광 신호를 후단에 접속하는 도시하지 않은 예를 들면, 단일 모드 파이버 혹은 후단의 광 분기기 등을 향해서 안내하는 출력단(23A∼23H)을 포함한다.
광도파로 구조(20)의 주변으로, 클래드 부재(30)가 퇴적되는 영역에는, 광도파로 구조(20)와 동일한 공정으로 기판(10) 위로 퇴적된 코어 부분으로서 이용되는 재질과 동일한 재질이, 코어 부분(광도파로 구조; 20)을 패터닝 할 때에, 소정의 형상으로 남겨진 응력 균일화 부재[이하, 더미(dummy) 패턴으로 호칭함; 24A∼24H]가 마련되어 있다. 즉, 더미 패턴(24A∼24H)은 기판(10) 위에 퇴적된 광도파로 구조(20)를 예를 들어, 건식 에칭에 의해 에칭해서 코어 부분(20)을 형성할 때에, 에칭되지 않고 그대로 남겨진 영역이다.
광도파로 구조(코어 부분; 20) 및 더미 패턴(24A∼24H)은 예를 들면, 기판(10) 위에 소정 두께로 형성된 이산화 실리콘을 주성분으로 하는 유리층을, 소정 형상으로 패터닝함으로써 형성된다. 또한, 광도파로 구조(20)는 예컨대, 기판(10) 위에, 미리 소정 두께로 도시하지 않은 클래드층 부재를 퇴적시킨 후, 코어 즉 광도파로 구조(20)에 해당하는 부분에, 인(P), 티탄(Ti), 게르마늄(Ge) 혹은 알루미늄(Al) 등을 도핑(doping)하여도 형성 가능하다. 광도파로 구조(20)는 또한 예를 들어, 코어로서 이용 가능한 굴절율의 재료를 기판(10)의 전역에 소정 두께로 퇴적시킨 후, 도시하지 않은 클래드층 부분에 대응하는 영역에 붕소(B)나 불소(F) 등을 도핑해서 굴절율을 선택적으로 저하시킴으로써도 형성할 수 있다. 또한, 광도파로 구조(20)는 열팽창율이 예를 들어, 약 3.5×10-6 이하의 임의의 성분을 포함하는 다성분 유리로 하고, 코어[즉, 광도파로 구조(20)]에 대응하는 영역을, 주지의 이온 교환법에 의해 이온 교환하고, 선택적으로 굴절율을 변화시키는 것에 의해서도 형성할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 광 분기기를 절단선 I-I로 절단한 상태를 도시하고 있다.
도 2에 표시되는 바와 같이 기판(10) 위에는 광도파로 구조(코어 부분; 20), 더미 패턴(24A∼24H)[도 2는 절단선 I-I에 의한 단면이기 때문에 24A∼24C만 보임] 및 클래드층(30)이 소정 두께로 퇴적되고, 그 위에 접착제층(25)이 소정의 두께로 형성되어 있다. 또한, 접착제층(25) 위로는, 덮개 즉 커버 유리층(40)이 접착제층(25)에 의해 클래드층(30) 위에 고정되어 있다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 광 분기기(1)에 있어서, 기판(10)의 두께는 대략 1mm, 코어 부분(광도파로 구조; 20)의 두께 및 기판(10)에 따르는 방향의 길이는 대략 6μm(단면에 있어서 하나의 변이 대략 6μm의 구형), 더미 패턴(24A∼24H)의 두께는 대략 6μm(폭은 위치에 의해 상이함), 클래드층(30)의 두께가 대략 25μm, 접착제층(25)의 두께가 대략 25μm, 및 덮개(40)의 두께가 대략 1.5mm이다. 또한, 접착제층(25)의 두께는 바람직하게는 대략 10∼50μm의 범위 내에서, 덮개(40)의 접착 강도와 PDL의 악화를 고려하여 설정된다.
또한, 도 2로부터 명확한 바와 같이, 광도파로 구조(20)가 소정의 폭[기판(10)의 면 방향에 따른 방향의 길이]에 패터닝 되어 형성된 코어 부분(20)은, 그 양측[기판(10)의 단부를 제외함]에, 더미 패턴(24A∼24H)[상술한 대로, 도 2에서는 24A∼24C 만 보임]에 의해 구획되어 있다. 또한, 더미 패턴(24A∼24H)과 코어 부분(20)과의 사이의 간격은, 도 4를 이용하여 후단에 관련을 설명하지만, 적어도 코어 부분(20)의 폭(굵기)과 동일하거나, 그 이상으로 규정된다. 따라서, 도 1에 있어서, 출사단(23A∼23H)에서 표시되는 코어 부분(20)의 사이에 대해서는, 코어 부분 상호의 간격(분기수)에도 의존하지만, 더미 패턴(24E∼24H)을 생략할 수 있는 경우가 있다.
도 3a 내지 도 3f는, 도 1 및 도 2에 도시한 광 분기기를 제조하는 공정(방법)의 일례를 설명하는 개략도이다.
먼저, 도 3a에 표시되는 바와 같이, 예를 들어 이산화 실리콘을 주성분으로 하는 유리 평판이 기판(10)으로서 준비된다. 계속해서, 기판(10) 위에, 기판(10)의 굴절율에 비교하여 굴절율이 큰 광도파로 구조(20) 및 더미 패턴(24A∼24H)으로 이용되는 재질, 예를 들어 이산화 실리콘이, CVD법(chemical vapor deposition method; 화학 증기 증착법)에 의해, 소정 두께로 퇴적된다. 또한, 광도파로 구조(20)에 이용되는 산화 실리콘의 박막층에는, 굴절율을 높이기 위해서, 예를 들어, 인(P), 티탄(Ti), 게르마늄(Ge), 혹은 알루미늄(Al) 등이, 필요에 따라서 도핑된다.
다음으로, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 산화 실리콘층 위에, 예를 들어 텅스텐 실리사이드(WSi) 등의 보호막(121)이 소정의 두께로 퇴적된다.
계속해서, 보호막(121) 위에, 레지스트재(예를 들어, 광경화성 수지 등의 내에칭 재료; 122)가 소정 두께 도포되고, 도시하지 않은 건조 공정에서 경화된 후, 도시하지 않은 노광 공정에 의해 코어 부분(20)과 더미 패턴(24A∼24H)에 해당하는 패턴이 기록(노광)된다. 이하, 도시하지 않은 현상 공정에 의해, 레지스트재가 현상되어서, 도 3c에 도시하는 바와 같은, 코어 부분(20) 및 더미 패턴(24A∼24H)의 형상에 대응하는 레지스트 패턴(비 에칭 패턴으로 된 보호막; 123)이 형성된다.
다음으로, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 에칭 처리에 의해, 에칭 해야 할 영역의 보호막(121)이 제거된다. 따라서, 광도파로 구조(20)로서 먼저 기판(10) 위에, 소정 두께로 퇴적된 고굴절율층(이산화 실리콘) 중 후속하는 공정에 있어서 에칭해야 할 피 에칭 부분(124)이 노출된다.
이하, 도 3e에 도시하는 바와 같이, 주지의 건식 에칭에 의해, 피 에칭 부분(124)이 제거되어, 코어 부분(20) 및 더미 패턴(24A∼24H) 부분[도 3e에서는 24B, 24C 만이 보임]이 형성된다.
다음으로, 도 3f에 도시하는 바와 같이, 코어 부분(20) 및 더미 패턴(24A∼24H)(본 도 3f에서는 24A~24C만 보임)을 포함하는 기판(10)의 전역에, 클래드층(30)으로서 이용되는 재질, 예를 들어 이산화 실리콘이 소정의 두께로 퇴적된다. 또한, 클래드층(30)에는 굴절율을 저하할 수 있는 예를 들어, 붕소(B) 혹은 불소(F)가 도핑 되어도 좋다.
코어 부분[광도파로 구조(20)]이나 더미 패턴(24A∼24H)[광도파로 구조(20)] 및 클래드층(30)은, CVD법에 한하지 않고, 예를 들어 화염 퇴적법(FHD: Flame Hydrolysis Deposition법)에 의해 형성되어도 좋으며, 그 제법은 특히 특정한 제법에 한정되는 것은 아니다.
계속해서, 클래드 층(30) 위에, 도 2에 의해 전술한 접착제층(25)이 형성되고, 접착제층(25)위에, 커버(유리)층 즉, 덮개(40)가 고정된다. 또한, 클래드층(30)이, 코어 부분(20) 및 더미 패턴(24A∼24H)에 대응하는 영역에서 고조되는(볼록부를 나타냄) 경우에는, 접착제층(25)을 형성하기 전에, 도시하지 않았지만 평활화(연마) 공정에 의해, 그 표면의 요철, 특히 볼록 형상부가 평탄화 되어도 좋다. 또한, 덮개(40)를 접착제층(25)에 의해 클래드층(30) 위에 고정하는 방법 대신에, 클래드층(30)의 재질을, 미리, 덮개(40)의 재질과 같은 재질이나, 열팽창율이 소정의 범위 내에 있는 재질로 하여, 덮개(40)를 클래드층(30) 위에 배치한 후, 소정의 압력과 열을 가하고, 덮개(40)와 클래드층(30)을 동화시킴으로써도, 덮개(40)를 클래드층(30)에 고정할 수 있다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시한 광 분기기에 있어서, 광도파로 구조를 에칭하여 소정의 광 신호 전송로 즉, 코어 부분을 형성할 때에, 코어 부분(또는 코어 부분에 해당하는 영역)의 폭이 원하지 않게 변화되는 요인을 설명하는 개략도이다. 또한, 도 4에 있어서는, 가로축을 코어 부분을 형성하기 위한 [공정]으로 하고 각 공정에 있어서, 코어 부분(상당 영역)의 폭의 변동의 분포(3σ)를 구한 것이다. 또한, 도 4에 있어서, 각 곡선은 더미 패턴(24A∼24H)과 코어 부분(20)(도 1참조)이 기판(10)의 면적(동 도면 참조)에 차지하는 비율 즉, 점유율과 코어 부분의 폭의 변동의 분포(3σ)와의 관계를 도시하고, 곡선(a)는 점유율 90%를, 곡선(b)는 점유율 70%를, 곡선(c)는 점유율 60%를, 곡선(b)는 점유율 30%를, 및 곡선(e)는 점유율 5%를 각각 도시하고 있다.
또한, 점유율 90%는 코어 부분의 외측에, 코어 부분의 폭과 대략 같은 간격이 남도록, 더미 패턴(24A∼24H)의 면적을 마련한 상태에 대응한다. 또한, 점유율 5%는 더미 패턴이 전혀 없는 상태에 대응한다.
도 4로부터 명확한 바와 같이, 코어 부분의 폭의 변동의 분포(3σ)가 가장 커지는 공정은, 코어 부분의 에칭 공정인 것을 알 수 있다. 한편, 점유율을 70% 이상으로 함으로써, 코어 부분의 폭의 변동(3σ)을 0.15μm 이하로 저감할 수 있음이 인정된다. 특히, 점유율을 90% 이상으로 했을 경우에는, 폭의 변동(3σ)을 0.1μm 이하로 저감할 수 있다. 또한, 점유율 5%의 경우에는, 도 1에 구분 선(L)으로 도시한 바와 같이, 광입사측과 광출사측 사이에서 에칭율이 크게 다른 것으부터, 거기에 기인하여, 코어 부분의 폭의 변동의 분포(3σ)가 증대하는 것이라고 생각하는 것이 타당하다. 또한, 출력단(23A∼23H)(도 1참조)에 있어서는, 분기(채널) 수에 따라 코어 부분의 간격이 좁아지는 것으로부터, 코어 부분 상호의 간격이 코어 부분의 폭[기판(10)의 면에 따르는 방향의 길이 즉, 코어의 크기]의 2배보다도 적을 경우에는, 더미 패턴은 반드시 필요하지는 않다.
도 5는 덮개 유리를 접착했을 경우의 패턴(코어 부분과 더미 패턴의 합계) 점유율과 PDL과의 관계를 도시한 개략도이다. 또한, 도 5에 도시하는 PDL은 기판(10)(도 1참조)의 크기를, 짧은 변이 6인치(약 125mm)의 정방형으로 하여 코어 부분(광도파로 구조; 20)과 더미 패턴(24A∼24H)(도 1참조)의 면적의 합계를 변화시켜서 얻은 것이다.
도 5로부터 명확한 바와 같이, 점유율을 90% 이상으로 한[코어 부분의 외측에, 코어 부분의 폭과 대략 같은 간격이 남도록 더미 패턴(24A∼24H)의 면적을 설정한] 경우는, PDL은 0.07[dB]까지 저감할 수 있다고 인정 받았다.
또한, 더미 패턴(24A∼24H)을 점유율이 70% 이상이 되도록 기판(10)에 마련하는[비 에칭 대상이 되는 광도파로 구조(20)의 소정 부분을 잔존시키는] 것에 의해, 에칭시에, 기판(10)의 단부에 마련되는 코어 부분이 기판(10)의 중앙 또는 그 근방에 마련되는 코어 부분보다도 많이 에칭되는 정도도 저감되는 것이 확인되어 있다.
도 6은 코어 부분 및 더미 패턴이 기판에 차지하는 점유율과 과잉 손실과의 관계를 설명하는 개략도이다. 또한, 도 6에 있어서, 곡선(a)는 점유율 90%를, 곡선(b)는 점유율 70%를, 곡선(f)는 점유율 50%를, 곡선(e)는 점유율 5%를 각각 도시하고 있다.
도 6에 표시되는 대로, 점유율이 작으면, 로딩 효과에 의해, 입사측의 곡선 도파로가, 다른 부분보다 가늘게 형성된다. 이 때문에, 곡선부로부터 광이 누설되고, 장파장측에서 손실이 커진다. 점유율을 크게 하여 가면, 곡선 도파로의 선폭이 균일하게 형성되기 때문에 광의 누설을 억지할 수 있고, 평면인 파장 특성을 얻을 수 있다. 또한, 도 4를 이용하여 전술하였지만, 점유율을 70% 이상으로 함으로써, 코어 부분의 폭의 변동(3σ)을 0.15μm 이하로 할 수 있다. 또한, 점유율을 90% 이상으로 함으로써, 코어 부분의 폭의 변동(3σ)을 0.1μm 이하로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 에칭율이 기판의 전역에서 대략 균일화되므로, 분기선 마다(채널 상호 간)에서, 코어 부분의 폭이 크게 변동하는 것을 억지할 수 있기 때문에, 삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 또한 더미 코어의 존재에 의해 커버 유리(덮개)를 접착해도, 편파 의존성 손실의 낮은 광 분기기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 실시의 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형 혹은 변경이 가능하다. 또한, 각 실시형태는 가능한 한 적당히 조합하여 실시되어도 좋으며, 그 경우, 조합에 의한 효과를 얻을 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시형태에 있어서는, 주로 입력측에 입력된 광 신호를 분기하는 광 분기기를 예로 설명하였지만, 입력측이 복수로, 입력된 광 신호가 순차로 합파되는 광합파기나, 2개의 입력 포트의 한쪽으로부터 입력된 광 신호가 2개의 출력 포트로부터 출력되는 1입력 2출력 광 방향성 결합기 등의, 기판 위로 광도파로 구조가 형성되는 광소자에 적용되어도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 또한 편파 의존성 손실이 적은 광 분기기를 제공한다.
본 발명에 의하면, 삽입 손실의 파장 균일성이 높고, 또한 커버 부재를 접착한 후에도 편파 의존성 손실이 적은 광 분기기가 생산율이 높게 형성 가능하게 된다.

Claims (13)

  1. 광이 입사되는 광 입사부와,
    상기 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와,
    상기 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와,
    상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 위에 소정 두께로 형성되는 접착제층과,
    상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 유지하는 기판과,
    상기 접착제층을 매개로 하여 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 각각을 덮는 커버 부재와,
    상기 기판 위에, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부가 마련되는 영역과 독립으로 마련되고, 상기 접착제층이 경화할 때에 발생하는 응력이, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 중 어느 하나, 또는 전역에 작용하는 것을 억지하는 응력 균일화 부재를 갖고,
    상기 응력 균일화 부재는, 상기 기판의 면적에 대한, 상기 기판 위에 마련되는 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부의 면적과 상기 응력 균일화 부재의 면적의 합계 면적의 비인 점유율이 70%보다 큰 면적으로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 응력 균일화 부재는 상기 점유율이 90%보다 큰 면적으로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 응력 균일화 부재는 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부와 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 응력 균일화 부재는 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부와 동일한 공정에서 형성되는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  6. 기판 위에, 광이 입사되는 광 입사부와,
    광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와,
    광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와,
    기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역과 독립으로, 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부와 동일한 재질에 의해, 기판 위의 광 입사부, 광 분기부 및 광 출사부가 마련되는 영역을 제외한 영역의 비율을 나타내는 점유율이 70%보다 크도록 기판 위에 마련된 응력 균일화 부재를 갖는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 응력 균일화 부재는 상기 점유율이 90%보다 큰 면적으로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 응력 균일화 부재는 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부와 동일한 공정에서 형성되는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  9. 기판에, 광도파로로서 이용 가능한 기판의 굴절율과 비교하여 굴절율이 높은 광 전달 재질층을 소정의 두께로 퇴적하고,
    광 전달 재료층에, 광 신호의 전송에 이용되는 제 1 영역과, 제 1 영역의 주위에 소정의 간격을 두고, 제 1 영역을 에칭할 때의 에칭율을, 기판의 전역에서 일정하게 하기 위한 제 2 영역을 규정하고,
    제 1 영역 및 제 2 영역 각각에, 비 에칭 패턴을 형성하여, 기판 위의 나머지 영역을 에칭에 의해 패터닝(patterning)하고,
    패터닝 후 남은 광 전달 재료층 및 기판이 노출된 영역의 전역에, 광 전달 재료층과 비교하여 굴절율이 낮은 재질을 소정 두께로 마련하여 제 1 및 제 2 영역과는 다른 제 3 영역을 형성하고,
    제 3 영역에, 접착제를 매개로 하여 커버 부재를 접착하고,
    제 1 영역과 제 2 영역의 면적의 합계를 기판의 면적으로 나눈 점유율이 70%보다 크도록 제 2 영역의 면적이 설정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는
    광 분기기의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    제 2 영역의 면적은 커버층이 접착될 때에 생기는 응력이 제 1 영역에 미치는 영향을 완화할 수 있는 면적인 것을 특징으로 하는
    광 분기기의 제조 방법.
  12. 광이 입사되는 광 입사부와,
    상기 광 입사부에 입사되는 광을 소정의 비율로 분기하는 광 분기부와,
    상기 광 분기부에 의해 분기된 광을 소정 위치로 안내하는 광 출사부와,
    상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 위에 소정 두께로 형성되는 접착제층과,
    상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 유지하는 기판과,
    상기 기판 위에, 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광출사부가 마련되는 영역과 독립해서 마련되고, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부를 형성할 때에, 상기 기판 위의 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부 각각의 상기 기판의 면 방향을 따른 길이인 선폭이 불균일하게 되는 것을 저감하는 비 광 신호 전송 영역을 갖고,
    상기 비광신호 전송 영역은, 상기 기판의 면적에 대한, 상기 기판 위에 마련되는 상기 광 입사부, 상기 광 분기부 및 상기 광 출사부의 면적과 상기 비광신호 전송 영역의 면적의 합계 면적의 비인 점유율이 70%보다 큰 면적으로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는
    광 분기기.
  13. 기판에, 광도파로로서 이용 가능한 기판의 굴절율과 비교하여 굴절율이 높은 광 전달 재질층을 소정의 두께로 퇴적하고,
    광 전달 재료층에, 광 신호의 전송에 이용되는 제 1 영역과, 제 1 영역의 주위에 소정의 간격을 두고, 제 1 영역을 에칭할 때의 에칭율을, 기판의 전역에서 일정하게 하기 위한 제 2 영역을 규정하고,
    제 1 영역 및 제 2 영역 각각에, 비 에칭 패턴을 형성하여, 기판 위의 나머지 영역을 에칭에 의해 패터닝하고,
    패터닝 후 남은 광 전달 재료층 및 기판이 노출된 영역의 전역에, 광 전달 재료층과 비교하여 굴절율이 낮은 재질을 소정 두께로 마련하여 제 1 및 제 2 영역과는 다른 제 3 영역을 형성하고,
    제 1 영역과 제 2 영역의 면적의 합계를 기판의 면적으로 나눈 점유율이 70%보다 크도록 제 2 영역의 면적이 설정되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는
    광 분기기의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH10308555A (ja) 1997-05-01 1998-11-17 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ハイブリッド導波形光回路とその製造方法
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