WO2024162147A1 - ガラス基板及び光集積デバイス - Google Patents

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一樹 金原
盛輝 大原
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Definitions

  • the present invention relates to a glass substrate and an optical integrated device using the glass substrate.
  • Optoelectronics convergence technology requires substrates that can transmit both electricity and light.
  • Various materials are being considered for such substrates, including Si-Ge substrates in which SiO2 is doped with Ge, Si nanowire substrates in which Si is surrounded by SiO2 , and polymer substrates in which different types of polymers are bonded together.
  • Patent Document 1 discloses that glass can be made into an optical waveguide by ion-exchanging Na ions in the glass with Ag ions.
  • Patent Document 2 The technology of exchanging ions in glass with other ions is known primarily as a technique for increasing the strength of glass, as shown in Patent Document 2, for example.
  • the inventors have conducted research and found that even if an optical waveguide is formed using the above-mentioned conventional ion exchange technology, it is difficult to obtain a stable optical waveguide that achieves control of the core thickness and high uniformity. It is particularly difficult to form an optical waveguide that can handle light propagated in a single mode.
  • the present invention aims to provide a glass substrate having an optical waveguide that can also accommodate single-mode propagated light.
  • the inventors found that with conventional ion exchange technology for increasing the strength of glass, the ion exchange rate is so fast that it is difficult to control the thickness of the core that serves as the optical waveguide and achieve high uniformity. As a result, they discovered a method for slowing down the ion exchange rate to an appropriate rate, obtained a glass substrate that could solve the above problems, and completed the present invention.
  • the refractive index difference expressed by (Nmax-N) is ⁇ n, the maximum value Nmax of the refractive index in the core portion and the refractive index N of the cladding portion are used, then
  • the core portion is a region having a refractive index equal to or greater than a value represented by ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ ,
  • the refractive index difference ⁇ n is 0.005 or more
  • the glass of the cladding portion has a content, expressed as a mole percentage based on oxides, of: SiO 2 45-80%, Al 2 O 3 0-15%, B 2 O 3 0-20%, A total of 10 to 30% of MgO, CaO, SrO, and BaO; and Na 2 O 4.5-25%
  • the glass of the core portion has a content, expressed as a mole percentage based on oxides, of: SiO 2 45-80%, Al 2 O 3 0-15%, B 2 O 3 0-20%, MgO, CaO, SrO and BaO in total 10 to 30%, Na 2 O 0-20%, and
  • the glass substrate according to the above [1] which satisfies Ag 2 O content of 0.01% or more.
  • the glass substrate according to the present invention has an optical waveguide that can also accommodate single-mode propagated light. Therefore, it is also suitable as a glass substrate having an optical waveguide for introducing single-mode propagated light into a photonics substrate in an optical integrated device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a core portion and a cladding portion in a glass substrate.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the maximum refractive index Nmax, the refractive index N, the refractive index difference ⁇ n, and the core thickness ⁇ d.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the value represented by (MgO+CaO+SrO ⁇ 2+BaO ⁇ 2 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 2) in the glass composition of the cladding portion of a glass substrate and the penetration depth of Ag ions when ion exchange treatment is performed.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a core portion and a cladding portion in a glass substrate.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the maximum refractive index Nmax, the refractive index N, the refractive index difference ⁇ n, and the core thickness ⁇ d.
  • FIG. 3 is a graph showing the relationship between the value represented by (MgO+CaO+SrO ⁇
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the value represented by (MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 2) in the glass composition of the cladding portion of a glass substrate and the penetration depth of Ag ions when ion exchange treatment is performed.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the value represented by ⁇ Na 2 O/(MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4) ⁇ in the glass composition of the cladding portion of a glass substrate and the penetration depth of Ag ions when an ion exchange process is performed.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the value represented by ⁇ Na 2 O/(MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4) ⁇ in the glass composition of the cladding portion of a glass substrate and the penetration depth of Ag ions when an ion exchange process is performed.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the value expressed by ⁇ Na 2 O/(MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4 ⁇ Al 2 O 3 ) ⁇ in the glass composition of the cladding portion of a glass substrate and the penetration depth of Ag ions when ion exchange treatment is performed.
  • the glass substrate according to this embodiment has a core portion that serves as an optical waveguide, and a clad portion, both of which are made of glass.
  • the core has a higher Ag concentration than the cladding, and there is an Ag concentration gradient from the boundary between the core and cladding toward the region of the core where the Ag concentration is maximum. If the refractive index difference expressed by (Nmax-N) is ⁇ n, where Nmax is the maximum value of the refractive index in the core portion and N is the refractive index of the cladding portion, then the core portion is a region where the refractive index is equal to or greater than the value expressed by ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ . The refractive index difference ⁇ n is 0.005 or more.
  • the core thickness ⁇ d of the core portion in the thickness direction of the glass substrate is 2.5 to 10 ⁇ m.
  • the core portion that serves as the optical waveguide is formed by ion-exchanging Na ions in the desired region of the glass substrate with Ag ions. Therefore, the composition of the glass in the portion of the cladding that is not affected by ion exchange is the same as the base composition of the glass substrate.
  • the portion that is not affected by ion exchange is a portion that is sufficiently far from the core portion; for example, if it is 50 ⁇ m or more away from the boundary between the core portion and the cladding portion, it can be said that there is no influence of ion exchange.
  • the composition of the glass that serves as the core portion, with respect to components that are not involved in ion exchange is the same as the base composition of the glass substrate.
  • the refractive index of the core is higher than that of the cladding, and it functions as an optical waveguide.
  • the Ag concentration in the core is not uniform, but there is an Ag concentration gradient from the boundary between the core and clad to the area of the core where the Ag concentration is maximum. In other words, the Ag concentration changes continuously from the clad to the center of the core. However, this does not mean that there is no tolerance for the Ag concentration remaining unchanged near the center of the core.
  • the core is preferably substantially circular in a cross-sectional view perpendicular to the path of the optical waveguide.
  • substantially circular we mean a shape with an aspect ratio of 0.33 to 1.25 calculated from the maximum horizontal width and maximum vertical height in the cross-sectional view.
  • the aspect ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, and is preferably 1.2 or less, more preferably 1.0 or less. Note that an aspect ratio of 1 is a perfect circle.
  • the core may be in a sector shape including a semicircle in the cross-sectional view, and preferably in a semicircle shape.
  • the sector shape is formed by two radii and an arc between them, and it is preferable that the arc portion is located vertically downward in the cross-sectional view.
  • the Ag concentration is high in the area close to the intersection of the two radii, and decreases with increasing distance from the intersection.
  • a low refractive index layer is separately provided on top of the core, so that the core functions as an optical waveguide.
  • the low refractive index layer is not particularly limited, and the low refractive index layer functions as the cladding.
  • Conventional methods for forming the core section include, for example, forming a film of a component with a high refractive index on part of the substrate surface by sputtering or the like, and then forming another film of a component with a low refractive index, such as the same component as the substrate. Another method is to join different materials with different refractive indices.
  • the concentration of the component exhibiting a high refractive index at the boundary between the core and clad portions and the concentration of the component exhibiting a high refractive index in the core portion will change discontinuously.
  • the manner in which the concentration of Ag, a component exhibiting a high refractive index from the clad portion to the core portion in this embodiment, changes can be clearly distinguished from the manner in which the concentration of a component exhibiting a high refractive index from the clad portion to the core portion in the conventional clad portion and core portion changes.
  • the core portion is formed by ion exchange, so the Ag concentration in the core portion is not constant, and there are differences in the refractive index.
  • the area of the cladding portion close to the boundary with the core portion does not have a constant Ag concentration, and there are differences in the refractive index.
  • the core portion is defined as follows.
  • Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the core portion and the cladding portion.
  • Fig. 2 is a diagram for explaining the maximum refractive index Nmax, the refractive index N, the refractive index difference ⁇ n, and the core thickness ⁇ d, and is a graph showing the relationship between the depth from the glass substrate surface and the refractive index for a region including the core portion of the glass substrate.
  • Fig. 1 nor Fig. 2 relates to an actually obtained glass substrate.
  • the refractive index refers to the refractive index of light with a wavelength of 589 nm.
  • the maximum value of the refractive index is defined as Nmax in a cross-sectional view perpendicular to the path of the optical waveguide of the core portion 1 in the glass substrate 10 as shown in Fig. 1.
  • the refractive index is shown diagrammatically by shades of color, with a darker color indicating a higher refractive index and a lighter color indicating a lower refractive index.
  • the relationship between the depth from the surface layer of the glass substrate 10 and the refractive index at each depth is as shown in the graph of Fig. 2.
  • the highest refractive index measured in the depth direction from the surface of the glass substrate 10 may be taken as the maximum value Nmax of the refractive index in the core portion 1.
  • the refractive index of the cladding portion 2 is set to N.
  • the refractive index N of the cladding portion 2 is the refractive index of glass having the same composition as the matrix composition of the glass before ion exchange, i.e., the matrix glass. Note that, in the cladding portion 2 of the glass substrate 10 according to this embodiment, if the refractive index of the cladding portion 1 in a region sufficiently far from the core portion 1 is the same as the refractive index of the matrix composition. Therefore, although it varies depending on the thickness of the glass substrate 10, for example, the refractive index of the glass at the center of the plate thickness of the glass substrate 10 may be set to the refractive index N of the cladding portion 2.
  • the refractive index difference expressed by the difference between Nmax and N (Nmax-N) as described above is ⁇ n, and the region where the refractive index is equal to or greater than the value expressed by ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ , i.e., the region surrounded by the dotted line in Figure 1, is defined as core portion 1.
  • the maximum depth in the thickness direction of the core portion 1 at which the refractive index is equal to or greater than ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ is defined as the core thickness ⁇ d of the core portion 1 in the thickness direction of the glass substrate 10 .
  • the refractive index difference ⁇ n between the refractive index N of the cladding portion and the maximum refractive index Nma of the core portion is 0.005 or more, and the core thickness ⁇ d at which the refractive index is equal to or greater than ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ is 2.5 to 10 ⁇ m, making it possible to create an optical waveguide that can also accommodate light propagated in a single mode.
  • ⁇ n may be 0.005 or more, but ⁇ n is preferably 0.005 to 0.05, more preferably 0.007 to 0.04, and may be 0.009 to 0.03, 0.01 to 0.02, or 0.012 to 0.018. From the viewpoint of controlling the bending of the incident light, ⁇ n is 0.005 or more, preferably 0.007 or more, and may be 0.009 or more, 0.01 or more, or 0.012 or more. There is no particular upper limit to ⁇ n, but the refractive index difference that can be generated by ion exchange is usually 0.05 or less, preferably 0.04 or less, and may be 0.03 or less, 0.02 or less, or 0.018 or less.
  • the core thickness ⁇ d in the thickness direction of the glass substrate of the core portion is 2.5 to 10 ⁇ m, preferably 3 to 9 ⁇ m, and may be 3.5 to 8 ⁇ m, 4 to 7 ⁇ m, 4.25 to 6 ⁇ m, or 4.5 to 5.5 ⁇ m. It may also be 3 to 8 ⁇ m, 3 to 7 ⁇ m, 3 to 6 ⁇ m, or 3 to 5.5 ⁇ m.
  • the smaller the core thickness the greater the refractive index difference between the core portion and the cladding portion must be, but then even a slight change in the refractive index changes the mode field diameter, making it difficult to strictly control the core thickness. Also, if there is a curved region as an optical waveguide, it is difficult to confine the light.
  • ⁇ d is set to 2.5 ⁇ m or more, preferably 3 ⁇ m or more, and may be 3.5 ⁇ m or more, 4 ⁇ m or more, 4.25 ⁇ m or more, or 4.5 ⁇ m or more. Furthermore, if the optical waveguide path has a curved region, from the viewpoint of suppressing bending loss, ⁇ d is set to 10 ⁇ m or less, preferably 9 ⁇ m or less, and may be 8 ⁇ m or less, 7 ⁇ m or less, 6 ⁇ m or less, or 5.5 ⁇ m or less.
  • Nmax of the refractive index in the core portion is not particularly limited, but in consideration of the refractive index of the matrix composition of the glass substrate normally used in the optical waveguide, Nmax is, for example, preferably 1.50 to 2.0, more preferably 1.51 to 1.9, even more preferably 1.52 to 1.8, even more preferably 1.525 to 1.7, and particularly preferably 1.53 to 1.6.
  • Nmax is preferably 1.50 or more, more preferably 1.51 or more, even more preferably 1.52 or more, even more preferably 1.525 or more, and particularly preferably 1.53 or more.
  • Nmax is preferably 2.0 or less, more preferably 1.9 or less, even more preferably 1.8 or less, even more preferably 1.7 or less, and particularly preferably 1.6 or less.
  • the refractive index N in the cladding portion is not particularly limited, but in consideration of the refractive index of the base composition of a glass substrate normally used in an optical waveguide, N is, for example, preferably 1.50 to 1.59, more preferably 1.51 to 1.58, even more preferably 1.52 to 1.57, even more preferably 1.525 to 1.56, and particularly preferably 1.53 to 1.555.
  • N is preferably 1.50 or more, more preferably 1.51 or more, even more preferably 1.52 or more, even more preferably 1.525 or more, and particularly preferably 1.53 or more.
  • N is preferably 1.59 or less, more preferably 1.58 or less, even more preferably 1.57 or less, even more preferably 1.56 or less, and particularly preferably 1.555 or less.
  • the base composition of the glass substrate according to this embodiment i.e., the composition of the glass in the cladding portion, is not particularly limited as long as the Na ions in the glass are appropriately ion-exchanged with Ag ions to form a core portion with the desired conditions.
  • the desired conditions for the core are, for example, ⁇ n of 0.005 or more and ⁇ d of 2.5 to 10 ⁇ m, as described above.
  • ⁇ n of 0.005 or more and ⁇ d of 2.5 to 10 ⁇ m, as described above.
  • ⁇ d of 2.5 to 10 ⁇ m
  • the glass contains a sufficient amount of Na.
  • the inventors have found that if the ion exchange that has been conventionally performed to improve glass strength is used to form a core portion, the ion exchange rate is too fast, making it difficult to control the ion exchange depth. As a result, the core thickness ⁇ d exceeds 10 ⁇ m, making it difficult to handle light propagated in a single mode.
  • the time that the glass is in contact with the molten salt must also be short, but this results in uneven heating of the glass and reduced homogeneity of the core portion.
  • the ion exchange rate is such that a core thickness ⁇ d of 2.5 to 10 ⁇ m can be achieved with an ion exchange process lasting for 20 minutes or more, the ion exchange depth can be appropriately controlled and the homogeneity of the core portion can be maintained.
  • the ion exchange process time is preferably 6 hours or less.
  • the base composition of the glass substrate according to this embodiment i.e., the glass of the cladding portion
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 15%
  • the total content of MgO, CaO, SrO and BaO is preferably 10 to 30%, expressed in mole percentage based on oxides.
  • the glass of the cladding portion in this embodiment preferably has a content expressed in mole percentage based on oxide of 45-80% SiO 2 and 0-15% Al 2 O 3 . It is also preferable that the glass contains 45-80% SiO 2 and 10-30% MgO, CaO, SrO and BaO in total, and more preferably 45-80% SiO 2 , 0-15% Al 2 O 3 and 10-30% MgO, CaO, SrO and BaO in total. In the above, it is even more preferable that the glass contains 4.5-25% Na 2 O .
  • the glass of the cladding portion in this embodiment satisfies the following content, expressed as a mole percentage based on oxides: SiO 2 45-80%, Al 2 O 3 0-15%, B 2 O 3 0-20%, A total of 10 to 30% of MgO, CaO, SrO, and BaO; and Na 2 O 4.5-25%.
  • the content of SiO 2 is preferably 40 to 80%, more preferably 45 to 80%, even more preferably 45 to 75%, even more preferably 50 to 70%, even more preferably 52.5 to 67.5%, and particularly preferably 55 to 65%.
  • the content of SiO 2 is preferably 40% or more, more preferably 45% or more, even more preferably 50% or more, even more preferably 52.5% or more, and particularly preferably 55% or more.
  • the content of SiO 2 is preferably 80% or less, more preferably 75% or less, even more preferably 70% or less, even more preferably 67.5% or less, and particularly preferably 65% or less.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 15%, more preferably 1 to 12.5%, even more preferably 1.5 to 10%, even more preferably 2 to 8%, and particularly preferably 2.5 to 7.5%.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 1% or more, more preferably 1.5% or more, even more preferably 2% or more, and even more preferably 2.5% or more.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 15% or less, more preferably 12.5% or less, even more preferably 10% or less, even more preferably 8% or less, and particularly preferably 7.5% or less.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 0 to 20%, more preferably 2 to 17.5%, even more preferably 4 to 15%, even more preferably 6 to 12.5%, and particularly preferably 8 to 11%.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 2% or more, more preferably 4% or more, even more preferably 6% or more, and even more preferably 8% or more.
  • the content of B 2 O 3 is preferably 20% or less, more preferably 17.5% or less, even more preferably 15% or less, even more preferably 12.5% or less, and particularly preferably 11% or less. In order to increase acid resistance, it is preferable not to contain B 2 O 3 .
  • the total content of alkaline earth metal oxides represented by the sum of MgO, CaO, SrO and BaO is preferably 10 to 30%, more preferably 11 to 27.5%, even more preferably 12 to 25%, even more preferably 13 to 22.5%, and particularly preferably 14 to 20%.
  • the total content is preferably 10% or more, more preferably 11% or more, even more preferably 12% or more, even more preferably 13% or more, and particularly preferably 14% or more.
  • the total content is preferably 30% or less, more preferably 27.5% or less, even more preferably 25% or less, even more preferably 22.5% or less, and particularly preferably 20% or less.
  • the MgO content is preferably 0-20%, more preferably 1-18%, even more preferably 2-16%, even more preferably 3-14%, and particularly preferably 4-12%.
  • MgO is not necessary, but from the viewpoint of improving the meltability of the glass and controlling the ion exchange rate, the MgO content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, even more preferably 3% or more, and particularly preferably 4% or more.
  • the MgO content is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, even more preferably 16% or less, even more preferably 14% or less, and particularly preferably 12% or less.
  • the CaO content is preferably 0-20%, more preferably 1-18%, even more preferably 2-16%, even more preferably 3-14%, even more preferably 4-12%, and particularly preferably 4.5-12%.
  • CaO is not necessary, but from the viewpoint of improving the meltability of the glass and controlling the ion exchange rate, the CaO content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, even more preferably 3% or more, even more preferably 4% or more, and particularly preferably 4.5% or more.
  • the CaO content is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, even more preferably 16% or less, even more preferably 14% or less, and particularly preferably 12% or less.
  • the SrO content is preferably 0-20%, more preferably 1-18%, even more preferably 2-16%, even more preferably 3-14%, even more preferably 4-12%, and particularly preferably 4.5-12%.
  • SrO is not necessary, but from the viewpoint of improving the meltability of the glass and controlling the ion exchange rate, the SrO content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, even more preferably 3% or more, even more preferably 4% or more, and particularly preferably 4.5% or more.
  • the SrO content is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, even more preferably 16% or less, even more preferably 14% or less, and particularly preferably 12% or less.
  • the BaO content is preferably 0-20%, more preferably 1-18%, even more preferably 2-16%, even more preferably 3-14%, even more preferably 4-12%, and particularly preferably 4.5-12%.
  • BaO is not necessary, but from the viewpoint of improving the meltability of the glass and controlling the ion exchange rate, the BaO content is preferably 1% or more, more preferably 2% or more, even more preferably 3% or more, even more preferably 4% or more, and particularly preferably 4.5% or more.
  • the BaO content is preferably 20% or less, more preferably 18% or less, even more preferably 16% or less, even more preferably 14% or less, and particularly preferably 12% or less.
  • the content of Al 2 O 3 and the total content of alkaline earth metal oxides represented by the total of MgO, CaO, SrO and BaO are both components that reduce the ion exchange rate from Na ions to Ag ions in the glass.
  • the penetration depth of Ag ions in FIG. 3 was the depth from the glass surface where the refractive index coincides with the refractive index of the glass before ion exchange treatment when the refractive index distribution from the glass surface was measured using an optical waveguide surface stress meter manufactured by Orihara Seisakusho.
  • the value represented by formula (1) is preferably 0 to 30%, more preferably 2.5 to 27.5%, even more preferably 5 to 25%, even more preferably 7.5 to 22.5%, and particularly preferably 10 to 20%.
  • the value represented by formula (1) is preferably 0% or more, more preferably 2.5% or more, even more preferably 5% or more, even more preferably 7.5% or more, and particularly preferably 10% or more.
  • the value represented by formula (1) is preferably 30% or less, more preferably 27.5% or less, even more preferably 25% or less, even more preferably 22.5% or less, and particularly preferably 20% or less.
  • one of the above relational expressions is the expression (2) expressed by (MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 2) using the contents expressed in mole percentage based on oxides.
  • 4 shows the relationship between the value represented by formula (2) (MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4 ⁇ Al 2 O 3 ⁇ 2) in the glass composition of the cladding portion of an actually obtained glass substrate and the penetration depth of Ag ions when ion exchange treatment was performed.
  • the ion exchange treatment and the method for measuring the penetration depth of Ag ions were the same as those used in the study of formula (1) above.
  • the value represented by formula (2) is preferably 0 to 60%, more preferably 5 to 55%, even more preferably 10 to 50%, even more preferably 15 to 45%, and particularly preferably 20 to 40%.
  • the value represented by formula (2) is preferably 0% or more, more preferably 5% or more, even more preferably 10% or more, even more preferably 15% or more, and particularly preferably 20% or more.
  • the value represented by formula (2) is preferably 60% or less, more preferably 55% or less, even more preferably 50% or less, even more preferably 45% or less, and particularly preferably 40% or less.
  • the content of Na 2 O is preferably 4.5 to 25%, more preferably 6 to 22.5%, even more preferably 7 to 20%, even more preferably 8 to 17.5%, and particularly preferably 9 to 16%.
  • Na 2 O is a component that imparts a high refractive index so that the core part becomes an optical waveguide by ion exchange with Ag ions, and also improves the melting property of the glass. From the above viewpoint, the content of Na 2 O is preferably 4.5% or more, more preferably 6% or more, even more preferably 7% or more, even more preferably 8% or more, and particularly preferably 9% or more.
  • the content of Na 2 O is preferably 25% or less, more preferably 22.5% or less, even more preferably 20% or less, even more preferably 17.5% or less, and particularly preferably 16% or less.
  • the content of Na2O and the total content of alkaline earth metal oxides represented by the sum of MgO, CaO, SrO and BaO also have a good correlation with the ion exchange rate.
  • formula (3) represented by ⁇ Na 2 O/(MgO+CaO ⁇ 2+SrO ⁇ 3+BaO ⁇ 4) ⁇ using the content expressed in mole percentage based on oxides.
  • 5 shows the relationship between the value of the glass composition of the cladding portion of the actually obtained glass substrate, expressed by formula (3); ⁇ Na2O /(MgO+CaOx2+SrOx3+BaOx4) ⁇ , and the penetration depth of Ag ions when ion exchange treatment is performed.
  • the ion exchange treatment and the method for measuring the penetration depth of Ag ions are the same as those used in the study of formula (1) above.
  • the value represented by formula (3) is preferably 0.1 to 0.7, more preferably 0.125 to 0.6, even more preferably 0.15 to 0.5, even more preferably 0.175 to 0.45, and particularly preferably 0.2 to 0.4.
  • the value represented by formula (3) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.125 or more, even more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.175 or more, and particularly preferably 0.2 or more.
  • the value represented by formula (3) is preferably 0.7 or less, more preferably 0.6 or less, even more preferably 0.5 or less, even more preferably 0.45 or less, and particularly preferably 0.4 or less.
  • the Al 2 O 3 content also has a good correlation with the ion exchange rate.
  • the value represented by formula (4) is preferably 0.1 to 2, more preferably 0.125 to 1.5, even more preferably 0.15 to 1, even more preferably 0.175 to 0.8, and particularly preferably 0.2 to 0.5.
  • the value represented by formula (4) is preferably 0.1 or more, more preferably 0.125 or more, even more preferably 0.15 or more, even more preferably 0.175 or more, and particularly preferably 0.2 or more.
  • the value represented by formula (4) is preferably 2 or less, more preferably 1.5 or less, even more preferably 1 or less, even more preferably 0.8 or less, and particularly preferably 0.5 or less.
  • the content of Li 2 O is preferably 0 to 10%, more preferably 0.1 to 5%, even more preferably 0.3 to 4%, even more preferably 0.4 to 3%, and particularly preferably 0.5 to 2.5%.
  • Li 2 O may not be contained, but from the viewpoint of improving the melting property, the content of Li 2 O is preferably 0.1% or more, more preferably 0.3% or more, even more preferably 0.4% or more, and particularly preferably 0.5% or more.
  • the content of Li 2 O is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, even more preferably 4% or less, even more preferably 3% or less, and particularly preferably 2.5% or less.
  • the content of K 2 O is preferably 0 to 10%, more preferably 0.1 to 5%, even more preferably 0.3 to 4%, even more preferably 0.4 to 3%, and particularly preferably 0.5 to 2.5%.
  • K 2 O may not be contained, but from the viewpoint of improving the melting property, the content of K 2 O is preferably 0.1% or more, more preferably 0.3% or more, even more preferably 0.4% or more, and even more preferably 0.5% or more.
  • the content of K 2 O is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, even more preferably 4% or less, even more preferably 3% or less, and particularly preferably 2.5% or less.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 0 to 4%, more preferably 0.5 to 3%, and even more preferably 1 to 2%.
  • P 2 O 5 may not be contained, but from the viewpoint of ion exchange performance and chipping resistance, the content of P 2 O 5 is preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, and even more preferably 2% or more.
  • the content of P 2 O 5 is preferably 4% or less, more preferably 3% or less, even more preferably 2% or less, and even more preferably 1% or less. From the viewpoint of acid resistance, it is preferable that P 2 O 5 is not substantially contained.
  • the term "substantially free” means that the glass composition contains no impurities other than those contained in the raw materials, i.e., that the glass composition does not contain the impurities intentionally. Specifically, the content of the impurities in the glass composition is less than 0.1 mol%.
  • the ZnO content is preferably 0-10%, more preferably 0.25-7%, even more preferably 0.25-5%, even more preferably 0.5-2%, and particularly preferably 0.5-1%.
  • ZnO is not necessary, but from the viewpoint of meltability, the ZnO content is preferably 0.25% or more, and more preferably 0.5% or more.
  • the ZnO content is preferably 10% or less, more preferably 7% or less, even more preferably 5% or less, even more preferably 2% or less, and particularly preferably 1% or less.
  • the content of TiO2 is preferably 0 to 1%, more preferably 0.1 to 0.5%, even more preferably 0.15 to 0.5%, and even more preferably 0.2 to 0.25%.
  • TiO2 may not be contained, but from the viewpoint of crushability, the content of TiO2 is preferably 0.1% or more, more preferably 0.15% or more, and even more preferably 0.2% or more.
  • the content of TiO2 is preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less, and even more preferably 0.25% or less.
  • the content of ZrO2 is preferably 0 to 8%, more preferably 0.5 to 6%, even more preferably 0.5 to 4%, even more preferably 1 to 2%, and particularly preferably 1 to 1.2%.
  • ZrO2 may not be contained, but from the viewpoint of improving weather resistance, the content of ZrO2 is preferably 0.5% or more, and more preferably 1% or more.
  • the content of ZrO2 is preferably 8% or less, more preferably 6% or less, even more preferably 4% or less, even more preferably 2% or less, and particularly preferably 1.2% or less.
  • the contents of Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and Nb 2 O 5 are each preferably 0 to 8%, more preferably 0.5 to 6%, even more preferably 1 to 5%, even more preferably 1.5 to 4%, even more preferably 2 to 3%, and particularly preferably 2.5 to 3%.
  • Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and Nb 2 O 5 may not be included, but from the viewpoint of improving weather resistance, the contents of Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and Nb 2 O 5 are each preferably 0.5% or more, more preferably 1% or more, even more preferably 1.5% or more, even more preferably 2% or more, and particularly preferably 2.5% or more.
  • the content of each of Y 2 O 3 , La 2 O 3 , and Nb 2 O 5 is preferably 8% or less, more preferably 6% or less, even more preferably 5% or less, even more preferably 4% or less, and particularly preferably 3% or less.
  • the contents of Ta 2 O 5 and Gd 2 O 3 are each preferably 0 to 1%, and more preferably 0 to 0.5%.
  • Ta 2 O 5 and Gd 2 O 3 may not be contained, but may be contained in small amounts from the viewpoint of improving weather resistance.
  • the contents of Ta 2 O 5 and Gd 2 O 3 are each preferably 1% or less, more preferably 0.5% or less, and even more preferably substantially absent.
  • a coloring component may be added within a range that does not impair the desired effect .
  • the coloring component include Co3O4 , MnO2 , Fe2O3 , NiO, CuO, Cr2O3 , V2O5 , Bi2O3 , SeO2 , TiO2 , CeO2 , Er2O3 , and Nd2O3 .
  • the total content of the coloring components is preferably 0-7%, more preferably 0-5%, even more preferably 0-3%, and even more preferably 0-1%. From the viewpoint of suppressing devitrification, the total content of the coloring components is preferably 7% or less, more preferably 5% or less, even more preferably 3% or less, even more preferably 1% or less, and it is particularly preferable that the coloring components are substantially not contained.
  • SO 3 As a fining agent for melting the glass, SO 3 , chlorides, fluorides, etc. may be appropriately contained. It is also preferable that As 2 O 3 is not substantially contained. When Sb 2 O 3 is contained, the content is preferably 0.3% or less, more preferably 0.1% or less, and even more preferably substantially not contained.
  • Ag 2 O may be contained from the viewpoint of improving ion exchangeability, since it is a component used to increase the refractive index of the core portion, even if Ag 2 O is contained, its content is preferably less than 0.01%, more preferably 0.005% or less, and even more preferably 0.001% or less. Moreover, from the viewpoint of increasing the refractive index of the core portion, it is even more preferable that Ag 2 O is not substantially contained. Note that with regard to Ag 2 O, "substantially not contained” means that it is less than the detection limit of the device.
  • the glass of the core portion of the glass substrate according to this embodiment is formed by ion-exchanging Na ions with Ag ions in the region of the glass substrate to be used as an optical waveguide, and therefore the contents of components other than Na 2 O and Ag 2 O are the same as those of the base composition of the glass substrate, i.e., the composition of the glass of the cladding portion.
  • the content of Al 2 O 3 is preferably 0 to 15%, and the total content of MgO, CaO, SrO and BaO is preferably 10 to 30%, expressed as mole percentage based on oxides.
  • the content of Na 2 O is preferably 4 to 20%, and the content of Ag 2 O is preferably 0.01% or more.
  • the glass of the core portion in this embodiment preferably has a content expressed in mole percentage based on oxides of 45 to 80% SiO 2 , 0 to 15% Al 2 O 3 , 0 to 20% Na 2 O , and 0.01% or more Ag 2 O .
  • the glass has a content of 45 to 80% SiO 2 , 10 to 30% in total of MgO, CaO, SrO, and BaO, 0 to 20% Na 2 O , and 0.01% or more Ag 2 O , and more preferably the glass has a content of 45 to 80% SiO 2 , 0 to 15% Al 2 O 3 , 10 to 30% in total of MgO, CaO, SrO, and BaO, 0 to 20% Na 2 O , and 0.01% or more Ag 2 O .
  • the content of the glass of the core portion in this embodiment satisfies the following: SiO 2 45-80%, Al 2 O 3 0-15%, B 2 O 3 0-20%, MgO, CaO, SrO and BaO in total 10 to 30%, Na 2 O 0-20%, and Ag2O not less than 0.01%.
  • the Na 2 O content in the glass of the core portion is lower than the Na 2 O content in the glass of the cladding portion, and cannot be generally defined because it varies depending on the Na 2 O content in the cladding portion, but for example, it is preferably 0 to 20%, more preferably 1 to 17.5%, even more preferably 2 to 15%, even more preferably 3 to 12.5%, and particularly preferably 4 to 10%.
  • the Na 2 O content in the core portion is preferably 0% or more, more preferably 1% or more, even more preferably 2% or more, even more preferably 3% or more, and particularly preferably 4% or more.
  • the Na 2 O content is preferably 20% or less, more preferably 17.5% or less, even more preferably 15% or less, even more preferably 12.5% or less, and particularly preferably 10% or less.
  • the difference in Na 2 O content between the glass of the core part and the glass of the clad part is related to the amount of ion exchange between Na ions and Ag ions, and is preferably 1 to 15%, more preferably 1.5 to 14%, even more preferably 2 to 13%, even more preferably 2.5 to 12%, and particularly preferably 3 to 11%.
  • the difference in Na 2 O content is preferably 1% or more, more preferably 1.5% or more, even more preferably 2% or more, even more preferably 2.5% or more, and particularly preferably 3% or more, from the viewpoint of increasing the refractive index of the core part by ion exchange with Ag ions and more suitably handling light propagated in single mode as an optical waveguide even when the core thickness ⁇ d is small.
  • the difference in Na 2 O content is preferably 15% or less, more preferably 14% or less, even more preferably 13% or less, even more preferably 12% or less, and particularly preferably 11% or less.
  • the Ag 2 O content in the glass of the core part is, for example, preferably 0.01% or more, more preferably 0.01 to 10%, even more preferably 0.5 to 8%, even more preferably 1 to 6%, and particularly preferably 1.5 to 5%.
  • the Ag 2 O content of the core part is preferably 0.01% or more, more preferably 0.5% or more, even more preferably 1% or more, and even more preferably 1.5% or more.
  • the Ag 2 O content is preferably 10% or less, more preferably 8% or less, even more preferably 6% or less, and particularly preferably 5% or less.
  • the thickness of the glass substrate according to this embodiment varies depending on the device to be mounted, but is preferably 0.1 to 2.0 mm (100 to 2000 ⁇ m), more preferably 0.15 to 1.5 mm, even more preferably 0.2 to 1.25 mm, even more preferably 0.25 to 1.0 mm, and particularly preferably 0.3 to 0.8 mm. From the viewpoint of ease of handling of the components, the thickness of the glass substrate is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.15 mm or more, even more preferably 0.2 mm or more, even more preferably 0.25 mm or more, and particularly preferably 0.3 mm or more.
  • the thickness of the glass substrate is preferably 2.0 mm or less, more preferably 1.5 mm or less, even more preferably 1.25 mm or less, even more preferably 1.0 mm or less, and particularly preferably 0.8 mm or less.
  • the propagation loss of light with a wavelength of 1200 to 1600 nm in the core portion is preferably a maximum of 5.0 dB/cm or less, more preferably 4.0 dB/cm or less, even more preferably 3.0 dB/cm or less, even more preferably 2.0 dB/cm or less, and particularly preferably 1.5 dB/cm or less.
  • the glass substrate according to the present embodiment can be mounted on, for example, an optical integrated device.
  • a glass substrate and a semiconductor substrate are connected, and single-mode propagated light is introduced into the semiconductor substrate through a core portion of the glass substrate.
  • the semiconductor substrate is preferably, for example, a silicon semiconductor substrate.
  • the glass substrate according to this embodiment is not limited to the above, and can also be mounted on a pluggable device.
  • the glass substrate according to this embodiment can be used not only for optical transmission lines as described above, but also in interposers and other locations.
  • the method for producing the glass substrate according to the present embodiment is not particularly limited as long as the above-described ⁇ Glass Substrate> can be obtained, but may include, for example, the following steps. (i) providing a glass plate comprising Na2O ; (ii) A step of contacting a region of the glass plate to be used as an optical waveguide with a molten salt containing Ag ions to exchange the Na ions of the glass with Ag ions.
  • glass may be produced or commercially available glass may be used as is.
  • a conventionally known method can be used to manufacture glass. For example, the raw materials of the glass components are mixed and heated and melted in a glass melting furnace. The glass is then homogenized by a known method, formed into a desired shape, and slowly cooled to obtain a glass plate.
  • glass forming methods include the float method, the press method, the fusion method, and the down-draw method.
  • the float method which is suitable for mass production, is preferred.
  • Continuous forming methods other than the float method, that is, the fusion method and the down-draw method, are also preferred.
  • the formed glass is then optionally ground and polished to form a glass plate.
  • the ion exchange step (ii) in which the ion exchange is performed by immersing the glass plate in a molten salt, it is preferable to mask the area other than the area to be the optical waveguide.
  • the masking material may be any material that does not react with the molten salt and inhibits ion exchange between the components constituting the glass and the components of the molten salt even when the glass comes into contact with the molten salt, such as Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN, TiO 2 , ITO, or the like.
  • the width of the gap for forming the core portion is preferably 4 to 12 ⁇ m, more preferably 5 to 11 ⁇ m, and even more preferably 6 to 10 ⁇ m.
  • the width is preferably 4 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and even more preferably 6 ⁇ m or more.
  • the width is preferably 12 ⁇ m or less, more preferably 11 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or less.
  • the method for contacting the masked glass plate with the molten salt containing Ag ions is not particularly limited, but includes immersing the glass plate in the molten salt, coating the plate with the molten salt, spraying the plate with the molten salt, etc.
  • immersion in the molten salt is preferred from the viewpoint of being able to treat the plate at high temperatures for a long period of time.
  • the molten salt may be any salt containing Ag ions, and examples of salts containing Ag ions include AgNO 3 , Ag 2 SO 4 , Ag 2 CO 3 , AgCl, etc. Among these, AgNO 3 is preferred in terms of melting temperature.
  • the salts containing Ag ions may be used alone or in combination.
  • a mixed molten salt in which a salt containing Ag ions is mixed with another salt.
  • Other salts include nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, etc.
  • nitrates include lithium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, cesium nitrate, etc.
  • Sulfates include lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, cesium sulfate, etc.
  • Carbonates include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, etc.
  • Chlorides include lithium chloride, sodium chloride, potassium chloride, cesium chloride, etc.
  • sodium nitrate, sodium sulfate, sodium carbonate, or sodium chloride it is preferable to contain sodium nitrate, sodium sulfate, sodium carbonate, or sodium chloride, and sodium nitrate or sodium sulfate is more preferable.
  • the above other salts may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the content of Ag ions relative to the total amount of cations in the molten salt is preferably 0.5 to 20% by mass, more preferably 1.0 to 19%, even more preferably 1.5 to 18%, even more preferably 2.0 to 17%, and particularly preferably 2.5 to 16%. From the viewpoint of achieving a large refractive index difference, the content of Ag ions is preferably 0.5% or more, more preferably 1.0% or more, even more preferably 1.5% or more, even more preferably 2.0% or more, and particularly preferably 2.5% or more.
  • the content of Ag ions is preferably 20% or less, more preferably 19% or less, even more preferably 18% or less, even more preferably 17% or less, and particularly preferably 16% or less.
  • the content of Ag ions relative to the total amount of cations in the molten salt is preferably 0.1 to 20%, more preferably 0.5 to 17.5%, even more preferably 1.0 to 15%, even more preferably 2.0 to 12.5%, and particularly preferably 2.5 to 11% in terms of cation %.
  • the content of Ag ions is preferably 0.1% or more, more preferably 0.5% or more, even more preferably 1.0% or more, even more preferably 2.0% or more, and particularly preferably 2.5% or more.
  • the content of Ag ions is preferably 20% or less, more preferably 17.5% or less, even more preferably 15% or less, even more preferably 12.5% or less, and particularly preferably 11% or less.
  • the temperature of the molten salt is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the melting point of the salt, but is preferably 350 to 490°C, more preferably 360 to 480°C, even more preferably 370 to 470°C, even more preferably 375 to 460°C, and particularly preferably 380 to 450°C. From the viewpoint of productivity, the temperature of the molten salt is preferably 350°C or higher, more preferably 360°C or higher, even more preferably 370°C or higher, even more preferably 375°C or higher, and particularly preferably 380°C or higher.
  • the temperature of the molten salt is preferably 490°C or lower, more preferably 480°C or lower, even more preferably 470°C or lower, even more preferably 460°C or lower, and particularly preferably 450°C or lower.
  • the time for contacting with the molten salt varies depending on the contact method, but when immersing the glass plate in the molten salt, the immersion time is preferably 20 minutes to 6 hours, more preferably 30 minutes to 4 hours, even more preferably 35 minutes to 3 hours, even more preferably 40 minutes to 2.5 hours, and particularly preferably 45 minutes to 2 hours.
  • the immersion time is preferably 20 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, even more preferably 35 minutes or more, even more preferably 40 minutes or more, and particularly preferably 45 minutes or more.
  • the immersion time is preferably 6 hours or less, more preferably 4 hours or less, even more preferably 3 hours or less, even more preferably 2.5 hours or less, and particularly preferably 2 hours or less.
  • step (iii) a step of contacting the glass sheet obtained in the step (ii) with a molten salt containing Na ions to again exchange a part of the Ag ions in the glass ion-exchanged in the step (ii) with Na ions.
  • step (iii) Ag ions in the region of the glass plate surface having a high Ag ion concentration are again exchanged with Na ions, resulting in a lower refractive index at the glass plate surface, which becomes a clad portion, thereby forming a core portion in the glass substrate.
  • the masked glass sheet may be brought into contact with a molten salt containing Na ions to exchange Ag ions near the surface of the unmasked portion with Na ions.
  • the masking may be removed and the entire glass sheet may be brought into contact with a molten salt containing Na ions.
  • a layer having a low refractive index may be separately provided above the core portion so that the core portion functions as an optical waveguide.
  • the molten salt used in step (iii) may be any salt containing Na ions, and examples of salts containing Na ions include NaNO 3 , Na 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , and NaCl. Among these, NaNO 3 and Na 2 SO 4 are preferred from the viewpoint of melting temperature.
  • the salts containing Na ions may be used alone or in combination.
  • the molten salt may be a mixed molten salt in which a salt containing Na ions is mixed with another salt.
  • Other salts include nitrates, sulfates, carbonates, chlorides, etc.
  • nitrates include lithium nitrate, potassium nitrate, cesium nitrate, etc.
  • Sulfates include lithium sulfate, potassium sulfate, cesium sulfate, etc.
  • Carbonates include lithium carbonate, potassium carbonate, etc.
  • Chlorides include lithium chloride, potassium chloride, cesium chloride, etc. Among these, it is preferable to contain a nitrate from the viewpoint of chemical stability.
  • the above other salts may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the content of Na ions relative to the total amount of cations in the molten salt is preferably 60 to 100% expressed as mass %, more preferably 70 to 99.9%, even more preferably 80 to 99.8%, even more preferably 90 to 99.7%, and particularly preferably 95 to 99.5%.
  • the content of Na ions is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, even more preferably 80% or more, even more preferably 90% or more, and particularly preferably 95% or more, with the higher the content being preferable, and even 100% may be acceptable.
  • the content of Na ions is preferably 100% or less, more preferably 99.9% or less, even more preferably 99.8% or less, even more preferably 99.7% or less, and particularly preferably 99.5% or less.
  • the content of Na ions relative to the total amount of cations in the molten salt is preferably 40 to 99.9%, more preferably 50 to 99%, even more preferably 60 to 98%, even more preferably 70 to 97%, and particularly preferably 80 to 96% in terms of cation %.
  • the content of Na ions is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, even more preferably 60% or more, even more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more.
  • the content of Na ions is preferably 99.9% or less, more preferably 99% or less, even more preferably 98% or less, even more preferably 97% or less, and particularly preferably 96% or less.
  • the temperature of the molten salt is not particularly limited as long as it is equal to or higher than the melting point of the salt, but is preferably 350 to 490°C, more preferably 360 to 480°C, even more preferably 370 to 470°C, even more preferably 375 to 460°C, and particularly preferably 380 to 450°C. From the viewpoint of productivity, the temperature of the molten salt is preferably 350°C or higher, more preferably 360°C or higher, even more preferably 370°C or higher, even more preferably 375°C or higher, and particularly preferably 380°C or higher.
  • the temperature of the molten salt is preferably 490°C or lower, more preferably 480°C or lower, even more preferably 470°C or lower, even more preferably 460°C or lower, and particularly preferably 450°C or lower.
  • the time for contacting with the molten salt varies depending on the contact method, but when immersing the glass plate in the molten salt, the immersion time is preferably 20 minutes to 6 hours, more preferably 30 minutes to 4 hours, even more preferably 35 minutes to 3 hours, even more preferably 40 minutes to 2.5 hours, and particularly preferably 45 minutes to 2 hours.
  • the immersion time is preferably 20 minutes or more, more preferably 30 minutes or more, even more preferably 35 minutes or more, even more preferably 40 minutes or more, and particularly preferably 45 minutes or more.
  • the immersion time is preferably 6 hours or less, more preferably 4 hours or less, even more preferably 3 hours or less, even more preferably 2.5 hours or less, and particularly preferably 2 hours or less.
  • the glass plate When carrying out step (ii) or step (iii), the glass plate may be preheated.
  • the preheating temperature varies depending on the temperature of the molten salt, but is preferably 100°C or higher, for example.
  • a washing step or a drying step may be carried out between step (ii) and step (iii), or after step (ii), or after step (iii).
  • washing step industrial water, ion-exchanged water, etc. are used to wash the glass.
  • Industrial water is used after treatment as necessary.
  • ion-exchanged water is preferred.
  • the washing conditions vary depending on the washing liquid used. When ion-exchanged water is used, washing is preferably carried out at 0 to 100° C. from the viewpoint of completely removing the adhering salt.
  • various methods can be used, such as immersing the glass plate in a water tank containing ion-exchanged water or the like, exposing the glass plate surface to running water, or spraying a cleaning solution onto the glass plate surface with a shower.
  • Examples 1 to 36 were subjected to ion exchange without masking the glass substrate, they were not glass substrates having a core portion and a clad portion that would become an optical waveguide.
  • the refractive index of the mother glass before ion exchange and the change in the refractive index after ion exchange can be regarded as the same as that in the case where ion exchange is performed after masking to form a core portion that would become an optical waveguide.
  • the core thickness ⁇ d formed by ion exchange can be regarded as the same as that in the case where ion exchange is performed after masking to form a core portion that would become an optical waveguide. Therefore, the results of Examples 1 to 36 can be regarded as the same as that of a glass substrate having a core portion and a clad portion that would become an optical waveguide, and can be treated as practical examples or comparative examples. Therefore, Examples 1 to 31 are examples, and Examples 32 to 36 are comparative examples.
  • the molten glass obtained above was poured into a metal mold and kept at a temperature about 10° C. higher than the glass transition point for 1 hour, and then cooled to room temperature at a rate of 0.5° C./min to obtain a glass block.
  • the obtained glass block was cut, ground, and finally mirror-polished on both sides to obtain glass plates G1 to G20 having dimensions of 20 mm ⁇ 20 mm ⁇ 0.7 mm.
  • the penetration depth of Ag ions from the surface of the glass plate was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX). The depth at which the Ag ion concentration became substantially 0 was taken as the penetration depth of Ag ions.
  • the results are shown in Tables 1 and 2 under "Ag ion penetration depth ( ⁇ m)".
  • Examples 1 to 36 The glass plates G1 to G20 obtained above were subjected to a two-stage ion exchange treatment under the conditions shown in Tables 3 to 6 to prepare glass substrates of Examples 1 to 36.
  • a mixed molten salt of AgNO3 and NaNO3 was used as the Ag-containing salt.
  • the ratio of Ag and Na to the total amount of cations in the mixed molten salt was as shown in "Ag-containing salt" in the table. The ratio is shown in mass % and in parentheses as cation %.
  • a glass plate preheated to 200°C was immersed in the molten salt of each of the above Ag-containing salts.
  • the temperature and immersion time of the molten salt are as shown in "Temperature 1 (°C)” and “Ion exchange time (hours)” in Tables 3 to 6.
  • the glass plate was washed with warm water at about 60° C. and dried, and then the second stage of ion exchange treatment was carried out.
  • a molten salt of NaNO3 was used as the Na-containing salt. Therefore, the ratio of Na to the total amount of cations in the molten salt was 100% in all cases.
  • a glass plate preheated to 200°C was immersed in the molten salt of NaNO3 .
  • the temperature of the molten salt and the immersion time are as shown in "Temperature 2 (°C)" and "Ion exchange time (hours)” in Tables 3 to 6.
  • the glass plate was washed with warm water at about 60° C. and dried to obtain a glass substrate.
  • the ion distribution of the obtained glass substrate after ion exchange treatment was measured from the surface to a depth of 100 ⁇ m by an electron beam microanalyzer method.
  • the amount of Ag and the amount of Na at the point where the amount of Ag ions in the glass is maximum can be regarded as the Ag 2 O content and the Na 2 O content in the glass of the core part that becomes the optical waveguide, respectively, and are shown in Tables 3 to 6 as "Ag 2 O content in core part" and "Na 2 O content in core part". Note that other elements such as Si are not listed in the tables because there was no change in composition from the glass before ion exchange treatment, i.e., the glass that becomes the clad part.
  • the refractive index of the glass plate before ion exchange was measured as the refractive index N of the cladding portion.
  • the refractive index of light with a wavelength of 589 nm was measured using an automatic refractive index measuring instrument (KPR3000, manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the refractive index of the highest refractive index point of the glass substrate obtained through the two-stage ion exchange treatment was measured as the maximum refractive index Nmax using a two-beam interferometer (TD-10020, manufactured by Mizojiri Optical Co., Ltd.).
  • the highest refractive index point means the point where the refractive index was measured every 0.5 ⁇ m in the depth direction from the glass substrate surface and the maximum refractive index was observed. It was also confirmed that the refractive index decreased as the thickness from the glass substrate surface increased. From the Nmax and N measured above, the refractive index difference ⁇ n expressed as (Nmax ⁇ N) was calculated.
  • the core portion is a region where the refractive index is equal to or greater than the value expressed by ⁇ N+( ⁇ n/2) ⁇ , and the core layer thickness ⁇ d in the thickness direction of the glass substrate in the core portion was calculated from the results of measuring the refractive index in the depth direction using the two-beam interferometer (TD-10020, Mizojiri Optical Co., Ltd.) mentioned above.
  • the refractive index N of the cladding, the maximum refractive index Nmax of the core, the refractive index difference ⁇ n, and the core layer thickness ⁇ d are summarized in Tables 3 to 6.
  • the glass substrate obtained through the two-stage ion exchange process was used to determine the amount of propagation loss of light with a wavelength of 1550 nm in the core portion. Specifically, an optical waveguide with a waveguide length of 10 mm and an optical waveguide with a waveguide length of 22 mm were used to determine the amount of insertion loss of each. Then, the insertion loss at a length of 10 mm was defined as IL10, the insertion loss at a length of 22 mm was defined as IL22, and the propagation loss per unit length was determined by the so-called cutback method using the formula (IL22-IL10)/(2.2-1.0) (dB/cm). From the obtained results, the maximum value of the propagation loss of light was determined. The results are summarized in Tables 3 to 6.
  • the glass substrates of Examples 1 to 31 produced using the glass plates G1 to G18 have a refractive index difference ⁇ n of 0.005 or more and a core layer thickness ⁇ d within the range of 2.5 to 10 ⁇ m, and therefore can transmit light propagated in a single mode.
  • the glass substrates of Examples 32 and 33 have a core layer thickness ⁇ d of less than 2.5 ⁇ m, and cannot confine light when there is a curved region as an optical waveguide.
  • the glass substrates of Examples 34 and 35 have a core layer thickness ⁇ d of more than 10 ⁇ m, and cannot transmit light propagated in a single mode.
  • the glass substrate of Example 36 has a low refractive index difference ⁇ n of 0.0044, and the light confinement is weak, so the light cannot be propagated sufficiently.

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Abstract

本発明は、光導波路となるコア部と、クラッド部と、を有し、前記コア部及び前記クラッド部は、共にガラスからなり、前記コア部は前記クラッド部よりもＡｇ濃度が高く、前記コア部と前記クラッド部との境界から、前記コア部のうちＡｇ濃度が最大となる領域に向けて、Ａｇの濃度勾配があり、前記コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘと、前記クラッド部の屈折率Ｎとの屈折率差Δｎは０．００５以上であり、前記コア部の、前記ガラス基板の厚み方向におけるコア層厚みΔｄは２．５～１０μｍである、ガラス基板に関する。

Description

ガラス基板及び光集積デバイス
　本発明はガラス基板及び上記ガラス基板を用いた光集積デバイスに関する。
　近年、マイクロ波やミリ波といった５Ｇ、６Ｇの無線伝送に始まり、高速大容量伝送技術が注目されている。さらなる大容量、低遅延伝送を実現するために、これまでパソコン等の内部で電気的に行っていた通信の一部を光で通信する「光電気融合技術」が検討されている。
　電気信号に代えて光信号を用いることにより、低消費電力、大容量通信及び低遅延伝送といった点が期待される。
　光電気融合技術では電気と光の両方が伝送できる基板が求められている。このような基板として、ＳｉＯ２に対してＧｅをドープしたＳｉ－Ｇｅ系基板やＳｉの周囲をＳｉＯ２で囲ったＳｉ細線の基板、異種のポリマーを接合したポリマー系基板等、様々な材料が検討されている。
　上記に対し、耐熱性、剛性、電気通信の伝送線の集積度合い、コスト等の観点からガラス材料を用いた基板が検討され始めている。
　例えば特許文献１では、ガラス中のＮａイオンをＡｇイオンにイオン交換することで光導波路とし得ることが開示されている。
日本国特表２０２１－５１１５３８号公報 日本国特許第７０５９９９３号公報
　ガラス中のイオンを他のイオンにイオン交換する技術は、例えば特許文献２で示されるように、主としてガラスの強度を高めるための技術として知られている。
　これに対し、本発明者らが検討したところ、上記のような従来のイオン交換技術を用いて光導波路を形成しても、コア厚みの制御や高い均質性を実現した、安定した光導波路を得るのは難しいことが分かった。特にシングルモード伝搬された光に対応できる光導波路を形成するのは難しい。
　そこで、本発明は、シングルモード伝搬された光にも対応可能な光導波路を有するガラス基板の提供を目的とする。
　本発明者らはさらに検討を進めたところ、ガラスの強度を高めるための従来のイオン交換技術は、イオン交換速度が非常に速いために、光導波路となるコア厚みの制御や高い均質性の実現が難しいことが分かった。そこで、イオン交換速度を遅くし、適切な速度とする方法を見出し、上記課題を解決できるガラス基板を得て、本発明を完成するに至った。
　すなわち、本発明は以下の［１］～［１１］に関する。
［１］　光導波路となるコア部と、クラッド部と、を有するガラス基板であって、
　前記コア部及び前記クラッド部は、共にガラスからなり、
　前記コア部は前記クラッド部よりもＡｇ濃度が高く、
　前記コア部と前記クラッド部との境界から、前記コア部のうちＡｇ濃度が最大となる領域に向けて、Ａｇの濃度勾配があり、
　前記コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘと、前記クラッド部の屈折率Ｎとを用いて、（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差をΔｎとすると、
　前記コア部は、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域であり、
　前記屈折率差Δｎは０．００５以上であり、
　前記コア部の、前記ガラス基板の厚み方向におけるコア厚みΔｄは２．５～１０μｍである、ガラス基板。
［２］　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、
　ＳｉＯ２　４５～８０％、
　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、並びに、
　Ｎａ２Ｏ　４．５～２５％、を満たし、
　前記コア部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、
　ＳｉＯ２　４５～８０％、
　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、
　Ｎａ２Ｏ　０～２０％、並びに、
　Ａｇ２Ｏ　０．０１％以上、を満たす、前記［１］に記載のガラス基板。
［３］　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ×２＋ＢａＯ×２－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値が０～３０％である、前記［１］又は［２］に記載のガラス基板。
［４］　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値が０～６０％である、前記［１］～［３］のいずれか１に記載のガラス基板。
［５］　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４）｝で表される値が０．１～０．７である、前記［１］～［４］のいずれか１に記載のガラス基板。
［６］　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３）｝で表される値が０．１～２である、前記［１］～［５］のいずれか１に記載のガラス基板。
［７］　厚みが１００～２０００μｍである、前記［１］～［６］のいずれか１に記載のガラス基板。
［８］　前記コア部における波長１２００～１６００ｎｍの光の伝搬損失量が、最大で５．０ｄＢ／ｃｍ以下である、前記［１］～［７］のいずれか１に記載のガラス基板。
［９］　前記屈折率差Δｎが０．００７以上である、前記［１］～［８］のいずれか１に記載のガラス基板。
［１０］　前記コア厚みΔｄが３～６μｍである、前記［１］～［９］のいずれか１に記載のガラス基板。
［１１］　前記［１］～［１０］のいずれか１に記載のガラス基板と、半導体基板と、が接続され、
　シングルモード伝搬された光が、前記ガラス基板の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
　本発明に係るガラス基板は、シングルモード伝搬された光にも対応可能な光導波路を有する。そのため、光集積デバイスにおいて、シングルモード伝搬された光をフォトニクス基板に導入するための光導波路を有するガラス基板としても好適である。
図１は、ガラス基板におけるコア部とクラッド部を説明するための模式図である。 図２は、屈折率の最大値Ｎｍａｘ、屈折率Ｎ、屈折率差Δｎ、及びコア厚みΔｄを説明するための図である。 図３は、ガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ×２＋ＢａＯ×２－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示すグラフである。 図４は、ガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示すグラフである。 図５は、ガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４）｝で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示すグラフである。 図６は、ガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３）｝で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示すグラフである。
　以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施できる。また、数値範囲を示す「～」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
＜ガラス基板＞
　本実施形態に係るガラス基板は、光導波路となるコア部と、クラッド部とを有し、コア部及びクラッド部は、共にガラスからなる。
　コア部はクラッド部よりもＡｇ濃度が高く、コア部とクラッド部との境界から、コア部のうちＡｇ濃度が最大となる領域に向けて、Ａｇの濃度勾配がある。
　コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘと、クラッド部の屈折率Ｎとを用いて、（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差をΔｎとすると、コア部は、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域である。
　上記屈折率差Δｎは０．００５以上である。また、ガラス基板の厚み方向におけるコア部のコア厚みΔｄは２．５～１０μｍである。
　本実施形態に係るガラス基板の製造方法の詳細は後述するが、ガラス基板の所望する領域におけるＮａイオンをＡｇイオンにイオン交換することにより、光導波路となるコア部を形成する。そのため、クラッド部のうち、イオン交換の影響がない部分のガラスの組成は、ガラス基板の母組成と同じとなる。なお、イオン交換の影響がない部分とは、コア部から十分離れた部分であり、例えば、コア部とクラッド部との境界から５０μｍ以上離れていれば、イオン交換の影響がないと言える。また、コア部となるガラスの組成も、イオン交換に関与しない成分については、ガラス基板の母組成と同じとなる。
　そのため、コア部のＡｇ濃度がクラッド部のＡｇ濃度よりも高いことで、コア部の屈折率はクラッド部の屈折率よりも高くなり、光導波路として機能するようになる。
　上記のように、コア部はイオン交換により形成されるため、コア部におけるＡｇ濃度は一律ではなく、コア部とクラッド部との境界から、コア部のうちＡｇ濃度が最大となる領域に向けて、Ａｇの濃度勾配がある。すなわち、クラッド部からコア部の中心に向けて、Ａｇ濃度は連続的に変化する。ただしこれは、コア部の中心付近において、Ａｇ濃度に変化がないことを許容しないものではない。
　コア部は、光導波路の経路に対して垂直方向となる断面視において、略円形が好ましい。略円形とは、同断面視において、水平方向の最大幅と鉛直方向の最大高さから算出される縦横比が０．３３～１．２５の形状を意味する。上記縦横比は、光を閉じ込める観点から、０．４以上が好ましく、０．６以上がより好ましく、また、１．２以下が好ましく、１．０以下がより好ましい。なお、上記縦横比が１である場合が真円である。
　コア部が同断面視において略円形である場合には、略円形の中心に近い領域のＡｇ濃度が高く、中心から離れるにつれてＡｇ濃度が低くなる。
　コア部は、同断面視において、半円形を含む扇形でもよく、半円形が好ましい。また、扇形とは、２本の半径とその間にある弧により構成されるが、弧となる部分が、同断面視において、鉛直方向下側に位置する形状が好ましい。
　コア部が同断面視において扇形である場合には、２本の半径の交点に近い領域のＡｇ濃度が高く、交点から離れるにつれてＡｇ濃度が低くなる。なお、扇形の弧となる部分が、同断面視において、鉛直方向下側に位置する形状である場合であって、上記交点がガラス基板の最表面やそれに近い場所に位置する場合には、コア部の上部に、屈折率の低い層を別途設けることにより、コア部が光導波路として機能する。上記屈折率の低い層は特に限定されず、当該屈折率の低い層がクラッド部として機能する。
　従来のコア部の形成方法は、例えば、基板表面の一部に屈折率の高い成分をスパッタ等により成膜し、再度基板と同じ成分等の屈折率の低い成分で成膜する方法が挙げられる。また、屈折率の異なる異種の材料を接合する方法も挙げられる。
　このような上記従来のコア部の形成方法を用いて、コア部とクラッド部とにおいて、高屈折率を示す成分の濃度に差を付けようとすると、コア部とクラッド部との境界の高屈折率を示す成分濃度と、コア部の高屈折率を示す成分濃度とは、不連続に変化する。上記点で、本実施形態におけるクラッド部からコア部にかけての高屈折率を示す成分であるＡｇの濃度変化の態様と、従来のクラッド部及びコア部にかけての高屈折率を示す成分の濃度変化の態様とは、明確に区別できる。
　本実施形態におけるコア部はイオン交換により形成されることから、コア部におけるＡｇ濃度は一定ではなく、屈折率にも差が生じる。同様に、クラッド部のうち、コア部との境界に近い領域は、Ａｇ濃度が一定ではなく、屈折率にも差がある。
　そこで本実施形態では、コア部を以下のように定義する。なお、図１はコア部とクラッド部を説明するための模式図である。また、図２は、屈折率の最大値Ｎｍａｘ、屈折率Ｎ、屈折率差Δｎ、及びコア厚みΔｄを説明するための図であり、ガラス基板のうちコア部を含む領域についての、ガラス基板表面からの深さと屈折率との関係を示したグラフである。図１、図２は共に、実際に得られたガラス基板に関するものではない。
　なお本明細書における屈折率とは、波長５８９ｎｍの光の屈折率である。
　まず、図１に示すような、ガラス基板１０においてコア部１の光導波路の経路に対して垂直方向となる断面視において、屈折率の最大値をＮｍａｘとする。なお、図１においては、色の濃淡で屈折率の多寡を模式的に示しており、色が濃いほど屈折率が高く、色が薄いほど屈折率が低いことを表す。
　ここで、ガラス基板１０の表層からの深さと、各深さにおける屈折率とは、図２のグラフに示したような関係となる。そして、光導波路となるコア部１の屈折率の方がクラッド部２の屈折率よりも高いことから、ガラス基板１０表面からの深さ方向に屈折率を測定した際に最も高い屈折率を、コア部１における屈折率の最大値Ｎｍａｘとしてよい。
　次いで、クラッド部２の屈折率をＮとする。なお、先述したように、イオン交換によりコア部２が形成されることから、クラッド部２の屈折率も、コア部１との境界に近い領域では高くなり、一定ではない。そこで、上記クラッド部２の屈折率Ｎは、イオン交換を行う前のガラスの母組成と同じ組成のガラス、すなわち母ガラスの屈折率を用いる。なお、本実施形態に係るガラス基板１０のクラッド部２のうち、コア部１から十分に離れた領域のクラッド部１の屈折率であれば、上記母組成の屈折率と同じとなる。そのため、ガラス基板１０の厚みによっても異なるが、例えば、ガラス基板１０の板厚中心におけるガラスの屈折率を、クラッド部２の屈折率Ｎとしてもよい。
　上記のような上記ＮｍａｘとＮとの差（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差をΔｎとし、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域、すなわち図１の点線で囲まれる領域をコア部１と定義する。
　そして、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝以上となるコア部１の板厚方向の深さの最大値を、コア部１のガラス基板１０の厚み方向におけるコア厚みΔｄとする。
　本実施形態において、クラッド部の屈折率Ｎとコア部の屈折率の最大値Ｎｍａとの屈折率差Δｎは０．００５以上であり、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝以上となるコア厚みΔｄが２．５～１０μｍであることによりシングルモード伝搬された光にも対応可能な光導波路とできる。
　Δｎは０．００５以上であればよいが、Δｎは例えば０．００５～０．０５が好ましく、０．００７～０．０４がより好ましく、０．００９～０．０３、０．０１～０．０２、又は０．０１２～０．０１８でもよい。ここで、入れた光を曲げられるなどコントロールする観点から、Δｎは０．００５以上であり、０．００７以上が好ましく、０．００９以上、０．０１以上、又は０．０１２以上でもよい。また、Δｎの上限に特に限定はないが、イオン交換により生じさせることのできる屈折率差は、通常０．０５以下であり、０．０４以下が好ましく、０．０３以下、０．０２以下、又は０．０１８以下でもよい。
　本実施形態において、コア部のガラス基板の厚み方向におけるコア厚みΔｄは２．５～１０μｍであり、３～９μｍが好ましく、３．５～８μｍ、４～７μｍ、４．２５～６μｍ、又は４．５～５．５μｍでもよい。また、３～８μｍ、３～７μｍ、３～６μｍ、又は３～５．５μｍでもよい。ここで、コア厚みが小さいほど、コア部とクラッド部の屈折率差を大きくする必要があるが、そうすると、僅かな屈折率の変動でモードフィールド径が変化し、コア厚みを厳密に制御するのが難しい。また、光導波路として曲がった領域があった場合に、光を閉じ込めておくことが難しい。そのため、Δｄは２．５μｍ以上とし、３μｍ以上が好ましく、３．５μｍ以上、４μｍ以上、４．２５μｍ以上、又は４．５μｍ以上でもよい。また、光導波路の経路に曲がった領域がある場合、曲げ損失を抑制する観点から、Δｄは１０μｍ以下とし、９μｍ以下が好ましく、８μｍ以下、７μｍ以下、６μｍ以下、又は５．５μｍ以下でもよい。
　コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘは特に限定されないが、光導波路に通常用いるガラス基板の母組成の屈折率を鑑みると、Ｎｍａｘは例えば１．５０～２．０が好ましく、１．５１～１．９がより好ましく、１．５２～１．８がさらに好ましく、１．５２５～１．７がよりさらに好ましく、１．５３～１．６が特に好ましい。ここで、シリコン半導体と屈折率を一致させ、接合によるロスを低減する観点から、Ｎｍａｘは１．５０以上が好ましく、１．５１以上がより好ましく、１．５２以上がさらに好ましく、１．５２５以上がよりさらに好ましく、１．５３以上が特に好ましい。また、ＳｉＯ２などの光ファイバーから光を受光する観点から、Ｎｍａｘは２．０以下が好ましく、１．９以下がより好ましく、１．８以下がさらに好ましく、１．７以下がよりさらに好ましく、１．６以下が特に好ましい。
　クラッド部における屈折率Ｎは特に限定されないが、光導波路に通常用いるガラス基板の母組成の屈折率を鑑みると、Ｎは例えば１．５０～１．５９が好ましく、１．５１～１．５８がより好ましく、１．５２～１．５７がさらに好ましく、１．５２５～１．５６がよりさらに好ましく、１．５３～１．５５５が特に好ましい。ここで、シリコン半導体と屈折率を一致させ、接合によるロスを低減する観点から、Ｎは１．５０以上が好ましく、１．５１以上がより好ましく、１．５２以上がさらに好ましく、１．５２５以上がよりさらに好ましく、１．５３以上が特に好ましい。また、ＳｉＯ２などの光ファイバーから光を受光する観点から、Ｎは１．５９以下が好ましく、１．５８以下がより好ましく、１．５７以下がさらに好ましく、１．５６以下がよりさらに好ましく、１．５５５以下が特に好ましい。
　本実施形態に係るガラス基板の母組成、すなわちクラッド部のガラスの組成は、ガラス中のＮａイオンがＡｇイオンに適切にイオン交換されることで、所望する条件のコア部が形成されれば特に限定されない。
　コア部の所望する条件とは、例えば、上述したようなΔｎが０．００５以上であり、かつΔｄが２．５～１０μｍであるといったようなものである。特にシングルモード伝搬された光に対応するためには、コア部とクラッド部とで十分な屈折率差があること、及び、Ａｇイオンにイオン交換されたイオン交換深さが制御できることが求められる。
　上記のうち、コア部とクラッド部とで十分な屈折率差をつける、すなわち、屈折率差Δｎを０．００５以上とするためには、ガラス中に十分な量のＮａを含むことが重要となる。
　上記のうち、イオン交換深さが制御されたコア部を安定して形成するためには、ＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換速度が速過ぎないことが重要となることが分かった。本発明者らが検討したところ、従来のガラス強度の向上を目的として行われていたイオン交換をそのまま採用してコア部を形成しようとすると、イオン交換速度が速過ぎて、イオン交換深さの制御が難しい。その結果、コア厚みΔｄが１０μｍ超となってしまい、シングルモード伝搬された光への対応が難しい。また、コア厚みΔｄが１０μｍ以下となる程度のイオン交換深さにするためには、溶融塩にガラスを接触させる時間も短時間にする必要があるが、その結果、ガラスの温まり方にムラが生じ、コア部の均質性が低下する。
　これに対し、例えば、２０分以上のイオン交換処理で、コア厚みΔｄが２．５～１０μｍを実現できる程度のイオン交換速度であれば、イオン交換深さを適切に制御でき、コア部の均質性が保たれることが分かった。また、生産性の観点からは、上記イオン交換処理の時間は６時間以下が好ましい。
　上記のような処理時間でＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換が適切に行われるための、ガラス基板の母組成、すなわち、クラッド部のガラスの組成として、Ａｌ成分の含有量を少なくすると良いことが分かった。また、アルカリ土類金属成分の含有量を入れるとＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換速度が増加するが、その含有量を一定量以上とすることで、逆にイオン交換速度が低下することも分かった。
　そこで、本実施形態に係るガラス基板の母組成、すなわちクラッド部のガラスは、ケイ酸塩ガラスである場合には、酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～１５％が好ましく、また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計の含有量は１０～３０％が好ましい。
　すなわち、本実施形態におけるクラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、ＳｉＯ２　４５～８０％、及び、Ａｌ２Ｏ３　０～１５％を満たすことが好ましい。また、ＳｉＯ２　４５～８０％、並びに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％を満たすことも好ましく、ＳｉＯ２　４５～８０％、Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、並びに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％を満たすことがより好ましい。上記において、さらにＮａ２Ｏ　４．５～２５％を満たすことが、さらに好ましい。
　より具体的には、本実施形態におけるクラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が下記を満たすことがよりさらに好ましい。
　ＳｉＯ２　４５～８０％、
　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、並びに、
　Ｎａ２Ｏ　４．５～２５％。
　クラッド部のガラスを構成する各成分について、以下に述べる。
　ＳｉＯ２の含有量は４０～８０％が好ましく、４５～８０％がより好ましく、４５～７５％がさらに好ましく、５０～７０％がよりさらに好ましく、５２．５～６７．５％がことさらに好ましく、５５～６５％が特に好ましい。ガラスの骨格を構成し、また、化学的耐久性を上げる観点から、ＳｉＯ２の含有は４０％以上が好ましく、４５％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましく、５２．５％以上がよりさらに好ましく、５５％以上が特に好ましい。また、溶融性の観点から、ＳｉＯ２の含有量は８０％以下が好ましく、７５％以下がより好ましく、７０％以下がさらに好ましく、６７．５％以下がよりさらに好ましく、６５％以下が特に好ましい。
　Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～１５％が好ましく、１～１２．５％がより好ましく、１．５～１０％がさらに好ましく、２～８％がよりさらに好ましく、２．５～７．５％が特に好ましい。Ａｌ２Ｏ３は含まなくてもよいが、イオン交換速度を高め、生産性を上げる観点からは、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１％以上が好ましく、１．５％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましく、２．５％以上がよりさらに好ましい。また、ガラス中のＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換速度を低下させ、所望するコア厚みΔｄを実現し、また、均質性の高いコア部を形成する観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量は１５％以下が好ましく、１２．５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましく、８％以下がよりさらに好ましく、７．５％以下が特に好ましい。
　Ｂ２Ｏ３の含有量は０～２０％が好ましく、２～１７．５％がより好ましく、４～１５％がさらに好ましく、６～１２．５％がよりさらに好ましく、８～１１％が特に好ましい。Ｂ２Ｏ３は含まなくてもよいが、溶融性の向上の観点からは、Ｂ２Ｏ３の含有量は、２％以上が好ましく、４％以上がより好ましく、６％以上がさらに好ましく、８％以上がよりさらに好ましい。一方、溶融時に脈理が発生してガラス基板の品質が低下するのを抑制する観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量は２０％以下が好ましく、１７．５％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましく、１２．５％以下がよりさらに好ましく、１１％以下が特に好ましい。耐酸性を高くするためにはＢ２Ｏ３を含有しないことが好ましい。
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計で表されるアルカリ土類金属酸化物の合計の含有量は１０～３０％が好ましく、１１～２７．５％がより好ましく、１２～２５％がさらに好ましく、１３～２２．５％がよりさらに好ましく、１４～２０％が特に好ましい。ガラス中のＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換速度を低下させ、所望するコア厚みΔｄを実現し、また、均質性の高いコア部を形成する観点から、上記合計の含有量は１０％以上が好ましく、１１％以上がより好ましく、１２％以上がさらに好ましく、１３％以上がよりさらに好ましく、１４％以上が特に好ましい。また、イオン交換速度をある程度高めることで導波路を作る生産性を上げる観点から、上記合計の含有量は３０％以下が好ましく、２７．５％以下がより好ましく、２５％以下がさらに好ましく、２２．５％以下がよりさらに好ましく、２０％以下が特に好ましい。
　ＭｇＯの含有量は、０～２０％が好ましく、１～１８％がより好ましく、２～１６％がさらに好ましく、３～１４％がよりさらに好ましく、４～１２％が特に好ましい。ＭｇＯは含まなくてもよいが、ガラスの溶融性を向上し、イオン交換速度をコントロールする観点からは、ＭｇＯの含有量は１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、４％以上が特に好ましい。また、溶融時の失透を防ぐ観点から、ＭｇＯの含有量は２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましく、１４％以下がよりさらに好ましく、１２％以下が特に好ましい。
　ＣａＯの含有量は、０～２０％が好ましく、１～１８％がより好ましく、２～１６％がさらに好ましく、３～１４％がよりさらに好ましく、４～１２％がことさらに好ましく、４．５～１２％が特に好ましい。ＣａＯは含まなくてもよいが、ガラスの溶融性を向上し、イオン交換速度をコントロールする観点からは、ＣａＯの含有量は１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、４％以上がよりさらに好ましく、４．５％以上が特に好ましい。また、溶融時の失透を防ぐ観点から、ＣａＯの含有量は２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましく、１４％以下がよりさらに好ましく、１２％以下が特に好ましい。
　ＳｒＯの含有量は、０～２０％が好ましく、１～１８％がより好ましく、２～１６％がさらに好ましく、３～１４％がよりさらに好ましく、４～１２％がことさらに好ましく、４．５～１２％が特に好ましい。ＳｒＯは含まなくてもよいが、ガラスの溶融性を向上し、イオン交換速度をコントロールする観点からは、ＳｒＯの含有量は１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、４％以上がよりさらに好ましく、４．５％以上が特に好ましい。また、溶融時の失透を防ぐ観点から、ＳｒＯの含有量は２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましく、１４％以下がよりさらに好ましく、１２％以下が特に好ましい。
　ＢａＯの含有量は、０～２０％が好ましく、１～１８％がより好ましく、２～１６％がさらに好ましく、３～１４％がよりさらに好ましく、４～１２％がことさらに好ましく、４．５～１２％が特に好ましい。ＢａＯは含まなくてもよいが、ガラスの溶融性を向上し、イオン交換速度をコントロールする観点からは、ＢａＯの含有量は１％以上が好ましく、２％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、４％以上がよりさらに好ましく、４．５％以上が特に好ましい。また、溶融時の失透を防ぐ観点から、ＢａＯの含有量は２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましく、１４％以下がよりさらに好ましく、１２％以下が特に好ましい。
　上記Ａｌ２Ｏ３の含有量とＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計で表されるアルカリ土類金属酸化物の合計の含有量は、共に、ガラス中のＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換速度を低下させる成分である。上述したように、２０分～６時間程度のイオン交換処理で、コア部のコア厚みΔｄを２．５～１０μｍとすることが好ましいが、クラッド部のガラスの組成について検討を進めた結果、上記各成分の含有量を用いた特定の関係式が、イオン交換速度とよい相関があることも見出した。
　上記関係式のひとつとして、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いた（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ×２＋ＢａＯ×２－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される式（１）が挙げられる。
　図３に、実際に得られたガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における式（１）；（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ×２＋ＢａＯ×２－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示す。なお、上記イオン交換処理は、ＮａＮＯ３：ＡｇＮＯ３＝９９：１（質量比）の混合溶融塩を用い、４００℃の上記混合溶融塩に１時間ガラス基板を浸漬させることにより行った。また、図３におけるＡｇイオンの侵入深さは、折原製作所製の光導波表面応力計を用いてガラス表面からの屈折率分布を測定した際に、屈折率がイオン交換処理前のガラスの屈折率と一致する、ガラス表面からの深さを採用した。
　図３より、式（１）で表される値と、Ａｇイオンの侵入深さには相関が見られる。すなわち、式（１）で表される値とＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換のしやすさには相関がある。
　式（１）で表される値は、０～３０％が好ましく、２．５～２７．５％がより好ましく、５～２５％がさらに好ましく、７．５～２２．５％がよりさらに好ましく、１０～２０％が特に好ましい。ここで、コア部のコア厚みΔｄの制御性の観点から、式（１）で表される値は０％以上が好ましく、２．５％以上がより好ましく、５％以上がさらに好ましく、７．５％以上がよりさらに好ましく、１０％以上が特に好ましい。また、生産性の観点から、式（１）で表される値は３０％以下が好ましく、２７．５％以下がより好ましく、２５％以下がさらに好ましく、２２．５％以下がよりさらに好ましく、２０％以下が特に好ましい。
　また、上記関係式のひとつとして、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いた（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される式（２）が挙げられる。
　図４に、実際に得られたガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における式（２）；（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示す。なお、イオン交換処理やＡｇイオンの侵入深さの測定方法は、上記式（１）の検討で用いたイオン交換処理及びＡｇイオンの侵入深さの測定方法と同様である。
　図４より、式（２）で表される値と、Ａｇイオンの侵入深さには相関が見られる。すなわち、式（２）で表される値とＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換のしやすさには相関がある。
　式（２）で表される値は、０～６０％が好ましく、５～５５％がより好ましく、１０～５０％がさらに好ましく、１５～４５％がよりさらに好ましく、２０～４０％が特に好ましい。ここで、コア部のコア厚みΔｄの制御性の観点から、式（２）で表される値は０％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、１０％以上がさらに好ましく、１５％以上がよりさらに好ましく、２０％以上が特に好ましい。また、生産性の観点から、式（２）で表される値は６０％以下が好ましく、５５％以下がより好ましく、５０％以下がさらに好ましく、４５％以下がよりさらに好ましく、４０％以下が特に好ましい。
　Ｎａ２Ｏの含有量は４．５～２５％が好ましく、６～２２．５％がより好ましく、７～２０％がさらに好ましく、８～１７．５％がよりさらに好ましく、９～１６％が特に好ましい。Ｎａ２ＯはＡｇイオンへのイオン交換により、コア部が光導波路となるための高い屈折率を付与する成分であり、またガラスの溶融性を向上させる。上記観点より、Ｎａ２Ｏの含有量は４．５％以上が好ましく、６％以上がより好ましく、７％以上がさらに好ましく、８％以上がよりさらに好ましく、９％以上が特に好ましい。一方、ガラスの耐水性の観点から、Ｎａ２Ｏの含有量は２５％以下が好ましく、２２．５％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１７．５％以下がよりさらに好ましく、１６％以下が特に好ましい。
　クラッド部のガラス組成について、上記式（１）、式（２）の他に、Ｎａ２Ｏの含有量とＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計で表されるアルカリ土類金属酸化物の合計の含有量も、イオン交換速度とよい相関があることも見出した。
　具体的には、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いた｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４）｝で表される式（３）が挙げられる。
　図５に、実際に得られたガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における式（３）；｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４）｝で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示す。なお、イオン交換処理やＡｇイオンの侵入深さの測定方法は、上記式（１）の検討で用いたイオン交換処理及びＡｇイオンの侵入深さの測定方法と同様である。
　図５より、式（３）で表される値と、Ａｇイオンの侵入深さには相関が見られる。すなわち、式（３）で表される値とＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換のしやすさには相関がある。
　式（３）で表される値は、０．１～０．７が好ましく、０．１２５～０．６がより好ましく、０．１５～０．５がさらに好ましく、０．１７５～０．４５がよりさらに好ましく、０．２～０．４が特に好ましい。ここで、生産性の観点から、式（３）で表される値は０．１以上が好ましく、０．１２５以上がより好ましく、０．１５以上がさらに好ましく、０．１７５以上がよりさらに好ましく、０．２以上が特に好ましい。また、コア部のコア厚みΔｄの制御性の観点から、式（３）で表される値は０．７以下が好ましく、０．６以下がより好ましく、０．５以下がさらに好ましく、０．４５以下がよりさらに好ましく、０．４以下が特に好ましい。
　また、クラッド部のガラス組成について、Ｎａ２Ｏの含有量、並びに、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計で表されるアルカリ土類金属酸化物の合計の含有量に加えて、Ａｌ２Ｏ３の含有量も、イオン交換速度とよい相関があることも見出した。
　具体的には、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いた｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３）｝で表される式（４）が挙げられる。
　図６に、実際に得られたガラス基板におけるクラッド部のガラス組成における式（４）；｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３）｝で表される値と、イオン交換処理をした際のＡｇイオンの侵入深さとの関係を示す。なお、イオン交換処理やＡｇイオンの侵入深さの測定方法は、上記式（１）の検討で用いたイオン交換処理及びＡｇイオンの侵入深さの測定方法と同様である。
　図６より、式（４）で表される値と、Ａｇイオンの侵入深さには相関が見られる。すなわち、式（４）で表される値とＮａイオンからＡｇイオンへのイオン交換のしやすさには相関がある。
　式（４）で表される値は、０．１～２が好ましく、０．１２５～１．５がより好ましく、０．１５～１がさらに好ましく、０．１７５～０．８がよりさらに好ましく、０．２～０．５が特に好ましい。ここで、生産性の観点から、式（４）で表される値は０．１以上が好ましく、０．１２５以上がより好ましく、０．１５以上がさらに好ましく、０．１７５以上がよりさらに好ましく、０．２以上が特に好ましい。また、コア部のコア厚みΔｄの制御性の観点から、式（４）で表される値は２以下が好ましく、１．５以下がより好ましく、１以下がさらに好ましく、０．８以下がよりさらに好ましく、０．５以下が特に好ましい。
　Ｌｉ２Ｏの含有量は０～１０％が好ましく、０．１～５％がより好ましく、０．３～４％がさらに好ましく、０．４～３％がよりさらに好ましく、０．５～２．５％が特に好ましい。Ｌｉ２Ｏは含まなくてもよいが、溶融性を向上させる観点からは、Ｌｉ２Ｏの含有量は０．１％以上が好ましく、０．３％以上がより好ましく、０．４％以上がさらに好ましく、０．５％以上が特に好ましい。一方、Δｎを増やす観点から、Ｌｉ２Ｏの含有量は１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３％以下がよりさらに好ましく、２．５％以下が特に好ましい。
　Ｋ２Ｏの含有量は０～１０％が好ましく、０．１～５％がより好ましく、０．３～４％がさらに好ましく、０．４～３％がよりさらに好ましく、０．５～２．５％が特に好ましい。Ｋ２Ｏは含まなくてもよいが、溶融性を向上させる観点からは、Ｋ２Ｏの含有量は０．１％以上が好ましく、０．３％以上がより好ましく、０．４％以上がさらに好ましく、０．５％以上がよりさらに好ましい。一方、Δｎが低下を抑制する観点から、Ｋ２Ｏの含有量は１０％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、３％以下がよりさらに好ましく、２．５％以下が特に好ましい。
　Ｐ２Ｏ５の含有量は０～４％が好ましく、０．５～３％がより好ましく、１～２％がさらに好ましい。Ｐ２Ｏ５は含まなくてもよいが、イオン交換性能及びチッピング耐性の観点からは、Ｐ２Ｏ５の含有量は０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましい。一方、破砕性及び耐酸性の観点から、Ｐ２Ｏ５の含有量は４％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましく、１％以下がよりさらに好ましい。耐酸性の観点からは、Ｐ２Ｏ５は実質的に含有しないことが好ましい。
　なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、原材料等に含まれる不可避の不純物を除いて含有しない、すなわち、意図的に含有させたものではないことを意味する。具体的には、ガラス組成中の含有量が、０．１モル％未満であることを指す。
　ＺｎＯの含有量は０～１０％が好ましく、０．２５～７％がより好ましく、０．２５～５％がさらに好ましく、０．５～２％がよりさらに好ましく、０．５～１％が特に好ましい。ＺｎＯは含まなくてもよいが、溶融性の観点からは、ＺｎＯの含有量は０．２５％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましい。一方、耐候性の観点から、ＺｎＯの含有量は１０％以下が好ましく、７％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、２％以下がよりさらに好ましく、１％以下が特に好ましい。
　ＴｉＯ２の含有量は０～１％が好ましく、０．１～０．５％がより好ましく、０．１５～０．５％がさらに好ましく、０．２～０．２５％がよりさらに好ましい。ＴｉＯ２は含まなくてもよいが、破砕性の観点からは、ＴｉＯ２の含有量は０．１％以上が好ましく、０．１５％以上がより好ましく、０．２％以上がさらに好ましい。一方、失透による品質低下を抑制する観点から、ＴｉＯ２の含有量は１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、０．２５％以下がさらに好ましい。
　ＺｒＯ２の含有量は０～８％が好ましく、０．５～６％がより好ましく、０．５～４％がさらに好ましく、１～２％がよりさらに好ましく、１～１．２％が特に好ましい。ＺｒＯ２は含まなくてもよいが、耐候性を向上させる観点からは、ＺｒＯ２の含有量は０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましい。一方、失透による品質低下を抑制する観点から、ＺｒＯ２の含有量は８％以下が好ましく、６％以下がより好ましく、４％以下がさらに好ましく、２％以下がよりさらに好ましく、１．２％以下が特に好ましい。
　Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、各々０～８％が好ましく、０．５～６％がより好ましく、１～５％がさらに好ましく、１．５～４％がよりさらに好ましく、２～３％がことさらに好ましく、２．５～３％が特に好ましい。Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５は含まれなくてもよいが、耐候性を向上させる観点からは、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５の含有量は、各々０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、１．５％以上がさらに好ましく、２％以上がよりさらに好ましく、２．５％以上が特に好ましい。一方、失透による品質低下を抑制する観点から、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５の各々の含有量は８％以下が好ましく、６％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、４％以下がよりさらに好ましく、３％以下が特に好ましい。
　Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３の含有量は、各々０～１％が好ましく、０～０．５％がより好ましい。Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３は含まれなくてもよいが、耐候性を向上させる観点からは少量含有してもよい。一方で、屈折率や反射率の観点から、Ｔａ２Ｏ５、Ｇｄ２Ｏ３の各々の含有量は１％以下が好ましく、０．５％以下がより好ましく、実質的に含有しないことがさらに好ましい。
　さらに、ガラスに着色を行い使用する際は、所望の効果を阻害しない範囲において着色成分を添加してもよい。着色成分としては、例えば、Ｃｏ３Ｏ４、ＭｎＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＣｕＯ、Ｃｒ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＳｅＯ２、ＴｉＯ２、ＣｅＯ２、Ｅｒ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等が挙げられる。
　着色成分の合計の含有量は０～７％が好ましく、０～５％がより好ましく、０～３％がさらに好ましく、０～１％がよりさらに好ましい。失透を抑制する観点から、着色成分の合計の含有量は７％以下が好ましく、５％以下がより好ましく、３％以下がさらに好ましく、１％以下がよりさらに好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。
　ガラスの溶融の際の清澄剤として、ＳＯ３、塩化物、フッ化物などを適宜含有してもよい。
　また、Ａｓ２Ｏ３は実質的に含有しないことが好ましい。Ｓｂ２Ｏ３を含有する場合は、０．３％以下が好ましく、０．１％以下がより好ましく、実質的に含有しないことがよりさらに好ましい。
　Ａｇ２Ｏはイオン交換性向上の観点から含有してもよいが、コア部の屈折率を高めるために用いる成分であることから、Ａｇ２Ｏを含む場合であっても、その含有量は０．０１％未満が好ましく、０．００５％以下がより好ましく、０．００１％以下がさらに好ましい。また、コア部の屈折率を高める観点からは、Ａｇ２Ｏは実質的に含有しないことがよりさらに好ましい。なお、Ａｇ２Ｏについては、実質的に含有しないとは、装置の検出限界値未満を意味する。
　本実施形態に係るガラス基板のコア部のガラスは、ガラス基板に対し、光導波路としたい領域についてＮａイオンをＡｇイオンにイオン交換することで形成される。そのため、ガラス基板の母組成、すなわちクラッド部のガラスの組成に対し、Ｎａ２Ｏ及びＡｇ２Ｏ以外の成分の含有量は共通する。
　本実施形態におけるコア部のガラスは、クラッド部のガラスと同様、ケイ酸塩ガラスである場合には、酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ２Ｏ３の含有量は０～１５％が好ましく、また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計の含有量は１０～３０％が好ましい。その上で、Ｎａ２Ｏの含有量は４～２０％が好ましく、Ａｇ２Ｏの含有量は０．０１％以上が好ましい。
　すなわち、本実施形態におけるコア部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、ＳｉＯ２　４５～８０％、Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、Ｎａ２Ｏ　０～２０％、及びＡｇ２Ｏ　０．０１％以上を満たすことが好ましい。また、ＳｉＯ２　４５～８０％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、Ｎａ２Ｏ　０～２０％、並びに、Ａｇ２Ｏ　０．０１％以上を満たすことも好ましく、ＳｉＯ２　４５～８０％、Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、Ｎａ２Ｏ　０～２０％、並びに、Ａｇ２Ｏ　０．０１％以上を満たすことがより好ましい。
　より具体的には、本実施形態におけるコア部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が下記を満たすことがよりさらに好ましい。
　ＳｉＯ２　４５～８０％、
　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、
　Ｎａ２Ｏ　０～２０％、並びに、
　Ａｇ２Ｏ　０．０１％以上。
　コア部のガラスを構成する各成分について、Ｎａ２Ｏ及びＡｇ２Ｏ以外の成分の好適な含有量及びその理由はクラッド部のガラスを構成する各成分と同様である。
　コア部のガラスにおけるＮａ２Ｏ含有量は、クラッド部のガラスにおけるＮａ２Ｏ含有量よりも低く、クラッド部のＮａ２Ｏ含有量によって異なるため一概に規定できないが、例えば、０～２０％が好ましく、１～１７．５％がより好ましく、２～１５％がさらに好ましく、３～１２．５％がよりさらに好ましく、４～１０％が特に好ましい。ガラスの溶融性の観点から、コア部のＮａ２Ｏ含有量は０％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましく、３％以上がよりさらに好ましく、４％以上が特に好ましい。一方、Δｎが高くなりすぎてしまい、シングルモード伝搬しなくなるのを防ぐ観点から、Ｎａ２Ｏの含有量は２０％以下が好ましく、１７．５％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましく、１２．５％以下がよりさらに好ましく、１０％以下が特に好ましい。
　コア部のガラスとクラッド部のガラスとのＮａ２Ｏ含有量の差は、ＮａイオンとＡｇイオンとのイオン交換量に関係するが、１～１５％が好ましく、１．５～１４％がより好ましく、２～１３％がさらに好ましく、２．５～１２％がよりさらに好ましく、３～１１％が特に好ましい。Ｎａ２Ｏ含有量の差は、Ａｇイオンへのイオン交換によるコア部の屈折率を高め、コア厚みΔｄが小さい場合でも光導波路としてシングルモード伝搬された光への対応をより好適にする観点から、１％以上が好ましく、１．５％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましく、２．５％以上がよりさらに好ましく、３％以上が特に好ましい。一方、コアとクラッドの屈折率差が高すぎてシングルモードの光の伝搬に必要なコア径が極端に狭くなるのを防ぐ観点から、Ｎａ２Ｏ含有量の差は１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１３％以下がさらに好ましく、１２％以下がよりさらに好ましく、１１％以下が特に好ましい。
　コア部のガラスにおけるＡｇ２Ｏ含有量は、例えば、０．０１％以上が好ましく、０．０１～１０％がより好ましく、０．５～８％がさらに好ましく、１～６％がよりさらに好ましく、１．５～５％が特に好ましい。コア部の屈折率を高める観点から、コア部のＡｇ２Ｏ含有量は０．０１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がさらに好ましく、１．５％以上がよりさらに好ましい。一方、屈折率差が付きすぎるとコア径を小さくしなくてはならない観点から、Ａｇ２Ｏの含有量は１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、６％以下がさらに好ましく、５％以下が特に好ましい。
　本実施形態に係るガラス基板の厚みは、搭載するデバイスによっても異なるが、例えば０．１～２．０ｍｍ（１００～２０００μｍ）が好ましく、０．１５～１．５ｍｍがより好ましく、０．２～１．２５ｍｍがさらに好ましく、０．２５～１．０ｍｍがよりさらに好ましく、０．３～０．８ｍｍが特に好ましい。ここで、部材の取り扱いやすさの観点から、ガラス基板の厚みは０．１ｍｍ以上が好ましく、０．１５ｍｍ以上がより好ましく、０．２ｍｍ以上がさらに好ましく、０．２５ｍｍ以上がよりさらに好ましく、０．３ｍｍ以上が特に好ましい。一方、電子部材を低背化する観点から、ガラス基板の厚みは２．０ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以下がより好ましく、１．２５ｍｍ以下がさらに好ましく、１．０ｍｍ以下がよりさらに好ましく、０．８ｍｍ以下が特に好ましい。
　本実施形態におけるコア部の波長１２００～１６００ｎｍの光の伝搬損失量は、最大で５．０ｄＢ／ｃｍ以下が好ましく、４．０ｄＢ／ｃｍ以下がより好ましく、３．０ｄＢ／ｃｍ以下がさらに好ましく、２．０ｄＢ／ｃｍ以下がよりさらに好ましく、１．５ｄＢ／ｃｍ以下が特に好ましい。上記光の伝搬損失量は小さいほど好ましいため下限は特に限定されないが、通常０．００１ｄＢ／ｃｍ以上である。
　本実施形態に係るガラス基板は、例えば光集積デバイスに搭載できる。光集積デバイスの一態様として、ガラス基板と半導体基板とが接続され、シングルモード伝搬された光が、上記ガラス基板のコア部を介して、上記半導体基板に導入される。上記半導体基板は、例えばシリコン半導体基板が好ましい。
　また、本実施形態に係るガラス基板は上記に限らず、プラガブルデバイスにも搭載できる。
　本実施形態に係るガラス基板は、上記のような光伝送線路のみならず、インターポーザー等の場所にも適用できる。
＜ガラス基板の製造方法＞
　本実施形態に係るガラス基板の製造方法は、上記＜ガラス基板＞に記載したものが得られれば特に限定されないが、例えば、下記工程を含む。
（ｉ）Ｎａ２Ｏを含むガラス板を用意する工程、
（ｉｉ）上記ガラス板の光導波路とする領域をＡｇイオンを含む溶融塩に接触させ、ガラスのＮａイオンをＡｇイオンにイオン交換する工程。
　工程（ｉ）は、ガラスを製造しても、市販のガラスをそのまま用いてもよい。
　ガラスを製造する際は従来公知の方法を採用できる。例えば、ガラスの各成分の原料を調合し、ガラス溶融窯で加熱溶融する。その後、公知の方法によりガラスを均質化し、所望の形状に成形し、徐冷することでガラス板を得る。
　ガラスの成形法は、例えば、フロート法、プレス法、フュージョン法及びダウンドロー法が挙げられる。特に、大量生産に適したフロート法が好ましい。また、フロート法以外の連続成形法、すなわち、フュージョン法およびダウンドロー法も好ましい。
　その後、成形したガラスを必要に応じて研削および研磨処理して、ガラス板を形成する。
　工程（ｉｉ）のイオン交換する工程の一態様として、溶融塩へのガラス板の浸漬によりイオン交換を行う場合には、光導波路とする領域以外の部分をマスキングすることが好ましい。
　マスキングは、溶融塩に反応せず、溶融塩と接触してもガラスを構成する成分と溶融塩の成分とのイオン交換を阻害するものであればよい。例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＴｉＯ２、ＩＴＯ等を用いてマスキングを行う。
　マスキングは、光導波路となるコア部のコア厚みΔｄや、光導波路の経路に対して垂直方向となる断面視における水平方向の最大幅に合わせて適宜調整すればよいが、例えば、コア部を形成するための隙間の幅は４～１２μｍが好ましく、５～１１μｍがより好ましく、６～１０μｍがさらに好ましい。ここで、光を閉じ込める効果を高める観点から、上記幅は４μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、６μｍ以上がさらに好ましい。一方、光をシングルモードで伝送する観点から、上記幅は１２μｍ以下が好ましく、１１μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。
　マスキングを行ったガラス板を、Ａｇイオンを含む溶融塩に接触させる方法は特に限定されないが、溶融塩へのガラス板の浸漬の他、溶融塩の塗布、溶融塩の噴霧等が挙げられる。中でも、高温で長時間で処理できる観点から溶融塩への浸漬が好ましい。
　溶融塩はＡｇイオンを含むものであればよいが、Ａｇイオンを含む塩として、ＡｇＮＯ３、Ａｇ２ＳＯ４、Ａｇ２ＣＯ３、ＡｇＣｌ等が挙げられる。中でも、溶融温度の点から、ＡｇＮＯ３が好ましい。Ａｇイオンを含む塩は１種を用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。
　溶融塩中のＡｇイオン濃度の調整のため、Ａｇイオンを含む塩を他の塩と混合した混合溶融塩を用いることが好ましい。
　他の塩としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物などが挙げられる。このうち硝酸塩としては、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム等が挙げられる。硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸セシウム等が挙げられる。炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等が挙げられる。塩化物としては、塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化セシウム等が挙げられる。
　中でも、ガラスに不用意に応力を入れない観点から、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、塩化ナトリウムを含むことが好ましく、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウムがより好ましい。
　上記他の塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
　溶融塩中のカチオン総量に対するＡｇイオンの含有量は、質量比で０．５～２０％が好ましく、１．０～１９％がより好ましく、１．５～１８％がさらに好ましく、２．０～１７％がよりさらに好ましく、２．５～１６％が特に好ましい。ここで、屈折率差を大きくつける観点から、Ａｇイオンの含有量は０．５％以上が好ましく、１．０％以上がより好ましく、１．５％以上がさらに好ましく、２．０％以上がよりさらに好ましく、２．５％以上が特に好ましい。一方、屈折率が大きくつきすぎるとコア径のコントロールが繊細になりすぎてしまう観点から、Ａｇイオンの含有量は２０％以下が好ましく、１９％以下がより好ましく、１８％以下がさらに好ましく、１７％以下がよりさらに好ましく、１６％以下が特に好ましい。
　溶融塩中のカチオン総量に対するＡｇイオンの含有量は、カチオン％表示で０．１～２０％が好ましく、０．５～１７．５％がより好ましく、１．０～１５％がさらに好ましく、２．０～１２．５％がよりさらに好ましく、２．５～１１％が特に好ましい。ここで、屈折率差を大きくつける観点から、Ａｇイオンの含有量は０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１．０％以上がさらに好ましく、２．０％以上がよりさらに好ましく、２．５％以上が特に好ましい。一方、屈折率が大きくつきすぎるとコア径のコントロールが繊細になりすぎてしまう観点から、Ａｇイオンの含有量は２０％以下が好ましく、１７．５％以下がより好ましく、１５％以下がさらに好ましく、１２．５％以下がよりさらに好ましく、１１％以下が特に好ましい。
　溶融塩の温度は、塩の融点以上であれば特に限定されないが、例えば３５０～４９０℃が好ましく、３６０～４８０℃がより好ましく、３７０～４７０℃がさらに好ましく、３７５～４６０℃がよりさらに好ましく、３８０～４５０℃が特に好ましい。ここで、生産性の観点から、溶融塩の温度は３５０℃以上が好ましく、３６０℃以上がより好ましく、３７０℃以上がさらに好ましく、３７５℃以上がよりさらに好ましく、３８０℃以上が特に好ましい。一方、均質性がより高い、所望するコア厚みΔｄを実現する観点から、溶融塩の温度は４９０℃以下が好ましく、４８０℃以下がより好ましく、４７０℃以下がさらに好ましく、４６０℃以下がよりさらに好ましく、４５０℃以下が特に好ましい。
　溶融塩へ接触させる時間は、接触方法によっても異なるが、溶融塩へガラス板を浸漬させる場合の浸漬時間は、２０分～６時間が好ましく、３０分～４時間がより好ましく、３５分～３時間がさらに好ましく、４０分～２．５時間がよりさらに好ましく、４５分～２時間が特に好ましい。ここで、均質性がより高い、所望するコア厚みΔｄを実現する観点から、浸漬時間は２０分以上が好ましく、３０分以上がより好ましく、３５分以上がさらに好ましく、４０分以上がよりさらに好ましく、４５分以上が特に好ましい。一方、生産性の観点から、浸漬時間は６時間以下が好ましく、４時間以下がより好ましく、３時間以下がさらに好ましく、２．５時間以下がよりさらに好ましく、２時間以下が特に好ましい。
　上記により、ガラス中のＮａイオンを溶融塩中のＡｇイオンとイオン交換した後、さらに下記工程（ｉｉｉ）を含むことが好ましい。
（ｉｉｉ）工程（ｉｉ）で得られたガラス板をＮａイオンを含む溶融塩に接触させ、工程（ｉｉ）でイオン交換されたガラス中のＡｇイオンの一部を再度Ｎａイオンにイオン交換する工程。
　工程（ｉｉｉ）により、ガラス板表面のＡｇイオン濃度が高い領域におけるＡｇイオンが再度Ｎａイオンにイオン交換される。その結果、ガラス板表面の屈折率が低くなり、クラッド部となることで、ガラス基板にコア部が形成される。
　工程（ｉｉ）においてマスキングを行った場合、工程（ｉｉｉ）では、マスキングされたままのガラス板をＮａイオンを含む溶融塩に接触させて、非マスキング部の表面付近のＡｇイオンをＮａイオンにイオン交換してもよい。また、マスキングを除去して、ガラス板全体をＮａイオンを含む溶融塩に接触させてもよい。
　なお、工程（ｉｉｉ）を経ない場合には、先述したように、コア部が光導波路として機能するように、コア部の上部に屈折率の低い層を別途設ければよい。
　工程（ｉｉｉ）に用いる溶融塩はＮａイオンを含むものであればよいが、Ｎａイオンを含む塩として、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＳＯ４、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＣｌが挙げられる。中でも、溶融温度の点から、ＮａＮＯ３、Ｎａ２ＳＯ４が好ましい。Ｎａイオンを含む塩は１種を用いても、複数種を組み合わせて用いてもよい。
　溶融塩には、Ｎａイオンを含む塩を他の塩と混合した混合溶融塩を用いてもよい。
　他の塩としては、硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物などが挙げられる。このうち硝酸塩としては、硝酸リチウム、硝酸カリウム、硝酸セシウム等が挙げられる。硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸カリウム、硫酸セシウム等が挙げられる。炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸カリウム等が挙げられる。塩化物としては、塩化リチウム、塩化カリウム、塩化セシウム等が挙げられる。
　中でも、化学的安定性の観点から、硝酸塩を含むことが好ましい。
　上記他の塩は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。
　溶融塩中のカチオン総量に対するＮａイオンの含有量は、質量％表示で６０～１００％が好ましく、７０～９９．９％がより好ましく、８０～９９．８％がさらに好ましく、９０～９９．７％がよりさらに好ましく、９５～９９．５％が特に好ましい。ここで、ガラス表面の屈折率を十分低下させる観点から、Ｎａイオンの含有量は６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上がさらに好ましく、９０％以上がよりさらに好ましく、９５％以上が特に好ましく、多いほど好ましく１００％でもよい。一方で、生産性の観点からは、Ｎａイオンの含有量は１００％以下が好ましく、９９．９％以下がより好ましく、９９．８％以下がさらに好ましく、９９．７％以下がよりさらに好ましく、９９．５％以下が特に好ましい。
　溶融塩中のカチオン総量に対するＮａイオンの含有量は、カチオン％表示で４０～９９．９％が好ましく、５０～９９％がより好ましく、６０～９８％がさらに好ましく、７０～９７％がよりさらに好ましく、８０～９６％が特に好ましい。ここで、ガラス表面の屈折率を十分低下させる観点から、Ｎａイオンの含有量は４０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましく、７０％以上がよりさらに好ましく、８０％以上が特に好ましい。一方で、生産性の観点からは、Ｎａイオンの含有量は９９．９％以下が好ましく、９９％以下がより好ましく、９８％以下がさらに好ましく、９７％以下がよりさらに好ましく、９６％以下が特に好ましい。
　溶融塩の温度は、塩の融点以上であれば特に限定されないが、例えば３５０～４９０℃が好ましく、３６０～４８０℃がより好ましく、３７０～４７０℃がさらに好ましく、３７５～４６０℃がよりさらに好ましく、３８０～４５０℃が特に好ましい。ここで、生産性の観点から、溶融塩の温度は３５０℃以上が好ましく、３６０℃以上がより好ましく、３７０℃以上がさらに好ましく、３７５℃以上がよりさらに好ましく、３８０℃以上が特に好ましい。一方、均質性がより高い、所望するコア厚みΔｄを実現する観点から、溶融塩の温度は４９０℃以下が好ましく、４８０℃以下がより好ましく、４７０℃以下がさらに好ましく、４６０℃以下がよりさらに好ましく、４５０℃以下が特に好ましい。
　溶融塩へ接触させる時間は、接触方法によっても異なるが、溶融塩へガラス板を浸漬させる場合の浸漬時間は、２０分～６時間が好ましく、３０分～４時間がより好ましく、３５分～３時間がさらに好ましく、４０分～２．５時間がよりさらに好ましく、４５分～２時間が特に好ましい。ここで、均質性がより高い、所望するコア厚みΔｄを実現する観点から、浸漬時間は２０分以上が好ましく、３０分以上がより好ましく、３５分以上がさらに好ましく、４０分以上がよりさらに好ましく、４５分時間以上が特に好ましい。一方、生産性の観点から、浸漬時間は６時間以下が好ましく、４時間以下がより好ましく、３時間以下がさらに好ましく、２．５時間以下がよりさらに好ましく、２時間以下が特に好ましい。
　工程（ｉｉ）や工程（ｉｉｉ）を行うに際し、ガラス板を予熱してもよい。予熱温度は溶融塩の温度によっても異なるが、例えば１００℃以上が好ましい。
　工程（ｉｉ）と工程（ｉｉｉ）との間や、工程（ｉｉ）の後、工程（ｉｉｉ）の後には、洗浄する工程や乾燥する工程を行ってもよい。
　洗浄する工程では工水、イオン交換水等を用いてガラスの洗浄を行う。工水は必要に応じて処理したものを用いる。中でもイオン交換水が好ましい。
　洗浄の条件は用いる洗浄液によっても異なるが、イオン交換水を用いる場合には、付着した塩を完全に除去させる観点から、０～１００℃で洗浄することが好ましい。
　洗浄する工程では、イオン交換水等が入っている水槽にガラス板を浸漬する方法、ガラス板表面を流水にさらす方法、シャワーにより洗浄液をガラス板表面に向けて噴射する方法等、様々な方法を採用できる。
　以下、具体的な実施例を基に、本発明を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
　なお、例１～例３６はいずれも、ガラス基板に対してマスキングを行うことなくイオン交換を行ったため、光導波路となるコア部とクラッド部とを有するガラス基板ではない。しかしながら、イオン交換前の母ガラスの屈折率と、イオン交換後の屈折率の変化は、マスキングを行ってイオン交換を行い、光導波路となるコア部を形成した場合と同じと見做せる。また、イオン交換により形成されるコア厚みΔｄも、マスキングを行ってイオン交換を行い、光導波路となるコア部を形成した場合と同じと見做せる。そのため、例１～例３６の結果は、光導波路となるコア部とクラッド部とを有するガラス基板の結果と同視でき、実質的に実施例又は比較例として扱える。したがって、例１～例３１が実施例であり、例３２～例３６は比較例である。
＜ガラス板の製造＞
　表１及び表２に記載の、酸化物基準のモル百分率表示で示した組成、かつ、ガラス重量が４００ｇとなるようにガラス原料を秤量し、混合した。混合した原料を白金るつぼに入れ、１５００～１７００℃の電気炉にて３時間程度溶融し、脱泡及び均質化を行った。なお、表中の空欄である成分は意図的に添加していないことを意味する。
　上記で得られた溶融ガラスを金属型に流し込み、ガラス転移点より１０℃程度高い温度に１時間保持した。次いで、０．５℃／分の速度で室温まで冷却し、ガラスブロックを得た。
　得られたガラスブロックを切断、研削し、最後に両面を鏡面研磨して、２０ｍｍ×２０ｍｍ×０．７ｍｍであるＧ１～Ｇ２０のガラス板を得た。
　Ｇ１～Ｇ２０のガラス板を、ＮａＮＯ３：ＡｇＮＯ３＝９９：１（質量比）である４００℃の混合溶融塩に１時間浸漬させた。その際の、ガラス板表面からのＡｇイオンの侵入深さをエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）により測定した。測定は、Ａｇイオン濃度が実質的に０となる深さを、Ａｇイオンの侵入深さとした。結果を表１及び表２の「Ａｇイオンの侵入深さ（μｍ）」に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
＜例１～例３６＞
　上記で得られたＧ１～Ｇ２０のガラス板に対し、表３～表６に記載した条件で二段階のイオン交換処理を施し、例１～例３６のガラス基板を作製した。
　一段階目のイオン交換処理は、Ａｇ含有塩として、ＡｇＮＯ３とＮａＮＯ３の混合溶融塩を用いた。混合溶融塩中のカチオン総量に対するＡｇとＮａとの割合は表中の「Ａｇ含有塩」に記載のとおりとした。なお、上記割合は質量％表示と、括弧書きでカチオン％表示とを並記している。上記各Ａｇ含有塩の溶融塩に、２００℃に予熱したガラス板を浸漬させた。溶融塩の温度及び浸漬時間は、表３～表６の「温度１（℃）」及び「イオン交換時間（時間）」に記載のとおりである。
　一段階目のイオン交換処理を行った後、６０℃程度の温水でガラス板の洗浄を行い、乾燥させてから、次の二段階目のイオン交換処理を行った。
　二段階目のイオン交換処理は、Ｎａ含有塩として、ＮａＮＯ３の溶融塩を用いた。したがって、溶融塩中のカチオン総量に対するＮａの割合はいずれも１００％である。
　ＮａＮＯ３の溶融塩に、２００℃に予熱したガラス板を浸漬させた。溶融塩の温度及び浸漬時間は、表３～表６の「温度２（℃）」及び「イオン交換時間（時間）」に記載のとおりである。
　二段階目のイオン交換処理を行った後、６０℃程度の温水でガラス板の洗浄を行い、乾燥させ、ガラス基板を得た。
　得られたイオン交換処理後のガラス基板に対し、その表面から深さ１００μｍにわたり、電子線マイクロアナライザ法によって、イオンの分布を測定した。ガラスの中で最大のＡｇイオン量になっている地点のＡｇの量とＮａの量は、それぞれ光導波路となるコア部のガラスにおけるＡｇ２Ｏ含有量、Ｎａ２Ｏ含有量と見做すことができ、それぞれ表３～表６の「コア部のＡｇ２Ｏ含有量」、「コア部のＮａ２Ｏ含有量」に示す。なお、Ｓｉなど他の元素についてはイオン交換処理前のガラス、すなわちクラッド部となるガラスと組成の変化がなかったため、表中には記載していない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
（屈折率の測定）
　イオン交換前のガラス板の屈折率を、クラッド部の屈折率Ｎとして測定した。測定は、自動屈折率測定器（ＫＰＲ３０００、島津製作所社製）を用いて、波長５８９ｎｍの光の屈折率を測定した。
　二段階のイオン交換処理を経て得られたガラス基板に対し、最も屈折率が高い場所の屈折率を、屈折率の最大値Ｎｍａｘとして、二光束干渉計（ＴＤ－１００２０、溝尻光学社製）を用いて測定した。最も屈折率が高い場所とは、ガラス基板表面から、深さ方向に０．５μｍごとに屈折率を測定していき、屈折率の極大が観測された箇所を意味する。なお、その後、ガラス基板表面からの厚さが深くなるにつれて屈折率が減少していくことも確認した。
　上記で測定されたＮｍａｘとＮより、（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差Δｎを求めた。
　コア部は、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域であるが、上記二光束干渉計（ＴＤ－１００２０、溝尻光学社製）を用いた深さ方向の屈折率の測定結果より、コア部のガラス基板の厚み方向におけるコア層厚みΔｄを求めた。
　クラッド部の屈折率Ｎ、コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘ、屈折率差Δｎ、及びコア層厚みΔｄを表３～表６にまとめた。
（光の伝搬損失量の測定）
　二段階のイオン交換処理を経て得られたガラス基板を用いて、コア部における波長１５５０ｎｍの光の伝搬損失量を求めた。具体的には、導波路長が１０ｍｍの光導波路と、導波路長が２２ｍｍの光導波路を用いて、それぞれの挿入損失量を求めた。そして、長さ１０ｍｍの時の挿入損失をＩＬ１０とし、長さ２２ｍｍの時の挿入損失をＩＬ２２とし、（ＩＬ２２－ＩＬ１０）／（２．２－１．０）（ｄＢ／ｃｍ）の式を用いる、いわゆるカットバック法によって、単位長さ当たりの伝搬損失量を求めた。得られた結果から、光の伝搬損失量の最大値を求めた。結果を表３～表６にまとめた。
　Ｇ１～Ｇ１８のガラス板を用いて作製した例１～例３１のガラス基板は屈折率差Δｎが０．００５以上となり、かつコア層厚みΔｄが２．５～１０μｍの範囲内であるため、シングルモード伝搬された光を伝導できる。
　一方、例３２、例３３のガラス基板はコア層厚みΔｄが２．５μｍ未満となり、光導波路として曲がった領域があった場合に光を閉じ込めておけない。また、例３４、例３５のガラス基板はコア層厚みΔｄが１０μｍ超となりシングルモード伝搬された光を伝導できない。また、例３６のガラス基板は屈折率差Δｎが０．００４４と低く、光の閉じ込めが弱いために、光を十分に伝搬できない。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０２３年１月３１日出願の日本特許出願（特願２０２３－０１３０６９）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (11)

  1. 　光導波路となるコア部と、クラッド部と、を有するガラス基板であって、
    　前記コア部及び前記クラッド部は、共にガラスからなり、
    　前記コア部は前記クラッド部よりもＡｇ濃度が高く、
    　前記コア部と前記クラッド部との境界から、前記コア部のうちＡｇ濃度が最大となる領域に向けて、Ａｇの濃度勾配があり、
    　前記コア部における屈折率の最大値Ｎｍａｘと、前記クラッド部の屈折率Ｎとを用いて、（Ｎｍａｘ－Ｎ）で表される屈折率差をΔｎとすると、
    　前記コア部は、屈折率が｛Ｎ＋（Δｎ／２）｝で表される値以上となる領域であり、
    　前記屈折率差Δｎは０．００５以上であり、
    　前記コア部の、前記ガラス基板の厚み方向におけるコア厚みΔｄは２．５～１０μｍである、ガラス基板。
  2. 　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、
    　ＳｉＯ２　４５～８０％、
    　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
    　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
    　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、並びに、
    　Ｎａ２Ｏ　４．５～２５％、を満たし、
    　前記コア部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量が、
    　ＳｉＯ２　４５～８０％、
    　Ａｌ２Ｏ３　０～１５％、
    　Ｂ２Ｏ３　０～２０％、
    　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計　１０～３０％、
    　Ｎａ２Ｏ　０～２０％、並びに、
    　Ａｇ２Ｏ　０．０１％以上、を満たす、請求項１に記載のガラス基板。
  3. 　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ×２＋ＢａＯ×２－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値が０～３０％である、請求項１に記載のガラス基板。
  4. 　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３×２）で表される値が０～６０％である、請求項１に記載のガラス基板。
  5. 　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４）｝で表される値が０．１～０．７である、請求項１に記載のガラス基板。
  6. 　前記クラッド部のガラスは、酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて、｛Ｎａ２Ｏ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ×２＋ＳｒＯ×３＋ＢａＯ×４－Ａｌ２Ｏ３）｝で表される値が０．１～２である、請求項１に記載のガラス基板。
  7. 　厚みが１００～２０００μｍである、請求項１に記載のガラス基板。
  8. 　前記コア部における波長１２００～１６００ｎｍの光の伝搬損失量が、最大で５．０ｄＢ／ｃｍ以下である、請求項１に記載のガラス基板。
  9. 　前記屈折率差Δｎが０．００７以上である、請求項１に記載のガラス基板。
  10. 　前記コア厚みΔｄが３～６μｍである、請求項１に記載のガラス基板。
  11. 　請求項１～１０のいずれか１項に記載のガラス基板と、半導体基板と、が接続され、
    　シングルモード伝搬された光が、前記ガラス基板の前記コア部を介して、前記半導体基板に導入される、光集積デバイス。
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