JPH01261243A - 光導波路製造方法 - Google Patents
光導波路製造方法Info
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- JPH01261243A JPH01261243A JP63087789A JP8778988A JPH01261243A JP H01261243 A JPH01261243 A JP H01261243A JP 63087789 A JP63087789 A JP 63087789A JP 8778988 A JP8778988 A JP 8778988A JP H01261243 A JPH01261243 A JP H01261243A
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- molten salt
- salt
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- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
- G02B6/134—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms
- G02B6/1345—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by substitution by dopant atoms using ion exchange
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はガラス体に光導波路を形成する光導波路製造
方法に関し、特にイオン交換の最適温度としイオン交換
後におけるガラス体冷却処理を円滑に行なうことのでき
る光導波路製遣方１法に関する。
方法に関し、特にイオン交換の最適温度としイオン交換
後におけるガラス体冷却処理を円滑に行なうことのでき
る光導波路製遣方１法に関する。
（従来の技術〕
従来のこの種の製造方法は交換イオンを含む化合物、例
えばＴ℃ＮＯ，等単体にて構成される溶融塩に光導波路
を形成するガラス基板を浸漬し、光導波路を形成する部
分にＴＪ２イオンを拡散し、この拡散した部分がガラス
基板に比べ高屈折率を有することとなり、光導波路を形
成する。
えばＴ℃ＮＯ，等単体にて構成される溶融塩に光導波路
を形成するガラス基板を浸漬し、光導波路を形成する部
分にＴＪ２イオンを拡散し、この拡散した部分がガラス
基板に比べ高屈折率を有することとなり、光導波路を形
成する。
また、他の従来製造方法は特公昭５６−１８９２４号公
報に示されるものがある。この他の従来製造方法はアル
カリ金属イオンを含むガラス基板の表面のうち所要の光
導波路に対応する細長い表面部分に、タリウムを含む溶
融塩を接触させてタリウムイオンをガラス基板内部に拡
散させることにより屈折率の高い光導波路を有するガラ
ス体を製造する方法において、前記溶融塩としてＴｌ１
２５０４が１０ないし８０モル％、Ｎａ２ＳＯ４及びに
２ＳＯ４のうち一方又は両方の合計が０ないし４５モル
％、ＺｎＳＯ４が５ないし７５モル％からなる混合塩を
用いる構成である。
報に示されるものがある。この他の従来製造方法はアル
カリ金属イオンを含むガラス基板の表面のうち所要の光
導波路に対応する細長い表面部分に、タリウムを含む溶
融塩を接触させてタリウムイオンをガラス基板内部に拡
散させることにより屈折率の高い光導波路を有するガラ
ス体を製造する方法において、前記溶融塩としてＴｌ１
２５０４が１０ないし８０モル％、Ｎａ２ＳＯ４及びに
２ＳＯ４のうち一方又は両方の合計が０ないし４５モル
％、ＺｎＳＯ４が５ないし７５モル％からなる混合塩を
用いる構成である。
上記ガラス基板はアルカリ金属イオンが含まれていなけ
ればならず、に２０及びＮａ２Ｏのいずれか一方あるい
は両者の総量が少なくとも１モル％、好ましくは２モル
％以上台まれているものとされるが、通常の光学ガラス
はほとんどの条件を満足しており、市販の光学ガラスを
基板材料として用いることができる。
ればならず、に２０及びＮａ２Ｏのいずれか一方あるい
は両者の総量が少なくとも１モル％、好ましくは２モル
％以上台まれているものとされるが、通常の光学ガラス
はほとんどの条件を満足しており、市販の光学ガラスを
基板材料として用いることができる。
ガラス基板の表面のうちのタリウムを含む塩と接触させ
るべき所要の光導波路に対応する細長い表面部分は、例
えば光回路を陰画に反転したパターンを有するマスクを
基板上に設けることにより形成される。基板のこの細長
い表面部分にタリウムを含む溶融塩を接触させてタリウ
ムイオンをガラス内部に拡散させて塩中のタリウムイオ
ンと基板中のアルカリ金属イオンとをイオン交換させる
ことにより、基板の前記細長い表面部分の内部にタリウ
ムリッチの屈折率の高い光導波路を有するガラス体（光
回路）が得られる。
るべき所要の光導波路に対応する細長い表面部分は、例
えば光回路を陰画に反転したパターンを有するマスクを
基板上に設けることにより形成される。基板のこの細長
い表面部分にタリウムを含む溶融塩を接触させてタリウ
ムイオンをガラス内部に拡散させて塩中のタリウムイオ
ンと基板中のアルカリ金属イオンとをイオン交換させる
ことにより、基板の前記細長い表面部分の内部にタリウ
ムリッチの屈折率の高い光導波路を有するガラス体（光
回路）が得られる。
従来の光導波路製造方法は以上のように構成されていた
ので、交換イオンを含む化合物（例えばＴＪＩ ＮＯ３
等）単体で構成される溶融塩の場合にはイオン交換の有
効温度領域で発揮性が高くまた分解し易いことから（例
えばＴＪ２ ＮＯ３の融点は３５０℃前後）、最適条件
下でイオン交換ができないという課題を有していた。ま
た、前記他の従来光導波路製造方法は溶融塩をＴλ、Ｓ
Ｏ４とＺｎＳＯ４との混合塩にて構成したことから、溶
融塩の液体粘性が高く、ガラス基板（特にパイレックス
ガラス等の場合）冷却時にマスク境界面にクラック（亀
裂）が生じるという課題を有していた。
ので、交換イオンを含む化合物（例えばＴＪＩ ＮＯ３
等）単体で構成される溶融塩の場合にはイオン交換の有
効温度領域で発揮性が高くまた分解し易いことから（例
えばＴＪ２ ＮＯ３の融点は３５０℃前後）、最適条件
下でイオン交換ができないという課題を有していた。ま
た、前記他の従来光導波路製造方法は溶融塩をＴλ、Ｓ
Ｏ４とＺｎＳＯ４との混合塩にて構成したことから、溶
融塩の液体粘性が高く、ガラス基板（特にパイレックス
ガラス等の場合）冷却時にマスク境界面にクラック（亀
裂）が生じるという課題を有していた。
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、
最適温度条件下でイオン交換を行ない得ると共に、イオ
ン交換後のガラス基板冷却時にマスク境界面等にクラッ
ク（亀裂）が生じることなく光導波路を製造することの
できる光導波路製造方法を得ること目的とする。
最適温度条件下でイオン交換を行ない得ると共に、イオ
ン交換後のガラス基板冷却時にマスク境界面等にクラッ
ク（亀裂）が生じることなく光導波路を製造することの
できる光導波路製造方法を得ること目的とする。
（課題を解決するための手段）
この発明に係る光導波路製造方法は、Ｔｌ１２ＳＯａが
ＩＯないし８０モル％、Ｎａ２ＳＯ４およびに、ＳＯ４
のうち一方または両方の合計が０ないし４５モル％、Ｈ
ｇＳＯ４、ＮｉＳＯ４またはＣｄＳＯ４のいずれかが５
ないし９０モル％からなる混合塩にて溶融塩を形成し、
この溶融塩にアルカリ金属イオンを含むガラス基板の表
面の所要の光導波路に対応する表面部分を接触させ、こ
の接触した表面部分から溶融塩中のタリウムイオンをガ
ラス内部に拡散させて屈折率の高い部分を形成し、この
屈折率の高い部分を導波路とする光導波路を製造するも
のである。
ＩＯないし８０モル％、Ｎａ２ＳＯ４およびに、ＳＯ４
のうち一方または両方の合計が０ないし４５モル％、Ｈ
ｇＳＯ４、ＮｉＳＯ４またはＣｄＳＯ４のいずれかが５
ないし９０モル％からなる混合塩にて溶融塩を形成し、
この溶融塩にアルカリ金属イオンを含むガラス基板の表
面の所要の光導波路に対応する表面部分を接触させ、こ
の接触した表面部分から溶融塩中のタリウムイオンをガ
ラス内部に拡散させて屈折率の高い部分を形成し、この
屈折率の高い部分を導波路とする光導波路を製造するも
のである。
（作用）
この発明における溶融塩は、ガラスイオン交換の最適温
度条件で安定した混合塩液体状態を保持して有効なイオ
ン交換を行なうと共に、イオン交換後の溶融塩からのガ
ラス基板引上−に際してガラス基板表面、特に光導波路
対応部分とマスクとの境界部分に溶融塩の付着を極力抑
制してガラス体冷却処理を円滑に行ない、マスク境界部
分にクラック（亀裂）を発生させることがない。この溶
融塩によって高精度な光導波路を製造できる。
度条件で安定した混合塩液体状態を保持して有効なイオ
ン交換を行なうと共に、イオン交換後の溶融塩からのガ
ラス基板引上−に際してガラス基板表面、特に光導波路
対応部分とマスクとの境界部分に溶融塩の付着を極力抑
制してガラス体冷却処理を円滑に行ない、マスク境界部
分にクラック（亀裂）を発生させることがない。この溶
融塩によって高精度な光導波路を製造できる。
（実施例〕
以下、この発明の一実施例を第１図及び第２図に基づき
説明する。第１図（Ａ） 、 （Ｂ） 、 （Ｃ） 、
（Ｄ）は光導波路の各製造工程を示す工程態様図、第
２図はガラス基板表面の透過型の干渉顕微鏡写真を示す
。
説明する。第１図（Ａ） 、 （Ｂ） 、 （Ｃ） 、
（Ｄ）は光導波路の各製造工程を示す工程態様図、第
２図はガラス基板表面の透過型の干渉顕微鏡写真を示す
。
上記各図において本実施例に係る光導波路製造方法は、
７４２２５０４が５０モル％、ＨｇＳＯ４が５０モル
％とする混合塩を混融して溶融塩を形成し、この溶融塩
を５００°に昇温してイオン交換最適温度とし、アルカ
リ金属イオンを含むガラス基板（１）表面の所要の光導
波路に対応する開口部（２１）を上記昇温した溶融塩
（３）に接触させ、この接触した開口部（２１）から溶
融塩 （３）中のタリウムイオンをガラス基板 （３）
のガラス内部に拡散させて屈折率の高い部分を形成し、
この屈折率の高い部分を光導波路（１２）として製造す
る構成である。
７４２２５０４が５０モル％、ＨｇＳＯ４が５０モル
％とする混合塩を混融して溶融塩を形成し、この溶融塩
を５００°に昇温してイオン交換最適温度とし、アルカ
リ金属イオンを含むガラス基板（１）表面の所要の光導
波路に対応する開口部（２１）を上記昇温した溶融塩
（３）に接触させ、この接触した開口部（２１）から溶
融塩 （３）中のタリウムイオンをガラス基板 （３）
のガラス内部に拡散させて屈折率の高い部分を形成し、
この屈折率の高い部分を光導波路（１２）として製造す
る構成である。
次に上記構成に基づく本実施例方法の光導波路製造工程
を詳細に説明する。まず、ガラス基板（１）の表面全面
にイオン交換を阻止するためのマスフ部 （２）をスパ
ッタリングにて真空蒸看する（第１図（Ａ））。このガ
ラス基板（１）の全面に蒸看されたマスク部 （２）は
周知の光露光技術にて所要の光導波路パターンがパター
ニングされ、このパターニングされた光導波路パターン
がドライエツチング技術にて開口部（２１）として形成
される（第１図（Ｂ））。
を詳細に説明する。まず、ガラス基板（１）の表面全面
にイオン交換を阻止するためのマスフ部 （２）をスパ
ッタリングにて真空蒸看する（第１図（Ａ））。このガ
ラス基板（１）の全面に蒸看されたマスク部 （２）は
周知の光露光技術にて所要の光導波路パターンがパター
ニングされ、このパターニングされた光導波路パターン
がドライエツチング技術にて開口部（２１）として形成
される（第１図（Ｂ））。
さらに、Ｔｊ２２Ｓｏ４とＨｇＳＯ４とを各５０モル％
の割合で混融して形成される溶融塩 （３）を５００℃
に昇温する。この溶融塩 （３）は少し茶褐色を呈する
透明液となる。
の割合で混融して形成される溶融塩 （３）を５００℃
に昇温する。この溶融塩 （３）は少し茶褐色を呈する
透明液となる。
この昇温した溶融塩 （３）を容器（４）に収容し、上
記開口部（２１）が形成されたガラス基板（１）を溶融
塩 （３）に浸漬して電解Ｅを印加する（第１図（Ｃ）
）。この電解已により溶融塩 （３）中のタリウムイオ
ンが開口部（２１）を介してガラス基板（１）のガラス
内部に拡散されて屈折率の高い部分となり、この部分が
光導波路（１２）となる（第１図（Ｃ）。上記ガラス基
板（１）を溶融塩 （３）中に浸漬する時間は、求める
光導波路（１２）の特性、ガラス基板（１）の物性（例
えばＢＫ−７、低融点ガラス等）に依存し、この特性に
応じて適宜設定されることとなる。
記開口部（２１）が形成されたガラス基板（１）を溶融
塩 （３）に浸漬して電解Ｅを印加する（第１図（Ｃ）
）。この電解已により溶融塩 （３）中のタリウムイオ
ンが開口部（２１）を介してガラス基板（１）のガラス
内部に拡散されて屈折率の高い部分となり、この部分が
光導波路（１２）となる（第１図（Ｃ）。上記ガラス基
板（１）を溶融塩 （３）中に浸漬する時間は、求める
光導波路（１２）の特性、ガラス基板（１）の物性（例
えばＢＫ−７、低融点ガラス等）に依存し、この特性に
応じて適宜設定されることとなる。
次に上記イオン交換の終ったガラス基板（１）は、溶融
塩 （３）から引上げられ、徐冷する。この引上げに際
して溶融塩 （３）の粘度が極めて低いためガラス基板
（１）表面に溶融塩 （３）が付着することを極力低減
することとなる。この溶融塩 （３）がガラス基板（１
）表面に付着することが少ないため、徐冷工程において
ガラス基板 （３）が受けるストレスを減少させること
ができる。
塩 （３）から引上げられ、徐冷する。この引上げに際
して溶融塩 （３）の粘度が極めて低いためガラス基板
（１）表面に溶融塩 （３）が付着することを極力低減
することとなる。この溶融塩 （３）がガラス基板（１
）表面に付着することが少ないため、徐冷工程において
ガラス基板 （３）が受けるストレスを減少させること
ができる。
さらに、徐冷により冷却されたガラス基板は水洗いされ
た後にマスク部 （２）がエツチングにより除去される
（第１図（Ｄ））。
た後にマスク部 （２）がエツチングにより除去される
（第１図（Ｄ））。
上記各工程により製造された光導波路（１２）を透過型
の干渉顕微鏡にて観察した状態を第２図に干渉顕微鏡写
真として示す。同図において４０〜５０μｍの巾に亘り
高屈折率領域が形成され、この高屈折率領域の中央部２
０μｍが特に高屈折率の部分として形成されている状態
が確認される。なお同図において縦方向の縞は干渉縞で
ある。
の干渉顕微鏡にて観察した状態を第２図に干渉顕微鏡写
真として示す。同図において４０〜５０μｍの巾に亘り
高屈折率領域が形成され、この高屈折率領域の中央部２
０μｍが特に高屈折率の部分として形成されている状態
が確認される。なお同図において縦方向の縞は干渉縞で
ある。
本実施例の場合は、光導波路（１２）をガラス基板（１
）表面に形成する必要がある光導波路型センサ等に適用
される。
）表面に形成する必要がある光導波路型センサ等に適用
される。
なお、上記実施例においては光導波路（１２）をガラス
基板（１）表面に形成する構成としたが、上記実施例の
最終工程の後にさらに電界印加イオン交換法により高屈
折率部分である光導波路（１２）をガラス基板（１）内
部に円形の屈折率プロファイルを有する光導波路を形成
する構成とすることもできる。この場合には光導波路の
導波特性について低損失化を図ることができる作用を有
する。
基板（１）表面に形成する構成としたが、上記実施例の
最終工程の後にさらに電界印加イオン交換法により高屈
折率部分である光導波路（１２）をガラス基板（１）内
部に円形の屈折率プロファイルを有する光導波路を形成
する構成とすることもできる。この場合には光導波路の
導波特性について低損失化を図ることができる作用を有
する。
また、上記実施例において溶融塩を５００℃に昇温して
イオン交換を行なう構成としたが、求める光導波路の特
性等に応じて最適温度（例えば４００〜６００℃）とす
ることができる。
イオン交換を行なう構成としたが、求める光導波路の特
性等に応じて最適温度（例えば４００〜６００℃）とす
ることができる。
さらに、上記実施例においてはＮａ２ＳＯ４およびＫ２
ＳＯ４のうち一方または両方の合計が０モル％として溶
融塩を形成したがＪ ｒｘ ２５０４がＩＱないし８
０モル％、Ｎａ２ＳＯ４およびＫ２ＳＯ４のうち一方ま
たは両方がＯないし４５モル％、Ｈｇ５ｏ４、）１１５
０４またＣｄＳＯ４のいずれかが５ないし９０モル％と
なる混合塩であればいずれの組合わせによっても溶融塩
を形成することができる。この組合せの態様は求める光
導波路の特性、ガラス基板の特性に基づいて適宜選択的
に設定する。
ＳＯ４のうち一方または両方の合計が０モル％として溶
融塩を形成したがＪ ｒｘ ２５０４がＩＱないし８
０モル％、Ｎａ２ＳＯ４およびＫ２ＳＯ４のうち一方ま
たは両方がＯないし４５モル％、Ｈｇ５ｏ４、）１１５
０４またＣｄＳＯ４のいずれかが５ないし９０モル％と
なる混合塩であればいずれの組合わせによっても溶融塩
を形成することができる。この組合せの態様は求める光
導波路の特性、ガラス基板の特性に基づいて適宜選択的
に設定する。
（発明の効果）
以上説明したように、この発明はガラス基板に光導波路
を形成するイオン交換の溶融塩を特有な構成を謀ったこ
とから、最適温度条件下でイオン交換を行ない得ると共
に、イオン交換後のガラス基板引上げに際してガラス基
板表面、特に光導波路対応部分とマスクとの境界部分に
溶融塩の付着を極力抑制できることとなり、ガラス基板
冷却処理に際してマスク境界部分にクラック（亀裂）の
発生を有効に防止して高精度な光導波路を製造できる効
果を奏する。
を形成するイオン交換の溶融塩を特有な構成を謀ったこ
とから、最適温度条件下でイオン交換を行ない得ると共
に、イオン交換後のガラス基板引上げに際してガラス基
板表面、特に光導波路対応部分とマスクとの境界部分に
溶融塩の付着を極力抑制できることとなり、ガラス基板
冷却処理に際してマスク境界部分にクラック（亀裂）の
発生を有効に防止して高精度な光導波路を製造できる効
果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例に係る光導波路製造方法の
製造工程を示す態様図、第１図（Ａ）はガラス基板にマ
スクを蒸着する工程説明図、第１図（Ｂ）は光導波路パ
ターンに対応する開口部を形成するパターニング・ドラ
イエツチング工程態様図、第１図（Ｃ）はイオン交換工
程説明図、第１図（Ｄ）はマスク部除去工程説明図、第
２図は干渉縞で表した光導波路の結晶構造の干渉顕微鏡
写真である。 （１）ニガラス基板、（２）：マスク部、（３）：溶融
塩、 （４）：容器、 （１１）：固定部、 （１２） ：光導波路、（２１）
：開口部、 Ｅ；電界。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人 株式会社島津製作所 π６ ５１、 鵡あ シハ
製造工程を示す態様図、第１図（Ａ）はガラス基板にマ
スクを蒸着する工程説明図、第１図（Ｂ）は光導波路パ
ターンに対応する開口部を形成するパターニング・ドラ
イエツチング工程態様図、第１図（Ｃ）はイオン交換工
程説明図、第１図（Ｄ）はマスク部除去工程説明図、第
２図は干渉縞で表した光導波路の結晶構造の干渉顕微鏡
写真である。 （１）ニガラス基板、（２）：マスク部、（３）：溶融
塩、 （４）：容器、 （１１）：固定部、 （１２） ：光導波路、（２１）
：開口部、 Ｅ；電界。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 特許出願人 株式会社島津製作所 π６ ５１、 鵡あ シハ
Claims (1)
- アルカリ金属イオンを含むガラス基板の表面のうち所要
の光導波路に対応する表面部分にタリウムを含む溶融塩
を接触させてタリウムイオンをガラス内部に拡散させる
ことにより屈折率の高い部分を形成して光導波路を製造
する光導波路製造方法において、上記溶融塩としてＴｌ
＿２ＳＯ＿４が１０ないし８０モル％、Ｎａ＿２ＳＯ＿
４およびＫ＿２ＳＯ＿４のうち一方または両方の合計が
０ないし４５モル％、ＨｇＳＯ＿４、ＮｉＳＯ＿４また
はＣｄＳＯ＿４のいずれかが５ないし９０モル％からな
る混合塩を用いることを特徴とする光導波路製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087789A JPH01261243A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光導波路製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63087789A JPH01261243A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光導波路製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01261243A true JPH01261243A (ja) | 1989-10-18 |
| JPH0511054B2 JPH0511054B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=13924748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63087789A Granted JPH01261243A (ja) | 1988-04-08 | 1988-04-08 | 光導波路製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01261243A (ja) |
-
1988
- 1988-04-08 JP JP63087789A patent/JPH01261243A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0511054B2 (ja) | 1993-02-12 |
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