JPH02222909A - Manufacture of waveguide type optical device - Google Patents

Manufacture of waveguide type optical device

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Publication number
JPH02222909A
JPH02222909A JP11723189A JP11723189A JPH02222909A JP H02222909 A JPH02222909 A JP H02222909A JP 11723189 A JP11723189 A JP 11723189A JP 11723189 A JP11723189 A JP 11723189A JP H02222909 A JPH02222909 A JP H02222909A
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JP
Japan
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raw material
waveguide
fine particle
refractive index
optical waveguide
Prior art date
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Pending
Application number
JP11723189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Nakamura
史朗 中村
Hisaharu Yanagawa
柳川 久治
Hidehisa Miyazawa
宮澤 秀久
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は導波形光デバイスの製造方法に関し、更に詳し
くは、光集積回路に組込まれ、チャネル光導波路や各種
の受動素子を備えている導波形光デバイスを、簡単かつ
短い工程数で製造する方法に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for manufacturing a waveguide optical device, and more particularly, to a method for manufacturing a waveguide optical device, and more specifically, a waveguide optical device that is incorporated into an optical integrated circuit and is equipped with a channel optical waveguide and various passive elements. The present invention relates to a method for manufacturing a waveform optical device in a simple and short number of steps.

(従来の技術) 光集積回路に組込まれる導波形光デバイスには、Si基
板のような半導体基板の上に所定パターンのチャネル光
導波路と各種の導波形受動素子が形成されている。
(Prior Art) In a waveguide optical device incorporated into an optical integrated circuit, a channel optical waveguide with a predetermined pattern and various waveguide passive elements are formed on a semiconductor substrate such as a Si substrate.

例えば、従来のチャネル光導波路は、所定基板の全面に
クラッド層、コア層をこの順序で積層形成したのち、こ
のコア層にフォトリソグラフィー技術を適用して製造さ
れているのが通例である。
For example, conventional channel optical waveguides are typically manufactured by laminating a cladding layer and a core layer in this order over the entire surface of a predetermined substrate, and then applying photolithography to the core layer.

これをリッジ形のチャネル光導波路に関して説明すると
、まず、基板の表面に所望屈折率のクラッド層を形成し
、ついでこの上にクラッド層の屈折率より高い屈折率を
存する素材のコア層を形成する。
To explain this with respect to a ridge-shaped channel optical waveguide, first, a cladding layer with a desired refractive index is formed on the surface of the substrate, and then a core layer made of a material having a refractive index higher than that of the cladding layer is formed on top of this. .

次に、このコア層の全面にレジスト材を塗布したのち、
ここに、所望のチャネル光導波路パターンがくり抜かれ
ているマスクを載置し、露光・現像処理を施す。
Next, after applying a resist material to the entire surface of this core layer,
A mask in which a desired channel optical waveguide pattern is hollowed out is placed here, and exposure and development processing is performed.

ついで、マスクを取り除いたのち、現像されていないレ
ジスト材の部分をエツチングする。その後、除去された
レジスト材の部分の下から露出したコア層の部分をエツ
チング除去し、最後に、現像されたレジスト材の部分(
チャネル光導波路パターンと同じパターン)を除去する
。かくしてクラッド層の上には所望パターンのチャネル
光導波路が形成される。
Then, after removing the mask, the undeveloped portions of the resist material are etched. Thereafter, the core layer portion exposed from below the removed portion of the resist material is etched away, and finally the developed portion of the resist material (
(same pattern as the channel optical waveguide pattern) is removed. In this way, a channel optical waveguide with a desired pattern is formed on the cladding layer.

また、導波形受動素子の作成例をグレーディングについ
て説明する。
In addition, grading of a production example of a waveguide passive element will be explained.

まず、グレーディングには、第19図(a)、第19図
Φ)、第19図(C)にその断面を示したような屈折率
変調形と、第20図(a)、第20図(b)、第20図
(C)に例示したようなレリーフ形とがある。
First, for grading, the refractive index modulation type, the cross section of which is shown in Fig. 19(a), Fig. 19(Φ), and Fig. 19(C), and Fig. 20(a), Fig. 20( b), and a relief type as illustrated in FIG. 20(C).

屈折率変調形のグレーディングの場合は、2基板11の
上に形成される光導波路12の中に、他の部分とは屈折
率の異なる部分t2aが周期的に形成されている。そし
て、レリーフ形のグレーディングの場合は、基板11の
上に光導波路12が形成され、更にこの光導波路12の
上に光導波路12よりも大きい屈折率の素材で凸状のレ
リーフ13が周期的に形成されている(第20図(a)
、第20図Q))の場合)、また、第20図(C)のよ
うに、光導波路12の上に、直接、凸状レリーフ13が
周期的に形成されているタイプのものもある。
In the case of refractive index modulation type grading, portions t2a having a different refractive index from other portions are periodically formed in the optical waveguide 12 formed on the two substrates 11. In the case of relief-type grading, an optical waveguide 12 is formed on the substrate 11, and convex reliefs 13 made of a material with a higher refractive index than the optical waveguide 12 are periodically formed on the optical waveguide 12. is formed (Fig. 20(a)
, FIG. 20 (Q))) There is also a type in which convex reliefs 13 are periodically formed directly on the optical waveguide 12, as shown in FIG. 20 (C).

従来、これらグレーディングのうちの屈折率変調形を作
成する場合には、基板11上に形成した光導波路12に
レーザビームの2光束干渉直接露光や電子ビーム直接露
光の方法により、これらビームに感度を有する光導波路
12の媒質内に屈折率変調を周期的に記録させている。
Conventionally, when creating a refractive index modulation type of these gradings, the sensitivity to these beams is increased by direct exposure using two-beam interference of a laser beam or direct exposure with an electron beam on the optical waveguide 12 formed on the substrate 11. Refractive index modulation is periodically recorded in the medium of the optical waveguide 12.

しかし、光導波路12の媒質が上記ビームに感度を存し
ない素材の場合には上記方法は適用できないので、その
ときは、前述したフォトリソグラフィー技術によりグレ
ーディングを周期的にバターニングして形成し、その後
、そこへイオン交換や熱拡散を適用して、その部分の屈
折率変調を実現している。
However, if the medium of the optical waveguide 12 is a material that has no sensitivity to the beam, the above method cannot be applied, so in that case, the grading is formed by periodically patterning using the photolithography technique described above, , by applying ion exchange and thermal diffusion to achieve refractive index modulation in that area.

また、レリーフ形のグレーディングの場合は、フォトリ
ソグラフィー技術によるグレーディングの周期的なバタ
ーニング形成とレリーフ素材の薄膜堆積またはエツチン
グの組合わせを行なって形成されている。
In the case of relief-type grading, it is formed by a combination of periodic patterning of the grading using photolithography and thin film deposition or etching of a relief material.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記した従来のチャネル光導波路の製造
方法の場合、そのチャネル光導波路の完成までに要する
工程数は非常に多く、しかも複雑であるため、その生産
性は低くなるという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the case of the above-mentioned conventional method for manufacturing a channel optical waveguide, the number of steps required to complete the channel optical waveguide is extremely large and complicated, so the productivity is low. The problem is that it is low.

また、エツチングによってチャネル光導波路の形成が進
められるため、形成されるチャネル光導波路の側面部分
はエツチングにより侵蝕されて粗面状態になりやすく、
その結果、形成されたチャネル光導波路の伝送損失が増
大するという問題も発生する。
In addition, since the formation of the channel optical waveguide is progressed by etching, the side portions of the channel optical waveguide to be formed are likely to be eroded by the etching and become rough.
As a result, a problem arises in that the transmission loss of the formed channel optical waveguide increases.

また、グレーディングを例として説明した導波形光動素
子の場合には、これら導波形光動素子が、光導波路のう
ち、その回路パターンの上に形成されることからして、
予め光導波路の形成、そこへの回路パターンの形成とい
う工程が必要になる。
In addition, in the case of waveguide optical devices explained using grading as an example, since these waveguide optical devices are formed on the circuit pattern of the optical waveguide,
This requires the steps of forming an optical waveguide in advance and forming a circuit pattern thereon.

そのため、この場合も工程数の増加を招く。とくに、フ
ォトリソグラフィー技術を適用する導波形光動素子の形
成の場合には、前述したように、フォトリソグラフィー
技術自体が多くの工程を必要とするため、その生産性が
極めて低くなる。
Therefore, this case also causes an increase in the number of steps. In particular, in the case of forming a waveguide optical element using photolithography, the productivity is extremely low because the photolithography itself requires many steps, as described above.

本発明は、導波形光デバイスの製造時における上記した
ような問題を解決し、伝送損失が低下したチャネル先導
路や導波形光動素子を、少ない工程数で簡単に製造する
ことができる方法、とくに導波形光動素子の製造におい
ては、光導波路の作成と同時に導波形光動素子を形成す
ることができる方法の提供を目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems when manufacturing waveguide optical devices, and provides a method for easily manufacturing channel guides and waveguide optical elements with reduced transmission loss using a small number of steps. In particular, in the production of a waveguide type optical element, the object is to provide a method that can form a waveguide type optical element at the same time as creating an optical waveguide.

(!I題を解決するための手段) 上記した目的を達成するために、本発明においては、所
望屈折率を有する素材Aの原料Aを、所定口径の噴出治
具から基板表面に噴出して堆積せしめることにより微粒
子層を形成する工程(以下、第1工程という);形成さ
れた微粒子層の表面または形成過程にある微粒子層の層
内所定個所に、前記噴出治具から所望屈折率を有する素
材Bの原料Bを噴出して堆積せしめることにより目的素
子の前駆体を形成する工程(以下、第2工程という):
ならびに、前記原料Aおよび原料Bを前記素材Aおよび
素材Bにそれぞれ変化せしめる処理を施して、前記微粒
子層および前記前駆体をそれぞれ光導波路および目的素
子に変化せしめる工程(以下、第3工程という);を備
えていることを特徴とする導波形光デバイスの製造方法
が提供される。
(!Means for Solving Problem I) In order to achieve the above-mentioned object, in the present invention, raw material A of material A having a desired refractive index is jetted onto the substrate surface from a jetting jig having a predetermined diameter. Step of forming a fine particle layer by depositing (hereinafter referred to as the first step); A step of forming a fine particle layer on the surface of the formed fine particle layer or at a predetermined location within the fine particle layer in the formation process from the jetting jig to have a desired refractive index. Step of forming a precursor of the target element by ejecting and depositing raw material B of material B (hereinafter referred to as the second step):
and a step of converting the raw material A and the raw material B into the raw material A and the raw material B, respectively, to transform the fine particle layer and the precursor into an optical waveguide and a target element, respectively (hereinafter referred to as the third step). Provided is a method for manufacturing a waveguide optical device, characterized by comprising;

本発明方法においては、上記した第1工程と第2工程は
、同一の噴出治具を用いて行なう連続工程としである。
In the method of the present invention, the first step and the second step described above are continuous steps performed using the same ejection jig.

また、上記した目的素子とは、チャネル光導波路や、グ
レーディング、レンズ、プリズムのような各秤の導波形
光動素子をいう、したがって、本発明でいう導波形光デ
バイスは、上記したチャネル光導波路や導波形光動素子
が一体に形成されている光回路部品をいう。
In addition, the above-mentioned target element refers to a channel optical waveguide and a waveguide type optical element of each scale such as grading, lens, and prism. Therefore, the waveguide type optical device in the present invention refers to the above-mentioned channel optical waveguide. An optical circuit component in which a waveguide type optical element is integrally formed.

本発明における素材Aおよび素材Bは所望の屈折率を有
する材料であり、具体的に、石英を主成分とするガラス
であることが好ましい、これらの素材A、Bは、後述す
る原料Aおよび原料Bにそれぞれ所定の処理、例えば、
好ましくは高温による加熱処理を施すことによって形成
することができる。
Material A and material B in the present invention are materials having a desired refractive index, and specifically, they are preferably glass containing quartz as a main component. B is subjected to predetermined processing, for example,
Preferably, it can be formed by performing a heat treatment at a high temperature.

原料A、Bは、その組成を格別限定するものではないが
、例えば、ガラスの微粒子であることが好ましい、と(
に、5iej!gやTICj!gのような金属塩化物を
08やHtの火炎を用いて酸化物にする火炎加水分解反
応によって得られたガラス微粒子であることが好適であ
る。
Although the composition of raw materials A and B is not particularly limited, it is preferable that they are fine particles of glass, for example.
ni, 5iej! gyaTICj! It is preferable that the glass particles be obtained by a flame hydrolysis reaction in which a metal chloride such as 08 or Ht is converted into an oxide using a flame of 08 or Ht.

また、原料Aまたは原料Bt−噴出する噴出治具は、例
えば形成する目的素子がチャネル光導波路の場合はその
チャネルの°路幅と略等しい口径を有するマイクロトー
チであることが好ましく、形成する目的素子が導波形光
動素子の場合は、その素子の形状牽造形するに必要な程
度の口径を有するマイクロトーチであることが好ましい
Further, the ejection jig for ejecting the raw material A or the raw material Bt is preferably a microtorch having an aperture approximately equal to the width of the channel when the target element to be formed is a channel optical waveguide. When the element is a waveguide type photodynamic element, it is preferable to use a microtorch having a diameter necessary for shaping the shape of the element.

本発明の第1工程においては、基板の表面に原料Aを堆
積して微粒子層が形成される。この場合、基板を固定し
その表面に前記した噴出治具をスキャンニングさせたり
、またはその逆に、噴出治具を固定して基板を移動させ
たりするような、基板と噴出治具を相対運動させること
により微粒子層の形成が進められる。
In the first step of the present invention, raw material A is deposited on the surface of the substrate to form a fine particle layer. In this case, the substrate and the ejection jig may be moved relative to each other, such as by fixing the substrate and scanning the ejection jig on its surface, or vice versa, by fixing the ejection jig and moving the substrate. By doing so, the formation of a fine particle layer is advanced.

第2工程は第1工程で形成された微粒子層に目的素子の
前駆体を形成する工程である。
The second step is a step of forming a precursor of the target element on the fine particle layer formed in the first step.

この場合、素材Aの原料Aの微粒子層の表面に、この素
材Aの屈折率よりも高い屈折率になる素材Bの原料Bを
噴出させながら、形成すべきのチャネル光導波路のパタ
ーンに沿って噴出治具をスヰヤンニングすることにより
、チャネル光導波路パターンの前駆体が形成される。ま
た、目的とする導波形受動素子が造形されるように、原
料Bを噴出させることにより、原料Aの微粒子層には導
波形受動素子の前駆体が形成される。
In this case, the raw material B of the material B having a refractive index higher than that of the material A is spouted onto the surface of the fine particle layer of the raw material A of the material A, and the raw material B of the material B has a refractive index higher than that of the material A, and the material B is spouted along the pattern of the channel optical waveguide to be formed. By sweeping the ejection jig, a precursor of the channel optical waveguide pattern is formed. Further, by ejecting the raw material B, a precursor of the waveguide passive element is formed in the fine particle layer of the raw material A so that the intended waveguide passive element is formed.

第3工程においては、第1工程および第2工程を経由し
て形成された微粒子層と目的素子の前駆体に所定の処理
が施されることにより、微粒子層(原料A)が素材Aに
、前駆体(原料B)が素材Bに転化される。
In the third step, the fine particle layer (raw material A) is transformed into material A by performing a predetermined process on the fine particle layer formed through the first and second steps and the precursor of the target element. A precursor (raw material B) is converted to material B.

例えば、原料A、Bとして前記したよ・)なガラス微粒
子を用い、処理として加熱処理を適用すると、素材A、
Bはいずれもガラスとなるが、そのときに、素材Bの一
部はその下に位置する素材Aに拡散し、結果的には、素
材Bの一部が素材Aの表面に位置し他の部分は素材B内
に位置するチャネル光導波や導波形受動素子が形成され
る。
For example, if you use the glass particles mentioned above as raw materials A and B and apply heat treatment as the treatment, the material A,
Both B become glass, but at that time, part of material B diffuses to material A located below, and as a result, part of material B is located on the surface of material A and other parts A channel optical waveguide and a waveguide-type passive element located within the material B are formed in the portion.

(発明の実施例) 以下に、添付図面に基づいて本発明方法を更に詳細に説
明する。
(Embodiments of the Invention) The method of the present invention will be explained in more detail below based on the accompanying drawings.

実施例1 第1図〜第3図は、リッジ形のチャネル光導波路を形成
する方法を例示する工程図である1図において、基板1
の全表面には所定屈折率のクランドカラス(素材A)に
なる原料Aをマイクロトーチ3から噴出せしめて所定厚
みの微粒子N2が形成される。
Example 1 FIGS. 1 to 3 are process diagrams illustrating a method for forming a ridge-shaped channel optical waveguide.
On the entire surface of the material, fine particles N2 of a predetermined thickness are formed by ejecting raw material A, which will become a crund glass (material A) with a predetermined refractive index, from the microtorch 3.

この微粒子層2に対し、マイクロトーチ3を所望のチャ
ネル光導波路のパターンにしたがって動かしながら、マ
イクロトーチ3から火炎加水分解反応で得られたコアガ
ラス微粒子(素材Aよりも高屈折率の素材Bになる原料
B)を噴出させ、原料Bのパターン4を形成する(第1
図、第2図)。
While moving the microtorch 3 in accordance with the pattern of the desired channel optical waveguide with respect to the fine particle layer 2, the core glass fine particles (material B having a higher refractive index than material A) obtained by the flame hydrolysis reaction are transferred from the microtorch 3 to the fine particle layer 2. The raw material B) is spouted to form a pattern 4 of the raw material B (first
Fig. 2).

ついで、これを高温下で加熱する。この処理により、第
3図に示したように、原料への微粒子層2と原料Bのパ
ターン4はいずれもそれぞれガラス層2°、ガラス層の
パターン4“に変化し、がっ、ガラス層のパターン4”
の一部はガラス層(クラッドN)2°に拡散する。かく
して、クランド層2 の上に所望パターンのりクジ形チ
ャネル光導波路が形成される。
This is then heated at a high temperature. As a result of this treatment, as shown in FIG. 3, the fine particle layer 2 for the raw material and the pattern 4 for the raw material B are changed to a glass layer 2° and a glass layer pattern 4'', respectively. pattern 4”
A part of it diffuses into the glass layer (cladding N) 2°. Thus, a desired pattern of wedge-shaped channel optical waveguide is formed on the ground layer 2.

実施例2 第4図〜第6図は、本発明方法で埋込み形チャネル光導
波路を形成する場合を例示する工程図である。
Embodiment 2 FIGS. 4 to 6 are process diagrams illustrating the case of forming a buried channel optical waveguide by the method of the present invention.

図においては、まず所定の基板1が用意される。In the figure, a predetermined substrate 1 is first prepared.

そして、マイクロトーチ3からはS i C1aの火炎
加水分解反応で得られるクランドガラス微粒子(原料A
)が、基板1の表面に噴出される。このとき、表面には
所望のチャネル光導波路のパターンと同じパターンの凹
溝パターン5が形成されるようにマイクロトーチ3を走
査して原料Aの微粒子層2が形成される(第4図)。
Then, from the microtorch 3, crushed glass fine particles (raw material A) obtained by the flame hydrolysis reaction of S i C1a are
) is ejected onto the surface of the substrate 1. At this time, the fine particle layer 2 of the raw material A is formed by scanning the microtorch 3 so that a groove pattern 5 having the same pattern as the desired channel optical waveguide is formed on the surface (FIG. 4).

ついで、マイクロトーチ3からの噴出ガラス微粒子をコ
アガラス微粒子(原料B)の組成に変えて噴出させなが
ら、マイクロトーチ3を凹溝パターン5に沿って動かし
、該凹溝パターン5内にコアガラス微粒子を充填して原
料Bの層パターン4を形成する(第5図)。
Next, while changing the composition of the ejected glass particles from the microtorch 3 to core glass particles (raw material B) and ejecting them, the microtorch 3 is moved along the groove pattern 5 to inject the core glass particles into the groove pattern 5. is filled to form a layer pattern 4 of raw material B (FIG. 5).

その後、マイクロトーチ3からの噴出原料を再びクラン
ドガラス微粒子(原料A)に変えて噴出させながら、マ
イクロトーチ3を全面に亘って動かして微粒子層6を形
成する(第6図)。
Thereafter, the microtorch 3 is moved over the entire surface while the raw material ejected from the microtorch 3 is changed into crushed glass fine particles (raw material A) and spouted again to form a fine particle layer 6 (FIG. 6).

最後に、全体を加熱することにより、微粒子層2.6は
それぞれガラス化してクラッド層に変化し、また原料B
の層パターン4はコアパターンに変化する。かくして、
埋込み形のチャネル光導波路を有する導波形光デバイス
が得られる。
Finally, by heating the whole, the fine particle layers 2.6 are vitrified and changed into cladding layers, and the raw material B
The layer pattern 4 changes into a core pattern. Thus,
A waveguide optical device having a buried channel optical waveguide is obtained.

実施例3 第7図〜第10図は他の埋込み形チャネル光導波路を形
成する場合の工程図である。
Embodiment 3 FIGS. 7 to 10 are process diagrams for forming another buried channel optical waveguide.

図において、まず基板1が用意され、この基板1の表面
には、前述したマイクロトーチを動かしてクラッドガラ
ス微粒子(原料A)を堆積せしめて微粒子層を形成し、
引きつづき、その半分の表面に、形成すべきチャネル光
導波路の厚みに相当する量だけコアガラス微粒子(原料
B)を堆積して、段差部2bを有する第1の微粒子層2
aを形成する(第゛1図)。
In the figure, first, a substrate 1 is prepared, and on the surface of this substrate 1, the aforementioned microtorch is moved to deposit clad glass fine particles (raw material A) to form a fine particle layer.
Subsequently, core glass fine particles (raw material B) are deposited on the half surface in an amount corresponding to the thickness of the channel optical waveguide to be formed, thereby forming a first fine particle layer 2 having a stepped portion 2b.
form a (Figure 1).

ついで、マイクロトーチからは第1微粒子層2aの段差
部2bにコアガラス微粒子(原料B)を噴出せしめて、
原料Bによる所望の層パターン4を形成する(第8図)
、その後、再び、マイクロトーチからはクラッドガラス
微粒子(原料A)を噴出しながら、第1微粒子F12a
の残り部分の表面をスキャンニングさせて、全体をフラ
ットな平面とする(第9図)。
Next, core glass fine particles (raw material B) are ejected from the microtorch onto the stepped portion 2b of the first fine particle layer 2a,
Form a desired layer pattern 4 using raw material B (Fig. 8)
, Then, while ejecting the clad glass fine particles (raw material A) from the microtorch again, the first fine particles F12a
The remaining surface is scanned to make the entire surface flat (Figure 9).

ついで、同じくマイクロトーチからはクラッドガラス微
粒子(原料A)を噴出させながら、第9図に示した表面
の上に第2微粒子[2cを形成する(第10図)、最後
に、全体に前述したような熱処理を施すことにより、原
料Bの層パターン4゜微粒子層2a、2cはいずれもガ
ラス化し、ここに埋込み形のチャネル光導波路が形成さ
れる。
Next, while ejecting clad glass fine particles (raw material A) from the same microtorch, second fine particles [2c] are formed on the surface shown in FIG. 9 (FIG. 10). By performing such heat treatment, both of the layer pattern 4° fine particle layers 2a and 2c of raw material B are vitrified, and a buried channel optical waveguide is formed therein.

実施例4 第11図および第12図はレリーフ形のグレーディング
の製造例を示す工程図である。
Example 4 FIGS. 11 and 12 are process diagrams showing an example of manufacturing relief-type grading.

第11図において、基板1の表面には、マイクロトーチ
3により微粒子N2が形成される。このとき、実施例1
〜実施例3で示した方法により、微粒子層の層内には、
所望のパターンのチャネル光導波路(図示しない)を形
成しておく。
In FIG. 11, fine particles N2 are formed on the surface of the substrate 1 by the microtorch 3. As shown in FIG. At this time, Example 1
~By the method shown in Example 3, in the fine particle layer,
A channel optical waveguide (not shown) having a desired pattern is formed in advance.

ついで、マイクロトーチ3からの噴出原料を変えて、レ
リーフ形のグレーディング用の原料を所定の形状となる
ようにチャネル光導波路の上に堆積せしめて、微粒子層
2の上にレリーフ前駆体7を形成する(第11図)。
Next, by changing the raw material ejected from the microtorch 3, a relief-shaped grading raw material is deposited on the channel optical waveguide in a predetermined shape to form a relief precursor 7 on the fine particle layer 2. (Figure 11).

この操作を周期的に反復して、所望個数のレリーフ前駆
体の群を微粒子層2の上に形成する。
This operation is periodically repeated to form a desired number of groups of relief precursors on the fine particle layer 2.

そして最後に、全体を加熱して、微粒子層2(その中に
含まれているクラッド層、コア層)とレリーフ形前駆体
7をガラス化する。
Finally, the whole is heated to vitrify the fine particle layer 2 (the cladding layer and the core layer contained therein) and the relief-shaped precursor 7.

かくして、レリーフ形のグレーディングを有する導波形
光デバイスが得られる。
A waveguide optical device with relief-shaped grading is thus obtained.

実施例5 第13図〜第16図は、屈折率変調形のグレーディング
の製造例を示す工程図である。
Example 5 FIGS. 13 to 16 are process diagrams showing a manufacturing example of refractive index modulation type grading.

まず、第13図において、マイクロトーチ3を基板lの
表面にスキャンニングさせて、原料Aによる所定厚みの
微粒子層8aを形成する。この微粒子層8aには、実施
例1〜実施例3の方法により所望パターンのチャネル光
導波路(図示しない)が形成されている。ついで、この
微粒子層8aの上に、再び原料Aを形成すべきグレーデ
ィングと同じ厚みとなるように噴出せしめてそれを途中
まで堆積せしめる(第13図)。
First, in FIG. 13, the microtorch 3 is scanned over the surface of the substrate 1 to form a fine particle layer 8a of a predetermined thickness from the raw material A. A channel optical waveguide (not shown) having a desired pattern is formed in this fine particle layer 8a by the method of Examples 1 to 3. Next, the raw material A is again ejected onto the fine particle layer 8a so as to have the same thickness as the grading to be formed, and is deposited halfway (FIG. 13).

つづいて、マイクロト−千3からの噴出原料をグレーデ
ィング用の原料Bに変換し、それを所定の形状となるよ
うに堆積せしめてグレーディングの前駆体9を形成する
(第14図)。再び噴出原料を微粒子NBa用の原料A
に変換してスキャニングを続ける(第15図)。
Subsequently, the raw material ejected from the microtooth 3 is converted into raw material B for grading, which is deposited in a predetermined shape to form a precursor 9 for grading (FIG. 14). The ejected raw material is again used as raw material A for fine particle NBa.
and continue scanning (Fig. 15).

このような操作を反復して、微粒子層8の中に、周期的
に並列する所望個数のグレーディングの前駆体9が形成
される(第16図)。
By repeating such operations, a desired number of grading precursors 9 arranged periodically in parallel are formed in the fine particle layer 8 (FIG. 16).

最後に、全体を加熱することにより、微粒子層8、グレ
ーディング前駆体9を一括してガラス化する。か(して
、屈折率変調形のグレーディングを有する導波形光デバ
イスが得られる。
Finally, the fine particle layer 8 and the grading precursor 9 are vitrified all at once by heating the whole. (Thus, a waveguide optical device with index-modulated grading is obtained.

実施例6 第17図および第18図は、導波形光動素子として2次
元的凸レンズを製造する場合の工程図である。
Example 6 FIGS. 17 and 18 are process diagrams for manufacturing a two-dimensional convex lens as a waveguide optical element.

この場合も、実施例5と同様にして基板1の上に微粒子
層8aを形成し、その上に、マイクロトーチ3のスキャ
ンニング態様を変化させて、レンズ形状の高屈折領域1
0を形成する。そして、全体を加熱してガラス化し、ガ
ラス層(クラッド層)8の中に凸レンズが埋込まれた導
波形光デバイスが得られる。
In this case as well, a fine particle layer 8a is formed on the substrate 1 in the same manner as in Example 5, and a lens-shaped high refractive region 1 is formed on the fine particle layer 8a by changing the scanning mode of the microtorch 3.
form 0. Then, the entire structure is heated and vitrified to obtain a waveguide optical device in which a convex lens is embedded in the glass layer (cladding layer) 8.

(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明方法によれば、噴
出治具から噴出せしめる原料の組成を変化させ、また噴
出治具の走査態様を変化させるだけでチャネル光導波路
や各種の導波形光動素子を形成することができる。した
がって、光導波路の作成と、チャネル光導波路や導波形
光動素子を連続した工程で作成することが可能となり、
従来の場合に比べ、その工程数は著しく減少するのでそ
の工業的価値は極めて大である。
(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the method of the present invention, the channel optical waveguide and the Various waveguide type optical elements can be formed. Therefore, it is possible to create an optical waveguide, a channel optical waveguide, and a waveguide optical element in a continuous process.
Since the number of steps is significantly reduced compared to the conventional method, its industrial value is extremely large.

4゜ また、チャネル光導波路の作成においては、エンチャン
トは使用しないので、形成されるチャネル光導波路の表
面粗面化は抑制され、その結果、伝送損失が低下したチ
ャネル光導波路を製造することができる。
4゜Also, since no enchantment is used in creating the channel optical waveguide, surface roughening of the formed channel optical waveguide is suppressed, and as a result, a channel optical waveguide with reduced transmission loss can be manufactured. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第3図は、リッジ形のチャネル光導波路を形成
する実施例方法を例示する工程図、第4図−・・第6図
は埋込み形のチャネル光導波路を形成する実施例方法を
例示する工程図、第7図〜第10図は埋込み形のチャネ
ル光導波路を形成する他の実施例方法を例示する工程図
、第11図と第12図はレリーフ形のグレーディングを
形成する実施例方法を例示する工程図、第13図〜第1
6図は屈折率変調形のグレーディングを形成する実施例
方法を例示する工程図、第17図と第18図は2次元的
凸レンズを形成する実施方法を例示する工程図、第19
図は屈折率変調形のグレーディングを示す概略図、第2
0図はレリーフ形のグレーディングを示す概略図である
。 1・・・基板、2,6.8・・・微粒子層、3・・・マ
イクロトーチ、4・・・チャネル光導波路の前駆体、5
・・・凹溝パターン、7・・・レリーフ形グレーディン
グの前駆体、9・・・屈折率変調形グレーディングの前
駆体、10・・・導波形凸レンズの前駆体。
Figures 1 to 3 are process diagrams illustrating an example method for forming a ridge-type channel optical waveguide, and Figures 4 to 6 illustrate an example method for forming a buried-type channel optical waveguide. Illustrative process diagrams, FIGS. 7 to 10 are process diagrams illustrating other embodiment methods for forming a buried channel optical waveguide, and FIGS. 11 and 12 are embodiments for forming relief-type grading. Process diagrams illustrating the method, Figures 13-1
FIG. 6 is a process diagram illustrating an example method of forming a refractive index modulation type grading, FIGS. 17 and 18 are process diagrams illustrating an example method of forming a two-dimensional convex lens, and FIG.
The figure is a schematic diagram showing the grading of the refractive index modulation type.
Figure 0 is a schematic diagram showing relief-shaped grading. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Substrate, 2, 6.8... Fine particle layer, 3... Microtorch, 4... Channel optical waveguide precursor, 5
... Concave groove pattern, 7... Precursor of relief type grading, 9... Precursor of refractive index modulation type grading, 10... Precursor of waveguide type convex lens.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所望屈折率を有する素材Aの原料Aを、所定口径
の噴出治具から基板表面に噴出して堆積せしめることに
より微粒子層を形成する工程;形成された微粒子層の表
面または形成過程にある微粒子層の層内所定個所に、前
記噴出治具から所望屈折率を有する素材Bの原料Bを噴
出して堆積せしめることにより目的素子の前駆体を形成
する工程;ならびに、前記原料Aおよび原料Bを前記素
材Aおよび素材Bにそれぞれ変化せしめる処理を施して
、前記微粒子層および前記前駆体をそれぞれ光導波路お
よび目的素子に変化せしめることを特徴とする導波形光
デバイスの製造方法。
(1) Step of forming a fine particle layer by ejecting and depositing raw material A of material A having a desired refractive index onto the substrate surface from a jetting jig with a predetermined diameter; a step of forming a precursor of a target element by ejecting and depositing raw material B of material B having a desired refractive index from the ejection jig at a predetermined location in a certain fine particle layer; and the raw material A and the raw material. A method for manufacturing a waveguide optical device, characterized in that the fine particle layer and the precursor are transformed into an optical waveguide and a target element, respectively, by performing a process of transforming B into the material A and the material B, respectively.
(2)前記素材Aおよび素材Bが主として石英から成る
ガラスであり、前記原料Aおよび原料Bが火炎加水分解
反応で得られるガラス微粒子であり、また前記処理が熱
処理である請求項1記載の導波形光デバイスの製造方法
(2) The guide according to claim 1, wherein the raw material A and the raw material B are glasses mainly made of quartz, the raw material A and the raw material B are glass particles obtained by a flame hydrolysis reaction, and the treatment is a heat treatment. A method for manufacturing a waveform optical device.
(3)前記目的素子がチャネル光導波路または導波形受
動素子である請求項1記載の導波形光デバイスの製造方
法。
(3) The method for manufacturing a waveguide optical device according to claim 1, wherein the target element is a channel optical waveguide or a waveguide passive element.
(4)基板表面、またはその上に所望屈折率を有する素
材Aの原料Aを形成すべきチャネル光導波路の路幅程度
の口径を有する噴出治具から噴出して堆積せしめること
により形成された微粒子層の表面に、前記素材Aの屈折
率よりも大きい所望屈折率を有する素材Bの原料Bを、
前記噴出治具から噴出して堆積せしめることにより少な
くとも2層の原料層を形成し、ついで、前記原料Aおよ
び原料Bを前記素材Aおよび素材Bに変化せしめる処置
を施して前記素材Aの上に前記素材Bから成るチャネル
光導波路を形成する請求項1記載の導波形光デバイスの
製造方法。
(4) Fine particles formed by ejecting and depositing raw material A of material A having a desired refractive index on the substrate surface or thereon from an ejection jig having an aperture approximately equal to the width of the channel optical waveguide to be formed. On the surface of the layer, raw material B of material B having a desired refractive index larger than the refractive index of material A,
At least two raw material layers are formed by ejecting and depositing from the ejection jig, and then a treatment is performed to transform the raw material A and the raw material B into the raw material A and the raw material B, and the raw material A is deposited on the raw material A. 2. The method of manufacturing a waveguide optical device according to claim 1, wherein a channel optical waveguide made of said material B is formed.
(5)基板表面、該基板表面に所望屈折率の素材Aの原
料Aを所定口径の噴出治具から噴出することにより堆積
せしめて形成した微粒子層の表面、または形成過程にあ
る前記微粒子層の層内所定個所に、所望屈折率を有する
素材Bの原料Bを前記噴出治具から噴出せしめて導波形
受動素子の前駆体を形成し、ついで、前記原料Aおよび
原料Bを前記素材Bおよび素材Bに変化せしめる処理を
施して前記微粒子層および前記前駆体をそれぞれ光導波
路および導波形受動素子に変化せしめる請求項1記載の
導波形光デバイスの製造方法。
(5) The surface of a substrate, the surface of a fine particle layer formed by depositing raw material A of material A having a desired refractive index on the surface of the substrate by jetting it from a jetting jig of a predetermined diameter, or the surface of a fine particle layer that is in the process of being formed. A precursor of a waveguide passive element is formed by ejecting the raw material B having a desired refractive index from the ejection jig at a predetermined location in the layer, and then the raw material A and the raw material B are injected into the material B and the raw material B. 2. The method for manufacturing a waveguide optical device according to claim 1, wherein the fine particle layer and the precursor are transformed into an optical waveguide and a waveguide passive element, respectively, by performing a treatment to transform them into B.
JP11723189A 1988-11-30 1989-05-12 Manufacture of waveguide type optical device Pending JPH02222909A (en)

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