JPH0293605A - 導波路の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、光ファイバとの結合を良好にした導波路の
製造方法に関する。

「従来の技術」 近時、種々の導波形光デバイスが提案され、光スィッチ
などに応用されている。このような導波形光デバイスの
基礎となる三次元光導波路（以下、導波路と略称ずろ）
としては、例えば第５図に示すようにニオブ酸リチウム
製導波路基板ｌにヂタンを拡散せしめて三次元導波層（
以下、導波層と略称する。）２を形成したものが知られ
ている。

ところで、このようなチタン拡散ニオブ酸リチウム先導
波路を作製するには、導波層が導波路中において同一の
幅となり、かつ均一な比屈折率差となるようにして作製
するのが普通である。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記のようにして得られた導波路にあっ
ては、光ファイバに接続するにあたって第５図ウニ点鎖
線で示すように導波層２におけるスポット３が楕円形状
となるため、円形のスポットを有する光ファイバとはモ
ード不整合となって結合効率が低くなり、したがって結
合損失が大きくなるといった問題がある。

一方、このような導波路を例えば光スィッチに適用ずろ
にあたり、導波層を導波路基板中で湾曲して作製した場
合には、導波層の断面積が大きいほどその湾曲部分にお
いて大きな導波損失が生ずるといった問題がある。

よって、導波路を光スィッチ等に応用するに際し上述し
たような損失を少なくするには、光ファイバとの結合部
分で導波層の断面（スポットサイズ）を大きくし、かつ
導波層の湾曲する部分で断面を小さくすれば良いと考え
られるが、その場合規格化周波数を変えずに上記両方の
条件を満足するような導波路を作製する方法が現在のと
ころ提供されておらず、したがって現状ではこのような
しのを得るのは不可能である。

この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、結合損失、導波損失が少なく、かつ規
格周波数が安定した導波路を製造し得る方法を提供する
ことにある。

「課題を解決するｔこめの手段」 この発明の導波路の製造方法では、導波路基板に、屈折
率を高める物質を付着せしめて一定の幅の定幅部と、こ
の定幅部と同一の軸を有しかつ該定幅部より漸次幅の広
くなる変幅部とからなる第１の付着層を形成し、次にこ
の第１の付着層を導波路基板中に拡散せしめ仮導波層を
形成し、次いで該導波路基板の仮導波層側に屈折率を低
める物質を付着せしめて第２の付着層を形成し、かつこ
の第２の付着層をその非付着部が上記第１の付着層と同
一の軸となるように形成するとともに、該非付着部が第
１の付着層における定幅部と変幅部との上および周辺に
形成され、かつ定幅部上およびその周辺においては上記
変幅部の最大幅と同一の幅となり、変幅部上およびその
周辺においては該変幅部とその長さ方向で逆のパターン
となるように形成し、その後該第２の付着層を拡散せし
めて導波層を形成することを上記課題の解決手段とした
。

以下、この発明の一例について詳しく説明する。

ます、第１図に示すように導波路基板ｌＯに、屈折率を
高める物質をスパッタ法や蒸着法などにより付着し、リ
フトオフにより以下に述べるパターンで厚さ６００〜９
００人程度の第１の付着層１１を形成する。第１の付着
層１１は、一定の幅の定幅部１２と、この定幅部と同一
の軸を有しかつ該定幅部１２より漸次幅の広くなる変幅
部１３とからなるものである。ここで導波路基板ＩＯと
しては、Ｌ　ｉＮ　ｂＯ３、ＩＪｒ　Ｔ　ａ　Ｏ！ｌ、
ＰＬＺＴ［ＰＺＴ（チタン酸・ジルコン酸鉛固溶体Ｐｂ
’ｒ　ｉｏ３・ＰｂＺｒ０３）のＰｂの一部をＬａで置
換した透光性圧電材料）等の電気光学結晶や、あるいは
ガラス（コーニング７０５９）、石英などの材料からな
るものが用いられる。

また、屈折率を高める物質としては、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｔａ
。

Ｎｂ、Ａｇ等の元素あるいはこれら元素を含む化合物が
用いられる。

次に、上記第１の付着層１１を形成した導波路基板１０
を加熱し、屈折率を高める物質を導波路基板ｌＯ中に拡
散せしめて仮導波層１４を形成する。この場合に加熱条
件としては、水蒸気雰囲気にて９５０〜１０５０℃程度
で４〜ＩＯ時間程度が好適とされる。

次いで、第２図に示すように屈折率を低める物質をスパ
ッタリング等によって導波路基板ｌＯおよび仮導波層１
４上に付着せしめ、リットオフにより以下に述べるパタ
ーンで厚さ５００〜１０００人程度の第２の付＠層１５
を形成する。第２の付着層１５は、その屈折率を低める
物質が付着されない非付着部１６が、第２図ウニ点鎖線
で示す上記第１の付着層と同一の軸となるように形成さ
れたものである。非付着部１６は、第１の付着層１１に
おけろ定幅部１２と変幅部１３との上および周辺に形成
されたちので、定幅部１２上およびその周辺においては
上記変幅部１３の最大幅と同一の幅となるよう形成され
、また変幅部１３上およびその周辺においては該変幅部
１３とその長さ方向で逆のパターンとなるように形成さ
れたものである。ここで屈折率を低める物質としては、
Ｍｇ、Ｎａ、ＡＩ、Ｆ等の元素あるいはこれら元素を含
む化合物が用いられる。

その後、上記第２の付着層１５を形成した導波路基板１
０を加熱し、屈折率を低める物質を導波路基板１０およ
び教導波層１４中に拡散せしめて教導波層１４を導波層
１７とする。この場合に加熱条件としては、不活性雰囲
気にて８５０〜９５０℃程度で５〜８時間程度が好適と
される。

このようにして得られた導波路にあっては、導波層１７
の一方に大きな断面（スポットサイズ）を存し、他方を
小さな断面としているため、大きい方を光ファイバとの
結合部とすればその結合損失が少なくなり、また小さい
方を湾曲した場合にその導波損失が少なくなる。

さらに、第１の付着層１１における変幅部１３に対応す
る部分での導波層１７の比屈折率差が、第２の付着層１
５の拡散により幅が狭くなるにしたがって大きくなり、
かっ定幅部１２に対応する部分での比屈折率差が変幅部
１３の最小幅に対応する部分での比屈折率差と同一に形
成されているので、導波層１７全長に亙ってほぼ規格化
周波数が一定になる。

また、このようにして得られた導波路を例えば光スィッ
チに適用する場合、導波層１７の大きな断面（スポット
サイズ）側を光ファイバとの結合部とし、かつ小さな断
面側を湾曲せしめるようにすれば、結合損失、導波損失
ともに少なく、しがもその全長に亙ってほぼ規格化周波
数が一定なものとなる。

「実施例」 以下、実施例によりこの発明をさらに具体的に説明する
。

まず、厚さ４ｍｍ、直径３インチのニオブ酸リチウム（
１−ｌＮ　ｂｏ　３　）製ウェファを用意し、これの上
にスパッタリングによってＴｉを厚さ８５０人に被覆し
、さらにこれをリフトオフによって第３図に示したパタ
ーンの第１の付着層１８を形成した。

この場合に、第３図において幅ｗ、をｌＯμＪＩ％　Ｗ
ｅを８μ肩、長さ乙を２π肩、Ｑｔを４肩肩とした。

次に、このウェファを水蒸気中にて１０５０°Ｃで６時
間加熱し、付着したＴｉをウェファ中に拡散せしめた。

次いで、このウェファのＴｉを拡散させた側の面に、ス
パッタリングによってＭｇＯを厚さ５００人に均一に被
覆し、さらにこれをリフトオフによって第４図に示した
パターンの第２の付着層１９を形成した。この場合に、
第２の付着層１９をその非付着部２０が第１の付着層と
同一の軸となるように形成し、かつ第４図において幅ｗ
３を８μＬ　Ｗ４を１０μｚ、長さａ３を２■、（１，
ヲ４　ｘｒｔｔトＬ　タ。

その後、このウェファをアルゴン雰囲気にて９００℃で
５時間加熱し、付着したＭｇＯを拡散せしめて導波層を
形成し、導波路を得た。

このようにして得られた導波路のスポットサイズを調べ
たところ、第３図に示す第１の付着層１８の幅広側の端
部１８ａ　（出射端）におけるスポットサイズは、ウェ
ファの幅方向で６μｍ１厚さ方向で４．６μ肩であった
。また、第１の付着層１８の定幅部１８ｂ（導波路部）
のスポットサイズは、ウェファの幅方向で４．８μ肩、
厚さ方向で３．７μ肩であった。

さらに、上記出射端（端部１８ａ）の端面をＡＲをを施
し、その後光ファイバとの結合性を調べたところ、結合
損失は０　、１　ｄＢ以下であった。また、導波路部（
定幅印部１８ｂ）の屈曲損失を調べたところ、３０　Ｒ
でＯ，ｌｄＢ／ａｍ以下、２ＯＲで０．４ｄＢ／ｘ肩で
あった。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の導波路の製造方法によ
れば、導波層の一方の断面（スポットサイズ）を大きく
、かつ他方を小さくするとともに、その全長に亙って比
屈折率差をほぼ均一にすることができる。したがって得
られた導波路は、スポットサイズの大きい方を光ファイ
バとの結合部とすればその結合損失が少ないものとなり
、また小さい方を湾曲した場合にはその導波損失が少な
いものとなる。また、これによりこの導波路は、光スィ
ッチ、光変調器等の光デバイスに好適に用いることがで
きるものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明に係わる図であって、第
１図および第２図はこの発明の詳細な説明するための平
面図、第３図および第４図はこの発明の一実施例を説明
するための平面図、第５図は従来の導波路の一例を示す
概略構成図である。 １０・・・・・・導波路基板、１１（１８）・・・・・
・第１の付着層、１２・・・・・・定幅部、１３・・・
・・・変幅部、１４・・・・・・教導波層、１５（１９
）・・・・・第２の付着層、１６（２０）・・・・・・
非付着部、１７・・・・・導波層。 出願人　光技術研究開発株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導波路基板に、屈折率を高める物質を付着せしめて一定
   の幅の定幅部と、この定幅部と同一の軸を有しかつ該定
   幅部より漸次幅の広くなる変幅部とからなる第１の付着
   層を形成し、次にこの第１の付着層を導波路基板中に拡
   散せしめ仮導波層を形成し、次いで該導波路基板の仮導
   波層側に屈折率を低める物質を付着せしめて第２の付着
   層を形成し、かつこの第２の付着層をその非付着部が上
   記第１の付着層と同一の軸となるように形成するととも
   に、該非付着部が第１の付着層における定幅部と変幅部
   との上および周辺に形成され、かつ定幅部上およびその
   周辺においては上記変幅部の最大幅と同一の幅となり、
   変幅部上およびその周辺においては該変幅部とその長さ
   方向で逆のパターンとなるように形成し、その後該第２
   の付着層を拡散せしめて導波層を形成することを特徴と
   する導波路の製造方法。