JPH0335203A - 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 - Google Patents
希土類元素添加ガラス導波路の製造方法Info
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- JPH0335203A JPH0335203A JP17084189A JP17084189A JPH0335203A JP H0335203 A JPH0335203 A JP H0335203A JP 17084189 A JP17084189 A JP 17084189A JP 17084189 A JP17084189 A JP 17084189A JP H0335203 A JPH0335203 A JP H0335203A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
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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］
本発明は希土類元素を添加したガラス導波路およびその
製造方法並びにそれを用いたガラス導波路レーザーおよ
びデバイスに関するものである。
製造方法並びにそれを用いたガラス導波路レーザーおよ
びデバイスに関するものである。
【従来の技術］
光ファイバのコアに希土類元素を添加した光フアイバ増
幅器およびレーザーの研究が活発に行われるようになり
、光波通信用増幅器およびレーザーとして注目されるよ
うになってきた。
幅器およびレーザーの研究が活発に行われるようになり
、光波通信用増幅器およびレーザーとして注目されるよ
うになってきた。
従来、光フアイバ増幅器として、第８図に示すように、
希土類元素を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ
、この信号光の伝搬方向に対して励起光ファイバ内に信
号光を伝搬させ、この信号光の伝搬方向に対して励起光
を光フアイバカブラを用いて合成し、反転分布状態を形
成させることにより信号、光を増幅させ、出力側より光
フアイバカプラで励起光を分離させる方法が検討させて
いる（木材、中沢：光ファイバレーザーの発振特性とそ
の光通信への応用、レーザー学会研究会、ＲＴＭ−８７
−１６，ＰＰ、 ３１〜３７．１９８８年１月）。
希土類元素を添加した光フアイバ内に信号光を伝搬させ
、この信号光の伝搬方向に対して励起光ファイバ内に信
号光を伝搬させ、この信号光の伝搬方向に対して励起光
を光フアイバカブラを用いて合成し、反転分布状態を形
成させることにより信号、光を増幅させ、出力側より光
フアイバカプラで励起光を分離させる方法が検討させて
いる（木材、中沢：光ファイバレーザーの発振特性とそ
の光通信への応用、レーザー学会研究会、ＲＴＭ−８７
−１６，ＰＰ、 ３１〜３７．１９８８年１月）。
［発明が解決しようとする課題］
かかる光フアイバ増幅器およびレーザーは、■コア径が
１０μｍ程度と細径であるため励起パワー密度が大きく
なり励起効率が上がること、■相互作用長を長くとれる
ことミ■石英系ファイバの場合、非常に低損失であるこ
と、等の特徴がある。
１０μｍ程度と細径であるため励起パワー密度が大きく
なり励起効率が上がること、■相互作用長を長くとれる
ことミ■石英系ファイバの場合、非常に低損失であるこ
と、等の特徴がある。
しかしながら、半導体レーザー、受光素子、光変調回路
、光分岐、結合回路、光スイツチ回路、光合分波回路等
と共に実装したシステムを構成しようとする場合に、夫
々が個別部品であるので小形化、低損失化が難しいとい
った問題点があった。
、光分岐、結合回路、光スイツチ回路、光合分波回路等
と共に実装したシステムを構成しようとする場合に、夫
々が個別部品であるので小形化、低損失化が難しいとい
った問題点があった。
又個別部品を個々に光軸調整して配置させなければなら
ないので、調整時間が膨大にかかりコスト高になる、信
頼性に問題がある、等の課題もあった。
ないので、調整時間が膨大にかかりコスト高になる、信
頼性に問題がある、等の課題もあった。
本発明は、前記した従来技術の問題点を解消すべくなさ
れたものであって、小形化、低損失化、多機能化を実現
するとかできるガラス導波路およびその製造方法並びに
それを用いたガラス導波路レーザーおよびデバイスを提
供することを目的とする。
れたものであって、小形化、低損失化、多機能化を実現
するとかできるガラス導波路およびその製造方法並びに
それを用いたガラス導波路レーザーおよびデバイスを提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段および作用］本発明は上記
課題を解決するために、従来の光フアイバ構造に代えて
、ブレーナ構造の導波路構造を用いたことを前提とし、
その導波路構造として、希土類元素を添加した略断面矩
形状のコア導波路を基板上に形成し、これらを該コア導
波路の屈折率よりも低屈折率の材料で被覆してなるガラ
ス導波路において、コア導波路を少なくともＳ ｉＯ２
微粒子と希土類元素含有微粒子とよりなる混成膜で構成
することによりコア導波路への希土類元素の添加量を飛
躍的に高め、もって小形化、低損失化、多機能化を実現
させるようにしたものである。
課題を解決するために、従来の光フアイバ構造に代えて
、ブレーナ構造の導波路構造を用いたことを前提とし、
その導波路構造として、希土類元素を添加した略断面矩
形状のコア導波路を基板上に形成し、これらを該コア導
波路の屈折率よりも低屈折率の材料で被覆してなるガラ
ス導波路において、コア導波路を少なくともＳ ｉＯ２
微粒子と希土類元素含有微粒子とよりなる混成膜で構成
することによりコア導波路への希土類元素の添加量を飛
躍的に高め、もって小形化、低損失化、多機能化を実現
させるようにしたものである。
又、かかるガラス導波路の製造方法として、基板上に少
なくともＳｉＯ２微粒子と希土類元素含有微粒子とより
なる混成膜を形成し、その膜上にメタル膜およびホトレ
ジスト膜を形成してホトリソゲラフイーを行いパターン
化した後混成膜をドライエツチングして略断面矩形状に
加工してコア導波路となし、前記メタル膜およびホトレ
ジスト膜を除去し、前記コア導波路および基板の表面を
コア導波路の屈折率より低屈折率の材料で被覆するもの
である。
なくともＳｉＯ２微粒子と希土類元素含有微粒子とより
なる混成膜を形成し、その膜上にメタル膜およびホトレ
ジスト膜を形成してホトリソゲラフイーを行いパターン
化した後混成膜をドライエツチングして略断面矩形状に
加工してコア導波路となし、前記メタル膜およびホトレ
ジスト膜を除去し、前記コア導波路および基板の表面を
コア導波路の屈折率より低屈折率の材料で被覆するもの
である。
この場合の混成膜の形成において、少なくとも２つの蒸
発源を有する電子ビーム蒸着装置を用い、一方の蒸発源
よりＳ ｉｏ ２微粒子を他方の蒸発源より希土類元素
微粒子を略同時に蒸発させて埜板上に堆積させることに
より、コア導波路中の希土類元素の含有量を任意に調整
しつつ製造することができる。
発源を有する電子ビーム蒸着装置を用い、一方の蒸発源
よりＳ ｉｏ ２微粒子を他方の蒸発源より希土類元素
微粒子を略同時に蒸発させて埜板上に堆積させることに
より、コア導波路中の希土類元素の含有量を任意に調整
しつつ製造することができる。
尚、コア導波路は、高温熱処理によりＳ Ｉ Ｏ２微粒
子と希土類元素含有微粒子とを融合させ、コア導波路中
に希土類元素を略均一に拡散させたものでもよい。
子と希土類元素含有微粒子とを融合させ、コア導波路中
に希土類元素を略均一に拡散させたものでもよい。
コア導波路を構成するＳ ｉＯ２微粒子には屈折率制御
用添加物を少なくとも１種含有させることができる。こ
の屈折率制御用添加物としては、Ｔｉ、 Ｇｅ、
Ｐ、 Ｓｎ、 Ｚｎ、 Ｂ、 Ｆ、 Ａｊｌ
。
用添加物を少なくとも１種含有させることができる。こ
の屈折率制御用添加物としては、Ｔｉ、 Ｇｅ、
Ｐ、 Ｓｎ、 Ｚｎ、 Ｂ、 Ｆ、 Ａｊｌ
。
Ｎａ、に等のうち少なくとも一種を用いることができる
。
。
又、希土類元素含有微粒子は例えば希土類元素の酸化物
の微粒子若しくは希土類元素の弗化物の微粒子であって
、希土類元素としては、Ｅｒ。
の微粒子若しくは希土類元素の弗化物の微粒子であって
、希土類元素としては、Ｅｒ。
Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｔｍ等のうち少なくとも１種
を用いることができる。
を用いることができる。
尚、コア導波路の寸法としては、単一モード導波路の場
合、厚みおよび幅が数μｍから１０数μｍ、多モード導
波路の場合には厚みおよび幅は１０数μｍから１０μｍ
程度とすることができる。
合、厚みおよび幅が数μｍから１０数μｍ、多モード導
波路の場合には厚みおよび幅は１０数μｍから１０μｍ
程度とすることができる。
本発明のガラス導波路の少なくともコア導波路の両端面
にレーザーミラーを設け、一方のミラーより励起光を入
射させ他方のミラーより出力光を取り出すようにしてガ
ラス導波路レーザーを構成することもできる。又本発明
のガラス導波路を用いて光合分波器、光スターカプラ、
光スィッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器、等の光
受動回路素子を少なくとも一種構成させ、入力側より信
号光に励起光を重畳させるようにした光デバイス、更に
は半導体レーザー、発光ダイオード、受光素子、光増幅
器用半導体素子、光変調用半導体素子、双安定光素子、
光ゲート等を少なくとも一種を本発明のガラス導波路の
入力端又は出力側に結合させた光デバイス等への応力も
可能である。
にレーザーミラーを設け、一方のミラーより励起光を入
射させ他方のミラーより出力光を取り出すようにしてガ
ラス導波路レーザーを構成することもできる。又本発明
のガラス導波路を用いて光合分波器、光スターカプラ、
光スィッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器、等の光
受動回路素子を少なくとも一種構成させ、入力側より信
号光に励起光を重畳させるようにした光デバイス、更に
は半導体レーザー、発光ダイオード、受光素子、光増幅
器用半導体素子、光変調用半導体素子、双安定光素子、
光ゲート等を少なくとも一種を本発明のガラス導波路の
入力端又は出力側に結合させた光デバイス等への応力も
可能である。
［実 施 例］
以下本発明の実施例につき図面を参照しつつ詳述する。
第１図に本発明の希土類元素添加ガラス導波路の一実施
例の概略図を示す。Ｓ ｉ、Ｓ Ｉ Ｏ２ガラス、多成
分ガラス、Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ等よりなる基板１上に
は低屈折率ガラス膜２（屈折率ｎｂ）が形成されている
。この膜２は例えば純粋Ｓ ｉＯ２ガラスや、Ｂ、Ｐ、
Ｔｉ等の屈折率制御用添加物を含んだＳ ｉＯ２ガラス
、或いは希土類元素を含んだ上記Ｓ ｉ Ｏ２ガラス等
を用いる。本実施例においてはコア導波路３（屈折率ｎ
ｖ、ｎｖ ＞ｎｂ）はＢ、Ｆ、Ｔｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ａｊｌ
、Ｓｎ等の屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだ
ＳｉＯ２微粒子と、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｔ
ｍ等の希土類元素を少なくとも１種含んだ微粒子とより
なる混成膜からなっている。このコア導波路３は、単位
モード導波路の場合、幅および厚みは数μｍ−１０数μ
ｍ１屈折率差 ｖ 選ばれる。多モード導波路の場合、幅および厚みは１０
数μｍ〜１００μｍ１屈折率差は０．数％〜２％に選ば
れる。
例の概略図を示す。Ｓ ｉ、Ｓ Ｉ Ｏ２ガラス、多成
分ガラス、Ｌ Ｉ Ｎ ｂ Ｏｓ等よりなる基板１上に
は低屈折率ガラス膜２（屈折率ｎｂ）が形成されている
。この膜２は例えば純粋Ｓ ｉＯ２ガラスや、Ｂ、Ｐ、
Ｔｉ等の屈折率制御用添加物を含んだＳ ｉＯ２ガラス
、或いは希土類元素を含んだ上記Ｓ ｉ Ｏ２ガラス等
を用いる。本実施例においてはコア導波路３（屈折率ｎ
ｖ、ｎｖ ＞ｎｂ）はＢ、Ｆ、Ｔｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ａｊｌ
、Ｓｎ等の屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだ
ＳｉＯ２微粒子と、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、Ｃｅ、Ｈｏ、Ｔ
ｍ等の希土類元素を少なくとも１種含んだ微粒子とより
なる混成膜からなっている。このコア導波路３は、単位
モード導波路の場合、幅および厚みは数μｍ−１０数μ
ｍ１屈折率差 ｖ 選ばれる。多モード導波路の場合、幅および厚みは１０
数μｍ〜１００μｍ１屈折率差は０．数％〜２％に選ば
れる。
希土類元素の添加量は数千ＰＰｍから数％の範囲から選
ばれる。
ばれる。
クラツド膜４（屈折率ｎｃ）は低屈折率ガラス膜２と同
様の材質のものを用いる。但し、屈折率ｎｃはｎｂと必
ずしも等しくなくてもよい。
様の材質のものを用いる。但し、屈折率ｎｃはｎｂと必
ずしも等しくなくてもよい。
発明者らは、希土類元素ガラス導波路においてコア導波
路３を主成分がＳ ｉＯ２で希土類元素を含まない微粒
子と希土類元素を含む微粒子の２種類の微粒子よりなる
混成膜で構成したところ、希土類元素の添加量を非常に
多くとることができ、かつその制御性も良いことを見出
した。従って、このガラス導波路を用いることによって
、短い長さｇで効率良くレーザー発振させることもでき
、又高利得ゲインをもった増幅機能付きの各種光デバイ
スを実現することができる。
路３を主成分がＳ ｉＯ２で希土類元素を含まない微粒
子と希土類元素を含む微粒子の２種類の微粒子よりなる
混成膜で構成したところ、希土類元素の添加量を非常に
多くとることができ、かつその制御性も良いことを見出
した。従って、このガラス導波路を用いることによって
、短い長さｇで効率良くレーザー発振させることもでき
、又高利得ゲインをもった増幅機能付きの各種光デバイ
スを実現することができる。
第２図は本発明の希土類元素添加ガラス導波路の他の実
施例を示したものであり、これは第１図の埋込み型のガ
ラス導波路に比し、クラツド膜４の膜厚を薄くしである
。
施例を示したものであり、これは第１図の埋込み型のガ
ラス導波路に比し、クラツド膜４の膜厚を薄くしである
。
第３図は本発明の希土類元素添加ガラス導波路を用いて
構成したガラス導波路レーザーの実施例を示したもので
、同図（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面図を示しである。２つの微粒子の混成膜で構成したコ
ア導波路３の両端面にレーザーミラー５および６を設け
ることによって光共振器を構成させた。そして入力ミラ
ー側より励起光７を入射させ、出力ミラー６より連続発
振した出力光８を取り出すようにしたものである。励起
光にはＡ「イオンレーザ−光（波長５１４．５ｎｍ）。
構成したガラス導波路レーザーの実施例を示したもので
、同図（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面図を示しである。２つの微粒子の混成膜で構成したコ
ア導波路３の両端面にレーザーミラー５および６を設け
ることによって光共振器を構成させた。そして入力ミラ
ー側より励起光７を入射させ、出力ミラー６より連続発
振した出力光８を取り出すようにしたものである。励起
光にはＡ「イオンレーザ−光（波長５１４．５ｎｍ）。
色素レーザー光（波長６５０ｎｍ）、半導体レーザー光
（波長８３０ｎｍ、１．４８μｍ）等を用いる。例えば
、コア導波路３にＮｄを添加した場合、励起光Ａｒイオ
ンレーザ−光を用い、人力ミラー５の反射率９９％、出
力ミラー６の反射率９８％のものを用いると、約１．０
６μｍから１．１μｍの波長にわたって連続発振させる
ことが可能である。
（波長８３０ｎｍ、１．４８μｍ）等を用いる。例えば
、コア導波路３にＮｄを添加した場合、励起光Ａｒイオ
ンレーザ−光を用い、人力ミラー５の反射率９９％、出
力ミラー６の反射率９８％のものを用いると、約１．０
６μｍから１．１μｍの波長にわたって連続発振させる
ことが可能である。
第４図は本発明の希土類元素ガラス導波路を用いて構成
した光増幅機能付きスターカプラの実施例を示しもので
ある。これはＹ分岐導波路１１−１〜１１−４を用いて
構成されており、入力導波路１２−１より入射した信号
光９はもう一つの入力導波路１２−２より入射した励起
光７によって増幅されながら伝搬し、出力導波路１３−
１〜１３−４に夫々増幅された信号光の出力光１〇−１
〜１０−４が出力される。本実施例の４分岐以外の８分
岐、１６６分岐３２２分岐の多ポート化も可能になる。
した光増幅機能付きスターカプラの実施例を示しもので
ある。これはＹ分岐導波路１１−１〜１１−４を用いて
構成されており、入力導波路１２−１より入射した信号
光９はもう一つの入力導波路１２−２より入射した励起
光７によって増幅されながら伝搬し、出力導波路１３−
１〜１３−４に夫々増幅された信号光の出力光１〇−１
〜１０−４が出力される。本実施例の４分岐以外の８分
岐、１６６分岐３２２分岐の多ポート化も可能になる。
第５図は本発明のガラス導波路を用いて構成した光増幅
器機能付きの分波器の実施例を示したものである。即ち
、入力導波路１２−１へ入射した波長λ１．λ２．λ３
・・・、λｎの光信号はコア導波路３内を伝搬していく
につれ、励起光７によって増幅される。そして波長λ１
の光信号はリング共振６１５−１により共振し、出力導
波路１６−１より取り出される。同様にして波長λ２お
よびλ３の光信号はリング共振器１５−２および１５−
３により共振して出力導波路１６−２および１６−３よ
り夫々取り出される。共振を起こさなかった波長λ４．
λ５．・・・、λｎの光信号は出力導波路１６−４から
出射される。この構成の光分波器はコア導波路３による
光増幅機能付きであるので、リング共振器１５−１．１
５−２．１５−３での吸収損失、散乱損失、分波損失等
を補うことが可能となる。
器機能付きの分波器の実施例を示したものである。即ち
、入力導波路１２−１へ入射した波長λ１．λ２．λ３
・・・、λｎの光信号はコア導波路３内を伝搬していく
につれ、励起光７によって増幅される。そして波長λ１
の光信号はリング共振６１５−１により共振し、出力導
波路１６−１より取り出される。同様にして波長λ２お
よびλ３の光信号はリング共振器１５−２および１５−
３により共振して出力導波路１６−２および１６−３よ
り夫々取り出される。共振を起こさなかった波長λ４．
λ５．・・・、λｎの光信号は出力導波路１６−４から
出射される。この構成の光分波器はコア導波路３による
光増幅機能付きであるので、リング共振器１５−１．１
５−２．１５−３での吸収損失、散乱損失、分波損失等
を補うことが可能となる。
次に、本発明の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法
について説明する。
について説明する。
第６図は第１図にみた本発明のガラス導波路の製造方法
の工程図を示したものである。まず概要を説明すると、
（ａ）において、基板１上に低屈折率ガラス膜２を形威
し、ついでその上に少なくともＳ ｉＯ２微粒子と希土
類元素含有微粒子とよりなる混成膜３０を形成させる。
の工程図を示したものである。まず概要を説明すると、
（ａ）において、基板１上に低屈折率ガラス膜２を形威
し、ついでその上に少なくともＳ ｉＯ２微粒子と希土
類元素含有微粒子とよりなる混成膜３０を形成させる。
この混成１１３０は第７図に示す電子ビーム蒸着装置２
０を用いて形成される。即ち、真空排気系２２により真
空排気された蒸着装置２０内にドーム状の基板ホルダ２
１を設け、このホルダ２１に基板１を取付けておく。次
に蒸着装置２０内に酸素ガス２３を導入し、夫々の蒸発
源２４および２５を加熱することにより、夫々所望の材
料を蒸発させて膜形成を行う。蒸発源２４には純粋Ｓｉ
Ｏ□又は屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだＳ
ｉＯ２タブレツトが挿入されている。又蒸発源２５に
は希土類元素を少なくとも１種含んだタブレットが挿入
されている。そして夫々の蒸発源に流す電流を制御しつ
つ、２つの蒸発源より５ＩＯ２を主成分とする微粒子と
希土類元素を含む微粒子とを夫々蒸発させ基板上に同時
蒸着を行う。尚、２６は蒸発源２４と２５を遮蔽するた
めの遮蔽板である。基板ｌは低温（例えば、約３５０℃
）に加熱させた状態で膜形成が行なわれる。次に第６図
（ｂ）に示すように、混成膜３０の上にメタル膜１７が
例えばスパッタリング装置等を用いて形成される。この
際、メタル膜１７の形成前に基板を高温（例えば１２０
０℃）の酸素気中で予め加熱して膜２および３０を緻密
化しておいてもよい。次に（Ｃ）に示すように、メタル
膜１７の上にホトレジスト膜１８を形成させ、ホトリソ
グラフィにより上記ホトレジスト膜１８をパターン化さ
せる。このホトレジスト膜をマスクにしてメタル膜１７
をパターン化させ、ついで、上記ホトレジスト膜とメタ
ル膜をマスクにして混成膜３０をドライエツチングして
略断面矩形状にパターン化させる（ｄ）。その後、上記
ホトレジスト膜およびメタル膜を除去し、その上に多孔
質ガラス膜１９を形成させる。（ｅ）。
０を用いて形成される。即ち、真空排気系２２により真
空排気された蒸着装置２０内にドーム状の基板ホルダ２
１を設け、このホルダ２１に基板１を取付けておく。次
に蒸着装置２０内に酸素ガス２３を導入し、夫々の蒸発
源２４および２５を加熱することにより、夫々所望の材
料を蒸発させて膜形成を行う。蒸発源２４には純粋Ｓｉ
Ｏ□又は屈折率制御用添加物を少なくとも１種含んだＳ
ｉＯ２タブレツトが挿入されている。又蒸発源２５に
は希土類元素を少なくとも１種含んだタブレットが挿入
されている。そして夫々の蒸発源に流す電流を制御しつ
つ、２つの蒸発源より５ＩＯ２を主成分とする微粒子と
希土類元素を含む微粒子とを夫々蒸発させ基板上に同時
蒸着を行う。尚、２６は蒸発源２４と２５を遮蔽するた
めの遮蔽板である。基板ｌは低温（例えば、約３５０℃
）に加熱させた状態で膜形成が行なわれる。次に第６図
（ｂ）に示すように、混成膜３０の上にメタル膜１７が
例えばスパッタリング装置等を用いて形成される。この
際、メタル膜１７の形成前に基板を高温（例えば１２０
０℃）の酸素気中で予め加熱して膜２および３０を緻密
化しておいてもよい。次に（Ｃ）に示すように、メタル
膜１７の上にホトレジスト膜１８を形成させ、ホトリソ
グラフィにより上記ホトレジスト膜１８をパターン化さ
せる。このホトレジスト膜をマスクにしてメタル膜１７
をパターン化させ、ついで、上記ホトレジスト膜とメタ
ル膜をマスクにして混成膜３０をドライエツチングして
略断面矩形状にパターン化させる（ｄ）。その後、上記
ホトレジスト膜およびメタル膜を除去し、その上に多孔
質ガラス膜１９を形成させる。（ｅ）。
ついでこの膜１９の形成された基板を１０００℃以上の
高温で焼結させることにより、（５）で示すように、透
明なりラッド膜４に変えさせる。
高温で焼結させることにより、（５）で示すように、透
明なりラッド膜４に変えさせる。
続いて第６図の場合の具体例について説明する。
基板１に直径３インチ、厚み１關の石英基板を用い、そ
の上にＰとＢを添加したＳ ｉＯ２よりなる低屈折率ガ
ラス膜を５μｍの厚さだけ形成した。
の上にＰとＢを添加したＳ ｉＯ２よりなる低屈折率ガ
ラス膜を５μｍの厚さだけ形成した。
この膜の屈折率はＳ ｉ Ｏ２のそれと等しくなるよう
にＰとＢの添加量を制御した。次に上記膜の上に、第７
図に示すような電子ビーム蒸着装置を用いて混成８３０
を厚さ約８μｍ形成された。この混成膜３０は次のよう
にして形成させた。即ち、蒸発源２４にはＳｉＯ２とＴ
ｉｏ ２を粉末状態で混合しプレスで固形化した後焼
結して棒状のタブレットとしたものを入れ、蒸発源２に
はＥ「２０３をタブレットとしたものを入れ、２つの蒸
発源を同時に加熱し微粒子として蒸発させて混成膜３０
を形成させた。その後、約１０００ ’Ｃで基板加熱し
た後、上記混成膜３ｏの上にＷＳｉ膜１７を約１μｍ形
成させた。次にホトレジストを塗布して膜を形成し、そ
の上にホトマスクを置いてホトリソグラフィを行い、所
望のパターンを形成させた。次にホトレジスト膜のパタ
ーンをマスクにしてＷＳｉ膜をドライエツチングにより
エツチングしてＷＳｉ膜をパターン化させた。つぃで上
記ホトレジスト膜およびＷＳｉ膜のパターンをマスクに
して混成膜３０をドライエツチングによりパターン化さ
せた。その後、ホトレジスト膜およびＷＳｉ膜を除去し
た後、ＢとＰを含んだＳ ｈ Ｏ２の多孔質ガラス膜１
９をＶｔ覆影形成せ、高温で焼結して透明なりラッド膜
４を得た。
にＰとＢの添加量を制御した。次に上記膜の上に、第７
図に示すような電子ビーム蒸着装置を用いて混成８３０
を厚さ約８μｍ形成された。この混成膜３０は次のよう
にして形成させた。即ち、蒸発源２４にはＳｉＯ２とＴ
ｉｏ ２を粉末状態で混合しプレスで固形化した後焼
結して棒状のタブレットとしたものを入れ、蒸発源２に
はＥ「２０３をタブレットとしたものを入れ、２つの蒸
発源を同時に加熱し微粒子として蒸発させて混成膜３０
を形成させた。その後、約１０００ ’Ｃで基板加熱し
た後、上記混成膜３ｏの上にＷＳｉ膜１７を約１μｍ形
成させた。次にホトレジストを塗布して膜を形成し、そ
の上にホトマスクを置いてホトリソグラフィを行い、所
望のパターンを形成させた。次にホトレジスト膜のパタ
ーンをマスクにしてＷＳｉ膜をドライエツチングにより
エツチングしてＷＳｉ膜をパターン化させた。つぃで上
記ホトレジスト膜およびＷＳｉ膜のパターンをマスクに
して混成膜３０をドライエツチングによりパターン化さ
せた。その後、ホトレジスト膜およびＷＳｉ膜を除去し
た後、ＢとＰを含んだＳ ｈ Ｏ２の多孔質ガラス膜１
９をＶｔ覆影形成せ、高温で焼結して透明なりラッド膜
４を得た。
このようにして結果的にコア導波路３中のＥ「の添加量
を数千ＰＰｍから数１０％の範囲で制御することが確認
できた。尚、Ｅ「の添加量が多くなるとコア導波路３の
屈折率ｎｗが高くなり単一モード導波路を構成しにくく
なる。その場合には、蒸発源２４にＳｉＯ□屈折率を低
下させる添加物としてＢ、或いはＦを含んだＳ ｉＯ２
のタブレットを用いるか、或いは蒸発源２５にＥ ｒ
Ｆ ｓ 。
を数千ＰＰｍから数１０％の範囲で制御することが確認
できた。尚、Ｅ「の添加量が多くなるとコア導波路３の
屈折率ｎｗが高くなり単一モード導波路を構成しにくく
なる。その場合には、蒸発源２４にＳｉＯ□屈折率を低
下させる添加物としてＢ、或いはＦを含んだＳ ｉＯ２
のタブレットを用いるか、或いは蒸発源２５にＥ ｒ
Ｆ ｓ 。
ＮｄＦ３等のＦを含んだ希土類元素のタブレットを用い
、Ｂ又はＦの添加でコア導波路の屈折率上昇を抑止して
やるとよい。但し、コア導波路にのみ上記添加物を含有
させると、そこの熱膨張係数が大きくなり、また軟化温
度が低下してクラツド膜との間の構造的不整合が生じ温
度特性が悪化する恐れがある。そこでクラッドにも一定
の添加物例えばＳｉＯ２の屈折率を増加させる添加物を
加えることにより熱膨張係数、軟化温度の整合を図るこ
とか望ましい。
、Ｂ又はＦの添加でコア導波路の屈折率上昇を抑止して
やるとよい。但し、コア導波路にのみ上記添加物を含有
させると、そこの熱膨張係数が大きくなり、また軟化温
度が低下してクラツド膜との間の構造的不整合が生じ温
度特性が悪化する恐れがある。そこでクラッドにも一定
の添加物例えばＳｉＯ２の屈折率を増加させる添加物を
加えることにより熱膨張係数、軟化温度の整合を図るこ
とか望ましい。
尚、コア導波路は少なくともＳ Ｉ Ｏ２微粒子と希土
類元素含有微粒子とよりなる混成膜で構成されているが
、第６図（ｅ）から（ｆ）に至る高温焼結プロセスにお
いて、長時間にわたって加熱処理することによってこれ
らの微粒子を融合させることができる。その結果、コア
導波路中に略均一に希土類元素を拡散させることができ
る。この拡散の度合は焼結時の温度と時間に依存してい
る。
類元素含有微粒子とよりなる混成膜で構成されているが
、第６図（ｅ）から（ｆ）に至る高温焼結プロセスにお
いて、長時間にわたって加熱処理することによってこれ
らの微粒子を融合させることができる。その結果、コア
導波路中に略均一に希土類元素を拡散させることができ
る。この拡散の度合は焼結時の温度と時間に依存してい
る。
本発明は上記実施例に限定されない。例えば、第３図と
第４図を接続、或いは一体化することにより、発振光を
４分配した構成のガラス導波路レーザーを実現すること
ができる。又第４図の各出力導波路１３−１．１３−２
．１３−３．１３−４に第５図の回路を夫々焼結するこ
とにより、第４図の人力導波路１２−１に入射した波長
多重信号光（波長λ１．λ２．・・・、λｎ）を４分配
した後、第５図の分波器により夫々の波長の光信号を分
波して取り出すことができる。これ以外の光デバイスと
して、光スィッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器等
も容易に実現することができるし、又半導体レーザー、
受光素子、光増幅用半導体素子、光変調用半導体素子、
光ゲート素子等をガラス導波路の入力端或いは出力側に
実装することもできる。
第４図を接続、或いは一体化することにより、発振光を
４分配した構成のガラス導波路レーザーを実現すること
ができる。又第４図の各出力導波路１３−１．１３−２
．１３−３．１３−４に第５図の回路を夫々焼結するこ
とにより、第４図の人力導波路１２−１に入射した波長
多重信号光（波長λ１．λ２．・・・、λｎ）を４分配
した後、第５図の分波器により夫々の波長の光信号を分
波して取り出すことができる。これ以外の光デバイスと
して、光スィッチ、光フィルタ、光変調器、光偏向器等
も容易に実現することができるし、又半導体レーザー、
受光素子、光増幅用半導体素子、光変調用半導体素子、
光ゲート素子等をガラス導波路の入力端或いは出力側に
実装することもできる。
［発明の効果］
以上の如く、本発明の希土類元素添加ガラス導波路は、
光フアイバ構造に代えてプレーナ構造の導波路構造を用
い、且つその導波路構造として、少なくともＳ １０２
微粒子と希土類元素含有微粒子とよりなる混成膜より構
成されたコア導波路を採用することにより、コア導波゛
路中の希土類元素の添加量を制御性良く高め、もって小
形化、低損失化、多機能化を実現することができる。
光フアイバ構造に代えてプレーナ構造の導波路構造を用
い、且つその導波路構造として、少なくともＳ １０２
微粒子と希土類元素含有微粒子とよりなる混成膜より構
成されたコア導波路を採用することにより、コア導波゛
路中の希土類元素の添加量を制御性良く高め、もって小
形化、低損失化、多機能化を実現することができる。
第１図および第２図は本発明の希土類元素添加ガラス導
波路の一実施例を示す概略図、第３図は本発明のガラス
導波路レーザーの実施例を示す図であって（ａ）は左側
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、第４図は本発
明の光増幅機能付きのスターカプラの実施例を示す図で
あって（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、第５図は本発明の光増幅機能付きの分波器の実施
例を示す断面図、第６図は本発明の希土類元素添加ガラ
ス導波路の製造方法の工程図、第７図は本発明の混成膜
を形成させる電子ビーム蒸着装置の実施例を示す概略図
、第８図は従来の光フアイバ増幅器の概略図を夫々示し
たものである。 １：基板、 ２：低屈折率ガラス膜、 ３：コア導波路、 ４：クラツド膜、 ５．６＝レーザーミラー １１−１〜１１−２：Ｙ分岐導波路、 １５−１〜１５−３ ：リング共振器、１７：メタル膜
、 ２４゜ ：ホトレジスト膜、 ：電子ビーム蒸着装置、 ：蒸発源、 ：混成膜。 ＼ヘーーー／／ ゝ頓４− ↑ ↑ 第 ６ 目 第 目
波路の一実施例を示す概略図、第３図は本発明のガラス
導波路レーザーの実施例を示す図であって（ａ）は左側
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、第４図は本発
明の光増幅機能付きのスターカプラの実施例を示す図で
あって（ａ）は左側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面図、第５図は本発明の光増幅機能付きの分波器の実施
例を示す断面図、第６図は本発明の希土類元素添加ガラ
ス導波路の製造方法の工程図、第７図は本発明の混成膜
を形成させる電子ビーム蒸着装置の実施例を示す概略図
、第８図は従来の光フアイバ増幅器の概略図を夫々示し
たものである。 １：基板、 ２：低屈折率ガラス膜、 ３：コア導波路、 ４：クラツド膜、 ５．６＝レーザーミラー １１−１〜１１−２：Ｙ分岐導波路、 １５−１〜１５−３ ：リング共振器、１７：メタル膜
、 ２４゜ ：ホトレジスト膜、 ：電子ビーム蒸着装置、 ：蒸発源、 ：混成膜。 ＼ヘーーー／／ ゝ頓４− ↑ ↑ 第 ６ 目 第 目
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、希土類元素を添加した略断面矩形状のコア導波路を
基板上に形成し、これらを該コア導波路の屈折率よりも
低屈折率の材料で被覆してなるガラス導波路において、
少なくとも ＳｉＯ＿２微粒子と希土類元素含有微粒子とよりなる混
成膜で前記コア導波路を構成したことを特徴とする希土
類元素添加ガラス導波路。 ２、前記コア導波路を構成するＳｉＯ＿２微粒子が、屈
折率制御用添加物を少なくとも１種含有していることを
特徴とする請求項第１記載の希土類元素添加ガラス導波
路。 ３、前記屈折率制御用添加物がＳｉＯ＿２の屈折率を低
下させる添加物であることを特徴とする請求項２記載の
希土類元素添加ガラス導波路。 ４、前記コア導波路を構成する希土類元素含有微粒子が
、希土類元素の酸化物の微粒子若しくは希土類元素の弗
化物の微粒子であることを特徴とする請求項１ないし３
記載の希土類元素添加ガラス導波路。 ５、前記コア導波路を高温熱処理することにより、少な
くともＳｉＯ＿２微粒子と希土類元素含有微粒子とを融
合させコア導波路中に希土類元素を略均一に拡散させた
ことを特徴とする請求項１ないし４記載の希土類元素添
加ガラス導波路。 ６、基板上に少なくともＳｉＯ＿２微粒子と希土類元素
含有微粒子とよりなる混成膜を形成し、前記混成膜上に
メタル膜およびホトレジスト膜を形成してホトリソクド
ラフィーを行いパターン化した後混成膜をドライエッチ
ングして略断面矩形状に加工してコア導波路となし、前
記メタル膜およびホトレジスト膜を除去し、前記コア導
波路および基板の表面をコア導波路の屈折率より低屈折
率の材料で被覆することを特徴とする希土類元素ガラス
導波路の製造方法。 ７、基板上に少なくともＳｉＯ＿２微粒子と希土類元素
含有微粒子とよりなる混成膜を形成するに際し、少なく
とも２つの蒸発源を有する電子ビーム蒸着装置を用い、
一方の蒸発源よりＳｉＯ＿２微粒子を他方の蒸発源より
希土類元素含有微粒子を略同時に蒸発させて基板上に堆
積させることを特徴とする請求項６記載の希土類元素添
加ガラス導波路の製造方法。 ８、請求項１ないし５記載のガラス導波路の少なくとも
コア導波路の両端面にレーザミラーを設け、一方のミラ
ーより励起光を入射させ、他方のミラーより出力光を取
り出すようにしたことを特徴とするガラス導波路レーザ
ー。 ９、請求項１ないし５記載のガラス導波路を用いて光受
動回路素子を少なくとも１種構成させ、入力側より信号
光に励起光を重畳させるようにしたことを特徴とするガ
ラス導波路デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170841A JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1170841A JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0335203A true JPH0335203A (ja) | 1991-02-15 |
| JP2788652B2 JP2788652B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=15912321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1170841A Expired - Fee Related JP2788652B2 (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 希土類元素添加ガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2788652B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0598395A1 (en) * | 1992-11-16 | 1994-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | An optical waveguide device and a method for fabricating the same |
| US6120917A (en) * | 1993-12-06 | 2000-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hybrid magnetic substrate and method for producing the same |
| WO2003077383A1 (en) * | 2002-03-13 | 2003-09-18 | Nikon Corporation | Light amplifying device and method of manufacturing the device, light source device using the light amplifying device, light treatment device using the light source device, and exposure device using the light source device |
| JP2009150363A (ja) * | 2007-12-21 | 2009-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機 |
| JP2010109366A (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-13 | Sharp Corp | 高量子効率シリコンナノ結晶を含むシリコン酸化物を用いた光導波路および光増幅方法 |
| JP2013113862A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス及びその製造方法 |
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| JPS60502272A (ja) * | 1983-09-26 | 1985-12-26 | プレツシ− オ−バ−シ−ズ リミテツド | 変調器における、あるいは、それに関する改良 |
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| JPS63157107A (ja) * | 1986-12-22 | 1988-06-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高複屈折性単一モ−ドガラス光導波路 |
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| JPH01219804A (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-01 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路用ガラス薄膜の作製方法 |
-
1989
- 1989-06-30 JP JP1170841A patent/JP2788652B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
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| EP0598395A1 (en) * | 1992-11-16 | 1994-05-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | An optical waveguide device and a method for fabricating the same |
| US5485540A (en) * | 1992-11-16 | 1996-01-16 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device bonded through direct bonding and a method for fabricating the same |
| US5785874A (en) * | 1992-11-16 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical waveguide device bonded through direct bonding and a method for fabricating the same |
| US6120917A (en) * | 1993-12-06 | 2000-09-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hybrid magnetic substrate and method for producing the same |
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| JP2013113862A (ja) * | 2011-11-25 | 2013-06-10 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2788652B2 (ja) | 1998-08-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |