JPH0437701A - Formation of optical waveguide - Google Patents
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- JPH0437701A JPH0437701A JP2143739A JP14373990A JPH0437701A JP H0437701 A JPH0437701 A JP H0437701A JP 2143739 A JP2143739 A JP 2143739A JP 14373990 A JP14373990 A JP 14373990A JP H0437701 A JPH0437701 A JP H0437701A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、光スィッチ、光変調器、光集積回路(先I
C)等の光デバイスや先コンポーネント等に、急峻な高
屈折率分布を有し光閉じ込め効果に優れた光導波路を形
成する方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention is applicable to optical switches, optical modulators, optical integrated circuits (first
The present invention relates to a method of forming an optical waveguide having a steep high refractive index distribution and excellent optical confinement effect in an optical device such as C) or a front component.
[従来の技術]
近年、薄膜作成技術や微細加工技術の発達に伴い、光ス
ィッチ、先フィルタ、光変調器、光集積回路(光IC)
等の光デバイスや光コンポーネント等においても集積化
か進み、誘電体基板あるL)は半導体基板上に光導波路
を形成することが必須になってきている。[Conventional technology] In recent years, with the development of thin film production technology and microfabrication technology, optical switches, front filters, optical modulators, and optical integrated circuits (optical ICs) have become increasingly popular.
As integration progresses in optical devices and optical components such as L), it has become essential to form an optical waveguide on a semiconductor substrate (L), which is a dielectric substrate.
この基板型光導波路は、光デバイスや光コンボーネット
等の高性能化、高信頼化、低価格化を実現するために欠
くことのてきないものであり、例えば、光コンポーネン
トにおいては、基板上の光導波路に光デバイスや光ファ
イバを効率良く接合させる際に接続時の光軸調整や接続
後の安定なアライメントが保持されることから、振動や
温度等の耐環境性に優れたものとなっている。This substrate-type optical waveguide is indispensable for achieving higher performance, higher reliability, and lower cost in optical devices and optical combo networks.For example, in optical components, it is necessary to When efficiently joining optical devices and optical fibers to optical waveguides, it maintains optical axis adjustment during connection and stable alignment after connection, making it highly resistant to environments such as vibration and temperature. ing.
この基板型光導波路の基板材料としては、例えば、光ス
ィッチやハイブリッド先IC等においては、光伝送損失
が小さいこと、高い電気光学特性を有する(電気光学効
果)こと等の理由から、二才ブ酸リチウム(L iN
bo 3)等の誘電体材料がよく用いられており、また
、半導体レーザー等の光デバイスにおいては、高速電子
回路や高速光検出器にも適した材料として、ガリウムヒ
素(G aA s)やインノウムリン(InP)等の化
合物半導体材料が良く用いられている。As a substrate material for this substrate-type optical waveguide, for example, in optical switches and hybrid ICs, two-year-old glass is used because of its low optical transmission loss and high electro-optic properties (electro-optic effect). Lithium oxide (L iN
Dielectric materials such as bo3) are often used, and in optical devices such as semiconductor lasers, gallium arsenide (GaAs) and innoum phosphorus are also suitable materials for high-speed electronic circuits and high-speed photodetectors. Compound semiconductor materials such as (InP) are often used.
ここで、第4図を参照して、誘電体基板であるニオブ酸
リチウム(L iN bo s)基板(以下、単にLN
基板と称する)上に光導波路を形成する方法について説
明する。Here, with reference to FIG. 4, a lithium niobate (LiNbos) substrate (hereinafter simply LN
A method for forming an optical waveguide on a substrate (referred to as a substrate) will be described.
■[第4図(a)参照]
LN基板1の表面1a全域に、厚みが均一になるように
ホトレジスト2を塗布する。2 [See FIG. 4(a)] Photoresist 2 is applied over the entire surface 1a of the LN substrate 1 so that the thickness is uniform.
■[第4図(b)参照]
光導波路のパターンが描かれたマスク3をホトレジスト
2上の所定位置に載置し、紫外線露光4によりマスク3
の光導波路のパターンをホトレジスト2上に転写する。■ [See FIG. 4(b)] A mask 3 with an optical waveguide pattern drawn thereon is placed on a predetermined position on the photoresist 2, and the mask 3 is exposed to ultraviolet light 4.
The pattern of the optical waveguide is transferred onto the photoresist 2.
■[第4図(c)参照]
ホトレジスト2を現像処理することにより、光導波路を
形成すべき部分のホトレノスト2aヲLN基板l上から
除去し、ホトレジスト2に窓5を形成する。2 [See FIG. 4(c)] By developing the photoresist 2, the photoresist 2a in the portion where the optical waveguide is to be formed is removed from the LN substrate l, and a window 5 is formed in the photoresist 2.
■[第4図(d)参照]
スパッタリング法、真空蒸着法、EB蒸着法、ECRス
パッタリング法等により、ホトレジスト2上及びLN基
板l上の窓5の部分に均一に拡散材料層6を形成する。■ [See FIG. 4(d)] A diffusion material layer 6 is uniformly formed on the photoresist 2 and the window 5 on the LN substrate l by sputtering, vacuum evaporation, EB evaporation, ECR sputtering, etc. .
この拡散材料層6は、LN基板1より高い屈折率を有す
る材料、例えば、チタン(T i)、タンタル(Ta)
等により構成される。This diffusion material layer 6 is made of a material having a higher refractive index than the LN substrate 1, such as titanium (Ti) or tantalum (Ta).
It is composed of etc.
■[第4図(e)参照]
有機溶剤等によりホトレノスト2をLN基板l上から完
全に除去する。これにより、LN基板l上の窓5の部分
、すなわち、光導波路を形成すべき部分の上にのみ拡散
材料層6が残存することとなる。(2) [See FIG. 4(e)] Photorenost 2 is completely removed from the LN substrate 1 using an organic solvent or the like. As a result, the diffusion material layer 6 remains only on the window 5 portion on the LN substrate l, that is, on the portion where the optical waveguide is to be formed.
■[第4図(J)参照]
このLNN基板上拡散炉内に挿入して所定の温度にて熱
処理を行い、拡散材料層6をL ′N基板l内に拡散さ
せ、LN基板1より高い屈折率を有する高屈折率層7を
形成する。この高屈折率層7が光導波路8となる。■ [See Figure 4 (J)] This LNN substrate is inserted into a diffusion furnace and heat treated at a predetermined temperature to diffuse the diffusion material layer 6 into the L'N substrate 1, which is higher than the LN substrate 1. A high refractive index layer 7 having a refractive index is formed. This high refractive index layer 7 becomes an optical waveguide 8.
以上の工程の中で■〜■の工程か、いわゆるリフトオフ
法と呼ばれているパターン形成方法である。Among the above steps, steps ① to ① are a pattern forming method called the so-called lift-off method.
第5図及び第6図は、上記の方法によりLN基板上に形
成された光導波路の構造の一例を示す図である。FIGS. 5 and 6 are diagrams showing an example of the structure of an optical waveguide formed on an LN substrate by the above method.
LN基板1の表面1aには、光導波路8が直線状に形成
されている。On the surface 1a of the LN substrate 1, an optical waveguide 8 is formed in a straight line.
光導波路8は、第6図(a)に示す様に、LN基板1の
光導波路を形成すべき部分に高屈折率材料(チタン(T
i))を熱拡散し、高屈折率層9としたものである。As shown in FIG. 6(a), the optical waveguide 8 is made of a high refractive index material (titanium (T
i)) is thermally diffused to form a high refractive index layer 9.
ここで、第6図(a)はSIMS(Seeondary
Ion Mass 5pectroIIletry:
二次イオンマススペクトロメトリー)あるいはオージェ
分光分析等により断面方向の高屈折率材料(チタン(T
i))の濃度分布を測定した参考データである。Here, FIG. 6(a) shows SIMS (Seeondary
Ion Mass 5petroIIletry:
High refractive index material (titanium (T)
This is reference data obtained by measuring the concentration distribution of i)).
この高屈折率層9においては、高屈折率材料(チタン(
T i))原子は、その濃度がLNN基板上表面Iaか
ら内部に向ってなだらかに低下する様に分布している。In this high refractive index layer 9, a high refractive index material (titanium (
T i)) The atoms are distributed such that their concentration gradually decreases from the upper surface Ia of the LNN substrate toward the inside.
この高屈折率層9の水平方向(×方向)及び深さ方向(
d方向)の屈折率(n)分布は、第6図(b)及び(c
)に示す様に高屈折率材料(チタン(Ti))原子の濃
度分布に依存しており、比較的緩やかな曲線を示してし
)ろ。The horizontal direction (x direction) and the depth direction (
The refractive index (n) distribution in the d direction) is shown in Figures 6(b) and (c).
), it depends on the concentration distribution of high refractive index material (titanium (Ti)) atoms and shows a relatively gentle curve).
以上、光導波路8の形成方法を詳細に説明したが、この
光導波路8はLNN基板上り低い屈折率を有する原子を
含む拡散材料層、例えば酸化マグ不ノウム(MgO)等
の拡散材料層を、L区基板1上の光導波路を形成しない
部分に形成し、この拡散材料層をLNN基板上光導波路
を形成しない部分に拡散させ、光導波路以外のLNN基
板上屈折率を減少させる方法によっても形成することが
できる。The method for forming the optical waveguide 8 has been described in detail above, and the optical waveguide 8 includes a diffusion material layer containing atoms having a low refractive index on the LNN substrate, such as a diffusion material layer such as magnonium oxide (MgO). It can also be formed by forming the diffusion material layer on a portion of the L-section substrate 1 where the optical waveguide is not formed, and diffusing this diffusion material layer onto the portion of the LNN substrate where the optical waveguide is not formed, thereby reducing the refractive index on the LNN substrate other than the optical waveguide. can do.
[発明が解決しようとする課題]
ところで、上記の光導波路8の形成方法では、熱拡散に
より拡散材料層6をLN基板1内に拡散させているので
、拡散の方向がL N基板lの表面から内部に向って半
円を描く様に等方的となる(等方性拡散)か、もしくは
極めて近いものとなる。[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the method for forming the optical waveguide 8 described above, the diffusion material layer 6 is diffused into the LN substrate 1 by thermal diffusion, so that the direction of diffusion is directed toward the surface of the LN substrate 1. It becomes isotropic as if drawing a semicircle toward the inside (isotropic diffusion), or it becomes very close to it.
したかって、所定の厚みの光導波路を得ようとすると同
時にこの光導波路の幅も広がってしまうために、光導波
路の厚みと幅を同時に制御することが非常に困難となり
、良好な断面形状の光導波路が得難いという問題があっ
た。Therefore, when trying to obtain an optical waveguide with a predetermined thickness, the width of this optical waveguide also increases, making it extremely difficult to control the thickness and width of the optical waveguide at the same time. There was a problem that it was difficult to obtain a wave path.
また、単純な拡散により光導波路8を形成しているので
、光導波路8とLNN基板色の境界近傍においては拡散
原子の濃度勾配を急峻なものにすることができず、緩や
かなものとならざるを得ない。したがって、屈折率分布
もなだらかなものとなり良好な光導波路を得ることが非
常に困難になるので光閉じ込め効果が弱くなるという問
題点があった。Furthermore, since the optical waveguide 8 is formed by simple diffusion, the concentration gradient of the diffused atoms cannot be made steep near the boundary between the optical waveguide 8 and the LNN substrate color, but must be gradual. I don't get it. Therefore, the refractive index distribution becomes gentle, making it extremely difficult to obtain a good optical waveguide, resulting in a problem that the optical confinement effect is weakened.
光閉じ込め効果か弱くなると、特に光デバイスの曲がり
光導波路における伝送損失が大きくなり、光伝送上大き
な問題となる。When the optical confinement effect weakens, transmission loss especially in curved optical waveguides of optical devices increases, which poses a major problem in optical transmission.
この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、急峻
な屈折率分布を有し、光を良好に閉し込めることのでき
る低損失の光導波路の形成方法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method for forming a low-loss optical waveguide that has a steep refractive index distribution and can satisfactorily confine light.
[課題を解決するための手段]
上記課題を解決するために、この発明は次の様な光導波
路の形成方法を採用した。すなわち、誘電体基板に光導
波路を形成する方法であって、前記基板の光導波路を形
成すべき部分に、前記基板より屈折率が高い高屈折率材
料を選択的に注入してイオン注入領域とし、このイオン
注入領域の上に前記基板より屈折率が高い高屈折率材料
からなる拡散材料層を形成し、その後、前記基板を加熱
処理することにより前記拡散材料層を前記基板内に拡散
させて高屈折率層とすることを特徴としている。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention employs the following method of forming an optical waveguide. That is, a method for forming an optical waveguide in a dielectric substrate, in which a high refractive index material having a refractive index higher than that of the substrate is selectively implanted into a portion of the substrate where the optical waveguide is to be formed, thereby forming an ion implantation region. , a diffusion material layer made of a high refractive index material having a higher refractive index than the substrate is formed on the ion implantation region, and then the diffusion material layer is diffused into the substrate by heat-treating the substrate. It is characterized by having a high refractive index layer.
[作用]
この発明では、前記誘電体基板の光導波路を形成すべき
部分に形成された高屈折率層は、光導波路と前記基板と
の境界近傍の屈折率分布を急峻なものにし、光を良好に
閉じ込め、光の伝送損失を低減する。[Function] In the present invention, the high refractive index layer formed in the portion of the dielectric substrate where the optical waveguide is to be formed makes the refractive index distribution in the vicinity of the boundary between the optical waveguide and the substrate steep. Provides good confinement and reduces optical transmission loss.
[実施例]
以下、図面を参照してこの発明の一実施例について説明
する。[Embodiment] Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、第1図に基づきこの発明に係る光導波路の形成方
法についてLへ基板(誘電体基板)を例に採り説明する
。First, a method for forming an optical waveguide according to the present invention will be explained based on FIG. 1, taking an L substrate (dielectric substrate) as an example.
■ :第1図(a)参照 :
ます、清浄表面を何するLN基板21を用意する。次に
、イオン注入装置により加速電圧25kVにて加速した
高屈折率材料(チタン(T1)イオン)22を光導波路
パターンに合わせて集束、走査することにより、LN基
板2Iの上面21aにイオンドーズ5 x l O”/
cm’のイオン注入領域23を形成する。このイオン
注入領域23の形状は、例えば、2×2基板型光スイツ
チの場合では、光結合領域において幅6μm、光導波路
間隔4μm程度である。■: See FIG. 1(a): First, prepare the LN substrate 21 with a clean surface. Next, by focusing and scanning high refractive index material (titanium (T1) ions) 22 accelerated at an acceleration voltage of 25 kV using an ion implantation device in accordance with the optical waveguide pattern, an ion dose of 5 is applied to the upper surface 21a of the LN substrate 2I. x l O”/
An ion implantation region 23 of cm' is formed. For example, in the case of a 2×2 substrate type optical switch, the shape of the ion implantation region 23 is approximately 6 μm wide in the optical coupling region and 4 μm apart between the optical waveguides.
■[第1図(b)参照]
リフトオフ法により、イオン注入領域23の上全域に拡
散材料層24を形成する。この拡散材料層24は、LN
N基板色り高い屈折率を育する厚み200人のチタン(
T i)I膜である。この厚みは従来の熱拡散法により
作成される光導波路と同一である。(2) [See FIG. 1(b)] A diffusion material layer 24 is formed over the entire area above the ion implantation region 23 by a lift-off method. This diffusion material layer 24 is LN
N substrate: 200mm thick titanium (
T i)I film. This thickness is the same as that of an optical waveguide made by the conventional thermal diffusion method.
■:第1図(c)参照−1
LN基板21を拡散炉に挿入し、最高温度1050°C
にて4時間加熱処理を行い、拡散材料層24をLへ基板
21内に拡散させ、高屈折率層25を形成する。この高
屈折率層25が光導波路26となる。■: Refer to Figure 1(c)-1 Insert the LN substrate 21 into a diffusion furnace, and the maximum temperature is 1050°C.
Heat treatment is performed for 4 hours to diffuse the diffusion material layer 24 into the substrate 21 to form a high refractive index layer 25. This high refractive index layer 25 becomes an optical waveguide 26.
以上説明した様に、上記実施例の光導波路の形成方法に
よれば、LN基板2Iの光導波路を形成すべき部分に、
LN基板21より屈折率が高い高屈折率材料(チタン(
T i)イオン)22を選択的に注入してイオン注入領
域23としたので、高い運動エネルギーを何するイオノ
注入の効果により短時間でイオン注入領域23を形成す
ることができる。As explained above, according to the optical waveguide forming method of the above embodiment, in the portion of the LN substrate 2I where the optical waveguide is to be formed,
A high refractive index material (titanium) with a higher refractive index than the LN substrate 21
Since the ion implantation region 23 is formed by selectively implanting the Ti) ions 22, the ion implantation region 23 can be formed in a short time due to the effect of ion implantation with high kinetic energy.
また、このイオン注入領域23の上にチタン(Ti)か
らなる拡散材料層24を形成し、その後、LN基板21
を加熱処理することにより拡散材料層24をLN基板2
1内に拡散させて高屈折率層25としたので、イオン注
入による結晶構造の一部破壊や結晶格子間の注入原子に
よる結晶構造の歪により、イオン注入量に応じてイオン
拡散が促進されることとなり(拡散促進効果)、この新
たなイオン注入領域がイオン拡散源となるために拡散速
度が上昇し、短時間で良好な高屈折率層25を形成する
ことができる。Further, a diffusion material layer 24 made of titanium (Ti) is formed on this ion implantation region 23, and then the LN substrate 21
By heating the diffusion material layer 24, the LN substrate 2
1 to form the high refractive index layer 25, ion diffusion is promoted depending on the amount of ion implantation due to partial destruction of the crystal structure due to ion implantation and distortion of the crystal structure due to implanted atoms between crystal lattices. As a result (diffusion promotion effect), this new ion implantation region becomes an ion diffusion source, so the diffusion rate increases, and a good high refractive index layer 25 can be formed in a short time.
また、加熱処理することにより結晶構造が再配列するの
で、イオン注入による結晶構造の一部破壊や結晶格子間
の注入原子による結晶構造の歪は加熱処理により消失し
良好な結晶構造とすることができる。In addition, since the crystal structure is rearranged by heat treatment, partial destruction of the crystal structure due to ion implantation and distortion of the crystal structure due to implanted atoms between crystal lattices disappears by heat treatment, resulting in a good crystal structure. can.
以上述べた様に、上記実施例によれば、イオン注入によ
る拡散促進効果を利用することにより、急峻な屈折率分
布を有し、光を良好に閉じ込めることのできる低損失の
光導波路の形成方法を提供することができる。As described above, according to the above embodiment, a method for forming a low-loss optical waveguide that has a steep refractive index distribution and can effectively confine light by utilizing the diffusion promoting effect of ion implantation. can be provided.
以上、光導波路26の形成方法を詳細に説明したが、こ
の光導波路26はイオン注入領域23を含むLN基板2
1の上面21a全域に拡散材料層24を形成し、その後
加熱処理を行い、光導波路26以外のLN基板21上の
拡散材料層24を研磨等により除去する方法によっても
光導波路26を形成することができる。The method for forming the optical waveguide 26 has been described above in detail.
The optical waveguide 26 can also be formed by forming the diffusion material layer 24 over the entire upper surface 21a of the optical waveguide 1, then performing heat treatment, and removing the diffusion material layer 24 on the LN substrate 21 other than the optical waveguide 26 by polishing or the like. I can do it.
また、イオン注入領域23を形成する手段としては、L
N基板21より屈折率か高い高屈折率材料(チタン(T
i)イオン)22を選択的に注入しているが、上記の
イオン注入と同様のイオン注入領域が形成作用できるも
のであればよく、上記実施例に特に限定されるものでは
ない。Further, as a means for forming the ion implantation region 23, L
A high refractive index material (titanium (T) with a higher refractive index than the N substrate 21
i) Ions) 22 are selectively implanted, but the invention is not particularly limited to the above embodiments, as long as it can form an ion implantation region similar to the ion implantation described above.
第2図及び第3図は、上記の方法により形成された光導
波路の構造の一例を示す2×2基板型光スイツチ(以下
、光スィッチと略称する)31の図である。FIGS. 2 and 3 are diagrams of a 2×2 substrate type optical switch (hereinafter abbreviated as an optical switch) 31 showing an example of the structure of an optical waveguide formed by the above method.
この光スィッチ31は、LN基板(誘電体基板)32の
上面32aに光結合領域33を有する2つの光導波路3
4.35が形成されたものである。This optical switch 31 includes two optical waveguides 3 having an optical coupling region 33 on the upper surface 32a of an LN substrate (dielectric substrate) 32.
4.35 was formed.
この光結合領域33の光導波路34の上には電極36が
、また、光導波路35の上には電極37゜38が形成さ
れている。An electrode 36 is formed on the optical waveguide 34 of the optical coupling region 33, and electrodes 37 and 38 are formed on the optical waveguide 35.
光導波路34(35)は、第3図に示す様に、LN基板
32の光導波路を形成すべき部分に高屈折率材料(チタ
ン(T i)イオン)をイオン注入法により注入し、高
屈折率層40としたものである。ここで、第3図(a)
はS IM S (S econdary Ion M
ass Spectrometry:二次イオンマスス
ペクトロメトリー)あるいはオージェ分光分析等により
断面方向の高屈折率材料(チタン(T i))の濃度分
布を測定した参考データである。As shown in FIG. 3, the optical waveguide 34 (35) is made by implanting a high refractive index material (titanium (Ti) ions) into the portion of the LN substrate 32 where the optical waveguide is to be formed by ion implantation. The ratio layer is 40. Here, Fig. 3(a)
is SIM S (S secondary Ion M
This is reference data obtained by measuring the concentration distribution of a high refractive index material (titanium (Ti)) in the cross-sectional direction by ass spectrometry (secondary ion mass spectrometry) or Auger spectroscopy.
この高屈折率層40においては、高屈折率材料(チタン
(T i)原子)はLN基板32の表面32aから内部
に向って高屈折率層40とLN基板32との境界領域4
1で急峻に濃度が低下する様に分布している。この高屈
折率層40の水平方向(X方向)及び深さ方向(d方向
)の屈折率(n)分布は、第3図(b)及び(c)に示
す様に高屈折率材料(チタン(T i)原子)の濃度分
布に依存しており、高屈折率層40の中央近傍か高屈折
率部、境界領域41が屈折率の急変部、LN基板32が
低屈折率と明瞭に区分されている。In this high refractive index layer 40 , the high refractive index material (titanium (Ti) atoms) extends inward from the surface 32 a of the LN substrate 32 into the boundary region 4 between the high refractive index layer 40 and the LN substrate 32 .
The distribution is such that the concentration decreases steeply at 1. The refractive index (n) distribution in the horizontal direction (X direction) and depth direction (d direction) of this high refractive index layer 40 is as shown in FIGS. 3(b) and (c). It depends on the concentration distribution of (Ti) atoms), and it is clearly divided into a high refractive index area near the center of the high refractive index layer 40, a sharp change in refractive index in the boundary region 41, and a low refractive index in the LN substrate 32. has been done.
電極36は、上層の電極層36aと下層の電極バッファ
層36bの2層により構成されたしのであり、電極37
(38)も全く同様の構成である。The electrode 36 is composed of two layers: an upper electrode layer 36a and a lower electrode buffer layer 36b.
(38) also has exactly the same configuration.
上記の様に構成された光スィッチ31においては、光導
波路34の一端部34aから入射した光は、これらの電
極間に電圧が印加されない場合には他端部34bから外
方へ出射するか、これらの1を極間に電圧か印加された
場合には光結合領域33において光導波路34から光導
波路35に移行し、光導波路35の一端部35aから外
方へ出射する。すなわち、光スィッチとしての動作を行
う。In the optical switch 31 configured as described above, light incident from one end 34a of the optical waveguide 34 is emitted outward from the other end 34b when no voltage is applied between these electrodes, or When a voltage is applied between the poles of these 1, the light is transferred from the optical waveguide 34 to the optical waveguide 35 in the optical coupling region 33, and is emitted outward from one end 35a of the optical waveguide 35. That is, it operates as an optical switch.
以上、詳細に説明した様に、この光スィッチ3!におい
ても、高屈折率材料(チタン(T1)原子)は、LN基
板32の表面32aから内部に向って高屈折率層40と
LN基板32との境界領域41て急峻に低下する様に、
その濃度が分布しているので、急峻かつ良好な屈折率分
布を有することとなり、光を良好に閉し込めることので
きる低損失の光導波路34.35を有する光スィッチ3
1を提供することができる。As explained above in detail, this light switch 3! Also, the high refractive index material (titanium (T1) atoms) decreases steeply from the surface 32a of the LN substrate 32 toward the boundary region 41 between the high refractive index layer 40 and the LN substrate 32.
Since the concentration is distributed, the optical switch 3 has a steep and good refractive index distribution, and has a low-loss optical waveguide 34 and 35 that can effectively confine light.
1 can be provided.
U発明の効果]
以上詳細に説明した様に、この発明によれば、誘電体基
板に光導波路を形成する方法であって、前記基板の光導
波路を形成すべき部分に、前記基板より屈折率が高い高
屈折率材料を選択的に注入してイオン注入領域としたの
で、高い運動エネルギーを有するイオンの注入により短
時間でイオン注入領域を形成することができる。Effects of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, there is provided a method for forming an optical waveguide on a dielectric substrate, in which a portion of the substrate where the optical waveguide is to be formed has a refractive index lower than that of the substrate. Since the ion implantation region is formed by selectively implanting a material with a high refractive index, the ion implantation region can be formed in a short time by implanting ions having high kinetic energy.
また、前記イオン注入領域の上に前記基板より屈折率が
高い高屈折率材料からなる拡散材料層を形成し、その後
、前記基板を加熱処理することにより前記拡散材料層を
前記基板内に拡散させて高屈折率層としたので、イオン
注入による結晶構造の一部破壊や結晶格子間の注入原子
により生じた結晶構造の歪により、イオン注入量に応じ
てイオン拡散が促進されることとなり(拡散促進効果)
、この新たなイオン注入領域がさらにイオン拡散源とな
るために拡散速度が上昇し、短時間で良好な高屈折率層
が形成できる。Further, a diffusion material layer made of a high refractive index material having a higher refractive index than the substrate is formed on the ion implantation region, and then the diffusion material layer is diffused into the substrate by heat-treating the substrate. As a high refractive index layer is created by ion implantation, ion diffusion is promoted depending on the amount of ion implantation due to partial destruction of the crystal structure due to ion implantation and distortion of the crystal structure caused by implanted atoms between crystal lattices. promotion effect)
Since this new ion implantation region further serves as an ion diffusion source, the diffusion rate increases, and a good high refractive index layer can be formed in a short time.
また、加熱処理することにより結晶構造が再配列するの
で、イオン注入による結晶構造の一部破壊や結晶格子間
の注入原子による結晶構造の歪は、この加熱処理により
消失し良好な結晶構造か再生される。In addition, since the crystal structure is rearranged by heat treatment, partial destruction of the crystal structure due to ion implantation and distortion of the crystal structure due to implanted atoms between crystal lattices are eliminated by this heat treatment, and a good crystal structure is regenerated. be done.
以上述べた様に、イオン注入による拡散促進効果を利用
することにより、急峻な屈折率分布を有し、光閉じ込め
の良好な低損失光導波路の形成方法を提供することがで
きる。As described above, by utilizing the diffusion promoting effect of ion implantation, it is possible to provide a method for forming a low-loss optical waveguide having a steep refractive index distribution and good optical confinement.
第1図ないし第3図はこの発明の一実施例を示す図であ
って、第1図は光導波路の形成方法を示す工程説明図、
第2図及び第3図は上記の方法により形成された光導波
路の構造の一例を示す基盤型光スイッチの図、第4図な
いし第6図は従来の光導波路の形成方法を示す図であっ
て、第4図は光導波路の形成方法を示す工程説明図、第
5図及び第6図は上記の方法により形成された光導波路
の構造の一例を示す図である。
I
LN基板(誘電体基板)、
高屈折率材料(チタン(T i)イオン)、イオン注入
領域、
拡散材料層、
高屈折率層、
光導波路、
第1図
チ)、
2×2基盤型光スイツチ(光スイツ
LN基板(誘電体基板)、
光結合領域、
光導波路、
38 ・ ・ 電極、
高屈折率層。1 to 3 are diagrams showing one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a process explanatory diagram showing a method for forming an optical waveguide;
2 and 3 are diagrams of a substrate type optical switch showing an example of the structure of an optical waveguide formed by the above method, and FIGS. 4 to 6 are diagrams showing a conventional method for forming an optical waveguide. FIG. 4 is a process explanatory diagram showing a method for forming an optical waveguide, and FIGS. 5 and 6 are diagrams showing an example of the structure of an optical waveguide formed by the above method. I LN substrate (dielectric substrate), high refractive index material (titanium (Ti) ion), ion implantation region, diffusion material layer, high refractive index layer, optical waveguide, Figure 1 h), 2 × 2 substrate type optical Switch (optical switch LN substrate (dielectric substrate), optical coupling region, optical waveguide, 38... electrode, high refractive index layer.
Claims (1)
板の光導波路を形成すべき部分に、前記基板より屈折率
が高い高屈折率材料を選択的に注入してイオン注入領域
とし、このイオン注入領域の上に前記基板より屈折率が
高い高屈折率材料からなる拡散材料層を形成し、その後
、前記基板を加熱処理することにより前記拡散材料層を
前記基板内に拡散させて高屈折率層とすることを特徴と
する光導波路の形成方法。A method for forming an optical waveguide in a dielectric substrate, the method comprising: selectively implanting a high refractive index material having a higher refractive index than that of the substrate into a portion of the substrate where the optical waveguide is to be formed, forming an ion implantation region; A diffusion material layer made of a high refractive index material having a higher refractive index than the substrate is formed on the ion implantation region, and then the substrate is heat-treated to diffuse the diffusion material layer into the substrate to achieve a high refractive index. 1. A method for forming an optical waveguide, the method comprising forming an optical waveguide as a layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143739A JPH0437701A (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Formation of optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143739A JPH0437701A (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Formation of optical waveguide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0437701A true JPH0437701A (en) | 1992-02-07 |
Family
ID=15345891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143739A Pending JPH0437701A (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Formation of optical waveguide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0437701A (en) |
-
1990
- 1990-06-01 JP JP2143739A patent/JPH0437701A/en active Pending
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