JPH05257020A - 基板型方向性結合器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本願発明の基板型方向性結合器の製造方法
は、基板２２上に第１の光導波路２４、クラッド層２３
を形成し、クラッド層２３上に、第１の光導波路２４の
結合部に対して第２の光導波路２５の結合部が平行とな
る様に第２の光導波路２５を形成することを特徴とす
る。また、第１の基板上に第１の光導波路、第１のクラ
ッド層を、第２の基板上に第２の光導波路、第２のクラ
ッド層をそれぞれ形成し、第１の基板と第２の基板とを
対向させて、第１の光導波路の結合部と第２の光導波路
の結合部とが互いに平行となる様に位置合わせを行い、
第１のクラッド層と第２のクラッド層とを貼り合わせて
一体化することを特徴とする。 【効果】 光導波路の結合部の間隔を高精度で制御する
ことができ、特性のバラツキを小さくすることができ、
１種類のマスクを用いて複数の分岐比の結合部を容易に
作成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板型方向性結合器の製
造方法に係り、さらに詳しくは、光通信システムや光デ
ータ・情報処理システム等のキーデバイスとして用いら
れる基板型方向性結合器の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、光通信システムや光データ・情報
処理システム等に用いられる方向性結合器としては、機
械的に光ファイバやプリズム等の光学部品を組合せてこ
れらを駆動することにより光の結合状態を変える機械式
のものと、電気光学効果、音響光学効果、磁気光学効果
等を有する基板に所定の不純物を添加し一部を近接させ
て方向性結合器とした導波路を作成し、前記方向性結合
器部分に電界等を加えて光の結合状態を変える非機械式
のものとに分けることができる。該非機械式のものは、
基板上に主要部分が一体に形成されているために信頼性
が高く小型化が可能、数Ｖ程度の低い電圧で駆動可能、
切り替え時間が１ｍｓ程度と高速、等の種々の特徴を有
することから、さらに高度の光デバイスへ向けて研究開
発が精力的に進められている。

【０００３】図１２は、上記の基板型方向性結合器の一
例を示すもので、この基板型方向性結合器１は、基板２
に２本の光導波路３，４が形成され、これらの光導波路
３，４の一部が近接されて結合部５とされたもので、該
結合部５に電界を加えることにより該結合部５の導波路
３ａ，４ａの屈折率を変化させて光の分波及び合波を行
うものである。この基板型方向性結合器１では、結合部
５の長さ、結合部５の導波路３ａ，４ａの間隔、これら
の導波路３ａ，４ａを構成する材料の固有の屈折率等に
より分波及び合波の割合が変化する。例えば、３ｄＢカ
プラと称されるものでは、分岐比が１：１になる様に結
合部５が設計され製造される。

【０００４】次に、基板型方向性結合器１を製造する方
法について説明する。まず、図１３に示す様に、基板１
１上に、ガラスを主成分とするクラッド層１２、該クラ
ッド層１２より屈折率の高いガラスを主成分とするコア
層１３を順次堆積させる。次いで、図１４に示す様に、
コア層１３上にレジスト１４を塗布し、フォトリソグラ
フィによりマスク１５に描かれた導波路パターン１６を
レジスト１４に転写する。次いで、エッチングによりコ
ア層１３の不要部分を除去し所定の形状のコア１７，１
７とする。次いで、図１５に示す様に、クラッド層１２
及びコア１７，１７の上に該クラッド層１２と同一成分
のガラスを堆積しクラッド層１８とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た基板型方向性結合器１では、結合部５の長さ、結合部
５の導波路３ａ，４ａの間隔、これらの導波路３ａ，４
ａを構成する材料の固有の屈折率等によりその分岐特性
が変化するために、特性のバラツキの小さい基板型方向
性結合器１を製造するにはこれらの要因、特に導波路３
ａ，４ａの間隔を高精度で制御する必要があるが、現状
の製造方法ではこれらの制御は非常に困難である。した
がって、特性のバラツキの小さい基板型方向性結合器１
を得ることが難しいという問題があった。また、導波路
３ａ，４ａの間隔を高精度で制御するには、マスク１５
の導波路パターン１６を高精度で作成する必要がある
が、現状の方法ではこれ以上の精度を求めることが難し
いという欠点の他に、レジスト１４に転写される導波路
パターン１６は１種類のみであるから、１種類のマスク
１５ではただ一つの分岐比を有する分岐結合回路しか形
成することができず、様々な分岐比を有する分岐結合回
路を形成する場合には、各分岐比に対応したマスク１５
を個別に準備する必要があるという欠点もあった。

【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、導波路の間隔を高精度で制御することがで
き、したがって、特性のバラツキを小さくすることがで
き、しかも１種類のマスクを用いて複数の分岐比の結合
部を容易に作成することができる基板型方向性結合器の
製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な基板型方向性結合器の製造方法を
採用した。すなわち、請求項１記載の基板型方向性結合
器の製造方法は、複数の光導波路の一部を近接させて結
合部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、基
板上に第１の光導波路、クラッド層を順次形成し、次い
で該クラッド層上に、前記第１の光導波路の結合部に対
して第２の光導波路の結合部が平行となる様に該第２の
光導波路を形成することを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の基板型方向性結合器
の製造方法は、複数の光導波路の一部を近接させて結合
部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、第１
の基板上に第１の光導波路、第１のクラッド層を順次形
成するとともに、第２の基板上に第２の光導波路、第２
のクラッド層を順次形成し、次いで、前記第１の基板と
第２の基板とを対向させて、前記第１の光導波路の結合
部と第２の光導波路の結合部とが互いに平行となる様に
位置合わせを行い、次いで、前記第１のクラッド層と第
２のクラッド層とを貼り合わせて一体化することを特徴
としている。

【０００９】また、請求項３記載の基板型方向性結合器
の製造方法は、請求項１または２記載の基板型方向性結
合器の製造方法において、前記第１の光導波路と第２の
光導波路との間に、前記クラッド層と屈折率の異なる中
間クラッド層を形成することを特徴としている。

【００１０】また、請求項４記載の基板型方向性結合器
の製造方法は、複数の光導波路の一部を近接させて結合
部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、基板
に、該基板の表面の対向する一方の辺から他方の辺に向
かって傾斜する面を形成し、該傾斜面に、形成すべき光
導波路の結合部が前記一方の辺に平行となる様に、複数
の光導波路を形成することを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１記載の基板型方向性結合器の
製造方法では、前記第１の光導波路を覆うクラッド層上
に、前記第１の光導波路の結合部に対して第２の光導波
路の結合部が平行となる様に該第２の光導波路を形成す
ることにより、これらの結合部の間隔を高精度で制御す
ることが可能になり、したがって、特性のバラツキを小
さくすることが可能になり、１種類のマスクを用いて複
数の分岐比の結合部を容易に作成することが可能にな
る。

【００１２】また、請求項２記載の基板型方向性結合器
の製造方法では、前記第１の基板と第２の基板とを対向
させて、前記第１の光導波路の結合部と第２の光導波路
の結合部とが互いに平行となる様に位置合わせを行うこ
とにより、これらの結合部の間隔を高精度で制御するこ
とが可能になり、したがって、特性のバラツキを小さく
することが可能になり、１種類のマスクを用いて複数の
分岐比の結合部を容易に作成することが可能になる。

【００１３】また、請求項３記載の基板型方向性結合器
の製造方法では、前記第１の光導波路と第２の光導波路
との間に、前記クラッド層と屈折率の異なる中間クラッ
ド層を形成することにより、中間クラッド層の屈折率を
変えることで結合部の分岐比を自由に設定することが可
能になる。したがって、１種類のマスクを用いて複数の
分岐比の結合部を容易に作成することが可能になる。

【００１４】また、請求項４記載の基板型方向性結合器
の製造方法では、基板の傾斜面に、形成すべき光導波路
の結合部が前記傾斜面の一方の辺に平行となる様に、複
数の光導波路を形成することにより、これらの光導波路
の結合部の間隔を高精度で制御することが可能になり、
したがって、特性のバラツキを小さくすることが可能に
なり、１種類のマスクを用いて複数の分岐比の結合部を
容易に作成することが可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の基板型方向性結合器の製造方
法の各実施例について図を基に説明する。 （第１実施例）図１は本発明の第１実施例の基板型方向
性結合器の製造方法により作成した基板型方向性結合器
２１の斜視図であり、図２はその側面図である。この基
板型方向性結合器２１は、ガラス基板２２上に、第１ク
ラッド層２３ａ、第１光導波路２４、第１クラッド層２
３ｂを順次形成し、次いで該第１クラッド層２３ｂ上
に、第１光導波路２４の結合部２４ａに対して第２光導
波路２５の結合部２５ａが平行となる様に該第２光導波
路２５を形成し、次いで第１クラッド層２３ｂ及び第２
光導波路２５上に第２クラッド層２６を形成することに
より製造されたものである。

【００１６】ここで、基板型方向性結合器２１の製造方
法について、図３ないし図８に基づき説明する。まず、
減圧ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、ガラス
基板２２上に、第１クラッド層３２、第１光導波層３３
を順次堆積する（図３）。次いで、第１光導波層３３上
に所定のパターンの保護ガラス層３４を形成し、エッチ
ングにより保護ガラス層３４以外の部分の第１光導波層
３３ａを除去し、残った第１光導波層３３ｂを所定の形
状の第１光導波路２４とする（図４）。次いで、保護ガ
ラス層３４を除去し、第１クラッド層３２及び第１光導
波路２４の上に、前記第１クラッド層３２と同一の材料
からなる第１クラッド層３５を堆積させ、第１クラッド
層２３とする（図５）。

【００１７】次いで、第１クラッド層２３上に、第１光
導波路２４と同一の材料からなる第２光導波層３６を堆
積し、所定のパターンの保護ガラス層３７を形成する
（図６）。次いで、エッチングにより保護ガラス層３７
以外の部分の第２光導波層３６ａを除去し、残った第２
光導波層３６ｂを所定の形状の第２光導波路２５とする
（図７）。ここでは、第１光導波路２４の結合部２４ａ
に対して第２光導波路２５の結合部２５ａが平行となる
様に、該第２光導波路２５が形成される。この場合、第
２光導波路２５を形成すべき位置を調整することによ
り、分岐比を決定する結合部２４ａと結合部２５ａの間
隔を自由に設定することができる。したがって、１種類
のマスクを用いて複数の分岐比の結合部２４ａ，２５ａ
を容易に作成することが可能である。

【００１８】次いで、保護ガラス層３７を除去し、第１
クラッド層２３及び第２光導波路２５の上に、前記第１
クラッド層２３と同一の材料からなる第２クラッド層３
８を堆積させ、第２クラッド層２６とする（図８）。こ
の様にして基板型方向性結合器２１が製造される。

【００１９】以上説明した様に、上記の基板型方向性結
合器２１の製造方法によれば、第１クラッド層２３ｂ上
に、第１光導波路２４の結合部２４ａに対して第２光導
波路２５の結合部２５ａが平行となる様に該第２光導波
路２５を形成したので、これらの結合部２４ａ，２５ａ
の間隔を高精度で制御することができ、したがって、特
性のバラツキを小さくすることができ、１種類のマスク
を用いて複数の分岐比の結合部を容易に作成することが
できる。

【００２０】（第２実施例）図９は本発明の第２実施例
の基板型方向性結合器の製造方法により作成した基板型
方向性結合器４１の部分側面図である。この基板型方向
性結合器４１は、第１クラッド層３２及び第１光導波路
２４の上に、前記第１クラッド層３２と同一の材料から
なる第１クラッド層３５を、第１光導波路２４と面一に
なるまで堆積させて第１クラッド層４２とし、この第１
クラッド層４２の上に、該第１クラッド層４２より屈折
率が僅かに大きい中間クラッド層４３を堆積させ、該中
間クラッド層４３の上に第２光導波路２５、第２クラッ
ド層２６を形成することにより製造される。

【００２１】この製造方法によれば、中間クラッド層４
３の屈折率すなわち材料の組成を変えることにより、結
合部２４ａと結合部２５ａの分岐比を自由に設定するこ
とができる。したがって、１種類のマスクを用いて複数
の分岐比の結合部２４ａ，２５ａを容易に作成すること
ができる。

【００２２】（第３実施例）図１０は本発明の第３実施
例の基板型方向性結合器の製造方法により作成した基板
型方向性結合器５１の部分側面図である。この基板型方
向性結合器５１は、ガラス基板２２上に第１光導波路２
４及び第１クラッド層２３を形成して第１の基板５２と
し、ガラス基板５３上に第２光導波路２５及び第２クラ
ッド層２６を形成して第２の基板５４とし、次いで、ガ
ラス基板２２とガラス基板５２とを対向させて互いに相
対移動させ、第１光導波路２４の結合部と第２光導波路
２５の結合部とが互いに平行となる様に位置合わせを行
い、次いで、前記第１クラッド層２３と第２クラッド層
２６とを貼り合わせ第１の基板５２と第２の基板５４と
を一体化することにより製造される。

【００２３】この製造方法によれば、第１の基板５２と
第２の基板５４とを対向させて、第１光導波路２４の結
合部と第２光導波路２５の結合部とが互いに平行となる
様に位置合わせを行うこととしたので、分岐比を決定す
る結合部の間隔を自由に設定することができる。したが
って、特性のバラツキを小さくすることができ、１種類
のマスクを用いて複数の分岐比の結合部を容易に作成す
ることができる。

【００２４】（第４実施例）図１１は本発明の第４実施
例の基板型方向性結合器の製造方法により作成した基板
型方向性結合器６１の斜視図である。この基板型方向性
結合器６１は、基板６２に、該基板６２の表面６３の対
向する一方の辺６３ａから他方の辺６３ｂに向かう傾斜
面６４を形成し、該傾斜面６４に、光導波路６５（６
６）の結合部６５ａ（６６ａ）が前記一方の辺６３ａに
平行となる様に、複数の光導波路６５，６６を形成する
ことにより製造される。

【００２５】この製造方法によれば、傾斜面６４に、光
導波路６５（６６）の結合部６５ａ（６６ａ）が前記一
方の辺６３ａに平行となる様に、複数の光導波路６５，
６６を形成することとしたので、傾斜面６４の角度を変
えることにより分岐比を決定する結合部の間隔を自由に
設定することができる。したがって、特性のバラツキを
小さくすることができ、１種類のマスクを用いて複数の
分岐比の結合部を容易に作成することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の請求項１記
載の基板型方向性結合器の製造方法によれば、複数の光
導波路の一部を近接させて結合部とした基板型方向性結
合器の製造方法であって、基板上に第１の光導波路、ク
ラッド層を順次形成し、次いで該クラッド層上に、前記
第１の光導波路の結合部に対して第２の光導波路の結合
部が平行となる様に該第２の光導波路を形成することと
したので、これらの結合部の間隔を高精度で制御するこ
とができ、したがって、特性のバラツキを小さくするこ
とができ、１種類のマスクを用いて複数の分岐比の結合
部を容易に作成することができる。

【００２７】また、請求項２記載の基板型方向性結合器
の製造方法によれば、複数の光導波路の一部を近接させ
て結合部とした基板型方向性結合器の製造方法であっ
て、第１の基板上に第１の光導波路、第１のクラッド層
を順次形成するとともに、第２の基板上に第２の光導波
路、第２のクラッド層を順次形成し、次いで、前記第１
の基板と第２の基板とを対向させて、前記第１の光導波
路の結合部と第２の光導波路の結合部とが互いに平行と
なる様に位置合わせを行い、次いで、前記第１のクラッ
ド層と第２のクラッド層とを貼り合わせて一体化するこ
ととしたので、これらの結合部の間隔を高精度で制御す
ることができ、したがって、特性のバラツキを小さくす
ることができ、１種類のマスクを用いて複数の分岐比の
結合部を容易に作成することができる。

【００２８】また、請求項３記載の基板型方向性結合器
の製造方法によれば、請求項１または２記載の基板型方
向性結合器の製造方法において、前記第１の光導波路と
第２の光導波路との間に、前記クラッド層と屈折率の異
なる中間クラッド層を形成することとしたので、中間ク
ラッド層の屈折率を変えることにより、結合部の分岐比
を自由に設定することができる。したがって、１種類の
マスクを用いて複数の分岐比の結合部を容易に作成する
ことができる。

【００２９】また、請求項４記載の基板型方向性結合器
の製造方法によれば、複数の光導波路の一部を近接させ
て結合部とした基板型方向性結合器の製造方法であっ
て、基板に、該基板の表面の対向する一方の辺から他方
の辺に向かって傾斜する面を形成し、該傾斜面に、形成
すべき光導波路の結合部が前記一方の辺に平行となる様
に、複数の光導波路を形成することとしたので、これら
の光導波路の結合部の間隔を高精度で制御することがで
き、したがって、特性のバラツキを小さくすることがで
き、１種類のマスクを用いて複数の分岐比の結合部を容
易に作成することができる。

【００３０】以上により、導波路の間隔を高精度で制御
することができ、したがって、特性のバラツキを小さく
することができ、しかも１種類のマスクを用いて複数の
分岐比の結合部を容易に作成することができる基板型方
向性結合器の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法により作成した基板型方向性結合器の斜視図で
ある。

【図２】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法により作成した基板型方向性結合器の側面図で
ある。

【図３】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図４】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図５】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図６】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図７】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図８】 本発明の第１実施例の基板型方向性結合器の
製造方法を示す過程図である。

【図９】 本発明の第２実施例の基板型方向性結合器の
製造方法により作成した基板型方向性結合器の側面図で
ある。

【図１０】 本発明の第３実施例の基板型方向性結合器
の製造方法により作成した基板型方向性結合器の側面図
である。

【図１１】 本発明の第４実施例の基板型方向性結合器
の製造方法により作成した基板型方向性結合器の側面図
である。

【図１２】 従来の基板型方向性結合器の斜視図であ
る。

【図１３】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。

【図１４】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。

【図１５】 従来の基板型方向性結合器の製造方法を示
す過程図である。

【符号の説明】

２１…基板型方向性結合器、２２…ガラス基板、２３…
第１クラッド層、２４…第１光導波路、２４ａ…結合
部、２５…第２光導波路、２５ａ…結合部、２６…第２
クラッド層、３２…第１クラッド層、３３…第１光導波
層、３４…保護ガラス層、３５…第１クラッド層、３６
…第２光導波層、３７…保護ガラス層、３８…第２クラ
ッド層、４１…基板型方向性結合器、４２…第１クラッ
ド層、４３…中間クラッド層、５１…基板型方向性結合
器、５２…第１の基板、５３…ガラス基板、５４…第２
の基板、６１…基板型方向性結合器、６２…基板、６３
…表面、６３ａ…一方の辺、６３ｂ…他方の辺、６４…
傾斜面、６５，６６…光導波路、６５ａ，６６ａ…結合
部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光導波路の一部を近接させて結合
   部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、 基板上に第１の光導波路、クラッド層を順次形成し、次
   いで該クラッド層上に、前記第１の光導波路の結合部に
   対して第２の光導波路の結合部が平行となる様に該第２
   の光導波路を形成することを特徴とする基板型方向性結
   合器の製造方法。
2. 【請求項２】 複数の光導波路の一部を近接させて結合
   部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、 第１の基板上に第１の光導波路、第１のクラッド層を順
   次形成するとともに、第２の基板上に第２の光導波路、
   第２のクラッド層を順次形成し、 次いで、前記第１の基板と第２の基板とを対向させて、
   前記第１の光導波路の結合部と第２の光導波路の結合部
   とが互いに平行となる様に位置合わせを行い、 次いで、前記第１のクラッド層と第２のクラッド層とを
   貼り合わせて一体化することを特徴とする基板型方向性
   結合器の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の基板型方向性結
   合器の製造方法において、 前記第１の光導波路と第２の光導波路との間に、前記ク
   ラッド層と屈折率の異なる中間クラッド層を形成するこ
   とを特徴とする基板型方向性結合器の製造方法。
4. 【請求項４】 複数の光導波路の一部を近接させて結合
   部とした基板型方向性結合器の製造方法であって、 基板に、該基板の表面の対向する一方の辺から他方の辺
   に向かって傾斜する面を形成し、 該傾斜面に、形成すべき光導波路の結合部が前記一方の
   辺に平行となる様に、複数の光導波路を形成することを
   特徴とする基板型方向性結合器の製造方法。