JPH07261040A - ガラス導波路及びその製造方法 - Google Patents
ガラス導波路及びその製造方法Info
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- JPH07261040A JPH07261040A JP5176894A JP5176894A JPH07261040A JP H07261040 A JPH07261040 A JP H07261040A JP 5176894 A JP5176894 A JP 5176894A JP 5176894 A JP5176894 A JP 5176894A JP H07261040 A JPH07261040 A JP H07261040A
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- Japan
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- glass
- groove
- light propagation
- glass material
- glass substrates
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- Pending
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Joining Of Glass To Other Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 種々の元素を光の伝搬領域に容易に添加で
き、しかも光ファイバとの接続損失が小さいガラス導波
路及びその製造方法を提供する。 【構成】 ２枚のガラス基板2a,2b の少なくとも一方の
ガラス基板2bの片面に光の伝搬領域となる溝３を形成し
た後、溝３が形成された面を内側にして両ガラス基板2
a,2b 間にガラス基板2a,2b よりも屈折率が高く且つ軟
化温度が低い別のガラス材料１を挟み込み、両側から加
圧しながらガラス材料１を加熱溶融させてガラス基板2
a,2b 同志を密着させることによりガラス材料１を溝３
内に充填して光の伝搬領域を形成する。溝３の両側に、
溝３の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の
広い別の溝4,5 を形成しておくことで、ガラス基板2a,2
b 同志の接触圧を高め、光の伝搬領域となる溝３に充填
される以外の余分なガラス材料を吸収することができ
る。
き、しかも光ファイバとの接続損失が小さいガラス導波
路及びその製造方法を提供する。 【構成】 ２枚のガラス基板2a,2b の少なくとも一方の
ガラス基板2bの片面に光の伝搬領域となる溝３を形成し
た後、溝３が形成された面を内側にして両ガラス基板2
a,2b 間にガラス基板2a,2b よりも屈折率が高く且つ軟
化温度が低い別のガラス材料１を挟み込み、両側から加
圧しながらガラス材料１を加熱溶融させてガラス基板2
a,2b 同志を密着させることによりガラス材料１を溝３
内に充填して光の伝搬領域を形成する。溝３の両側に、
溝３の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の
広い別の溝4,5 を形成しておくことで、ガラス基板2a,2
b 同志の接触圧を高め、光の伝搬領域となる溝３に充填
される以外の余分なガラス材料を吸収することができ
る。
Description
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明は、通信、計測、情報処理
の分野に適したガラス導波路、特に光増幅を伴う機能性
ガラス導波路の製造方法に関するものである。
の分野に適したガラス導波路、特に光増幅を伴う機能性
ガラス導波路の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】通信、制御、情報処理の分野において、
光をより高度に利用するため、いろいろな機能を持つ光
集積回路の研究が活発に行われている。このような光集
積回路を構成する基本要素のひとつとして光増幅器があ
る。これまでにＮｄを３ｗｔ％ドープしたリン酸塩ガラ
スを用いたガラス導波路で光増幅作用が確認されている
(H.Aoki,O.Maruyama,Y.Asahara:Topical meeting on gl
asses for optoelectronics.Extended abstracts,p69,
Dec.１,(1989))。この製作法は以下の通りである。まず
Ｎｄを３ｗｔ％ドープしたリン酸塩ガラス基板の表面に
Ｔｉを蒸着し、ホトリソグラフィ法を用いて光導波路マ
スクパターンを設け、さらに屈折率制御用拡散源である
Ａｇを蒸着する。次に約４００℃の電気炉内で電圧を数
時間印加し、ＡｇイオンをＴｉ膜の隙間を通してガラス
基板内に拡散させ、断面が半円状のチャンネル型光導波
路を形成する。この光導波路に波長８０２ｎｍのレーザ
ダイオードを励起光源として用いることにより増幅作用
が確認されている。
光をより高度に利用するため、いろいろな機能を持つ光
集積回路の研究が活発に行われている。このような光集
積回路を構成する基本要素のひとつとして光増幅器があ
る。これまでにＮｄを３ｗｔ％ドープしたリン酸塩ガラ
スを用いたガラス導波路で光増幅作用が確認されている
(H.Aoki,O.Maruyama,Y.Asahara:Topical meeting on gl
asses for optoelectronics.Extended abstracts,p69,
Dec.１,(1989))。この製作法は以下の通りである。まず
Ｎｄを３ｗｔ％ドープしたリン酸塩ガラス基板の表面に
Ｔｉを蒸着し、ホトリソグラフィ法を用いて光導波路マ
スクパターンを設け、さらに屈折率制御用拡散源である
Ａｇを蒸着する。次に約４００℃の電気炉内で電圧を数
時間印加し、ＡｇイオンをＴｉ膜の隙間を通してガラス
基板内に拡散させ、断面が半円状のチャンネル型光導波
路を形成する。この光導波路に波長８０２ｎｍのレーザ
ダイオードを励起光源として用いることにより増幅作用
が確認されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したリ
ン酸塩ガラスを用いたガラス導波路は、その光の伝搬領
域となるＡｇイオン拡散領域の断面が半円状の非対称構
造であるため、伝搬する光の強度分布が歪になり、光フ
ァイバと接続する場合大きな結合損失が生じる。また、
増幅作用を高めるためには光の伝搬領域に集中的に希土
類元素をドープする必要があるが、前記したガラス導波
路では希土類元素をドープしたリン酸塩ガラス基板の一
部を屈折率制御して光の伝搬領域とするため、光の伝搬
領域の希土類元素ドープ濃度を制御できず、さらにドー
プできる希土類元素の種類も制限されることになる。
ン酸塩ガラスを用いたガラス導波路は、その光の伝搬領
域となるＡｇイオン拡散領域の断面が半円状の非対称構
造であるため、伝搬する光の強度分布が歪になり、光フ
ァイバと接続する場合大きな結合損失が生じる。また、
増幅作用を高めるためには光の伝搬領域に集中的に希土
類元素をドープする必要があるが、前記したガラス導波
路では希土類元素をドープしたリン酸塩ガラス基板の一
部を屈折率制御して光の伝搬領域とするため、光の伝搬
領域の希土類元素ドープ濃度を制御できず、さらにドー
プできる希土類元素の種類も制限されることになる。
【０００４】また、光の伝搬領域をループ状のリングレ
ーザのように曲りをもたせて形成する場合、曲り部を設
けたことによる損失増加を抑えるためには光の伝搬領域
すなわちコアとその周辺の低屈折率領域すなわちクラッ
ドとの屈折率差（Δｎ）を大きくすることが重要とな
る。Δｎを大きくすることによって、光がコア内に強く
閉じ込められて、大きな局率で光導波路を曲げても曲げ
損失は小さくなり、その結果、素子寸法を小さくするこ
とができる。しかし、Ａｇイオンを拡散させることによ
りコアの屈折率を周辺部より大きくする製法では、本質
的にΔｎを大きくすることはできない。
ーザのように曲りをもたせて形成する場合、曲り部を設
けたことによる損失増加を抑えるためには光の伝搬領域
すなわちコアとその周辺の低屈折率領域すなわちクラッ
ドとの屈折率差（Δｎ）を大きくすることが重要とな
る。Δｎを大きくすることによって、光がコア内に強く
閉じ込められて、大きな局率で光導波路を曲げても曲げ
損失は小さくなり、その結果、素子寸法を小さくするこ
とができる。しかし、Ａｇイオンを拡散させることによ
りコアの屈折率を周辺部より大きくする製法では、本質
的にΔｎを大きくすることはできない。
【０００５】本発明の目的は、前記した問題点を解消
し、光の増幅作用をもたらす種々の元素及び屈折率制御
用の種々の元素を光の伝搬領域に容易に添加でき、しか
も光ファイバとの接続損失が小さいガラス導波路及びそ
の製造方法を提供することにある。
し、光の増幅作用をもたらす種々の元素及び屈折率制御
用の種々の元素を光の伝搬領域に容易に添加でき、しか
も光ファイバとの接続損失が小さいガラス導波路及びそ
の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のガラス導波路は、２枚のガラス基板と、少な
くとも一方のガラス基板の片面に形成された溝と、この
溝が形成された面を内側にして両ガラス基板間にガラス
基板よりも屈折率が高く且つ軟化温度が低い別のガラス
材料を挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラ
ス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させるこ
とにより上記ガラス材料を上記溝内に充填してなる光の
伝搬領域とで構成されていることを特徴としている。
に本発明のガラス導波路は、２枚のガラス基板と、少な
くとも一方のガラス基板の片面に形成された溝と、この
溝が形成された面を内側にして両ガラス基板間にガラス
基板よりも屈折率が高く且つ軟化温度が低い別のガラス
材料を挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラ
ス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させるこ
とにより上記ガラス材料を上記溝内に充填してなる光の
伝搬領域とで構成されていることを特徴としている。
【０００７】また、本発明のガラス導波路において、上
記光の伝搬領域となる溝の両側に、この溝の幅の少なく
とも２倍以上の間隔を隔ててより幅の広い別の溝が形成
されていることが望ましい。また、上記ガラス基板の外
側の面は上記ガラス材料の軟化温度よりも軟化温度の高
い薄膜で被覆されていることが望ましい。また、上記ガ
ラス材料としてＰｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｔｍの
うちの少なくとも一種類の希土類元素を含有したリン酸
塩ガラスを用いることが望ましい。
記光の伝搬領域となる溝の両側に、この溝の幅の少なく
とも２倍以上の間隔を隔ててより幅の広い別の溝が形成
されていることが望ましい。また、上記ガラス基板の外
側の面は上記ガラス材料の軟化温度よりも軟化温度の高
い薄膜で被覆されていることが望ましい。また、上記ガ
ラス材料としてＰｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｔｍの
うちの少なくとも一種類の希土類元素を含有したリン酸
塩ガラスを用いることが望ましい。
【０００８】次に、本発明のガラス導波路の製造方法
は、２枚のガラス基板の少なくとも一方のガラス基板の
片面に光の伝搬領域となる溝を形成した後、この溝が形
成された面を内側にして両ガラス基板間にガラス基板よ
りも屈折率が高く且つ軟化温度が低い別のガラス材料を
挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラス材料
を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることによ
り上記ガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域を
形成するようにしたことを特徴としている。
は、２枚のガラス基板の少なくとも一方のガラス基板の
片面に光の伝搬領域となる溝を形成した後、この溝が形
成された面を内側にして両ガラス基板間にガラス基板よ
りも屈折率が高く且つ軟化温度が低い別のガラス材料を
挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラス材料
を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることによ
り上記ガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域を
形成するようにしたことを特徴としている。
【０００９】また、本発明のガラス導波路の製造方法に
おいて、上記光の伝搬領域となる溝の両側に、この溝の
幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の広い別
の溝を形成した後、上記のように両ガラス基板間に上記
ガラス材料を挟み込むようにすることが望ましい。ま
た、上記ガラス基板の外側の面を上記ガラス材料の軟化
温度よりも高い軟化温度を有する薄膜で被覆しておき、
この薄膜の軟化温度よりも高い温度で上記ガラス材料を
加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることが望ま
しい。
おいて、上記光の伝搬領域となる溝の両側に、この溝の
幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の広い別
の溝を形成した後、上記のように両ガラス基板間に上記
ガラス材料を挟み込むようにすることが望ましい。ま
た、上記ガラス基板の外側の面を上記ガラス材料の軟化
温度よりも高い軟化温度を有する薄膜で被覆しておき、
この薄膜の軟化温度よりも高い温度で上記ガラス材料を
加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることが望ま
しい。
【００１０】
【作用】本発明のガラス導波路によれば、従来のように
拡散によらず、２枚のガラス基板間に上記ガラス材料を
挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラス材料
を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることによ
って上記ガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域
が形成されるので、断面が対称構造の光の伝搬領域を容
易に形成でき、また所望の元素を上記ガラス材料に添加
できるので、光の増幅作用をもたらす種々の元素を光の
伝搬領域に添加できる。また、上記ガラス材料に添加す
る屈折率制御用ド−パントの濃度を調節することで光の
伝搬領域の屈折率を容易に調節できるので、光の伝搬領
域とその周辺の低屈折率領域との屈折率差（Δｎ）を所
望の値に容易に調節できる。
拡散によらず、２枚のガラス基板間に上記ガラス材料を
挟み込み、これを両側から加圧しながら上記ガラス材料
を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることによ
って上記ガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域
が形成されるので、断面が対称構造の光の伝搬領域を容
易に形成でき、また所望の元素を上記ガラス材料に添加
できるので、光の増幅作用をもたらす種々の元素を光の
伝搬領域に添加できる。また、上記ガラス材料に添加す
る屈折率制御用ド−パントの濃度を調節することで光の
伝搬領域の屈折率を容易に調節できるので、光の伝搬領
域とその周辺の低屈折率領域との屈折率差（Δｎ）を所
望の値に容易に調節できる。
【００１１】次に、本発明のガラス導波路の製造方法に
よれば、従来のように拡散によらず、２枚のガラス基板
間に上記ガラス材料を挟み込み、これを両側から加圧し
ながら上記ガラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志
を密着させることによって上記ガラス材料を上記溝内に
充填して光の伝搬領域を形成するようにしたので、断面
が対称構造の光の伝搬領域を容易に形成できる。また、
所望の元素を上記ガラス材料に添加できるので、光の増
幅作用をもたらす種々の元素を光の伝搬領域に添加でき
る。また、上記ガラス材料に添加する屈折率制御用ド−
パントの濃度を調節することで光の伝搬領域の屈折率を
容易に調節できるので、光の伝搬領域とその周辺の低屈
折率領域との屈折率差（Δｎ）を所望の値に容易に調節
できる。
よれば、従来のように拡散によらず、２枚のガラス基板
間に上記ガラス材料を挟み込み、これを両側から加圧し
ながら上記ガラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志
を密着させることによって上記ガラス材料を上記溝内に
充填して光の伝搬領域を形成するようにしたので、断面
が対称構造の光の伝搬領域を容易に形成できる。また、
所望の元素を上記ガラス材料に添加できるので、光の増
幅作用をもたらす種々の元素を光の伝搬領域に添加でき
る。また、上記ガラス材料に添加する屈折率制御用ド−
パントの濃度を調節することで光の伝搬領域の屈折率を
容易に調節できるので、光の伝搬領域とその周辺の低屈
折率領域との屈折率差（Δｎ）を所望の値に容易に調節
できる。
【００１２】また、上記光の伝搬領域となる溝の両側
に、この溝の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔てて光
の伝搬に関与しない幅の広い溝を形成した後、上記のよ
うに両ガラス基板間に上記ガラス材料を挟み込むように
すれば、ガラス基板同志の接触圧を高め、光の伝搬領域
となる溝に充填される以外の余分なガラス材料を吸収す
ることができる。これにより光の伝搬領域となる溝以外
のガラス基板間に残留するガラス材料を極めて薄くする
ことができ、その結果この部分に導波モードは励起され
ない。また、ガラス基板の軟化温度よりも高い温度で上
記ガラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着さ
せることにより、ガラス基板とガラス材料との付着力を
強化でき、さらに溝内の凹凸を平滑化して散乱損失を少
なくできる。その際、両ガラス基板の外側の面を上記ガ
ラス材料の軟化温度よりも高い軟化温度を有する薄膜で
被覆しておくことで、ガラス基板と加圧手段との融着を
防げる。
に、この溝の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔てて光
の伝搬に関与しない幅の広い溝を形成した後、上記のよ
うに両ガラス基板間に上記ガラス材料を挟み込むように
すれば、ガラス基板同志の接触圧を高め、光の伝搬領域
となる溝に充填される以外の余分なガラス材料を吸収す
ることができる。これにより光の伝搬領域となる溝以外
のガラス基板間に残留するガラス材料を極めて薄くする
ことができ、その結果この部分に導波モードは励起され
ない。また、ガラス基板の軟化温度よりも高い温度で上
記ガラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着さ
せることにより、ガラス基板とガラス材料との付着力を
強化でき、さらに溝内の凹凸を平滑化して散乱損失を少
なくできる。その際、両ガラス基板の外側の面を上記ガ
ラス材料の軟化温度よりも高い軟化温度を有する薄膜で
被覆しておくことで、ガラス基板と加圧手段との融着を
防げる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
する。
【００１４】図１は、本発明の一実施例を示すガラス導
波路の構造及び製造方法を示したものである。ガラス導
波路を製造する際、まずリン酸塩ガラスのブロックを
０．４ｍｍの厚さにスライスし、その両面を鏡面研磨し
てガラス材料１を作成する。このガラス材料１を図１
（ａ）に示すように厚さ１ｍｍの２枚のガラス基板２
ａ，２ｂによって上下から挟み込む。ガラス材料１はコ
ア層、それを挟む２枚のガラス基板２ａ，２ｂはクラッ
ド層となるので、ガラス基板２ａ，２ｂの屈折率はガラ
ス材料１のそれよりも小さくなければならない。本実施
例で用いたガラス材料１は６０重量％のＰ2 Ｏ5 からな
り、それ以外にＳｉＯ2 、Ｋ2 Ｏ、ＢａＯなどが含まれ
ている。ＳｉＯ2 は化学的な安定性を高め、Ｋ2 Ｏ、Ｂ
ａＯはガラス化範囲を広げると共に軟化温度を下げる働
きをする。さらにこのガラス材料１には光の増幅作用を
もたらす活性元素として０．２重量％のＥｒ2 Ｏ3 及び
増感材として１０重量％のＹｂ2 Ｏ5 が含有されてい
る。このガラス材料１の屈折率は波長１．５μｍ帯にお
いて１．５２であった。一方、クラッド層となるガラス
基板２ａ，２ｂにはＢＫ７ガラスを用いた。波長１．５
μｍ帯におけるＢＫ７ガラスの屈折率は１．５０で、本
実施例で用いたガラス材料１の屈折率よりも小さい。一
方のガラス基板２ｂの片面の中央部にはフォトリソグラ
フィ法とドライエッチング法とにより幅及び深さが共に
６μｍの凹型の溝３が形成されている。この溝３は後の
工程によって光の伝搬領域すなわちコア領域となる。さ
らにこの溝３の両側には溝３よりも幅広の別の溝４，５
が形成されている。これら両側の溝４，５は中央の溝３
と同時にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法
によって形成され、その溝幅は中央の溝３のそれよりも
十分広く２００μｍとした。また、中央の溝３と両側の
溝４，５との距離は、両側の溝４，５の存在が中央の溝
３の光の伝搬特性に影響を与えないように、中央の溝３
の幅の２倍以上離してある。本実施例では、これらの溝
３，４，５の形成された面が内側になるようにして、ガ
ラス材料１を２枚のガラス基板２ａ，２ｂによって挟み
込み、基板背後から加圧しながら全体を６２０℃に加熱
し、ガラス基板２ａ，２ｂ同志を密着させ貼り合わせ
る。本実施例で用いたガラス材料１を構成するリン酸塩
ガラスの軟化温度は約５２０℃で、ＢＫ７ガラスのそれ
よりも低く、６２０℃の雰囲気ではガラス材料１が溶融
し、粘性を失い基板背後からの加圧によって溝３，４，
５内に均一に充填される。この加熱温度はＢＫ７ガラス
の軟化温度よりも若干高い温度である。そのためガラス
基板２ａ，２ｂとガラス材料１との融着力は強く、さら
に溝３，４，５内の凹凸も平滑化され散乱損失は減少す
る。この実施例では石英製の台６の上にガラス基板２ｂ
を載せ、ガラス基板２ａの上から石英製の重り７を用い
て荷重をかけており、その圧力はおよそ１〜３ｋｇ／ｃ
ｍ2 とした。６２０℃の温度状態ではＢＫ７ガラスも軟
化し台６及び重り７と融着する可能性があるので、２枚
のガラス基板２ａ，２ｂの外側面にはそれぞれ約１μｍ
厚のＳｉＯ2薄膜９を蒸着し重り７との融着を防止して
いる。２枚のガラス基板２ａ，２ｂの外側面に加熱温度
よりも軟化温度が高い薄膜９をコーティングしておくこ
とで、ガラス基板２ａ，２ｂの軟化温度より高い温度で
加熱しても、加重を加えるための台６及び重り７とガラ
ス基板２ａ，２ｂとが溶融接着することはない。溝３，
４，５内にはリン酸塩ガラスが充填され、溝３，４，５
以外の部分のリン酸塩ガラスは加圧により除去される。
光の伝搬に関与しない幅の広い溝４，５を光伝搬用の溝
３の両側に形成したことにより、ガラス基板２ａ，２ｂ
同志に加わる圧力を高め、光伝搬用の溝３に充填される
以外の余分なリン酸塩ガラスを吸収することができる。
これにより溝３，４，５以外のガラス基板２ａ，２ｂ間
に残留するリン酸塩ガラスの接着層を極めて薄くするこ
とができ、その結果この部分に導波モードは励起されな
い。
波路の構造及び製造方法を示したものである。ガラス導
波路を製造する際、まずリン酸塩ガラスのブロックを
０．４ｍｍの厚さにスライスし、その両面を鏡面研磨し
てガラス材料１を作成する。このガラス材料１を図１
（ａ）に示すように厚さ１ｍｍの２枚のガラス基板２
ａ，２ｂによって上下から挟み込む。ガラス材料１はコ
ア層、それを挟む２枚のガラス基板２ａ，２ｂはクラッ
ド層となるので、ガラス基板２ａ，２ｂの屈折率はガラ
ス材料１のそれよりも小さくなければならない。本実施
例で用いたガラス材料１は６０重量％のＰ2 Ｏ5 からな
り、それ以外にＳｉＯ2 、Ｋ2 Ｏ、ＢａＯなどが含まれ
ている。ＳｉＯ2 は化学的な安定性を高め、Ｋ2 Ｏ、Ｂ
ａＯはガラス化範囲を広げると共に軟化温度を下げる働
きをする。さらにこのガラス材料１には光の増幅作用を
もたらす活性元素として０．２重量％のＥｒ2 Ｏ3 及び
増感材として１０重量％のＹｂ2 Ｏ5 が含有されてい
る。このガラス材料１の屈折率は波長１．５μｍ帯にお
いて１．５２であった。一方、クラッド層となるガラス
基板２ａ，２ｂにはＢＫ７ガラスを用いた。波長１．５
μｍ帯におけるＢＫ７ガラスの屈折率は１．５０で、本
実施例で用いたガラス材料１の屈折率よりも小さい。一
方のガラス基板２ｂの片面の中央部にはフォトリソグラ
フィ法とドライエッチング法とにより幅及び深さが共に
６μｍの凹型の溝３が形成されている。この溝３は後の
工程によって光の伝搬領域すなわちコア領域となる。さ
らにこの溝３の両側には溝３よりも幅広の別の溝４，５
が形成されている。これら両側の溝４，５は中央の溝３
と同時にフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法
によって形成され、その溝幅は中央の溝３のそれよりも
十分広く２００μｍとした。また、中央の溝３と両側の
溝４，５との距離は、両側の溝４，５の存在が中央の溝
３の光の伝搬特性に影響を与えないように、中央の溝３
の幅の２倍以上離してある。本実施例では、これらの溝
３，４，５の形成された面が内側になるようにして、ガ
ラス材料１を２枚のガラス基板２ａ，２ｂによって挟み
込み、基板背後から加圧しながら全体を６２０℃に加熱
し、ガラス基板２ａ，２ｂ同志を密着させ貼り合わせ
る。本実施例で用いたガラス材料１を構成するリン酸塩
ガラスの軟化温度は約５２０℃で、ＢＫ７ガラスのそれ
よりも低く、６２０℃の雰囲気ではガラス材料１が溶融
し、粘性を失い基板背後からの加圧によって溝３，４，
５内に均一に充填される。この加熱温度はＢＫ７ガラス
の軟化温度よりも若干高い温度である。そのためガラス
基板２ａ，２ｂとガラス材料１との融着力は強く、さら
に溝３，４，５内の凹凸も平滑化され散乱損失は減少す
る。この実施例では石英製の台６の上にガラス基板２ｂ
を載せ、ガラス基板２ａの上から石英製の重り７を用い
て荷重をかけており、その圧力はおよそ１〜３ｋｇ／ｃ
ｍ2 とした。６２０℃の温度状態ではＢＫ７ガラスも軟
化し台６及び重り７と融着する可能性があるので、２枚
のガラス基板２ａ，２ｂの外側面にはそれぞれ約１μｍ
厚のＳｉＯ2薄膜９を蒸着し重り７との融着を防止して
いる。２枚のガラス基板２ａ，２ｂの外側面に加熱温度
よりも軟化温度が高い薄膜９をコーティングしておくこ
とで、ガラス基板２ａ，２ｂの軟化温度より高い温度で
加熱しても、加重を加えるための台６及び重り７とガラ
ス基板２ａ，２ｂとが溶融接着することはない。溝３，
４，５内にはリン酸塩ガラスが充填され、溝３，４，５
以外の部分のリン酸塩ガラスは加圧により除去される。
光の伝搬に関与しない幅の広い溝４，５を光伝搬用の溝
３の両側に形成したことにより、ガラス基板２ａ，２ｂ
同志に加わる圧力を高め、光伝搬用の溝３に充填される
以外の余分なリン酸塩ガラスを吸収することができる。
これにより溝３，４，５以外のガラス基板２ａ，２ｂ間
に残留するリン酸塩ガラスの接着層を極めて薄くするこ
とができ、その結果この部分に導波モードは励起されな
い。
【００１５】このようにしてガラス材料１すなわちリン
酸塩ガラスは図１（ｂ）に示すように溝３に閉じ込めら
れ、ガラス基板２ａ，２ｂはクラッドを構成し、これに
より周辺部より屈折率が高いコア領域すなわち光の導波
領域８が形成される。最後に、接合されたガラス基板２
ａ，２ｂを所望の長さに切断し、両端面を鏡面に研磨し
てガラス導波路が完成する。２枚のガラス基板２ａ，２
ｂは、単なるクラッドの働きばかりでなく導波路端面を
研磨する際の保護材の働きも兼ねることになる。
酸塩ガラスは図１（ｂ）に示すように溝３に閉じ込めら
れ、ガラス基板２ａ，２ｂはクラッドを構成し、これに
より周辺部より屈折率が高いコア領域すなわち光の導波
領域８が形成される。最後に、接合されたガラス基板２
ａ，２ｂを所望の長さに切断し、両端面を鏡面に研磨し
てガラス導波路が完成する。２枚のガラス基板２ａ，２
ｂは、単なるクラッドの働きばかりでなく導波路端面を
研磨する際の保護材の働きも兼ねることになる。
【００１６】本発明の構造では、光の伝搬領域８が完全
に埋め込まれているので、端面を研磨し光ファイバと接
続する際にも、導波路端面の欠けや光ファイバとの接続
不良を生じることがない。図１の例では一方のガラス基
板２ｂのみに光の伝搬領域８が形成されているが、もう
一方のガラス基板２ａにも同様に光の伝搬領域を形成す
ることによって、より集積度の高い立体回路が形成でき
る。リン酸塩ガラスは、ケイ酸塩ガラスのような３次元
網目構造とは異なり、鎖状構造を持つためＥｒ等の光の
増幅作用をもたらす元素を高密度ドープしても濃度消光
が起こりにくい。したがって石英系のＥｒドープファイ
バと比較して単位長さ当りの利得を大きくでき導波路型
の増幅器を形成する上で有望な材料である。なお、本実
施例では、通信用へ適用するために１．５３μｍ付近の
光の増幅を目的として、Ｅｒを光の増幅作用をもたらす
元素として添加したが、これ以外にＰｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、
Ｈｏ、Ｔｍ等の希土類元素をドープしても良好な増幅特
性が得られる。
に埋め込まれているので、端面を研磨し光ファイバと接
続する際にも、導波路端面の欠けや光ファイバとの接続
不良を生じることがない。図１の例では一方のガラス基
板２ｂのみに光の伝搬領域８が形成されているが、もう
一方のガラス基板２ａにも同様に光の伝搬領域を形成す
ることによって、より集積度の高い立体回路が形成でき
る。リン酸塩ガラスは、ケイ酸塩ガラスのような３次元
網目構造とは異なり、鎖状構造を持つためＥｒ等の光の
増幅作用をもたらす元素を高密度ドープしても濃度消光
が起こりにくい。したがって石英系のＥｒドープファイ
バと比較して単位長さ当りの利得を大きくでき導波路型
の増幅器を形成する上で有望な材料である。なお、本実
施例では、通信用へ適用するために１．５３μｍ付近の
光の増幅を目的として、Ｅｒを光の増幅作用をもたらす
元素として添加したが、これ以外にＰｒ、Ｎｄ、Ｙｂ、
Ｈｏ、Ｔｍ等の希土類元素をドープしても良好な増幅特
性が得られる。
【００１７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下のよ
うな優れた効果が発揮できる。
うな優れた効果が発揮できる。
【００１８】（１） 本発明のガラス導波路によれば、
２枚のガラス基板間にガラス材料を挟み込み、ガラス材
料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることに
よってガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域が
形成されるので、断面が対称構造の光の伝搬領域を容易
に形成でき、光ファイバとの接続損失を小さく抑えるこ
とができる。また、所望の元素をガラス材料に添加でき
るので、光の増幅作用をもたらす種々の元素を光の伝搬
領域に添加できる。また、ガラス材料に添加する屈折率
制御用ド−パントの濃度を調節することで光の伝搬領域
の屈折率を容易に調節できるので、光の伝搬領域とその
周辺の低屈折率領域との屈折率差を所望の値に容易に調
節できる。
２枚のガラス基板間にガラス材料を挟み込み、ガラス材
料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させることに
よってガラス材料を上記溝内に充填して光の伝搬領域が
形成されるので、断面が対称構造の光の伝搬領域を容易
に形成でき、光ファイバとの接続損失を小さく抑えるこ
とができる。また、所望の元素をガラス材料に添加でき
るので、光の増幅作用をもたらす種々の元素を光の伝搬
領域に添加できる。また、ガラス材料に添加する屈折率
制御用ド−パントの濃度を調節することで光の伝搬領域
の屈折率を容易に調節できるので、光の伝搬領域とその
周辺の低屈折率領域との屈折率差を所望の値に容易に調
節できる。
【００１９】（２） 本発明のガラス導波路の製造方法
によれば、少なくとも一方に溝を形成した２枚のガラス
基板間にガラス材料を挟み込みガラス材料を溶融させて
基板同志を密着させるだけで、光増幅作用を伴うコアと
それを埋め込むクラッドからなるガラス導波路を容易に
製造できる。複雑・高価な製造装置を必要としないので
生産コストを著しく削減できる。
によれば、少なくとも一方に溝を形成した２枚のガラス
基板間にガラス材料を挟み込みガラス材料を溶融させて
基板同志を密着させるだけで、光増幅作用を伴うコアと
それを埋め込むクラッドからなるガラス導波路を容易に
製造できる。複雑・高価な製造装置を必要としないので
生産コストを著しく削減できる。
【図１】本発明の一実施例を示すガラス導波路の構造及
び製造方法を示す図である。 １ ガラス材料 ２ａ，２ｂ ガラス基板 ３，４，５ 溝
び製造方法を示す図である。 １ ガラス材料 ２ａ，２ｂ ガラス基板 ３，４，５ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本郷 晃史 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 樫村 誠一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内
Claims (6)
- 【請求項１】 ２枚のガラス基板と、少なくとも一方の
ガラス基板の片面に形成された溝と、この溝が形成され
た面を内側にして両ガラス基板間にガラス基板よりも屈
折率が高く且つ軟化温度が低い別のガラス材料を挟み込
み、これを両側から加圧しながら上記ガラス材料を加熱
溶融させてガラス基板同志を密着させることにより上記
ガラス材料を上記溝内に充填してなる光の伝搬領域とで
構成されていることを特徴とするガラス導波路。 - 【請求項２】 上記光の伝搬領域となる溝の両側に、こ
の溝の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の
広い別の溝が形成されている請求項１記載のガラス導波
路。 - 【請求項３】 上記ガラス材料としてＰｒ、Ｎｄ、Ｅ
ｒ、Ｙｂ、Ｈｏ、Ｔｍのうちの少なくとも一種類の希土
類元素を含有したリン酸塩ガラスを用いてなる請求項１
記載のガラス導波路。 - 【請求項４】 ２枚のガラス基板の少なくとも一方のガ
ラス基板の片面に光の伝搬領域となる溝を形成した後、
この溝が形成された面を内側にして両ガラス基板間にガ
ラス基板よりも屈折率が高く且つ軟化温度が低い別のガ
ラス材料を挟み込み、これを両側から加圧しながら上記
ガラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させ
ることにより上記ガラス材料を上記溝内に充填して光の
伝搬領域を形成するようにしたことを特徴とするガラス
導波路の製造方法。 - 【請求項５】 上記光の伝搬領域なる溝の両側に、この
溝の幅の少なくとも２倍以上の間隔を隔ててより幅の広
い別の溝を形成しておき、両ガラス基板間に上記ガラス
材料を挟み込むようにした請求項４記載のガラス導波路
の製造方法。 - 【請求項６】 上記ガラス基板の外側の面を上記ガラス
材料の軟化温度よりも高い軟化温度を有する薄膜で被覆
しておき、この薄膜の軟化温度よりも高い温度で上記ガ
ラス材料を加熱溶融させてガラス基板同志を密着させる
ようにした請求項４記載のガラス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176894A JPH07261040A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | ガラス導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176894A JPH07261040A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | ガラス導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261040A true JPH07261040A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12896136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5176894A Pending JPH07261040A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | ガラス導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07261040A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002536824A (ja) * | 1999-01-27 | 2002-10-29 | ショット、グラス、テクノロジーズ、インコーポレイテッド | 高出力導波レーザ |
| WO2004088374A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Nhk Spring Co., Ltd. | 光導波回路部品及びその製造方法 |
| CN115259695A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-01 | 济宁市海富电子科技有限公司 | 一种复合有玻璃的智能手表底盖及其制造方法 |
-
1994
- 1994-03-23 JP JP5176894A patent/JPH07261040A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002536824A (ja) * | 1999-01-27 | 2002-10-29 | ショット、グラス、テクノロジーズ、インコーポレイテッド | 高出力導波レーザ |
| WO2004088374A1 (ja) * | 2003-03-28 | 2004-10-14 | Nhk Spring Co., Ltd. | 光導波回路部品及びその製造方法 |
| US7221844B2 (en) | 2003-03-28 | 2007-05-22 | Omron Corporation | Optical waveguide circuit component and method of manufacturing the same |
| CN115259695A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-01 | 济宁市海富电子科技有限公司 | 一种复合有玻璃的智能手表底盖及其制造方法 |
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