JPH08179146A - 光導波路のレーザアニール法 - Google Patents
光導波路のレーザアニール法Info
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- JPH08179146A JPH08179146A JP6336699A JP33669994A JPH08179146A JP H08179146 A JPH08179146 A JP H08179146A JP 6336699 A JP6336699 A JP 6336699A JP 33669994 A JP33669994 A JP 33669994A JP H08179146 A JPH08179146 A JP H08179146A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光導波路のコア層製造工程で発生した伝送損
失のばらつきを除去し、伝送損失のばらつきの少ない光
部品を製造できる新規なレーザアニール法を提供する。 【構成】 石英系材料からなる屈折率ｎ1 のコア２と、
前記コア２を囲む屈折率ｎ2 （ｎ1 ＞ｎ2 ）のクラッド
３を備えた石英系導波路４において、前記コア２および
クラッド３により形成された光導波路４のコア２上に炭
酸ガスレーザ光６を局部的に照射してアニールする光導
波路のレーザアニール法である。
失のばらつきを除去し、伝送損失のばらつきの少ない光
部品を製造できる新規なレーザアニール法を提供する。 【構成】 石英系材料からなる屈折率ｎ1 のコア２と、
前記コア２を囲む屈折率ｎ2 （ｎ1 ＞ｎ2 ）のクラッド
３を備えた石英系導波路４において、前記コア２および
クラッド３により形成された光導波路４のコア２上に炭
酸ガスレーザ光６を局部的に照射してアニールする光導
波路のレーザアニール法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は光導波路のアニール方
法に関するものである。
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石英系導波路型光部品は、将来の広範囲
にわたる光通信網に対応し得る量産化が可能であって低
価格化が期待でき、フォトリソグラフィの技術を応用し
て光回路を形成できるため、各種機能の高密度集積化も
容易に実現することができる。
にわたる光通信網に対応し得る量産化が可能であって低
価格化が期待でき、フォトリソグラフィの技術を応用し
て光回路を形成できるため、各種機能の高密度集積化も
容易に実現することができる。
【０００３】石英系導波路は一般に図３に示すように製
造されている。即ち、図３（イ）に示すようにシリコン
または石英などの基板１２上に酸化ゲルマニウムやチタ
ニウムなどを添加して光の屈折率を高くした石英のコア
層１３を形成する。次に、そのコア層１３を任意の光回
路にパターニングした後エッチングを行い、図３（ロ）
に示すようにコア１４を形成する。続いて、図３（ハ）
に示すようにリンやボロンを添加してコア層１３よりも
わずかに光の屈折率を低くした石英のクラッド層１５を
形成し、最後に図３（ニ）に示すように石英のクラッド
層１５を燒結により透明ガラス化してクラッド層１６を
形成し、石英系導波路は製造されている。上記コア層１
３やクラッド層１５などの石英系薄膜の形成方法として
は、スート材を積層する火炎堆積法、タブレットを電子
ビームなどで物理的に削り出し成膜する電子ビーム蒸着
法、成分ガスを化学反応させて成膜するＣＶＤ（Chemic
alVapor Deposition)法などが用いられている。また、
コア層１３のパターニング方法としては、反応性ガス中
でイオンビームによりエッチングするＲＩＥ(Reactive
Ion Etching)法が一般的である。
造されている。即ち、図３（イ）に示すようにシリコン
または石英などの基板１２上に酸化ゲルマニウムやチタ
ニウムなどを添加して光の屈折率を高くした石英のコア
層１３を形成する。次に、そのコア層１３を任意の光回
路にパターニングした後エッチングを行い、図３（ロ）
に示すようにコア１４を形成する。続いて、図３（ハ）
に示すようにリンやボロンを添加してコア層１３よりも
わずかに光の屈折率を低くした石英のクラッド層１５を
形成し、最後に図３（ニ）に示すように石英のクラッド
層１５を燒結により透明ガラス化してクラッド層１６を
形成し、石英系導波路は製造されている。上記コア層１
３やクラッド層１５などの石英系薄膜の形成方法として
は、スート材を積層する火炎堆積法、タブレットを電子
ビームなどで物理的に削り出し成膜する電子ビーム蒸着
法、成分ガスを化学反応させて成膜するＣＶＤ（Chemic
alVapor Deposition)法などが用いられている。また、
コア層１３のパターニング方法としては、反応性ガス中
でイオンビームによりエッチングするＲＩＥ(Reactive
Ion Etching)法が一般的である。
【０００４】上記のように製造された石英系導波路の伝
送損失は、これまでに波長１５５０ｎｍの半導体レーザ
光に対して０．０３〜０．０７ｄＢ／ｃｍであることが
報告されている。
送損失は、これまでに波長１５５０ｎｍの半導体レーザ
光に対して０．０３〜０．０７ｄＢ／ｃｍであることが
報告されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の方法で製造した石英系光導波路は、例えば
直線導波路の場合、図４に示すように石英基板１上にコ
ア１１を有するクラッド３を形成した光導波路におい
て、コア１１を形成する際のコア層１３が厚さ方向に密
度の不均一が発生し易く、そのためコア１１における屈
折率の均一化が困難で、同一の製造設備を用いて形成し
ても伝送損失がばらついた光導波路が形成されてしまう
という問題があった。
ような従来の方法で製造した石英系光導波路は、例えば
直線導波路の場合、図４に示すように石英基板１上にコ
ア１１を有するクラッド３を形成した光導波路におい
て、コア１１を形成する際のコア層１３が厚さ方向に密
度の不均一が発生し易く、そのためコア１１における屈
折率の均一化が困難で、同一の製造設備を用いて形成し
ても伝送損失がばらついた光導波路が形成されてしまう
という問題があった。
【０００６】さらに詳細に説明すると、光ファイバとモ
ードフィールドミスマッチの少ない光導波路を形成する
ためには、通常５〜１０μｍの厚さのコア層が必要であ
る。電子ビーム蒸着法でコア層を形成する場合は、一般
に成膜速度が５オングストローム／秒程度であるため、
適当な膜厚が得られるまで蒸着膜を何層も重ねて形成し
ている。その過程で成膜条件の微小のゆらぎやタブレッ
ト状態の変化が起こると、図４に示すように厚さ方向の
密度にゆらぎが発生する。この密度のゆらぎがコア１１
を伝搬する光を散乱し、過剰な伝送損失を発生させてい
た。
ードフィールドミスマッチの少ない光導波路を形成する
ためには、通常５〜１０μｍの厚さのコア層が必要であ
る。電子ビーム蒸着法でコア層を形成する場合は、一般
に成膜速度が５オングストローム／秒程度であるため、
適当な膜厚が得られるまで蒸着膜を何層も重ねて形成し
ている。その過程で成膜条件の微小のゆらぎやタブレッ
ト状態の変化が起こると、図４に示すように厚さ方向の
密度にゆらぎが発生する。この密度のゆらぎがコア１１
を伝搬する光を散乱し、過剰な伝送損失を発生させてい
た。
【０００７】このため、コア層１３の密度不均一を低減
するために製造条件の改善が種々すすめられているが、
現状では波長１５５０ｎｍの光に対する伝送損失は、１
ｃｍあたりで０．０３〜０．０７ｄＢと大きくばらつい
てしまい、導波路型光部品の歩留まり低下や性能ばらつ
きの原因となっていた。特に、複数の光回路を集積して
光導波路長を長くするとこの影響がさらに大きくなり、
伝送損失のばらつきが著しく増大してしまう。
するために製造条件の改善が種々すすめられているが、
現状では波長１５５０ｎｍの光に対する伝送損失は、１
ｃｍあたりで０．０３〜０．０７ｄＢと大きくばらつい
てしまい、導波路型光部品の歩留まり低下や性能ばらつ
きの原因となっていた。特に、複数の光回路を集積して
光導波路長を長くするとこの影響がさらに大きくなり、
伝送損失のばらつきが著しく増大してしまう。
【０００８】この発明は上述した従来技術の問題点を解
決し、光導波路のコア層製造工程で発生した伝送損失の
ばらつきを除去し、伝送損失のばらつきの少ない光部品
を製造できる新規なレーザアニール法を提供することを
目的とする。
決し、光導波路のコア層製造工程で発生した伝送損失の
ばらつきを除去し、伝送損失のばらつきの少ない光部品
を製造できる新規なレーザアニール法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】光導波路はコアとそれを
囲むクラッドとの屈折率差を利用して光をコア近傍に閉
じ込め、光を低損失に伝送するものである。しかし、コ
アがその形成方法に起因した密度のゆらぎを持っている
と光が散乱して伝送損失を増加させる。この密度のゆら
ぎは、コア層を十分にアニールすれば低減させることが
できるが、アニールによりコア層を軟化点まで昇温させ
ると、基板に用いている石英あるいはシリコンの反りや
コア層のうねりが発生し、次工程の加工精度が低下して
しまう。そこで、コア層のパターニングとクラッド層形
成および燒結が終了し、光導波路を形成した後にクラッ
ドで覆われたコア上に炭酸ガスレーザ光を照射して局部
的にレーザアニールを行えば基板の反りは発生せず、コ
アの密度を均一化することができ、密度の揺らぎに起因
する散乱損失を低減させることが可能となる。
囲むクラッドとの屈折率差を利用して光をコア近傍に閉
じ込め、光を低損失に伝送するものである。しかし、コ
アがその形成方法に起因した密度のゆらぎを持っている
と光が散乱して伝送損失を増加させる。この密度のゆら
ぎは、コア層を十分にアニールすれば低減させることが
できるが、アニールによりコア層を軟化点まで昇温させ
ると、基板に用いている石英あるいはシリコンの反りや
コア層のうねりが発生し、次工程の加工精度が低下して
しまう。そこで、コア層のパターニングとクラッド層形
成および燒結が終了し、光導波路を形成した後にクラッ
ドで覆われたコア上に炭酸ガスレーザ光を照射して局部
的にレーザアニールを行えば基板の反りは発生せず、コ
アの密度を均一化することができ、密度の揺らぎに起因
する散乱損失を低減させることが可能となる。
【００１０】
【作用】この発明では、光導波路に適当なパワー密度の
炭酸ガスレーザ光を照射して、光導波路のコアの密度ば
らつきを均一化させて光散乱要因を低減することにあ
る。そして、炭酸ガスレーザ光を光導波路の任意の部分
に選択的に照射することによって光回路の機能性には全
く影響を与えずに光の散乱要因を低減させ、伝送損失を
改善させることができる。
炭酸ガスレーザ光を照射して、光導波路のコアの密度ば
らつきを均一化させて光散乱要因を低減することにあ
る。そして、炭酸ガスレーザ光を光導波路の任意の部分
に選択的に照射することによって光回路の機能性には全
く影響を与えずに光の散乱要因を低減させ、伝送損失を
改善させることができる。
【００１１】
【実施例】以下、図面に基づいてこの発明の実施例を説
明する。 実施例１ 図１はレーザ光による光導波路のアニールの状態を示す
説明図である。即ち、石英基板１上に電子ビーム蒸着法
で形成したチタニウム添加コア（寸法６×６μｍ）２
と、火炎堆積法によりリンとボロンを添加しながら形成
したクラッド（厚さ２５μｍ）３からなる長さ５０ｍｍ
の直線光導波路４を用意した。この直線光導波路４のコ
ア２にＺｎＳｅレンズ５で集光したパワー密度を７×１
０2 Ｗ／ｃｍ2 の炭酸ガスレーザ光６を照射してレーザ
アニールを行った。そして、光導波路４の端面付近から
コア２に沿って５００μｍ／ｓｅｃの速度で炭酸ガスレ
ーザ光６を走査しながらレーザアニールを行った。
明する。 実施例１ 図１はレーザ光による光導波路のアニールの状態を示す
説明図である。即ち、石英基板１上に電子ビーム蒸着法
で形成したチタニウム添加コア（寸法６×６μｍ）２
と、火炎堆積法によりリンとボロンを添加しながら形成
したクラッド（厚さ２５μｍ）３からなる長さ５０ｍｍ
の直線光導波路４を用意した。この直線光導波路４のコ
ア２にＺｎＳｅレンズ５で集光したパワー密度を７×１
０2 Ｗ／ｃｍ2 の炭酸ガスレーザ光６を照射してレーザ
アニールを行った。そして、光導波路４の端面付近から
コア２に沿って５００μｍ／ｓｅｃの速度で炭酸ガスレ
ーザ光６を走査しながらレーザアニールを行った。
【００１２】レーザアニール前の光導波路４の波長１５
５０ｎｍの半導体レーザ光に対する伝送損失を測定した
ところ０．３５ｄＢであったものが、レーザアニール後
の伝送損失を測定したところ０．２ｄＢとなった。
５０ｎｍの半導体レーザ光に対する伝送損失を測定した
ところ０．３５ｄＢであったものが、レーザアニール後
の伝送損失を測定したところ０．２ｄＢとなった。
【００１３】実施例２ 図２はレーザ光による光導波路の他のアニールの状態を
示す説明図である。即ち、石英基板１上に電子ビーム蒸
着法で形成したチタニウム添加コア（寸法６×６μｍ）
２と、火炎堆積法によりリンとボロンを添加しながら形
成したクラッド（厚さ２５μｍ）３からなる、１．３／
１．５５μｍ光波長分波器７と光分岐器８が集積された
光導波器９を用意した。この光導波器９のコア２にＺｎ
Ｓｅレンズ５で集光したパワー密度５．５×１０2 Ｗ／
ｃｍ2 の炭酸ガスレーザ光６を照射してレーザアニール
を行った。そして、光導波路中の直線部分１０のみを２
５０μｍ／ｓｅｃの速度で炭酸ガスレーザ光６を走査し
ながらレーザアニールを行った。
示す説明図である。即ち、石英基板１上に電子ビーム蒸
着法で形成したチタニウム添加コア（寸法６×６μｍ）
２と、火炎堆積法によりリンとボロンを添加しながら形
成したクラッド（厚さ２５μｍ）３からなる、１．３／
１．５５μｍ光波長分波器７と光分岐器８が集積された
光導波器９を用意した。この光導波器９のコア２にＺｎ
Ｓｅレンズ５で集光したパワー密度５．５×１０2 Ｗ／
ｃｍ2 の炭酸ガスレーザ光６を照射してレーザアニール
を行った。そして、光導波路中の直線部分１０のみを２
５０μｍ／ｓｅｃの速度で炭酸ガスレーザ光６を走査し
ながらレーザアニールを行った。
【００１４】上記のようにレーザアニールを行った光導
波器９において、光波長分波器７を測定したところレー
ザアニール後において波長特性には全く変化が起こって
いなかった。また、光波長分波器７の伝送損失を測定し
たところ１．３μｍ側で０．０８ｄＢ、１．５５μｍ側
で０．０６ｄＢ減少した。
波器９において、光波長分波器７を測定したところレー
ザアニール後において波長特性には全く変化が起こって
いなかった。また、光波長分波器７の伝送損失を測定し
たところ１．３μｍ側で０．０８ｄＢ、１．５５μｍ側
で０．０６ｄＢ減少した。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の光導波
路のレーザアニール法を適用することにより、簡単に石
英系導波路のコアを局部的にアニールすることができ、
基板の反りやコアのうねりを発生することなく、コア内
密度の不均一を低減させることが可能である。これによ
って、光導波路の散乱損失を低減させることができ、低
損失でばらつきの少ない優れた導波路光部品を得ること
が可能となる。
路のレーザアニール法を適用することにより、簡単に石
英系導波路のコアを局部的にアニールすることができ、
基板の反りやコアのうねりを発生することなく、コア内
密度の不均一を低減させることが可能である。これによ
って、光導波路の散乱損失を低減させることができ、低
損失でばらつきの少ない優れた導波路光部品を得ること
が可能となる。
【図１】第１実施例のレーザアニール法を行っている状
態を示す説明図、
態を示す説明図、
【図２】第２実施例のレーザアニール法を行っている状
態を示す説明図、
態を示す説明図、
【図３】（イ），（ロ），（ハ），（ニ）は、石英系光
導波路の製造方法を示す説明図、
導波路の製造方法を示す説明図、
【図４】石英系光導波路のコアに密度ゆらぎが生じてい
る状態を示す説明図である。
る状態を示す説明図である。
１ 石英基板 ２ コア ３ クラッド ４ 直線光導波路 ５ ＺｎＳｅレンズ ６ 炭酸ガスレーザ光 ７ １．３／１．５５μｍ光波長分波器 ８ 光分岐器 ９ 集積化導波路 １０ 光導波路の直線部 １１ ゆらぎを有するコア １２ 基板（石英またはシリコン） １３ コア層 １４ コア １５ 燒結前のクラッド層 １６ 燒結後のクラッド層
Claims (5)
- 【請求項１】 石英系材料からなる屈折率ｎ1 のコア
と、前記コアを囲む屈折率ｎ2 （ｎ1 ＞ｎ2 ）のクラッ
ドを備えた石英系導波路において、前記コアおよびクラ
ッドにより形成された光導波路のコア上に炭酸ガスレー
ザ光を局部的に照射してアニールすることを特徴とする
光導波路のレーザアニール法。 - 【請求項２】 上記請求項１において、前記炭酸ガスレ
ーザ光のパワー密度を、２．７×１０2 〜９．０×１０
2 Ｗ／ｃｍ2 としたことを特徴とする光導波路のレーザ
アニール法。 - 【請求項３】 上記請求項１および請求項２において、
前記炭酸ガスレーザ光を、前記光導波路のコアの光軸方
向に一定速度で走査してアニールすることを特徴とする
光導波路のレーザアニール法。 - 【請求項４】 上記請求項１，請求項２および請求項３
において、前記コアがチタニウムを添加した石英で形成
され、かつ、前記クラッドがボロンおよびリンを添加し
た石英で形成されたことを特徴とする光導波路のレーザ
アニール法。 - 【請求項５】 上記請求項１，請求項２および請求項３
において、前記コアが酸化ゲルマニウムを添加した石英
で形成されことを特徴とする光導波路のレーザアニール
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6336699A JPH08179146A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 光導波路のレーザアニール法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6336699A JPH08179146A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 光導波路のレーザアニール法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179146A true JPH08179146A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18301890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6336699A Pending JPH08179146A (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 光導波路のレーザアニール法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08179146A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115140954A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-04 | 上海大学 | 一种半导体芯光纤进行co2激光退火优化改性的方法 |
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1994
- 1994-12-26 JP JP6336699A patent/JPH08179146A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115140954A (zh) * | 2022-06-27 | 2022-10-04 | 上海大学 | 一种半导体芯光纤进行co2激光退火优化改性的方法 |
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