JPH08211240A - Optical waveguide substrate manufacturing method and optical waveguide substrate - Google Patents
Optical waveguide substrate manufacturing method and optical waveguide substrateInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 上部クラッド層の割れを防止することのでき
る光導波路基板の製造方法を提供する。
【構成】 石英基板及びこの基板上に形成された石英系
のコアを有する光導波路基体を用意し、火炎中で生成し
たＳｉＯ2 のガラス微粒子を光導波路基体上に堆積させ
てコアを覆うガラス微粒子層を形成し、次いで、このガ
ラス微粒子層に加熱処理を施して、基板と略同一または
基板より小さい熱膨脹係数の上層部を有するガラス層を
形成し、続いて、このガラス層を冷却して上部クラッド
層とする。ガラス層は、基板と略同一または基板より小
さい熱膨脹係数の上層部を有しているので、冷却時に引
っ張り応力は作用せず、従って、上部クラッド層に割れ
は生じない。
(57) [Summary] [Object] To provide a method for manufacturing an optical waveguide substrate capable of preventing cracking of the upper clad layer. [Structure] An optical waveguide substrate having a quartz substrate and a silica-based core formed on the substrate is prepared, and glass particles of SiO 2 produced in a flame are deposited on the optical waveguide substrate to cover the core. Then, the glass fine particle layer is subjected to a heat treatment to form a glass layer having an upper layer having a coefficient of thermal expansion which is substantially the same as or smaller than that of the substrate, and then the glass layer is cooled to form an upper layer. The clad layer is used. Since the glass layer has an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion that is substantially the same as or smaller than that of the substrate, tensile stress does not act during cooling, and therefore cracks do not occur in the upper clad layer.
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光導波路基板を製造す
る方法および光導波路基板に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an optical waveguide substrate and an optical waveguide substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の石英系光導波路基板の製造方法と
しては、特開平５８−１０５１１１に開示されるような
火炎堆積法を用いるものが知られている。以下、図５を
参照しながら、従来の光導波路基板の製造方法を説明す
る。2. Description of the Related Art As a conventional method for manufacturing a silica-based optical waveguide substrate, a method using a flame deposition method as disclosed in JP-A-58-105111 is known. Hereinafter, a conventional method for manufacturing an optical waveguide substrate will be described with reference to FIG.
【０００３】まず、ほぼ純粋な石英（ＳｉＯ2 ）からな
る基板１０を用意し、火炎バーナ５０でＳｉＣｌ4 、Ｂ
Ｃｌ3 及びＰＯＣｌ3 を供給しながら火炎中で生成され
たガラス微粒子を石英基板１０の上面に吹き付けて、基
板１０上に下部クラッド層となる多孔質のガラス微粒子
層（ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 ）２０を形成する
（図５（ａ））。次に、ガラス微粒子層の上面に火炎バ
ーナ５０でＳｉＣｌ4 、ＧｅＣｌ4 、ＢＣｌ3 およびＰ
ＯＣｌ3 を吹き付け、コア層となる多孔質のガラス微粒
子層（ＳｉＯ2 ＋ＧｅＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 ）２４
を形成する（図５（ｂ））。続いて、二つのガラス微粒
子層２０、２４を焼結して透明ガラス化し、この後、徐
冷する。これにより、下部クラッド層２２及びコア層２
６が形成される（図５（ｃ））。この後、コア層２６に
適当なパターニング加工を施して、所望のパターンのコ
ア２８を形成する（図５（ｄ））。次に、火炎バーナ５
０を用いてコア２８の外表面を覆うように上部クラッド
層となる多孔質のガラス微粒子層（ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3
＋Ｐ2 Ｏ5 ）３０を形成する（図５（ｅ））。最後に、
このガラス微粒子層３０を焼結して透明ガラス化し、こ
の後、徐冷する。これにより、上部クラッド層３２が形
成される（図５（ｆ））。First, a substrate 10 made of substantially pure quartz (SiO 2 ) is prepared, and a flame burner 50 is used to obtain SiCl 4 , B.
While supplying Cl 3 and POCl 3 , glass fine particles generated in a flame are sprayed onto the upper surface of the quartz substrate 10 to form a porous glass fine particle layer (SiO 2 + B 2 O 3 + P) on the substrate 10 as a lower clad layer. 2 O 5 ) 20 is formed (FIG. 5A). Next, SiCl 4 , GeCl 4 , BCl 3 and P are formed on the upper surface of the glass fine particle layer with a flame burner 50.
A porous glass fine particle layer (SiO 2 + GeO 2 + B 2 O 3 + P 2 O 5 ) serving as a core layer by spraying OCl 3 24
Are formed (FIG. 5B). Subsequently, the two glass fine particle layers 20 and 24 are sintered into transparent glass, and then gradually cooled. Thereby, the lower clad layer 22 and the core layer 2
6 is formed (FIG. 5C). Thereafter, the core layer 26 is subjected to an appropriate patterning process to form the core 28 having a desired pattern (FIG. 5D). Next, flame burner 5
No. 0 is used to cover the outer surface of the core 28 to form a porous glass fine particle layer (SiO 2 + B 2 O 3) serving as an upper cladding layer.
+ P 2 O 5) 30 is formed (FIG. 5 (e)). Finally,
The glass fine particle layer 30 is sintered into transparent glass, and then gradually cooled. As a result, the upper clad layer 32 is formed (FIG. 5 (f)).
【０００４】こうして、製造された光導波路は、石英基
板１０上に形成され、主としてＳｉＯ2 からなる比較的
低屈折率の下部クラッド層２２と、この下部クラッド層
２２の上面に形成され、主としてＳｉＯ2 からなる比較
的高屈折率のコア２８と、このコア２８の外表面を覆
い、主としてＳｉＯ2 からなる比較的低屈折率の上部ク
ラッド層３２とを備えている。なお、上記の製造方法に
おいて、下部クラッド層２２を形成せずに、基板１０の
上面に直接コアを形成してもよい。The thus manufactured optical waveguide is formed on the quartz substrate 10 and is formed on the lower clad layer 22 having a relatively low refractive index mainly made of SiO 2 and the upper surface of the lower clad layer 22, and is mainly made of SiO 2. a relatively high refractive index of the core 28 consisting of 2, this covers the outer surface of the core 28, and mainly an upper cladding layer 32 of relatively low refractive index made of SiO 2. In the above manufacturing method, the core may be directly formed on the upper surface of the substrate 10 without forming the lower clad layer 22.
【０００５】従来の製造方法において、コア２８となる
ガラス微粒子層に添加されるＧｅＯ2 は、下部及び上部
クラッド層よりもコア２８の屈折率を高くするためのも
のである。また、各ガラス微粒子層に添加されるＢ2 Ｏ
3 やＰ2 Ｏ5 のドーパントは、ガラス微粒子の融点を低
くするためのもので、これにより焼結温度を下げて焼結
時の石英基板１０の変形を防止している。また、上部ク
ラッド層となるガラス微粒子層３０には、コアや下部ク
ラッド層となるガラス微粒子層２０、２４の２〜３倍の
濃度のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 が添加される。これは、上部
クラッド層となるガラス微粒子層３０の焼結をコア２８
や下部クラッド層２２の融点よりも低い温度で行って、
焼結時のコア２８の変形を防止するためである。In the conventional manufacturing method, GeO 2 added to the glass fine particle layer to be the core 28 is for making the refractive index of the core 28 higher than that of the lower and upper cladding layers. Further, B 2 O added to each glass fine particle layer
The dopant of 3 or P 2 O 5 is for lowering the melting point of the glass fine particles, and thereby lowers the sintering temperature to prevent the quartz substrate 10 from being deformed during sintering. Further, B 2 O 3 and P 2 O 5 are added to the glass fine particle layer 30 serving as the upper clad layer in a concentration two to three times that of the glass fine particle layers 20, 24 serving as the core and the lower clad layer. This is performed by sintering the glass fine particle layer 30 serving as the upper clad layer into the core 28.
Or at a temperature lower than the melting point of the lower clad layer 22,
This is to prevent the core 28 from being deformed during sintering.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、ガラス微粒子
層３０の焼結後に得られる半溶融状態のガラス層の熱膨
脹係数は純石英からなる基板１０よりもかなり大きくな
っている。このため、ガラス層の徐冷の際、石英基板１
０との熱膨脹係数の差に起因してガラス層に引っ張り応
力が作用する結果、上部クラッド層３２の上面から割れ
が生じてコア２８が寸断される場合がある。また、徐冷
時に割れが生じない場合でも、引っ張り応力の作用によ
り上部クラッド層３２の強度は低下しているので、製造
された光導波路基板に対して端面研磨などの機械加工を
施すときに割れが生じることもあった。さらに、製造さ
れた光導波路基板は、環境温度の変化による収縮が基板
１０と上部クラッド層３２とで不均一なため、収縮時に
引っ張り応力が上部クラッド層３２に作用し、この結
果、上部クラッド層３２の強度が低下するという問題点
を有している。However, the coefficient of thermal expansion of the semi-molten glass layer obtained after the sintering of the glass fine particle layer 30 is considerably larger than that of the substrate 10 made of pure quartz. Therefore, when the glass layer is gradually cooled, the quartz substrate 1
As a result of the tensile stress acting on the glass layer due to the difference in the coefficient of thermal expansion from 0, cracks may occur from the upper surface of the upper clad layer 32 and the core 28 may be fragmented. Even if cracking does not occur during slow cooling, the strength of the upper clad layer 32 is reduced by the action of tensile stress, so cracking occurs when the manufactured optical waveguide substrate is subjected to mechanical processing such as edge polishing. Sometimes occurred. Further, in the manufactured optical waveguide substrate, the contraction due to the change in the environmental temperature is not uniform between the substrate 10 and the upper clad layer 32, so that the tensile stress acts on the upper clad layer 32 during the contraction, and as a result, the upper clad layer 32 There is a problem that the strength of 32 is lowered.
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、上部クラッド層の割れを防止すること
のできる光導波路基板の製造方法、及び優れた対環境性
を有する光導波路基板を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and a method of manufacturing an optical waveguide substrate capable of preventing cracks in the upper cladding layer, and an optical waveguide substrate having excellent environmental resistance. The purpose is to provide.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の光導波路基板の製造方法は、ＳｉＯ2
を材料とする基板と、この基板上に形成されたＳｉＯ2
を主成分とするコアとを有する光導波路基体を用意する
第１の工程と、火炎中で生成したＳｉＯ2 を主成分とす
るガラス微粒子を光導波路基体上に堆積させてコアを覆
うガラス微粒子層を形成する第２の工程と、このガラス
微粒子層に加熱処理を施して、基板と略同一または基板
より小さい熱膨脹係数の上層部を有するガラス層を形成
する第３の工程と、このガラス層を冷却して、コアを覆
いコアより屈折率が低い上部クラッド層を形成する第４
の工程とを備えている。In order to solve the above problems, the method of manufacturing an optical waveguide substrate according to the present invention uses SiO 2
Of a substrate made of SiO 2 and SiO 2 formed on the substrate
A first step of preparing an optical waveguide substrate having a core containing as a main component, and a glass fine particle layer covering the core by depositing glass fine particles containing SiO 2 produced in a flame as a main component on the optical waveguide substrate. A second step of forming a glass layer, a third step of subjecting this glass fine particle layer to a heat treatment to form a glass layer having an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion substantially the same as or smaller than that of the substrate, and this glass layer Cooling to form an upper cladding layer that covers the core and has a lower refractive index than the core.
And the process of.
【０００９】なお、ＳｉＯ2 を主成分とするガラス微粒
子には、実質的に純粋なＳｉＯ2 ガラス微粒子も含まれ
る。The glass fine particles containing SiO 2 as a main component also include substantially pure SiO 2 glass fine particles.
【００１０】第１の工程を基板の上面にコアが直接形成
された光導波路基体を用意する工程とし、第４の工程を
基板と略同一の屈折率を有する上部クラッド層を形成す
る工程としてもよい。また、第１の工程を基板の上面に
形成され、ＳｉＯ2 を主成分とし、コアよりも屈折率が
低い下部クラッド層をさらに有し、コアがこの下部クラ
ッド層の上面に形成されている光導波路基体を用意する
工程とし、第４の工程を下部クラッド層と略同一の屈折
率を有する上部クラッド層を形成する工程としてもよ
い。The first step may be a step of preparing an optical waveguide substrate having a core directly formed on the upper surface of the substrate, and the fourth step may be a step of forming an upper clad layer having a refractive index substantially the same as that of the substrate. Good. In the first step, the optical waveguide is formed on the upper surface of the substrate, further includes a lower clad layer containing SiO 2 as a main component and having a refractive index lower than that of the core, and the core is formed on the upper surface of the lower clad layer. The step of preparing the waveguide base may be used, and the fourth step may be a step of forming an upper clad layer having a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer.
【００１１】第２の工程および第３の工程の少なくとも
一方において、ＳｉＯ2 にその熱膨張係数を変化させる
ドーパントを添加することにより、第３の工程において
このドーパントを含むガラス層を形成してもよい。具体
的には、第２の工程において、Ｂ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 の
ガラス微粒子をＳｉＯ2 のガラス微粒子とともに光導波
路基体上に堆積させることにより、ＳｉＯ2 にドーパン
トとしてＢ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 を添加することができ
る。また、第２の工程において、Ｐ2 Ｏ5 、ＧｅＯ2 及
びＡｌ2 Ｏ3 のうち少なくとも一つのガラス微粒子をＳ
ｉＯ2 のガラス微粒子とともに光導波路基体上に堆積さ
せ、第３の工程において、Ｆを含む雰囲気中で加熱処理
を施すことにより、ＳｉＯ2 にドーパントとしてＰ2 Ｏ
5 、ＧｅＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 のうち少なくとも一つとＦ
とを添加することもできる。In at least one of the second step and the third step, a dopant that changes the coefficient of thermal expansion is added to SiO 2 to form a glass layer containing this dopant in the third step. Good. Specifically, in the second step, by depositing glass particles of B 2 O 3 and TiO 2 together with glass particles of SiO 2 on the optical waveguide substrate, B 2 O 3 and TiO 2 as a dopant in SiO 2 are deposited. Can be added. In the second step, at least one glass fine particle selected from P 2 O 5 , GeO 2 and Al 2 O 3 is added to S.
By depositing TiO 2 glass fine particles on the optical waveguide substrate and performing heat treatment in an atmosphere containing F in the third step, SiO 2 is doped with P 2 O as a dopant.
5 , at least one of GeO 2 and Al 2 O 3 and F
And can also be added.
【００１２】次に、本発明の光導波路基板は、ＳｉＯ2
を材料とする基板と、この基板上に形成され、ＳｉＯ2
を主成分とするコアと、コアを覆い、コアより屈折率が
低い上部クラッド層であって、ＳｉＯ2 を主成分とし、
基板と略同一または基板より小さい熱膨脹係数の上層部
を有するものとを備えている。Next, the optical waveguide substrate of the present invention is made of SiO 2
And a substrate made of SiO 2 formed on this substrate.
A core containing as a main component, an upper clad layer that covers the core and has a lower refractive index than the core, and contains SiO 2 as a main component,
A substrate having an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion substantially the same as or smaller than that of the substrate.
【００１３】本発明の光導波路基板は、コアが基板の上
面に直接形成されており、上部クラッド層はその屈折率
が基板と略同一であるものでもよいし、また、基板の上
面に形成され、ＳｉＯ2 を主成分とし、コアよりも屈折
率が低い下部クラッド層をさらに備え、コアがこの下部
クラッド層の上面に形成されており、上部クラッド層は
その屈折率が下部クラッド層と略同一であるものでもよ
い。In the optical waveguide substrate of the present invention, the core may be directly formed on the upper surface of the substrate, and the upper cladding layer may have a refractive index substantially the same as that of the substrate, or may be formed on the upper surface of the substrate. , SiO 2 as a main component, further comprising a lower clad layer having a lower refractive index than the core, the core is formed on the upper surface of the lower clad layer, and the upper clad layer has a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer. May be
【００１４】また、本発明の光導波路基板において、上
部クラッド層は、ドーパントとしてＢ2 Ｏ3 及びＴｉＯ
2 を含んでもよいし、代わりにＰ2 Ｏ5 、ＧｅＯ2 又は
Ａｌ2 Ｏ3 の少なくとも一つとＦとを含んでもよい。Further, in the optical waveguide substrate of the present invention, the upper clad layer contains B 2 O 3 and TiO as dopants.
2 may be contained, or at least one of P 2 O 5 , GeO 2 or Al 2 O 3 and F may be contained instead.
【００１５】[0015]
【作用】本発明の光導波路基板の製造方法では、加熱処
理によりガラス微粒子層を溶融焼結して、基板と略同一
または基板より小さい熱膨脹係数の上層部を有するガラ
ス層を形成し、この後、これを冷却して上部クラッド層
とするので、冷却によりガラス層が収縮する際、ガラス
層の熱膨脹係数が基板と略同一の場合はガラス層に応力
は殆ど作用せず、また、熱膨脹係数が基板より低い場合
は、ガラス層に圧縮応力が作用する。いずれの場合も、
ガラス層に引っ張り応力は作用しないので、引っ張り応
力に起因する上部クラッド層の割れは発生せず、良好な
伝送特性を示す光導波路基板が得られる。In the method of manufacturing an optical waveguide substrate of the present invention, the glass fine particle layer is melt-sintered by heat treatment to form a glass layer having an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion which is substantially the same as or smaller than that of the substrate, and thereafter, Since this is cooled to form the upper clad layer, when the glass layer contracts by cooling, if the thermal expansion coefficient of the glass layer is substantially the same as that of the substrate, almost no stress acts on the glass layer, and the thermal expansion coefficient is When lower than the substrate, compressive stress acts on the glass layer. In either case,
Since tensile stress does not act on the glass layer, cracking of the upper clad layer due to tensile stress does not occur, and an optical waveguide substrate showing good transmission characteristics can be obtained.
【００１６】特に、ガラス層の熱膨脹係数が基板と略同
一の場合は、ガラス層に引っ張り応力のみならず圧縮応
力も作用せず、ガラス層内部に応力が殆ど残留しないの
で、ガラス層の強度の劣化が少なく、極めて高い強度を
有する光導波路基板が得られる。Particularly, when the coefficient of thermal expansion of the glass layer is substantially the same as that of the substrate, not only tensile stress but also compressive stress does not act on the glass layer, and almost no stress remains inside the glass layer. It is possible to obtain an optical waveguide substrate having little deterioration and extremely high strength.
【００１７】本発明の光導波路基板の製造方法のうち、
基板の上面にコアが直接形成された光導波路基体を用い
るものでは、基板と略同一の屈折率を有する上部クラッ
ド層を形成するので、コアが略均一な屈折率のガラス体
に包囲される結果、コアを伝搬する光の閉じ込め作用が
良好となって、優れた伝送特性を有する光導波路基板が
得られる。同様に、本発明の光導波路基板の製造方法の
うち、下部クラッド層を有する光導波路基体を用いるも
のでは、下部クラッド層と略同一の屈折率を有する上部
クラッド層を形成するので、コアが略均一な屈折率のガ
ラス体に包囲される結果、コアを伝搬する光の閉じ込め
作用が良好となって、優れた伝送特性を有する光導波路
基板が得られる。Among the methods of manufacturing the optical waveguide substrate of the present invention,
In the case of using the optical waveguide substrate in which the core is directly formed on the upper surface of the substrate, since the upper clad layer having substantially the same refractive index as the substrate is formed, the core is surrounded by the glass body having the substantially uniform refractive index. Thus, the effect of confining light propagating through the core is improved, and an optical waveguide substrate having excellent transmission characteristics can be obtained. Similarly, in the method of manufacturing the optical waveguide substrate of the present invention, in the method using the optical waveguide substrate having the lower clad layer, the upper clad layer having substantially the same refractive index as the lower clad layer is formed, so that the core is substantially As a result of being surrounded by the glass body having a uniform refractive index, the effect of confining the light propagating through the core is improved, and an optical waveguide substrate having excellent transmission characteristics can be obtained.
【００１８】また、ガラス層の熱膨脹係数は、ＳｉＯ2
の熱膨脹係数を変化させるドーパントを適量添加するこ
とで調節することができる。The coefficient of thermal expansion of the glass layer is SiO 2
It can be adjusted by adding an appropriate amount of a dopant that changes the coefficient of thermal expansion.
【００１９】本発明者らの知見によれば、Ｂ2 Ｏ3 とＴ
ｉＯ2 は、ＳｉＯ2 の熱膨脹係数及び屈折率に与える変
化がそれぞれ互いに逆である。従って、光導波路基板に
堆積させるガラス微粒子に添加するＢ2 Ｏ3 とＴｉＯ2
の量を制御することで、両ドーパントによる熱膨脹係数
及び屈折率の変化を打ち消し合うようにすることがで
き、基板と略同一の熱膨脹係数及び屈折率を有する透明
ガラス層が形成することができる。According to the knowledge of the present inventors, B 2 O 3 and T
The iO 2 changes in the thermal expansion coefficient and the refractive index of SiO 2 are opposite to each other. Therefore, B 2 O 3 and TiO 2 added to the glass particles deposited on the optical waveguide substrate
By controlling the amount of the above, it is possible to cancel the changes in the thermal expansion coefficient and the refractive index due to both dopants, and it is possible to form a transparent glass layer having a thermal expansion coefficient and a refractive index substantially the same as those of the substrate.
【００２０】同様に、本発明者らの知見によれば、Ｐ2
Ｏ5 、ＧｅＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 がＳｉＯ2 の熱膨脹係数
及び屈折率に与える変化は、Ｆが与える変化とそれぞれ
互いに逆である。従って、透明ガラス層に添加するこれ
らのドーパント量を制御することで、これらのドーパン
トによる熱膨脹係数及び屈折率の変化を打ち消し合うよ
うにすることができ、基板と略同一の熱膨脹係数及び屈
折率を有する透明ガラス層が形成することができる。Similarly, according to the knowledge of the present inventors, P 2
The changes that O 5 , GeO 2 and Al 2 O 3 give to the thermal expansion coefficient and refractive index of SiO 2 are opposite to the changes given by F, respectively. Therefore, by controlling the amount of these dopants added to the transparent glass layer, it is possible to cancel the changes in the thermal expansion coefficient and the refractive index due to these dopants, and to make the thermal expansion coefficient and the refractive index substantially the same as those of the substrate. The transparent glass layer which has can be formed.
【００２１】次に、本発明の光導波路基板は、基板と略
同一又は基板より低い熱膨脹係数の上部クラッド層を備
えているので、環境温度の変化により生ずる基板及び上
部クラッド層の収縮によって上部クラッド層に引っ張り
応力が作用しない。従って、本発明の光導波路基板は、
環境温度の変化による強度の劣化が少なく、優れた対環
境性を有する。Next, since the optical waveguide substrate of the present invention is provided with the upper clad layer having substantially the same thermal expansion coefficient as the substrate or a lower thermal expansion coefficient than the substrate, the upper clad layer is contracted due to the change of the ambient temperature. No tensile stress acts on the layer. Therefore, the optical waveguide substrate of the present invention,
Has little deterioration of strength due to changes in environmental temperature and has excellent environmental resistance.
【００２２】本発明の光導波路基板のうち、基板の上面
に直接形成されたコアを備え、上部クラッド層の屈折率
が基板と略同一であるものは、コアが略均一な屈折率の
ガラス体に包囲されているので、コアを伝搬する光の閉
じ込め作用が良好であり、優れた伝送特性を有する。同
様に、本発明の光導波路基板のうち、下部クラッド層を
備え、上部クラッド層の屈折率が下部クラッド層と略同
一のものも、コアが略均一な屈折率のガラス体に包囲さ
れる結果、コアを伝搬する光の閉じ込め作用が良好であ
り、優れた伝送特性を有する。Among the optical waveguide substrates of the present invention, those having a core formed directly on the upper surface of the substrate and having an upper cladding layer whose refractive index is substantially the same as that of the substrate are glass bodies having a substantially uniform refractive index. Since it is surrounded by, the effect of confining the light propagating through the core is good, and it has excellent transmission characteristics. Similarly, in the optical waveguide substrate of the present invention, a lower clad layer is provided, and the refractive index of the upper clad layer is substantially the same as that of the lower clad layer. It has a good effect of confining light propagating through the core and has excellent transmission characteristics.
【００２３】[0023]
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明の実施
例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の
要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致して
いない。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
Further, the dimensional ratios in the drawings do not always match those described.
【００２４】実施例１ 図１は、本実施例の光導波路の製造方法を説明する工程
図である。本実施例では、ほぼ純粋な石英からなる直径
３インチ、厚さ１ｍｍの基板１０を用意し、この基板１
０上に火炎堆積法を用いてＳｉＯ2 を主成分とする複数
のガラス層を形成することにより、石英系チャネル導波
路基板を製造する。Example 1 FIG. 1 is a process chart for explaining a method of manufacturing an optical waveguide of this example. In this embodiment, a substrate 10 having a diameter of 3 inches and a thickness of 1 mm made of substantially pure quartz is prepared.
A silica-based channel waveguide substrate is manufactured by forming a plurality of glass layers containing SiO 2 as a main component on the glass substrate by using a flame deposition method.
【００２５】図１に示されるように、本実施例では、ま
ず、火炎バーナ５０にガラス原料であるＳｉＣｌ4 と、
ドーパント原料であるＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ3 およびＧｅ
Ｃｌ4 とを燃料（Ｏ2 、Ｈ2 ）とともに送り込み、火炎
中で生成されたＳｉＯ2 を主成分とする第１のガラス微
粒子（ＳｉＯ2 ＋ＧｅＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 ）を石
英基板１０の上面に吹き付ける。上記の原料ガスは、２
３分間供給される。火炎バーナ５０を石英基板１０の上
方で繰り返し移動させることにより、石英基板１０の上
面に第１のガラス微粒子が均一な厚さで堆積し、コアと
なる第１のガラス微粒子層２４が形成される（図１
（ａ））。As shown in FIG. 1, in this embodiment, first, the flame burner 50 is made to contain SiCl 4 which is a glass raw material,
Dopant raw materials BCl 3 , POCl 3 and Ge
Cl 4 and fuel (O 2 , H 2 ) are sent together, and the first glass fine particles (SiO 2 + GeO 2 + B 2 O 3 + P 2 O 5 ) containing SiO 2 produced in the flame as the main component are used as the quartz substrate. Spray on top of 10. The above source gas is 2
Supplied for 3 minutes. By repeatedly moving the flame burner 50 above the quartz substrate 10, the first glass fine particles are deposited on the upper surface of the quartz substrate 10 with a uniform thickness, and the first glass fine particle layer 24 serving as a core is formed. (Fig. 1
(A)).
【００２６】次に、第１のガラス微粒子層２４が形成さ
れた石英基板１０を焼結炉の中に置き、炉中にＨｅ及び
Ｏ2 をＨｅ：Ｏ2 ＝１０：１（ｌ／ｍｉｎ）の流量比で
導入して第１のガラス微粒子層２４をＨｅとＯ2 の混合
雰囲気にさらしながら、１４００℃で１０時間にわたり
加熱処理を施す。これにより、第１ガラス微粒子層２４
は溶融焼結して半溶融状態の透明な第１ガラス層とな
る。この後、この第１ガラス層が形成された石英基板１
０を焼結炉中で放置して、半溶融状態の第１ガラス層を
徐冷する。これにより、コアの基体となるコア層２６
（ＳｉＯ2 ＋ＧｅＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 ）が形成さ
れる（図１（ｂ））。Next, the quartz substrate 10 on which the first glass fine particle layer 24 is formed is placed in a sintering furnace, and He and O 2 are added in the furnace He: O 2 = 10: 1 (l / min). The first glass fine particle layer 24 is exposed at a mixed atmosphere of He and O 2 by being introduced at a flow rate ratio of 1 to heat treatment at 1400 ° C. for 10 hours. Thereby, the first glass fine particle layer 24
Is melt-sintered into a semi-molten transparent first glass layer. Then, the quartz substrate 1 on which the first glass layer is formed
0 is left in a sintering furnace to gradually cool the semi-molten first glass layer. As a result, the core layer 26 serving as the base of the core is formed.
(SiO 2 + GeO 2 + B 2 O 3 + P 2 O 5 ) is formed (FIG. 1B).
【００２７】次に、フォトリソグラフィ技術を用いてコ
ア層２６の上面に所定パターンのフォトレジストを形成
した後、コア層２６に反応性イオンエッチングを施す。
これにより、コア層２６の一部が除去され、上記のパタ
ーンに応じた平面形状と方形の断面形状を有するコア２
８が形成される。本実施例のコア２８は１×８分岐型の
ものであり、順次に設けられたＹ分岐部によって１本か
ら８本に分岐する平面形状を有している。断面は正方形
であり、一辺の長さは８μｍである。以上により、石英
基板１０と、この基板１０上面に直接形成されたコア２
８とから構成される光導波路基体４０が得られる（図１
（ｃ））。Next, after a photoresist having a predetermined pattern is formed on the upper surface of the core layer 26 by using the photolithography technique, the core layer 26 is subjected to reactive ion etching.
As a result, a part of the core layer 26 is removed, and the core 2 having a planar shape and a rectangular cross-sectional shape according to the above pattern.
8 are formed. The core 28 of the present embodiment is of a 1 × 8 branch type, and has a planar shape in which it is branched from 1 to 8 by Y branch portions that are sequentially provided. The cross section is square, and the length of one side is 8 μm. As described above, the quartz substrate 10 and the core 2 directly formed on the upper surface of the substrate 10
An optical waveguide substrate 40 composed of
(C)).
【００２８】本実施例では、石英基板１０とコア２８と
の間の比屈折率差が０．３％となるようにコア２８の屈
折率を設定する。また、第１ガラス微粒子層の加熱処理
の際には石英基板１０も同時に加熱されるので、この加
熱による石英基板１０の変形を防止する観点から、第１
ガラス微粒子層２４は石英基板１０よりも低い融点を有
していることが好ましい。従って、本実施例において第
１ガラス微粒子２４に添加するドーパントの量は、コア
２８の屈折率が上記の設定値となり、かつ第１ガラス微
粒子層２４の融点が石英基板１０よりも低くなるような
値に設定する。In this embodiment, the refractive index of the core 28 is set so that the relative refractive index difference between the quartz substrate 10 and the core 28 is 0.3%. Further, since the quartz substrate 10 is simultaneously heated during the heat treatment of the first glass fine particle layer, from the viewpoint of preventing the quartz substrate 10 from being deformed by this heating, the first
The glass fine particle layer 24 preferably has a melting point lower than that of the quartz substrate 10. Therefore, the amount of the dopant added to the first glass fine particles 24 in this embodiment is such that the refractive index of the core 28 becomes the above-mentioned set value and the melting point of the first glass fine particle layer 24 becomes lower than that of the quartz substrate 10. Set to the value.
【００２９】続いて、火炎バーナ５０にガラス原料であ
るＳｉＣｌ4 と、所定のドーパント原料を燃料（Ｏ2 、
Ｈ2 ）とともに送り込みながら、火炎中で生成されたＳ
ｉＯ2 を主成分とする第２のガラス微粒子をコア２８及
び石英基板１０の上面に吹き付ける。これにより、光導
波路基体４０上に第２のガラス微粒子が堆積し、クラッ
ド層となる第２のガラス微粒子層３０であってコア２８
の外表面を覆うものが形成される（図１（ｄ））。Subsequently, the flame burner 50 is charged with SiCl 4 which is a glass raw material and a predetermined dopant raw material as fuel (O 2 ,
H 2 ) and S generated in the flame
The second glass fine particles containing iO 2 as a main component are sprayed onto the core 28 and the upper surface of the quartz substrate 10. As a result, the second glass fine particles are deposited on the optical waveguide substrate 40 to form the second glass fine particle layer 30 serving as the clad layer, which is the core 28.
Is formed to cover the outer surface of (FIG. 1 (d)).
【００３０】次に、第２ガラス微粒子層３０が形成され
た光導波路基体４０を焼結炉の中に置き、炉中にＨｅ及
びＯ2 をＨｅ：Ｏ2 ＝１０：１（ｌ／ｍｉｎ）の流量比
で導入して第２ガラス微粒子層３０をＨｅとＯ2 の混合
雰囲気にさらしながら加熱処理を施す。これにより、第
２ガラス微粒子層３０は溶融焼結して半溶融状態の透明
な第２ガラス層となる。この後、光導波路基体４０を焼
結炉中で放置して半溶融状態の第２ガラス層を徐冷する
と、コア２８の外表面を覆いＳｉＯ2 を主成分とする上
部クラッド層３２が形成される。本実施例では、厚さ３
０μｍの上部クラッド層３２を形成する。以上により、
光導波路基板４２が完成する（図１（ｅ））。Next, the optical waveguide substrate 40 on which the second glass fine particle layer 30 is formed is placed in a sintering furnace and He and O 2 are added in the furnace He: O 2 = 10: 1 (l / min). And the second glass fine particle layer 30 is exposed to a mixed atmosphere of He and O 2 and heat-treated. As a result, the second glass fine particle layer 30 is melt-sintered and becomes a semi-molten transparent second glass layer. Then, the optical waveguide substrate 40 is left in a sintering furnace and the second glass layer in a semi-molten state is gradually cooled to form an upper clad layer 32 which covers the outer surface of the core 28 and has SiO 2 as a main component. It In this embodiment, the thickness is 3
An upper clad layer 32 of 0 μm is formed. From the above,
The optical waveguide substrate 42 is completed (FIG. 1 (e)).
【００３１】本発明では、上部クラッド層３２となる第
２ガラス層が、基板１０と略同一、又は基板１０よりも
低い熱膨脹係数を持つように形成する。これは、第２ガ
ラス層に添加するドーパントの種類と濃度を適切に設定
することで実現することができる。In the present invention, the second glass layer serving as the upper clad layer 32 is formed so as to have a coefficient of thermal expansion substantially the same as that of the substrate 10 or lower than that of the substrate 10. This can be achieved by appropriately setting the type and concentration of the dopant added to the second glass layer.
【００３２】図２は、ＳｉＯ2 ガラスに添加される一般
的なドーパントについて、その添加濃度とＳｉＯ2 の熱
膨脹係数との関係を示すグラフであり、図３は、ドーパ
ントの添加濃度とＳｉＯ2 の屈折率との関係を示すグラ
フである。これらのグラフに示されるドーパントのうち
ＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＴｉＯ
2 は、上記の製造工程において火炎バーナ５０にＧｅ、
Ｂ、Ｐ、Ａｌ又はＴｉのハロゲン化物を供給することで
添加することができる。一方、Ｆは、ガラス微粒子層の
加熱処理の際に焼結炉中にＦを導入することで添加する
ことができる。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the addition concentration of a general dopant added to SiO 2 glass and the thermal expansion coefficient of SiO 2 , and FIG. 3 is a graph showing the relation between the addition concentration of the dopant and SiO 2 It is a graph which shows the relationship with a refractive index. Among the dopants shown in these graphs, GeO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , Al 2 O 3 and TiO 2
2 is Ge in the flame burner 50 in the above manufacturing process,
It can be added by supplying a halide of B, P, Al or Ti. On the other hand, F can be added by introducing F into the sintering furnace during the heat treatment of the glass fine particle layer.
【００３３】光導波路基板４２の製造においてＳｉＯ2
ガラスに添加されるドーパントとしてはＧｅＯ2 、Ｂ2
Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 が特に一般的であるが、図２に示され
るように、これらはいずれもＳｉＯ2 ガラスの熱膨脹係
数を大きくする作用を有する。一方、本発明者らの知見
によれば、図２にも示すとおり、ＴｉＯ2 及びＦはＳｉ
Ｏ2 ガラスの熱膨脹係数を小さくする作用を有してい
る。また、図３に示されるように、ＧｅＯ2 、Ｐ2 Ｏ5
およびＴｉＯ2 を添加するとＳｉＯ2 ガラスの屈折率は
高くなり、Ｂ2 Ｏ3 およびＦを添加すると屈折率は低く
なる。In manufacturing the optical waveguide substrate 42, SiO 2
GeO 2 , B 2 as dopants added to glass
O 3 and P 2 O 5 are particularly common, but as shown in FIG. 2, both of them have the function of increasing the coefficient of thermal expansion of SiO 2 glass. On the other hand, according to the knowledge of the present inventors, as shown in FIG. 2, TiO 2 and F Si
It has the effect of reducing the thermal expansion coefficient of O 2 glass. Further, as shown in FIG. 3, GeO 2 , P 2 O 5
And TiO 2 increase the refractive index of the SiO 2 glass, and B 2 O 3 and F decrease the refractive index.
【００３４】このようなドーパントの特性を考慮してド
ーパントの種類と添加量を適切に設定すれば、熱膨脹係
数が石英基板１０と略同一または石英基板１０より低い
第２ガラス層を形成するとともに、第２ガラス層の冷却
により得られる上部クラッド層が所定の屈折率を持つよ
うにすることができる。If the kind and the amount of the dopant are properly set in consideration of the characteristics of the dopant, a second glass layer having a coefficient of thermal expansion which is substantially the same as that of the quartz substrate 10 or lower than that of the quartz substrate 10 is formed. The upper cladding layer obtained by cooling the second glass layer can have a predetermined refractive index.
【００３５】第２ガラス層の熱膨脹係数が石英基板１０
と略同一であると、半溶融状態の第２ガラス層が徐冷に
より収縮する際、第２ガラス層に応力は殆ど作用しな
い。従って、第２ガラス層に作用する引っ張り応力に起
因した上部クラッド層の割れは生じない。また、上部ク
ラッド層の内部に応力が残留しないので、製造された光
導波路基板４２に端面研磨などの機械加工が施された場
合にも上部クラッド層に割れは生じにくい。The coefficient of thermal expansion of the second glass layer is the quartz substrate 10.
When the second glass layer in the semi-molten state contracts by slow cooling, substantially no stress acts on the second glass layer. Therefore, cracking of the upper cladding layer due to the tensile stress acting on the second glass layer does not occur. Further, since no stress remains inside the upper clad layer, cracks are unlikely to occur in the upper clad layer even when the manufactured optical waveguide substrate 42 is subjected to mechanical processing such as end face polishing.
【００３６】こうして製造された光導波路基板４２は、
上部クラッド層３２の内部に殆ど応力が残留していない
ことから、優れた伝送特性を有している。また、上部ク
ラッド層３２と基板１０との熱膨脹係数が略同一である
ことから、環境温度の変化により生ずる膨脹、収縮が上
部クラッド層３２と基板１０とで均一となり、上部クラ
ッド層に応力が作用しない。このため、光導波路基板４
２は、環境温度の変化による強度及び伝送特性の劣化が
少なく、優れた対環境性を有する。The optical waveguide substrate 42 thus manufactured is
Since almost no stress remains inside the upper cladding layer 32, it has excellent transmission characteristics. Further, since the thermal expansion coefficients of the upper clad layer 32 and the substrate 10 are substantially the same, the expansion and contraction caused by the change in environmental temperature are uniform in the upper clad layer 32 and the substrate 10, and the stress acts on the upper clad layer. do not do. Therefore, the optical waveguide substrate 4
No. 2 has less deterioration in strength and transmission characteristics due to changes in environmental temperature, and has excellent environmental resistance.
【００３７】一方、第２ガラス層の熱膨脹係数が石英基
板１０より小さい場合は、第２ガラス層の徐冷の際、第
２ガラス層に圧縮応力が作用し、石英基板１０に引っ張
り応力が作用することになる。一般に、基板１０は上部
クラッド層の数十倍の厚さを有しているので、引っ張り
応力が作用しても従来方法における上部クラッド層のよ
うに割れが生じることはなく、製造された光導波路基板
４２に機械加工を施す場合にも割れは生じにくい。On the other hand, when the coefficient of thermal expansion of the second glass layer is smaller than that of the quartz substrate 10, compressive stress acts on the second glass layer and tensile stress acts on the quartz substrate 10 during the gradual cooling of the second glass layer. Will be done. In general, since the substrate 10 has a thickness of several tens of times that of the upper clad layer, even if tensile stress acts, the substrate 10 does not crack like the upper clad layer in the conventional method, and the manufactured optical waveguide. Even when the substrate 42 is machined, cracks are unlikely to occur.
【００３８】こうして製造された光導波路基板４２は、
基板１０より低い熱膨脹係数の上部クラッド層３２を備
えているので、環境温度の変化によって基板１０及び上
部クラッド層３２に収縮が生じても、上部クラッド層３
２に引っ張り応力は作用しない。このため、この光導波
路基板４２は、環境温度の変化による強度の劣化が少な
く、優れた対環境性を有する。The optical waveguide substrate 42 thus manufactured is
Since the upper clad layer 32 having a coefficient of thermal expansion lower than that of the substrate 10 is provided, even if the substrate 10 and the upper clad layer 32 contract due to a change in environmental temperature, the upper clad layer 3
No tensile stress acts on 2. For this reason, the optical waveguide substrate 42 has less deterioration in strength due to changes in environmental temperature, and has excellent environmental resistance.
【００３９】さらに、上部クラッド層３２は、その屈折
率が石英基板１０と略同一になるように形成すると好適
である。これにより、上部クラッド層３２と石英基板１
０からなる略均一な屈折率のガラス体にコア２８が包囲
されるようになるので、コア２８の閉じ込め作用が極め
て良好になり、優れた伝送特性を有する光導波路基板４
２を得ることができる。Further, the upper cladding layer 32 is preferably formed so that its refractive index is substantially the same as that of the quartz substrate 10. As a result, the upper clad layer 32 and the quartz substrate 1
Since the core 28 is surrounded by the glass body having a substantially uniform refractive index of 0, the confinement function of the core 28 becomes extremely good, and the optical waveguide substrate 4 having excellent transmission characteristics is obtained.
2 can be obtained.
【００４０】以上の考察に鑑み、本実施例では、熱膨脹
係数が石英基板１０と略同一の第２ガラス層であって、
徐冷後の屈折率が石英基板１０と略同一になるものを光
導波路基体４０上に形成する。図２及び図３に示される
ように、Ｂ2 Ｏ3 とＴｉＯ2とは、ＳｉＯ2 ガラスの熱
膨脹係数および屈折率に与える影響がそれぞれ互いに逆
の関係にある。ＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 とＦと
の間にも、同様の関係が成立する。従って、このような
関係を有するドーパントを第２ガラス層に適量添加する
ことにより、第２ガラス層と石英基板１０の熱膨脹係数
および屈折率をほぼ一致させることができる。In view of the above consideration, in the present embodiment, the second glass layer having the coefficient of thermal expansion which is substantially the same as that of the quartz substrate 10,
On the optical waveguide substrate 40, a substrate having a refractive index that is substantially the same as that of the quartz substrate 10 after slow cooling is formed. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, B 2 O 3 and TiO 2 have mutually opposite effects on the thermal expansion coefficient and the refractive index of SiO 2 glass. A similar relationship holds between GeO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 and F. Therefore, by adding an appropriate amount of the dopant having such a relationship to the second glass layer, the thermal expansion coefficient and the refractive index of the second glass layer and the quartz substrate 10 can be made substantially the same.
【００４１】なお、ドーパントの種類によらずドーパン
トの添加量が多いほどＳｉＯ2 の融点は低くなるので、
適当な量のドーパントを第２ガラス微粒子に添加すれ
ば、コアよりも低い融点を有する第２ガラス微粒子層３
０を形成することができる。第２ガラス微粒子層３０の
加熱処理の際にはコア２８も同時に加熱されるので、こ
の加熱によるコアの変形を防止する観点から、第２ガラ
ス微粒子層３０はコア２８よりも低い融点を有すること
が好ましい。従って、第２ガラス微粒子にはその融点が
コア２８よりも低くなるような量のドーパントを添加す
るのが好適である。It should be noted that the melting point of SiO 2 becomes lower as the added amount of the dopant increases regardless of the kind of the dopant.
If a proper amount of dopant is added to the second glass fine particles, the second glass fine particle layer 3 having a melting point lower than that of the core is obtained.
0 can be formed. Since the core 28 is simultaneously heated during the heat treatment of the second glass fine particle layer 30, the second glass fine particle layer 30 has a melting point lower than that of the core 28 from the viewpoint of preventing the core from being deformed by the heating. Is preferred. Therefore, it is preferable to add the dopant to the second glass fine particles in an amount such that the melting point thereof is lower than that of the core 28.
【００４２】上記に鑑み、本実施例では、第２ガラス微
粒子に添加するドーパントとしてＢ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 を
用い、第２ガラス微粒子の融点が約１２５０℃となると
ともに、第２ガラス微粒子層３０の焼結により形成され
る第２ガラス層が純粋石英と同一の熱膨脹係数を有し、
かつ、第２ガラス層の徐冷により形成される上部クラッ
ド層３２が石英基板１０と略同一の屈折率を有するよう
に、その添加量を設定する。In view of the above, in this example, B 2 O 3 and TiO 2 were used as the dopants added to the second glass fine particles, the melting point of the second glass fine particles was about 1250 ° C., and the second glass fine particle layer was formed. The second glass layer formed by sintering 30 has the same coefficient of thermal expansion as pure quartz,
Moreover, the amount of addition is set so that the upper cladding layer 32 formed by slow cooling of the second glass layer has a refractive index substantially the same as that of the quartz substrate 10.
【００４３】Ｂ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 の添加は、ドーパン
ト原料としてＢＣｌ3 及びＴｉＣｌ4 を火炎バーナ５０
に供給しながら、火炎中で生成された第２のガラス微粒
子を光導波路基体４０の上面に吹き付けることにより行
う。この後、第２ガラス微粒子層３０が形成された光導
波路基体４０を焼結炉の中に置き、１２５０℃の温度で
４時間にわたり第２ガラス微粒子層３０に加熱処理を施
すと、Ｂ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 が添加された第２ガラス層
（ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋ＴｉＯ2 ）が形成される。これ
を徐冷することで上部クラッド層３２が形成される。本
実施例では、この上部クラッド層３２に割れは生じなか
った。The addition of B 2 O 3 and TiO 2 was carried out by using BCl 3 and TiCl 4 as the dopant raw materials in the flame burner 50.
The second glass fine particles generated in the flame are sprayed onto the upper surface of the optical waveguide substrate 40 while being supplied to Thereafter, place the optical waveguide substrate 40 where the second glass fine particle layer 30 is formed in a sintering furnace and subjected to a heat treatment for 4 hours in the second glass fine particle layer 30 at a temperature of 1250 ° C., B 2 O A second glass layer (SiO 2 + B 2 O 3 + TiO 2 ) added with 3 and TiO 2 is formed. The upper cladding layer 32 is formed by gradually cooling this. In this example, no crack was generated in the upper clad layer 32.
【００４４】次の表１は、本実施例の製造方法において
火炎バーナ５０に供給される各原料ガスの流量を示すも
のである。これらの流量は、上述のように設定されたド
ーパントの添加量に応じて定まる。Table 1 below shows the flow rates of the respective raw material gases supplied to the flame burner 50 in the manufacturing method of this embodiment. These flow rates are determined according to the addition amount of the dopant set as described above.
【００４５】[0045]
【表１】 [Table 1]
【００４６】表１において、合成時間とは、火炎バーナ
５０によってガラス微粒子を堆積させた時間であり、各
原料ガスが火炎バーナ５０に供給された時間に等しい。In Table 1, the synthesis time is the time during which the glass particles are deposited by the flame burner 50 and is equal to the time during which each source gas is supplied to the flame burner 50.
【００４７】次の表２は、本実施例で製造した１×８分
岐型の光導波路基板について、８個あるポートの伝送損
失および偏波依存性損失を測定した結果を示すものであ
る。Table 2 below shows the results of measuring the transmission loss and polarization dependent loss of eight ports of the 1 × 8 branch type optical waveguide substrate manufactured in this example.
【００４８】[0048]
【表２】 [Table 2]
【００４９】この表に示されるように、本実施例で製造
した光導波路基板の伝送損失と偏波依存性損失は、いず
れのポートについても良好である。特に、偏波依存性損
失が良好なのは、上部クラッド層３２と石英基板１０と
の熱膨脹係数とが略同一なことから、徐冷時にコア２８
の各外周面に略均一な応力が作用するためである。As shown in this table, the transmission loss and polarization dependent loss of the optical waveguide substrate manufactured in this example are good for all ports. In particular, the polarization dependent loss is good because the thermal expansion coefficient of the upper clad layer 32 and the quartz substrate 10 are substantially the same, so that the core 28 at the time of slow cooling.
This is because a substantially uniform stress acts on each outer peripheral surface of the.
【００５０】実施例２ 図４は、本実施例の製造方法を示す工程図である。本実
施例においても、実施例１と同様に直径３インチ、厚さ
１ｍｍの石英基板１０を用意し、火炎堆積法を用いて石
英系チャネル導波路基板を形成する。Embodiment 2 FIG. 4 is a process drawing showing the manufacturing method of this embodiment. Also in this embodiment, similarly to the first embodiment, a quartz substrate 10 having a diameter of 3 inches and a thickness of 1 mm is prepared, and a silica-based channel waveguide substrate is formed by using the flame deposition method.
【００５１】まず、実施例１と同一の工程により光導波
路基体４０を作製し（図４（ａ））、次に、火炎バーナ
５０にガラス原料であるＳｉＣｌ4 とドーパント原料で
あるＢＣｌ3 およびＰＯＣｌ3 とを燃料（Ｏ2 、Ｈ2 ）
とともに送り込みながら、火炎中で生成されたＳｉＯ2
を主成分とするガラス微粒子をコア２８及び石英基板１
０の上面に吹き付ける。これによって、光導波路基体４
０上にガラス微粒子層３４（ＳｉＯ2 ＋Ｂ2 Ｏ3 ＋Ｐ2
Ｏ5 ）が形成される（図４（ｂ））。なお、上記の原料
ガスは、４８分間供給される。First, the optical waveguide substrate 40 was manufactured by the same steps as in Example 1 (FIG. 4A), and then, the flame burner 50 was subjected to the glass raw material SiCl 4 and the dopant raw materials BCl 3 and POCl. 3 and fuel (O 2 , H 2 )
SiO 2 produced in the flame while being sent with
Fine glass particles containing as a main component core 28 and quartz substrate 1
Spray on top of 0. Thereby, the optical waveguide substrate 4
Glass fine particle layer 34 (SiO 2 + B 2 O 3 + P 2
O 5 ) is formed (FIG. 4B). The raw material gas is supplied for 48 minutes.
【００５２】次いで、火炎バーナ５０へのＰＯＣｌ3 の
供給を中止し、代わりにＴｉＣｌ4の供給を開始する。
ＴｉＣｌ4 は、２４分間供給される。これにより、ガラ
ス微粒子層３４の上面にガラス微粒子層３６（ＳｉＯ2
＋Ｂ2 Ｏ3 ＋ＴｉＯ2 ）が形成される（図４（ｃ））。
便宜上、以下では、ガラス微粒子層３４を第１層、ガラ
ス微粒子層３６を第２層と呼ぶことにする。Then, the supply of POCl 3 to the flame burner 50 is stopped and the supply of TiCl 4 is started instead.
TiCl 4 is supplied for 24 minutes. As a result, the glass fine particle layer 36 (SiO 2
+ B 2 O 3 + TiO 2 ) is formed (FIG. 4C).
For the sake of convenience, the glass fine particle layer 34 will be referred to as a first layer and the glass fine particle layer 36 will be referred to as a second layer below.
【００５３】次いで、第１層３４及び第２層３６からな
るガラス微粒子層３８が形成された光導波路基体４０を
焼結炉の中に置き、焼結炉中にＨｅ及びＯ2 をＨｅ：Ｏ
2 ＝１０：１（ｌ／ｍｉｎ）の流量比で導入してＨｅと
Ｏ2 の混合雰囲気にさらしながら、１２５０℃で４時間
にわたり加熱処理を施す。これにより、ガラス微粒子層
３８は溶融焼結して半溶融状態の透明なガラス層とな
る。このガラス層は、第１層３４がガラス化した第１ガ
ラス層と、第２層３６がガラス化した第２ガラス層とか
ら構成されている。この後、光導波路基体４０を焼結炉
中で放置して、このガラス層を徐冷する。これにより、
上部クラッド層４４が形成され、光導波路基板４８が完
成する（図４（ｄ））。Then, the optical waveguide substrate 40 on which the glass fine particle layer 38 composed of the first layer 34 and the second layer 36 is formed is placed in a sintering furnace, and He and O 2 are added to He: O 2 in the sintering furnace.
2 = 10: 1 (l / min) is introduced at a flow rate ratio and exposed to a mixed atmosphere of He and O 2 , and heat treatment is performed at 1250 ° C. for 4 hours. As a result, the glass fine particle layer 38 is melt-sintered and becomes a semi-molten transparent glass layer. This glass layer is composed of a first glass layer in which the first layer 34 is vitrified and a second glass layer in which the second layer 36 is vitrified. Then, the optical waveguide substrate 40 is left in a sintering furnace to slowly cool the glass layer. This allows
The upper clad layer 44 is formed, and the optical waveguide substrate 48 is completed (FIG. 4D).
【００５４】第２層３６に添加するドーパントの種類と
量は、実施例１と同様の考察に基づき、第２ガラス層の
熱膨脹係数が石英基板１０と略同一となり、第２ガラス
層の徐冷後に石英基板１０と略同一の屈折率を有するよ
うに設定する。一方、第１層３４に添加するドーパント
の種類と量は、第１層ガラス層の屈折率が石英基板１０
と略同一になるように設定する。この設定に当たって
は、実施例１と同様、焼結時におけるコアの変形を防止
する観点から、第１層、第２層とも融点が約１２５０℃
となるような値にドーパントの添加量を設定する。Based on the same consideration as in Example 1, the type and amount of the dopant added to the second layer 36 are such that the coefficient of thermal expansion of the second glass layer is substantially the same as that of the quartz substrate 10, and the second glass layer is gradually cooled. After that, the quartz substrate 10 is set to have substantially the same refractive index. On the other hand, the type and amount of the dopant added to the first layer 34 are determined so that the refractive index of the first glass layer is the quartz substrate 10.
Set to be almost the same as. In this setting, similarly to Example 1, the melting points of both the first layer and the second layer were about 1250 ° C. from the viewpoint of preventing the core from being deformed during sintering.
The addition amount of the dopant is set to a value such that
【００５５】次の表３は、上記の製造方法において火炎
バーナ５０に供給される各原料ガスの流量を示すもので
ある。この流量は、上記のようにして設定されたドーパ
ントの添加量に基づくものである。Table 3 below shows the flow rates of the respective raw material gases supplied to the flame burner 50 in the above manufacturing method. This flow rate is based on the addition amount of the dopant set as described above.
【００５６】[0056]
【表３】 [Table 3]
【００５７】上記のようにドーパントの種類と量を設定
したことにより、本実施例では、上部クラッド層４４と
なるガラス層（ガラス微粒子層３８がガラス化したも
の）の上層部、すなわち上記の第２ガラス層のみが石英
基板１０と略同一の熱膨脹係数を有することになる。本
実施例において、製造された光導波路基板４８の上部ク
ラッド層４４に割れは生じなかった。By setting the kind and amount of the dopant as described above, in this embodiment, the upper layer portion of the glass layer (the glass fine particle layer 38 is vitrified) which will be the upper cladding layer 44, that is, the above-mentioned first layer is formed. Only the two glass layers will have substantially the same coefficient of thermal expansion as the quartz substrate 10. In this example, no crack was generated in the upper clad layer 44 of the manufactured optical waveguide substrate 48.
【００５８】次の表４は、本実施例で製造した１×８分
岐型の光導波路基板について、８個ある各ポートの伝送
損失および偏波依存性損失を測定した結果を示したもの
である。本実施例で製造した光導波路基板も、伝送損失
と偏波依存性損失は、いずれのポートについても良好で
ある。Table 4 below shows the results of measuring the transmission loss and polarization dependent loss of each of the eight ports of the 1 × 8 branch type optical waveguide substrate manufactured in this example. . The optical waveguide substrate manufactured in this example also has good transmission loss and polarization-dependent loss for both ports.
【００５９】[0059]
【表４】 [Table 4]
【００６０】本実施例では、上部クラッド層４４のコア
近傍部（第１ガラス層が固化したもの）にはＴｉＯ2 が
添加されておらず、石英基板１０よりも熱膨脹係数が大
きくなっている。この熱膨脹係数の差に起因して第１及
び第２ガラス層の徐冷時にコア２８の各外周面に不均一
な応力が付与されるため、本実施例で製造した光導波路
基板は実施例１で製造されたものよりも偏波依存性損失
が若干劣っている。しかし、表４に示される程度の大き
さであれば実用上問題はなく、十分に良好な特性である
と言える。In this embodiment, TiO 2 is not added to the vicinity of the core of the upper cladding layer 44 (the solidified first glass layer), and the coefficient of thermal expansion is larger than that of the quartz substrate 10. Due to the difference in the coefficient of thermal expansion, non-uniform stress is applied to the outer peripheral surfaces of the core 28 during the slow cooling of the first and second glass layers. The polarization-dependent loss is slightly inferior to that manufactured in. However, if the size is as shown in Table 4, there is no problem in practical use, and it can be said that the properties are sufficiently good.
【００６１】比較例 本発明者らは、上記実施例との比較のために、石英基板
より熱膨脹係数が大きいガラス層を徐冷して上部クラッ
ド層を形成する従来の方法によって光導波路基板を製造
した。Comparative Example For comparison with the above example, the present inventors manufactured an optical waveguide substrate by a conventional method of gradually cooling a glass layer having a larger thermal expansion coefficient than a quartz substrate to form an upper clad layer. did.
【００６２】具体的には、実施例１及び実施例２と同一
の工程により、光導波路基体を製造する。次いで、火炎
バーナにＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 およびＰＯＣｌ3 を供給
し、ガラス微粒子をコアおよび石英基板の上面に吹き付
けてガラス微粒子層を形成する。続いて、このガラス微
粒子層が形成された光導波路基体を焼結炉中に置き、Ｈ
ｅ及びＯ2 をＨｅ：Ｏ2 ＝１０：１（ｌ／ｍｉｎ）の流
量比で導入してＨｅとＯ2 の混合雰囲気にさらしなが
ら、１２５０℃で４時間にわたり加熱処理を施す。これ
により、透明な半溶融状態のガラス層（ＳｉＯ2 ＋Ｂ2
Ｏ3 ＋Ｐ2 Ｏ5 ）が形成される。この後、光導波路基体
を、焼結炉中で放置して徐冷する。これによってガラス
層は上部クラッド層となり、光導波路基板が完成する。Specifically, the optical waveguide substrate is manufactured by the same steps as those in the first and second embodiments. Then, SiCl 4 , BCl 3 and POCl 3 are supplied to the flame burner and the glass particles are sprayed onto the core and the upper surface of the quartz substrate to form a glass particle layer. Then, the optical waveguide substrate on which the glass fine particle layer is formed is placed in a sintering furnace, and H
While e and O 2 are introduced at a flow ratio of He: O 2 = 10: 1 (l / min) and exposed to a mixed atmosphere of He and O 2 , heat treatment is performed at 1250 ° C. for 4 hours. As a result, the transparent semi-molten glass layer (SiO 2 + B 2
O 3 + P 2 O 5 ) is formed. Then, the optical waveguide substrate is left to stand in a sintering furnace and gradually cooled. As a result, the glass layer becomes the upper clad layer, and the optical waveguide substrate is completed.
【００６３】上記の製造方法における各原料ガスの流量
を、次の表５に示す。The flow rates of the respective raw material gases in the above manufacturing method are shown in Table 5 below.
【００６４】[0064]
【表５】 [Table 5]
【００６５】上記の製造方法は、上部クラッド層となる
べきガラス微粒子層の形成時にＴｉＯ2 を添加しない点
が、実施例１および２と異なる。ガラス微粒子に添加さ
れるＢ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 は、ともにＳｉＯ2 ガラスの
熱膨脹係数を大きくする作用を有しており、従ってガラ
ス層の熱膨脹係数は石英基板よりも大きい。The above manufacturing method is different from Examples 1 and 2 in that TiO 2 is not added at the time of forming the glass fine particle layer to be the upper clad layer. Both B 2 O 3 and P 2 O 5 added to the glass particles have the effect of increasing the coefficient of thermal expansion of SiO 2 glass, and therefore the coefficient of thermal expansion of the glass layer is larger than that of the quartz substrate.
【００６６】上記の方法では、ガラス層の徐冷中に割れ
が生じた。これは、上部クラッド層の方が石英基板に比
べ熱膨脹係数が大きいこから、徐冷によりガラス層が収
縮する際に、引っ張り応力がガラス層に作用したためで
ある。In the above method, cracking occurred during the slow cooling of the glass layer. This is because the upper clad layer has a larger coefficient of thermal expansion than the quartz substrate, and therefore tensile stress acts on the glass layer when the glass layer contracts due to slow cooling.
【００６７】次の表６は、本比較例の方法により製造さ
れた光導波路基板について、８個ある各ポートの伝送損
失および偏波依存性損失を測定した結果を示したもので
ある。Table 6 below shows the results of measuring the transmission loss and polarization dependent loss of each of the eight ports of the optical waveguide substrate manufactured by the method of this comparative example.
【００６８】[0068]
【表６】 [Table 6]
【００６９】上部クラッド層に割れが生じているので、
伝送損失および偏波依存性損失はかなり大きく、実施例
で製造した光導波路基板よりも伝送特性が劣っている。Since the upper clad layer is cracked,
The transmission loss and the polarization dependent loss are considerably large, and the transmission characteristics are inferior to those of the optical waveguide substrates manufactured in the examples.
【００７０】以上、本発明の実施例を詳細に説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様
々な変形が可能である。例えば、上記実施例では上部ク
ラッド層あるいは上部クラッド層の上層部となるガラス
層に添加するドーパントとしてＢ2 Ｏ3 とＴｉＯ2 を用
いたが、代わりにＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 の少
なくとも一つとＦとを用いることもできる。この場合
も、図３及び図４に示されるようなドーパントの特性を
考慮して各ドーパントの添加量を適切に設定すれば、熱
膨脹係数が石英基板と略同一で、冷却後に石英基板と略
同一の屈折率を有するガラス層を形成することができ
る。このとき、ＧｅＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 は、Ｂ
2 Ｏ3 やＴｉＯ2 と同様に火炎バーナ５０にドーパント
原料を供給することで添加し、一方Ｆは、光導波路基体
上に堆積されたガラス微粒子の加熱処理の際に、焼結炉
中にＦを導入することで添加する。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments and various modifications can be made. For example, although B 2 O 3 and TiO 2 were used as dopants to be added to the upper clad layer or the glass layer to be the upper layer of the upper clad layer in the above examples, GeO 2 , B 2 O 3 and P 2 O were used instead. It is also possible to use at least one of 5 and F. Also in this case, the coefficient of thermal expansion is substantially the same as that of the quartz substrate and substantially the same as that of the quartz substrate after cooling if the addition amount of each dopant is appropriately set in consideration of the characteristics of the dopant as shown in FIGS. It is possible to form a glass layer having a refractive index of. At this time, GeO 2 , B 2 O 3 and P 2 O 5 are B
Similar to 2 O 3 and TiO 2 , a dopant raw material is added to the flame burner 50 by supplying it, while F is added to the sintering furnace during the heat treatment of the glass fine particles deposited on the optical waveguide substrate. Is added by introducing.
【００７１】また、上記のような組み合わせのドーパン
トに、さらに他のドーパントを添加してガラス層の熱膨
脹係数や屈折率を調節しても良い。Further, it is possible to add another dopant to the combination of dopants as described above to adjust the thermal expansion coefficient and the refractive index of the glass layer.
【００７２】また、前述したように、上部クラッド層あ
るいは上部クラッド層の上層部となるガラス層は、その
熱膨脹係数が石英基板よりも小さくなるように形成して
も上部クラッド層の割れを防止することができる。この
場合も、図３及び図４に示されるようなドーパントの特
性を考慮して、ＳｉＯ2 に添加するドーパントの種類と
量を適切に設定すれば良い。Further, as described above, even if the upper clad layer or the glass layer to be the upper layer of the upper clad layer is formed so that its coefficient of thermal expansion is smaller than that of the quartz substrate, cracking of the upper clad layer is prevented. be able to. Also in this case, the type and amount of the dopant to be added to SiO 2 may be appropriately set in consideration of the characteristics of the dopant as shown in FIGS. 3 and 4.
【００７３】また、実施例では、光導波路基体の作製に
当たって石英基板の上面にコアとなるガラス微粒子層を
直接形成したが、石英基板の上面に下部クラッド層とな
るガラス微粒子層を形成してからこの層の上面にコアと
なるガラス微粒子層を形成しても良い。この場合、下部
クラッド層となるガラス微粒子層は、従来方法と同様に
火炎堆積法を用いて形成することができる。二つのガラ
ス微粒子層が形成された後、焼結炉で加熱処理を施し、
その後、徐冷することで、下部クラッド層及びコア層が
形成される。この後、実施例と同様に、コア層にパター
ニング加工を施せば、光導波路基体が完成する。なお、
下部クラッド層となるガラス微粒子に添加するドーパン
トの種類と量は、下部クラッド層がコアよりも低い屈折
率を有するように設定する。また、下部クラッド層が上
部クラッド層と略同一の熱膨脹係数を有するようにドー
パントの種類と量を設定すると好適である。上部クラッ
ド層となるガラス層の徐冷時にコアの各外周面に略均一
な応力が作用するので、偏波依存性損失が極めて少ない
光導波路基板を得ることができる。In the embodiment, the glass fine particle layer to be the core is directly formed on the upper surface of the quartz substrate in manufacturing the optical waveguide substrate. However, after the glass fine particle layer to be the lower clad layer is formed on the upper surface of the quartz substrate. A glass fine particle layer serving as a core may be formed on the upper surface of this layer. In this case, the glass fine particle layer serving as the lower clad layer can be formed by the flame deposition method as in the conventional method. After the two glass particle layers are formed, heat treatment is performed in a sintering furnace,
Then, the lower cladding layer and the core layer are formed by slow cooling. Then, as in the example, the core layer is patterned to complete the optical waveguide substrate. In addition,
The kind and amount of the dopant added to the glass fine particles to be the lower clad layer are set so that the lower clad layer has a lower refractive index than the core. Further, it is preferable to set the kind and amount of the dopant so that the lower clad layer has substantially the same thermal expansion coefficient as the upper clad layer. Since a substantially uniform stress acts on each outer peripheral surface of the core during slow cooling of the glass layer to be the upper clad layer, it is possible to obtain an optical waveguide substrate with extremely small polarization dependence loss.
【００７４】また、下部クラッド層を形成する場合は、
上部クラッド層をその屈折率が下部クラッド層と略同一
になるように形成すると好適である。これによりコアが
略均一のガラス体に包囲されるようになり、光の閉じ込
め作用が良好になるので、優れた伝送特性の光導波路基
板が得られる。この場合も、上部クラッド層の熱膨脹係
数が石英基板と略同一又は石英基板よりも小さくなるよ
うに、ドーパントの種類と量を設定する。When the lower clad layer is formed,
It is preferable to form the upper clad layer so that its refractive index is substantially the same as that of the lower clad layer. As a result, the core is surrounded by a substantially uniform glass body, and the light confining action is improved, so that an optical waveguide substrate having excellent transmission characteristics can be obtained. Also in this case, the type and amount of the dopant are set so that the thermal expansion coefficient of the upper clad layer is substantially the same as or smaller than that of the quartz substrate.
【００７５】[0075]
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の光
導波路基板の製造方法では、基板と略同一または基板よ
り小さい熱膨脹係数の上層部を有するガラス層を形成
し、これを冷却して上部クラッド層とするので、冷却に
よりガラス層が収縮する際、ガラス層に引っ張り応力は
作用しない。従って、本発明によれば、引っ張り応力に
起因する上部クラッド層の割れを防いで、良好な伝送特
性を示す光導波路基板を製造することができる。As described above in detail, in the method for manufacturing an optical waveguide substrate of the present invention, a glass layer having an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion which is substantially the same as or smaller than that of the substrate is formed and cooled. Since the upper clad layer is used, no tensile stress acts on the glass layer when the glass layer contracts due to cooling. Therefore, according to the present invention, cracking of the upper clad layer due to tensile stress can be prevented, and an optical waveguide substrate exhibiting excellent transmission characteristics can be manufactured.
【００７６】本発明の光導波路基板の製造方法のうち、
基板上面にコアが直接形成された光導波路基体を用い、
基板と略同一の屈折率を有する上部クラッド層を形成す
るものでは、コアが略均一な屈折率のガラス体に包囲さ
れるので、伝送損失の少ない光導波路基板を得ることが
できる。同様に、本発明の光導波路基板の製造方法のう
ち、下部クラッド層を有する光導波路基体を用い、下部
クラッド層と略同一の屈折率を有する上部クラッド層を
形成するものでは、コアが略均一な屈折率のガラスに包
囲されるので、伝送損失の少ない光導波路基板を得るこ
とができる。Among the methods of manufacturing the optical waveguide substrate of the present invention,
Using an optical waveguide substrate with a core directly formed on the upper surface of the substrate,
In the case of forming the upper clad layer having substantially the same refractive index as the substrate, the core is surrounded by the glass body having a substantially uniform refractive index, so that an optical waveguide substrate with less transmission loss can be obtained. Similarly, in the method for manufacturing an optical waveguide substrate of the present invention, in which an optical waveguide substrate having a lower clad layer is used to form an upper clad layer having a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer, the core is substantially uniform. Since it is surrounded by glass having a different refractive index, an optical waveguide substrate with less transmission loss can be obtained.
【００７７】次に、本発明の光導波路基板は、基板と略
同一又は基板より低い熱膨脹係数の上部クラッド層を備
えており、環境温度の変化に応じて基板及び上部クラッ
ド層が収縮する場合でも上部クラッド層に引っ張り応力
が作用しないので、環境温度の変化による強度の劣化が
少なく、優れた対環境性を有している。Next, the optical waveguide substrate of the present invention is provided with an upper clad layer having a coefficient of thermal expansion substantially the same as or lower than that of the substrate, and even when the substrate and the upper clad layer contract in response to changes in environmental temperature. Since tensile stress does not act on the upper clad layer, there is little deterioration in strength due to changes in environmental temperature, and it has excellent environmental resistance.
【００７８】本発明の光導波路基板のうち、基板の上面
に直接形成されたコアを備え、上部クラッド層の屈折率
が基板と略同一であるものは、コアが略均一な屈折率の
ガラス体に包囲されているので、伝送損失が少ない。同
様に、本発明の光導波路基板のうち、下部クラッド層を
備え、上部クラッド層の屈折率が下部クラッド層と略同
一のものも、コアが略均一な屈折率のガラス体に包囲さ
れているので、伝送損失が少ない。Among the optical waveguide substrates of the present invention, those having a core formed directly on the upper surface of the substrate and having an upper cladding layer having a refractive index substantially the same as that of the substrate are glass bodies having a substantially uniform refractive index. Since it is surrounded by, there is little transmission loss. Similarly, in the optical waveguide substrate of the present invention, the lower clad layer is provided and the upper clad layer has a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer, but the core is surrounded by the glass body having a substantially uniform refractive index. Therefore, the transmission loss is small.
【図１】実施例１の光導波路基板の製造方法を示す工程
図である。FIG. 1 is a process drawing showing the method of manufacturing the optical waveguide substrate of Example 1.
【図２】ＳｉＯ2 ガラスに添加されるドーパントの濃度
と、ＳｉＯ2 ガラスの熱膨脹係数との関係を示すグラフ
である。[Figure 2] and concentration of the dopant added to the SiO 2 glass is a graph showing the relationship between the thermal expansion coefficient of the SiO 2 glass.
【図３】ＳｉＯ2 ガラスに添加されるドーパントの濃度
と、ＳｉＯ2 ガラスの屈折率との関係を示すグラフであ
る。[3] and the concentration of the dopant added to the SiO 2 glass is a graph showing the relationship between the refractive index of SiO 2 glass.
【図４】実施例２の光導波路基板の製造方法を示す工程
図である。FIG. 4 is a process drawing showing the method of manufacturing the optical waveguide substrate according to the second embodiment.
【図５】従来の光導波路基板の製造方法を示す工程図で
ある。FIG. 5 is a process chart showing a method of manufacturing a conventional optical waveguide substrate.
１０…石英基板、２０…下部クラッド層となるガラス微
粒子層、２２…下部クラッド層、２４…コアとなるガラ
ス微粒子層、２６…コア層、２８…コア、３０及び３８
…上部クラッド層となるガラス微粒子層、３２及び４４
…上部クラッド層、３４…第１層、３６…第２層、４０
…光導波路基体、４２及び４８…光導波路基板、５０…
火炎バーナ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Quartz substrate, 20 ... Glass fine particle layer used as a lower clad layer, 22 ... Lower clad layer, 24 ... Glass fine particle layer used as a core, 26 ... Core layer, 28 ... Core, 30 and 38
... Glass fine particle layer serving as upper clad layer, 32 and 44
... Upper clad layer, 34 ... First layer, 36 ... Second layer, 40
... Optical waveguide substrate, 42 and 48 ... Optical waveguide substrate, 50 ...
Flame burner.
Claims (11)
上に形成されたＳｉＯ2 を主成分とするコアとを有する
光導波路基体を用意する第１の工程と、 火炎中で生成したＳｉＯ2 を主成分とするガラス微粒子
を前記光導波路基体上に堆積させて前記コアを覆うガラ
ス微粒子層を形成する第２の工程と、 このガラス微粒子層に加熱処理を施して、前記基板と略
同一または前記基板より小さい熱膨脹係数の上層部を有
するガラス層を形成する第３の工程と、 このガラス層を冷却して、前記コアを覆い前記コアより
屈折率が低い上部クラッド層を形成する第４の工程と、 を備える光導波路基板の製造方法。A substrate having a 1. A with SiO 2 material, a first step of preparing an optical waveguide substrate having a core composed mainly of SiO 2 formed on the substrate, SiO generated in the flame The second step of depositing glass fine particles containing 2 as a main component on the optical waveguide substrate to form a glass fine particle layer covering the core; Or a third step of forming a glass layer having an upper layer having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the substrate; and cooling the glass layer to form an upper clad layer which covers the core and has a lower refractive index than the core. The method of manufacturing an optical waveguide substrate, comprising:
記コアが直接形成された光導波路基体を用意する工程で
あり、 前記第４の工程は、前記基板と略同一の屈折率を有する
上部クラッド層を形成する工程であることを特徴とする
請求項１記載の光導波路基板の製造方法。2. The first step is a step of preparing an optical waveguide substrate in which the core is directly formed on the upper surface of the substrate, and the fourth step has a refractive index substantially the same as that of the substrate. The method for manufacturing an optical waveguide substrate according to claim 1, which is a step of forming an upper clad layer having the same.
成され、ＳｉＯ2 を主成分とし、前記コアよりも屈折率
が低い下部クラッド層をさらに有し、前記コアがこの下
部クラッド層の上面に形成されている光導波路基体を用
意する工程であり、 前記第４の工程は、前記下部クラッド層と略同一の屈折
率を有する上部クラッド層を形成する工程であることを
特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造方法。3. The first step further comprises a lower clad layer formed on the upper surface of the substrate, containing SiO 2 as a main component and having a refractive index lower than that of the core, and the core has the lower clad layer. Is a step of preparing an optical waveguide substrate formed on the upper surface of, and the fourth step is a step of forming an upper clad layer having a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer. The method for manufacturing an optical waveguide substrate according to claim 1.
少なくとも一方において、ＳｉＯ2 にその熱膨張係数を
変化させるドーパントを添加することにより、前記第３
の工程においてこのドーパントを含むガラス層を形成す
ることを特徴とする請求項１記載の光導波路基板の製造
方法。4. In at least one of the second step and the third step, by adding a dopant that changes the coefficient of thermal expansion of SiO 2 to the third step.
The method of manufacturing an optical waveguide substrate according to claim 1, wherein a glass layer containing the dopant is formed in the step of.
ＴｉＯ2 のガラス微粒子をＳｉＯ2 のガラス微粒子とと
もに前記光導波路基体上に堆積させることにより、Ｓｉ
Ｏ2 に前記ドーパントとしてＢ2 Ｏ3 及びＴｉＯ2 を添
加することを特徴とする請求項４記載の光導波路基板の
製造方法。5. In the second step, glass particles of B 2 O 3 and TiO 2 are deposited on the optical waveguide substrate together with glass particles of SiO 2 to obtain Si.
The method for manufacturing an optical waveguide substrate according to claim 4, wherein B 2 O 3 and TiO 2 are added to O 2 as the dopant.
ｅＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 のうち少なくとも一つのガラス微
粒子をＳｉＯ2 のガラス微粒子とともに前記光導波路基
体上に堆積させ、前記第３の工程において、Ｆを含む雰
囲気中で前記加熱処理を施すことにより、ＳｉＯ2 に前
記ドーパントとしてＰ2 Ｏ5 、ＧｅＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3
のうち少なくとも一つとＦとを添加することを特徴とす
る請求項４記載の光導波路基板の製造方法。6. In the second step, P 2 O 5 , G
By depositing at least one glass fine particle of eO 2 and Al 2 O 3 together with the glass fine particle of SiO 2 on the optical waveguide substrate, and performing the heat treatment in an atmosphere containing F in the third step. , SiO 2 , P 2 O 5 , GeO 2 and Al 2 O 3 as the dopant.
5. The method for manufacturing an optical waveguide substrate according to claim 4, wherein at least one of them and F is added.
と、 前記コアを覆い、前記コアより屈折率が低い上部クラッ
ド層であって、ＳｉＯ2 を主成分とし、前記基板と略同
一または前記基板より小さい熱膨脹係数の上層部を有す
るものと、 を備える光導波路基板。A substrate to 7. A SiO 2 materials, this is formed on a substrate, a core composed mainly of SiO 2, covering the core, a top cladding layer having a lower refractive index than said core, An optical waveguide substrate comprising SiO 2 as a main component and having an upper layer portion having a coefficient of thermal expansion substantially the same as or smaller than that of the substrate.
されており、 前記上部クラッド層は、その屈折率が前記基板と略同一
であることを特徴とする請求項７記載の光導波路基板。8. The optical waveguide substrate according to claim 7, wherein the core is directly formed on the upper surface of the substrate, and the refractive index of the upper cladding layer is substantially the same as that of the substrate. .
主成分とし、前記コアよりも屈折率が低い下部クラッド
層をさらに備え、 前記コアは、この下部クラッド層の上面に形成されてお
り、 前記上部クラッド層は、その屈折率が前記下部クラッド
層と略同一であることを特徴とする請求項７記載の光導
波路基板。9. A lower clad layer formed on the upper surface of the substrate, containing SiO 2 as a main component and having a lower refractive index than the core, the core being formed on the upper surface of the lower clad layer. The optical waveguide substrate according to claim 7, wherein the upper clad layer has a refractive index substantially the same as that of the lower clad layer.
トとして、Ｂ2 Ｏ3及びＴｉＯ2 を含むことを特徴する
請求項７記載の光導波路基板。10. The optical waveguide substrate according to claim 7, wherein the upper cladding layer contains B 2 O 3 and TiO 2 as the dopant.
トとして、Ｐ2 Ｏ5、ＧｅＯ2 又はＡｌ2 Ｏ3 の少なく
とも一つとＦとを含むことを特徴する請求項７記載の光
導波路基板。11. The optical waveguide substrate according to claim 7, wherein the upper cladding layer contains at least one of P 2 O 5 , GeO 2 or Al 2 O 3 and F as the dopant.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7015993A JPH08211240A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Optical waveguide substrate manufacturing method and optical waveguide substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7015993A JPH08211240A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Optical waveguide substrate manufacturing method and optical waveguide substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211240A true JPH08211240A (en) | 1996-08-20 |
Family
ID=11904182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7015993A Pending JPH08211240A (en) | 1995-02-02 | 1995-02-02 | Optical waveguide substrate manufacturing method and optical waveguide substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211240A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121028281A (en) * | 2025-10-29 | 2025-11-28 | 光本位智能科技(上海)有限公司 | An optical waveguide device based on a glass substrate |
-
1995
- 1995-02-02 JP JP7015993A patent/JPH08211240A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN121028281A (en) * | 2025-10-29 | 2025-11-28 | 光本位智能科技(上海)有限公司 | An optical waveguide device based on a glass substrate |
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