JPH09133824A - 光導波路及びその製造方法 - Google Patents
光導波路及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH09133824A JPH09133824A JP29141295A JP29141295A JPH09133824A JP H09133824 A JPH09133824 A JP H09133824A JP 29141295 A JP29141295 A JP 29141295A JP 29141295 A JP29141295 A JP 29141295A JP H09133824 A JPH09133824 A JP H09133824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- fine particle
- core
- layer
- particle layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 コア層を形成する際に、このガラス膜中に結
晶が析出して伝送損失が劣化する問題があった。 【解決手段】 石英基板１上にチャネル導波路３ａを形
成し、この上をクラッドガラス層４で覆っている。各チ
ャネル導波路３ａは、上下２層構造となっており、下部
のコアガラス層２は、０．１〜２μｍの厚みを有し、か
つ、ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタンの各添加物の
うち、少なくとも２種以上の添加物を含んでおり、その
添加された各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲内
に規定されている。
晶が析出して伝送損失が劣化する問題があった。 【解決手段】 石英基板１上にチャネル導波路３ａを形
成し、この上をクラッドガラス層４で覆っている。各チ
ャネル導波路３ａは、上下２層構造となっており、下部
のコアガラス層２は、０．１〜２μｍの厚みを有し、か
つ、ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタンの各添加物の
うち、少なくとも２種以上の添加物を含んでおり、その
添加された各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲内
に規定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
使用される光導波路及びその製造方法に関する。
使用される光導波路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光導波路の典型的な製造方法のフ
ローを図８に示す。まず、火炎堆積法により、石英やシ
リコン等の基板１０１上にガラス微粒子層１０２’を堆
積させ（同図（ａ））、次いでこれを１２００℃以上の
温度で加熱し、堆積したガラス微粒子層を透明ガラス化
して下部クラッド層１０２を形成する（同図（ｂ）／ガ
ラス組成：ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ）。次に、火
炎堆積法により、下部クラッド層１０２上にコア用のガ
ラス微粒子層１０３’を堆積させ（同図（ｃ））、この
後、再び１２００℃以上の温度で加熱し、このガラス微
粒子層１０３’を透明ガラス化してコア層１０３を形成
する（同図（ｄ）／ガラス組成：ＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3 −
Ｐ2 Ｏ5 −ＧｅＯ2 ）。次に、フォトリソグラフィ技術
により、コア層１０３上にマスクパターンを形成した
後、これをマスクとしてエッチングを行い、所望のパタ
ーンの光導波路１０３ａを形成する（同図（ｅ））。そ
して、この上に再び火炎堆積法でガラス微粒子層１０
４’を堆積した後（同図（ｆ））、透明ガラス化して上
部クラッド層１０４を形成する（同図（ｇ）／ガラス組
成：ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ）。
ローを図８に示す。まず、火炎堆積法により、石英やシ
リコン等の基板１０１上にガラス微粒子層１０２’を堆
積させ（同図（ａ））、次いでこれを１２００℃以上の
温度で加熱し、堆積したガラス微粒子層を透明ガラス化
して下部クラッド層１０２を形成する（同図（ｂ）／ガ
ラス組成：ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ）。次に、火
炎堆積法により、下部クラッド層１０２上にコア用のガ
ラス微粒子層１０３’を堆積させ（同図（ｃ））、この
後、再び１２００℃以上の温度で加熱し、このガラス微
粒子層１０３’を透明ガラス化してコア層１０３を形成
する（同図（ｄ）／ガラス組成：ＳｉＯ2−Ｂ2 Ｏ3 −
Ｐ2 Ｏ5 −ＧｅＯ2 ）。次に、フォトリソグラフィ技術
により、コア層１０３上にマスクパターンを形成した
後、これをマスクとしてエッチングを行い、所望のパタ
ーンの光導波路１０３ａを形成する（同図（ｅ））。そ
して、この上に再び火炎堆積法でガラス微粒子層１０
４’を堆積した後（同図（ｆ））、透明ガラス化して上
部クラッド層１０４を形成する（同図（ｇ）／ガラス組
成：ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにし
て石英系ガラス光導波路を形成した場合、コア層を形成
する際に、このコア層となるガラス膜中に結晶が析出し
て伝送損失が劣化する問題点があった。
て石英系ガラス光導波路を形成した場合、コア層を形成
する際に、このコア層となるガラス膜中に結晶が析出し
て伝送損失が劣化する問題点があった。
【０００４】この結晶の析出には、均一核生成と不均一
核生成の２種類があり、不均一核生成は、液体及び固体
の表面及び界面或は不純物や異種物質との界面で起こり
やすい。この結晶の析出メカニズムは以下のように考察
される。ガラス転移温度（Ｔｇ）以上、結晶化温度（Ｔ
ｘ）以下の温度範囲で石英ガラスを加熱処理すると、結
晶核が成長しその結晶（クリストバライト）は成長す
る。ガラスの表面に、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなどの不純
物が付着していると、この不純物を起点として取り囲む
ように結晶が析出し、その結晶の成長速度は、不純物の
存在によって１０倍以上の速度で成長する（不均一核生
成）。
核生成の２種類があり、不均一核生成は、液体及び固体
の表面及び界面或は不純物や異種物質との界面で起こり
やすい。この結晶の析出メカニズムは以下のように考察
される。ガラス転移温度（Ｔｇ）以上、結晶化温度（Ｔ
ｘ）以下の温度範囲で石英ガラスを加熱処理すると、結
晶核が成長しその結晶（クリストバライト）は成長す
る。ガラスの表面に、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなどの不純
物が付着していると、この不純物を起点として取り囲む
ように結晶が析出し、その結晶の成長速度は、不純物の
存在によって１０倍以上の速度で成長する（不均一核生
成）。
【０００５】石英系ガラス光導波路用のコアガラスを形
成する際には、加熱処理が必要であり、この加熱処理
は、上記した温度範囲を通過することになる。例えば、
火炎堆積法により堆積したガラス微粒子層を透明ガラス
化する場合には、１４００℃で１０時間の加熱処理を行
う。このときガラス微粒子層を堆積させる基板に不純物
が付着していると、１００μｍ以上の結晶が析出する。
この結晶は、光導波路のコア幅よりもはるかに大きく、
光信号の散乱源となり伝送損失の劣化原因となってしま
う。
成する際には、加熱処理が必要であり、この加熱処理
は、上記した温度範囲を通過することになる。例えば、
火炎堆積法により堆積したガラス微粒子層を透明ガラス
化する場合には、１４００℃で１０時間の加熱処理を行
う。このときガラス微粒子層を堆積させる基板に不純物
が付着していると、１００μｍ以上の結晶が析出する。
この結晶は、光導波路のコア幅よりもはるかに大きく、
光信号の散乱源となり伝送損失の劣化原因となってしま
う。
【０００６】このため、このような伝送損失を改善する
ためには結晶の除去が必要となるが、その発生原因とな
るＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなどの不純物をガラス膜の製造
雰囲気中から完全に除去することは極めて困難である。
ためには結晶の除去が必要となるが、その発生原因とな
るＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなどの不純物をガラス膜の製造
雰囲気中から完全に除去することは極めて困難である。
【０００７】本発明は、このような課題を解決すべく為
されたものであり、その目的は、このような結晶の析出
を十分に抑えて、伝送損失を十分に低減し得る光導波路
及びその製造方法を提供することにある。
されたものであり、その目的は、このような結晶の析出
を十分に抑えて、伝送損失を十分に低減し得る光導波路
及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】基板上に不純物が存在し
ていても結晶の発生を抑制するには、結晶化温度（Ｔ
ｘ）−ガラス転移温度（Ｔｇ）の温度差を拡げることが
最も有効である。そこで、本発明では、ガラスの網目構
造を助長する添加物（ホウ素、リン、チタン、ゲルマニ
ウム）による網目形成酸化物を、基板とコア部との間の
第１ガラス微粒子層に添加することで、結晶の析出を抑
制する。
ていても結晶の発生を抑制するには、結晶化温度（Ｔ
ｘ）−ガラス転移温度（Ｔｇ）の温度差を拡げることが
最も有効である。そこで、本発明では、ガラスの網目構
造を助長する添加物（ホウ素、リン、チタン、ゲルマニ
ウム）による網目形成酸化物を、基板とコア部との間の
第１ガラス微粒子層に添加することで、結晶の析出を抑
制する。
【０００９】すなわち、請求項１にかかる光導波路は、
基板と、この基板上に形成され、０．５〜２μｍの厚み
を有する第１コアガラス部と、第１コアガラス部上に形
成された第２コアガラス部と、第１及び第２コアガラス
部を覆うように基板上に形成されたクラッドガラス部と
を備え、第１コアガラス部は、ゲルマニウム、ホウ素、
リン、チタンの各添加物のうち、少なくとも２種以上の
添加物を含むと共に、この第１コアガラス部に添加され
た各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲として構成
する。また、請求項２にかかる光導波路では、この基板
は石英基板で構成する。
基板と、この基板上に形成され、０．５〜２μｍの厚み
を有する第１コアガラス部と、第１コアガラス部上に形
成された第２コアガラス部と、第１及び第２コアガラス
部を覆うように基板上に形成されたクラッドガラス部と
を備え、第１コアガラス部は、ゲルマニウム、ホウ素、
リン、チタンの各添加物のうち、少なくとも２種以上の
添加物を含むと共に、この第１コアガラス部に添加され
た各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲として構成
する。また、請求項２にかかる光導波路では、この基板
は石英基板で構成する。
【００１０】請求項３にかかる光導波路の製造方法は、
ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタンの各添加物のう
ち、少なくとも２種以上の添加物を火炎バーナに供給
し、基板上にコア用の第１ガラス微粒子層を堆積させる
第１工程と、堆積させた第１ガラス微粒子層上に、コア
用の第２ガラス微粒子層を堆積させる第２工程と、基板
上の第１及び第２微粒子層を焼結して透明ガラス化する
第３工程と、透明ガラス化した第１及び第２微粒子層を
所定のコア形状にパターニングする第４工程と、パター
ニングされた第１及び第２微粒子層上に、クラッド用の
第３ガラス微粒子層を堆積させる第５工程と、堆積させ
た第３ガラス微粒子層を焼結して透明ガラス化する第６
工程とを備える。そして、第１工程では、第１ガラス微
粒子層に添加する各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の
範囲であり、かつ、焼結後の第１ガラス微粒子層の厚み
が０．５〜２μｍの範囲となるように、火炎バーナに供
給する各添加物の供給流量と第１ガラス微粒子層の堆積
時間とを制御することを特徴とする。
ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタンの各添加物のう
ち、少なくとも２種以上の添加物を火炎バーナに供給
し、基板上にコア用の第１ガラス微粒子層を堆積させる
第１工程と、堆積させた第１ガラス微粒子層上に、コア
用の第２ガラス微粒子層を堆積させる第２工程と、基板
上の第１及び第２微粒子層を焼結して透明ガラス化する
第３工程と、透明ガラス化した第１及び第２微粒子層を
所定のコア形状にパターニングする第４工程と、パター
ニングされた第１及び第２微粒子層上に、クラッド用の
第３ガラス微粒子層を堆積させる第５工程と、堆積させ
た第３ガラス微粒子層を焼結して透明ガラス化する第６
工程とを備える。そして、第１工程では、第１ガラス微
粒子層に添加する各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の
範囲であり、かつ、焼結後の第１ガラス微粒子層の厚み
が０．５〜２μｍの範囲となるように、火炎バーナに供
給する各添加物の供給流量と第１ガラス微粒子層の堆積
時間とを制御することを特徴とする。
【００１１】本件発明者の研究の結果、以下のことが明
らかになった。このような光導波路では、第１ガラス微
粒子層に対する、上記した各添加物の総添加量が１３ｗ
ｔ％未満となると、基板界面に不純物が存在すると結晶
が析出する状態となり、また、総添加量が２０ｗｔ％を
超えると、１４００℃付近の温度で加熱するとＢ２Ｏ３
或はＰ２Ｏ５リッチな分相を生じる。さらに、第１ガラ
ス微粒子層の厚みが０．５μｍよりも薄くなると、基板
界面に不純物が存在すると結晶が析出する状態となり厚
みが２μｍよりも厚くなると、１４００℃付近で加熱す
ると、高濃度ガラス層としての第２ガラス微粒子層に原
子が拡散しコアガラスが変形する結果となる。このた
め、第１ガラス微粒子層は、各添加物の総量が１３〜２
０ｗｔ％の範囲であり、かつ、厚みが０．５〜２μｍの
範囲に規定した。
らかになった。このような光導波路では、第１ガラス微
粒子層に対する、上記した各添加物の総添加量が１３ｗ
ｔ％未満となると、基板界面に不純物が存在すると結晶
が析出する状態となり、また、総添加量が２０ｗｔ％を
超えると、１４００℃付近の温度で加熱するとＢ２Ｏ３
或はＰ２Ｏ５リッチな分相を生じる。さらに、第１ガラ
ス微粒子層の厚みが０．５μｍよりも薄くなると、基板
界面に不純物が存在すると結晶が析出する状態となり厚
みが２μｍよりも厚くなると、１４００℃付近で加熱す
ると、高濃度ガラス層としての第２ガラス微粒子層に原
子が拡散しコアガラスが変形する結果となる。このた
め、第１ガラス微粒子層は、各添加物の総量が１３〜２
０ｗｔ％の範囲であり、かつ、厚みが０．５〜２μｍの
範囲に規定した。
【００１２】なお、ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタ
ンの各添加物のうち、少なくとも２種以上の添加物を用
いることとしたのは、このうちの１種だけを用いたので
は、所望の比屈折率差（Δｎ）を得ることができないた
めである。
ンの各添加物のうち、少なくとも２種以上の添加物を用
いることとしたのは、このうちの１種だけを用いたので
は、所望の比屈折率差（Δｎ）を得ることができないた
めである。
【００１３】
＜実施例＞以下、図１を参照して、光導波路の製造方法
を工程順に説明する。
を工程順に説明する。
【００１４】まず、火炎堆積法により、形状φ３ｉｎｃ
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
コア用のガラス微粒子層２’を３分間堆積した（図１
（ａ））。この際、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、ＧｅＣｌ4、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図
表１−ａ欄（図５）に示す流量で供給した。引き続き、
図表１−ｂ欄（図５）に示す流量でコア用のガラス微粒
子層３’を１９分間堆積した（図１（ｂ））。
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
コア用のガラス微粒子層２’を３分間堆積した（図１
（ａ））。この際、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、ＧｅＣｌ4、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図
表１−ａ欄（図５）に示す流量で供給した。引き続き、
図表１−ｂ欄（図５）に示す流量でコア用のガラス微粒
子層３’を１９分間堆積した（図１（ｂ））。
【００１５】次に、石英基板１上に堆積させた各コア用
のガラス微粒子層２’、３’に対し、１４００℃で４時
間、加熱処理を施し透明ガラス化した（図１（ｃ））。
ガラス微粒子層２’に相当するコアガラス層２の厚みは
２μｍ、コアガラス層２中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ
Ｏ2 の総添加量は１６．８ｗｔ％であった。一方、ガラ
ス微粒子層３’に相当するコアガラス層３の厚みは６μ
ｍ、またコアガラス層３中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ
０2 の総添加量は１１．０ｗｔ％であった。このときコ
アガラス層３中に析出した５μｍ以上の結晶数は７個／
ｍｍ2 であった。
のガラス微粒子層２’、３’に対し、１４００℃で４時
間、加熱処理を施し透明ガラス化した（図１（ｃ））。
ガラス微粒子層２’に相当するコアガラス層２の厚みは
２μｍ、コアガラス層２中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ
Ｏ2 の総添加量は１６．８ｗｔ％であった。一方、ガラ
ス微粒子層３’に相当するコアガラス層３の厚みは６μ
ｍ、またコアガラス層３中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ
０2 の総添加量は１１．０ｗｔ％であった。このときコ
アガラス層３中に析出した５μｍ以上の結晶数は７個／
ｍｍ2 であった。
【００１６】次に、フォトリソグラフィ技術により、透
明ガラス化したコアガラス層３と共に、コアガラス層２
をパターン化して、複数のチャネル導波路３ａを形成し
た（図１（ｄ））。従って、この各チャネル導波路３ａ
は、コアガラス層２とコアガラス層３とにより形成され
ている。
明ガラス化したコアガラス層３と共に、コアガラス層２
をパターン化して、複数のチャネル導波路３ａを形成し
た（図１（ｄ））。従って、この各チャネル導波路３ａ
は、コアガラス層２とコアガラス層３とにより形成され
ている。
【００１７】次に、形成したチャネル導波路３ａの全体
を埋め込むために、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表１−ｃ欄
（図５）に示す流量で供給し、ガラス微粒子層４’を堆
積した（図１（ｅ））。この後、ガラス微粒子層４’に
対し、１２５０℃で４時間加熱処理を施して透明化し、
上部クラッドガラス層４を形成した（図１（ｆ））。導
波路の構造は、コア断面形状が８×８μｍ、比屈折率差
が０．３％となるように合成した（図２）。
を埋め込むために、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表１−ｃ欄
（図５）に示す流量で供給し、ガラス微粒子層４’を堆
積した（図１（ｅ））。この後、ガラス微粒子層４’に
対し、１２５０℃で４時間加熱処理を施して透明化し、
上部クラッドガラス層４を形成した（図１（ｆ））。導
波路の構造は、コア断面形状が８×８μｍ、比屈折率差
が０．３％となるように合成した（図２）。
【００１８】以上の工程を経て作製した直線光導波路の
導波損失は、０．０６±０．０３ｄＢ／ｃｍであった。
作製した導波路の両端にシングルモードファイバアレイ
を接続して測定したところ、各ポートの接続損失は、
０．９０±０．０３ｄＢとなり、比較的良好な特性が得
られた。
導波損失は、０．０６±０．０３ｄＢ／ｃｍであった。
作製した導波路の両端にシングルモードファイバアレイ
を接続して測定したところ、各ポートの接続損失は、
０．９０±０．０３ｄＢとなり、比較的良好な特性が得
られた。
【００１９】＜比較例１＞前述した実施例と同様に光導
波路を製造したが、この比較例１では、コアガラス層２
を形成せず、石英基板１上に直接、コアガラス層３を形
成した。ここでは、基板上が不純物で汚染されている場
合の例を示す。
波路を製造したが、この比較例１では、コアガラス層２
を形成せず、石英基板１上に直接、コアガラス層３を形
成した。ここでは、基板上が不純物で汚染されている場
合の例を示す。
【００２０】まず、火炎堆積法により、形状φ３ｉｎｃ
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
ガラス微粒子層３’を２２分間堆積した。この際、火炎
バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｇｅ
Ｃｌ4 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表２−ａ欄（図６）に示
す流量で供給した。
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
ガラス微粒子層３’を２２分間堆積した。この際、火炎
バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｇｅ
Ｃｌ4 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表２−ａ欄（図６）に示
す流量で供給した。
【００２１】次に、石英基板１上に堆積させたガラス微
粒子層３’に対し、１４００℃で４時間、加熱処理を施
して透明ガラス化しコアガラス層３を形成した。形成さ
れたコアガラス層３の厚みは８μｍ、またコアガラス層
３中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ０2 の総添加量は１
１．０ｗｔ％であった。このときコアガラス層３中に析
出した５μｍ以上の結晶数は５６０個／ｍｍ2 であっ
た。
粒子層３’に対し、１４００℃で４時間、加熱処理を施
して透明ガラス化しコアガラス層３を形成した。形成さ
れたコアガラス層３の厚みは８μｍ、またコアガラス層
３中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ０2 の総添加量は１
１．０ｗｔ％であった。このときコアガラス層３中に析
出した５μｍ以上の結晶数は５６０個／ｍｍ2 であっ
た。
【００２２】次に、透明ガラス化したコアガラス層３を
フォトリソグラフィ技術によりパターン化して、複数の
チャネル導波路３ａを形成した。次に、形成したチャネ
ル導波路３ａの全体を埋め込むために、火炎バーナ２０
にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａ
ｒを図表２−ｂ欄（図６）に示す流量で供給し、ガラス
微粒子層４’を堆積した。この後、ガラス微粒子層４’
に対し、１２５０℃で４時間加熱処理を施して透明化
し、上部クラッドガラス層４を形成した。導波路の構造
は、コア断面形状が８×８μｍ、比屈折率差が０．３％
となるように合成した（図３）。
フォトリソグラフィ技術によりパターン化して、複数の
チャネル導波路３ａを形成した。次に、形成したチャネ
ル導波路３ａの全体を埋め込むために、火炎バーナ２０
にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａ
ｒを図表２−ｂ欄（図６）に示す流量で供給し、ガラス
微粒子層４’を堆積した。この後、ガラス微粒子層４’
に対し、１２５０℃で４時間加熱処理を施して透明化
し、上部クラッドガラス層４を形成した。導波路の構造
は、コア断面形状が８×８μｍ、比屈折率差が０．３％
となるように合成した（図３）。
【００２３】以上の工程を経て作製した直線光導波路の
導波損失は、１．５３±０．７２ｄＢ／ｃｍであり、上
記実施例に比べて大きく劣化していた。この導波損失の
劣化原因は、コアガラス層３中に析出したクリストバラ
イト結晶によって、光の散乱が生じたためであると考え
ることができる。石英基板表面に付着している不純物を
核として結晶が析出するが、導波損失を改善するために
はこの不純物を除去することが必要である。しかし、安
定した品質を得るという観点から、全ての基板に対して
付着している不純物を完全に除去できれば理想的である
が、このように不純物を完全に除去することは極めて困
難である。
導波損失は、１．５３±０．７２ｄＢ／ｃｍであり、上
記実施例に比べて大きく劣化していた。この導波損失の
劣化原因は、コアガラス層３中に析出したクリストバラ
イト結晶によって、光の散乱が生じたためであると考え
ることができる。石英基板表面に付着している不純物を
核として結晶が析出するが、導波損失を改善するために
はこの不純物を除去することが必要である。しかし、安
定した品質を得るという観点から、全ての基板に対して
付着している不純物を完全に除去できれば理想的である
が、このように不純物を完全に除去することは極めて困
難である。
【００２４】そこで、基板表面に不純物が多少付着して
いても、その上に化学的に安定なガラスを形成すれば、
結晶の析出は低減できる。ガラスの網目構造を助長する
添加物（ホウ素等）を石英ガラスに添加すると化学的に
安定なガラスが形成できる。結晶が析出しない添加物濃
度は１３ｗｔ％以上であり、基板とコアガラス層との間
に厚さ０．５μｍ以上のガラス層（下部ガラス層２）を
形成すれば、コアガラスの結晶の析出は低減できる。
いても、その上に化学的に安定なガラスを形成すれば、
結晶の析出は低減できる。ガラスの網目構造を助長する
添加物（ホウ素等）を石英ガラスに添加すると化学的に
安定なガラスが形成できる。結晶が析出しない添加物濃
度は１３ｗｔ％以上であり、基板とコアガラス層との間
に厚さ０．５μｍ以上のガラス層（下部ガラス層２）を
形成すれば、コアガラスの結晶の析出は低減できる。
【００２５】この比較例１では、ガラス層中の添加物濃
度は１３％未満であるので、基板表面の不純物の核とし
てコアガラス層中に結晶が析出し、伝送損失が劣化した
ものと考えられる。これに対し、前述の実施例では、石
英基板１上に厚さ２μｍであり、かつ添加物濃度が１３
ｗｔ％以上のガラス層（下部ガラス層２）を形成してい
るので、基板表面の不純物を核とした結晶の析出は低減
でき、伝送損失は良好であった。
度は１３％未満であるので、基板表面の不純物の核とし
てコアガラス層中に結晶が析出し、伝送損失が劣化した
ものと考えられる。これに対し、前述の実施例では、石
英基板１上に厚さ２μｍであり、かつ添加物濃度が１３
ｗｔ％以上のガラス層（下部ガラス層２）を形成してい
るので、基板表面の不純物を核とした結晶の析出は低減
でき、伝送損失は良好であった。
【００２６】＜比較例２＞前述した実施例と同様に光導
波路を製造したが、この比較例２では、実施例１に対
し、コアガラス層２、３を形成するためのガラス微粒子
層２’、３’の堆積時間を相異させて製造を実施した。
波路を製造したが、この比較例２では、実施例１に対
し、コアガラス層２、３を形成するためのガラス微粒子
層２’、３’の堆積時間を相異させて製造を実施した。
【００２７】まず、火炎堆積法により、形状φ３ｉｎｃ
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
コア用のガラス微粒子層２’を１１分間堆積した。この
際、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ
3 、ＧｅＣｌ4 、Ｈ2 、Ｏ2、Ａｒを図表３−ａ欄（図
７）に示す流量で供給した。引き続き、図表３−ｂ欄
（図７）に示す流量でコア用のガラス微粒子層３’を１
１分間堆積した。
ｈ×ｔ１ｍｍの石英基板１上にＳｉＯ2 を主成分とする
コア用のガラス微粒子層２’を１１分間堆積した。この
際、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＯＣｌ
3 、ＧｅＣｌ4 、Ｈ2 、Ｏ2、Ａｒを図表３−ａ欄（図
７）に示す流量で供給した。引き続き、図表３−ｂ欄
（図７）に示す流量でコア用のガラス微粒子層３’を１
１分間堆積した。
【００２８】次に、石英基板１上に堆積させた各コア用
のガラス微粒子層２’、３’に対し、１４００℃で４時
間、加熱処理を施し透明ガラス化した。ガラス微粒子層
２’に相当するコアガラス層２の厚みは４μｍ、コアガ
ラス層２中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2Ｏ5 、ＧｅＯ2 の総添加量
は１６．８ｗｔ％であった。一方、ガラス微粒子層’３
に相当するコアガラス層３の厚みは４μｍ、またコアガ
ラス層３中のＢ2 Ｏ3、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ０2 の総添加量
は１１．０ｗｔ％であった。このときコアガラス層３中
に析出した５μｍ以上の結晶数は５個／ｍｍ2 であっ
た。
のガラス微粒子層２’、３’に対し、１４００℃で４時
間、加熱処理を施し透明ガラス化した。ガラス微粒子層
２’に相当するコアガラス層２の厚みは４μｍ、コアガ
ラス層２中のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2Ｏ5 、ＧｅＯ2 の総添加量
は１６．８ｗｔ％であった。一方、ガラス微粒子層’３
に相当するコアガラス層３の厚みは４μｍ、またコアガ
ラス層３中のＢ2 Ｏ3、Ｐ2 Ｏ5 、Ｇｅ０2 の総添加量
は１１．０ｗｔ％であった。このときコアガラス層３中
に析出した５μｍ以上の結晶数は５個／ｍｍ2 であっ
た。
【００２９】次に、フォトリソグラフィ技術により、透
明ガラス化したコアガラス層３と共にコアガラス層２を
パターン化して、複数のチャネル導波路３ａを形成し
た。
明ガラス化したコアガラス層３と共にコアガラス層２を
パターン化して、複数のチャネル導波路３ａを形成し
た。
【００３０】次に、形成したチャネル導波路３ａの全体
を埋め込むために、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表３−ｃ欄
（図７）に示す流量で供給し、ガラス微粒子層４’を堆
積した。この後、ガラス微粒子層４’に対し、１２５０
℃で４時間加熱処理を施して透明化し、上部クラッドガ
ラス層４を形成した。導波路の構造は、コア断面形状が
８×８μｍ、比屈折率差が０．３％となるように合成し
た（図４）。
を埋め込むために、火炎バーナ２０にＳｉＣｌ4 、ＢＣ
ｌ3 、ＰＯＣｌ3 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒを図表３−ｃ欄
（図７）に示す流量で供給し、ガラス微粒子層４’を堆
積した。この後、ガラス微粒子層４’に対し、１２５０
℃で４時間加熱処理を施して透明化し、上部クラッドガ
ラス層４を形成した。導波路の構造は、コア断面形状が
８×８μｍ、比屈折率差が０．３％となるように合成し
た（図４）。
【００３１】以上の工程を経て作製した直線光導波路の
導波損失は、０．３１±０．０８ｄＢ／ｃｍであった。
作製した導波路の両端にシングルモードファイバアレイ
を接続して測定したところ、各ポートの接続損失は、
０．２２±０．０７ｄＢとなり、前述の実施例に比べて
劣化していた。
導波損失は、０．３１±０．０８ｄＢ／ｃｍであった。
作製した導波路の両端にシングルモードファイバアレイ
を接続して測定したところ、各ポートの接続損失は、
０．２２±０．０７ｄＢとなり、前述の実施例に比べて
劣化していた。
【００３２】この導波損失の劣化原因は次のように考え
ることができる。通常、コアガラスの軟化温度は、上部
クラッドガラス層４の軟化点温度よりも１００℃以上高
くなるように添加物の添加量を調整することで、コアガ
ラスの軟化変形を防いでいる。しかし、比較例２のコア
ガラス層（図表３−ａ欄）の軟化温度は上部クラッドガ
ラス層よりも５０℃高いだけである。比較例２のコアガ
ラス層のように、添加物の添加量の多いコアガラスは、
上部クラッドガラス層を形成する際の温度で軟化変形
し、そのためシングルモードファイバと直線導波路との
モードフィールドパターンのミスマッチにより損失が発
生したと考えられる。
ることができる。通常、コアガラスの軟化温度は、上部
クラッドガラス層４の軟化点温度よりも１００℃以上高
くなるように添加物の添加量を調整することで、コアガ
ラスの軟化変形を防いでいる。しかし、比較例２のコア
ガラス層（図表３−ａ欄）の軟化温度は上部クラッドガ
ラス層よりも５０℃高いだけである。比較例２のコアガ
ラス層のように、添加物の添加量の多いコアガラスは、
上部クラッドガラス層を形成する際の温度で軟化変形
し、そのためシングルモードファイバと直線導波路との
モードフィールドパターンのミスマッチにより損失が発
生したと考えられる。
【００３３】この比較例２により、コアガラス層２に対
して添加するホウ素とリンを多くすると上部クラッドガ
ラス形成時にコアガラスが熱により軟化変形することが
判る。
して添加するホウ素とリンを多くすると上部クラッドガ
ラス形成時にコアガラスが熱により軟化変形することが
判る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
光導波路或は光導波路の製造方法によれば、基板とコア
部との間に、ガラスの網目構造を助長し得る添加物を含
んでいるので、これにより、光導波路基板の製造過程に
おいて、結晶化温度（Ｔｘ）−ガラス転移温度（Ｔｇ）
の温度差を拡げることができ、これにより、基板上に不
純物が存在していても結晶の発生を抑制することができ
る。これにより、結晶の析出を十分に抑えて、光導波路
の伝送損失を十分に低減することが可能となる。
光導波路或は光導波路の製造方法によれば、基板とコア
部との間に、ガラスの網目構造を助長し得る添加物を含
んでいるので、これにより、光導波路基板の製造過程に
おいて、結晶化温度（Ｔｘ）−ガラス転移温度（Ｔｇ）
の温度差を拡げることができ、これにより、基板上に不
純物が存在していても結晶の発生を抑制することができ
る。これにより、結晶の析出を十分に抑えて、光導波路
の伝送損失を十分に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本実施例にかかる光導波路
の製造方法を順に示す工程図である。
の製造方法を順に示す工程図である。
【図２】本実施例にかかる光導波路を示す側面図であ
る。
る。
【図３】比較例１にかかる光導波路を示す側面図であ
る。
る。
【図４】比較例２にかかる光導波路を示す側面図であ
る。
る。
【図５】実施例にかかる光導波路の各層の形成時に、火
炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示す
図表である。
炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示す
図表である。
【図６】比較例１にかかる光導波路の各層の形成時に、
火炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示
す図表である。
火炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示
す図表である。
【図７】比較例２にかかる光導波路の各層の形成時に、
火炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示
す図表である。
火炎バーナに供給する原料ガスの流量及び堆積時間を示
す図表である。
【図８】（ａ）〜（ｇ）は従来の光導波路の製造方法を
順に示す工程図である。
順に示す工程図である。
１…石英基板、２’…ガラス微粒子層（第１ガラス微粒
子層）、２…下部ガラス層（第１コアガラス部）、３’
…ガラス微粒子層（第２ガラス微粒子層）、３…コアガ
ラス層（第２コアガラス部）、４’…ガラス微粒子層
（第３ガラス微粒子層）、４…上部クラッドガラス層
（クラッドガラス部）。
子層）、２…下部ガラス層（第１コアガラス部）、３’
…ガラス微粒子層（第２ガラス微粒子層）、３…コアガ
ラス層（第２コアガラス部）、４’…ガラス微粒子層
（第３ガラス微粒子層）、４…上部クラッドガラス層
（クラッドガラス部）。
Claims (3)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板上に形成され、０．５〜２μｍの厚みを有する
第１コアガラス部と、 前記第１コアガラス部上に形成された第２コアガラス部
と、 前記第１及び第２コアガラス部を覆うように前記基板上
に形成されたクラッドガラス部とを備え、 前記第１コアガラス部は、ゲルマニウム、ホウ素、リ
ン、チタンの各添加物のうち、少なくとも２種以上の添
加物を含むと共に、この第１コアガラス部に添加された
前記各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲である光
導波路。 - 【請求項２】 前記基板は石英基板である請求項１記載
の光導波路。 - 【請求項３】 ゲルマニウム、ホウ素、リン、チタンの
各添加物のうち、少なくとも２種以上の添加物を火炎バ
ーナに供給し、基板上にコア用の第１ガラス微粒子層を
堆積させる第１工程と、 堆積させた前記第１ガラス微粒子層上に、コア用の第２
ガラス微粒子層を堆積させる第２工程と、 前記基板上の第１及び第２微粒子層を焼結して透明ガラ
ス化する第３工程と、 透明ガラス化した前記第１及び第２微粒子層を所定のコ
ア形状にパターニングする第４工程と、 パターニングされた前記第１及び第２微粒子層上に、ク
ラッド用の第３ガラス微粒子層を堆積させる第５工程
と、 堆積させた前記第３ガラス微粒子層を焼結して透明ガラ
ス化する第６工程とを備え、 前記第１工程では、前記第１ガラス微粒子層に添加する
前記各添加物の総量が１３〜２０ｗｔ％の範囲であり、
かつ、焼結後の前記第１ガラス微粒子層の厚みが０．５
〜２μｍの範囲となるように、前記火炎バーナに供給す
る前記各添加物の供給流量と前記第１ガラス微粒子層の
堆積時間とを制御することを特徴とする光導波路の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29141295A JPH09133824A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 光導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29141295A JPH09133824A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 光導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09133824A true JPH09133824A (ja) | 1997-05-20 |
Family
ID=17768561
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29141295A Pending JPH09133824A (ja) | 1995-11-09 | 1995-11-09 | 光導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09133824A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013210623A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-10-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路素子およびその製造方法 |
| US10371890B2 (en) | 2013-02-26 | 2019-08-06 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical waveguide element |
-
1995
- 1995-11-09 JP JP29141295A patent/JPH09133824A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013210623A (ja) * | 2012-02-28 | 2013-10-10 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光導波路素子およびその製造方法 |
| US10371890B2 (en) | 2013-02-26 | 2019-08-06 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical waveguide element |
| US11125942B2 (en) | 2013-02-26 | 2021-09-21 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Optical waveguide element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3551895B2 (ja) | 石英系光導波路及びその製造方法 | |
| GB2292468A (en) | Manufacturing method for an optical waveguide | |
| JPH09133827A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP3070018B2 (ja) | 石英系光導波路及びその製造方法 | |
| JPH09133823A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| JPH01189614A (ja) | 石英系光導波路及びその製造方法 | |
| JP3196797B2 (ja) | 積層型石英系光導波路の製造方法 | |
| JP2682919B2 (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| JPH05257021A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP2001074959A (ja) | 埋め込み型光導波路及びその製造方法 | |
| JPS6365619B2 (ja) | ||
| JPH06263452A (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JP3943149B2 (ja) | 光導波路およびその製造方法 | |
| JPH05319843A (ja) | 曲がり光導波路基板の製造方法 | |
| JP2000241636A (ja) | 石英系ガラス導波路及びその製造方法 | |
| JP3840835B2 (ja) | 石英系ガラス導波路素子の製造方法 | |
| KR20020089871A (ko) | 광도파로 소자 및 그의 제조방법 | |
| JPH0743541A (ja) | 光導波路の作製方法 | |
| JP2934008B2 (ja) | 屈折率分布型レンズの製造方法 | |
| JPH08220355A (ja) | 平面型光導波路およびその製造方法 | |
| JP3097698B2 (ja) | 光導波路の製造方法 | |
| JPH08211240A (ja) | 光導波路基板の製造方法および光導波路基板 | |
| JPH06148446A (ja) | 石英系光導波路およびその製造方法 | |
| JPH06250036A (ja) | 光導波路及びその製造方法 | |
| JPH0445402A (ja) | チャネル光導波路用スラブ材の製造方法 |