JPH10319258A - 低損失光能動素子の製造方法 - Google Patents
低損失光能動素子の製造方法Info
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- JPH10319258A JPH10319258A JP10046028A JP4602898A JPH10319258A JP H10319258 A JPH10319258 A JP H10319258A JP 10046028 A JP10046028 A JP 10046028A JP 4602898 A JP4602898 A JP 4602898A JP H10319258 A JPH10319258 A JP H10319258A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失光能動素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 UV光が透過可能な基板の表面に下部クラ
ッド層を形成する段階と、下部クラッド層の上部に下部
クラッド物質より屈折率の高い線形ポリマー層を形成す
る段階と、下部クラッド層の上部の光導波路が位置する
領域以外に第１金属層を形成する段階と、上部に第１金
属層が配置されていない線形ポリマー層を蝕刻する段階
と、非線形コア領域を含む基板上部に非線形ポリマー層
を形成する段階と、導波路コアより高く積層された非線
形ポリマー層を除去する段階と、第１金属層を除去する
段階と、第１金属層の取除かれた導波路の上部に第２金
属層を形成する段階と、上部に第２金属層を含んでいな
い領域の線形ポリマーを除去する段階と、線形ポリマー
の取除かれた基板上に導波路コア物質より屈折率が低
く、使用波長で光透明性を有する物質により上部クラッ
ド層を形成する段階とを含む。
ッド層を形成する段階と、下部クラッド層の上部に下部
クラッド物質より屈折率の高い線形ポリマー層を形成す
る段階と、下部クラッド層の上部の光導波路が位置する
領域以外に第１金属層を形成する段階と、上部に第１金
属層が配置されていない線形ポリマー層を蝕刻する段階
と、非線形コア領域を含む基板上部に非線形ポリマー層
を形成する段階と、導波路コアより高く積層された非線
形ポリマー層を除去する段階と、第１金属層を除去する
段階と、第１金属層の取除かれた導波路の上部に第２金
属層を形成する段階と、上部に第２金属層を含んでいな
い領域の線形ポリマーを除去する段階と、線形ポリマー
の取除かれた基板上に導波路コア物質より屈折率が低
く、使用波長で光透明性を有する物質により上部クラッ
ド層を形成する段階とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光素子の製造方法に
係り、特に、非線形効果が生じる導波路領域にだけ非線
形ポリマーを挿入し、導波路コアを形成することによ
り、素子の導波損失を抑える低損失光能動素子の製造方
法に関する。
係り、特に、非線形効果が生じる導波路領域にだけ非線
形ポリマーを挿入し、導波路コアを形成することによ
り、素子の導波損失を抑える低損失光能動素子の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光学ポリマーを用いて光変調素子及び光
スイッチなどの光能動素子を構成するに際して、素子に
形成される光導波路は、導波路のコア（Core）部分とコ
アを取り囲む上部及び下部のクラッド（Clad）とから構
成される。この時、コアとして用いられる物質の屈折率
はクラッドとして用いられる物質より常に高い屈折率を
有し、この差分によって、コアを通過する光は全反射を
行い、導波路に沿って進行するようになっている。既存
の方法で用いられる光学ポリマーは、非線形性の性質を
有する。この際、素子に形成される導波路の全コア領域
は非線形ポリマーからなる。
スイッチなどの光能動素子を構成するに際して、素子に
形成される光導波路は、導波路のコア（Core）部分とコ
アを取り囲む上部及び下部のクラッド（Clad）とから構
成される。この時、コアとして用いられる物質の屈折率
はクラッドとして用いられる物質より常に高い屈折率を
有し、この差分によって、コアを通過する光は全反射を
行い、導波路に沿って進行するようになっている。既存
の方法で用いられる光学ポリマーは、非線形性の性質を
有する。この際、素子に形成される導波路の全コア領域
は非線形ポリマーからなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、能動素
子をなす導波路の全てのコアを非線形ポリマーを用いて
形成する場合、全体的な素子の損失特性において問題が
ある。現在、非線形ポリマーからなる導波路の導波損失
は０．５−１．０dB／cm以上の特性を示すにひきかえ、
線形ポリマーからなる導波路の導波損失は０．１dB−
０．２dB／cm以下の特性を示している。従って、同じ長
さ及び同じ構造の導波路の形成において、非線形ポリマ
ーのみを用いて導波路を形成する場合は、線形ポリマー
から形成した場合より素子の挿入損失面で更に不利であ
る。
子をなす導波路の全てのコアを非線形ポリマーを用いて
形成する場合、全体的な素子の損失特性において問題が
ある。現在、非線形ポリマーからなる導波路の導波損失
は０．５−１．０dB／cm以上の特性を示すにひきかえ、
線形ポリマーからなる導波路の導波損失は０．１dB−
０．２dB／cm以下の特性を示している。従って、同じ長
さ及び同じ構造の導波路の形成において、非線形ポリマ
ーのみを用いて導波路を形成する場合は、線形ポリマー
から形成した場合より素子の挿入損失面で更に不利であ
る。
【０００４】図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は既存の方法に
より形成された方向性カプラ型（Directional Coupler
Type）の光スイッチ（Optical Switch）及びマッハ−ツ
ェンダー（Mach-Zehnder）型の光変調器（Optical Modu
lator ）を示す図面である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）
に示すように、既存の方法では、実際に非線形効果の生
じる電極１３０部分以外の領域を含む全ての領域が、線
形ポリマーに比べて相対的に光損失の高い非線形ポリマ
ーから導波路が構成されているが故に、素子の全体的な
挿入損失が多くなるという欠点があった。
より形成された方向性カプラ型（Directional Coupler
Type）の光スイッチ（Optical Switch）及びマッハ−ツ
ェンダー（Mach-Zehnder）型の光変調器（Optical Modu
lator ）を示す図面である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）
に示すように、既存の方法では、実際に非線形効果の生
じる電極１３０部分以外の領域を含む全ての領域が、線
形ポリマーに比べて相対的に光損失の高い非線形ポリマ
ーから導波路が構成されているが故に、素子の全体的な
挿入損失が多くなるという欠点があった。
【０００５】本発明は、上記した問題点を解決するため
に案出されたものであり、光学ポリマーを用いて光能動
素子を形成するに際し、全ての導波路のコアを非線形ポ
リマーを用いて導波路を形成する時より導波路の導波損
失を抑えるために、光変調効果が生じる部分の導波路コ
ア領域のみ非線形ポリマーによって形成し、残りのコア
領域は線形ポリマーによって導波路コアを形成した低損
失の光能動素子の製造方法を提供することをその目的と
する。
に案出されたものであり、光学ポリマーを用いて光能動
素子を形成するに際し、全ての導波路のコアを非線形ポ
リマーを用いて導波路を形成する時より導波路の導波損
失を抑えるために、光変調効果が生じる部分の導波路コ
ア領域のみ非線形ポリマーによって形成し、残りのコア
領域は線形ポリマーによって導波路コアを形成した低損
失の光能動素子の製造方法を提供することをその目的と
する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る低損失光能動素子の製造方法は、光信号
の導波時に非線形効果を必要とする光導波路コア部分
（非線形コア領域）及び非線形効果を必要としない光導
波路コア部分（線形コア領域）からなる光導波路を具備
した光能動素子を製造する方法であって、紫外線（UV
光）を透過できる基板の表面にコア物質より屈折率が低
く、かつ、光透明性を有した下部クラッド層を形成する
下部クラッド形成段階と、前記下部クラッド層の上部に
前記下部クラッド物質より屈折率の高い線形ポリマーを
塗布して線形ポリマー層を形成する段階と、前記下部ク
ラッド層の上部の前記光導波路が位置する領域以外の領
域に第１金属層を形成する第１金属層形成段階と、上部
に前記第１金属層が配置されていない領域の線形ポリマ
ー層を蝕刻する線形ポリマー蝕刻段階と、前記非線形コ
ア領域を含む基板上部に非線形ポリマー層を形成する段
階と、前記導波路コアより高く積層された非線形ポリマ
ー層を除去する段階と、前記第１金属層を除去する段階
と、前記第１金属層の取除かれた導波路の上部に第２金
属層を形成する第２金属層形成段階と、上部に前記第２
金属層が配置されていない領域の線形ポリマーを除去す
る段階と、前記線形ポリマーの取除かれた基板上に導波
路コア物質より屈折率が低く、かつ、使用波長で光透明
性を有する物質によって上部クラッド層を形成する段階
とを含む。
の本発明に係る低損失光能動素子の製造方法は、光信号
の導波時に非線形効果を必要とする光導波路コア部分
（非線形コア領域）及び非線形効果を必要としない光導
波路コア部分（線形コア領域）からなる光導波路を具備
した光能動素子を製造する方法であって、紫外線（UV
光）を透過できる基板の表面にコア物質より屈折率が低
く、かつ、光透明性を有した下部クラッド層を形成する
下部クラッド形成段階と、前記下部クラッド層の上部に
前記下部クラッド物質より屈折率の高い線形ポリマーを
塗布して線形ポリマー層を形成する段階と、前記下部ク
ラッド層の上部の前記光導波路が位置する領域以外の領
域に第１金属層を形成する第１金属層形成段階と、上部
に前記第１金属層が配置されていない領域の線形ポリマ
ー層を蝕刻する線形ポリマー蝕刻段階と、前記非線形コ
ア領域を含む基板上部に非線形ポリマー層を形成する段
階と、前記導波路コアより高く積層された非線形ポリマ
ー層を除去する段階と、前記第１金属層を除去する段階
と、前記第１金属層の取除かれた導波路の上部に第２金
属層を形成する第２金属層形成段階と、上部に前記第２
金属層が配置されていない領域の線形ポリマーを除去す
る段階と、前記線形ポリマーの取除かれた基板上に導波
路コア物質より屈折率が低く、かつ、使用波長で光透明
性を有する物質によって上部クラッド層を形成する段階
とを含む。
【０００７】前記線形ポリマーは、使用する光の使用波
長について光透明性を有するとともに、前記非線形ポリ
マーより光導波損失の低い物質であることが好ましい。
更に、非線形ポリマーからなる領域に非線形効果を付与
するために、上部及び下部、または上下部の両方ともに
電極を形成する段階を更に具備することが好ましい。
長について光透明性を有するとともに、前記非線形ポリ
マーより光導波損失の低い物質であることが好ましい。
更に、非線形ポリマーからなる領域に非線形効果を付与
するために、上部及び下部、または上下部の両方ともに
電極を形成する段階を更に具備することが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を更に詳細に説明する。図２に示すように、本発明の
好ましい一実施形態に従う低損失光能動素子は、線形ポ
リマーと非線形ポリマーとが共に導波路コアを構成し、
光能動素子内の非線形効果が生じる部分には電極と非線
形ポリマーとからなる導波路コアが形成されている。前
記光能動素子は、基板１００と、前記基板１００の上部
に位置する下部クラッド層１７０と、前記下部クラッド
層１７０の上部に位置し、前記非線形効果を必要とする
非線形コア領域１５０と非線形効果を必要としない線形
コア領域１４０とからなり、光信号を導波する光導波路
１４０、１５０と、前記光導波路１４０、１５０及び下
部クラッド層１７０の上部に位置する上部クラッド層１
８０と、前記非線形コア領域１５０の上部に位置した電
極とを含んでなる。前記光導波路の非線形コア領域１５
０は前記光導波路の線形コア領域１４０の間に位置し、
非線形ポリマーからなる。前記光導波路の線形コア領域
１４０は、一端は前記非線形コア領域１５０と結合され
る一方、他端は光信号が入力される入力端若しくは光信
号が出力される出力端と結合される。前記線形コア領域
１４０は、非線形ポリマーより光導波損失の低い線形ポ
リマーからなる。また、前記下部クラッド層１７０及び
上部クラッド層１８０は、前記導波路１４０、１５０の
コアを形成する線形ポリマー及び非線形ポリマーより屈
折率の低い物質からなっている。
明を更に詳細に説明する。図２に示すように、本発明の
好ましい一実施形態に従う低損失光能動素子は、線形ポ
リマーと非線形ポリマーとが共に導波路コアを構成し、
光能動素子内の非線形効果が生じる部分には電極と非線
形ポリマーとからなる導波路コアが形成されている。前
記光能動素子は、基板１００と、前記基板１００の上部
に位置する下部クラッド層１７０と、前記下部クラッド
層１７０の上部に位置し、前記非線形効果を必要とする
非線形コア領域１５０と非線形効果を必要としない線形
コア領域１４０とからなり、光信号を導波する光導波路
１４０、１５０と、前記光導波路１４０、１５０及び下
部クラッド層１７０の上部に位置する上部クラッド層１
８０と、前記非線形コア領域１５０の上部に位置した電
極とを含んでなる。前記光導波路の非線形コア領域１５
０は前記光導波路の線形コア領域１４０の間に位置し、
非線形ポリマーからなる。前記光導波路の線形コア領域
１４０は、一端は前記非線形コア領域１５０と結合され
る一方、他端は光信号が入力される入力端若しくは光信
号が出力される出力端と結合される。前記線形コア領域
１４０は、非線形ポリマーより光導波損失の低い線形ポ
リマーからなる。また、前記下部クラッド層１７０及び
上部クラッド層１８０は、前記導波路１４０、１５０の
コアを形成する線形ポリマー及び非線形ポリマーより屈
折率の低い物質からなっている。
【０００９】本発明に係る非線形ポリマーを用いた光ス
イッチや光変調器などの低損失の光能動素子を製造する
方法においては、非線形光学色素（Nonlinear Optic Ch
romophores）を機能性要素として有することを特徴とす
る非線形ポリマー物質が使われ、かつ、線形ポリマーは
使用する光の波長について光透明性（Optical Transpar
ency）を有する線形物質であり、非線形ポリマーより光
導波損失が低い。
イッチや光変調器などの低損失の光能動素子を製造する
方法においては、非線形光学色素（Nonlinear Optic Ch
romophores）を機能性要素として有することを特徴とす
る非線形ポリマー物質が使われ、かつ、線形ポリマーは
使用する光の波長について光透明性（Optical Transpar
ency）を有する線形物質であり、非線形ポリマーより光
導波損失が低い。
【００１０】本発明に係る非線形効果が生じる領域にだ
け非線形ポリマーを挿入し、低損失の光能動素子を製造
する方法は以下の通りである。図３は、本発明の説明上
の便宜を図るために、本発明の全体構成図の断面線Ａ−
Ａ' 、Ｂ−Ｂ' 、Ｃ−Ｃ' を定義する図面である。最初
に、シリコンウェーハ（Si Wafer）やガラス（Glass ）
等により表面の平坦性が良好な基板１００を形成する。
次に、基板１００の表面に下部クラッド（Lower Clad）
層１７０を形成する。下部クラッド物質はコアとして使
用する物質より屈折率が低く、しかも使用波長において
光透明性を有した物質である。
け非線形ポリマーを挿入し、低損失の光能動素子を製造
する方法は以下の通りである。図３は、本発明の説明上
の便宜を図るために、本発明の全体構成図の断面線Ａ−
Ａ' 、Ｂ−Ｂ' 、Ｃ−Ｃ' を定義する図面である。最初
に、シリコンウェーハ（Si Wafer）やガラス（Glass ）
等により表面の平坦性が良好な基板１００を形成する。
次に、基板１００の表面に下部クラッド（Lower Clad）
層１７０を形成する。下部クラッド物質はコアとして使
用する物質より屈折率が低く、しかも使用波長において
光透明性を有した物質である。
【００１１】図４は、前記基板１００に下部クラッド層
１７０を形成した図面である。次の工程は、図５の如
く、下部クラッド層１７０物質より屈折率の高い線形ポ
リマーを基板１００にスピンコーティング（Spin Coati
ng）して、線形ポリマー層１６５を形成する。塗布後、
結果物を乾燥（Baking）し、膜質を良くする。図６
（Ａ）及び図６（Ｂ）はそれぞれ前記基板１００に順次
積層された下部クラッド層１７０と線形ポリマー層１６
５上に第１金属層（Metal Layer ）１９０を形成したこ
とを示す断面図及び平面図である。図６（Ｂ）の如く、
第１金属層１９０を形成するために、まず既に形成され
た線形ポリマー層１６５上にフォトレジスト（Photores
ist ：以下、PRと称する）をスピンコーティング法を用
いて塗布する。次いで、所定パターンのフォトマスクを
基板１００上に配置し、PRに向って選択的に紫外線UV光
を照射する。それから、PRを現像溶液に沈漬し、現像か
つ乾燥してPRパターンを形成する。このPRパターンが形
成された基板１００にスパッタリング（Sputtering）、
電子ビーム（E-beam）、または熱蒸発（Thermal Evapor
ation ）などの真空蒸着法を用い、第１金属層１９０を
線形ポリマー層１６５上に蒸着させる。蒸着後、PRをリ
フトオフし、第１金属層１９０を完成する。
１７０を形成した図面である。次の工程は、図５の如
く、下部クラッド層１７０物質より屈折率の高い線形ポ
リマーを基板１００にスピンコーティング（Spin Coati
ng）して、線形ポリマー層１６５を形成する。塗布後、
結果物を乾燥（Baking）し、膜質を良くする。図６
（Ａ）及び図６（Ｂ）はそれぞれ前記基板１００に順次
積層された下部クラッド層１７０と線形ポリマー層１６
５上に第１金属層（Metal Layer ）１９０を形成したこ
とを示す断面図及び平面図である。図６（Ｂ）の如く、
第１金属層１９０を形成するために、まず既に形成され
た線形ポリマー層１６５上にフォトレジスト（Photores
ist ：以下、PRと称する）をスピンコーティング法を用
いて塗布する。次いで、所定パターンのフォトマスクを
基板１００上に配置し、PRに向って選択的に紫外線UV光
を照射する。それから、PRを現像溶液に沈漬し、現像か
つ乾燥してPRパターンを形成する。このPRパターンが形
成された基板１００にスパッタリング（Sputtering）、
電子ビーム（E-beam）、または熱蒸発（Thermal Evapor
ation ）などの真空蒸着法を用い、第１金属層１９０を
線形ポリマー層１６５上に蒸着させる。蒸着後、PRをリ
フトオフし、第１金属層１９０を完成する。
【００１２】図６（Ａ）の工程が済んだ後に、基板１０
０の蝕刻工程を施す。例えば、真空状態で基板の上部か
らＯ2 プラズマ（Plasma）を加えると、第１金属層１９
０の位置する部分はプラズマに蝕刻されず、第１金属層
１９０が形成されていない部分はプラズマにより蝕刻さ
れる。図７は、非線形ポリマーを必要とする領域に非線
形ポリマーを後で充填するために、蝕刻方法を用い、線
形ポリマーの一部を蝕刻したことを示す図面である。
０の蝕刻工程を施す。例えば、真空状態で基板の上部か
らＯ2 プラズマ（Plasma）を加えると、第１金属層１９
０の位置する部分はプラズマに蝕刻されず、第１金属層
１９０が形成されていない部分はプラズマにより蝕刻さ
れる。図７は、非線形ポリマーを必要とする領域に非線
形ポリマーを後で充填するために、蝕刻方法を用い、線
形ポリマーの一部を蝕刻したことを示す図面である。
【００１３】図８乃至図１３は、本発明の好ましい一実
施形態により、非線形効果が生じる部分に選択的に非線
形ポリマー（Nonlinear Optical Polymer ）からなる非
線形コア領域１５０と、線形ポリマーからなる線形コア
領域１４０とを同時に形成するための工程過程図であ
る。まず、素子内の非線形効果が生じる領域に非線形ポ
リマーを埋め込むために、非線形光学色素を機能性要素
として有することを特徴とする非線形ポリマー物質をス
ピンコーティング法を用いて基板１００上に塗布して、
非線形ポリマー層１６０を形成する。図８は、本発明の
好ましい一実施形態に係るスピンコーティング法で非線
形ポリマー層１６０を形成した図面である。
施形態により、非線形効果が生じる部分に選択的に非線
形ポリマー（Nonlinear Optical Polymer ）からなる非
線形コア領域１５０と、線形ポリマーからなる線形コア
領域１４０とを同時に形成するための工程過程図であ
る。まず、素子内の非線形効果が生じる領域に非線形ポ
リマーを埋め込むために、非線形光学色素を機能性要素
として有することを特徴とする非線形ポリマー物質をス
ピンコーティング法を用いて基板１００上に塗布して、
非線形ポリマー層１６０を形成する。図８は、本発明の
好ましい一実施形態に係るスピンコーティング法で非線
形ポリマー層１６０を形成した図面である。
【００１４】次いで、蝕刻方法を用いて導波路コアより
高く積層された非線形ポリマー層１６０を蝕刻し、図９
に示す状態とする。蝕刻時に蝕刻率を調整すると、設計
された導波路コアの高さより高く積層された非線形ポリ
マー層１６０の高さを、先にスピンコーティング法で形
成した線形ポリマー層１６５の高さと等しく形成するこ
とが可能となる。この際、先に形成された線形ポリマー
層１６５は、第１金属層１９０によって蝕刻時に除去さ
れることなく保護される。
高く積層された非線形ポリマー層１６０を蝕刻し、図９
に示す状態とする。蝕刻時に蝕刻率を調整すると、設計
された導波路コアの高さより高く積層された非線形ポリ
マー層１６０の高さを、先にスピンコーティング法で形
成した線形ポリマー層１６５の高さと等しく形成するこ
とが可能となる。この際、先に形成された線形ポリマー
層１６５は、第１金属層１９０によって蝕刻時に除去さ
れることなく保護される。
【００１５】図９での蝕刻時に、プラズマに対してマス
キング（Masking ）の役割を果たした第１金属層１９０
を、図１０に示すように蝕刻した後、図１１（Ａ）及び
図１１（Ｂ）に示すように、再び第２金属層１９５を真
空蒸着と写真蝕刻工程とを通じて形成する。図１１
（Ａ）は、図３の断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面を
表し、図１１（Ｂ）は基板１００の上から見下した平面
図を表している。第２金属層１９５の幅は導波路の幅に
よって決まるため、図１１（Ｂ）のように形成される該
第２金属層１９５のパターンは導波路の幅に基づいて形
成されることとなる。
キング（Masking ）の役割を果たした第１金属層１９０
を、図１０に示すように蝕刻した後、図１１（Ａ）及び
図１１（Ｂ）に示すように、再び第２金属層１９５を真
空蒸着と写真蝕刻工程とを通じて形成する。図１１
（Ａ）は、図３の断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面を
表し、図１１（Ｂ）は基板１００の上から見下した平面
図を表している。第２金属層１９５の幅は導波路の幅に
よって決まるため、図１１（Ｂ）のように形成される該
第２金属層１９５のパターンは導波路の幅に基づいて形
成されることとなる。
【００１６】次いで、再び蝕刻工程を通じて第２金属層
１９５が配置されていない部分のポリマーを蝕刻し、第
２金属層１９５を蝕刻することにより、図１２（Ａ）及
び図１２（Ｂ）の如く、線形ポリマー及び非線形ポリマ
ーからなる導波路の線形コア領域１４０および非線形コ
ア領域１５０が完成される。このようにすれば、線形ポ
リマー及び非線形ポリマーからなる導波路の線形コア領
域１４０および非線形コア領域１５０を形成するに際し
て、二つの物質からなるコアの整列のための精密な整列
過程が不要になる。
１９５が配置されていない部分のポリマーを蝕刻し、第
２金属層１９５を蝕刻することにより、図１２（Ａ）及
び図１２（Ｂ）の如く、線形ポリマー及び非線形ポリマ
ーからなる導波路の線形コア領域１４０および非線形コ
ア領域１５０が完成される。このようにすれば、線形ポ
リマー及び非線形ポリマーからなる導波路の線形コア領
域１４０および非線形コア領域１５０を形成するに際し
て、二つの物質からなるコアの整列のための精密な整列
過程が不要になる。
【００１７】上記した工程の後に、コアとして使用する
物質より屈折率が低く、しかも使用波長で光透明性を有
する物質から、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上
部クラッド層１８０を形成し、導波路を形成する。続い
て、本発明の動作につき説明する。図２は、本発明の好
ましい一実施形態に伴う線形ポリマーと非線形ポリマー
とが共に導波路コア１４０、１５０を構成し、光能動素
子で非線形効果の生じる部分に電極１３０と、該部分に
非線形ポリマーにより非線形コア領域１５０を構成した
ことを示す本発明の構成図である。一端から入力された
光信号は、光能動素子内で直接電極１３０を通じた電圧
や電気場（Electric Field）により、非線形効果を必要
としない部分は低損失の光進行損失を有する線形ポリマ
ーからなる導波路コア１４０の領域を通過することにな
る。このように通過した光信号は、電極１３０の位置す
る部分の非線形ポリマーから構成された導波路コア１５
０部分を通過しながら、直接電極１３０に与えられた電
圧や電気場などにより、光の特性が変化し、この変化さ
れた光信号は再び線形ポリマーからなる導波路コア部分
１４０を経て出力端に出力される。
物質より屈折率が低く、しかも使用波長で光透明性を有
する物質から、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、上
部クラッド層１８０を形成し、導波路を形成する。続い
て、本発明の動作につき説明する。図２は、本発明の好
ましい一実施形態に伴う線形ポリマーと非線形ポリマー
とが共に導波路コア１４０、１５０を構成し、光能動素
子で非線形効果の生じる部分に電極１３０と、該部分に
非線形ポリマーにより非線形コア領域１５０を構成した
ことを示す本発明の構成図である。一端から入力された
光信号は、光能動素子内で直接電極１３０を通じた電圧
や電気場（Electric Field）により、非線形効果を必要
としない部分は低損失の光進行損失を有する線形ポリマ
ーからなる導波路コア１４０の領域を通過することにな
る。このように通過した光信号は、電極１３０の位置す
る部分の非線形ポリマーから構成された導波路コア１５
０部分を通過しながら、直接電極１３０に与えられた電
圧や電気場などにより、光の特性が変化し、この変化さ
れた光信号は再び線形ポリマーからなる導波路コア部分
１４０を経て出力端に出力される。
【００１８】既存の方法では、この単なる光信号の進行
だけを必要とする導波路領域をも線形ポリマーに比べて
導波損失の高い非線形ポリマーによって導波路コアを構
成しているが故に、全体的な素子の導波損失が高まり、
よって、素子の挿入損失が大きくなってしまう。一方、
既存の方法とは異なって、本発明は非線形効果が生じる
領域だけ非線形ポリマーからなる非線形コア領域１５０
を構成し、残りの部分は線形ポリマーからなる線形コア
領域１４０を構成することによって、素子内での導波損
失及び全体的な素子の挿入損失を抑えることができる。
だけを必要とする導波路領域をも線形ポリマーに比べて
導波損失の高い非線形ポリマーによって導波路コアを構
成しているが故に、全体的な素子の導波損失が高まり、
よって、素子の挿入損失が大きくなってしまう。一方、
既存の方法とは異なって、本発明は非線形効果が生じる
領域だけ非線形ポリマーからなる非線形コア領域１５０
を構成し、残りの部分は線形ポリマーからなる線形コア
領域１４０を構成することによって、素子内での導波損
失及び全体的な素子の挿入損失を抑えることができる。
【００１９】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、本発明
の好ましい一実施形態に係る方法により形成された方向
カプラ型の光スイッチ及びマッハ−ツェンダー（Mach-Z
ehnder）型の光変調器を表している。図１４（Ａ）は光
能動素子の一種である方向カプラ型の光スイッチを示
す。入力端1 から入力された光信号は、光能動素子内で
低損失の光進行損失を有する線形ポリマーからなる導波
路１１０領域を通過する。このように通過した光信号
は、電極部分の非線形ポリマーから構成された導波路１
２０部分を通過しながら、直接電極１３０を通じた電圧
や電気場などによって光の特性が変化し、この変化され
た光信号は再び線形ポリマーからなる導波路１１０領域
を経て出力端３もしくは４に出力され、光スイッチの役
割を果たすことになる。
の好ましい一実施形態に係る方法により形成された方向
カプラ型の光スイッチ及びマッハ−ツェンダー（Mach-Z
ehnder）型の光変調器を表している。図１４（Ａ）は光
能動素子の一種である方向カプラ型の光スイッチを示
す。入力端1 から入力された光信号は、光能動素子内で
低損失の光進行損失を有する線形ポリマーからなる導波
路１１０領域を通過する。このように通過した光信号
は、電極部分の非線形ポリマーから構成された導波路１
２０部分を通過しながら、直接電極１３０を通じた電圧
や電気場などによって光の特性が変化し、この変化され
た光信号は再び線形ポリマーからなる導波路１１０領域
を経て出力端３もしくは４に出力され、光スイッチの役
割を果たすことになる。
【００２０】図１４（Ｂ）は本発明の好ましい一実施形
態に係る方法により形成されたマッハ−ツェンダー型の
光変調器を表している。入力端１から入力された光信号
は、光能動素子内で低損失の光進行損失を有する線形ポ
リマーからなる導波路１１０領域を通過する。このよう
に通過した光信号は、電極部分の非線形ポリマーから構
成された導波路１２０部分を通過しながら、直接電極１
３０に与えられた電圧や電気場によって、光の特性が変
化し、この変化された光信号は再び線形ポリマーからな
る導波路１１０領域を経て出力端２に出力される。した
がって、このように出力される光信号は初期光信号の強
度を変調できるようになる。
態に係る方法により形成されたマッハ−ツェンダー型の
光変調器を表している。入力端１から入力された光信号
は、光能動素子内で低損失の光進行損失を有する線形ポ
リマーからなる導波路１１０領域を通過する。このよう
に通過した光信号は、電極部分の非線形ポリマーから構
成された導波路１２０部分を通過しながら、直接電極１
３０に与えられた電圧や電気場によって、光の特性が変
化し、この変化された光信号は再び線形ポリマーからな
る導波路１１０領域を経て出力端２に出力される。した
がって、このように出力される光信号は初期光信号の強
度を変調できるようになる。
【００２１】光学ポリマーを用いて光能動素子を構成す
る際に、電極が位置した部分に限って光非線形効果が生
じるので、電極の位置した部分だけ非線形ポリマーを用
いて導波路のコアを形成し、残りの非線形効果を必要と
しない導波路の領域には、非線形ポリマーに比べて相対
的に光進行損失の少ない線形ポリマーを用いて導波路の
コアを形成することにより、光能動素子の全体的な素子
挿入損失が抑えられる。
る際に、電極が位置した部分に限って光非線形効果が生
じるので、電極の位置した部分だけ非線形ポリマーを用
いて導波路のコアを形成し、残りの非線形効果を必要と
しない導波路の領域には、非線形ポリマーに比べて相対
的に光進行損失の少ない線形ポリマーを用いて導波路の
コアを形成することにより、光能動素子の全体的な素子
挿入損失が抑えられる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、非線形ポリマーを用いて光導
波路素子を製造する時に、素子の導波損失を抑えるた
め、光導波路の形成時に、非線形効果を発生させる素子
の一部領域にだけ選択的に非線形ポリマー導波路を形成
することにより、素子の性能を向上させている。
波路素子を製造する時に、素子の導波損失を抑えるた
め、光導波路の形成時に、非線形効果を発生させる素子
の一部領域にだけ選択的に非線形ポリマー導波路を形成
することにより、素子の性能を向上させている。
【００２３】更に、本発明の如く、光変調及び光スイッ
チングなどの非線形効果が生じる領域だけ非線形ポリマ
ーを用いて導波路を形成し、残りの領域には線形ポリマ
ーを用いて導波路を形成すると、全ての導波路を非線形
ポリマーを用いて導波路を形成する時より導波路の導波
損失を最小化できる。なお、非線形ポリマー及び線形ポ
リマーを共に用い、導波路のコアを形成する際に発生す
る両コア間の整列のために、精密な整列過程が不要とな
る。
チングなどの非線形効果が生じる領域だけ非線形ポリマ
ーを用いて導波路を形成し、残りの領域には線形ポリマ
ーを用いて導波路を形成すると、全ての導波路を非線形
ポリマーを用いて導波路を形成する時より導波路の導波
損失を最小化できる。なお、非線形ポリマー及び線形ポ
リマーを共に用い、導波路のコアを形成する際に発生す
る両コア間の整列のために、精密な整列過程が不要とな
る。
【図１】（Ａ）素子をなす導波路のコア全体が非線形ポ
リマーから形成された従来の方向カプラ型の光スイッチ
を示す縦断面図。 （Ｂ）既存の方法で形成されたマク−ジェンダー型の光
変調器を示す縦断面図。
リマーから形成された従来の方向カプラ型の光スイッチ
を示す縦断面図。 （Ｂ）既存の方法で形成されたマク−ジェンダー型の光
変調器を示す縦断面図。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に従う低損失光能
動素子の構成を示す斜視図。
動素子の構成を示す斜視図。
【図３】本発明の説明上の便宜を図るために、本発明の
全体構成図の断面線Ａ−Ａ' 、Ｂ−Ｂ' 、Ｃ−Ｃ' を定
義するための説明図。
全体構成図の断面線Ａ−Ａ' 、Ｂ−Ｂ' 、Ｃ−Ｃ' を定
義するための説明図。
【図4 】本発明の好ましい一実施形態に伴う非線形ポリ
マーを必要とする領域で線形ポリマーを蝕刻する工程を
示す、断面線Ｃ−Ｃ' による断面図。
マーを必要とする領域で線形ポリマーを蝕刻する工程を
示す、断面線Ｃ−Ｃ' による断面図。
【図５】本発明の好ましい一実施形態に伴う非線形ポリ
マーを必要とする領域で線形ポリマーを蝕刻する工程を
示す、断面線Ｃ−Ｃ' による断面図。
マーを必要とする領域で線形ポリマーを蝕刻する工程を
示す、断面線Ｃ−Ｃ' による断面図。
【図６】下部クラッド層及び線形ポリマー層の上部に第
１金属層を形成した図面を示す、図３の断面線Ｃ−Ｃ'
による断面図及び平面図。
１金属層を形成した図面を示す、図３の断面線Ｃ−Ｃ'
による断面図及び平面図。
【図7 】本発明の好ましい一実施形態に従う非線形効果
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
【図８】本発明の好ましい一実施形態に従う非線形効果
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
【図９】本発明の好ましい一実施形態に従う非線形効果
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波路
のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成する
ための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
【図１０】本発明の好ましい一実施形態に従う非線形効
果が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波
路のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成す
るための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面
図。
果が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波
路のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成す
るための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面
図。
【図１１】本発明の好ましい一実施形態に従う非線形効
果が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波
路のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成す
るための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面
図。
果が生じる部分に選択的に非線形ポリマーからなる導波
路のコアと線形ポリマーからなるコアとを同時に形成す
るための工程図を断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面
図。
【図１２】第2 金属層のない領域のポリマーや第2 金属
層を蝕刻し、線形ポリマー及び非線形ポリマーからなる
導波路のコアをそれぞれ断面線Ａ−Ａ' 、断面線Ｂ−
Ｂ'及び断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
層を蝕刻し、線形ポリマー及び非線形ポリマーからなる
導波路のコアをそれぞれ断面線Ａ−Ａ' 、断面線Ｂ−
Ｂ'及び断面線Ｃ−Ｃ' から切り取った断面図。
【図１３】上部クラッド層の形成された導波路の断面を
断面線Ａ−Ａ' 、断面線Ｂ−Ｂ'及び断面線Ｃ−Ｃ' か
ら切り取った断面図。
断面線Ａ−Ａ' 、断面線Ｂ−Ｂ'及び断面線Ｃ−Ｃ' か
ら切り取った断面図。
【図１４】本発明の好ましい一実施形態に係る方法によ
り形成された方向性カプラ型の光スイッチ及びマッハ−
ツェンダー型の光変調器を示す縦断面図。
り形成された方向性カプラ型の光スイッチ及びマッハ−
ツェンダー型の光変調器を示す縦断面図。
１００：基板 １１０：線形ポリマーからなる導波路 １２０：非線形ポリマーからなる導波路 １３０：電極 １４０：線形コア領域 １５０：非線形コア領域 １６０：スピンコーティングされた非線形ポリマー層 １６１：蝕刻された非線形ポリマー層 １６５：スピンコーティングされた線形ポリマー層 １６６：蝕刻された線形ポリマー層 １７０：下部クラッド層 １８０：上部クラッド層 １９０：第１金属層 １９５：第２金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 勇 雨 大韓民国京畿道龍仁市器興邑農書里山14番 地
Claims (8)
- 【請求項１】 光信号の導波時に非線形効果を必要とす
る光導波路コア部分（非線形コア領域）及び非線形効果
を必要としない光導波路コア部分（線形コア領域）から
なる光導波路を具備した光能動素子の製造方法におい
て、 紫外線（UV光）を透過できる基板の表面にコア物質より
屈折率が低く、かつ、光透明性を有した下部クラッド層
を形成する下部クラッド形成段階と、 前記下部クラッド層の上部に前記下部クラッド物質より
屈折率の高い線形ポリマーを塗布して線形ポリマー層を
形成する段階と、 前記下部クラッド層の上部の前記光導波路が位置する領
域以外の領域に第１金属層を形成する第１金属層形成段
階と、 上部に前記第１金属層が配置されていない領域の線形ポ
リマー層を蝕刻する線形ポリマー蝕刻段階と、 前記非線形コア領域を含む基板上部に非線形ポリマー層
を形成する段階と、 前記導波路コアより高く積層された非線形ポリマー層を
除去する段階と、 前記第１金属層を除去する段階と、 前記第１金属層の取除かれた導波路の上部に第２金属層
を形成する第２金属層形成段階と、 上部に前記第２金属層が配置されていない領域の線形ポ
リマーを除去する段階と、 前記線形ポリマーの取除かれた基板上に導波路コア物質
より屈折率が低く、かつ、使用波長で光透明性を有する
物質によって上部クラッド層を形成する段階と、を含む
ことを特徴とする低損失光能動素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記下部クラッド形成段階において下部
クラッド層は、スピンコーティング法で形成されること
を特徴とする、請求項１に記載の低損失光能動素子の製
造方法。 - 【請求項３】 前記第１金属層形成段階は、 前記下部クラッド層の上部にフォトレジストを塗布する
段階と、 所定パターンのフォトマスクを前記基板上に配置し、前
記フォトレジストに向って選択的に紫外線を露光させる
段階と、 前記フォトレジストを現像溶液に沈漬し、現像かつ乾燥
して、フォトレジストパターンを形成する段階と、 前記フォトレジストパターンが形成された基板に真空蒸
着法で第１金属層を蒸着させる段階と、 前記フォトレジストをリフトオフする段階と、を含むこ
とを特徴とする、請求項１に記載の低損失光能動素子の
製造方法。 - 【請求項４】 前記線形ポリマー蝕刻段階の線形ポリマ
ー蝕刻は、真空状態で基板の上部からＯ2 プラズマを加
えることによりなされることを特徴とする、低損失光能
動素子の製造方法。 - 【請求項５】 前記非線形ポリマー物質は、非線形光学
色素を機能性要素として有することを特徴とする、請求
項１に記載の低損失光能動素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記第２金属層形成段階の金属層形成
は、真空蒸着と写真蝕刻工程とを通じてなされることを
特徴とする、請求項１に記載の低損失光能動素子の製造
方法。 - 【請求項７】 前記線形ポリマーは、使用する光の使用
波長について光透明性を有するとともに、前記非線形ポ
リマーより光導波損失の低い物質であることを特徴とす
る、請求項１に記載の低損失光能動素子の製造方法。 - 【請求項８】 非線形ポリマーからなる領域に非線形効
果を付与するために、上部及び下部、または上下部の両
方ともに電極を形成する段階を更に具備することを特徴
とする、請求項１に記載の低損失光能動素子の製造方
法。
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|---|---|---|---|
| KR1019970006018A KR100219714B1 (ko) | 1997-02-26 | 1997-02-26 | 저손실 광능동소자의 제작방법 |
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|---|---|
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Family
ID=19498056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04602898A Expired - Lifetime JP3159433B2 (ja) | 1997-02-26 | 1998-02-26 | 低損失光能動素子の製造方法 |
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| US6953653B2 (en) | 2001-08-30 | 2005-10-11 | Clemson University | Fluoropolymer compositions, optical devices, and methods for fabricating optical devices |
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| KR100446625B1 (ko) * | 2002-03-27 | 2004-09-04 | 삼성전자주식회사 | 광스위치 제조 방법 |
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