JPH11295543A - 光導波路作製方法 - Google Patents
光導波路作製方法Info
- Publication number
- JPH11295543A JPH11295543A JP12171498A JP12171498A JPH11295543A JP H11295543 A JPH11295543 A JP H11295543A JP 12171498 A JP12171498 A JP 12171498A JP 12171498 A JP12171498 A JP 12171498A JP H11295543 A JPH11295543 A JP H11295543A
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- organic thin
- layer
- ion implantation
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 イオン注入により、伝搬損失が少なく、かつ
導波層厚を増加可能な、有機膜光導波路の製作方法を提
供する。 【解決手段】 有機薄膜１にイオン注入を行い、これに
より生じた屈折率の増加したイオン注入層をコア層と
し、注入層下部のイオン注入されない領域をクラッド層
とする光導波路作製方法において、基板上に有機薄膜１
を形成した後、当該有機薄膜の少なくとも一部の領域に
イオン注入を行なうことにより、前記有機薄膜の表面近
傍にコア層３を形成する第一の工程、前記有機薄膜上に
さらに有機薄膜２を形成し、当該有機薄膜にイオン注入
を行なうことにより、前記コア層と同程度の屈折率とし
て積層されたコア層３を形成する第二の工程を含み、前
記第二の工程は少なくとも一回以上行われることを特徴
とする。 【効果】 これにより長波長光の伝搬を可能とすること
ができる。
導波層厚を増加可能な、有機膜光導波路の製作方法を提
供する。 【解決手段】 有機薄膜１にイオン注入を行い、これに
より生じた屈折率の増加したイオン注入層をコア層と
し、注入層下部のイオン注入されない領域をクラッド層
とする光導波路作製方法において、基板上に有機薄膜１
を形成した後、当該有機薄膜の少なくとも一部の領域に
イオン注入を行なうことにより、前記有機薄膜の表面近
傍にコア層３を形成する第一の工程、前記有機薄膜上に
さらに有機薄膜２を形成し、当該有機薄膜にイオン注入
を行なうことにより、前記コア層と同程度の屈折率とし
て積層されたコア層３を形成する第二の工程を含み、前
記第二の工程は少なくとも一回以上行われることを特徴
とする。 【効果】 これにより長波長光の伝搬を可能とすること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信用光導波路の
作製方法に関し、特にイオン注入法を用いた有機膜光導
波路の作製方法に関する。
作製方法に関し、特にイオン注入法を用いた有機膜光導
波路の作製方法に関する。
【０００２】
【従来技術】光導波路には多くの種類があるが、構造は
大別すると、埋め込み型とリッジ型とに区分される。埋
め込み型は、熱拡散、イオン注入あるいは光・電子ビー
ム照射等により、表面に高屈折率の導波層を形成するも
ので、容易に作製できるほか、導波路形成後の表面が平
滑であるため、スイッチ・変調機等の制御電極を表面に
装荷しやすいという利点がある。この内、イオン注入に
より導波路を作製する方法は、制御性に優れるという特
長を有し、また熱拡散のような高温熱処理は不要である
ため、多くの材料へ適用可能であるが、イオン注入によ
り生じる高屈折率層を導波層として用いるため、注入層
内部の損傷の影響は避けにくく、結果として伝搬損失を
低減し難いという欠点がある。イオン注入により生じる
損傷は、注入エネルギーを減少することにより低減でき
ることが知られている。しかしながら、この場合には、
導波層の厚みが薄くなるため、結果として、長波長光へ
の適用は難しくなる。
大別すると、埋め込み型とリッジ型とに区分される。埋
め込み型は、熱拡散、イオン注入あるいは光・電子ビー
ム照射等により、表面に高屈折率の導波層を形成するも
ので、容易に作製できるほか、導波路形成後の表面が平
滑であるため、スイッチ・変調機等の制御電極を表面に
装荷しやすいという利点がある。この内、イオン注入に
より導波路を作製する方法は、制御性に優れるという特
長を有し、また熱拡散のような高温熱処理は不要である
ため、多くの材料へ適用可能であるが、イオン注入によ
り生じる高屈折率層を導波層として用いるため、注入層
内部の損傷の影響は避けにくく、結果として伝搬損失を
低減し難いという欠点がある。イオン注入により生じる
損傷は、注入エネルギーを減少することにより低減でき
ることが知られている。しかしながら、この場合には、
導波層の厚みが薄くなるため、結果として、長波長光へ
の適用は難しくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した従
来技術における問題点を解決するべくなされたもので、
イオン注入により、伝搬損失が少なく、かつ導波層厚を
増加可能な、有機膜光導波路の製作方法を提供すること
を目的とする。
来技術における問題点を解決するべくなされたもので、
イオン注入により、伝搬損失が少なく、かつ導波層厚を
増加可能な、有機膜光導波路の製作方法を提供すること
を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記、本発明の目的を達
成するため、本発明の光導波路作製方法では、有機薄膜
にイオン注入を行い、これにより生じた屈折率の増加し
たイオン注入層をコア層とし、注入層下部のイオン注入
されない領域をクラッド層とする光導波路作製方法にお
いて、基板上に有機薄膜を形成した後、当該有機薄膜の
少なくとも一部の領域にイオン注入を行なうことによ
り、前記有機薄膜の表面近傍にコア層を形成する第一の
工程、前記有機薄膜上にさらに有機薄膜を形成し、当該
有機薄膜にイオン注入を行なうことにより、前記コア層
と同程度の屈折率として積層されたコア層を形成する第
二の工程を含み、前記第二の工程は少なくとも一回以上
行われることを特徴とする。
成するため、本発明の光導波路作製方法では、有機薄膜
にイオン注入を行い、これにより生じた屈折率の増加し
たイオン注入層をコア層とし、注入層下部のイオン注入
されない領域をクラッド層とする光導波路作製方法にお
いて、基板上に有機薄膜を形成した後、当該有機薄膜の
少なくとも一部の領域にイオン注入を行なうことによ
り、前記有機薄膜の表面近傍にコア層を形成する第一の
工程、前記有機薄膜上にさらに有機薄膜を形成し、当該
有機薄膜にイオン注入を行なうことにより、前記コア層
と同程度の屈折率として積層されたコア層を形成する第
二の工程を含み、前記第二の工程は少なくとも一回以上
行われることを特徴とする。
【０００５】すなわち有機薄膜にイオン注入を行い、こ
れによりまず表面にコア層を形成する。次に、有機薄膜
表面に第二の有機薄膜を形成するが、この場合、膜全体
をコア層とする必要が有るため、膜の厚みは、イオン注
入により屈折率変化の起こる層厚程度とする。次に、第
二の有機薄膜にイオン注入を行ない、有機薄膜全体の屈
折率を増加させる。このように薄膜形成とイオン注入と
を２回繰り返すことにょり、コア層の厚みを通常のイオ
ン注入の場合の２倍の厚みとすることができる。より厚
いコア層が必要な場合には、さらに薄膜形成とイオン注
入とを繰り返す。このようにして、通常の一回のイオン
注入の場合の数倍の厚さのコア層を実現する。
れによりまず表面にコア層を形成する。次に、有機薄膜
表面に第二の有機薄膜を形成するが、この場合、膜全体
をコア層とする必要が有るため、膜の厚みは、イオン注
入により屈折率変化の起こる層厚程度とする。次に、第
二の有機薄膜にイオン注入を行ない、有機薄膜全体の屈
折率を増加させる。このように薄膜形成とイオン注入と
を２回繰り返すことにょり、コア層の厚みを通常のイオ
ン注入の場合の２倍の厚みとすることができる。より厚
いコア層が必要な場合には、さらに薄膜形成とイオン注
入とを繰り返す。このようにして、通常の一回のイオン
注入の場合の数倍の厚さのコア層を実現する。
【０００６】以上は、コア層厚を増す手段であるが、伝
搬損失の低減は次のようにして行う。伝搬損失の原因で
ある、イオン注入により発生する欠陥は、材料あるいは
注入イオン種によっても異なるが、加速エネルギーが大
きくなると、密度が増加するとともに、種類が増加する
傾向がある。欠陥は、各欠陥の種類により定まる一定の
加速エネルギー以上で発生し、その密度は加速エネルギ
ーの増加に伴い始め上昇するが、一定の加速エネルギー
以上では、飽和傾向を示す。よって、加速エネルギーを
減少すると、欠陥の密度・量ともに減少し、加速エネル
ギー減少の割合以上に欠陥の影響を低減できる。加速エ
ネルギーを減少すると、注入深さは浅くなるが、両者は
ほぼ比例関係にあるため、上記の薄膜形成とイオン注入
とを繰り返すことにより、加速エネルギー減少によるコ
ア厚減少を補償できる。このようにして、イオン注入に
より、伝搬損失が少なく、かつ厚いコア層を有する、有
機膜光導波路を実現できる。
搬損失の低減は次のようにして行う。伝搬損失の原因で
ある、イオン注入により発生する欠陥は、材料あるいは
注入イオン種によっても異なるが、加速エネルギーが大
きくなると、密度が増加するとともに、種類が増加する
傾向がある。欠陥は、各欠陥の種類により定まる一定の
加速エネルギー以上で発生し、その密度は加速エネルギ
ーの増加に伴い始め上昇するが、一定の加速エネルギー
以上では、飽和傾向を示す。よって、加速エネルギーを
減少すると、欠陥の密度・量ともに減少し、加速エネル
ギー減少の割合以上に欠陥の影響を低減できる。加速エ
ネルギーを減少すると、注入深さは浅くなるが、両者は
ほぼ比例関係にあるため、上記の薄膜形成とイオン注入
とを繰り返すことにより、加速エネルギー減少によるコ
ア厚減少を補償できる。このようにして、イオン注入に
より、伝搬損失が少なく、かつ厚いコア層を有する、有
機膜光導波路を実現できる。
【０００７】
【実施例１】以下、実施例に基づき、本発明の効果を説
明する。なお、実施例は例示であって、本発明の精神を
逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうる
ことは言うまでもない。
明する。なお、実施例は例示であって、本発明の精神を
逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうる
ことは言うまでもない。
【０００８】本発明の第一の実施例として、まず、イオ
ン注入によるスラブ導波路について、説明する。実施例
では、第一有機薄膜、第二有機薄膜ともにベンゾシクロ
ブテン（ＢＣＢ）を用いているが、重ね塗りの可能な有
機膜であれば、同様の効果をもたらすことは、言うまで
もない。
ン注入によるスラブ導波路について、説明する。実施例
では、第一有機薄膜、第二有機薄膜ともにベンゾシクロ
ブテン（ＢＣＢ）を用いているが、重ね塗りの可能な有
機膜であれば、同様の効果をもたらすことは、言うまで
もない。
【０００９】図１に、本発明の方法による、導波路の形
成方法を示す。初めに、Ｓｉ基板にメシチレン希釈ＢＣ
Ｂ溶液（濃度４６％）をレジストコータにより塗布し、
窒素中で硬化熱処理を行って、第一有機薄膜１として厚
さ５μｍのＢＣＢ膜を形成した。次に、イオン注入装置
により加速電圧２００ｋｅＶで濃度２×１０14／ｃｍ 2
のＯイオン注入を行い、表面から厚さ１μｍのイオン注
入層３の屈折率を増加し、コア領域を形成した。次に、
イオン注入したＢＣＢ膜上に、再び、上記よりも薄い第
二有機薄膜２を形成するため、上記よりも低い濃度のメ
シチレン希釈ＢＣＢ溶液（濃度３５％）をレジストコー
タにより塗布し、窒素中で硬化熱処理を行って、厚さ１
μｍのＢＣＢ膜を形成した。つぎに、再びイオン注入装
置により、加速電圧２００ｋｅＶで、濃度２×１０14／
ｃｍ2のＯイオン注入を行い、表面から厚さ１μｍのイ
オン注入層３の屈折率を増加し、コア領域を形成した。
このようにして、図１に示すように、表面に厚さ２μｍ
のコア層を形成した、最後に、イオン注入による損傷回
復の窒素中アニールを行った。
成方法を示す。初めに、Ｓｉ基板にメシチレン希釈ＢＣ
Ｂ溶液（濃度４６％）をレジストコータにより塗布し、
窒素中で硬化熱処理を行って、第一有機薄膜１として厚
さ５μｍのＢＣＢ膜を形成した。次に、イオン注入装置
により加速電圧２００ｋｅＶで濃度２×１０14／ｃｍ 2
のＯイオン注入を行い、表面から厚さ１μｍのイオン注
入層３の屈折率を増加し、コア領域を形成した。次に、
イオン注入したＢＣＢ膜上に、再び、上記よりも薄い第
二有機薄膜２を形成するため、上記よりも低い濃度のメ
シチレン希釈ＢＣＢ溶液（濃度３５％）をレジストコー
タにより塗布し、窒素中で硬化熱処理を行って、厚さ１
μｍのＢＣＢ膜を形成した。つぎに、再びイオン注入装
置により、加速電圧２００ｋｅＶで、濃度２×１０14／
ｃｍ2のＯイオン注入を行い、表面から厚さ１μｍのイ
オン注入層３の屈折率を増加し、コア領域を形成した。
このようにして、図１に示すように、表面に厚さ２μｍ
のコア層を形成した、最後に、イオン注入による損傷回
復の窒素中アニールを行った。
【００１０】図２、図４に本発明及び従来例の波長１３
００ｎｍで、プリズムカプラー法で測定したモードスペ
クトルを示す。図２は本発明の方法によるイオン注入層
を２層重ねて作製した導波路のスペクトル、図４は従来
法によるイオン注入層が一層の場合の導波路のスペクト
ルである。従来例では減衰モードのみで、伝搬モードは
観察されないが、本発明によれば、図に示すように、図
中の点線の右側のスペクトルのような減衰モードのほか
に、シャープで深い谷を有するプロファイルの一本の伝
搬モードが観察される。
００ｎｍで、プリズムカプラー法で測定したモードスペ
クトルを示す。図２は本発明の方法によるイオン注入層
を２層重ねて作製した導波路のスペクトル、図４は従来
法によるイオン注入層が一層の場合の導波路のスペクト
ルである。従来例では減衰モードのみで、伝搬モードは
観察されないが、本発明によれば、図に示すように、図
中の点線の右側のスペクトルのような減衰モードのほか
に、シャープで深い谷を有するプロファイルの一本の伝
搬モードが観察される。
【００１１】従来法による一層の場合に、伝搬モードが
観察されないのは、コア層厚みが薄いために、波長に対
してカットオフになるためである。このように、本発明
の方法を用いて、イオン注入層を二層化することによ
り、コア層の厚みを増し、これにより長波長光の伝搬を
可能とすることができる。なお、有機膜を重ねて２層と
すると、膜の界面で、散乱・吸収等の問題が発生し、モ
ードの乱れの発生の可能性が予想されるが、スペクトル
からは、そのような傾向は見られない。
観察されないのは、コア層厚みが薄いために、波長に対
してカットオフになるためである。このように、本発明
の方法を用いて、イオン注入層を二層化することによ
り、コア層の厚みを増し、これにより長波長光の伝搬を
可能とすることができる。なお、有機膜を重ねて２層と
すると、膜の界面で、散乱・吸収等の問題が発生し、モ
ードの乱れの発生の可能性が予想されるが、スペクトル
からは、そのような傾向は見られない。
【００１２】図３はプリズムカプラー法による、伝搬損
失の測定結果である。伝搬損失は４．６ｄＢ／ｃｍで、
通常有機膜にイオン注入して得られる値と同程度で、イ
ンプラ層を２層重ねたことによる損失増加は特には見ら
れない。また、漏洩光強度の実測曲線と計算値である参
照指数曲線との一致もよく、導波路の均一性は良好であ
る。このように、本発明の方法により、イオン注入層を
２層重ねることにより、光伝搬特性に影響を与えること
なく、コア層厚を増加できる。
失の測定結果である。伝搬損失は４．６ｄＢ／ｃｍで、
通常有機膜にイオン注入して得られる値と同程度で、イ
ンプラ層を２層重ねたことによる損失増加は特には見ら
れない。また、漏洩光強度の実測曲線と計算値である参
照指数曲線との一致もよく、導波路の均一性は良好であ
る。このように、本発明の方法により、イオン注入層を
２層重ねることにより、光伝搬特性に影響を与えること
なく、コア層厚を増加できる。
【００１３】次に、本発明の第二の実施例として、イオ
ン注入エネルギー減少による、伝搬損失低減例について
述べる。表１に、注入エネルギー２００ｋｅＶと１５０
ｋｅＶで作製した光導波路の注入層数、伝搬損失の比較
を示す。２００ｋｅＶのデータは、上記第一の実施例に
対応する。１５０ｋｅＶの場合には、元素の進入深さが
不足するため、注入層数を３層として、スラブ導波路を
作製した。表１に示すように、１５０ｋｅＶの場合の、
伝搬損失は３．５ｄＢ／ｃｍで、２００ｋｅＶの４．６
ｄＢ／ｃｍよりも低い。両者の相違は、加速エネルギー
を減少すると、欠陥の発生量・種類が減少するためと考
えられる。このように、イオン注入エネルギーを下げる
ことにより、伝搬損失を低減できる。
ン注入エネルギー減少による、伝搬損失低減例について
述べる。表１に、注入エネルギー２００ｋｅＶと１５０
ｋｅＶで作製した光導波路の注入層数、伝搬損失の比較
を示す。２００ｋｅＶのデータは、上記第一の実施例に
対応する。１５０ｋｅＶの場合には、元素の進入深さが
不足するため、注入層数を３層として、スラブ導波路を
作製した。表１に示すように、１５０ｋｅＶの場合の、
伝搬損失は３．５ｄＢ／ｃｍで、２００ｋｅＶの４．６
ｄＢ／ｃｍよりも低い。両者の相違は、加速エネルギー
を減少すると、欠陥の発生量・種類が減少するためと考
えられる。このように、イオン注入エネルギーを下げる
ことにより、伝搬損失を低減できる。
【００１４】
【００１５】上記実施例では、有機膜として、ベンゾシ
クロブテン（ＢＣＢ）を用いているが、重ね塗りの可能
な有機膜であれば、同様の効果をもたらすことは、言う
までもない。ただし、ＢＣＢは塗り重ねたＢＣＢ界面に
おいて重合反応が起こり、界面が実質的に消滅し、光の
散乱などの悪影響が低減されるため、特に効果的であ
る。また、注入イオンとしてＯを用いているが、Ｎ、Ｌ
ｉ等のイオンでも同様で、特にＯに限られるものではな
い。また、実施例は二次元的なスラブ導波路についての
説明であるが、レジストをマスクにイオン注入すること
により、直線状の三次元導波路の作製も容易にできる。
クロブテン（ＢＣＢ）を用いているが、重ね塗りの可能
な有機膜であれば、同様の効果をもたらすことは、言う
までもない。ただし、ＢＣＢは塗り重ねたＢＣＢ界面に
おいて重合反応が起こり、界面が実質的に消滅し、光の
散乱などの悪影響が低減されるため、特に効果的であ
る。また、注入イオンとしてＯを用いているが、Ｎ、Ｌ
ｉ等のイオンでも同様で、特にＯに限られるものではな
い。また、実施例は二次元的なスラブ導波路についての
説明であるが、レジストをマスクにイオン注入すること
により、直線状の三次元導波路の作製も容易にできる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光導波路
形成方法を用いて、イオン注入層を多層化することによ
り、コア層の厚みを増し、これにより長波長光の伝搬を
可能とすることができる。また、イオン注入時の加速エ
ネルギーを下げることにより、損傷を低減し、効果とし
て、光導波路の伝搬損失を低減できる。一回のイオン注
入では得られない厚いコア層の形成、また低損失な光導
波路の作製に、本発明は有効である。
形成方法を用いて、イオン注入層を多層化することによ
り、コア層の厚みを増し、これにより長波長光の伝搬を
可能とすることができる。また、イオン注入時の加速エ
ネルギーを下げることにより、損傷を低減し、効果とし
て、光導波路の伝搬損失を低減できる。一回のイオン注
入では得られない厚いコア層の形成、また低損失な光導
波路の作製に、本発明は有効である。
【図１】本発明の第一の実施例で示した、イオン注入層
を二層重ねて、有機膜光導波路を製作する方法を示す
図。
を二層重ねて、有機膜光導波路を製作する方法を示す
図。
【図２】本発明の第一の実施例で例示した方法の導波路
のモードスペクトルを示す図。
のモードスペクトルを示す図。
【図３】本発明の第一の実施例で例示した方法で作製し
た導波路の伝搬損失の測定結果を示す図。
た導波路の伝搬損失の測定結果を示す図。
【図４】従来方法の導波路のモードスペクトルを示す
図。
図。
１ 第一有機薄膜 ２ 第二有機薄膜 ３ イオン注入層
Claims (2)
- 【請求項１】有機薄膜にイオン注入を行い、これにより
生じた屈折率の増加したイオン注入層をコア層とし、注
入層下部のイオン注入されない領域をクラッド層とする
光導波路作製方法において、基板上に有機薄膜を形成し
た後、当該有機薄膜の少なくとも一部の領域にイオン注
入を行なうことにより、前記有機薄膜の表面近傍にコア
層を形成する第一の工程、前記有機薄膜上にさらに有機
薄膜を形成し、当該有機薄膜にイオン注入を行なうこと
により、前記コア層と同程度の屈折率として積層された
コア層を形成する第二の工程を含み、前記第二の工程は
少なくとも一回以上行われることを特徴とする光導波路
作製方法。 - 【請求項２】有機薄膜がいずれもベンゾシクロブテンで
あり、かつ有機薄膜形成をスピンコートと硬化熱処理に
より行うことを特徴とする請求項１に記載の光導波路作
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12171498A JPH11295543A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12171498A JPH11295543A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295543A true JPH11295543A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14818070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12171498A Pending JPH11295543A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 光導波路作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295543A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818755A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-06-28 | Ion Beam Services | Dispositif optiquement actif comportant un canal sur un substrat optique |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP12171498A patent/JPH11295543A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2818755A1 (fr) * | 2000-12-26 | 2002-06-28 | Ion Beam Services | Dispositif optiquement actif comportant un canal sur un substrat optique |
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