JPH1138252A - 光回路及びその製造方法 - Google Patents
光回路及びその製造方法Info
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- JPH1138252A JPH1138252A JP19627097A JP19627097A JPH1138252A JP H1138252 A JPH1138252 A JP H1138252A JP 19627097 A JP19627097 A JP 19627097A JP 19627097 A JP19627097 A JP 19627097A JP H1138252 A JPH1138252 A JP H1138252A
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光回路において、光照射屈折率変調を利用し
て回折格子を形成する際の紫外線の反射光の影響を低減
する。 【解決手段】 コア１１、上部及び下部クラッド１２，
１３からなる光導波路とシリコン基板１０との間に紫外
光１６に対する吸収層１４を設けて、Ｓｉ基板１０にお
ける反射光１８を少なくする。
て回折格子を形成する際の紫外線の反射光の影響を低減
する。 【解決手段】 コア１１、上部及び下部クラッド１２，
１３からなる光導波路とシリコン基板１０との間に紫外
光１６に対する吸収層１４を設けて、Ｓｉ基板１０にお
ける反射光１８を少なくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光回路及びその製造
方法に関し、特に平面基板上に光導波路を配置してこの
光導波路上へ位相マスク法もしくは２光束干渉法用い
て、光誘起屈折率変化を利用して回折格子等を形成する
際に、光回路の基板上からの紫外光の反射を抑制した光
回路に関するものである。
方法に関し、特に平面基板上に光導波路を配置してこの
光導波路上へ位相マスク法もしくは２光束干渉法用い
て、光誘起屈折率変化を利用して回折格子等を形成する
際に、光回路の基板上からの紫外光の反射を抑制した光
回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】Ｇｅ等の物質をドープした石英系光導波
路は、紫外線を照射することにより、永続的な屈折率の
変化を示す。このため、光導波路内へ光を照射するのみ
で、簡単に光導波路内に回折格子等が形成できるため、
フィルター、波長分散素子等の様々な方面で実用化が進
められている。
路は、紫外線を照射することにより、永続的な屈折率の
変化を示す。このため、光導波路内へ光を照射するのみ
で、簡単に光導波路内に回折格子等が形成できるため、
フィルター、波長分散素子等の様々な方面で実用化が進
められている。
【０００３】光照射による光導波路内への回折格子形成
方法には、主として、位相マスク法と２光束干渉法があ
る。前者は、位相マスクを通して、光導波路に光を照射
する方法であり、特開平７−１４０３１１号公報等に詳
細に示されている。この方法は位相マスクに書き込まれ
たパターンを光導波路に転写する方式であり、異なる回
折格子を形成する場合は、それぞれのマスクを用意しな
ければならないことや、マスクが高価であるという欠点
を持つが、光学系が簡便であることや、光源に空間的コ
ヒーレンスを余り必要としない等の利点を持ち、特に量
産性に優れた方式である。
方法には、主として、位相マスク法と２光束干渉法があ
る。前者は、位相マスクを通して、光導波路に光を照射
する方法であり、特開平７−１４０３１１号公報等に詳
細に示されている。この方法は位相マスクに書き込まれ
たパターンを光導波路に転写する方式であり、異なる回
折格子を形成する場合は、それぞれのマスクを用意しな
ければならないことや、マスクが高価であるという欠点
を持つが、光学系が簡便であることや、光源に空間的コ
ヒーレンスを余り必要としない等の利点を持ち、特に量
産性に優れた方式である。
【０００４】これに対し、後者の干渉法は、一つのビー
ムをビームスプリッターに分け、所望の角度により、光
導波路内へ２つのビームを干渉させることにより、回折
格子を形成する方法であり、特開平８−３３８９２０号
公報等に詳細に報告されている。
ムをビームスプリッターに分け、所望の角度により、光
導波路内へ２つのビームを干渉させることにより、回折
格子を形成する方法であり、特開平８−３３８９２０号
公報等に詳細に報告されている。
【０００５】図９は前者の位相マスク法を用いて従来の
光回路に回折格子を書き込む方法を説明するための図で
ある。１０は基板、１１はコア、１２，１３は上部及び
下部クラッドを夫々示している。
光回路に回折格子を書き込む方法を説明するための図で
ある。１０は基板、１１はコア、１２，１３は上部及び
下部クラッドを夫々示している。
【０００６】この例では、光誘起屈折率変化を利用し
て、コア１１に回折格子を形成する場合、位相マスク１
７を通して紫外光１６を照射し、紫外光１６の強度分布
に依存する屈折率の変調を生じさせることにより回折格
子を形成する。しかしながら、光回路の基板１０として
Ｓｉ（シリコン）を用いた場合、Ｓｉの紫外光に対する
反射率が５０〜６０％と大きいために、導波路中に吸収
されなかった紫外光がＳｉ基板上で反射され、戻り光１
８として再びコア１１に照射される。
て、コア１１に回折格子を形成する場合、位相マスク１
７を通して紫外光１６を照射し、紫外光１６の強度分布
に依存する屈折率の変調を生じさせることにより回折格
子を形成する。しかしながら、光回路の基板１０として
Ｓｉ（シリコン）を用いた場合、Ｓｉの紫外光に対する
反射率が５０〜６０％と大きいために、導波路中に吸収
されなかった紫外光がＳｉ基板上で反射され、戻り光１
８として再びコア１１に照射される。
【０００７】この戻り光１８の強度分布は理想的な強度
分布と異なるために、図１０に示すように、理想的な屈
折率変調特性２６に対してコントラストの低い屈折率変
調特性２７しか得ることが出来ず、回折格子の特性の劣
化を生じさせる。基板１０として石英を用いることによ
り、戻り光１８を抑制することができるが、光回路上
に、レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）等の様々な素子を集積化する上で、Ｓｉ基板を用い
ることのメリットは大きい。このため、Ｓｉ基板を用い
た上での高効率な回折格子を書き込むために、反射光の
影響を低減することは重要である。
分布と異なるために、図１０に示すように、理想的な屈
折率変調特性２６に対してコントラストの低い屈折率変
調特性２７しか得ることが出来ず、回折格子の特性の劣
化を生じさせる。基板１０として石英を用いることによ
り、戻り光１８を抑制することができるが、光回路上
に、レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（Ｐ
Ｄ）等の様々な素子を集積化する上で、Ｓｉ基板を用い
ることのメリットは大きい。このため、Ｓｉ基板を用い
た上での高効率な回折格子を書き込むために、反射光の
影響を低減することは重要である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の光回路における
問題点は、基板としてＳｉ等の高反射物質を基板として
用いた場合、照射する紫外光の基板からの反射が大き
く、屈折率変調度の高い回折格子の形成が困難であると
いうことである。
問題点は、基板としてＳｉ等の高反射物質を基板として
用いた場合、照射する紫外光の基板からの反射が大き
く、屈折率変調度の高い回折格子の形成が困難であると
いうことである。
【０００９】本発明の目的は、光照射屈折率変調を利用
して回折格子等を形成する際の、紫外線の反射光の影響
を低減した光回路及びその製造方法を提供することであ
る。
して回折格子等を形成する際の、紫外線の反射光の影響
を低減した光回路及びその製造方法を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、平面基
板上に、光を伝搬する石英系ガラスを素材として作製さ
れたコア部と、前記コア部の周りの屈折率の低いクラッ
ド部とからなる光導波路を有する光回路において、前記
平面基板と前記光導波路間に、紫外光に対する吸収層を
形成したことを特徴とする光回路が得られる。
板上に、光を伝搬する石英系ガラスを素材として作製さ
れたコア部と、前記コア部の周りの屈折率の低いクラッ
ド部とからなる光導波路を有する光回路において、前記
平面基板と前記光導波路間に、紫外光に対する吸収層を
形成したことを特徴とする光回路が得られる。
【００１１】また、本発明によれば、平面基板上に、光
を伝搬する石英系ガラスを素材として作製されたコア部
と、前記コア部の周りの屈折率の低いクラッド部とから
なる光導波路を有する光回路において、前記平面基板と
前記光導波路間に、紫外光に対する散乱層を形成したこ
とを特徴とする光回路が得られる。
を伝搬する石英系ガラスを素材として作製されたコア部
と、前記コア部の周りの屈折率の低いクラッド部とから
なる光導波路を有する光回路において、前記平面基板と
前記光導波路間に、紫外光に対する散乱層を形成したこ
とを特徴とする光回路が得られる。
【００１２】そして、前記吸収層が、ＧｅＯ2 を添加し
た石英ガラスであることを特徴とすし、また、前記吸収
層が、ΤｉＮ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 のなかの一種類の
材料よりなることを特徴とする。
た石英ガラスであることを特徴とすし、また、前記吸収
層が、ΤｉＮ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 のなかの一種類の
材料よりなることを特徴とする。
【００１３】更に本発明によれば、平面基板上に、常圧
化学気層成長法により、ＧｅＯ2 及びＰ2 ０5 を添加し
た石英ガラスからなる吸収層を形成後、光導波路を形成
することを特徴とする光回路の製造方法がえられる。
化学気層成長法により、ＧｅＯ2 及びＰ2 ０5 を添加し
た石英ガラスからなる吸収層を形成後、光導波路を形成
することを特徴とする光回路の製造方法がえられる。
【００１４】更にはまた、本発明によれば、平面基板表
面を荒研磨することにより、平面基板上に散乱層を形成
後、光導波路を形成することを特徴とする光回路の製造
方法が得られる。
面を荒研磨することにより、平面基板上に散乱層を形成
後、光導波路を形成することを特徴とする光回路の製造
方法が得られる。
【００１５】本発明の光回路では、コア及びクラッドか
らなる光導波路と平面基板との間に、赤外光に対する吸
収層もしくは散乱層が形成されている。これにより、光
照射による回折格子の形成時に、基板からの反射光を抑
制することが可能となり、屈折率の変調度の劣化の少な
い、回折格子の形成が可能となる。
らなる光導波路と平面基板との間に、赤外光に対する吸
収層もしくは散乱層が形成されている。これにより、光
照射による回折格子の形成時に、基板からの反射光を抑
制することが可能となり、屈折率の変調度の劣化の少な
い、回折格子の形成が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の光回路の実施の形
態について図面を参照して詳細に説明する。
態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例を示す図であり
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は横断面図である。尚、
図９と同等部分は同一符号にて示している。図１を参照
すると、本発明の光回路は、コア１１、上部クラッド１
２、下部クラッド１３からなる光導波路とＳｉ基板１０
との間に、Ｇｅ添加石英ガラス層１４が形成されてい
る。上部及び下部クラッド１２及び１３はコア１１に比
して低い屈折率を有するものとする。
（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は横断面図である。尚、
図９と同等部分は同一符号にて示している。図１を参照
すると、本発明の光回路は、コア１１、上部クラッド１
２、下部クラッド１３からなる光導波路とＳｉ基板１０
との間に、Ｇｅ添加石英ガラス層１４が形成されてい
る。上部及び下部クラッド１２及び１３はコア１１に比
して低い屈折率を有するものとする。
【００１８】このＧｅ添加石英ガラス層１４は、石英ガ
ラスにＧｅＯ2 が８ｍｏｌ％添加されている。図２はＧ
ｅ添加石英ガラス層１４の波長に対する吸収係数の特性
を表している。このＧｅ添加石英ガラス層１４の波長１
９３ｎｍにおける吸収係数は約８００ｃｍ-1である。
ラスにＧｅＯ2 が８ｍｏｌ％添加されている。図２はＧ
ｅ添加石英ガラス層１４の波長に対する吸収係数の特性
を表している。このＧｅ添加石英ガラス層１４の波長１
９３ｎｍにおける吸収係数は約８００ｃｍ-1である。
【００１９】図３は紫外光照射による回折格子形成方法
を説明するための図であり、波長１９３ｎｍの紫外光１
６を、位相マスク１７を通して照射することにより、コ
ア１１に屈折率変調を生じさせる。通常、光導波路を通
過した紫外光１６は基板表面で反射され、戻り光１８と
して再びコア１１に照射される。戻り光１８は理想的な
強度分布と異なるため、光照射による屈折率変調のコン
トラストが低下する。
を説明するための図であり、波長１９３ｎｍの紫外光１
６を、位相マスク１７を通して照射することにより、コ
ア１１に屈折率変調を生じさせる。通常、光導波路を通
過した紫外光１６は基板表面で反射され、戻り光１８と
して再びコア１１に照射される。戻り光１８は理想的な
強度分布と異なるため、光照射による屈折率変調のコン
トラストが低下する。
【００２０】従来の光回路では、Ｓｉの反射率が高いた
めに、コア１１もしくはクラッド１２，１３を透過した
光の約６０％が戻り光１８として再びコア１１に照射さ
れる。これに対し、本発明の光回路では、光導波路とＳ
ｉ基板１０との間に紫外光１６に対する吸収層であるＧ
ｅ添加石英ガラス層１４を設けたことにより、戻り光１
８を削減することが可能となる。
めに、コア１１もしくはクラッド１２，１３を透過した
光の約６０％が戻り光１８として再びコア１１に照射さ
れる。これに対し、本発明の光回路では、光導波路とＳ
ｉ基板１０との間に紫外光１６に対する吸収層であるＧ
ｅ添加石英ガラス層１４を設けたことにより、戻り光１
８を削減することが可能となる。
【００２１】１００％の紫外光がＧｅ添加石英ガラス層
１４に入射すると仮定すると、Ｇｅ添加石英ガラス層１
４の膜厚が５μｍの場合、戻り光は約２７％に、１０μ
ｍの場合、約１２％に抑制することができる。Ｇｅ添加
石英ガラス層１４としては、有機材料とオゾンの反応を
利用した常圧化学気層堆積法を用いることにより形成で
きる。
１４に入射すると仮定すると、Ｇｅ添加石英ガラス層１
４の膜厚が５μｍの場合、戻り光は約２７％に、１０μ
ｍの場合、約１２％に抑制することができる。Ｇｅ添加
石英ガラス層１４としては、有機材料とオゾンの反応を
利用した常圧化学気層堆積法を用いることにより形成で
きる。
【００２２】図４は回折格子形成時における従来の光回
路における有効屈折率変化量１９、本発明の光回路にお
ける有効屈折率変化量１８及び最大屈折率変化量２１を
示している。吸収層１４としては、膜厚１０μｍの場合
を示してある。図に示すように、従来は最大屈折率変化
量の５０％程度の屈折率変調が得られなかったのに対
し、本発明では約８０％まで改善することができる。
路における有効屈折率変化量１９、本発明の光回路にお
ける有効屈折率変化量１８及び最大屈折率変化量２１を
示している。吸収層１４としては、膜厚１０μｍの場合
を示してある。図に示すように、従来は最大屈折率変化
量の５０％程度の屈折率変調が得られなかったのに対
し、本発明では約８０％まで改善することができる。
【００２３】なお、本実施例では、吸収層として、Ｇｅ
Ｏ2 を添加した石英ガラスの場合について述べたが、吸
収層として、ΤｉＮ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いても
同様の効果を得ることができる。吸収層として、Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いた場合、戻り光１８を
夫々２０％以下に抑制することができる。
Ｏ2 を添加した石英ガラスの場合について述べたが、吸
収層として、ΤｉＮ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いても
同様の効果を得ることができる。吸収層として、Ｔｉ
Ｎ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 を用いた場合、戻り光１８を
夫々２０％以下に抑制することができる。
【００２４】図５は本発明の他の実施例を示す図であ
り、吸収層として、Ｓｉ基板１０上に、ＴｉＯ2 層２２
と膜厚５μｍのＧｅ添加石英ガラス層１４が形成されて
いる。本実施例では、２種類の吸収層を用いることによ
り戻り光１８を１０％以下にまで抑制することができ
る。
り、吸収層として、Ｓｉ基板１０上に、ＴｉＯ2 層２２
と膜厚５μｍのＧｅ添加石英ガラス層１４が形成されて
いる。本実施例では、２種類の吸収層を用いることによ
り戻り光１８を１０％以下にまで抑制することができ
る。
【００２５】図６は本発明の別の実施例を示す図であ
る。図を参照すると、本実施例の光回路では、Ｓｉ基板
１０と光導波路の間に散乱層２３が形成されている。散
乱層２３の形成方法としては、Ｓｉ基板表面を研磨する
ことにより形成できる。
る。図を参照すると、本実施例の光回路では、Ｓｉ基板
１０と光導波路の間に散乱層２３が形成されている。散
乱層２３の形成方法としては、Ｓｉ基板表面を研磨する
ことにより形成できる。
【００２６】図７はＳｉ基板表面の荒研磨前後における
各反射率（２４及び２５）を示す図である。表面は面荒
さ約０．５μｍに研磨したものである。図より明らかな
ように、Ｓｉ基板上に散乱層を設けることにより、波長
１９３ｎｍにおける戻り光を６０％から１５％に抑制す
ることができる。
各反射率（２４及び２５）を示す図である。表面は面荒
さ約０．５μｍに研磨したものである。図より明らかな
ように、Ｓｉ基板上に散乱層を設けることにより、波長
１９３ｎｍにおける戻り光を６０％から１５％に抑制す
ることができる。
【００２７】図８は本発明の他の実施例を示す図であ
る。図を参照すると、本実施例の光回路では、Ｓｉ基板
１０と光導波路との間に散乱層２３及び５μｍ厚さのＧ
ｅ添加石英ガラス層１４が形成されている。本光回路で
は、波長１９３ｎｍにおける戻り光を、約１０％から１
５％に抑制することができる。
る。図を参照すると、本実施例の光回路では、Ｓｉ基板
１０と光導波路との間に散乱層２３及び５μｍ厚さのＧ
ｅ添加石英ガラス層１４が形成されている。本光回路で
は、波長１９３ｎｍにおける戻り光を、約１０％から１
５％に抑制することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光照射屈折率変調を利用して回折格子等を形成する際
の、紫外光の基板から反射光の影響を低減した光回路を
提供することができる。これにより、屈折率変調度の高
い回折格子の書き込みが可能となる。
光照射屈折率変調を利用して回折格子等を形成する際
の、紫外光の基板から反射光の影響を低減した光回路を
提供することができる。これにより、屈折率変調度の高
い回折格子の書き込みが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の光回路の吸収層の吸収係数を示す図であ
る。
る。
【図３】図１の光回路の動作を説明するための図であ
る。
る。
【図４】図１の光回路の効果を説明するための図であ
る。
る。
【図５】本発明の他の実施例の断面図である。
【図６】本発明の更に他の実施例の断面図である。
【図７】図６の光回路の散乱層の反射率を示す図であ
る。
る。
【図８】本発明の別の実施例の断面図である。
【図９】従来の光回路を示す図である。
【図１０】従来の光回路の問題点を説明するための図で
ある。
ある。
１０ Ｓｉ基板 １１ コア １２ 上部クラッド １３ 下部クラッド １４ Ｇｅ添加石英ガラス層 １６ 紫外光 １７ 位相マスク １８ 戻り光 ２２ ＴｉＯ2 層 ２３ 散乱層
Claims (6)
- 【請求項１】 平面基板上に、光を伝搬する石英系ガラ
スを素材として作製されたコア部と、前記コア部の周り
の屈折率の低いクラッド部とからなる光導波路を有する
光回路において、前記平面基板と前記光導波路間に、紫
外光に対する吸収層を形成したことを特徴とする光回
路。 - 【請求項２】 平面基板上に、光を伝搬する石英系ガラ
スを素材として作製されたコア部と、前記コア部の周り
の屈折率の低いクラッド部とからなる光導波路を有する
光回路において、前記平面基板と前記光導波路間に、紫
外光に対する散乱層を形成したことを特徴とする光回
路。 - 【請求項３】 前記吸収層が、ＧｅＯ2 を添加した石英
ガラスであることを特徴とする請求項１記載の光回路。 - 【請求項４】 前記吸収層が、ΤｉＮ，ＴｉＯ2 ，Ｓｉ
3 Ｎ4 のなかの一種類の材料よりなることを特徴とする
請求項１記載の光回路。 - 【請求項５】 平面基板上に、常圧化学気層成長法によ
り、ＧｅＯ2 及びＰ2 ０5 を添加した石英ガラスからな
る吸収層を形成後、光導波路を形成することを特徴とす
る光回路の製造方法。 - 【請求項６】 平面基板表面を荒研磨することにより、
平面基板上に散乱層を形成後、光導波路を形成すること
を特徴とする光回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19627097A JP3019809B2 (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 光回路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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1997
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