JP2000155231A

JP2000155231A - 導波路コア膜及びその作製方法

Info

Publication number: JP2000155231A
Application number: JP11077093A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Oki; 義路大木; Makoto Fujimaki; 真藤巻; Shigeyuki Yotsumoto; 茂之四元; Kazuo Imamura; 一雄今村
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-03-23
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｇｅとは異なる元素の添加や水素の添加を行
うことなしに、同じ方法によって堆積した初期導波路コ
ア膜に対し後処理を施すことによって、紫外光に対し安
定な通常の導波路コア膜としても、紫外光に対して敏感
な光誘起屈折率変化型導波路コア膜としてもいずれにも
適用し得るようにする。【解決手段】ＣＶＤ法によってシリカ基板上にＧｅド
ープＳｉＯ₂膜を堆積して初期導波路コア膜とする。初
期導波路コア膜に対し酸化雰囲気下で８００℃以上の熱
処理を所定時間行う。これにより、雰囲気中の酸素が取
り込まれてＧｅの酸素欠乏性欠陥が減少し５．１ｅＶ吸
収帯が消滅する傾向となり、紫外光に対する感度が低減
して紫外光に対し安定した通常の導波路コア膜となる。
または、初期導波路コア膜に対し非酸化雰囲気下で８０
０℃以上の熱処理を所定時間行う。これにより、Ｇｅの
酸素欠乏性欠陥が増加し５．１ｅＶ吸収帯が増大する傾
向となり、紫外光に対する感度が増大して、大きな光誘
起屈折率を有する導波路コア膜となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波路用コア膜お
よびその作製方法に関する。特に、光誘起屈折率変化を
利用して、グレーティング等の光学素子を形成するのに
適した導波路コア膜及びその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、導波路コア膜の製造方法とし
ては、ＣＶＤ法（化学的気相堆積法；Chemical Vapor D
eposition）もしくはＦＨＤ法（火炎堆積法；Flame Hyd
rolysis Deposition）により石英系ガラスである導波路
コア膜をシリカ基板上に堆積するものが知られている。
ここで、上記ＣＶＤ法とは、導波路コア膜として堆積す
る組成を有するガスを熱もしくはプラズマにより分解し
て基板上に堆積させるものである。また、上記ＦＨＤ法
とは、光ファイバの製造方法であるＶＡＤ技術を応用し
たものであり、基板に多孔質ガラスを吹き付けて焼結す
るものである。そして、通常、この導波路コア膜に対し
エッチング処理等を施すことにより導波路として必要な
コア部だけに削り出すということが行われ、このコア部
に対しクラッド層等が成されて導波路として用いられ
る。また、上記の導波路コア膜には、コア部の屈折率を
クラッド部よりも高めて光をコア部内に閉じ込めておく
ためにＧｅ（ゲルマニウム）が通常添加されている。こ
の通常の導波路コア膜中のＧｅ添加量は、十分に光を閉
じ込めるための高い屈折率を得るとともに、伝送損失を
低く抑えるために、約３．５〜約１０モル％の範囲内に
設定されている。

【０００３】一方、上記のＧｅドープされた石英系ガラ
スコア膜に紫外光を照射することにより、例えば、周期
的な屈折率変調縞であるグレーティングを書き込み、こ
のグレーティングを例えば特定波長を反射させる反射フ
ィルタ等の光学素子として利用する技術が開発されてい
る。これらの光学素子が形成された導波路は、通常の光
通信用の導波路の途中に介装され、光通信における各種
の光制御に用いられる。上記の如きＧｅが添加された導
波路コア膜においては、光子エネルギー（Photon Energ
y）と光の吸収係数（Absorption coefficient）あるい
は吸光度（Absorbance）との関係により定められる吸光
特性は上記の添加したＧｅに起因してほぼ５．１ｅＶに
ピークを持つ吸収帯が生じるものとなる（例えばＨ.Hos
ono et al、Narure and origin of the 5-eV band in S
iO₂:GeO₂glasses、PHYSICAL REVIEW Ｂ、Vol.46、No.1
8、pp11445〜11451、1992年11月参照）。このため、上
記の吸収帯に対応する波長の紫外光を照射することによ
り、上記導波路コア部に屈折率変調を生じさせることに
なる。また、上記の屈折率変調はＧｅ関連の常磁性欠
陥、特にＧｅＥ’center（ＧｅのＥプライムセンター；
Ｇｅを中心とする４つの結合手に対しそれぞれ酸素が結
合した本来の４配位構造から１つの酸素がとれて３配位
構造となってＧｅの電子の手が１つ余っている状態）に
起因するものであることが知られている（K.D.Simmons
et al、Correlation of defect centers with a wavele
ngth-dependent photosensitive response in germania
-doped silica optical fibers、OPTICS LETTERS、Vol.
16、No.3、pp141〜143、1991年２月参照）。５．１ｅＶ
に吸収のピークを持つ欠陥の数（欠陥濃度）が多い（高
い）程、紫外光照射によってこのＧｅ関連の常磁性欠陥
がより多く誘起され、その結果、光誘起屈折率変化がよ
り大きくなると考えられている。

【０００４】しかしながら、Ｇｅドープされた石英系ガ
ラスコア膜にグレーティング等を書き込むためには、上
述の通常の導波路コア膜におけるＧｅ添加（約３．５モ
ル％〜約１０モル％）だけでは、十分な光誘起屈折率変
化（感光性とも呼ばれることもある）が得られないの
で、光誘起屈折率変化を増大させるために次のような方
法が従来より知られている。すなわち、例えば、上記の
Ｇｅに加えＢ（ホウ素）等の他の元素をも添加する方法
（小向哲郎他、「ブラッググレーティング用光ファイバ
の高感度化」、電子情報通信学会エレクトロニクスソサ
イエティ大会、Ｃ-139、pp139、1996参照）や、Ｇｅ添
加した導波路コア膜に後工程で水素を添加する方法であ
る（例えば特開平１０−８２９１９号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のＧｅ
に加え他の元素をも添加する方法によると、光誘起屈折
率変化型導波路コア膜と、通常の導波路コア膜とを別々
に作り分ける、すなわち、それぞれを異なる工程で堆積
する必要がある。通常の導波路コア膜には、紫外光を受
けても屈折率変化を起こさず安定していること、つま
り、紫外光の照射を受けても上述の欠陥が発生せずに紫
外〜可視〜赤外の全波長域にわたり透過性が良いことが
求められ、通常の導波路コア膜はこのようなものを目標
として作製される。一方、光誘起屈折率変化によってグ
レーティング等の光学素子が形成される導波路コア膜は
上記の通常の導波路コア膜とは逆特性のもの、すなわ
ち、上記の各波長に対し伝送損失は高いものの紫外光の
照射を受けて屈折率変化を誘起し易いものが好ましい。
従って、光誘起屈折率変化型導波路コア膜は、通常の導
波路コア膜とは異なる特別の材料を用いて作製する必要
があることになり、これにより、多大な手間を要し作製
効率が低い。

【０００６】また、光誘起屈折率変化を増大させるため
の上記の水素を添加する方法によると、その水素添加処
理が、通常、高圧水素を充填した密閉容器内に上記コア
部を入れて数週間放置することにより行われるため、こ
の添加処理のための設備に加え、多大な処理時間を必要
とすることになる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、通常の導波路
コア膜および光誘起屈折率変化型コア膜を高効率で作製
する方法およびそのような作製方法によって得られるコ
ア膜および導波路を提供することを目的とする。特に、
光誘起屈折率変化を増大させるためにＧｅとは異なる元
素の添加や後処理による水素の添加を行うこと無しに、
同じ工程で堆積した導波路コア膜に対し後処理を施すこ
とにより、紫外光に対し安定な通常の導波路コア膜とし
ても、紫外光に敏感であって光誘起屈折率変化の大きな
グレーティング用コア膜としてもいずれにも適用し得る
導波路コア膜及びその作製方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ある特定方法によって堆積した導波路コ
ア膜に対し後処理として、酸化雰囲気下（酸素存在下）
または非酸化雰囲気下で熱処理を施すことにより紫外光
を吸収するＧｅ関連の欠陥状態が変化してその欠陥に起
因する吸収帯の吸収ピークが低減または増大することを
見いだし、この変化性状に着目してなされたものであ
る。

【０００９】具体的には、第１の発明による導波路コア
膜は、Ｇｅを添加した石英系ガラスコア膜よりなる導波
路コア膜であって、基板上にＣＶＤ法によって堆積され
たＧｅ添加の石英系ガラスコア膜に対し、酸化雰囲気下
（例えば大気雰囲気下等の酸素存在下）で少なくとも前
記堆積時よりも高い温度で熱処理されてなるものであ
る。

【００１０】また、第２の発明は、上記第１の発明の導
波路コア膜の作製方法に係り、Ｇｅが添加された石英系
ガラスコア膜を作製する導波路コア膜作製方法であっ
て、ＣＶＤ法によってＧｅを添加しながら石英系ガラス
コア膜を基板上に堆積する工程と、前記堆積工程の後
に、前記石英系ガラスコア膜に対し酸化雰囲気下（例え
ば大気雰囲気下等の酸素存在下）で少なくとも前記堆積
工程よりも高い温度で熱処理を施す工程とを包含する。
前記堆積工程を酸素欠乏雰囲気下において行ってもよ
い。

【００１１】ここで、ＣＶＤ法によるＧｅドープ石英系
ガラスコア膜の堆積を例えば７００℃よりも高く８００
℃を超えない温度範囲で行った場合には、上記熱処理は
８００℃以上の温度で行えばよい。また、「酸化雰囲気
下または酸素存在下」とは、酸素欠乏雰囲気ではないこ
とを意味し、後述の実施形態の説明から明らかなよう
に、酸素欠乏欠陥のＧｅ元素を酸化（酸素との結合を形
成）できるだけの酸素を供給できる雰囲気を指す。酸素
分圧が約０．１ａｔｍ以上であることが好ましく、約
０．５ａｔｍ以上であることが更に好ましい（但し還元
性の水素ガスは実質的に含まない。）。酸素分圧および
雰囲気の全圧の上限は特に無いが、簡便さのためには、
大気圧（１気圧）以下が好ましい。

【００１２】さらに、第３の発明による導波路コア膜
は、Ｇｅが添加された石英系ガラスコア膜よりなる導波
路コア膜であって、基板上にＣＶＤ法によって堆積され
たＧｅ添加の石英系ガラスコア膜に対し、非酸化雰囲気
下で少なくとも前記堆積時よりも高い温度で熱処理され
てなるものである。非酸化雰囲気下で熱処理が施された
前記導波路コア膜内にグレーティングが形成されていて
もよい。

【００１３】また、第４の発明は、上記第３の発明の導
波路コア膜の作製方法に係り、Ｇｅが添加された石英系
ガラスコア膜を作製する導波路コア膜の作製方法であっ
て、ＣＶＤ法によってＧｅを添加しながら石英系ガラス
コア膜を基板上に堆積する工程と、前記堆積工程の後
に、前記石英系ガラスコア膜に対し非酸化雰囲気下で少
なくとも前記堆積工程よりも高い温度で熱処理を施す工
程とを包含する。ここで、前記熱処理工程における前記
非酸化雰囲気は、不活性ガス雰囲気であってもよい。
また、前記非酸化雰囲気下で熱処理が施された前記石英
系ガラスコア膜の少なくとも一部に紫外光を照射するこ
とによってグレーティングを形成する工程を更に包含し
てもよい。

【００１４】上記第１もしくは第２の発明の場合、ＣＶ
Ｄ法によって堆積されたas-grownの導波路コア膜（以
下、初期導波路コア膜と称する）に対し酸化雰囲気下で
熱処理（または熱アニールと称する）を行うと、その熱
処理時間の経過と共にＧｅに起因する５．１ｅＶ付近の
吸収ピークが低減する。つまり、熱処理時間の経過と共
に照射紫外光の吸収強度が低下し、紫外光照射による屈
折率変化が小さくなる。換言すれば、上記の熱処理によ
って、紫外光照射を受けても屈折率変化の生じない安定
した導波路コア膜、つまり、グレーティング用ではなく
て通常の導波路コア膜に変換させることが可能になる。
これは、初期導波路コア膜が酸化雰囲気下での熱処理を
受けることにより酸素が初期導波路コア膜に取り込ま
れ、この酸素が上記Ｇｅ関連の欠陥に結合してその欠陥
が減少するためと考えられる。

【００１５】初期導波路コア膜を酸素欠乏雰囲気下でＣ
ＶＤ法によって堆積すれば、酸素欠乏型欠陥を多く含ん
だ初期導波路コア膜が得られる。このようにして得られ
た初期導波路コア膜は、紫外光照射により上記のＧｅ
Ｅ’centerが増加するので、大きな光誘起屈折率変化を
有し、光学素子（グレーティング等）の書き込み用とし
て好適に利用され得る。この初期導波路コア膜に、後処
理としての上記酸化雰囲気下での熱処理を行うことによ
り、紫外光照射による屈折率変化が小さな通常の導波路
コア膜として用いるのに適した導波路コア膜が得られ
る。

【００１６】従って、上述したＧｅとは異なる元素の添
加や後処理による水素の添加を行うことなしに、本来の
光誘起屈折率変化型導波路コア膜の作製が可能である。
一方、この光学素子形成用の光誘起屈折率変化型導波路
コア膜と同じ工程（ＣＶＤ法の条件等）で作製した初期
導波路コア膜に対し上記の後処理を施すことによって、
紫外光に対し安定な通常の導波路コア膜をも作製するこ
とが可能になる。

【００１７】上記第３もしくは第４の発明の場合、ＣＶ
Ｄ法によって堆積された初期導波路コア膜に対し非酸化
雰囲気下で熱処理を行うと、その熱処理時間の経過と共
にＧｅに起因する５．１ｅＶ付近の吸収ピークが増大す
ることになる。つまり、熱処理時間の経過と共に照射紫
外光の吸収度合いが増大し、紫外光照射による屈折率変
化の度合いが増加する。換言すれば、上記の熱処理によ
って、紫外光照射を受けたときの屈折率変化が大きいグ
レーティング等の光学素子の形成に適した光誘起屈折率
変化型導波路コア膜を得ることが可能になる。これは、
初期導波路コア膜が非酸化雰囲気下での熱処理を受ける
ことにより、上記Ｇｅ関連の欠陥が増加するためと考え
られる。

【００１８】上述したように、本発明によると、上記熱
処理の雰囲気および熱処理の程度（温度及び時間）を制
御することにより、紫外域に吸収を有する欠陥の数（密
度）を変化させ、その結果、紫外光照射に対する光誘起
屈折率変化の程度を所望の範囲内に制御することも可能
になる。従って、ＣＶＤ法によって作製した初期導波路
コア膜の紫外光照射に対する屈折率変化の度合いを制御
して、所望の特性を有するグレーティング等の光学素子
の形成に適した光誘起屈折率変化型導波路コア膜および
通常の導波路コア膜を作製することが可能になる。

【００１９】酸化雰囲気下および非酸化雰囲気下での熱
処理温度は、ＣＶＤ法による導波路コア膜の堆積温度
（約７００℃〜約８００℃）よりも高い温度であればよ
い。導波路コア膜の材料として石英系ガラスを用いた場
合には、約１５００℃〜約１６００℃以下の温度で熱処
理することが好ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００２１】（実施形態１）本実施形態では、酸化雰囲
気下での熱処理（熱アニール）によって光誘起屈折率変
化を制御する。

【００２２】本実施形態の導波路コア膜は、図１に示す
ようにＣＶＤ法による初期導波路コア膜堆積工程と、そ
の後処理としての熱処理（熱アニール）工程とを経るこ
とにより作製される。以下、比較例と共に説明する。

【００２３】導波路コア膜としてのＧｅドープＳｉＯ₂
コア膜をＣＶＤ法及び比較のためにＦＨＤ法の各方法に
よってシリカ基板上に堆積した（図１及び図２参照）。
ＣＶＤ法によって堆積したものを導波路コア膜Ｉ（実施
例；図１参照）、ＦＨＤ法によって堆積したものを導波
路コア膜II（比較例；図２参照）とする。これらの導波
路コア膜ＩおよびIIは、共に、Ｇｅの添加濃度を３．５
mol％にして膜厚７μｍになるように堆積した。Ｉおよ
びIIは、導波路コア膜の堆積方法（ＣＶＤ法およびＦＨ
Ｄ）をそれぞれ表し、初期導波路コア膜ＩasおよびIIas
（as-grownの導波路コア膜）にｘ時間熱アニールを施し
た導波路コア膜を導波路コア膜Ｉ_xhおよびII_xhと表記す
る。

【００２４】上記のＣＶＤ法としては、具体的にはＬＰ
−ＣＶＤ法（Low-pressure PlasmaChemical Vapor Depo
sition法；例えば特開平７−４９４２９号公報参照）に
より行った。このＬＰ−ＣＶＤ法は、低圧で高周波プラ
ズマを発生させる減圧プラズマＣＶＤ法に属するもので
ある。具体的には、上記ＬＰ−ＣＶＤ法は、ヒータを内
蔵し外面にプラズマを発生させる誘導コイルが配設され
た反応容器内を真空ポンプにより所定の減圧状態にしか
つ７００℃よりも高く８００℃を超えない範囲の温度状
態にし、上記誘導コイルに所定の高周波電圧を印加して
上記反応容器内に高周波プラズマを発生させつつ所定流
量の原料ガス（ＳｉＣｌ₄、ＧｅＣｌ₄、Ｏ₂等）を供給
することにより上記反応容器内の基板上に導波路コア膜
Ｉを堆積させるようになっている。

【００２５】その後に、ＣＶＤ法によって得られた各初
期導波路コア膜ＩasおよびIIasに対し熱アニール工程を
行った。この熱アニール工程では、図３に示した熱アニ
ール装置１００を用いて、１気圧（大気圧）の酸素雰囲
気の下でヒータにより８００℃で所定時間ずつ加熱し
た。酸素分圧は、少なくとも約０．１ａｔｍ以上である
ことが好ましい。

【００２６】図３に、本実施形態の熱アニールに用いら
れる装置の例を示す。図３の熱アニール装置１００は、
加熱部２０と雰囲気制御部４０とを備えている。加熱部
２０は、電気炉２２と電気炉２２内に配置された燃焼管
２４とを備えている。試料（初期導波路コア膜Ｉasおよ
びIIas）２８は、燃焼ボート２６に収納された状態で燃
焼管２４内に配置される。電気炉２２から放出される熱
は、燃焼管２４内に配置された試料２８に供給される。
必要に応じて、試料２８の温度を検出し、電気炉２２を
制御する回路（不図示）を設けても良い。燃焼管２４
は、試料２８の温度および試料２８の周辺の雰囲気を十
分に効率良く制御するために設けられている。燃焼管２
４および燃焼ボート２６は、所望の耐熱性を有する公知
の材料を用いて形成されている。

【００２７】雰囲気制御部４０は、ガス源としてのボン
ベ４２、圧力調整器４４および流量調整器４６とを備え
ている。ボンベ４２に貯蔵されているガスは、配管４８
内を流れて、圧力調整器４４および流量調整器４６でそ
れぞれ圧力および流量が調整され、燃焼管２４内に供給
される。本実施形態の酸素雰囲気下での熱アニールを大
気中で行う場合には、雰囲気制御部４０を省略すること
もできる。

【００２８】なお、図３では、１種類のガスを供給する
ための装置を例示しているが、複数種類のガスを用いる
構成を採用してもよい。さらに、雰囲気制御部４０は、
加熱部２０内を減圧雰囲気に維持するため、チャンバー
やガス排気系を備える構成を採用してもよい。また、電
気炉２２に代えて、公知の加熱装置を広く用いることが
でき、例えば、赤外線加熱炉や赤外線レーザを用いても
よい。

【００２９】各初期導波路コア膜ＩasおよびIIasに、Ｋ
ｒＦエキシマレーザ（Lambda Physik社製LPX105i、光子
エネルギー５．０ｅＶ、１パルス当たりのエネルギー密
度８０ｍＪ／ｃｍ²）により紫外レーザ光を所定ショッ
ト数ずつ照射した。

【００３０】上記の各導波路コア膜ＩおよびII（初期お
よび紫外レーザ光照射）について、吸収スペクトルの測
定、及び、ＪＥＯＬ製のＪＥＳ−ＰＸ１０６０を用いた
電子スピン共鳴（Electron Spin Resonance；ＥＳＲ）
法による欠陥状態の測定によって、上記の紫外レーザ光
照射が誘起するガラス構造変化を観測した。また、上記
の各導波路コア膜ＩおよびII（初期および熱アニール
後）について、吸収スペクトルの測定によって、上記熱
処理が導波路コア膜のガラス構造に及ぼす影響を観察し
た。

【００３１】併せて、上記各導波路コア膜ＩおよびII
（初期および熱アニール後）について、それぞれＨＦ溶
液（フッ化水素酸溶液；約１０％水溶液）によりエッチ
ング処理する前後の各表面性状について、走査電子顕微
鏡（ＳＥＭ；株式会社日立製作所製Ｓ２５００ＣＸ）を
用いて観察した。

【００３２】なお、以上の各測定及び紫外レーザ光照射
は全て室温の下で行った。

【００３３】（熱アニール前後の吸収スペクトル）上記
各初期導波路コア膜ＩasおよびIIas、およびこの各初期
導波路コア膜ＩasおよびIIasに対し熱アニールを１時
間、３時間および５時間行った導波路コア膜ＩおよびII
について、株式会社島津製作所製のＵＶ−３１００ＰＣ
により吸収スペクトルの測定を行った。

【００３４】熱アニール前の上記各初期導波路コア膜Ｉ
asおよびIIasについての各吸収スペクトルを図４に、上
記初期導波路コア膜Ｉas及び１、３および５時間の熱ア
ニールの経過時間毎の導波路コア膜Ｉ_1h、Ｉ_3hおよびＩ
_5hについての各吸収スペクトルを図５にそれぞれ示す。

【００３５】図４をみると、初期導波路コア膜Ｉasでは
Ｇｅの酸素欠乏性欠陥（Ｇｅoxygen-deficient center
s；以下「ＧＯＤＣ」という）に起因する５．１ｅＶで
の吸収帯が現れているのに対し、初期導波路コア膜IIas
ではそのような吸収帯は現れていない。従って、初期導
波路コア膜Ｉasは酸素欠乏型のガラスであるのに対し、
初期導波路コア膜IIasは酸素欠乏型のガラスではなく、
この初期導波路コア膜IIasは紫外光に対しより安定な通
常の導波路形成に適したガラスであると考えられる。

【００３６】図５をみると、上記の初期導波路コア膜Ｉ
asに対し熱アニールを施すと、上記ＧＯＤＣに起因する
５．１ｅＶの吸収帯が熱アニールの実行時間が長くなる
程低減していることが分かる。すなわち、上記５．１ｅ
Ｖの吸収帯の吸収ピーク値が、熱アニール前の初期導波
路コア膜Ｉasよりも１時間の熱アニール後の導波路コア
膜Ｉ_1hの方が低い値となり、この導波路コア膜Ｉ_1hより
も３時間の熱アニール後の導波路コア膜Ｉ_3hの方が低い
値となるというように、熱アニールの時間経過に従って
低くなる。そして、５時間の熱アニール後の導波路コア
膜Ｉ_5hでは５．１ｅＶ吸収帯の吸収強度が初期導波路コ
ア膜Ｉasと比べて約５分の１程度にまで低下している。
従って、初期導波路コア膜Ｉasに対して５時間を超える
熱アニールを施すことによって、５．１ｅＶ吸収帯の吸
収ピーク値が初期導波路コア膜IIasの吸収スペクトルと
ほぼ同じ程度まで低下するものと考えられる。すなわ
ち、上記５．１ｅＶ吸収帯に起因して紫外光誘起屈折率
変化が生じる光誘起屈折率変化型導波路コア膜（初期導
波路コア膜Ｉas）を、これに対し熱アニールを５時間以
上施すことにより紫外光誘起屈折率変化が生じ難い通常
の導波路コア膜（Ｉ_5h）に変化させることが可能にな
る。これに対し、導波路コア膜IIの場合には上記の熱ア
ニールを施しても、その熱アニールの前後で吸収スペク
トルにおいてさしたる変化はなかった。

【００３７】なお、上記の図４及び図５の各吸収スペク
トルは横軸を光子エネルギー（Photon Energy）、縦軸
を吸光度（Absorbance；−log₁₀（Ｉ／Ｉ₀）で表される
量。ここで、Ｉ₀およびＩはそれぞれ試料を通る前と後
との光の強度）とし、光子エネルギーに対する吸光度に
より定められる吸光特性を表したものである（後述の図
１０、図１３、図１４および図１６において同じ）。（熱アニール前後の性状）上記各初期導波路コア膜Ｉas
およびIIasと、この各初期導波路コア膜ＩasおよびIIas
に対し熱アニールを５時間行った状態の導波路コア膜Ｉ
_5hおよびII_5hについてそれぞれ表面性状の比較観察を行
った。

【００３８】熱アニール前の各初期導波路コア膜Ｉasお
よびIIasは、堆積方法の違いに拘わらず共に非常に滑ら
かな表面であった。そして、これらの両初期導波路コア
膜ＩasおよびIIasの表面をそれぞれ上記ＨＦ溶液により
エッチング処理した。この結果、初期導波路コア膜Ｉas
は図６にそのエッチング処理後の表面性状についてのＳ
ＥＭ写真を示すように細かい凹凸を有するものになった
のに対し、初期導波路コア膜IIasは、図７に図６と同様
のＳＥＭ写真を示すように、上記図６の初期導波路コア
膜Ｉasよりも滑らかな表面であった。

【００３９】ここで、ＨＦによりＳｉＯ₂は溶解し得る
ものの、ＧｅＯ₂は溶解し得ないことは周知である。従
って、Ｇｅ量の違いによってＨＦによるエッチング度合
いは異なることになる。このため、上記の如き初期導波
路コア膜Ｉの凹凸は、Ｇｅの分布が均一ではないこと、
つまりＧｅリッチの領域とプアな領域とが存在するとい
うようなＧｅ分布の不均一に起因するＧｅＯ₂分布の不
均一性によるものと考えられる。このため、初期導波路
コア膜Ｉasに対しＨＦ溶液によるエッチング処理をして
も、そのエッチング後の表面が滑らかにはならなかった
ものと考えられる。加えて、初期導波路コア膜ＩasのＧ
ｅリッチ領域には多量のＧＯＤＣが集中しているものと
考えられる。このことは上述の吸収スペクトルの測定結
果（ＧＯＤＣに起因する５．１ｅＶでの吸収帯の存在）
と合致している。

【００４０】これに対し、初期導波路コア膜IIasではＧ
ｅの分布がほぼ均一であるものと考えられる。そして、
初期導波路コア膜IIasにおいて、ＨＦによるエッチング
処理後の表面が図７に示すように滑らかな状態であると
いう事実は、Ｇｅの分布が本来均一であることを示して
いる。このことは、吸収スペクトルにおいて５．１ｅＶ
での吸収帯が存在しないことに対応している。

【００４１】次に、上記各初期導波路コア膜Ｉasおよび
IIas（ＨＦ溶液によるエッチング処理を行っていないも
の）に対し５時間の熱アニールを施し、上記と同様にＨ
Ｆ溶液によりエッチング処理を行った。上記の熱アニー
ル後であってエッチング処理前の導波路コア膜Ｉ_5hの表
面は、図６に示す凹凸よりもさらに細かい凹凸を有して
いた。上述の様に、導波路コア膜ＩにおけるＧｅ分布が
不均一である。導波路コア膜ＩにおけるＧｅ濃度の高い
部分と低い部分の間には、大きな応力がかかっていると
考えられる。このことから、熱処理後の表面の凹凸は熱
によるこの様な応力の緩和により表面が隆起したものと
考えられる。また、ＳｉＯ₂とＧｅＯ₂の熱膨張係数の違
いによる表面の隆起の可能性も考えられる。上述の熱ア
ニール後であってエッチング処理前の導波路コア膜II_5h
は、熱アニール前のものと同様に非常に滑らかな表面形
状を有していた。一方、熱アニール後の導波路コア膜Ｉ
_5hおよびII_5hに上記のエッチング処理を行ったものにつ
いて見ると、導波路コア膜Ｉ_5hでは図８にそのエッチン
グ処理後の表面性状についてのＳＥＭ写真を示すように
熱アニール前の図６の初期導波路コア膜Ｉasの場合と比
べより均一にエッチングされているのに対し、導波路コ
ア膜II_5hは図９に図８と同様のＳＥＭ写真を示すように
熱アニール前の図７の初期導波路コア膜IIasと比べさし
たる変化はなかった。

【００４２】上記の初期導波路コア膜Ｉasから導波路コ
ア膜Ｉ_5hへの変化は、熱アニールにより初期導波路コア
膜Ｉas（Ｇｅドープ層）におけるＧｅリッチの領域が減
少してＧｅ（ＧｅＯ₂）分布がより均一化したことによ
るものと考えられ、このＧｅ分布の均一化は通常の導波
路コア膜としてのガラス品質という観点から見ると、Ｇ
ｅドープ層のガラス品質の改善が図られたものと考えら
れる。

【００４３】すなわち、初期導波路コア膜Ｉasにおいて
５．１ｅＶでの吸収帯の強度が酸化雰囲気下（酸素雰囲
気下）での熱アニールにより減少すること、及び、図８
のＳＥＭ写真のように初期導波路コア膜Ｉasを熱アニー
ルした後の導波路コア膜Ｉ_5hがＨＦによる溶解によって
均一にエッチングされることの各現象は、熱アニール後
の導波路コア膜Ｉ_5hにおけるＧｅ分布の均一化によって
引き起こされる。これにより、上記の如くＧｅドープ層
の品質が改善されることになる。（紫外レーザ光照射に
よる変化）図１０に上記初期導波路コア膜Ｉasに対し上
記ＫｒＦエキシマレーザによる紫外レーザ光を３０００
ショット照射する前の吸収スペクトル（図１０のＩbi参
照）と、照射した後の吸収スペクトル（同図のＩai参
照）とを示す。加えて、図１１に、上記の照射後の吸収
スペクトルＩaiから照射前の吸収スペクトルＩbiを差し
引くことにより得られた吸光度の増加分であって、紫外
レーザ光照射により誘起される誘起吸収量（ΔAbsorban
ce）を示す。紫外レーザ光の照射による吸光度変化が大
きい導波路用コア膜ほど光誘起屈折率変化が大きく、グ
レーティングなどの光学素子の形成に適している。

【００４４】図１１におる誘起吸収スペクトルは、４．
５ｅＶ及び５．８ｅＶにおける各ピーク位置に吸収帯を
有するＧｅelectron center（Ｇｅ電子捕獲中心；以下
「ＧＥＣ」という）の誘起と、６．４ｅＶにおけるピー
ク位置に吸収帯を有するＧｅＥ’centerの誘起とに起因
するものと考えられる。また、５．１ｅＶにおける下向
きのピークはＧＯＤＣの減少に起因するものと考えられ
る。

【００４５】一方、初期導波路コア膜IIasに対して上記
と同様にＫｒＦエキシマレーザによる紫外レーザ光を照
射しても、照射前と比較してＧｅに関連する吸光度の変
化は誘起されなかった。ただ、シリカ基板においては若
干の吸光度の変化が誘起された。

【００４６】図１２に、上記の初期導波路コア膜Ｉas
と、この初期導波路コア膜Ｉasに対し紫外レーザ光の照
射ショット数を順次増加させた場合とについて、電子ス
ピン共鳴法（Ｘバンド）により測定した各ＥＳＲシグナ
ルを示す。なお、図１２には、上から順に、紫外レーザ
光照射前のもの（Ｅ−１）と、紫外レーザ光を１０ショ
ット照射したもの（Ｅ−２）と、同様に１００ショット
照射したもの（Ｅ−３）と、１０００ショット照射した
もの（Ｅ−４）と、３０００ショット照射したもの（Ｅ
−５）と、この３０００ショット照射したものからその
Ｇｅドープ層をＨＦによる溶解により除去したもの（導
波路コア膜が除去されてシリカ基板だけになったもの）
（Ｅ−６）との各ＥＳＲシグナルを同一の図面に並べて
図示している。

【００４７】上記の図１２の各ＥＳＲシグナルをみる
と、ＳｉＥ’center（ＳｉのＥプライムセンター）は紫
外レーザ光の照射前後（Ｅ−１〜Ｅ−５）、及び、３０
００ショットの紫外レーザ光照射後にＧｅドープ層を除
去したもの（Ｅ−６）の如何に拘わらず観測されている
ことから、図１２で現れたＳｉＥ’centerはシリカ基板
に存在するものであることが分かる。

【００４８】一方、初期導波路コア膜Ｉasにおいては、
常磁性欠陥であるＧＥＣ及びＧｅＥ’centerが紫外レー
ザ光の照射により誘起され、その誘起量が照射ショット
数の増加に従い増加していることが分かる（同図の〜
参照）。このような紫外レーザ光照射による常磁性欠
陥の誘起は、上記吸収スペクトルの測定結果（紫外レー
ザ光照射による吸収誘起）と合致している。これに対
し、初期導波路コア膜IIasにおいては、上記の常磁性欠
陥は紫外レーザ光照射の前後を問わず検出されなかっ
た。

【００４９】つまり、ＧＯＤＣは紫外光に対して敏感で
あって光誘起屈折率変化に非常に大きく寄与するため、
ＧＯＤＣが存在する初期導波路コア膜ＩasにおいてはＫ
ｒＦエキシマレーザの照射によってＧＥＣ及びＧｅＥ’
centerという２種類の常磁性欠陥が誘起されることにな
る一方、上記のＧＯＤＣが存在しない初期導波路コア膜
IIasにおいては上記の常磁性欠陥は誘起されないことに
なる。

【００５０】上述したように、ＣＶＤ法によって堆積さ
れた初期導波路コア膜Ｉasにおいては、Ｇｅ分布が不均
一でＧＯＤＣが観察された。酸素雰囲気下での熱アニー
ルにより、ＧＯＤＣが減少し、かつ、Ｇｅドープ層の品
質が改善されることが分かった。加えて、上記初期導波
路コア膜Ｉasに対する紫外レーザ光照射は、ＧＥＣ及び
ＧｅＥ’centerという常磁性欠陥を誘起することが分か
った。その結果、上記初期導波路コア膜Ｉasは光学素子
（例えばグレーティング等の光通信用デバイス）の作製
に適していることが分かる。従って、上記初期導波路コ
ア膜Ｉasは、光誘起屈折率変化型導波路コア膜として適
用することができる一方、熱アニールを施すことにより
光誘起屈折率変化型導波路コア膜としてではなくて通常
の導波路コア膜としての使用に適するものに変化させる
ことができるようになる。つまり、堆積した導波路コア
膜の紫外光誘起屈折率変化特性を後処理（熱アニール）
によって変化させ得るものとなる。

【００５１】上述の例では、酸化雰囲気として、酸素ガ
ス雰囲気（１気圧）を例に本実施形態を説明したが、本
実施形態の熱アニール工程における酸化雰囲気は、上記
の例に限られず、酸素分圧が約０．１ａｔｍ以上である
ことが好ましく、約０．５ａｔｍ以上であることが更に
好ましい（但し還元性の水素ガスは実質的に含まな
い。）。酸素分圧および雰囲気の全圧の上限は特に無い
が、簡便さのためには、大気圧（１気圧）以下が好まし
い。

【００５２】酸化雰囲気下での熱処理温度は、ＣＶＤ法
による導波路コア膜の堆積温度（約７００℃〜８００
℃）よりも高い温度であればよい。この熱処理による効
果は温度が高いほど顕著となり、アレニウス型の反応
（熱酸化）に起因していると考えられる。従って、熱処
理温度の上限は、導波路コア膜材料の耐熱性によって適
宜定めればよい。導波路コア膜材料として石英系ガラス
を用いた場合には、約１５００℃〜約１６００℃以下の
温度で熱処理することが好ましい。また、熱処理時間
は、熱処理温度が高くなるほど短時間で良く、それぞれ
の雰囲気および熱処理温度について容易に最適化でき
る。

【００５３】また、初期導波路コア膜を酸素欠乏雰囲気
下（例えば、酸素分圧約０．１ａｔｍ未満）でＣＶＤ法
によって堆積すれば、酸素欠乏型欠陥を多く含んだ初期
導波路コア膜が得られる。このようにして得られた初期
導波路コア膜は、紫外光照射により上記のＧｅＥ’cent
erが増加するので、大きな光誘起屈折率変化を有し、光
学素子（グレーティング等）の書き込み用として好適に
利用され得る。この初期導波路コア膜に、後処理として
の上記酸化雰囲気下での熱処理を行うことにより、紫外
光照射による屈折率変化が小さな通常の導波路コア膜と
して用いるのに適した導波路コア膜が得られる。

【００５４】なお、本実施形態の導波路コア膜に光学素
子を形成する方法として、例えば、ＹＡＧレーザの４倍
波（２６６ｎｍ）光を位相マスク法によって導波路コア
膜に照射することによって光学素子を形成する方法を用
いることができる。ＹＡＧレーザの４倍波（２６６ｎ
ｍ）光は、ガスレーザよりもコヒーレンスが高いので、
高精度でグレーティングを形成できる。

【００５５】一方、ＦＨＤ法によって堆積された初期導
波路コア膜IIasにおいては、紫外レーザ光を照射しても
常磁性欠陥は誘起されなかった。その理由は、Ｇｅが殆
ど均一に分布しており、加えて、導波路コア膜中に量的
にＧＯＤＣがほとんど存在しないためと考えられる。従
って、上記初期導波路コア膜IIasは、過酷な放射場（例
えばガンマ線）環境下で使用される上記の通常の導波路
コア膜に適用するのに適していると考えられる。

【００５６】（実施形態２）本実施形態では、非酸化雰
囲気下での熱アニールによって光誘起屈折率変化を制御
する。

【００５７】実施形態１と同様にして、導波路コア膜と
してのＧｅドープＳｉＯ₂コア膜をＣＶＤ法によってシ
リカ基板上に堆積した。このＣＶＤ法によって堆積した
ＧｅドープＳｉＯ₂コア膜を導波路コア膜III（実施例）
とする。また、比較のために、実施形態１と同様にして
ＦＨＤ法によってシリカ基板上に堆積したＧｅドープＳ
ｉＯ₂コア膜を導波路コア膜IV（比較例）とする。これ
らの導波路コア膜IIIおよびIVは、共に、Ｇｅの添加濃
度を３．５mol％にして膜厚が約７μｍになるように堆
積した。すなわち、初期導波路コア膜IIIasおよびIVas
は、実施形態１の初期導波路コア膜ＩasおよびIIasとそ
れぞれ本質的に同じである。

【００５８】その後に上記各初期導波路コア膜IIIasお
よびIVasに対して、図３に示した熱アニール装置１００
を用いて熱アニール工程を行った。本実施形態の導波路
コア膜の作製方法においては、非酸化雰囲気下でヒータ
により約１０００℃で所定時間ずつ加熱した。ここで
は、非酸化雰囲気として、窒素ガス雰囲気およびヘリウ
ムガス雰囲気（いずれも１気圧（大気圧））を採用し
た。具体的には、窒素ガスおよびヘリウムガスの流量
は、１００ｍｌ／ｍｉｎ（ａｔ２０℃）とした。

【００５９】また、各初期導波路コア膜IIIasおよびIVa
sと、各初期導波路コア膜IIIasおよびIVasに上述の熱ア
ニールをｘ時間施した導波路コア膜III_xh、IV_xhについ
て、実施形態１と同様に、吸収スペクトルの測定、およ
びＨＦ溶液によってエッチング処理をする前後の各表面
性状のＳＥＭ観察を行った。

【００６０】（熱アニール前後の吸収スペクトル）上記
各初期導波路コア膜IIIasおよびIVasと、非酸化雰囲気
下で熱アニールを行った各導波路コア膜III_xhおよびIV
_xhについて、吸収スペクトルの測定を行った。得られた
吸収スペクトルを図１３〜図１５に示す。

【００６１】図１３は、初期導波路コア膜IIIasと、窒
素ガス雰囲気下、約１０００℃で熱アニールを１時間、
３時間および５時間行った導波路コア膜III_1h、III_3h、
およびIII_5hの吸収スペクトルを示す。図１４は、初期
導波路コア膜IIIasと、ヘリウムガス雰囲気下、約１０
００℃で熱アニールを１時間、２時間、３時間、４時間
および５時間行った各導波路コア膜III_1h、III_2h、III
_3h、III_4hおよびIII_5hの吸収スペクトルを示す。後述す
るように、窒素ガス雰囲気とヘリウムガス雰囲気とで実
質的に同じ結果が得られたので、簡潔さのためにサンプ
ルの名称をガス種で区別していない。

【００６２】図１３および図１４から明らかなように、
窒素ガス雰囲気下（図１３）でもヘリウムガス雰囲気下
（図１４）で得られるスペクトル変化と実質的に同じス
ペクトル変化が得られた。初期導波路コア膜IIIasのＧ
ｅの酸素欠乏性欠陥（ＧＯＤＣ）に起因する５．１ｅＶ
の吸収帯は、熱アニールの実行時間が長くなる程増大し
ていることが分かる。すなわち、上記５．１ｅＶの吸収
帯の吸収ピーク値は、熱アニール前の初期導波路コア膜
IIIasよりも１時間の熱アニール後の導波路コア膜III_1h
の方が高い値となり、この導波路コア膜III_1hよりも３
時間の熱アニール後の導波路コア膜III_3hの方が高い値
となる。５時間の熱アニール後の導波路コア膜III_5hで
は５．１ｅＶ吸収帯の吸収強度が、初期導波路コア膜II
Iasと比べて約３倍程度にまで増大している。

【００６３】また、図１５は、導波路コア膜III_1h、III
_2h、III_3h、III_4hおよびIII_5hの吸収スペクトルの初期
導波路コア膜IIIasの吸収スペクトルに対する差スペク
トルを示す。図１５から明らかなように、アニール時間
の増加に伴う５．１ｅＶ吸収帯の吸収強度の増大ととも
に、５．８ｅＶの吸収強度が低下している。上述の様
に、導波路コア膜Ｉasの基板中には、ＳｉＥ’centerが
存在している。実質的に導波路コア膜IIIasは導波路コ
ア膜Ｉasと同じであるから、導波路コア膜IIIasの基板
中にもＳｉＥ’centerが存在している。このＳｉＥ’ce
nterは、５．８ｅＶをピーク値とする吸収帯を有する。
図１５における５．８ｅＶでの下向きのピークは、熱処
理によるＳｉＥ’centerの減少に起因していると考えら
れる。

【００６４】図１６から分かるように、ＦＨＤ法によっ
て堆積された初期導波路コア膜IVasの場合には、実施形
態１で示した酸化雰囲気下での熱アニールと同様に、非
酸化雰囲気下で熱アニールを施しても、熱アニールの前
後で吸収スペクトルの実質的な変化はみられなかった。
このことから、ＦＨＤ法によって堆積された初期導波路
コア膜IVasは、熱アニールの雰囲気（酸化雰囲気または
非酸化雰囲気）に拘わらず、安定した膜であることが分
かる。

【００６５】（熱アニール前後の性状）上記の各初期導
波路コア膜IIIasおよびIVasと、窒素ガス雰囲気下およ
びヘリウムガス雰囲気下で熱アニールを５時間行った各
導波路コア膜III_5hおよびIV_5hについて、それぞれの表
面性状の比較観察を行った。

【００６６】熱アニール前の各初期導波路コア膜IIIas
およびIVasは、実施形態１の各初期導波路コア膜Ｉasお
よびIIasと本質的に同じであり、エッチング前の表面は
共に非常に滑らかな表面であった。これに対し、ＣＶＤ
法によって堆積した初期導波路コア膜IIIasをエッチン
グした後の表面には、図６に示したのと同様に細かい凹
凸が観察された。ＦＨＤ法によって堆積した初期導波路
コア膜IVasのエッチング後の表面は、図７にＳＥＭ写真
を示したのと同様に、ＣＶＤ法によって堆積した初期導
波路コア膜IIIaのエッチング後の表面よりも滑らかな表
面であった。

【００６７】上記の非酸化雰囲気下の熱アニール後であ
ってエッチング処理前の各導波路コア膜III_5hおよびIV
_5hは、それぞれ、酸化雰囲気下の熱アニール後であって
エッチング処理前の各導波路コア膜Ｉ_5hおよびII_5hと同
様の表面形状を有していた。一方、熱アニールを施した
導波路コア膜III_5hに上記のエッチング処理を施すと、
熱アニール後の導波路コア膜III_5hは、熱アニール前の
初期導波路コア膜III（図６）に比べて、より均一にエ
ッチングされた。熱アニール後の導波路コア膜IV _5hに上
記のエッチング処理を施した膜の表面性状は、熱アニー
ル前の初期導波路コア膜IVasにエッチング処理を施した
膜の表面性状と比べて、さしたる差はなかった。すなわ
ち、非酸化雰囲気下での熱アニールによる導波路コア膜
の性状（均一性）への影響は、ＣＶＤ法で堆積された膜
に対しても、ＦＨＤ法によって堆積された膜に対して
も、それぞれ上述の酸化雰囲気下での熱アニールと同様
であった。すなわち、ＣＶＤ法によって堆積された導波
路コア膜の均一性は、雰囲気（酸化雰囲気または非酸化
雰囲気）によらず熱アニールによって向上するのに対
し、ＦＨＤ法によって堆積された導波路コア膜の均一性
は熱アニールの影響を受けず、堆積時（as grown）から
均一性が高いことが分かる。ＣＶＤ法によって堆積した
導波路コア膜では、雰囲気によらず、いずれの熱処理で
もＧｅの分布が均一となった。従って、この現象は、熱
処理によって導波路コア膜に与えられた熱に起因した生
じたものと考えられる。

【００６８】上述したように、ＣＶＤ法によって堆積し
た初期導波路コア膜（Ｇｅドープした石英系ガラスコア
膜）を非酸化雰囲気下（窒素ガスまたはヘリウムガス雰
囲気下）で熱アニールを行うことによって、５．１ｅＶ
の吸収帯の強度を増大できるとともに膜質を向上できる
ので、優れた特性の光誘起屈折率変化型導波路コア膜を
作製することができる。また、初期導波路コア膜の堆積
は、通常の導波路コア膜と同一の工程で実施することが
できるので、従来よりも簡便な製造方法で、光誘起屈折
率変化型導波路コア膜を作製することができる。

【００６９】上述の例では、非酸化雰囲気として、窒素
ガス雰囲気およびヘリウムガス雰囲気を例に本実施形態
を説明したが、本実施形態の熱アニール工程における非
酸化雰囲気は、例示した不活性ガス（ヘリウムを代表さ
れる希ガスおよび窒素ガスを含むガスを指す）雰囲気に
限られず、減圧雰囲気（酸素分圧約０．１ａｔｍ未満）
や水素ガスを混入した還元雰囲気であってもよい。

【００７０】また、非酸化雰囲気下での熱処理温度は、
ＣＶＤ法による導波路コア膜の堆積温度（約７００℃〜
８００℃）よりも高い温度であればよい。この熱処理に
よる効果は温度が高いほど顕著となり、アレニウス型の
反応に起因していると考えられる。従って、熱処理温度
の上限は、導波路コア膜材料の耐熱性によって適宜定め
ればよい。石英系ガラスを用いた場合には、約１５００
℃〜約１６００℃以下の温度で熱処理することが好まし
い。また、熱処理時間は、熱処理温度が高くなるほど短
時間で良く、それぞれの雰囲気および熱処理温度につい
て容易に最適化できる。

【００７１】上述したように、通常の導波路コア膜とし
て形成した初期導波路コア膜（通常量のＧｅがドープさ
れた石英系ガラス）を酸化雰囲気下で熱アニールするこ
とによって光誘起屈折率変化を低下させることが可能で
あり、非酸化雰囲気下で熱アニールすることによって光
誘起屈折率変化を増大することができる。さらに、雰囲
気によらず、熱アニールすることによって膜質（均一
性）が向上するので、光伝送損失を低減することができ
る。すなわち、従来と同様の方法によって堆積された導
波路コア膜に対して熱処理を追加または熱処理条件を変
更するだけで、従来よりも特性の優れた通常の導波路コ
ア膜および光誘起屈折率変化型導波路コア膜の両方を作
製できる。従って、特性の優れた導波路コア膜を簡便な
作製方法で効率良く形成することができる。

【００７２】さらに、酸化雰囲気下での熱処理を行う際
に、初期導波路コア膜の一部（光誘起屈折率変化を大き
くすべき領域）が酸素に暴露されないようにマスクする
ことによって、マスクされた領域の初期導波路コア膜の
光誘起屈折率変化を局所的（選択的）に増大することが
できる。または、酸化雰囲気下または非酸化雰囲気下に
おける加熱を局所的に行うことによって、光誘起屈折率
変化を局所的に低下（酸化雰囲気下）または増大（非酸
化雰囲気下）することができる。もちろん、マスクを用
いて雰囲気に曝される領域を規定するとともに、局所的
に加熱しても良い。具体的には、例えば、光誘起屈折率
変化が大きい領域を選択的に形成するために、初期コア
膜の一部をマスクし、マスクした領域を局所的に加熱し
てもよい。また、逆に、光誘起屈折率変化を大きくすべ
き領域以外の領域を酸化雰囲気下で選択的に加熱しても
よい。非酸化雰囲気下で光誘起屈折率変化が大きくされ
るべき領域を選択的に加熱する場合には、光誘起屈折率
変化が大きくされるべき領域へのマスクの形成を省略す
ることもできる。酸化雰囲気下での熱アニールと非酸化
雰囲気下での熱アニールとを組み合わせて、光誘起屈折
率変化の大きな導波路コア膜を形成するためには、非酸
化雰囲気下での熱アニールを先に行い、その後で酸化雰
囲気下で熱アニールすることが好ましい。

【００７３】また、マスクとしては、例えば、窒化シリ
コン（ＳｉＮ_x）や酸化シリコン（ＳｉＯ_x）を用いるこ
とができる。局所的な加熱は、例えば、赤外線レーザを
用いて実施することができる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＶＤ法によって堆積
された初期導波路コア膜に対して、後処理としての熱処
理の雰囲気および熱処理の程度（温度及び時間）を制御
することにより、紫外域に吸収を有する欠陥の数（密
度）を変化させ、その結果、紫外光に対する光誘起屈折
率変化の程度を所望の範囲内に制御することが可能にな
る。従って、ＣＶＤ法によって堆積した初期導波路コア
膜の紫外光照射に対する屈折率変化の程度を制御して、
所望の特性を有する光誘起屈折率変化型導波路コア膜お
よび通常の導波路コア膜を作製することが可能になる。

【００７５】本発明による光誘起屈折率変化型導波路コ
ア膜は、光通信用の光学素子の形成、例えば、短周期
（１ミクロン以下のピッチ）のグレーティングや長周期
（約１００ミクロン〜約５００ミクロンのピッチ）のグ
レーティングの形成に好適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の各工程を示すブロック説明
図である。

【図２】比較例の各工程を示すブロック説明図である。

【図３】本発明の実施形態で用いられる熱アニール装置
の例を示す模式図である。

【図４】初期導波路コア膜ＩasおよびIIasの吸収スペク
トルである。

【図５】初期導波路コア膜Ｉasについて酸化雰囲気下で
熱アニール後の吸収スペクトルである。

【図６】初期導波路コア膜ＩasをＨＦ処理した後のＳＥ
Ｍ写真を電子化した図である。

【図７】初期導波路コア膜IIasをＨＦ処理した後のＳＥ
Ｍ写真を電子化した図である。

【図８】初期導波路コア膜Ｉasに対し酸化雰囲気下で５
時間熱アニール及びＨＦ処理した後のＳＥＭ写真を電子
化した図である。

【図９】初期導波路コア膜IIasに対し酸化雰囲気下で５
時間熱アニール及びＨＦ処理した後のＳＥＭ写真を電子
化した図である。

【図１０】紫外レーザ光照射前後の導波路コア膜Ｉの吸
収スペクトルである。

【図１１】紫外レーザ光照射により誘起された誘起吸収
スペクトルである。

【図１２】導波路コア膜Ｉの紫外レーザ光照射によるＥ
ＳＲシグナルの変化を示す図である。

【図１３】初期導波路コア膜IIIasについて非酸化雰囲
気下（窒素ガス）で熱アニール後の吸収スペクトルであ
る。

【図１４】初期導波路コア膜IIIasについて非酸化雰囲
気下（ヘリウムガス）で熱アニール後の吸収スペクトル
である。

【図１５】初期導波路コア膜IIIasについて非酸化雰囲
気下（ヘリウムガス）で熱アニール後の吸収スペクトル
と熱アニール前の吸収スペクトルとの差スペクトルであ
る。

【図１６】初期導波路コア膜IVasについて非酸化雰囲気
下（ヘリウムガス）で熱アニール後の吸収スペクトルで
ある。

【符号の説明】

２０加熱部２２電気炉２４燃焼管２６燃焼ボート２８試料４０雰囲気制御部４２ボンベ４４圧力調整器４６流量調整器４８配管１００熱アニール装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者今村一雄兵庫県伊丹市池尻４丁目３番地三菱電線工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 2H047 PA05 PA11 QA04 RA00 TA00 4G014 AH15 4G059 EA01 EB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｇｅが添加された石英系ガラスコア膜よ
りなる導波路コア膜であって、基板上にＣＶＤ法によって堆積されたＧｅ添加の石英系
ガラスコア膜に対し、酸化雰囲気下で少なくとも前記堆
積時よりも高い温度で熱処理されてなることを特徴とす
る導波路コア膜。
【請求項２】請求項１において、ＣＶＤ法による石英系ガラスコア膜の堆積が酸素欠乏雰
囲気下において行われたものであることを特徴とする導
波路コア膜。
【請求項３】Ｇｅが添加された石英系ガラスコア膜よ
りなる導波路コア膜であって、基板上にＣＶＤ法によって堆積されたＧｅ添加の石英系
ガラスコア膜に対し、非酸化雰囲気下で少なくとも前記
堆積時よりも高い温度で熱処理されてなることを特徴と
する導波路コア膜。
【請求項４】前記導波路コア膜内にグレーティングが
形成されている請求項３に記載の導波路コア膜。
【請求項５】Ｇｅが添加された石英系ガラスコア膜を
作製する導波路コア膜作製方法において、ＣＶＤ法によってＧｅを添加しながら石英系ガラスコア
膜を基板上に堆積する工程と、前記堆積工程の後に、前記石英系ガラスコア膜に対し酸
化雰囲気下で少なくとも前記堆積工程よりも高い温度で
熱処理を施す工程と、を包含することを特徴とする導波
路コア膜の作製方法。
【請求項６】請求項５において、前記堆積工程を酸素欠乏雰囲気下において行うことを特
徴とする導波路コア膜作製方法。
【請求項７】Ｇｅが添加された石英系ガラスコア膜を
作製する導波路コア膜の作製方法において、ＣＶＤ法によってＧｅを添加しながら石英系ガラスコア
膜を基板上に堆積する工程と、前記堆積工程の後に、前記石英系ガラスコア膜に対し非
酸化雰囲気下で少なくとも前記堆積工程よりも高い温度
で熱処理を施す工程と、を包含することを特徴とする導波路コア膜の作製方法。
【請求項８】前記熱処理工程における前記非酸化雰囲
気は、不活性ガス雰囲気である請求項７に記載の導波路
コア膜の作製方法。
【請求項９】前記非酸化雰囲気下で熱処理が施された
前記石英系ガラスコア膜の少なくとも一部に紫外光を照
射することによってグレーティングを形成する工程を更
に包含する請求項７または８に記載の導波路コア膜の作
製方法。