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JP2006030733A - Optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide - Google Patents

Optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide Download PDF

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JP2006030733A
JP2006030733A JP2004211211A JP2004211211A JP2006030733A JP 2006030733 A JP2006030733 A JP 2006030733A JP 2004211211 A JP2004211211 A JP 2004211211A JP 2004211211 A JP2004211211 A JP 2004211211A JP 2006030733 A JP2006030733 A JP 2006030733A
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optical waveguide
glass film
substrate
guide portion
light guide
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Application number
JP2004211211A
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Japanese (ja)
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Takashi Saida
隆志 才田
Yoshinobu Hirota
栄伸 廣田
Hiroshi Takahashi
浩 高橋
Katsunari Okamoto
勝就 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an optical waveguide which generates SC (super continuum) light near visible light. <P>SOLUTION: A light guide portion 12a of a quartz glass film 12 laid on a silicon substrate 11 functions to guide light. Holes 13 are formed in a position along the both sides of the light guide portion 12a. A vacancy 14 is formed in a part of the silicon substrate 11 opposing the bottom of the light guide portion 12a, and the vacancy 14 is connected to the holes 13. Consequently, the entire upper surface of the light guide portion 12a is surrounded by air, the entire lower surface is surrounded by air in the vacancy 14, and most of both side faces are surrounded by air in the holes 13. The light guide portion 12a thereby functions as a core while air functions as a clad to produce an optical waveguide having an extremely large specific refractive-index difference, which generates SC light near visible light. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は光導波路および光導波路の製造方法に関するものである。   The present invention relates to an optical waveguide and a method for manufacturing the optical waveguide.

光センシング技術の進展に伴い、可視光付近で広い波長範囲を出力可能な光源への要求が高まっている。   With the progress of optical sensing technology, there is an increasing demand for a light source that can output a wide wavelength range near visible light.

従来、このような広い波長範囲を出力可能な光源としては、光ファイバ中の光非線形を利用したスーパーコンティニウム光(以下SC光と略す)を利用するものが知られている。可視領域でのSC光は、細径に加工した光ファイバや断面に空隙を有する光ファイバなどにより発生することができる。   Conventionally, as a light source capable of outputting such a wide wavelength range, a light source using supercontinuum light (hereinafter abbreviated as SC light) using optical nonlinearity in an optical fiber is known. SC light in the visible region can be generated by an optical fiber processed to have a small diameter, an optical fiber having a gap in the cross section, or the like.

図1はSC光源として用いるための、従来の細径加工した光ファイバの構造を示している。通常の光ファイバを部分的に延伸して、光がコアに閉じ込められない程度にすると、コアガラス101およびクラッドガラス102がともにコアとして、空気103がクラッドとして作用することになり、結果的に比屈折率差が極めて高い導波路となる。このようにすると、波長分散が零による領域も可視光付近へとシフトし、同時に光閉じ込めが極めて強くなるので、可視光付近のSC光を短い光ファイバ長で実現することができる。かかる技術は、非特許文献1にも記載されている。   FIG. 1 shows the structure of a conventional small-diameter processed optical fiber for use as an SC light source. When a normal optical fiber is partially stretched so that light is not confined in the core, both the core glass 101 and the clad glass 102 act as a core, and the air 103 acts as a clad. The waveguide has a very high refractive index difference. In this way, the region where the chromatic dispersion is zero is also shifted to the vicinity of visible light, and at the same time, the optical confinement becomes extremely strong, so that the SC light near the visible light can be realized with a short optical fiber length. Such a technique is also described in Non-Patent Document 1.

「Supercontinuum generation in tapered fibers」T.A.Birks,W.J.Wadsworth,and P.St.J.Russell,OPTICS LETTERS Vol. 25, No 19, p.1415〜1417, 2000`` Supercontinuum generation in tapered fibers '' T.A.Birks, W.J.Wadsworth, and P.St.J.Russell, OPTICS LETTERS Vol. 25, No 19, p.1415-1417, 2000

しかしながら、従来の細径加工した光ファイバでは以下に述べる問題があった。第一に、従来の細径加工した光ファイバでは、細く加工した部分の径を再現性良く調整することが難しい問題があった。第二に、従来の細径加工した光ファイバでは、細径加工した部分が脆く、取り扱いが難しい問題があった。   However, the conventional optical fiber having a small diameter has the following problems. First, in the conventional optical fiber processed with a small diameter, there is a problem that it is difficult to adjust the diameter of the thin processed part with good reproducibility. Secondly, in the conventional optical fiber processed with a small diameter, there is a problem that a portion processed with a small diameter is fragile and difficult to handle.

また、従来の空隙を有する光ファイバでは、作製工程が複雑で価格が高価である問題があった。   Further, the conventional optical fiber having a gap has a problem that the manufacturing process is complicated and the price is high.

上記課題を解決するための本発明の光導波路は、基板と、該基板上に形成されたガラス膜とを備えた光導波路であり、前記ガラス膜には、光をガイドする光ガイド部分の両側に沿う位置に、基板垂直方向に貫通した複数の孔が列をなして設けられており、前記基板には、前記光ガイド部分の下面に臨む部分に、前記複数の孔と繋がる空隙が設けられていることを特徴としている。   An optical waveguide of the present invention for solving the above-mentioned problems is an optical waveguide comprising a substrate and a glass film formed on the substrate, and the glass film has both sides of a light guide portion for guiding light. A plurality of holes penetrating in the direction perpendicular to the substrate are provided in a row along the substrate, and the substrate is provided with voids connected to the plurality of holes in a portion facing the lower surface of the light guide portion. It is characterized by having.

このような構造にすることで、安価で制御性及び取り扱い性に優れた、可視領域でのSC光を発生しうる光導波路を提供することが可能となる。   By adopting such a structure, it is possible to provide an optical waveguide that can generate SC light in the visible region, which is inexpensive and excellent in controllability and handling.

また、前記孔の上部の前記ガラス膜が凸型に厚くなったリブ型構造とすれば、光閉じ込め性に優れた損失の少ない光導波路を提供することができる。   Further, if the glass film above the hole has a rib-type structure in which the glass film is convexly thick, it is possible to provide an optical waveguide with excellent optical confinement and low loss.

また、前記リブ型構造の幅が長手方向になめらかに減少あるいは増加させれば、波長分散を長手方向で制御し、フラットなSC光を発生することが可能となる。   Further, if the width of the rib-type structure is smoothly reduced or increased in the longitudinal direction, it becomes possible to control the wavelength dispersion in the longitudinal direction and generate flat SC light.

また、前記光導波路の入出力端で、前記ガラス膜の膜厚が端部に向かってなだらかに厚くなるようにすれば、通常の光ファイバとの接続性に優れた光導波路を提供できる。   Further, if the film thickness of the glass film is gradually increased toward the end portion at the input / output end of the optical waveguide, an optical waveguide excellent in connectivity with a normal optical fiber can be provided.

また、前記基板をシリコン基板とし、前記ガラス膜を石英系ガラス膜とすれば、安定で加工性に優れた光導波路を提供できる。   Further, if the substrate is a silicon substrate and the glass film is a quartz glass film, an optical waveguide that is stable and excellent in workability can be provided.

上記のような光導波路は、基板上にガラス膜を形成するガラス膜形成工程と、前記ガラス膜のうち、光をガイドする光ガイド部分の両側に沿う位置に、基板垂直方向に貫通する複数の孔を列をなして形成する孔形成工程と、前記複数の孔を通して、前記基板のうち前記光ガイド部分の下面に臨む部分に空隙を設ける空隙形成工程とを含む光導波路の製造方法により製造することができる。   The optical waveguide as described above includes a glass film forming step of forming a glass film on the substrate, and a plurality of the glass films penetrating in a direction perpendicular to the substrate at positions along both sides of the light guide portion for guiding light. A method of manufacturing an optical waveguide, comprising: a hole forming step of forming holes in a row; and a void forming step of providing a void in a portion of the substrate facing the lower surface of the light guide portion through the plurality of holes. be able to.

また、前記ガラス膜形成工程と、前記孔形成工程との間に、前記ガラス膜をリブ型構造に加工する工程を含むことで、前記リブ型構造を形成できる。   Moreover, the said rib type structure can be formed by including the process of processing the said glass film into a rib type structure between the said glass film formation process and the said hole formation process.

また、前記ガラス膜形成工程と、前記孔形成工程との間に、ガラス膜の膜圧を端部に向かってなだらかに厚くあるいは薄くさせる工程を含むことにより、前記ガラス膜の膜厚が端部に向かってなだらかに厚くなるような構造を実現できる。   In addition, between the glass film forming step and the hole forming step, by including a step of gradually increasing or decreasing the film pressure of the glass film toward the end portion, the film thickness of the glass film becomes the end portion. It is possible to realize a structure that gradually becomes thicker toward the surface.

本発明の光導波路および光導波路の作製方法を用いれば、安価で制御性及び取り扱い性に優れた、可視領域でのSC光を発生しうる光導波路を提供することができる。   By using the optical waveguide and the method for manufacturing the optical waveguide of the present invention, it is possible to provide an optical waveguide that can generate SC light in the visible region at low cost and excellent in controllability and handling.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例において、同一機能を有する部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, parts having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.

さらに、以下の実施形態では基板はシリコン基板であり、ガラス膜は石英系ガラス膜であるとした。これは、このような組合せにすると、安定で加工性に優れた光導波路を提供できるからである。しかしながら、本発明はこの組合せに限定されるものではなく、これ以外の基板およびガラス膜を用いても勿論構わない。   Further, in the following embodiments, the substrate is a silicon substrate, and the glass film is a quartz glass film. This is because such a combination can provide an optical waveguide that is stable and excellent in workability. However, the present invention is not limited to this combination. Of course, other substrates and glass films may be used.

[第1実施形態]
図2は、本発明の第1実施形態にかかる光導波路の構造を示す図である。シリコン基板11上には石英系ガラス膜12が設けられており、石英系ガラス膜12の光がガイドされる領域(光ガイド部分12a)の左右には孔13が設けられている。さらに、光がガイドされる領域(光ガイド部分12a)の下部のシリコン基板11には空隙14が設けられており、この空隙14は前述の孔13と繋がっている。なお、図2では孔13の形状として長方形であるとしたが、孔の形は楕円形でも円形でも構わない。
[First Embodiment]
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention. A quartz glass film 12 is provided on the silicon substrate 11, and holes 13 are provided on the left and right of a region (light guide portion 12 a) in which the light of the quartz glass film 12 is guided. Further, a gap 14 is provided in the silicon substrate 11 below the light guide region (light guide portion 12 a), and the gap 14 is connected to the hole 13 described above. In FIG. 2, the shape of the hole 13 is rectangular, but the shape of the hole may be elliptical or circular.

更に詳述すると、石英系ガラス膜12は、光ガイド部分12aが光をガイドする部分として機能する。この石英系ガラス膜12には、光ガイド部分12aを間に挟んで、この光ガイド部分12aに沿う位置に、孔13が列をなして設けられている。つまり、一定間隔で設けられた右側の孔13の列と、一定間隔で設けられた左側の孔13の列とで、光ガイド部分13aを挟んでいる。各孔13は、シリコン基板11の垂直方向(石英系ガラス膜12の厚さ方向)に沿い、石英系ガラス膜12を貫通している。この結果、光ガイド部分12aの右側面及び左側面の大部分は、孔13、即ち孔13内の空気に接することとなる。また光ガイド部分12aの上面(シリコン基板11とは反対側の面)は、全面が空気に接することになる。   More specifically, the quartz glass film 12 functions as a portion where the light guide portion 12a guides light. The quartz glass film 12 is provided with holes 13 in rows at positions along the light guide portion 12a with the light guide portion 12a interposed therebetween. In other words, the light guide portion 13a is sandwiched between the row of the right holes 13 provided at regular intervals and the row of the left holes 13 provided at regular intervals. Each hole 13 passes through the quartz glass film 12 along the vertical direction of the silicon substrate 11 (the thickness direction of the quartz glass film 12). As a result, most of the right side surface and the left side surface of the light guide portion 12 a come into contact with the hole 13, that is, the air in the hole 13. The entire upper surface of the light guide portion 12a (the surface opposite to the silicon substrate 11) is in contact with air.

シリコン基板11には、光ガイド部分12aに沿う方向に伸びた、空隙14が設けられている。即ち、シリコン基板11のうち、光ガイド部分12aの下面に臨む部分には、空隙14が形成されており、この空隙14は、各孔13に繋がっている。この結果、光ガイド部分12aの下面は、空隙14、即ち空隙14内の空気に接することとなる。   The silicon substrate 11 is provided with a gap 14 extending in a direction along the light guide portion 12a. That is, a gap 14 is formed in a portion of the silicon substrate 11 that faces the lower surface of the light guide portion 12 a, and the gap 14 is connected to each hole 13. As a result, the lower surface of the light guide portion 12 a comes into contact with the air gap 14, that is, the air in the air gap 14.

このような構造となっているため、光ガイド部分12aの上面及び下面は、全面が空気に接し、光ガイド部分12aの右側面及び左側面の大部分は、空気に接することになる。
このように、極細の光ガイド部分12aの周囲が、殆ど空気で囲まれることになるため、光ガイド部分12aがコアとして作用し、その周囲の空気がクラッドとして作用し、結果的に比屈折率差が極めて大きな光導波路となる。このように比屈折率差が大きく、且つ断面の小さな導波路を作ると、波長分散(光の波長による速度差)がゼロとなる波長が可視光域にシフトし、光の閉じ込めも非常に強くなるので(光の通る領域の断面積が小さいため)、可視光域で光非線形現象が強く生じて、スーパーコンティニューム光を発生することができる。
Because of this structure, the entire upper and lower surfaces of the light guide portion 12a are in contact with air, and most of the right and left sides of the light guide portion 12a are in contact with air.
As described above, since the periphery of the ultrafine light guide portion 12a is almost surrounded by air, the light guide portion 12a acts as a core, and the surrounding air acts as a clad, resulting in a relative refractive index. The difference is an extremely large optical waveguide. When a waveguide with a large relative refractive index difference and a small cross section is made in this way, the wavelength at which chromatic dispersion (speed difference due to the wavelength of light) becomes zero shifts to the visible light region, and the light confinement is very strong. Therefore (because the cross-sectional area of the region through which light passes is small), the optical nonlinear phenomenon is strongly generated in the visible light region, and supercontinuum light can be generated.

図3は、本発明の実施形態にかかる光導波路の作製方法を示す図である。シリコン基板11上に石英系ガラス膜12を堆積するガラス膜形成工程21と、石英系ガラス膜12を貫通する孔13を作製する孔形成工程22(工程22aと工程22bを含む)と、石英系ガラス12を貫通する孔13を通してシリコン基板11に空隙14を設ける空隙形成工程23(工程23aと工程23bを含む)からなっている。   FIG. 3 is a diagram showing a method for manufacturing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention. A glass film forming step 21 for depositing a quartz glass film 12 on the silicon substrate 11, a hole forming step 22 (including steps 22a and 22b) for forming a hole 13 penetrating the quartz glass film 12, a quartz system It comprises a gap forming step 23 (including steps 23a and 23b) in which a gap 14 is provided in the silicon substrate 11 through a hole 13 penetrating the glass 12.

ここで、工程21としては、火炎堆積法や物理蒸着法、化学蒸着法などを用いることができる。   Here, as the step 21, flame deposition, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or the like can be used.

また、工程22としては、例えば、石英系ガラス膜12にレジスト15を塗布した後にフォトマスクなどを用いて部分的に除去する工程22aと、レジスト15が除去された部分をプラズマエッチングなどにより加工する工程22bとから実現することができる。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、別の手段をもって石英系ガラス膜12を貫通する孔14を加工しても勿論構わない。   Further, as the step 22, for example, a step 22a in which a resist 15 is applied to the quartz glass film 12 and then partially removed using a photomask or the like, and a portion where the resist 15 is removed is processed by plasma etching or the like. It can be realized from step 22b. However, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that the holes 14 penetrating the quartz glass film 12 may be processed by another means.

また、工程23としては、例えば、前記の工程22bに引き続いてガス種を変えたプラズマエッチングを行ってシリコン基板をエッチングする工程23aと、レジストを除去する工程23bから実現することができる。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、別の手段をもって石英系ガラス膜12を貫通する孔13を通してシリコン基板11に空隙14を設けても勿論構わない。   Further, the step 23 can be realized by, for example, a step 23a for etching the silicon substrate by performing plasma etching with a different gas type following the step 22b, and a step 23b for removing the resist. However, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that the air gap 14 may be provided in the silicon substrate 11 through the hole 13 penetrating the quartz glass film 12 by another means.

上述した工程を経ることにより、非常に薄い石英系ガラス膜12に孔13を明けて、この孔13を通じてガラス膜12の下側(シリコン基板11のうち光ガイド部分12aに臨む部分)を削り取ることで、光ガイド部分12aの周囲が「ほぼ」空気に囲まれた構造を実現することができる。
この意味で、孔13はガラス膜12の下側をエッチングするための窓(エッチャントの通り道)であり、また隣接する孔13の間に残ったガラス膜12の部分は、光ガイド部分12aを支持する柱になっている。
Through the above-described steps, a hole 13 is made in a very thin quartz glass film 12, and the lower side of the glass film 12 (the part facing the light guide portion 12a in the silicon substrate 11) is cut through the hole 13. Thus, it is possible to realize a structure in which the periphery of the light guide portion 12a is surrounded by “almost” air.
In this sense, the hole 13 is a window (etchant passage) for etching the lower side of the glass film 12, and the portion of the glass film 12 remaining between the adjacent holes 13 supports the light guide portion 12a. It has become a pillar to do.

図4には、図3の工程により作製される本発明の第1実施形態にかかる光導波路の、光フィールド分布を示している。ここで、石英系ガラス膜12の高さは1ミクロンとし、孔14により挟まれたガラス膜12の幅は1ミクロンとした。しかしながら、本発明はこの数値に限定されるものではなく、別の値でも勿論構わない。図4より、光はほとんど、1ミクロン角の領域に閉じ込められていることが分かる。   FIG. 4 shows an optical field distribution of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention manufactured by the process of FIG. Here, the height of the quartz glass film 12 was 1 micron, and the width of the glass film 12 sandwiched by the holes 14 was 1 micron. However, the present invention is not limited to this value, and other values may of course be used. From FIG. 4, it can be seen that the light is almost confined in a 1 micron square region.

図5は、図3の工程により作製される本発明の第1実施形態にかかる光導波路の、波長分散特性を示している。図に示すように、波長分散が0となる波長が0.7ミクロンとなっている。したがって、強く閉じ込められた光は可視光付近で位相整合条件を満たし、可視光領域でSC光を発生することが可能となる。   FIG. 5 shows the chromatic dispersion characteristics of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention produced by the process of FIG. As shown in the figure, the wavelength at which chromatic dispersion is 0 is 0.7 microns. Therefore, the strongly confined light satisfies the phase matching condition in the vicinity of visible light, and can generate SC light in the visible light region.

[第2実施形態]
図6は、本発明の第2実施形態にかかる光導波路の構造を示す図である。シリコン基板11上に石英系ガラス膜12が設けられており、石英系ガラス膜12は光を導波するためのリブ型構造16が設けられている。石英系ガラス膜12に設けられたリブ型構造16の下部には、空隙14が設けられており、またリブ型構造16の近傍には石英系ガラス膜12を貫いて空隙14に至る孔13が設けられている。なお、図6では孔13は長方形としているが、本発明はこの例に限定されるものではなく、形は楕円形でも円形でも勿論構わない。第2実施形態では、石英系ガラス膜12のうちリブ型構造16の箇所が、光ガイド部分になっている。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a view showing the structure of an optical waveguide according to the second embodiment of the present invention. A quartz glass film 12 is provided on the silicon substrate 11, and the quartz glass film 12 is provided with a rib type structure 16 for guiding light. A gap 14 is provided in the lower part of the rib type structure 16 provided in the quartz glass film 12, and a hole 13 that penetrates the quartz glass film 12 and reaches the gap 14 is provided in the vicinity of the rib type structure 16. Is provided. Although the hole 13 is rectangular in FIG. 6, the present invention is not limited to this example, and the shape may be oval or circular. In the second embodiment, a portion of the rib-type structure 16 in the quartz glass film 12 is a light guide portion.

図7は、本発明の実施形態にかかる光導波路の作製方法を示す図である。シリコン基板11上に石英系ガラス膜12を堆積する工程21と、石英系ガラス膜12をリブ型構造に加工する工程24(工程24aと工程24bを含む)と、リブ型構造に加工した箇所16の近傍の石英系ガラス膜12を貫通する孔13を作製する工程22(工程22aと工程22bを含む)と、石英系ガラス膜12を貫通する孔13を通してシリコン基板11に空隙14を設ける工程23(工程23aと工程23bを含む)からなっている。   FIG. 7 is a diagram showing a method for manufacturing an optical waveguide according to an embodiment of the present invention. A step 21 for depositing the quartz-based glass film 12 on the silicon substrate 11, a step 24 (including the steps 24a and 24b) for processing the quartz-based glass film 12 into a rib-type structure, and a portion 16 processed into a rib-type structure. Step 22 (including Step 22a and Step 22b) for producing a hole 13 penetrating the quartz glass film 12 in the vicinity of the substrate, and Step 23 for providing a void 14 in the silicon substrate 11 through the hole 13 penetrating the quartz glass film 12 (Including step 23a and step 23b).

ここで、工程21としては、火炎堆積法や物理蒸着法、化学蒸着法などを用いることができる。   Here, as the step 21, flame deposition, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or the like can be used.

また、工程22としては、例えば、石英系ガラス膜12にレジスト15を塗布した後にフォトマスクなどを用いて部分的に除去する工程22aと、レジスト15が除去された部分をプラズマエッチングなどにより加工する工程22bとから実現することができる。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、別の手段をもって石英系ガラス膜12を貫通する孔13を加工しても勿論構わない。   Further, as the step 22, for example, a step 22a in which a resist 15 is applied to the quartz glass film 12 and then partially removed using a photomask or the like, and a portion from which the resist 15 has been removed is processed by plasma etching or the like. It can be realized from step 22b. However, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that the holes 13 penetrating the quartz glass film 12 may be processed by another means.

また、工程23としては、例えば、前記の工程22bに引き続いてガス種を変えたプラズマエッチングを行ってシリコン基板をエッチングする工程23aと、レジストを除去する工程23bから実現することができる。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、別の手段をもって石英系ガラス膜12を貫通する孔13を通してシリコン基板11に空隙14を設けても勿論構わない。   Further, the step 23 can be realized by, for example, a step 23a for etching the silicon substrate by performing plasma etching with a different gas type following the step 22b, and a step 23b for removing the resist. However, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that the air gap 14 may be provided in the silicon substrate 11 through the hole 13 penetrating the quartz glass film 12 by another means.

さらに、工程24としては、例えば、石英系ガラス膜12にレジスト17を塗布した後にフォトマスクなどを用いてレジスト17を部分的に除去する工程24aと、レジスト17が除去された部分の石英系ガラス膜12をエッチングなどにより除去する工程24bとにより実現できる。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、例えばレーザを用いた直接加工など、別の手段をもって石英系ガラス膜12をリブ型構造に加工しても勿論構わない。   Further, as the step 24, for example, a step 24a in which the resist 17 is applied to the quartz glass film 12 and then the resist 17 is partially removed using a photomask, and a portion of the quartz glass from which the resist 17 has been removed. This can be realized by the step 24b of removing the film 12 by etching or the like. However, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that the quartz glass film 12 may be processed into a rib-type structure by another means such as direct processing using a laser.

図8は、図7の工程により作製される本発明の第2実施形態の光導波路の、光フィールド分布を示している。ここで、リブ型構造16の高さ及び幅は、それぞれ0.7ミクロン及び1ミクロンとし、リブ型構造16以外の場所での石英系ガラス膜12の厚さは0.3ミクロンとした。しかしながら、本発明はこの例に限定されるものではなく、リブ型構造16の高さ及び幅、及びリブ型構造16以外の場所での石英系ガラス膜12の厚さは、別の値でも勿論構わない。図8より、光はほとんど、1ミクロン角の領域に閉じ込められていることが分かる。   FIG. 8 shows an optical field distribution of the optical waveguide of the second embodiment of the present invention manufactured by the process of FIG. Here, the height and width of the rib-type structure 16 were 0.7 microns and 1 micron, respectively, and the thickness of the quartz-based glass film 12 at a place other than the rib-type structure 16 was 0.3 microns. However, the present invention is not limited to this example, and the height and width of the rib-type structure 16 and the thickness of the quartz glass film 12 at a place other than the rib-type structure 16 may of course be different values. I do not care. From FIG. 8, it can be seen that the light is almost confined in a 1 micron square region.

本発明の第1実施形態にかかる光導波路は、孔13によって光がガイドされるために、孔13が存在しない部分や、作製過程で生じる孔13の壁面揺らぎにより、光が散乱されやすいという課題があるが、本発明の第2実施形態にかかる光導波路では、光は横方向にはリブ型構造16によりガイドされるので、散乱の少ない光導波路を提供できるという利点がある。   In the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention, since light is guided by the hole 13, the light is easily scattered due to a portion where the hole 13 does not exist or wall surface fluctuation of the hole 13 generated in the manufacturing process. However, in the optical waveguide according to the second embodiment of the present invention, light is guided by the rib-type structure 16 in the lateral direction, so that there is an advantage that an optical waveguide with less scattering can be provided.

図9は、本発明の第2実施形態の変形にかかる光導波路の構造を示す図である。図6に示した光導波路の構造に加えて、リブ型構造16の一部に、リブ型構造16の幅を滑らかに変化させる横テーパ部18を備えている。つまりリブ型構造16の幅は、長手方向(光伝搬方向)に沿って滑らかに減少または増加している。このようにすると、長手方向で波長分散が0となる波長を滑らかに変化できるので、広い範囲でSC光を発生することが可能となる。   FIG. 9 is a diagram showing the structure of an optical waveguide according to a modification of the second embodiment of the present invention. In addition to the structure of the optical waveguide shown in FIG. 6, a part of the rib type structure 16 is provided with a lateral taper portion 18 that smoothly changes the width of the rib type structure 16. That is, the width of the rib structure 16 is smoothly reduced or increased along the longitudinal direction (light propagation direction). In this way, the wavelength at which chromatic dispersion becomes 0 in the longitudinal direction can be changed smoothly, so that SC light can be generated in a wide range.

図10には、本発明の第2実施形態の第2の変形にかかる光導波路を示している。図6に示した光導波路の構造に加えて、光導波路の端部で、石英系ガラス膜12の厚さが厚くなっている厚膜部19を備えている。このようにすると、光ファイバなど通常の光部品との接続性に優れた光導波路を提供できる。   FIG. 10 shows an optical waveguide according to a second modification of the second embodiment of the present invention. In addition to the structure of the optical waveguide shown in FIG. 6, a thick film portion 19 in which the thickness of the quartz glass film 12 is increased at the end of the optical waveguide is provided. If it does in this way, the optical waveguide excellent in connectivity with normal optical parts, such as an optical fiber, can be provided.

図11は、本発明の第2実施形態の第2の変形にかかる光導波路の、作製工程を示している。シリコン基板上11に堆積された石英系ガラス膜12に対して、引き続きシャドウ堆積用冶具20を用いて石英系ガラス膜を追加堆積することで、光導波路の左右の端部のみが厚くなった石英系ガラス膜を得ることができる。図7に示した光導波路の作製工程の工程21と工程24の間に、図11に示した工程25を挿入することで、図7に示す光導波路構造を得ることができる。   FIG. 11 shows a manufacturing process of the optical waveguide according to the second modification of the second embodiment of the present invention. The quartz glass film 12 deposited on the silicon substrate 11 is further subjected to additional deposition using a shadow deposition jig 20 so that only the left and right ends of the optical waveguide are thickened. A system glass film can be obtained. The optical waveguide structure shown in FIG. 7 can be obtained by inserting the step 25 shown in FIG. 11 between the step 21 and the step 24 of the optical waveguide manufacturing step shown in FIG.

図12は、本発明の第2実施形態の第2の変形にかかる光導波路の、端部における出力光フィールドを示している。図8との比較でも明らかなように、端部で石英系ガラス膜が厚くなった構造19を用いることで、大きなスポットサイズを有する光フィールドを得ることができ、例えば光ファイバとの接続性を大きく改善することができる。   FIG. 12 shows an output light field at the end of the optical waveguide according to the second modification of the second embodiment of the present invention. As is clear from comparison with FIG. 8, an optical field having a large spot size can be obtained by using the structure 19 in which the quartz glass film is thick at the end, and for example, connectivity with an optical fiber is improved. It can be greatly improved.

従来の可視領域SC光発生のための細径光ファイバの構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the thin optical fiber for the conventional visible region SC light generation. 本発明の第1実施形態の光導波路の構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the optical waveguide of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の光導波路の作製方法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the preparation methods of the optical waveguide of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の光導波路での光フィールド分布を表す特性図である。It is a characteristic view showing the optical field distribution in the optical waveguide of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の光導波路の波長分散特性を表す特性図である。It is a characteristic view showing the wavelength dispersion characteristic of the optical waveguide of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光導波路の構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the optical waveguide of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光導波路の作製方法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the preparation methods of the optical waveguide of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の光導波路での光フィールド分布を表す特性図である。It is a characteristic view showing the optical field distribution in the optical waveguide of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形の光導波路の構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the optical waveguide of the deformation | transformation of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の第2の変形の光導波路の構造を表す斜視図である。It is a perspective view showing the structure of the optical waveguide of the 2nd modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の第2の変形の光導波路の作製方法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the preparation methods of the optical waveguide of the 2nd modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の第2の変形の光導波路での光フィールド分布を表す特性図である。It is a characteristic view showing the optical field distribution in the optical waveguide of the 2nd modification of a 2nd embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 コアガラス
102 クラッドガラス
103 空気
11 シリコン基板
12 石英系ガラス膜
12a 光ガイド部分
13 孔
14 空隙
15 レジスト
16 リブ型構造
17 レジスト
18 横テーパ部
19 厚膜部
20 シャドウ堆積用冶具
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Core glass 102 Clad glass 103 Air 11 Silicon substrate 12 Quartz-type glass film 12a Light guide part 13 Hole 14 Space | gap 15 Resist 16 Rib type structure 17 Resist 18 Lateral taper part 19 Thick film part 20 Shadow deposition jig

Claims (9)

基板と、該基板上に形成されたガラス膜とを備えた光導波路であり、
前記ガラス膜には、光をガイドする光ガイド部分の両側に沿う位置に、基板垂直方向に貫通した複数の孔が列をなして設けられており、
前記基板には、前記光ガイド部分の下面に臨む部分に、前記複数の孔と繋がる空隙が設けられていることを特徴とする光導波路。
An optical waveguide comprising a substrate and a glass film formed on the substrate,
The glass film is provided with a plurality of holes penetrating in the direction perpendicular to the substrate at positions along both sides of the light guide portion for guiding light,
The optical waveguide according to claim 1, wherein air gaps connected to the plurality of holes are provided in a portion facing the lower surface of the light guide portion.
請求項1に記載の光導波路において、
前記ガラス膜の光ガイド部分の断面形状が、凸型になったリブ型構造となっていることを特徴とする光導波路。
The optical waveguide according to claim 1,
An optical waveguide characterized in that the light guide portion of the glass film has a convex rib-shaped structure.
請求項2に記載の光導波路において、
リブ型構造となっている前記光ガイド部分の幅が、長手方向に沿ってなめらかに減少あるいは増加していることを特徴とする光導波路。
The optical waveguide according to claim 2, wherein
An optical waveguide characterized in that the width of the light guide portion having a rib type structure is smoothly reduced or increased along the longitudinal direction.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の光導波路において、
前記光導波路の入出力端で、前記ガラス膜の膜厚が端部に向かってなだらかに厚くなっていることを特徴とする光導波路。
In the optical waveguide according to any one of claims 1 to 3,
An optical waveguide, wherein the glass film has a thickness gradually increasing toward an end at an input / output end of the optical waveguide.
請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の光導波路において、
前記基板がシリコン基板であり、前記ガラス膜が石英系ガラス膜であることを特徴とする光導波路。
In the optical waveguide according to any one of claims 1 to 4,
An optical waveguide, wherein the substrate is a silicon substrate and the glass film is a quartz glass film.
基板と、該基板上に形成されたガラス膜とを備えた光導波路を製造する光導波路の製造方法であり、
前記基板上にガラス膜を形成するガラス膜形成工程と、
前記ガラス膜のうち、光をガイドする光ガイド部分の両側に沿う位置に、基板垂直方向に貫通する複数の孔を列をなして形成する孔形成工程と、
前記複数の孔を通して、前記基板のうち前記光ガイド部分の下面に臨む部分に空隙を設ける空隙形成工程とを含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
An optical waveguide manufacturing method for manufacturing an optical waveguide comprising a substrate and a glass film formed on the substrate,
A glass film forming step of forming a glass film on the substrate;
A hole forming step of forming a plurality of holes penetrating in a direction perpendicular to the substrate at positions along both sides of the light guide portion that guides light in the glass film, and
A method of manufacturing an optical waveguide, comprising: a gap forming step of providing a gap in a portion of the substrate facing a lower surface of the light guide portion through the plurality of holes.
請求項6に記載の光導波路の製造方法において、
前記ガラス膜形成工程と、前記孔形成工程との間に、前記ガラス膜をリブ型構造に加工する工程を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
In the manufacturing method of the optical waveguide according to claim 6,
A method of manufacturing an optical waveguide, comprising a step of processing the glass film into a rib-type structure between the glass film forming step and the hole forming step.
請求項6乃至請求項7の何れか一項に記載の光導波路の製造方法において、
前記ガラス膜形成工程と、前記孔形成工程との間に、ガラス膜の膜圧を端部に向かってなだらかに厚くあるいは薄くさせる工程を含むことを特徴とする光導波路の製造方法。
In the manufacturing method of the optical waveguide according to any one of claims 6 to 7,
A method of manufacturing an optical waveguide, comprising a step of gradually increasing or decreasing a film pressure of a glass film toward an end portion between the glass film forming step and the hole forming step.
請求項6乃至請求項8の何れか一項に記載の光導波路の製造方法において、
前記基板がシリコン基板であり、前記ガラス膜が石英系ガラス膜であることを特徴とする光導波路の製造方法。
In the manufacturing method of the optical waveguide according to any one of claims 6 to 8,
The method of manufacturing an optical waveguide, wherein the substrate is a silicon substrate, and the glass film is a quartz glass film.
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