JPH05257021A - 光導波路の製造方法 - Google Patents
光導波路の製造方法Info
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- JPH05257021A JPH05257021A JP4053791A JP5379192A JPH05257021A JP H05257021 A JPH05257021 A JP H05257021A JP 4053791 A JP4053791 A JP 4053791A JP 5379192 A JP5379192 A JP 5379192A JP H05257021 A JPH05257021 A JP H05257021A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、コア層およびクラッド層内における
層厚や屈折率のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝
搬損失が小さい光導波路を得ることができる製造方法を
提供することを目的とする。 【構成】基板上に第1のクラッド層およびコア層を形成
する工程、前記コア層を所望のパターンにパターニング
する工程、並びに前記コア層上に第2のクラッド層を形
成する工程を具備する光導波路の製造方法において、前
記第1および第2のクラッド層の熱膨張係数と前記コア
層の熱膨張係数との差が最小になるように前記第1およ
び第2のクラッド層、並びに前記コア層にドーパントを
ドーピングすることを特徴としている。
層厚や屈折率のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝
搬損失が小さい光導波路を得ることができる製造方法を
提供することを目的とする。 【構成】基板上に第1のクラッド層およびコア層を形成
する工程、前記コア層を所望のパターンにパターニング
する工程、並びに前記コア層上に第2のクラッド層を形
成する工程を具備する光導波路の製造方法において、前
記第1および第2のクラッド層の熱膨張係数と前記コア
層の熱膨張係数との差が最小になるように前記第1およ
び第2のクラッド層、並びに前記コア層にドーパントを
ドーピングすることを特徴としている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信に用いられる光
導波路の製造方法に関し、特に石英系の材料からなる光
導波路の製造方法に関する。
導波路の製造方法に関し、特に石英系の材料からなる光
導波路の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】石英系の材料を用いた従来の光導波路の
製造方法は、以下のようにして行われる。すなわち、図
1(A)に示すように、シリコン基板30上に火炎堆積
法によりガラス微粒子を堆積し、Si−B−Pの組成と
なるようにB、Pをドーピングし、次いで、その上に火
炎堆積法によりガラス微粒子を堆積し、Si−B−P−
Tiの組成となるようにB、P、Tiをドーピングし、
これらを透明ガラス化して下部クラッド層31およびコ
ア層32を形成する。次に、コア層32を通常のフォト
リソグラフィー法によりパターニングして図1(B)に
示すように、導波路パターン33を形成する。最後に、
図1(C)に示すように、導波路パターン33を形成し
た下部クラッド層31上に火炎堆積法によりガラス微粒
子を堆積し、Si−B−Pの組成となるようにB、Pを
ドーピングし、透明ガラス化して上部クラッド層34を
形成する。
製造方法は、以下のようにして行われる。すなわち、図
1(A)に示すように、シリコン基板30上に火炎堆積
法によりガラス微粒子を堆積し、Si−B−Pの組成と
なるようにB、Pをドーピングし、次いで、その上に火
炎堆積法によりガラス微粒子を堆積し、Si−B−P−
Tiの組成となるようにB、P、Tiをドーピングし、
これらを透明ガラス化して下部クラッド層31およびコ
ア層32を形成する。次に、コア層32を通常のフォト
リソグラフィー法によりパターニングして図1(B)に
示すように、導波路パターン33を形成する。最後に、
図1(C)に示すように、導波路パターン33を形成し
た下部クラッド層31上に火炎堆積法によりガラス微粒
子を堆積し、Si−B−Pの組成となるようにB、Pを
ドーピングし、透明ガラス化して上部クラッド層34を
形成する。
【0003】一般に、コア層のみにTi、Ge等のドー
パントをドーピングしてコア層の屈折率を上げて、コア
層とクラッド層の間の屈折率差をつけている。この方法
は、コア層のみにドーピングするドーパントの量を制御
するだけでよいので、屈折率設計を考慮する上で好まし
い方法である。また、この他に、コア層、クラッド層に
それぞれB、P等のドーパントをドーピングして両層の
透明ガラス化温度を低下させている。
パントをドーピングしてコア層の屈折率を上げて、コア
層とクラッド層の間の屈折率差をつけている。この方法
は、コア層のみにドーピングするドーパントの量を制御
するだけでよいので、屈折率設計を考慮する上で好まし
い方法である。また、この他に、コア層、クラッド層に
それぞれB、P等のドーパントをドーピングして両層の
透明ガラス化温度を低下させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法によりコア層、クラッド層に屈折率差および透明ガ
ラス化温度低下のためにドーピングを施すと、コア層と
クラッド層との間の熱膨張係数に差が生じてしまう。こ
れは、ドーパントとしてTiをドーピングとするとコア
層、クラッド層の熱膨張係数が下がり、それ以外のドー
パント(Ge,B,P)をドーピングするとコア層、ク
ラッド層の熱膨張係数が上がるためである。例えば、コ
ア層とクラッド層の間の屈折率差をつけるために、コア
層にTiをドーピングするとコア層の熱膨張係数がクラ
ッド層の熱膨張係数より下がり、コア層にGeをドーピ
ングするとコア層の熱膨張係数がクラッド層の熱膨張係
数より上り、いずれの場合もコア層とクラッド層との間
の熱膨張係数に差が生じる。
方法によりコア層、クラッド層に屈折率差および透明ガ
ラス化温度低下のためにドーピングを施すと、コア層と
クラッド層との間の熱膨張係数に差が生じてしまう。こ
れは、ドーパントとしてTiをドーピングとするとコア
層、クラッド層の熱膨張係数が下がり、それ以外のドー
パント(Ge,B,P)をドーピングするとコア層、ク
ラッド層の熱膨張係数が上がるためである。例えば、コ
ア層とクラッド層の間の屈折率差をつけるために、コア
層にTiをドーピングするとコア層の熱膨張係数がクラ
ッド層の熱膨張係数より下がり、コア層にGeをドーピ
ングするとコア層の熱膨張係数がクラッド層の熱膨張係
数より上り、いずれの場合もコア層とクラッド層との間
の熱膨張係数に差が生じる。
【0005】この熱膨張係数の差は、次のような問題を
引き起こす。一般に、透明ガラス化過程において、堆積
されたガラス微粒子はコア層およびクラッド層となる。
透明ガラス化の冷却時には、コア層およびクラッド層に
は収縮により応力がかかる。上記の方法によりドーピン
グが施されている場合、コア層の熱膨張係数とクラッド
層の熱膨張係数が異なるので、コア層とクラッド層の収
縮の程度が異なる。したがって、コア層とクラッド層と
の間では、一方が圧縮応力、他方が引張応力を受けるこ
とになる。この場合、コア層およびクラッド層は高温下
で軟化状態であるので、互いに変形し、最終的には各層
内において層厚や屈折率のバラツキが生じる。各層、特
にコア層内における層厚や屈折率のバラツキは、光導波
路の伝搬モードに著しい変化をもたらし、モードフィー
ルド径、方向性結合器の結合係数等に悪影響を及ぼし、
光導波路の設計上において問題となる。さらに、このバ
ラツキが大きくなると、得られる光導波路は、光パワー
の伝搬損失が大きいものとなる。
引き起こす。一般に、透明ガラス化過程において、堆積
されたガラス微粒子はコア層およびクラッド層となる。
透明ガラス化の冷却時には、コア層およびクラッド層に
は収縮により応力がかかる。上記の方法によりドーピン
グが施されている場合、コア層の熱膨張係数とクラッド
層の熱膨張係数が異なるので、コア層とクラッド層の収
縮の程度が異なる。したがって、コア層とクラッド層と
の間では、一方が圧縮応力、他方が引張応力を受けるこ
とになる。この場合、コア層およびクラッド層は高温下
で軟化状態であるので、互いに変形し、最終的には各層
内において層厚や屈折率のバラツキが生じる。各層、特
にコア層内における層厚や屈折率のバラツキは、光導波
路の伝搬モードに著しい変化をもたらし、モードフィー
ルド径、方向性結合器の結合係数等に悪影響を及ぼし、
光導波路の設計上において問題となる。さらに、このバ
ラツキが大きくなると、得られる光導波路は、光パワー
の伝搬損失が大きいものとなる。
【0006】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、コア層およびクラッド層内における層厚や屈折率
のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝搬損失が小さ
い光導波路を得ることができる製造方法を提供すること
を目的とする。
あり、コア層およびクラッド層内における層厚や屈折率
のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝搬損失が小さ
い光導波路を得ることができる製造方法を提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、実際に使
用しているドーパントのうちコア層およびクラッド層の
熱膨張率を下げるTiに着目し、ドーパントの種類およ
びドーピング量を調整してコア層とクラッド層の熱膨張
率の差を小さくすることにより、層内における層厚や屈
折率のバラツキを小さくできることを見出し本発明をす
るに至った。
用しているドーパントのうちコア層およびクラッド層の
熱膨張率を下げるTiに着目し、ドーパントの種類およ
びドーピング量を調整してコア層とクラッド層の熱膨張
率の差を小さくすることにより、層内における層厚や屈
折率のバラツキを小さくできることを見出し本発明をす
るに至った。
【0008】すなわち、本発明は、基板上に第1のクラ
ッド層およびコア層を形成する工程、前記コア層を所望
のパターンにパターニングする工程、並びに前記コア層
上に第2のクラッド層を形成する工程を具備する光導波
路の製造方法において、前記第1および第2のクラッド
層の熱膨張係数と前記コア層の熱膨張係数との差が最小
になるように前記第1および第2のクラッド層、並びに
前記コア層にドーパントをドーピングすることを特徴と
する光導波路の製造方法を提供する。ここで、第1およ
び第2のクラッド層にドーピングするドーパントはB,
P,Ti,Ge,およびFからなる群より選ばれた少な
くとも1つの元素であり、コア層にドーピングするドー
パントはTiを含むことが好ましい。
ッド層およびコア層を形成する工程、前記コア層を所望
のパターンにパターニングする工程、並びに前記コア層
上に第2のクラッド層を形成する工程を具備する光導波
路の製造方法において、前記第1および第2のクラッド
層の熱膨張係数と前記コア層の熱膨張係数との差が最小
になるように前記第1および第2のクラッド層、並びに
前記コア層にドーパントをドーピングすることを特徴と
する光導波路の製造方法を提供する。ここで、第1およ
び第2のクラッド層にドーピングするドーパントはB,
P,Ti,Ge,およびFからなる群より選ばれた少な
くとも1つの元素であり、コア層にドーピングするドー
パントはTiを含むことが好ましい。
【0009】第1および第2のクラッド層、並びにコア
層にドーパントをドーピングする場合、図2に示すよう
なドーパント量と屈折率との関係および図3に示すよう
なドーパント量と熱膨張係数との関係を考慮して、コア
層とクラッド層との間において屈折率差をつけ、しかも
両層の熱膨張係数の差を最小にするように各ドーパント
のドーピング量を設定する。
層にドーパントをドーピングする場合、図2に示すよう
なドーパント量と屈折率との関係および図3に示すよう
なドーパント量と熱膨張係数との関係を考慮して、コア
層とクラッド層との間において屈折率差をつけ、しかも
両層の熱膨張係数の差を最小にするように各ドーパント
のドーピング量を設定する。
【0010】
【作用】本発明の光導波路の製造方法によれば、クラッ
ド層の熱膨張係数とコア層の熱膨張係数との差が最小に
なるようにコア層およびクラッド層にドーパントをドー
ピングしているので、透明ガラス化の冷却過程において
コア層とクラッド層の収縮する程度を揃えることができ
る。このため、両層が互いに変形し、各層内において層
厚や屈折率のバラツキが生じることを防止する。
ド層の熱膨張係数とコア層の熱膨張係数との差が最小に
なるようにコア層およびクラッド層にドーパントをドー
ピングしているので、透明ガラス化の冷却過程において
コア層とクラッド層の収縮する程度を揃えることができ
る。このため、両層が互いに変形し、各層内において層
厚や屈折率のバラツキが生じることを防止する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。
【0012】まず、シリコン基板上に火炎堆積法により
クラッド層用ガラス微粒子を堆積し、ドーパントとして
Bを10モル%、Pを0.3モル%ドーピングした。次
いで、この上に火炎堆積法によりコア層用ガラス微粒子
を堆積し、ドーパントとしてTiを0.8モル%、Ge
を0.6モル%をドーピングした。これに1350℃で
約60分間の熱処理を施して透明ガラス化してクラッド
層およびコア層を形成した。このようにして実施例の光
導波路を作製した。
クラッド層用ガラス微粒子を堆積し、ドーパントとして
Bを10モル%、Pを0.3モル%ドーピングした。次
いで、この上に火炎堆積法によりコア層用ガラス微粒子
を堆積し、ドーパントとしてTiを0.8モル%、Ge
を0.6モル%をドーピングした。これに1350℃で
約60分間の熱処理を施して透明ガラス化してクラッド
層およびコア層を形成した。このようにして実施例の光
導波路を作製した。
【0013】一方、クラッド層用ガラス微粒子にBを1
0モル%、Pを0.3モル%ドーピングし、コア層用ガ
ラス微粒子にGeを3.1モル%のみをドーピングし、
透明ガラス化して比較例の光導波路を作製した。
0モル%、Pを0.3モル%ドーピングし、コア層用ガ
ラス微粒子にGeを3.1モル%のみをドーピングし、
透明ガラス化して比較例の光導波路を作製した。
【0014】得られた実施例および比較例の光導波路の
コア層、クラッド層の膜厚および屈折率の層内における
バラツキを測定した。その結果を下記表1に示す。な
お、バラツキの測定は、光導波路を数十箇所において切
断し、その断面を干渉顕微鏡で観察することにより行っ
た。
コア層、クラッド層の膜厚および屈折率の層内における
バラツキを測定した。その結果を下記表1に示す。な
お、バラツキの測定は、光導波路を数十箇所において切
断し、その断面を干渉顕微鏡で観察することにより行っ
た。
【0015】
【表1】 表1から明らかなように、実施例の光導波路は、膜厚お
よび屈折率のバラツキが小さいものであった。これは、
コア層のドーパントとしてTiとGeを使用したので、
熱膨張係数を増減させる作用が相殺されて、コア層の熱
膨張係数とクラッド層の熱膨張係数がほぼ一致したから
である。
よび屈折率のバラツキが小さいものであった。これは、
コア層のドーパントとしてTiとGeを使用したので、
熱膨張係数を増減させる作用が相殺されて、コア層の熱
膨張係数とクラッド層の熱膨張係数がほぼ一致したから
である。
【0016】これに対して比較例の光導波路は、コア層
とクラッド層との間の熱膨張係数の差が大きいために、
膜厚および屈折率のバラツキが大きかった。
とクラッド層との間の熱膨張係数の差が大きいために、
膜厚および屈折率のバラツキが大きかった。
【0017】本実施例においては、クラッド層とコア層
のドーパントの組合わせ(クラッド層/コア層)をB−
P/Ti−Geとし、各々のドーパント量を調整した
が、この他にもドーパントの組合わせ(クラッド層/コ
ア層)をB/B−Ti−P、B/B−Ti−Ge、B−
P/B−P−Ti、B−P/B−P−Ti−Ge、B−
P−Ti/B−P−Ti、B−P−Ti/B−P−Ti
−Geとし、各々のドーパント量を調整しても同様の効
果を発揮したことが確認された。また、本実施例では、
クラッド層にGeをドーピングしていないが、コア層と
クラッド層の熱膨張係数の差が最小になれば、クラッド
層にGeをドーピングしてもよい。
のドーパントの組合わせ(クラッド層/コア層)をB−
P/Ti−Geとし、各々のドーパント量を調整した
が、この他にもドーパントの組合わせ(クラッド層/コ
ア層)をB/B−Ti−P、B/B−Ti−Ge、B−
P/B−P−Ti、B−P/B−P−Ti−Ge、B−
P−Ti/B−P−Ti、B−P−Ti/B−P−Ti
−Geとし、各々のドーパント量を調整しても同様の効
果を発揮したことが確認された。また、本実施例では、
クラッド層にGeをドーピングしていないが、コア層と
クラッド層の熱膨張係数の差が最小になれば、クラッド
層にGeをドーピングしてもよい。
【0018】さらに、本実施例においては、クラッド層
−コア層の2層構造の光導波路について説明したが、ク
ラッド層−コア層−クラッド層の3層構造の光導波路に
ついても本発明が適用されることはいうまでもない。
−コア層の2層構造の光導波路について説明したが、ク
ラッド層−コア層−クラッド層の3層構造の光導波路に
ついても本発明が適用されることはいうまでもない。
【0019】また、本発明における透明ガラス化のため
の熱処理の条件は、ドーパントの種類やドーパント量に
より適宜設定する。
の熱処理の条件は、ドーパントの種類やドーパント量に
より適宜設定する。
【0020】
【発明の効果】以上説明した如く本発明の光導波路の製
造方法は、コア層およびクラッド層内における層厚や屈
折率のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝搬損失が
小さい光導波路を効率良く得ることができるものであ
る。
造方法は、コア層およびクラッド層内における層厚や屈
折率のバラツキが小さく、しかも光パワーの伝搬損失が
小さい光導波路を効率良く得ることができるものであ
る。
【図1】(A)〜(C)は、従来の光導波路の製造方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図2】ドーパント量と屈折率との関係を示すグラフ。
【図3】ドーパント量と熱膨張係数との関係を示すグラ
フ。
フ。
30…シリコン基板、31…下部クラッド層、32…コ
ア層、33…導波路パターン、34…上部クラッド層。
ア層、33…導波路パターン、34…上部クラッド層。
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に第1のクラッド層およびコア層
を形成する工程、前記コア層を所望のパターンにパター
ニングする工程、並びに前記コア層上に第2のクラッド
層を形成する工程を具備する光導波路の製造方法におい
て、前記第1および第2のクラッド層の熱膨張係数と前
記コア層の熱膨張係数との差が最小になるように前記第
1および第2のクラッド層、並びに前記コア層にドーパ
ントをドーピングすることを特徴とする光導波路の製造
方法。 - 【請求項2】 前記第1および第2のクラッド層にドー
ピングするドーパントがB,P,Ti,Ge,およびF
からなる群より選ばれた少なくとも1つの元素であり、
前記コア層にドーピングするドーパントがTiを含む請
求項1記載の光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4053791A JPH05257021A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 光導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4053791A JPH05257021A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 光導波路の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05257021A true JPH05257021A (ja) | 1993-10-08 |
Family
ID=12952644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4053791A Pending JPH05257021A (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | 光導波路の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05257021A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0862441A (ja) * | 1994-08-16 | 1996-03-08 | At & T Corp | 熱的整合界面を有する基板及び導波路構造を含む光デバイス |
EP0907090A2 (en) * | 1997-10-01 | 1999-04-07 | Nortel Networks Corporation | Planar optical waveguide |
US7027702B2 (en) | 2003-02-17 | 2006-04-11 | Tdk Corporation | Optical waveguide |
WO2022180826A1 (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 日本電信電話株式会社 | 光回路の製造装置および光回路の製造方法 |
-
1992
- 1992-03-12 JP JP4053791A patent/JPH05257021A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0862441A (ja) * | 1994-08-16 | 1996-03-08 | At & T Corp | 熱的整合界面を有する基板及び導波路構造を含む光デバイス |
EP0907090A2 (en) * | 1997-10-01 | 1999-04-07 | Nortel Networks Corporation | Planar optical waveguide |
EP0907090A3 (en) * | 1997-10-01 | 2000-06-14 | Nortel Networks Corporation | Planar optical waveguide |
US7027702B2 (en) | 2003-02-17 | 2006-04-11 | Tdk Corporation | Optical waveguide |
WO2022180826A1 (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-01 | 日本電信電話株式会社 | 光回路の製造装置および光回路の製造方法 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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