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JPS6370204A - Manufacturing method of planar optical waveguide - Google Patents

Manufacturing method of planar optical waveguide

Info

Publication number
JPS6370204A
JPS6370204A JP21465586A JP21465586A JPS6370204A JP S6370204 A JPS6370204 A JP S6370204A JP 21465586 A JP21465586 A JP 21465586A JP 21465586 A JP21465586 A JP 21465586A JP S6370204 A JPS6370204 A JP S6370204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
core
layer
core layer
cladding layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21465586A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akira Urano
章 浦野
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP21465586A priority Critical patent/JPS6370204A/en
Publication of JPS6370204A publication Critical patent/JPS6370204A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a low-loss optical waveguide by inserting a core made of a heat resistant material into a hollow glass tube, bringing the tube and core into tight contact with each other, molding the same and cutting out the tube, thereby obtaining the plane optical waveguide. CONSTITUTION:SiCl4 which is a raw material for forming glass and CCl2F4 which is an additive for adjusting refractive index in the form of gas are introduced into hot plasma, and the fine glass particles are deposited on the outside periphery of a glass rod 1A. The deposited layer is converted to transparent glass, by which a clad layer 3 is obtd. The SiCl4 is then supplied into the hot plasma and the core layer 2 consisting of pure quartz glass is formed on the outside periphery. The SiCl4 and CCl2F4 are again supplied to the hot plasma and the clad 3 is formed. The center of the rod 1A which is a product 4 in progress obtd. in the above-mentioned manner is axially ultrasonically bored with a hole and the carbon core 5 is inserted into such hole. The glass tube is shrunk by heating 6 from the outside to obtain the molding conforming to the shape of the core 5. The molding is cut out and the plane optical waveguide is obtd.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光通信システム、光情報処理システム等にお
いて有用な光学部品、特に平面光導波路の、簡単で量産
性に優れた製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for manufacturing optical components useful in optical communication systems, optical information processing systems, etc., particularly planar optical waveguides, which is simple and excellent in mass production. .

従来の技術 光通信システム、光情報処理機等を構成するためには、
発光・受光素子、光伝送路(光ファイノイなど)、光変
調器、光スィッチ、光分岐・結合回路、光フィルタなど
の、従来の電子回路などでみられた各種機能を果す電子
回路部品と同様に、光波領域で該諸機能を実現する光回
路部品が必要となる。これについては、システムが高度
になり多様化するに従って必要な部品の種類も多様化す
ると共に、より特殊なものも要求されるようになってく
る。また、その製造方法においては、量産性も要求され
るようになっている。
Conventional technology In order to configure optical communication systems, optical information processing machines, etc.,
Similar to electronic circuit components that perform various functions found in conventional electronic circuits, such as light emitting/light receiving elements, optical transmission lines (optical fine noise, etc.), optical modulators, optical switches, optical branching/coupling circuits, optical filters, etc. Therefore, optical circuit components that realize the various functions in the light wave domain are required. Regarding this, as systems become more sophisticated and diversified, the types of necessary parts also become more diverse, and more specialized parts are also required. Moreover, mass productivity is also required for the manufacturing method.

中でも、光導波路は、光ファイバとは異なり短距離の光
案内に使用され、例えば変調、偏光、スイッチ、位相シ
フト、分岐、結合、合波、光電変換などの様々な光回路
素子の光導波手段として、更には、それら光回路素子を
組込んだ光集積回路の光導波手段として広く使用されて
いる。
Among them, optical waveguides, unlike optical fibers, are used for short-distance light guidance, and are used as optical waveguide means for various optical circuit elements such as modulation, polarization, switches, phase shifts, branching, coupling, multiplexing, and photoelectric conversion. Furthermore, they are widely used as optical waveguide means for optical integrated circuits incorporating these optical circuit elements.

光導波路には、基板に垂直な方向のみに光を閉じ込める
2次元光導波路すなわち平面導波路と、更に光を一定断
面分布の細いビーム状にして導波する3次元導波路とが
あり、両者に共通な基本的構造は、平面導波路である。
There are two types of optical waveguides: two-dimensional optical waveguides, that is, planar waveguides, which confine light only in the direction perpendicular to the substrate, and three-dimensional waveguides, which guide light in the form of a narrow beam with a constant cross-sectional distribution. A common basic structure is a planar waveguide.

そのような光導波路内に閉じ込めるためには光伝搬用通
路は伝搬する光の波長に対しできる限り透明であり、し
かも周囲環境よりも高屈折率の材料で形成される。この
ような構成を実現するために従来から各種方法が提案さ
れており、例えば基板上部に高屈折率の光導波路材料の
透明層を形成する方法、あるいはイオン拡散・イオン注
入などの処理によって基板を部分的に屈折率変化させる
方法などが知られている。
In order to be confined within such an optical waveguide, the light propagation path is made of a material that is as transparent as possible to the wavelength of the propagating light, and yet has a higher refractive index than the surrounding environment. Various methods have been proposed in the past to realize such a configuration, such as forming a transparent layer of optical waveguide material with a high refractive index on the top of the substrate, or forming a substrate using treatments such as ion diffusion and ion implantation. A method of partially changing the refractive index is known.

次に従来の光導波路の製造法の典型例を図面を参照して
説明する。
Next, a typical example of a conventional optical waveguide manufacturing method will be explained with reference to the drawings.

まず、第3図(a)ないしくd)に工程図を示す選択光
重合法によるプラスチック光導波路形成の方法がある。
First, there is a method of forming a plastic optical waveguide by selective photopolymerization, the process diagram of which is shown in FIGS. 3(a) to 3(d).

この方法によれば、例えば感光性モノマーからなるフィ
ルム10を形成しく第3図(a))、光導波路のパター
ンを有するマスク11をフィルム100表面上に設けた
後に紫外線露光を行なう(第3図(b))。このとき、
紫外線が照射されたモノマーは架橋し、重合する。その
後、マスク11を除去し、マスク11によって紫外線が
照射されなかった部分の未反応モノマーを除去する(第
3図(C))。さらに、その除去された部分に透明なプ
ラスチックを充填し、このフィルム10の両面上にクラ
ッド層12を塗布しく第3図(d))、充填されたプラ
スチックの部分を光導波路13として用いる。
According to this method, a film 10 made of, for example, a photosensitive monomer is formed (FIG. 3(a)), a mask 11 having an optical waveguide pattern is provided on the surface of the film 100, and then UV exposure is performed (FIG. 3(a)). (b)). At this time,
Monomers irradiated with ultraviolet light crosslink and polymerize. Thereafter, the mask 11 is removed, and the unreacted monomer in the portions not irradiated with ultraviolet rays by the mask 11 is removed (FIG. 3(C)). Further, the removed portion is filled with transparent plastic, a cladding layer 12 is applied on both sides of the film 10 (FIG. 3(d)), and the filled plastic portion is used as an optical waveguide 13.

また、第4図にその概略を示す火炎堆積法が知られてい
る。この方法においては、例えば、第4図に示すように
、回転テーブル14上に複数個の平らな基板15を配列
し、基板15付近をバーナ等の加熱器で加熱しながら、
トーチ16の一端からガラス形成用原料ガス17と燃焼
ガス17Aとを導入して火炎加水分解反応させ、ガラス
微粒子を形成し、これらを基板15上に堆積させる。排
ガスは排気管18を通して放出される。なお、回転テー
ブル14を回転させることによって連続的に複数の基板
15上にガラス微粒子を堆積させることができる。さら
にこのガラス微粒子堆積層を有する基板を焼結して堆積
層を透明化する。
Further, a flame deposition method, the outline of which is shown in FIG. 4, is known. In this method, for example, as shown in FIG. 4, a plurality of flat substrates 15 are arranged on a rotary table 14, and while heating the vicinity of the substrates 15 with a heater such as a burner,
Glass-forming raw material gas 17 and combustion gas 17A are introduced from one end of torch 16 to cause a flame hydrolysis reaction to form glass particles, which are deposited on substrate 15. Exhaust gas is discharged through the exhaust pipe 18. Note that by rotating the rotary table 14, glass particles can be continuously deposited on a plurality of substrates 15. Further, the substrate having the glass fine particle deposited layer is sintered to make the deposited layer transparent.

発明が解決しようとする問題点 ところで、第3図に示す選択光重合法は工程が多く、煩
雑で量産性に乏しいものであるとともに、この方法で形
成された先導波路13では光がプラスチック内を伝播す
ること、になり、ガラス等に比べて伝播中の光の損失が
大きいという問題がある。
Problems to be Solved by the Invention Incidentally, the selective photopolymerization method shown in FIG. There is a problem that the loss of light during propagation is greater than that of glass or the like.

また、第4図に示す火炎堆積法においては、ガラス微粒
子の堆積を、これが透明化する温度以下で実施しなけれ
ば、基板15と回転テーブル14とが融着してしまい、
基板15を回転テーブル14から切り離せなくなってし
まう。従って、ガラス微粒子の堆積後さらに温度を上げ
て焼結透明化を行う工程が必要とされ、製造工程が煩雑
となる。また、このとき高温の熱処理を行なうために、
通常ガラスからなる基板15がしばしば曲ってしまうと
いう問題点がある。さらに、基板15の正確な温度分布
が測定できないので、屈折率および膜厚の制御が著しく
困難であるという問題もある。
Further, in the flame deposition method shown in FIG. 4, unless the glass particles are deposited at a temperature below which they become transparent, the substrate 15 and the rotary table 14 will fuse together.
It becomes impossible to separate the substrate 15 from the rotary table 14. Therefore, after the glass particles are deposited, a step of increasing the temperature and sintering the glass to make it transparent is required, which complicates the manufacturing process. Also, in order to perform high temperature heat treatment at this time,
There is a problem in that the substrate 15, which is usually made of glass, often bends. Furthermore, since the accurate temperature distribution of the substrate 15 cannot be measured, there is also the problem that it is extremely difficult to control the refractive index and film thickness.

このように、従来のプラスチック光導波路は、その製造
工程数が多いだけでなく、その基本的問題として伝播損
失が大きく、一方、ガラス光導波路は、光導波路の基本
特性である屈折率分布および膜厚の制御が困難であるた
めに、量産性が低かった。
In this way, conventional plastic optical waveguides not only require a large number of manufacturing steps, but also have a fundamental problem of large propagation loss.On the other hand, glass optical waveguides do not have the same basic characteristics of optical waveguides, such as refractive index distribution and film thickness. Mass productivity was low because it was difficult to control the thickness.

かくして、本発明の目的は、低損失で歩留まりが良く、
しかも量産可能な平面先導波路の製造方法を提供するこ
とである。
Thus, an object of the present invention is to achieve low loss, high yield, and
Moreover, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a planar guided waveguide that can be mass-produced.

問題点を解決す・るための手段 本発明者は平面導波路の製造方法の上記の如き現状に鑑
みて、簡単かつ量産性に優れた製法を開発すべく種々検
討した結果、基板としてガラスロッドを用い、その外周
に屈折率の異なる複数の層を堆積させ、更に上記ガラス
ロッドを穿孔して中空ガラス管とし、これを軟化点近傍
にて整形することが上記目的達成のために極めて有効で
あることを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems In view of the above-mentioned current state of the manufacturing method of planar waveguides, the present inventor conducted various studies in order to develop a manufacturing method that is simple and has excellent mass productivity. It is extremely effective to achieve the above objective by depositing multiple layers with different refractive indexes on the outer periphery of the glass rod, making a hollow glass tube by perforating the glass rod, and shaping it near its softening point. They discovered something and completed the present invention.

即ち、本発明の平面導波路の製造方法は、SiC2を主
成分とするガラスロッド外周に、ガラスからなるコア層
および少なくとも一層のガラスからなるクラッド層を、
該コア層が中間層となり且つ該コア層の屈折率が該コア
層と接する層の屈折率より高(なるように形成し、前記
ガラスロッドを穿孔して中空ガラス管とし、次いで該中
空ガラス管内に、耐熱材でできた中子を挿入し、これら
を相互に密着させて成形し、これを切出して平面導波路
を得ることを特徴とする。
That is, the method for manufacturing a planar waveguide of the present invention includes forming a core layer made of glass and at least one cladding layer made of glass on the outer periphery of a glass rod mainly composed of SiC2.
The core layer becomes an intermediate layer, and the refractive index of the core layer is higher than the refractive index of the layer in contact with the core layer, the glass rod is perforated to form a hollow glass tube, and then the inside of the hollow glass tube is The method is characterized in that a core made of a heat-resistant material is inserted, the cores are molded in close contact with each other, and the core is cut out to obtain a planar waveguide.

上記方法において、ガラスロッドの穿孔して中空ガラス
管とした後、更に、延伸または拡径して、中空ガラス管
内に中子を挿入するようにしてもよい。
In the above method, the glass rod may be perforated to form a hollow glass tube, then further stretched or expanded in diameter, and a core may be inserted into the hollow glass tube.

本発明の方法において、コア層あるいはクラッド層とな
るガラス堆積層の形成は、多孔質ガラス層を形成した後
これを焼結して透明ガラス層とするOVD法(外付法)
又は直接透明ガラス層を形成するPOD (プラズマ外
付法)を用いることも勿論可能である。
In the method of the present invention, the glass deposited layer that becomes the core layer or cladding layer is formed by an OVD method (external deposition method) in which a porous glass layer is formed and then sintered to form a transparent glass layer.
Alternatively, it is of course possible to use POD (plasma external deposition method) which directly forms a transparent glass layer.

基板としてのガラスロッドとしては5102を主成分と
する石英ガラス、バイコールガラス、パイレックスガラ
スなどを例示できる。
Examples of the glass rod used as the substrate include quartz glass containing 5102 as a main component, Vycor glass, and Pyrex glass.

また、コア層は、ガラス形成原料ガスとして5iC1□
またはSi HCl3等のシラン系ガスもしくは、アル
コラード等を主として用い、場合によっては、屈折率を
高めるための添加剤例えばP 0C12、GeCl4、
TiCl3、Ta(:1□、5bC12もしくはこれら
の水素化物、アルコラード等と組合せて使用することに
より得ることができる。これら添加剤は2種以上の混合
物として使用することもでき、さらに前記アルコラード
の他、揮発性有機溶媒、例えばメタノール、エタノール
、アセトン等に溶解性のLi OC2H5、Nb (O
C2H5)Sなどの有機溶液や、水溶性金属ハロゲン化
物(ZnC12など)の水溶液をアトマイザ−や超音波
を利用して霧化し、これらを酸水素バーナあるいはプラ
ズマ形成トーチに導入しガラス微粒子を生成し、これを
ガラスロッド上に堆積させ、ガラス層とすることにより
コア層となる高屈折率ガラス層を得ることができる。こ
れらの添加剤はガラス形成原料そのものとしても使用す
ることができることはいうまでもない。
In addition, the core layer is made of 5iC1□ as a glass forming raw material gas.
Alternatively, silane gas such as Si HCl3 or Alcorade is mainly used, and in some cases, additives to increase the refractive index such as P 0C12, GeCl4,
It can be obtained by using it in combination with TiCl3, Ta(:1□, 5bC12 or their hydrides, alcoholades, etc.) These additives can also be used as a mixture of two or more types, and furthermore, in addition to the above-mentioned alcoholades. , LiOC2H5, Nb(O
Organic solutions such as C2H5)S and aqueous solutions of water-soluble metal halides (ZnC12, etc.) are atomized using an atomizer or ultrasonic waves, and these are introduced into an oxyhydrogen burner or plasma forming torch to generate glass particles. By depositing this on a glass rod to form a glass layer, a high refractive index glass layer that becomes a core layer can be obtained. It goes without saying that these additives can also be used as glass forming raw materials themselves.

コア層は、単一層でもよいが、グレーディッドインデッ
クス型の光ファイバと同様に、複数の層を順次屈折率が
変化するように形成することもできる。
The core layer may be a single layer, but similarly to a graded index optical fiber, a plurality of layers may be formed so that the refractive index changes sequentially.

更に、クラッド層は、コア層との関係で、ガラス形成原
料にコア層の屈折率より、も低屈折率となる添加物(こ
れには前記添加物原料の他に、SF6、CF、等のフッ
化物系ガスやBCl2 、BBr2等の硼素のハロゲン
化物、水素化物、アルコラード等を含む)を適宜選択し
て使用し、少なくとも一層形成する。
Furthermore, in relation to the core layer, the cladding layer contains additives (such as SF6, CF, etc.) that have a lower refractive index than the core layer in the glass forming raw material (in addition to the additive raw materials mentioned above). At least one layer is formed by appropriately selecting and using a fluoride gas, a boron halide such as BCl2, BBr2, hydride, alcoholade, etc.).

またガラスロッド部分は最終的にクラッド層として機能
する場合もあるので、堆積膜から得られるクラッド層は
ガラスロッドと同一組成であってもよい。
Furthermore, since the glass rod portion may ultimately function as a cladding layer, the cladding layer obtained from the deposited film may have the same composition as the glass rod.

ガラス形成用原料もしくは添加剤との混合物は、例えば
POD法では、プラズマ形成用ガスとしてのArおよび
反応ガスとしての02と共にプラズマトーチに導入され
、該プラズマトーチ外側にセットされた高周波コイルに
よって印加される高周波によって励起、分解し反応して
ガラス微粒子を形成しガラスロッド外壁に堆積し、同時
にプラズマフレームにより焼結されて透明ガラス層とな
る。
For example, in the POD method, the glass-forming raw material or mixture with additives is introduced into a plasma torch together with Ar as a plasma-forming gas and 02 as a reactive gas, and is applied by a high-frequency coil set outside the plasma torch. It is excited by high frequency waves, decomposes, and reacts to form glass particles, which are deposited on the outer wall of the glass rod, and at the same time are sintered by a plasma flame to form a transparent glass layer.

これらガラス形成用原料ガスの混合比率は必要に応じて
適当に選択される。
The mixing ratio of these raw material gases for glass formation is appropriately selected as required.

かくして、ガラスロッド外周に所定の屈折率を付与した
コア層および少なくとも1層のクラ、7ド層をなす堆積
層を形成した後、前記ガラスロッドの中心部を軸方向に
穿孔することにより中空ガラス管とする。この場合、超
音波穿孔器を使用して穿孔するか又はCO2レーザを使
用して溶融穿孔する。穴径は、ガラスロッドの外径及び
外周に形成したコア層、クラット層の厚さを考慮して決
定される。即ち、外周に形成したコア層及びクラッド層
を損わない範囲で、可能な限り大きな穴を穿孔すると、
後の延伸、拡径及び平面化工程に有利となる。例えば、
外径15φのガラスロッド外周に、クラッド層、コア層
、クラッド層の順に各々2mm厚でガラス層を形成した
場合、穴径は12φ〜14φ程度であることが望ましい
。これを最終的に要求されるコア層及びクラッド層の厚
みになる様に延伸及び拡径して調整し、次いで平面部を
有する耐熱性材料製の中子を前記ガラス管内に入れ、中
空ガラス管を適当な手段で周囲から加熱することにより
、該ガラス管が中心方向に収縮し、中子と密着する。そ
れを適当な手段、例えば旋盤、ダイヤモンドカッタ等で
切出すことにより所定の寸法、形状の平面導波路を得る
こ、とができる。
In this way, after forming a core layer having a predetermined refractive index on the outer periphery of the glass rod, and at least one layer of deposited layers, a hole is formed in the center of the glass rod in the axial direction to form a hollow glass. Use it as a tube. In this case, the holes are drilled using an ultrasonic drill or by melt drilling using a CO2 laser. The hole diameter is determined in consideration of the outer diameter of the glass rod and the thicknesses of the core layer and crat layer formed on the outer periphery. In other words, if the hole is drilled as large as possible without damaging the core layer and cladding layer formed on the outer periphery,
This is advantageous in the subsequent drawing, diameter expanding and flattening steps. for example,
When a glass layer is formed in the order of cladding layer, core layer, and cladding layer with a thickness of 2 mm on the outer periphery of a glass rod having an outer diameter of 15φ, the hole diameter is preferably about 12φ to 14φ. The core layer and cladding layer are stretched and diameter-expanded to the final required thickness, and then a core made of a heat-resistant material having a flat part is placed inside the glass tube, and the hollow glass tube is By heating the glass tube from its periphery using an appropriate means, the glass tube contracts toward the center and comes into close contact with the core. A planar waveguide having a predetermined size and shape can be obtained by cutting it using a suitable means such as a lathe or a diamond cutter.

この際の加熱手段としては、各種方法が利用できるが、
抵抗加熱炉、高周波誘導加熱炉がより均一な加熱が期待
できるので好ましい。
Various methods can be used as heating means at this time, but
Resistance heating furnaces and high frequency induction heating furnaces are preferred because more uniform heating can be expected.

本発明の方法により得られる平面先導波路は、例えば第
2図(a)及びら)に示すようなものである。
The planar waveguide obtained by the method of the present invention is, for example, as shown in FIGS. 2(a) and 2(a).

ここで、該光導波路は、基板としてのガラス層1と、高
屈折率の光伝播用ガラスのコア層2と、コア層2よりも
低屈折率のガラスのクラッド層3とで構成される。
Here, the optical waveguide is composed of a glass layer 1 as a substrate, a core layer 2 of light propagation glass with a high refractive index, and a cladding layer 3 of glass with a lower refractive index than the core layer 2.

なお中子材料としては、例えばカーボン、ポロンナイト
ライド、アルミナ、ベリリア、シリコンカーバイトなど
を例示することができる。
Examples of the core material include carbon, poron nitride, alumina, beryllia, and silicon carbide.

また、中子の形状は各種のものであり得、三角柱、四角
柱、その他の多角柱からなどいずれであってもよい。
Further, the shape of the core may be various, such as a triangular prism, a quadrangular prism, or another polygonal prism.

罫月 以上のように本発明の方法によれば、まず必要なコア層
、クラッド履用のガラス層を一連の連続した工程でガラ
スロッド外周に形成しく添加剤の種類の変更あるいはそ
の供給量を変化させるだけで屈折率を変えることができ
、殆ど連続操作でコア層、クラッド層を形成することが
可能である)、次いで、前記ガラスロッドの中心を穿孔
して中空ガラス管とし、後に必要に応じて延伸又は拡径
することにより前記コア層及びクラッド層の厚さを調節
し、次いで中子を用いて成形し、更に中子との密着の結
果得られる成形品を単に切断するだけで、容易に平面先
導波路を簡単に形成することが可能となる。
As described above, according to the method of the present invention, the necessary core layer and glass layer for cladding are first formed on the outer periphery of the glass rod in a series of continuous steps, and the type of additive or the amount supplied is changed. It is possible to change the refractive index by simply changing the refractive index, and it is possible to form the core layer and cladding layer in an almost continuous operation).Then, the center of the glass rod is bored to form a hollow glass tube, which can be used later as needed. By adjusting the thickness of the core layer and cladding layer by stretching or expanding the diameter accordingly, then molding using a core, and simply cutting the molded product obtained as a result of close contact with the core, It becomes possible to easily form a planar leading waveguide.

更に、上記のように連続した工程によりコア層とクラッ
ド層を形成できるだけでなく、これらの層を形成する際
、第4図の従来例のように基板15と回転テーブル14
との融着や長時間のガラス形成工程においても基板の変
形という問題がないので、ガラスロッドに透明なコア層
及びクラッド層を直接形成することもできる。
Furthermore, not only can the core layer and the cladding layer be formed through the continuous process as described above, but when forming these layers, the substrate 15 and the rotary table 14 can be formed as in the conventional example shown in FIG.
The transparent core layer and cladding layer can also be directly formed on the glass rod since there is no problem of deformation of the substrate during the fusion with the glass rod or during the long glass forming process.

加えて、塊状の中子にガラス管を密着させているので、
その中子の各面を平坦にしておくことにより、平坦なガ
ラス層が得られる。従って、平坦性の優れた平面先導波
路を切り出すことができる。
In addition, since the glass tube is tightly attached to the lump-like core,
By keeping each face of the core flat, a flat glass layer is obtained. Therefore, a planar leading waveguide with excellent flatness can be cut out.

従って、従来法に見られたような独立した堆積操作が必
要なく、工程が簡略化され、容易に量産化でき、製品の
作製コスト低下の上で極めて効果がある。
Therefore, there is no need for an independent deposition operation as seen in the conventional method, the process is simplified, mass production can be easily carried out, and it is extremely effective in reducing the manufacturing cost of the product.

このように、本発明の方法によれば、光通信システム、
光情報処理システム等の各種光応用機器において有用な
各種形状の、平面先導波路を有利に製造することができ
るので、本発明の方法は光応用分野において極めて有用
な技術といえる。
Thus, according to the method of the present invention, an optical communication system,
The method of the present invention can be said to be an extremely useful technique in the field of optical applications, since it is possible to advantageously manufacture planar waveguides of various shapes useful in various optical application devices such as optical information processing systems.

実施例 以下、実施例により本発明の平面先導波路の製造方法を
具体的に説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施
例により何等制限されない。
EXAMPLES Hereinafter, the method for manufacturing a planar guided waveguide of the present invention will be specifically explained using examples. However, the scope of the present invention is not limited in any way by the following examples.

上述のPOD法を用いて平面光導波路を作製した。第1
図(a)乃至(C)は、本発明の一実施例に係る平面先
導波路の製造方法の工程図である。熱プラズマ中にガラ
ス形成原料ガスとしての5iCIa及び屈折率調整用添
加剤ガスとしてのCCl2F2を導入し、ガラス微粒子
を生成させ、これをガラスロッドIAの外周に堆積・透
明化することによってクラッド層3を形成した。ガラス
ロッドIAは、一定速度で回転及び平行移動可能な旋盤
のチャック(図示せず)に固定されており、適宜回転及
び移動させることにより軸方向及び外周方向に均一なガ
ラス層を全長にわたって形成することができる。
A planar optical waveguide was fabricated using the POD method described above. 1st
Figures (a) to (C) are process diagrams of a method for manufacturing a planar guided waveguide according to an embodiment of the present invention. 5iCIa as a glass forming raw material gas and CCl2F2 as an additive gas for adjusting the refractive index are introduced into the thermal plasma to generate glass fine particles, which are deposited on the outer periphery of the glass rod IA and made transparent, thereby forming the cladding layer 3. was formed. The glass rod IA is fixed to a lathe chuck (not shown) that can rotate and move in parallel at a constant speed, and by appropriately rotating and moving it forms a uniform glass layer over its entire length in the axial and circumferential directions. be able to.

クラッド層3を形成した後に、熱プラズマ中にガラス形
成原料ガスとしての5IC14を供給することにより、
純粋石英ガラスからなるコア層2を該外周に形成した。
After forming the cladding layer 3, by supplying 5IC14 as a glass forming raw material gas into the thermal plasma,
A core layer 2 made of pure silica glass was formed on the outer periphery.

次いて再びガラス形成原料ガスとしての5iC1,及び
屈折率調整用添加剤ガスとしてのCCl2F2を供給す
ることにより、クラッド3を形成した。上記5IC14
及びCCl2F2ガスの流量は、クラッド層3を形成す
るにあたっては5ICI4、CC1,F2ともに350
CC/分、コア層2の形成にあたっては5ICI4のみ
100cc/分であった。
Next, the cladding 3 was formed by again supplying 5iC1 as a glass forming raw material gas and CCl2F2 as an additive gas for adjusting the refractive index. 5IC14 above
The flow rate of CCl2F2 gas is 350 for both 5ICI4, CC1, and F2 when forming the cladding layer 3.
CC/min, and in forming the core layer 2, only 5ICI4 was 100 cc/min.

ガラスロッドIAの外径は20+++m1.コア層2及
びクラッド層3の厚みはそれぞれ0.2mI[lであっ
た。
The outer diameter of the glass rod IA is 20+++m1. The thickness of the core layer 2 and the cladding layer 3 was 0.2 mI [l].

コア層に対するクラッド層の比屈折率差は一1%であっ
た。この様にして第1図(a)に示すような中間製品4
を得た後、ガラスロッドIAの中心を超音波穿孔器によ
り軸方向に穿孔し、内径15 n+n+の中空ガラス管
とした。更に延伸及び拡径の操作により外径22.4m
m、内径21.0揶の中空ガラス管IBとし、第1図ら
)に示すように、耐熱材料(カーボン)で作られた中子
5を挿入した。
The relative refractive index difference between the cladding layer and the core layer was 11%. In this way, an intermediate product 4 as shown in FIG.
After obtaining the glass rod IA, the center of the glass rod IA was perforated in the axial direction using an ultrasonic perforator to obtain a hollow glass tube having an inner diameter of 15 n+n+. The outer diameter was further increased to 22.4m by stretching and expanding the diameter.
A hollow glass tube IB with an inner diameter of 21.0 mm and an inner diameter of 21.0 mm was used, and a core 5 made of a heat-resistant material (carbon) was inserted therein as shown in FIG.

その中空ガラス管IBの外周から加熱手段6によって加
熱(1500度)することにより、中空ガラス管が収縮
しく第1図(C))、中子5の形状に応じた成形体が得
られた。これを切り出して第2図ら)に示すような構成
の平面光導波路が容易に得られこの方法によれば、PO
D法により形成されたコア層及びクラッド層の厚さの変
動もなく、又、最終的に基板となるガラスロッドの径の
変動も見られず、極めて膜質の良い平面先導波路を効率
良(製造することができた。最終製品のコア層及びクラ
ッド層の厚さは、それぞれ約50μmであった。
By heating the hollow glass tube IB from its outer periphery to 1,500 degrees using the heating means 6, the hollow glass tube contracted (FIG. 1C), and a molded body corresponding to the shape of the core 5 was obtained. By cutting out this, a planar optical waveguide having the configuration shown in Fig. 2 etc. can be easily obtained. According to this method, the PO
There is no variation in the thickness of the core layer and cladding layer formed by the D method, and there is no variation in the diameter of the glass rod that will ultimately become the substrate, making it possible to efficiently (manufacture) a planar guided waveguide with extremely good film quality. The thickness of the core layer and cladding layer of the final product was about 50 μm each.

発明の詳細 な説明した様に本発明の平面先導波路の製造方法によれ
ば、まず気相堆積法を利用してコア層及びクラッド層を
形成しているので、極めて低損失の光導波路を得ること
ができる。また、ガラスロッドを基板材料として使用し
ているため、長時間の高温プロセスにおいても、基板の
変形がなく、均一な導波層を得ることができる。
As described in detail, according to the method for manufacturing a planar guided waveguide of the present invention, the core layer and cladding layer are first formed using the vapor deposition method, so that an optical waveguide with extremely low loss can be obtained. be able to. Furthermore, since a glass rod is used as the substrate material, there is no deformation of the substrate even during long-term high-temperature processes, and a uniform waveguide layer can be obtained.

更に、中子の使用により操作が簡略化され、平面先導波
路と小型化することが可能になる。
Furthermore, the use of a core simplifies operation and allows for miniaturization with planar guided waveguides.

かくして、本発明の製造方法によれば、光通信システム
等の進歩に十分対応できる形状、性能の平面光導波路を
極めて効率よく提供することができる。
Thus, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to extremely efficiently provide a planar optical waveguide having a shape and performance that can sufficiently respond to advances in optical communication systems and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1rgJ(a)乃至(C)は、本発明の平面先導波路
の製造方法の工程図であり、 第2図は、本発明により製造された平面光導波路の斜視
図であり、 第3図(a)乃至(d)は、従来の選択光重合法による
製造方法を示す説明図であり、 第4図は、従来の火炎堆積法による製造方法を示す説明
図である。 (主な参照番号) 1・・ガラス眉   IA・・ガラスロッドIB・・ガ
ラス管、  2・・コア層、3・・クラッド層、 4・
・中間製品、5・・中子、    6・・加熱手段、1
0・・フィルム、11・・マスク、 12・・クラッド層、 13・・光導波路、14・・回
転テーブル、15・・基板、16・ ・ トーチ、 17・・ガラス形成用原料ガス、 18・・排気管
1rgJ(a) to (C) are process diagrams of the method for manufacturing a planar guided waveguide of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a planar optical waveguide manufactured by the present invention, and FIG. a) to (d) are explanatory views showing a manufacturing method using a conventional selective photopolymerization method, and FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing method using a conventional flame deposition method. (Main reference numbers) 1... Glass eyebrow IA... Glass rod IB... Glass tube, 2... Core layer, 3... Clad layer, 4...
・Intermediate product, 5. Core, 6. Heating means, 1
0... Film, 11... Mask, 12... Clad layer, 13... Optical waveguide, 14... Rotary table, 15... Substrate, 16... Torch, 17... Raw material gas for glass formation, 18... Exhaust pipe

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)SiO_2を主成分とするガラスロッド外周に、
ガラスからなるコア層および少なくとも、一層のガラス
からなるクラッド層を、該コア層が中間層となり且つ該
コア層の屈折率が該コア層と接する層の屈折率より高く
なるように形成し、前記ガラスロッドを穿孔して中空ガ
ラス管とし、次いで該中空ガラス管内に、耐熱材ででき
た中子を挿入し、これらを相互に密着させて成形し、こ
れを切出して平面光導波路を得ることを特徴とする平面
光導波路の製造方法。
(1) On the outer periphery of the glass rod whose main component is SiO_2,
A core layer made of glass and at least one cladding layer made of glass are formed such that the core layer serves as an intermediate layer and the refractive index of the core layer is higher than the refractive index of the layer in contact with the core layer, and A glass rod is perforated to form a hollow glass tube, a core made of a heat-resistant material is then inserted into the hollow glass tube, the cores are brought into close contact with each other, and the core is molded, and this is cut out to obtain a planar optical waveguide. A method for manufacturing a characteristic planar optical waveguide.
(2)前記ガラスロッドを穿孔して中空ガラス管とした
後、更に、延伸または拡径して、該中空ガラス管内に前
記中子を挿入することを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の方法。
(2) After the glass rod is perforated to form a hollow glass tube, the core is inserted into the hollow glass tube after being further stretched or expanded in diameter.
The method described in section.
(3)前記中空ガラス管と中子との密着を、該中空ガラ
ス管を外部から加熱して収縮させることにより実現する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に
記載の方法。
(3) The hollow glass tube and the core are brought into close contact with each other by heating the hollow glass tube from the outside to shrink it. Method.
(4)前記ガラスロッドを、超音波振動により穿孔する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項まで
のいずれか1項に記載の方法。
(4) The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the glass rod is perforated by ultrasonic vibration.
(5)前記ガラスロッドを、CO_2レーザにより溶融
穿孔することを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
3項までのいずれか1項に記載の方法。
(5) The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the glass rod is melted and perforated using a CO_2 laser.
(6)前記コア層と前記クラッド層との形成は、前記ガ
ラスロッド外周に、前記コア層を形成し、次いで、該コ
ア層の上に前記クラッド層を形成することからなること
を特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項までのい
ずれか1項に記載の方法。
(6) The formation of the core layer and the cladding layer is characterized by forming the core layer on the outer periphery of the glass rod, and then forming the cladding layer on the core layer. A method according to any one of claims 1 to 5.
(7)前記コア層と前記クラッド層との形成は、前記ガ
ラスロッド外周に、前記クラッド層、前記コア層、そし
て、前記クラッド層をその順番で形成することからなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項まで
のいずれか1項に記載の方法。
(7) Formation of the core layer and the cladding layer consists of forming the cladding layer, the core layer, and the cladding layer in that order around the outer periphery of the glass rod. The method according to any one of the ranges 1 to 5.
(8)前記コア層を、同一の屈折率のガラスからなる単
一の層で構成することを特徴とする特許請求の範囲第1
項から第7項までのいずれか1項に記載の方法。
(8) Claim 1, wherein the core layer is composed of a single layer made of glass having the same refractive index.
The method described in any one of paragraphs to paragraphs 7 to 7.
(9)前記コア層を、前記クラッド層に近づくに従い屈
折率が低下する複数のガラス層で構成することを特徴と
する特許請求の範囲第1項から第7項までのいずれか1
項に記載の方法。
(9) Any one of claims 1 to 7, characterized in that the core layer is composed of a plurality of glass layers whose refractive index decreases as it approaches the cladding layer.
The method described in section.
(10)カーボン、ボロンナイトライド、アルミナ、ベ
リリアまたはシリコンカーバイトで形成されている中子
を使用することを特徴とする特許請求の範囲第1項から
第9項までのいずれか1項に記載の方法。
(10) According to any one of claims 1 to 9, the core is made of carbon, boron nitride, alumina, beryllia, or silicon carbide. the method of.
(11)前記コア層およびクラッド層の形成を、化学気
相堆積法で行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項
から第10項までのいずれか1項に記載の方法。
(11) The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the core layer and cladding layer are formed by a chemical vapor deposition method.
(12)前記コア層をガラス形成用原料ガスの化学気相
反応により形成し、前記クラッド層を、ガラス形成用原
料ガスと屈折率調整用添加剤との混合ガスの化学気相反
応により形成することを特徴とする特許請求の範囲第1
1項記載の方法。
(12) The core layer is formed by a chemical vapor phase reaction of a glass forming raw material gas, and the cladding layer is formed by a chemical vapor phase reaction of a mixed gas of a glass forming raw material gas and a refractive index adjusting additive. Claim 1 characterized in that
The method described in Section 1.
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