JP2000266949A - Light waveguide passage and device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路及び光導
波路デバイスに関し、詳細には各々グレーティングを備
えている光導波路及び光導波路デバイスに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide and an optical waveguide device, and more particularly, to an optical waveguide and an optical waveguide device each having a grating.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、情報機器、ネットワークが整備さ
れ、情報データの受け渡しがインターネットに代表され
る通信網によって行われている。さらに、このような通
信網で受け渡しされる情報量が加速度的に増大している
ので、情報通信のインフラの整備、例えば光ファイバー
ケーブルの新たな敷設が急速に進められている。このよ
うな光ファイバーケーブルネットワークでは、ケーブル
単位の信号密度を向上させるために、所望の波長の信号
のみを伝送することができる波長帯域フィルターが利用
される。今後、さらに高速大容量通信ネットワークを実
現するためには、所望の信号以外の信号を大きく減衰さ
せることができる波長帯域フィルター、即ち減衰特性に
優れ、急峻な波長特性を有する波長帯域フィルターが望
まれている。2. Description of the Related Art In recent years, information devices and networks have been improved, and information data has been transferred via a communication network represented by the Internet. Further, since the amount of information transferred on such a communication network is increasing at an accelerating rate, maintenance of information communication infrastructure, for example, new installation of an optical fiber cable, is rapidly progressing. In such an optical fiber cable network, a wavelength band filter capable of transmitting only a signal of a desired wavelength is used to improve the signal density of each cable. In the future, in order to further realize a high-speed and large-capacity communication network, a wavelength band filter capable of greatly attenuating signals other than a desired signal, that is, a wavelength band filter having excellent attenuation characteristics and steep wavelength characteristics is desired. ing.
【０００３】従来利用されている波長帯域フィルター
は、Ｓｉ基板上にＳｉＯ2層のクラッド部を介して形成
した光導波領域に、位相マスクを介して紫外光を照射し
てグレーティングを形成したものである。[0003] A wavelength band filter conventionally used is one in which a grating is formed by irradiating an optical waveguide region formed on a Si substrate through a cladding portion of an SiO 2 layer with ultraviolet light through a phase mask. is there.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の波長帯域フィルターは、位相マスクを介して紫
外線を照射してグレーティングを形成する際、照射され
た紫外線がＳｉ基板とクラッド部をなすＳｉＯ2層との
界面で反射され、この反射光が光導波領域に再度入射す
る。つまり、光導波領域には複数の方向からの強度の異
なる紫外線が入射されるため、光導波領域に設計どおり
のグレーティングを形成するのは困難であった。このよ
うな従来の波長帯域フィルターの透過特性及び反射特性
には、不要なサイドバンドピークが含まれ、急峻な波長
特性を達成するのに弊害となっていた。[SUMMARY OF THE INVENTION However, the conventional wavelength band filters described above, when forming the grating by irradiating ultraviolet light through a phase mask, SiO 2 of ultraviolet irradiated forms a Si substrate and a cladding portion The light is reflected at the interface with the layer, and the reflected light enters the optical waveguide region again. That is, since ultraviolet rays having different intensities from a plurality of directions are incident on the optical waveguide region, it is difficult to form a grating as designed in the optical waveguide region. The transmission characteristics and the reflection characteristics of such a conventional wavelength band filter include unnecessary sideband peaks, which is an obstacle to achieving steep wavelength characteristics.
【０００５】本発明は、上記課題を鑑みてなされたもの
であり、急峻で優れた波長特性を有する光導波路及び光
導波路デバイスを提供することを目的とする。[0005] The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an optical waveguide and an optical waveguide device having steep and excellent wavelength characteristics.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路は、Ｓ
ｉ基板上にＳｉＯ2からなるクラッド部に覆われた光導
波領域が形成され、光導波領域に位相マスクを介して紫
外線で照射して形成さたグレーティングを光導波領域の
一部に備えている光導波路であって、照射された紫外線
のＳｉ基板からの反射を低減させる反射抑制部が、Ｓｉ
基板とクラッド部をなすＳｉＯ2とに挟まれる領域に配
置されていることを特徴とするものである。即ち、本発
明の光導波路は、Ｓｉ基板とクラッド部をなすＳｉＯ2
との間に反射抑制層を設けることで、紫外線を照射して
光導波領域にグレーティングを形成する際、Ｓｉ基板か
らの反射紫外線が反射抑制層で抑制され、光導波領域に
は所望の紫外線のみが照射されるので、所望の形状のグ
レーティングが形成される。このようにグレーティング
を精度良く形成することで、光導波路の波長特性が急峻
で優れたものとなる。An optical waveguide according to the present invention has an S waveguide.
An optical waveguide region covered with a clad portion made of SiO 2 is formed on an i-substrate, and a grating formed by irradiating the optical waveguide region with ultraviolet rays via a phase mask is provided in a part of the optical waveguide region. An optical waveguide, wherein a reflection suppressing portion for reducing reflection of the irradiated ultraviolet light from the Si substrate is made of Si
It is characterized by being arranged in a region sandwiched between a substrate and SiO 2 forming a cladding portion. That is, the optical waveguide of the present invention is made of SiO 2 forming a cladding portion with a Si substrate.
When a grating is formed in the optical waveguide region by irradiating ultraviolet light by providing a reflection suppression layer between the light guide region and the reflection suppressing layer, reflected ultraviolet light from the Si substrate is suppressed by the reflection suppression layer, and only the desired ultraviolet light is applied to the optical waveguide region. Is applied, so that a grating having a desired shape is formed. By forming the grating with high precision in this manner, the wavelength characteristics of the optical waveguide are steep and excellent.
【０００７】具体的には、本発明の光導波路において、
反射抑制部を、段差が紫外線の波長の１／２以上である
Ｓｉ基板の表面に形成された凹凸とするのが好ましく、
段差を紫外線の波長以上とするのがさらに好ましい。Specifically, in the optical waveguide of the present invention,
It is preferable that the reflection suppressing portion is formed with irregularities formed on the surface of the Si substrate in which the level difference is at least 以上 of the wavelength of the ultraviolet light,
More preferably, the step is equal to or longer than the wavelength of the ultraviolet light.
【０００８】また本発明の光導波路において、Ｓｉ基板
の表面に形成された鋸歯形状の突起部を反射抑制部とし
てもよい。Further, in the optical waveguide of the present invention, a saw-tooth-shaped projection formed on the surface of the Si substrate may be used as the reflection suppressing portion.
【０００９】さらに本発明の光導波路において、反射抑
制部をなす突起部の直上に光導波領域を配置するのが好
ましい。Further, in the optical waveguide according to the present invention, it is preferable that the optical waveguide region is disposed immediately above the projection forming the reflection suppressing portion.
【００１０】また、本発明において、反射抑制部を紫外
線に対する反射率が５０％以下の材料からなる層構造と
するのが好ましく、紫外線に対する反射率が３０％以下
の材料からなる層構造とするのがさらに好ましい。In the present invention, the reflection suppressing portion preferably has a layer structure made of a material having a reflectance of 50% or less for ultraviolet rays, and has a layer structure made of a material having a reflectance of 30% or less for ultraviolet rays. Is more preferred.
【００１１】詳細には、本発明の光導波路の反射抑制部
を形成する材料を、金及び銀から少なくとも一つ選択す
るのが好ましい。More specifically, it is preferable to select at least one of gold and silver as a material for forming the reflection suppressing portion of the optical waveguide of the present invention.
【００１２】さらに、本発明に光導波路において、Ｓｉ
基板の表面を熱酸化して酸化Ｓｉ層を形成して反射抑制
部としてもよい。Further, according to the present invention, in the optical waveguide, Si
The surface of the substrate may be thermally oxidized to form a silicon oxide layer to serve as a reflection suppressing portion.
【００１３】本発明の光導波路デバイスは、光導波路
と、Ｓｉ基板に形成されかつ光導波路に連結された３ｄ
Ｂカプラーとを備えたことを特徴とする。An optical waveguide device according to the present invention comprises an optical waveguide and a 3d optical waveguide formed on a Si substrate and connected to the optical waveguide.
And a B coupler.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】実施の形態１．最初に本発明の実
施の形態１にかかる光導波路について説明する。本実施
の形態の光導波路は、ＳｉＯ2層からなるクラッド層に
挟まれた光導波領域（コア領域）が、Ｓｉ基板上に配置
されたものであり、所望の波長の光信号のみを透過さ
せ、反射させるように光導波領域の一部にはグレーティ
ングが形成されている。また、Ｓｉ基板の表面には反射
抑制部が形成されていて、クラッド層はこの反射抑制部
と接触している。後述するように、グレーティングは、
位相マスクを介して光導波領域を紫外線光線で照射して
形成したものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 First, an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention will be described. In the optical waveguide of the present embodiment, an optical waveguide region (core region) sandwiched between cladding layers made of a SiO 2 layer is disposed on a Si substrate, and allows only an optical signal of a desired wavelength to pass therethrough. A grating is formed in a part of the optical waveguide region so as to reflect light. Further, a reflection suppressing portion is formed on the surface of the Si substrate, and the cladding layer is in contact with the reflection suppressing portion. As described below, the grating
The optical waveguide region is formed by irradiating the optical waveguide region with an ultraviolet ray via a phase mask.
【００１５】次に、本実施の形態の光導波路の製造方法
について説明する。最初にＳｉ基板の表面に反射抑制部
を形成する。具体的には、ダイヤモンドペースト等の研
磨剤を用いてＳｉ基板の表面を研磨して、Ｓｉ基板の表
面に凹凸を形成する方法、又は機械加工によってＳｉ基
板の表面を切削して、Ｓｉ基板の表面に鋸の歯形状の突
起部を所定の間隔を隔てて形成する方法等が挙げられ
る。以下、本明細書では、研磨剤で形成した反射抑制部
を凹凸型反射抑制部、Ｓｉ基板を切削して形成した反射
抑制部を鋸形型反射抑制部と呼ぶ。Next, a method for manufacturing the optical waveguide of the present embodiment will be described. First, a reflection suppressing portion is formed on the surface of the Si substrate. Specifically, the surface of the Si substrate is polished using a polishing agent such as diamond paste or the like, and the surface of the Si substrate is cut by a method of forming irregularities on the surface of the Si substrate or machining. A method of forming saw-tooth-shaped protrusions on the surface at predetermined intervals, and the like can be given. Hereinafter, in the present specification, a reflection suppressing portion formed of an abrasive is referred to as an uneven reflection suppressing portion, and a reflection suppressing portion formed by cutting a Si substrate is referred to as a saw-shaped reflection suppressing portion.
【００１６】Ｓｉ基板の表面に反射抑制部を形成した
後、この反射抑制部上にアンダークラッド層としてＳｉ
Ｏ2層を形成する。次に、アンダークラッド層の一部に
光導波領域としてＧｅを含有するＳｉＯ2層を形成し、
さらに、光導波領域上に再度、オーバークラッド層とし
てＳｉＯ2層を形成する。After forming a reflection suppressing portion on the surface of the Si substrate, an Si layer is formed on the reflection suppressing portion as an under cladding layer.
An O 2 layer is formed. Next, an SiO 2 layer containing Ge is formed as an optical waveguide region in a part of the under cladding layer,
Further, an SiO 2 layer is formed again as an over cladding layer on the optical waveguide region.
【００１７】次に、特定のピッチの凹凸を有する位相マ
スクを介して紫外線を光導波領域に照射し、光導波領域
の一部に位相マスクのピッチに対応するグレーティング
を形成する。Next, ultraviolet light is applied to the optical waveguide region through a phase mask having irregularities at a specific pitch, and a grating corresponding to the pitch of the phase mask is formed in a part of the optical waveguide region.
【００１８】この際、アンダークラッド層を透過した紫
外線は反射抑制部で減衰されて、Ｓｉ基板で反射され、
再び光導波領域に入射する紫外線の強度を非常に弱くす
ることができる。つまり、光導波領域に照射される紫外
線は、実質的に位相マスクを介して直接入射された紫外
線のみであるから、光導波領域には位相マスクのピッチ
に対応する所望のグレーテングが形成される。At this time, the ultraviolet light transmitted through the under cladding layer is attenuated by the reflection suppressing portion, reflected by the Si substrate, and
Again, the intensity of the ultraviolet light incident on the optical waveguide region can be made very weak. In other words, since the ultraviolet light applied to the optical waveguide region is substantially only the ultraviolet light directly incident through the phase mask, a desired grating corresponding to the pitch of the phase mask is formed in the optical waveguide region. .
【００１９】上述したように、反射抑制部は紫外線を乱
反射させることで光導波領域に達成する反射紫外線を減
衰させるものである。本実施の形態においては、凹凸型
反射抑制部の凹凸段差を、光導波領域に照射する紫外線
の波長よりも大きくする。As described above, the reflection suppressing portion attenuates the reflected ultraviolet light achieved in the optical waveguide region by irregularly reflecting the ultraviolet light. In the present embodiment, the unevenness of the uneven reflection suppressing portion is set to be larger than the wavelength of the ultraviolet light applied to the optical waveguide region.
【００２０】また、鋸形型反射抑制部に関しては、突起
部の頂点の直上に光導波領域を形成するのが好ましい。
こうすることで、Ｓｉ基板からの反射紫外線が光導波領
域に至ることをより効果的に防止することができる。Regarding the saw-shaped reflection suppressing portion, it is preferable to form an optical waveguide region immediately above the apex of the projection.
By doing so, it is possible to more effectively prevent the ultraviolet rays reflected from the Si substrate from reaching the optical waveguide region.
【００２１】さらに、突起部の頂点の角度を４５°以上
にし、紫外線を突起部間で乱反射させることで、Ｓｉ基
板からの反射紫外線が光導波領域に至ることをより効果
的に防止することができる。Further, by setting the angle of the apex of the projection to 45 ° or more and irregularly reflecting ultraviolet rays between the projections, it is possible to more effectively prevent ultraviolet rays reflected from the Si substrate from reaching the optical waveguide region. it can.
【００２２】また、上記実施の形態のように、凹凸型反
射抑制部の凹凸段差を、光導波領域に照射する紫外線の
波長より大きくするのが好ましいが、本発明はこれに限
定されるではなく、凹凸段差を光導波領域に照射する紫
外線の波長の１／２以上にすることによっても、同様の
効果を得ることができる。凹凸段差を、紫外線の波長の
１／２以上と設定したのは、以下に説明する検証に基づ
くものである。Further, as in the above-described embodiment, it is preferable that the uneven step of the uneven reflection suppressing portion is made larger than the wavelength of the ultraviolet light to be applied to the optical waveguide region. However, the present invention is not limited to this. The same effect can be obtained by setting the unevenness to １ ／ or more of the wavelength of the ultraviolet light applied to the optical waveguide region. The reason why the unevenness step is set to be equal to or more than の of the wavelength of the ultraviolet light is based on the verification described below.
【００２３】光導波路を光バンドパスフィルター（波長
帯域フィルター）として実用する場合、反射帯域の反射
特性と反射帯域外の反射特性との差（以下、帯域外減衰
量と呼ぶ）が、２０ｄＢ以上であることが要求され、２
５ｄＢ以上であるのが好ましい。光導波路の帯域外減衰
量を低下させる原因は、上述したように、ＳｉＯ2層の
光導波領域に紫外線を照射した際、Ｓｉ基板とＳｉＯ2
層との界面で反射した紫外線がＳｉＯ2層の光導波領域
に達成することによる。従って、Ｓｉ基板とＳｉＯ2層
との界面で紫外線を乱反射させ、ＳｉＯ2層の光導波領
域に達成する反射紫外線を減少させるように、Ｓｉ基板
とＳｉＯ2層との界面を形成する必要がある。即ち、凹
凸型反射抑制部の凹凸段差を、ＳｉＯ2層の光導波領域
に達成する反射紫外線を減少させるように設定する必要
がある。When the optical waveguide is put to practical use as an optical bandpass filter (wavelength band filter), the difference between the reflection characteristics in the reflection band and the reflection characteristics outside the reflection band (hereinafter referred to as out-of-band attenuation) is 20 dB or more. Is required, and 2
It is preferably at least 5 dB. Cause of reducing out-of-band attenuation of the optical waveguide, as described above, when irradiated with ultraviolet rays in the optical waveguide region of the SiO 2 layer, Si substrate and the SiO 2
Ultraviolet rays reflected at the interface with the layer reach the optical waveguide region of the SiO 2 layer. Thus, the light was diffused reflection at the interface between the Si substrate and the SiO 2 layer so as to reduce the reflection ultraviolet to achieve the optical waveguide region of the SiO 2 layer, it is necessary to form an interface between the Si substrate and the SiO 2 layer . That is, it is necessary to set the uneven step of the uneven reflection suppressing portion so as to reduce the reflected ultraviolet light which is achieved in the optical waveguide region of the SiO 2 layer.
【００２４】さらに、凹凸型反射抑制部の凹凸段差と帯
域外減衰量との関係について検証するために、それぞ
れ、凹凸段差が、ＳｉＯ2層の光導波領域に照射される
紫外線の波長の２倍、１倍、１／２倍、１／５倍及び１
／１０倍である凹凸型反射抑制部を備えた５つの光導波
路を製作し、その帯域外減衰量を測定した。Further, in order to verify the relationship between the unevenness of the uneven reflection suppressing portion and the amount of out-of-band attenuation, the unevenness is twice the wavelength of the ultraviolet light applied to the optical waveguide region of the SiO 2 layer. 1x, 1 / 2x, 1 / 5x and 1
Five optical waveguides having a / 10-fold uneven reflection suppressing portion were manufactured, and the out-of-band attenuation was measured.
【００２５】凹凸段差を紫外線波長の２倍及び１倍とし
た凹凸型反射抑制部を備えている光導波路の帯域外減衰
量は、いずれも２５ｄＢ以上であり、光バンドパスフィ
ルターとして用いるには好ましいことが判明した。ま
た、凹凸段差を紫外線波長の１／２倍とした凹凸型反射
抑制部を備えている光導波路の帯域外減衰量は、約２０
ｄＢであり、凹凸段差を紫外線波長の１／２倍としても
光バンドパスフィルターとして用いることが可能なこと
も判明した。The out-of-band attenuation of an optical waveguide having an uneven reflection suppressing portion with an uneven step twice or one times the ultraviolet wavelength is 25 dB or more, which is preferable for use as an optical bandpass filter. It has been found. Further, the out-of-band attenuation of the optical waveguide having the concave-convex type reflection suppressing portion in which the concave-convex step is set to 1/2 of the ultraviolet wavelength is about 20%.
dB, and it was also found that it was possible to use it as an optical band-pass filter even when the unevenness step was set to half the ultraviolet wavelength.
【００２６】しかしながら、凹凸段差を紫外線波長の１
／５倍及び１／１０倍とした凹凸型反射抑制部を備えて
いる光導波路の帯域外減衰量は、いずれも１２〜１５ｄ
Ｂであるから、このような光導波路は実用的な光バンド
パスフィルターとして十分ではない。つまり、凹凸型反
射抑制部の凹凸段差を紫外線波長の１／２より小さく
し、Ｓｉ基板とＳｉＯ2層との界面を鏡面に近づける
と、ＳｉＯ2層の光導波領域に達成する反射紫外線が増
大し、帯域外減衰量が低下する。However, the unevenness step is set to the ultraviolet wavelength of 1
The out-of-band attenuation of the optical waveguide having the concave / convex-shaped reflection suppressor set to / 5 times and 1/10 times is 12 to 15 d.
Because of B, such an optical waveguide is not sufficient as a practical optical bandpass filter. That is, if the unevenness of the uneven reflection suppressing portion is made smaller than 1/2 of the ultraviolet wavelength, and the interface between the Si substrate and the SiO 2 layer is made closer to a mirror surface, the amount of reflected ultraviolet light that is achieved in the optical waveguide region of the SiO 2 layer increases. As a result, the out-of-band attenuation decreases.
【００２７】上述した理由から、光導波路を実用的な光
バンドパスフィルターとして用いるには、凹凸型反射抑
制部の凹凸段差を紫外線の波長の１／２以上にする必要
があり、さらに、帯域外減衰量を向上させるためには、
凹凸段差を紫外線の波長以上とするのが好ましい。For the reasons described above, in order to use the optical waveguide as a practical optical band-pass filter, it is necessary to make the unevenness of the uneven reflection suppressing portion equal to or more than の of the wavelength of ultraviolet light. To improve the attenuation,
It is preferable that the unevenness step is equal to or longer than the wavelength of the ultraviolet light.
【００２８】このような本実施の形態の光導波路は、設
計通りのグレーティングを形成することができるので、
所望の波長以外の信号に対しては優れた減衰特性を示
す、即ち、サイドピークが大きく抑えられた優れたバン
ドパスフィルターとして機能するものである。In the optical waveguide according to the present embodiment, a grating as designed can be formed.
It exhibits excellent attenuation characteristics with respect to signals other than the desired wavelength, that is, functions as an excellent bandpass filter in which side peaks are greatly suppressed.
【００２９】実施の形態２．次に本発明の実施の形態２
にかかる光導波路について説明する。本実施の形態の光
導波路は、アンダクラッド層とＳｉ基板との間に層構造
の反射抑制部を介在させたものであり、この層構造の反
射抑制部は、グレーティング形成に用いる紫外線に対す
る反射率が３０％以下の材料で形成される。具体的に
は、例えば、金、銀、又は金と銀との両方を用いて、Ｓ
ｉ基板上に金属層を形成し、反射抑制部とする。また
は、Ｓｉ基板の表面を熱酸化して、Ｓｉ基板の表面にＳ
ｉ酸化膜層を形成して反射抑制部としてもよい。Embodiment 2 Next, Embodiment 2 of the present invention
Will be described. The optical waveguide of the present embodiment has a reflection suppressing portion having a layer structure interposed between the under cladding layer and the Si substrate. The reflection suppressing portion having the layer structure has a reflectance with respect to the ultraviolet light used for forming the grating. Is formed of a material of 30% or less. Specifically, for example, using gold, silver, or both gold and silver,
A metal layer is formed on the i-substrate to serve as a reflection suppressing portion. Alternatively, the surface of the Si substrate is thermally oxidized and S
An i-oxide film layer may be formed to serve as a reflection suppressing portion.
【００３０】本実施の形態の光導波路の反射抑制部は、
グレーティング形成に用いる紫外線に対する反射率が３
０％以下の材料で形成されたものであるが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、紫外線に対する反射率が
５０％以下の材料で反射抑制部を形成しても、同様の効
果を得ることができる。反射抑制部を形成する材料の紫
外線反射率を５０％以下としたのは、以下に説明する検
証に基づくものである。The reflection suppressing portion of the optical waveguide according to the present embodiment
The reflectance to ultraviolet light used for forming the grating is 3
The present invention is not limited to this, but the same effect can be obtained even if the reflection suppressing portion is formed of a material having a reflectance of 50% or less with respect to ultraviolet rays. Obtainable. The reason why the UV reflectance of the material forming the reflection suppressing portion is set to 50% or less is based on the verification described below.
【００３１】上記実施の形態１にかかる光導波路は、Ｓ
ｉ基板に凹凸型反射抑制部を設け、反射紫外線の強度を
低減したものであり、凹凸型反射抑制部の紫外線反射率
を測定すると、凹凸型反射抑制部の凹凸段差が紫外線の
波長に等しい場合、凹凸型反射抑制部の紫外線反射率は
約３０％であり、凹凸段差が紫外線の波長の１／２程度
である場合、凹凸型反射抑制部の紫外線反射率は約５０
％であった。このことから、Ｓｉ基板とＳｉＯ2層との
間に介在させる反射抑制部の紫外線反射率を５０％以
下、好ましくは３０％以下とすることで、バンドパスフ
ィルターとして実用可能な帯域外減衰率を有する光導波
路を得ることができる。The optical waveguide according to the first embodiment has an S
The i-substrate is provided with an uneven reflection suppressing portion to reduce the intensity of reflected ultraviolet light. When the UV reflectance of the uneven reflection suppressing portion is measured, the unevenness of the uneven reflection suppressing portion is equal to the wavelength of ultraviolet light. The UV reflectance of the concave / convex type reflection suppressor is about 30%, and the UV reflectivity of the convex / concave type reflection suppressor is about 50% when the level difference is about 1/2 of the wavelength of the UV light.
%Met. From this, by setting the UV reflectance of the reflection suppressing portion interposed between the Si substrate and the SiO 2 layer to 50% or less, preferably 30% or less, the out-of-band attenuation factor that can be used as a band-pass filter is reduced. An optical waveguide having the same can be obtained.
【００３２】さらに、反射抑制部の紫外線反射率と光導
波路の帯域外減衰率との関係について検討するために、
表面が平坦なＳｉ基板に形成され、紫外線反射率が３０
％以下の金、銀からなる反射抑制部を備えている光導波
路と、同様に、表面が平坦なＳｉ基板に形成され、紫外
線反射率が５０％以下の銅からなる反射抑制部を備えて
いる光導波路を製造した。続いて、それぞれの帯域外減
衰率を測定したところ、紫外線反射率が３０％以下の材
料からなる反射抑制部を備えている光導波路の帯域外減
衰量は、２５ｄＢ以上であり、紫外線反射率が５０％以
下の材料からなる反射抑制部を備えている光導波路の帯
域外減衰量は、２２ｄＢであった。また、紫外線反射率
が５０％以下の酸化膜層を表面が平坦なＳｉ基板に形成
し反射抑制層とした場合も、同様に帯域外減衰率が２０
ｄＢ以上の光導波路を得ることができた。Further, in order to examine the relationship between the ultraviolet reflectance of the reflection suppressing section and the out-of-band attenuation factor of the optical waveguide,
It is formed on a flat Si substrate and has an ultraviolet reflectance of 30
% As well as an optical waveguide having a reflection suppressing portion made of gold or silver, and a reflection suppressing portion made of copper having an ultraviolet reflectance of 50% or less formed on a flat Si substrate. An optical waveguide was manufactured. Subsequently, when the out-of-band attenuation was measured, the out-of-band attenuation of the optical waveguide having the reflection suppressing portion made of a material having an ultraviolet reflectance of 30% or less was 25 dB or more, and the ultraviolet reflectance was 25% or more. The out-of-band attenuation of the optical waveguide including the reflection suppressing portion made of a material of 50% or less was 22 dB. Similarly, when an oxide film layer having an ultraviolet reflectance of 50% or less is formed on a Si substrate having a flat surface and used as a reflection suppressing layer, the out-of-band attenuation factor is also 20%.
An optical waveguide of dB or more could be obtained.
【００３３】上述したように、光導波路を光バンドパス
フィルターとして実用する場合、帯域外減衰量が２０ｄ
Ｂ以上であることが要求され、２５ｄＢ以上であるのが
好ましいが、本実施の形態の光導波路は、反射抑制部を
形成する材料の紫外線反射率を５０％以下とすること
で、上記要求を満たす。As described above, when the optical waveguide is used as an optical bandpass filter, the out-of-band attenuation is 20 d.
B or more, and preferably 25 dB or more. The optical waveguide of the present embodiment satisfies the above requirement by setting the UV reflectance of the material forming the reflection suppressing portion to 50% or less. Fulfill.
【００３４】上述したような層構造の反射抑制部は、上
記実施の形態１で説明した反射抑制部と同様の作用・効
果を示す。従って、実施の形態２にかかる光導波路は、
上記実施の形態１にかかる光導波路と同様に、サイドピ
ークが大きく抑えられた優れたバンドパスフィルターと
して機能するものである。The reflection suppressing section having the above-described layer structure has the same operation and effects as those of the reflection suppressing section described in the first embodiment. Therefore, the optical waveguide according to the second embodiment is
Like the optical waveguide according to the first embodiment, the optical waveguide functions as an excellent band-pass filter in which side peaks are largely suppressed.
【００３５】実施の形態３．本発明の実施の形態３にか
かる光導波路デバイスは、上記実施の形態の光導波路を
用いたものであり、同一のＳｉ基板上に上記実施の形態
の光導波路と３ｄＢカプラ−とを形成し、さらに光導波
路と３ｄＢカプラ−とを連結させたものである。Embodiment 3 FIG. An optical waveguide device according to the third embodiment of the present invention uses the optical waveguide of the above embodiment, and forms the optical waveguide of the above embodiment and a 3 dB coupler on the same Si substrate, Further, the optical waveguide is connected to a 3 dB coupler.
【００３６】本実施の形態の光導波路デバイスは、３ｄ
Ｂカプラーを備えているので光導波路に容易に光信号を
伝送することができる。The optical waveguide device according to the present embodiment has a 3d
Since a B coupler is provided, an optical signal can be easily transmitted to the optical waveguide.
【００３７】[0037]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００３８】実施例１．実施例１として、凹凸型反射抑
制部を備えた実施の形態１の光導波路を製造した。以
下、図１を参照して、実施例１の光導波路３０の製造方
法について説明する。まず、厚さ１ｍｍのＳｉ基板１の
表面を粒径約１μｍのダイアモンドペーストを用いて研
磨し、Ｓｉ基板１の表面に段差約１μｍの凹凸を形成し
凹凸型反射抑制部１０とした。さらに、Ｓｉ基板１の表
面を十分洗浄した後、ＣＶＤ装置を用いて、アンダーク
ラッド層２としてＳｉＯ2層を凹凸型反射抑制部１０上
に蒸着し、表面が平滑なＳｉ/ＳｉＯ2基板を作製した。Embodiment 1 As Example 1, the optical waveguide of Embodiment 1 including the uneven reflection suppressing portion was manufactured. Hereinafter, a method of manufacturing the optical waveguide 30 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, the surface of a Si substrate 1 having a thickness of 1 mm was polished using a diamond paste having a particle size of about 1 μm, and irregularities having a step of about 1 μm were formed on the surface of the Si substrate 1 to form an irregular reflection-suppressing portion 10. Further, after sufficiently cleaning the surface of the Si substrate 1, an SiO 2 layer is deposited as an under cladding layer 2 on the uneven reflection suppressing portion 10 using a CVD apparatus to produce a Si / SiO 2 substrate having a smooth surface. did.
【００３９】次に、アンダークラッド層２上にＧｅを含
んだＳｉＯ2層を蒸着し、エッチングして光導波領域３
（コア領域）を形成した。続いて、光導波領域３上にオ
ーバークラッド層４として、再度ＳｉＯ2層を形成し
た。Next, a SiO 2 layer containing Ge is deposited on the under cladding layer 2 and etched to form an optical waveguide region 3.
(Core region) was formed. Subsequently, an SiO 2 layer was formed again as the over cladding layer 4 on the optical waveguide region 3.
【００４０】上述した処理を施したＳｉ基板１を高圧水
素雰囲気中に２週間放置し、Ｇｅを含んだＳｉＯ2層か
らなる光導波領域３が紫外光照射で光学屈折率が大きく
変化するように前処理を行った。The Si substrate 1 subjected to the above-described treatment is left in a high-pressure hydrogen atmosphere for two weeks so that the optical waveguide region 3 made of a Ge 2 -containing SiO 2 layer changes its optical refractive index by irradiation with ultraviolet light. Pretreatment was performed.
【００４１】２週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５５０ｎｍの位相マスクを介
して、波長２４８ｎｍのエキシマレーザーでマッハツェ
ンダ(ＭＺ)型、又は３ｄＢカプラの直線光導波領域３に
紫外線照射し、光導波領域３にグレーティングを形成し
た。グレーティング形成時、照射されたエキシマレーザ
ーのＳｉ基板１とアンダークラッド層２との界面におけ
る反射は、その界面に形成された凹凸型反射抑制部１０
で大幅に抑制され、わずかな反射紫外線も光導波領域３
の屈折率を変化させない程度にまで減衰される。Two weeks later, the Si substrate 1 is taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and a Mach-Zehnder (MZ) type or 3 dB coupler linear optical waveguide region 3 is irradiated with an excimer laser having a wavelength of 248 nm through a phase mask having a center wavelength of 1550 nm. Was irradiated with ultraviolet rays to form a grating in the optical waveguide region 3. At the time of forming the grating, the reflection of the irradiated excimer laser at the interface between the Si substrate 1 and the under cladding layer 2 is caused by the uneven reflection suppressing portion 10 formed at the interface.
, And even a small amount of reflected ultraviolet light can be suppressed
Is attenuated to such an extent that does not change the refractive index.
【００４２】次に、導波路３０に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定した。光導波路３０の反射特性
は、図２に示すように、幅１ｎｍで１５５０ｎｍを中心
波長とするものであった。Next, an optical fiber was connected to the waveguide 30, and the light reflection characteristics were measured. As shown in FIG. 2, the reflection characteristics of the optical waveguide 30 were such that the center wavelength was 1550 nm and the center wavelength was 1550 nm.
【００４３】比較例．比較例として、Ｓｉ基板とＳｉＯ
2層の界面が平滑であり、反射特性の中心が１５５０ｎ
ｍである従来の光導波路の反射特性を図３に示す。Comparative example. As a comparative example, a Si substrate and SiO
The interface between the two layers is smooth, and the center of the reflection characteristics is 1550n.
FIG. 3 shows the reflection characteristic of the conventional optical waveguide having a value of m.
【００４４】図２と図３とから、実施例１の光導波路３
０は、１５４９.５ｎｍ以下及び１５５０.５ｎｍ以上の
波長帯域におけるサイドバンドピークが非常に低く抑え
られており、従来よりも優れた光バンドパスフィルター
として機能することが確認できた。From FIG. 2 and FIG. 3, the optical waveguide 3 of the first embodiment is shown.
In the case of No. 0, the sideband peaks in the wavelength bands of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more were suppressed very low, and it was confirmed that the film functions as an optical bandpass filter superior to the conventional one.
【００４５】また、反射抑制部１０の段差について検証
したところ、反射抑制部１０の段差は１００ｎｍ以上で
効果があることが判った。このことは、１９０ｎｍ〜４
００ｎｍの波長を有する紫外光を用いて、グレーティン
グを形成した場合も同様であった。Further, when the step of the reflection suppressing portion 10 was verified, it was found that the effect of the step of the reflection suppressing portion 10 was 100 nm or more. This is from 190 nm to 4
The same was true when a grating was formed using ultraviolet light having a wavelength of 00 nm.
【００４６】さらに、グレーティングを形成する際に用
いる紫外線の波長と、反射抑制部１０の段差について検
証したところ、反射抑制部１０の段差が、紫外線の波長
の１／２以上である場合、特に効果があることが判っ
た。Further, when the wavelength of the ultraviolet light used for forming the grating and the step of the reflection suppressing portion 10 were verified, it was found that the effect of the step of the reflection suppressing portion 10 was more than 1/2 of the wavelength of the ultraviolet light. It turned out that there was.
【００４７】実施例２．実施例２として、凹凸型反射抑
制部を備えた実施の形態１にかかる光導波路を製造し
た。以下、図４を参照して、実施例２の光導波路３１の
製造方法について説明する。まず、厚さ２ｍｍのＳｉ基
板１の表面を逆スパッタリングして凹凸を設け、凹凸型
反射抑制部１１を形成した。この後、アンダークラッド
層２、光導波領域３及びオーバークラッド層４を形成す
る方法は、上記実施例１と同様である。Embodiment 2 FIG. As Example 2, the optical waveguide according to the first embodiment including the concave-convex-type reflection suppressing portion was manufactured. Hereinafter, a method for manufacturing the optical waveguide 31 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. First, the surface of the Si substrate 1 having a thickness of 2 mm was reverse-sputtered to provide irregularities, thereby forming the irregular reflection suppressing portions 11. Thereafter, the method of forming the under cladding layer 2, the optical waveguide region 3, and the over cladding layer 4 is the same as in the first embodiment.
【００４８】上述した処理を施したＳｉ基板１を高圧水
素雰囲気中に２週間放置し、Ｇｅを含んだＳｉＯ2から
なる光導波領域３が紫外光照射で光学屈折率が大きく変
化するように前処理を行った。The Si substrate 1 subjected to the above-mentioned treatment is left in a high-pressure hydrogen atmosphere for 2 weeks, and the optical waveguide region 3 made of Ge 2 containing SiO 2 is irradiated with ultraviolet light so that its optical refractive index changes greatly. Processing was performed.
【００４９】２週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５５０ｎｍの位相マスクを介
して、波長１９３ｎｍのエキシマレーザーで実施例１と
同様に直線光導波領域３に紫外線照射し、光導波領域３
にグレーティングを形成した。このとき、グレーティン
グの長手方向に対して、レーザーの照射強度がガウス分
布をなすようにステージを移動させながらレーザーを照
射した。こうすることで、ガウス分布をなすグレーティ
ングが形成され、より急峻な反射特性が得られた。Two weeks later, the Si substrate 1 was taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and the linear optical waveguide region 3 was irradiated with ultraviolet light using a 193 nm excimer laser through a phase mask having a center wavelength of 1550 nm in the same manner as in Example 1. , Optical waveguide region 3
A grating was formed. At this time, laser irradiation was performed while moving the stage so that the irradiation intensity of the laser formed a Gaussian distribution in the longitudinal direction of the grating. By doing so, a grating having a Gaussian distribution was formed, and a steeper reflection characteristic was obtained.
【００５０】次に、導波路３１に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定したところ、１５４９.５ｎｍ以
下及び１５５０.５ｎｍ以上の波長帯域において、導波
路３１のサイドバンドピークが非常に低く抑えられてい
ることが判った。Next, when an optical fiber was connected to the waveguide 31 and the reflection characteristics of light were measured, the side band peak of the waveguide 31 was kept very low in the wavelength band of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more. It turned out that it was.
【００５１】実施例３．実施例３として、鋸形型反射抑
制部を備えた実施の形態１にかかる光導波路３２を製造
した。以下、図５を参照して、実施例３の光導波路３２
の製造方法について説明する。まず、厚さ２ｍｍのＳｉ
基板１の表面を機械加工して、頂点の角度が４５°であ
る鋸形状の突起部１２を１ｍｍ間隔で２個作製した。こ
の後、アンダークラッド層２、光導波領域３及びオーバ
ークラッド層４を形成する方法は、上記実施例１と同様
である。このとき、突起部１２の頂点直上に、頂点から
１ｍｍ以上離れて光導波領域３が位置するように作製し
た。Embodiment 3 FIG. As Example 3, the optical waveguide 32 according to the first embodiment including the saw-shaped reflection suppressor was manufactured. Hereinafter, referring to FIG. 5, the optical waveguide 32 of the third embodiment will be described.
A method of manufacturing the device will be described. First, a 2 mm thick Si
The surface of the substrate 1 was machined to produce two saw-shaped protrusions 12 having an apex angle of 45 ° at 1 mm intervals. Thereafter, the method of forming the under cladding layer 2, the optical waveguide region 3, and the over cladding layer 4 is the same as in the first embodiment. At this time, the optical waveguide region 3 was fabricated such that the optical waveguide region 3 was located immediately above the apex of the protrusion 12 and at least 1 mm away from the apex.
【００５２】上述した処理を施したＳｉ基板１を２００
気圧の高圧水素雰囲気中に２週間放置し、Ｇｅを含んだ
ＳｉＯ2からなる光導波領域３が紫外光照射で光学屈折
率が大きく変化するように前処理を行った。The Si substrate 1 having been subjected to the above-described processing is
The substrate was left in a high-pressure hydrogen atmosphere at atmospheric pressure for 2 weeks, and pretreatment was performed so that the optical refractive index of the optical waveguide region 3 made of SiO 2 containing Ge was significantly changed by irradiation with ultraviolet light.
【００５３】２週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５５０ｎｍの位相マスクを介
して、波長４００ｎｍのエキシマレーザーで実施例１と
同様に紫外線照射し、光導波領域３にグレーティングを
形成した。このとき、アンダークラッド層２を透過した
エキシマレーザーは突起部１２で反射され、反射紫外光
が直上に配置された導波領域３以外の部分に至る。即
ち、反射紫外光が光導波領域３の屈折率を変化させるこ
とを抑制した。After two weeks, the Si substrate 1 was taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and was irradiated with ultraviolet light through a phase mask having a center wavelength of 1550 nm with an excimer laser having a wavelength of 400 nm in the same manner as in Example 1. A grating was formed. At this time, the excimer laser that has passed through the under cladding layer 2 is reflected by the projection 12, and the reflected ultraviolet light reaches a portion other than the waveguide region 3 disposed immediately above. That is, it is suppressed that the reflected ultraviolet light changes the refractive index of the optical waveguide region 3.
【００５４】次に、導波路３２に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定したところ、１５４９.５ｎｍ以
下及び１５５０.５ｎｍ以上の波長帯域において、導波
路３２のサイドバンドピークが非常に低く抑えられてい
ることが判った。Next, when an optical fiber was connected to the waveguide 32 and the reflection characteristics of light were measured, the side band peak of the waveguide 32 was kept very low in the wavelength band of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more. It turned out that it was.
【００５５】また、突起部１２の頂点の角度に関して検
証したところ、頂点の角度が４５°以上である突起部１
２を複数形成すると、紫外線は突起部１２で複数回反射
され、減衰することが判った。即ち、頂点の角度が４５
°以上である突起部１２を複数形成すると、光導波領域
３を形成する位置を留意する必要はないことが判った。Further, when the angle of the apex of the protrusion 12 was verified, it was found that the angle of the protrusion 1
It was found that, when a plurality of 2 were formed, the ultraviolet rays were reflected by the projections 12 a plurality of times and attenuated. That is, the angle of the vertex is 45
It has been found that when a plurality of protrusions 12 of not less than ° are formed, it is not necessary to pay attention to the position where the optical waveguide region 3 is formed.
【００５６】実施例４．実施例４として、実施の形態２
にかかる光導波路を製造した。実施例４の光導波路は、
Ｓｉ酸化膜の反射抑制部を備えている。以下、図６を参
照して、実施例４にかかる光導波路３３の製造方法につ
いて説明する。まず、 厚さ３ｍｍのＳｉ基板１の表面
を熱酸化処理し、Ｓｉ酸化膜層からなる反射抑制部１３
を形成した。この後、アンダークラッド層２、光導波領
域３及びオーバークラッド層４を形成する方法は、上記
実施例１と同様である。Embodiment 4 FIG. Embodiment 4 is Embodiment 2
Was manufactured. The optical waveguide of the fourth embodiment is
It is provided with a reflection suppressing portion of a Si oxide film. Hereinafter, a method of manufacturing the optical waveguide 33 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. First, the surface of the Si substrate 1 having a thickness of 3 mm is thermally oxidized, and the reflection suppressing portion 13 made of a Si oxide film layer
Was formed. Thereafter, the method of forming the under cladding layer 2, the optical waveguide region 3, and the over cladding layer 4 is the same as in the first embodiment.
【００５７】上述した処理を施したＳｉ基板１を１００
気圧の高圧水素雰囲気中に１週間放置し、Ｇｅを含んだ
ＳｉＯ2からなる導波領域３が紫外光照射で光学屈折率
が大きく変化するように前処理を行った。The Si substrate 1 which has been subjected to the above-described processing is
The substrate was left for one week in a high-pressure hydrogen atmosphere at atmospheric pressure, and pretreatment was performed so that the optical refractive index of the waveguide region 3 made of Ge 2 containing SiO 2 was significantly changed by irradiation with ultraviolet light.
【００５８】１週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５６０ｎｍの位相マスクを介
して、波長３５２ｎｍのエキシマレーザーで実施例１と
同様に紫外線照射し、光導波領域３にグレーティングを
形成した。このとき、紫外光は光導波領域３の屈折率を
変化させた後、Ｓｉ酸化膜層からなる反射抑制部１３に
吸収される。従って、紫外線がＳｉ基板１で反射され、
再度光導波領域３に達成することはない。One week later, the Si substrate 1 was taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and was irradiated with ultraviolet light by a 352 nm excimer laser through a phase mask having a center wavelength of 1560 nm in the same manner as in Example 1 to apply light to the optical waveguide region 3. A grating was formed. At this time, after changing the refractive index of the optical waveguide region 3, the ultraviolet light is absorbed by the reflection suppressing portion 13 made of the Si oxide film layer. Therefore, the ultraviolet light is reflected by the Si substrate 1,
The optical waveguide region 3 is not achieved again.
【００５９】次に、導波路３３に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定したところ、１５４９.５ｎｍ以
下及び１５５０.５ｎｍ以上の波長帯域において、導波
路３３のサイドバンドピークが非常に低く抑えられてい
ることが判った。Next, when an optical fiber was connected to the waveguide 33 and the reflection characteristics of the light were measured, the side band peak of the waveguide 33 was kept very low in the wavelength band of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more. It turned out that it was.
【００６０】実施例５．実施例５として、実施の形態２
にかかる光導波路を製造した。実施例５の光導波路は、
金を蒸着して形成した反射抑制部を備えている。以下、
図７を参照して、実施例５の光導波路３４の製造方法に
ついて説明する。まず、厚さ２ｍｍのＳｉ基板１の表面
にスパッタリング装置により厚さ１００ｎｍの金を蒸着
して反射抑制部１４とした。この後、アンダークラッド
層２、光導波領域３及びオーバークラッド層４を形成す
る方法は、上記実施例１と同様である。Embodiment 5 FIG. As Embodiment 5, Embodiment 2
Was manufactured. The optical waveguide of the fifth embodiment includes:
It has a reflection suppressor formed by depositing gold. Less than,
With reference to FIG. 7, a method for manufacturing the optical waveguide 34 of the fifth embodiment will be described. First, 100 nm thick gold was vapor-deposited on the surface of a 2 mm thick Si substrate 1 by a sputtering device to form a reflection suppressing portion 14. Thereafter, the method of forming the under cladding layer 2, the optical waveguide region 3, and the over cladding layer 4 is the same as in the first embodiment.
【００６１】上述した処理を施したＳｉ基板１を２００
気圧の高圧水素雰囲気中に１週間放置し、Ｇｅを含んだ
ＳｉＯ2からなる光導波領域３が紫外光照射で光学屈折
率が大きく変化するように前処理を行った。The Si substrate 1 having been subjected to the above-described processing is
The substrate was left for one week in a high-pressure hydrogen atmosphere at atmospheric pressure, and pretreatment was performed so that the optical refractive index of the optical waveguide region 3 made of Ge 2 containing SiO 2 was significantly changed by irradiation with ultraviolet light.
【００６２】１週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５５０ｎｍの位相マスクを介
して、波長２４８ｎｍのエキシマレーザーで実施例１と
同様に紫外線照射し、光導波領域３にグレーティングを
形成した。このとき、紫外光は光導波領域３の屈折率を
変化させた後、金からなる反射抑制部１４で吸収され
る。従って、紫外線がＳｉ基板１で反射され再度導波領
域３に達成することはない。After one week, the Si substrate 1 is taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and is irradiated with ultraviolet light using a 248 nm excimer laser through a phase mask having a center wavelength of 1550 nm in the same manner as in the first embodiment. A grating was formed. At this time, after changing the refractive index of the optical waveguide region 3, the ultraviolet light is absorbed by the reflection suppressing portion 14 made of gold. Therefore, the ultraviolet rays are not reflected on the Si substrate 1 and reach the waveguide region 3 again.
【００６３】次に、導波路３４に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定したところ、１５４９.５ｎｍ以
下及び１５５０.５ｎｍ以上の波長帯域において、導波
路３４のサイドバンドピークが非常に低く抑えられてい
ることが判った。Next, when an optical fiber was connected to the waveguide 34 and the reflection characteristics of the light were measured, the side band peak of the waveguide 34 was kept very low in the wavelength band of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more. It turned out that it was.
【００６４】実施例６．図８に示す実施例６の光導波路
３５を、以下のように製造した。まず、厚さ４ｍｍのＳ
ｉ基板１の表面を電子ビーム(ＥＢ)で走査して、Ｓｉ基
板１の表面に段差５００ｎｍの凹凸を形成した。さらに
スパッタリング装置により厚さ１００ｎｍの銀を蒸着し
て反射抑制部１５を形成した。この後、アンダークラッ
ド層２、光導波領域３及びオーバークラッド層４を形成
する方法は、上記実施例１と同様である。Embodiment 6 FIG. The optical waveguide 35 of Example 6 shown in FIG. 8 was manufactured as follows. First, 4 mm thick S
By scanning the surface of the i-substrate 1 with an electron beam (EB), irregularities having a step of 500 nm were formed on the surface of the Si substrate 1. Further, silver having a thickness of 100 nm was deposited by a sputtering apparatus to form the reflection suppressing portion 15. Thereafter, the method of forming the under cladding layer 2, the optical waveguide region 3, and the over cladding layer 4 is the same as in the first embodiment.
【００６５】上述した処理を施したＳｉ基板１を２００
気圧の高圧水素雰囲気中に２週間放置し、Ｇｅを含んだ
ＳｉＯ2からなる導波領域３が紫外光照射で光学屈折率
が大きく変化するように前処理を行った。The Si substrate 1 having been subjected to the above-described processing is
The substrate was left for two weeks in a high-pressure hydrogen atmosphere at a pressure of 2 atm, and pretreatment was performed so that the optical refractive index of the waveguide region 3 made of Ge 2 containing SiO 2 was significantly changed by irradiation with ultraviolet light.
【００６６】２週間後、Ｓｉ基板１を高庄水素雰囲気か
ら取り出し、中心波長が１５５０ｎｍの位相マスクを介
して、波長２４８ｎｍのエキシマレーザーで実施例１と
同様に紫外線照射し、光導波領域３にグレーティングを
形成した。このとき、紫外光は導波領域３の屈折率を変
化させた後、Ｓｉ基板１の表面の凹凸と紫外光反射率が
低い銀層によって減衰される。つまり、Ｓｉ基板１から
の反射紫外線は、ほぼ１００％抑制される。After two weeks, the Si substrate 1 was taken out of the Takasho hydrogen atmosphere, and was irradiated with ultraviolet light through a phase mask having a center wavelength of 1550 nm with an excimer laser having a wavelength of 248 nm in the same manner as in Example 1 to apply light to the optical waveguide region 3. A grating was formed. At this time, after changing the refractive index of the waveguide region 3, the ultraviolet light is attenuated by the unevenness on the surface of the Si substrate 1 and the silver layer having a low ultraviolet light reflectance. That is, the reflected ultraviolet light from the Si substrate 1 is suppressed by almost 100%.
【００６７】次に、導波路３５に光ファイバーを接続し
て光の反射特性を測定したところ、１５４９.５ｎｍ以
下及び１５５０.５ｎｍ以上の波長帯域では、導波路３
５のサイドバンドピークはほとんど発生していないこと
が判った。Next, when an optical fiber was connected to the waveguide 35 and the reflection characteristics of the light were measured, the waveguide 3 was found to be in the wavelength band of 1549.5 nm or less and 1550.5 nm or more.
It was found that the side band peak of No. 5 hardly occurred.
【００６８】[0068]
【発明の効果】本発明の光導波路は、Ｓｉ基板とクラッ
ド部をなすＳｉＯ2との間に反射抑制層を設けること
で、紫外線を照射して光導波領域にグレーティングを形
成する際、Ｓｉ基板からの反射紫外線が反射抑制層で抑
制され、光導波領域には所望の紫外線のみが照射される
ので、所望のグレーティングが形成される。このように
グレーティングを精度良く形成することで、本発明の光
導波路の波長特性が急峻で優れたものとすることができ
る。According to the optical waveguide of the present invention, when a grating is formed in an optical waveguide region by irradiating ultraviolet rays, a reflection suppressing layer is provided between a Si substrate and SiO 2 forming a cladding portion. The reflected ultraviolet light from the substrate is suppressed by the reflection suppressing layer, and only the desired ultraviolet light is applied to the optical waveguide region, so that a desired grating is formed. By accurately forming the grating in this manner, the wavelength characteristics of the optical waveguide of the present invention can be made steep and excellent.
【００６９】本発明の光導波路において、段差が紫外線
の波長の１／２倍以上である凹凸をＳｉ基板の表面に形
成して反射抑制部とすることで、反射紫外線を効率よく
減衰させることができる。In the optical waveguide of the present invention, the reflection ultraviolet light can be efficiently attenuated by forming the unevenness having a step of not less than half the wavelength of the ultraviolet light on the surface of the Si substrate as a reflection suppressing portion. it can.
【００７０】本発明の光導波路において、段差が紫外線
の波長以上である凹凸をＳｉ基板の表面に形成して反射
抑制部とすることで、反射紫外線をさらに効率よく減衰
させることができる。In the optical waveguide of the present invention, the reflected ultraviolet light can be more efficiently attenuated by forming irregularities having a step of not less than the wavelength of the ultraviolet light on the surface of the Si substrate to serve as the reflection suppressing portion.
【００７１】本発明の光導波路において、Ｓｉ基板の表
面に形成された鋸歯形状の突起部を反射抑制部として、
反射紫外線を減衰させることができる。In the optical waveguide according to the present invention, the sawtooth-shaped protrusion formed on the surface of the Si substrate is used as a reflection suppressing portion.
The reflected ultraviolet light can be attenuated.
【００７２】本発明の光導波路において、突起部の直上
に光導波領域を配置することで、反射紫外線が光導波領
域に与える影響をより低減することができる。In the optical waveguide of the present invention, by arranging the optical waveguide region immediately above the protrusion, the influence of the reflected ultraviolet rays on the optical waveguide region can be further reduced.
【００７３】本発明の光導波路において、反射抑制部を
紫外線に対する反射率が５０％以下の材料からなる層構
造とすることで、反射紫外線を減衰させることができ
る。In the optical waveguide of the present invention, the reflected ultraviolet light can be attenuated by forming the reflection suppressing portion to have a layer structure made of a material having a reflectance to ultraviolet light of 50% or less.
【００７４】本発明の光導波路において、反射抑制部を
紫外線に対する反射率が３０％以下の材料からなる層構
造とすることで、反射紫外線をより減衰させることがで
きる。In the optical waveguide of the present invention, the reflection suppressing portion has a layer structure made of a material having a reflectance of 30% or less to ultraviolet rays, so that the reflected ultraviolet rays can be further attenuated.
【００７５】本発明の光導波路において、反射抑制部を
形成する材料を、金及び銀から少なくとも一つ選択する
ことで、反射紫外線をより減衰させることができる。In the optical waveguide of the present invention, by selecting at least one of gold and silver as the material forming the reflection suppressing portion, the reflected ultraviolet light can be further attenuated.
【００７６】本発明の光導波路において、Ｓｉ基板の表
面を熱酸化して酸化Ｓｉ層を形成して反射抑制部とする
ことで、反射紫外線を減衰させることができる。In the optical waveguide of the present invention, the surface of the Si substrate is thermally oxidized to form a Si oxide layer to serve as a reflection suppressing portion, so that reflected ultraviolet light can be attenuated.
【００７７】本発明の光導波路デバイスは、光導波路
と、光導波路を備えているＳｉ基板に形成された３ｄＢ
カプラーとを備え、光導波路と３ｄＢカプラーとが連結
されているので、効率よく光信号を光導波路に導くこと
ができる。The optical waveguide device according to the present invention comprises an optical waveguide and 3 dB formed on a Si substrate having the optical waveguide.
Since the optical waveguide and the 3 dB coupler are connected to each other, the optical signal can be efficiently guided to the optical waveguide.
【図１】 本発明の実施例１にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 1 is a sectional view of an optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施例１にかかる光導波路の反射特
性を示す。FIG. 2 shows a reflection characteristic of the optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 比較例にかかる光導波路の反射特性を示す。FIG. 3 shows reflection characteristics of an optical waveguide according to a comparative example.
【図４】 本発明の実施例２にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 4 is a sectional view of an optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施例３にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 5 is a sectional view of an optical waveguide according to a third embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の実施例４にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 6 is a sectional view of an optical waveguide according to a fourth embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の実施例５にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 7 is a sectional view of an optical waveguide according to a fifth embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の実施例６にかかる光導波路の断面図
を示す。FIG. 8 is a sectional view of an optical waveguide according to a sixth embodiment of the present invention.
１ Ｓｉ基板、 ２ アンダークラッド層、 ３ 光導
波路、 ４ オーバークラッド層、 １０ 反射抑制
部、 １１ 反射抑制部、 １２ 反射抑制部、１３
反射抑制部、 １４ 反射抑制部、 １５ 反射抑制
部、 ３０ 光導波路、 ３１ 光導波路、 ３２ 光
導波路、 ３３ 光導波路、 ３４ 光導波路、 ３５
光導波路。REFERENCE SIGNS LIST 1 Si substrate, 2 under cladding layer, 3 optical waveguide, 4 over cladding layer, 10 reflection suppressing section, 11 reflection suppressing section, 12 reflection suppressing section, 13
Reflection suppressing part, 14 reflection suppressing part, 15 reflection suppressing part, 30 optical waveguide, 31 optical waveguide, 32 optical waveguide, 33 optical waveguide, 34 optical waveguide, 35
Optical waveguide.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉新 喜市 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 内川 英興 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H047 LA01 LA16 PA30 QA02 QA04 TA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshishin Kiyoshi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Hideko Uchikawa 2-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No.3 Mitsubishi Electric Corporation F-term (reference) 2H047 LA01 LA16 PA30 QA02 QA04 TA00
Claims (10)
部に覆われた光導波領域が形成され、 上記光導波領域の一部に位相マスクを介して紫外線で照
射して形成されたグレーティングを備えている光導波路
であって、 上記照射された紫外線の上記Ｓｉ基板からの反射を低減
させる反射抑制部が、上記Ｓｉ基板と上記クラッド部を
なすＳｉＯ2との間に設けられていることを特徴とする
光導波路。An optical waveguide region covered with a cladding portion made of SiO 2 is formed on a Si substrate, and a grating formed by irradiating a part of the optical waveguide region with ultraviolet rays via a phase mask is provided. An optical waveguide, wherein a reflection suppressing portion for reducing reflection of the irradiated ultraviolet light from the Si substrate is provided between the Si substrate and SiO 2 forming the cladding portion. An optical waveguide.
波長の１／２以上である上記Ｓｉ基板の表面に形成され
た凹凸であることを特徴とする請求項１記載の光導波
路。2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the reflection suppressing portion is a projection and a depression formed on the surface of the Si substrate having a step difference of not less than half the wavelength of the ultraviolet light.
波長以上である上記Ｓｉ基板の表面に形成された凹凸で
あることを特徴とする請求項１記載の光導波路。3. The optical waveguide according to claim 1, wherein the reflection suppressing portion is a projection and a depression formed on a surface of the Si substrate, the step having a step of not less than the wavelength of the ultraviolet light.
に形成された鋸歯形状の突起部であることを特徴とする
請求項１記載の光導波路。4. The optical waveguide according to claim 1, wherein said reflection suppressing portion is a saw-tooth-shaped projection formed on a surface of said Si substrate.
置することを特徴とする請求項４記載の光導波路。5. The optical waveguide according to claim 4, wherein said optical waveguide region is located immediately above said protrusion.
反射率が５０％以下の材料からなる層構造であることを
特徴とする請求項１記載の光導波路。6. The optical waveguide according to claim 1, wherein the reflection suppressing section has a layer structure made of a material having a reflectance of 50% or less for the ultraviolet rays.
反射率が３０％以下の材料からなる層構造であることを
特徴とする請求項１記載の光導波路。7. The optical waveguide according to claim 1, wherein the reflection suppressing section has a layer structure made of a material having a reflectance to the ultraviolet rays of 30% or less.
び銀から少なくとも一つ選択したことを特徴とする請求
項７記載の光導波路。8. The optical waveguide according to claim 7, wherein a material forming said reflection suppressing portion is selected from at least one of gold and silver.
層を形成して上記反射抑制部としたことを特徴とする請
求項１記載の光導波路。9. A thermal oxidation method for thermally oxidizing the surface of the Si substrate.
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein a layer is formed as the reflection suppressing portion.
載の光導波路と、 上記Ｓｉ基板に形成されかつ該光導波路に連結された３
ｄＢカプラーとを備えたことを特徴とする光導波路デバ
イス。10. The optical waveguide according to claim 1, wherein said optical waveguide is formed on said Si substrate and connected to said optical waveguide.
An optical waveguide device comprising a dB coupler.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6628199A JP2000266949A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Light waveguide passage and device thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6628199A JP2000266949A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Light waveguide passage and device thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000266949A true JP2000266949A (en) | 2000-09-29 |
Family
ID=13311304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6628199A Pending JP2000266949A (en) | 1999-03-12 | 1999-03-12 | Light waveguide passage and device thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000266949A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004295118A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Optical waveguide |
| US7521725B2 (en) | 2004-03-17 | 2009-04-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical waveguide and the method of fabricating the same |
-
1999
- 1999-03-12 JP JP6628199A patent/JP2000266949A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004295118A (en) * | 2003-03-12 | 2004-10-21 | Sanyo Electric Co Ltd | Optical waveguide |
| US7521725B2 (en) | 2004-03-17 | 2009-04-21 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical waveguide and the method of fabricating the same |
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