JP2002055250A - 光合分波器とその製法 - Google Patents
光合分波器とその製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アレイ導波路格子型光合分波器の小型化を可
能とする。 【解決手段】 基板10の表面に入力導波路12(1)
〜12(8)と、スラブ導波路14と、アレイ導波路格
子16と、スラブ導波路18と、出力導波路20(1)
〜20(8)とを直列に形成する。アレイ導波路格子1
6において、一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域
を屈折率nが異なる複数のコア部を組合わせて構成す
る。例えば、コア部P1〜P24,R1〜R24に比べ
てコア部Q 1〜Q24のnを大とすることによりアレイ
導波路格子16を直線状とすることができる。コア部Q
1〜Q24において、nを異ならせてもよい。この場
合、Q 1〜Q24の長さは、異ならせてもよく、あるい
は等しくしてもよい。
能とする。 【解決手段】 基板10の表面に入力導波路12(1)
〜12(8)と、スラブ導波路14と、アレイ導波路格
子16と、スラブ導波路18と、出力導波路20(1)
〜20(8)とを直列に形成する。アレイ導波路格子1
6において、一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域
を屈折率nが異なる複数のコア部を組合わせて構成す
る。例えば、コア部P1〜P24,R1〜R24に比べ
てコア部Q 1〜Q24のnを大とすることによりアレイ
導波路格子16を直線状とすることができる。コア部Q
1〜Q24において、nを異ならせてもよい。この場
合、Q 1〜Q24の長さは、異ならせてもよく、あるい
は等しくしてもよい。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、アレイ導波路格
子(AWG[Arrayed Waveguide Grating])を備え
た光合分波器とその製法に関し、特にアレイ導波路格子
において一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を屈
折率が異なる複数のコア部の組合わせで構成することに
より小型化を可能としたものである。
子(AWG[Arrayed Waveguide Grating])を備え
た光合分波器とその製法に関し、特にアレイ導波路格子
において一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を屈
折率が異なる複数のコア部の組合わせで構成することに
より小型化を可能としたものである。
【0002】
【従来の技術】従来、光ファイバー線路中で用いられる
光合分波器としては、図18に示すAWG型のものが知
られている。
光合分波器としては、図18に示すAWG型のものが知
られている。
【0003】図18に示す光合分波器は、16チャンネ
ルのものであり、基板1の表面に入力導波路2(1)〜
2(16)と、第1のスラブ導波路3と、アレイ導波路
格子4と、第2のスラブ導波器5と、出力導波路6
(1)〜6(16)とを直列に形成した構成になってい
る。アレイ導波路格子4は、「く」の字状に湾曲した6
4本のアレイ導波路6(1)〜6(64)で構成されて
いる。アレイ導波路6(1)〜6(64)は、6(1)
から6(64)に向けて徐々に長くなっており、隣り合
うアレイ導波路間の光路長差は、設計波長(例えば1.
55μm)の整数倍に設定される。
ルのものであり、基板1の表面に入力導波路2(1)〜
2(16)と、第1のスラブ導波路3と、アレイ導波路
格子4と、第2のスラブ導波器5と、出力導波路6
(1)〜6(16)とを直列に形成した構成になってい
る。アレイ導波路格子4は、「く」の字状に湾曲した6
4本のアレイ導波路6(1)〜6(64)で構成されて
いる。アレイ導波路6(1)〜6(64)は、6(1)
から6(64)に向けて徐々に長くなっており、隣り合
うアレイ導波路間の光路長差は、設計波長(例えば1.
55μm)の整数倍に設定される。
【0004】スラブ導波路3は、入力導波路2(1)〜
2(16)からの入力光を入射面Aで受取り、各入力光
の光強度をアレイ導波路4(1)〜4(64)の入射面
Bに均一に分布させる。アレイ導波路4(1)〜4(6
4)は、回折格子として作用する。スラブ導波路5は、
アレイ導波路4(1)〜4(64)からの光を入射面C
で受取り、出力導波路6(1)〜6(16)の入射面D
に集光する。入射面Dでは、波長毎に収束点が異なり、
16個の収束点にそれぞれ対応して出力導波路6(1)
〜6(16)が配置されている。
2(16)からの入力光を入射面Aで受取り、各入力光
の光強度をアレイ導波路4(1)〜4(64)の入射面
Bに均一に分布させる。アレイ導波路4(1)〜4(6
4)は、回折格子として作用する。スラブ導波路5は、
アレイ導波路4(1)〜4(64)からの光を入射面C
で受取り、出力導波路6(1)〜6(16)の入射面D
に集光する。入射面Dでは、波長毎に収束点が異なり、
16個の収束点にそれぞれ対応して出力導波路6(1)
〜6(16)が配置されている。
【0005】図18の光合分波器の信号入出力特性は、
次のようになる。すなわち、波長λ 1,λ2…λ16の
波長多重光を入力導波路2(1)に入力すると、出力導
波路6(1),6(2)…6(16)からはそれぞれλ
1,λ2…λ16の光が出力され、同様の波長多重光を
入力導波路2(2)に入力すると、出力導波路6
(1),6(2)…6(16)からはそれぞれλ2,λ
3…λ1の光が出力され、同様の波長多重光を入力導波
路2(16)に入力すると、出力導波路6(1),6
(2)…6(16)からはそれぞれλ16,λ1…λ
15の光が出力される。従って、分波機能と波長ルーチ
ング機能が得られる。また、出力導波路6(1)〜6
(16)及び入力導波路2(1)〜2(16)をそれぞ
れ入力導波路及び出力導波路とすれば、合波機能が得ら
れる。
次のようになる。すなわち、波長λ 1,λ2…λ16の
波長多重光を入力導波路2(1)に入力すると、出力導
波路6(1),6(2)…6(16)からはそれぞれλ
1,λ2…λ16の光が出力され、同様の波長多重光を
入力導波路2(2)に入力すると、出力導波路6
(1),6(2)…6(16)からはそれぞれλ2,λ
3…λ1の光が出力され、同様の波長多重光を入力導波
路2(16)に入力すると、出力導波路6(1),6
(2)…6(16)からはそれぞれλ16,λ1…λ
15の光が出力される。従って、分波機能と波長ルーチ
ング機能が得られる。また、出力導波路6(1)〜6
(16)及び入力導波路2(1)〜2(16)をそれぞ
れ入力導波路及び出力導波路とすれば、合波機能が得ら
れる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術によ
ると、アレイ導波路4(1)〜4(16)に光路長差を
与える必要があるため、導波路形状が「く」の字状とな
り、基板1のサイズ縮小の妨げになっていた。基板1
は、シリコンウエハ等から長方形状に切り出されるもの
であり、基板1のサイズが大きいと、1枚のウエハから
取出せる基板数(光合分波器数)が減り、コスト増大を
招く。
ると、アレイ導波路4(1)〜4(16)に光路長差を
与える必要があるため、導波路形状が「く」の字状とな
り、基板1のサイズ縮小の妨げになっていた。基板1
は、シリコンウエハ等から長方形状に切り出されるもの
であり、基板1のサイズが大きいと、1枚のウエハから
取出せる基板数(光合分波器数)が減り、コスト増大を
招く。
【0007】この発明の目的は、小型化が可能な新規な
AWG型光合分波器とその製法を提供することにある。
AWG型光合分波器とその製法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第1の光
合分波器は、基板の一主面に入力導波路と、第1のスラ
ブ導波路と、第2のスラブ導波路と、出力導波路とを直
列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波路格
子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を
互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで構成
すると共に該複数のコア部の長さを前記各コア領域毎に
調整することにより前記アレイ導波路格子を直線状に形
成したことを特徴とするものである。
合分波器は、基板の一主面に入力導波路と、第1のスラ
ブ導波路と、第2のスラブ導波路と、出力導波路とを直
列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波路格
子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領域を
互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで構成
すると共に該複数のコア部の長さを前記各コア領域毎に
調整することにより前記アレイ導波路格子を直線状に形
成したことを特徴とするものである。
【0009】第1の光合分波器によれば、アレイ導波路
格子を直線状に形成したので、入力導波路から出力導波
路までの構成要素を直線状に配置することができ、基板
サイズの縮小が可能となる。
格子を直線状に形成したので、入力導波路から出力導波
路までの構成要素を直線状に配置することができ、基板
サイズの縮小が可能となる。
【0010】この発明に係る第2の光合分波器は、基板
の一主面に入力導波路と、第1のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第2のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波
路格子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領
域を互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで
構成すると共に該複数のコア部のうちのいずれかのコア
部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせたことを特徴
とするものである。
の一主面に入力導波路と、第1のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第2のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成した光合分波器であって、前記アレイ導波
路格子における一部又は全部のアレイ導波路の各コア領
域を互いに屈折率を異にする複数のコア部の組合わせで
構成すると共に該複数のコア部のうちのいずれかのコア
部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせたことを特徴
とするものである。
【0011】第2の光合分波器によれば、複数のコア部
のうちいずれかのコア部の屈折率をコア領域毎に異なら
せたので、コア領域毎に屈折率を異ならせたコア部の長
さを一部又は全部のアレイ導波路について異ならせるこ
とも、一定にすることも可能である。従って、設計の自
由度が向上すると共にアレイ導波路格子を直線状に形成
するのが容易となる。
のうちいずれかのコア部の屈折率をコア領域毎に異なら
せたので、コア領域毎に屈折率を異ならせたコア部の長
さを一部又は全部のアレイ導波路について異ならせるこ
とも、一定にすることも可能である。従って、設計の自
由度が向上すると共にアレイ導波路格子を直線状に形成
するのが容易となる。
【0012】この発明に係る光合分波器の製法は、基板
の一主面に入力導波路と、第1のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第2のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成する光合分波器の製法であって、前記アレ
イ導波路格子を形成する工程は、前記基板の一主面に第
1のクラッド層を介して第1のコア材層を形成する工程
と、前記第1のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個
所に対応して1又は複数の孔を形成する工程と、前記第
1のコア材層とは屈折率を異にする第2のコア材層を前
記1又は複数の孔を埋めるように形成する工程と、前記
第1及び第2のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第1及
び第2のコア材層の残存部を含むように各コア領域を形
成するものと、前記第1のクラッド層の上に前記複数の
コア領域を覆って第2のクラッド層を形成する工程とを
含むことを特徴とするものである。
の一主面に入力導波路と、第1のスラブ導波路と、アレ
イ導波路格子と、第2のスラブ導波路と、出力導波路と
を直列に形成する光合分波器の製法であって、前記アレ
イ導波路格子を形成する工程は、前記基板の一主面に第
1のクラッド層を介して第1のコア材層を形成する工程
と、前記第1のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個
所に対応して1又は複数の孔を形成する工程と、前記第
1のコア材層とは屈折率を異にする第2のコア材層を前
記1又は複数の孔を埋めるように形成する工程と、前記
第1及び第2のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第1及
び第2のコア材層の残存部を含むように各コア領域を形
成するものと、前記第1のクラッド層の上に前記複数の
コア領域を覆って第2のクラッド層を形成する工程とを
含むことを特徴とするものである。
【0013】この発明の光合分波器の製法によれば、第
1のコア材層に形成した1又は複数の孔を埋めるように
第2のコア材層を形成した後、第1及び第2のコア材層
をパターニングした複数のコア領域を形成するので、各
コア領域毎に寸法や形状を制御するのが容易となる。
1のコア材層に形成した1又は複数の孔を埋めるように
第2のコア材層を形成した後、第1及び第2のコア材層
をパターニングした複数のコア領域を形成するので、各
コア領域毎に寸法や形状を制御するのが容易となる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1を参照してこの発明の原理を
説明する。図1(A)に示す従来のアレイ導波路におい
て、第1及び第2のコア領域は、それぞれ低n(以下、
nは屈折率を表わすものとする)コア部P11及びP
12により構成されると共に、第1及び第2のコア領域
には光路長差ΔLが与えられている。低nコア部
P11,P12は、図1(B)に示す高nコア部Qに比
べて屈折率が低いもので、各コア領域を取囲むクラッド
材よりも屈折率が高い。光路長差ΔLを与えたのは、ア
レイ導波路の出力側に等位相面S−S’を形成するため
である。
説明する。図1(A)に示す従来のアレイ導波路におい
て、第1及び第2のコア領域は、それぞれ低n(以下、
nは屈折率を表わすものとする)コア部P11及びP
12により構成されると共に、第1及び第2のコア領域
には光路長差ΔLが与えられている。低nコア部
P11,P12は、図1(B)に示す高nコア部Qに比
べて屈折率が低いもので、各コア領域を取囲むクラッド
材よりも屈折率が高い。光路長差ΔLを与えたのは、ア
レイ導波路の出力側に等位相面S−S’を形成するため
である。
【0015】この発明のアレイ導波路は、図1(B)に
示すように第1のコア領域を低nコア部P11及び高n
コア部Qの組合わせで構成すると共に第2のコア領域を
低nコア部P12で構成したものである。この場合、高
nコア部Qの屈折率と長さΔNLを調整することにより
等位相面S−S’を形成することができ、光路長差の低
減が可能となる。図1(B)の例は、光路長差をゼロに
低減した(第1及び第2のコア領域の長さを等しくし
た)ものであり、このようにすると、アレイ導波路を直
線状に形成することができる。
示すように第1のコア領域を低nコア部P11及び高n
コア部Qの組合わせで構成すると共に第2のコア領域を
低nコア部P12で構成したものである。この場合、高
nコア部Qの屈折率と長さΔNLを調整することにより
等位相面S−S’を形成することができ、光路長差の低
減が可能となる。図1(B)の例は、光路長差をゼロに
低減した(第1及び第2のコア領域の長さを等しくし
た)ものであり、このようにすると、アレイ導波路を直
線状に形成することができる。
【0016】図2〜4は、この発明の一実施形態に係る
8チャンネルのAWG型光合分波器を示すもので、図3
には、図2に示される24本のアレイ導波路のうち3本
のアレイ導波路を拡大して示し、図4には、図3のX−
X’線に沿う断面を示す。
8チャンネルのAWG型光合分波器を示すもので、図3
には、図2に示される24本のアレイ導波路のうち3本
のアレイ導波路を拡大して示し、図4には、図3のX−
X’線に沿う断面を示す。
【0017】例えばシリコンからなる基板10の表面に
は、図2に示すように入力導波路12(1)〜12
(8)と、第1のスラブ導波路14と、アレイ導波路格
子16と、第2のスラブ導波路18と、出力導波路20
(1)〜20(8)とが直列に形成されている。アレイ
導波路格子16は、直線状のアレイ導波路16(1)〜
16(24)からなっている。
は、図2に示すように入力導波路12(1)〜12
(8)と、第1のスラブ導波路14と、アレイ導波路格
子16と、第2のスラブ導波路18と、出力導波路20
(1)〜20(8)とが直列に形成されている。アレイ
導波路格子16は、直線状のアレイ導波路16(1)〜
16(24)からなっている。
【0018】低nコア部をP1〜P24,R1〜R24
とし、高nコア部をQ1〜Q24とすると、アレイ導波
路16(1)のコア領域は、P1−Q1−R1の直列路
からなり、アレイ導波路16(2)のコア領域は、P2
−Q2−R2の直列路からなり、アレイ導波路16
(3)のコア領域は、P3−Q3−R3の直列路からな
り、アレイ導波路16(24)のコア領域は、P24−
Q24−R24の直列路からなり、他のアレイ導波路1
6(4)〜16(23)の各コア領域も同様の直列路か
らなる。コア部P1〜P24,Q1〜Q24,R1〜R
24は、R1〜R3について図4に示すように基板10
の表面にクラッド層30を介して形成されると共にクラ
ッド層32で覆われている。
とし、高nコア部をQ1〜Q24とすると、アレイ導波
路16(1)のコア領域は、P1−Q1−R1の直列路
からなり、アレイ導波路16(2)のコア領域は、P2
−Q2−R2の直列路からなり、アレイ導波路16
(3)のコア領域は、P3−Q3−R3の直列路からな
り、アレイ導波路16(24)のコア領域は、P24−
Q24−R24の直列路からなり、他のアレイ導波路1
6(4)〜16(23)の各コア領域も同様の直列路か
らなる。コア部P1〜P24,Q1〜Q24,R1〜R
24は、R1〜R3について図4に示すように基板10
の表面にクラッド層30を介して形成されると共にクラ
ッド層32で覆われている。
【0019】一例として、設計波長=1.55μm、チ
ャンネル間隔=15nm、チャンネル数=8のAWG型
光合分波器を構成する場合、12.8μmの光路長差を
低減して各アレイ導波路を直線状とするには、低nコア
部P1〜P24,R1〜R2 4の屈折率を1.42と
し、高nコア部Q1〜Q24の屈折率を1.46とし、
クラッド層30,32の屈折率を低nコア部P1〜P
24,R1〜R24の屈折率に対し、0.45%低く設
定する。また、図2,3に示すように高nコア部Q 1〜
Q24の長さをQ1からQ24に向けてΔK=320μ
mずつ長くなるように設定する。さらに、図4に示すよ
うに各コア領域の幅W及び厚さTをそれぞれ4μmと
し、隣り合うコア領域間のピッチDを60μmとする。
ャンネル間隔=15nm、チャンネル数=8のAWG型
光合分波器を構成する場合、12.8μmの光路長差を
低減して各アレイ導波路を直線状とするには、低nコア
部P1〜P24,R1〜R2 4の屈折率を1.42と
し、高nコア部Q1〜Q24の屈折率を1.46とし、
クラッド層30,32の屈折率を低nコア部P1〜P
24,R1〜R24の屈折率に対し、0.45%低く設
定する。また、図2,3に示すように高nコア部Q 1〜
Q24の長さをQ1からQ24に向けてΔK=320μ
mずつ長くなるように設定する。さらに、図4に示すよ
うに各コア領域の幅W及び厚さTをそれぞれ4μmと
し、隣り合うコア領域間のピッチDを60μmとする。
【0020】図2〜4に関して上記したAWG型光合分
波器によれば、図18に関して前述したと同様に分波機
能、波長ルーチング機能及び合波機能を得ることができ
る。また、アレイ導波路16(1)〜16(24)を直
線状に形成したので、入力導波路12(1)〜12
(8)から出力導波路20(1)〜20(8)までの構
成要素を直線状に配置することができ、基板10のサイ
ズを大幅に縮小可能となる。従って、1枚のウエハから
取出せる基板数(光合分波器数)が増大し、コスト低減
が可能となる。なお、高nコア部Q1〜Q24の屈折率
は、異ならせることも可能である。
波器によれば、図18に関して前述したと同様に分波機
能、波長ルーチング機能及び合波機能を得ることができ
る。また、アレイ導波路16(1)〜16(24)を直
線状に形成したので、入力導波路12(1)〜12
(8)から出力導波路20(1)〜20(8)までの構
成要素を直線状に配置することができ、基板10のサイ
ズを大幅に縮小可能となる。従って、1枚のウエハから
取出せる基板数(光合分波器数)が増大し、コスト低減
が可能となる。なお、高nコア部Q1〜Q24の屈折率
は、異ならせることも可能である。
【0021】次に、図5〜15を参照して図2のAWG
型光合分波器の製法を説明する。ウエハ10Aは、例え
ばシリコンからなるものである。
型光合分波器の製法を説明する。ウエハ10Aは、例え
ばシリコンからなるものである。
【0022】図5の工程では、ウエハ10Aの表面にプ
ラズマCVD(ケミカル・ベーパー・デポジション)法
によりクラッド層30及びコア材層QAを順次に形成す
る。クラッド層30及びコア材層QAは、いずれもドー
プトシリカからなるもので、例えばフッ素又はボロン等
のドーパントのドーピング量に応じて屈折率が設定され
る。コア材層QAは、低nコア部P1〜P24,R1〜
R24を形成するためのものである。
ラズマCVD(ケミカル・ベーパー・デポジション)法
によりクラッド層30及びコア材層QAを順次に形成す
る。クラッド層30及びコア材層QAは、いずれもドー
プトシリカからなるもので、例えばフッ素又はボロン等
のドーパントのドーピング量に応じて屈折率が設定され
る。コア材層QAは、低nコア部P1〜P24,R1〜
R24を形成するためのものである。
【0023】図6の工程では、スパッタ法によりコア材
層QAを覆ってクロム層34Aを形成する。一例とし
て、クロム層34Aの厚さは、300nmとすることが
できる。
層QAを覆ってクロム層34Aを形成する。一例とし
て、クロム層34Aの厚さは、300nmとすることが
できる。
【0024】次に、周知のホトリソグラフィ処理により
クロム層QAの上にレジスト層36を形成する。レジス
ト層36は、図14に示すように高nコア部Q1,
Q2,Q 3,…Q24にそれぞれ対応した孔MQ1,M
Q2,MQ3,…MQ24(図示せず)を有する。MQ
1,MQ2,MQ3等の孔は、屈折率を変更すべき個所
に対応したものであり、図14に破線で示すように連続
した1つの孔であってもよい。レジスト層36には、ア
ライメントマーク対応の孔も設ける。
クロム層QAの上にレジスト層36を形成する。レジス
ト層36は、図14に示すように高nコア部Q1,
Q2,Q 3,…Q24にそれぞれ対応した孔MQ1,M
Q2,MQ3,…MQ24(図示せず)を有する。MQ
1,MQ2,MQ3等の孔は、屈折率を変更すべき個所
に対応したものであり、図14に破線で示すように連続
した1つの孔であってもよい。レジスト層36には、ア
ライメントマーク対応の孔も設ける。
【0025】図7の工程では、レジスト層36をマスク
とするイオンミリング処理によりクロム層34Aに孔M
Q1,MQ2,MQ3…にそれぞれ対応した孔を形成す
る。そして、レジスト層36及びクロム層34Aをマス
クとし且つエッチングガスとしてCHF3を用いる反応
性イオンエッチング処理によりコア材層QAに孔M
Q 1,MQ2,MQ3…にそれぞれ対応した孔HQ1,
HQ2(図示せず),HQ 3(図示せず)…を形成す
る。この後、レジスト層36をアッシング処理等により
除去する。なお、コア材層QAには、アライメントマー
ク対応の孔も形成され、この孔は、後述するレジスト層
38,40の形成時にアライメントマークとして用いら
れる。
とするイオンミリング処理によりクロム層34Aに孔M
Q1,MQ2,MQ3…にそれぞれ対応した孔を形成す
る。そして、レジスト層36及びクロム層34Aをマス
クとし且つエッチングガスとしてCHF3を用いる反応
性イオンエッチング処理によりコア材層QAに孔M
Q 1,MQ2,MQ3…にそれぞれ対応した孔HQ1,
HQ2(図示せず),HQ 3(図示せず)…を形成す
る。この後、レジスト層36をアッシング処理等により
除去する。なお、コア材層QAには、アライメントマー
ク対応の孔も形成され、この孔は、後述するレジスト層
38,40の形成時にアライメントマークとして用いら
れる。
【0026】図8の工程では、ホトリソグラフィ処理に
よりクロム層34Aの上にリフトオフ用レジスト層38
を形成する。レジスト層38は、孔HQ1,HQ2,H
Q3…にそれぞれ対応した孔NQ1,NQ2(図示せ
ず),NQ3(図示せず)…を有する。
よりクロム層34Aの上にリフトオフ用レジスト層38
を形成する。レジスト層38は、孔HQ1,HQ2,H
Q3…にそれぞれ対応した孔NQ1,NQ2(図示せ
ず),NQ3(図示せず)…を有する。
【0027】図9の工程では、プラズマCVD法により
ウエハ上面にコア材層を形成する。このコア材層は、高
nコア部Q1〜Q24を形成するためのもので、例えば
フッ素又はボロン等のドーパントのドーピング量に応じ
て屈折率が設定されたシリカからなる。この後、レジス
ト層38をリフトオフすることにより孔HQ1,H
Q 2,HQ3…外のコア材を除去し、孔HQ1,H
Q2,HQ3…内のコア材を図15に示すようにコア材
層CQ1,CQ2,CQ3…として残存させる。
ウエハ上面にコア材層を形成する。このコア材層は、高
nコア部Q1〜Q24を形成するためのもので、例えば
フッ素又はボロン等のドーパントのドーピング量に応じ
て屈折率が設定されたシリカからなる。この後、レジス
ト層38をリフトオフすることにより孔HQ1,H
Q 2,HQ3…外のコア材を除去し、孔HQ1,H
Q2,HQ3…内のコア材を図15に示すようにコア材
層CQ1,CQ2,CQ3…として残存させる。
【0028】図10の工程では、スパッタ法によりウエ
ハ上面にクロム層34を形成する。クロム層34は、コ
ア材層CQ1,CQ2,CQ3…及びクロム層34Aを
覆って形成される。便宜上、クロム層34Aは、クロム
層34に含めて示した。この後、ホトリソグラフィ処理
によりクロム層34の上にレジスト層40を形成する。
レジスト層40は、図15に示すように平面パターンで
形成される。図15において、X1〜X3は、入力導波
路12(1)〜12(3)に対応するレジスト部分、Y
1〜Y3は、アレイ導波路16(1)〜16(3)に対
応するレジスト部分、Z1〜Z3は、出力導波路20
(1)〜20(3)に対応するレジスト部分、M,N
は、それぞれ第1,第2のスラブ導波器に対応するレジ
スト部分である。レジスト層40のレジスト部分Y1〜
Y3は、図11及び図15に示すようにコア材層CQ1
〜CQ3にそれぞれ重なるように形成される。
ハ上面にクロム層34を形成する。クロム層34は、コ
ア材層CQ1,CQ2,CQ3…及びクロム層34Aを
覆って形成される。便宜上、クロム層34Aは、クロム
層34に含めて示した。この後、ホトリソグラフィ処理
によりクロム層34の上にレジスト層40を形成する。
レジスト層40は、図15に示すように平面パターンで
形成される。図15において、X1〜X3は、入力導波
路12(1)〜12(3)に対応するレジスト部分、Y
1〜Y3は、アレイ導波路16(1)〜16(3)に対
応するレジスト部分、Z1〜Z3は、出力導波路20
(1)〜20(3)に対応するレジスト部分、M,N
は、それぞれ第1,第2のスラブ導波器に対応するレジ
スト部分である。レジスト層40のレジスト部分Y1〜
Y3は、図11及び図15に示すようにコア材層CQ1
〜CQ3にそれぞれ重なるように形成される。
【0029】図11の工程では、レジスト層40をマス
クとするイオンミリング処理によりクロム層34を選択
的に除去し、クロム層34において図15のレジストパ
ターンに対応する部分を残存させる。コア材層CQ1,
CQ2,CQ3…に関しては、レジスト部分Y1,
Y2,Y3…にそれぞれ対応してクロム層34の部分3
4Q1,34Q2,34Q3…が残存する。
クとするイオンミリング処理によりクロム層34を選択
的に除去し、クロム層34において図15のレジストパ
ターンに対応する部分を残存させる。コア材層CQ1,
CQ2,CQ3…に関しては、レジスト部分Y1,
Y2,Y3…にそれぞれ対応してクロム層34の部分3
4Q1,34Q2,34Q3…が残存する。
【0030】図12の工程では、レジスト層40とクロ
ム層34の残存部分とをマスクとし且つエッチングガス
としてCHF3を用いる反応性イオンエッチング処理に
よりコア材層QA及びCQ1,CQ2,CQ3…を選択
的に除去し、コア材層QA及びCQ1,CQ2,CQ3
…において図15のレジストパターンに対応する部分を
残存させる。コア材層CQ1,CQ2,CQ3に関して
は、高nコア部Q1,Q2,Q3…が残存する。
ム層34の残存部分とをマスクとし且つエッチングガス
としてCHF3を用いる反応性イオンエッチング処理に
よりコア材層QA及びCQ1,CQ2,CQ3…を選択
的に除去し、コア材層QA及びCQ1,CQ2,CQ3
…において図15のレジストパターンに対応する部分を
残存させる。コア材層CQ1,CQ2,CQ3に関して
は、高nコア部Q1,Q2,Q3…が残存する。
【0031】図13の工程では、クラッド層30の上に
コア材層QA,CQ1,CQ2,CQ3…の残存部分を
覆ってクラッド層32をプラズマCVD法により形成す
る。クラッド層32は、クラッド層30と同様にドープ
トシリカにより形成することができる。この後、ウエハ
10Aから図2の基板10に相当する部分を切断により
分離する。
コア材層QA,CQ1,CQ2,CQ3…の残存部分を
覆ってクラッド層32をプラズマCVD法により形成す
る。クラッド層32は、クラッド層30と同様にドープ
トシリカにより形成することができる。この後、ウエハ
10Aから図2の基板10に相当する部分を切断により
分離する。
【0032】上記した製法においては、プラズマCVD
法に限らず、他の気相堆積法を用いてもよい。また、イ
オンミリングや反応性イオンエッチングに限らず、他の
異方性ドライエッチングを用いてもよい。
法に限らず、他の気相堆積法を用いてもよい。また、イ
オンミリングや反応性イオンエッチングに限らず、他の
異方性ドライエッチングを用いてもよい。
【0033】上記した製法によれば、コア材層QAに形
成した1又は複数の孔を埋めるようにコア材層CQ1,
CQ2,CQ3…を形成した後、コア材層QA及びCQ
1,CQ2,CQ3…をパターニングして複数のコア領
域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や形
状を制御するのが容易となり、高い製造歩留りが得られ
る。
成した1又は複数の孔を埋めるようにコア材層CQ1,
CQ2,CQ3…を形成した後、コア材層QA及びCQ
1,CQ2,CQ3…をパターニングして複数のコア領
域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や形
状を制御するのが容易となり、高い製造歩留りが得られ
る。
【0034】図16は、この発明の他の実施形態に係る
AWG型光合分波器を示すもので、図2と同様の部分に
は同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
AWG型光合分波器を示すもので、図2と同様の部分に
は同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0035】図16の光合分波器の特徴は、アレイ導波
路16(1)〜16(24)において高nコア部Q1〜
Q24の長さを一定値QLに設定すると共に高nコア部
Q1〜Q24の屈折率を異ならせることによりアレイ導
波路を直線状に形成したことである。
路16(1)〜16(24)において高nコア部Q1〜
Q24の長さを一定値QLに設定すると共に高nコア部
Q1〜Q24の屈折率を異ならせることによりアレイ導
波路を直線状に形成したことである。
【0036】図16の構成の変形例としては、高nコア
部Q1〜Q24の長さを適宜異ならせたり、アレイ導波
路16(1)〜16(24)をわずかにカーブする形状
にしたりすることも可能である。
部Q1〜Q24の長さを適宜異ならせたり、アレイ導波
路16(1)〜16(24)をわずかにカーブする形状
にしたりすることも可能である。
【0037】図17は、この発明の更に他の実施形態に
係るAWG型光合分波器を示すもので、図2と同様の部
分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
係るAWG型光合分波器を示すもので、図2と同様の部
分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【0038】図17の光合分波器の特徴は、アレイ導波
路16(1)、16(2)、16(3)…16(2
2)、16(23)のコア領域をそれぞれP1−Q1の
直列路、P2−Q2の直列路、P3−Q3の直列路…P
22−Q22の直列路、P23−Q23の直列路で構成
すると共に、アレイ導波路16(24)のコア領域を高
nコア部Q24のみで構成したことである。すなわち、
一部のアレイ導波路についてだけ低nコア部と高nコア
部との組合わせでコア領域を構成したことが特徴であ
る。
路16(1)、16(2)、16(3)…16(2
2)、16(23)のコア領域をそれぞれP1−Q1の
直列路、P2−Q2の直列路、P3−Q3の直列路…P
22−Q22の直列路、P23−Q23の直列路で構成
すると共に、アレイ導波路16(24)のコア領域を高
nコア部Q24のみで構成したことである。すなわち、
一部のアレイ導波路についてだけ低nコア部と高nコア
部との組合わせでコア領域を構成したことが特徴であ
る。
【0039】図17の構成では、高nコア部Q1〜Q
24の屈折率を等しくしてもよく、あるいは異ならせて
もよい。
24の屈折率を等しくしてもよく、あるいは異ならせて
もよい。
【0040】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、アレ
イ導波路格子を直線状に形成したので、基板サイズを縮
小することができ、光合分波器の小型化及びコスト低減
を達成できる効果が得られる。また、直線状のアレイ導
波路格子は、曲りによる光損失が少ない利点もある。
イ導波路格子を直線状に形成したので、基板サイズを縮
小することができ、光合分波器の小型化及びコスト低減
を達成できる効果が得られる。また、直線状のアレイ導
波路格子は、曲りによる光損失が少ない利点もある。
【0041】その上、複数のコア部のうちいずれかのコ
ア部の屈折率をコア領域毎に異ならせたので、設計の自
由度が向上すると共に直線状のアレイ導波路格子を簡単
に製作できる効果が得られる。
ア部の屈折率をコア領域毎に異ならせたので、設計の自
由度が向上すると共に直線状のアレイ導波路格子を簡単
に製作できる効果が得られる。
【0042】さらに、第1のコア材層に形成した1又は
複数の孔を埋めるように第2のコア材層を形成した後、
第1及び第2のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や
形状を制御するのが容易となり、製造歩留りが向上する
効果が得られる。
複数の孔を埋めるように第2のコア材層を形成した後、
第1及び第2のコア材層をパターニングして複数のコア
領域を形成するようにしたので、各コア領域毎に寸法や
形状を制御するのが容易となり、製造歩留りが向上する
効果が得られる。
【図1】 この発明の原理を説明するための説明図であ
る。
る。
【図2】 この発明の一実施形態に係る光合分波器を示
す上面図である。
す上面図である。
【図3】 図2の光合分波器における3本のアレイ導波
路を示す上面図である。
路を示す上面図である。
【図4】 図3のX−X’線に沿う断面図である。
【図5】 図2の光合分波器の製法におけるコア材層形
成工程を示すウエハ断面図である。
成工程を示すウエハ断面図である。
【図6】 図5の工程に続くクロム層形成工程及びレジ
スト層形成工程を示すウエハ断面図である。
スト層形成工程を示すウエハ断面図である。
【図7】 図6の工程に続くクロム層エッチング工程及
びコア材層エッチング工程を示すウエハ断面図である。
びコア材層エッチング工程を示すウエハ断面図である。
【図8】 図7の工程に続くリフトオフ用レジスト層形
成工程を示すウエハ断面図である。
成工程を示すウエハ断面図である。
【図9】 図8の工程に続くコア材層被着工程及びレジ
スト層リフトオフ工程を示すウエハ断面図である。
スト層リフトオフ工程を示すウエハ断面図である。
【図10】 図9の工程に続くクロム層形成工程及びレ
ジスト層形成工程を示すウエハ断面図である。
ジスト層形成工程を示すウエハ断面図である。
【図11】 図10の工程に続くクロム層エッチング工
程を示すウエハ断面図である。
程を示すウエハ断面図である。
【図12】 図11の工程に続くコア材層エッチング工
程とレジスト層及びクロム層の除去工程とを示すウエハ
断面図である。
程とレジスト層及びクロム層の除去工程とを示すウエハ
断面図である。
【図13】 図12の工程に続くクラッド層形成工程を
示すウエハ断面図である。
示すウエハ断面図である。
【図14】 レジスト層36の平面パターンを示す平面
図である。
図である。
【図15】 レジスト層40の平面パターンを示す平面
図である。
図である。
【図16】 この発明の他の実施形態に係る光合分波器
を示す上面図である。
を示す上面図である。
【図17】 この発明の更に他の実施形態に係る光合分
波器を示す上面図である。
波器を示す上面図である。
【図18】 従来の光合分波器を示す上面図である。
10:基板、12(1)〜12(8):入力導波路、1
4,18:スラブ導波路、16:アレイ導波路格子、1
6(1)〜16(24):アレイ導波路、20(1)〜
20(8):出力導波路、P11,P12,P1〜P
24,R1〜R2 4:低nコア部、Q,Q1〜Q24:
高nコア部、30,32:クラッド層、10A:ウエ
ハ、QA,CQ1〜CQ3:コア材層、34A,34:
クロム層、36,38,40:レジスト層。
4,18:スラブ導波路、16:アレイ導波路格子、1
6(1)〜16(24):アレイ導波路、20(1)〜
20(8):出力導波路、P11,P12,P1〜P
24,R1〜R2 4:低nコア部、Q,Q1〜Q24:
高nコア部、30,32:クラッド層、10A:ウエ
ハ、QA,CQ1〜CQ3:コア材層、34A,34:
クロム層、36,38,40:レジスト層。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板の一主面に入力導波器と、第1のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第2のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成した光合分波器であっ
て、 前記アレイ導波路格子における一部又は全部のアレイ導
波路の各コア領域を互いに屈折率を異にする複数のコア
部の組合わせで構成すると共に該複数のコア部の長さを
前記各コア領域毎に調整することにより前記アレイ導波
路格子を直線状に形成したことを特徴とする光合分波
器。 - 【請求項2】 基板の一主面に入力導波路と、第1のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第2のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成した光合分波器であっ
て、 前記アレイ導波路格子における一部又は全部のアレイ導
波路の各コア領域を互いに屈折率を異にする複数のコア
部の組合わせで構成すると共に該複数のコア部のうちい
ずれかのコア部の屈折率を前記各コア領域毎に異ならせ
たことを特徴とする光合分波器。 - 【請求項3】 前記複数のコア部の長さを前記各コア領
域毎に調整することにより前記アレイ導波路格子を直線
状に形成したことを特徴とする請求項2記載の光合分波
器。 - 【請求項4】 基板の一主面に入力導波路と、第1のス
ラブ導波路と、アレイ導波路格子と、第2のスラブ導波
路と、出力導波路とを直列に形成する光合分波器の製法
であって、前記アレイ導波路格子を形成する工程は、 前記基板の一主面に第1のクラッド層を介して第1のコ
ア材層を形成する工程と、 前記第1のコア材層の一部に屈折率を変更すべき個所に
対応して1又は複数の孔を形成する工程と、 前記第1のコア材層とは屈折率を異にする第2のコア材
層を前記1又は複数の孔を埋めるように形成する工程
と、 前記第1及び第2のコア材層をパターニングして複数の
コア領域を形成する工程であって、各コア領域が前記第
1及び第2のコア材層の残存部を含むように各コア領域
を形成するものと、 前記第1のクラッド層の上に前記複数のコア領域を覆っ
て第2のクラッド層を形成する工程とを含むことを特徴
とする光合分波器の製法。
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JP2000242897A JP2002055250A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 光合分波器とその製法 |
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