JP2002303747A - Optical waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、通信、計測、情報
処理の分野に用いられる光導波路に係り、特に波長多重
伝送に有用なファイバグレーティングを、コア領域のみ
ならずクラッド領域にも形成可能とした光導波路に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide used in the fields of communication, measurement, and information processing. In particular, a fiber grating useful for wavelength multiplex transmission can be formed not only in a core region but also in a cladding region. And a related optical waveguide.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ＧｅＯ2 の添加された光ファイバ
のコアに紫外線を照射すると、屈折率が恒久的に変化す
る光誘起屈折率変化を利用して、光ファイバのコア部に
グレーティング（回折格子）を形成する技術が開発され
ている。 2. Description of the Related Art In recent years, when a core of an optical fiber doped with GeO 2 is irradiated with ultraviolet rays, a grating (diffraction) is applied to the core of the optical fiber by utilizing a photoinduced refractive index change in which the refractive index changes permanently. A technique for forming a lattice has been developed.
【０００３】具体的には、まず、高圧水素雰囲気中で、
ＧｅＯ2 が添加されたＳｉＯ2 ガラスをコアとする光フ
ァイバ中に水素を拡散させる。次に、ＧｅＯ2 添加のＳ
ｉＯ 2 ガラスのコア領域に、位相マスクを通してエキシ
マレーザ（波長１９３ｎｍまたは２４８ｎｍ）を照射
し、コア部にレーザ光の照射される部分と照射されない
部分とを周期的に形成する。レーザ光が照射された部分
では、ガラス中で弱く結合していたＧｅ同士の結合が切
れ、Ｇｅの酸素欠乏欠陥の構造が変化し局所的に屈折率
が高くなる。このときの屈折率変化量としては１０-3程
度を得ることができる。[0003] Specifically, first, in a high-pressure hydrogen atmosphere,
GeOTwo SiO added withTwo Optical fiber with glass core
Diffusion of hydrogen into the fiber. Next, GeOTwo S of addition
iO Two Excise through a phase mask in the glass core area
Irradiates laser (wavelength 193nm or 248nm)
And the core part is not irradiated with laser light
Parts are formed periodically. Part irradiated with laser light
Then, the bonds between Ges that were weakly bonded in the glass break.
And the structure of Ge oxygen deficiency defect changes, and the local refractive index
Will be higher. The refractive index change amount at this time is 10-3About
You can get the degree.
【０００４】このような技術を用いて光の伝搬方向に周
期的な屈折率変化を設けた光ファイバはグレーティング
ファイバと呼ばれ、狭帯域の波長選択フィルタなど各種
波長多重伝送用光デバイスへの適用がなされている。An optical fiber provided with a periodic refractive index change in the light propagation direction using such a technique is called a grating fiber, and is applied to various wavelength multiplex transmission optical devices such as a narrow band wavelength selective filter. Has been made.
【０００５】光照射によるグレーティング形成は、光フ
ァイバだけでなく、平面光回路によっても実現されてい
る。このような平面導波路型の光デバイスは、複雑な光
回路を同一基板上に一括して形成できることから、安価
で小型な光集積回路の可能性があるため、将来の光通信
や情報処理のキーデバイスとして有望視されている。例
えば、波長合分波器や多波長レーザなど機能性の高い集
積化光部品の実現が可能となる。[0005] Grating formation by light irradiation is realized not only by optical fibers but also by planar optical circuits. Since such a planar waveguide type optical device can form a complicated optical circuit on the same substrate at once, there is a possibility of an inexpensive and small-sized optical integrated circuit. Promising as a key device. For example, it is possible to realize a highly functional integrated optical component such as a wavelength multiplexer / demultiplexer or a multi-wavelength laser.
【０００６】従来の光導波路は、平面基板と、平面基板
上に形成されるコア領域と、コア領域を覆い、コア領域
よりも相対的に屈折率の低いクラッド領域とを備えてい
る。コア領域はＧｅＯ2 を含有するＳｉＯ2 ガラスから
なり、クラッド領域はＳｉＯ 2 ガラスからなっている。
従来の光導波路では、Ｇｅ酸素欠乏欠陥に起因したレー
ザ照射による屈折率変化を利用し、ＧｅＯ2 が含有され
たコア領域のみグレーティングが形成される。Conventional optical waveguides include a planar substrate and a planar substrate.
A core region formed thereon and a core region covering the core region;
And a cladding region having a relatively lower refractive index than
You. The core region is GeOTwo Containing SiOTwo From glass
And the cladding region is SiO Two It is made of glass.
In conventional optical waveguides, lasers caused by Ge oxygen deficiency defects
GeO using the refractive index change due to the irradiationTwo Is contained
A grating is formed only in the core region that has been bent.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光導波路では、ＧｅＯ2 は屈折率を相対的に高くするた
めコア領域に添加されているものの、クラッド領域に添
加されておらず、クラッド領域には、光照射によるグレ
ーティングを書き込むことができないという問題があ
る。However, in the conventional optical waveguide, GeO 2 is added to the core region in order to relatively increase the refractive index, but is not added to the cladding region. However, there is a problem that the grating cannot be written by light irradiation.
【０００８】このようなコア領域のみにグレーティング
が形成された光導波路では、クラッド領域を伝搬するリ
ーキーモードと導波モードとの結合により、図４に示す
ような透過スペクトル特性曲線ｂにおいて、ブラッグ反
射波長（１５５０ｎｍ）の短波長側（約１５４８．４ｎ
ｍ付近）に、約４ｄＢの過剰損失Ｌが観察される。この
過剰損失Ｌは、特に近年の波長多重伝送おいて、特定の
波長のみを反射させ、それ以外の波長帯の光を透過させ
るフィルタとして用いる場合には、近接する他チャンネ
ルの信号光に損失を与え大きな障害となるため、極力過
剰損失Ｌを抑制する必要がある。In such an optical waveguide having a grating formed only in the core region, the coupling between the leaky mode and the waveguide mode propagating in the cladding region causes the Bragg reflection in the transmission spectrum characteristic curve b as shown in FIG. Wavelength (1550 nm) on the short wavelength side (about 1548.4 n
m), an excess loss L of about 4 dB is observed. This excess loss L causes a loss in signal light of other adjacent channels when used as a filter that reflects only a specific wavelength and transmits light in other wavelength bands, particularly in recent wavelength multiplex transmission. Therefore, it is necessary to suppress the excessive loss L as much as possible.
【０００９】また上述のように、レーザ照射によるＧｅ
酸素欠乏欠陥に起因した光誘起屈折率変化を用いたグレ
ーティング形成法では、光感受性を高めるため、１００
〜３００気圧の高圧水素雰囲気中に光導波路を約１週間
程度長期間密閉保存し、光導波路内に水素を十分拡散さ
せておく必要がある。この光導波路内に拡散含有された
水素は、強く化学的に結合された状態で含有されていな
いので、常温常圧の雰囲気中に光導波路を放置すれば、
光導波路内に拡散含有されていた水素は光導波路内から
放出され、水素含有量が時間と共に減少し、それと共に
光感受性が変化する。Further, as described above, Ge by laser irradiation is used.
In the grating forming method using the light-induced refractive index change caused by the oxygen deficiency defect, 100%
It is necessary to keep the optical waveguide hermetically sealed in a high-pressure hydrogen atmosphere of about 300 atm for about one week for a long period of time so that hydrogen is sufficiently diffused in the optical waveguide. Hydrogen diffused and contained in this optical waveguide is not contained in a strongly chemically bonded state, so if the optical waveguide is left in an atmosphere of normal temperature and normal pressure,
Hydrogen diffusely contained in the optical waveguide is released from the optical waveguide, and the hydrogen content decreases with time, and the light sensitivity changes accordingly.
【００１０】このような水素ローディング処理は、光誘
起屈折率変化の感受性を高めるためには極めて有効であ
るが、長期間の密閉保持が必要というだけでなく、光導
波路内の水素含有量が常温常圧放置の時間と共に変化す
るので、レーザ照射による屈折率変化量の再現性も低下
するという問題がある。Although such a hydrogen loading treatment is extremely effective in increasing the sensitivity of the photoinduced refractive index change, it requires not only a long-term hermetic seal but also a hydrogen content in the optical waveguide at room temperature. Since it changes with the time of standing under normal pressure, there is a problem that the reproducibility of the amount of change in the refractive index due to laser irradiation also decreases.
【００１１】以上説明したように、グレーティング形成
が可能な従来の光導波路は、その性能、製造方法共に問
題がある。As described above, the conventional optical waveguide capable of forming a grating has problems in both performance and manufacturing method.
【００１２】そこで、本発明の目的は、コア領域だけで
なくクラッド領域にもグレーティングが容易に形成で
き、しかも高性能な狭帯域の波長選択フィルタとして使
用できる光導波路を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an optical waveguide in which a grating can be easily formed not only in a core region but also in a cladding region and which can be used as a high-performance narrow-band wavelength selective filter.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたものであり、請求項１の発明
は、平面基板と、平面基板上に形成されるコア領域と、
コア領域を覆い、コア領域よりも相対的に屈折率の低い
クラッド領域とを備えた光導波路において、コア領域は
ＧｅＯ2 を含有するＳｉＯ2 ガラスからなり、クラッド
領域はＳｎＯ2 を含有するＳｉＯ2 ガラスからなる光導
波路である。Means for Solving the Problems The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 comprises a flat substrate, a core region formed on the flat substrate,
Covering the core region, the optical waveguide having a lower cladding region relatively refractive index than the core region, the core region is made of SiO 2 glass containing GeO 2, SiO 2 cladding region containing SnO 2 This is an optical waveguide made of glass.
【００１４】請求項２の発明は、コア領域には、ＧｅＯ
2 と共にＳｎＯ2 が含有されており、コア領域に含有さ
れるＳｎＯ2 の含有量は、クラッド領域に含有されるＳ
ｎＯ 2 の含有量よりも少ない請求項１記載の光導波路で
ある。According to a second aspect of the present invention, the core region includes GeO
Two With SnOTwo Is contained in the core region.
SnOTwo Is determined by the amount of S contained in the cladding region.
nO Two 2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the content is less than
is there.
【００１５】請求項３の発明は、クラッド領域には、Ｓ
ｎＯ2 と共に、Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ 5 が含有されている
請求項１または２記載の光導波路である。According to a third aspect of the present invention, in the cladding region, S
nOTwo With BTwo OThree And PTwo O Five Is contained
An optical waveguide according to claim 1 or 2.
【００１６】請求項４の発明は、上記クラッド領域は、
平面基板上に形成され上面にコア領域が形成される下部
クラッド領域と、下部クラッド領域とコア領域とを覆う
上部クラッド領域とからなり、上下のクラッド領域のそ
れぞれの厚さが、少なくともコア領域の厚さよりも厚く
形成される請求項１〜３いずれかに記載の光導波路であ
る。According to a fourth aspect of the present invention, the cladding region is
A lower clad region formed on a planar substrate and having a core region formed on an upper surface, and an upper clad region covering the lower clad region and the core region, and the thickness of each of the upper and lower clad regions is at least the core region. The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed to be thicker than the thickness.
【００１７】請求項５の発明は、コア領域及びクラッド
領域には、紫外線レーザ光が照射されて周期的な屈折率
分布を有するグレーティングが形成される請求項１〜４
いずれかに記載の光導波路である。According to a fifth aspect of the present invention, the core region and the clad region are irradiated with an ultraviolet laser beam to form a grating having a periodic refractive index distribution.
An optical waveguide according to any one of the above.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適実施の形態
を添付図面にしたがって説明する。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１９】図１は、本発明の好適実施の形態である光
導波路の断面図を示したものである。FIG. 1 is a sectional view of an optical waveguide according to a preferred embodiment of the present invention.
【００２０】図１に示すように、本発明の光導波路１
は、平面基板２の上にＳｎＯ2 が添加されたＳｉＯ2 ガ
ラスを主成分とする下部クラッド領域３が形成され、下
部クラッド領域３の上面にＧｅＯ2 が添加されたＳｉＯ
2 ガラスを主成分とするコア領域４が形成され、下部ク
ラッド領域３及びコア領域４を覆うように、下部クラッ
ド領域３と同一組成の上部クラッド領域５が形成されて
いるものである。As shown in FIG. 1, the optical waveguide 1 of the present invention
Is formed on a flat substrate 2 by forming a lower cladding region 3 mainly composed of SiO 2 glass to which SnO 2 is added, and forming a SiO 2 glass to which GeO 2 is added on the upper surface of the lower cladding region 3.
2 A core region 4 mainly composed of glass is formed, and an upper clad region 5 having the same composition as the lower clad region 3 is formed so as to cover the lower clad region 3 and the core region 4.
【００２１】平面基板２の材料としては、例えば石英基
板を用いているが、下部クラッド領域３の厚さが十分厚
い場合には、これに限らずＳｉ基板あるいはＳｉＯ2 熱
酸化膜が形成されているＳｉ基板でもよい。For example, a quartz substrate is used as the material of the planar substrate 2. However, when the thickness of the lower cladding region 3 is sufficiently large, the present invention is not limited to this, and a Si substrate or a SiO 2 thermal oxide film is formed. May be used.
【００２２】下部クラッド領域３及び上部クラッド領域
５に含有されるＳｎＯ2 の添加量は、０．１〜０．１５
ｍｏｌ％程度の添加が可能である。またコア領域４に添
加されるＧｅＯ2 の添加量は５〜１５ｍｏｌ％で添加可
能である。The amount of SnO 2 contained in the lower cladding region 3 and the upper cladding region 5 is 0.1 to 0.15.
Addition of about mol% is possible. The amount of GeO 2 added to the core region 4 can be 5 to 15 mol%.
【００２３】純粋ＳｉＯ2 にＧｅＯ2 やＳｎＯ2 を添加
すると屈折率が上昇するが、ＳｎＯ 2 の添加による屈折
率上昇の効果はＧｅＯ2 よりも小さく、また下部クラッ
ド領域３及び上部クラッド領域５に添加されるＳｎＯ2
の添加量はコア領域４に添加されるＧｅＯ2 の添加量に
比べ微量であるため、相対的にコア領域４の屈折率は下
部クラッド領域３及び上部クラッド領域５の屈折率より
高く、比屈折率Δは０．７〜１％程度まで実現可能であ
る。したがって、光は下部クラッド領域３及び上部クラ
ッド領域５によって覆われたコア領域４内に閉じ込めら
れて伝送される。 下部クラッド領域３の厚さＤｄ及び
上部クラッド領域５の厚さＤｕを共に８μｍ以上、コア
領域４の厚さＤｃを６μｍとした。コア領域４の幅も６
μｍとし、断面がほぼ矩形状のコア領域４としている。Pure SiOTwo GeOTwo And SnOTwo Add
Then, the refractive index increases, but SnO Two Refraction by addition of
The effect of the rate increase is GeOTwo Smaller than the lower
SnO added to the doped region 3 and the upper clad region 5Two
The amount of GeO added to the core region 4 isTwo To the amount of
Since the amount is relatively small, the refractive index of the core region 4 is relatively low.
From the refractive indexes of the upper cladding region 3 and the upper cladding region 5
High and the relative refractive index Δ can be realized up to about 0.7 to 1%.
You. Therefore, light is transmitted to the lower cladding region 3 and the upper cladding region.
Trapped in the core region 4 covered by the pad region 5
Transmitted. The thickness Dd of the lower cladding region 3;
The thickness Du of the upper cladding region 5 is 8 μm or more for both cores.
The thickness Dc of the region 4 was 6 μm. The width of the core region 4 is also 6
μm, and the core region 4 has a substantially rectangular cross section.
【００２４】次に、光導波路１の製造手順をより詳細に
説明する。Next, the procedure for manufacturing the optical waveguide 1 will be described in more detail.
【００２５】図２は、光導波路の製造手順を示す工程図
である。FIG. 2 is a process chart showing a procedure for manufacturing the optical waveguide.
【００２６】まず、図２（ａ）に示すように、平面基板
２上に下部クラッド領域３を形成する。下部クラッド領
域３となるガラス層は、ＳｉＯ2 酸化物粉体とＳｎＯ2
酸化物粉体とを混合プレスして１０００℃以上で高温焼
結したターゲット材を用いて、高周波スパッタリング法
によって形成した。下部クラッド領域３に含有されてい
るＳｎＯ2 の添加量は、ターゲット材のＳｉＯ2 酸化物
粉体とＳｎＯ2 酸化物粉体との混合割合を調整すること
によって容易に制御できる。本実施の形態では、ターゲ
ット材のＳｎＯ2 の含有量を０．１５ｍｏｌ％とした。
このターゲット材を用いて形成される下部クラッド領域
３のＳｎＯ2 の添加量もほぼ同じ０．１５ｍｏｌ％で、
ターゲット材とほぼ同じ組成のスパッタリング膜が実現
できる。First, as shown in FIG. 2A, a lower cladding region 3 is formed on a flat substrate 2. The glass layer serving as the lower cladding region 3 is composed of SiO 2 oxide powder and SnO 2
It was formed by a high frequency sputtering method using a target material mixed and pressed with an oxide powder and sintered at a high temperature of 1000 ° C. or higher. The addition amount of SnO 2 contained in the lower cladding region 3 can be easily controlled by adjusting the mixing ratio of the target material SiO 2 oxide powder and SnO 2 oxide powder. In the present embodiment, the content of SnO 2 in the target material is set to 0.15 mol%.
The addition amount of SnO 2 in the lower cladding region 3 formed using this target material is also approximately the same at 0.15 mol%.
A sputtering film having substantially the same composition as the target material can be realized.
【００２７】次に、図２（ｂ）に示すように、下部クラ
ッド領域３の上面を覆うようにコア膜４ａを形成する。
コア膜４ａは、上述と同様に高周波スパッタリング法に
よって形成した。但しターゲット材としては、ＳｉＯ2
酸化物粉体とＧｅＯ2 酸化物粉体とを同様に混合プレス
し、１０００℃以上で高温焼結した混合焼結体を用い
た。ターゲット材のＧｅＯ2 の含有量は１２ｍｏｌ％
で、このターゲット材を用いて形成されるコア膜４ａの
ＧｅＯ2 添加量もほぼ同じ１２ｍｏｌ％である。Next, as shown in FIG. 2B, a core film 4a is formed so as to cover the upper surface of the lower cladding region 3.
The core film 4a was formed by a high frequency sputtering method as described above. However, the target material is SiO 2
An oxide powder and a GeO 2 oxide powder were similarly mixed and pressed, and a mixed sintered body sintered at a high temperature of 1000 ° C. or higher was used. GeO 2 content of target material is 12mol%
Thus, the amount of GeO 2 added to the core film 4a formed using this target material is also approximately the same, that is, 12 mol%.
【００２８】このようにして形成されたコア膜４ａは、
図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー法によ
り光回路のパターニング後、反応性イオンエッチング法
により断面がほぼ矩形形状の光導波路のコア領域４に加
工される。The core film 4a thus formed is
As shown in FIG. 2C, after patterning the optical circuit by photolithography, the core region 4 of the optical waveguide having a substantially rectangular cross section is processed by reactive ion etching.
【００２９】最後に、図２（ｄ）に示すように、下部ク
ラッド領域３及びコア領域４を上部クラッド領域５で覆
う。上部クラッド領域５は、下部クラッド領域３と同一
組成、同一屈折率になるように、下部クラッド領域３と
同様にＳｎＯ2 を含有するＳｉＯ2 混合ターゲットを用
いた高周波スパッタリング法により形成した。Finally, as shown in FIG. 2D, the lower cladding region 3 and the core region 4 are covered with the upper cladding region 5. The upper cladding region 5 was formed by a high-frequency sputtering method using a SiO 2 mixed target containing SnO 2 similarly to the lower cladding region 3 so as to have the same composition and the same refractive index as the lower cladding region 3.
【００３０】上述した下部クラッド領域３、コア膜４
ａ、上部クラッド領域５の高周波スパッタリング法によ
る形成方法においては、基板２側にはバイアス電力を印
加し、基板表面をＡｒイオンで叩きながらガラス膜を形
成した。これによりガラス膜の密度が向上し屈折率が安
定する。さらに上部クラッド領域５の形成においては、
基板２側にバイアス電力を印加しながら成膜すると、成
膜と同時に基板２の表面がエッチングされるので膜の平
坦化が促進され、複数のコア領域４が接近する狭間隙部
おいても埋め込みが可能となる。The above-described lower cladding region 3 and core film 4
a, In the method of forming the upper cladding region 5 by the high frequency sputtering method, a bias power was applied to the substrate 2 side, and a glass film was formed while hitting the substrate surface with Ar ions. This increases the density of the glass film and stabilizes the refractive index. Further, in forming the upper cladding region 5,
When a film is formed while applying bias power to the substrate 2 side, the surface of the substrate 2 is etched at the same time as the film formation, so that the film is flattened and embedded even in a narrow gap where a plurality of core regions 4 approach. Becomes possible.
【００３１】このようにして、本実施の形態では光導波
路１の各領域を高周波スパッタリング法により形成した
が、各層の成膜方法はこれに限定されず、例えばプラズ
マＣＶＤ法や熱ＣＶＤ法によっても可能である。As described above, in the present embodiment, each region of the optical waveguide 1 is formed by the high frequency sputtering method. However, the method of forming each layer is not limited to this, and may be, for example, a plasma CVD method or a thermal CVD method. It is possible.
【００３２】以上のプロセスにより製作した光導波路１
を高圧水素雰囲気中に保存し、ガラス膜中に水素を拡散
処理する。その後、光導波路１に波長１．５５μｍの光
反射用のグレーティングを形成すべく、光導波路１のコ
ア領域４及びクラッド領域３，５に、位相マスクを通し
て波長２４８ｎｍのエキシマレーザを照射し、光の伝搬
方向（コア領域４及びクラッド領域３，５の長手方向）
に周期的な屈折率変化を設けたグレーティングを形成し
た。The optical waveguide 1 manufactured by the above process
Is stored in a high-pressure hydrogen atmosphere, and hydrogen is diffused into the glass film. Thereafter, in order to form a grating for reflecting light having a wavelength of 1.55 μm on the optical waveguide 1, the core region 4 and the cladding regions 3 and 5 of the optical waveguide 1 are irradiated with an excimer laser having a wavelength of 248 nm through a phase mask. Propagation direction (longitudinal direction of core region 4 and cladding regions 3 and 5)
A grating having a periodic refractive index change was formed.
【００３３】ここでは紫外線レーザ光として、例えばエ
キシマレーザを使用したが、Ａｒレーザの第２高調波や
銅蒸気レーザなどを用いてもよい。Although an excimer laser is used as the ultraviolet laser light here, a second harmonic of an Ar laser or a copper vapor laser may be used.
【００３４】ＳｉＯ2 を主成分とするガラス材料中にＳ
ｎＯ2 を０．１〜０．１５ｍｏｌ％添加すると、強いエ
キシマレーザ照射によって、ＧｅＯ2 が添加されなくと
も屈折率が変化する。つまり、本発明では、ＧｅＯ2 が
添加されたコア領域４だけでなく、下部クラッド領域３
及び上部クラッド領域５にも、位相マスクのピッチによ
って決定される周期でコア領域４と同様にグレーティン
グを形成することができる。その結果、波長１．５５μ
ｍにおいて９９．９９％以上の反射率を有するグレーテ
ィングを光導波路１内に形成できた。In a glass material containing SiO 2 as a main component, S
When nO 2 is added at 0.1 to 0.15 mol%, the refractive index changes due to strong excimer laser irradiation even if GeO 2 is not added. That is, in the present invention, not only the core region 4 to which GeO 2 is added but also the lower cladding region 3
Also, a grating can be formed on the upper cladding region 5 at a period determined by the pitch of the phase mask, similarly to the core region 4. As a result, the wavelength 1.55μ
A grating having a reflectivity of 99.99% or more at m was formed in the optical waveguide 1.
【００３５】図３は、本発明による光導波路１を用いた
導波路型グレーティングの透過スペクトル特性図を、横
軸を波長（ｎｍ）にとり、縦軸を透過率（ｄＢ）にとっ
て示したものである。図３では、透過スペクトル特性曲
線をａで表わしている。FIG. 3 is a transmission spectrum characteristic diagram of a waveguide grating using the optical waveguide 1 according to the present invention, in which the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents transmittance (dB). . In FIG. 3, the transmission spectrum characteristic curve is represented by a.
【００３６】図３に示すように、本発明による光導波路
１を用いれば、ブラッグ反射波長（１５５０ｎｍ）付近
のみに透過率が約−３３．５ｄＢのピークＰが現れ、ブ
ラッグ反射波長の短波長側に過剰損失のピークは全く現
れない。このことは、本発明の光導波路１は、例えば、
特定の波長のみを反射させ、それ以外の波長帯の光は透
過させる高性能な狭帯域の波長選択フィルタとして使用
できることを意味している。図４で説明した従来の光導
波路を用いた場合のような、ブラッグ反射波長の短波長
側（約１５４８．４ｎｍ付近）に顕著に現れる約４ｄＢ
の過剰損失Ｌのピークが抑制されていることがわかる。As shown in FIG. 3, when the optical waveguide 1 according to the present invention is used, a peak P having a transmittance of about -33.5 dB appears only in the vicinity of the Bragg reflection wavelength (1550 nm), and the shorter wavelength side of the Bragg reflection wavelength. No excess loss peak appears at all. This means that the optical waveguide 1 of the present invention
This means that it can be used as a high-performance narrow-band wavelength selective filter that reflects only specific wavelengths and transmits light in other wavelength bands. As in the case where the conventional optical waveguide described with reference to FIG. 4 is used, about 4 dB remarkably appearing on the short wavelength side (about 1548.4 nm) of the Bragg reflection wavelength.
It can be seen that the peak of the excess loss L is suppressed.
【００３７】これは、光信号のモードフィールドに対し
て十分広い領域、すなわちコア領域４を囲む下部クラッ
ド領域３及び上部クラッド領域５にも、コア領域４と同
様のグレーティングが形成されたからである。This is because the same grating as that of the core region 4 was formed in a region sufficiently large for the mode field of the optical signal, that is, in the lower cladding region 3 and the upper cladding region 5 surrounding the core region 4.
【００３８】従来の光導波路では、紫外線レーザ光を照
射するとコア領域のみにグレーティングが形成される
が、本発明の光導波路１においては、紫外線レーザ光を
照射するとコア４領域と共に、クラッド領域３，５にも
グレーティングが形成されるので、クラッド領域３，５
を伝搬するリーキーモードと導波モードとが結合せず、
従来例のような過剰損失Ｌは生じない。In the conventional optical waveguide, a grating is formed only in the core region when the ultraviolet laser beam is irradiated. In the optical waveguide 1 of the present invention, when the ultraviolet laser beam is irradiated, the cladding region 3 and the core 4 region are formed together with the core 4 region. 5 also has a grating, so that the cladding regions 3 and 5
The leaky mode and the guided mode that propagate
Excess loss L unlike the conventional example does not occur.
【００３９】以上において、コア領域のみにグレーティ
ングが形成される従来の光導波路では、透過スペクトル
特性において、ブラッグ反射波長の短波長側に過剰損失
Ｌが生じ、波長多重伝送における狭帯域なフィルタとし
て用いる場合には大きな障害となっていたが、本発明に
よってこの過剰損失Ｌをほぼ完全に除去することができ
た。As described above, in the conventional optical waveguide in which the grating is formed only in the core region, excess loss L occurs on the short wavelength side of the Bragg reflection wavelength in the transmission spectrum characteristics, and is used as a narrow band filter in wavelength division multiplex transmission. In this case, this was a major obstacle, but the present invention was able to eliminate this excess loss L almost completely.
【００４０】このように本発明によれば、コア領域だけ
でなくクラッド領域にもグレーティングが容易に形成で
きるので、光の透過スペクトル特性において、ブラッグ
反射波長の短波長側に生じていた過剰損失Ｌを抑制する
ことができる。したがって本発明の光導波路１は、高性
能な狭帯域の波長選択フィルタとして使用できる。As described above, according to the present invention, the grating can be easily formed not only in the core region but also in the cladding region. Therefore, in the transmission spectrum characteristics of light, the excess loss L that occurs on the short wavelength side of the Bragg reflection wavelength is obtained. Can be suppressed. Therefore, the optical waveguide 1 of the present invention can be used as a high-performance narrow-band wavelength selection filter.
【００４１】次に、第２の実施の形態を説明する。Next, a second embodiment will be described.
【００４２】本発明の第２の実施の形態である光導波路
は、コア領域４にＧｅＯ2 だけでなくＳｎＯ2 を微量添
加し、コア領域４に含有されるＳｎＯ2 の含有量が、ク
ラッド領域３，５に含有されるＳｎＯ2 の含有量よりも
少なくなるようにしたものである。その他の構成は、図
１で説明した光導波路１と同じ構成である。In the optical waveguide according to the second embodiment of the present invention, not only GeO 2 but also a small amount of SnO 2 is added to the core region 4 so that the content of SnO 2 contained in the core region 4 is reduced in the cladding region. 3,5 is obtained as less than the content of SnO 2 contained in the. Other configurations are the same as those of the optical waveguide 1 described with reference to FIG.
【００４３】コア領域４にＧｅＯ2 だけでなくＳｎＯ2
を僅かに添加すると、エキシマレーザ照射前の水素ロー
ディング処理を施さなくとも、光誘起屈折率変化を起こ
すことができる。In the core region 4, not only GeO 2 but also SnO 2
When a small amount of is added, a photo-induced change in refractive index can be caused without performing a hydrogen loading process before excimer laser irradiation.
【００４４】ＳｎＯ2 は光誘起屈折率効果の感光性を高
めるので、紫外レーザ照射の事前に必要な水素ローディ
ング処理を施さなくても、光導波路内にグレーティング
を形成できる。その結果、製造工程を大幅に簡略でき
る。Since SnO 2 enhances the photosensitivity of the photo-induced refractive index effect, a grating can be formed in the optical waveguide without performing a necessary hydrogen loading treatment before irradiation with ultraviolet laser. As a result, the manufacturing process can be greatly simplified.
【００４５】第２の実施の形態でのＳｎＯ2 の添加量は
０．５ｍｏｌ％とした。この効果は、ＳｎＯ2 の僅かな
添加量でも現れる。またコア領域４内に添加されるＳｎ
Ｏ2の添加量を多くすると、光の伝搬損失が増加する。
このためＧｅＯ2 と共にコア領域４に添加するＳｎＯ2
の添加量は０．５ｍｏｌ％またはそれ以下が望ましい。
次に、第３の実施の形態を説明する。The amount of SnO 2 added in the second embodiment was 0.5 mol%. This effect also appears in a small amount of SnO 2. Sn added in the core region 4
When the addition amount of O 2 is increased, the propagation loss of light increases.
SnO 2 added Therefore with GeO 2 in the core region 4
Is desirably 0.5 mol% or less.
Next, a third embodiment will be described.
【００４６】本発明の第３の実施の形態である光導波路
は、下部クラッド領域３及び上部クラッド領域５に、Ｓ
ｎＯ2 だけでなくＢ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 も添加したもの
である。その他の構成は、図１で説明した光導波路１と
同じ構成である。Ｂ2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5 の共添加によっ
て、ＳｎＯ2 添加による光誘起屈折率変化の効果を大き
くすることができる。The optical waveguide according to the third embodiment of the present invention has a structure in which the lower cladding region 3 and the upper cladding region 5
nO 2 B 2 O 3 and P 2 O 5 as well is also have been added. Other configurations are the same as those of the optical waveguide 1 described with reference to FIG. By co-adding B 2 O 3 and P 2 O 5 , the effect of the light-induced refractive index change due to the addition of SnO 2 can be increased.
【００４７】クラッド領域３，５にＰ2 Ｏ5 を添加する
とガラスの軟化温度が低下し、熱処理により複数のコア
領域３が接近する狭間隙部においても埋め込みが可能と
なる。但しＳｉＯ2 ガラス中にＰ2 Ｏ5 を添加すると屈
折率が上昇するため、クラッド領域３，５には、Ｐ2 Ｏ
5 を添加すると同時に、屈折率上昇分を補正するための
Ｂ2 Ｏ3 も共添加するようにしている。When P 2 O 5 is added to the cladding regions 3 and 5, the softening temperature of the glass is lowered, and the heat treatment makes it possible to embed even the narrow gap where the plurality of core regions 3 approach. However, the refractive index and the addition of P 2 O 5 to SiO 2 in the glass is increased, the cladding region 3, 5, P 2 O
At the same time 5 adding, so that co-added even B 2 O 3 for correcting the refractive index increment.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
【００４９】（１）コア領域だけでなくクラッド領域に
もグレーティングが容易に形成できるので、光の透過ス
ペクトル特性において、ブラッグ反射波長の短波長側に
生じていた過剰損失を抑制することができる。したがっ
て高性能な狭帯域の波長選択フィルタとして使用でき
る。(1) Since the grating can be easily formed not only in the core region but also in the cladding region, it is possible to suppress the excess loss occurring on the short wavelength side of the Bragg reflection wavelength in the light transmission spectrum characteristics. Therefore, it can be used as a high performance narrow band wavelength selection filter.
【００５０】（２）光誘起屈折率効果の感光性を高め、
紫外レーザ照射の事前に必要な水素ローディング処理を
施さなくても光導波路内にグレーティングを形成でき
る。その結果、製造工程を大幅に簡略できる。(2) Enhancing the photosensitivity of the photo-induced refractive index effect,
A grating can be formed in an optical waveguide without performing a necessary hydrogen loading treatment before ultraviolet laser irradiation. As a result, the manufacturing process can be greatly simplified.
【図１】本発明の好適実施の形態を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a preferred embodiment of the present invention.
【図２】図１に示した光導波路の製造手順を示す工程図
である。FIG. 2 is a process chart showing a manufacturing procedure of the optical waveguide shown in FIG.
【図３】図１に示した光導波路を用いた導波路型グレー
ティングの透過スペクトル特性図である。3 is a transmission spectrum characteristic diagram of a waveguide grating using the optical waveguide shown in FIG.
【図４】従来の光導波路を用いた導波路型グレーティン
グの透過スペクトル特性図である。FIG. 4 is a transmission spectrum characteristic diagram of a waveguide grating using a conventional optical waveguide.
１ 光導波路 ２ 平面基板 ３ 下部クラッド領域 ４ コア領域 ５ 上部クラッド領域 Reference Signs List 1 optical waveguide 2 planar substrate 3 lower cladding region 4 core region 5 upper cladding region
Claims (5)
ア領域と、コア領域を覆い、コア領域よりも相対的に屈
折率の低いクラッド領域とを備えた光導波路において、
コア領域はＧｅＯ2 を含有するＳｉＯ2 ガラスからな
り、クラッド領域はＳｎＯ2 を含有するＳｉＯ2 ガラス
からなることを特徴とする光導波路。An optical waveguide comprising: a planar substrate; a core region formed on the planar substrate; and a cladding region covering the core region and having a lower refractive index than the core region.
An optical waveguide, wherein the core region is made of SiO 2 glass containing GeO 2 , and the cladding region is made of SiO 2 glass containing SnO 2 .
が含有されており、コア領域に含有されるＳｎＯ2 の含
有量は、クラッド領域に含有されるＳｎＯ2の含有量よ
りも少ない請求項１記載の光導波路。Wherein the core region, SnO 2 with GeO 2
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the content of SnO 2 contained in the core region is smaller than the content of SnO 2 contained in the cladding region. 3.
2 Ｏ3 及びＰ2 Ｏ5が含有されている請求項１または２
記載の光導波路。3. In the cladding region, together with SnO 2 , B
3. The composition according to claim 1, wherein said composition contains 2 O 3 and P 2 O 5.
An optical waveguide as described.
され上面にコア領域が形成される下部クラッド領域と、
下部クラッド領域とコア領域とを覆う上部クラッド領域
とからなり、上下のクラッド領域のそれぞれの厚さが、
少なくともコア領域の厚さよりも厚く形成される請求項
１〜３いずれかに記載の光導波路。4. The lower cladding region formed on a planar substrate and having a core region formed on an upper surface thereof,
Consisting of an upper cladding region that covers the lower cladding region and the core region, the thickness of each of the upper and lower cladding regions is
The optical waveguide according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed to be thicker than at least a thickness of the core region.
レーザ光が照射されて周期的な屈折率分布を有するグレ
ーティングが形成される請求項１〜４いずれかに記載の
光導波路。5. The optical waveguide according to claim 1, wherein the core region and the cladding region are irradiated with an ultraviolet laser beam to form a grating having a periodic refractive index distribution.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001107072A JP2002303747A (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2001107072A JP2002303747A (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Optical waveguide |
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|---|---|
| JP2002303747A true JP2002303747A (en) | 2002-10-18 |
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ID=18959454
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| JP2001107072A Pending JP2002303747A (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Optical waveguide |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002303747A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013171261A (en) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical waveguide and manufacturing method thereof |
-
2001
- 2001-04-05 JP JP2001107072A patent/JP2002303747A/en active Pending
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| JP2013171261A (en) * | 2012-02-22 | 2013-09-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical waveguide and manufacturing method thereof |
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