JP2019020624A - 光導波路 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱処理においてコア層がアンダークラッド層中に沈み込むことを抑制し、且つコア膜の面内均質化を実現可能な光導波路を提供すること。【解決手段】本発明に係る光導波路は、基板と、前記基板上に形成されたSiO2アンダークラッド層と、前記SiO2アンダークラッド層上に形成されたコア層と、前記SiO2アンダークラッド層及び前記コア層上に設けられたコア膜と、前記コア膜上に形成されたSiO2オーバークラッド層と、を備えた光導波路であって、前記SiO2アンダークラッド層及び前記SiO2オーバークラッド層にはドーパントが添加されており、前記コア膜は、前記コア層の厚みの5%以下の厚みを有することを特徴とする。【選択図】図3
Description
本発明は、熱処理においてコア層がアンダークラッド層中に沈み込むことを抑制して可視光用導波路の低損失化を可能にするとともに、マイクロローディング効果を発生させずにコア膜の面内均質化を実現可能な光導波路に関する。
石英系PLCデバイスは、光通信・光信号処理システムを中心に用いられている。石英系PLCデバイスを構成する石英系導波路は、通信波長用に設計・作製されており、そのコア材料には、SiO2にGeO2をドープしたSiO2−GeO2が用いられている(例えば特許文献1参照)。石英系導波路のコア材料としてSiO2−GeO2を用いた場合、通信波長帯では、大きな吸収損失もなく、極めて低損失で、実績ある光導波路を作製することができる。
近年、石英系PLCデバイスは、光通信・光信号処理システムだけでなく、映像・センサデバイスとしても用いられており、可視光波長用に設計された石英系PLCデバイスも開発されている。
しかしながら、石英系導波路のコア材料として用いられるSiO2−GeO2は、通信波長帯では吸収端を有さないものの、可視光波長帯では吸収端を有するため、可視光が石英系PLCデバイスに入力されて導波路を伝搬すると、電子励起に起因した光吸収により光学特性が劣化するという問題があった。
そこで、コア材料としてドーパントを用いず、純粋石英コアを用いる方法がある。コア材料として純粋石英コアを用いる場合、クラッド材料として、クラッド層の屈折率を純粋石英の屈折率より下げるために、ホウ素やフッ素をドープした石英が用いられる。
図1は、ホウ素やフッ素をドープした石英を用いたクラッド層を有する従来の光導波路構造を示す。図1には、Si基板1と、Si基板1上に形成されたSiO2アンダークラッド層2と、SiO2アンダークラッド層2上に形成された純粋石英コア層3と、純粋石英コア層3を埋め込むようにSiO2アンダークラッド層2及び純粋石英コア層3上に形成されたSiO2オーバークラッド層4と、を備えた光導波路構造が示されている。SiO2アンダークラッド層2及びSiO2オーバークラッド層4は、ホウ素又はフッ素がドーピングされている。
しかしながら、ドーパントが多いほど融点が低くなるため、このようなホウ素やフッ素をドープした石英をクラッド層として用いた場合、導波路作製過程にてコア膜の膜質安定化およびクラッド層の平坦化のために火炎堆積法などによる熱処理をすると、図1に示されるように融点の高い純粋石英コア層3がドーパントリッチで融点の低いSiO2アンダークラッド層2中に沈み込んでしまう。そのため、例えば、導波路間隔を制御できないなど所望の回路パターンを形成できず、高機能な回路の形成が困難であるという問題があった。
そこで、矩形のコア底面に極めて薄いコア膜を残すことで、表面張力によりコア層を浮かせ、熱処理においてコア層がアンダークラッド層中に沈み込むことを抑制する手法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。図2は、特許文献2に示す従来の光導波路構造を示す。図2には、Si基板11と、Si基板11上に形成されたSiO2アンダークラッド層12と、純粋石英コア層13と、純粋石英コア層13を埋め込むようにSiO2アンダークラッド層12及び純粋石英コア層13上に形成されたSiO2オーバークラッド層14と、SiO2アンダークラッド層12上で純粋石英コア層13下に設けられたコア膜15と、を備えた光導波路構造が示されている。SiO2アンダークラッド層12及びSiO2オーバークラッド層14は、ホウ素又はフッ素がドーピングされている。
図2に示す従来の光導波路構造では、エッチングにより純粋石英コア層13の回路パターンを形成し、矩形の純粋石英コア層13底面に極めて薄いコア膜15を残すことで、その表面張力により純粋石英コア層13を浮かせ、熱処理において純粋石英コア層13がSiO2アンダークラッド層12中に沈み込むことを抑制している。
図2に示す従来の光導波路構造では、エッチングによりコア膜15の膜厚を制御して薄膜化を実現している。
しかしながら、エッチングにより薄いコア膜15をSiO2アンダークラッド層12上に残そうとすると、回路パターンの疎密によりエッチング速度が変化するマイクロローディング効果が起こる。そのため、回路パターンが密集しているエリアではエッチング速度が低くなり、回路パターンが疎なエリアではエッチング速度が高くなることから、ウエハ面内においてコア膜15の均質な残し厚の制御が困難であるという問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱処理においてコア層がアンダークラッド層中に沈み込むことを抑制して可視光用導波路の低損失化を可能にするとともに、マイクロローディング効果を発生させずにコア膜の面内均質化を実現可能な光導波路を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る光導波路は、基板と、前記基板上に形成されたSiO2アンダークラッド層と、前記SiO2アンダークラッド層上に形成されたコア層と、前記SiO2アンダークラッド層及び前記コア層上に設けられたコア膜と、前記コア膜上に形成されたSiO2オーバークラッド層と、を備えた光導波路であって、前記SiO2アンダークラッド層及び前記SiO2オーバークラッド層にはドーパントが添加されており、前記コア膜は、前記コア層の厚みの5%以下の厚みを有することを特徴とする。
本発明によれば、熱処理においてコア層がアンダークラッド層中に沈み込むことを抑制して可視光用導波路の低損失化を可能にするとともに、マイクロローディング効果を発生させずにコア膜の面内均質化を実現可能な光導波路を提供することが可能となる。
(実施例)
図3は、本発明の実施例に係る光導波路を例示する。図3には、例えばSiで構成された基板101と、基板101上に形成され、例えばSiO2で構成されたアンダークラッド層102と、アンダークラッド層102上に形成され、例えば純粋石英で構成されたコア層103と、アンダークラッド層102及びコア層103上に設けられたコア膜105と、コア膜105上に形成され、例えばSiO2で構成されたオーバークラッド層104と、を備えた光導波路構造が示されている。アンダークラッド層102及びオーバークラッド層104は、ホウ素又はフッ素がドーピングされている。
図3は、本発明の実施例に係る光導波路を例示する。図3には、例えばSiで構成された基板101と、基板101上に形成され、例えばSiO2で構成されたアンダークラッド層102と、アンダークラッド層102上に形成され、例えば純粋石英で構成されたコア層103と、アンダークラッド層102及びコア層103上に設けられたコア膜105と、コア膜105上に形成され、例えばSiO2で構成されたオーバークラッド層104と、を備えた光導波路構造が示されている。アンダークラッド層102及びオーバークラッド層104は、ホウ素又はフッ素がドーピングされている。
コア膜105は、表面張力によりコア層103を浮かせることができるように、且つ光学特性に影響を及ぼさないように、コア層103の厚みの5%以下の厚みを有することができる。コア膜厚の下限は、基板ウエハの平坦性・堆積膜の平坦性・研磨の加工精度によって決定され、おおよそ0.1μm程度である。
以下、本発明の実施例に係る光導波路の製造方法について説明する。まず、1mmの厚さを有する基板101上に火炎堆積法によってホウ素又はフッ素がドーピングされたSiO2を例えば20μm堆積してアンダークラッド層102を形成した。次に、コア層103の形成位置において、アンダークラッド層102を例えば深さ4μmの矩形状にエッチングする。その後、アンダークラッド層102の表面を覆うように純粋石英を堆積させることによって、4μmの厚みを有するコア層103を形成する。次に、堆積された純粋石英に対して、厚さ例えば0.1μm程度のコア膜105を残すようにウエハ研磨を行う。その後、アンダークラッド層102と同じ屈折率となるように火炎堆積法によってホウ素又はフッ素をドーピングしたSiO2を20μm堆積してオーバークラッド層104を形成した。
本実施例に係る光導波路によると、コア膜105はエッチングではなくウエハ研磨により残し厚を制御することから、マイクロローディング効果が生じないため、面内均質化が可能となる。また、極めて薄いコア膜105をコア層103の上面に残すことで、表面張力によりコア層103を浮かせることができるため、熱処理においてコア層103がアンダークラッド層102中に沈み込むことを抑制して可視光用導波路の低損失化が可能となる。
なお、上記実施例では、コア膜105はコア層103と同じ純粋石英で構成されているが、例えばAl2O3をドーピングしたSiO2などで構成してもよい。コア膜105の材料及び厚さは、表面張力によりコア層103を浮かせることが可能な組み合わせから選択される。
また、上記実施例では、オーバークラッド層104をその屈折率がアンダークラッド層102と同じ屈折率となるように構成したが、石英コア層103よりも低い屈折率であれば、アンダークラッド層102とオーバークラッド層104とが異なる屈折率となるように構成してもよい。また、アンダークラッド層102及びオーバークラッド層104は、同じものであっても異なるものであってよい。
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に形成されたアンダークラッド層と、
前記アンダークラッド層上に形成されたコア層と、
前記アンダークラッド層及び前記コア層上に設けられたコア膜と、
前記コア膜上に形成されたオーバークラッド層と、を備えた光導波路であって、
前記コア膜は、前記コア層の厚みの5%以下の厚みを有することを特徴とする光導波路。 - 前記コア層は、純粋石英で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の光導波路。
- 前記コア膜は、純粋石英で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光導波路。
- 前記アンダークラッド層及び前記オーバークラッド層は、SiO2で構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の光導波路。
- 前記アンダークラッド層及び前記オーバークラッド層には、ドーパントが添加されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の光導波路。
- 前記ドーパントは、ホウ素又はフッ素で構成されていることを特徴とする請求項5に記載の光導波路。
- 純粋石英コア層を有する光導波路の製造方法であって、
基板上にホウ素又はフッ素がドーピングされたSiO2を堆積してSiO2アンダークラッド層を形成する工程と、
前記純粋石英コア層の形成位置において、前記SiO2アンダークラッド層を矩形状にエッチングする工程と、
前記SiO2アンダークラッド層の表面を覆うように純粋石英を堆積させる工程と、
堆積された前記純粋石英に対して、前記コア層の厚みの5%以下の厚みを有するコア膜を残すようにウエハ研磨を行う工程と、
前記コア膜上に、前記SiO2アンダークラッド層と同じ屈折率となるようにホウ素又はフッ素をドーピングしたSiO2を堆積してSiO2オーバー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導波路の製造方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2020240675A1 (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | ||
JP2021039241A (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | 古河電気工業株式会社 | 光導波路回路、光源モジュールおよび光導波路回路の製造方法 |
JP2022145169A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-03 | 本田技研工業株式会社 | 車両管理装置、車両管理方法、及びプログラム |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121859A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 埋め込み型光導波路の製造方法 |
JP2001051143A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-02-23 | Nec Corp | 光導波路デバイスおよびその製造方法 |
JP2005275300A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスを作製する方法、および光導波路デバイス |
JP2006030734A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路及びその製造方法 |
JP2006119379A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスの製造方法、および光導波路デバイス |
US9031373B2 (en) * | 2011-03-25 | 2015-05-12 | Seo Young Lee | Lightwave circuit and method for manufacturing same |
-
2017
- 2017-07-19 JP JP2017140097A patent/JP2019020624A/ja active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000121859A (ja) * | 1998-10-15 | 2000-04-28 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 埋め込み型光導波路の製造方法 |
JP2001051143A (ja) * | 1999-08-13 | 2001-02-23 | Nec Corp | 光導波路デバイスおよびその製造方法 |
JP2005275300A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスを作製する方法、および光導波路デバイス |
JP2006030734A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光導波路及びその製造方法 |
JP2006119379A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光導波路デバイスの製造方法、および光導波路デバイス |
US9031373B2 (en) * | 2011-03-25 | 2015-05-12 | Seo Young Lee | Lightwave circuit and method for manufacturing same |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2020240675A1 (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | ||
WO2020240675A1 (ja) * | 2019-05-27 | 2020-12-03 | 日本電信電話株式会社 | 光導波路およびその製造方法 |
US12044883B2 (en) | 2019-05-27 | 2024-07-23 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical waveguide and manufacturing method thereof |
JP2021039241A (ja) * | 2019-09-03 | 2021-03-11 | 古河電気工業株式会社 | 光導波路回路、光源モジュールおよび光導波路回路の製造方法 |
JP2022145169A (ja) * | 2021-03-19 | 2022-10-03 | 本田技研工業株式会社 | 車両管理装置、車両管理方法、及びプログラム |
JP7357021B2 (ja) | 2021-03-19 | 2023-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 車両管理装置、車両管理方法、及びプログラム |
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