JP2855091B2 - Manufacturing method of optical waveguide - Google Patents
Manufacturing method of optical waveguideInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、光導波路の製造方法
に係り、特に、製造工程を短縮化した光導波路の製造方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical waveguide, and more particularly to a method for manufacturing an optical waveguide in which the manufacturing steps are shortened.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、光導波路の製造工程は多くの成膜
工程と繁雑なエッチング工程とを必要としている。以
下、図面を参照して、従来光導波路が製造される際に実
行される工程について説明する。図３は、従来の光導波
路の製造工程の一例を示す図である。 （ａ）まず、光導波路のクラッド層に相当する SiO2 基
板が用意される。 （ｂ）工程（ａ）で用意された SiO2 基板上には SiO2
より屈折率の高い物質、例えばGe - SiO2 が数μｍ程度
の膜厚に堆積される。このGe - SiO2 が光導波路のコア
に相当する。 （ｃ）工程（ｂ）で堆積されたGe - SiO2 膜上にホトレ
ジストが数μｍ程度の膜厚で塗布される。 （ｄ）次に、目的とする光導波路の回路形状となるよう
に、工程（ｃ）で塗布されたホトレジストに紫外線が照
射されて露光され、現像処理される。このように処理さ
れたホトレジストは、回路形状に相当する部分のみが残
存する。 （ｅ）工程（ｄ）で露光・現像処理されたホトレジスト
上からGe - SiO2 がエッチング処理される。このように
エッチング処理されたGe - SiO2 は、回路形状に相当す
る部分のみが残存する。 （ｆ）工程（ｄ）で残存していたホトレジストが除去さ
れる。 （ｇ） SiO2 基板上、及びGe - SiO2 膜上に光導波路の
クラッド層に相当する SiO2 が数μｍ程度の膜厚で被膜
される。2. Description of the Related Art Conventionally, the manufacturing process of an optical waveguide requires many film forming steps and complicated etching steps. Hereinafter, steps performed when a conventional optical waveguide is manufactured will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conventional optical waveguide manufacturing process. (A) First, an SiO 2 substrate corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is prepared. (B) step (a) have been in the SiO 2 substrate prepared in SiO 2
A substance having a higher refractive index, for example, Ge—SiO 2 is deposited to a thickness of about several μm. This Ge—SiO 2 corresponds to the core of the optical waveguide. (C) A photoresist is applied to a thickness of about several μm on the Ge—SiO 2 film deposited in the step (b). (D) Next, the photoresist applied in step (c) is irradiated with ultraviolet rays, exposed to light, and developed so that the circuit shape of the desired optical waveguide is obtained. In the photoresist thus treated, only a portion corresponding to the circuit shape remains. (E) Ge—SiO 2 is etched from the photoresist exposed and developed in step (d). In the Ge—SiO 2 thus etched, only a portion corresponding to the circuit shape remains. (F) The photoresist remaining in step (d) is removed. (G) On the SiO 2 substrate and the Ge—SiO 2 film, SiO 2 corresponding to the cladding layer of the optical waveguide is coated with a thickness of about several μm.
【０００３】従来では、前記工程の各層を被膜するにあ
たり、各層は火炎堆積法(FHD) 、物理蒸着法(PVD) 、化
学蒸着法(CVD) などのいわゆる堆積によるか、またはゾ
ルゲル法によって被膜されている。また、図３の工程
（ｅ）のエッチング処理は、反応性イオンエッチング(R
IE) などによって実施されている。これらの工程では真
空装置が用いられ、多くの製造時間とコストが必要とさ
れる。Conventionally, in coating each layer in the above process, each layer is coated by so-called deposition such as flame deposition (FHD), physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), or by a sol-gel method. ing. In addition, the etching process in the step (e) of FIG.
IE). In these steps, a vacuum apparatus is used, and a lot of manufacturing time and cost are required.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】今日の情報化社会で
は、大量の情報が高速に相互通信されることが求めら
れ、そのためには光通信は必要不可欠である。また、Fi
ber To The Home (FTTH)などの言葉に代表されるよう
に、光通信網は各家庭まで伸びようとしている。In today's information society, it is required that a large amount of information be communicated with each other at high speed, and for that purpose, optical communication is indispensable. Also, Fi
Optical networks are being extended to homes, as typified by ber To The Home (FTTH).
【０００５】しかし、光通信に必要不可欠な光導波路は
非常に高精度な部品であり、コア部の形状の安定性、コ
アとクラッドとの境界面の面粗さ、ガラス材料の近赤外
線域(1.3〜 1.5μｍ) の吸収量が少ないことなどが要求
される。また、このような光導波路の製造工程は、多く
の工程数が必要とされ、成膜時間、処理コストなどに多
くの問題がある。そのため光通信網の発達に大きな障害
となっている。[0005] However, an optical waveguide indispensable for optical communication is an extremely high-precision part, which has stability in the shape of the core, surface roughness of the interface between the core and the clad, and the near infrared region ( (1.3 to 1.5 μm) is required. Further, the manufacturing process of such an optical waveguide requires a large number of processes, and there are many problems in film formation time, processing cost, and the like. This is a major obstacle to the development of optical communication networks.
【０００６】そこで、この発明は、上述したような事情
に鑑み成されたものであって、その目的は、光導波路の
製造工程の短縮化、成膜数の削減などにより、製造時
間、及び製造コストの削減を計った光導波路の製造方法
を提供することにある。Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to shorten the manufacturing process of an optical waveguide, reduce the number of film formations, and the like, thereby reducing the manufacturing time and manufacturing cost. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing an optical waveguide at a reduced cost.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、光導波路のクラッド層に相当
する第１のガラス素材上に、コアに相当する凹部を形成
する第１の工程と、前記第１の工程で形成した凹部に、
第１のガラス素材と屈折率が異なる第２のガラス素材
を、少なくとも前記凹部が満たされるまで充填する第２
の工程と、前記第２の工程で前記凹部内に充填された第
２のガラス素材を残存させて少なくとも前記凹部から溢
れ出ている第２のガラス素材を除去する第３の工程と、
前記第３の工程で少なくとも前記凹部から溢れ出ている
第２のガラス素材を除去した第１のガラス素材の表面
に、第１のガラス素材と少なくとも屈折率がほぼ等しい
ガラス素材を接合してクラッド層を形成する第４の工程
と、を具備し、 少なくとも前記第２の工程は、上下一対
の型間にガラス素材を配置した状態で加熱装置により加
熱し、上下一対の型によりプレス成形することにより行
われる光導波路の製造方法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above-mentioned problems, and a first method for forming a concave portion corresponding to a core on a first glass material corresponding to a clad layer of an optical waveguide. Step and the recess formed in the first step,
A second glass material, which is filled with a second glass material having a different refractive index from the first glass material until at least the concave portion is filled.
And a third step of removing at least the second glass material overflowing from the concave portion while leaving the second glass material filled in the concave portion in the second step.
A glass material having a refractive index substantially equal to that of the first glass material is bonded to a surface of the first glass material from which at least the second glass material overflowing from the concave portion has been removed in the third step, and clad. And a fourth step of forming a layer . At least the second step includes a pair of upper and lower
Heating device with glass material placed between molds
Heating and pressing by a pair of upper and lower molds
The present invention provides a method for manufacturing an optical waveguide.
【０００８】また、この発明によれば、前記プレス成形
は、赤外線ランプ加熱及び高周波誘導加熱のいずれか一
方の加熱装置と、電動モータ又は油圧機構を駆動源と
し、プレス温度、プレス軸の位置、プレス力及びプレス
速度を制御する制御装置と、を具備した光学素子成形装
置により行われる光導波路の製造方法が提供される。Further, according to the present invention, the press molding
Is one of infrared lamp heating and high frequency induction heating
One heating device and an electric motor or a hydraulic mechanism as a drive source
Press temperature, press shaft position, press force and press
Control device for controlling the speed;
A method for manufacturing an optical waveguide is provided.
【０００９】さらに、この発明によれば、少なくとも前
記第２の工程は、下型上か、或いは上下一対の型間に、
ガラス素材を配置して加熱装置で加熱し、ガラス素材の
自重、ガラス素材上に載置された型の自重、及びこの型
上に載置された重しの自重のうち、少なくとも１つの自
重によって加圧されることにより行われる光導波路の製
造方法が提供される。Further, according to the present invention, at least
The second step is performed on the lower mold or between a pair of upper and lower molds.
Place the glass material and heat it with a heating device.
Weight, the weight of the mold placed on the glass material, and this mold
At least one of the weights of the weights placed on the
A method for manufacturing an optical waveguide performed by being pressed by weight is provided.
【００１０】またさらに、この発明によれば、前記加熱
装置が、加熱ゾーンから冷却ゾーンまでを連続して配置
した連続式炉であり、ガラス素材が下型、又は上下型と
共に、加熱ゾーンから冷却ゾーン間で移動するように構
成されている光導波路の製造方法が提供される。Still further, according to the present invention, the heating
Equipment is continuously arranged from heating zone to cooling zone
A continuous furnace with a lower or upper and lower glass material
Both are configured to move from the heating zone to the cooling zone.
An optical waveguide manufacturing method is provided.
【００１１】さらにまた、この発明によれば、前記第３
の工程が、研削、研磨及びエッチングのうちの少なくと
も１つにより行われる光導波路の製造方法が提供され
る。Further, according to the present invention, the third
Process is at least one of grinding, polishing and etching
Also provided is a method of manufacturing an optical waveguide performed by one of the methods.
【００１２】[0012]
【００１３】[0013]
【作用】この発明によれば、上記のように製造される光
導波路は、第１のガラス素材に直接凹部を形成し、この
凹部にコアとなる第２のガラス素材を充填し、この凹部
から溢れ出ている第２のガラス素材を除去して、その上
に第１のガラス素材と同様のガラス素材を接合するた
め、工程数、製造コストの大幅な削減が可能となる。According to the present invention, in the optical waveguide manufactured as described above, a concave portion is directly formed in the first glass material, and the concave portion is filled with the second glass material serving as a core. Since the overflowing second glass material is removed and a glass material similar to the first glass material is bonded thereon, the number of steps and manufacturing cost can be significantly reduced.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例に
ついて詳細に説明する。図１は、この発明による光学素
子成形装置の一例を概略的に示す断面図である。即ち、
フレーム１の上部から固定軸２が下方に向かって伸びて
おり、その下端には、セラミック製の断熱筒３を介して
上型組み立て４が図示しないボルト等によって取り付け
られている。この上型組み立て４は、金属製のダイプレ
ート５、セラミックや超硬合金などで作られた上型６、
及びこの上型６をダイプレート５に取り付けると共に型
の一部を形成する固定ダイ７からなっている。図６は、
この実施例で使用される上型６の構造を示す図であり、
図６の（ａ）は上型６の平面図、図６の（ｂ）は（ａ）
に示される上型６をＢ−Ｂ断面で切断した断面図をそれ
ぞれ示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view schematically showing an example of an optical element molding apparatus according to the present invention. That is,
A fixed shaft 2 extends downward from an upper portion of the frame 1, and an upper die assembly 4 is attached to a lower end of the fixed shaft 2 with a bolt or the like (not shown) via a heat insulating cylinder 3 made of ceramic. The upper mold assembly 4 includes a metal die plate 5, an upper mold 6 made of ceramic or cemented carbide, or the like.
And a fixed die 7 for attaching the upper die 6 to the die plate 5 and forming a part of the die. FIG.
FIG. 3 is a view showing a structure of an upper mold 6 used in this embodiment;
FIG. 6A is a plan view of the upper mold 6, and FIG.
Are cross-sectional views of the upper mold 6 shown in FIG.
【００１５】一方、フレーム１の下部には、電動モー
タ、例えばサーボモータ８ａの回転運動を直線運動推力
に変換するスクリュージャッキなどの駆動装置８が設け
られている。この駆動装置８には、荷重検出器８ｂを介
して移動軸９が取り付けられている。このように駆動装
置８に取り付けられた移動軸９は、固定軸２と対向して
上方に向かって伸びており、上下方向に移動可能であ
る。また、この移動軸は、制御装置２８に入力したプロ
グラムにより、移動速度、位置、及びトルクの制御が可
能である。なお、この実施例では、サーボモータ８ａな
どの電動モータを利用した駆動装置８を制御装置により
制御しているが、油圧ポンプを利用した油圧機構が移動
軸９の駆動源として利用されても良い。On the other hand, a drive unit 8 such as a screw jack for converting the rotational motion of an electric motor, for example, a servomotor 8a into a linear motion thrust is provided below the frame 1. A moving shaft 9 is attached to the driving device 8 via a load detector 8b. The moving shaft 9 attached to the driving device 8 as described above extends upward facing the fixed shaft 2 and is movable in the vertical direction. The moving axis can control the moving speed, the position, and the torque by a program input to the control device 28. In this embodiment, the driving device 8 using an electric motor such as the servo motor 8a is controlled by the control device. However, a hydraulic mechanism using a hydraulic pump may be used as a driving source of the moving shaft 9. .
【００１６】この移動軸９の上端には、断熱筒３と同様
の断熱筒１０が取り付けられている。この断熱筒１０を
介して、移動軸９には下型組み立て１１が取り付けられ
ている。この下型組み立て１１は、上型組み立て４と同
様に、ダイプレート１２、下型１３、及び移動ダイ１４
からなっている。図７は、この実施例で使用される下型
１３の構造を示す図であり、図７の（ａ）は下型１３の
平面図、図７の（ｂ）は（ａ）に示される下型１３をＣ
−Ｃ断面で切断した断面図をそれぞれ示す。At the upper end of the moving shaft 9, a heat insulating cylinder 10 similar to the heat insulating cylinder 3 is attached. The lower shaft assembly 11 is attached to the moving shaft 9 via the heat insulating cylinder 10. The lower die assembly 11 includes a die plate 12, a lower die 13, and a moving die 14, similarly to the upper die assembly 4.
Consists of FIGS. 7A and 7B are views showing the structure of the lower mold 13 used in this embodiment. FIG. 7A is a plan view of the lower mold 13 and FIG. Type 13 to C
The sectional view cut | disconnected by the -C cross section is each shown.
【００１７】固定軸２には図示しない駆動装置によって
上下動されるブラケット１５が移動可能に係合されてい
る。このブラケット１５には、対をなす上下の型組み立
て４、１１の周囲を囲む透明石英管１６が取り付けられ
ている。この透明石英管１６の下端部は、移動軸９が貫
通している中間プレート１ａに気密に当接され、型組み
立て４、１１の周囲を大気から遮断させる成形室１７が
形成されている。また、このブラケット１５には外筒１
８が取り付けられ、この外筒１８の内面には加熱機構と
してのランプユニット１９が取り付けられている。この
外筒１８の内面に取り付けられたランプユニット１９
は、赤外線ランプ２０、この赤外線ランプ２０の後方に
配置され、赤外線を石英管側に反射させる反射ミラー２
１、及び反射ミラー２１の外面に配置され、反射ミラー
２１を冷却するための水冷パイプ２２から構成されてい
る。また、このランプユニット１９は、制御装置２８に
設定されたプレス温度で型組み立て４、１１が加熱され
る。この温度は、下型組み立て１１の下端部に設けられ
た温度検出用熱電対２７によって検出される。A bracket 15 which is moved up and down by a driving device (not shown) is movably engaged with the fixed shaft 2. A transparent quartz tube 16 surrounding the upper and lower mold assemblies 4 and 11 forming a pair is attached to the bracket 15. The lower end of the transparent quartz tube 16 is hermetically contacted with the intermediate plate 1a through which the moving shaft 9 passes, and a molding chamber 17 is formed to shield the mold assemblies 4 and 11 from the atmosphere. The bracket 15 has an outer cylinder 1
A lamp unit 19 is mounted on the inner surface of the outer cylinder 18 as a heating mechanism. The lamp unit 19 attached to the inner surface of the outer cylinder 18
Is an infrared lamp 20, a reflection mirror 2 disposed behind the infrared lamp 20 and reflecting infrared light toward the quartz tube.
1 and a water cooling pipe 22 arranged on the outer surface of the reflection mirror 21 for cooling the reflection mirror 21. In this lamp unit 19, the mold assemblies 4 and 11 are heated at the press temperature set in the control device 28. This temperature is detected by a temperature detecting thermocouple 27 provided at the lower end of the lower die assembly 11.
【００１８】なお、この実施例では、加熱機構として赤
外線ランプ加熱が利用されているが、高周波誘導加熱な
どの他の手段が利用されても良い。固定軸２、移動軸
９、及びブラケット１５には、成形室１７内を不活性ガ
ス雰囲気にしたり、型組み立て４、１１を冷却するため
のガス供給路２３、２４、２５が設けられ、図示しない
流量コントロール計を介して、不活性ガスが所定流量で
成形室１７に供給できる。成形室１７へ供給された不活
性ガスは、排気口２６から排気される。In this embodiment, infrared lamp heating is used as a heating mechanism, but other means such as high-frequency induction heating may be used. The fixed shaft 2, the moving shaft 9 and the bracket 15 are provided with gas supply paths 23, 24 and 25 for making the inside of the molding chamber 17 an inert gas atmosphere and for cooling the mold assemblies 4 and 11, and are not shown. An inert gas can be supplied to the molding chamber 17 at a predetermined flow rate via the flow rate control meter. The inert gas supplied to the molding chamber 17 is exhausted from the exhaust port 26.
【００１９】次に、この発明の光導波路の製造方法につ
いて説明する。図２は、この実施例で製造される光導波
路の一例を示す図である。図２の（ａ）は、所望する光
導波路、例えば４分岐光導波路の一例を示した平面図、
図２の（ｂ）は、（ａ）に示された光導波路をＡ−Ａ断
面で切断した断面図をそれぞれ示す。Next, a method for manufacturing the optical waveguide of the present invention will be described. FIG. 2 is a diagram showing an example of the optical waveguide manufactured in this embodiment. FIG. 2A is a plan view showing an example of a desired optical waveguide, for example, a four-branch optical waveguide,
FIG. 2B is a cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG.
【００２０】まず、第一の光導波路の製造方法について
説明する。図４は、この発明による第一の光導波路の製
造工程を示す図である。 （１１）まず、光導波路のクラッド層に相当する両面平
坦なガラス素材、例えばSiO2 が用意される。 （１２）前記工程（１１）で用意されたガラス素材 SiO
2 が図６、及び図７に示す上下金型の間に配置され、図
１に示す光学素子成形装置を用いて加熱プレス成形され
る。 （１３）前記工程（１２）でプレス成形された成形品を
示す。 （１４）この工程では、前記工程（１３）に示したプレ
ス成形品の上部全体に、クラッド層の SiO2 とは異なる
屈折率を有するガラス素材、例えば SiO2 より屈折率の
高いガラス素材であるGe - SiO2 を物理蒸着法（ＰＶ
Ｄ）によって堆積させる。この際、プレス成形を行った
凹部にGe - SiO2 が十分に充填されるまで十分な膜厚に
堆積させる。 （１５）前記工程（１４）で堆積させたGe - SiO2 の一
部かつ／又はプレス成形された SiO2 の一部が所望の光
導波路のコア形状となるまで研磨される。この工程は、
研削等の機械加工やエッチング処理などによって成され
てもよい。 （１６）この工程では、前記工程（１５）で研磨された
面に、プレス加工されたガラス素材と同一、またはほぼ
同一の屈折率を有するガラス素材、例えば SiO2をＰＶ
Ｄ法により堆積させる。First, a method for manufacturing the first optical waveguide will be described. FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the first optical waveguide according to the present invention. (11) First, a glass material having a flat surface on both sides corresponding to the cladding layer of the optical waveguide, for example, SiO 2 is prepared. (12) The glass material SiO prepared in the step (11)
2 is arranged between the upper and lower molds shown in FIGS. 6 and 7, and is subjected to hot press molding using the optical element molding apparatus shown in FIG. (13) Shows a molded product press-molded in the step (12). (14) In this step, a glass material having a refractive index different from that of SiO 2 of the cladding layer, for example, a glass material having a higher refractive index than SiO 2, over the entire upper part of the press-formed product shown in the step (13). Ge - SiO 2 a physical vapor deposition method (PV
D). At this time, a sufficient thickness is deposited until Ge—SiO 2 is sufficiently filled in the recesses subjected to the press molding. (15) A portion of the Ge—SiO 2 deposited in the step (14) and / or a portion of the press-formed SiO 2 are polished until a desired optical waveguide core shape is obtained. This step is
It may be performed by mechanical processing such as grinding or etching processing. (16) In this step, a glass material having the same or almost the same refractive index as the pressed glass material, for example, SiO 2 is applied to the surface polished in the step (15) by PV.
It is deposited by the D method.
【００２１】これらの製造工程により、プレス成形を行
ったガラス素材 SiO2 にクラッド層の役割、プレス成形
で形成された凹部に充填されたガラス素材Ge - SiO2 に
コアの役割、最後に被膜したガラス素材 SiO2 にクラッ
ド層の役割を持たせた光導波路が完成する。According to these manufacturing steps, the press-formed glass material SiO 2 serves as a cladding layer, the press-formed glass material Ge-SiO 2 filled in the recesses serves as a core, and finally a film is formed. An optical waveguide in which the glass material SiO 2 has a role of a cladding layer is completed.
【００２２】なお、工程（１４）及び（１６）でガラス
素材を堆積させる方法として、物理蒸着法（ＰＶＤ）が
利用されたが、火炎堆積法（ＦＨＤ）、化学蒸着法（Ｃ
ＶＤ）などの他の方法でガラス素材が堆積されても良
い。In the steps (14) and (16), a physical vapor deposition method (PVD) was used as a method for depositing a glass material, but a flame deposition method (FHD) and a chemical vapor deposition method (C
The glass material may be deposited by another method such as VD).
【００２３】次に、第二の光導波路の製造方法について
説明する。図５は、この発明による第二の光導波路の製
造工程を示す図である。 （２１）まず、光導波路のクラッド層に相当する両面平
坦なガラス素材、例えばＢＫ７( SCHOTT社製；屈折率1.
51680 ）が用意される。 （２２）前記工程（２１）で用意されたガラス素材ＢＫ
７が図６、及び図７に示す上下金型の間に配置され、図
１に示す光学素子成形装置を用いて加熱プレス成形され
る。 （２３）前記工程（２２）でプレス成形された成形品を
示す。 （２４）前記工程（２３）に示したプレス成形品の凹部
に、クラッド層のＢＫ７より屈折率が高く、軟化点の低
いガラス素材、例えばＰ−ＳＫ１１（住田光学ガラス社
製；屈折率1.56580 ）をディッピングにより充填させ
る。この時、予め最初にプレス成形されたガラス素材Ｂ
Ｋ７を予熱しておくと、ディッピングの際、熱衝撃など
による破損が防止される。なお、この工程は、凹部に極
細のガラス繊維状のＰ−ＳＫ１１を配置し、Ｐ−ＳＫ１
１のみ流動性を有する温度まで加熱し、充填させる方法
でもよい。 （２５）前記工程（２４）で充填させたＰ−ＳＫ１１の
一部、かつ／又はＢＫ７の一部が、所望の光導波路のコ
ア形状となるまで研磨される。この工程も前記工程（１
５）と同様に他の機械加工や化学処理（エッチング）に
よって成されてもよい。 （２６）前記工程（２５）で研磨された面に、プレス加
工されたガラス素材と同一のガラス素材ＢＫ７を載せ、
これらが図１に示す光学素子成形装置の上下金型の間に
配置される。そして、この装置によって加熱プレスさ
れ、両者を接合させる。この時、光学素子成形装置に用
いられる上下の金型は、共に図７に示す平面形状でよ
い。この際の接合条件として、加熱温度はＢＫ７の転移
点付近で、可能な限りガラス素材を変形させない微小な
プレス力でプレスされる。 （２７）前記製造工程により、製造された光導波路を示
す。Next, a method for manufacturing the second optical waveguide will be described. FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the second optical waveguide according to the present invention. (21) First, a glass material having a flat surface on both sides corresponding to the cladding layer of the optical waveguide, for example, BK7 (manufactured by SCHOTT; refractive index 1.
51680) is provided. (22) The glass material BK prepared in the step (21)
7 is disposed between the upper and lower molds shown in FIGS. 6 and 7, and is subjected to hot press molding using the optical element molding apparatus shown in FIG. (23) Shows the molded product press-molded in the step (22). (24) A glass material having a higher refractive index than BK7 of the cladding layer and a lower softening point, for example, P-SK11 (manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd .; refractive index 1.56580) in the concave portion of the press-formed product shown in the step (23). Is filled by dipping. At this time, the glass material B which was first press-formed in advance
Preheating K7 prevents damage due to thermal shock or the like during dipping. In this step, a very fine glass fiber P-SK11 is arranged in the concave portion, and the P-SK1
A method may be used in which only one is heated to a temperature having fluidity and filled. (25) A part of the P-SK11 and / or a part of the BK7 filled in the step (24) is polished until a desired optical waveguide core shape is obtained. This step is also the same as the step (1)
As in the case of 5), other machining or chemical treatment (etching) may be performed. (26) The same glass material BK7 as the pressed glass material is placed on the surface polished in the step (25),
These are arranged between the upper and lower molds of the optical element molding apparatus shown in FIG. Then, they are heated and pressed by this device to join them together. At this time, both the upper and lower molds used in the optical element molding apparatus may have a planar shape shown in FIG. As a joining condition at this time, the heating temperature is near the transition point of BK7, and the glass material is pressed with a small pressing force that does not deform the glass material as much as possible. (27) An optical waveguide manufactured by the above manufacturing process is shown.
【００２４】これらの製造工程により、プレス成形を行
ったガラス素材ＢＫ７にクラッド層の役割、プレス成形
で形成された凹部に充填されたガラス素材Ｐ−ＳＫ１１
にコアの役割、最後にプレス接合されたガラス素材ＢＫ
７にクラッド層の役割を持たせた光導波路が完成する。Through these manufacturing steps, the role of a cladding layer in the press-formed glass material BK7, the glass material P-SK11 filled in the recesses formed by the press forming is used.
The role of the core, the glass material BK finally pressed
An optical waveguide having the function of a cladding layer in 7 is completed.
【００２５】次に、図６に示される上金型の凸部と、図
４の工程（１３）、及び図５の工程（２３）に示された
プレス成形品の凹部との転写性を評価した。図８は、図
６に示した上金型の凸部を拡大した拡大図である。図９
は、この発明の実施例でプレス成形されたプレス成形品
の凹部を拡大した拡大図である。測定機器は、ZYGO社製
NEW VIEW 100 を用いた。図８、及び図９に示したよう
に、その転写性の評価は良好であった。Next, the transferability between the convex portion of the upper mold shown in FIG. 6 and the concave portion of the press-formed product shown in step (13) of FIG. 4 and step (23) of FIG. 5 was evaluated. did. FIG. 8 is an enlarged view in which the convex portion of the upper mold shown in FIG. 6 is enlarged. FIG.
FIG. 2 is an enlarged view showing an enlarged concave portion of a press-formed product press-formed in the example of the present invention. The measuring device is made by ZYGO
NEW VIEW 100 was used. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the transferability was evaluated well.
【００２６】また、図５の工程（２６）に示される研磨
面とＢＫ７との接合面の接合状態を観察した。図１０
は、第二の製造方法で接合された接合部の拡大写真を示
す。この拡大写真に示すように接合状態は良好であっ
た。Further, the bonding state of the bonding surface between the polished surface and BK7 shown in step (26) of FIG. 5 was observed. FIG.
2 shows an enlarged photograph of a joined portion joined by the second manufacturing method. As shown in this enlarged photograph, the bonding state was good.
【００２７】なお、この実施例で製造された光導波路の
伝送損失は、ガラス素材の屈折率、近赤外域の吸収量、
コア外周部に当たる部分の面精度などにもよるが、測定
した一例を示すと、１．３μｍの波長で１．５ｄＢ／ｋ
ｍ以下であった。この数値は、十分光導波路としての役
割を果たすものである。Note that the transmission loss of the optical waveguide manufactured in this embodiment includes the refractive index of the glass material, the absorption amount in the near infrared region,
An example of the measured value is 1.5 dB / k at a wavelength of 1.3 μm, although it depends on the surface accuracy of a portion corresponding to the core outer peripheral portion.
m or less. This value sufficiently serves as an optical waveguide.
【００２８】なお、前述した第一、第二の光導波路の製
造方法においては、工程（１２）、（２２）に示すよう
に、いずれもプレス成形によりガラス素材に凹部を形成
する例を示したが、ガラス素材に直接凹部を形成する方
法であれば、プレス成形に限定されないことはいうまで
もない。また、工程（１４）、（１６）、（２４）、及
び（２６）に示されたコアの充填及びクラッド層の接合
は、ガラスを加熱装置で加熱し、このガラス自身、この
ガラス上に載置された型、またはこの型上に載置された
重しのいずれか１つないしこれらの組み合わせの重力に
より行っても良い。In the above-mentioned first and second methods of manufacturing the optical waveguide, as shown in steps (12) and (22), examples have been shown in which the concave portions are formed in the glass material by press molding. However, it goes without saying that the method is not limited to press molding as long as it is a method of directly forming a concave portion in a glass material. The filling of the core and the joining of the cladding layers shown in the steps (14), (16), (24) and (26) are performed by heating the glass with a heating device and mounting the glass itself on the glass. It may be carried out by the gravity of any one of the placed mold or the weight placed on the mold or a combination thereof.
【００２９】なお、前記加熱装置は、赤外線ランプや高
周波誘導加熱などの加熱ユニット内にガラス素材と型が
固定的に配置されるものに限らず、加熱ゾーンから冷却
ゾーンまでを連続して配置した連続式炉であり、ガラス
素材が型と共に加熱ゾーンから冷却ゾーンまで移動する
方式の装置としても良い。The heating device is not limited to a device in which a glass material and a mold are fixedly arranged in a heating unit such as an infrared lamp or a high-frequency induction heating, but is continuously arranged from a heating zone to a cooling zone. It may be a continuous furnace in which the glass material moves from the heating zone to the cooling zone together with the mold.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上説明したように、この発明の光導波
路の製造方法によれば、従来実施されれてきた複雑なエ
ッチング工程や成膜工程が不要となる。また、一度金型
を製作すれば、複雑な形状の光導波路を安定して安価に
大量生産することができる。As described above, according to the method of manufacturing an optical waveguide of the present invention, complicated etching steps and film forming steps which have been conventionally performed are not required. Further, once the mold is manufactured, the optical waveguide having a complicated shape can be stably mass-produced at low cost.
【図１】図１は、この発明による光学素子成形装置を概
略的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an optical element molding apparatus according to the present invention.
【図２】図２は、この発明の実施例で製造される４分岐
光導波路の構造を概略的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a structure of a four-branch optical waveguide manufactured in an embodiment of the present invention.
【図３】図３は、従来の光導波路の製造工程を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional optical waveguide.
【図４】図４は、この発明の光導波路の製造工程を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the optical waveguide of the present invention.
【図５】図５は、この発明の光導波路の製造工程を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of the optical waveguide of the present invention.
【図６】図６は、この発明の実施例で行われるプレス成
形における上金型の構造を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a structure of an upper mold in press forming performed in an embodiment of the present invention.
【図７】図７は、この発明の実施例で行われるプレス成
形における下金型の構造を示す図である。FIG. 7 is a view showing a structure of a lower mold in press molding performed in an embodiment of the present invention.
【図８】図８は、図６に示した上金型の凸部を拡大した
拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view in which a convex portion of the upper mold shown in FIG. 6 is enlarged.
【図９】図９は、この発明の実施例で行われるプレス成
形で成形されたプレス成形品の凹部を拡大した拡大図で
ある。FIG. 9 is an enlarged view in which a concave portion of a press-formed product formed by the press forming performed in the embodiment of the present invention is enlarged.
【図１０】図１０は、この発明の実施例でプレス接合さ
れた接合部におけるガラス素材の薄膜の断面を拡大した
顕微鏡写真である。FIG. 10 is a photomicrograph showing an enlarged cross section of a thin film of a glass material at a bonded portion that has been pressed and bonded in an example of the present invention.
１…フレーム ２…固定台 ４…上型組み立て ５…ダイプ
レート ６…上型 ７…固定ダ
イ ８…駆動装置 ８ａ…サーボ
モータ ８ｂ…荷重検出器 ９…移動
軸 １１…下型組み立て １２…ダイ
プレート １３…下型 １４…移動
ダイ １５…ブラケット １６…透明
石英管 １７…成形室 １９…ラン
プユニット ２０…赤外線ランプ ２３、２４、２５…ガス
供給路 ２７…温度検出用熱電対 ２８…制御
装置部DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame 2 ... Fixed base 4 ... Upper die assembly 5 ... Die plate 6 ... Upper die 7 ... Fixed die 8 ... Drive device 8a ... Servo motor 8b ... Load detector 9 ... Moving shaft 11 ... Lower die assembly 12 ... Die plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Lower mold 14 ... Moving die 15 ... Bracket 16 ... Transparent quartz tube 17 ... Molding chamber 19 ... Lamp unit 20 ... Infrared lamp 23, 24, 25 ... Gas supply path 27 ... Temperature detection thermocouple 28 ... Control device part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 漆畑 和則 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社沼津事業所内 (56)参考文献 特開 昭64−26806（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−88914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−287141（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−26805（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215805（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/13────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazunori Urushihata 2068-3 Ooka, Numazu-shi, Shizuoka Toshiba Machine Co., Ltd. Numazu Office (56) References JP-A-64-26806 (JP, A) JP-A-6 JP-A-88914 (JP, A) JP-A-7-287141 (JP, A) JP-A-64-26805 (JP, A) JP-A-3-215805 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. . 6 , DB name) G02B 6/13
Claims (5)
ラス素材上に、コアに相当する凹部を形成する第１の工
程と、 前記第１の工程で形成した凹部に、第１のガラス素材と
屈折率が異なる第２のガラス素材を、少なくとも前記凹
部が満たされるまで充填する第２の工程と、 前記第２の工程で前記凹部内に充填された第２のガラス
素材を残存させて少なくとも前記凹部から溢れ出ている
第２のガラス素材を除去する第３の工程と、 前記第３の工程で少なくとも前記凹部から溢れ出ている
第２のガラス素材を除去した第１のガラス素材の表面
に、第１のガラス素材と少なくとも屈折率がほぼ等しい
ガラス素材を接合してクラッド層を形成する第４の工程
と、を具備し、 少なくとも前記第２の工程は、上下一対の型間にガラス
素材を配置した状態で加熱装置により加熱し、上下一対
の型によりプレス成形することにより行われる ことを特
徴とする光導波路の製造方法。A first waveguide corresponding to a cladding layer of the optical waveguide;
First process for forming a recess corresponding to a core on a lath material
And a first glass material in the recess formed in the first step.
A second glass material having a different refractive index is at least
A second step of filling until the portion is filled, and a second glass filled in the recess in the second step
The material remains and overflows at least from the recess.
A third step of removing the second glass material, and at least the third step overflows from the concave portion in the third step
Remove second glass materialdidSurface of the first glass material
In addition, the refractive index is at least substantially equal to that of the first glass material.
Fourth step of forming a clad layer by joining glass materials
When,With At least the second step is a process in which glass is placed between a pair of upper and lower molds.
With the material placed, heat it with a heating device.
It is performed by press molding with a mold Specially
A method of manufacturing an optical waveguide.
高周波誘導加熱のいずれか一方の加熱装置と、電動モー
タ又は油圧機構を駆動源とし、プレス温度、プレス軸の
位置、プレス力及びプレス速度を制御する制御装置と、
を具備した光学素子成形装置により行われることを特徴
とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。2. The press molding includes infrared lamp heating and
One of the high-frequency induction heating devices and the electric motor
Press or hydraulic mechanism as the drive source,
A control device for controlling the position, the pressing force and the pressing speed,
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 1 , wherein the method is performed by an optical element molding apparatus having :
或いは上下一対の型間に、ガラス素材を配置して加熱装
置で加熱し、ガラス素材の自重、ガラス素材上に載置さ
れた型の自重、及びこの型上に載置された重しの自重の
うち、少なくとも１つの自重によって加圧されることに
より行われることを特徴とする請求項１に記載の光導波
路の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein at least the second step is performed on a lower mold.
Alternatively, a glass material is placed between a pair of upper and lower
Heating, place the glass material on its own weight, placed on the glass material
Of the weight of the mold placed and the weight of the weight placed on this mold.
Of which at least one is pressurized by its own weight
The method according to claim 1, wherein the method is performed.
ンまでを連続して配置した連続式炉であり、ガラス素材
が下型、又は上下型と共に、加熱ゾーンから冷却ゾーン
間で移動するように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１つに記載の光導波路の製造方
法。 4. The heating device is provided with a cooling zone from a heating zone.
Is a continuous furnace with glass material
From the heating zone to the cooling zone
The method for manufacturing an optical waveguide according to claim 1 , wherein the optical waveguide is configured to move between the optical waveguides.
ングのうちの少なくとも１つにより行われることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光導波路
の製造方法。 5. The method according to claim 1, wherein the third step includes grinding, polishing, and etching.
The method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the method is performed by at least one of the following .
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| JP7-64109 | 1995-03-23 | ||
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1995
- 1995-06-23 JP JP15798395A patent/JP2855091B2/en not_active Expired - Fee Related
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