JPH03110505A - リブ形光導波路およびその製造方法 - Google Patents

リブ形光導波路およびその製造方法

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JPH03110505A
JPH03110505A JP24810789A JP24810789A JPH03110505A JP H03110505 A JPH03110505 A JP H03110505A JP 24810789 A JP24810789 A JP 24810789A JP 24810789 A JP24810789 A JP 24810789A JP H03110505 A JPH03110505 A JP H03110505A
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rib
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optical waveguide
layer
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JP24810789A
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Noriyoshi Horie
堀江 教禎
Maki Yamashita
山下 牧
Hayami Hosokawa
速美 細川
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Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 技術分野 この発明はリブ形光導波路およびその製造方法に関する
従来技術とその問題点 リブ形光導波路は基板上に形成されたコア層に、光の伝
搬方向にそってリブ部がコア層と一体に形成されている
ものである。光の伝搬方向に直交する市内において、伝
搬光は、コア層の厚さ方向では、コア層と空気との屈折
率差およびコア層と基板との屈折率差によって閉じ込め
られ、コア層(リブ部)の幅方向では、リブ部の厚さが
コア層の他の部分よりも厚いことによりリブ部付近の実
効屈折率が高くなるという現象を利用して閉じ込められ
る。
従来のリブ形光導波路にはイオン照射増速エツチング法
により作製されたものがある。しかしながら、この方法
は1作製工程が複雑で量産性と再現性に欠ける1作製に
時間がかかるので高価になる。エツチングを行なうため
に先導波路の面が荒れ1寸法績度が低下するので光の伝
搬損失が大き0、エツチングにより光導波路パターンを
作製するために実現可能な先導波路(リブ部)の形状が
制限されるという問題点がある。
一方、従来のリブ形光導波路においてはリブ部を含むコ
ア層が露出しているので損傷を受けやすく、取扱いが不
便であるという問題もある。
単一モードのリブ形光導波路を考えた場合に。
コア層とその周囲(空気および基板)との屈折率差が小
さい方が、コア層の厚さ、リブ部の幅を大きくできるの
で作製が容易である。ところが、従来のリブ形光導波路
ではコア層の一部が露出して空気と接触しているので、
コア層を高屈折率材料で作製するとその寸法が小さくな
り9作製が困難である。また、コア層と基板との間の屈
折率差を考慮すると、使用できる基板材料が制限される
という問題がある。
発明の概要 発明の目的 この発明は、容易に作製できかつ量産に適したリブ形光
導波路およびその製造方法を提供することを目的とする
この発明はまたコア層の保護を図ることを目的とする。
この発明はさらに、単一モード光導波路を考慮した場合
でも、コア層の厚さおよびリブ部の幅を大きくすること
ができ1作製が容易で、しかも任意の基板材料を用いる
ことができるようにすることを目的とする。
発明の構成1作用および効果 この発明によるリブ形光導波路は、基板と、上記基板上
に形成されたリブ部をもつコア層とを含み 上記コア層
がエネルギ照射により硬化する液状材料を用いて形成さ
れていることを特徴とする。
この発明によるリブ形光導波路の製造方法は。
リブ部に対応する凹溝をもつスタンバを用意し。
上記スタンバと基板との間にエネルギ照射により硬化す
る液状材料を注入し、エネルギを照射して上記液状材料
を硬化させることによりコア層を形成し、その後、上記
スタンバを除去するものである。
エネルギ照射により硬化する液状材料には、光硬化性ま
たは熱硬化性の樹脂、たとえば紫外線(UV)硬化樹脂
がある。また無機材料としては熱硬化性膜形成用塗布液
を挙げることができる。
液状とはゲル状も含む。
この発明によると、リブ部をもつコア層がエネルギ照射
により硬化する液状材料を用いて形成されているので、
スタンバを用いて作製することができ、その製造が容易
で、ffi産性、再現性に優れたものとなるとともに、
製造時間の短縮を図ることができるので安価に提供でき
るようになる。さらに、スタンバを高精度に作製してお
けば滑らかな光導波路面をもつものを作製でき、光の伝
搬損失を小さくすることが可能である。スタンバはリブ
形光導波路原盤を用いて作製され、この原盤は種々の手
法、たとえば電子ビーム描画法により作製できるから2
種々の形状のリブ構造の先導波路の実現が可能である。
この発明によるリブ形光導波路は、基板と、上記基板上
に形成されたリブ部をもつコア層と、上記コア層よりも
屈折率が、J)さい材料を用いて上記コア層上に密着す
るように形成されたクラッド層とを含むことを特徴とす
る。
コア層およびクラッド層とも上述のエネルギ照射により
硬化する液状材料を用いて作製すると。
工程の簡略化を図ることができるので好ましいが、コア
層、クラッド層を他の材料で形成してもよい。たとえば
コア層の材料としては非線形光学効果をもつものを使用
してもよい。
この発明によると、コア層がクラッド層によって保護さ
れるので、コア層が損傷を受けることがなく、取扱いが
容易となる。また、コア層の屈折率が大きい場合でも1
 クラッド層の屈折率を適当に選ぶことにより、単一モ
ード伝搬を実現する場合にコア層の厚さおよびリブ部の
幅を大きくとることが可能であり1作製が容易となる。
コア層の厚さおよびリブ部の幅を大きくすることができ
ることにより、光ファイバ等との入出力のための光結合
が容易となるという利点もある。
この発明にょろリブ形光導波路は、基板と、上記基板上
に形成されたリブ部をもつコア層と、上記コア層よりも
屈折率が小さい材料を用いて形成されかつ上記基板とコ
ア層との間に設けられたバッファ層とを含むことを特徴
とする。コア層およびバッファ層の材料としては任意の
ものを採用し得る。
この発明によると、コア層の材料とバ・ソファ層の材料
とを適切な屈折率をもつものとして組合せることにより
、コア層の厚さとリブ部の幅を大きくして光の単一モー
ド伝搬を実現できる上に、基板に任意の材料を用いるこ
とができるようになる。
実施例の説明 第1図はこの発明の第1実施例を示している。
第1図に示すリブ形単一モード光導波路は、基板1とそ
の上に形成されたコア層2とから構成されている。コア
層2はその中央において、上方に突出しかつ一方向にの
びたリブ部2aを存している。リブ部2aはコア層2と
一体的に形成される。
光ビームLBは、鎖線とハツチングで示すように、コア
層2内においてリブ部2aの真下を伝搬する。光ビーム
LBは、上下方向においてはコア層2と空気との屈折率
差およびコア層2と基板1との屈折率差によってコア層
2内に閉じ込められ、横方向においては、リブ部2aの
真下部分の実効屈折率がその周囲部分よりも高くな7て
いることに起因してリブ部2a真下の位置に閉じ込めら
れる。
基板1としてはたとえば5in2ガラス基板が用いられ
、その屈折率は1,46である。コア層2は、後に作製
方法を詳述するように、紫外線(UV)硬化樹脂を用い
て形成することができ。
そのときのコア層2の屈折率をたとえば1.47とする
ことができる。このようにして、基板1よりも屈折率が
わずかに大きいコア層2を形成することができるので、
単一モード先導波路でしかもコア層2の厚さ、リブ部2
aの幅を大きくすることが可能となる。
コア層2としては他に、たとえば熱硬化性材料を用いる
ことができる。熱硬化性無機材料の例としては、熱硬化
性膜形成用塗布液を挙げることができる。多くの種類の
塗布液があるが、焼成後膜形成物としZ「02 、  
TlO2、AM 203 。
S io 2等を含むものが好適である。
リブ部2aの断面形状は任意であり、第1図に示す矩形
のもの以外に、第2図に示すように、半円形のもの(第
2図(A) ) 、三角形のもの(同図(B) ) 、
全体として矩形で角に丸みが付けられたもの(同図(C
) ) 、全体として矩形で中央に小さな凹溝が形成さ
れたもの(同図(D) ) 、全体として矩形で中央に
小さな凸条が形成されたもの(同図(E))を例示する
ことができる。
第3図はこの発明の第2実施例を示している。
第3図に示す単一モードリブ形光導波路では。
コア層2の上に、これに密着するようにクラッド層3が
形成されている。クラッド層3はその屈折率がコア層2
のそれよりもわずかに小さくなるように材料が選定され
る。たとえばコア層2がUV硬化樹脂の場合には、クラ
ッド層3をコア層2よりも屈折率の小さいUV硬化樹脂
で形成することができる。UV硬化樹脂はフッ素含量を
変えることによりその屈折率を変えることができる。コ
ア層2.クラッド層3をともにUV硬化樹脂で形成する
ようにすると、後に示すように、その製造方法が容易と
なる。基板1はたとえば5in2ガラス基板である。
クラッド層3の材料としてはUV硬化樹脂等の有機材料
の他に無機材料を用いることができる。
無機材料を用いる場合にはクラッド層3を蒸着法などに
より形成することができよう。
また、コア層2には上述のUV硬化樹脂。
熱硬化性膜形成用塗布液等の他に、MNA (屈折率1
.8)  PTS(ポリジアセチレン、屈折率1.88
) 、 KDP (KH2PO4)等の非線形有機、無
機光学材料を用いることができる。
このようにして、コア層2上にバッファ層3を設けるこ
とによりコア層の保護を達成できる。
第4図はこの発明の第3の実施例を示している。
第4図に示すリブ形単一モード光導波路においては、基
板1とコア層2との間にバッファ層4が設けられている
。バッファ層4にはコア層2よりも屈折率がわずかに小
さい材料が用いられる。
たとえば基板1として、LiNbO3、S i。
GaAs基板等が用いられ、その上に5in2ガラスを
RFスパッタすることによりバッファ層4が形成される
。コア層2としては上述のUV硬化樹脂、熱硬化性膜形
成用塗布液、非線形有機、無機光学材料等を用いること
が可能である。
このようにバッファ層を設けることにより、任意の材料
の基板を用いることができるようになる。
第5図はこの発明の第4の実施例を示すもので、基板1
上にバッファ層4を介してコア層2か形成され、コア層
2上にさらにクラッド層3が設けられている。
第2〜第4の実施例においても、コア層2のリブ部2a
の形状は任意であるのはいうまでもない。
第6図は第5図に示すリブ形単一モード光導波路の製造
工程の一例を示している。ここではバッファ層として5
in2が、コア層およびクラッド層としてUV硬化樹脂
がそれぞれ用いられている。
単一モード光導波路の原盤を電子ビーム描画法により作
製する。ガラス基板上に電子ビーム・レジストを塗布し
、このレジスト上にリブ部のパターンを電子ビームによ
り描画後、現象することにより、ガラス基板ll上にリ
ブ部となる残膜レジスト12をもつ原盤を作製する(第
6図(A))。
次にこの原盤上に電鋳法によりニッケル(Ni)13A
を堆積させ(第6図(B) ) 、原盤を離すことによ
りニッケル製スタンバ13を得る(第6図(C))。
一方、先導波路基板1上に5in2ガラスをRFスパッ
タすることによりバッファ層4を形成する(第6図(D
))。
続いて、基板1のバッファ層4上にコア層の材料である
UV硬化樹脂2Aを滴下し、その上にニッケル・スタン
バ13を乗せ、基板1上のバッファ層4とニッケル・ス
タンパ13との間の間隔が所定値となるように、基板1
とスタンバ13との間に圧力を加え、また必要ならば振
動を与える(第6図(E))。
基板1の裏面から紫外線を照射し、UV硬化樹脂を硬化
させる(第6図(F))。
UV硬化樹脂が硬化したのちスタンパ13を剥離する(
第6図(G))。これによりバッファ層4上にUV硬化
樹脂によるコア層2が形成される。
さらに、紫外線を透過する成形板14とコア層2との間
に、クラッド層となるUV硬化樹脂3Aを注入しく第6
図(H) ) 、成形板14側から紫外線を照射してU
V硬化樹脂3Aを硬化させる(第6図(1))。これに
よりバッファ層3が形成される。
最後に成形板14を剥離しく第6図(J) ) 、必要
ならば基板1の裏面にへき開用溝を形成し、この溝にそ
ってリブ形光導波路全体をへき関し、先導波路端面を実
現する(第6図(K))。これによりリブ形光導波路へ
の端面入射が可能となる。
第4図に示すクラッド層の無いリブ形光導波路を作製す
る場合には、第6図()I)〜(J)の工程を省略すれ
ばよい。
第3図に示すバッファ層の無いリブ形光導波路を作製す
る場合には第6図(D)の工程を省略し。
第6図(E)の工程において、基板1とスタンバ13と
の間にUV硬化樹脂2Aを注入すればよい。
第1図に示すクラッド層とバッファ層の無いリブ形光導
波路を作製する場合には、第6図(D)。
(1()〜(J)の工程を省略すればよい。
第7図は第1図に示すリブ形光導波路を、コア材料とし
て熱硬化性膜形成用塗布液を用いて作製する場合の工程
を示すものである。
上述のようにして作製されたスタンバ13と基板1との
間に膜形成用塗布液2Bを満たし、スタンバ13と基板
1との間隔が所定値となるように両者間の圧力制御を行
なう(第7図(A))。そして。
塗布液2Bのベイクを行ない、塗布液を硬化させる(第
7図(B))。これによりコア層2が形成される。最後
にスタンバ13を剥離する(第7図(C))。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の第1の実施例を示す斜視図、第2図
(A)〜(E)はリブ部の形状の例を示す断面図、第3
図はこの発明の第2の実施例を、第4図は第3の実施例
を、第5図は第4の実施例をそれぞれ示す斜視図である
。第6図(A)〜(K)は第5図に示すリブ形光導波路
の製造工程の一例を示すものであり、第7図(A)〜(
C)は第1図に示すリブ形光導波路の製造工程の一例を
示すものである。 1・・・基板。 2・・・コア層。 2a・・・リブ部。 2 p、 、  3 A 、・U V 硬化t6を脂。 2B・・・熱硬化性膜形成用塗布液。 3・・・クラッド層。 4・・・バッファ層。 13・・・スタンバ。 以 上 第 図 第2図 (A) (C) 第 図 1′2I

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板と、上記基板上に形成されたリブ部をもつコ
    ア層とを含み、上記コア層がエネルギ照射により硬化す
    る液状材料を用いて形成されているリブ形光導波路。
  2. (2)基板と、上記基板上に形成されたリブ部をもつコ
    ア層と、上記コア層よりも屈折率が小さい材料を用いて
    上記コア層上に密着するように形成されたクラッド層と
    を含むリブ形光導波路。
  3. (3)基板と、上記基板上に形成されたリブ部をもつコ
    ア層と、上記コア層よりも屈折率が小さい材料を用いて
    形成されかつ上記基板とコア層との間に設けられたバッ
    ファ層とを含むリブ形光導波路。
  4. (4)リブ部に対応する凹溝をもつスタンパを用意し、 上記スタンパと基板との間にエネルギ照射により硬化す
    る液状材料を注入し、 エネルギを照射して上記液状材料を硬化させることによ
    りコア層を形成し、 その後、上記スタンパを除去する、 リブ形光導波路の製造方法。
  5. (5)上記スタンパを除去したのち、上記コア層よりも
    屈折率が小さい材料を用いて上記コア層上にこれに密着
    するようにクラッド層を形成する請求項(4)に記載の
    リブ形光導波路の製造方法。
  6. (6)上記基板上に、上記コア層よりも屈折率が小さい
    材料を用いてバッファ層を形成し、その後、上記スタン
    パと基板上のバッファ層との間にエネルギ照射により硬
    化する液状材料の注入工程に移る、請求項(4)または
    (5)に記載のリブ形光導波路の製造方法。
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