JPH04213406A - 光導波管及びその製造方法 - Google Patents
光導波管及びその製造方法Info
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- JPH04213406A JPH04213406A JP3041051A JP4105191A JPH04213406A JP H04213406 A JPH04213406 A JP H04213406A JP 3041051 A JP3041051 A JP 3041051A JP 4105191 A JP4105191 A JP 4105191A JP H04213406 A JPH04213406 A JP H04213406A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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-
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/061—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-optical organic material
- G02F1/065—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on electro-optical organic material in an optical waveguide structure
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積光学導波管およびそ
の製造方法に関する。特に、本発明はこの導波管を埋め
込んだ構造に関する。
の製造方法に関する。特に、本発明はこの導波管を埋め
込んだ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び課題】過去数年間に電子的特性のすぐ
れた新しい有機材料が開発されている。これら材料につ
いての研究と設計については二つの分野があり、それら
は材料の設計（物理特性、化学合成等の改良）とこれら
材料を用いた光電子素子の設計である。
れた新しい有機材料が開発されている。これら材料につ
いての研究と設計については二つの分野があり、それら
は材料の設計（物理特性、化学合成等の改良）とこれら
材料を用いた光電子素子の設計である。
【０００３】本発明の目的は後者にある。これら新しい
材料を用いる光電子素子の製造にはまず素子のアーキテ
クチャを設計し、次にその素子の効率のよい構造に必要
な全体的な技術的プロセスを完成する必要がある。
材料を用いる光電子素子の製造にはまず素子のアーキテ
クチャを設計し、次にその素子の効率のよい構造に必要
な全体的な技術的プロセスを完成する必要がある。
【０００４】それ故本発明の目的は電子光学的有機ポリ
マーを用いる電子素子に関する。これら素子の製造に用
いる電気光学的有機材料は光学的には非線形の材料であ
る。この光学的非線形は一般に、材料が薄膜として付着
され（マイクロエレクトロニクスにおけるスピンコーテ
ィングにより）そして電界中で偏光された後にのみ使用
しうる。このように良好な光学特性を有する小型の位相
または強度の変調器をつくることが出来る。
マーを用いる電子素子に関する。これら素子の製造に用
いる電気光学的有機材料は光学的には非線形の材料であ
る。この光学的非線形は一般に、材料が薄膜として付着
され（マイクロエレクトロニクスにおけるスピンコーテ
ィングにより）そして電界中で偏光された後にのみ使用
しうる。このように良好な光学特性を有する小型の位相
または強度の変調器をつくることが出来る。
【０００５】しかしながら、光の一次元的限定は充分で
ない。光学電子素子の製造には２次元限定のためのサー
チが必要となる。この技術の習得により非常に低コスト
の集積光学電子素子、すなわち位相または強度変調器、
光ファイバによる通信のための電子光学的スイッチ、デ
ータの記憶または読取のための周波数逓倍器（例えばグ
リーンまたはブルーの輻射を得るため）の低コストの集
積光学電子素子の新しい発生させることになる。
ない。光学電子素子の製造には２次元限定のためのサー
チが必要となる。この技術の習得により非常に低コスト
の集積光学電子素子、すなわち位相または強度変調器、
光ファイバによる通信のための電子光学的スイッチ、デ
ータの記憶または読取のための周波数逓倍器（例えばグ
リーンまたはブルーの輻射を得るため）の低コストの集
積光学電子素子の新しい発生させることになる。
【０００６】達成されるべき２次元的限定を可能にする
多くの方法が開発されている。
多くの方法が開発されている。
【０００７】図１に示す第１の方法はポリマーの厚さを
局部的に増加させることにより有効屈折率を局部的に増
加するものである。しかしながら、横方向および深さに
おいて素子のアーキテクチュアにより示される寸法を維
持することは極めて困難である。更に図１はポリマーの
完全な平面化を示しているがエッチングの深さにより、
これはまれなことである。
局部的に増加させることにより有効屈折率を局部的に増
加するものである。しかしながら、横方向および深さに
おいて素子のアーキテクチュアにより示される寸法を維
持することは極めて困難である。更に図１はポリマーの
完全な平面化を示しているがエッチングの深さにより、
これはまれなことである。
【０００８】図２に示す第２の方法はポリマー１の直接
的なドライまたは化学エッチングを用いるが、これはエ
ッチングマスクの問題および結果としての品質の問題を
生じさせる。
的なドライまたは化学エッチングを用いるが、これはエ
ッチングマスクの問題および結果としての品質の問題を
生じさせる。
【０００９】図３に示す第３の方法はポリマー上に金属
電極を配置しこの電極をエッチングするものである。こ
れはエッチングの選択性とポリマーに対する化学的な損
傷の問題がある。
電極を配置しこの電極をエッチングするものである。こ
れはエッチングの選択性とポリマーに対する化学的な損
傷の問題がある。
【００１０】図４に示す第４の方法は材料の性質の、マ
スクを介してのＵＶ照射による局部的な変更による限定
を与える。これには回折の問題および制御不能なＵＶ照
射による屈折率傾度の発生の問題がある。
スクを介してのＵＶ照射による局部的な変更による限定
を与える。これには回折の問題および制御不能なＵＶ照
射による屈折率傾度の発生の問題がある。
【００１１】図５に示す第５の方法はガラス基体の局部
的ドーピングによる平らな導波管の非対称性の変更を与
えるものである。この方法はその入力面と出力面の研磨
の問題がある。
的ドーピングによる平らな導波管の非対称性の変更を与
えるものである。この方法はその入力面と出力面の研磨
の問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】】本発明は次の条件に合
致する２次元モノモード導波管に関する：―光ファイバ
からの光の効率のよい結合のための入力および出力面を
用意することが容易である。―技術的プロセスによりこ
の導波管の寸法は制限されない。ミクロン単位の導波管
（１〜２μｍ）またはサブミクロン単位の導波管（０．
５〜１．０μｍ）をつくることが可能である。−伝播損
失がない。−素子の低コスト製造のためにバッチ式製造
技術が開発される。
致する２次元モノモード導波管に関する：―光ファイバ
からの光の効率のよい結合のための入力および出力面を
用意することが容易である。―技術的プロセスによりこ
の導波管の寸法は制限されない。ミクロン単位の導波管
（１〜２μｍ）またはサブミクロン単位の導波管（０．
５〜１．０μｍ）をつくることが可能である。−伝播損
失がない。−素子の低コスト製造のためにバッチ式製造
技術が開発される。
【００１３】それ故本発明は基体上に次のものを含む集
積光導波管に関する：−第１屈折率をもつ緩衝層；−第
２屈折率をもつストリップ状エレメント；−第３屈折率
をもつ材料からなる導波層。
積光導波管に関する：−第１屈折率をもつ緩衝層；−第
２屈折率をもつストリップ状エレメント；−第３屈折率
をもつ材料からなる導波層。
【００１４】第２屈折率は、第１屈折率より大きい第３
屈折率より更に大きく、ストリップの厚さは、光損失を
導入せずその大きい屈折率により光の限定を得るように
非常に小さく選ばれる。
屈折率より更に大きく、ストリップの厚さは、光損失を
導入せずその大きい屈折率により光の限定を得るように
非常に小さく選ばれる。
【００１５】また本発明は次の段階を含む、上記光導波
管の製造方法に関する： ―第１屈折率を有する緩衝層の上に、この第１屈折率よ
り大きい第２屈折率を有する材料からなる層を形成する
第１段階、 ―この第２屈折率をもつ層に少くとも１個のストリップ
をエッチングする第２段階、 ―このストリップおよびこのストリップで覆われない上
記緩衝層の部分に、第２屈折率より小さい第３屈折率を
有する材料からなる導波管を付着させる第３段階。
管の製造方法に関する： ―第１屈折率を有する緩衝層の上に、この第１屈折率よ
り大きい第２屈折率を有する材料からなる層を形成する
第１段階、 ―この第２屈折率をもつ層に少くとも１個のストリップ
をエッチングする第２段階、 ―このストリップおよびこのストリップで覆われない上
記緩衝層の部分に、第２屈折率より小さい第３屈折率を
有する材料からなる導波管を付着させる第３段階。
【００１６】本発明の好適な実施例によれば、この導波
層はポリマーである。
層はポリマーである。
【００１７】本発明の光導波管はかくしてポリマーの導
波層の屈折率よりかなり大きい屈折率を有するストリッ
プに沿って光を限定することが可能である。かくして、
マイクロエレクトロニクスで使用されるバッチ製造技術
によりこれをつくることが出来、かくして素子のコスト
を低減することが出来る。
波層の屈折率よりかなり大きい屈折率を有するストリッ
プに沿って光を限定することが可能である。かくして、
マイクロエレクトロニクスで使用されるバッチ製造技術
によりこれをつくることが出来、かくして素子のコスト
を低減することが出来る。
【００１８】このように本発明は次のような問題に対す
る解決を行う。 ―低コスト：シリコン基体上にバッチで導波管をつくる
。 ―導波管の入力および出力面の用意：素子のクリーブ（
ｃｒｅａｖｅ）を与える。 ―有効屈折率の変化の制御：屈折率の大きいストリップ
の厚さを調整する。 ―導波管の損失と寸法の減少：ストリップを選択性プラ
ズマエッチング（反応イオンエッチング）でつくり、ミ
クロン単位（１−２μｍ）またはサブミクロン（０．５
−１μｍ）の導波管の製造を可能にする。
る解決を行う。 ―低コスト：シリコン基体上にバッチで導波管をつくる
。 ―導波管の入力および出力面の用意：素子のクリーブ（
ｃｒｅａｖｅ）を与える。 ―有効屈折率の変化の制御：屈折率の大きいストリップ
の厚さを調整する。 ―導波管の損失と寸法の減少：ストリップを選択性プラ
ズマエッチング（反応イオンエッチング）でつくり、ミ
クロン単位（１−２μｍ）またはサブミクロン（０．５
−１μｍ）の導波管の製造を可能にする。
【００１９】更に本発明の装置と方法はもろさまたは導
波層に用いられるポリマーの性質によっては制限されな
い。
波層に用いられるポリマーの性質によっては制限されな
い。
【００２０】
【実施例】図６について本発明による光導波管の一実施
例を説明する。このような光導波管は基体Ｓの上に屈折
率ｎ１の緩衝層１を有する。この層１の上に、屈折率ｎ
２の材料からなるストリップ２の形のエレメントが配置
される。その全体が屈折率ｎ３の光導波層で覆われる。
例を説明する。このような光導波管は基体Ｓの上に屈折
率ｎ１の緩衝層１を有する。この層１の上に、屈折率ｎ
２の材料からなるストリップ２の形のエレメントが配置
される。その全体が屈折率ｎ３の光導波層で覆われる。
【００２１】ストリップ２の屈折率ｎ２は層１の屈折率
ｎ１より大でありまた層３の屈折率ｎ３より大である。
ｎ１より大でありまた層３の屈折率ｎ３より大である。
【００２２】
ｎ２＞ｎ３ ｎ２＞ｎ１層１と３および
ストリップ２の材料は光導波管特にストリップ２と層３
の波長に対し透明である。
ストリップ２の材料は光導波管特にストリップ２と層３
の波長に対し透明である。
【００２３】屈折率の小さい層１と３の間にそう入され
た屈折率ｎ２のストリップ２の目的とするところはこの
導波管を伝播する波の２次元限定を得ることである。
た屈折率ｎ２のストリップ２の目的とするところはこの
導波管を伝播する波の２次元限定を得ることである。
【００２４】ストリップ２の屈折率ｎ２は非常に薄いス
トリップ厚によりこの限定が得られるように充分大きな
ものであるべきである。例えば、ストリップ２の厚さは
数１０ナノメータである。
トリップ厚によりこの限定が得られるように充分大きな
ものであるべきである。例えば、ストリップ２の厚さは
数１０ナノメータである。
【００２５】このように：―光はｎ２，ｎ３より大きな
屈折率ｎを有するの層内で主として限定しうるのであり
、この導内の光波の電界の形状の調節はｎ２を与えられ
たものとしてその厚さに作用することによる。―屈折率
ｎ２をもつこのストリップの薄さにより、このストリッ
プは光の限定にに関する唯一の要素と考えることが出来
る：それ故、屈折率ｎ２のストリップは導波管の損失に
非常にわずかしか影響しないと云うことが出来る。
屈折率ｎを有するの層内で主として限定しうるのであり
、この導内の光波の電界の形状の調節はｎ２を与えられ
たものとしてその厚さに作用することによる。―屈折率
ｎ２をもつこのストリップの薄さにより、このストリッ
プは光の限定にに関する唯一の要素と考えることが出来
る：それ故、屈折率ｎ２のストリップは導波管の損失に
非常にわずかしか影響しないと云うことが出来る。
【００２６】本発明によれば、屈折率ｎ３は層３内で導
波が行われるように屈折率ｎ１より大きい。
波が行われるように屈折率ｎ１より大きい。
【００２７】本発明の一実施例によれば、使用される材
料は： 基体Ｓ＝シリコン、特に結晶シリコン 緩衝層１＝熱シリカストリップ２＝非晶質シリコンまた
はＩＴＯ（インジウム‐錫‐酸化物）またはＳｉ３Ｎ４
導波層３：ポリマーこのポリマーは電気光学的ポリマー
または非電気光学的ポリマーである。
料は： 基体Ｓ＝シリコン、特に結晶シリコン 緩衝層１＝熱シリカストリップ２＝非晶質シリコンまた
はＩＴＯ（インジウム‐錫‐酸化物）またはＳｉ３Ｎ４
導波層３：ポリマーこのポリマーは電気光学的ポリマー
または非電気光学的ポリマーである。
【００２８】図６の装置は大気中で動作しうる。それ故
その上の部分において導波層３は屈折率ｎ４＝１の媒体
内となる。
その上の部分において導波層３は屈折率ｎ４＝１の媒体
内となる。
【００２９】図７は導波層が屈折率ｎ４の緩衝層４で覆
われた例を示す（スーパーストレート（ｓｕｐｅｒｓｔ
ｒａｔｅ））。
われた例を示す（スーパーストレート（ｓｕｐｅｒｓｔ
ｒａｔｅ））。
【００３０】図８は本発明の装置の斜視図であってエレ
メント２はストリップ形である。
メント２はストリップ形である。
【００３１】このような構造はシリコン基体の上につく
られたものであり、 ―緩衝層１はシリカであって厚さは３μｍ、その屈折率
ｎ１は波長λ＝１．３μｍにおいて１．４５。 ―ストリップ２は非晶質シリコンであり、厚さは３０ｎ
ｍ、屈折率λ＝１．３μｍについてｎ２＝３．８。 ―導波層（厚さ０．７μｍ）は、λ＝１．３μｍについ
て屈折率ｎ３＝１．６のポリマーからなる。
られたものであり、 ―緩衝層１はシリカであって厚さは３μｍ、その屈折率
ｎ１は波長λ＝１．３μｍにおいて１．４５。 ―ストリップ２は非晶質シリコンであり、厚さは３０ｎ
ｍ、屈折率λ＝１．３μｍについてｎ２＝３．８。 ―導波層（厚さ０．７μｍ）は、λ＝１．３μｍについ
て屈折率ｎ３＝１．６のポリマーからなる。
【００３２】導波層３は空気と接触した（その上の部分
においてｎ４＝１）。
においてｎ４＝１）。
【００３３】このような導波管の偏光されたＴＥまたは
ＴＭモードの有効屈折率は： ｎＴＥ＝１．７５ ｎＴＭ＝１．５２である。
ＴＭモードの有効屈折率は： ｎＴＥ＝１．７５ ｎＴＭ＝１．５２である。
【００３４】同様の構造がλ＝１．３μｍにおいてｎ２
＝１．８のシリコン窒化物（非晶質シリコンではない）
からなるストリップ２でつくられた。ストリップ２の厚
さが８０ｎｍのとき、次の有効屈折率が得られた。 ｎＴＥ＝１．５６ ｎＴＭ＝１．５５本発明の装置はストリップ２の厚さの
選択により導波層３の有効屈折率の変化を得ることを可
能にする。
＝１．８のシリコン窒化物（非晶質シリコンではない）
からなるストリップ２でつくられた。ストリップ２の厚
さが８０ｎｍのとき、次の有効屈折率が得られた。 ｎＴＥ＝１．５６ ｎＴＭ＝１．５５本発明の装置はストリップ２の厚さの
選択により導波層３の有効屈折率の変化を得ることを可
能にする。
【００３５】更に、これはｎ１とｎ３より大きい、スト
リップの屈折率ｎ２を与えそしてストリップ２の厚さを
充分小さく調整する際に導波層３における電界の形を調
整しうる。
リップの屈折率ｎ２を与えそしてストリップ２の厚さを
充分小さく調整する際に導波層３における電界の形を調
整しうる。
【００３６】このように、ストリップ２は損失を生じさ
せることなく効率のよい光導波管を得るために使用出来
る。
せることなく効率のよい光導波管を得るために使用出来
る。
【００３７】本発明による光導波管は変調器の形でつく
ることが出来る。
ることが出来る。
【００３８】図９は半導体材料（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、シ
リコン等）からなる基体Ｓに集積されたマイクロエレク
トロニクス制御回路５を有するそのような変調器を示す
。回路５は導線６により、同じくこの基体につくられた
制御電極７に接続する。
リコン等）からなる基体Ｓに集積されたマイクロエレク
トロニクス制御回路５を有するそのような変調器を示す
。回路５は導線６により、同じくこの基体につくられた
制御電極７に接続する。
【００３９】このユニット全体が、緩衝層１（例えばシ
リカ）、１個以上のストリップ２０，２１であってその
内の少くとも１個が電極７の上に配置されたもの、電気
光学ポリマー３からなる導波層、緩衝層４を含む導波管
構造で覆われる。その上面において緩衝層は電極８を有
する。これら電極に接続しうる図示しない手段が電界を
この構造に加えうるようにする。
リカ）、１個以上のストリップ２０，２１であってその
内の少くとも１個が電極７の上に配置されたもの、電気
光学ポリマー３からなる導波層、緩衝層４を含む導波管
構造で覆われる。その上面において緩衝層は電極８を有
する。これら電極に接続しうる図示しない手段が電界を
この構造に加えうるようにする。
【００４０】図９の構造はこのように導波管（ストリッ
プ２０で形成された導波管）の光を他方の導波管（スト
リップ２１で形成された導波管）に結合するための方向
性をもつカプラとして動作しうる。
プ２０で形成された導波管）の光を他方の導波管（スト
リップ２１で形成された導波管）に結合するための方向
性をもつカプラとして動作しうる。
【００４１】このような導波管は次の形をとることが出
来る。
来る。
【００４２】―変調器、
―２入力、２出力の電気光学スイッチ、―倍周器。
【００４３】図１０は、ストリップ２が導波管に電界を
与えるための電極として用いられるようになった装置を
示す。この場合、電子制御回路５とストリップ２への接
続のための導体６は緩衝層１の上につくられる。
与えるための電極として用いられるようになった装置を
示す。この場合、電子制御回路５とストリップ２への接
続のための導体６は緩衝層１の上につくられる。
【００４４】ストリップ２（例えば非晶質シリコンまた
はインジウム‐錫‐酸化物ＩＴＯからなる）は光を限定
しうるようにすると共に層３の電気光学材料に変調電界
を加えうるようにする。この構造は印加される電界の効
率を改善し、そして例えば変調器の場合には変調効率を
改善しうるようにする。
はインジウム‐錫‐酸化物ＩＴＯからなる）は光を限定
しうるようにすると共に層３の電気光学材料に変調電界
を加えうるようにする。この構造は印加される電界の効
率を改善し、そして例えば変調器の場合には変調効率を
改善しうるようにする。
【００４５】本発明はまた図１１に示すような集積光学
アレイの製造にも適用出来る。
アレイの製造にも適用出来る。
【００４６】このため、２次元導波管または平面導波管
の上に位相アレイがつくられる。この位相アレイは屈折
率の大きい一群のストリップ（２，１，２，２，…２．
ｎ）により得られる。ストリップ２．１−２．ｎのエッ
チングに用いられる製造技術により、これらストリップ
の幅とそれらの間隔は非常に小さくしうる。このように
、光導波管の空間変調を可能にする屈折率をもつアレイ
が得られる。この実施例では導波はその面で行うことが
出来、あるいはそれは線形導波でもありうる。
の上に位相アレイがつくられる。この位相アレイは屈折
率の大きい一群のストリップ（２，１，２，２，…２．
ｎ）により得られる。ストリップ２．１−２．ｎのエッ
チングに用いられる製造技術により、これらストリップ
の幅とそれらの間隔は非常に小さくしうる。このように
、光導波管の空間変調を可能にする屈折率をもつアレイ
が得られる。この実施例では導波はその面で行うことが
出来、あるいはそれは線形導波でもありうる。
【００４７】本発明によれば、図１２に示すような垂直
集積型光導波構造も与えられる。
集積型光導波構造も与えられる。
【００４８】ポリマー層３の上に他の緩衝層４があり、
この層４の上に、他の導波層３′で覆われた他のストリ
ップ２′がある。
この層４の上に、他の導波層３′で覆われた他のストリ
ップ２′がある。
【００４９】このユニット全体は他の同一構造で覆われ
、以下同様である。
、以下同様である。
【００５０】本発明による光導波管を製造する方法を図
１３、１４について述べる。用いられる基体は例えばシ
リコンである。
１３、１４について述べる。用いられる基体は例えばシ
リコンである。
【００５１】第１段階において、基体Ｓの面ＳＯを洗浄
する。次に熱シリカ層を熱酸化により成長させる。かく
して緩衝層１が基体Ｓの上に得られる。
する。次に熱シリカ層を熱酸化により成長させる。かく
して緩衝層１が基体Ｓの上に得られる。
【００５２】シリコン上にＳｉＯ２を成長させるプロセ
スは酸化炉で行われる。
スは酸化炉で行われる。
【００５３】例えば、以下のものが動作条件となる。
―炉温度：１１００℃、
―酸化ガス：イオン除去された水蒸気、―第１酸化時間
：約７時間、 ―第１付着物のアニール：窒素ガス内で約１２時間、―
第２酸化時間：約７時間、 ―第２付着物のアニール：窒素ガス内で約２時間。
：約７時間、 ―第１付着物のアニール：窒素ガス内で約１２時間、―
第２酸化時間：約７時間、 ―第２付着物のアニール：窒素ガス内で約２時間。
【００５４】この操作は絶対に連続的に行われるべきで
ある。これらウェハはこの酸化中に炉から出してはなら
ない。
ある。これらウェハはこの酸化中に炉から出してはなら
ない。
【００５５】シリコン基体上のシリカ膜の成長温度はシ
リコンウェハの配向によりきまる。
リコンウェハの配向によりきまる。
【００５６】ドーピングされないＳｉ（１００）につい
ては、３ミクロンの値を達成するのは困難である。
ては、３ミクロンの値を達成するのは困難である。
【００５７】ドーピングされたＳｉ（１１０）では７時
間後に２．５μｍ、１４時間後に３．０μｍの品質のよ
いＳｉＯ２が得られる。
間後に２．５μｍ、１４時間後に３．０μｍの品質のよ
いＳｉＯ２が得られる。
【００５８】窒素を用いたこれら付着物のアニールはこ
の材料を膨張させそして粒子境界における材料のエネル
ギーを局所化しそしてその材料のマイクロエレクトロニ
クスおよび光学上の品質を改善するために設計される。
の材料を膨張させそして粒子境界における材料のエネル
ギーを局所化しそしてその材料のマイクロエレクトロニ
クスおよび光学上の品質を改善するために設計される。
【００５９】第２段階の終了時に大きい屈折率ｎ２を有
する材料からなる薄い層が得られる。このように図１３
に示すような構造が得られる。
する材料からなる薄い層が得られる。このように図１３
に示すような構造が得られる。
【００６０】使用される材料はいくつかの条件を満すべ
きである。 ―ポリマーまたはシリカより大きい屈折率を有すること
、 ―正確に超薄層として付着しうること、―動作波長に対
して透明であること、 ―変調器の場合には電極として作用しうること、従って
良好な電気的品質（低抵抗性等）をもつものである。
きである。 ―ポリマーまたはシリカより大きい屈折率を有すること
、 ―正確に超薄層として付着しうること、―動作波長に対
して透明であること、 ―変調器の場合には電極として作用しうること、従って
良好な電気的品質（低抵抗性等）をもつものである。
【００６１】これら特性はシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４
）または非晶質シリコンの使用を指している。
）または非晶質シリコンの使用を指している。
【００６２】この材料の付着に用いる技術は例えばＰＥ
ＣＶＤ（プラズマエンハンスドケミカルベーパデポジシ
ョン）型のものである。ＬＰＣＶＤ（ロー・プレッシャ
・ケミカル・ベーパデポジション）による付着も考えら
れる。数１０ナノメータ（例えば２０ｎｍ）程度の層厚
は４％以内で制御しうる。
ＣＶＤ（プラズマエンハンスドケミカルベーパデポジシ
ョン）型のものである。ＬＰＣＶＤ（ロー・プレッシャ
・ケミカル・ベーパデポジション）による付着も考えら
れる。数１０ナノメータ（例えば２０ｎｍ）程度の層厚
は４％以内で制御しうる。
【００６３】第３段階中、このストリップは第２段階で
このように付着された層内にエッチングされる。このエ
ッチングはホトリソグラフィで得られるマスクを通じて
の選択的化学エッチングで行うことが出来る。
このように付着された層内にエッチングされる。このエ
ッチングはホトリソグラフィで得られるマスクを通じて
の選択的化学エッチングで行うことが出来る。
【００６４】このホトリソグラフィはこの製造方法にお
ける重要な段階である。この段階でストリップの横方向
の粗さが定着する。
ける重要な段階である。この段階でストリップの横方向
の粗さが定着する。
【００６５】第２段階後に得られた、シリコンまたは窒
化物層を有するこの構造は直ちに保護のために樹脂コー
ティングされる。
化物層を有するこの構造は直ちに保護のために樹脂コー
ティングされる。
【００６６】次に、感光性樹脂が付着され、そしてこの
樹脂に出来るだけ接近して配置されたマスクを通しての
ＶＵ照射される。この樹脂とイメージの現像後に図１４
に示す構造が得られる。このストリップは次に選択的化
学エッチング、例えばイオン衝撃を伴った化学エッチン
グ（リアクティブイオンエッチング、ＲＩＥ）によりエ
ッチングされる。最後にこの樹脂マスクが除かれる。
樹脂に出来るだけ接近して配置されたマスクを通しての
ＶＵ照射される。この樹脂とイメージの現像後に図１４
に示す構造が得られる。このストリップは次に選択的化
学エッチング、例えばイオン衝撃を伴った化学エッチン
グ（リアクティブイオンエッチング、ＲＩＥ）によりエ
ッチングされる。最後にこの樹脂マスクが除かれる。
【００６７】第４段階中にポリマー層３そして、他の緩
衝層４が例えばスピンコーティングにより付着される。 図６に示す本発明の構造がこれで得られる。
衝層４が例えばスピンコーティングにより付着される。 図６に示す本発明の構造がこれで得られる。
【００６８】それ故本発明の方法は電気光学的有機材料
を用いて光電子素子に３次元限定を可能にする。
を用いて光電子素子に３次元限定を可能にする。
【００６９】今日までの方法は例えばポリマー層厚の局
部的増大（ポリマーのエッチングまたは基体のエッチン
グによる）、またはＵＶ照射による材料の密な構造を局
部的に変更することからなる。これらの場合には寸法の
問題（従来の導波管は最小幅が５μｍである）または有
効屈折率の変動の制御の問題（ＵＶ照射によりつくられ
る導波管の屈折率傾度）があるが、特に導波管の縁の限
定の問題（ポリマーの直接エッチングにおける大きな問
題）が重大である。
部的増大（ポリマーのエッチングまたは基体のエッチン
グによる）、またはＵＶ照射による材料の密な構造を局
部的に変更することからなる。これらの場合には寸法の
問題（従来の導波管は最小幅が５μｍである）または有
効屈折率の変動の制御の問題（ＵＶ照射によりつくられ
る導波管の屈折率傾度）があるが、特に導波管の縁の限
定の問題（ポリマーの直接エッチングにおける大きな問
題）が重大である。
【００７０】本発明の方法はすべての点で満足なもので
ある。 ａ） ―導波管の寸法における横方向の減少：技術的
にこの、有機材料による導波管の設計方法はマイクロエ
レクトロニクスの通常に技術による。
ある。 ａ） ―導波管の寸法における横方向の減少：技術的
にこの、有機材料による導波管の設計方法はマイクロエ
レクトロニクスの通常に技術による。
【００７１】ＲＩＥでは２００ｎｍの導波管をつくると
が出来る。これより小さい寸法を電子リソグラフィによ
りつくることが期待出来る。 ｂ） ―導波管のシャープさ：限定の品質。 ｃ） ―ＲＩＥが樹脂マスクを再生する：これは高品
質の導波管を与える。 ｄ） ―有効屈折率のチェック：実際に、有効屈折率
は３つのパラメータ、すなわち屈折率の大きい領域の厚
さ、ポリマー層の厚さおよび最大屈折率の値の関数であ
る。
が出来る。これより小さい寸法を電子リソグラフィによ
りつくることが期待出来る。 ｂ） ―導波管のシャープさ：限定の品質。 ｃ） ―ＲＩＥが樹脂マスクを再生する：これは高品
質の導波管を与える。 ｄ） ―有効屈折率のチェック：実際に、有効屈折率
は３つのパラメータ、すなわち屈折率の大きい領域の厚
さ、ポリマー層の厚さおよび最大屈折率の値の関数であ
る。
【００７２】最後に、この限定方法はポリマー層の乱れ
を回避する。
を回避する。
【００７３】本発明は次のものの製造に適用出来る。
―広帯域有機変調器（位相または強度変調器）、―倍周
器、 ―いくつかのレベル、そしていくつかのレベルを有する
エレメントおよび光学的相互接続を有する集積装置、―
２入力、２出力の光学スイッチ。
器、 ―いくつかのレベル、そしていくつかのレベルを有する
エレメントおよび光学的相互接続を有する集積装置、―
２入力、２出力の光学スイッチ。
【図１】従来の技術を示す説明図。
【図２】従来の技術を示す説明図。
【図３】従来の技術を示す説明図。
【図４】従来の技術を示す説明図。
【図５】従来の技術を示す説明図。
【図６】本発明の光導波管の一実施例を示す説明図。
【図７】本発明の光導波管の他の実施例を示す説明図。
【図８】本発明の装置の斜視図。
【図９】電界を与えるための電極を有する、本発明の装
置の一実施例を示す説明図。
置の一実施例を示す説明図。
【図１０】図９の装置の他の実施例を示す説明図。
【図１１】光導波管に直角に、屈折率の大きいストリッ
プのアレイを配置することにより得られる位相アレイの
一実施例を示す説明図。
プのアレイを配置することにより得られる位相アレイの
一実施例を示す説明図。
【図１２】数個の集積光導波管を含む、本発明の装置の
一実施例を示す説明図。
一実施例を示す説明図。
【図１３】本発明の製造方法を示す説明図。
【図１４】本発明の製造方法を示す説明図。
１ 緩衝層
２ ストリップ
３ 光導波層
４ 緩衝層
５ マイクロエレクトロニクス制御回路６ 導体
７ 制御電極
８ 電極
Claims (12)
- 【請求項１】基体上に、第１の屈折率をもつ緩衝層と、
第２の屈折率をもつストリップ状エレメントと、第３の
屈折率をもつ材料からなる導波層と、を含み、上記第２
の屈折率は第３の屈折率より大であり、第３の屈折率は
第１の屈折率より大であり、上記ストリップの厚さは光
学損失を導入せずそしてその高い屈折率により光の限定
を得るように非常に低く選ばれるごとくなった光導波管
。 - 【請求項２】前記導波層は電気光学材料からなり、前記
ストリップの厚さは上記導波管内の電界の形状を調節す
るように選ばれるごとくなった請求項１の光導波管。 - 【請求項３】前記導波層はポリマーからなる請求項１の
光導波管。 - 【請求項４】前記ストリップの上の前記導波層の上に配
置された第１電極と上記導波層に対し前記基体側に配置
された第２電極を含みこれら電極が電界を形成しうるよ
うになった請求項１の光導波管。 - 【請求項５】前記ストリップは導電性材料からなりそし
て前記第２電極を構成するごとくなった請求項４の光導
波管。 - 【請求項６】前記ストリップはシリカからなり、そして
非晶質シリコンまたはインジウム‐錫酸化物ＩＴＯから
なる請求項１の光導波管。 - 【請求項７】前記ストリップはシリコン窒化物からなる
請求項１の光導波管。 - 【請求項８】前記導波層は前記第３屈折率より小さい第
４屈折率を有する緩衝層で覆われるごとくなった請求項
１の光導波管。 - 【請求項９】複数のストリップが光波の位相を空間的に
変調するように設計されたアレイをつくるように関連づ
けられるごとくなった請求項１の光導波管。 - 【請求項１０】前記導波層が少くとも他の緩衝層で覆わ
れており、この他の緩衝層の上に、少くとも他の導波層
により覆われた少くとも他のストリップが配置されるご
とくなった請求項１の光導波管を製造する方法。 - 【請求項１１】第１屈折率を有する緩衝層の上に、この
第１屈折率より高い第２屈折率を有する材料からなる層
を形成する第１段階と、この第２屈折率をもつ層に少く
とも１個のストリップをエッチングする第２段階と、こ
のストリップおよび、このストリップで覆われない上記
緩衝層の部分に、上記第２屈折率より小さい第３屈折率
を有する材料からなる導波層を付着させる第３段階と、
を含む請求項１の光導波管を製造する方法。 - 【請求項１２】前記第３段階において付着された前記導
波層の材料はポリマーである請求項１１の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9001668 | 1990-02-13 | ||
| FR9001668A FR2658307A1 (fr) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | Guide d'onde optique integre et procede de realisation. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213406A true JPH04213406A (ja) | 1992-08-04 |
Family
ID=9393646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041051A Pending JPH04213406A (ja) | 1990-02-13 | 1991-02-13 | 光導波管及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134681A (ja) |
| EP (1) | EP0442779A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04213406A (ja) |
| FR (1) | FR2658307A1 (ja) |
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| JPH04291205A (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-15 | Fujitsu Ltd | 導波路型光デバイス |
| FR2676126B1 (fr) * | 1991-04-30 | 1993-07-23 | France Telecom | Dispositif optoelectronique a guide optique et photodetecteur integres. |
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| DE4228853C2 (de) * | 1991-09-18 | 1993-10-21 | Schott Glaswerke | Optischer Wellenleiter mit einem planaren oder nur geringfügig gewölbten Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung eines solchen |
| FR2684772B1 (fr) * | 1991-12-10 | 1994-08-26 | Thomson Csf | Reseau d'indice optique commandable electriquement. |
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| JP2555942B2 (ja) * | 1993-08-27 | 1996-11-20 | 日本電気株式会社 | 光制御デバイス |
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