JPH05215929A - ガラス導波路の製造方法 - Google Patents
ガラス導波路の製造方法Info
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- JPH05215929A JPH05215929A JP1722992A JP1722992A JPH05215929A JP H05215929 A JPH05215929 A JP H05215929A JP 1722992 A JP1722992 A JP 1722992A JP 1722992 A JP1722992 A JP 1722992A JP H05215929 A JPH05215929 A JP H05215929A
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- quartz glass
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- layer
- waveguide
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B19/00—Other methods of shaping glass
- C03B19/14—Other methods of shaping glass by gas- or vapour- phase reaction processes
- C03B19/1453—Thermal after-treatment of the shaped article, e.g. dehydrating, consolidating, sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2201/00—Type of glass produced
- C03B2201/06—Doped silica-based glasses
- C03B2201/08—Doped silica-based glasses doped with boron or fluorine or other refractive index decreasing dopant
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- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】伝送損失が小さく、しかも導波路の形状が高精
度なガラス導波路を製造する。 【構成】基板１上にガラス微粒子堆積と透明ガラス化と
によりフッ素をドープした石英ガラスのバッファ層２を
形成する。バッファ層２上に電子ビーム蒸着またはイオ
ンスパッタリングにより純粋の石英ガラス膜３を形成す
る。石英ガラス膜３から余分な部分を除去してコア層４
を形成する。バッファ層２、コア層４を覆ってフッ素を
ドープした石英ガラスのクラッド層５をガラス微粒子堆
積と透明ガラス化により形成する。
度なガラス導波路を製造する。 【構成】基板１上にガラス微粒子堆積と透明ガラス化と
によりフッ素をドープした石英ガラスのバッファ層２を
形成する。バッファ層２上に電子ビーム蒸着またはイオ
ンスパッタリングにより純粋の石英ガラス膜３を形成す
る。石英ガラス膜３から余分な部分を除去してコア層４
を形成する。バッファ層２、コア層４を覆ってフッ素を
ドープした石英ガラスのクラッド層５をガラス微粒子堆
積と透明ガラス化により形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はガラス導波路の製造方
法に係り、特にガラス導波路における低損失化と高精度
化とを図ったガラス導波路の製造方法に関する。
法に係り、特にガラス導波路における低損失化と高精度
化とを図ったガラス導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英系のガラス導波路の製造には、基板
上に火炎加水分解反応によりガラス微粒子を堆積した
後、加熱して透明ガラス化する技術が知られている。基
板にはシリコンまたは石英ガラスが用いられているが、
シリコンの融点は１４２０℃であり、また石英ガラス
は、ガラス加工温度からみて、１４００℃以上では基板
の台が均一でない場合に変形することがある。
上に火炎加水分解反応によりガラス微粒子を堆積した
後、加熱して透明ガラス化する技術が知られている。基
板にはシリコンまたは石英ガラスが用いられているが、
シリコンの融点は１４２０℃であり、また石英ガラス
は、ガラス加工温度からみて、１４００℃以上では基板
の台が均一でない場合に変形することがある。
【０００３】このことから、ガラス微粒子の透明化温度
は１３００℃以下が望ましい。このため、石英ガラスに
Ｐ、Ｂ等のドーパントを添加して、透明化温度を下げて
いる。従って、このような製造技術により得られるガラ
ス導波路は、そのコア、クラッド、バッファ層の全てに
ドーパントが添加された石英ガラスとなっている。
は１３００℃以下が望ましい。このため、石英ガラスに
Ｐ、Ｂ等のドーパントを添加して、透明化温度を下げて
いる。従って、このような製造技術により得られるガラ
ス導波路は、そのコア、クラッド、バッファ層の全てに
ドーパントが添加された石英ガラスとなっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ガラス導波
路にドーパントが入ると、レーリ散乱による損失が増加
してしまう。また、透明化したガラス膜から反応性イオ
ンエッチングにより余分な部分を除去してコア層を形成
する際に、ＳｉＯ2 とドーパントとではエッチング速度
が異なるため、エッチング界面が不均一となり、散乱損
失の増加をきたす。
路にドーパントが入ると、レーリ散乱による損失が増加
してしまう。また、透明化したガラス膜から反応性イオ
ンエッチングにより余分な部分を除去してコア層を形成
する際に、ＳｉＯ2 とドーパントとではエッチング速度
が異なるため、エッチング界面が不均一となり、散乱損
失の増加をきたす。
【０００５】更に、透明化温度を下げるために、コア、
クラッド、バッファ層の全てにＰ、Ｂ等のドーパントを
添加する場合、クラッド層のドーパント量が多くなり、
その熱膨張係数が大となって、透明ガラス化後に基板に
反りが生じる。基板に反りが生じると、実装時に光学部
品との光軸合せが困難で接続損失となる。また、コアに
異方性の歪を与える原因ともなり、導波路に入射する光
の偏波方向によって損失に差異が生じ、伝送が不安定に
なる。
クラッド、バッファ層の全てにＰ、Ｂ等のドーパントを
添加する場合、クラッド層のドーパント量が多くなり、
その熱膨張係数が大となって、透明ガラス化後に基板に
反りが生じる。基板に反りが生じると、実装時に光学部
品との光軸合せが困難で接続損失となる。また、コアに
異方性の歪を与える原因ともなり、導波路に入射する光
の偏波方向によって損失に差異が生じ、伝送が不安定に
なる。
【０００６】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
点を解消すべくなされたもので、低損失でしかも高精度
なガラス導波路を製造することができるガラス導波路の
製造方法を提供することにある。
点を解消すべくなされたもので、低損失でしかも高精度
なガラス導波路を製造することができるガラス導波路の
製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、石英ガラス又はシリコンからなる基板
上にガラス微粒子の堆積工程と透明ガラス化工程とによ
りフッ素をドープした石英ガラスのバッファ層を形成
し、バッファ層上に電子ビームによる真空蒸着またはイ
オンによるスパッタリングにより純粋の石英ガラス膜を
形成し、このガラス膜から余分な部分を除去してコア層
を形成した後、上記バッファ層及びコア層を覆ってフッ
素をドープした石英ガラスのクラッド層をガラス微粒子
の堆積工程と透明ガラス化工程とにより形成するように
したものである。
に、この発明は、石英ガラス又はシリコンからなる基板
上にガラス微粒子の堆積工程と透明ガラス化工程とによ
りフッ素をドープした石英ガラスのバッファ層を形成
し、バッファ層上に電子ビームによる真空蒸着またはイ
オンによるスパッタリングにより純粋の石英ガラス膜を
形成し、このガラス膜から余分な部分を除去してコア層
を形成した後、上記バッファ層及びコア層を覆ってフッ
素をドープした石英ガラスのクラッド層をガラス微粒子
の堆積工程と透明ガラス化工程とにより形成するように
したものである。
【０００８】上記バッファ層、クラッド層は、火炎加水
分解反応を利用して純粋の石英ガラス微粒子を堆積した
後、フッ素化合物を含む雰囲気中で焼結して透明ガラス
化することによって形成しても、あるいはフッ素がドー
プされた石英ガラス微粒子を堆積し、これをＨｅ雰囲気
中で焼結して透明ガラス化することにより形成してもよ
い。
分解反応を利用して純粋の石英ガラス微粒子を堆積した
後、フッ素化合物を含む雰囲気中で焼結して透明ガラス
化することによって形成しても、あるいはフッ素がドー
プされた石英ガラス微粒子を堆積し、これをＨｅ雰囲気
中で焼結して透明ガラス化することにより形成してもよ
い。
【０００９】また、上記バッファ層、クラッド層となる
ガラス微粒子中にＰ、Ｂ等の酸化物を含ませて、透明化
温度の低下を図るようにしてもよい。
ガラス微粒子中にＰ、Ｂ等の酸化物を含ませて、透明化
温度の低下を図るようにしてもよい。
【００１０】
【作用】バッファ層上に電子ビーム蒸着法又はスパッタ
リング法を用いて純粋の石英ガラス膜を形成し、これを
パターニングしてコア層を形成しているので、溶融温度
が高い純粋石英ガラスの透明ガラス化に伴う基板の変形
などの問題を生じさせることなく、コア層を形成でき
る。更に、純粋な石英ガラス膜なので、エッチングで石
英ガラス膜から余分な部分を除去しても、エッチング界
面は均一なものとなる。
リング法を用いて純粋の石英ガラス膜を形成し、これを
パターニングしてコア層を形成しているので、溶融温度
が高い純粋石英ガラスの透明ガラス化に伴う基板の変形
などの問題を生じさせることなく、コア層を形成でき
る。更に、純粋な石英ガラス膜なので、エッチングで石
英ガラス膜から余分な部分を除去しても、エッチング界
面は均一なものとなる。
【００１１】また、クラッド層、バッファ層には、フッ
素をドープさせて屈折率を下げるようにしているので熱
膨張係数の増加は小さく、透明ガラス化後の基板の反り
が低減される。
素をドープさせて屈折率を下げるようにしているので熱
膨張係数の増加は小さく、透明ガラス化後の基板の反り
が低減される。
【００１２】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図面を用いて説
明する。まず、図１（Ａ）に示すように、石英ガラスの
基板１上にバッファ層２を形成する製造工程を述べる。
バーナ（図示省略）に原料のＳｉＣｌ4 および燃料を供
給して、火炎加水分解反応および酸化反応によりＳｉＯ
2 を生成し、生成したＳｉＯ2 の微粒子を３インチ径、
厚さ１ｍｍの基板１上に約５０μｍの厚さとなるまで堆
積させた。その後、この基板１をＨｅとＳｉＦ4 の混合
ガス雰囲気とした電気炉内で１２５０℃で熱処理し、堆
積したＳｉＯ2 微粒子を透明ガラス化した。これによ
り、厚さ２０μｍのフッ素ドープ石英ガラスのバッファ
層２が得られた。バッファ層２と基板１の比屈折率差Δ
Ｎは、ΔＮ＝（ｎb −ｎs ）×１００／ｎs ＝−０．３
％であった。ここで、ｎs は石英ガラスの基板１の屈折
率、ｎb はバッファ層２の屈折率である。
明する。まず、図１（Ａ）に示すように、石英ガラスの
基板１上にバッファ層２を形成する製造工程を述べる。
バーナ（図示省略）に原料のＳｉＣｌ4 および燃料を供
給して、火炎加水分解反応および酸化反応によりＳｉＯ
2 を生成し、生成したＳｉＯ2 の微粒子を３インチ径、
厚さ１ｍｍの基板１上に約５０μｍの厚さとなるまで堆
積させた。その後、この基板１をＨｅとＳｉＦ4 の混合
ガス雰囲気とした電気炉内で１２５０℃で熱処理し、堆
積したＳｉＯ2 微粒子を透明ガラス化した。これによ
り、厚さ２０μｍのフッ素ドープ石英ガラスのバッファ
層２が得られた。バッファ層２と基板１の比屈折率差Δ
Ｎは、ΔＮ＝（ｎb −ｎs ）×１００／ｎs ＝−０．３
％であった。ここで、ｎs は石英ガラスの基板１の屈折
率、ｎb はバッファ層２の屈折率である。
【００１３】次に、バッファ層２上に、電子ビーム蒸着
法により、純粋の石英ガラス膜３を形成する（図１
（Ｂ））。これは、電子ビーム真空蒸着装置（図示せ
ず）内にバッファ層２が形成された上記の基板１を保持
すると共に、装置内に純粋石英ガラスのタブレットを加
熱してＳｉＯ2 を蒸発させ、基板１のバッファ層２上に
ＳｉＯ2 を付着堆積させる。この蒸着により、バッファ
層２上に厚さ８μｍの純粋の石英ガラス膜３を形成し
た。
法により、純粋の石英ガラス膜３を形成する（図１
（Ｂ））。これは、電子ビーム真空蒸着装置（図示せ
ず）内にバッファ層２が形成された上記の基板１を保持
すると共に、装置内に純粋石英ガラスのタブレットを加
熱してＳｉＯ2 を蒸発させ、基板１のバッファ層２上に
ＳｉＯ2 を付着堆積させる。この蒸着により、バッファ
層２上に厚さ８μｍの純粋の石英ガラス膜３を形成し
た。
【００１４】次いで、石英ガラス膜３から余分な部分を
除去してコア層４を形成する（図１（Ｃ））。これに
は、パターン形成装置を用い、導波路のパターンをフォ
トリソグラフィにより転写した後、反応性イオンエッチ
ングで石英ガラス膜３の不用な部分を除去することによ
って、導波路をパターン化してコア層４を得た。
除去してコア層４を形成する（図１（Ｃ））。これに
は、パターン形成装置を用い、導波路のパターンをフォ
トリソグラフィにより転写した後、反応性イオンエッチ
ングで石英ガラス膜３の不用な部分を除去することによ
って、導波路をパターン化してコア層４を得た。
【００１５】最後に、バッファ層２を形成したのと同様
な条件下で、ガラス微粒子堆積と透明ガラス化を行い、
バッファ層２、コア層４を覆って、厚さ３０μｍのクラ
ッド層５を形成した（図１（Ｄ））。
な条件下で、ガラス微粒子堆積と透明ガラス化を行い、
バッファ層２、コア層４を覆って、厚さ３０μｍのクラ
ッド層５を形成した（図１（Ｄ））。
【００１６】以上により製造した基板１からダイシング
によってガラス導波路素子を切り出し、その両端面を研
磨した。このガラス導波路素子の両端に光ファイバを突
き合わせて、ガラス導波路素子本体のみの伝送損失を測
定した。測定結果は０．０２ｄＢ／ｃｍ以下と非常に低
損失であった。また、反りについては、基板１では、基
板１の表面の５０ｍｍの間において反り量が１μｍ以下
であり、試作したガラス導波路素子（１０ｍｍ×１５ｍ
ｍ）内では０．２μｍ以下と良好であった。
によってガラス導波路素子を切り出し、その両端面を研
磨した。このガラス導波路素子の両端に光ファイバを突
き合わせて、ガラス導波路素子本体のみの伝送損失を測
定した。測定結果は０．０２ｄＢ／ｃｍ以下と非常に低
損失であった。また、反りについては、基板１では、基
板１の表面の５０ｍｍの間において反り量が１μｍ以下
であり、試作したガラス導波路素子（１０ｍｍ×１５ｍ
ｍ）内では０．２μｍ以下と良好であった。
【００１７】（比較例）上記実施例における石英ガラス
膜の形成工程を、火炎加水分解法で純粋石英ガラスの微
粒子を堆積し、これを焼結して透明ガラス化する方法で
行った。透明ガラス化には１４７０℃の高温を要した。
透明ガラス化後に、バッファ層には軟化がみられ、石英
ガラス膜は約１μｍのウェーブ状となり、また基板の変
形も大きかった。
膜の形成工程を、火炎加水分解法で純粋石英ガラスの微
粒子を堆積し、これを焼結して透明ガラス化する方法で
行った。透明ガラス化には１４７０℃の高温を要した。
透明ガラス化後に、バッファ層には軟化がみられ、石英
ガラス膜は約１μｍのウェーブ状となり、また基板の変
形も大きかった。
【００１８】従って、石英ガラスやシリコンの基板の軟
化点、融点よりも十分に低温で純粋石英ガラス膜を作成
できる電子ビーム蒸着法はガラス導波路の形状や寸法の
高精度化に取って極めて有効であることが確認できた。
化点、融点よりも十分に低温で純粋石英ガラス膜を作成
できる電子ビーム蒸着法はガラス導波路の形状や寸法の
高精度化に取って極めて有効であることが確認できた。
【００１９】以上の説明により明らかなように、上記実
施例によれば次のような効果が得られる。ガラス導波路
のコア層が純粋な石英ガラスなので、ドーパントによる
レーリ散乱損失がない。更に石英ガラス膜は純粋な石英
ガラスなので、エッチングにより石英ガラス膜から余分
な部分を除去してコア層を形成しても、エッチング界面
は均一なものとなる。このため、伝送損失の少ないガラ
ス導波路を製造できる。
施例によれば次のような効果が得られる。ガラス導波路
のコア層が純粋な石英ガラスなので、ドーパントによる
レーリ散乱損失がない。更に石英ガラス膜は純粋な石英
ガラスなので、エッチングにより石英ガラス膜から余分
な部分を除去してコア層を形成しても、エッチング界面
は均一なものとなる。このため、伝送損失の少ないガラ
ス導波路を製造できる。
【００２０】また、電子ビームによる真空蒸着あるいは
イオンによるスパッタリングにより、コア用の純粋の石
英ガラス膜を形成しているので、純粋石英ガラス微粒子
を透明ガラス化する場合に生じる、高温加熱による石英
ガラス膜、基板の変形などの難点がない。更に、コア層
は溶融温度が高い純粋石英ガラスなので、コア層上に焼
結によってフッ素ドープの石英ガラスのクラッド層を形
成しても、コア層の変形はない。また、クラッド層、コ
ア層には、石英ガラスにフッ素をドープさせて屈折率を
下げるようにしているので、ドープによる熱膨張係数の
増加は小さく、透明ガラス化後の基板の反りを低減でき
る。これらのことから、形状・寸法等が高精度なガラス
導波路が得られ、実装時の光軸ずれやコア歪による偏波
特性の悪化等を防止できる。
イオンによるスパッタリングにより、コア用の純粋の石
英ガラス膜を形成しているので、純粋石英ガラス微粒子
を透明ガラス化する場合に生じる、高温加熱による石英
ガラス膜、基板の変形などの難点がない。更に、コア層
は溶融温度が高い純粋石英ガラスなので、コア層上に焼
結によってフッ素ドープの石英ガラスのクラッド層を形
成しても、コア層の変形はない。また、クラッド層、コ
ア層には、石英ガラスにフッ素をドープさせて屈折率を
下げるようにしているので、ドープによる熱膨張係数の
増加は小さく、透明ガラス化後の基板の反りを低減でき
る。これらのことから、形状・寸法等が高精度なガラス
導波路が得られ、実装時の光軸ずれやコア歪による偏波
特性の悪化等を防止できる。
【００２１】
【発明の効果】この発明によれば、電子ビームによる真
空蒸着あるいはイオンによるスパッタリングにより、コ
ア用の純粋石英ガラス膜を形成しているので、純粋石英
ガラス微粒子を高温加熱により透明ガラス化する場合に
生じる石英ガラス膜、基板の変形などの難点がなく、低
損失で、高精度なガラス導波路が得られる。
空蒸着あるいはイオンによるスパッタリングにより、コ
ア用の純粋石英ガラス膜を形成しているので、純粋石英
ガラス微粒子を高温加熱により透明ガラス化する場合に
生じる石英ガラス膜、基板の変形などの難点がなく、低
損失で、高精度なガラス導波路が得られる。
【図１】この発明に係るガラス導波路の製造方法の一実
施例であり、その各製造工程を示す横断面図である。
施例であり、その各製造工程を示す横断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 石英ガラス膜 ４ コア層 ５ クラッド層
Claims (1)
- 【請求項１】石英ガラスまたはシリコンからなる基板上
にガラス微粒子の堆積工程と透明ガラス化工程とにより
フッ素をドープした石英ガラスのバッファ層を形成し、
バッファ層上に電子ビームによる真空蒸着またはイオン
によるスパッタリングにより純粋の石英ガラス膜を形成
し、このガラス膜から余分な部分を除去してコア層を形
成した後、上記バッファ層およびコア層を覆ってフッ素
をドープした石英ガラスのクラッド層をガラス微粒子の
堆積工程と透明ガラス化工程とにより形成するようにし
たことを特徴とするガラス導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722992A JPH05215929A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ガラス導波路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1722992A JPH05215929A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ガラス導波路の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215929A true JPH05215929A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11938124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1722992A Pending JPH05215929A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | ガラス導波路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05215929A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11167037A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Samsung Electron Co Ltd | 誘導結合プラズマ装置を利用する光導波路素子製造方法 |
| FR2843406A1 (fr) * | 2002-08-08 | 2004-02-13 | Essilor Int | Procede d'obtention d'une couche mince, stabilisee, de silice dopee au fluor, couche mince obtenue et leur application en optique ophtalmique |
| FR2843407A1 (fr) * | 2002-08-08 | 2004-02-13 | Essilor Int | Procede d'obtention d'une couche mince, stabilisee, de silice dopee au fluor, couche mince obtenue et leur application en optique ophtalmique |
| WO2004016822A3 (fr) * | 2002-08-08 | 2004-04-08 | Essilor Int | Procede d'obtention d'une couche mince |
| US6844074B2 (en) * | 2000-09-06 | 2005-01-18 | Humo Laboratory, Ltd. | Crystal thin film and production method therefor |
| US7228045B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-06-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical waveguide device and method of manufacturing same |
| WO2013152031A1 (en) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | Kla-Tencor Corporation | Protective fluorine-doped silicon oxide film for optical components |
| 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 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP1722992A patent/JPH05215929A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11167037A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-06-22 | Samsung Electron Co Ltd | 誘導結合プラズマ装置を利用する光導波路素子製造方法 |
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