JPH07261045A - 希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法 - Google Patents
希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法Info
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- JPH07261045A JPH07261045A JP5176794A JP5176794A JPH07261045A JP H07261045 A JPH07261045 A JP H07261045A JP 5176794 A JP5176794 A JP 5176794A JP 5176794 A JP5176794 A JP 5176794A JP H07261045 A JPH07261045 A JP H07261045A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】希土類元素が均一かつ高濃度に添加された高利
得の希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法を提
供する。 【構成】基板8a〜8n上に、電子ビーム蒸着法によりＳｉ
Ｏ2 とＡｌＰＯ4 とからなる混合タブレット3a及び希土
類元素を少なくとも１種含む希土類元素タブレット4aを
同時に蒸発させて、ＳｉＯ2 系コアガラス膜を形成した
後、ＳｉＯ2 系コアガラス膜を加工して断面が略矩形状
のコアを形成し、そのコアを低屈折率のガラス膜で被覆
してガラス導波路を形成する。混合タブレット3a及び希
土類元素タブレット4aは、その材料として粒径が１μｍ
以下の材料粉末を用い、ホットプレスにより固形化して
形成する。また、タブレット3a,4a の密度は共に９０％
以上とする。
得の希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法を提
供する。 【構成】基板8a〜8n上に、電子ビーム蒸着法によりＳｉ
Ｏ2 とＡｌＰＯ4 とからなる混合タブレット3a及び希土
類元素を少なくとも１種含む希土類元素タブレット4aを
同時に蒸発させて、ＳｉＯ2 系コアガラス膜を形成した
後、ＳｉＯ2 系コアガラス膜を加工して断面が略矩形状
のコアを形成し、そのコアを低屈折率のガラス膜で被覆
してガラス導波路を形成する。混合タブレット3a及び希
土類元素タブレット4aは、その材料として粒径が１μｍ
以下の材料粉末を用い、ホットプレスにより固形化して
形成する。また、タブレット3a,4a の密度は共に９０％
以上とする。
Description
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明は、希土類元素添加ガラス
導波路及びその製造方法に関するものである。
導波路及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ガラス導波路のコア内に希土類元素を添
加することによって、レーザや光増幅器を実現しようと
する研究が進められている。
加することによって、レーザや光増幅器を実現しようと
する研究が進められている。
【０００３】図３はこの種のガラス導波路の従来の製造
方法であり、 (a)基板２０上にバッファ層２１を介して
コア部となるガラス多孔質膜２２を形成し、 (b)ガラス
多孔質膜２２を希土類元素と遷移金属元素から選ばれた
１種類以上の元素とを含む溶液中に液浸してその元素を
ガラス多孔質膜２２に所定濃度添加し、これを乾燥、焼
結させてコアガラス膜２３としたのち、 (c)フォトリソ
グラフィ、ドライエッチングプロセスによりコアガラス
膜２３を加工してコア部２４を形成し、 (d)コア部２４
の表面にクラッド層２５を堆積させて、レーザ用あるい
は光増幅器用希土類元素添加ガラス導波路を得る（例え
ば特開平２−２５０８３号公報参照）。
方法であり、 (a)基板２０上にバッファ層２１を介して
コア部となるガラス多孔質膜２２を形成し、 (b)ガラス
多孔質膜２２を希土類元素と遷移金属元素から選ばれた
１種類以上の元素とを含む溶液中に液浸してその元素を
ガラス多孔質膜２２に所定濃度添加し、これを乾燥、焼
結させてコアガラス膜２３としたのち、 (c)フォトリソ
グラフィ、ドライエッチングプロセスによりコアガラス
膜２３を加工してコア部２４を形成し、 (d)コア部２４
の表面にクラッド層２５を堆積させて、レーザ用あるい
は光増幅器用希土類元素添加ガラス導波路を得る（例え
ば特開平２−２５０８３号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記した
従来の希土類元素添加ガラス導波路は、ガラス多孔質膜
２２中に液体を含浸させる方法であるため、多孔質膜２
２の厚さ方向に濃度分布ができやすく、コア部２４内に
希土類元素を均一に添加することが難しい。このコア部
２４内の希土類元素の濃度勾配の存在が励起効率低下の
要因となる。また、上記方法による希土類元素の添加濃
度は、5000ppm 程度が限度であり、それ以上添加濃度を
高くすると濃度消光現象を招きやすくなる。また、液体
を含浸するため水分が混入しやすく、水抜きを行わなけ
ればならなかった。
従来の希土類元素添加ガラス導波路は、ガラス多孔質膜
２２中に液体を含浸させる方法であるため、多孔質膜２
２の厚さ方向に濃度分布ができやすく、コア部２４内に
希土類元素を均一に添加することが難しい。このコア部
２４内の希土類元素の濃度勾配の存在が励起効率低下の
要因となる。また、上記方法による希土類元素の添加濃
度は、5000ppm 程度が限度であり、それ以上添加濃度を
高くすると濃度消光現象を招きやすくなる。また、液体
を含浸するため水分が混入しやすく、水抜きを行わなけ
ればならなかった。
【０００５】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を解消し、希土類元素が均一かつ高濃度に添加された
高利得の希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法
を提供することにある。
点を解消し、希土類元素が均一かつ高濃度に添加された
高利得の希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法
を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の希土類元素添加ガラス導波路は、希土類元素
を少なくとも１種含むＳｉＯ2 系ガラスからなるコアを
基板上に形成してなる希土類元素添加ガラス導波路を前
提とし、上記コア中に屈折率制御用材料としてＡｌとＰ
とを添加したことを特徴とする。上記コアはＳｉＯ2 と
ＡｌＰＯ4 とを蒸着材料とした電子ビーム蒸着法より基
板上に形成されたコアガラス層を断面略矩形状に加工し
てなることが望ましい。
に本発明の希土類元素添加ガラス導波路は、希土類元素
を少なくとも１種含むＳｉＯ2 系ガラスからなるコアを
基板上に形成してなる希土類元素添加ガラス導波路を前
提とし、上記コア中に屈折率制御用材料としてＡｌとＰ
とを添加したことを特徴とする。上記コアはＳｉＯ2 と
ＡｌＰＯ4 とを蒸着材料とした電子ビーム蒸着法より基
板上に形成されたコアガラス層を断面略矩形状に加工し
てなることが望ましい。
【０００７】次に、本発明の希土類元素添加ガラス導波
路の製造方法は、低屈折率層を有する基板上に、電子ビ
ーム蒸着法によりＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからなる混合
タブレット及び希土類元素を少なくとも１種含む希土類
元素タブレットを同時に蒸発させて、希土類元素を少な
くとも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2 系コアガ
ラス膜を形成した後、ＳｉＯ2 系コアガラス膜をフォト
リソグラフィ及びドライエッチングにより加工して断面
が略矩形状のコアを形成し、そのコアを低屈折率のガラ
ス膜で被覆してガラス導波路を形成するようにしたこと
を特徴とする。
路の製造方法は、低屈折率層を有する基板上に、電子ビ
ーム蒸着法によりＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからなる混合
タブレット及び希土類元素を少なくとも１種含む希土類
元素タブレットを同時に蒸発させて、希土類元素を少な
くとも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2 系コアガ
ラス膜を形成した後、ＳｉＯ2 系コアガラス膜をフォト
リソグラフィ及びドライエッチングにより加工して断面
が略矩形状のコアを形成し、そのコアを低屈折率のガラ
ス膜で被覆してガラス導波路を形成するようにしたこと
を特徴とする。
【０００８】この場合、上記混合タブレット及び上記希
土類元素タブレットは、その材料として粒径が１μｍ以
下の材料粉末を用い、ホットプレスにより固形化してな
ることが望ましい。また、上記混合タブレット及び上記
希土類元素タブレットの密度は共に９０％以上とするこ
とが望ましい。
土類元素タブレットは、その材料として粒径が１μｍ以
下の材料粉末を用い、ホットプレスにより固形化してな
ることが望ましい。また、上記混合タブレット及び上記
希土類元素タブレットの密度は共に９０％以上とするこ
とが望ましい。
【０００９】また、本発明の希土類元素添加ガラス導波
路の別の製造方法は、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び希土類
元素を少なくとも１種含む焼結体を作成し、この焼結体
をターゲットとしたスパッタリング法により、希土類元
素を少なくとも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2
系コアガラス膜を基板上に形成した後、ＳｉＯ2 系コア
ガラス膜をフォトリソグラフィ及びドライエッチングに
より加工して断面が略矩形状のコアを形成し、そのコア
を低屈折率のガラス膜で被覆して導波路を形成するよう
にしたことを特徴とする。
路の別の製造方法は、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び希土類
元素を少なくとも１種含む焼結体を作成し、この焼結体
をターゲットとしたスパッタリング法により、希土類元
素を少なくとも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2
系コアガラス膜を基板上に形成した後、ＳｉＯ2 系コア
ガラス膜をフォトリソグラフィ及びドライエッチングに
より加工して断面が略矩形状のコアを形成し、そのコア
を低屈折率のガラス膜で被覆して導波路を形成するよう
にしたことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明の希土類元素添加ガラス導波路によれ
ば、コア中にＡｌが添加されていることによりこれが濃
度消光を抑制する働きをし、またコア中にＰが添加され
ていることにより希土類元素の高濃度添加がさらに容易
になる。ＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 と希土類元素とを蒸着材
料とした電子ビーム蒸着法によって形成されたコアガラ
ス膜を加工して得られるコア中には、ＡｌとＰと希土類
元素とが均一に添加されているので、高利得のガラス導
波路が実現できる。
ば、コア中にＡｌが添加されていることによりこれが濃
度消光を抑制する働きをし、またコア中にＰが添加され
ていることにより希土類元素の高濃度添加がさらに容易
になる。ＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 と希土類元素とを蒸着材
料とした電子ビーム蒸着法によって形成されたコアガラ
ス膜を加工して得られるコア中には、ＡｌとＰと希土類
元素とが均一に添加されているので、高利得のガラス導
波路が実現できる。
【００１１】次に、本発明の希土類元素添加ガラス導波
路の製造方法によれば、ＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからな
る混合タブレットを蒸着材料に用いたことにより、導波
路への水分混入による伝搬損失を小さく抑えることがで
きる。すなわち、Ｐ2 Ｏ5 をそのまま混合タブレットの
材料として使用すると、その吸湿性のため蒸着前にタブ
レット中に水分が混入することになるが、ＡｌＰＯ4 と
いう複合化合物の形態をとることにより材料段階での水
分の吸着を抑制することができ、ＯＨ吸収の少ない低損
失な導波路が得られる。その場合、粒径が１μｍ以下の
材料粉末をホットプレスにより固形化してなるタブレッ
トを用い、また、タブレットの密度を９０％以上とする
ことにより、材料段階での水分の吸着を最も効果的に抑
制できる。この方法によれば、各種元素を同時に均一に
添加することができると共に、屈折率の制御も容易に行
うことができ、高利得のガラス導波路を製造できる。
路の製造方法によれば、ＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからな
る混合タブレットを蒸着材料に用いたことにより、導波
路への水分混入による伝搬損失を小さく抑えることがで
きる。すなわち、Ｐ2 Ｏ5 をそのまま混合タブレットの
材料として使用すると、その吸湿性のため蒸着前にタブ
レット中に水分が混入することになるが、ＡｌＰＯ4 と
いう複合化合物の形態をとることにより材料段階での水
分の吸着を抑制することができ、ＯＨ吸収の少ない低損
失な導波路が得られる。その場合、粒径が１μｍ以下の
材料粉末をホットプレスにより固形化してなるタブレッ
トを用い、また、タブレットの密度を９０％以上とする
ことにより、材料段階での水分の吸着を最も効果的に抑
制できる。この方法によれば、各種元素を同時に均一に
添加することができると共に、屈折率の制御も容易に行
うことができ、高利得のガラス導波路を製造できる。
【００１２】また、本発明の希土類元素添加ガラス導波
路の別の製造方法は、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び希土類
元素を少なくとも１種含む焼結体をターゲットとしたス
パッタリング法によりコアガラス膜を形成する製造方法
であるが、この製造方法によっても各種元素を同時に均
一に添加することができると共に、屈折率の制御も容易
に行うことができ、高利得のガラス導波路を製造でき
る。
路の別の製造方法は、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び希土類
元素を少なくとも１種含む焼結体をターゲットとしたス
パッタリング法によりコアガラス膜を形成する製造方法
であるが、この製造方法によっても各種元素を同時に均
一に添加することができると共に、屈折率の制御も容易
に行うことができ、高利得のガラス導波路を製造でき
る。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。
する。
【００１４】図１は、本発明の希土類元素添加ガラス導
波路のコア用ガラス膜の製造に用いる電子ビーム蒸着装
置の一実施例を示したものである。
波路のコア用ガラス膜の製造に用いる電子ビーム蒸着装
置の一実施例を示したものである。
【００１５】図示するように、チャンバ２内底部には２
つの蒸発源３，４が配置されており、１つの蒸発源３内
にはＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからなるブロック状の混合
タブレット３ａが入れられており、また、もう一方の蒸
発源４内には希土類元素を少なくとも一種類含んだブロ
ック状の希土類元素タブレット４ａが入れられている。
つの蒸発源３，４が配置されており、１つの蒸発源３内
にはＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからなるブロック状の混合
タブレット３ａが入れられており、また、もう一方の蒸
発源４内には希土類元素を少なくとも一種類含んだブロ
ック状の希土類元素タブレット４ａが入れられている。
【００１６】この蒸発源３内のタブレット３ａはＳｉＯ
2 とＡｌＰＯ4 の粉末を所望重量％となるように混合
し、ホットプレスによりブロック状にした焼結体であ
る。ここで、焼結体形成後の水分吸着を防止するため、
原材料粉体の粒径は１μｍ以下のできるだけ細かいもの
を用い、焼結密度を９０％以上まで高密度化した。ま
た、このＡｌＰＯ4 は屈折率制御用添加物であり、Ｓｉ
Ｏ2 に対して０．１重量％から１０数重量％添加されて
いる。ただし、屈折率制御範囲を拡大するため、さらに
ＧｅＯ2 やＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 といった
材料を添加してもよい。
2 とＡｌＰＯ4 の粉末を所望重量％となるように混合
し、ホットプレスによりブロック状にした焼結体であ
る。ここで、焼結体形成後の水分吸着を防止するため、
原材料粉体の粒径は１μｍ以下のできるだけ細かいもの
を用い、焼結密度を９０％以上まで高密度化した。ま
た、このＡｌＰＯ4 は屈折率制御用添加物であり、Ｓｉ
Ｏ2 に対して０．１重量％から１０数重量％添加されて
いる。ただし、屈折率制御範囲を拡大するため、さらに
ＧｅＯ2 やＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ5 、Ｎｂ2 Ｏ5 といった
材料を添加してもよい。
【００１７】また、これら蒸発源３，４の近傍には電子
ガン５，６が設けられており、それぞれ電子ビームを蒸
発源３，４内のタブレット３ａ，４ａに照射してこれら
を蒸発させる。蒸発源３，４の間には仕切板１２が設け
られており、これら蒸発源３，４から発生する蒸発物が
互いに混入するのを防止している。
ガン５，６が設けられており、それぞれ電子ビームを蒸
発源３，４内のタブレット３ａ，４ａに照射してこれら
を蒸発させる。蒸発源３，４の間には仕切板１２が設け
られており、これら蒸発源３，４から発生する蒸発物が
互いに混入するのを防止している。
【００１８】一方、チャンバ２内の上記蒸発源３，４の
上方には基板ホルダ７が設けられており、この基板ホル
ダ７の下面に複数の基板８ａ〜８ｎが取り付けられてい
る。また、この基板ホルダ７の上方には、基板ホルダ７
に取り付けられている基板８ａ〜８ｎを４００℃の温度
で加熱するヒータ９が設けられている。
上方には基板ホルダ７が設けられており、この基板ホル
ダ７の下面に複数の基板８ａ〜８ｎが取り付けられてい
る。また、この基板ホルダ７の上方には、基板ホルダ７
に取り付けられている基板８ａ〜８ｎを４００℃の温度
で加熱するヒータ９が設けられている。
【００１９】また、チャンバ２の底部には酸素ガス導入
系１０と真空排気系１１とが接続されており、真空排気
系１１によってチャンバ２内を１０-5Ｐａまで排気減圧
した後、真空度が６．６×１０-3Ｐａとなるよう酸素流
量が調整されている。
系１０と真空排気系１１とが接続されており、真空排気
系１１によってチャンバ２内を１０-5Ｐａまで排気減圧
した後、真空度が６．６×１０-3Ｐａとなるよう酸素流
量が調整されている。
【００２０】上述の電子ビーム蒸着装置において、それ
ぞれの蒸発源３，４内のタブレット３ａ，４ａに電子ガ
ン５，６から電子ビームを同時に照射すると、それぞれ
のタブレット３ａ，４ａから蒸発物質が放射状に発生
し、チャンバ２内で混同しつつ基板ホルダ７に取り付け
られた複数の基板８ａ〜８ｎに達しその表面にＡｌ，Ｐ
及び希土類元素を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 系ガラ
ス膜が成膜されることになる。ここで、このガラス膜中
の希土類元素の添加量は電子ガン６の電流を調節して蒸
発源４からの蒸発速度を制御することによって容易に調
節するこことができる。すなわち、このガラス膜中の希
土類元素の添加量はタブレット４ａの蒸発速度を調整す
ることによって容易に調整することができ、その添加量
の制御範囲は１００ｐｐｍから数％の範囲にわたって実
現することが可能である。例えば、蒸発源４内にＥｒＯ
2 タブレットを入れてガラス膜を試作した結果、ＳｉＯ
2 系コアガラス膜中へのＥｒの添加量は数百ｐｐｍから
２％の範囲まで上記電子ガン６の電流値を調節すること
によって変えることができた。しかも、これらの膜の伝
搬損失は０．１５ｄＢ以下であり、従来のＧｅＯ2 やＴ
ｉＯ2 を用いた場合の損失とほぼ同程度である。
ぞれの蒸発源３，４内のタブレット３ａ，４ａに電子ガ
ン５，６から電子ビームを同時に照射すると、それぞれ
のタブレット３ａ，４ａから蒸発物質が放射状に発生
し、チャンバ２内で混同しつつ基板ホルダ７に取り付け
られた複数の基板８ａ〜８ｎに達しその表面にＡｌ，Ｐ
及び希土類元素を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 系ガラ
ス膜が成膜されることになる。ここで、このガラス膜中
の希土類元素の添加量は電子ガン６の電流を調節して蒸
発源４からの蒸発速度を制御することによって容易に調
節するこことができる。すなわち、このガラス膜中の希
土類元素の添加量はタブレット４ａの蒸発速度を調整す
ることによって容易に調整することができ、その添加量
の制御範囲は１００ｐｐｍから数％の範囲にわたって実
現することが可能である。例えば、蒸発源４内にＥｒＯ
2 タブレットを入れてガラス膜を試作した結果、ＳｉＯ
2 系コアガラス膜中へのＥｒの添加量は数百ｐｐｍから
２％の範囲まで上記電子ガン６の電流値を調節すること
によって変えることができた。しかも、これらの膜の伝
搬損失は０．１５ｄＢ以下であり、従来のＧｅＯ2 やＴ
ｉＯ2 を用いた場合の損失とほぼ同程度である。
【００２１】また、０．９８μｍの励起光を入力するこ
とによる１．５３μｍ付近の増幅利得は、ＳｉＯ2 - Ｇ
ｅＯ2 やＳｉＯ2 - ＴｉＯ2 組成の導波路に比較して大
きく、かつその帯域幅も広がる。リン酸塩ガラスはケイ
酸塩ガラスのような３次元網目構造とは異なり、鎖状構
造をもつため、Ｅｒ等の光の増幅作用をもたらす元素を
高濃度に添加しても濃度消光が起こりにくい。したがっ
て、ケイ酸塩ガラスと比較して単位長さ当りの利得を大
きくすることができることが知られている。本発明は、
この性質をケイ酸塩ガラスに応用したもので、ケイ酸塩
ガラスにＰを添加することでリン酸塩ガラスと同様の効
果が得られる。また、Ａｌの添加は、高濃度に添加され
たＥｒをさらに分散性良く添加できる効果を生み、増幅
波長帯域を広げる性質を有している。
とによる１．５３μｍ付近の増幅利得は、ＳｉＯ2 - Ｇ
ｅＯ2 やＳｉＯ2 - ＴｉＯ2 組成の導波路に比較して大
きく、かつその帯域幅も広がる。リン酸塩ガラスはケイ
酸塩ガラスのような３次元網目構造とは異なり、鎖状構
造をもつため、Ｅｒ等の光の増幅作用をもたらす元素を
高濃度に添加しても濃度消光が起こりにくい。したがっ
て、ケイ酸塩ガラスと比較して単位長さ当りの利得を大
きくすることができることが知られている。本発明は、
この性質をケイ酸塩ガラスに応用したもので、ケイ酸塩
ガラスにＰを添加することでリン酸塩ガラスと同様の効
果が得られる。また、Ａｌの添加は、高濃度に添加され
たＥｒをさらに分散性良く添加できる効果を生み、増幅
波長帯域を広げる性質を有している。
【００２２】この発明において、蒸着材料としてＡｌＰ
Ｏ4 を用いた理由は、第１に、ＡｌＰＯ4 はＳｉＯ2 と
融点がほぼ等しいためＳｉＯ2 との一体化タブレットを
形成でき、この一体化タブレットに電子ビームを照射す
ることによってＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 が一様に溶かさ
れ、ほぼ同じ蒸発速度で蒸発させることができるためで
ある。その結果、材料の混合比を変えるだけで、形成す
る膜の屈折率を精密に制御することができる。第２に、
ＡｌとＰとを同時に添加でき、Ｅｒなど希土類元素の高
濃度かつ分散性良い添加が可能なためである。その結
果、従来のＳｉＯ2 - ＧｅＯ2 系やＳｉＯ2 - ＴｉＯ2
系の希土類元素添加導波路よりも高利得の導波路を得る
ことができる。第３に、Ｐを添加するためのタブレット
原材料にＰ2 ０5 を用いる場合と比較して、材料段階お
よびタブレット化した段階においても水分の吸着がない
ためである。その結果、最終的に形成された導波路もＯ
Ｈ振動による損失がない。第４に、ＡｌＰＯＡ4 を用い
てなるガラスの組成はリン酸塩ガラスを材料として用い
る場合よりも機械的強度が高いためである。その結果、
コアガラス膜の信頼性が向上する。
Ｏ4 を用いた理由は、第１に、ＡｌＰＯ4 はＳｉＯ2 と
融点がほぼ等しいためＳｉＯ2 との一体化タブレットを
形成でき、この一体化タブレットに電子ビームを照射す
ることによってＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 が一様に溶かさ
れ、ほぼ同じ蒸発速度で蒸発させることができるためで
ある。その結果、材料の混合比を変えるだけで、形成す
る膜の屈折率を精密に制御することができる。第２に、
ＡｌとＰとを同時に添加でき、Ｅｒなど希土類元素の高
濃度かつ分散性良い添加が可能なためである。その結
果、従来のＳｉＯ2 - ＧｅＯ2 系やＳｉＯ2 - ＴｉＯ2
系の希土類元素添加導波路よりも高利得の導波路を得る
ことができる。第３に、Ｐを添加するためのタブレット
原材料にＰ2 ０5 を用いる場合と比較して、材料段階お
よびタブレット化した段階においても水分の吸着がない
ためである。その結果、最終的に形成された導波路もＯ
Ｈ振動による損失がない。第４に、ＡｌＰＯＡ4 を用い
てなるガラスの組成はリン酸塩ガラスを材料として用い
る場合よりも機械的強度が高いためである。その結果、
コアガラス膜の信頼性が向上する。
【００２３】また、上記の希土類元素添加コア用ガラス
膜の製造方法において、ＡｌとＰだけではＥｒの高濃度
化と屈折率制御の目的を同時に果たすことができない場
合には、ＡｌやＰ以外にＧｅＯ2 やＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ
5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＭｇＦ等の屈折率制御のための材料を
添加してもよい。また、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び上記
屈折率制御のための材料及び希土類元素を含んだターゲ
ットを上述製法により製作し、これをスパッタリングの
材料として、同様にＡｌ、Ｐ及び希土類元素を少なくと
も１種含んだＳｉＯ2 系ガラス膜を形成することができ
る。
膜の製造方法において、ＡｌとＰだけではＥｒの高濃度
化と屈折率制御の目的を同時に果たすことができない場
合には、ＡｌやＰ以外にＧｅＯ2 やＴｉＯ2 、Ｔａ2 Ｏ
5 、Ｎｂ2 Ｏ5 、ＭｇＦ等の屈折率制御のための材料を
添加してもよい。また、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び上記
屈折率制御のための材料及び希土類元素を含んだターゲ
ットを上述製法により製作し、これをスパッタリングの
材料として、同様にＡｌ、Ｐ及び希土類元素を少なくと
も１種含んだＳｉＯ2 系ガラス膜を形成することができ
る。
【００２４】図２は本発明の希土類元素添加ガラス導波
路の実施例を示したものである。同図（ａ）のガラス導
波路１５ａは、上述した方法によって基板８上に得られ
たＡｌ、Ｐ及び希土類元素を少なくとも１種含んだＳｉ
Ｏ2 系コア用ガラス膜をエッチングマスク形成後、フォ
トリソグラフィ及びドライエッチングにより、略矩形状
に加工してコア１３を形成し、そのコア１３を埋めるよ
うにして、それよりも低屈折率のクラッドガラス層１４
を形成したものであり、（ｂ）のガラス導波路１５ｂ
は、基板８上にバッファ層１６を形成し、このバッファ
層１６の上面に上述したような方法によって得られたコ
ア１３とクラッドガラス層１４を形成したものであり、
また、（ｃ）のガラス導波路１５ｃは（ｂ）のガラス導
波路１５ｂのクラッドガラス層１４の代わりにクラッド
ガラス層１７を被覆したものである。これらのクラッド
ガラス層１４及び１７は、火炎堆積法、化学的蒸着法
（ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法によって形成される。
路の実施例を示したものである。同図（ａ）のガラス導
波路１５ａは、上述した方法によって基板８上に得られ
たＡｌ、Ｐ及び希土類元素を少なくとも１種含んだＳｉ
Ｏ2 系コア用ガラス膜をエッチングマスク形成後、フォ
トリソグラフィ及びドライエッチングにより、略矩形状
に加工してコア１３を形成し、そのコア１３を埋めるよ
うにして、それよりも低屈折率のクラッドガラス層１４
を形成したものであり、（ｂ）のガラス導波路１５ｂ
は、基板８上にバッファ層１６を形成し、このバッファ
層１６の上面に上述したような方法によって得られたコ
ア１３とクラッドガラス層１４を形成したものであり、
また、（ｃ）のガラス導波路１５ｃは（ｂ）のガラス導
波路１５ｂのクラッドガラス層１４の代わりにクラッド
ガラス層１７を被覆したものである。これらのクラッド
ガラス層１４及び１７は、火炎堆積法、化学的蒸着法
（ＣＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法によって形成される。
【００２５】いずれの構造もコア２は、Ａｌ、Ｐ及び希
土類元素を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 系ガラスで構
成されており、このガラスは、電子ピーム蒸着法により
形成されたことを特徴とするものである。
土類元素を少なくとも１種含んだＳｉＯ2 系ガラスで構
成されており、このガラスは、電子ピーム蒸着法により
形成されたことを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の効果】以上要するに、本発明の希土類元素添加
ガラス導波路及びその製造方法によれば次のような効果
が発揮できる。
ガラス導波路及びその製造方法によれば次のような効果
が発揮できる。
【００２７】（１） 請求項１記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路によれば、コア中に添加されるＡｌが濃度消
光を抑制する働きをするので、コア部に希土類元素を均
一かつ高濃度に添加でき、利得を向上できる。またコア
中にＰを添加することにより希土類元素の高濃度添加が
さらに容易になる。
ラス導波路によれば、コア中に添加されるＡｌが濃度消
光を抑制する働きをするので、コア部に希土類元素を均
一かつ高濃度に添加でき、利得を向上できる。またコア
中にＰを添加することにより希土類元素の高濃度添加が
さらに容易になる。
【００２８】（２） 請求項２記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路によれば、そのコアがＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4
と希土類元素とを蒸着材料とした電子ビーム蒸着法より
基板上に形成されたコアガラス層を加工して形成される
ので、コア中にＡｌ、Ｐ及び希土類元素が同時に添加さ
れることになり、各元素の分散性を高め、利得をさらに
向上できる。
ラス導波路によれば、そのコアがＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4
と希土類元素とを蒸着材料とした電子ビーム蒸着法より
基板上に形成されたコアガラス層を加工して形成される
ので、コア中にＡｌ、Ｐ及び希土類元素が同時に添加さ
れることになり、各元素の分散性を高め、利得をさらに
向上できる。
【００２９】（３） 請求項３記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路の製造方法によれば、蒸着材料として互いの
融点が略等しいＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とを混合したタブ
レットを使用することにより、そのタブレットに電子ビ
ームを照射した場合、ＳｉＯ2 とＡｌＰＯＡ4 とが一様
に溶かされ、ほぼ同じ蒸発速度で蒸発して基板に蒸着さ
れる。従って、これら材料元素の混合比率を変えるだけ
で、形成するコアガラス膜、ひいてはコアの希土類元素
添加濃度及び屈折率を精密に制御でき、高利得の導波路
を製造できる。また、Ｐを添加するためのタブレット原
材料にＡｌＰＯ4 という複合化合物を使用することによ
り、Ｏ2 Ｏ5 を使用する場合に比較して、材料段階及び
タブレット化した段階においても水分の吸着がないた
め、形成した導波路もＯＨ振動による損失がない。
ラス導波路の製造方法によれば、蒸着材料として互いの
融点が略等しいＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とを混合したタブ
レットを使用することにより、そのタブレットに電子ビ
ームを照射した場合、ＳｉＯ2 とＡｌＰＯＡ4 とが一様
に溶かされ、ほぼ同じ蒸発速度で蒸発して基板に蒸着さ
れる。従って、これら材料元素の混合比率を変えるだけ
で、形成するコアガラス膜、ひいてはコアの希土類元素
添加濃度及び屈折率を精密に制御でき、高利得の導波路
を製造できる。また、Ｐを添加するためのタブレット原
材料にＡｌＰＯ4 という複合化合物を使用することによ
り、Ｏ2 Ｏ5 を使用する場合に比較して、材料段階及び
タブレット化した段階においても水分の吸着がないた
め、形成した導波路もＯＨ振動による損失がない。
【００３０】（４） 請求項４記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路の製造方法によれば、粒径が１μｍ以下の材
料粉末をホットプレスにより固形化してなるタブレット
を用いることにより水分の吸着を効果的に抑制できる。
ラス導波路の製造方法によれば、粒径が１μｍ以下の材
料粉末をホットプレスにより固形化してなるタブレット
を用いることにより水分の吸着を効果的に抑制できる。
【００３１】（５） 請求項５記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路の製造方法によれば、タブレットの密度を９
０％以上とすることにより、水分の吸着をさらに効果的
に抑制できる。
ラス導波路の製造方法によれば、タブレットの密度を９
０％以上とすることにより、水分の吸着をさらに効果的
に抑制できる。
【００３２】（６） 請求項６記載の希土類元素添加ガ
ラス導波路の製造方法によれば、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4
及び希土類元素を少なくとも１種含む焼結体をターゲッ
トとしたスパッタリング法によりコアガラス膜を形成す
ることにより、各種元素を同時に均一に添加することが
できると共に、屈折率の制御も容易に行うことができ、
高利得のガラス導波路を製造できる。
ラス導波路の製造方法によれば、ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4
及び希土類元素を少なくとも１種含む焼結体をターゲッ
トとしたスパッタリング法によりコアガラス膜を形成す
ることにより、各種元素を同時に均一に添加することが
できると共に、屈折率の制御も容易に行うことができ、
高利得のガラス導波路を製造できる。
【図１】本発明の希土類元素添加ガラス導波路のコア用
ガラス膜の製造に用いる電子ビーム蒸着装置の一実施例
を示す概略側断面図である。
ガラス膜の製造に用いる電子ビーム蒸着装置の一実施例
を示す概略側断面図である。
【図２】本発明の希土類元素添加ガラス導波路の実施例
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図３】従来の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法
示す概略工程図である。
示す概略工程図である。
3a 混合タブレット 4a 希土類元素タブレット 8a〜8n 基板 13 コア 14 クラッド（低屈折率のガラス層） 16 低屈折率層（バッファ層）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 樫村 誠一 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 (72)発明者 本郷 晃史 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に希土類元素を少なくとも１種含
むＳｉＯ2 系ガラスのコアを形成すると共にそのコア中
に屈折率制御用材料としてＡｌとＰとを添加したことを
特徴とする希土類元素添加ガラス導波路。 - 【請求項２】 上記コアは、ＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 と希
土類元素とを蒸着材料とした電子ビーム蒸着法より基板
上に形成されたコアガラス層を断面略矩形状に加工して
なる請求項１記載の希土類元素添加ガラス導波路。 - 【請求項３】 低屈折率層を有する基板上に、電子ビー
ム蒸着法によりＳｉＯ2 とＡｌＰＯ4 とからなる混合タ
ブレットと、希土類元素を少なくとも１種含む希土類元
素タブレットとを同時に蒸発させて希土類元素を少なく
とも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2 系コアガラ
ス膜を形成した後、そのＳｉＯ2 系コアガラス膜をフォ
トリソグラフィ及びドライエッチングにより加工して断
面が略矩形状のコアを形成し、そのコアを低屈折率のガ
ラス膜で被覆して導波路を形成するようにしたことを特
徴とする希土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項４】 上記混合タブレット及び上記希土類元素
タブレットは、その材料として粒径が１μｍ以下の材料
粉末を用い、ホットプレスにより固形化してなる請求項
３記載の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項５】 上記混合タブレット及び上記希土類元素
タブレットの密度を共に９０％以上とした請求項４記載
の希土類元素添加ガラス導波路の製造方法。 - 【請求項６】 ＳｉＯ2 、ＡｌＰＯ4 及び希土類元素を
少なくとも１種含む焼結体を作成し、この焼結体をター
ゲットとしたスパッタリング法により、希土類元素を少
なくとも１種含み且つＡｌ及びＰを含むＳｉＯ2 系コア
ガラス膜を基板上に形成した後、ＳｉＯ2 系コアガラス
膜をフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより加
工して断面が略矩形状のコアを形成し、そのコアを低屈
折率のガラス膜で被覆して導波路を形成するようにした
ことを特徴とする希土類元素添加ガラス導波路の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176794A JPH07261045A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5176794A JPH07261045A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07261045A true JPH07261045A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12896107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5176794A Pending JPH07261045A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 希土類元素添加ガラス導波路及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07261045A (ja) |
-
1994
- 1994-03-23 JP JP5176794A patent/JPH07261045A/ja active Pending
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