JPH1068833A - 光導波路及びその製造方法並びに光回路 - Google Patents
光導波路及びその製造方法並びに光回路Info
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- JPH1068833A JPH1068833A JP22790796A JP22790796A JPH1068833A JP H1068833 A JPH1068833 A JP H1068833A JP 22790796 A JP22790796 A JP 22790796A JP 22790796 A JP22790796 A JP 22790796A JP H1068833 A JPH1068833 A JP H1068833A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信、光信号処理、光計測分野に用いられ
る光導波路及びその製造方法、並びに該光導波路を有す
る1.３μｍ帯及び１.55 μｍ帯等における信号光の例え
ば光合分波回路、波長選択回路、レーザ光源回路、方向
性結合器、マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッグ
グレーティング等の光回路を提供する。 【解決手段】 平面基板上に形成された光を伝搬する溝
加工により形成してなるコア１５と、該コア１５より屈
折率の低いクラッド層１６とにより構成される光導波路
であって、前記コア１５の上面部にフォトポリマ材料か
らなるクラッド層１６を構成してなる。
る光導波路及びその製造方法、並びに該光導波路を有す
る1.３μｍ帯及び１.55 μｍ帯等における信号光の例え
ば光合分波回路、波長選択回路、レーザ光源回路、方向
性結合器、マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッグ
グレーティング等の光回路を提供する。 【解決手段】 平面基板上に形成された光を伝搬する溝
加工により形成してなるコア１５と、該コア１５より屈
折率の低いクラッド層１６とにより構成される光導波路
であって、前記コア１５の上面部にフォトポリマ材料か
らなるクラッド層１６を構成してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光信号処
理、光計測分野に用いられる光導波路及びその製造方法
に関し、更に、前記光導波路を有する1.３μｍ帯及び
１.55 μｍ帯等における信号光の例えば光合分波回路、
波長選択回路、レーザ光源回路、方向性結合器、マッハ
ツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッググレーティング等
の光回路に関する。
理、光計測分野に用いられる光導波路及びその製造方法
に関し、更に、前記光導波路を有する1.３μｍ帯及び
１.55 μｍ帯等における信号光の例えば光合分波回路、
波長選択回路、レーザ光源回路、方向性結合器、マッハ
ツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッググレーティング等
の光回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】石英系導波路型光部品は石英系光ファイ
バと低損失で接続可能なことから、実用的な導波路型光
部品を実現できる手段として注目されている。この石英
系光導波路は、基本的に数μｍから数十μｍ厚のコア又
はクラッドとからなる石英系ガラス膜を形成する技術
と、該形成されたコアガラス膜をフォトリソグラフを利
用して数μｍ幅のパターン形状に加工する技術とを組み
合わせて作製され、これまで様々な光回路が実現されて
いる。
バと低損失で接続可能なことから、実用的な導波路型光
部品を実現できる手段として注目されている。この石英
系光導波路は、基本的に数μｍから数十μｍ厚のコア又
はクラッドとからなる石英系ガラス膜を形成する技術
と、該形成されたコアガラス膜をフォトリソグラフを利
用して数μｍ幅のパターン形状に加工する技術とを組み
合わせて作製され、これまで様々な光回路が実現されて
いる。
【０００３】特に、光合分波機能を有する方向性結合
器、マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッググレー
ティング等の光回路は、回路設計上において特性自由度
に優れ、低挿入損失である特徴を有することから光通信
に用いる上で重要な光部品として期待されている。
器、マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラッググレー
ティング等の光回路は、回路設計上において特性自由度
に優れ、低挿入損失である特徴を有することから光通信
に用いる上で重要な光部品として期待されている。
【０００４】ところが、従来のコア及びクラッドが石英
系ガラス膜からなる埋め込み型石英系導波路で構成する
光合分波回路や波長選択回路は、その環境温度の変化に
対して動作波長が変動する、という問題がある。例え
ば、ブラッググレーティングを集積したＥｒ添加導波路
型ＤＢＲレーザでは、温度の上昇と共に発振波長が長波
長側にシフトすることが報告されている（北川他、１９
９５年電子情報通信学会総合大会講演論文集、Ｃ−２６
７）。
系ガラス膜からなる埋め込み型石英系導波路で構成する
光合分波回路や波長選択回路は、その環境温度の変化に
対して動作波長が変動する、という問題がある。例え
ば、ブラッググレーティングを集積したＥｒ添加導波路
型ＤＢＲレーザでは、温度の上昇と共に発振波長が長波
長側にシフトすることが報告されている（北川他、１９
９５年電子情報通信学会総合大会講演論文集、Ｃ−２６
７）。
【０００５】これは以下のように解釈される。グレーテ
ィングのピッチをΛとするとブラッグ波長λB は２ｎΛ
で表される。波長１５００ｎｍにおいて、石英系光導波
路の場合、Λは５００ｎｍ程度であり、石英系ガラスの
屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴが１０×１０-6程度であるこ
とから、ｄλB ／ｄＴは、0.０１ｎｍ／℃と見積もられ
る。この値は、ＤＢＲレーザ発振波長の温度係数と一致
する。
ィングのピッチをΛとするとブラッグ波長λB は２ｎΛ
で表される。波長１５００ｎｍにおいて、石英系光導波
路の場合、Λは５００ｎｍ程度であり、石英系ガラスの
屈折率温度係数ｄｎ／ｄＴが１０×１０-6程度であるこ
とから、ｄλB ／ｄＴは、0.０１ｎｍ／℃と見積もられ
る。この値は、ＤＢＲレーザ発振波長の温度係数と一致
する。
【０００６】このような温度変動に対する動作波長の変
化を抑制するために、従来においていわゆるアサーマル
導波路が提案されている（Ｙ．Ｋｏｋｕｂｕｎ ｅｔ
ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３０，
ｐｐ／１２２３−１２２４）。
化を抑制するために、従来においていわゆるアサーマル
導波路が提案されている（Ｙ．Ｋｏｋｕｂｕｎ ｅｔ
ａｌ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３０，
ｐｐ／１２２３−１２２４）。
【０００７】図４に従来から提案されているいわゆるア
サーマル導波路の概念断面図を示す。同図中、符号０１
はＳｉ基板、０２は下部クラッド層、０３はコアガラス
層及び０４はＰＭＭＡ装荷層を各々図示する。ここで、
前記いわゆるアサーマル導波路とは、温度変化に対して
屈折率変化が零であるというアサーマル状態の性質を有
する導波路のことをいう。図４の導波路では、コアガラ
ス層０３の上にＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）を
装荷してＰＭＭＡ装荷層０４を形成し、導波路構造がリ
ブ型である。
サーマル導波路の概念断面図を示す。同図中、符号０１
はＳｉ基板、０２は下部クラッド層、０３はコアガラス
層及び０４はＰＭＭＡ装荷層を各々図示する。ここで、
前記いわゆるアサーマル導波路とは、温度変化に対して
屈折率変化が零であるというアサーマル状態の性質を有
する導波路のことをいう。図４の導波路では、コアガラ
ス層０３の上にＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）を
装荷してＰＭＭＡ装荷層０４を形成し、導波路構造がリ
ブ型である。
【０００８】このような導波路構造のものを用いると、
ＰＭＭＡ装荷層０４のＰＭＭＡのｄｎ／ｄＴが−１０５
×１０-6／℃であることから、ＰＭＭＡ装荷層０４にお
ける信号光強度を調整することにより、原理的に導波路
の等価屈折率の温度係数が零（０）となる状態、すなわ
ち、いわゆるアサーマル状態が可能となる。
ＰＭＭＡ装荷層０４のＰＭＭＡのｄｎ／ｄＴが−１０５
×１０-6／℃であることから、ＰＭＭＡ装荷層０４にお
ける信号光強度を調整することにより、原理的に導波路
の等価屈折率の温度係数が零（０）となる状態、すなわ
ち、いわゆるアサーマル状態が可能となる。
【０００９】前記ＰＭＭＡ装荷層０４における信号光強
度調整は、ＰＭＭＡ装荷層の幅と高さとにより制御され
る。このようなアサーマル導波路を用いると、実効屈折
率の温度係数が、−0.２４×１０-6／℃と低減でき、埋
め込み型石英系光導波路に比べ２％に抑制できることが
示されている。
度調整は、ＰＭＭＡ装荷層の幅と高さとにより制御され
る。このようなアサーマル導波路を用いると、実効屈折
率の温度係数が、−0.２４×１０-6／℃と低減でき、埋
め込み型石英系光導波路に比べ２％に抑制できることが
示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
その概念断面図を示したアサーマル導波路はリブ型の導
波路構造であるので、コアガラス層０３と下部クラッド
層０２との屈折率差はたかだか１０-3であり、曲げ導波
路での損失が顕著となるという問題がある。すなわち、
実効屈折率差が１０-3である場合、許容曲げ半径は数ｃ
ｍに及ぶこととなり、数ｃｍ以下の長さにおいて分枝や
曲がりを含む実用的な光回路を構成するには適していな
いものとなる。
その概念断面図を示したアサーマル導波路はリブ型の導
波路構造であるので、コアガラス層０３と下部クラッド
層０２との屈折率差はたかだか１０-3であり、曲げ導波
路での損失が顕著となるという問題がある。すなわち、
実効屈折率差が１０-3である場合、許容曲げ半径は数ｃ
ｍに及ぶこととなり、数ｃｍ以下の長さにおいて分枝や
曲がりを含む実用的な光回路を構成するには適していな
いものとなる。
【００１１】これに対して、石英系光導波路において、
コアの上面及び側面がフォトポリマ材料と接する三次元
光導波路（日比野、１９９１年応用物理秋期大会、１０
ｐ−ＺＮ−１５）や、コアの側面が石英系ガラスと接
し、その上面がフォトポリマ材料と接する三次元光導波
路が提案されている（Ｍ．Ｉｓｈｉｉ ｅｔ ａｌ，Ｍ
ＯＣ １９９３）。
コアの上面及び側面がフォトポリマ材料と接する三次元
光導波路（日比野、１９９１年応用物理秋期大会、１０
ｐ−ＺＮ−１５）や、コアの側面が石英系ガラスと接
し、その上面がフォトポリマ材料と接する三次元光導波
路が提案されている（Ｍ．Ｉｓｈｉｉ ｅｔ ａｌ，Ｍ
ＯＣ １９９３）。
【００１２】しかしながら、これらの導波路の製作方法
はコアガラス層をフォト工程及びエッチングにより加工
した後、埋め込む作製方法であることから、前者では、
コア側面のエッチングによる荒れが伝搬損失増加の要因
となったり、また、後者では上部クラッド層で埋め込ん
だ後に、コア上面が低下するといった問題を本質的に有
している。
はコアガラス層をフォト工程及びエッチングにより加工
した後、埋め込む作製方法であることから、前者では、
コア側面のエッチングによる荒れが伝搬損失増加の要因
となったり、また、後者では上部クラッド層で埋め込ん
だ後に、コア上面が低下するといった問題を本質的に有
している。
【００１３】本発明は、以上述べた事情に鑑み、環境温
度の頒変化に対して動作波長が変動しない光導波路及び
その導波路を構成要素として含む光回路を提供すること
を課題とする。
度の頒変化に対して動作波長が変動しない光導波路及び
その導波路を構成要素として含む光回路を提供すること
を課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明の光導波路の製造方法は、平面基板上に形成された光
を伝搬するコアと、該コアより屈折率の低いクラッドと
により構成される光導波路の製造方法において、前記平
面基板上に下部クラッド層を形成した後、該下部クラッ
ド層にコアとなる溝構造を形成し、前記コアを前記溝構
造を形成した下部クラッド層の上に形成した後、石英系
コア層の溝部分以外を除去し、前記コアを含む部分の上
部にフォトポリマ材料による上部クラッド層を形成する
ことを特徴とする。
明の光導波路の製造方法は、平面基板上に形成された光
を伝搬するコアと、該コアより屈折率の低いクラッドと
により構成される光導波路の製造方法において、前記平
面基板上に下部クラッド層を形成した後、該下部クラッ
ド層にコアとなる溝構造を形成し、前記コアを前記溝構
造を形成した下部クラッド層の上に形成した後、石英系
コア層の溝部分以外を除去し、前記コアを含む部分の上
部にフォトポリマ材料による上部クラッド層を形成する
ことを特徴とする。
【００１５】本発明の光導波路は、平面基板上に形成さ
れた光を伝搬する溝加工により形成してなるコアと、該
コアより屈折率の低いクラッド層とにより構成される光
導波路であって、前記コアの上面部にフォトポリマ材料
からなるクラッド層を構成してなることを特徴とする。
れた光を伝搬する溝加工により形成してなるコアと、該
コアより屈折率の低いクラッド層とにより構成される光
導波路であって、前記コアの上面部にフォトポリマ材料
からなるクラッド層を構成してなることを特徴とする。
【００１６】本発明の光回路は、前記光導波路を有して
なることを特徴とする。
なることを特徴とする。
【００１７】前記光回路が、方向性結合器，マッハツェ
ンダ干渉計，レリーフ型ブラッググレーティング，信号
光の光合分波回路，波長選択回路又はレーザ光源回路で
あることを特徴とする。
ンダ干渉計，レリーフ型ブラッググレーティング，信号
光の光合分波回路，波長選択回路又はレーザ光源回路で
あることを特徴とする。
【００１８】本発明によれば、光回路を構成する溝部に
コアを配置した光導波路として、コアの上面部に設けら
れるクラッドをフォトポリマ材料よりなる三次元光導波
路としたので、前記フォトポリマ材料の屈折率を制御す
ることにより、温度変化に対して屈折率が一定であると
いう、いわゆるアサーマル導波路を実現できる。
コアを配置した光導波路として、コアの上面部に設けら
れるクラッドをフォトポリマ材料よりなる三次元光導波
路としたので、前記フォトポリマ材料の屈折率を制御す
ることにより、温度変化に対して屈折率が一定であると
いう、いわゆるアサーマル導波路を実現できる。
【００１９】また、本発明の三次元光導波路はクラッド
層により横方向の光閉じ込め作用が働いていることか
ら、従来のリブ導波路構造に比べて光閉じ込め効果が大
きく、曲げ損失が小さい。例えばクラッド層とコアの屈
折率差が0.７５％の場合、許容曲げ半径は５ｍｍ、屈折
率差が２．０％の場合、許容曲げ半径は２ｍｍとなり、
従来のリブ導波路の許容曲げ半径が数ｃｍであるのに対
して、１／１０以下である。
層により横方向の光閉じ込め作用が働いていることか
ら、従来のリブ導波路構造に比べて光閉じ込め効果が大
きく、曲げ損失が小さい。例えばクラッド層とコアの屈
折率差が0.７５％の場合、許容曲げ半径は５ｍｍ、屈折
率差が２．０％の場合、許容曲げ半径は２ｍｍとなり、
従来のリブ導波路の許容曲げ半径が数ｃｍであるのに対
して、１／１０以下である。
【００２０】また、本発明は下部クラッドガラス層にコ
アとなる構造をフォト工程及びエッチング工程により形
成し、コアガラス層を形成した後、該コアガラス層の溝
部分以外を除去する凹型プロセスを用いており、凸型プ
ロセスとエッチングの組み合わせで作製する従来の三次
元光導波路構造アサーマル導波路に比べ、作製工程数を
低減でき、この結果、歩留りの向上が可能となる。
アとなる構造をフォト工程及びエッチング工程により形
成し、コアガラス層を形成した後、該コアガラス層の溝
部分以外を除去する凹型プロセスを用いており、凸型プ
ロセスとエッチングの組み合わせで作製する従来の三次
元光導波路構造アサーマル導波路に比べ、作製工程数を
低減でき、この結果、歩留りの向上が可能となる。
【００２１】さらに、凹型プロセスにおいて、下部クラ
ッドに形成した溝部分の側面のエッチング荒れがコア形
成時の高温度焼結工程で低減される結果、コア側面のエ
ッチング荒れによる散乱損失が抑制できる。
ッドに形成した溝部分の側面のエッチング荒れがコア形
成時の高温度焼結工程で低減される結果、コア側面のエ
ッチング荒れによる散乱損失が抑制できる。
【００２２】以上より本発明に基づけば、今までにない
曲げ損失及び散乱損失の小さないわゆるアサーマル状態
の光導波路を歩留りよく製造できることとなる。また、
得られた光導波路及び光導波路を構成要素として含む光
回路は、環境温度の変化に対して動作波長が変動しない
ものとなる。
曲げ損失及び散乱損失の小さないわゆるアサーマル状態
の光導波路を歩留りよく製造できることとなる。また、
得られた光導波路及び光導波路を構成要素として含む光
回路は、環境温度の変化に対して動作波長が変動しない
ものとなる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２４】〔実施の形態１〕図１は本発明の実施の形
態の光回路の凹型の製造工程図である。図１に示すよう
に、シリコン基板１１上には、火炎堆積法により約３０
μｍ厚の下部クラッド石英系ガラス層１２を作製する
（図１（ａ）参照）。次に、コアを形成するための幅６
μｍ、深さ６μｍである溝１３をフォト工程及び反応性
イオンエッチングにより形成する（図１（ｂ））。次
に、火炎堆積法によりコアガラススートを堆積し、電気
炉中にて１３００℃で２時間保持してスートを焼結して
透明コアガラス層１４を形成する（図１（ｃ）参照）。
次に、反応性イオンエッチングによりコアガラス層１４
を除去してコア１５を形成し、空気クラッド光導波路を
作製する（図１（ｄ））。最後に、ＰＭＭＡ等のフォト
ポリマ材料による上部クラッド層１６を形成する（図１
（ｅ））。
態の光回路の凹型の製造工程図である。図１に示すよう
に、シリコン基板１１上には、火炎堆積法により約３０
μｍ厚の下部クラッド石英系ガラス層１２を作製する
（図１（ａ）参照）。次に、コアを形成するための幅６
μｍ、深さ６μｍである溝１３をフォト工程及び反応性
イオンエッチングにより形成する（図１（ｂ））。次
に、火炎堆積法によりコアガラススートを堆積し、電気
炉中にて１３００℃で２時間保持してスートを焼結して
透明コアガラス層１４を形成する（図１（ｃ）参照）。
次に、反応性イオンエッチングによりコアガラス層１４
を除去してコア１５を形成し、空気クラッド光導波路を
作製する（図１（ｄ））。最後に、ＰＭＭＡ等のフォト
ポリマ材料による上部クラッド層１６を形成する（図１
（ｅ））。
【００２５】〔実施の形態２〕前述した実施の形態１の
光回路製造方法を用いて、合分波機能を有するアレー導
波路格子を作製した。図２にその回路構成の概略を示
す。図２中、符号２１はシリコン基板、２２は下部クラ
ッド石英系ガラス層、２３は入力導波路、２４は入力側
スラブ導波路、２５はアレー導波路回折格子、２６は出
力側スラブ導波路、２７は出力導波路、２８はＰＭＭＡ
による上部クラッド層を各々図示する。
光回路製造方法を用いて、合分波機能を有するアレー導
波路格子を作製した。図２にその回路構成の概略を示
す。図２中、符号２１はシリコン基板、２２は下部クラ
ッド石英系ガラス層、２３は入力導波路、２４は入力側
スラブ導波路、２５はアレー導波路回折格子、２６は出
力側スラブ導波路、２７は出力導波路、２８はＰＭＭＡ
による上部クラッド層を各々図示する。
【００２６】本実施の形態に基づき、凹型プロセスによ
り空気クラッドアレー導波路回折格子を作製し、ＰＭＭ
Ａ膜を上部クラッド２８として形成した。
り空気クラッドアレー導波路回折格子を作製し、ＰＭＭ
Ａ膜を上部クラッド２８として形成した。
【００２７】この実施の形態で作製した導波路は、コア
寸法６μｍ×６μｍ、コアとクラッド層間の屈折率差が
0.７５％であった。光合分波器の設計に当たっては、光
通信で用いられる波長1.５５μｍ帯において、波長間隔
0.４ｎｍ（光周波数間隔：５０ＧＨｚ）が得られるよ
う、アレー導波路を構成するチャンネル導波路の光路長
差を６３．０μｍとした。
寸法６μｍ×６μｍ、コアとクラッド層間の屈折率差が
0.７５％であった。光合分波器の設計に当たっては、光
通信で用いられる波長1.５５μｍ帯において、波長間隔
0.４ｎｍ（光周波数間隔：５０ＧＨｚ）が得られるよ
う、アレー導波路を構成するチャンネル導波路の光路長
差を６３．０μｍとした。
【００２８】この光合分波器を動作するには、先ず入力
導波路２３に送信側の単一モード光ファイバを接続し、
周波数多重信号光を入射する。入力側スラブ導波路２４
において、回折効果により広がった信号光は、アレー導
波路回折格子を構成する複数のチャンネル導波路に伝搬
し、出力側スラブ導波路２６に達し、さらに出力導波路
２７に集光される。
導波路２３に送信側の単一モード光ファイバを接続し、
周波数多重信号光を入射する。入力側スラブ導波路２４
において、回折効果により広がった信号光は、アレー導
波路回折格子を構成する複数のチャンネル導波路に伝搬
し、出力側スラブ導波路２６に達し、さらに出力導波路
２７に集光される。
【００２９】この場合、アレー導波路回折格子２５を構
成する個々のチャンネル導波路の長さを変えて光路長差
を設けることにより、チャンネル導波路伝搬後の信号光
の位相にずれが生じ、この位相ずれ量に応じて出力側ス
ラブ導波路２６における収束光の波面が傾く。この傾き
角度により集光する位置が決定される。
成する個々のチャンネル導波路の長さを変えて光路長差
を設けることにより、チャンネル導波路伝搬後の信号光
の位相にずれが生じ、この位相ずれ量に応じて出力側ス
ラブ導波路２６における収束光の波面が傾く。この傾き
角度により集光する位置が決定される。
【００３０】位相ずれ量が信号光周波数に依存し、周波
数多重光は周波数別に集光位置が決まることとなり、そ
の集光位置に出力導波路を配置することによって光周波
数別に信号光を取り出すことができる。
数多重光は周波数別に集光位置が決まることとなり、そ
の集光位置に出力導波路を配置することによって光周波
数別に信号光を取り出すことができる。
【００３１】本実施の形態の光回路製造方法を用いるこ
とで、通常の埋め込み型石英系光導波路の許容曲げ半径
等の設計パラメータを変更することなくアサーマル光合
分波回路の挿入損失は本質的に従来の光合分波回路と同
等な値となる。
とで、通常の埋め込み型石英系光導波路の許容曲げ半径
等の設計パラメータを変更することなくアサーマル光合
分波回路の挿入損失は本質的に従来の光合分波回路と同
等な値となる。
【００３２】この光合分波回路の波長１．５５μｍにお
ける透過スペクトルを測定したところ、波長間隔５０Ｇ
Ｈｚ，ピーク波長の温度係数１４ＭＨｚ／℃、チャンネ
ル間クロストーク−２７ｄＢ以下、ピーク波長の挿入損
失３．０ｄＢの良好な合分波特性を得た。
ける透過スペクトルを測定したところ、波長間隔５０Ｇ
Ｈｚ，ピーク波長の温度係数１４ＭＨｚ／℃、チャンネ
ル間クロストーク−２７ｄＢ以下、ピーク波長の挿入損
失３．０ｄＢの良好な合分波特性を得た。
【００３３】一方、従来の石英系ガラスのみで構成され
るアレー導波路型回折格子のスペクトルシフトは１．４
ＧＨｚ／℃であった。
るアレー導波路型回折格子のスペクトルシフトは１．４
ＧＨｚ／℃であった。
【００３４】従って、本実施の形態のアサーマル導波路
で構成した光合分波回路のピーク波長の温度係数が従来
に比べ１％に低減できることが判明した。
で構成した光合分波回路のピーク波長の温度係数が従来
に比べ１％に低減できることが判明した。
【００３５】〔実施の形態３〕図３に本実施の形態にか
かる光回路製造法を用いて作製した波長選択回路の構成
を示す。図３中、符号３１はシリコン基板、３２は下部
クラッド石英系ガラス層、３３は石英系ガラスコア、３
４は光誘起屈折率変化を利用して屈折率変調を書き込ん
だブラッググレーティング及び３５は紫外線硬化型樹脂
を用いた上部クラッド層を各々図示する。
かる光回路製造法を用いて作製した波長選択回路の構成
を示す。図３中、符号３１はシリコン基板、３２は下部
クラッド石英系ガラス層、３３は石英系ガラスコア、３
４は光誘起屈折率変化を利用して屈折率変調を書き込ん
だブラッググレーティング及び３５は紫外線硬化型樹脂
を用いた上部クラッド層を各々図示する。
【００３６】本波長選択回路を作製するには、前述した
実施の形態１と同様な凹型プロセスにより空気クラッド
光導波路を作製する。次に、位相マスクを通してＡｒＦ
エキシマレーザ光をコア部に照射してブラッググレーテ
ィング３４を石英系ガラスコアに形成する。最後に、紫
外線硬化型樹脂を基板上面に塗布し、紫外線で硬化させ
て上部クラッド層３５を形成し、三次元光導波路を作製
した。波長１．５μｍ帯であるＬＥＤ光源を用いて、こ
のブラッググレーティングの反射特性を測定したとこ
ろ、中心波長１．５５μｍ、反射波長の温度係数ｄλB
／ｄＴ１．０×１０-4ｎｍ／℃、反射率９９％、反射帯
域0.１ｎｍ、グレーテクングの過剰損失0.２ｄＢの良好
な値を得た。従って、本実施の形態の波長選択回路の反
射波長温度依存性が、従来の石英系℃を用いた場合に比
べ、１％に改善できることが判明した。
実施の形態１と同様な凹型プロセスにより空気クラッド
光導波路を作製する。次に、位相マスクを通してＡｒＦ
エキシマレーザ光をコア部に照射してブラッググレーテ
ィング３４を石英系ガラスコアに形成する。最後に、紫
外線硬化型樹脂を基板上面に塗布し、紫外線で硬化させ
て上部クラッド層３５を形成し、三次元光導波路を作製
した。波長１．５μｍ帯であるＬＥＤ光源を用いて、こ
のブラッググレーティングの反射特性を測定したとこ
ろ、中心波長１．５５μｍ、反射波長の温度係数ｄλB
／ｄＴ１．０×１０-4ｎｍ／℃、反射率９９％、反射帯
域0.１ｎｍ、グレーテクングの過剰損失0.２ｄＢの良好
な値を得た。従って、本実施の形態の波長選択回路の反
射波長温度依存性が、従来の石英系℃を用いた場合に比
べ、１％に改善できることが判明した。
【００３７】以上、本実施の形態では、フォトポリマ材
料として、ＰＭＭＡ及び紫外線硬化型樹脂を用いたが、
その他に例えばシリコーン樹脂，ポリイミド樹脂等一般
的に負の屈折率温度係数を有するフォトポリマ材料及び
屈折率整合剤等を上部クラッドとして適用できることは
いうまでもない。
料として、ＰＭＭＡ及び紫外線硬化型樹脂を用いたが、
その他に例えばシリコーン樹脂，ポリイミド樹脂等一般
的に負の屈折率温度係数を有するフォトポリマ材料及び
屈折率整合剤等を上部クラッドとして適用できることは
いうまでもない。
【００３８】また、本実施の形態では、フォトポリマ材
料による上部クラッドを回路全体に形成したが、フォト
リソグラフィ技術を用いることで石英系光導波路で構成
する光回路の一部をフォトポリマ材料とすることも可能
である。
料による上部クラッドを回路全体に形成したが、フォト
リソグラフィ技術を用いることで石英系光導波路で構成
する光回路の一部をフォトポリマ材料とすることも可能
である。
【００３９】本実施の形態では、ガラス膜作製に火炎堆
積法を用いたが、これはこの方法が、比較的厚く高品質
なガラス膜の堆積に適しているからである。なお、場合
によては、別のガラス膜合成方法、例えばＣＶＤ法やス
パッタ法を一部あるいは全部に用いることも可能であ
る。また、コア層及びクラッド層は石英系ガラスに限定
されるものではない。
積法を用いたが、これはこの方法が、比較的厚く高品質
なガラス膜の堆積に適しているからである。なお、場合
によては、別のガラス膜合成方法、例えばＣＶＤ法やス
パッタ法を一部あるいは全部に用いることも可能であ
る。また、コア層及びクラッド層は石英系ガラスに限定
されるものではない。
【００４０】本実施の形態では、光合分波回路としてア
レー導波路回折格子、波長選択回路として光誘起ブラッ
ググレーティングについて説明したが、アサーマル導波
路が広く一般的に光波の干渉を利用した光回路の動作波
長の温度依存性を改善できることから、方向性結合器、
マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラググレーティン
グ及びこれらの回路を組み合わせた光回路に適用するこ
とは有用である。さらに、光導波路として波長１．５５
μｍ帯で光増幅機能を有するＥｒ添加光導波路等希土類
添加光導波路に適用してすることも可能である。例え
ば、ブラッググレーティングを集積した単一縦モードＤ
ＢＲレーザを本発明の製造方法により作製すれば、アサ
ーマルレーザ光源を実現できる。
レー導波路回折格子、波長選択回路として光誘起ブラッ
ググレーティングについて説明したが、アサーマル導波
路が広く一般的に光波の干渉を利用した光回路の動作波
長の温度依存性を改善できることから、方向性結合器、
マッハツェンダ干渉計、レリーフ型ブラググレーティン
グ及びこれらの回路を組み合わせた光回路に適用するこ
とは有用である。さらに、光導波路として波長１．５５
μｍ帯で光増幅機能を有するＥｒ添加光導波路等希土類
添加光導波路に適用してすることも可能である。例え
ば、ブラッググレーティングを集積した単一縦モードＤ
ＢＲレーザを本発明の製造方法により作製すれば、アサ
ーマルレーザ光源を実現できる。
【００４１】
【発明の効果】以上、発明の実施の形態とともに説明し
たように、本発明によれば、凹型プロセスにおいて、正
の屈折率温度係数を有する石英系ガラスと負の屈折率の
温度係数を有するフォトポリマ材料とを組み合わせるこ
とにより、導波路の実効屈折率の温度係数が本質的に小
さいいわゆるアサーマル状態の三次元光導波路を実現す
ることができる。したがって、光合分波回路波長選択回
路、レーザ光源の動作波長の変動が環境温度変化に対し
て著しく小さくなるような光回路を実現できる。また、
光閉じ込め効果が大きく、曲げ損失の小さい導波路構造
を実現できる。さらに、凹型プロセスを利用しているこ
とから、光回路は低損失であり、作製工程数が最小限で
あるため、歩留りが高いという利点を有する。
たように、本発明によれば、凹型プロセスにおいて、正
の屈折率温度係数を有する石英系ガラスと負の屈折率の
温度係数を有するフォトポリマ材料とを組み合わせるこ
とにより、導波路の実効屈折率の温度係数が本質的に小
さいいわゆるアサーマル状態の三次元光導波路を実現す
ることができる。したがって、光合分波回路波長選択回
路、レーザ光源の動作波長の変動が環境温度変化に対し
て著しく小さくなるような光回路を実現できる。また、
光閉じ込め効果が大きく、曲げ損失の小さい導波路構造
を実現できる。さらに、凹型プロセスを利用しているこ
とから、光回路は低損失であり、作製工程数が最小限で
あるため、歩留りが高いという利点を有する。
【図１】本発明の実施の形態の光回路工程を示す導波路
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施の形態のアレー導波路型回路格子
の回路構成図である。
の回路構成図である。
【図３】本発明の実施の形態の導波路型ブラッググレー
ティングの回路構造図である。
ティングの回路構造図である。
【図４】従来のアサーマル導波路構造を示す概念断面図
である。
である。
１１ シリコン基板 １２ 下部クラッド石英系ガラス層 １３ 溝 １４ 透明コアガラス層 １５ コア １６ 上部クラッド層 ２１ シリコン基板 ２２ 下部クラッド石英系ガラス層 ２３ 入力導波路 ２４ 入力側スラブ導波路 ２５ アレー導波路回折格子 ２６ 出力側スラブ導波路 ２７ 出力導波路 ２８ 上部クラッド層 ３１ シリコン基板 ３２ 下部クラッド石英系ガラス層 ３３ 石英系ガラスコア ３４ ブラッググレーティング ３５ 上部クラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 姫野 明 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 大森 保治 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 平面基板上に形成された光を伝搬するコ
アと、該コアより屈折率の低いクラッドとにより構成さ
れる光導波路の製造方法において、 前記平面基板上に下部クラッド層を形成した後、 該下部クラッド層にコアとなる溝構造を形成し、 前記コアを前記溝構造を形成した下部クラッド層の上に
形成した後、石英系コア層の溝部分以外を除去し、 前記コアを含む部分の上部にフォトポリマ材料による上
部クラッド層を形成することを特徴とする光導波路の製
造方法。 - 【請求項２】 平面基板上に形成された光を伝搬する溝
加工により形成してなるコアと、該コアより屈折率の低
いクラッド層とにより構成される光導波路であって、 前記コアの上面部にフォトポリマ材料からなるクラッド
層を構成してなることを特徴とする光導波路。 - 【請求項３】 請求項２記載の光導波路を有してなるこ
とを特徴とする光回路。 - 【請求項４】 請求項３記載の光回路が、方向性結合
器，マッハツェンダ干渉計，レリーフ型ブラッググレー
ティング，信号光の光合分波回路，波長選択回路又はレ
ーザ光源回路であることを特徴とする光回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22790796A JPH1068833A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光導波路及びその製造方法並びに光回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22790796A JPH1068833A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光導波路及びその製造方法並びに光回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068833A true JPH1068833A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16868176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22790796A Pending JPH1068833A (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 光導波路及びその製造方法並びに光回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1068833A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6192170B1 (en) | 1998-12-02 | 2001-02-20 | Nec Corporation | Multiple-wavelength light source and method of controlling oscillation frequencies thereof |
| KR20020089871A (ko) * | 2001-05-25 | 2002-11-30 | 전자부품연구원 | 광도파로 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100367087B1 (ko) * | 2000-12-18 | 2003-01-09 | 한국전자통신연구원 | 음각 식각을 이용한 평판형 광 도파로 제조 방법 |
| JP2003508814A (ja) * | 1999-09-08 | 2003-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | ハイブリッド型集積光アドドロップマルチプレクサ |
| KR20040036759A (ko) * | 2002-10-24 | 2004-05-03 | 엘지전자 주식회사 | 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법 |
| KR100459490B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-12-03 | 엘지전선 주식회사 | 평면형 광도파로 및 그 제조 방법 |
| US6873761B2 (en) | 1999-06-30 | 2005-03-29 | Nec Corporation | Temperature-independent arrayed waveguide grating device |
| WO2020037841A1 (zh) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 清华大学 | 太赫兹悬置空芯脊型介质波导的制作方法及其结构 |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP22790796A patent/JPH1068833A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6192170B1 (en) | 1998-12-02 | 2001-02-20 | Nec Corporation | Multiple-wavelength light source and method of controlling oscillation frequencies thereof |
| US6873761B2 (en) | 1999-06-30 | 2005-03-29 | Nec Corporation | Temperature-independent arrayed waveguide grating device |
| JP2003508814A (ja) * | 1999-09-08 | 2003-03-04 | コーニング インコーポレイテッド | ハイブリッド型集積光アドドロップマルチプレクサ |
| KR100367087B1 (ko) * | 2000-12-18 | 2003-01-09 | 한국전자통신연구원 | 음각 식각을 이용한 평판형 광 도파로 제조 방법 |
| KR20020089871A (ko) * | 2001-05-25 | 2002-11-30 | 전자부품연구원 | 광도파로 소자 및 그의 제조방법 |
| KR100459490B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2004-12-03 | 엘지전선 주식회사 | 평면형 광도파로 및 그 제조 방법 |
| KR20040036759A (ko) * | 2002-10-24 | 2004-05-03 | 엘지전자 주식회사 | 실리콘 에칭을 이용한 평면 광도파로 제조방법 |
| WO2020037841A1 (zh) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 清华大学 | 太赫兹悬置空芯脊型介质波导的制作方法及其结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021001 |