WO2006006681A1 - ガラス光導波路 - Google Patents

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WO2006006681A1
WO2006006681A1 PCT/JP2005/013084 JP2005013084W WO2006006681A1 WO 2006006681 A1 WO2006006681 A1 WO 2006006681A1 JP 2005013084 W JP2005013084 W JP 2005013084W WO 2006006681 A1 WO2006006681 A1 WO 2006006681A1
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core
film
optical waveguide
waveguide
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Yuki Kondo
Motoshi Ono
Naoki Sugimoto
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Asahi Glass Company, Limited
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Definitions

  • the present invention relates to a glass optical waveguide.
  • a quartz glass-based glass waveguide As a glass waveguide, a quartz glass-based glass waveguide is generally known.
  • a dry etching technique is used, and patterning is usually performed using a resist or a metal film as a mask. That is, dry etching is performed using a resist pattern formed by an unnecessary resist removal process by applying a resist on a quartz glass film to be finely processed, pattern exposure, and development as it is as a mask.
  • the metal film is dry-etched using the resist as a mask, and dry etching is performed using this as a mask for etching the quartz glass film.
  • FIG. 3 is a conceptual cross-sectional view showing a conventional method of manufacturing an optical path, which will be described using this.
  • the quartz glass film is dry-etched using the metal film as a mask.
  • a base cladding film 12 is first formed on a substrate 11 made of quartz glass or Si, and then a core film 13 having a thickness of 5 to 10 111 and having a quartz glass force is formed on the base cladding film 12 (FIG. 3 ( a)).
  • a metal film 14 is formed on the core film 13 (FIG. 3 (b))
  • a resist 15 is uniformly applied thereon
  • the core circuit pattern is exposed on the resist 15 using a mask aligner, and developed.
  • a resist pattern to which the circuit pattern is transferred is generated (Fig. 3 (c)).
  • the resist pattern As a mask, the metal film 14 is dry-etched by reactive ion etching as shown in FIG. 3 (d) to form a metal mask pattern, and the resist is removed (FIG. 3 (e)). Next, the core film 13 is etched using the metal mask pattern as a mask (FIG. 3 (f)), and then the metal mask pattern is removed (FIG. 3 (g)), and the upper cladding film 16 is covered on the core. As a result, an optical waveguide is fabricated (Fig. 3 (h)).
  • FIG. 2 is an enlarged view of the periphery of the core in the silica glass waveguide of FIG. 3, and is a schematic cross-sectional view of the optical waveguide.
  • 21 is a core
  • 22 is a cladding
  • 22a is a base cladding film
  • 22b is an upper cladding film
  • 23 is a substrate.
  • the cross-sectional shape of the core is usually rectangular, preferably square. This is due to the following reasons.
  • the causes of optical loss in the waveguide are the coupling loss at the input and output ends of light and the propagation loss of the waveguide itself.
  • the loss of the waveguide itself is caused by the loss of the film itself, the roughness of the core sidewall after etching, the structural design of the waveguide, etc., and is not related to the cross-sectional shape of the core. In contrast, the loss at the joint is closely related to the cross-sectional shape of the core.
  • the light propagation mode (hereinafter referred to simply as “light propagation mode”) in the input / output device such as the input fiber and the waveguide mode overlap, and the loss is Although it is small, the loss increases when the overlap is small. Since the mode in the input / output element is usually circular, the waveguide mode is also designed to be circular. If the waveguide has a square shape, the mode becomes circular, so the coupling loss force is small. For the above reasons, the core shape of a normal glass waveguide is often rectangular.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-4958
  • Er-added glass used for optical amplification cores of optical waveguides such as Bi-O glass, Bi-O, S
  • glass films containing a total of 35% or more by fraction display (hereinafter referred to as glass films containing BiO, etc.)
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an optical waveguide including a core and a clad having a glass force formed on a flat substrate, and is used as a glass-constituting oxide of the core.
  • One or more selected from the group consisting of BiO, SbO, PbO, SnO and TeO forces are selected from the group consisting of BiO, SbO, PbO, SnO and TeO forces.
  • the cross-sectional shape of the core is a trapezoid having a long side on the substrate side, and the long side and two oblique sides of the four sides constituting the trapezoid
  • a glass optical waveguide characterized in that the angle formed by each of them is in the range of 60 to 80 °.
  • the present invention provides the above glass film containing Bi 2 O, that is, Bi 2 O, Sb 2 O 3
  • the side wall of the pattern is not smoothed by dry etching for the glass film containing a total of 35% or more in the display, and this solves the problem and the interface between the core and the cladding when used as a waveguide Propagation loss due to scattering of signal light at can be suppressed.
  • the glass-constituting oxide of the clad may be BiO, SbO, PbO, SnO.
  • the above-described glass optical waveguide in which the value obtained by dividing the refractive index difference by the refractive index of the core is in the range of 0.0003 force to 0.1.
  • a low-loss optical waveguide capable of single mode propagation in a communication wavelength band centered on 1.55 m can be obtained. If the value obtained by dividing the above is less than 0.0003, the difference in refractive index between the core and the clad becomes too small, and there is a possibility that light cannot be sufficiently confined in the core. On the other hand, when the value obtained by dividing exceeds 0.1, there are cases where the number of modes that can propagate in the waveguide is not a single mode but a multimode waveguide.
  • the present invention provides a method for producing a glass optical waveguide, wherein the core of the glass optical waveguide is formed by a dry etching method.
  • the core is formed by dry etching to remove deposits around the side wall of the core and smooth the side wall.
  • the core glass-constituting oxide contains Bi O in a mass percentage of 35% in total.
  • the above-mentioned glass optical waveguide which is a glass-constituting oxide contained as described above, is provided.
  • the present invention provides the above-described glass optical waveguide containing at least one of the glassy oxidative strength Er and Tm of the core.
  • an optical amplification waveguide containing at least one of Er and Tm can be provided.
  • the glass component of the core is made up of 35% to 90% Bi O in terms of mass percentage, S
  • Both 2 2 3 2 3 2 3 2 3 have a composition consisting essentially of 0 ⁇ 01 to 10%, Yb O force ⁇ ) to 10%
  • an optical amplification waveguide in the wavelength band of 0.4 to 2 / ⁇ ⁇ can be provided.
  • the present invention provides the above-mentioned glass optical waveguide containing at least one selected from the group consisting of core glass constituent oxide forces Er, Tm, Yb and Ho.
  • this configuration can provide an optical amplification waveguide that can be used as a laser medium having a wavelength band corresponding to the laser active ions to be contained.
  • the present invention also provides an optical amplifying waveguide for optical communication and an optical waveguide type laser medium comprising the glass optical waveguide.
  • An optical waveguide with a low propagation loss can be obtained with a core made of a glass material containing at least 35% of one or more kinds of oxides selected in terms of mass in terms of mass percentage.
  • the glass optical waveguide of the present invention is suitable for an optical amplification waveguide, a nonlinear optical waveguide, etc. in a wavelength band of 0.4-2 ⁇ m, for example, signal light of C band (1530-1565 nm), etc. ,
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a core of an optical waveguide according to the present invention.
  • FIG. 2 An enlarged cross-sectional view of the vicinity of the core of a general optical waveguide.
  • FIG. 3 is a view showing a general method for manufacturing an optical waveguide.
  • FIG. 4 is a graph of amplification characteristics of an optical amplification waveguide using a glass optical waveguide according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic sectional view of a laser resonator using an optical waveguide according to the present invention as an optical waveguide type laser medium.
  • the glass for performing microfabrication in the present invention may be a glass film formed by various methods on a substrate! / A glass substrate itself.
  • the substrate has a Young's modulus of 50 GPa or more for the following reason.
  • the Young's modulus of the substrate is lower than 50 GPa, when stress is generated in the film formed on the substrate, the stress causes the substrate to be warped or deformed, and the waveguide shape tends to deviate from the design value. It is.
  • Such substances with Young's modulus of 50 GPa or more include crystals such as Si, GaAs, Al 2 O, MgO, and sapphire, quartz glass, soda lime silica glass, and no Al
  • Examples of the glass include potash glass and plasma display glass.
  • the material of the substrate is not limited to the material strength described above, but in the process of annealing the core glass film or forming other elements on the same substrate during a series of processes. If a high-temperature treatment process is involved, such as when high temperatures are required, it is necessary to withstand this process.
  • the shape of the substrate in the present invention is not limited, but the surface on which the glass thin film is formed is usually a flat surface. Also, the size and shape of the board is usually 2mm X 10mm ⁇ 200m respectively A rectangular substrate of m X 200 mm, a circular substrate with a diameter of 50 to 205 mm, and a thickness of 0.3 to 2 mm. The thickness of the glass film is usually 3 to 70 m, but is not limited to this.
  • the glass film is formed on the substrate by, for example, physical vapor condensation (PVD) or chemical vapor condensation (CVD).
  • PVD physical vapor condensation
  • CVD chemical vapor condensation
  • physical vapor condensation methods include sputtering, laser ablation, electron beam evaporation, and vacuum evaporation.
  • chemical vapor condensation include plasma CVD and MOCVD.
  • the target is prepared by, for example, preparing powders of constituent oxides at a desired composition ratio, dry-mixing them with a laminating machine, melting them in an electric furnace heated to 1150 ° C, and then stainless steel plates The material poured out is processed into a desired thickness and external dimensions, and bonded to the knocking plate using indium. Further, instead of melting in an electric furnace, a mixture of oxide powders or a crushed glass melted in an electric furnace may be sintered and molded by a method such as hot pressing.
  • the glass film that is microfabricated in the present invention that is, the core glass component oxide is Bi 2 O, S
  • the composition is preferably 10%, Tm O 0 to 10%, Yb O 0 to 10%. Also,
  • Other components may be contained in a total range of 25% or less, preferably 15% or less.
  • BiO, SbO, PbO, SnO and TeO are components for increasing the refractive index
  • the optical gain or nonlinearity decreases. Further, the total is preferably 90% or less. If it exceeds 90%, vitrification may occur.
  • the waveguide of the present invention is applied to an optical amplification waveguide, a nonlinear optical waveguide, etc., it is preferable that 35 to 90% of BiO is contained as the core glass constituting oxide. Bi O content is less than 35%
  • the optical gain or nonlinearity decreases. More preferably, it is 40% or more, and particularly preferably 60% or more. If the amount of BiO exceeds 90%, it will become vitrified.
  • SiO is not essential, it is preferable to contain it in order to improve glass stability.
  • the content of is preferably 2-40%. If the content is less than 2%, the effect of stabilizing the glass is small, more preferably 3% or more. Refractive index for SiO power over 0%
  • the optical amplification factor or the non-linearity may be reduced.
  • GaO is not essential, but it is preferable because it can improve the devitrification resistance of the glass.
  • Ga O may be included up to 55% to increase thermal stability.
  • the waveguide is made by dry etching.
  • the smoothness of the side walls is lowered, and the loss of the waveguide may be increased, so 25% or less is preferable.
  • the glass optical waveguide of the present invention is used as an optical amplification waveguide, it is preferable to contain 5% or more of Ga 2 O because the wavelength range for gain can be increased.
  • Al 2 O is not essential, but may be contained up to 50% in order to enhance thermal stability.
  • the Al 2 O content is preferably 5% or less.
  • the content is more preferably 0.01 to 5%, and still more preferably 0.1 to 2%. It is preferable that the glassy oxide of the core contains either Er or Tm. In particular, when constituting an optical amplifier, it is preferable to contain either Er or Tm.
  • Yb O is not essential, but to suppress concentration quenching, or Er 2 O or Tm
  • the amount of Yb 2 O is more preferably 0.1-5%.
  • composition of the core glass film of the optical amplification waveguide is typically 35 to 90% BiO and 2 SiO.
  • the composition consists essentially of 0%, Yb O force ⁇ ⁇ 10%. More preferably, Bi O force 0 to
  • composition consists essentially of 0.01 to 10% and YbO force ⁇ ) to 10%. Also other
  • the components may be contained in a total range of 25% or less, preferably 15% or less.
  • the core glass film of the optical amplification waveguide contains 0.5% or more of La 2 O in addition to the above composition.
  • Crystals are not precipitated in the glass or glass film of the present invention. That is, no diffraction peak is observed in the X-ray diffraction pattern.
  • the patterning of the glass film is performed by dry etching.
  • the patterning mask is formed on the glass film using a film having an alloying force of W and Si.
  • a sputtering method is preferably used.
  • Other film forming methods can also be used.
  • a resist film is formed on the mask film by a spin coating method or the like, and a desired pattern is exposed and developed by irradiating ultraviolet rays to form a desired pattern on the resist film.
  • the mask film is patterned by dry etching, and then the resist film is removed by dry etching (ashing treatment) using oxygen gas or wet removal using a stripping solution or the like. A mask formed in a pattern is obtained.
  • the composition of the mask film is 25 to 65% in terms of atomic% of W with respect to the total atoms of W and Si.
  • the selectivity that is, the etching rate ratio between the glass film and the mask film is small, so that the amount of wear that the mask film is etched during patterning of the glass film is large. Become. Therefore, it is necessary to increase the thickness of the mask film, which may cause a problem that it takes a long time to form the mask film and the material cost increases due to the thick film.
  • the selection ratio is preferably 2 or more, more preferably 2.5 or more.
  • the purity of the target used is preferably 99.5% or more. This is because if an element that is difficult to dry-etch as impurities is contained, the glass patterning may not be smooth and as designed. More preferably, it is 99.9% or more.
  • the mask film formation by sputtering is preferably performed in an argon gas, but there is no problem as long as it is in an inert gas.
  • an acidic gas is mixed, the alloy is oxidized, and when the glass film is dry-etched, the mask film is etched, wear increases, and a desired selection ratio may not be obtained.
  • the purity of the gas used is preferably 99.995% or more, more preferably ⁇ 99.999% o
  • the film forming pressure is preferably 0.2 to: LOPa. If the pressure is less than 2 Pa, the plasma tends to become unstable, or the film stress may increase and the film may easily peel off. The If it exceeds lOPa, the film quality deteriorates, and the above-mentioned wear of the mask film increases, and the desired selectivity may not be obtained.
  • DC sputtering is preferred over RF sputtering! This is because DC sputtering is less prone to film peeling.
  • input power density power applied to the target size
  • 2. 5 ⁇ 7WZcm 2 is preferred. If the input power density is less than 2.5 WZcm 2 , the time required to obtain the desired film thickness becomes very long and may not be practical. If it exceeds 7 WZcm 2 , abnormal discharge is likely to occur, and pinholes are generated in the mask film, which may cause a patterning defect.
  • the substrate temperature when forming the mask film is preferably in the range from room temperature (25 ° C) to 300 ° C. If the substrate is heated to more than 300 ° C, film peeling may occur during the cooling process.
  • the thickness of the mask film is inevitably determined by the processing depth and selectivity of the glass to be dry-etched, but if the mask film thickness is less than 0.1 ⁇ m, the glass film is being dry-etched. In addition, patterning defects are likely to occur due to accelerated wear due to etching of the mask material, which is easily affected by heating by plasma. In addition, if the mask film thickness exceeds 3 m, the resist pattern necessary for patterning the mask film becomes too thick, and patterning as designed may become difficult. Therefore, the thickness of the mask film is preferably 0.1-3 / ⁇ ⁇ .
  • the mask film is dry-etched by CI, CF, CHF, C F, C F, NF, SF
  • ICP etching Reactive Ion Beam Ethcing
  • NLD etching Magnetic Neutral Loop Discharge etching
  • Desired patterning is performed on the glass film or glass by subsequent dry etching.
  • the glass film or glass is etched by NLD etching, CF, CHF, C
  • the fluoride gas for the total flow rate of fluoride gas and Ar gas The flow rate ratio of the gas is preferably 5-22% force S. If the flow rate ratio of fluoride gas is larger than 22%, the number of particles increases, which may increase light scattering when used as an optical waveguide, or decrease the dry etching rate. On the other hand, if the flow rate ratio is less than 5%, streaky roughness is generated on the dry-etched side surface, which may cause light scattering when used as an optical waveguide.
  • Examples of dry etching conditions for the glass or glass film include the following.
  • the equipment used was a plasma etching equipment NLD500 manufactured by ULVAC, Inc., and the flow rates of Ar gas and CF gas were 45 cm 3 / min and 5c, respectively, in terms of standard conditions.
  • Fig. 1 shows an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the glass optical waveguide core of the present invention.
  • 31 is a core
  • 32 is a cladding
  • 32a is a base cladding film
  • 32b is an upper cladding film
  • 33 is a substrate.
  • the core cross-sectional shape after etching is a trapezoid.
  • the reason for making a trapezoid with a rectangular shape is as follows. Bi O of the present invention
  • a glass or glass film containing a constituent oxide generates a volatile low-temperature reactant by dry etching. For this reason, etching that physically scrapes using Ar ions is performed in parallel with reactive ion etching. During etching, glass etching and reaction product deposition on the core sidewalls occur repeatedly.
  • the core shape is trapezoidal, even if the reaction product adheres to the core side wall, physical etching with Ar ions is possible, so a smooth side wall is obtained, but the core shape is warped like a rectangle. If the structure is adopted, the reaction product adhering to the core side wall cannot be physically removed, and the pattern side wall is not smoothed.
  • the trapezoidal shape is more preferably in the range of 65 to 76 °, more preferably the angle A and B of the long side and the two diagonal sides of the trapezoid are both in the range of 60 to 80 °. is there.
  • angles A and B exceed 80 °, the reaction product of the components constituting the glass film and the etching gas attached to the core side wall cannot be removed, and smooth etching may not be possible. Below 60 °, the connection with the input / output element The combined loss may increase.
  • the core As a method for forming the core, there is a press method in addition to the dry etching method.
  • the core is processed by heating to a temperature at which the substrate is deformed and pressing the substrate with a mold. For this reason, there is a problem that the substrate is warped or stress is applied.
  • the base clad and core are formed on the substrate and then press-molded, an uneven shape can be obtained, but the pressed core film remains on the side of the core, so that the refractive index structure of the core and clad is complicated. This is not sufficient as a waveguide.
  • the dry etching method eliminates the problems of substrate deformation and warpage, and the core film is removed by etching except for the portion left as the core. Therefore, the structure of the core and the cladding should be simple. it can. Since the angles A and B are both in the range of 60-80 °, the reaction product of the components of the glass film, which is a deposit around the side wall of the core, and the etching gas Objects are sufficiently removed, and extremely smooth side walls can be obtained.
  • the mask film is removed by dry etching using a chlorine-based or fluoride-based gas. Dry etching can be performed by reactive ion etching, reactive ion beam etching, ICP etching, NLD etching, etc., and chlorine, fluorides such as CI, CF, CHF, C F, C F, NF, and SF.
  • Oxygen may be added to the etching gas.
  • a glass film containing BiO or the like is put on the pattern.
  • a glass optical amplification waveguide used for WDM optical communication can be formed.
  • signal light having a wavelength of 1.45 to 1.64 m, for example, propagating in the core glass in the presence of excitation light is amplified.
  • the optical waveguide formed by the microfabrication method of the present invention is not limited to this.
  • the optical waveguide may be applied to the formation of a nonlinear optical waveguide. The following describes the formation of an optical amplification waveguide.
  • the refractive index n of the glass film serving as the core is preferably 1.7 or more. This is because the above-described optical amplification by glass is caused by stimulated emission of light of the signal light wavelength, which is induced by excitation light, and has a large refractive index and a large force gain coefficient. If the refractive index is less than 1.7, the optical gain or nonlinearity may decrease. More preferably, n is 1. 8 or more, usually 2.3 or less.
  • the refractive index in this specification shall mean the refractive index in the wavelength band which uses the optical waveguide of this invention.
  • the clad is not particularly limited as long as it can confine light in the core, but the refractive index n of the clad is 0 when the refractive index difference n ⁇ n between the core and the clad is ⁇ . . 0003
  • ⁇ / ⁇ 0.1 is satisfied. If the difference between the refractive index of the core and the clad divided by the refractive index of the core, that is, ⁇ is less than 0.0003, it may be difficult to confine light in the core. For this reason, the light spreads as it propagates, and a large loss occurs at the output end in connection with the output element (for example, single mode fiber for output). Also, when fabricating a bent waveguide (a waveguide having a curved portion), if the propagating light is not confined in the waveguide, a part of the propagating light is radiated by bending, resulting in a propagation loss. May increase. ⁇ is 0.0003 or more, more preferably 0.001 or more, and particularly preferably 0.003 or more.
  • ⁇ 0 ⁇ exceeds 0.1, it is difficult to propagate light in a single mode, and there may be a multimode.
  • these modes have different propagation speeds (group velocities) in the axial direction for each mode, so even if they propagate the same length, the arrival time at the output end differs depending on the mode, and the optical power Is dispersed. If the dispersion is large, the pulse shape will be lost when a high-speed pulse signal is sent, making it indistinguishable from the previous and next pulses. For this reason, high-speed transmission may not be possible.
  • ⁇ / ⁇ is 0.1 or less, more preferably 0.08 or less, and particularly preferably 0.05 or less.
  • the cladding is composed of Er 2 O and Tm 2 O
  • composition range is in the same range as the composition range except for the saddle point which does not contain any deviation. If the composition range is different between the core and the clad, the glass transition point, expansion coefficient, soft point, etc. will be different, so thermal stress will occur during the heating and cooling process, and film peeling may occur during the waveguide fabrication process. Residual stress may occur.
  • the clad is not limited to the composition range as long as the thermal properties are not significantly different and the refractive index can be adjusted within the range.
  • the core is formed on the base cladding, and after the core is finely processed by the method of the present invention, the upper cladding is formed thereon.
  • Core and cladding thickness The thickness should be 0.3 to 10 m and 2 to 60 m, respectively, preferably S.
  • the thickness of the base cladding is 1 to 30 ⁇ m
  • the thickness of the upper cladding is 1 to 30 ⁇ m. m, but is not limited to the above range.
  • the method for forming the base cladding film and the top cladding film various methods mentioned in the method for forming the core glass film can be applied.
  • the number of components is 4 or 5 or more.
  • Sputtering method is preferred because it is a glass film.
  • a first film to be a base cladding film (corresponding to the glass thin film 32a in FIG. 1) is first formed by sputtering, and then a core (corresponding to the core 31 in FIG. 1) is formed. ) Is formed.
  • a target whose composition is adjusted so as to obtain a desired film composition is used.
  • an upper cladding film described later may be formed on the core as a protective film.
  • the thickness is preferably 25 to: LOOOnm.
  • the dry etching time may increase significantly because the thickness of the core film and protective film etched by dry etching increases. If the thickness of the protective film is less than 25 nm, the effect may not be sufficiently obtained when it is necessary to protect the core film from damage.
  • a mask film having an alloying force between W and Si is formed on the second film or the protective film.
  • a sputtering method is preferably used as a method for forming a mask film that also has an alloying force between W and Si. Subsequently, a resist film is formed on the mask film using a spin coating method, and a desired pattern is formed on the resist film by irradiating and developing ultraviolet rays using a photomask having a desired pattern. The mask film is dry-etched using this pattern, and finally the mask formed in a desired pattern is obtained through dry etching using oxygen gas or removal of the resist film with a stripping solution.
  • the second film is dry-etched in the same manner as the glass film etching described above to form a desired core pattern.
  • the protective film is also dry-etched together to perform patterning.
  • etching is performed until it enters not only the core film formed for the core but also the underlying cladding formed under the core film.
  • etching is performed from the protective film until it enters the underlying cladding through the core film.
  • the undercoating amount of the undercladding is 2 m or less. Etching more than 2 ⁇ ⁇ is not preferable because the thickness of the upper cladding for covering the core becomes unnecessarily thick.
  • the mask film is removed by the dry etching method in the same manner as the etching of the glass film described above, and the upper cladding film (corresponding to the glass thin film 32b in FIG. 1) is further obtained by using the sputtering method.
  • the ball treatment may be performed in an oxygen atmosphere.
  • the glass optical waveguide of the present invention containing at least one of Er and Tm as the glass-constituting oxide of the core can be used as a laser medium for laser oscillation.
  • the glass optical waveguide of the present invention used as a laser medium (hereinafter referred to as the optical waveguide type laser medium of the present invention) is used.
  • a Fabry-Perot type resonator configuration in which mirrors with high reflectivity with respect to light that oscillates the laser is formed on both end faces can be used, but other configurations can be applied. It is also possible.
  • an external light source force excitation light is incident on one end face (hereinafter this end face is referred to as an excitation light input end face), and the optical waveguide laser medium of the present invention is used.
  • At least one of Er and Tm contained in the core of the core acts as a laser active ion, receives excitation light, emits light, oscillates, and oscillates to the other end face (hereinafter referred to as a laser light output end face! ) Is taken out of the laser beam.
  • the mirror formed on the excitation light input end face is preferable because the higher the reflectance with respect to the oscillation light, the easier it is to oscillate.
  • This reflectance is preferably 90% or more, more preferably 99% or more It is.
  • it is preferable to increase the transmittance with respect to the excitation light because the excitation energy input to the laser medium can be increased by reducing the loss of excitation light due to reflection.
  • This transmittance is preferably 99% or more, more preferably 99.5% or more.
  • the mirror formed on the laser light output end face typically has a reflectance of 40% or more for oscillation light, but is preferably optimally adjusted depending on the gain of the laser medium.
  • Such a mirror is made of SiO as a low refractive index layer material and TaO as a high refractive index layer material.
  • a dielectric multilayer film in which the thickness of each layer is designed and laminated so as to obtain the above optical characteristics with respect to the light source wavelength and the laser oscillation wavelength of the excitation light is preferably exemplified. It is not limited to this.
  • excitation light from the excitation light source to the optical waveguide it may be collected by a lens or the like from a spatial output excitation light source or input by a fiber using a fiber output type excitation light source. There is no particular limitation on inputting to the waveguide.
  • composition containing preferably 35% or more of BiO expressed in terms of mass percentage
  • the above-mentioned mirror is made to be a mirror having a high transmittance with respect to light with a wavelength of 980 nm and a desired reflectance with respect to light with a wavelength of 1530 nm. If the 980 nm wavelength band is used as the excitation light, oscillation light with a wavelength of 1530 nm can be obtained. Examples of the light source that emits the excitation light include semiconductor laser light having an oscillation wavelength of 980 nm. When Tm ions are used as laser active ions instead of Er ions, laser light with a wavelength of 1800 nm can be obtained by setting the wavelength of the excitation light to 800 nm.
  • the optical characteristics of the mirror are matched to the excitation light wavelength and oscillation light wavelength used.
  • Yb ions are used instead of the aforementioned Er ions and Tm ions as laser active ions
  • laser oscillation in the 1060 nm band is emitted using a 980 nm band emitted from a semiconductor laser as excitation light, and excitation occurs when Ho ions are used.
  • l lOOnm band light emitted from Raman-Fiber laser or Yb fiber laser as light
  • 2000nm band and 3000nm band laser oscillation is performed respectively.
  • a laser beam having a wavelength can be obtained.
  • the glass optical waveguide of the present invention is used as a laser medium for lasing, the above-mentioned Bi 2 O, SiO, Ga 2 O, Al 2 O, Yb as the glass constituting oxide of the core.
  • the contained glass composition is used. Further, Yb and Ho may be contained instead of Er and Tm. That is, an oxide of an element selected from the group consisting of Er, Tm, Yb, and Ho may be contained alone or in combination of two or more.
  • the content of Er, Tm, Yb, and Ho (the total content when two or more are contained simultaneously) is preferably 0.01 to 10%. In order to perform laser oscillation with sufficient intensity, the content is set to 0.0 1% or more. If it exceeds 10%, it becomes vitrified, so 10% or less is preferable. On the other hand, if it exceeds 5%, concentration quenching occurs and the optical amplification factor tends to decrease, so that the content is more preferably 0.01 to 5%. More preferably, it is 0.1 to 2%.
  • the core glass film used as a laser medium for laser oscillation contains, in addition to the above-mentioned composition, 0.5% or more of La 2 O, Er ions and Tm ions that are laser active.
  • La O is 5
  • composition shown in mass percentage in Table 1 is a powdered reagent manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. Bi O (purity 99.999%, particle size 20 / ⁇ ⁇ ), SiO (purity 99.9%, particle size 4 m ), Ga O (pure
  • the mixture was mixed and melted in an electric furnace heated to 1150 ° C., and then poured onto a stainless steel plate to obtain a glass having a diameter of 101.6 mm.
  • the obtained glass was ground to a thickness of 3 mm, and then bonded to a backing plate for a notch using indium as an adhesive, thereby producing sputtering targets T1 and T2.
  • a glass film formed using this target is patterned by dry etching, A waveguide was fabricated and evaluated.
  • Examples 1, 2, 5, and 6 are examples, and examples 3 and 4 are comparative examples.
  • a base clad film 12 having a thickness of 6.6 m was formed on a soda lime silica glass circular substrate 11 (thickness 1 mm, diameter 76.2 mm).
  • the substrate temperature is 20 ° C
  • argon and oxygen are used as sputtering gases in standard conditions
  • the flow rates are 30 cm 3 Z min, 0.5 cm 3 Z min
  • the pressure is 0.3 Pa
  • the input high frequency power is Sputtering was performed under the conditions of 100 W and sputtering time of 66 hours.
  • a core film 13 having a thickness of 3.3 ⁇ m was formed on the base cladding film. That is, using a T1 target, the substrate temperature is 20 ° C, argon and oxygen are used as sputtering gases, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.75 cm 3 Z min, pressure of 0.3 Pa, input high frequency Sputtering was performed under the conditions of electric power of 100 W and sputtering time of 21 hours.
  • a protective film (a film serving as an upper cladding) was formed to 300 nm on the core film 13. That is, using a T2 target, the substrate temperature is 20 ° C., and argon and oxygen as sputtering gases are converted into the standard state, respectively, the flow rates are 30 cm 3 Z min, 0.5 cm 3 Z min, the pressure is 0.3 Pa, and the input high frequency power is Sputtering is performed under conditions of 100 W and sputtering time of 3 hours. [0081] Next, a 1.3 ⁇ m thick mask film 14 was formed using a W Si target having a diameter of 101.6 mm.
  • sputtering was performed under the conditions of a substrate temperature of 20 ° C., argon as a sputtering gas at a flow rate of 10 cm 3 Z in terms of a standard state, a pressure of 2 Pa, an input DC power of 300 W, and a sputtering time of 100 minutes.
  • a 2.4 ⁇ m-thick positive resist film was formed on the mask film 14 by spin coating.
  • the positive resist film is calcined on a 96 ° C hot plate, and then irradiated with UV light having a wavelength of 436 nm using a mask aligner, and a width of 3 to 8 / ⁇ ⁇ and a length of 50 to 76 mm are formed on the positive resist film.
  • a pattern in which 30 linear core patterns were formed at a pitch of 125 ⁇ m was formed.
  • the UV-irradiated portion of the positive resist film was removed with a developer, and then dry etching was performed using an ICP etching apparatus NE550 (manufactured by ULVAC, Inc.). The dry etching has a flow rate of CHF gas and SF gas of 25 cm 3 Z min.
  • Patterning of the mask film 14 was performed for 9 minutes under the condition of C.
  • ashing was performed with the above-described ICP etching apparatus under the following conditions. That is, ashing is performed for 5 minutes under the conditions of a substrate temperature of 20 ° C, oxygen as an ashing gas in a standard state of 20 cm 3 Z min, pressure lPa, antenna power 300 W, noise power 10 W, and the resist is removed. did.
  • dry etching was performed using a magnetic neutral line discharge plasma etching apparatus NLD500 to pattern the core glass film.
  • the dry etching was performed in a mixed gas stream in which fluoride gas was added to Ar gas at a flow rate ratio of 10%. That is, the flow of Ar gas and C F gas
  • Each 3 8 weight 45cm 3 / min calculated in the standard state was set to 5 cm 3 / min.
  • the pressure is 0.2 Pa
  • the discharge power is antenna power 1200 W
  • the current of three neutral magnetic field generating coils in the longitudinal direction of the chamber is 10 A, 16.7 A, 10 A
  • substrate temperature from the top The degree was 25 ° C.
  • the dry etching treatment was performed for 10 minutes under the above conditions. After that, remove the sample and set the Si substrate on the equipment.
  • the flow rates of O gas and CF gas are 100cm 3 Z min and 5cm respectively.
  • the metal mask was removed by the above-described ICP etching apparatus under the following conditions.
  • the mask film was removed for 4 minutes under the condition of 20W and substrate temperature of 20 ° C.
  • an overlying cladding film having a thickness of 6.6 ⁇ m was formed on the concavo-convex processed glass.
  • the substrate temperature is 20 ° C
  • argon and oxygen are used as sputtering gases, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.5 cm 3 Z min, and a pressure of 0.3 Pa.
  • Sputtering was performed under the conditions that the input high frequency power was 100 W and the sputtering time was 66 hours.
  • the prepared straight waveguide is set in the vacuum chamber, and the pressure is maintained at 0.2 torr while flowing oxygen gas at a flow rate of 5 cm 3 Z in terms of standard conditions, and the temperature rise rate is 5 ° CZ. After heating to 500 ° C and holding for 3 hours, a heat treatment was performed to cool at a temperature drop rate of 5 ° CZ. At this time, the refractive indexes of the core film and the clad film were 1.921 and 1.911, respectively. After the obtained waveguide was cut with a dicing apparatus, the end surface was polished and mirror-finished. As a result of changing the length of the waveguide and measuring the loss in each waveguide, the loss of the waveguide itself was 0.2 dB / cm.
  • a base clad film 12 having a thickness of 8.4 m was formed on a soda lime silica glass circular substrate 11 (thickness 1 mm, diameter 76.2 mm). That is, using a T2 target, the substrate temperature is 20 ° C, argon and oxygen are used as sputtering gases in standard conditions, and the flow rates are 30 cm 3 Z min, 0.75 cm 3 Z min, the pressure is 0.3 Pa, and the input high frequency power is 100W, spatter Sputtering was performed under the conditions of 60 hours. When X-ray diffraction measurement was performed on the glass film formed on the substrate, no peak was observed in the diffraction pattern, and it was confirmed that the glass film was amorphous.
  • a core film 13 having a thickness of 3.3 ⁇ m was formed on the base cladding film. That is, using a T2 target, the substrate temperature is 20 ° C, argon and oxygen are used as sputtering gases, respectively, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.5 cm 3 Z min, pressure of 0.3 Pa, input height Sputtering was performed at a frequency power of 100 W and a sputtering time of 35 hours.
  • the amount of Bi O in mass percentage display is
  • a protective film (film serving as an upper cladding) was formed to 300 nm on the core film 13. That is, using a T2 target, the substrate temperature is 20 ° C., and argon and oxygen are used as sputtering gases in terms of standard conditions, respectively, the flow rates are 30 cm 3 Z min, 0.75 cm 3 Z min, the pressure is 0.3 Pa, and the input high frequency power is Sputtering was performed under the conditions of 100 W and sputtering time of 2 hours and 10 minutes.
  • a mask film 14 having a thickness of 1.3 ⁇ m is formed using a W Si target having a diameter of 101.6 mm.
  • sputtering was performed under the conditions of a substrate temperature of 20 ° C., argon as a sputtering gas at a flow rate of 10 cm 3 Z in terms of a standard state, a pressure of 2 Pa, an input DC power of 300 W, and a sputtering time of 100 minutes.
  • a 2.4 ⁇ m-thick positive resist film was formed on the mask film 14 using a spin coating method.
  • the positive resist film is calcined on a 96 ° C hot plate, and then irradiated with UV light having a wavelength of 436 nm using a mask aligner. A pattern in which 30 linear core patterns were formed at a pitch of 125 ⁇ m was formed.
  • the UV-irradiated portion of the positive resist film was removed with a developer, and then dry etching was performed using an ICP etching apparatus NE550 (manufactured by ULVAC, Inc.). The dry etching has a CHF gas and SF gas flow rates of 25 cm in terms of standard conditions.
  • Patterning of the mask film 14 was performed for 9 minutes under the conditions of 3 6 3 Z, 5 cm 3 Z, pressure 0.5 Pa, antenna power 800 W, bias power 20 W, and substrate temperature 20 ° C.
  • ashing was performed with the above-described ICP etching apparatus under the following conditions. That is, ashing is performed for 5 minutes under the conditions of a substrate temperature of 20 ° C, oxygen as an ashing gas in a standard state of 20 cm 3 Z min, pressure lPa, antenna power 300 W, noise power 10 W, and the resist is removed. did.
  • dry etching was performed using a magnetic neutral discharge plasma etching apparatus NLD500 to pattern the core glass film.
  • the dry etching was performed in a mixed gas stream in which fluoride gas was added to Ar gas at a flow rate ratio of 10%. That is, the flow of Ar gas and C F gas
  • the shape of the core pattern not including the mask film 14 is 5.8 / ⁇ ⁇ , 7.5 / ⁇ ⁇ , 3. in the order of the upper side, the lower side, and the height (etching depth), as shown in FIG.
  • the angles of A and B were both 71 °.
  • the upper side, the lower side, and the height force S were 5.9 m, 7.5 m, and 3.3 m, respectively, and a core with a trapezoidal cross section in which the angles A and B in FIG.
  • the mask film was removed for 5 minutes under the condition of 20W and substrate temperature of 20 ° C.
  • an overlying cladding film having a thickness of 6.6 ⁇ m was formed on the concavo-convex processed glass.
  • the substrate temperature is 20 ° C
  • argon and oxygen are used as sputtering gases, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.75 cm 3 Z min, and a pressure of 0.3 Pa.
  • Sputtering was performed under the conditions of an input high frequency power of 100 W and a sputtering time of 60 hours.
  • the prepared straight waveguide was set in the vacuum chamber, and the pressure was maintained at 0.2 torr while flowing oxygen gas at a flow rate of 5 cm 3 Z in terms of standard conditions, and the heating rate was 5 ° CZ. After heating to 500 ° C and holding for 3 hours, a heat treatment was performed to cool at a temperature drop rate of 5 ° CZ. This The refractive indexes of the core film and the clad film were 1.915 and 1.899, respectively. After the obtained waveguide was cut with a dicing apparatus, the end surface was polished and mirror-finished. As a result of changing the length of the waveguide and measuring the loss in each waveguide, the loss of the waveguide itself was 0.2 dB / cm.
  • Sputtering is performed using target T2 under the same conditions as in Example 2.
  • a protective film for the base clad, core, and top clad is formed on the lime lime silica glass substrate, and a mask film with a thickness of 1. is used under the same conditions. Then, etching was performed under the same conditions as in Example 2 to perform mask patterning.
  • the pressure is 0.2 Pa
  • the discharge power is 1000 W for antenna power, 250 W for noise spars
  • the current of three neutral magnetic field generating coils in the longitudinal direction of the chamber is 20 A from the top, 2 5.5 A, 20 A
  • substrate The temperature was 25 ° C.
  • the dry etching process was performed for 10 minutes under the above conditions.
  • SEM observation of the core cross section after dry etching was performed it was confirmed that there were deposits around the side wall and the etched side surface was rough, which could cause light scattering.
  • the shape of the core pattern not including the mask film 14 is 3.6 / ⁇ ⁇ , 4. O ⁇ m, 1. in the order of the upper side, the lower side, and the height (etching depth).
  • the angles of A and B were both 84 °.
  • the mask film was removed for 5 minutes under the condition of 20W and substrate temperature of 20 ° C.
  • an overlying cladding film of 6.6 ⁇ m thickness was formed on the glass with the unevenness processed.
  • the substrate temperature is 20 ° C
  • argon and oxygen are used as sputtering gases, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.75 cm 3 Z min, and a pressure of 0.3 Pa.
  • Sputtering was performed under the conditions of an input high frequency power of 100 W and a sputtering time of 60 hours.
  • the prepared straight waveguide was set in the vacuum chamber, and the pressure was maintained at 0.2 torr while flowing oxygen gas at a flow rate of 5 cm 3 Z in terms of standard conditions, and the temperature rising rate was 5 ° CZ.
  • the refractive indexes of the core film and the clad film were 1.915 and 1.899, respectively.
  • the end surface was polished and mirror-finished. As a result of changing the length of the waveguide and measuring the loss in each waveguide, the loss of the waveguide itself was 3 dBZcm.
  • Sputtering was performed under the same conditions as in Example 1 to form a protective film for the base cladding, core, and top cladding on the soda lime silica glass substrate, and a 1.3 m thick mask film was formed under the same conditions.
  • Etching was performed under the same conditions as in Example 1, and the patterning of the mask was performed.
  • the pressure is 0.4 Pa
  • the discharge power is antenna power 1000 W
  • the current of three neutral magnetic field generating coils in the longitudinal direction of the chamber is 10 A, 16.7 A, 10 A from the top
  • the substrate temperature was set to 25 ° C.
  • the dry etching process was performed for 10 minutes under the above conditions.
  • SEM observation of the core cross section after dry etching was performed it was confirmed that there were deposits around the side wall and the etched side surface was rough, which could cause light scattering.
  • the shape of the core pattern not including the mask film 14 is 6.1 m, 6.7 m, and 1.8 m in the order of the upper side, the lower side, and the height (etching depth).
  • the angles of B and B were both 81 °.
  • the mask film was removed for 5 minutes under the condition of 20W and substrate temperature of 20 ° C.
  • an overlying cladding film of 6.6 ⁇ m thickness was formed on the concavo-convex processed glass.
  • the substrate temperature was 20 ° C, and argon and oxygen were used as sputtering gases, with a flow rate of 30 cm 3 Z min, 0.5 cm 3 Z min, and a pressure of 0.3 cm, respectively.
  • Sputtering was performed under the conditions of Pa, input high-frequency power of 100 W, and sputtering time of 66 hours.
  • the prepared straight waveguide was set in the vacuum chamber, and the pressure was maintained at 0.2 torr while flowing oxygen gas at a flow rate of 5 cm 3 Z in terms of standard conditions, and the temperature rising rate was 5 ° CZ. After heating to 500 ° C and holding for 3 hours, a heat treatment was performed to cool at a temperature drop rate of 5 ° CZ. At this time, the refractive indexes of the core film and the clad film were 1.921 and 1.911, respectively. After the obtained waveguide was cut with a dicing apparatus, the end surface was polished and mirror-finished. As a result of changing the length of the waveguide and measuring the loss in each waveguide, the loss of the waveguide itself was 5 dBZcm.
  • a glass thin film is formed on a soda-lime-silica glass circular substrate 11 (thickness 1 mm, diameter 76.2 mm) and patterned to produce a waveguide.
  • a base cladding film 12 having a thickness of 7.2 / zm is formed by sputtering for 66 hours, and then a core film 13 having a thickness of 3.3 m is sputtered on the base cladding film for 20 hours and 15 minutes. Sputtering was performed for 3 hours to form a 300 nm-thick protective film (film for the upper cladding).
  • These glass films formed on the substrate were confirmed to be amorphous by X-ray diffraction measurement.
  • the conditions for forming the glass film were the same as those in Example 1 except that the gas flow rate during the core film formation was Ar 30 cm 3 Z and oxygen 0.5 cm 3 Z.
  • the film formation rate at which the glass film is formed by sputtering changes depending on the target wear state, the film was formed with appropriate calibration.
  • a mask film 14 is formed using a W Si target, and a width is formed using a positive resist film.
  • a pattern in which 30 linear core patterns having a length of 5.0 m to 7.6 cm were formed with a pitch of 125 ⁇ m and patterning of the mask film 14 was performed in the same manner as in Example 1.
  • the straight core has a smooth side surface with no deposit on the side wall, and the shape of the core pattern not including the mask film 14 is the top side, bottom side, and height.
  • the angles of A and B in FIG. 1 were both 73 °.
  • the upper side, the lower side, and the height are 3. O ⁇ m, 5. O ⁇ m, 3.
  • Example 1 has a trapezoidal cross-section core of 73 °. It was made. Next, the metal mask was removed by ICP etching in the same manner as in Example 1, and then sputtered on the concavo-convex glass for 66 hours to form a 7.2 ⁇ m thick upper cladding film, which was then heat-treated. Each core pattern was cut and the end face was polished and mirror-finished to obtain the glass optical waveguide of this example.
  • the refractive indexes of the core film and the clad film manufactured by the above steps were 1.942 and 1.913, respectively.
  • the loss of the waveguide of the glass optical waveguide of this example at a wavelength of 1310 nm was 0.13 dBZcm.
  • WDM fiber force plastics Two melt-stretched wavelength division multiplexing (WDM) fiber force plastics are prepared, and this WDM fiber force bra is coupled to both ends of the 6 cm long glass optical waveguide created in this example, and is bi-directionally excited.
  • the optical system was constructed. That is, when pump light with a wavelength of 980 nm and power of 140 mW is input from an externally placed semiconductor laser diode to the pump light ports of the WDM fiber force braves coupled to both ends of the glass optical waveguide of this example In both cases, a signal interval of 2.5 nm and a wavelength range of 1520 to 1600 nm is input to the signal light port of one WDM fiber power bra, and a signal light of 100 dB is input to the other.
  • the signal light output from the signal light port of the WDM fiber force bra was input to the optical spectrum analyzer and the signal light intensity was measured.
  • the amplification characteristic can be evaluated by bi-directionally exciting the glass optical waveguide of this example.
  • the signal light intensity SA measured at this time is corrected by the optical loss SB of the optical system other than the glass optical waveguide of the present example, which was measured with an optical spectrum analyzer. It is done.
  • Figure 4 shows the net gain obtained in this way. A gain of about 8 dB is obtained at a wavelength of 1530 ⁇ m! /!
  • a disk-shaped glass is formed by the same method as described above, and bonded to a sputtering backing plate to produce sputtering targets T3 and T4 that are the same as the above-described targets T1 and T2, respectively.
  • the diameter of the glass that is formed by melting is 152.4 mm
  • the thickness obtained by polishing 1 the resulting glass is 5 mm.
  • a glass film is formed on a soda lime silica glass circular substrate 33 under the same method and conditions as in Example 1, and a waveguide is produced by patterning.
  • the magnetic neutral discharge plasma etching apparatus NLD500 was used for dry etching, plasma treatment, and N gas vacuum break.
  • the core glass film is patterned by a process of dry etching again to form a linear core pattern having a length of 2 cm.
  • Sputtering times for forming the base clad film 32a, the core film 31, and the protective film as the upper clad are 38 hours, 13 hours 30 minutes, and 1 hour 45 minutes, respectively.
  • the linear core formed in this way has sidewalls with no deposits on the periphery and smooth surface properties, and the core pattern not including the mask film 14 has an upper side, a lower side, a height (etching depth). ) In order, 2.8 / ⁇ ⁇ , 5.4 / ⁇ ⁇ , 4.
  • the angles of A and B in FIG. 1 were both 73 °.
  • the upper side, the lower side, and the height force S were 3. O ⁇ m, 5. O ⁇ m, and 3.3 m, respectively, and a core with a trapezoidal cross-section with the angles of A and B in Fig. 1 being 73 ° was formed. .
  • a glass optical waveguide can be obtained by heat-treating the straight waveguide formed by the above steps while flowing oxygen gas in a vacuum chamber.
  • the input high-frequency power is 280 W
  • the standard-state converted flow rates of argon and oxygen, which are the sparking gases are the base clad film 12 and the upper clad film.
  • the protective film and the upper clad film are formed, it is 120 cm 3 Z and 0.7 cm 3 Z, and when the core film 13 is formed, they are 200 cm 3 Z and 0.7 cm 3 Z. Conditions other than the above are the same as in Example 1.
  • each glass film formed by the above steps was amorphous with no diffraction peak observed by X-ray diffraction measurement, and the amount of BiO in mass percentage display was 74.1%. is there.
  • the refractive indices of the core film and the clad film obtained are 1.978 and 1.950, respectively, and the waveguide loss is 0.13 dBZcm.
  • a Fabry-Perot resonator using the 2 cm long glass optical waveguide obtained in the above process as an optical waveguide type laser medium is fabricated.
  • One end face of the obtained glass optical waveguide is used as an excitation light input end face, and the other end face is used as a laser single light exit end face.
  • SiO is used as a low refractive index layer material, and a high refractive index layer material is used.
  • a mirror made of a dielectric multilayer film using Ta 2 O as a material is formed by vapor deposition. At this time,
  • the mirror 34 formed on the pumping light input end face has a transmittance of 99.5% for light with a wavelength of 980 nm used as pumping light and a reflectivity for light with a wavelength of 1530 nm for laser oscillation of 99%.
  • the mirror 35 to be formed has a transmittance of 99.5% for light with a wavelength of 980 nm and a reflectance of 60% for light with a wavelength of 1530 nm.
  • the excitation light 36 of the laser beam with power lOOmW is incident on the pumping light input end face of the resonator obtained in this way through a condensing lens using a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 980 nm.
  • the emission band of Er ions excited by the incident excitation light the light with a wavelength of 1530 nm reflected by the mirror provided at the input / output end is amplified in the optical waveguide laser medium, and is emitted from the laser light emission end face.
  • the emitted light is laser light.
  • the output light is made incident on a single-mode optical fiber by a condenser lens, guided to an optical spectrum analyzer, and the spectrum is measured. It is confirmed that only light of wavelength is output.
  • the glass optical waveguide of the present invention is suitable for an optical amplification waveguide, a nonlinear optical waveguide, and the like in a wavelength band of 0.4 to 2 ⁇ m.
  • the glass optical waveguide of the present invention can also be suitably used as a laser medium for laser oscillation.
  • laser oscillation in the 1060 to 3000 nm band is possible. Can be performed.
  • description and claims of Japanese patent application 2004-208658 filed on July 15, 2004 and Japanese Patent Application 2005-62532 filed March 7, 2005 The entire contents of the drawings and abstract are hereby incorporated by reference into the present specification.

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Abstract

　Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＳｎＯ２およびＴｅＯ２の群からなるガラス構成酸化物のうち少なくともいずれか１つの酸化物をコアに含むガラス光導波路において、コアの断面形状が矩形のときに発生する光の大きな伝搬損失を低減する。 　上記ガラス構成酸化物の少なくとも1種以上を質量百分率表示で合計３５％以上含有し、コアの断面形状が台形であって、かつ台形の平行な２辺のうち長辺が基板側にあり、かつ台形を構成する４辺のうち長辺と２つの斜辺のいずれともなす角度がそれぞれ６０～８０°の範囲にあることを特徴とするガラス光導波路。  

Description

明 細 書
ガラス光導波路
技術分野
[0001] 本発明は、ガラス光導波路に関する。
背景技術
[0002] 波長分割多重方式 (WDM)の光通信分野で用いられる光増幅器を目的として、希 土類元素が添加されたコアを有するガラスファイバの研究開発が盛んに行われてい る力 Er添加石英系ガラスをコアとする光ファイバでは、所望の伝送容量を得ること が困難、小型化が困難、アレイ化が困難などの問題がある。この方策として、 Er添カロ Bi O系ガラス材料によるコアを用いた光ファイバ (たとえば、特許文献 1参照)や、基
2 3
板上に同ガラス材料による光増幅コアを形成した光導波路が提案され、開発が進め られている。
[0003] ガラス導波路としては石英ガラス系ガラス導波路が一般的に知られている。石英ガ ラス膜などに微細な導波路パターンを形成する方法としてはドライエッチング技術が 用いられており、通常レジストまたは金属膜をマスクとしてパターユングが行われる。 すなわち微細加工する石英ガラス膜上にレジストを塗布、パターン露光、現像による 不要レジスト除去プロセスにより形成されたレジストパターンをそのままマスクとして、 ドライエッチングが行われる。または石英ガラス膜上に金属膜を形成した後、前述の レジストのパターユングを行い、レジストをマスクとして金属膜をドライエッチングし、こ れを石英ガラス膜のエッチング用マスクとしてドライエッチングが行われる。
[0004] 図 3は従来の光導路の作製方法を示す概念的断面図であり、これを用いて説明す る。ここでは、金属膜をマスクとして石英ガラス膜をドライエッチングする。石英ガラス または Siからなる基板 11上に、まず下地クラッド膜 12が形成され、続いて下地クラッ ド膜 12上に厚さ 5〜10 111の石英ガラス力もなるコア膜 13を形成する（図 3 (a) )。そ の後、コア膜 13上に金属膜 14を形成し（図 3 (b) )、その上にレジスト 15が均一塗布 され、マスクァライナを用いてレジスト 15にコア回路パターンを露光し、現像して回路 パターンが転写されたレジストパターンが生成される（図 3 (c) )。そのレジストパターン をマスクとして、図 3 (d)に示すように反応性イオンエッチングにより金属膜 14をドライ エッチングし、金属マスクパターンを形成し、レジストを除去する（図 3 (e) )。次に、金 属マスクパターンをマスクとしてコア膜 13がエッチングされ（図 3 (f) )、その後、金属 マスクパターンが除去され (図 3 (g) )、上地クラッド膜 16がコア上に被せられ、光導波 路が作製される（図 3 (h) )。
[0005] 図 2は、図 3の石英ガラス導波路におけるコア周辺部の拡大図で、光導波路断面概 念図である。 21はコア、 22はクラッド、 22aは下地クラッド膜、 22bは上地クラッド膜、 23は基板である。コアの断面形状は、通常矩形であり、好ましくは正方形である。こ れは、以下の理由による。導波路における光損失原因は、光の入出力端部での結合 損失と導波路自体の伝搬損失である。導波路自体の損失は、膜自体の損失、ヱツチ ング後のコア側壁の荒れ、導波路の構造設計などが原因で生じるものであり、コアの 断面形状には関係しない。これに対し、結合部での損失はコアの断面形状に密接に 関係する。入力用ファイバなどの入出力素子の中における光の伝搬モード（以下、「 光の伝搬モード」のことを単に「モード」 t\、う）と導波路のモードの重なりが大き 、と損 失は小さくなるが、重なりが小さいと損失は大きくなる。通常入出力素子中のモードは 円形状であるため、導波路のモードも円形状に設計する。導波路の形状が正方形で あるとモードは円形になるため、結合損失力 、さくなる。上記理由により、通常のガラ ス導波路のコア形状は矩形であることが多 、。
[0006] 一方、石英ガラス導波路を用いたアレイ導波路グレーティング光合分波器 (AWG) において、導波路の一部を矩形ではなく台形にする検討が行われている（特許文献 2参照)。 AWGにおける光損失は、入出力素子と AWG素子の結合損失、 AWG自 身の損失、 AWGを構成するスラブ導波路とアレイ導波路の接続部分における放射 損失の和である。この損失の大半を占めるのは、スラブ導波路部とアレイ導波路部と の接続部分における放射損失である。
[0007] スラブ導波路部からアレイ導波路部に光が入射する際、接続部分における等価屈 折率が急激に変化するため、伝搬した光の一部はクラッドに漏れ出る。これが原因で 放射損失が大きくなる。等価屈折率の急激な変化を緩和するために、アレイ導波路 の接続部近傍のコア形状を台形にすることが好まし 、とされて 、る。 [0008] 特許文献 1 :特開 2001— 102661号公報
特許文献 2 :特開 2003— 4958号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] し力し、光導波路の光増幅コアに用いられる Er添カ卩 Bi O系ガラスなど、 Bi O、 S
2 3 2 3 b O、 PbO、 SnOおよび TeO力もなる群力も選ばれた 1種以上の酸化物を質量百
2 3 2 2
分率表示で合計 35%以上含有するガラス膜 (以下、 Bi O等含有ガラス膜と呼ぶ）に
2 3
対して、ドライエッチングによりコア形状を矩形にするとパターンの側壁が平滑になら ないという新たな問題が発生することがわ力つた。これは、石英系ガラスをドライエツ チングしたときの反応生成物は揮発性が高ぐ速やかにエッチング系外へ排出される のに対して、 Bi O等含有ガラス膜の場合は、ドライエッチングの際にガラス膜の成分
2 3
とエッチングガスとの反応で生成する物質の揮発性が乏し 、ため、コア形状を矩形に すると、反応生成物がコア側壁に付着し、垂直に近い角度のある側壁ではエツチン グできないため、表面荒れを起こすためと考えられる。平滑なコア側壁が得られない と、導波路としたときにコアとクラッドとの界面で信号光が散乱して伝搬損失が大きく なると 、う致命的な問題を生じるので、実用化が難し 、。
課題を解決するための手段
[0010] 本発明は前述の課題を解決するためになされたものであり、平面基板上に形成さ れたガラス力もなるコアとクラッドとを備える光導波路であって、コアのガラス構成酸化 物として Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO力もなる群から選ばれた 1種以上
2 3 2 3 2 2
の酸ィ匕物を質量百分率表示で合計 35%以上含有し、コアの断面形状が基板側に長 辺を有する台形であって、かつ台形を構成する 4辺のうち長辺と 2つの斜辺のいずれ ともなす角度がそれぞれ 60〜80° の範囲にあることを特徴とするガラス光導波路を 提供する。
[0011] この構成により、本発明は、上記の Bi O等含有ガラス膜、すなわち Bi O、 Sb O
2 3 2 3 2 3
、 PbO、 SnOおよび TeO力もなる群力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物を質量百分率
2 2
表示で合計 35%以上含有するガラス膜、に対してドライエッチングによりパターンの 側壁が平滑にならな 、と 、う問題を解決し、導波路としたときのコアとクラッドとの界面 での信号光の散乱に基づく伝搬損失を抑えることができる。
[0012] また、本発明は前記クラッドのガラス構成酸ィ匕物は、 Bi O、 Sb O、 PbO、 SnO
2 3 2 3 2 および TeO力もなる群力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物からなり、コアとクラッドの屈
2
折率差をコアの屈折率で除した値が 0. 0003力ら 0. 1までの範囲にある上記のガラ ス光導波路を提供する。
[0013] この構成により、 1. 55 mを中心とする通信波長帯においてシングルモード伝搬 が可能な低損失の光導波路とできる。上記除した値が 0. 0003を下回るとコアとクラ ッドの屈折率差が小さくなりすぎるために、光を十分にコア内に閉じ込めておくことが できないおそれがある。一方、除した値が 0. 1を超えると、導波路内を伝搬可能なモ ードが単一ではなぐ複数になりマルチモード導波路となる場合がある。
[0014] さらに、本発明は上記のガラス光導波路のコアが、ドライエッチング法により形成さ れていることを特徴とするガラス光導波路の製造方法を提供する。
この構成によりガラス光導波路のコア力 Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO
2 3 2 3 2 2 力もなる群力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物からなるとき、ドライエッチング法によって コアを形成することにより、コアの側壁周辺への付着物を除去し側壁を平滑にできる
[0015] また、本発明はコアのガラス構成酸ィ匕物が、 Bi Oを質量百分率表示で合計 35%
2 3
以上含有したガラス構成酸ィ匕物である上記のガラス光導波路を提供する。
この構成により、非線形光導波路などに用いる場合、その非線形性を増加させるこ とがでさる。
[0016] また、本発明はコアのガラス構成酸ィ匕物力 Erおよび Tmの少なくともいずれか一 方を含有する上記のガラス光導波路を提供する。
この構成によって、 Erおよび Tmの少なくともいずれか一方を含有する、光増幅導 波路を提供できる。
この場合、コアのガラス構成酸ィ匕物力 質量百分率表示で、 Bi Oが 35〜90%、 S
2 3
iO力 ¾〜40%、 Ga O力 ¾〜25%、 Al Oカ^〜 5%、 Er Oおよび Tm Oの少なく
2 2 3 2 3 2 3 2 3 ともいずれか一方が 0· 01〜10%、 Yb O力^)〜 10%から本質的になる組成とする
2 3
ことが好ましい。 この構成によって、 0. 4〜2 /ζ πιの波長帯における、光増幅導波路を提供できる。
[0017] また、本発明はコアのガラス構成酸化物力 Er、 Tm、 Ybおよび Hoからなる群から 選ばれる少なくとも 1種を含有する上記のガラス光導波路を提供する。
これらの元素はレーザー活性を有するので、この構成により、含有させるレーザー 活性イオンに応じた波長帯のレーザー媒体として用いることができる、光増幅導波路 を提供できる。
また、本発明は、上記のガラス光導波路を備える、光通信用光増幅導波路および 光導波路型レーザー媒体を提供する。
発明の効果
[0018] 本発明の光導波路によれば、 Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO力 なる群
2 3 2 3 2 2 力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物を質量百分率表示で合計 35%以上含有したガラス 材料をコアとする伝搬損失の少ない光導波路が得られる。
[0019] 本発明のガラス光導波路は、 0. 4〜2 μ mの波長帯における光増幅導波路、非線 形光導波路などに好適であり、たとえば Cバンド（1530〜1565nm)の信号光など、
1. 45〜： L 64 mの波長帯の光を増幅できる。また、本発明により、コンパクトな光 導波路が得られる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明による光導波路のコア近傍の拡大断面図。
[図 2]—般的な光導波路のコア近傍の拡大断面図。
[図 3]—般的な光導波路の作製方法を示す図。
[図 4]本発明によるガラス光導波路を用いた光増幅導波路の増幅特性のグラフ。
[図 5]本発明による光導波路を光導波路型レーザー媒体として用いるレーザー共振 器の概略断面図。
符号の説明
[0021] 11 ：基板
12、 22a, 32a:下地クラッド膜
13 ：コア膜
14 ：金属膜 15 ：レジスト
16、 22b、 32b :上地クラッド膜
21 ：コア
22 ：クラッド、
23 ：基板
31 ：コア
32 ：クラッド、
33 ：基板
34 ：励起光入射端面に形成されたミラー
35 ：レーザー光出射端面に形成されたミラ
36 ：励起光
37 ：レーザー光
発明を実施するための最良の形態
[0022] <基板とガラス膜の形成方法 >
本発明における微細加工を行うガラスは、基板上に種々の方法によって形成され たガラス膜でもよ!/ヽし、ガラス基板そのものでもよ 、。
[0023] 基板につ!、ては、 50GPa以上のヤング率を有することが下記の理由により好まし ヽ 。すなわち、基板のヤング率が 50GPaより低いと、基板上に形成した膜に応力が発 生したとき、その応力により基板の反りや変形が生じ、導波路の形状が設計値から外 れ易くなるためである。このようなヤング率が 50GPa以上の物質として、 Si、 GaAs、 Al O、 MgO、サファイアなどの結晶、石英ガラス、ソーダライムシリカガラス、無アル
2 3
カリガラス、プラズマディスプレー用ガラスなどのガラスが例示できる。
[0024] 基板の材料は、上記した材料力 なるものに限定されるものではないが、一連のェ 程中に、コアガラス膜をァニールしたり、同一基板上に他の素子を形成する工程で高 温を要したりするなど、高温処理工程が含まれる場合には、この工程に耐える必要が ある。
[0025] また、本発明における基板の形状は限定されないが、ガラス薄膜が形成される面は 通常平面である。また通常、基板の大きさと形状はそれぞれ 2mm X 10mm〜200m m X 200mmである矩形基板、直径が 50〜205mmの円形基板であって、厚さは 0. 3〜2mmである。ガラス膜の厚さは通常 3〜70 mである力 これに限定されるもの ではない。
[0026] 基板上へのガラス膜の形成は、例えば物理的蒸気凝縮法 (PVD)または化学的蒸 気凝縮法 (CVD)によって行われる。物理的蒸気凝縮法としてはスパッタリング法、レ 一ザ一アブレーシヨン法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法が例示され、また化学的 蒸気凝縮法としてはプラズマ CVD法、 MOCVD法が例示される。
[0027] 成分数力 または 5以上であるガラス薄膜を作製する場合、スパッタリング法を用い ることが以下の理由により好まし!/、。
[0028] プラズマ CVDや MOCVD、蒸着法を用いて成分数の多!、膜を作製すると、原料の 熱的性質が異なったり、あるいは、元素成分によって熱的性質が異なったりするため 、反応容器内での原料混合や膜の組成調整が困難となる。これに対して、スパッタリ ング法では多成分であっても、成分ごとにターゲットを用意し、印加する RFパワーを 調整することにより組成調整が容易である。また、膜成分と同一の組成を有するター ゲットを作製しても成膜することも可能である。ただし、この場合、膜の組成がターゲッ ト組成と一致しな ヽことがあるので、その場合は所望の膜組成が得られるように組成 を調整したターゲットを用いることが望ま 、。
[0029] ターゲットは、例えば、構成する酸化物の粉末を所望の組成比で調合し、ら ヽか ヽ 機により乾式混合し、 1150°Cに加熱した電気炉中にて溶解し、その後ステンレス板 上に流し出したものを、所望の厚さ、外形寸法に加工し、ノ ッキングプレートにインジ ゥムなどを用いてボンディングして作製される。また、電気炉中で溶解せずに、単に 酸化物粉末を混合したものや、電気炉で溶解したガラスを粉砕したものを、ホットプレ スなどの方法で焼結、成形して用いてもよい。
[0030] くガラス膜の組成 >
本発明で微細加工されるガラス膜、すなわちコアのガラス構成酸ィ匕物は、 Bi O 、 S
2 3 b O 、 PbO、 SnOおよび TeOからなる群から選ばれた 1種以上の酸化物、より好ま
2 3 2 2
しくは Bi Oを質量百分率表示で 35%以上含有する組成を有する。以下、単に％と
2 3
記載した場合は、質量百分率表示をいうこととする。さらに好ましくは、本質的に Bi O 35〜90%、 SiO 2〜40%、 Ga O 0〜55%、 Al O 0〜50%、 Er O 0〜
3 2 2 3 2 3 2 3
10%、 Tm O 0〜10%、 Yb O 0〜10%なる組成であることが好ましい。また、そ
2 3 2 3
の他の成分を合計で 25%以下、好ましくは 15%以下の範囲で含有してもよい。
[0031] Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeOは屈折率を高くするための成分であり、
2 3 2 3 2 2
少なくともこれら 5成分の中のいずれ力 1種は含有しなければならない。 Bi Oの含有
2 3 量、 Sb Oの含有量、 PbOの含有量、 SnOの含有量および TeOの含有量の合計
2 3 2 2 が 35%未満では光増幅率または非線形性が低下する。また、前記合計は 90%以下 であることが好ましい。 90%超ではガラス化しに《なるおそれがある。
[0032] 本発明導波路を光増幅導波路、非線形光導波路などに適用する場合、コアのガラ ス構成酸化物として、 Bi Oを 35〜90%含有することが好ましい。 Bi O量が 35%未
2 3 2 3 満では光増幅率または非線形性が低下する。より好ましくは 40%以上であり、特に 好ましくは 60%以上である。 Bi O量が 90%超ではガラス化しに《なり、より好ましく
2 3
は 85%以下である。
[0033] SiOは必須ではないが、ガラス安定性を高めるために含有することが好ましぐそ
2
の含有量は 2〜40%であることが好まし 、。この含有量が 2%未満ではガラスを安定 化させる効果が小さぐより好ましくは 3%以上である。 SiO量力 0%超では屈折率
2
力 、さくなつて光増幅率または非線形性が低下するおそれがある。
[0034] Ga Oは必須ではな 、が、含有させるとガラスの耐失透性を向上できて好ま 、。
2 3
とくに熱的安定性を高めるために Ga Oは 55%まで含有してもよぐ 55%超では結
2 3
晶化しゃすくなる。また、 Ga O量が 25%を超えると、導波路をドライエッチングで作
2 3
製する際に側壁の平滑性が低下させ、導波路の損失を大きくするおそれがあるので 、 25%以下が好ましい。また、本発明のガラス光導波路を光増幅導波路として用いる 場合に Ga O量を 5%以上含有させると、利得が得られる波長幅が広がるので好まし
2 3
い。
[0035] Al Oは必須ではな 、が、熱的安定性を高めるために 50%まで含有してもよ 、。 A
2 3
1 O量が 50%超では結晶化しやすくなる。導波路をドライエッチングで作製する際に
2 3
側壁の平滑性を向上させるためには、 Al O量は 5%以下とすることが好ましい。これ
2 3
により、導波路の損失を大きく低減することができる。 [0036] Er Oおよび Tm Oは単なるガラス成分としてはいずれも必須ではないが、光増幅
2 3 2 3
を行わせるときにはいずれか一種または両方を 0. 01%以上含有することが必要で ある。 Er Oと Tm Oのいずれかを単独で含有するときはその含有量、両方を含有
2 3 2 3
するときはそれらの合計の含有量は、 10%超ではガラス化しに《なるので 0. 01〜1 0%であることが好ま 、。また上記含有量が 5%超では濃度消光が起きて光増幅率 が低下し易いので、より好ましくは 0. 01〜5%であり、さらに好ましくは 0. 1〜2%で ある。コアのガラス構成酸ィ匕物は Erまたは Tmの 、ずれか一方を含有することが好ま L ヽ。特に光増幅器を構成する場合は Erまたは Tmの ヽずれか一方を含有すること が好ましい。
[0037] Yb Oは必須ではないが、濃度消光を抑制するために、または、 Er Oまたは Tm
2 3 2 3 2
Oと併用して光増幅率を大きくするために 10%まで含有してもよい。この含有量が 1
3
0%超ではガラス化しにくくなる。 Yb O量はより好ましくは 0. 1〜5%である。
2 3
[0038] 光増幅導波路のコアガラス膜の組成は典型的には、 Bi Oが 35〜90%、 SiOが 2
2 3 2
〜40%、 Ga O力 〜 25%、 Al O力^)〜 5%、 Er Oと Tm Oの合計が 0. 01〜1
2 3 2 3 2 3 2 3
0%、 Yb O力^〜 10%から本質的になる組成である。より好ましくは、 Bi O力 0〜
2 3 2 3
85%、 SiO力^〜 40%、 Ga O力 ¾〜25%、 Al O力^)〜 5%、 Er Oと Tm Oの合
2 2 3 2 3 2 3 2 3 計が 0. 01〜10%、 Yb O力^)〜 10%から本質的になる組成である。また、その他の
2 3
成分を合計で 25%以下、好ましくは 15%以下の範囲で含有してもよい。
[0039] 光増幅導波路のコアガラス膜は、前述の組成に加えて La Oを 0. 5%以上含有さ
2 3
せると、光増幅活性である Erイオンまたは Tmイオンなどの分散性が向上するので好 ましい。また、 La O量が 5%超では失透し易くなるので、 5%以下とすることが好まし
2 3
い。
本発明のガラスまたはガラス膜には結晶は析出していない。すなわち、 X線回折パ ターンに回折ピークが認められない。
[0040] くガラス膜またはガラスのパターユング >
ガラス膜のパターユングをドライエッチングにより行うとして説明する。パターユング するためのマスクは、 Wと Siの合金力もなる膜を用い、前記ガラス膜の上に形成され る。前記マスク膜を形成する方法としては、スパッタリング法が好ましく用いられるが、 他の膜形成方法を用いることもできる。続いてマスク膜の上に、スピンコート法などに よりレジスト膜が形成され、紫外線を照射して所望のパターンを露光、現像して、レジ スト膜に所望パターンが形成される。このレジストパターンを用いて、ドライエッチング によりマスク膜をパターユングして、酸素ガスを利用したドライエッチング (灰化処理） 、または剥離液などによる湿式除去によりレジスト膜を除去する工程を経て、所望の パターンに形成されたマスクが得られる。
前記マスク膜の組成は、 Wと Siの総原子に対する Wの原子％で 25〜65%である。
[0041] Wの量が 65原子％を超える組成ではマスク膜と前記ガラス膜との間の密着性が不 十分となり、マスク膜の応力により膜が基板力 剥がれたり、膜にクラックが入ったりす る問題が生じるおそれがある。また、 Wの地金は高価なため材料費が嵩み、コスト的 にも好ましくない。
前記 W量が 25原子％未満では選択比、すなわち前記ガラス膜とマスク膜とのエツ チングレートの比が小さいため、前記ガラス膜のパターユング中に、マスク膜がエッチ ングされる損耗量が大きくなる。そのため、マスク膜の膜厚を厚くする必要があり、マ スク膜の形成に長時間を要したり、厚膜のため材料コストが嵩んだりする問題が生じ るおそれがある。
選択比は 2以上であることが好ましぐより好ましくは 2. 5以上である。
[0042] スパッタリングにより前記 Wと Siの合金力もなるマスク膜を形成する場合、使用する ターゲットの純度は 99. 5%以上が好ましい。不純物としてドライエッチングしにくい 元素が含まれると、ガラスのパターユングを平滑かつ設計通りにできなくなるおそれ があるためである。より好ましくは 99. 9%以上である。
[0043] スパッタリングによるマスク膜形成はアルゴンガス中で行うことが好ましいが、不活性 ガス中であれば問題ない。酸ィ匕性のガスが混入すると合金が酸化され、前記ガラス 膜をドライエッチングする際にマスク膜がエッチングされて損耗が増大し、所望の選 択比が得られなくなるおそれがある。使用するガスの純度は、 99. 995%以上が好ま しぐより好まし <は 99. 999%以上である o
[0044] 成膜圧力は 0. 2〜： LOPaが好ましい。 0. 2Paを下回るとプラズマが不安定になり易 かったり、また、膜応力が大きくなつて膜剥がれを起こし易くなつたりするおそれがあ る。 lOPaを越えると膜質が低下し、マスク膜の前記損耗が増えて所望の選択比が得 られなくなるおそれがある。
[0045] スパッタは、 RFスパッタより DCスパッタの方が好まし!/、。 DCスパッタの方が、膜剥 がれが起こりにくいためである。また、投入電力密度 (ターゲットサイズに対して印加 する電力）は、 2. 5〜7WZcm2が好ましい。投入電力密度が 2. 5WZcm2を下回る と、所望の膜厚を得るための時間が非常に長くなり実用的でなくなることがある。また 、 7WZcm2を超えると異常放電が起こり易くなり、マスク膜にピンホールが発生して パター-ング欠点となる場合がある。
[0046] マスク膜を形成するときの基板温度は、室温（25°C)から 300°Cまでの範囲が好ま しい。基板を 300°C超に加熱すると、冷却過程で膜剥がれを起こしやすくなるおそれ がある。
[0047] マスク膜の厚さは、ドライエッチングを行うガラスの加工深さと選択比とから必然的に 決まるが、マスク膜の厚さが 0. 1 μ m未満だと、ガラス膜のドライエッチング中にブラ ズマによる加熱の影響を受け易ぐマスク材のエッチングによる損耗が加速されてパ ターニング不良が起こり易くなる場合がある。また、マスク膜の厚さが 3 mを超えると 、マスク膜のパターユングに必要なレジスト厚さが厚くなつて設計通りのパターユング が難しくなる場合がある。したがってマスク膜の厚さは 0. 1〜3 /ζ πιが好ましい。
[0048] 前記のマスク膜のドライエッチングは、 CI、 CF、 CHF、 C F、 C F、 NF、 SF
2 4 3 3 8 4 8 3 6 などの塩素系またはフッ化物ガスを用いて、反応性イオンエッチング (Reactive Ion
Ethcing)、反応'性イオンビームエッチング（Reactive Ion Beam Ethcing)、 誘導結合型プラズマ（Inductively Coupled Plasma)エッチング（以下 ICPエッチ ングと、う）、磁気中性線放電プラズマ (Neutral Loop Discharge)エッチング（以 下 NLDエッチングという）などによって行うことができる。
[0049] 引き続ドライエッチングにより、前記ガラス膜またはガラスに所望のパターニングを 行う。
前記ガラス膜またはガラスのエッチングは、 NLDエッチングにより、 CF、 CHF、 C
4 3
F、 C Fなどのフッ化物ガスと Arガスとの混合ガス雰囲気中でドライエッチングする
3 8 4 8
ことが好まし 、。このときフッ化物ガスと Arガスとの合計の全流量に対するフッ化物ガ スの流量比は、 5〜22%力 S好ましい。フッ化物ガスの流量比が 22%より大きいとパー ティクルが増えて光導波路としたときの光散乱が増えたり、ドライエッチング速度が減 少したりする恐れがある。一方、上記流量比が 5%より小さいと、ドライエッチングされ た側面に筋状の荒れが生じ、光導波路としたときの光散乱を起こす恐れがある。
[0050] 前記ガラスまたはガラス膜におけるドライエッチングの条件の例としては以下のよう なものがある。使用した装置は (株）アルバック製プラズマエッチング装置 NLD500で あって、 Arガスおよび C Fガスの流量がそれぞれ標準状態換算で 45cm3/分、 5c
3 8
m3/分、圧力が 0. 2Pa、アンテナパワー 1200W、バイアスパワー 250W、チャンバ 一縦方向に 3つある中性磁場生成コイルの電流が上から 10、 16. 7および 10A、基 板温度 20°Cなどである。この条件で、厚さ 4 mの前記ガラス膜を 15分間でエツチン グすることができた。もちろんここに挙げた条件は一例であって、これに限定されるも のではない。
[0051] 本発明のガラス光導波路コア近傍の拡大断面図を図 1に示す。 31はコア、 32はク ラッド、 32aは下地クラッド膜、 32bは上地クラッド膜、 33は基板である。エッチング後 のコア断面形状は台形である。矩形でなぐ台形にする理由は以下の通りである。本 発明の Bi O
2 3、 Sb O
2 3、 PbO、 SnOおよび TeOの少なくともいずれ力 1つのガラス
2 2
構成酸ィ匕物を含有するガラスまたはガラス膜は、ドライエッチングにより揮発性の低 ヽ 反応物が生成する。このため、 Arイオンを利用し物理的に削り取るエッチングを反応 性イオンエッチングと並行して行う。エッチング中には、ガラスのエッチングと反応生 成物のコア側壁への付着が繰り返し起こる。
[0052] コア形状を台形にすると、反応生成物がコア側壁に付着しても Arイオンによる物理 的エッチングが可能なため、平滑な側壁が得られるが、コア形状を矩形のように反り 立った構造にすると、コア側壁に付着した反応生成物を物理的に削り取ることができ なくなり、パターンの側壁が平滑にならない。台形の形状は、台形を構成する 4辺のう ち長辺と斜め 2辺の角度 Aおよび Bがいずれも 60〜80° の範囲が好ましぐより好ま しくは、 65〜76° の範囲である。角度 Aおよび Bが 80° を超えるとコア側壁に付着し た、ガラス膜を構成する成分とエッチングガスとの反応生成物が除去できな 、ため、 平滑なエッチングができなくなるおそれがある。 60° を下回ると、入出力素子との結 合損失が大きくなるおそれがある。
[0053] コアの形成方法には、ドライエッチング法の他に、プレス法などがある。プレス法は、 基板が変形する程度の温度まで加熱し金型で基板をプレスしコア加工を行う。このた め、基板が反ったり、応力が入ったりする問題がある。また、下地クラッドとコアを基板 上に形成した後にプレス成型するため、凹凸形状は得られるが、コアの側部にプレス されたコア膜が残存するため、コアとクラッドの屈折率構造が複雑になり導波路として は十分でない。これに対し、ドライエッチング法は基板の変形や反りの問題はなぐま た、コアとして残す箇所を除きコア膜はエッチングにより取り除かれるため、コアとクラ ッドの構造は単純なものとすることができる。とく〖こ、上記の角度 Aおよび Bがいずれも 60-80° の範囲にあるようにしているため、コアの側壁周辺への付着物である、ガラ ス膜の成分とエッチングガスとの反応生成物が充分に除去され、極めて平滑な側壁 を得ることができる。
[0054] 前記ガラスまたはガラス膜をパターユングした後、マスク膜は、塩素系またはフッ化 物系のガスを用いてドライエッチングにより除去される。ドライエッチングは、反応性ィ オンエッチング、反応性イオンビームエッチング、 ICPエッチング、 NLDエッチングな どによって、 CI、 CF、 CHF、 C F、 C F、 NF、 SFなどの塩素系またはフッ化物
2 4 3 3 8 4 8 3 6
系のガス雰囲気中で行う。エッチングガスに酸素を加えてもよい。
[0055] <ガラス光導波路の形成 >
本願発明における微細加工方法により、 Bi Oなど含有ガラス膜をパターユングし
2 3
てコアを形成し、 WDM光通信に用いられるガラス光増幅導波路を形成できる。この 光増幅導波路においては、励起光の存在下、コアガラス中を伝播する例えば 1. 45 〜1. 64 mの波長の信号光が増幅される。本発明の微細加工方法により形成され る光導波路はこれに限定されず、例えば非線形光導波路の形成に適用してもよいが 、以下は、光増幅導波路の形成について述べる。
[0056] コアとなるガラス膜の屈折率 nは、 1. 7以上であることが好ましい。これは、前述の ガラスによる光増幅は、励起光により誘導されて起こる、信号光波長の光の誘導放出 によるものであり、屈折率が大きい方力 利得係数が大きいためである。屈折率が 1. 7未満では光増幅率または非線形性が低下するおそれがある。より好ましくは、 nは 1. 8以上であり、通常は 2. 3以下である。なお、本明細書中における屈折率とは本 発明の光導波路を用いる波長帯域における屈折率をいうものとする。
[0057] クラッドは、コア内に光を閉じ込めることができるものであれば特に限定されないが、 クラッドの屈折率 nは、コアとクラッドの屈折率差 n -nを Δ ηとしたときに、 0. 0003
2 1 2
≤Δ η/η≤0. 1を満足することが好ましい。コアとクラッドの屈折率差をコアの屈折 率で除した値、すなわち ΔηΖηが 0. 0003未満では光をコア内に閉じ込めることが 困難になる場合がある。このため、光は伝搬するにつれ拡がり、出力端において出力 素子 (例えば、出力用シングルモードファイバー）との接続で大きな損失が生じてしま う。また、曲げ導波路（曲線部を有する導波路)を作製する場合、伝搬する光を導波 路内に閉じ込められないと、曲げることにより伝搬光の一部が放射していき、伝搬損 失が増大するおそれがある。 ΔηΖηは、 0. 0003以上でより好ましくは 0. 001以上 、特に好ましくは 0. 003以上である。
[0058] 一方 Δ ηΖηが 0. 1超ではシングルモードで光を伝播することが困難になり、マル チモードとなる場合がある。マルチモードとなると、これらのモードは各モードごとに軸 方向に伝搬する速度 (群速度）が異なるため、同じ長さを伝搬してもモードによって出 力端に到着する時間が異なり、光のパワーが分散する。分散が大きいと高速のパル ス信号を送った時にパルスの形がなまってしまい、前後のパルスと区別がつかなくな る。このため、高速伝送ができなくなるおそれがある。 Δ η/ηは 0. 1以下でより好ま しくは 0. 08以下、特に好ましくは 0. 05以下である。
[0059] コアが先に述べた典型的な組成範囲にある場合、クラッドは、 Er Oおよび Tm O
2 3 2 3 の 、ずれも含有しな ヽ点を除き前記組成範囲と同じ範囲にあることが好ま U、。コア とクラッドとで組成範囲が異なると、ガラス転移点、膨張係数、軟ィ匕点などが異なるた め加熱や冷却の過程で熱応力を生じ、導波路を作製する過程で膜剥がれが生じたり 、残留応力が発生したりする可能性がある。熱的性質が大きく相違せず、かつ屈折 率を前記範囲内に調整できれば、クラッドは前記組成範囲に限定されるものではな い。
[0060] 光増幅導波路では、コアは下地クラッドの上に形成され、本願発明における方法に よりコアが微細加工された後、上地クラッドがその上に形成される。コアとクラッドの厚 さはそれぞれ 0. 3〜10 m、 2〜60 mであること力 S好ましく、典型的には、下地ク ラッドの厚さは 1〜30 μ m、上地クラッドの厚さは 1〜30 μ mであるが、上記範囲に限 定されるものではない。
[0061] 下地クラッド膜および上地クラッド膜を形成する方法としては、コアガラス膜を形成 する方法で挙げた種々の手法が適用できるが、コアガラス膜と同様、成分数が 4また は 5以上であるガラス膜であるので、スパッタリング法が好まし 、。
[0062] すなわち、基板の上に、スパッタリング法によりまず下地クラッド膜（図 1のガラス薄 膜 32aに相当）となるべき第 1の膜が形成され、次にコア（図 1のコア 31に相当）となる べき第 2の膜が形成される。このとき、所望の膜組成が得られるように組成調整したタ 一ゲットを用いる。また、コア膜をドライエッチングプロセスによるダメージ力も保護す るために、コアの上に後述の上地クラッド膜を保護膜として形成してもよい。保護膜を 用いる場合は、その厚さは 25〜： LOOOnmが好ましい。保護膜の厚さが lOOOnmより 厚いと、ドライエッチングでコア膜と保護膜をエッチングする厚さが厚くなり、ドライエツ チング時間が大幅に増加する場合がある。保護膜の厚さが 25nmより薄いと、コア膜 をダメージ力も保護する必要があるときに、その効果が十分得られないおそれがある
[0063] 第 2の膜または保護膜の上に、 Wと Siとの合金力もなるマスク膜が形成される。
Wと Siとの合金力もなるマスク膜を形成する方法としては、スパッタリング法が好まし く用いられる。引き続 、てマスク膜の上にスピンコート法を用いてレジスト膜が形成さ れ、所望パターンのフォトマスクを用いて紫外線を照射、現像してレジスト膜に所望の パターンが形成され、このレジスト膜のパターンを用いてマスク膜をドライエッチングし 、最後に酸素ガスを利用したドライエッチングまたは剥離液によるレジスト膜の除去処 理を経て、所望のパターンに形成されたマスクが得られる。
[0064] 前記のマスク膜のドライエッチングは、 CI
2、 CF
4、 CHF
3、 C F
3 8、 C F
4 8、 NF
3、 SF 6 などの塩素系またはフッ化物系のガスを用いて、反応性イオンエッチング、反応性ィ オンビームエッチング、 ICPエッチング、 NLDエッチング等によって行う。
[0065] 続いて前記第 2の膜を、先に述べたガラス膜のエッチングの場合と同様にしてドライ エッチングし、所望のコアのパターンを形成する。前記保護膜が用いられている場合 には、保護膜も一緒にドライエッチングしてパターユングを行う。ガラス膜を微細加工 してコアを作製する場合、コア用に形成したコア膜のみならずコア膜の下に形成した 下地クラッドにも入り込むまでエッチングが行われることが好ましい。また、コア膜に保 護膜が被覆されていてコアを作製する場合、エッチングは保護膜から始めて、コア膜 を経て下地クラッドに入り込むまで行われることが好まし 、。下地クラッドに入り込むま でエッチングを行う場合には、下地クラッドの肖 IJり量は 2 m以下が好ましい。 2 β ΐΆ 以上エッチングすると、コアを覆うための上地クラッドの厚さが不必要に厚くなるため 好ましくない。
[0066] さらに、先に述べたガラス膜のエッチングの場合と同様にしてマスク膜をドライエツ チング法により除去し、さらに、スパッタリング法を用いて上地クラッド膜（図 1のガラス 薄膜 32bに相当）を形成する。上地クラッド膜を成膜した後に、酸素雰囲気中でァ- ール処理を行ってもよい。
必要に応じ、基板上に他の素子を形成するなど行って、最後に所望の寸法に切断 する。
[0067] コアのガラス構成酸ィ匕物として Erおよび Tmの少なくとも 、ずれか一方を含有する 本発明のガラス光導波路は、レーザー発振させるためのレーザー媒体として用いるこ とができる。本発明のガラス光導波路をレーザー発振させるためのレーザー媒体とし て用いてレーザー発振させるためには、レーザー媒体として用いられる本発明のガラ ス光導波路 (以下、本発明の光導波路型レーザー媒体という）の両方の端面に、レー ザ一発振させる波長の光に対する反射率が高いミラーが形成され備えられているフ アブリ'ペロー型の共振器の構成を用いることができるが、他の構成を適用することも 可能である。フアブリ'ペロー型の共振器の構成とする場合には、一方の端面に、外 部の光源力 励起光を入射させ (以下この端面を励起光入力端面という）、本発明の 光導波路型レーザー媒体のコアに含有される Erおよび Tmの少なくともいずれか一 方がレーザー活性イオンとして作用して励起光を受けて発光し、レーザー発振して、 他方の端面 (以下、レーザー光出力端面と!、う）からレーザー光が取り出される。
[0068] 励起光入力端面に形成されるミラーは、発振光に対する反射率は高いほど発振し 易くなるので好ましい。この反射率は好ましくは 90%以上、より好ましくは 99%以上 である。また、励起光に対する透過率を高くすると、反射による励起光の損失を減らし てレーザー媒体に入力される励起エネルギーを増すことができて好まし 、。この透過 率は好ましくは 99%以上、より好ましくは 99. 5%以上である。
[0069] レーザー光出力端面に形成されるミラーは、発振光に対する反射率は典型的には 40%以上であるが、レーザー媒質の利得などによって最適に調整されることが好まし い。
[0070] かかるミラーは、低屈折率層材料として SiO、高屈折率層材料として Ta Oをそれ
2 2 5 ぞれ用いて、励起光の光源波長およびレーザー発振波長に対して前述の光学特性 が得られるように各層の膜厚が設計され積層された誘電体多層膜が好ましく例示さ れるが、これに限定されない。
[0071] 励起光源から光導波路へ励起光を入力させる方法は、空間出力の励起光源からレ ンズ等により集光させ入力させてもよぐあるいは、ファイバ出力型の励起光源を用い てファイバにより導波路へ入力してもよぐ特に制限はない。
[0072] 本発明の光導波路型レーザー媒体に用いるコアのガラス構成糸且成物として、 Bi O
2 3
、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO力 なる群から選ばれた 1種以上の酸化物、より
2 3 2 2
好ましくは Bi O、を質量百分率表示で 35%以上含有する組成に対して、レーザー
2 3
活性イオンとして前述の Erを含有させる場合には、前述のミラーを、波長 980nmの 光に対して高透過率であって、波長 1530nmの光に対して所望の反射率をもつミラ 一とするとともに、励起光として波長 980nm帯を用いると、波長 1530nmの発振光が 得られる。この励起光を出射する光源としては、波長 980nm帯の発振波長をもつ半 導体レーザー光が例示される。レーザー活性イオンとして Erイオンに代えて Tmィォ ンを用いる場合は、励起光の波長を 800nm帯として、波長 1800nm帯のレーザー 光が得られる。このとき、ミラーの光学特性は用いる励起光波長および発振光波長に 合わせたものとする。レーザー活性イオンとして前述の Erイオン、 Tmイオンに代えて 、 Ybイオンを用いると、励起光として半導体レーザーから出射される 980nm帯を用 いて 1060nm帯のレーザー発振を、また Hoイオンを用いると、励起光としてラマンフ アイバーレーザーや Ybファイバーレーザーから出射される l lOOnm帯の光を用いて 2000nm帯および 3000nm帯のレーザー発振を、それぞれ行わせて、それぞれの 波長のレーザー光が得られる。
[0073] 本発明のガラス光導波路を、レーザー発振させるためのレーザー媒体として用いる 場合には、コアのガラス構成酸化物として前述の Bi O、 SiO、 Ga O、 Al O、 Yb
2 3 2 2 3 2 3 2
O力も本質的になるガラス組成に対して、 Erおよび Tmの少なくともいずれか一方を
3
含有するガラス組成が用いられる。また、 Er、 Tmに代えて Yb、 Hoを含有させてもよ い。すなわち、 Er、 Tm、 Yb、 Hoからなる群から選ばれた元素の酸化物を、いずれか 1種のみを含有させてもよぐあるいは 2種以上を同時に含有させてもよい。 Er、 Tm、 Yb、 Hoの含有量（2種以上を同時に含有させる場合はその合計含有量）は、 0. 01 〜10%とすることが好ましい。充分な強度のレーザー発振を行わせるためには、 0. 0 1%以上とされる。 10%超ではガラス化しに《なるので 10%以下が好ましい。また 5 %超では濃度消光が起きて光増幅率が低下し易いので、より好ましくは 0. 01〜5% である。さらに好ましくは 0. 1〜2%である。
[0074] レーザー発振させるためのレーザー媒体として用いるコアガラス膜は、前述の組成 に加えて La Oを 0. 5%以上含有させると、レーザー活性である Erイオン、 Tmィォ
2 3
ン、 Ybイオン、または Hoイオンの分散性が向上するので好ましい。また、 La Oが 5
2 3
%超では失透し易くなるので、 5%以下とすることが好ましい。
実施例
[0075] 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、以下の説明が本願発明 を限定するものではない。
表 1に質量百分率表示で示す組成物を、高純度化学研究所社製の粉末状試薬 Bi O (純度 99. 999%、粒度 20 /ζ πι)、 SiO (純度 99. 9%、粒度 4 m)、 Ga O (純
2 3 2 2 3 度 99. 9%)、 Al O (純度 99. 9%)、B O (純度 99. 9%)、 La O (純度 99. 9%)、
2 3 2 3 2 3
Er O (純度 99. 9%)、CeO (純度 99. 9%)を用いて調合後らいかい機により乾式
2 3 2
混合し、 1150°Cに加熱した電気炉中にて溶解し、その後ステンレス板上に流し出し 、直径 101. 6mmのガラスを得た。得られたガラスを厚さ 3mmまで研削し、その後ス ノッタ用バッキングプレートにインジウムを接着剤として用いてボンディングすることに よりスパッタリング用ターゲット T1および T2を作製した。
[0076] このターゲットを用いて形成したガラス膜をドライエッチングによりパターユングし、 導波路を作製し評価を行った。例 1、 2、 5、 6は実施例、例 3、 4は比較例である。
[0077] [表 1]
Figure imgf000021_0001
[0078] 「例 1]
ソーダライムシリカガラス円形基板 11 (厚さ lmm、直径 76. 2mm)の上に厚さ 6. 6 mの下地クラッド膜 12を形成した。すなわち、 T2ターゲットを用い、基板温度は 20 °C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 5cm3Z分、圧力は 0. 3Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリ ング時間は 66時間、の条件でスパッタリングを行った。基板上に形成されたガラス膜 の X線回折測定をしたところ回折パターンにピークは認められず、非晶質であること が確認された。
[0079] 次に、下地クラッド膜の上に厚さ 3. 3 μ mのコア膜 13を形成した。すなわち、 T1タ 一ゲットを用い、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび酸素を それぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 75cm3Z分、圧力は 0. 3Pa、投入 高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 21時間の条件でスパッタリングを行った 。基板上に形成されたガラス膜の X線回折測定をしたところ回折パターンにピークは 認められず、非晶質であることが確認された。また、質量百分率表示での Bi Oの量
2 3 は 74. 1%であった。
[0080] 次に、コア膜 13の上に保護膜 (上地クラッドとなる膜)を 300nm形成した。すなわち 、 T2ターゲットを用い、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび 酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 5cm3Z分、圧力は 0. 3Pa、 投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 3時間の条件でスパッタリングを行 つ 7こ。 [0081] 次に、直径 101. 6mmの W Siターゲットを用いて厚さ 1. 3 μ mのマスク膜 14を形
6 4
成した。すなわち、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンを標準状態 換算で流量 10cm3Z分、圧力は 2Pa、投入 DC電力は 300W、スパッタリング時間は 100分の条件でスパッタリングを行った。
[0082] 次に、マスク膜 14の上にスピンコート法を用いて厚さ 2. 4 μ mのポジレジスト膜を形 成した。ポジレジスト膜を 96°Cのホットプレート上で仮焼した後、マスクァライナを用い て波長 436nmの紫外線を照射し、前記ポジレジスト膜の上に、幅 3〜8 /ζ πι、長さ 50 〜76mmの直線状コアパターンがピッチ 125 μ mで 30個形成されたパターンを形成 した。ポジレジスト膜の紫外線照射部分は現像液により除去し、次に ICPエッチング 装置 NE550 ( (株)アルバック製）によってドライエッチングを行った。該ドライエツチン グは、 CHFガスおよび SFガスの流量がそれぞれ標準状態換算で 25cm3Z分、 5c
3 6
m3Z分、圧力が 0. 5Pa、アンテナパワー 800W、バイアスパワー 20W、基板温度 20 。C、の条件下で 9分間行い、マスク膜 14のパターユングを行った。
[0083] 次に、レジストを剥離液によりマスク膜 14上から除去した後、前述の ICPエッチング 装置により以下の条件で灰化処理を行った。すなわち、基板温度 20°C、灰化用ガス として酸素を標準状態換算で 20cm3Z分、圧力 lPa、アンテナパワー 300W、ノィァ スパワー 10W、の条件下で 5分間灰化処理を行い、レジストを除去した。
[0084] 次に磁気中性線放電プラズマエッチング装置 NLD500を用いてドライエッチングを 行い、コアガラス膜をパターユングした。該ドライエッチングは、 Arガスにフッ化物ガス を流量比で 10%加えた混合ガス気流中で行った。すなわち Arガスと C Fガスの流
3 8 量はそれぞれ標準状態換算で 45cm3/分、 5cm3/分とした。またそのときの圧力は 0. 2Paで、放電電力はアンテナパワー 1200W、バイアスパワー 250W、チャンバ一 縦方向に 3つある中性磁場生成コイルの電流を上から 10A、 16. 7A、 10A、基板温 度を 25°Cとした。
[0085] ドライエッチング処理は上記条件で 10分間行った。その後、試料をー且取出し、 Si 基板を装置にセットし、 Oガスと C Fガスの流量をそれぞれ 100cm3Z分、 5cm
2 3 8 3Z 分とし、アンテナパワー 1000W、バイアスパワー OWで 30分プラズマ処理をした後、 バイアス 20Wを印加する以外は、前述の条件で 30分プラズマ処理を行った後、 N ガスによる真空破壊と真空引きを 30回繰り返した。 10分間エッチングした試料を再 度装置へセットし、前述のコアエッチング条件と同じ条件でコアのエッチングを 10分 間行った。ドライエッチング後のコアパターンの側壁および断面の SEM観察を行つ たところ、側壁周辺に付着物がなく平滑にエッチングが行われていた。また、マスク膜 14を含まないコアパターンの形状は、上辺、下辺、高さ（エッチング深さ）の順に、 3. 1 m、 6. 0 m、 4. 2 mであり、図 1の Aおよび Bの角度はともに 71° であった。 すなわち、上辺、下辺、高さ力 Sそれぞれ 3. 3 m、 5. 5 m、 3. 3 mで、図 1の Aお よび Bの角度はともに 71° の台形断面のコアが形成された。
[0086] 次に、前述の ICPエッチング装置により、以下の条件で金属マスク除去を行った。
すなわち、 SFガス 20cm3/分、圧力 0. 5Paゝアンテナパワー 800W、ノ ィァスパヮ
6
一 20W、基板温度 20°C、の条件下で 4分間行い、マスク膜を除去した。
[0087] 次に、凹凸加工したガラスの上に 6. 6 μ m厚の上地クラッド膜を形成した。すなわ ち、 T2ターゲットを用いて、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンお よび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 5cm3Z分、圧力は 0. 3 Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 66時間、の条件でスパッタリン グを行った。
[0088] 作製した直線導波路を真空チャンバ一にセットし、酸素ガスを標準状態換算で流 量 5cm3Z分の割合で流しながら圧力を 0. 2torrに保ち、昇温速度 5°CZ分で 500 °Cまで加熱し、 3時間保持した後、降温速度 5°CZ分で冷却する熱処理を行った。こ のとき、コア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 921、 1. 911であった。得られた 導波路をダイシング装置で切断した後、端面を研磨加工し、鏡面加工まで行った。 導波路の長さを変え、それぞれの導波路で損失を測定した結果、導波路自体の損 失は 0. 2dB/cmであった。
[0089] 「例 2」
ソーダライムシリカガラス円形基板 11 (厚さ lmm、直径 76. 2mm)の上に厚さ 8. 4 mの下地クラッド膜 12を形成した。すなわち、 T2ターゲットを用い、基板温度は 20 °C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 75cm3Z分、圧力は 0. 3Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリ ング時間は 60時間、の条件でスパッタリングを行った。基板上に形成されたガラス膜 の X線回折測定をしたところ回折パターンにピークは認められず、非晶質であること が確認された。
[0090] 次に、下地クラッド膜の上に厚さ 3. 3 μ mのコア膜 13を形成した。すなわち、 T2タ 一ゲットを用い、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび酸素を それぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 5cm3Z分、圧力は 0. 3Pa、投入高 周波電力は 100W、スパッタリング時間は 35時間、の条件でスパッタリングを行った。 基板上に形成されたガラス膜の X線回折測定をしたところ回折パターンにピークは認 められず、非晶質であることが確認された。また、質量百分率表示での Bi Oの量は
2 3
75. 6%であった。
[0091] 次に、コア膜 13の上に保護膜 (上地クラッドとなる膜)を 300nm形成した。すなわち 、 T2ターゲットを用い、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンおよび 酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 75cm3Z分、圧力は 0. 3Pa 、投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 2時間 10分の条件でスパッタリン グを行った。
[0092] 次に、直径 101. 6mmの W Siターゲットを用いて厚さ 1. 3 μ mのマスク膜 14を形
6 4
成した。すなわち、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンを標準状態 換算で流量 10cm3Z分、圧力は 2Pa、投入 DC電力は 300W、スパッタリング時間は 100分の条件でスパッタリングを行った。
[0093] 次に、マスク膜 14の上にスピンコート法を用いて厚さ 2. 4 μ mのポジレジスト膜を形 成した。ポジレジスト膜を 96°Cのホットプレート上で仮焼した後、マスクァライナを用い て波長 436nmの紫外線を照射し、前記ポジレジスト膜の上に、幅 3〜8 /ζ πι、長さ 50 〜76mmの直線状コアパターンがピッチ 125 μ mで 30個形成されたパターンを形成 した。ポジレジスト膜の紫外線照射部分は現像液により除去し、次に ICPエッチング 装置 NE550 ( (株)アルバック製）によってドライエッチングを行った。該ドライエツチン グは、 CHFガスおよび SFガスの流量がそれぞれ標準状態換算で 25cm
3 6 3Z分、 5c m3Z分、圧力が 0. 5Pa、アンテナパワー 800W、バイアスパワー 20W、基板温度 20 °C、の条件下で 9分間行い、マスク膜 14のパターユングを行った。 [0094] 次に、レジストを剥離液によりマスク膜 14上から除去した後、前述の ICPエッチング 装置により以下の条件で灰化処理を行った。すなわち、基板温度 20°C、灰化用ガス として酸素を標準状態換算で 20cm3Z分、圧力 lPa、アンテナパワー 300W、 ノィァ スパワー 10W、の条件下で 5分間灰化処理を行い、レジストを除去した。
[0095] 次に磁気中性線放電プラズマエッチング装置 NLD500を用いてドライエッチングを 行い、コアガラス膜をパターユングした。該ドライエッチングは、 Arガスにフッ化物ガス を流量比で 10%加えた混合ガス気流中で行った。すなわち Arガスと C Fガスの流
3 8 量はそれぞれ標準状態換算で 49. 5cm3/分、 5. 5cm3/分とした。またそのときの 圧力は 0. 2Paで、放電電力はアンテナパワー 1200W、バイアスパワー 250W、チヤ ンバー縦方向に 3つある中性磁場生成コイルの電流を上から 10A、 12. 5A、 10A、 基板温度を 25°Cとした。ドライエッチング処理は上記条件で 35分間行った。
[0096] ドライエッチング後のコアパターンの側壁および断面の SEM観察を行ったところ、 側壁周辺に付着物がなく平滑にエッチングが行われていた。また、マスク膜 14を含ま ないコアパターンの形状は、上辺、下辺、高さ（エッチング深さ）の順に、 5. 8 /ζ πι、 7 . 5 /ζ πι、 3. であり、図 1の Aおよび Bの角度はともに 71° であった。すなわち、 上辺、下辺、高さ力 Sそれぞれ 5. 9 m、 7. 5 m、 3. 3 mで、図 1の Aおよび Bの 角度はともに 71° の台形断面のコアが形成された。
[0097] 次に、前述の ICPエッチング装置により、以下の条件で金属マスク除去を行った。
すなわち、 SFガス 20cm3/分、圧力 0. 5Paゝアンテナパワー 800W、 ノィァスパヮ
6
一 20W、基板温度 20°C、の条件下で 5分間行い、マスク膜を除去した。
[0098] 次に、凹凸加工したガラスの上に 6. 6 μ m厚の上地クラッド膜を形成した。すなわ ち、 T2ターゲットを用いて、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンお よび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 75cm3Z分、圧力は 0. 3 Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 60時間、の条件でスパッタリン グを行った。
[0099] 作製した直線導波路を真空チャンバ一にセットし、酸素ガスを標準状態換算で流 量 5cm3Z分の割合で流しながら圧力を 0. 2torrに保ち、昇温速度 5°CZ分で 500 °Cまで加熱し、 3時間保持した後、降温速度 5°CZ分で冷却する熱処理を行った。こ のとき、コア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 915、 1. 899であった。得られた 導波路をダイシング装置で切断した後、端面を研磨加工し、鏡面加工まで行った。 導波路の長さを変え、それぞれの導波路で損失を測定した結果、導波路自体の損 失は 0. 2dB/cmであった。
[0100] 「例 3」
ターゲット T2を用い、例 2と同じ条件でスパッタリングを行 ヅーダライムシリカガラ ス基板の上に下地クラッド、コア、上地クラッドとなる保護膜を形成し、厚さ 1. の マスク膜を同じ条件で形成し、例 2と同条件でエッチングを行い、マスクのパターニン グを行った。
[0101] 続いて、マスク膜上からレジストを例 2と同じ条件で除去した後、パターユングされた マスク膜を用いて、ガラス膜を以下の条件で NLDエッチングした。すなわち Arガスと C Fガスの流量はそれぞれ標準状態換算で 49. 5cm3/分、 5. 5cm3/分とした。
3 8
またそのときの圧力は 0. 2Paで、放電電力はアンテナパワー 1000W、 ノィァスパヮ 一 250W、チャンバ一縦方向に 3つある中性磁場生成コイルの電流を上から 20A、 2 5. 5A、 20A、基板温度を 25°Cとした。ドライエッチング処理は上記条件で 10分間 行った。ドライエッチング後のコア断面の SEM観察を行ったところ、側壁周辺に付着 物があり、エッチング側面が荒れており、光散乱の原因になり得る状態であることが確 認できた。また、マスク膜 14を含まないコアパターンの形状は、上辺、下辺、高さ（ェ ツチング深さ）の順に、 3. 6 /ζ πι、 4. O ^ m, 1. であり、図 1の Aおよび Bの角度 はともに 84° であった。
[0102] 次に、前述の ICPエッチング装置により、以下の条件で金属マスク除去を行った。
すなわち、 SFガス 20cm3/分、圧力 0. 5Paゝアンテナパワー 800W、 ノ ィァスパヮ
6
一 20W、基板温度 20°C、の条件下で 5分間行い、マスク膜を除去した。
[0103] 次に、凹凸加工したガラスの上に 6. 6 μ m厚の上地クラッド膜を形成した。すなわ ち、 T2ターゲットを用いて、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンお よび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 75cm3Z分、圧力は 0. 3 Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 60時間、の条件でスパッタリン グを行った。 [0104] 作製した直線導波路を真空チャンバ一にセットし、酸素ガスを標準状態換算で流 量 5cm3Z分の割合で流しながら圧力を 0. 2torrに保ち、昇温速度 5°CZ分で 500 °Cまで加熱し、 3時間保持した後、降温速度 5°CZ分で冷却する熱処理を行った。こ のとき、コア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 915、 1. 899であった。得られた 導波路をダイシング装置で切断した後、端面を研磨加工し、鏡面加工まで行った。 導波路の長さを変え、それぞれの導波路で損失を測定した結果、導波路自体の損 失は 3dBZcmであつた。
[0105] 「例 4」
例 1と同じ条件でスパッタリングを行いソーダライムシリカガラス基板の上に下地クラ ッド、コア、上地クラッドとなる保護膜を形成し、厚さ 1. 3 mのマスク膜を同じ条件で 形成し、例 1と同条件でエッチングを行い、マスクのパターユングを行った。
[0106] 続いて、マスク膜上からレジストを例 1と同じ条件で除去した後、パターユングされた マスク膜を用いて、ガラス膜を以下の条件で NLDエッチングを行った。すなわち Ar ガスと CHFガスの流量はそれぞれ標準状態換算で 90cm3Z分、 10cm3Z分とした
3
。またそのときの圧力は 0. 4Paで、放電電力はアンテナパワー 1000W、バイアスパ ヮー 260W、チャンバ一縦方向に 3つある中性磁場生成コイルの電流を上から 10A、 16. 7A、 10A、基板温度を 25°Cとした。ドライエッチング処理は上記条件で 10分間 行った。ドライエッチング後のコア断面の SEM観察を行ったところ、側壁周辺に付着 物があり、エッチング側面が荒れており、光散乱の原因になり得る状態であることが確 認できた。また、マスク膜 14を含まないコアパターンの形状は、上辺、下辺、高さ（ェ ツチング深さ）の順に、 6. 1 m、 6. 7 m、 1. 8 mであり、図 1の Aおよび Bの角度 はともに 81° であった。
[0107] 次に、前述の ICPエッチング装置により、以下の条件で金属マスク除去を行った。
すなわち、 SFガス 20cm3/分、圧力 0. 5Paゝアンテナパワー 800W、ノ ィァスパヮ
6
一 20W、基板温度 20°C、の条件下で 5分間行い、マスク膜を除去した。
[0108] 次に、凹凸加工したガラスの上に 6. 6 μ m厚の上地クラッド膜を形成した。すなわ ち、 T2ターゲットを用いて、基板温度は 20°C、スパッタリング用ガスとしてアルゴンお よび酸素をそれぞれ標準状態換算で流量 30cm3Z分、 0. 5cm3Z分、圧力は 0. 3 Pa、投入高周波電力は 100W、スパッタリング時間は 66時間、の条件でスパッタリン グを行った。
[0109] 作製した直線導波路を真空チャンバ一にセットし、酸素ガスを標準状態換算で流 量 5cm3Z分の割合で流しながら圧力を 0. 2torrに保ち、昇温速度 5°CZ分で 500 °Cまで加熱し、 3時間保持した後、降温速度 5°CZ分で冷却する熱処理を行った。こ のとき、コア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 921、 1. 911であった。得られた 導波路をダイシング装置で切断した後、端面を研磨加工し、鏡面加工まで行った。 導波路の長さを変え、それぞれの導波路で損失を測定した結果、導波路自体の損 失は 5dBZcmであつた。
[0110] 「例 5]
ソーダライムシリカガラス円形基板 11 (厚さ lmm、直径 76. 2mm)の上にガラス薄 膜を形成し、パターユングを行って導波路を作製する。
まず 66時間スパッタリングして厚さ 7. 2 /z mの下地クラッド膜 12を形成し、次いで、 下地クラッド膜の上に、 20時間 15分スパッタリングして厚さ 3. 3 mのコア膜 13を、 3 時間スパッタリングして厚さ 300nmの保護膜 (上地クラッドとなる膜)を形成した。基板 上に形成されたこれらのガラス膜は、 X線回折測定により非晶質であることが確認さ れた。なお、本例においてガラス膜を成膜する条件は、コア膜成膜時のガス流量を A r30cm3Z分、酸素 0. 5cm3Z分とした以外は例 1と同様とした。また、スパッタリング によりガラス膜が形成される成膜速度は、ターゲットの損耗状態により変化するので 適宜校正を行って成膜を行った。
[0111] 次いで、 W Siターゲットを用いてマスク膜 14を形成し、ポジレジスト膜を用いて幅
6 4
5 m、長さ 5. 0〜7. 6cmの直線状コアパターンがピッチ 125 μ mで 30個形成され たパターンを形成し、例 1と同様にしてマスク膜 14のパターユングを行った。ドライエ ツチング後のコアを SEM観察すると、直線状コアは、側壁が周辺に付着物がなく表 面性状が平滑であって、マスク膜 14を含まないコアパターンの形状は、上辺、下辺、 高さ（エッチング深さ）の順に、 2. 8 m、 5. 4 m、 4. 2 mであり、図 1の Aおよび Bの角度はともに 73° であった。すなわち、上辺、下辺、高さがそれぞれ 3. O ^ m, 5 . O ^ m, 3. で、図 1の Aおよび Bの角度はともに 73° の台形断面のコアが形 成された。次いで例 1と同様にして ICPエッチングにより金属マスクを除去した後、凹 凸加工したガラスの上に 66時間スパッタリングして 7. 2 μ m厚の上地クラッド膜を形 成し、熱処理を行い、それぞれのコアパターンごとに切断し端面を研磨加工、鏡面カロ ェして本例のガラス光導波路を得た。
[0112] 以上の工程で作製されたコア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 942、 1. 913 であった。長さを変えた導波路で損失を測定した結果から、波長 1310nmにおける 本例のガラス光導波路の導波路自体の損失は 0. 13dBZcmであった。
[0113] 溶融延伸型の波長多重 (WDM)ファイバ力プラを 2つ用意し、この WDMファイバ 力ブラを、本例で作成した長さ 6cmのガラス光導波路の両端にカップリングさせ、双 方向励起の光学系を構成した。すなわち、本例のガラス光導波路の両端にカップリン グされたそれぞれの WDMファイバ力ブラの励起光ポートに対して、外部に置かれた 半導体レーザーダイオードから波長 980nm、パワー 140mWの励起光を入力すると ともに、一方の WDMファイバ力ブラの信号光ポートに対して、波長間隔が 2. 5nmで 波長範囲 1520〜1600nmであって、パヮ lOdBmの信号光を入力し、他方の
WDMファイバ力ブラの信号光ポートから出力された信号光を光スペクトラムアナライ ザ一に入力し、信号光強度を測定した。この構成により、本例のガラス光導波路を双 方向励起させて増幅特性を評価することができる。
[0114] このときに測定された信号光強度 SAを、あら力じめ光スペクトラムアナライザ一によ り測定した本例のガラス光導波路以外の光学系の光損失 SBにより補正してネットゲ インが求められる。このようにして求められたネットゲインを図 4に示す。波長 1530η mにお!/、ておよそ 8dBの利得が得られて!/、ることがわ力る。
[0115] [例 6]
前述と同様の方法で、円盤状のガラスを形成し、スパッタリング用バッキングプレー トにボンディングして、それぞれ前述のターゲット T1および T2と同糸且成のスパッタリン グ用ターゲット T3および T4を作製する。ただし本例では、溶解して形成するガラスの 直径は 152. 4mmとし、得られたガラスを研肖 1 研磨する厚さは 5mmとする。このタ 一ゲットを用いて例 1と同様の方法、条件でソーダライムシリカガラス円形基板 33上 にガラス膜を形成し、パターユングして導波路を作製する。 [0116] すなわち、 T4ターゲットを用いて厚さ 6. 4 μ mの下地クラッド膜 32a、 T3ターゲット を用いて厚さ 3. のコア膜 31、 T4ターゲットを用いて厚さ 300nmの上地クラッド となる膜である保護膜を順次形成し、例 1と同様に、磁気中性線放電プラズマエッチ ング装置 NLD500によるドライエッチング、プラズマ処理、 Nガスによる真空破壊と
2
真空引きを 30回繰り返した後、再度ドライエッチングを行う工程により、コアガラス膜 のパター-ングを行って、長さ 2cmの直線状コアパターンを形成する。下地クラッド膜 32a,コア膜 31、上地クラッドとなる膜である保護膜を形成するスパッタリング時間は それぞれ 38時間、 13時間 30分、 1時間 45分である。このようにして形成された直線 状コアは、側壁が周辺に付着物がなく表面性状が平滑であって、マスク膜 14を含ま ないコアパターンの形状は、上辺、下辺、高さ（エッチング深さ）の順に、 2. 8 /ζ πι、 5 . 4 /ζ πι、 4. であり、図 1の Aおよび Bの角度はともに 73° であった。すなわち、 上辺、下辺、高さ力 Sそれぞれ 3. O ^ m, 5. O ^ m, 3. 3 mで、図 1の Aおよび Bの 角度はともに 73° の台形断面のコアが形成された。
[0117] 次に、マスク膜を除去し、凹凸加工したガラスの上に厚さ 6. 4 mの上地クラッド膜 32bを T4ターゲットを用いて 38時間スパッタリングを行い形成する。以上の工程によ り形成された直線導波路を真空チャンバ一中で酸素ガスを流しながら熱処理を行い 、ガラス光導波路が得られる。
[0118] なお、ガラス膜をスパッタリングで形成するときの投入高周波電力は 280Wとし、ス ノッタリング用ガスであるアルゴンおよび酸素の標準状態換算流量を、下地クラッド 膜 12、上地クラッドとなる膜である保護膜、および上地クラッド膜を形成するときは 12 0cm3Z分および 0. 7cm3Z分、コア膜 13を形成するときは 200cm3Z分および 0. 7 cm3Z分である。上記以外の条件は、例 1と同様である。
[0119] また、以上の工程により形成された各ガラス膜は、 X線回折測定による回折ピーク は認められず非晶質であって、質量百分率表示での Bi Oの量は 74. 1%である。
2 3
得られたコア膜とクラッド膜の屈折率は、それぞれ 1. 978、 1. 950で、導波路の損失 は 0. 13dBZcmである。
以上の工程で得られた長さ 2cmのガラス光導波路を光導波路型レーザー媒体とし て用いるフアブリ'ペロー型の共振器を作製する。 [0120] 得られたガラス光導波路の一方の端面を励起光入力端面とし、他方の端面をレー ザ一光出射端面とし、これらの端面に、低屈折率層材料として SiO、高屈折率層材
2
料として Ta Oを用いた誘電体多層膜によるミラーを蒸着により形成する。このとき、
2 5
励起光入力端面に形成するミラー 34は、励起光として用いる波長 980nmの光に対 する透過率を 99. 5%、レーザー発振させる波長 1530nmの光に対する反射率を 99 %とし、レーザー光出射端面に形成するミラー 35は、波長 980nmの光に対する透 過率を 99. 5%、波長 1530nmの光に対する反射率を 60%とする。
[0121] このようにして得られた共振器の励起光入力端面に対して、波長 980nm帯の発振 波長を有する半導体レーザーを用いて、パワー lOOmWのレーザー光の励起光 36 を集光レンズにより入射させる。入射された励起光により励起される Erイオンの発光 帯のうち、入出力端に備えられたミラーにより反射される 1530nmの波長の光が光導 波路型レーザー媒体中で増幅され、レーザー光出射端面からレーザー光 37として 出力される。出射された光がレーザー光であることは、出力された光を集光レンズに よりシングルモード光ファイバに入射させて光スペクトラムアナライザーに導き、スぺク トルを測定すると、スペクトル幅の狭い 1530nmの波長の光だけが出力されているこ とカゝら確認される。
産業上の利用可能性
[0122] 本発明のガラス光導波路は、 0. 4〜2 μ mの波長帯における光増幅導波路、非線 形光導波路などに好適である。
また、本発明のガラス光導波路は、レーザー発振させるためのレーザー媒体として も好適用いることが可能であり、その場合、レーザー活性イオンと励起光波長を適宜 選ぶことにより 1060〜3000nm帯のレーザー発振を行わせることができる。 なお、 2004年 7月 15曰に出願された曰本特許出願 2004— 208658号、および 2 005年 3月 7日に出願された日本特許出願 2005— 62532号の、明細書、特許請求 の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、 取り入れるものである。

Claims

請求の範囲
[1] 平面基板上に形成されたガラス力もなるコアとクラッドとを備える光導波路であって 、コアのガラス構成酸化物として Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO力もなる群
2 3 2 3 2 2 力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物を質量百分率表示で合計 35%以上含有し、コアの 断面形状が基板側に長辺を有する台形であって、かつ台形を構成する 4辺のうち長 辺と 2つの斜辺のいずれともなす角度がそれぞれ 60〜80° の範囲にあることを特徴 とするガラス光導波路。
[2] 前記クラッドのガラス構成酸ィ匕物は、 Bi O、 Sb O、 PbO、 SnOおよび TeO力も
2 3 2 3 2 2 なる群力も選ばれた 1種以上の酸ィ匕物力もなり、コアとクラッドの屈折率差をコアの屈 折率で除した値が 0. 0003力ら 0. 1までの範囲にある請求項 1に記載のガラス光導 波路。
[3] 請求項 1または 2に記載のガラス光導波路のコアが、ドライエッチング法により形成 されて 、ることを特徴とするガラス光導波路。
[4] コアのガラス構成酸ィ匕物が、 Bi Oを質量百分率表示で合計 35%以上含有したガ
2 3
ラス構成酸ィ匕物である請求項 1、 2または 3に記載のガラス光導波路。
[5] コアのガラス構成酸ィ匕物が、 Erおよび Tmの少なくともいずれか一方を含有する請 求項 1〜4のいずれか 1項に記載のガラス光導波路。
[6] コアのガラス構成酸化物力 質量百分率表示で、 Bi O力 ¾5〜90%、 SiO力^〜
2 3 2
40%、 Ga O力 〜 25%、 Al Oカ^〜 5%、 Er Oおよび Tm Oの少なくともいず
2 3 2 3 2 3 2 3 れか一方が 0. 01〜10%、 Yb O力^〜 10%力も本質的になる組成である請求項 5
2 3
に記載のガラス光導波路。
[7] 請求項 5または 6に記載のガラス光導波路を備える光通信用光増幅導波路。
[8] コアのガラス構成酸ィ匕物力 Er、 Tm、 Ybおよび Hoからなる群力も選ばれる少なく とも 1種を含有する請求項 1〜4のいずれか 1項に記載のガラス光導波路。
[9] 請求項 8に記載のガラス光導波路を備える光導波路型レーザー媒体。
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