JP2000171650A - Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical device using the optical waveguide - Google Patents
Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical device using the optical waveguideInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低損失で曲率半径が小さい曲がり光導波路
や、低損失で分岐角の大きい分岐光導波路を実現できる
構成およびその製造方法を提供する。また、これらの光
導波路を用いてた小型の光デバイスを提供する。
【解決手段】 オゾン酸化型CVD法により、基板1上
に下クラッド層2を成膜し、この下クラッド層2上にコ
ア層3と、光導波路の曲がり部を構成するコア層側面に
金属クラッド層4を設け、これらコア層3と金属クラッ
ド層4上に、上クラッド層5を上記オゾン酸化型CVD
法により600℃以下で成膜するようにした。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a configuration capable of realizing a bent optical waveguide having a low loss and a small radius of curvature and a branch optical waveguide having a low loss and a large branch angle, and a manufacturing method thereof. In addition, a small optical device using these optical waveguides is provided. SOLUTION: A lower cladding layer 2 is formed on a substrate 1 by an ozone oxidation type CVD method, and a core layer 3 is formed on the lower cladding layer 2 and a metal cladding is formed on a side of the core layer constituting a bent portion of the optical waveguide. A layer 4 is provided, and an upper clad layer 5 is formed on the core layer 3 and the metal clad layer 4 by the above-mentioned ozone oxidation type CVD.
The film was formed at a temperature of 600 ° C. or less by the method.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分野及び光
コンピュータにおいて重要な部品である曲がり光導波路
または分岐光導波路を有する光導波路、およびその製造
方法、並びにこの光導波路を使用した光素子や光集積回
路を含む光デバイスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical waveguide having a bent optical waveguide or a branched optical waveguide, which is an important component in the field of optical communications and optical computers, a method of manufacturing the same, an optical device using this optical waveguide, and the like. The present invention relates to an optical device including an optical integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】光集積回路は、発光・受光素子、光スイ
ッチ、光分岐結合器などの光素子を同一基板上に形成
し、それらを接続したものより成り、単独の光素子では
得られない機能を安定かつ低電圧動作することができる
光デバイスである。また、さらなる低消費電力化、小型
軽量化を進めるためには、より一層の集積化が必要とな
る。より多くの光素子を集積化する上での制約要因とし
て、 (1)光強度を変調するのに必要な電圧などが素子長に
反比例する。 (2)近接した素子間で電気的、あるいは光学的干渉が
生ずる。などが挙げられるが、 (3)各素子を結合するための曲がり光導波路を急激に
曲げることができない。(通常曲率半径Rは数mm〜数
十mm:図30(a)参照) (4)導波路を伝搬する光導波モードを分岐させる時
に、分岐角θを大きくできない。(通常Y分岐光導波路
の分岐角θは数度以内:図30(b)参照) という問題を解決することも高密度集積には不可欠であ
る。2. Description of the Related Art An optical integrated circuit is formed by connecting optical elements such as a light emitting / receiving element, an optical switch, an optical branching coupler, etc. on the same substrate and connecting them. It is an optical device capable of operating at a low voltage with a stable function. Further, in order to further reduce power consumption and reduce size and weight, further integration is required. As limiting factors in integrating more optical elements, (1) the voltage required to modulate the light intensity is inversely proportional to the element length. (2) Electrical or optical interference occurs between adjacent elements. (3) Bending for coupling each element The optical waveguide cannot be sharply bent. (Usually, the radius of curvature R is several mm to several tens mm: see FIG. 30A). (4) When the optical waveguide mode propagating in the waveguide is branched, the branch angle θ cannot be increased. (Usually, the branch angle θ of the Y-branch optical waveguide is within several degrees: refer to FIG. 30B).
【0003】素子間を曲線状の曲がり光導波路を用いて
接続する場合の光導波モードの受ける損失は、クラッド
とコアの屈折率差Δnと曲率に依存する。Δnが大きい
ほど、また曲率が大きいほど損失は小さくなる。LiN
bO3 基板にTiを拡散した曲線状曲がり光導波路では
曲率半径30〜40mm程度では0.5dB/cm以下
の値が得られているが、曲率半径を小さくすると、損失
は大きくなる。( M.Kondo,etal:IEE
E J.Quantum Electron.,QE−
18(1982),1759)一方、図31のように光
導波モードをミラーで全反射させて光路を垂直に折り曲
げる方法も考案されているが、損失は4dB程度と大き
い。(女鹿田,他:昭和60年電子通信学会総合全国大
会,966.) 実際の光デバイスには損失の影響を考え、曲率半径数m
m〜数十mmの曲線状曲がり光導波路や分岐角数度以内
のY分岐光導波路が用いられているが、例えば曲線状曲
がり光導波路を用いた光フィルタは20mm程度の長さ
のものになってしまう。When a device is connected by using a curved optical waveguide, the loss in the optical waveguide mode depends on the refractive index difference Δn between the cladding and the core and the curvature. The loss decreases as Δn increases and the curvature increases. LiN
In a curved optical waveguide in which Ti is diffused into a bO 3 substrate, a value of 0.5 dB / cm or less is obtained when the radius of curvature is about 30 to 40 mm. However, when the radius of curvature is reduced, the loss increases. (M. Kondo, et al: IEEE
EJ. Quantum Electron. , QE-
18 (1982), 1759) On the other hand, as shown in FIG. 31, a method has been devised in which the optical waveguide mode is totally reflected by a mirror to bend the optical path vertically, but the loss is as large as about 4 dB. (Megada, et al .: 1985 IEICE General Conference, 966.) Considering the effect of loss on actual optical devices, the radius of curvature is m
A curved bend optical waveguide of m to several tens mm or a Y-branch optical waveguide having a branch angle of several degrees or less is used. For example, an optical filter using a curved bend optical waveguide has a length of about 20 mm. Would.
【0004】最近、FD−TD法を用いた電磁界計算に
より、金属クラッド層を有するL曲がり光導波路及びT
分岐光導波路において、波動インピーダンスマッチング
回路及びモードフィルタを組み合わせることにより、低
損失でかつ垂直に光導波モードの伝搬方向を変えること
ができることが確認された。図32にこのようなL曲が
り光導波路(図32(a))、及びT分岐光導波路(図
32(b))の一例を示す。図において、3はコアであ
り、λは光の波長、Dで示される部分は波動インピータ
ンスマッチング回路、Eで示される部分はモードフィル
タである。図32に示される光導波路では、クラッドと
コアの屈折率差Δnを大きくすることを目的としてクラ
ッドに金属を用いている。さらに、L曲がり部の導波路
幅、及びT分岐部の導波路幅を、図32のDの部分のよ
うに変化させて波動インピーダンスを整合することで低
損失なL曲がり光導波路及びT分岐光導波路を実現して
いる。波動インピーダンス整合がとれていないと、L曲
がり部及びT分岐部に光を入射したときの反射光が大き
くなる。また、L曲がり部及びT分岐部の出射側のくび
れた部分は、高次モードを抑圧するためのフィルタ特性
を有している。コアが数μm幅で、石英系材料のみから
なる光導波路では、単一モードしか存在しないのに対
し、金属クラッド導波路では多モード構造となり、通常
曲がり部及び分岐部ではモード変換され、損失が大きく
なる。モードフィルタを組み合わせることにより単一モ
ードのみを出射側へ伝搬させ、低損失なL曲がり光導波
路及びT分岐光導波路を形成できる。しかしこのような
L曲がり光導波路およびT分岐光導波路は作製が難し
い。すなわち、比較的融点の低い金属クラッドをコアの
側面に設けなければならないので、その上に上クラッド
層を成膜するする際に金属クラッドが損傷を受け易く、
よってこのようなL曲がり光導波路およびT分岐光導波
路を作製する際には、金属クラッド層が損傷を受けない
ような材料や成膜法を適用する必要がある。Recently, an L-bend optical waveguide having a metal clad layer and a T-shaped waveguide have been obtained by electromagnetic field calculation using the FD-TD method.
It was confirmed that the propagation direction of the optical waveguide mode can be changed vertically with low loss by combining the wave impedance matching circuit and the mode filter in the branch optical waveguide. FIG. 32 shows an example of such an L-bend optical waveguide (FIG. 32 (a)) and a T-branch optical waveguide (FIG. 32 (b)). In the figure, 3 is a core, λ is the wavelength of light, a portion indicated by D is a wave impedance matching circuit, and a portion indicated by E is a mode filter. In the optical waveguide shown in FIG. 32, metal is used for the clad for the purpose of increasing the refractive index difference Δn between the clad and the core. Further, by changing the waveguide width of the L-bend portion and the waveguide width of the T-branch portion as shown at D in FIG. 32 to match the wave impedance, the L-bend optical waveguide and the T-branch optical waveguide having low loss can be obtained. Wave path is realized. If the wave impedance is not matched, the amount of reflected light when light enters the L-bend and the T-branch increases. In addition, the constricted portion on the emission side of the L-bent portion and the T-branch portion has a filter characteristic for suppressing a higher-order mode. In an optical waveguide having a core width of several μm and made of only a quartz-based material, only a single mode exists, whereas a metal clad waveguide has a multimode structure, and the mode conversion is usually performed in a bent portion and a branch portion, and the loss is reduced. growing. By combining the mode filters, only a single mode is propagated to the emission side, and a low-loss L-bend optical waveguide and a T-branch optical waveguide can be formed. However, it is difficult to manufacture such an L-bend optical waveguide and a T-branch optical waveguide. That is, since a metal clad having a relatively low melting point must be provided on the side surface of the core, the metal clad is easily damaged when the upper clad layer is formed thereon,
Therefore, when manufacturing such an L-bend optical waveguide and a T-branch optical waveguide, it is necessary to apply a material or a film forming method that does not damage the metal clad layer.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来の曲がり光導波路
及び分岐光導波路は以上のようにして構成されており、
通常の曲線状の曲がり光導波路では、導波路の曲率半径
を小さくすれば放射損失が大きくなるし、導波路ミラー
を用いて光路を垂直に折り曲げる方法も光導波モードの
受ける損失は大きくなる。従って、実際の光デバイスに
は曲率半径数mm〜数十mmの曲線状の曲がり光導波路
や分岐角数度以内のY分岐光導波路が用いられており、
このことが集積度の増加を妨ぐ一大要因となっていた。
しかしさらなる集積化を実現するためには、損失が小さ
くかつ曲率半径の小さい曲がり光導波路、及び損失が小
さくかつ分岐角の大きい分岐光導波路が必要になる。The conventional bent optical waveguide and branch optical waveguide are configured as described above.
In an ordinary curved optical waveguide, the radiation loss increases if the radius of curvature of the waveguide is reduced, and the loss in the optical waveguide mode also increases when the optical path is bent vertically using a waveguide mirror. Therefore, in an actual optical device, a curved optical waveguide having a radius of curvature of several mm to several tens of mm or a Y-branch optical waveguide having a branch angle within several degrees is used.
This has been a major factor preventing an increase in the degree of integration.
However, in order to realize further integration, a bent optical waveguide having a small loss and a small radius of curvature and a branch optical waveguide having a small loss and a large branch angle are required.
【0006】本発明は、上記のような要求を満たすため
に、前述した、波動インピーダンスマッチング回路とモ
ードフィルタを組み合わせ、さらに金属クラッド層を有
するL曲がり光導波路及びT分岐光導波路に対し、その
材料及び製造方法を最適化し、低損失で垂直に曲がる、
あるいは低損失で垂直に分岐する光導波路を実現するも
のである。また、通常の曲線状の曲がり光導波路や、Y
分岐光導波路においても、低損失で曲率半径が小さい曲
線状の曲がり光導波路や、低損失で分岐角の大きいY分
岐光導波路を実現できる構成およびその製造方法を提供
するものである。また、これらの光導波路を用いて光フ
ィルタなどの光デバイスを小型化し、光集積回路の集積
度を向上させることを目的とする。In order to satisfy the above-mentioned requirements, the present invention combines the above-described wave impedance matching circuit and mode filter, and further provides a material for the L-bend optical waveguide and the T-branch optical waveguide having a metal clad layer. And optimize the manufacturing method, bend vertically with low loss,
Alternatively, a vertically branched optical waveguide with low loss is realized. In addition, an ordinary curved optical waveguide, Y
It is also an object of the present invention to provide a configuration capable of realizing a curved optical waveguide having a low loss and a small radius of curvature and a Y-branch optical waveguide having a low loss and a large branch angle. It is another object of the present invention to reduce the size of an optical device such as an optical filter using these optical waveguides and to improve the degree of integration of an optical integrated circuit.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の第1の構成によ
る光導波路は、光導波路の曲がり部または分岐部のコア
層の側面に金属クラッド層を設けるとともに、上記金属
クラッド層以外の導波路材料を石英系材料で構成し、上
記曲がり部または分岐部に、波動インピーダンスマッチ
ング回路と、モードを保存させるモードフィルタとの少
なくともいずれか一方を設けたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide having a metal clad layer provided on a side surface of a core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide, and a waveguide other than the metal clad layer. The material is made of a quartz-based material, and at least one of a wave impedance matching circuit and a mode filter that preserves a mode is provided in the bent portion or the branch portion.
【0008】本発明の第2の構成による光導波路は、コ
ア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と金属ク
ラッド層により構成された光導波路において、上記光導
波路の曲がり部または分岐部におけるコア層の屈折率
を、曲げられる方向となる曲率中心側の屈折率が、曲率
中心外側の屈折率に比べて大きくなるようにしたもので
ある。The optical waveguide according to the second aspect of the present invention is an optical waveguide composed of a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer. The refractive index of the layer is such that the refractive index on the center side of the curvature in the bending direction is larger than the refractive index on the outer side of the center of the curvature.
【0009】本発明の第3の構成による光導波路は、第
2の構成の光導波路において、曲がり部または分岐部に
おけるコア層に、少なくとも1個以上の三角形状の高屈
折率領域を設けて屈折率に分布を持たせたものである。In the optical waveguide according to the third configuration of the present invention, in the optical waveguide according to the second configuration, at least one or more triangular high refractive index regions are provided in the core layer at the bent portion or the branch portion. It is a distribution with a ratio.
【0010】本発明の第4の構成による光導波路は、コ
ア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と金属ク
ラッド層により構成された光導波路において、上記光導
波路の曲がり部または分岐部におけるコア層に、曲げら
れる方向に沿ってガウス分布状の屈折率分布をもたせる
とともに、上記屈折率分布のピーク位置がコア幅の中心
よりも、曲げられる方向となる曲率中心側に位置するよ
うにしたものである。An optical waveguide according to a fourth aspect of the present invention is an optical waveguide comprising a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, wherein the bent portion or the branched portion of the optical waveguide has a core. A layer having a Gaussian distribution of refractive index distribution along a bending direction in a layer, and a peak position of the refractive index distribution is located closer to a curvature center side in a bending direction than a center of a core width. It is.
【0011】本発明の第5の構成による光導波路は、コ
ア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と金属ク
ラッド層により構成された光導波路と、上記光導波路と
は幅の異なるコア層を有する光導波路とが接合された光
導波路において、接合部のコア層側面に金属クラッド層
を設けるとともに、上記接合部を、階段式テーパ形状を
したコア構造としたものである。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide including a core layer and a cladding layer, or an optical waveguide including a core layer, a cladding layer, and a metal cladding layer, and a core layer having a width different from that of the optical waveguide. In the optical waveguide joined to the optical waveguide, a metal clad layer is provided on the side of the core layer at the junction, and the junction has a core structure having a stepped taper shape.
【0012】本発明の第1の方法による光導波路の製造
方法は、光導波路の曲がり部または分岐部のコア層側面
に金属クラッド層を設けた光導波路を製造する際に、コ
ア層の側面に金属クラッド層を設けた後に、コア層およ
び金属クラッド層を囲むクラッド層を600℃以下で成
膜したものである。The method for manufacturing an optical waveguide according to the first method of the present invention is a method for manufacturing an optical waveguide in which a metal clad layer is provided on the side of the core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide. After the metal clad layer is provided, a core layer and a clad layer surrounding the metal clad layer are formed at a temperature of 600 ° C. or less.
【0013】本発明の第2の方法による光導波路の製造
方法は、光導波路の曲がり部または分岐部のコア層側面
に金属クラッド層を設けた光導波路を製造する際に、光
導波路の曲がり部または分岐部に、コアの側面に沿った
溝を形成し、上記溝に金属を充填して製造したものであ
る。The method of manufacturing an optical waveguide according to the second method of the present invention is a method for manufacturing an optical waveguide in which a metal clad layer is provided on the side of a core layer of a bent portion or a branch portion of the optical waveguide. Alternatively, a groove is formed in the branch portion along the side surface of the core, and the groove is filled with a metal to manufacture.
【0014】本発明の第3の方法による光導波路の製造
方法は、コア層とクラッド層、またはコア層とクラッド
層と金属クラッド層により構成された光導波路におい
て、上記光導波路の曲がり部または分岐部におけるコア
層に紫外光を照射し、上記コア層の屈折率に分布を持た
せたものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical waveguide, comprising: a bent portion or a branched portion of the optical waveguide in an optical waveguide composed of a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer. The core layer in the portion is irradiated with ultraviolet light, and the refractive index of the core layer has a distribution.
【0015】本発明の光デバイスは、第1ないし第5の
いずれかの構成による光導波路を使用したものである。An optical device according to the present invention uses an optical waveguide having any one of the first to fifth configurations.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は波動インピ
ーダンスマッチング回路とモードフィルタを組み合わせ
た本発明の実施の形態1によるL曲がり光導波路を示す
図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1
(a)のb−b線での断面構成図である。図において、
1は基板、2は主成分が酸化シリコン(SiO2 )の石
英からなる下クラッド層、3は主成分を酸化シリコンと
し、ゲルマニウム(Ge)を約10%ドープした石英か
らなるコア層、4はコア層3の曲がり部に沿うようにコ
ア側面部に成膜した金属クラッド層、5は主成分が酸化
シリコンの石英からなる上クラッド層である。光はコア
層3に沿って矢印の方向に伝搬する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram showing an L-bend optical waveguide according to a first embodiment of the present invention in which a wave impedance matching circuit and a mode filter are combined, FIG. 1 (a) is a plan view, and FIG. 1 (b) is FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional configuration diagram taken along line bb in FIG. In the figure,
1 is a substrate, 2 is a lower cladding layer made of quartz whose main component is silicon oxide (SiO 2 ), 3 is a core layer made of quartz whose main component is silicon oxide and doped with about 10% of germanium (Ge), and 4 is The metal clad layer 5 formed on the side surface of the core along the bent portion of the core layer 3 is an upper clad layer mainly composed of quartz of silicon oxide. The light propagates along the core layer 3 in the direction of the arrow.
【0017】薄膜を成膜する際に用いる気相成長法は、
物理的エネルギーを供給して固体表面の原子、分子を解
離、気化させて、それを基板上に薄膜として堆積させる
PVD(Physical vapor deposi
tion)法と、揮発性物質を原料とし、化学反応を通
して固体化するCVD(Chemical vapor
deposition)法に大別される。前者におい
ては、基本的には原料の固体と同じ組成を有する薄膜が
生成するのに対し、後者では、化学反応を経て分解した
原料ガス中の特定の成分を膜として固定する。同一原料
を用いても、反応条件により生成する薄膜の組成は大き
く変化する。一般にCVD膜は、基板との密着性やまわ
り込みが良く、複雑な形状の基板にも均一にコーティン
グできる。また、他の方法と比べて析出速度が大きいた
め、量産化が比較的容易で生産性が高いなどの長所があ
る。The vapor phase growth method used when forming a thin film is as follows:
By supplying physical energy to dissociate and vaporize atoms and molecules on the solid surface, and depositing them as a thin film on a substrate, PVD (Physical vapor deposition)
(CVD) method and a CVD (Chemical vapor) method using a volatile substance as a raw material and solidifying through a chemical reaction.
(deposition) method. In the former, a thin film having basically the same composition as the solid of the raw material is generated, whereas in the latter, a specific component in the raw material gas decomposed through a chemical reaction is fixed as a film. Even when the same raw material is used, the composition of the thin film formed varies greatly depending on the reaction conditions. In general, a CVD film has good adhesion to a substrate and wraparound, and can uniformly coat a substrate having a complicated shape. In addition, since the deposition rate is higher than other methods, there are advantages such that mass production is relatively easy and productivity is high.
【0018】本実施の形態では、オゾン酸化型CVD
(Chemical vapor depositio
n)法で図1のタイプの曲がり光導波路を作製した。図
2は本実施の形態1による曲がり光導波路を製造するた
めの成膜装置を示す構成図である。図において、6はキ
ャリアガス導入口、7は流量調節器、8は原料容器、9
は反応管、10は酸素ガス導入口、11はオゾナイザ、
12は排出口である、図2のCVD装置では3個の原料
容器8を備えており、3種類のCVD原料蒸気を同時に
基板1上に供給できる。使用した原料は、テトラエチル
オルソシリケート(化学式Si(OC2H5)4 :以下T
EOSと略す)、ボロントリプロポキサイド(化学式B
(OC3H7)3 :以下TEBと略す)、ゲルマニウムテ
トラエソキサイド(化学式Ge(OC2H5)4 :以下T
EGと略す)であった。キャリアガス導入口6から導入
し、排出口12から排出するキャリアガスは、高純度ア
ルゴンガスとした。各原料容器8ごとに流量調節器7が
付属しており、各原料の蒸気の流量を独立に制御でき
る。従って、3種類のアルコキシド原料を任意の割合で
反応管9内の基板1上へ輸送することができる。各原料
の割合によってCVD膜の屈折率を制御できる。酸素ガ
ス導入口10からオゾナイザ11へ酸素ガスを導入し、
生成した8%のオゾンを含む酸素ガスを反応管9へ導入
すると共に、基板1の温度を300℃として、原料の分
解、反応を促進させ、反応管9内に設置した基板1に所
望の膜を成膜する。基板1は、3インチ径のシリコン基
板を使用した。真空度は50Torr、成膜速度は10
μm/時間とした。In this embodiment, an ozone oxidation type CVD is used.
(Chemical vapor deposition
A bent optical waveguide of the type shown in FIG. 1 was manufactured by the method n). FIG. 2 is a configuration diagram showing a film forming apparatus for manufacturing the bent optical waveguide according to the first embodiment. In the figure, 6 is a carrier gas inlet, 7 is a flow controller, 8 is a raw material container, 9
Is a reaction tube, 10 is an oxygen gas inlet, 11 is an ozonizer,
Reference numeral 12 denotes a discharge port. The CVD apparatus shown in FIG. The raw material used was tetraethylorthosilicate (chemical formula: Si (OC 2 H 5 ) 4 : T
EOS), boron tripropoxide (chemical formula B
(OC 3 H 7 ) 3 : hereinafter abbreviated as TEB), germanium tetraoxide (chemical formula Ge (OC 2 H 5 ) 4 : hereinafter T
EG). The carrier gas introduced from the carrier gas inlet 6 and discharged from the outlet 12 was a high-purity argon gas. A flow controller 7 is attached to each raw material container 8, and the flow rate of the vapor of each raw material can be controlled independently. Therefore, three kinds of alkoxide raw materials can be transported onto the substrate 1 in the reaction tube 9 at an arbitrary ratio. The refractive index of the CVD film can be controlled by the ratio of each raw material. Oxygen gas is introduced from the oxygen gas inlet 10 into the ozonizer 11,
The generated oxygen gas containing 8% ozone is introduced into the reaction tube 9 and the temperature of the substrate 1 is set to 300 ° C. to accelerate the decomposition and reaction of the raw material. Is formed. As the substrate 1, a silicon substrate having a diameter of 3 inches was used. The degree of vacuum is 50 Torr, and the deposition rate is 10
μm / hour.
【0019】本実施の形態では、図3(a)〜(f)の
プロセス工程を経て曲がり光導波路を作製した。まず、
図2に示した成膜装置を用いて、シリコン基板1上にT
EOS、TEBの蒸気のみを供給し、図3(a)のよう
に 酸化シリコンにボロン(B)を含有した石英からな
る下クラッド層2を成膜した。下クラッド層2の厚さ
は、20μm程度とした。このときの下クラッド層2の
屈折率は、1.4682であった。次に、TEOSとT
EGのアルコキシドを同時に基板1上に供給して、酸化
シリコンにゲルマニウムを含有した石英からなるコア膜
13を6μmの厚さに成膜した。コア膜13の成膜で
は、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10%になるよう
に、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流量調整を行っ
た。基板1の温度は、下クラッド層2の成膜の場合と同
一とした。次にコア膜13上に電子ビーム描画を用いた
写真製版法により所望の導波路パターンのクロムマスク
14を作製し、RIEでエッチングして所定の導波路幅
のコア層3にパターニングした(図3(c)(d))。
コアの形状は図32(a)のようにした。次に、作製し
たコア層3の曲がり部分を図3(e)のようにスパッタ
法を用いて金属クラッド層4で取り囲む。ここでは金を
使用したが、銀,白金,銅,アルミニウム,モリブデ
ン,タングステン,タンタル,ニッケル,クロムなども
使用できる。金属クラッド層4は、基板1に対して斜め
方向からスパッタ法を用いて成膜した。1回の成膜では
片側のクラッドしかできないので、基板の傾き方向を変
えて、複数回成膜することが必要になる。コア層の上面
にも多少金属膜が形成されるが、エッチングにより簡単
に除去できる。次に、コア層3及び金属クラッド層4の
上に、上クラッド層5を成膜する際には金属クラッド層
4に損傷を与えずに成膜することが必要となる。上述の
種々の金属の内、最も融点の低いアルミニウムの場合で
融点は600℃である。よってほとんどの金属の場合、
600℃以下の温度では損傷を受けない。そこで、上ク
ラッド層5を成膜する際には600℃以下の温度で成膜
するとよい。本実施の形態で用いたオゾン酸化型CVD
法では、600℃以下の温度で所望の上クラッド層5が
成膜できる。具体的には、コア層3及び金属クラッド層
4の上に、酸化シリコンにボロンを含有した上クラッド
層5をTEOS+TEBの原料で厚さ20μm程度形成
し(図3(f))、光導波路を作製した。この時の基板
温度は300℃であった。低温で上クラッド層5を成膜
することにより、金属クラッド層4に損傷を与えずに成
膜できる。屈折率は、上クラッド層5で、1.468
2、ゲルマニウムをドープしたコア層3で1.4788
であり、屈折率差は約0.7%であった。CVD法は、
火炎堆積法と異なり、高温(1000℃前後)での熱処
理プロセスがなく、比較的低温で石英膜を成膜できるた
め、金属クラッド層4を有する光導波路を簡単に作製す
ることができた。In this embodiment, a bent optical waveguide is manufactured through the process steps shown in FIGS. First,
Using the film forming apparatus shown in FIG.
Only the vapor of EOS and TEB was supplied to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide as shown in FIG. The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, TEOS and T
The alkoxide of EG was simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a core film 13 made of quartz containing silicon oxide and germanium to a thickness of 6 μm. In forming the core film 13, the flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted so that the germanium oxide content was about 10%. The temperature of the substrate 1 was the same as in the case of forming the lower cladding layer 2. Next, a chromium mask 14 having a desired waveguide pattern is formed on the core film 13 by a photoengraving method using electron beam drawing, and is etched by RIE to be patterned into the core layer 3 having a predetermined waveguide width (FIG. 3). (C) (d)).
The shape of the core was as shown in FIG. Next, the bent portion of the manufactured core layer 3 is surrounded by the metal cladding layer 4 by using the sputtering method as shown in FIG. Although gold is used here, silver, platinum, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, tantalum, nickel, chromium, and the like can also be used. The metal cladding layer 4 was formed by using a sputtering method from an oblique direction with respect to the substrate 1. Since only one side of the cladding can be formed by one film formation, it is necessary to form the film a plurality of times by changing the inclination direction of the substrate. Some metal film is also formed on the upper surface of the core layer, but can be easily removed by etching. Next, when forming the upper clad layer 5 on the core layer 3 and the metal clad layer 4, it is necessary to form the upper clad layer 4 without damaging the metal clad layer 4. Among the various metals mentioned above, the melting point is 600 ° C. in the case of aluminum having the lowest melting point. So for most metals,
No damage at temperatures below 600 ° C. Therefore, when forming the upper cladding layer 5, it is preferable to form the film at a temperature of 600 ° C. or less. Ozone oxidation type CVD used in this embodiment
In the method, a desired upper cladding layer 5 can be formed at a temperature of 600 ° C. or less. Specifically, on the core layer 3 and the metal cladding layer 4, an upper cladding layer 5 containing boron in silicon oxide is formed with a thickness of about 20 μm using a raw material of TEOS + TEB (FIG. 3F), and an optical waveguide is formed. Produced. The substrate temperature at this time was 300 ° C. By forming the upper cladding layer 5 at a low temperature, the film can be formed without damaging the metal cladding layer 4. The refractive index of the upper cladding layer 5 is 1.468.
2. 1.4788 for the core layer 3 doped with germanium
And the refractive index difference was about 0.7%. The CVD method is
Unlike the flame deposition method, since a quartz film can be formed at a relatively low temperature without a heat treatment process at a high temperature (around 1000 ° C.), an optical waveguide having the metal clad layer 4 can be easily manufactured.
【0020】本実施の形態において作製した曲がり光導
波路に、波長1.55μmのレーザ光を用いてファイバ
からの端面結合により縦偏波光導波モードを励起した。
導波路内を伝搬し、導波路端面から出射される光は単一
モードによるものであった。曲がり導波路全体の損失は
0.9dBであり、低損失な結果が得られた。インピー
ダンスマッチング回路を組み合わせていることより、反
射光を低減し、モードフィルタを組み合わせているので
モード変換がないことにより、このような良好な結果が
得られたと言える。In the bent optical waveguide produced in the present embodiment, a vertically polarized optical waveguide mode was excited by coupling the end face of the fiber with laser light having a wavelength of 1.55 μm.
The light propagating in the waveguide and emitted from the end face of the waveguide was in a single mode. The loss of the entire bent waveguide was 0.9 dB, and a low loss result was obtained. By combining an impedance matching circuit, reflected light is reduced, and since a mode filter is combined, there is no mode conversion, so it can be said that such a good result was obtained.
【0021】なお、ここでは金属クラッド層4の作製方
法として、斜め方向からスパッタする方法を用いたが、
図4に示す工程により金属クラッド層4を作製すること
もできる。図4における工程では、まずコア層3を取り
囲むように金属をスパッタ法により成膜し(図4
(a))、その上からボロンを含有した石英膜(上クラ
ッド層5)を成膜した(図4(b))後に、コアの上面
が現れるまで研磨する(図4(c))。石英膜でカバー
してから研磨することにより、研磨による金属膜の損傷
を防ぐことができる。研磨後は、再度ボロンを含有した
石英を成膜することにより(図4(d))、金属クラッ
ド層4がコア層3の側面に接する導波路を作製できる。Here, as the method for producing the metal clad layer 4, a method of sputtering from an oblique direction was used.
The metal clad layer 4 can also be manufactured by the steps shown in FIG. In the step shown in FIG. 4, first, a metal is formed by sputtering so as to surround the core layer 3 (FIG. 4).
(A)), a quartz film containing boron (upper cladding layer 5) is formed thereon (FIG. 4 (b)), and then polished until the upper surface of the core appears (FIG. 4 (c)). By polishing after covering with a quartz film, damage to the metal film due to polishing can be prevented. After polishing, by forming a film of quartz containing boron again (FIG. 4D), a waveguide in which the metal clad layer 4 is in contact with the side surface of the core layer 3 can be manufactured.
【0022】さらに別の方法では、スピンコートしたフ
ォトレジストを露光、現像、ウエットエッチングして図
5(a)のようにフォトレジスト15をコア層3上に成
膜する。次に金属を1μmスパッタした後に(図5
(b))、エッチングすれば、レジスト15とその上部
の金属膜を取り除くことができる(図5(c))。最後
にその上から石英(上クラッド層5)を成膜すれば同様
な導波路が作製可能である(図5(d))。In still another method, the spin-coated photoresist is exposed, developed, and wet-etched to form a photoresist 15 on the core layer 3 as shown in FIG. Next, after the metal was sputtered by 1 μm (FIG. 5)
(B)), by etching, the resist 15 and the metal film on the resist 15 can be removed (FIG. 5C). Finally, a similar waveguide can be manufactured by forming quartz (upper cladding layer 5) from above (FIG. 5D).
【0023】実施の形態2.図6は波動インピーダンス
マッチング回路とモードフィルタを組み合わせた本発明
の実施の形態2によるT分岐光導波路を示す図であり、
実施の形態1と同様な方法で作製した分岐光導波路であ
る。なお、図6(a)は平面図、図6(b)は図6
(a)のb−b線での断面構成図である。本実施の形態
では、図3(a)〜(f)のプロセス行程を経て分岐光
導波路を作製した。まず、図2に示した成膜装置を用い
て、シリコン基板1上にTEOS、TEBの蒸気のみを
供給し、図3(a)のように酸化シリコンにボロン
(B)を含有した石英からなる下クラッド層2を成膜し
た。下クラッド層2の厚さは、20μm程度とした。こ
のときの下クラッド層2の屈折率は、1.4682であ
った。次に、TEOSとTEGのアルコキシドを同時に
基板1上に供給して、酸化シリコンにゲルマニウムを含
有した石英からなるコア膜13を6μmの厚さに成膜し
た。コア膜13の成膜では、ゲルマニウム酸化物の含有
量が約10%になるように、ゲルマニウムアルコキシド
の蒸気の流量調整を行った。基板1の温度は、下クラッ
ド層2の成膜の場合と同一とした。次にコア膜13上に
電子ビーム描画を用いた写真製版法により所望の導波路
パターンのクロムマスク14を作製し、RIEでエッチ
ングして所定の導波路幅のコア層3にパターニングした
(図3(c)(d))。コアの形状は図32(b)のよ
うにした。次に、作製したコア層3の分岐の部分を図3
(e)のようにスパッタ法を用いて金属クラッド層4で
取り囲む。ここでは金を使用したが、銀,白金,銅,ア
ルミニウム,モリブデン,タングステン,タンタル,ニ
ッケル,クロムなども使用できる。金属クラッド層4
は、基板に対して斜め方向からスパッタ法を用いて成膜
した。1回の成膜では片側のクラッドしかできないの
で、基板の傾き方向を変えて、複数回成膜することが必
要になる。コア層の上面にも多少金属膜が形成される
が、エッチングにより簡単に除去できる。次に、コア層
3及び金属クラッド層4の上に、酸化シリコンにボロン
を含有した上クラッド層5をTEOS+TEBの原料で
厚さ20μm程度形成し(図3(f))、光導波路を作
製した。この時の基板温度は300℃であった。低温で
上クラッド層5を成膜することにより、金属クラッド層
4に損傷を与えずに成膜できる。Embodiment 2 FIG. FIG. 6 is a diagram showing a T-branch optical waveguide according to a second embodiment of the present invention in which a wave impedance matching circuit and a mode filter are combined,
This is a branched optical waveguide manufactured by the same method as in the first embodiment. FIG. 6A is a plan view, and FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional configuration diagram taken along line bb in FIG. In the present embodiment, a branched optical waveguide is manufactured through the process steps shown in FIGS. First, using the film forming apparatus shown in FIG. 2, only TEOS and TEB vapors are supplied onto the silicon substrate 1 and made of quartz containing boron (B) in silicon oxide as shown in FIG. The lower cladding layer 2 was formed. The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, alkoxides of TEOS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a core film 13 made of quartz containing silicon oxide and germanium to a thickness of 6 μm. In forming the core film 13, the flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted so that the germanium oxide content was about 10%. The temperature of the substrate 1 was the same as in the case of forming the lower cladding layer 2. Next, a chromium mask 14 having a desired waveguide pattern is formed on the core film 13 by a photoengraving method using electron beam drawing, and is etched by RIE to be patterned into the core layer 3 having a predetermined waveguide width (FIG. 3). (C) (d)). The shape of the core was as shown in FIG. Next, the branch portion of the manufactured core layer 3 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3E, the metal clad layer 4 is used to surround the metal clad layer by using a sputtering method. Although gold is used here, silver, platinum, copper, aluminum, molybdenum, tungsten, tantalum, nickel, chromium, and the like can also be used. Metal clad layer 4
Was formed using a sputtering method from an oblique direction with respect to the substrate. Since only one side of the cladding can be formed by one film formation, it is necessary to form the film a plurality of times by changing the inclination direction of the substrate. Some metal film is also formed on the upper surface of the core layer, but can be easily removed by etching. Next, on the core layer 3 and the metal cladding layer 4, an upper cladding layer 5 containing boron in silicon oxide was formed with a thickness of about 20 μm using a raw material of TEOS + TEB (FIG. 3 (f)) to produce an optical waveguide. . The substrate temperature at this time was 300 ° C. By forming the upper cladding layer 5 at a low temperature, the film can be formed without damaging the metal cladding layer 4.
【0024】本実施の形態において作製した分岐光導波
路に波長1.55μmのレーザ光を用いてファイバから
の端面結合により縦偏波光導波モードを励起した。導波
路内を伝搬し、導波路端面から出射される光は単一モー
ドによるものであった。分岐光導波路全体の損失は2.
5dBであり、低損失な結果が得られた。インピーダン
スマッチング回路を組み合わせていることより、反射光
を低減し、モードフィルタを組み合わせているのでモー
ド変換がないことにより、このような良好な結果が得ら
れたと言える。A vertically polarized optical waveguide mode was excited by coupling end faces from a fiber using laser light having a wavelength of 1.55 μm in the branch optical waveguide produced in the present embodiment. The light propagating in the waveguide and emitted from the end face of the waveguide was in a single mode. The loss of the entire branch optical waveguide is 2.
5 dB, and a low loss result was obtained. By combining an impedance matching circuit, reflected light is reduced, and since a mode filter is combined, there is no mode conversion, so it can be said that such a good result was obtained.
【0025】実施の形態3.本実施の形態では、火炎堆
積法を用いて、波動インピーダンスマッチング回路とモ
ードフィルタを組み合わせたL曲がり光導波路を作製し
た。火炎堆積法ではCVD法に比べて低損失な膜ができ
るが、実施の形態1、2のように金属クラッド層4を作
製した後に上クラッド層5を成膜したのでは、火炎堆積
法特有の高温な熱処理工程のため金属クラッド層4が損
傷を受ける。そこで光導波路の構成を図1に示す実施の
形態1のものとは異なる構成とした。図7は実施の形態
3によるL曲がり光導波路を示す図であり、図7(a)
は平面図、図7(b)は図7(a)のb−b線での断面
構成図である。Embodiment 3 In the present embodiment, an L-bend optical waveguide combining a wave impedance matching circuit and a mode filter is manufactured using the flame deposition method. Although the flame deposition method can produce a film with lower loss than the CVD method, if the upper cladding layer 5 is formed after the metal cladding layer 4 is formed as in the first and second embodiments, the flame deposition method is peculiar to the flame deposition method. The metal clad layer 4 is damaged due to the high temperature heat treatment step. Therefore, the configuration of the optical waveguide is different from that of the first embodiment shown in FIG. FIG. 7 is a diagram showing an L-bend optical waveguide according to the third embodiment, and FIG.
FIG. 7B is a plan view, and FIG. 7B is a cross-sectional configuration diagram taken along line bb of FIG. 7A.
【0026】図8は火炎堆積法による成膜装置を示す図
であり、16は水素ガス、17はバーナ、18はターン
テーブルである。図に示すように、アルゴンガスをキャ
リアガス導入口6から、塩化シリコン(SiCl4 )、
塩化ボロン(BCl3 )、塩化ゲルマニウム(GeCl
4 )等の液体原料が収納された原料容器8へ導入し、さ
らにこれら出発原料を、水素ガス16を用いた酸水素バ
ーナ17へ輸送し、火炎中にて加水分解して微粉末状の
ボロンを含む酸化シリコンを作製し、これをターンテー
ブル18上の基板1へ吹き付けて堆積する。なお、各原
料容器8ごとに流量調節器7が付属しており、3種類の
出発原料を任意の割合で基板1上へ輸送することができ
る。各原料の割合によって成膜される光導波路膜の厚み
方向の屈折率を制御できる。すなわち、火炎堆積の当初
はボロンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッ
ド層2を形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを
約10%前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸
化シリコンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃
の温度で透明化のための熱処理を行う必要がある。透明
化処理後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属
クロム膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法
により所望の導波路パターンの金属クロム膜を作製す
る。その後、RIE(反応性イオンエッチング)法によ
りコア膜をエッチングして、金属クロム膜で覆われてい
ないコア膜を取り除き、所定の幅のコア3を形成する。
その後、再びボロンを含みゲルマニウムを含まない酸化
シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子を堆積し、高
温熱処理をして上クラッド層5を形成して光導波路を作
製する。コアの形状は図32(a)のようにした。光導
波路の屈折率は、クラッド層が1.4572、コア層が
1.4670であり、コア層とクラッド層の屈折率差は
0.7%であった。FIG. 8 is a view showing a film forming apparatus by the flame deposition method, in which 16 is a hydrogen gas, 17 is a burner, and 18 is a turntable. As shown in the figure, argon gas is supplied from a carrier gas inlet 6 through silicon chloride (SiCl 4 ),
Boron chloride (BCl 3 ), germanium chloride (GeCl
4 ), etc., into a raw material container 8 containing a liquid raw material, and transport these starting materials to an oxyhydrogen burner 17 using hydrogen gas 16 and hydrolyze in a flame to form fine powdered boron. Is produced and sprayed and deposited on the substrate 1 on the turntable 18. A flow controller 7 is attached to each raw material container 8, and three types of starting raw materials can be transported onto the substrate 1 at an arbitrary ratio. The refractive index in the thickness direction of the optical waveguide film formed can be controlled by the ratio of each raw material. That is, at the beginning of the flame deposition, only the silicon oxide containing boron is sprayed to form the lower cladding layer 2, and then about 10% of germanium is doped according to the refractive index to form a core film. However, after depositing the silicon oxide fine particle film, the temperature should be 1000 to 1200 ° C.
It is necessary to perform a heat treatment for transparency at the temperature described above. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chrome film having a desired waveguide pattern is produced by a photolithography method using electron beam drawing. Thereafter, the core film is etched by RIE (reactive ion etching) to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core 3 having a predetermined width.
Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer 5 to produce an optical waveguide. The shape of the core was as shown in FIG. The refractive index of the optical waveguide was 1.4572 for the cladding layer and 1.4670 for the core layer, and the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer was 0.7%.
【0027】このように作製した光導波路に、図9の工
程を経て金属クラッド層4を取り付けた。まず、上クラ
ッド層5の上にクロム膜をスパッタ法により成膜し、電
子ビーム描画を用いた写真製版法により図9(a)のよ
うにマスクする。次に図9(b)のようにウエットエッ
チングによりコア側面に沿って上クラッド層を除去し、
最後に金属クラッド層4をスパッタ法により成膜する
(図9(c))。このように、光導波路作製後に溝を形
成し、金属を充填する方法であるので、高温処理が必要
な成膜法で上クラッド層5を成膜しても、金属クラッド
層4が損傷を受けることはない。A metal clad layer 4 was attached to the optical waveguide thus manufactured through the process shown in FIG. First, a chromium film is formed on the upper cladding layer 5 by a sputtering method, and is masked by a photolithography method using electron beam drawing as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9B, the upper cladding layer is removed along the side surface of the core by wet etching.
Finally, a metal clad layer 4 is formed by a sputtering method (FIG. 9C). As described above, since the groove is formed after the optical waveguide is formed and the metal is filled, the metal clad layer 4 is damaged even if the upper clad layer 5 is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment. Never.
【0028】本実施の形態において作製したL曲がり光
導波路に波長1.55μmのレーザー光を用いて端面結
合により縦偏波光導波モードを励起した。導波路内を伝
搬し、導波路端面から出射される光は単一モードによる
ものであり、曲がり光導波路全体の損失は0.5dBで
あることを確認した。インピーダンスマッチング回路を
組み合わせていることより、反射光を低減し、モードフ
ィルタを組み合わせていることよりモード変換がないこ
とにより、また更に、石英系材料からなる膜を、損失の
小さな膜を成膜できる火炎堆積法によって成膜したこと
により、このような良好な結果が得られたと言える。A vertically polarized optical waveguide mode was excited by end face coupling using laser light having a wavelength of 1.55 μm in the L-bent optical waveguide produced in the present embodiment. It was confirmed that the light propagating in the waveguide and emitted from the end face of the waveguide was in a single mode, and the loss of the entire bent optical waveguide was 0.5 dB. The combination of an impedance matching circuit reduces reflected light, and the combination of a mode filter eliminates mode conversion. Furthermore, a film made of a quartz-based material can be formed with a small loss. It can be said that such good results were obtained by forming the film by the flame deposition method.
【0029】なお、上記実施の形態3と同様な方法で、
再度、L曲がり光導波路を作製する際に、コア側面のク
ラッドをRIEエッチングで落とす工程で、図10に示
す様にコア側面にクラッドが0.5ミクロンほど残っ
た。しかし、損失を測定した結果、0.7dB程度であ
り、0.5ミクロンほどクラッドが残ったとしても、十
分低損失な曲がり光導波路が得られることがわかった。Note that, in the same manner as in the third embodiment,
When the L-bent optical waveguide is formed again, the cladding on the side surface of the core is removed by RIE etching to leave the cladding on the side surface of the core at about 0.5 μm as shown in FIG. However, as a result of measuring the loss, it was found to be about 0.7 dB, and a bent optical waveguide with sufficiently low loss could be obtained even if the cladding remained about 0.5 μm.
【0030】実施の形態4.実施の形態3と同様に火炎
堆積法を用いて図6のようなT分岐光導波路を作製し
た。火炎堆積法においては、基板上に当初はボロンを含
む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド層2を形成
し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約10%前後
ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化シリコンの
微粒子膜堆積後、1000から1200℃の温度で透明
化のための熱処理を行う必要がある。透明化処理後、ス
パッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム膜を形
成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により所望の
導波路パターンの金属クロム膜を作製する。その後、R
IE(反応性イオンエッチング)法によりコア膜をエッ
チングして、金属クロム膜で覆われていないコア膜を取
り除き、所定の幅のコア3を形成する。その後、再びボ
ロンを含みゲルマニウムを含まない酸化シリコン組成
で、火炎堆積法により微粒子を堆積し、高温熱処理をし
て上クラッド層5を形成して光導波路を作製する。コア
の形状は図32(b)のようにした。Embodiment 4 A T-branch optical waveguide as shown in FIG. 6 was manufactured by using the flame deposition method in the same manner as in the third embodiment. In the flame deposition method, initially, only silicon oxide containing boron is sprayed on the substrate to form the lower cladding layer 2 and then doping with about 10% of germanium according to the refractive index to form a core film. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chrome film having a desired waveguide pattern is produced by a photolithography method using electron beam drawing. Then, R
The core film is etched by the IE (Reactive Ion Etching) method to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming the core 3 having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer 5 to produce an optical waveguide. The shape of the core was as shown in FIG.
【0031】このように作製したT分岐光導波路に、図
9の工程を経て金属クラッド層4を取り付けた。まず、
上クラッド層5の上にクロム膜をスパッタ法により成膜
し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により図9
(a)のようにマスクする。次に図9(b)のようにウ
エットエッチングによりコア側面に沿って上クラッド層
を除去し、最後に金属クラッド層4をスパッタ法により
成膜する(図9(c))。このように、光導波路作製後
に溝を形成し、金属を充填する方法であるので、高温処
理が必要な成膜法で上クラッド層5を成膜しても、金属
クラッド層4が損傷を受けることはない。The metal clad layer 4 was attached to the T-branch optical waveguide thus manufactured through the process shown in FIG. First,
A chromium film is formed on the upper cladding layer 5 by a sputtering method, and FIG.
Mask as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9B, the upper clad layer is removed along the side surface of the core by wet etching, and finally the metal clad layer 4 is formed by a sputtering method (FIG. 9C). As described above, since the groove is formed after the optical waveguide is formed and the metal is filled, the metal clad layer 4 is damaged even if the upper clad layer 5 is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment. Never.
【0032】本実施の形態において作製した分岐光導波
路に波長1.55μmのレーザー光を用いて端面結合に
より縦偏波光導波モードを励起した。導波路内を伝搬
し、導波路端面から出射される光は単一モードによるも
のであり、分岐光導波路全体の損失は1.4dBである
ことを確認した。インピーダンスマッチング回路を組み
合わせていることより、反射光を低減し、モードフィル
タを組み合わせていることよりモード変換がないことに
より、また更に、石英系材料からなる膜を、損失の小さ
な膜を成膜できる火炎堆積法によって成膜したことによ
り、このような良好な結果が得られたと言える。A vertically polarized optical waveguide mode was excited by end face coupling using laser light having a wavelength of 1.55 μm in the branch optical waveguide produced in the present embodiment. It was confirmed that the light propagating in the waveguide and emitted from the end face of the waveguide was due to a single mode, and the loss of the entire branch optical waveguide was 1.4 dB. The combination of an impedance matching circuit reduces reflected light, and the combination of a mode filter eliminates mode conversion. Furthermore, a film made of a quartz-based material can be formed with a small loss. It can be said that such good results were obtained by forming the film by the flame deposition method.
【0033】実施の形態5.通常光通信に用いられる石
英系直線状光導波路のコア幅は、6〜8μm程度であ
る。しかし、前述の金属クラッド層4を有するL曲がり
光導波路、及びT分岐光導波路のコア幅は、光通信に用
いられる波長1.55μm帯では3μm程度となる(コ
ア幅=2λ)。よってそれらの導波路を直接結合したの
では結合損失が大きくなる。本実施の形態は、石英系直
線状光導波路と金属クラッド層4を有するL曲がり光導
波路との結合部に階段式テーパ構造を用いることにより
結合損失を低減させたものである。Embodiment 5 FIG. The core width of a silica-based linear optical waveguide generally used for optical communication is about 6 to 8 μm. However, the core width of the L-bend optical waveguide having the metal clad layer 4 and the T-branch optical waveguide is about 3 μm in the wavelength band of 1.55 μm used for optical communication (core width = 2λ). Therefore, when those waveguides are directly coupled, the coupling loss increases. In the present embodiment, a coupling loss is reduced by using a stepped taper structure at a coupling portion between a quartz-based linear optical waveguide and an L-bent optical waveguide having a metal clad layer 4.
【0034】図11は実施の形態5によるL曲がり光導
波路を示す図であり、図11(a)は平面図、図11
(b)は図11(a)のb−b線での断面構成図であ
る。図12は実施の形態5による石英系直線状光導波路
とL曲がり光導波路との結合部を示す図であり、階段式
テーパ構造のサイズは上記各実施の形態に示されたL曲
がり光導波路及びT分岐光導波路と同様に、波動インピ
ーダンスが整合するように設計する。設計値を図12に
示す。FIG. 11 is a view showing an L-bend optical waveguide according to the fifth embodiment, and FIG. 11 (a) is a plan view and FIG.
FIG. 12B is a cross-sectional configuration diagram taken along line bb of FIG. FIG. 12 is a view showing a coupling portion between a silica-based linear optical waveguide and an L-bent optical waveguide according to the fifth embodiment. The size of the stepped taper structure is the same as that of the L-bent optical waveguide and the L-bend optical waveguide described in each of the above embodiments. As in the case of the T-branch optical waveguide, the wave impedance is designed to be matched. FIG. 12 shows the design values.
【0035】石英膜の成膜は熱分解CVD法で実施す
る。熱分解CVD装置は図2に示す装置と同様に3個の
原料容器8を備えており、3種類の原料蒸気を同時に基
板1上に供給できる。各原料は、温度制御可能な密閉容
器8に充填され、原料蒸気の流量調整が正確にできる流
量調節器7により、それぞれの蒸気の流量を独立に制御
でき、3種類のアルコキシド原料を任意の割合で反応管
9内の基板1上へ輸送することが可能である。それによ
りCVD膜の屈折率を制御できる。反応管9へは、亜酸
化窒素ガス(N2O )を導入し、基板1温度を950℃
として、原料の分解・反応を熱により促進させ、設置し
た基板1に成膜する。基板1は、3インチ径のシリコン
基板を使用した。成膜速度は、4μm/時間であった。
熱分解CVD法は、オゾン酸化CVD法、プラズマCV
D法等に比べて損失の小さな膜が成膜できる。The quartz film is formed by a thermal decomposition CVD method. The thermal decomposition CVD apparatus includes three raw material containers 8 as in the apparatus shown in FIG. 2, and can supply three types of raw material vapors onto the substrate 1 at the same time. Each raw material is filled in a closed vessel 8 whose temperature can be controlled, and the flow rate of each vapor can be independently controlled by a flow controller 7 capable of accurately adjusting the flow rate of the raw material vapor, so that three kinds of alkoxide raw materials can be mixed at an arbitrary ratio. Can be transported onto the substrate 1 in the reaction tube 9. Thereby, the refractive index of the CVD film can be controlled. Nitrous oxide gas (N 2 O) was introduced into the reaction tube 9, and the temperature of the substrate 1 was set to 950 ° C.
As a result, the decomposition and reaction of the raw materials are promoted by heat, and a film is formed on the substrate 1 provided. As the substrate 1, a silicon substrate having a diameter of 3 inches was used. The deposition rate was 4 μm / hour.
The thermal decomposition CVD method includes an ozone oxidation CVD method and a plasma CV
A film having a smaller loss can be formed as compared with the method D or the like.
【0036】本実施の形態ではまず、オゾン酸化型CV
D法の場合と同様に、酸化シリコン中にボロンを含む下
クラッド層2を20ミクロン成膜し(原料はTEOS+
TEB)、その後酸化シリコン中にゲルマニウムを含む
コア膜を成膜する(原料はTEOS+TEG)。その
後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム
膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により
所望の導波路パターンの金属クロム膜を作製する。その
後、RIE(反応性イオンエッチング)法によりコア膜
をエッチングして、金属クロム膜で覆われていないコア
膜を取り除き、所定の幅のコア3を形成する。その後、
再びボロンを含みゲルマニウムを含まない酸化シリコン
組成で、CVD膜を堆積して光導波路を作製する(原料
はTEOS+TEB)。曲がり部のコアの形状は図32
(a)のようにし、曲がり光導波路と石英系直線状光導
波路との結合部のコアの形状は図12のようにした。In this embodiment, first, an ozone oxidation type CV
As in the case of the method D, a lower cladding layer 2 containing boron in silicon oxide is formed to a thickness of 20 μm (the raw material is TEOS +
TEB), and then a core film containing germanium in silicon oxide is formed (the raw material is TEOS + TEG). Thereafter, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern is formed by a photoengraving method using electron beam drawing. Thereafter, the core film is etched by RIE (reactive ion etching) to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core 3 having a predetermined width. afterwards,
Again, a CVD film is deposited with a silicon oxide composition containing boron and no germanium to produce an optical waveguide (the raw material is TEOS + TEB). The shape of the bent core is shown in FIG.
As shown in FIG. 12A, the shape of the core at the joint between the bent optical waveguide and the silica-based linear optical waveguide was as shown in FIG.
【0037】このように作製した光導波路に、実施の形
態3と同様に、図9に示す工程を経て金属クラッド層4
を取り付けた。ただし本実施の形態においては図9の
(a)の工程の、クロムマスク14をマスクする際に、
図11(a)の金属クラッド層4が存在する領域以外に
マスクすれば、図11(a)のような光導波路を形成で
きる。このような構成にすることにより、曲がり光導波
路と石英系直線状光導波路との結合損失を小さくでき
る。作製した各石英膜の屈折率は、クラッド層で1.4
585、ゲルマニウムをドープしたコア層で1.471
0であり、屈折率差は約0.8%であった。The optical waveguide thus manufactured is subjected to the steps shown in FIG.
Was attached. However, in the present embodiment, when masking the chrome mask 14 in the step of FIG.
An optical waveguide as shown in FIG. 11A can be formed by masking the region other than the region where the metal clad layer 4 exists in FIG. With such a configuration, the coupling loss between the bent optical waveguide and the silica-based linear optical waveguide can be reduced. The refractive index of each manufactured quartz film was 1.4 in the cladding layer.
585, 1.471 for germanium-doped core layer
0 and the refractive index difference was about 0.8%.
【0038】本実施の形態において作製した曲がり光導
波路に直線状光導波路を通じて縦偏波光導波モードを励
起させた。導波路端面から出射される光は単一モードに
よるものであり、導波路全体の損失は0.2dBである
ことを確認した。曲がり光導波路と直線状光導波路との
結合部にテーパ構造を作製しなかった場合には損失は
0.5dBであったのでテーパ構造により損失を低減で
きた。A vertically polarized optical waveguide mode was excited in the bent optical waveguide produced in the present embodiment through a linear optical waveguide. It was confirmed that the light emitted from the end face of the waveguide was due to a single mode, and the loss of the entire waveguide was 0.2 dB. When the tapered structure was not formed at the joint between the bent optical waveguide and the linear optical waveguide, the loss was 0.5 dB, so the loss could be reduced by the tapered structure.
【0039】なお、本実施の形態は金属クラッド層を有
するL曲がり光導波路と石英系直線状光導波路との結合
部に関するものであるが、金属クラッド層を有する光導
波路とファイバコネクタとの接合部にも同様に実施する
ことができる。金属クラッド層を有する光導波路の端面
に階段式テーパ構造を形成し、ファイバコネクタと結合
すれば、結合損失を低減させることができる。The present embodiment relates to a joint between an L-bend optical waveguide having a metal clad layer and a silica-based linear optical waveguide. Can be similarly implemented. If a stepped taper structure is formed on the end face of the optical waveguide having a metal clad layer and the optical waveguide is coupled to a fiber connector, coupling loss can be reduced.
【0040】実施の形態6.図13は実施の形態6によ
るT分岐光導波路を示す図であり、図13(a)は平面
図、図13(b)は図13(a)のb−b線での断面構
成図である。本実施の形態は実施の形態5と同様に、石
英系直線状光導波路との結合部に、階段式テーパ構造を
有するものであり、階段式テーパ構造のサイズは波動イ
ンピーダンスが整合するように設計する。本実施の形態
による光導波路は上記実施の形態5と同様に、熱分解C
VD法により形成できる。本実施の形態において作製し
たT分岐光導波路に直線状光導波路を通じて縦偏波光導
波モードを励起させた。導波路端面から出射される光は
単一モードによるものであり、導波路全体の損失は0.
9dBであることを確認した。T分岐光導波路と直線状
光導波路との結合部にテーパ構造を作製しなかった場合
には損失は1.4dBであったのでテーパ構造により損
失を低減できた。Embodiment 6 FIG. 13A and 13B are diagrams showing a T-branch optical waveguide according to a sixth embodiment, where FIG. 13A is a plan view, and FIG. 13B is a cross-sectional configuration diagram along line bb in FIG. . In the present embodiment, similarly to the fifth embodiment, a step-type taper structure is provided at a coupling portion with a quartz-based linear optical waveguide, and the size of the step-type taper structure is designed so that wave impedance is matched. I do. The optical waveguide according to the present embodiment has a thermal decomposition C
It can be formed by the VD method. In the T-branch optical waveguide manufactured in the present embodiment, a vertically polarized optical waveguide mode was excited through a linear optical waveguide. The light emitted from the end face of the waveguide is due to a single mode, and the loss of the entire waveguide is 0.
It was confirmed to be 9 dB. When the tapered structure was not formed at the joint between the T-branch optical waveguide and the linear optical waveguide, the loss was 1.4 dB, so the loss could be reduced by the tapered structure.
【0041】実施の形態7.図14は実施の形態7によ
る曲がり光導波路を示す図であり、図14(a)は曲が
り光導波路を示す平面構成図、図14(b)は断面構成
図である。図において、19はコア層3における高屈折
率領域を示す。通常の石英系曲線状光導波路を光が透過
するとき、光は導波路側面での反射によって曲げられ
る。しかしその場合、曲率半径を小さくすると、曲線の
外側への放射損失が大きくなる。本実施の形態では、放
射損失を低減させる目的で曲線状光導波路のコアに屈折
率の分布を生じさせ、光導波モードが曲がりやすい構造
にした。即ち、自由空間において光がプリズム中を透過
すると光は曲げられる。導波路中を伝搬する導波光にお
いても同様に、コア中に屈折率分布が生じていれば導波
光はある方向に曲げられる。導波路の曲がっている方向
と屈折率分布によって曲げられる方向を同一にすること
により導波光は効率良く曲がり、放射損失は低減され
る。本実施の形態では曲線状光導波路のコア層3の内側
に高屈折率領域19を設け、光を曲がりやすくしたもの
である。Embodiment 7 FIG. 14A and 14B are views showing a bent optical waveguide according to the seventh embodiment, FIG. 14A is a plan view showing a bent optical waveguide, and FIG. 14B is a sectional view. In the figure, 19 indicates a high refractive index region in the core layer 3. When light passes through an ordinary quartz-based curved optical waveguide, the light is bent by reflection at the side surface of the waveguide. However, in that case, if the radius of curvature is reduced, the radiation loss to the outside of the curve increases. In the present embodiment, in order to reduce radiation loss, a distribution of the refractive index is generated in the core of the curved optical waveguide, so that the optical waveguide mode is easily bent. That is, when light passes through the prism in free space, the light is bent. Similarly, in the case of the guided light propagating in the waveguide, if the refractive index distribution occurs in the core, the guided light is bent in a certain direction. By making the direction in which the waveguide is bent and the direction bent by the refractive index distribution the same, the guided light is bent efficiently, and radiation loss is reduced. In the present embodiment, a high refractive index region 19 is provided inside the core layer 3 of the curved optical waveguide, so that light is easily bent.
【0042】本実施の形態ではオゾン酸化型CVD法に
より、コアにゲルマニウムを含む曲率半径1mmの石英
系曲線状光導波路を作製した。作製方法としてはまず、
図2に示した成膜装置を用いて、シリコン基板1上にT
EOS、TEBの蒸気のみを供給し、酸化シリコンにボ
ロン(B)を含有した石英からなる下クラッド層2を成
膜した。成膜時の温度は500度とした。下クラッド層
2の厚さは、20μm程度とした。このときの下クラッ
ド層2の屈折率は、1.4682であった。次に、TE
OSとTEGのアルコキシドを同時に基板1上に供給し
て、酸化シリコンにゲルマニウムを含有した石英からな
る高屈折率層(コア膜)を6μmの厚さに成膜した。コ
ア膜の成膜では、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10
%になるように、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流
量調整を行った。基板1の温度は、下クラッド層2の成
膜の場合と同一とした。次にコア膜上に電子ビーム描画
を用いた写真製版法により所望の導波路パターンのクロ
ムマスクを作製し、RIEでエッチングして所定の導波
路幅のコア層3にパターニングした。コアの形状は曲線
状とした。次に、コア層3上に、酸化シリコンにボロン
を含有した上クラッド層5をTEOS+TEBの原料で
厚さ20μm程度形成し、光導波路を作製した。この時
の基板温度は500℃であった。屈折率は、上クラッド
層5で、1.4682、ゲルマニウムをドープしたコア
層3で1.4788であり、屈折率差は約0.7%であ
った。石英系の光導波路を作製した後、紫外光(エキシ
マレーザ、KrF:波長248nm)を曲線状光導波路
に照射すると、紫外光が当たったコア部分の屈折率が大
きくなる。これは、強い光エネルギーにより作製された
カラーセンターで屈折率が変化する現象である。適当な
形状の金属製マスクを通して紫外光をコア層3に照射す
ることにより、コア層3に任意の屈折率分布を生じさせ
ることができる。金属製マスクを通して紫外光を照射し
た曲線状光導波路は図14(a)のような構成となり、
光は屈折率の高い方向へ屈折する性質があるので、コア
に沿って光導波モードが曲がりやすくなり、放射損失が
小さくなる。In this embodiment, a quartz-based curved optical waveguide having a radius of curvature of 1 mm containing germanium in the core was manufactured by the ozone oxidation type CVD method. First, as a manufacturing method,
Using the film forming apparatus shown in FIG.
Only the vapor of EOS and TEB was supplied to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide. The temperature during film formation was 500 degrees. The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, TE
The alkoxides of OS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a high refractive index layer (core film) made of quartz containing silicon oxide and germanium to a thickness of 6 μm. In the formation of the core film, the content of germanium oxide is about 10
%, The flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted. The temperature of the substrate 1 was the same as in the case of forming the lower cladding layer 2. Next, a chrome mask having a desired waveguide pattern was formed on the core film by a photoengraving method using electron beam drawing, and was etched by RIE to pattern the core layer 3 having a predetermined waveguide width. The shape of the core was curved. Next, on the core layer 3, an upper clad layer 5 containing boron in silicon oxide was formed with a thickness of about 20 μm using a raw material of TEOS + TEB, and an optical waveguide was manufactured. The substrate temperature at this time was 500 ° C. The refractive index of the upper cladding layer 5 was 1.4682, and that of the core layer 3 doped with germanium was 1.4788, and the difference in refractive index was about 0.7%. When an ultraviolet light (excimer laser, KrF: wavelength of 248 nm) is applied to a curved optical waveguide after a quartz optical waveguide is manufactured, the refractive index of the core portion irradiated with the ultraviolet light increases. This is a phenomenon in which the refractive index changes in a color center produced by strong light energy. By irradiating the core layer 3 with ultraviolet light through an appropriately shaped metal mask, an arbitrary refractive index distribution can be generated in the core layer 3. A curved optical waveguide irradiated with ultraviolet light through a metal mask has a configuration as shown in FIG.
Since light has the property of being refracted in the direction of higher refractive index, the optical waveguide mode is easily bent along the core, and radiation loss is reduced.
【0043】以上のようにして高屈折率領域19を設け
ることにより、屈折率分布がない場合には光導波路の曲
がりによる損失は3.5dBであったものが、屈折率分
布がある場合には1.3dBとなり、屈折率分布の効果
が得られた。By providing the high refractive index region 19 as described above, the loss due to the bending of the optical waveguide was 3.5 dB when there was no refractive index distribution, but it was 3.5 dB when there was a refractive index distribution. 1.3 dB, and the effect of the refractive index distribution was obtained.
【0044】実施の形態8.図15は実施の形態8によ
る曲がり光導波路を示す図であり、図15(a)は曲が
り光導波路を示す平面構成図、図15(b)は断面構成
図である。図において、19はコア層3における高屈折
率領域を示す。本実施の形態では、実施の形態7と同様
に、石英系曲線状光導波路のコア層3に屈折率分布を形
成したものを作製した。ただしここでは、屈折率分布の
形状を図15(a)に示すように三角形状とした。Embodiment 8 FIG. 15A and 15B show a bent optical waveguide according to the eighth embodiment. FIG. 15A is a plan view showing a bent optical waveguide, and FIG. 15B is a cross-sectional view. In the figure, 19 indicates a high refractive index region in the core layer 3. In the present embodiment, similarly to the seventh embodiment, a quartz-based curved optical waveguide in which a refractive index distribution is formed on the core layer 3 was manufactured. However, here, the shape of the refractive index distribution was triangular as shown in FIG.
【0045】本実施の形態ではオゾン酸化型CVD法に
より、コアにゲルマニウムを含む曲率半径1mmの石英
系曲線状光導波路を作製した。作製方法としてはまず、
図2に示した成膜装置を用いて、シリコン基板1上にT
EOS、TEBの蒸気のみを供給し、酸化シリコンにボ
ロン(B)を含有した石英からなる下クラッド層2を成
膜した。成膜時の温度は500度とした。下クラッド層
2の厚さは、20μm程度とした。このときの下クラッ
ド層2の屈折率は、1.4682であった。次に、TE
OSとTEGのアルコキシドを同時に基板1上に供給し
て、酸化シリコンにゲルマニウムを含有した石英からな
る高屈折率層(コア膜)を6μmの厚さに成膜した。コ
ア膜の成膜では、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10
%になるように、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流
量調整を行った。基板1の温度は、下クラッド層2の成
膜の場合と同一とした。次にコア膜上に電子ビーム描画
を用いた写真製版法により所望の導波路パターンのクロ
ムマスクを作製し、RIEでエッチングして所定の導波
路幅のコア層3にパターニングした。コアの形状は曲線
状とした。次に、コア層3上に、酸化シリコンにボロン
を含有した上クラッド層5をTEOS+TEBの原料で
厚さ20μm程度形成し、光導波路を作製した。この時
の基板温度は500℃であった。屈折率は、上クラッド
層5で、1.4682、ゲルマニウムをドープしたコア
層3で1.4788であり、屈折率差は約0.7%であ
った。作製した曲率半径1mmの石英系曲線状光導波路
のコア層3に、実施の形態7と同様な方法で屈折率分布
を生じさせた。ただし、屈折率分布の形状は図15に示
すように三角形状とした。コア層3に紫外光を照射する
際に、コア層3の曲線に沿い三角形状の穴が、無数にあ
いた金属製マスクを通して照射すれば、図15のような
屈折率分布が得られる。In this embodiment, a quartz-based curved optical waveguide having a radius of curvature of 1 mm containing germanium in the core was manufactured by the ozone oxidation type CVD method. First, as a manufacturing method,
Using the film forming apparatus shown in FIG.
Only the vapor of EOS and TEB was supplied to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide. The temperature during film formation was 500 degrees. The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, TE
The alkoxides of OS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a high refractive index layer (core film) made of quartz containing silicon oxide and germanium to a thickness of 6 μm. In the formation of the core film, the content of germanium oxide is about 10
%, The flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted. The temperature of the substrate 1 was the same as in the case of forming the lower cladding layer 2. Next, a chrome mask having a desired waveguide pattern was formed on the core film by a photoengraving method using electron beam drawing, and was etched by RIE to pattern the core layer 3 having a predetermined waveguide width. The shape of the core was curved. Next, on the core layer 3, an upper clad layer 5 containing boron in silicon oxide was formed with a thickness of about 20 μm using a raw material of TEOS + TEB, and an optical waveguide was manufactured. The substrate temperature at this time was 500 ° C. The refractive index of the upper cladding layer 5 was 1.4682, and that of the core layer 3 doped with germanium was 1.4788, and the difference in refractive index was about 0.7%. A refractive index distribution was generated in the core layer 3 of the manufactured silica-based curved optical waveguide having a curvature radius of 1 mm in the same manner as in the seventh embodiment. However, the shape of the refractive index distribution was triangular as shown in FIG. When irradiating the core layer 3 with ultraviolet light, if the triangular holes along the curve of the core layer 3 are irradiated through an innumerable metal mask, a refractive index distribution as shown in FIG. 15 can be obtained.
【0046】このように多数の三角形状の高屈折率領域
19を設けることにより、曲線状のコア層3の内側と外
側とで屈折率分布が生じ、累積としての光の屈折は大き
なものとなり、紫外光照射による屈折率変化量が小さく
とも大きな屈折の効果が得られる。屈折の効果により導
波光の放射損失は低減され、屈折率分布を生じさせなか
った場合は曲線部よる損失は3.5dBであったもの
が、屈折率分布を生じさせた場合には0.5dBとなっ
た。By providing a large number of triangular high refractive index regions 19 in this manner, a refractive index distribution occurs inside and outside the curved core layer 3, and the cumulative light refraction becomes large. Even if the amount of change in the refractive index due to ultraviolet light irradiation is small, a large refraction effect can be obtained. The radiation loss of the guided light is reduced by the effect of refraction, and when the refractive index distribution is not generated, the loss due to the curved portion is 3.5 dB, but when the refractive index distribution is generated, the loss is 0.5 dB. It became.
【0047】実施の形態9.図16は実施の形態9によ
るY分岐光導波路を示す図であり、図において、19は
コア層3における高屈折率領域を示す。通常の石英系Y
分岐光導波路において、その分岐角を大きくすると、分
岐部での散乱損失が大きくなる。本実施の形態では、散
乱損失を低減させる目的で30度の分岐角を有するY分
岐光導波路のコア層3に三角形状の屈折率の分布を生じ
させ、光導波モードが分岐しやすい構造にした。即ち、
実施の形態7、8と同様に、コア層中に高屈折率領域を
設け、屈折率分布を生じさせれば導波光はある方向に曲
げられる。導波路の分岐方向と屈折率分布によって曲げ
られる方向を同一にすることにより導波光は効率良く分
岐し、散乱損失は低減される。Embodiment 9 FIG. FIG. 16 is a diagram showing a Y-branch optical waveguide according to the ninth embodiment. In the figure, 19 indicates a high refractive index region in the core layer 3. Normal quartz Y
In a branch optical waveguide, if the branch angle is increased, the scattering loss at the branch part increases. In the present embodiment, in order to reduce scattering loss, a triangular refractive index distribution is generated in the core layer 3 of the Y-branch optical waveguide having a branch angle of 30 degrees, so that the optical waveguide mode is easily branched. . That is,
Similarly to the seventh and eighth embodiments, if a high refractive index region is provided in the core layer and a refractive index distribution is generated, the guided light is bent in a certain direction. By setting the branching direction of the waveguide and the direction bent by the refractive index distribution to be the same, the guided light is efficiently branched, and the scattering loss is reduced.
【0048】本実施の形態ではオゾン酸化型CVD法に
より、コアにゲルマニウムを含む石英系Y分岐光導波路
を作製した。作製方法としてはまず、図2に示した成膜
装置を用いて、シリコン基板1上にTEOS、TEBの
蒸気のみを供給し、酸化シリコンにボロン(B)を含有
した石英からなる下クラッド層2を成膜した。成膜時の
温度は500度とした。下クラッド層2の厚さは、20
μm程度とした。このときの下クラッド層2の屈折率
は、1.4682であった。次に、TEOSとTEGの
アルコキシドを同時に基板1上に供給して、酸化シリコ
ンにゲルマニウムを含有した石英からなる高屈折率層
(コア膜)を6μmの厚さに成膜した。コア膜の成膜で
は、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10%になるよう
に、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流量調整を行っ
た。基板1の温度は、下クラッド層2の成膜の場合と同
一とした。次にコア膜上に電子ビーム描画を用いた写真
製版法により所望の導波路パターンのクロムマスクを作
製し、RIEでエッチングして所定の導波路幅のコア層
3にパターニングした。コアの形状は図16のようにY
分岐とした。次に、コア層3上に、酸化シリコンにボロ
ンを含有した上クラッド層5をTEOS+TEBの原料
で厚さ20μm程度形成し、光導波路を作製した。この
時の基板温度は500℃であった。作製したY分岐光導
波路のコア層3に、実施の形態7と同様な方法で屈折率
分布を生じさせた。ただし、屈折率分布の形状は図16
のように三角形状とした。コア層3に紫外光を照射する
際に、所望の形状の穴があいた金属製マスクを通して照
射すれば、図16のような屈折率分布が得られる。In the present embodiment, a quartz-based Y-branch optical waveguide containing germanium in the core was manufactured by the ozone oxidation type CVD method. First, only the TEOS and TEB vapors are supplied onto the silicon substrate 1 using the film forming apparatus shown in FIG. 2 to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide. Was formed. The temperature during film formation was 500 degrees. The thickness of the lower cladding layer 2 is 20
It was about μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, alkoxides of TEOS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a high refractive index layer (core film) made of quartz containing silicon oxide and germanium to a thickness of 6 μm. In forming the core film, the flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted so that the germanium oxide content was about 10%. The temperature of the substrate 1 was the same as in the case of forming the lower cladding layer 2. Next, a chrome mask having a desired waveguide pattern was formed on the core film by a photoengraving method using electron beam drawing, and was etched by RIE to pattern the core layer 3 having a predetermined waveguide width. The shape of the core is Y as shown in FIG.
Branched. Next, on the core layer 3, an upper clad layer 5 containing boron in silicon oxide was formed with a thickness of about 20 μm using a raw material of TEOS + TEB, and an optical waveguide was manufactured. The substrate temperature at this time was 500 ° C. A refractive index distribution was generated in the core layer 3 of the manufactured Y-branch optical waveguide in the same manner as in the seventh embodiment. However, the shape of the refractive index distribution is shown in FIG.
The shape was triangular. When the core layer 3 is irradiated with ultraviolet light through a metal mask having holes of a desired shape, a refractive index distribution as shown in FIG. 16 is obtained.
【0049】このように分岐部に多数の三角形状の高屈
折率領域19を設けて、コア層3に屈折率分布を生じさ
せることにより、光が分岐しやすくなり、導波光の散乱
損失は低減される。屈折率分布を生じさせなかった場合
は分岐部での損失は4.1dBであったものが、屈折率
分布を生じさせた場合には2.1dBとなった。By providing a large number of triangular high-refractive-index regions 19 in the branching portion to generate a refractive index distribution in the core layer 3, light is easily branched, and scattering loss of guided light is reduced. Is done. When the refractive index distribution was not generated, the loss at the branch portion was 4.1 dB, but when the refractive index distribution was generated, the loss was 2.1 dB.
【0050】実施の形態10.通常の曲線状光導波路を
伝搬する光導波モードの磁界強度分布は、図17(a)
に示すように、曲率中心の外側へ大きくしみ出す。この
しみ出しが大きくなるほど放射損失は増加する。本実施
の形態は、石英系曲線状光導波路のコア層3に屈折率分
布を生じさせ、上記磁界強度分布のしみ出しを減少させ
て放射損失を低減するものである。Embodiment 10 FIG. FIG. 17A shows the magnetic field strength distribution of the optical waveguide mode propagating through the ordinary curved optical waveguide.
As shown in FIG. The radiation loss increases as the exudation increases. In the present embodiment, a refractive index distribution is generated in the core layer 3 of the silica-based curved optical waveguide, and the seepage of the magnetic field intensity distribution is reduced, thereby reducing radiation loss.
【0051】本実施の形態ではまず、実施の形態7、8
と同様に、オゾン酸化型CVD法により、コアにゲルマ
ニウムを含む曲率半径1mmの石英系曲線状光導波路を
作製した。作製した曲率半径1mmの石英系曲線状光導
波路のコア層3に、コア幅程度のビーム幅で、ガウス分
布型のビームプロファイルを有する紫外光をコアに照射
し、それを曲線状のコアに沿ってゆっくりと移動させ
た。また、紫外光の照射位置は、コア幅の中心よりも、
ビームの中心をやや曲率中心側に位置するように照射す
るようにした。このようにすることにより、コアの屈折
率変化量は、紫外光の強度が大きいほど大きくなるの
で、ビームプロファイルを反映した、図17(b)に示
す様なガウス分布状の屈折率分布が得られる。また、コ
ア幅の中心よりも、ビームの中心をやや曲率中心側に位
置するように照射したので、コアの曲率中心側の屈折率
の方が曲率中心外側の屈折率よりも大きくなる。このよ
うな屈折率分布を作製することにより、光導波モードの
磁界強度分布は、図17(b)に示すように、曲線状光
導波路の曲率中心側にシフトされ、放射損失は低減され
る。In this embodiment, first, Embodiments 7 and 8
Similarly to the above, a silica-based curved optical waveguide having a curvature radius of 1 mm containing germanium in the core was produced by an ozone oxidation type CVD method. The core layer 3 of the manufactured silica-based curved optical waveguide having a radius of curvature of 1 mm was irradiated with ultraviolet light having a Gaussian distribution type beam profile at a beam width about the core width, and the ultraviolet light was irradiated along the curved core. And moved slowly. In addition, the irradiation position of the ultraviolet light is larger than the center of the core width,
Irradiation was performed so that the center of the beam was positioned slightly toward the center of curvature. By doing so, the amount of change in the refractive index of the core increases as the intensity of the ultraviolet light increases, so that a Gaussian refractive index distribution as shown in FIG. 17B reflecting the beam profile is obtained. Can be In addition, since the irradiation is performed so that the center of the beam is located slightly closer to the center of curvature than the center of the core width, the refractive index on the center of curvature of the core is larger than the refractive index on the outside of the center of curvature. By producing such a refractive index distribution, the magnetic field intensity distribution of the optical waveguide mode is shifted toward the center of curvature of the curved optical waveguide as shown in FIG. 17B, and radiation loss is reduced.
【0052】このようにコア層3の曲がり部に屈折率分
布を生じさせることにより、屈折率分布を生じさせなか
った場合は曲線部での損失は3.5dBであったもの
が、屈折率分布を生じさせた場合には0.4dBとなっ
た。When the refractive index distribution is generated at the bent portion of the core layer 3 as described above, the loss at the curved portion was 3.5 dB when the refractive index distribution was not generated. Is 0.4 dB.
【0053】実施の形態11.図18は実施の形態11
による曲がり光導波路を示す図であり、図18(a)は
曲がり光導波路を示す平面図、図18(b)は断面図で
ある。本実施の形態では、金属クラッド層4と、高屈折
率領域19を設けたコア層3を組み合わせた、曲率半径
0.3mmの曲線状光導波路を示す。高屈折率領域19
のみ設け、金属クラッド層4を設けない実施の形態8の
ものに比べ、本実施の形態のものは、多少製造プロセス
は増えるが、放射損失が発生し難くなるため、曲線状光
導波路の曲率半径を小さくできる。Embodiment 11 FIG. FIG. 18 shows Embodiment 11
FIG. 18A is a plan view illustrating a bent optical waveguide, and FIG. 18B is a cross-sectional view illustrating the bent optical waveguide. In the present embodiment, a curved optical waveguide having a curvature radius of 0.3 mm in which the metal clad layer 4 and the core layer 3 provided with the high refractive index region 19 are combined is shown. High refractive index region 19
Compared to the eighth embodiment in which only the metal clad layer 4 is not provided, the manufacturing process of the present embodiment slightly increases the manufacturing process, but hardly causes radiation loss. Can be reduced.
【0054】本実施の形態では火炎堆積法により、曲線
状光導波路を作製する。作製方法としては、まず図8に
示した成膜装置を用いて、シリコン基板1上に、当初は
ボロンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド
層2を形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約
10%前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化
シリコンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃の
温度で透明化のための熱処理を行う必要がある。透明化
処理後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属ク
ロム膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法に
より所望の導波路パターン(曲線状)の金属クロム膜を
作製する。その後、RIE(反応性イオンエッチング)
法によりコア膜をエッチングして、金属クロム膜で覆わ
れていないコア膜を取り除き、所定の幅のコア層3を形
成する。その後、再びボロンを含みゲルマニウムを含ま
ない酸化シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子を堆
積し、高温熱処理をして上クラッド層5を形成して光導
波路を作製する。光導波路の屈折率は、クラッド層が
1.4572、コア層が1.4670であり、コア層と
クラッド層の屈折率差は0.7%であった。作製した光
導波路に、図9の工程を経て金属クラッド層4を取り付
けた。まず、上クラッド層5の上にクロム膜をスパッタ
法により成膜し、電子ビーム描画を用いた写真製版法に
より図9(a)のようにマスクする。次に図9(b)の
ようにウエットエッチングによりコア側面に沿って上ク
ラッド層を除去し、最後に金属クラッド層4をスパッタ
法により成膜する(図9(c))。光導波路作製後に溝
を形成し、金属を充填する方法であるので、高温処理が
必要な成膜法で上クラッド層5を成膜しても、金属クラ
ッド層4が損傷を受けることはない。このように作製し
た曲線状光導波路に、実施の形態8と同様にして、金属
マスクを通して紫外光を照射する方法で、図18のよう
な三角形状の屈折率分布を生じさせた。In this embodiment, a curved optical waveguide is manufactured by the flame deposition method. As a manufacturing method, first, only silicon oxide containing boron is sprayed on the silicon substrate 1 by using the film forming apparatus shown in FIG. 8 to form the lower cladding layer 2 and then germanium according to the refractive index. Of about 10% to form a core film. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern (curved shape) is formed by a photoengraving method using electron beam drawing. After that, RIE (Reactive Ion Etching)
The core film is etched by a method, and the core film not covered with the metal chromium film is removed to form a core layer 3 having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer 5 to produce an optical waveguide. The refractive index of the optical waveguide was 1.4572 for the cladding layer and 1.4670 for the core layer, and the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer was 0.7%. The metal clad layer 4 was attached to the manufactured optical waveguide through the process of FIG. First, a chromium film is formed on the upper cladding layer 5 by a sputtering method, and is masked by a photolithography method using electron beam drawing as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9B, the upper clad layer is removed along the side surface of the core by wet etching, and finally the metal clad layer 4 is formed by a sputtering method (FIG. 9C). Since the groove is formed and the metal is filled after the formation of the optical waveguide, the metal clad layer 4 is not damaged even if the upper clad layer 5 is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment. In the same manner as in the eighth embodiment, a triangular refractive index distribution as shown in FIG. 18 was generated by irradiating the curved optical waveguide thus manufactured with ultraviolet light through a metal mask.
【0055】金属クラッド層4と、高屈折率領域19を
設けたコア層3を組み合わせた、本実施の形態による曲
がり光導波路において、導波光の散乱損失は低減され、
金属クラッド層4及び高屈折率領域19を作製する前の
曲がり部における損失は5.5dBであったものが、作
製後には1.3dBとなった。In the bent optical waveguide according to the present embodiment in which the metal clad layer 4 and the core layer 3 provided with the high refractive index region 19 are combined, scattering loss of guided light is reduced.
The loss at the bent portion before producing the metal cladding layer 4 and the high refractive index region 19 was 5.5 dB, but it was 1.3 dB after the production.
【0056】実施の形態12.図19は実施の形態12
によるY分岐光導波路を示す図であり、金属クラッド層
4と、高屈折率領域19を設けたコア層3を組み合わせ
た、分岐角60度のY分岐光導波路を示す。Embodiment 12 FIG. FIG. 19 shows a twelfth embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a Y-branch optical waveguide having a branch angle of 60 degrees, in which a metal clad layer 4 and a core layer 3 provided with a high refractive index region 19 are combined.
【0057】本実施の形態では火炎堆積法により、Y分
岐光導波路を作製する。作製方法としては、まず図8に
示した成膜装置を用いて、シリコン基板1上に、当初は
ボロンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド
層2を形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約
10%前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化
シリコンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃の
温度で透明化のための熱処理を行う必要がある。透明化
処理後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属ク
ロム膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法に
より所望の導波路パターン(曲線状)の金属クロム膜を
作製する。その後、RIE(反応性イオンエッチング)
法によりコア膜をエッチングして、金属クロム膜で覆わ
れていないコア膜を取り除き、所定の幅のコア層3を形
成する。その後、再びボロンを含みゲルマニウムを含ま
ない酸化シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子を堆
積し、高温熱処理をして上クラッド層5を形成して光導
波路を作製する。光導波路の屈折率は、クラッド層が
1.4572、コア層が1.4670であり、コア層と
クラッド層の屈折率差は0.7%であった。作製した光
導波路に、図9の工程を経て金属クラッド層4を取り付
けた。まず、上クラッド層5の上にクロム膜をスパッタ
法により成膜し、電子ビーム描画を用いた写真製版法に
より図9(a)のようにマスクする。次に図9(b)の
ようにウエットエッチングによりコア側面に沿って上ク
ラッド層を除去し、最後に金属クラッド層4をスパッタ
法により成膜する(図9(c))。光導波路作製後に溝
を形成し、金属を充填する方法であるので、高温処理が
必要な成膜法で上クラッド層5を成膜しても、金属クラ
ッド層4が損傷を受けることはない。このように作製し
たY分岐光導波路に、実施の形態9と同様にして、金属
マスクを通して紫外光を照射する方法で、図19のよう
な三角形状の屈折率分布を生じさせた。In this embodiment, a Y-branch optical waveguide is manufactured by a flame deposition method. As a manufacturing method, first, only silicon oxide containing boron is sprayed on the silicon substrate 1 by using the film forming apparatus shown in FIG. 8 to form the lower cladding layer 2 and then germanium according to the refractive index. Of about 10% to form a core film. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern (curved shape) is formed by a photoengraving method using electron beam drawing. After that, RIE (Reactive Ion Etching)
The core film is etched by a method, and the core film not covered with the metal chromium film is removed to form a core layer 3 having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer 5 to produce an optical waveguide. The refractive index of the optical waveguide was 1.4572 for the cladding layer and 1.4670 for the core layer, and the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer was 0.7%. The metal clad layer 4 was attached to the manufactured optical waveguide through the process of FIG. First, a chromium film is formed on the upper cladding layer 5 by a sputtering method, and is masked by a photolithography method using electron beam drawing as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9B, the upper clad layer is removed along the side surface of the core by wet etching, and finally the metal clad layer 4 is formed by a sputtering method (FIG. 9C). Since the groove is formed and the metal is filled after the formation of the optical waveguide, the metal clad layer 4 is not damaged even if the upper clad layer 5 is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment. The Y-branch optical waveguide thus manufactured was irradiated with ultraviolet light through a metal mask in the same manner as in Embodiment 9 to generate a triangular refractive index distribution as shown in FIG.
【0058】金属クラッド層4と、高屈折率領域19を
設けたコア層3を組み合わせた、本実施の形態によるY
分岐光導波路において、導波光の散乱損失は低減され、
金属クラッド層4及び高屈折率領域19を作製する前の
分岐部における損失は7.2dBであったものが、作製
後には1.5dBとなった。The Y according to this embodiment in which the metal clad layer 4 and the core layer 3 provided with the high refractive index region 19 are combined.
In the branch optical waveguide, scattering loss of guided light is reduced,
The loss at the branch portion before forming the metal clad layer 4 and the high refractive index region 19 was 7.2 dB, but became 1.5 dB after the formation.
【0059】実施の形態13.図20(a)は、実施の
形態3によるL曲がり光導波路を適用した、マッハツエ
ンダ型光フィルタを示す構成図である。図において、2
0〜23はポート、24a、24bはカプラ、25はグ
レーティングである。幅6μmのコアからなる2個の3
dBカプラ24aと24bと間に5mm長のグレーティ
ング25を形成している。グレーティング25は、コア
層の屈折率が周期的に変化しているものであり、その周
期とマッチングする光のみが反射され、その他の光は透
過する。ポート20から入射した光は左側の3dBカプ
ラ24aで2分岐され、グレーティング25を透過する
光は右側の3dBカプラ24bで合波されてポート23
から出力される。グレーティング25で反射される光は
ポート21から出力される。ポート22から入射した光
は左側の3dBカプラ24bで2分岐され、グレーティ
ング25を透過する光は左側の3dBカプラ24aで合
波されてポート21から出力される。グレーティング2
5で反射される光はポート23から出力される。このよ
うな光フィルタは、波長多重通信における光信号の合分
波器などに使用される。Embodiment 13 FIG. FIG. 20A is a configuration diagram showing a Mach-Zehnder type optical filter to which the L-bent optical waveguide according to the third embodiment is applied. In the figure, 2
0 to 23 are ports, 24a and 24b are couplers, and 25 is a grating. Two 3's consisting of 6 µm wide cores
A grating 25 having a length of 5 mm is formed between the dB couplers 24a and 24b. In the grating 25, the refractive index of the core layer is periodically changed, and only the light that matches the period is reflected, and the other light is transmitted. The light incident from the port 20 is branched into two by the left 3 dB coupler 24 a, and the light passing through the grating 25 is multiplexed by the right 3 dB coupler 24 b and
Output from The light reflected by the grating 25 is output from the port 21. Light incident from the port 22 is split into two by the left 3 dB coupler 24 b, and light transmitted through the grating 25 is multiplexed by the left 3 dB coupler 24 a and output from the port 21. Grating 2
The light reflected at 5 is output from port 23. Such an optical filter is used for an optical signal multiplexer / demultiplexer in wavelength division multiplexing communication.
【0060】本実施の形態では石英系光導波路を火炎堆
積法により作製した。まず、シリコン基板上に当初はボ
ロンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド層
を形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約10
%前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化シリ
コンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃の温度
で透明化のための熱処理を行う必要がある。透明化処理
後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム
膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により
所望の導波路パターン(マッハツェンダ型)の金属クロ
ム膜を作製する。その後、RIE(反応性イオンエッチ
ング)法によりコア膜をエッチングして、金属クロム膜
で覆われていないコア膜を取り除き、所定の幅のコア層
を形成する。その後、再びボロンを含みゲルマニウムを
含まない酸化シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子
を堆積し、高温熱処理をして上クラッド層を形成して光
導波路を作製する。コアの曲がり部の形状は図32
(a)のようにした。光導波路の屈折率は、クラッド層
が1.4572、コア層が1.4670であり、コア層
とクラッド層の屈折率差は0.7%であった。In this embodiment, a quartz optical waveguide is manufactured by a flame deposition method. First, only silicon oxide containing boron is initially sprayed on a silicon substrate to form a lower cladding layer.
% To form a core film. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern (Mach-Zehnder type) is produced by a photoengraving method using electron beam drawing. Thereafter, the core film is etched by RIE (Reactive Ion Etching) to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core layer having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer, thereby producing an optical waveguide. The shape of the bent portion of the core is shown in FIG.
(A). The refractive index of the optical waveguide was 1.4572 for the cladding layer and 1.4670 for the core layer, and the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer was 0.7%.
【0061】このように作製した導波路に、図9の工程
を経て金属クラッド層を取り付けた。まず、上クラッド
層の上にクロム膜をスパッタ法により成膜し、電子ビー
ム描画を用いた写真製版法により図9(a)のようにマ
スクする。次に図9(b)のようにウエットエッチング
によりコア側面に沿って上クラッド層を除去し、最後に
金属クラッド層をスパッタ法により成膜する(図9
(c))。光導波路作製後に溝を形成し、金属を充填す
る方法であるので、高温処理が必要な成膜法で上クラッ
ド層を成膜しても、金属クラッド層が損傷を受けること
はない。その後、回折格子を有するガラス板を通し、紫
外光をカプラ間の直線状光導波路部に照射する。これに
よりコア上にグレーティング25が作製される。作製し
た本実施の形態のマッハツエンダ型光フィルタの波長特
性は、エルビウムドープ型ファイバアンプの広帯域光源
を使用して測定した。図20(b)は、本実施の形態で
作製したマッハツエンダ型光フィルタの波長特性を表す
図である。図において、横軸は波長(nm)、縦軸は光
強度(dB)で、フィルタ特性は、中心波長が1567
nm、帯域が1.8nm、消光比25dBであった。ま
た、中心波長での素子としての挿入損失は2.5dB
と、低損失な値が得られた。素子の大きさは、長さ7m
mとなり、通常の曲線状光導波路を用いた場合に比べ、
1/3に縮小できた。A metal clad layer was attached to the waveguide thus manufactured through the process shown in FIG. First, a chromium film is formed on the upper clad layer by a sputtering method, and is masked as shown in FIG. 9A by a photolithography method using electron beam drawing. Next, as shown in FIG. 9B, the upper clad layer is removed along the side surface of the core by wet etching, and finally a metal clad layer is formed by a sputtering method (FIG. 9B).
(C)). Since the groove is formed and the metal is filled after forming the optical waveguide, the metal clad layer is not damaged even if the upper clad layer is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment. Thereafter, ultraviolet light is applied to the linear optical waveguide between the couplers through a glass plate having a diffraction grating. Thus, the grating 25 is formed on the core. The wavelength characteristics of the fabricated Mach-Zehnder optical filter of the present embodiment were measured using a broadband light source of an erbium-doped fiber amplifier. FIG. 20B is a diagram illustrating a wavelength characteristic of the Mach-Zehnder type optical filter manufactured in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents light intensity (dB).
nm, the band was 1.8 nm, and the extinction ratio was 25 dB. The insertion loss as an element at the center wavelength is 2.5 dB.
And a low loss value was obtained. Element size is 7m long
m, compared to the case where a normal curved optical waveguide is used.
It was reduced to 1/3.
【0062】実施の形態14.図21は、上記実施の形
態1または3によるL曲がり光導波路と複数の半導体レ
ーザ等を組み合わせた光集積回路であり、コア層及びク
ラッド層は半導体により形成される。個々の半導体レー
ザからの光は同一基板上で合波される。図21(a)は
平面構成図、図21(b)は断面構成図である。なお、
理解を容易にするために、一部の構成要素を省略してい
る。図21において、70はn型化合物半導体基板、7
1は半導体層(この部分でレーザ発振を行うので以下
「半導体レーザ部」という)、72は半導体層(この部
分は光の合波機能を有するので、以下「合波器部」とい
う)、73は半導体層(この部分は光を増幅する機能を
有するので、以下「半導体アンプ部」という)、74は
半導体層90および回折格子78上に形成されたp型半
導体層(光を閉じこめる効果があるので以下クラッド層
という)、75は半導体レーザ部71上に設けられた半
導体レーザ電極、76は半導体アンプ部73上に設けら
れた半導体アンプ電極、77は化合物半導体基板70の
下部に設けられた電極、78は半導体レーザ部71に近
接して設けられた回折格子、4は曲がり光導波路の周り
に形成された金属クラッド層である。Embodiment 14 FIG. FIG. 21 shows an optical integrated circuit in which the L-bent optical waveguide according to the first or third embodiment is combined with a plurality of semiconductor lasers and the like, and the core layer and the cladding layer are formed of a semiconductor. Light from individual semiconductor lasers is multiplexed on the same substrate. FIG. 21A is a plan view, and FIG. 21B is a sectional view. In addition,
Some components are omitted for easy understanding. In FIG. 21, reference numeral 70 denotes an n-type compound semiconductor substrate;
Reference numeral 1 denotes a semiconductor layer (hereinafter, referred to as a “semiconductor laser portion” because laser oscillation is performed at this portion); Is a semiconductor layer (this portion has a function of amplifying light, and is hereinafter referred to as a “semiconductor amplifier portion”). Therefore, 75 is a semiconductor laser electrode provided on the semiconductor laser unit 71, 76 is a semiconductor amplifier electrode provided on the semiconductor amplifier unit 73, and 77 is an electrode provided below the compound semiconductor substrate 70. Reference numeral 78 denotes a diffraction grating provided near the semiconductor laser unit 71, and reference numeral 4 denotes a metal clad layer formed around the bent optical waveguide.
【0063】次に動作について説明する。まず、半導体
レーザ電極75と電極77の間に電流を流すと、半導体
レーザ部71に電子と正孔が注入され、この電子と正孔
が結合すると、光が発生する。この光のうち、回折格子
78の周期に応じた特定の波長のみが増幅反射され、十
分高い電流を流すと最後にはレーザ発振を起こす。この
際、各回折格子78の周期をわずかに変えておくと、各
半導体レーザ部71が、それぞれ波長の異なるレーザ光
を発する。それぞれの光は合波器部72を通り、合波さ
れる。合波器部72の禁制帯幅が半導体レーザ部71の
それと同じ場合は、1cm当たり1000dB程度の損
失を受けるが、垂直に曲がる導波路を用いることにより
合波器部72での光路を短くできるので、合波器部72
の損失を1cm当たり数十dB程度に抑えられる。合波
された光は半導体アンプ部73を通り、右端から出射さ
れる。半導体アンプ部電極76及び電極77間に電流を
流せば光は増幅されて出射される。このように半導体ア
ンプ部73及び垂直に曲がる光導波路を組み合わせるこ
とにより、光集積回路の損失を抑えられ、半導体レーザ
部、合波器部、半導体アンプ部の禁制帯幅を同一にでき
るので、一括して半導体層を形成でき、低コストで高密
度な光集積回路の製造が容易となる。Next, the operation will be described. First, when a current flows between the semiconductor laser electrode 75 and the electrode 77, electrons and holes are injected into the semiconductor laser unit 71, and when the electrons and holes are combined, light is generated. Of this light, only a specific wavelength corresponding to the period of the diffraction grating 78 is amplified and reflected, and when a sufficiently high current is applied, laser oscillation occurs at the end. At this time, if the period of each diffraction grating 78 is slightly changed, each semiconductor laser unit 71 emits laser light having a different wavelength. Each light passes through the multiplexer unit 72 and is multiplexed. When the forbidden band width of the multiplexer section 72 is the same as that of the semiconductor laser section 71, a loss of about 1000 dB per 1 cm is received. Therefore, the multiplexer unit 72
Loss can be suppressed to about several tens of dB per cm. The multiplexed light passes through the semiconductor amplifier 73 and is emitted from the right end. When a current flows between the semiconductor amplifier electrode 76 and the electrode 77, the light is amplified and emitted. By combining the semiconductor amplifier section 73 and the vertically bent optical waveguide in this manner, the loss of the optical integrated circuit can be suppressed, and the forbidden bandwidths of the semiconductor laser section, the multiplexer section, and the semiconductor amplifier section can be made the same. As a result, a semiconductor layer can be formed, and a low-cost, high-density optical integrated circuit can be easily manufactured.
【0064】次に、インジウムリン系の光集積回路を例
にして、上記実施の形態に示したものの製造方法につい
て説明する。まず、図22(a)に示すように、n型イ
ンジウムリン基板70上に、半導体レーザ部、合波器
部、及び半導体アンプ部となる半導体層80、および回
折格子となる半導体層90を有機金属気相成長法(MO
CVD)を用いて順次形成する。ここで、半導体層80
は、レーザ特性を向上させるため、多重量子井戸構造と
する。この多重量子井戸構造は、例えば、厚さ300Å
のn型インジウム0.82ガリウム0.18砒素0.3
9リン0.61、厚さ80Åのアンドープインジウム
0.47ガリウム0.53砒素(7層)、アンドープイ
ンジウム0.82ガリウム0.18砒素0.39リン
0.61(6層)、p型インジウム0.82ガリウム
0.18砒素0.39リン0.61からなる。また、半
導体層90は、厚さ200Åのp型インジウム0.78
ガリウム0.22砒素0.47リン0.53からなる。
次に、図22(b)に示すように、半導体レーザ部に近
接する半導体層90に周期約2400Åの回折格子78
を形成する。次に、図22(c)に示すように、再びM
OVCVD法を用いて回折格子78及び半導体層90上
にp型インジウムリンクラッド層74を形成する。次
に、図23(a)(b)に示すように、写真製版技術を
用いてパターニングを行い、ブロムメタノール液を用い
てエッチングして、半導体レーザ部71、合波器部7
2、半導体アンプ部73を形成する。次に図23(c)
に示すように、再びMOCVD法を用いてFeドープイ
ンジウムリン電流ブロック層81を形成する。次に図2
3(d)に示すように合波器部72の曲がり光導波路の
周りに電子ビーム描画による写真製版技術とエッチング
を用いて溝を形成し、その後スパッタ法、蒸着法等によ
り金属クラッド層4を充填させる。曲がり光導波路の詳
細な形状は図32(a)のようにした。次に、図24
(a)(b)に示すように、半導体基板70の下部に電
極77を、半導体レーザ部71の上部に半導体レーザ電
極75を、半導体アンプ部73の上部に半導体アンプ電
極76を形成して光集積回路が完成する。なお、図24
(a)は半導体アンプ部73の断面図を、図24(b)
は半導体レーザ部71の断面図をそれぞれ示している。
合波器部72に、垂直に曲がる光導波路を用いることに
より、合波器部72の長さを従来の1/10に縮小でき
た。また合波器部の損失は半導体レーザ部と同じ禁制帯
幅の材料を用いているにもかかわらず、5dB程度と十
分実用に耐えうる結果が得られた。Next, a method of manufacturing the above-described embodiment will be described by taking an indium-phosphorus-based optical integrated circuit as an example. First, as shown in FIG. 22A, a semiconductor layer 80 serving as a semiconductor laser unit, a multiplexer unit, and a semiconductor amplifier unit, and a semiconductor layer 90 serving as a diffraction grating are organically formed on an n-type indium phosphide substrate 70. Metal vapor deposition (MO
The layers are sequentially formed using CVD. Here, the semiconductor layer 80
Has a multiple quantum well structure in order to improve laser characteristics. The multiple quantum well structure has, for example, a thickness of 300
N-type indium 0.82 gallium 0.18 arsenic 0.3
9 phosphorus 0.61, 80 ° thick undoped indium 0.47 gallium 0.53 arsenic (7 layers), undoped indium 0.82 gallium 0.18 arsenic 0.39 phosphorus 0.61 (6 layers), p-type indium It consists of 0.82 gallium 0.18 arsenic 0.39 phosphorus 0.61. Further, the semiconductor layer 90 is made of p-type indium 0.78
It consists of gallium 0.22 arsenic 0.47 phosphorus 0.53.
Next, as shown in FIG. 22B, a diffraction grating 78 having a period of about 2400 ° is provided on the semiconductor layer 90 adjacent to the semiconductor laser portion.
To form Next, as shown in FIG.
A p-type indium phosphorus cladding layer 74 is formed on the diffraction grating 78 and the semiconductor layer 90 by using the OVCVD method. Next, as shown in FIGS. 23A and 23B, patterning is performed using a photoengraving technique, etching is performed using a bromomethanol solution, and the semiconductor laser section 71 and the multiplexer section 7 are etched.
2. The semiconductor amplifier 73 is formed. Next, FIG.
As shown in (2), the Fe-doped indium phosphide current blocking layer 81 is formed again using the MOCVD method. Next, FIG.
As shown in FIG. 3D, a groove is formed around the bent optical waveguide of the multiplexer section 72 by using a photolithography technique using electron beam drawing and etching, and then the metal clad layer 4 is formed by a sputtering method, a vapor deposition method, or the like. Fill. The detailed shape of the bent optical waveguide was as shown in FIG. Next, FIG.
(A) As shown in (b), an electrode 77 is formed below the semiconductor substrate 70, a semiconductor laser electrode 75 is formed above the semiconductor laser unit 71, and a semiconductor amplifier electrode 76 is formed above the semiconductor amplifier unit 73. The integrated circuit is completed. Note that FIG.
FIG. 24A is a cross-sectional view of the semiconductor amplifier 73, and FIG.
Shows cross-sectional views of the semiconductor laser unit 71, respectively.
By using a vertically bent optical waveguide for the multiplexer section 72, the length of the multiplexer section 72 could be reduced to 1/10 of the conventional length. Further, the loss of the multiplexer section was about 5 dB, which is a sufficiently practical result, even though the material having the same forbidden band width as that of the semiconductor laser section was used.
【0065】なお、上記実施の形態14では、半導体レ
ーザ部71、合波器部72、半導体アンプ部73それぞ
れの半導体材料の禁制帯幅が同じであったが、合波器部
72の半導体の禁制帯幅を、半導体レーザ部71および
半導体アンプ部73のものより大きくすることもでき
る。それにより合波器部72の損失を低減できる。この
ような構成は従来から用いられているエッチング法や、
選択成長法を用いれば、容易に実施できる。また、上記
実施の形態における光集積回路は、半導体レーザ部、合
波器部、半導体アンプ部からなっていたが、半導体レー
ザ部、合波器部のみからでも同様に実施することができ
る。半導体アンプ部を除くことにより素子の作製が簡単
になる。In the fourteenth embodiment, the semiconductor laser section 71, the multiplexer section 72, and the semiconductor amplifier section 73 have the same forbidden band width of the semiconductor material. The forbidden band width may be larger than those of the semiconductor laser unit 71 and the semiconductor amplifier unit 73. Thereby, the loss of the multiplexer unit 72 can be reduced. Such a configuration is based on a conventionally used etching method,
If the selective growth method is used, it can be easily implemented. Further, although the optical integrated circuit in the above-described embodiment includes the semiconductor laser section, the multiplexer section, and the semiconductor amplifier section, the optical integrated circuit can be similarly implemented only from the semiconductor laser section and the multiplexer section. The elimination of the semiconductor amplifier simplifies the fabrication of the device.
【0066】実施の形態15.図25(a)は、上記実
施の形態7の屈折率分布を有するコア層から構成された
曲線状曲がり光導波路を適用したマッハツエンダ型光フ
ィルタを示す図である。幅6μmのコアからなる2個の
3dBカプラ24aと24bと間に5mm長のグレーテ
ィング25を形成している。グレーティング25は、コ
ア層の屈折率が周期的に変化しているものであり、その
周期とマッチングする光のみが反射され、その他の光は
透過する。ポート20から入射した光は左側の3dBカ
プラ24aで2分岐され、グレーティング25を透過す
る光は右側の3dBカプラ24bで合波されてポート2
3から出力される。グレーティング25で反射される光
はポート21から出力される。ポート22から入射した
光は左側の3dBカプラ24bで2分岐され、グレーテ
ィング25を透過する光は左側の3dBカプラ24aで
合波されてポート21から出力される。グレーティング
25で反射される光はポート23から出力される。この
ような光フィルタは、波長多重通信における光信号の合
分波器などに使用される。Embodiment 15 FIG. FIG. 25A is a diagram showing a Mach-Zehnder optical filter to which a curved optical waveguide composed of a core layer having a refractive index distribution according to the seventh embodiment is applied. A grating 25 having a length of 5 mm is formed between two 3 dB couplers 24a and 24b each having a core having a width of 6 μm. In the grating 25, the refractive index of the core layer is periodically changed, and only the light that matches the period is reflected, and the other light is transmitted. The light incident from the port 20 is split into two by the left 3 dB coupler 24 a, and the light transmitted through the grating 25 is multiplexed by the right 3 dB coupler 24 b and
3 is output. The light reflected by the grating 25 is output from the port 21. Light incident from the port 22 is split into two by the left 3 dB coupler 24 b, and light transmitted through the grating 25 is multiplexed by the left 3 dB coupler 24 a and output from the port 21. The light reflected by the grating 25 is output from the port 23. Such an optical filter is used for an optical signal multiplexer / demultiplexer in wavelength division multiplexing communication.
【0067】本実施の形態では石英系光導波路を火炎堆
積法により作製した。まず、シリコン基板上に当初はボ
ロンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド層
を形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約10
%前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化シリ
コンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃の温度
で透明化のための熱処理を行う必要がある。透明化処理
後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム
膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により
所望の導波路パターン(マッハツェンダ型)の金属クロ
ム膜を作製する。その後、RIE(反応性イオンエッチ
ング)法によりコア膜をエッチングして、金属クロム膜
で覆われていないコア膜を取り除き、所定の幅のコア層
を形成する。その後、再びボロンを含みゲルマニウムを
含まない酸化シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子
を堆積し、高温熱処理をして上クラッド層を形成して光
導波路を作製する。コアの曲がり部Aの形状は図25
(a)の拡大部のようにした。光導波路の屈折率は、ク
ラッド層が1.4572、コア層が1.4670であ
り、コア層とクラッド層の屈折率差は0.7%であっ
た。In this embodiment, a quartz optical waveguide is manufactured by a flame deposition method. First, only silicon oxide containing boron is initially sprayed on a silicon substrate to form a lower cladding layer.
% To form a core film. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern (Mach-Zehnder type) is produced by a photoengraving method using electron beam drawing. Thereafter, the core film is etched by RIE (Reactive Ion Etching) to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core layer having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer, thereby producing an optical waveguide. The shape of the bent portion A of the core is shown in FIG.
It was like the enlarged part of (a). The refractive index of the optical waveguide was 1.4572 for the cladding layer and 1.4670 for the core layer, and the difference in refractive index between the core layer and the cladding layer was 0.7%.
【0068】このようにして石英系の光導波路を作製し
た後、紫外光(エキシマレーザ、KrF:波長248n
m)を光導波路の曲線状曲がり部に照射すると、紫外光
が当たったコア部分の屈折率が大きくなる。これは、強
い光エネルギーにより作製されたカラーセンターで屈折
率が変化する現象である。適当な形状の金属製マスクを
通して紫外光をコア層3に照射することにより、コア層
3に任意の屈折率分布を生じさせることができる。本実
施の形態では曲線状光導波路のコア層3の内側に高屈折
率領域19を設け、光を曲がりやすくした。金属製マス
クを通して紫外光を照射した曲線状光導波路は図25
(a)のような構成となり、光は屈折率の高い方向へ屈
折する性質があるので、コアに沿って光導波モードが曲
がりやすくなり、放射損失が小さくなる。その後、回折
格子を有するガラス板を通し、紫外光をカプラ間の直線
導波路部に照射する。それによりコア上にグレーティン
グ25が作製される。After the silica-based optical waveguide was manufactured in this manner, ultraviolet light (excimer laser, KrF: wavelength 248 nm) was used.
When m) is applied to the curved portion of the optical waveguide, the refractive index of the core portion irradiated with ultraviolet light increases. This is a phenomenon in which the refractive index changes in a color center produced by strong light energy. By irradiating the core layer 3 with ultraviolet light through an appropriately shaped metal mask, an arbitrary refractive index distribution can be generated in the core layer 3. In the present embodiment, the high-refractive-index region 19 is provided inside the core layer 3 of the curved optical waveguide, so that light is easily bent. The curved optical waveguide irradiated with ultraviolet light through a metal mask is shown in FIG.
(A), the light has a property of being refracted in the direction of a higher refractive index, so that the optical waveguide mode is easily bent along the core, and the radiation loss is reduced. Thereafter, ultraviolet light is applied to the linear waveguide between the couplers through a glass plate having a diffraction grating. Thereby, the grating 25 is formed on the core.
【0069】作製した本実施の形態のマッハツエンダ型
光フィルタの波長特性は、エルビウムドープ型ファイバ
アンプの広帯域光源を使用して測定した。図25(b)
は、本実施の形態で作製したマッハツエンダ型光フィル
タの波長特性を表す図である。図において、横軸は波長
(nm)、縦軸は光強度(dB)で、フィルタ特性は、
中心波長が1567nm、帯域が1.8nm、消光比2
5dBであった。また、中心波長での素子としての挿入
損失は2.2dBと、低損失な値が得られた。また、コ
ア層3に屈折率分布を生じさせ、曲線部の曲率半径を小
さくできたことにより、素子の大きさは長さ10mmと
なり、通常の曲線状光導波路を用いた場合に比べ1/2
に縮小できた。The wavelength characteristics of the fabricated Mach-Zehnder type optical filter of the present embodiment were measured using a broadband light source of an erbium-doped fiber amplifier. FIG. 25 (b)
FIG. 4 is a diagram illustrating a wavelength characteristic of the Mach-Zehnder type optical filter manufactured in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis represents wavelength (nm) and the vertical axis represents light intensity (dB).
Center wavelength 1567 nm, band 1.8 nm, extinction ratio 2
It was 5 dB. Further, the insertion loss as an element at the center wavelength was 2.2 dB, which was a low loss value. In addition, since the refractive index distribution was generated in the core layer 3 and the radius of curvature of the curved portion could be reduced, the size of the element became 10 mm in length, which was 1/2 that in the case of using a normal curved optical waveguide.
Could be reduced to
【0070】実施の形態16.図26(a)は、上記実
施の形態8の屈折率分布を有するコア層から構成され
た、曲線状曲がり光導波路を適用したマッハツエンダ型
光スイッチを示す図である。幅6μmのコアからなる2
個の3dBカプラ24aと24bと間の直線導波路部に
おいて、片側のコア上部のクラッド表面に電極26を形
成している。光がポート20から入射されると、通常左
側の3dBカプラ24aで2分岐され、それぞれの直線
導波路部を伝搬し、右側の3dBカプラ24bで合波さ
れてポート23から出力される。しかし電極26に電圧
をかけて熱を加えることにより、熱が加えられた導波路
の屈折率が変化し、直線導波路部を伝搬する光の位相が
ずれ、右側の3dBカプラ部24bで合波された光がポ
ート22から出力される。このように、電極26にかけ
る電圧をON,OFFして光路を切り換える、光スイッ
チの機能を有する。Embodiment 16 FIG. FIG. 26A is a diagram showing a Mach-Zehnder type optical switch to which a curved optical waveguide composed of a core layer having a refractive index distribution according to the eighth embodiment is applied. 2 consisting of 6 μm wide core
An electrode 26 is formed on the cladding surface on one side of the core in the linear waveguide portion between the 3 dB couplers 24a and 24b. When the light enters from the port 20, it is normally split into two by the left 3 dB coupler 24 a, propagates through each linear waveguide section, is multiplexed by the right 3 dB coupler 24 b, and is output from the port 23. However, when a voltage is applied to the electrode 26 to apply heat, the refractive index of the heated waveguide changes, the phase of light propagating through the linear waveguide portion shifts, and the light is multiplexed by the right 3 dB coupler portion 24b. The emitted light is output from the port 22. Thus, the optical switch has the function of switching the optical path by turning ON / OFF the voltage applied to the electrode 26.
【0071】以下に、作製方法を記述する。オゾン酸化
型CVD法により、コアにゲルマニウムを含む曲率半径
1mmの石英系曲線状光導波路を作製した。作製方法と
してはまず、図2に示した成膜装置を用いて、シリコン
基板1上にTEOS、TEBの蒸気のみを供給し、酸化
シリコンにボロン(B)を含有した石英からなる下クラ
ッド層2を成膜した。成膜時の温度は500度とした。
下クラッド層2の厚さは、20μm程度とした。このと
きの下クラッド層2の屈折率は、1.4682であっ
た。次に、TEOSとTEGのアルコキシドを同時に基
板1上に供給して、酸化シリコンにゲルマニウムを含有
した石英からなるコア膜を6μmの厚さに成膜した。コ
ア膜の成膜では、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10
%になるように、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流
量調整を行った。基板の温度は、下クラッド層の成膜の
場合と同一とした。次に、コア膜上に電子ビーム描画を
用いた写真製版法により所望の導波路パターンのクロム
マスクを作製し、RIEでエッチングして所定の導波路
幅のコア層にパターニングした。コアの形状は図26
(a)のようにマッハツェンダ型とした。次に、コア上
に、酸化シリコンにボロンを含有した上クラッド層をT
EOS+TEBの原料で厚さ20μm程度形成し、光導
波路を作製した。この時の基板温度は500℃であっ
た。屈折率は、上クラッド層で、1.4682、ゲルマ
ニウムをドープしたコア層で1.4788であり、屈折
率差は約0.7%であった。作製した石英系曲線状光導
波路のコア層に、実施の形態8と同様な方法で三角形状
の多数の高屈折率領域19を形成した。コアに紫外光を
照射する際に、コアの曲線に沿い三角形状の穴が、無数
にあいた金属製マスクを通して照射すれば、図26
(a)のような屈折率分布が得られる。このように多数
の三角形状の屈折率分布を構成することにより、累積と
しての光の屈折は大きなものとなり、紫外光照射による
屈折率変化量が小さくとも大きな屈折の効果が得られ、
損失は低減される。Hereinafter, a manufacturing method will be described. A quartz-based curved optical waveguide having a radius of curvature of 1 mm containing germanium in the core was produced by an ozone oxidation type CVD method. First, only the TEOS and TEB vapors are supplied onto the silicon substrate 1 using the film forming apparatus shown in FIG. 2 to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide. Was formed. The temperature during film formation was 500 degrees.
The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, alkoxides of TEOS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a 6 μm thick core film made of quartz containing silicon oxide and germanium. In the formation of the core film, the content of germanium oxide is about 10
%, The flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted. The substrate temperature was the same as in the case of forming the lower cladding layer. Next, a chrome mask having a desired waveguide pattern was formed on the core film by a photoengraving method using electron beam drawing, and was etched by RIE to be patterned into a core layer having a predetermined waveguide width. Figure 26 shows the core shape.
It was a Mach-Zehnder type as shown in FIG. Next, on the core, an upper clad layer containing boron in silicon oxide was formed by T
An optical waveguide was formed with a thickness of about 20 μm using the raw material of EOS + TEB. The substrate temperature at this time was 500 ° C. The refractive index of the upper cladding layer was 1.4682, and that of the germanium-doped core layer was 1.4788, and the difference in refractive index was about 0.7%. A large number of triangular high refractive index regions 19 were formed in the core layer of the manufactured quartz-based curved optical waveguide in the same manner as in the eighth embodiment. When irradiating the core with ultraviolet light, triangular holes along the curve of the core are irradiated through a myriad of metal masks as shown in FIG.
A refractive index distribution as shown in FIG. By configuring a large number of triangular refractive index distributions in this manner, the refraction of light as a sum becomes large, and a large refraction effect can be obtained even if the amount of change in the refractive index due to irradiation with ultraviolet light is small.
Losses are reduced.
【0072】次にスイッチの機能を付加するために、3
dBカプラ部間の直線導波路部の片側のコア上部のクラ
ッド表面にクロム膜による電極26を作製した。電極2
6は、写真製版法を用いて作製した。ポート20から光
を入射し、電極に電圧を印加したときのスイッチング特
性を図26(b)に示す。スイッチングに必要なパワー
は約0.4wであった。コア層に屈折率分布を生じさせ
たことにより、損失は3dB程度低減された。また、曲
線部の曲率半径を小さくできたことにより、素子の大き
さは長さ10mmとなり、通常の曲線状光導波路を用い
た場合に比べ1/2に縮小できた。Next, in order to add a switch function, 3
An electrode 26 made of a chromium film was formed on the clad surface above the core on one side of the linear waveguide section between the dB coupler sections. Electrode 2
No. 6 was produced using a photoengraving method. FIG. 26B shows switching characteristics when light is incident from the port 20 and a voltage is applied to the electrode. The power required for switching was about 0.4 w. The loss was reduced by about 3 dB by causing the refractive index distribution in the core layer. In addition, since the radius of curvature of the curved portion could be reduced, the size of the element became 10 mm in length, which could be reduced to 比 べ compared to the case where a normal curved optical waveguide was used.
【0073】実施の形態17.図27(a)は、上記実
施の形態10の屈折率分布を有するコア層から構成され
た、曲線状曲がり光導波路を適用したマッハツエンダ型
光スイッチを示す図である。幅6μmのコアからなる2
個の3dBカプラ24aと24bと間の直線導波路部に
おいて、片側のコア上部のクラッド表面に電極26を形
成している。光がポート20から入射されると、通常左
側の3dBカプラ24aで2分岐され、それぞれの直線
導波路部を伝搬し、右側の3dBカプラ24bで合波さ
れてポート23から出力される。しかし電極26に電圧
をかけて熱を加えることにより、熱が加えられた導波路
の屈折率が変化し、直線導波路部を伝搬する光の位相が
ずれ、右側の3dBカプラ部24bで合波された光がポ
ート22から出力される。このように、電極26にかけ
る電圧をON,OFFして光路を切り換える、光スイッ
チの機能を有する。Embodiment 17 FIG. FIG. 27A is a diagram illustrating a Mach-Zehnder type optical switch including a core layer having a refractive index distribution according to Embodiment 10 and using a curved optical waveguide. 2 consisting of 6 μm wide core
An electrode 26 is formed on the cladding surface on one side of the core in the linear waveguide portion between the 3 dB couplers 24a and 24b. When the light enters from the port 20, it is normally split into two by the left 3 dB coupler 24 a, propagates through each linear waveguide section, is multiplexed by the right 3 dB coupler 24 b, and is output from the port 23. However, when a voltage is applied to the electrode 26 to apply heat, the refractive index of the heated waveguide changes, the phase of light propagating through the linear waveguide portion shifts, and the light is multiplexed by the right 3 dB coupler portion 24b. The emitted light is output from the port 22. Thus, the optical switch has the function of switching the optical path by turning ON / OFF the voltage applied to the electrode 26.
【0074】以下に、作製方法を記述する。オゾン酸化
型CVD法により、コアにゲルマニウムを含む曲率半径
1mmの石英系曲線状光導波路を作製した。作製方法と
してはまず、図2に示した成膜装置を用いて、シリコン
基板1上にTEOS、TEBの蒸気のみを供給し、酸化
シリコンにボロン(B)を含有した石英からなる下クラ
ッド層2を成膜した。成膜時の温度は500度とした。
下クラッド層2の厚さは、20μm程度とした。このと
きの下クラッド層2の屈折率は、1.4682であっ
た。次に、TEOSとTEGのアルコキシドを同時に基
板1上に供給して、酸化シリコンにゲルマニウムを含有
した石英からなるコア膜を6μmの厚さに成膜した。コ
ア膜の成膜では、ゲルマニウム酸化物の含有量が約10
%になるように、ゲルマニウムアルコキシドの蒸気の流
量調整を行った。基板の温度は、下クラッド層の成膜の
場合と同一とした。次に、コア膜上に電子ビーム描画を
用いた写真製版法により所望の導波路パターンのクロム
マスクを作製し、RIEでエッチングして所定の導波路
幅のコア層にパターニングした。コアの形状は図27
(a)のようにマッハツェンダ型とした。次に、コア上
に、酸化シリコンにボロンを含有した上クラッド層をT
EOS+TEBの原料で厚さ20μm程度形成し、光導
波路を作製した。この時の基板温度は500℃であっ
た。屈折率は、上クラッド層で、1.4682、ゲルマ
ニウムをドープしたコア層で1.4788であり、屈折
率差は約0.7%であった。本実施の形態では、作製し
た石英系曲線状光導波路のコア層に、実施の形態10と
同様な方法で、コア幅程度のビーム幅で、ガウス分布型
のビームプロファイルを有する紫外光を照射し、それを
曲線状のコアに沿ってゆっくりと移動させた。また、紫
外光の照射位置は、コア幅の中心よりも、ビームの中心
をやや曲率中心側に位置するように照射するようにし
た。このようにすることにより、コアの屈折率変化量
は、紫外光の強度が大きいほど大きくなるので、ビーム
プロファイルを反映した、図17(b)に示す様なガウ
ス分布状の屈折率分布が得られる。また、コア幅の中心
よりも、ビームの中心をやや曲率中心側に位置するよう
に照射したので、コアの曲率中心側の屈折率の方が曲率
中心外側の屈折率よりも大きくなる。このような屈折率
分布を作製することにより、光導波モードの磁界強度分
布は、図17(b)に示すように、曲線状光導波路の曲
率中心側にシフトされ、放射損失は低減される。Hereinafter, a manufacturing method will be described. A quartz-based curved optical waveguide having a radius of curvature of 1 mm containing germanium in the core was produced by an ozone oxidation type CVD method. First, only the TEOS and TEB vapors are supplied onto the silicon substrate 1 using the film forming apparatus shown in FIG. 2 to form the lower cladding layer 2 made of quartz containing boron (B) in silicon oxide. Was formed. The temperature during film formation was 500 degrees.
The thickness of the lower cladding layer 2 was about 20 μm. At this time, the refractive index of the lower cladding layer 2 was 1.4682. Next, alkoxides of TEOS and TEG were simultaneously supplied onto the substrate 1 to form a 6 μm thick core film made of quartz containing silicon oxide and germanium. In the formation of the core film, the content of germanium oxide is about 10
%, The flow rate of the germanium alkoxide vapor was adjusted. The substrate temperature was the same as in the case of forming the lower cladding layer. Next, a chrome mask having a desired waveguide pattern was formed on the core film by a photoengraving method using electron beam drawing, and was etched by RIE to be patterned into a core layer having a predetermined waveguide width. Figure 27 shows the core shape.
It was a Mach-Zehnder type as shown in FIG. Next, on the core, an upper clad layer containing boron in silicon oxide was formed by T
An optical waveguide was formed with a thickness of about 20 μm using the raw material of EOS + TEB. The substrate temperature at this time was 500 ° C. The refractive index of the upper cladding layer was 1.4682, and that of the germanium-doped core layer was 1.4788, and the difference in refractive index was about 0.7%. In the present embodiment, the core layer of the manufactured silica-based curved optical waveguide is irradiated with ultraviolet light having a Gaussian distribution beam profile with a beam width about the core width in the same manner as in Embodiment 10. , It was moved slowly along the curved core. Further, the irradiation position of the ultraviolet light was set so that the center of the beam was slightly closer to the center of curvature than the center of the core width. By doing so, the amount of change in the refractive index of the core increases as the intensity of the ultraviolet light increases, so that a Gaussian refractive index distribution as shown in FIG. 17B reflecting the beam profile is obtained. Can be In addition, since the irradiation is performed so that the center of the beam is located slightly closer to the center of curvature than the center of the core width, the refractive index on the center of curvature of the core is larger than the refractive index on the outside of the center of curvature. By producing such a refractive index distribution, the magnetic field intensity distribution of the optical waveguide mode is shifted toward the center of curvature of the curved optical waveguide as shown in FIG. 17B, and radiation loss is reduced.
【0075】次にスイッチの機能を付加するために、3
dBカプラ部間の直線導波路部の片側のコア上部のクラ
ッド表面にクロム膜による電極26を作製した。電極2
6は、写真製版法を用いて作製した。ポート20から光
を入射し、電極26に電圧を印加したときのスイッチン
グ特性を図27(b)に示す。スイッチングに必要なパ
ワーは約0.4wであった。コア3に屈折率分布を生じ
させたことにより、損失は4dB程度低減された。ま
た、曲線部の曲率半径を小さくできたことにより、素子
の大きさは長さ10mmとなり、通常の曲線状光導波路
を用いた場合に比べ1/2に縮小できた。Next, in order to add a switch function, 3
An electrode 26 made of a chromium film was formed on the clad surface above the core on one side of the linear waveguide section between the dB coupler sections. Electrode 2
No. 6 was produced using a photoengraving method. FIG. 27B shows switching characteristics when light is incident from the port 20 and a voltage is applied to the electrode 26. The power required for switching was about 0.4 w. By causing the refractive index distribution in the core 3, the loss was reduced by about 4 dB. In addition, since the radius of curvature of the curved portion could be reduced, the size of the element became 10 mm in length, which could be reduced to 比 べ compared to the case where a normal curved optical waveguide was used.
【0076】実施の形態18.本実施の形態では、実施
の形態11、12に記述した曲がり及び分岐光導波路を
使用した図28のような光パワー分配器を作製した。光
パワー分配器は、光信号を分配するときなどに必要なデ
バイスである。Embodiment 18 FIG. In the present embodiment, an optical power distributor as shown in FIG. 28 using the bent and branched optical waveguides described in Embodiments 11 and 12 was manufactured. The optical power distributor is a device necessary for distributing an optical signal.
【0077】まず、火炎堆積法により石英系材料からな
る光導波路を作製する。シリコン基板上に、当初はボロ
ンを含む酸化シリコンのみを吹き付け、下クラッド層を
形成し、その後屈折率に応じてゲルマニウムを約10%
前後ドープしてコア膜を形成する。ただし、酸化シリコ
ンの微粒子膜堆積後、1000から1200℃の温度で
透明化のための熱処理を行う必要がある。透明化処理
後、スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム
膜を形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により
所望の導波路パターン(図28参照)の金属クロム膜を
作製する。その後、RIE(反応性イオンエッチング)
法によりコア膜をエッチングして、金属クロム膜で覆わ
れていないコア膜を取り除き、所定の幅のコア層を形成
する。その後、再びボロンを含みゲルマニウムを含まな
い酸化シリコン組成で、火炎堆積法により微粒子を堆積
し、高温熱処理をして上クラッド層を形成して光導波路
を作製する。光導波路の屈折率は、クラッド層が1.4
572、コア層が1.4670であり、コアとクラッド
の屈折率差は0.7%であった。作製した曲線状光導波
路に、金属マスクを通して紫外光を照射する方法で、曲
がり部A及び分岐部Bに図28の拡大部に示すような三
角形状の屈折率分布を生じさせた。First, an optical waveguide made of a quartz-based material is manufactured by a flame deposition method. Initially, only silicon oxide containing boron is sprayed on a silicon substrate to form a lower cladding layer, and then about 10% of germanium is added according to the refractive index.
A core film is formed by doping before and after. However, it is necessary to perform a heat treatment for transparency at a temperature of 1000 to 1200 ° C. after the deposition of the silicon oxide fine particle film. After the transparency treatment, a metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern (see FIG. 28) is produced by a photoengraving method using electron beam drawing. . After that, RIE (Reactive Ion Etching)
The core film is etched by a method to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core layer having a predetermined width. Thereafter, fine particles are deposited again by a flame deposition method using a silicon oxide composition containing boron and not containing germanium, and a high-temperature heat treatment is performed to form an upper cladding layer, thereby producing an optical waveguide. The refractive index of the optical waveguide is 1.4 for the cladding layer.
572, the core layer was 1.4670, and the refractive index difference between the core and the clad was 0.7%. By applying a method of irradiating the fabricated curved optical waveguide with ultraviolet light through a metal mask, a triangular refractive index distribution as shown in the enlarged portion of FIG.
【0078】曲がり部A及び分岐部Bにはさらに、図9
の工程を経て金属クラッド層を取り付けた。まず、上ク
ラッド層の上にクロム膜をスパッタ法により成膜し、電
子ビーム描画を用いた写真製版法により図9(a)のよ
うにマスクする。次に図9(b)のようにウエットエッ
チングによりコア側面に沿って上クラッド層を除去し、
最後に金属クラッド層をスパッタ法により成膜する(図
9(c))。光導波路作製後に溝を形成し、金属を充填
する方法であるので、高温処理が必要な成膜法で上クラ
ッド層を成膜しても、金属クラッド層が損傷を受けるこ
とはない。The bent portion A and the branch portion B are further provided with a structure shown in FIG.
Through the above steps, the metal clad layer was attached. First, a chromium film is formed on the upper clad layer by a sputtering method, and is masked as shown in FIG. 9A by a photolithography method using electron beam drawing. Next, as shown in FIG. 9B, the upper cladding layer is removed along the side surface of the core by wet etching.
Finally, a metal clad layer is formed by a sputtering method (FIG. 9C). Since the groove is formed and the metal is filled after forming the optical waveguide, the metal clad layer is not damaged even if the upper clad layer is formed by a film forming method requiring high-temperature treatment.
【0079】導波光の曲がり部A及び分岐部Bでの損失
は低減され、金属クラッド層及び屈折率分布を作製する
前の損失は8.5dBであったものが、作製後には3.
2dBとなった。また、曲がり光導波路の曲線部の曲率
半径を小さくでき、分岐光導波路の分岐角を大きくでき
たことにより素子の大きさは長さ5mmとなり、通常の
曲線状曲がり光導波路及び分岐光導波路を用いた場合に
比べ1/5に縮小できた。The loss at the bent portion A and the branch portion B of the guided light is reduced, and the loss before forming the metal clad layer and the refractive index distribution is 8.5 dB, but after the formation, it is 3.
2 dB. In addition, the radius of curvature of the curved portion of the curved optical waveguide can be reduced, and the branch angle of the branch optical waveguide can be increased, so that the element size becomes 5 mm in length. Was reduced to 1/5 compared to the case where
【0080】実施の形態19.本実施の形態では、石英
系直線状光導波路と曲がり光導波路及び分岐光導波路と
の接合部に、上記実施の形態5、6に記述した金属クラ
ッド層を有し、かつ階段式テーパ構造を有する光導波路
を使用した、図29のような光パワー分配器を作製し
た。Embodiment 19 FIG. In the present embodiment, the metal clad layer described in the fifth and sixth embodiments is provided at the junction between the silica-based linear optical waveguide, the bent optical waveguide, and the branch optical waveguide, and the stepped taper structure is provided. An optical power distributor using an optical waveguide as shown in FIG. 29 was manufactured.
【0081】石英膜の成膜は熱分解CVD法で実施し、
光パワー分配器を作製した。熱分解CVD装置は図2の
様に3個の原料容器8を備えており、3種類の原料蒸気
を同時に基板1上に供給できる。各原料は、温度制御可
能な密閉容器に充填され、原料蒸気の流量調整が正確に
できる流量調節器7により、それぞれの蒸気の流量を独
立に制御でき、3種類のアルコキシド原料を任意の割合
で反応管9内の基板1上へ輸送することが可能である。
それによりCVD膜の屈折率を制御できる。反応管9へ
は、亜酸化窒素ガス(N2O )を導入し、基板温度を9
50℃として、原料の分解・反応を熱により促進させ、
設置した基板1に成膜する。基板1は、3インチ径のシ
リコン基板を使用した。成膜速度は、4μm/時間であ
った。熱分解CVD法は、オゾン酸化CVD法、プラズ
マCVD法等に比べて成膜速度が遅い。The quartz film is formed by a thermal decomposition CVD method.
An optical power distributor was fabricated. The thermal decomposition CVD apparatus is provided with three raw material containers 8 as shown in FIG. Each raw material is filled in a temperature-controllable closed container, and the flow rate of each vapor can be independently controlled by a flow controller 7 capable of accurately adjusting the flow rate of the raw material vapor, so that three kinds of alkoxide raw materials can be mixed at an arbitrary ratio. It can be transported onto the substrate 1 in the reaction tube 9.
Thereby, the refractive index of the CVD film can be controlled. Nitrous oxide gas (N 2 O) was introduced into the reaction tube 9, and the substrate temperature was adjusted to 9.
At 50 ° C, the decomposition and reaction of the raw materials are promoted by heat,
A film is formed on the placed substrate 1. As the substrate 1, a silicon substrate having a diameter of 3 inches was used. The deposition rate was 4 μm / hour. The thermal decomposition CVD method has a lower deposition rate than the ozone oxidation CVD method, the plasma CVD method, or the like.
【0082】本実施の形態ではまず、オゾン酸化型CV
D法の場合と同様に、酸化シリコン中にボロンを含む下
クラッド層を20ミクロン成膜し(原料はTEOS+T
EB)、その後酸化シリコン中にゲルマニウムを含むコ
ア膜を成膜する(原料はTEOS+TEG)。その後、
スパッタ法や蒸着法により、コア膜上に金属クロム膜を
形成し、電子ビーム描画を用いた写真製版法により所望
の導波路パターンの金属クロム膜を作製する。その後、
RIE(反応性イオンエッチング)法によりコア膜をエ
ッチングして、金属クロム膜で覆われていないコア膜を
取り除き、所定の幅のコア層を形成する。その後、再び
ボロンを含みゲルマニウムを含まない酸化シリコン組成
で、CVD膜を堆積して光導波路を作製する(原料はT
EOS+TEB)。コアの形状は図29のようにした。In this embodiment, first, an ozone oxidation type CV
As in the case of the method D, a lower cladding layer containing boron in silicon oxide is formed to a thickness of 20 μm (the material is TEOS + T
EB) Then, a core film containing germanium is formed in silicon oxide (the raw material is TEOS + TEG). afterwards,
A metal chromium film is formed on the core film by a sputtering method or a vapor deposition method, and a metal chromium film having a desired waveguide pattern is formed by a photoengraving method using electron beam drawing. afterwards,
The core film is etched by RIE (reactive ion etching) to remove the core film that is not covered with the metal chromium film, thereby forming a core layer having a predetermined width. Thereafter, a CVD film is deposited again with a silicon oxide composition containing boron and no germanium to produce an optical waveguide (the raw material is T
EOS + TEB). The shape of the core was as shown in FIG.
【0083】このように作製した光導波路の曲がり部A
及び分岐部Bに、実施の形態3、4と同様に、図9の工
程を経て金属クラッド層4を取り付けた。曲がり部A及
び分岐部Bのコア形状は図32(a)、(b)のように
した。また、本実施の形態においては、図9の工程で、
金属クラッド層4を有する分岐光導波路と石英系直線状
光導波路との結合部Cに図27の拡大部に示すような金
属クラッド層を有する階段式テーパ構造を形成した。図
9(a)の過程の、クロム膜をマスクする際に、図29
の金属クラッド層が存在する以外の領域にマスクすれば
図29のような光導波路を形成できる。このような構成
にすることにより、金属クラッド層を有する曲がり光導
波路及び分岐光導波路と石英系直線状光導波路との結合
損失を小さくできる。作製した各石英膜の屈折率は、ク
ラッド層で、1.4585、ゲルマニウムをドープした
コア層で1.4710であり、屈折率差は約0.8%で
あった。The bent portion A of the optical waveguide manufactured as described above.
Further, the metal clad layer 4 was attached to the branch portion B through the process of FIG. The core shapes of the bent portion A and the branch portion B were as shown in FIGS. 32 (a) and 32 (b). In the present embodiment, in the process of FIG.
A stepped taper structure having a metal clad layer as shown in an enlarged portion of FIG. 27 was formed at a joint C between a branched optical waveguide having a metal clad layer 4 and a silica-based linear optical waveguide. When masking the chromium film in the process of FIG.
An optical waveguide as shown in FIG. 29 can be formed by masking a region other than the region where the metal clad layer exists. With such a configuration, the coupling loss between the bent optical waveguide having the metal clad layer, the branched optical waveguide, and the silica-based linear optical waveguide can be reduced. The refractive index of each of the produced quartz films was 1.4585 for the cladding layer and 1.4710 for the core layer doped with germanium, and the refractive index difference was about 0.8%.
【0084】本実施の形態において作製した光パワー分
配器に光を入射し、出力光が4分割されることを確認し
た。各部品の金属クラッド層を作製する前は、損失が1
2dBであったのに対し、上記金属クラッド層作製後は
3.7dBと小さくなった。また、デバイスの長さは2
mmとなり、通常の曲線状光導波路とY分岐光導波路を
組み合わせた光パワー分配器の1/10程度に縮小でき
た。Light was incident on the optical power distributor manufactured in the present embodiment, and it was confirmed that the output light was divided into four. Before making the metal cladding layer for each part, the loss is 1
While it was 2 dB, it decreased to 3.7 dB after the production of the metal clad layer. The device length is 2
mm, which can be reduced to about 1/10 of the optical power distributor combining the ordinary curved optical waveguide and the Y-branch optical waveguide.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上のように、本発明の第1の構成によ
る光導波路によれば、光導波路の曲がり部または分岐部
のコア層の側面に金属クラッド層を設けるとともに、上
記金属クラッド層以外の導波路材料を石英系材料で構成
し、上記曲がり部または分岐部に、波動インピーダンス
マッチング回路と、モードを保存させるモードフィルタ
との少なくともいずれか一方を設けたので、低損失で、
垂直に曲がる、あるいは低損失で垂直に分岐する光導波
路を作製でき、光集積回路における各素子の小型化が可
能となり、また素子間接続のための導波路配線及び各素
子の配置設計の自由度が増し、光集積回路の高密度化が
可能となる。As described above, according to the optical waveguide according to the first configuration of the present invention, a metal clad layer is provided on the side of the core layer at the bent portion or the branch portion of the optical waveguide, and the metal clad layer other than the metal clad layer is provided. Since the waveguide material is composed of a quartz-based material, and at least one of a wave impedance matching circuit and a mode filter for storing a mode is provided in the bent portion or the branch portion, low loss is achieved.
An optical waveguide that bends vertically or branches vertically with low loss can be manufactured, miniaturization of each element in an optical integrated circuit becomes possible, and the degree of freedom in waveguide wiring for element-to-element connection and arrangement design of each element is possible. And the density of the optical integrated circuit can be increased.
【0086】本発明の第2の構成による光導波路によれ
ば、コア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と
金属クラッド層により構成された光導波路において、上
記光導波路の曲がり部または分岐部におけるコア層の屈
折率を、曲げられる方向となる曲率中心側の屈折率が、
曲率中心外側の屈折率に比べて大きくなるようにしたの
で、低損失で曲率半径の小さい曲線状曲がり光導波路を
作製でき、光集積回路における各素子の小型化が可能と
なり、また素子間接続のための導波路配線及び各素子の
配置設計の自由度が増し、光集積回路の高密度化が可能
となる。According to the optical waveguide according to the second configuration of the present invention, in the optical waveguide composed of the core layer and the cladding layer, or the core layer, the cladding layer, and the metal cladding layer, a bent portion or a branch portion of the optical waveguide. The refractive index of the core layer at the center of the curvature, which is the direction in which the core layer can be bent, is
Since the refractive index is set to be larger than the refractive index outside the center of curvature, a curved optical waveguide having low loss and a small radius of curvature can be manufactured, miniaturization of each element in the optical integrated circuit becomes possible, and connection between elements can be performed. The degree of freedom in the layout design of the waveguide wiring and each element is increased, and the density of the optical integrated circuit can be increased.
【0087】本発明の第3の構成による光導波路によれ
ば、第2の構成の光導波路において、曲がり部または分
岐部におけるコア層に、少なくとも1個以上の三角形状
の高屈折率領域を設けて屈折率に分布を持たせたので、
低損失で曲率半径の小さい曲線状曲がり光導波路を作製
でき、光集積回路における各素子の小型化が可能とな
り、また素子間接続のための導波路配線及び各素子の配
置設計の自由度が増し、光集積回路の高密度化が可能と
なる。According to the optical waveguide of the third configuration of the present invention, in the optical waveguide of the second configuration, at least one or more triangular high-refractive-index regions are provided in the core layer at the bent portion or the branch portion. To give the refractive index a distribution,
A curved optical waveguide having a low radius of curvature and a small radius of curvature can be manufactured, miniaturization of each element in an optical integrated circuit becomes possible, and flexibility in waveguide wiring for element-to-element connection and arrangement design of each element is increased. Thus, the density of the optical integrated circuit can be increased.
【0088】本発明の第4の構成による光導波路によれ
ば、コア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と
金属クラッド層により構成された光導波路において、上
記光導波路の曲がり部または分岐部におけるコア層に、
曲げられる方向に沿ってガウス分布状の屈折率分布をも
たせるとともに、上記屈折率分布のピーク位置がコア幅
の中心よりも、曲げられる方向となる曲率中心側に位置
するようにしたので、低損失で曲率半径の小さい曲線状
曲がり光導波路及び低損失で分岐角の大きい分岐光導波
路を作製でき、光集積回路における各素子の小型化が可
能となり、また素子間接続のための導波路配線及び各素
子の配置設計の自由度が増し、光集積回路の高密度化が
可能となる。According to the optical waveguide of the fourth configuration of the present invention, in the optical waveguide composed of the core layer and the cladding layer, or the core layer, the cladding layer, and the metal cladding layer, the bent portion or the branched portion of the optical waveguide is used. In the core layer in
Since a refractive index distribution having a Gaussian distribution is provided along the bending direction and the peak position of the refractive index distribution is located closer to the center of curvature in the bending direction than the center of the core width, low loss is achieved. It is possible to produce a curved optical waveguide having a small radius of curvature and a branch optical waveguide having a large branch angle with a low loss, enabling miniaturization of each element in an optical integrated circuit, and a waveguide wiring and a wiring for connecting elements. The degree of freedom in element layout design is increased, and the density of the optical integrated circuit can be increased.
【0089】本発明の第5の構成による光導波路によれ
ば、コア層とクラッド層、またはコア層とクラッド層と
金属クラッド層により構成された光導波路と、上記光導
波路とは幅の異なるコア層を有する光導波路とが接合さ
れた光導波路において、接合部のコア層側面に金属クラ
ッド層を設けるとともに、上記接合部を、階段式テーパ
形状をしたコア構造としたので、直線状光導波路または
ファイバコネクタと、曲がり光導波路または分岐光導波
路との接続損失を低減できる。According to the optical waveguide of the fifth configuration of the present invention, an optical waveguide composed of a core layer and a clad layer, or an optical waveguide composed of a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, has a different core width from the optical waveguide. In the optical waveguide in which the optical waveguide having a layer is bonded, a metal clad layer is provided on the side of the core layer of the bonding portion, and the bonding portion has a core structure having a stepped tapered shape. The connection loss between the fiber connector and the bent optical waveguide or the branched optical waveguide can be reduced.
【0090】本発明の第1の製造方法によれば、光導波
路の曲がり部または分岐部のコア層側面に金属クラッド
層を設けた光導波路を製造する際に、コア層の側面に金
属クラッド層を設けた後に、上記コア層および上記金属
クラッド層を囲むクラッド層を600℃以下で成膜した
ので、コアの側面に取り付けた金属クラッド層が熱によ
る損傷を受けずにクラッド層を形成できる。According to the first manufacturing method of the present invention, when manufacturing an optical waveguide in which a metal clad layer is provided on the side of the core layer at the bent or branched portion of the optical waveguide, the metal clad layer is formed on the side of the core layer. Since the cladding layer surrounding the core layer and the metal cladding layer is formed at a temperature of 600 ° C. or less after the formation of the metal cladding layer, the metal cladding layer attached to the side surface of the core can be formed without being damaged by heat.
【0091】本発明の第2の製造方法によれば、光導波
路の曲がり部または分岐部のコア層側面に金属クラッド
層を設けた光導波路を製造する際に、光導波路の曲がり
部または分岐部に、コアの側面に沿った溝を形成し、上
記溝に金属を充填して製造したので、熱分解CVD法や
火炎堆積法など、600℃以上の成膜法を用いても金属
クラッド層が熱による損傷を受けることがなく、良質な
光導波路が形成でき、さらに600℃以下の成膜法に比
べ、光導波路の損失を小さくできる。According to the second manufacturing method of the present invention, when manufacturing an optical waveguide in which a metal clad layer is provided on the side of the core layer of the bent or branched portion of the optical waveguide, the bent or branched portion of the optical waveguide is manufactured. Since a groove was formed along the side of the core and the groove was filled with metal, the metal clad layer was formed even when a film forming method at 600 ° C. or higher such as a thermal decomposition CVD method or a flame deposition method was used. A high-quality optical waveguide can be formed without being damaged by heat, and the loss of the optical waveguide can be reduced as compared with a film forming method at 600 ° C. or lower.
【0092】本発明の第3の製造方法によれば、コア層
とクラッド層、またはコア層とクラッド層と金属クラッ
ド層により構成された光導波路において、上記光導波路
の曲がり部または分岐部におけるコア層に紫外光を照射
し、上記コア層の屈折率に分布を持たせたので、容易に
コア層に屈折率分布を持たせることができ、低損失で曲
率半径の小さい曲線状曲がり光導波路及び低損失で分岐
角の大きい分岐光導波路が容易に作製できる。According to the third manufacturing method of the present invention, in an optical waveguide composed of a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, the core in a bent portion or a branched portion of the optical waveguide is used. The layer is irradiated with ultraviolet light, and the refractive index of the core layer has a distribution, so that the core layer can easily have a refractive index distribution, and a low-loss, curved bend optical waveguide having a small radius of curvature and A branch optical waveguide having a low loss and a large branch angle can be easily manufactured.
【0093】本発明の第1の構成による光デバイスによ
れば、第1ないし第5のいずれかの構成による光導波路
を使用したので、従来よりも小さい光フィルタ、光スイ
ッチ、光分岐結合器、光合波器等の光素子や、さらには
それらを集積した高密度な光集積回路等の光デバイスを
作製できる。According to the optical device according to the first configuration of the present invention, since the optical waveguide according to any one of the first to fifth configurations is used, an optical filter, an optical switch, an optical branching coupler, An optical device such as an optical multiplexer or an optical device such as a high-density optical integrated circuit obtained by integrating them can be manufactured.
【図1】 本発明の実施の形態1によるL曲がり光導波
路を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an L-bent optical waveguide according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施の形態1に係わる成膜装置を示
す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a film forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
【図3】 本発明の実施の形態1によるL曲がり光導波
路の製造工程を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the L-bent optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施の形態1によるL曲がり光導波
路の他の製造工程を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another manufacturing process of the L-bent optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施の形態1によるL曲がり光導波
路のさらに他の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a view showing still another manufacturing process of the L-bent optical waveguide according to the first embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の実施の形態2によるT分岐光導波路
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a T-branch optical waveguide according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施の形態3によるL曲がり光導波
路を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an L-bent optical waveguide according to a third embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施の形態3に係わる成膜装置を示
す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a film forming apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施の形態3によるL曲がり光導波
路の製造工程を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing process of the L-bent optical waveguide according to the third embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の実施の形態3によるL曲がり光導
波路を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an L-bent optical waveguide according to a third embodiment of the present invention.
【図11】 本発明の実施の形態5によるL曲がり光導
波路を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an L-bent optical waveguide according to a fifth embodiment of the present invention.
【図12】 本発明の実施の形態5による直線状光導波
路とL曲がり光導波路との結合部を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a coupling portion between a linear optical waveguide and an L-bent optical waveguide according to a fifth embodiment of the present invention.
【図13】 本発明の実施の形態6によるT分岐光導波
路を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a T-branch optical waveguide according to a sixth embodiment of the present invention.
【図14】 本発明の実施の形態7による曲がり光導波
路を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a bent optical waveguide according to a seventh embodiment of the present invention.
【図15】 本発明の実施の形態8による曲がり光導波
路を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a bent optical waveguide according to an eighth embodiment of the present invention.
【図16】 本発明の実施の形態9によるY分岐光導波
路を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a Y-branch optical waveguide according to a ninth embodiment of the present invention.
【図17】 本発明の実施の形態10による曲がり光導
波路を示す図であ。FIG. 17 is a diagram showing a bent optical waveguide according to a tenth embodiment of the present invention.
【図18】 本発明の実施の形態11による曲がり光導
波路を示す図であ。FIG. 18 is a diagram showing a bent optical waveguide according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図19】 本発明の実施の形態12によるY分岐光導
波路を示す図であ。FIG. 19 is a diagram showing a Y-branch optical waveguide according to a twelfth embodiment of the present invention.
【図20】 本発明の実施の形態13によるマッハツェ
ンダ型光フィルタ及びその波長特性を示す図である。FIG. 20 is a diagram illustrating a Mach-Zehnder optical filter according to a thirteenth embodiment of the present invention and a wavelength characteristic thereof.
【図21】 本発明の実施の形態14による光集積回路
を示す図である。FIG. 21 is a diagram showing an optical integrated circuit according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【図22】 本発明の実施の形態14による光集積回路
の製造工程を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating a manufacturing process of the optical integrated circuit according to the fourteenth embodiment of the present invention.
【図23】 本発明の実施の形態14による光集積回路
の製造工程を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating a manufacturing process of the optical integrated circuit according to the fourteenth embodiment of the present invention;
【図24】 本発明の実施の形態14による光集積回路
の製造工程を示す図である。FIG. 24 is a diagram illustrating a manufacturing process of the optical integrated circuit according to the fourteenth embodiment of the present invention;
【図25】 本発明の実施の形態15によるマッハツエ
ンダ型光フィルタ及びその波長特性を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing a Mach-Zehnder type optical filter and a wavelength characteristic thereof according to a fifteenth embodiment of the present invention.
【図26】 本発明の実施の形態16によるマッハツエ
ンダ型光スイッチ及びそのスイッチング特性を示す図で
ある。FIG. 26 is a diagram showing a Mach-Zehnder type optical switch according to a sixteenth embodiment of the present invention and its switching characteristics.
【図27】 本発明の実施の形態17によるマッハツエ
ンダ型光スイッチ及びそのスイッチング特性を示す図で
ある。FIG. 27 is a diagram illustrating a Mach-Zehnder optical switch according to a seventeenth embodiment of the present invention and its switching characteristics.
【図28】 本発明の実施の形態18による光パワー分
配器を示す図である。FIG. 28 is a diagram showing an optical power distributor according to Embodiment 18 of the present invention.
【図29】 本発明の実施の形態19による光パワー分
配器を示す図である。FIG. 29 is a diagram showing an optical power distributor according to a nineteenth embodiment of the present invention.
【図30】 従来の曲線状光導波路及びY分岐光導波路
を示す図である。FIG. 30 is a diagram showing a conventional curved optical waveguide and a Y-branch optical waveguide.
【図31】 従来の光路を垂直に折り曲げるための金属
ミラーを示す図である。FIG. 31 is a view showing a conventional metal mirror for bending an optical path vertically.
【図32】 金属クラッド層を有するL曲がり光導波路
及びT分岐光導波路の設計値を示す図である。FIG. 32 is a diagram showing design values of an L-bent optical waveguide and a T-branch optical waveguide having a metal cladding layer.
【符号の説明】 1 基板、2 下クラッド層、3 コア層、4 金属ク
ラッド層、5 上クラッド層、6 キャリアガス導入
口、7 流量調節器、8 原料容器、9 反応管、10
酸素ガス導入口、11 オゾナイザ、12 排出口、
13 コア膜、14 クロムマスク、15 フォトレジ
スト、16 水素ガス、17 バーナ、18 ターンテ
ーブル、19 高屈折率領域、20,21,22,23
ポート、24a,24b カプラ、25 グレーティ
ング、26 電極、70 n型化合物半導体基板、7
1,72,73,80,90 半導体層、74 p型半
導体層、75 半導体レーザ電極、76 半導体アンプ
電極、77 電極、78 回折格子、81 電流ブロッ
ク層。[Description of Signs] 1 Substrate, 2 Lower cladding layer, 3 Core layer, 4 Metal cladding layer, 5 Upper cladding layer, 6 Carrier gas inlet, 7 Flow controller, 8 Material container, 9 Reaction tube, 10
Oxygen gas inlet, 11 ozonizer, 12 outlet,
13 core film, 14 chromium mask, 15 photoresist, 16 hydrogen gas, 17 burner, 18 turntable, 19 high refractive index region, 20, 21, 22, 23
Port, 24a, 24b coupler, 25 grating, 26 electrodes, 70 n-type compound semiconductor substrate, 7
1, 72, 73, 80, 90 semiconductor layer, 74 p-type semiconductor layer, 75 semiconductor laser electrode, 76 semiconductor amplifier electrode, 77 electrode, 78 diffraction grating, 81 current blocking layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉新 喜市 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 今田 勝大 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 竹谷 元 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 内川 英興 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 井筒 雅之 東京都小金井市貫井北町4丁目2番1号 郵政省通信総合研究所内 Fターム(参考) 2H047 KA04 KA12 KA13 LA03 LA12 LA19 PA04 PA05 PA06 PA11 PA22 PA24 QA01 QA02 QA04 QA07 TA05 TA32 TA36 TA43 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshishin Kiyoshi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsui Electric Co., Ltd. (72) Katsuhiro Imada 2-2-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 3 Inside Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Inventor Gen Takeya 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Co., Ltd. (72) Hideko Uchikawa 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor Masayuki Izutsu 4-2-1 Nukikitamachi, Koganei-shi, Tokyo F-term in the Communications Research Laboratory, Ministry of Posts and Telecommunications (reference) 2H047 KA04 KA12 KA13 LA03 LA12 LA19 PA04 PA05 PA06 PA11 PA22 PA24 QA01 QA02 QA04 QA07 TA05 TA32 TA36 TA43
Claims (9)
導波路において、上記光導波路の曲がり部または分岐部
のコア層の側面に金属クラッド層を設けるとともに、上
記金属クラッド層以外の導波路材料を石英系材料で構成
し、上記曲がり部または分岐部に、波動インピーダンス
マッチング回路と、モードを保存させるモードフィルタ
との少なくともいずれか一方を設けたことを特徴とする
光導波路。In an optical waveguide comprising a core layer and a cladding layer, a metal cladding layer is provided on a side surface of a core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide, and a waveguide material other than the metal cladding layer is provided. An optical waveguide comprising a quartz-based material, wherein at least one of a wave impedance matching circuit and a mode filter that preserves a mode is provided in the bent portion or the branch portion.
ラッド層と金属クラッド層により構成された光導波路に
おいて、上記光導波路の曲がり部または分岐部における
コア層の屈折率を、曲げられる方向となる曲率中心側の
屈折率が、曲率中心外側の屈折率に比べて大きくなるよ
うにしたことを特徴とする光導波路。2. An optical waveguide comprising a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, wherein the refractive index of the core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide is determined by a direction in which the core layer can be bent. An optical waveguide characterized in that the refractive index at the center of curvature is larger than the refractive index outside the center of curvature.
光導波路の曲がり部または分岐部におけるコア層に、少
なくとも1個以上の三角形状の高屈折率領域を設けて屈
折率に分布を持たせたことを特徴とする光導波路。3. The optical waveguide according to claim 2, wherein at least one or more triangular high-refractive-index regions are provided in the core layer at the bent portion or the branch portion of the optical waveguide so that the refractive index is distributed. An optical waveguide characterized in that:
ラッド層と金属クラッド層により構成された光導波路に
おいて、上記光導波路の曲がり部または分岐部における
コア層に、曲げられる方向に沿ってガウス分布状の屈折
率分布をもたせるとともに、上記屈折率分布のピーク位
置がコア幅の中心よりも、曲げられる方向となる曲率中
心側に位置するようにしたことを特徴とする光導波路。4. An optical waveguide comprising a core layer and a cladding layer, or a core layer, a cladding layer, and a metal cladding layer, wherein the core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide has a gauss along a bending direction. An optical waveguide having a distributed refractive index distribution, wherein the peak position of the refractive index distribution is located closer to the center of curvature in the bending direction than the center of the core width.
ラッド層と金属クラッド層により構成された光導波路
と、上記光導波路とは幅の異なるコア層を有する光導波
路とが接合された光導波路において、接合部のコア層側
面に金属クラッド層を設けるとともに、上記接合部を、
階段式テーパ形状をしたコア構造としたことを特徴とす
る光導波路。5. An optical waveguide in which an optical waveguide composed of a core layer and a clad layer, or an optical waveguide composed of a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, and an optical waveguide having a core layer different in width from the optical waveguide are joined. In, while providing a metal clad layer on the side of the core layer of the joint, the above-mentioned joint,
An optical waveguide having a stepped tapered core structure.
導波路の曲がり部または分岐部のコア層側面に金属クラ
ッド層を設けるとともに、上記金属クラッド層以外の導
波路材料を石英系材料で構成した光導波路の製造方法に
おいて、上記コア層の側面に上記金属クラッド層を設け
た後に、上記コア層および上記金属クラッド層を囲むク
ラッド層を600℃以下で成膜したことを特徴とする光
導波路の製造方法。6. An optical waveguide comprising a core layer and a cladding layer, wherein a metal cladding layer is provided on the side of the core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide, and a waveguide material other than the metal cladding layer is formed of a quartz-based material. In the method for manufacturing an optical waveguide, after providing the metal clad layer on the side surface of the core layer, the clad layer surrounding the core layer and the metal clad layer is formed at a temperature of 600 ° C. or less. Production method.
導波路の曲がり部または分岐部のコア層側面に金属クラ
ッド層を設けるとともに、上記金属クラッド層以外の導
波路材料を石英系材料で構成した光導波路の製造方法に
おいて、上記金属クラッド層は、上記光導波路の曲がり
部または分岐部に、コアの側面に沿った溝を形成し、上
記溝に金属を充填して製造したことを特徴とする光導波
路の製造方法。7. An optical waveguide comprising a core layer and a cladding layer, a metal cladding layer is provided on a side of the core layer at a bent portion or a branch portion, and a waveguide material other than the metal cladding layer is made of a quartz-based material. In the method for manufacturing an optical waveguide, the metal clad layer is formed by forming a groove along a side surface of a core at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide, and filling the groove with a metal. Manufacturing method of optical waveguide.
ラッド層と金属クラッド層により構成された光導波路に
おいて、上記光導波路の曲がり部または分岐部における
コア層に紫外光を照射し、上記コア層の屈折率に分布を
持たせたことを特徴とする光導波路の製造方法。8. An optical waveguide comprising a core layer and a clad layer, or a core layer, a clad layer, and a metal clad layer, wherein the core layer at a bent portion or a branch portion of the optical waveguide is irradiated with ultraviolet light. A method for manufacturing an optical waveguide, characterized in that the refractive index of a layer has a distribution.
導波路を使用したことを特徴とする光デバイス。9. An optical device using the optical waveguide according to claim 1. Description:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34570198A JP2000171650A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical device using the optical waveguide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34570198A JP2000171650A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical device using the optical waveguide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171650A true JP2000171650A (en) | 2000-06-23 |
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ID=18378389
Family Applications (1)
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| JP34570198A Pending JP2000171650A (en) | 1998-12-04 | 1998-12-04 | Optical waveguide, method of manufacturing the same, and optical device using the optical waveguide |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000171650A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002057819A3 (en) * | 2000-11-28 | 2002-09-06 | Massachusetts Inst Technology | Three dimensional high index optical waveguides bends and splitters |
| KR100953561B1 (en) | 2007-12-17 | 2010-04-21 | 한국전자통신연구원 | Metal line optical waveguide and manufacturing method thereof |
| JP2016523393A (en) * | 2013-08-19 | 2016-08-08 | 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. | Optical isolator |
-
1998
- 1998-12-04 JP JP34570198A patent/JP2000171650A/en active Pending
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