專利名稱：光波導(dǎo)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)及其制造方法，特別涉及采用石英基板的埋入型光波導(dǎo)及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，廣泛利用能達到信息傳送的高速化、大容量化的光通信。在用于光通信的光波導(dǎo)中，大致分為光纖維和埋入型光波導(dǎo)，其中，已知埋入型光波導(dǎo)的構(gòu)成具有硅基板、設(shè)在硅基板上的下部覆蓋層(包覆層)、設(shè)在下部覆蓋層上的芯體、及覆蓋芯體設(shè)在下部覆蓋層上的上部覆蓋層(參照專利文獻1)。
但是，具有如上所述的構(gòu)成的光波導(dǎo)中，由于硅基板的折射率比芯體的折射率大得多，所以必須充分遮斷從芯體向硅基板的光泄漏。因此，需要將下部覆蓋層的厚度設(shè)定得足夠厚，例如達到20μm以上，結(jié)果存在容易延長制造時間的問題。
對此，作為其他埋入型光波導(dǎo)，已知具有石英基板、設(shè)在石英基板上的芯體、覆蓋芯體設(shè)在石英基板上的上部覆蓋層的光波導(dǎo)(參照專利文獻2)。在具有如此構(gòu)成的光波導(dǎo)中，由于石英基板的折射率小于芯體的折射率，能夠使基板本體具有作為下部覆蓋層的功能。因此，不需要形成另外的下部覆蓋層，具有能夠利用少的工序數(shù)量進行制造的優(yōu)點。
但是，已經(jīng)知道如果直接在石英基板上形成芯體，則存在產(chǎn)生雙折射而增大極化波依賴性等多種問題。因此，提出了這樣一種方案，在采用石英基板時，通過在石英基板和芯體之間夾設(shè)緩沖層，來改進極化波依賴性等特性的方法(參照專利文獻3、4)。
另外，在專利文獻5中，公開了這樣一種方法在采用硅基板的光波導(dǎo)中，通過將上部覆蓋層的熱膨脹率與硅基板的熱膨脹率的關(guān)系、及上部覆蓋層的熱膨脹率與下部覆蓋層的熱膨脹率的關(guān)系規(guī)定在預(yù)定范圍內(nèi)，來降低極化波依賴性。
專利文獻1日本特開平7-318739號公報專利文獻2日本特開平9-297237號公報專利文獻3日本特開平10-142436號公報專利文獻4日本特開2002-189139號公報專利文獻5日本特開2003-14959號公報但是，即使在石英基板和芯體之間夾設(shè)緩沖層時，則由于芯體與緩沖層的熱膨脹率差、或芯體與上部覆蓋層的熱膨脹率差，有時產(chǎn)生雙折射。這樣的問題，在進行要排除在相鄰芯體間產(chǎn)生的空隙(void)的、上部覆蓋層的流動化退火時特別顯著。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種具有能夠抑制雙折射發(fā)生的石英基板的光波導(dǎo)及其制造方法。
本發(fā)明的光波導(dǎo)，其特征在于具有石英基板、設(shè)在上述石英基板上的緩沖層、設(shè)在上述緩沖層上的至少1個芯體、覆蓋上述芯體設(shè)在上述緩沖層上的上部覆蓋層，上述緩沖層的熱膨脹率和上述上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等。
在本發(fā)明中，所謂的“緩沖層的熱膨脹率和上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等”，指的是，通過緩沖層的熱膨脹率和芯體的熱膨脹率之差產(chǎn)生的應(yīng)力、以及通過上部覆蓋層的熱膨脹率和芯體的熱膨脹率之差產(chǎn)生的應(yīng)力，實質(zhì)上為各向同性的狀態(tài)。因此，即使緩沖層的熱膨脹率和上部覆蓋層的熱膨脹率不完全一致，只要其差在大約30％以下、優(yōu)選10％以下，只要最終施加給芯體的應(yīng)力實質(zhì)上為各向同性，都包括在本發(fā)明的范圍。
如此，在本發(fā)明中，由于緩沖層的熱膨脹率和上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等，由此，施加給芯體的應(yīng)力實質(zhì)上為各向同性，因此能夠有效抑制雙折射的發(fā)生。
此外，優(yōu)選上述緩沖層的折射率大于上述石英基板的折射率。如果如此，由于減少向石英基板的光泄漏，所以能提高特性。
此外，優(yōu)選構(gòu)成上述上部覆蓋層的材料的軟化溫度低于構(gòu)成上述緩沖層的材料。如果如此，在上部覆蓋層的流動化退火時，能夠防止緩沖層流動化。此種情況下，優(yōu)選在上述上部覆蓋層中至少添加硼(B)及磷(P)，在上述緩沖層中至少添加鍺(Ge)。
此外，優(yōu)選上述緩沖層的厚度在1μm以上、5μm以下。如果如此，就能夠抑制緩沖層的成膜時間，正確控制施加給芯體的應(yīng)力。
此外，上述芯體包括第1芯體及第2芯體，在上述第1芯體和上述第2芯體的間隔窄時，例如在2μm以下時，在第1芯體和第2芯體之間容易產(chǎn)生空隙，因此需要將上部覆蓋層流動化退火，但在本發(fā)明中，由于緩沖層的熱膨脹率和上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等，因此即使在如此的情況下，也能夠使施加給芯體的應(yīng)力為實質(zhì)上各向同性。
此外，還優(yōu)選在上述石英基板和上述緩沖層之間設(shè)置其它緩沖層，并將其熱膨脹率設(shè)在上述石英基板的熱膨脹率和上述緩沖層的熱膨脹率之間。如果如此，能夠降低起因于石英基板和緩沖層的熱膨脹率差的應(yīng)力。
本發(fā)明的光波導(dǎo)的制造方法，其特征在于，具有在石英基板上，利用氣相生長法成膜緩沖層的工序；在上述緩沖層上，利用氣相生長法成膜芯體前軀體層的工序；通過圖形化形成上述芯體前軀體層，形成第1及第2芯體的工序；覆蓋上述第1及第2芯體地，利用氣相生長法，在上述緩沖層上成膜熱膨脹率與上述緩沖層大致相等的上部覆蓋層的工序；利用退火使上述上部覆蓋層流動化的工序。
如果采用本發(fā)明，由于利用氣相生長法成膜緩沖層、芯體前軀體層及上部覆蓋層，所以能夠抑制因成膜方法不同而引起的應(yīng)力增大。而且，在成膜后，由于通過退火使上部覆蓋層流動化，因此，即使在第1及第2芯體的間隔窄時，也能夠確實排除空隙。另外，由于緩沖層的熱膨脹率和上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等，所以能夠有效抑制雙折射的發(fā)生。
此外，上部覆蓋層的形成，優(yōu)選通過多次重復(fù)成膜和退火來進行。如果如此，能夠有效去除退火時產(chǎn)生的氣泡。
本發(fā)明具有如下效果如此，如果采用本發(fā)明，在埋入型光波導(dǎo)中，能夠有效抑制雙折射的發(fā)生。


圖1是表示本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的光波導(dǎo)10的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。
圖2是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(緩沖層12的形成)的圖。
圖3是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(芯體前軀體層15的形成)的圖。
圖4是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(光致抗蝕劑層16的形成)的圖。
圖5是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(掩膜(mask)16a、16b的形成)的圖。
圖6是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(芯體前軀體層15的刻蝕)的圖。
圖7是表示光波導(dǎo)10的制造工序的一部分(上部覆蓋層14的形成)的圖。
圖8是說明施加給芯體13的應(yīng)力的圖。
圖9是表示光波導(dǎo)10的變形例的概略剖面圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是表示本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的光波導(dǎo)10的結(jié)構(gòu)的概略剖面圖。
如圖1所示，本實施方式的光波導(dǎo)10具有石英基板11、設(shè)在石英基板11上的緩沖層12、設(shè)在緩沖層12上的第1芯體13a及第2芯體13b、覆蓋上述第1芯體13a及第2芯體13b設(shè)在緩沖層12上的上部覆蓋層14。即，本實施方式的光波導(dǎo)10是采用石英基板的埋入型光波導(dǎo)。在本說明書中，第1芯體13a及第2芯體13b有時簡稱為“芯體13”。
石英基板11，除起到作為確保光波導(dǎo)10的機械強度的支持基板的作用外，還起到作為從芯體13看在下方向的覆蓋層(下部覆蓋層)的一部分的作用。作為其材料，只要主成分是起到作為覆蓋層的功能的石英系玻璃材料，并不特別限定，但優(yōu)選采用非摻雜的石英玻璃(SiO2)。非摻雜的石英玻璃的折射率(n)，相對于波長1310nm的光，大約為1.446。關(guān)于石英基板11的厚度，只要能確保光波導(dǎo)10的機械強度，并不特別限定，例如可以設(shè)定在0.3～1.0mm的范圍。
第1芯體13a及第2芯體13b分別是構(gòu)成波導(dǎo)路的其他要素，作為其材料，采用添加如起到作為芯體功能的、規(guī)定的摻雜劑的石英系玻璃材料。關(guān)于添加到芯體13中的摻雜劑的種類及數(shù)量，需要以芯體13的折射率大于緩沖層12或上部覆蓋層14的折射率的方式選擇。關(guān)于摻雜劑的種類，需要選擇通過添加能提高折射率的摻雜劑，作為如此的摻雜劑，可列舉鍺(Ge)、磷(P)、鈦(Ti)、鋁(Al)等。其中，優(yōu)選選擇軟化溫度低的鍺(Ge)。關(guān)于芯體13的高度，不特別限定，可以設(shè)定在5～10μm的范圍。此外，關(guān)于芯體13的寬度，可以設(shè)定在與芯體13的高度同等的范圍。
緩沖層12除起到作為從芯體13看在下方向的覆蓋層(下部覆蓋層)的一部分的作用外，還起到通過調(diào)整施加給芯體的應(yīng)力來降低雙折射的作用。作為其材料，采用添加如起到作為覆蓋層功能的、規(guī)定的摻雜劑的石英系玻璃材料。關(guān)于添加到緩沖層12中的摻雜劑的種類及量，需要以緩沖層12的折射率小于芯體13的折射率的方式選擇，而且需要以比構(gòu)成上部覆蓋層14的材料提高軟化溫度的方式選擇。此外，優(yōu)選緩沖層12的折射率大于石英基板11的折射率。這是因為，如果比石英基板11的折射率增大緩沖層12的折射率，能減少向石英基板11的光泄漏。滿足以上要求的最優(yōu)選的摻雜劑是鍺(Ge)，此外優(yōu)選在其中添加硼(P)。
關(guān)于緩沖層12的厚度，在能夠調(diào)整施加給芯體13的應(yīng)力的范圍內(nèi)，優(yōu)選盡量設(shè)定得薄，具體而言，優(yōu)選設(shè)定在1μm以上、5μm以下。這是因為，如果緩沖層12的厚度低于1μm，有不能充分調(diào)整施加給芯體13的應(yīng)力的顧慮，此外，如果緩沖層12的厚度為5μm，能夠充分調(diào)整施加給芯體13的應(yīng)力，設(shè)定在其以上(超過5μm)，只導(dǎo)致成膜時間的延長，事實上也無用。
上部覆蓋層14起到作為從芯體13看在水平方向及上方向的覆蓋層的作用。作為其材料，采用添加如起到作為覆蓋層功能的、規(guī)定的摻雜劑的石英系玻璃材料。關(guān)于添加到上部覆蓋層14中的摻雜劑的種類及量，也需要以上部覆蓋層14的折射率小于芯體13的折射率的方式選擇，而且需要以比構(gòu)成上部緩沖層12的材料降低軟化溫度的方式選擇。作為軟化溫度低的材料，最優(yōu)選添加硼(B)及磷(P)的石英玻璃，即，硼磷添加石英玻璃(BPSG)。
此外，優(yōu)選上部覆蓋層14的折射率大于緩沖層12的折射率。即，優(yōu)選上部覆蓋層14的折射率大于緩沖層12的折射率、且大于石英玻璃11的折射率。由此，能夠防止在與光波導(dǎo)連接的輸入光纖的輸入光中不在光波導(dǎo)結(jié)合(耦合)的光向緩沖層12及石英基板11側(cè)泄漏。此外，需要上部覆蓋層14和緩沖層12的折射率都小于芯體13的折射率。這是因為，為了作為光波導(dǎo)工作，芯體13的折射率需要比其周圍大。關(guān)于上部覆蓋層14的厚度，盡量能夠完全覆蓋芯體13、并且能夠充分抑制從芯體13看向上方向泄漏光，優(yōu)選設(shè)定得薄。例如，如果芯體13的高度是7μm，則可以設(shè)定在30μm左右。
在本發(fā)明中，將構(gòu)成光波導(dǎo)10的緩沖層12的熱膨脹率和上部覆蓋層14的熱膨脹率設(shè)定得大致相同。這是因為，通過大致同等地設(shè)定上述熱膨脹率，能夠使施加給芯體13的垂直方向應(yīng)力和平面方向的應(yīng)力實質(zhì)上一致，由此能夠抑制雙折射的發(fā)生。由于石英系玻璃材料的熱膨脹率因添加的摻雜劑的種類及數(shù)量變化，所以能夠據(jù)此大致相等地設(shè)定緩沖層12的熱膨脹率和上部覆蓋層14的熱膨脹率。作為通過添加提高熱膨脹率的摻雜劑，例如，可列舉磷(P)、鍺(Ge)、硼(B)、鋁(Al)等，作為通過添加降低熱膨脹率的摻雜劑，例如，可列舉鈦(Ti)、氟(F)等。
下面，參照作為工序圖的圖2～圖7，說明光波導(dǎo)10的制造方法。
首先，如圖2所示，在石英基板11上形成緩沖層12。作為緩沖層12的形成方法，優(yōu)選采用利用含有緩沖層12的構(gòu)成元素的化學(xué)種的氣相生長法，例如CVD法，更優(yōu)選采用以四乙氧基原硅酸鹽(TEOS)、四甲氧基鍺(TMG)、三甲氧基硼烷(TMB)及氧(O2)的混合氣體為源的等離子體CVD法(PECVD法)。如果采用如此的混合氣體成膜，就能夠形成由添加了鍺(Ge)及硼(B)的石英玻璃構(gòu)成的緩沖層12。鍺(Ge)的添加量，能夠通過四甲氧基鍺(TMG)的流量調(diào)節(jié)；硼(B)的添加量，能夠通過三甲氧基硼烷(TMB)的流量調(diào)節(jié)。
然后，如圖3所示，在緩沖層12上形成芯體前軀體層15。芯體前軀體層15是作為芯體13的基礎(chǔ)的層，其厚度按與要形成的芯體13的厚度相同的厚度設(shè)定。作為芯體前軀體層15的形成方法，與緩沖層12的形成方法同樣，優(yōu)選采用利用含有芯體13的構(gòu)成元素的化學(xué)種的CVD法等氣相生長法，更優(yōu)選采用以四乙氧基原硅酸鹽(TEOS)、四甲氧基鍺(TMG)、三甲氧基硼烷(TMB)及氧(O2)的混合氣體為源的等離子體CVD法(PECVD法)。如果采用如此的混合氣體成膜，就能夠形成由添加了鍺(Ge)的石英玻璃構(gòu)成的芯體前軀體層15。如上所述，鍺(Ge)的添加量，能夠通過四甲氧基鍺(TMG)的流量調(diào)節(jié)，通過將四甲氧基鍺(TMG)的流量設(shè)定得比形成緩沖層12時大，與緩沖層12的折射率相比，能夠提高芯體前軀體層15的折射率。
然后，如圖4所示，在芯體前軀體層15上形成光致抗蝕劑層16，通過采用光刻蝕法，去除要形成第1芯體13a及第2芯體13b的區(qū)域以外的部分，如圖5所示，形成掩膜16a、16b。然后，如圖6所示，通過采用該掩膜16a、16b刻蝕芯體前軀體層15，形成第1芯體13a及第2芯體13b。之后，如果去除掩膜16a、16b，就完成芯體前軀體層15的圖形化。芯體前軀體層15的刻蝕，優(yōu)選采用干法刻蝕法，特別是反應(yīng)性離子刻蝕法(RIE法)。
然后，如圖7所示，覆蓋芯體13在緩沖層12上形成上部覆蓋層14。作為上部覆蓋層14的形成方法，優(yōu)選采用利用含有上部覆蓋層14的構(gòu)成元素的化學(xué)種的CVD法等氣相生長法，更優(yōu)選采用以三甲氧基硼烷(TMB)、四甲氧基磷化氫(TMP)、四乙氧基原硅酸鹽(TEOS)及氧(O2)的混合氣體為源的等離子體CVD法(PECVD法)。如果采用如此的混合氣體成膜，就能夠形成由硼磷添加石英玻璃(BPSG)構(gòu)成的上部覆蓋層14。
但是，由于上部覆蓋層14形成在具有凹凸的面上，因此在剛成膜之后，如圖7所示，在表面14a上形成凹凸，或者在第1芯體13a和第2芯體13b之間形成空隙14b。特別是空隙14b，在第1芯體13a和第2芯體13b的間隔窄時，更容易產(chǎn)生。
為了去除如上所述的表面14a上的凹凸或空隙14b，下面，利用退火使上部覆蓋層14流動。此時，在成膜上部覆蓋層14的全部后，不只進行一次退火，更優(yōu)選通過多次重復(fù)成膜和退火，來形成上部覆蓋層14。這是因為，如果通過多次重復(fù)成膜和退火來形成上部覆蓋層14，就能夠有效去除退火時產(chǎn)生的氣泡。例如，在僅成膜8μm的上部覆蓋層14后進行退火，然后，再次在僅成膜11μm后進行退火，最后，再在僅成膜11μm后進行退火，就能夠形成大致不存在氣泡的厚度30μm的上部覆蓋層14。
通過以上處理，如圖1所示，表面14a平坦、且不存在空隙14b的光波導(dǎo)10制成。
對如上所述制作的光波導(dǎo)10中包含的芯體13，能夠施加起因于熱膨脹率差的應(yīng)力，但在本發(fā)明中，由于緩沖層12的熱膨脹率和上部覆蓋層14的熱膨脹率大致相等，所以即使在芯體13和上部覆蓋層14及緩沖層12的熱膨脹率不同時，施加給芯體13的垂直方向的應(yīng)力和平面方向的應(yīng)力也實質(zhì)上一致。即，如圖8所示，由于芯體13的垂直面即側(cè)面13s完全與上部覆蓋層14相接，因此由上部覆蓋層14和芯體13的熱膨脹率差，決定施加給芯體13的垂直方向的應(yīng)力。另外，由于芯體13的水平面中的上面13u與上部覆蓋層14相接，底面131與緩沖層12相接，所以由上部覆蓋層14和芯體13的熱膨脹率差，決定施加給芯體13的水平方向的應(yīng)力中的施加給上表面13u的應(yīng)力A，由緩沖層12和芯體13的熱膨脹率差，決定施加給底面131的應(yīng)力B。換句話講，施加給芯體13的水平方向的應(yīng)力，由上部覆蓋層14和芯體13的熱膨脹率差及緩沖層12和芯體13的熱膨脹率差的中間值決定。
考慮到此點，在本發(fā)明中，使緩沖層12的熱膨脹率和上部覆蓋層14的熱膨脹率大致一致，由此，能夠使施加給芯體13的垂直方向的應(yīng)力和水平方向的應(yīng)力實質(zhì)上一致。即，施加給芯體13的應(yīng)力成為各向同性，難于產(chǎn)生雙折射。因此，能夠提供具有良好特性的光波導(dǎo)10。
本發(fā)明，不局限于以上說明的實施方式，在權(quán)利要求范圍記載的發(fā)明的范圍內(nèi)，能夠?qū)嵤┒喾N變更，這當(dāng)然也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
例如，在上述實施方式的光波導(dǎo)10中，石英基板11和緩沖層12直接接觸，但如圖9所示，為降低起因于石英基板11和緩沖層12的熱膨脹率差的應(yīng)力，也可以在它們之間夾設(shè)另一緩沖層20。此時，作為另一緩沖層20，需要熱膨脹率處于石英基板11和緩沖層12之間的材料。作為如上所述的材料，是作為摻雜劑添加了鍺(Ge)的石英系玻璃材料，優(yōu)選列舉鍺(Ge)的添加量低于緩沖層12的材料。
實施例以下說明本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明如何也不局限于該實施例。
實施例1制作具有與圖1同樣的結(jié)構(gòu)的實施例1的光波導(dǎo)(方向性結(jié)合器)。在實施例1的光波導(dǎo)中，在緩沖層添加鍺(Ge)及硼(B)，其添加量換算成氧化物，分別為2.0mol％及4.0mol％。在上部覆蓋層添加硼(B)及磷(P)，其添加量分別為5.0mol％及2.0mol％。此外，在芯體中添加鍺(Ge)，其添加量為5.4mol％。由此，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.44800、上部覆蓋層的折射率為1.4483、芯體的折射率為1.45409，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率約高0.4％。
在實施例1的光波導(dǎo)中，緩沖層和上部覆蓋層的熱膨脹率都為12.4×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差實質(zhì)上是0％。此外，芯體的熱膨脹率為11.5×10-7/℃。
對如此的實施例1的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為0.1dB。由于通常認為如果極化波依賴性在0.5dB以下，則特性良好，因此確認實施例1的光波導(dǎo)具有非常好的特性。
實施例2添加到緩沖層中的鍺(Ge)及硼(B)的添加量，換算成氧化物，分別為1.4mol％及1.8mol％，添加在上部覆蓋層中的硼(B)及磷(P)的添加量分別為1.8mol％及1.2mol％，添加在芯體中的鍺(Ge)的添加量為5.2mol％，除上述外，制作具有與實施例1相同結(jié)構(gòu)的實施例2的光波導(dǎo)。在實施例2的光波導(dǎo)中，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.44761、上部覆蓋層的折射率為1.44788、芯體的折射率為1.45355，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率約高0.4％。
在實施例2的光波導(dǎo)中，緩沖層的熱膨脹率為8.0×10-7/℃，上部覆蓋層的熱膨脹率為8.8×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差大約為10％。此外，芯體的熱膨脹率為11.2×10-7/℃。
對如此的實施例2的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為0.2dB，確認特性非常好。
實施例3添加到緩沖層中的鍺(Ge)及硼(B)的添加量，換算成氧化物，分別為0.7mol％及1.2mol％，添加在上部覆蓋層中的硼(B)及磷(P)的添加量分別為1.2mol％及1.0mol％，添加在芯體中的鍺(Ge)的添加量為5.0mol％，除上述外，制作具有與實施例1相同結(jié)構(gòu)的實施例3的光波導(dǎo)。在實施例3的光波導(dǎo)中，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.44739、上部覆蓋層的折射率為1.44779、芯體的折射率為1.45355，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率約高0.4％。
在實施例3的光波導(dǎo)中，緩沖層的熱膨脹率為7.0×10-7/℃，上部覆蓋層的熱膨脹率為7.9×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差大約為13％。此外，芯體的熱膨脹率為11.0×10-7/℃。
對如此的實施例3的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為0.4dB，確認特性良好。
比較例1在緩沖層中只添加鍺(Ge)，將其添加量換算成氧化物為0.7mol％，而且添加在上部覆蓋層中的硼(B)及磷(P)的添加量分別為1.2mol％及1.0mol％，添加在芯體中的鍺(Ge)的添加量為5.0mol％，除上述外，制作具有與實施例1相同結(jié)構(gòu)的比較例1的光波導(dǎo)。在比較例1的光波導(dǎo)中，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.447755、上部覆蓋層的折射率為1.44778、芯體的折射率為1.45355，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率約高0.4％。
在比較例1的光波導(dǎo)中，緩沖層的熱膨脹率為5.8×10-7/℃，上部覆蓋層的熱膨脹率為7.9×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差大約為36％。此外，芯體的熱膨脹率為11.0×10-7/℃。
對如此的比較例1的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為0.6dB，未得到良好的特性。
比較例2在緩沖層中只添加鍺(Ge)，將其添加量換算成氧化物為1.0mol％，而且添加在上部覆蓋層中的硼(B)及磷(P)的添加量分別為4.5mol％及2.0mol％，添加在芯體中的鍺(Ge)的添加量為5.2mol％，除上述外，制作具有與實施例1相同結(jié)構(gòu)的比較例2的光波導(dǎo)。在比較例2的光波導(dǎo)中，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.44815、上部覆蓋層的折射率為1.44815、芯體的折射率為1.45382，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率高大約0.4％。
在比較例2的光波導(dǎo)中，緩沖層的熱膨脹率為6.2×10-7/℃，上部覆蓋層的熱膨脹率為12.9×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差大約為108％。此外，芯體的熱膨脹率為11.2×10-7/℃。
對如此的比較例2的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為1.1dB，未得到良好的特性。
比較例3不摻雜緩沖層，添加在上部覆蓋層中的硼(B)及磷(P)的添加量，換算成氧化物，分別為4.5mol％及1.0mol％，添加在芯體中的鍺(Ge)的添加量為4.8mol％，除上述外，制作具有與實施例1相同結(jié)構(gòu)的比較例3的光波導(dǎo)。在比較例3的光波導(dǎo)中，對波長1550nm的光，緩沖層的折射率為1.4468、上部覆蓋層的折射率為1.4468、芯體的折射率為1.45328，芯體的折射率比緩沖層及上部覆蓋層的折射率高大約0.4％。
在比較例3的光波導(dǎo)中，緩沖層的熱膨脹率為6.2×10-7/℃，上部覆蓋層的熱膨脹率為11.2×10-7/℃，因此它們的熱膨脹率差大約為81％。此外，芯體的熱膨脹率為10.8×10-7/℃。
對如此的比較例3的光波導(dǎo)，測定了分支比的極化波依賴性，其值為1.2dB，未得到良好的特性。
權(quán)利要求
1.一種光波導(dǎo)，其特征在于具有石英基板、設(shè)在上述石英基板上的緩沖層、設(shè)在上述緩沖層上的至少1個芯體、覆蓋上述芯體設(shè)在上述緩沖層上的上部覆蓋層，上述緩沖層的熱膨脹率和上述上部覆蓋層的熱膨脹率大致相等。
2.如權(quán)利要求1記載的光波導(dǎo)，其特征在于上述緩沖層的折射率大于上述石英基板的折射率。
3.如權(quán)利要求1或2記載的光波導(dǎo)，其特征在于構(gòu)成上述上部覆蓋層的材料的軟化溫度低于構(gòu)成上述緩沖層的材料。
4.如權(quán)利要求3記載的光波導(dǎo)，其特征在于在上述上部覆蓋層中至少添加硼(B)和磷(P)。
5.如權(quán)利要求3或4記載的光波導(dǎo)，其特征在于在上述緩沖層中至少添加鍺(Ge)。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項記載的光波導(dǎo)，其特征在于上述緩沖層的厚度在1μm以上、5μm以下。
7.如權(quán)利要求1～6中任何一項記載的光波導(dǎo)，其特征在于還具有設(shè)在上述石英基板和上述緩沖層之間的其它緩沖層，上述其它緩沖層的熱膨脹率在上述石英基板的熱膨脹率和上述緩沖層的熱膨脹率之間。
8.一種光波導(dǎo)的制造方法，其特征在于，具有如下工序在石英基板上，利用氣相生長法成膜緩沖層的工序；在上述緩沖層上，利用氣相生長法成膜芯體前軀體層的工序；通過圖形化形成上述芯體前軀體層，由此形成第1及第2芯體的工序；利用氣相生長法，在上述緩沖層上成膜形成熱膨脹率與上述緩沖層大致相等的上部覆蓋層，以便覆蓋上述第1及第2芯體的工序；及利用退火使上述上部覆蓋層流動的工序。
9.如權(quán)利要求8記載的光波導(dǎo)的制造方法，其特征在于多次重復(fù)進行上述上部覆蓋層的成膜和退火。
全文摘要
本發(fā)明提供光波導(dǎo)及其制造方法，能抑制具有石英基板的光波導(dǎo)的雙折射。本發(fā)明的光波導(dǎo)(10)，具有石英基板(11)、設(shè)在石英基板(11)上的緩沖層(12)、設(shè)在緩沖層(12)上的芯體(13a、13b)、覆蓋芯體(13a、13b)設(shè)在緩沖層(12)上的上部覆蓋層(14)。在本發(fā)明中，大致相等地設(shè)置緩沖層(12)的熱膨脹率和上部覆蓋層(14)的熱膨脹率，由此施加給芯體(13a、13b)的應(yīng)力實際上成為各向同性，所以能夠有效地抑制雙折射的發(fā)生。
文檔編號G02B6/12GK1648696SQ20041007496
公開日2005年8月3日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
發(fā)明者花島直樹, 持田勵雄 申請人:Tdk株式會社