【手続補正書】
【提出日】平成16年8月9日(2004.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】ガラス薄膜の作製方法および光導波路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＳｎＯ２およびＴｅＯ２からなる群から選ばれた１種以上の酸化物を質量百分率表示で合計３５％以上含有し、厚みが０．０３〜５０μｍであるガラス薄膜を基板上に作製する方法であって、物理的蒸気凝縮法または化学的蒸気凝縮法によって基板上に膜を形成し、該膜が形成された基板を、圧力が８×１０４Ｐａ以下である酸素含有雰囲気下で１００℃以上の温度に保持することを特徴とするガラス薄膜の作製方法。
【請求項２】
酸素含有雰囲気中の酸素の濃度が０．５ｖｏｌ％以上である請求項１に記載のガラス薄膜の作製方法。
【請求項３】
前記膜が形成された基板を前記酸素含有雰囲気下で保持する温度が１０００℃以下である請求項１または２に記載のガラス薄膜の作製方法。
【請求項４】
前記ガラス薄膜がＥｒおよびＴｍの少なくともいずれか一方を含有する請求項１、２または３に記載のガラス薄膜の作製方法。
【請求項５】
前記ガラス薄膜が、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
Ｂｉ２Ｏ３    ３５〜９０％、
ＳｉＯ２        ２〜４０％、
Ｇａ２Ｏ３      ０〜５５％、
Ａｌ２Ｏ３      ０〜５０％、
Ｅｒ２Ｏ３      ０〜１０％、
Ｔｍ２Ｏ３      ０〜１０％、
Ｙｂ２Ｏ３      ０〜１０％、
から本質的になる請求項１、２、３または４に記載のガラス薄膜の作製方法。
【請求項６】
基板上に形成されコア／クラッド構造を有する光導波路であって、コアおよびクラッドの少なくともいずれか一方が請求項１〜５のいずれかに記載のガラス薄膜の作製方法によって作製されたガラス薄膜であることを特徴とする光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＳｎＯ２およびＴｅＯ２の少なくともいずれかを含有するガラス薄膜の作製方法、および光導波路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信分野への応用を目的として、希土類元素が添加されたコアを有するガラスファイバを光増幅媒体とした光増幅器、特にＥｒ添加光ファイバ増幅器の研究開発が盛んに進められている。
一方、通信サービスの多様化に対応するために、伝送容量の拡大を図る波長多重光通信方式（ＷＤＭ）が提案されている。すなわち、ＷＤＭにおいては、波長多重のチャンネル数が増加するほど伝送容量が大きくなる。
【０００３】
このようなＷＤＭにおける光増幅器には従来、コアがＥｒ添加石英系ガラスである光ファイバが用いられている。
しかし、Ｅｒ添加石英系ガラスファイバには次のような問題があった。すなわち、利得が得られる波長幅Δλが小さいために所望の伝送容量を得ることが困難であった。また、光増幅率が小さいためにファイバ長さを数十ｍ、長いものでは数ｋｍにしなければならないことがあり、光増幅器の小型化が困難であった。
【０００４】
この問題を解決する光ファイバとして、たとえば特開２００１−１０２６６１公報には、コアがＥｒ添加Ｂｉ２Ｏ３系ガラスである光ファイバが提案されており、この光ファイバを用いるとファイバ長さが６ｃｍでも所望の光増幅ができるとされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、よりコンパクトな光増幅器が求められている。そのような光増幅器には、基板上にクラッドと光増幅機能を有するコアすなわち光増幅コアとを形成した光導波路が好適である。
本発明は、このようなクラッドとコアに好適なガラス薄膜を作製する方法および光導波路の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｂｉ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、ＰｂＯ、ＳｎＯ２およびＴｅＯ２からなる群から選ばれた１種以上の酸化物を質量百分率表示で合計３５％以上含有し、厚みが０．０３〜５０μｍであるガラス薄膜を基板上に作製する方法であって、物理的蒸気凝縮法または化学的蒸気凝縮法によって基板上に膜を形成し、該膜が形成された基板を、圧力が８×１０４Ｐａ以下である酸素含有雰囲気下で１００℃以上の温度に保持することを特徴とするガラス薄膜の作製方法を提供する。
【０００７】
また、基板上に形成されコア／クラッド構造を有する光導波路であって、コアおよびクラッドの少なくともいずれか一方が前記ガラス薄膜の作製方法によって作製されたガラス薄膜であることを特徴とする光導波路を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のガラス薄膜の作製方法（以下本発明の方法という。）によって作製されるガラス薄膜（以下本発明のガラス薄膜という。）は、基板上に形成されコア／クラッド構造を有する光導波路のコアまたはクラッドに好適である。なお、該光導波路は、０．４〜２μｍの波長帯における光増幅導波路、非線形光導波路等に好適である。
【０００９】
本発明のガラス薄膜の、波長１．３μｍにおける屈折率ｎは１．７以上であることが好ましい。１．７未満では光増幅率または非線形性が低下するおそれがある。より好ましくは１．８以上である。また、典型的には２．３以下である。
【００１０】
本発明のガラス薄膜には結晶は析出していない。なお、ここでいう「結晶は析出しない」とはＸ線回折パターンに回折ピークが認められないことである。
【００１１】
本発明のガラス薄膜の成分について以下に説明する。
Ｂｉ、Ｓｂ、Ｐｂ、ＳｎおよびＴｅは屈折率を大きくするための成分であり、少なくともこれら５成分の中のいずれか１種は含有しなければならない。ＢｉのＢｉ２Ｏ３基準の質量百分率表示含有量（本明細書では単にＢｉ２Ｏ３の含有量と表示する。Ｂｉ以外の成分およびその含有量についても以下これに準じて表示する。）、Ｓｂ２Ｏ３の含有量、ＰｂＯの含有量、ＳｎＯ２の含有量およびＴｅＯ２の含有量の合計が３５％未満では光増幅率または非線形性が低下する。また、前記合計は９０％以下であることが好ましい。９０％超ではガラス化しにくくなる。
【００１２】
本発明の方法を光増幅導波路、非線形光導波路等の製造に適用する場合、Ｂｉ２Ｏ３の含有量は３５〜９０％であることが好ましい。３５％未満では光増幅率または非線形性が低下する。より好ましくは６０％以上である。９０％超ではガラス化しにくくなる。より好ましくは８５％以下である。
【００１３】
ＳｉＯ２は必須ではないが、ガラス安定性を高めるために含有することが好ましく、その含有量は２〜４０％であることがより好ましい。２％未満ではガラスを安定化させる効果が小さい。より好ましくは３％以上である。４０％超では屈折率が小さくなって光増幅率または非線形性が低下するおそれがある。より好ましくは１５％以下である。
【００１４】
Ｇａ２Ｏ３は必須ではないが、熱的安定性を高めるために５５％まで含有してもよい。５５％超では結晶化しやすくなる。
Ａｌ２Ｏ３は必須ではないが、熱的安定性を高めるために５０％まで含有してもよい。５０％超では結晶化しやすくなる。
【００１５】
Ｅｒ２Ｏ３およびＴｍ２Ｏ３はいずれも必須ではないが、光増幅のためにはいずれか一種以上を含有することが好ましい。
Ｅｒ２Ｏ３を含有する場合、その含有量は０．０１〜１０％であることが好ましい。１０％超ではガラス化しにくくなる。より好ましくは０．１〜５％である。
Ｔｍ２Ｏ３を含有する場合、その含有量は０．０１〜１０％であることが好ましい。１０％超ではガラス化しにくくなる。より好ましくは０．１〜５％である。
【００１６】
Ｙｂ２Ｏ３は必須ではないが、濃度消光を抑制するために、または、Ｅｒ２Ｏ３またはＴｍ２Ｏ３と併用して光増幅率を大きくするために１０％まで含有してもよい。１０％超ではガラス化しにくくなる。より好ましくは０．１〜５％である。
【００１７】
本発明のガラス薄膜は本質的に、Ｂｉ２Ｏ３  ３５〜９０％、ＳｉＯ２  ２〜４０％、Ｇａ２Ｏ３  ０〜５５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５０％、Ｅｒ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｔｍ２Ｏ３  ０〜１０％、Ｙｂ２Ｏ３  ０〜１０％、からなることが好ましい。当該好ましいガラス薄膜は本質的に上記成分からなるが、その他の成分を合計で２５％以下、好ましくは１５％以下の範囲で含有してもよい。
【００１８】
本発明における基板はヤング率が５０ＧＰａ以上の物質からなることが好ましい。このような物質として、Ｓｉ、ＧａＡｓ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、サファイア等の結晶、石英ガラス、ソーダライムシリカガラス、無アルカリガラス等のガラス、が例示される。
また、本発明における基板の形状は限定されないが、ガラス薄膜が形成される面は典型的には平面である。なお、基板３の厚みは典型的には０．３〜２０ｍｍである。
【００１９】
本発明における基板上への膜の形成は物理的蒸気凝縮法（ＰＶＤ）または化学的蒸気凝縮法によって行なわれる。
物理的蒸気凝縮法としてはスパッタリング法、レーザーアブレーション法、電子ビーム蒸着法、真空蒸着法が、化学的蒸気凝縮法としてはプラズマＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法が、それぞれ例示される。
なお、前記基板上への膜の形成という場合の基板とは、先に述べたＳｉ等の基板に限定されず、当該基板上に膜が形成されたものも含む。
【００２０】
成分数が４または５以上であるガラス薄膜を作製する場合、スパッタリング法が好ましい。
スパッタリング法により膜を形成する場合、所望の膜組成が得られるようなターゲットを用いる。
【００２１】
物理的蒸気凝縮法または化学的蒸気凝縮法によって膜が形成された基板には、圧力が８×１０４Ｐａ以下である酸素含有雰囲気下で１００℃以上の温度に保持する処理（以下この処理を後処理という。）が行なわれる。
前記圧力が８×１０４Ｐａ超では膜が基板からはがれる、または膜にひびが入る。好ましくは０．２×１０４Ｐａ以下である。また、典型的には１×１０−７Ｐａ以上である。
【００２２】
前記酸素含有雰囲気中の酸素は膜の着色を低減する効果を有する。なお、前記膜の着色は、たとえば本発明のガラス薄膜がＢｉ２Ｏ３を含有する場合は低価数のＢｉ０、Ｂｉ＋等によるものと考えられ、前記効果は酸素による膜の酸化（たとえばＢｉ０→Ｂｉ３＋、Ｂｉ＋→Ｂｉ５＋）によるものと考えられる。
前記酸素含有雰囲気中の酸素濃度は０．５ｖｏｌ％以上であることが好ましい。０．５ｖｏｌ％未満では膜の着色が強くなり、光増幅導波路、非線形光導波路等の光導波路としての使用が困難になるおそれがある。より好ましくは５ｖｏｌ％以上である。
【００２３】
後処理における加熱、すなわち１００℃以上の温度での保持は前記酸素による膜の着色低減効果を発現させ、また、本発明のガラス薄膜がＥｒ、Ｔｍ等を含有し光増幅機能を有する場合にそれらの蛍光寿命したがって光増幅率を増大させることを目的とする。加熱時の前記温度は上記目的のためには高いほどよいが、本発明のガラス薄膜中に結晶が析出しない範囲でなければならない。結晶が析出するとガラス薄膜の透過率が低下し、光導波路としての使用が困難になる。典型的には１０００℃以下、本発明のガラス薄膜がＢｉ２Ｏ３を含有する場合は７００℃以下である。
【００２４】
前記加熱を行なう時間は５分以上であることが好ましい。より好ましくは１０分以上、特に好ましくは３０分以上、最も好ましくは１時間以上である。また、当該時間は、典型的には２４時間以下、より典型的には８時間である。
【００２５】
基板上に本発明のガラス薄膜を２層以上形成する場合、基板上に各層を形成する毎に後処理を行なってもよいし、すべての層を基板上に形成後後処理を１回だけ行なってもよいし、後処理をいつ行なうかは特に限定されない。
【００２６】
ここで本発明者が本発明に至った経緯を説明する。
単にスパッタリング法を用いて作製したＢｉ２Ｏ３およびＥｒを含有するガラス薄膜には光増幅率が小さい問題があった。ところで、このガラス薄膜を加熱して当該ガラス薄膜から放出されるガスを熱的脱離分光（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）によって分析したところ、スパッタリング雰囲気中のガス成分を多く含有していることが判明した。
【００２７】
一方、１．４５〜１．６４μｍの波長の光を増幅するために、Ｅｒ３＋イオンの４Ｉ１３／２−４Ｉ１５／２の遷移が利用される。すなわち、励起光の入射によりＥｒ３＋イオンが励起され、基底準位４Ｉ１５／２への輻射緩和が起こって光増幅が起こる。
しかし、このような輻射による緩和以外に格子振動等によって無輻射に緩和する場合もあるが、このような無輻射緩和においては励起光のエネルギーが光増幅のために利用されなくなり好ましくない。すなわち、無輻射に緩和するＥｒ３＋イオン数が増加すると前記遷移の蛍光寿命が短くなり光増幅率が小さくなる。
【００２８】
本発明者は、単にスパッタリング法を用いて作製された前記ガラス薄膜中にはスパッタリング雰囲気中のガス成分が多く存在し、それにより前記無輻射に緩和するＥｒ３＋イオン数が増加して前記蛍光寿命が短くなり光増幅率が小さくなっていると考え、このガス成分をガラス薄膜から除去することを目的とする後処理を想到した。
【００２９】
図１は本発明の方法によって作製されたコアまたはクラッドを有する光導波路、すなわち本発明の光導波路の断面の概念図である。１はコア、２はクラッド、３は基板である。
以下、ＷＤＭにおける光増幅導波路を例にして本発明の光導波路を説明するが、本発明の光導波路の応用例は光増幅導波路に限定されるわけではなく、非線形光導波路等に用いてもよい。なお、この光増幅導波路においては励起光の存在下、たとえば１．４５〜１．６４μｍの波長の信号光が増幅される。
【００３０】
コア１は本発明の方法によって作製されたガラス薄膜である。シングルモードで光を伝播させるためには、コア１の断面は正方形であることが好ましい。また、該正方形の１辺の大きさは、１〜１２μｍであることが好ましい。
波長１．３μｍの光に対するコア１の屈折率ｎ１は１．７以上であることが好ましい。より好ましくは１．８以上である。また、典型的には２．３以下である。ここで波長１．３μｍの光に対する屈折率を用いるのは、波長１．４５〜１．６μｍに吸収帯を有するＥｒを本発明のガラス薄膜が含有していても波長１．３μｍの光に対する屈折率であれば測定可能であるからである。
【００３１】
コア１は典型的には、Ｂｉ２Ｏ３  ４０〜８５％、ＳｉＯ２  ２〜４０％、Ｇａ２Ｏ３  ５〜２５％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、Ｅｒ２Ｏ３＋Ｔｍ２Ｏ３  ０．０１〜１０％、Ｙｂ２Ｏ３  ０〜１０％、から本質的になる。
コア１は、前記波長の信号光を増幅する場合、Ｅｒ２Ｏ３を０．０１〜１０％含有することが好ましい。
【００３２】
クラッド２は、本発明の方法によって作製されたガラス薄膜２ａと、その上に同方法によって作製されたガラス薄膜２ｂとからなる。
クラッド２の厚みは１０〜６０μｍであることが好ましい。また、典型的には、ガラス薄膜２ａの厚みは５〜３０μｍ、ガラス薄膜２ｂの厚みは５〜３０μｍである。
【００３３】
クラッド２はコア１内に光を閉じ込めることができるものであれば特に限定されないが、波長１．３μｍの光に対するクラッド２の屈折率ｎ２は、
０．０００３≦（ｎ１−ｎ２）／ｎ１≦０．１
を満足することが好ましい。
【００３４】
Δｎ／ｎ１＝（ｎ１−ｎ２）／ｎ１が０．０００３未満では光をコア１内に閉じ込めることが困難になる。より好ましくは０．００１以上、特に好ましくは０．００３以上である。０．１超ではシングルモードで光を伝播することが困難になる。より好ましくは０．０８以下、特に好ましくは０．０５以下である。
【００３５】
クラッド２は、コア１が先に述べた典型的な組成範囲にある場合、Ｅｒ２Ｏ３およびＴｍ２Ｏ３のいずれも含有しない点を除き前記組成範囲と同じ範囲にあることが好ましい。
【００３６】
基板３はたとえばソーダライムシリカガラス板であり、厚みは０．３〜２ｍｍ、大きさは２ｍｍ×１０ｍｍ〜３０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００３７】
次に、本発明の光導波路の製造方法を、スパッタリング法を用いる場合を例にして説明する。
（１）大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍである矩形基板、直径が７６．２〜２０３．２ｍｍの円形基板、等の基板の上にスパッタリング法を用いて下地クラッド膜（図１のガラス薄膜２ａに相当）となるべき第１の膜を形成する。
【００３８】
（２）第１の膜の上に、同じくスパッタリング法を用いてコア（図１のコア１に相当）となるべき第２の膜を形成する。
（３）第２の膜の上にスパッタリング法を用いて、Ｓｉ、ＷＳｉ、Ｎｉ、Ｃｒ等金属性のマスク膜を形成する。
（４）マスク膜の上にスピンコート法を用いてレジスト膜を形成する。
（５）レジスト膜の上に所望パターンのフォトマスクをかぶせて紫外線を照射、現像してレジスト膜に所望パターンを形成する。
【００３９】
（６）Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＮＦ３、ＳＦ６等の塩素系またはフッ素系のガスを用いてマスク膜をドライエッチングし、前記所望パターンとする。なお、ドライエッチングは、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）、反応性イオンビームエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）、誘導結合型プラズマ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）エッチング、磁気中性線放電プラズマ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｌｏｏｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）エッチング等によって行なう。
【００４０】
（７）レジスト膜を除去する。
（８）前記第２の膜をエッチングして前記所望パターンとする。第２の膜がＢｉ２Ｏ３を含有する場合、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８等のフッ素系のガスを用いてエッチングすることが好ましい。また、エッチングは（６）で述べたようなドライエッチングとすることが好ましい。
【００４１】
（９）マスク膜を除去する。
（１０）スパッタリング法を用いて上地クラッド膜（図１のガラス薄膜２ｂに相当）となるべき第３の膜を形成する。
（１１）第１、第２および第３の膜が形成された基板について前記後処理を行なう。
（１２）後処理が行なわれた前記基板を所望の寸法に切断する。
【００４２】
【実施例】
表１に質量百分率表示で示す組成物１ａ〜３ａを、高純度化学研究所社製の粉末状試薬Ｂｉ２Ｏ３（純度９９．９９９％、粒度２０μｍ）、ＳｉＯ２（純度９９．９％、粒度４μｍ）、Ｇａ２Ｏ３（純度９９．９％）、Ｅｒ２Ｏ３（純度９９．９％）またはＹｂ２Ｏ３（純度９９．９％）を用いて調合後らいかい機により乾式混合して作製した。１ａ、２ａ、３ａはコア用、１ｂはクラッド用である。
【００４３】
得られた組成物を、温度：７５０℃、圧力：２０ＭＰａ、加圧時間：２時間の条件でホットプレスして直径１０１．６ｍｍのスパッタリング用ターゲット１ａ、１ｂ、２ａ、３ａを作製した。
【００４４】
【表１】
2003227947.tif 000001
【００４５】
（実施例１）
ターゲット１ａを次の条件でスパッタリングして、ソーダライムシリカガラス円形基板（厚み１ｍｍ、直径７６．２ｍｍ）の上に厚み５μｍの膜１ａを形成した。すなわち、基板温度は２０℃、スパッタリング雰囲気の組成はアルゴン：９１ｖｏｌ％、酸素：９ｖｏｌ％、圧力は０．３Ｐａ、投入電力は２５０Ｗ、スパッタリング時間は６０分間、の条件でスパッタリングした。
基板上に形成された膜１ａのＸ線回折パターンを測定したところ回折ピークは認められなかった。
【００４６】
次に、膜１ａが形成された基板に対して以下のような後処理Ａ１を行なった。すなわち、チャンバー容積が０．００５ｍ３である基板加熱可能な真空チャンバに前記基板を入れ、油拡散ポンプによって真空チャンバ内圧力を２×１０−５Ｐａとした。油拡散ポンプと真空チャンバの間のメインバルブを閉じ、真空チャンバ内にその圧力が２７Ｐａとなるまで酸素ガス（酸素濃度：９９．９ｖｏｌ％）を導入した。酸素ガス導入後、基板を速度１７℃／分で昇温し５００℃に到達後２時間保持した。その後、加熱をやめ基板を冷却した。
【００４７】
これについてもＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。また、その膜組成を蛍光Ｘ線を用いて分析したところ、質量百分率表示で、Ｂｉ２Ｏ３  ６７．０％、ＳｉＯ２  ５．５％、Ｇａ２Ｏ３  ２４．８％、Ｅｒ２Ｏ３  ２．０％、Ｙｂ２Ｏ３  ０．７％であった。
【００４８】
後処理Ａ１を行なった前記基板の膜１ａについて次のようにして蛍光寿命を測定した。すなわち、半導体レーザーダイオード（出力：１Ｗ、波長：９８０ｎｍ）の連続光をファンクションジェネレータによってパルス幅１００μｓ、繰返し５０Ｈｚのパルス光に変調して膜１ａに照射し、膜１ａからの発光を分光し、４Ｉ１３／２−４Ｉ１５／２の遷移光（波長１５３０ｎｍ）をＩｎＧａＡｓの検出器に導いて蛍光寿命を測定した。
【００４９】
蛍光寿命の測定結果（単位：ｍｓ）を、酸素濃度（単位：ｖｏｌ％）、温度（単位：℃）、圧力（単位：Ｐａ）、保持時間（単位：時間）とともに表２のＡ１の欄に示す。
【００５０】
後処理Ａ２、Ａ３、Ａ４においては、表２の酸素流量の欄に標準状態での流量（単位：ｃｍ３／分）として示した量の酸素ガスを流しながら基板加熱を行なった。なお、基板は酸素ガス導入口と排気口の間に置かれ、真空チャンバ内圧力はメインバルブの開口度を調節して表の圧力となるようにした。後処理Ａ２、Ａ３、Ａ４を行なったものについての蛍光寿命測定結果と各後処理の条件を表２に示す。なお、いずれについてもＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。
【００５１】
比較のために、後処理を行なう前の前記基板の膜１ａについても蛍光寿命を測定した。その結果蛍光寿命は０．４ｍｓであった。すなわち、後処理Ａ１〜Ａ４を行なうことによって明らかに蛍光寿命が長くなっており、したがって光増幅率が大きくなる。
【００５２】
【表２】
2003227947.tif 000002
【００５３】
後処理Ａ２を行なった基板（処理基板）および後処理を行なう前の基板（未処理基板）について、波長が７００〜１７００ｎｍにおいて分光透過率を測定した。各波長範囲（単位：ｎｍ）における透過率平均値（単位：％）を表３に示すが、後処理Ａ２を行なったものは明らかに透過率が高くなっている。なお、１５３０〜１５６５ｎｍはＣバンド波長帯である。また、基板の欄にソーダライムシリカガラス基板自体の透過率（単位：％）を示す。
【００５４】
【表３】
2003227947.tif 000003
【００５５】
（実施例２）
ターゲット２ａを、基板温度を２５０℃とする以外は実施例１と同じ条件でスパッタリングしてソーダライムシリカガラス基板の上に厚み５μｍの膜２ａを形成した。
【００５６】
次に、膜２ａが形成された基板に対して以下のような後処理Ｂ１を行なった。すなわち、チャンバー容積が０．０１５ｍ３である基板加熱可能な真空チャンバに前記基板を入れ、油回転ポンプによって真空チャンバ内圧力を１３５Ｐａとした。このときの真空チャンバ内の酸素濃度は空気と同じであり２０ｖｏｌ％である。この状態で基板を速度４℃／分で昇温し４５０℃に到達後４時間保持した。その後、加熱をやめ基板を冷却した。
【００５７】
後処理Ｂ１を行なった膜２ａおよび後処理Ｂ１を行なう前の膜２ａについて実施例１と同様にして蛍光寿命を測定した結果、それぞれ２．８ｍｓ、１．５ｍｓであった。また、後処理Ｂ１を行なった膜２ａについてＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。
【００５８】
（実施例３）
ターゲット３ａを、実施例２と同じ条件でスパッタリングしてソーダライムシリカガラス基板の上に厚み５μｍの膜３ａ（未処理膜３ａ）を形成した。
次に、膜３ａが形成された基板に対して実施例２と同じ後処理Ｂ１を行なった。後処理Ｂ１を行なった膜３ａについてＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。また、その蛍光寿命は１．９ｍｓであった。
【００５９】
また、未処理膜３ａに対して、後処理Ｂ１と４５０℃に保持する時間が８時間である以外は同じである後処理Ｂ２を行なった。後処理Ｂ２を行なった膜３ａについてＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。また、その蛍光寿命は１．８ｍｓであった。
【００６０】
また、未処理膜３ａに対して、後処理Ｂ１と、保持する温度が４００℃である以外は同じである後処理Ｂ３を行なった。後処理Ｂ３を行なった膜３ａについてＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。また、その蛍光寿命は１．４ｍｓであった。
【００６１】
また、未処理膜３ａに対して、後処理Ｂ３と４００℃に保持する時間が８時間である以外は同じである後処理Ｂ４を行なった。後処理Ｂ４を行なった膜３ａについてＸ線回折パターンを測定したが回折ピークは認められなかった。また、その蛍光寿命は１．４ｍｓであった。
【００６２】
（実施例４）
一部図１とは異なるが概ね図１に示すものと同じ光導波路を次のようにして作製した。
ターゲット１ｂを、基板温度を１００℃、スパッタリング雰囲気の組成をアルゴン：８３ｖｏｌ％、酸素：１７ｖｏｌ％、スパッタリング時間を１２０分間、とする以外は実施例１と同じ条件でスパッタリングして、ソーダライムシリカガラス円形基板（厚み１ｍｍ、直径７６．２ｍｍ）の上に厚み１０μｍの第１の膜を形成した。
【００６３】
この第１の膜は前記下地クラッド膜となるべきものであり、図１のガラス薄膜２ａに相当する。なお、この第１の膜とまったく同様にして作製した膜に対して前記後処理Ａ２を行ない、その後Ｘ線回折パターンを測定したところ回折ピークは認められなかった。
【００６４】
次に、前記第１の膜の上に、ターゲット１ａを実施例１と同じ条件でスパッタリングして厚み５μｍの第２の膜を形成した。これは後述するエッチング等の加工を経て図１のコア１となるべきものである。
【００６５】
前記第２の膜の上に保護用クラッド膜を形成した。すなわち、スパッタリング時間を６分間とする以外は前記下地クラッド膜を形成するときと同じ条件でターゲット１ｂをスパッタリングし、厚み０．５μｍの保護用クラッド膜を形成した。この保護用クラッド膜は、後述するレジストパターニングをこの保護用クラッド膜なしでコア膜に対して直接行なった場合にコア膜に傷がつくおそれがあり、それを防ぐためのものである。なお、図１の光導波路は保護用クラッド膜を使用しない場合の光導波路である。
【００６６】
前記保護用クラッド膜の上に、スピンコート法を用いて厚み２．５μｍのネガレジスト膜を形成した。なお、保護用クラッド膜の上へのマスク膜形成は行なわなかった。
【００６７】
次に、Ｈｅ−Ｃｄレーザを用いて波長３２５ｎｍの紫外線を照射し、前記ネガレジスト膜の上に、幅５μｍ、長さ５０ｍｍの直線状コアパターンがピッチ１２５ｍｍで５０個形成されたパターンを形成した。
【００６８】
ネガレジスト膜の紫外線照射部分は現像液により除去し、次に反応性イオンビームエッチングによってドライエッチングを行なった。該ドライエッチングは、ＣＦ４ガスの流量が標準状態換算で０．６ｃｍ３／分、圧力が０．０１Ｐａ、加速電圧が７００Ｖ、マイクロ波が１００Ｗ、の条件下でイオンビームを試料表面に垂直に照射して行なった。
【００６９】
ドライエッチング後保護用クラッド膜の上に残ったネガレジスト膜は、圧力１０６Ｐａ、ＲＦパワー２５０Ｗ、の条件下で酸素プラズマアッシング（酸素プラズマ灰化処理）を３０分間行なって除去した。
【００７０】
次に、先に第１の膜を基板上に形成したと同様にしてターゲット１ｂをスパッタリングして、厚み１０μｍの第３の膜を形成した。
なお、前記保護用クラッド膜を一つの膜と考えればこの第３の膜は第４の膜というべきものである。また、この第３の膜は前記上地クラッド膜となるべきものであり、図１のガラス薄膜２ｂに相当する。
【００７１】
このようにして得られた膜形成基板に対し前記後処理Ａ２を行ない、冷却後切断して５ｍｍ×１０ｍｍの光導波路を得た。
得られた光導波路のコアおよびクラッドの波長１．３μｍの光に対する屈折率はそれぞれ１．９７、１．９４であった。なお、当該屈折率はプリズムカプラ法により測定した。
【００７２】
また、この光導波路を切断して長さ１０ｍｍとし、その両端を光学研磨した。その一端に、波長が１５２０〜１６００ｎｍである信号光（パワー：０．１ｍＷ）と波長が９８０ｎｍである半導体レーザ光（パワー：１６０ｍＷ）とを波長多重光合分波器で合波した光を入射し、他端から出射された光の信号光強度Ｉを光スペクトラムアナライザにより測定した。
【００７３】
前記半導体レーザ光は励起光であるが、この励起光を使用しない場合についても前記他端から出射された光の信号光強度を測定した。この信号光強度をＩ０として、光増幅率Ｉ／Ｉ０（単位：ｄＢ）を表４に示す。
【００７４】
【表４】
2003227947.tif 000004
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、たとえばＣバンドの光を増幅でき、かつコンパクトな光導波路が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の断面の概念図である。
【符号の説明】
１        ：コア
２        ：クラッド
２ａ、２ｂ：ガラス薄膜
３        ：基板