(57)【要約】  本明細書に開示される低損失イオン交換（ＩＯＸ）導波路は、上面を有しており、３〜１５モル％のＮａ２Ｏ及び２０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板を含む。該ガラス基板は埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域を含み、この領域とガラス基板の周辺部分がＩＯＸ導波路を画成する。ＩＯＸ導波路は、光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有する。複数のＩＯＸ導波路を有するガラス基板は、光学機能を有するシステムのための光バックプレーンとして使用することができ、データセンター及び高性能のデータ伝送用途での使用が可能である。
2021511538.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低損失イオン交換（ＩＯＸ）導波路であって、
上面を有しており、かつ、３モル％〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；及び
前記ガラス基板に形成された埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域であって、前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域が前記ガラス基板の前記上面の下に最大屈折率を有しており、前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域と前記ガラス基板の周辺部分とが光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域
を含む、低損失イオン交換（ＩＯＸ）導波路。
【請求項２】
前記光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍである、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項３】
前記Ｆｅ濃度が１５ｐｐｍ未満である、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項４】
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の屈折率プロファイルが、４５〜８０μｍの層深さと０．０１≦Δｎ≦０．０６の範囲の最大屈折率差Δｎとを有する、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項５】
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の屈折率プロファイルが、６〜１５μｍの層深さと０．００２≦Δｎ≦０．０１の範囲の最大屈折率差Δｎとを有する、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項６】
前記ガラス基板がバルク屈折率ｎ０を有し、前記埋め込み型ＩＯＸ領域が前記ガラス基板の前記上面に表面屈折率ｎｓを有し、表面屈折率差Δｎｓ＝ｎｓ−ｎ０≦０．００１である、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項７】
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域が、１００℃の温度で拡散率Ｄ＝０ｍ２／秒を有する、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項８】
前記ＩＯＸ導波路に光学的に結合された光電気デバイスをさらに含む、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項９】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、
約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、
約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、
約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、
約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び
約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２
を含む、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項１０】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約７０モル％〜約８５モル％のＳｉＯ２、
約０モル％〜約５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約５モル％のＢ２Ｏ３、
約３モル％〜約１０モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約１２モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、
約３モル％〜約１２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約５モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約３モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び
約０．０１モル％〜約０．５モル％のＳｎＯ２
を含む、請求項１に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【請求項１１】
光信号を伝達するシステムのバックプレーンにおいて、
上面を有するガラス基板であって、３モル％〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；
前記ガラス基板に形成された１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａイオン交換（ＩＯＸ）領域であって、前記１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の各々が前記ガラス基板の前記上面の下に最大屈折率を有しており、前記１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域と前記ガラス基板の周辺部分とが、各々が８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で少なくとも１つの伝播導波モードを支援し、前記波長範囲で光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有する、１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａイオン交換（ＩＯＸ）領域；及び
前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路に対して動作可能に配置され、かつ、光信号を前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の内外へと結合するように構成された光カプラ
を含む、バックプレーン。
【請求項１２】
光学機能を有し、前記光カプラに動作可能に接続されたデバイスをさらに含む、請求項１１に記載のバックプレーン。
【請求項１３】
電気信号を伝達するように構成された１つ以上の導電体をさらに含む、請求項１１に記載のバックプレーン。
【請求項１４】
前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の長さが最長１メートルまでである、請求項１１に記載のバックプレーン。
【請求項１５】
前記光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍであり、前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の長さが最長２メートルまでである、請求項１１に記載のバックプレーン。
【請求項１６】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、
約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、
約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、
約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、
約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び
約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２
を含む、請求項１１に記載のバックプレーン。
【請求項１７】
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約７０モル％〜約８５モル％のＳｉＯ２、
約０モル％〜約５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約５モル％のＢ２Ｏ３、
約３モル％〜約１０モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約１２モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、
約３モル％〜約１２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約５モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約３モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び
約０．０１モル％〜約０．５モル％のＳｎＯ２
を含む、請求項１１に記載のバックプレーン。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年１月１８日出願の米国仮特許出願第６２／６１８，８６６号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、イオン交換（ＩＯＸ）プロセスで形成された導波路に関し、特に、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用して高透過ガラスに形成された低損失導波路に関する。
【背景技術】
【０００３】
光導波路は、光送受信モジュールを支援するシリコンフォトニクスプリント回路基板（ＰＣＢ）との光リンクの形成にますます使用されている。一部の事例では、光導波路は、シリコンフォトニクスＰＣＢに組み込まれ、光ファイバに光学的に接続される。他の遠距離用アプリケーション（例えば、最長約２メートル）では、光導波路は、回路基板上のチップ間、回路基板間、若しくは、電子機器ラック内の光電子（Ｏ−Ｅ）デバイス間又は電子機器ラック間のいずれかの高速光相互接続を提供するために用いられる光バックプレーンを画成するために用いられる。
【０００４】
シリコンフォトニクスシステムの性能に対する要求の高まりにより、このようなシステムで用いられる光導波路の性能に対する要求もまた高まってきている。これらの要求の１つは、とりわけ、光バックプレーンに関連するような比較的長い光伝送の場合には、光信号の低損失伝送（例えば、０．０５ｄＢ／ｃｍ以下）である。他の要求には、ＩＯＸ導波路が熱的に安定であり、ゼロ又は非常に低い複屈折を有すること、及び、導波路が形成されている基板が、機械的に安定しており、熱膨張係数（ＣＴＥ）がシリコンフォトニクスシステムで用いられる他の材料の熱膨張係数と同じではないにしても近いことが含まれる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の一実施形態は、基板にＩＯＸ導波路を形成する方法である。本方法は、以下を含む：ａ）基板の上面にマスクを形成する工程であって、該マスクが上面に少なくとも１つの開口部を画成し、該基板が、Ｎａを含み、Ｆｅを５０パーツ・パー・ミリオン以下の濃度で含むアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、工程；ｂ）少なくとも１つの開口部内の基板の上面を通して第１のＩＯＸプロセスを実施して、基板の上面に最大屈折率を有する初期のＩＯＸ領域を基板内に画成する工程；及び、ｃ）基板の上面に第２のＩＯＸプロセスを実施して、初期のＩＯＸ領域から基板の上面の下に最大屈折率を有する埋め込み型ＩＯＸ領域を形成する工程であって、該埋め込み型ＩＯＸ領域が光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＩＯＸ導波路を画成し、第２のＩＯＸプロセスがＮａ−ＡｇのＩＯＸプロセスである、工程を含む。
【０００６】
本開示の別の実施形態は、低損失ＩＯＸ導波路であって、上面を有しており、かつ、３〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；及び、ガラス基板に形成される埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域であって、該埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域がガラス基板の上面の下に最大屈折率を有しており、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域とガラス基板の周辺部分とが、光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域、を含む、低損失ＩＯＸ導波路である。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、光信号を伝達する、光学システム又は光電気システムなどのシステムのためのバックプレーンである。該バックプレーンは、上面を有するガラス基板であって、該ガラス基板が、３〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；ガラス基板に形成される埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域であって、該埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域がガラス基板の上面の下に最大屈折率を有しており、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域とガラス基板の周辺部分とが、８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で少なくとも１つの伝播導波モードを支援し、該波長範囲で光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍと複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域；及び、光信号をＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の内外へと結合するように構成された光カプラを含む。
【０００８】
追加の特徴及び利点は、以下の詳細な説明に記載され、一部には、その説明から当業者に明らかとなり、あるいは、明細書及びその特許請求の範囲、並びに添付の図面に記載される実施形態を実施することによって認識されよう。前述の概要及び後述する詳細な説明はいずれも、単なる例示であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。
【０００９】
添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて、その一部を構成する。図面は、１つ以上の実施形態を例証しており、その詳細な説明とともに、さまざまな実施形態の原理及び動作を説明するものである。したがって、本開示は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例となるガラス基板の上部立面図
【図２Ａ】本明細書に開示されるＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する方法の例を示す、図１の例となるガラス基板の断面図
【図２Ｂ】本明細書に開示されるＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する方法の例を示す、図１の例となるガラス基板の断面図
【図２Ｃ】本明細書に開示されるＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する方法の例を示す、図１の例となるガラス基板の断面図
【図２Ｄ】本明細書に開示されるＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する方法の例を示す、図１の例となるガラス基板の断面図
【図２Ｅ】本明細書に開示されるＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する方法の例を示す、図１の例となるガラス基板の断面図
【図２Ｆ】図２Ｅに類似しており、複数のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路が単一のガラス基板に形成される例を示す図
【図２Ｇ】図１に類似しており、図２Ｆの複数のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を示す図
【図３Ａ】Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスのコンピュータシミュレーションに基づいて、例示的なガラスに形成されたマルチモードＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の屈折率プロファイルｎ（ｙ，ｚ）の屈折率等高線の例を示す、図２Ｅと同様の断面図
【図３Ｂ】図３Ａに類似しており、シングルモード  Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の例を示す図
【図４Ａ】Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用して、例示的な高透過ガラスに形成された初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域について５８９ｎｍの波長λで測定した深さ座標ｚ（μｍ）に対する屈折率ｎ（ｚ）の補間測定のプロット。測定は、ＴＥモードとＴＭモードの両方で行い、両者は、実質的に重なっている。
【図４Ｂ】図４Ａの同じ初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域についての深さ座標ｚ（μｍ）に対する圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）の測定値のプロット
【図５】２つの異なるガラスについての波長λ（ｎｍ）の関数としてのバルク光損失ＯＬ（ｄＢ／ｃｍ）のプロット。一方のガラスは１１０ｐｐｍのＦｅを有し、他方のガラスは１３ｐｐｍのＦｅを有する。
【図６】１００℃の目標温度でＤ＝０ｍ２／秒を示す、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用して例示的な高透過ガラスに形成されたＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路についての拡散率Ｄ（ｍ２／秒）の実験測定値のプロット
【図７Ａ】Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を含む、例示的なバックプレーンの上部立面図。Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路から光を抽出するために用いられる例示的な光カプラも部分分解図で示されている。
【図７Ｂ】光カプラを介してバックプレーンのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路に光学的に結合されたラインカードの形態をした例示的な光電気デバイスに沿った、図７Ａのバックプレーン及び光カプラを含む例示的な光−電気システムの上部立面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
これより、その例が添付の図面に例示されている、本開示のさまざまな実施形態を詳細に参照する。可能な限り、同一又は同様の部分についての言及には、図面全体を通して同一又は同様の参照番号及び記号が用いられる。図面は必ずしも縮尺通りではなく、当業者は、本開示の重要な態様を示すために図面が簡略化されていることを認識するであろう。
【００１２】
以下に示す特許請求の範囲は、この詳細な説明に組み込まれて、その一部を構成する。
【００１３】
デカルト座標は、参照のために一部の図に示されており、方向又は向きに関して限定することは意図されていない。
【００１４】
本明細書で用いられる略語「ｐｐｍ」は、「パーツ・パー・ミリオン（百万分率）」を表す。
【００１５】
略語「μｍ」は、１×１０−６メートルであるミクロンを表し、マイクロメートルとも呼ばれる。
【００１６】
記号「≒」は「ほぼ等しい」ことを意味する。
【００１７】
本明細書で用いられる頭字語「ＩＯＸ」は、構文に応じて、「イオン交換」又は「イオン交換された」のいずれかを意味しうる。
【００１８】
略語「Ｏ−Ｅ」は、「光−電気」を表し、光学的機能と電気的機能の両方を備えたデバイス又はシステムを説明するために用いられる。
【００１９】
「モード」という用語は、「導波モード」又は「導波路モード」の略であり、導波路内を伝播する光の許容される空間分布を表す。モードは、横電気（ＴＥ）偏光又は横磁気（ＴＭ）偏光を有しうる。シングルモード導波路は、１つのＴＥ及び１つのＴＭモードのみを支援する。
【００２０】
複屈折Ｂ＝ｎＴＥ−ｎＴＭであり、ここで、ｎＴＥはＴＥ偏光について測定された屈折率であり、ｎＴＭはＴＭ偏光について測定された屈折率である。ＩＯＸガラスの複屈折及び関連する特性（例えば、応力、層深さなど）を測定するためのシステム及び方法は、当技術分野で知られている。システムの例としては、株式会社ルケオ（東京所在）製のＦＳＭ−６０ＬＥ表面応力計が挙げられる。方法の例は、ここに参照することによって本明細書に取り込まれる、「ガラス及びガラスセラミックの複屈折を測定するためのシステム及び方法（Systems and methods for measuring birefringence in glass and glass ceramics）」と題された米国特許出願公開第２０１４／００９２３７７号明細書に開示されている。
【００２１】
複屈折Ｂの大きさは、｜Ｂ｜＝｜ｎＴＥ−ｎＴＭ｜で与えられ、特に明記しない限り、所与のＩＯＸ領域内の最大値になる。
【００２２】
略語「ｎｍ」は、１×１０−９メートルである「ナノメートル」を表す。
【００２３】
略語「ＡＡＳ」は「アルカリアルミノケイ酸塩」を表し、ガラスの種類を説明するために用いられる。
【００２４】
「層深さ」はＤＬで表され、基板の上面から基板内のＩＯＸ領域の屈折率が基板のバルク屈折率に達する点まで測定した、基板に形成されたＩＯＸ領域の深さである。
【００２５】
「ＡはＢを含む」という句など、本明細書で用いられる「含む」という用語は、「ＡはＢからなる」という特別な場合を含むことが意図されている。
【００２６】
ガラス基板又はガラス材料に関する「高透過」又は「高透過率」という用語は、ガラス基板又はガラス材料が、８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲において、１ｃｍの厚さで少なくとも９８．８６％又は１ｃｍの厚さで少なくとも９９．９５％の内部透過率を有することを意味する。ガラス基板又はガラス材料は、「低損失」と呼ぶこともでき、８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で０．０５ｄＢ／ｃｍ以下又は０．００２ｄＢ／ｃｍ以下の光損失を意味する。
【００２７】
ガラス基板
図１は、本開示による低損失導波路を形成するために本明細書で用いられる例となるガラス基板１０の上部立面図である。ガラス基板１０は、上面１２及び底面１４を有するシートの形態で示されている。例では、基板は、研磨フロートガラスプロセス、フュージョンドロープロセス、スロットドロープロセス、リドロープロセス、又は別の適切な成形プロセスによって形成することができる。ガラス基板１０はバルク屈折率ｎ０を有する。ｘ方向の例示的な長さＬＸは、以下で論じられるようなバックプレーン用途では、比較的長く、例えば、０．１メートル（ｍ）以上でありうる。ｚ方向の例示的な厚さＴＨは、０．３ミリメートル（ｍｍ）〜５ｍｍの範囲でありうる。
【００２８】
ガラス基板１０は、以下で説明するように、ＩＯＸプロセスを使用して低損失導波路の形成を可能にするある特定の特性を有する。一例では、ガラス基板１０は次の特性を有する：１）ガラス基板１０のガラス材料は高透過率である；２）ガラスがＩＯＸ導波路の作製に適するように、十分な量で存在するナトリウム（Ｎａ＋）などの適切な一価のイオン；３）Ｆｅ、Ｃｒ、及びＮｉなどの汚染物質がないか、又は代替的に、比較的少量であり、そのため、ガラスは、以下に説明するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセス中又はその後に銀クラスターを形成する傾向が低い；４）ＩＯＸ導波路が考えられる広範囲の環境条件にわたって屈折率プロファイル及び損失特性を保持するように、１００℃までの温度に対して十分に低いＩＯＸ拡散率Ｄ（ｍ２／秒）；５）例えば、Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）ＳＭＦ−２８（登録商標）などの標準の非偏光光ガラスファイバにとっての最適な結合効率のために、複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１など、結果として得られる最終ＩＯＸ領域の複屈折Ｂが存在しないか、最小になるように、ＩＯＸプロセスの実施後の残留応力が比較的低い；６）ガラス基板は、優れた表面品質を得るために、フュージョンドロープロセスを使用して成形可能である；及び、７）ガラス材料は、高スループット及び自動化された処理のためにロール・ツー・ロール処理を使用して薄いシート（例えば、５０μｍ）に成形可能である。
【００２９】
上記特性を有するガラスタイプの例は、アルカリアルミノケイ酸塩（ＡＡＳ）ガラスであり、これは、さまざまな例で、鉄（Ｆｅ）の濃度が２０ｐｐｍ以下、又は１５ｐｐｍ以下、又は１０ｐｐｍ以下、又は５ｐｐｍ以下であり、一方、Ｎｉ及びＣｒなどの他の不純物の濃度は５ｐｐｍ以下、又は２ｐｐｍ以下である。さまざまな実施形態では、ＡＡＳガラスは、１ｐｐｍ以下のＣｏ、Ｎｉ、及びＣｒ、あるいは代替的に、１ｐｐｍ以下のＣｏ、Ｎｉ、及びＣｒを含む。このようなガラスは、低鉄ＡＡＳガラスと呼ぶことができる。
【００３０】
高透過率のＡＡＳガラスは、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜６０ｐｐｍの場合に得ることができることが見出された。幾つかの実施形態では、Ｆｅの濃度は、＜約５０ｐｐｍ、＜約４０ｐｐｍ、＜約３０ｐｐｍ、＜約２０ｐｐｍ、又は＜約１０ｐｐｍでありうる。他の実施形態では、Ｆｅ＋３０Ｃｒ＋３５Ｎｉ＜約５０ｐｐｍ、＜約４０ｐｐｍ、＜約３０ｐｐｍ、＜約２０ｐｐｍ、又は＜約１０ｐｐｍである。一例では、Ｆｅ濃度＞約５０ｐｐｍの場合、Ｃｒの濃度は０．１質量％以下に低減される。
【００３１】
ガラス基板１０としての使用に適したＡＡＳガラスの例は、米国ニューヨーク州コーニング所在のＣｏｒｎｉｎｇ，Ｉｎｃ．社製造のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｒｉｓ（商標）ガラスである。低鉄成分を有することができ、本明細書に開示されるＩＯＸ導波路の形成に特に適した、２種類のＣｏｒｎｉｎｇ  Ｉｒｉｓ（商標）ガラスが存在し、それらを、以後、「ＡＡＳ−１」及び「ＡＡＳ−２」と呼ぶ。ＡＡＳ−１及びＡＡＳ−２ガラスの例示的な組成が以下に示され、そのガラス組成は、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＣｒの濃度に対する上記の制限を受ける。
【００３２】
ＡＡＳ−１ガラスの組成例
一例では、ＡＡＳ−１ガラスは、約７０モル％〜約８５モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約５モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約５モル％のＢ２Ｏ３、約３モル％〜約１０モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約１２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、約３モル％〜約１２モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約５モル％のＣａＯ、約０モル％〜約３モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び約０．０１モル％〜約０．５モル％のＳｎＯ２を含む。
【００３３】
幾つかの例では、ＡＡＳ−１ガラスは、幅及び高さを有する前面、該前面とは反対側の背面、並びに前面及び背面の周りに４つのエッジを形成する前面と背面との間の厚さを有する、ガラスシートを含むことができ、該ガラスシートは、約７２．８２モル％〜約８２．０３モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約４．８モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約２．７７モル％のＢ２Ｏ３、約３モル％〜約９．２８モル％のＮａ２Ｏ、約０．５８モル％〜約１０．５８モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２．９３モル％のＺｎＯ、約３．１モル％〜約１０．５８モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約４．８２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約１．５９モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び約０．０８モル％〜約０．１５モル％のＳｎＯ２を含む。さらなる例では、ガラスシートは、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、ＣａＯ、ＳｒＯ、又はＢａＯ、及びそれらの組合せを実質的に含まない。
【００３４】
ＡＡＳ−２ガラスの組成例
ＡＡＳ−２ガラスは、約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２を含みうる。
【００３５】
幾つかの例では、ＡＡＳ−２ガラスは、０．９５〜３．２３のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラス物品は、１．１８〜５．６８のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２であり、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａのうち１つ以上であり、ｘは１である。幾つかの例では、ガラス物品は、−４．２５〜４．０のＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯを含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラスは約５２２℃〜５９０℃の歪み温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約５６６℃〜６４１℃のアニーリング温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約８００℃〜９１４℃の軟化温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約４９．６×１０−７／℃〜約８０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。幾つかの例では、ガラスは、２０℃で約２．３４ｇ／ｃｍ３〜２０℃で約２．５３ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００３６】
さらなる例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００３７】
さらなる例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約６６モル％〜約７８モル％のＳｉＯ２、約４モル％〜約１１モル％のＡｌ２Ｏ３、約４モル％〜約１１モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約４モル％〜約１２モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約０モル％〜約５モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約５モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、及び約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含む。幾つかの例では、ガラス物品は、＜０．００８のカラーシフトを含む。
【００３８】
幾つかの例では、ＡＡＳ−２ガラスは、０．９５〜３．２３のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラス物品は、１．１８〜５．６８のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２であり、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａのうち１つ以上であり、ｘは１である。幾つかの例では、ガラス物品は、−４．２５〜４．０のＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯを含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラスは約５２２℃〜５９０℃の歪み温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約５６６℃〜６４１℃のアニーリング温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約８００℃〜９１４℃の軟化温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約４９．６×１０−７／℃〜約８０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。幾つかの例では、ガラスは、２０℃で約２．３４ｇ／ｃｍ３〜２０℃で約２．５３ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
【００３９】
さらなる例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００４０】
追加の例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約７２モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約３モル％〜約７モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＢ２Ｏ３、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約６モル％〜約１５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＫ２Ｏ、約０モル％〜約２モル％のＺｎＯ、約２モル％〜約１０モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＣａＯ、約０モル％〜約２モル％のＳｒＯ、約０モル％〜約２モル％のＢａＯ、及び約０モル％〜約２モル％のＳｎＯ２を含む。
【００４１】
幾つかの例では、ガラス物品は、０．９５〜３．２３のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラス物品は、１．１８〜５．６８のＲｘＯ／Ａｌ２Ｏ３を含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２であり、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａのうち１つ以上であり、ｘは１である。幾つかの例では、ガラス物品は、−４．２５〜４．０のＲｘＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯを含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうち１つ以上であり、ｘは２である。幾つかの例では、ガラスは約５２２℃〜５９０℃の歪み温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約５６６℃〜６４１℃のアニーリング温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約８００℃〜９１４℃の軟化温度を有する。幾つかの例では、ガラスは約４９．６×１０−７／℃〜約８０×１０−７／℃のＣＴＥを有する。幾つかの例では、ガラスは、２０℃で約２．３４ｇ／ｃｍ３〜２０℃で約２．５３ｇ／ｃｍ３の密度を有する。さらなる例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００４２】
さらなる例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約６０モル％〜約８０モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約１５モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１５モル％のＢ２Ｏ３、及び約２モル％〜約５０モル％のＲｘＯを含み、ここで、Ｒは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの１つ以上であり、ｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ又はＢａであり、ｘは１であり、ガラスは、＜０．００８のカラーシフトを有する。幾つかの例では、ガラスは＜０．００５のカラーシフトを有する。さらなる例では、ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ＡＡＳ−２ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００４３】
他の例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、及び約３．５２モル％〜約４２．３９モル％のＲｘＯを含み、ここで、Ｒは、のｏｆ  Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓのうちの１つ以上であり、ｘは２であるか、あるいは、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、又はＢａであり、ｘは１であり、該ガラスは、＜０．００８のカラーシフトを有する。幾つかの例では、ガラスは＜０．００５のカラーシフトを有する。さらなる例では、ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００４４】
追加の例では、ＡＡＳ−２ガラスは、約６０モル％〜約８１モル％のＳｉＯ２、約０モル％〜約２モル％のＡｌ２Ｏ３、約０モル％〜約１５モル％のＭｇＯ、約０モル％〜約２モル％のＬｉ２Ｏ、約９モル％〜約１５モル％のＮａ２Ｏ、約０モル％〜約１．５モル％のＫ２Ｏ、約７モル％〜約１４モル％のＣａＯ、及び約０モル％〜約２モル％のＳｒＯを含み、また、該ガラスは、＜０．００８のカラーシフトを有する。幾つかの例では、ガラスは＜０．００５のカラーシフトを有する。さらなる例では、ガラスは、約０．１モル％〜約３．０モル％のＺｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＴｉＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＶ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＮｂ２Ｏ５、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｎＯ、約０．１モル％〜約１．０モル％のＺｒＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＡｓ２Ｏ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｎＯ２、約０．１モル％〜約１．０モル％のＭｏＯ３、約０．１モル％〜約１．０モル％のＳｂ２Ｏ３、又は約０．１モル％〜約１．０モル％のＣｅＯ２を含む。追加の例では、ガラスは、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＭｎＯ、ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＭｏＯ３、Ｓｂ２Ｏ３、及びＣｅＯ２のうちのいずれか１つ又はそれらの組合せを、０．１モル％〜約３．０モル％以下で含む。
【００４５】
ＩＯＸ導波路を形成するためのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセス
さまざまな例となる低鉄ＡＡＳガラス基板１０で実施された実験は、銀（Ａｇ＋）イオンがナトリウム（Ｎａ＋）イオンと交換されると、最高の性能のＩＯＸ導波路が得られることを示唆している。これらの導波路を、以後、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路と呼ぶ。Ａｇ＋イオンの半径は比較的小さいため、複屈折を引き起こすＩＯＸプロセスから生じる圧縮応力は、Ｋ＋イオンなどのＩＯＸプロセスで用いられる他のイオンよりも小さくなる。
【００４６】
例示的なＡＡＳ−１及びＡＡＳ−２ガラスに形成されたＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の測定は、同じガラスでＫ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用して形成された導波路の０．００２より大きい複屈折と比較して、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の導波路表面における複屈折の大きさ｜Ｂ｜が、｜Ｂ｜＜０．００１であることを示している。光相互接続を形成して偏光依存性の結合損失を低減する場合には、このように複屈折の大きさ｜Ｂ｜が小さいことは、ＩＯＸ導波路にとって重要である。
【００４７】
同様に、ＡＡＳ−１及びＡＡＳ−２ガラスの圧縮応力の測定は、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスが同じガラスでのＫ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスよりも５倍少ない圧縮応力を生成することを示した。Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用するＡＡＳ−１及びＡＡＳ−２ガラスでは、マルチモード伝送で最大８０μｍ、シングルモード伝送で最大１５μｍの適切な層深さＤＬも得ることができる。
【００４８】
Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の作製
図２Ａ〜２Ｅは、本明細書に開示される低損失Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を形成する例示的な方法を示す、図１の例となるガラス基板１０の断面図である。例では、ガラス基板１０は、ＡＡＳ−１ガラス又はＡＡＳ−２ガラスのいずれかを含む。
【００４９】
図２Ａは、上面１２にマスク２０を有するガラス基板１０を示している。マスク２０は、上面１２に開いている開口２２を含む。マスク２０は、ガラス基板１０に実質的に拡散しない材料から形成することができる。材料の例には、アルミニウム、チタン、及び二酸化ケイ素が含まれる。一例では、開口２２は、ｙ方向に延在して、細長い開口部、例えば、スロット開口部を画成することができる。幾つかの実施形態では、開口２２は、シングルモードのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の形成では１μｍ〜１０μｍの幅ＷＹ、マルチモードのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の形成では１０μｍ〜５０μｍの幅ＷＹを有する。
【００５０】
一例では、ガラス基板１０は、マスク形成プロセス中に追加することができ、ＩＯＸプロセス及びマスク除去の完了後に適所に留まる、マーカ又は基準などの位置合わせ機能（図示せず）を含むことができる。このような位置合わせ機能は、非常に高い位置精度を有することができ、追加の構成要素の視覚的な位置合わせ（マシンビジョンの位置合わせを含む）に優れた視認性を有するように形成することができる。
【００５１】
図２Ｂは、図２Ａに類似しており、マスク２０と、第１の又は「ステップ１」の拡散の一部として開口２２で露出した上面１２とを覆う、ガラス基板の上の銀塩浴３０を示している。幾つかの実施形態では、銀塩浴３０はＡｇＮＯ３を含む。Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスのＩＯＸパラメータの例には、２５０℃〜４００℃の範囲の拡散温度ＴＤ、１質量％〜２５質量％の範囲の銀濃度ＣＡｇ、及び１０分（ｍｉｎ）〜２００時間（ｈ）の範囲の拡散時間ｔＤが含まれうる。幾つかの実施形態では、当技術分野で知られているように、任意選択的な電場Ｅを使用して、ＩＯＸプロセスフィールドを支援することができる。
【００５２】
ステップ１の拡散には、ガラス基板の上面１２のＩＯＸ界面４０を示す図２Ｂの拡大挿入図Ｉ１に示されるように、銀塩浴３０内、すなわちガラスの外部のＡｇ＋イオンが、ガラス基板１０を構成するガラスマトリクスの一部であるガラス内部のＮａ＋イオンと交換される、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスが含まれる。
【００５３】
図２Ｃは、マスク２０が除去されており、ステップ１の拡散のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスによって、マスク２０の開口２２の以前の位置と位置合わせされた初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉが生成された、得られたＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸガラス基板１０を示している。初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉは、基板の上面１２で最大値ｎ１を有し（すなわち、ｎｓ＝ｎ１）、バルク屈折率ｎ０に到達するまでガラス基板１０内への距離（深さ）ｚにともなって単調に低下する、初期屈折率プロファイルｎ（ｚ）を有する。屈折率の（最大）変化Δｎ＝ｎ１−ｎ０である。
【００５４】
図２Ｄは、ＩＯＸプロセスにおける次のステップ（すなわち、ステップ２の拡散）を示しており、これは、ナトリウム塩浴６０（例えば、ＮａＮＯ３）をガラス基板１０の上面１２、特に、初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉに提供してＮａ−Ａｇ  ＩＯＸプロセスを実施することを含む。このステップのＮａ−Ａｇ  ＩＯＸパラメータの例には、２５０℃〜４００℃の範囲の拡散温度ＴＤ、及び５分〜４６時間の範囲の拡散時間ｔＤが含まれる。一例では、このＩＯＸプロセスは電場支援することができる。
【００５５】
図２ＤのＮａ−Ａｇ  ＩＯＸプロセスを使用するステップ２の拡散により、ガラス基板１０に接近し、上面１２に近接するＡｇ＋イオンを、ナトリウム塩浴６０内のＮａイオンと交換させる。このプロセスの結果が図２Ｅに示されており、ここで、初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉは、Ｎａ−Ａｇ  ＩＯＸプロセスによって、「埋め込まれた」最終Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０に変換されている、すなわち、その最大値ｎ１が上面１２の下にある、屈折率プロファイルを有する。
【００５６】
一例では、最終Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０は、ｙ方向に延在し、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００のコアを画成しており、これもまた、最終Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０を直接取り囲むガラス基板１０の部分によって画成される。したがって、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００は、上面１２の下に最大屈折率ｎ１を有し、層深さＤＬに最小屈折率ｎ０がある、傾斜した屈折率プロファイルｎ（ｙ，ｚ）を有しており、一方、上面１２は、例では、最大屈折率ｎ１よりもバルク屈折率ｎ０に近い、屈折率ｎｓ＜ｎ１を有している。最終Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０は、Ｙ方向の幅ＷＧＹを有する。
【００５７】
図２Ｆは、図２Ｅに類似しており、ガラス基板１０に形成された複数のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００を含む例となるガラス基板１０を示している。図２Ｇは、図２Ｆに示されるような複数のＩＯＸ導波路１００を含み、以下により詳細に論じられるような光バックプレーン又は光−電気バックプレーンを形成するために使用することができる、ガラス基板１０の上部立面図である。
【００５８】
図３Ａは、図２Ｅと類似の断面図であり、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスのコンピュータシミュレーションに基づいてＡＡＳ−２ガラスに形成されたマルチモードＩＯＸ導波路１００についての最終ＩＯＸ領域５０の屈折率プロファイルｎ（ｙ，ｚ）の例示的な屈折率等高線を示している。シミュレーションパラメータには、幅３０μｍのマスク開口２２、ＣＡｇ＝２０質量％のＡｇＮＯ３塩浴における１２時間のステップ１の拡散時間ｔＤ、銀を含まないナトリウム塩浴（ＮａＮＯ３）における８５分のステップ２の拡散時間ｔＤが含まれていた。
【００５９】
図３Ｂは、図３Ａと類似しており、シングルモードＩＯＸ導波路１００の例示的な最終ＩＯＸ領域５０のものである。シングルモードＩＯＸ導波路１００のシミュレーションパラメータには、幅３μｍのマスク開口２２、Ａｇ濃度Ｃａｇ＝１質量％のＡｇＮＯ３塩浴における７０分のステップ１の拡散時間ｔＤ、及び銀を含まないナトリウム塩浴（ＮａＮＯ３）における１７分のステップ２の拡散時間ｔＤが含まれていた。
【００６０】
図３Ａの最終ＩＯＸ領域５０の屈折率の変化Δｎ＝ｎ１−ｎ０は、層深さＤＬ≒７０μｍで約Δｎ＝１．５０−１．４８＝０．０２である。図３Ｂの最終ＩＯＸ領域５０の屈折率の変化Δｎ＝ｎ１−ｎ０は、層深さＤＬ≒１２μｍで約Δｎ＝１．４８６−１．４８１＝０．００５である。層深さＤＬの値は、より小さい屈折率間隔を使用し、より多くの等高線を使用することにより、図３Ａ及び３Ｂの等高線プロットからより容易に得ることができる。一例では、マルチモードＩＯＸ導波路１００を画成する最終ＩＯＸ領域５０の層深さＤＬは最長で８０μｍでありうるが、一方、他の例では、シングルモードＩＯＸ導波路を画成する最終ＩＯＸ領域５０の層深さＤＬは最長１５μｍでありうる。
【００６１】
図４Ａは、プロセスパラメータ：マスク層なし、拡散時間ｔＤ４時間、及び２０質量％の銀濃度ＣＡｇを有するＡｇＮＯ３塩浴を使用した上述のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスの第１の部分を使用してＡＡＳ−２ガラスに形成された初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉについての５８９ｎｍの波長λで測定した深さ座標ｚ（μｍ）に対する屈折率ｎ（ｚ）の補間測定のプロットである。
【００６２】
屈折率測定はＴＥモードとＴＭモードの両方で行った（すなわち、ｎＴＥとｎＴＭを測定した）が、２つの屈折率測定値は基本的に重なっているため、２つの偏光の違いは、図４Ａのプロットでは容易に識別されず、これは、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００には複屈折Ｂがほとんどないことを意味している。本明細書で形成されたＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００の一例では、ＩＯＸ導波路１００内、すなわち、屈折率プロファイル内の任意の地点における複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１である。
【００６３】
図４Ａの例では、最大屈折率ｎ１は約１．５５５であり、一方、バルク屈折率ｎ０は約１．４９５であり、よって、屈折率差Δｎ＝ｎ１−ｎ０≒０．０６であり、ｎ１＝ｎｓである。Ａｇ＋イオンは限られたマスク開口２２を通って移動する必要があることから、マスク２０を使用して作製された対応するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００の達成可能な屈折率変化Δｎは減少する。二段階ＩＯＸプロセスのステップ２の拡散の目的は、最大屈折率ｎ１をガラス基板１０の表面１２から遠ざかるように移動させて、図３Ａ及び３Ｂのシミュレートされたｎ（ｙ，ｚ）屈折率プロファイルに示されるような、実質的に楕円の導波路プロファイルを達成することである。
【００６４】
一例では、銀を含まない塩浴を使用して、バッチ内のＮａ＋イオンを上面１２近くのガラス基板１０内のＡｇ＋イオンと交換することによるステップ２の拡散により、表面の屈折率がｎｓ＝ｎ１からｎｓ≒ｎ０に低下する。さまざまな実施形態では、表面屈折率差Δｎｓ＝ｎｓ−ｎ０≦０．００２又は≦０．００１又は≦０．０００５である。
【００６５】
図４Ｂは、図４Ａの同じ初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域５０ｉについての深さ座標ｚ（μｍ）に対する圧縮応力ＣＳ（ＭＰａ）の測定値のプロットである。ガラス基板１０の上面１２における約１７０ＭＰａのＣＳの最大値は比較的低く、ＩＯＸ導波路１００内に実質的な複屈折Ｂをもたらさず、このことは、上記のように、図４Ａのプロットに反映されている。
【００６６】
図５は、異なる鉄（Ｆｅ）含有量（濃度）を有する２つの例示的なガラスについての波長λ（ｎｍ）の関数としてのバルク光損失ＯＬ（ｄＢ／ｃｍ）のプロットである。第１のガラス（上の曲線）は１１０ｐｐｍのＦｅ濃度を有し、一方、第２のガラス（下の曲線）は１３ｐｐｍのＦｅ濃度を有するＡＡＳ−２ガラスである。ＡＡＳ−２ガラスのバルク光損失ＯＬ＜０．０５ｄＢ／ｃｍは、上述の低鉄ＡＡＳガラスが低損失Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００の形成に適していることを示唆している。
【００６７】
図６は、温度Ｔ（℃）に対する、上述のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸプロセスを使用してＡＡＳ−２ガラス基板に形成されたＩＯＸ導波路の拡散率Ｄ（ｍ２／秒）の実験測定に基づくプロットである。プロットは、１００℃の目標温度でＤ＝０を示している。ＡＡＳ−２ガラスの拡散率Ｄは、２５０℃〜４００℃のプロセス温度Ｔで、Ｄ＝０．５×１０−１３ｍ２／秒〜Ｄ＝２×１０−１３ｍ２／秒である。比較的低い拡散率Ｄを有するガラス組成物は、動作寿命中のＩＯＸ導波路の拡散進行を回避するためには、動作温度が１００℃までの用途に適している。図６のプロットは、ＡＡＳ−２ガラスが、１００℃で拡散率Ｄ＝０を有することを示しており、これは、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００が光学システム又は光−電気システムに配置されたときに曝露されうる環境条件の合理的な上限を表している。
【００６８】
ＩＯＸ導波路を備えたバックプレーンの例
図７Ａは、例示的なバックプレーン２００の上部立面図である。バックプレーン２００は、上述のように、本明細書に開示されるＩＯＸプロセスを使用し、ガラス基板にＡＡＳガラス材料を使用してガラス基板１０に形成したＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００を備えている。図７Ａはまた、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路に対して動作可能に配置した場合に、Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００から光を抽出して、光相互接続を形成するために用いられる例示的な光カプラ２１０も（部分分解図で）示している。一例では、光カプラ２１０は、エバネッセント光結合を使用して動作し、以下に説明するように、光学機能を有するデバイスの光コネクタを受け入れるように構成される。
【００６９】
バックプレーン２００はまた、電気的相互接続を形成するために用いられる導電体２２０も含むことができる。したがって、例示的なバックプレーン２００は、光信号ＯＳの高速データ伝送のためのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００のアレイによって画成される光データバスと、より低速の電気信号ＥＳのための導電体２２０によって画成される電気バスとを備えることができ、データと電力の両方を含むことができる。このようなバックプレーン２００は、Ｏ−Ｅバックプレーンと呼ぶことができる。光学機能を備えたバックプレーン２００は、光バックプレーンと呼ぶことができる。
【００７０】
バックプレーンを採用したシステムの例
図７Ｂは、図７Ａのバックプレーン２００及び光カプラ２１０を備えた例示的なシステム２４０の上部立面図である。例示的なシステム２４０は、光学機能又は光学的かつ電気的機能を有することができる。例示的なシステム２４０は、それぞれの光カプラ２１０を介してＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路に光学的に結合されたデバイス２５０を含む。デバイス２５０は、例としてラインカードの形態で示されている。デバイス２５０は、光学機能又は光学的かつ電気的機能を有することができ、例として、光学的機能と電気的機能の両方を有するものとして（すなわち、Ｏ−Ｅデバイスとして）以下に説明される。
【００７１】
各デバイス２５０は、例として、デバイスを光カプラ２１０に光学的に接続する光コネクタ２５４を含む。一例では、光コネクタ２５４及び光カプラ２１０は、プラグの着脱可能な接続を形成して、デバイス２５０をバックプレーン２００に容易に設置できるように構成される。
【００７２】
各デバイス２５０は、光学エンジン２６２（例えば、光学トランシーバ）を有するモジュール２６０を含むことができる。各デバイス２５０はまた、光コネクタ２５４をモジュール２６０の光エンジン２６２に光学的に結合する光導波路（例えば、光ファイバ）２７０のアレイを含むことができる。
【００７３】
各デバイス２５０はまた、電気コネクタ２７４、集積回路（ＩＣ）チップ２８０、及び電気コネクタ２７４をＩＣチップ２８０に電気的に接続する電線のアレイ２９０を含むことができる。
【００７４】
したがって、一例では、デバイス２５０は、ＩＯＸ導波路１００によって画成される光バスを介して光通信し、導電体２２０によって画成される電気バスを介して電気通信する。光バスは、光信号ＯＳ（例えば、光データ信号）を伝達し、一方、電気バスは、上述のように、電力（例えば、ＤＣ電力）と同様に電気データ信号でありうる電気信号ＥＳを伝達する。
【００７５】
バックプレーン２００は、光リンクが比較的長く、例えば最長約２メートル（ｍ）でありうる、データセンター又は高性能用途に使用することができる。光損失ＯＬ＝０．０１ｄＢ／ｃｍ、長さ２ｍのＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００の例では、全体の光損失は２ｄＢであり、これは、実用的な光バックプレーン用途の光損失の最大許容量と見なされる。その結果、本明細書に開示される例示的なＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路１００は、光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍを有しうる。光リンクの距離がそれほど長くない（例えば≦０．４ｍ）他の例では、光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍが許容されうる。
【００７６】
添付の特許請求の範囲に定義されるように、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される本開示の好ましい実施形態に対するさまざまな変更がなされうることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入ることを条件として、そのような修正及び変更にも及ぶ。
【００７７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７８】
実施形態１
基板にイオン交換（ＩＯＸ）導波路を形成する方法であって、
ａ）前記基板の上面にマスクを形成する工程であって、前記マスクが前記上面に少なくとも１つの開口部を画成し、前記基板が、Ｎａを含み、５０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下に相当するＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、工程；
ｂ）前記少なくとも１つの開口部内の前記基板の前記上面を通して第１のＩＯＸプロセスを実施して、前記基板内に前記基板の前記上面に最大屈折率を有する初期のＩＯＸ領域を画成する工程；及び
ｃ）前記基板の前記上面に第２のＩＯＸプロセスを実施して、前記初期のＩＯＸ領域から前記基板の前記上面の下に最大屈折率を有する埋め込み型ＩＯＸ領域を形成する工程であって、前記埋め込み型ＩＯＸ領域と前記基板の周辺部分とが、光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＩＯＸ導波路を画成し、前記第２のＩＯＸプロセスがＮａ−Ａｇ  ＩＯＸプロセスである、工程
を含む、方法。
【００７９】
実施形態２
前記光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍである、実施形態１に記載の方法。
【００８０】
実施形態３
前記Ｆｅ濃度が１５ｐｐｍ未満である、実施形態２に記載の方法。
【００８１】
実施形態４
前記Ｆｅ濃度が１０ｐｐｍ未満である、実施形態３に記載の方法。
【００８２】
実施形態５
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、Ｎｉ及びＣｒを１ｐｐｍ以下の量で含む、実施形態１に記載の方法。
【００８３】
実施形態６
前記埋め込み型ＩＯＸ領域が、４５〜８０μｍの層深さと０．０１≦Δｎ≦０．０６の範囲の屈折率差Δｎとを有する、実施形態１に記載の方法。
【００８４】
実施形態７
前記埋め込み型ＩＯＸ領域が、６〜１５μｍの層深さと０．００２≦Δｎ≦０．０１の範囲の最大屈折率差Δｎとを有する、実施形態１に記載の方法。
【００８５】
実施形態８
前記基板がバルク屈折率ｎ０を有し、前記埋め込み型ＩＯＸ領域が前記基板の前記上面に表面屈折率ｎｓを有し、表面屈折率差Δｎｓ＝ｎｓ−ｎ０≦０．００１である、実施形態１に記載の方法。
【００８６】
実施形態９
前記埋め込み型ＩＯＸ領域が、１００℃の温度で拡散率Ｄ＝０ｍ２／秒を有する、実施形態１に記載の方法。
【００８７】
実施形態１０
前記第１のＩＯＸプロセスが電場支援される、実施形態１に記載の方法。
【００８８】
実施形態１１
前記第１のＩＯＸプロセスが、前記基板の外部のＡｇ＋イオンを前記基板内のＮａ＋イオンと交換することを含む、実施形態１に記載の方法。
【００８９】
実施形態１２
光学機能を備えたデバイスを前記ＩＯＸ導波路に光学的に結合する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
【００９０】
実施形態１３
低損失イオン交換（ＩＯＸ）導波路であって、
上面を有しており、かつ、３モル％〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；及び
前記ガラス基板に形成された埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域であって、前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域が前記ガラス基板の前記上面の下に最大屈折率を有しており、前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域と前記ガラス基板の周辺部分とが光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有するＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域
を含む、低損失イオン交換（ＩＯＸ）導波路。
【００９１】
実施形態１４
前記光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍである、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９２】
実施形態１５
前記Ｆｅ濃度が１５ｐｐｍ未満である、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９３】
実施形態１６
前記Ｆｅ濃度が１０ｐｐｍ未満である、実施形態１５に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９４】
実施形態１７
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の屈折率プロファイルが、４５〜８０μｍの層深さと０．０１≦Δｎ≦０．０６の範囲の最大屈折率差Δｎとを有する、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９５】
実施形態１８
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の屈折率プロファイルが、６〜１５μｍの層深さと０．００２≦Δｎ≦０．０１の範囲の最大屈折率差Δｎとを有する、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９６】
実施形態１９
前記ガラス基板がバルク屈折率ｎ０を有し、前記埋め込み型ＩＯＸ領域が前記ガラス基板の前記上面に表面屈折率ｎｓを有し、表面屈折率差Δｎｓ＝ｎｓ−ｎ０≦０．００１である、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９７】
実施形態２０
前記埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域が、１００℃の温度でＤ＝０ｍ２／秒の拡散率を有する、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９８】
実施形態２１
前記ＩＯＸ導波路に光学的に結合された光電気デバイスをさらに含む、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【００９９】
実施形態２２
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、
約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、
約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、
約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、
約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び
約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２
を含む、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【０１００】
実施形態２３
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約７０モル％〜約８５モル％のＳｉＯ２、
約０モル％〜約５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約５モル％のＢ２Ｏ３、
約３モル％〜約１０モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約１２モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、
約３モル％〜約１２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約５モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約３モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び
約０．０１モル％〜約０．５モル％のＳｎＯ２
を含む、実施形態１３に記載の低損失ＩＯＸ導波路。
【０１０１】
実施形態２４
光信号を伝達するシステムのバックプレーンにおいて、
上面を有するガラス基板であって、３モル％〜１５モル％のＮａ２Ｏを含み、２０パーツ・パー・ミリオン（ｐｐｍ）以下のＦｅ濃度を有するアルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む、ガラス基板；
前記ガラス基板に形成された１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａイオン交換（ＩＯＸ）領域であって、前記１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域の各々が前記ガラス基板の前記上面の下に最大屈折率を有しており、前記１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域と前記ガラス基板の周辺部分とが、各々が８００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲で少なくとも１つの伝播導波モードを支援し、前記波長範囲で光損失ＯＬ≦０．０５ｄＢ／ｃｍ及び複屈折の大きさ｜Ｂ｜≦０．００１を有する、１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路を画成する、１つ以上の埋め込み型Ａｇ−Ｎａイオン交換（ＩＯＸ）領域；及び
前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路に対して動作可能に配置され、かつ、光信号を前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の内外へと結合するように構成された光カプラ
を含む、バックプレーン。
【０１０２】
実施形態２５
光学機能を有し、前記光カプラに動作可能に接続されたデバイスをさらに含む、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【０１０３】
実施形態２６
電気信号を伝達するように構成された１つ以上の導電体をさらに含む、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【０１０４】
実施形態２７
前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の長さが最長１メートルまでである、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【０１０５】
実施形態２８
前記光損失ＯＬ≦０．０１ｄＢ／ｃｍであり、前記１つ以上のＡｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路の長さが最長２メートルまでである、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【０１０６】
実施形態２９
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約６５．７９モル％〜約７８．１７モル％のＳｉＯ２、
約２．９４モル％〜約１２．１２モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約１１．１６モル％のＢ２Ｏ３、
約０モル％〜約２．０６モル％のＬｉ２Ｏ、
約３．５２モル％〜約１３．２５モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約４．８３モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約３．０１モル％のＺｎＯ、
約０モル％〜約８．７２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約４．２４モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約６．１７モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約４．３モル％のＢａＯ、及び
約０．０７モル％〜約０．１１モル％のＳｎＯ２
を含む、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【０１０７】
実施形態３０
前記アルカリアルミノケイ酸塩ガラスが、
約７０モル％〜約８５モル％のＳｉＯ２、
約０モル％〜約５モル％のＡｌ２Ｏ３、
約０モル％〜約５モル％のＢ２Ｏ３、
約３モル％〜約１０モル％のＮａ２Ｏ、
約０モル％〜約１２モル％のＫ２Ｏ、
約０モル％〜約４モル％のＺｎＯ、
約３モル％〜約１２モル％のＭｇＯ、
約０モル％〜約５モル％のＣａＯ、
約０モル％〜約３モル％のＳｒＯ、
約０モル％〜約３モル％のＢａＯ、及び
約０．０１モル％〜約０．５モル％のＳｎＯ２
を含む、実施形態２４に記載のバックプレーン。
【符号の説明】
【０１０８】
１０  ガラス基板
１２  上面
１４  底面
２０  マスク
２２  開口
３０  銀塩浴
４０  ＩＯＸ界面
５０  最終Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域
５０ｉ  初期Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ領域
６０  ナトリウム塩浴
１００  Ａｇ−Ｎａ  ＩＯＸ導波路
２００バックプレーン
２１０光カプラ
２２０導電体
２４０システム
２５０デバイス
２５４光コネクタ
２６０モジュール
２６２光学エンジン
２７０光導波路
２７４電気コネクタ
２８０集積回路（ＩＣ）チップ
２９０電線のアレイ
【図１】
2021511538.tif 000003
【図２Ａ】
2021511538.tif 000004
【図２Ｂ】
2021511538.tif 000005
【図２Ｃ】
2021511538.tif 000006
【図２Ｄ】
2021511538.tif 000007
【図２Ｅ】
2021511538.tif 000008
【図２Ｆ】
2021511538.tif 000009
【図２Ｇ】
2021511538.tif 000010
【図３Ａ】
2021511538.tif 000011
【図３Ｂ】
2021511538.tif 000012
【図４Ａ】
2021511538.tif 000013
【図４Ｂ】
2021511538.tif 000014
【図５】
2021511538.tif 000015
【図６】
2021511538.tif 000016
【図７Ａ】
2021511538.tif 000017
【図７Ｂ】
2021511538.tif 000018
【国際調査報告】
2021511538.tif 000019
2021511538.tif 000020