(57)【要約】【課題】Ｙ分岐光導波路の上部クラッド層高温ベーク処理時にコア層分岐部に発生する気泡の付着を抑制して光学的特性の劣化を防止する。【解決手段】本発明は、所定形状の基板２上面全面に下部クラッド層３が形成され、該下部クラッド層３上面にＹ字形に成形されたコア層１０が長手方向全長に及んで形成され、更に、該コア層１０が上部クラッド層１１に被覆されて成るＹ分岐光導波路９に於て、前記コア層１０が分岐されて形成される２つの分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが相互に所定間隔Ｗ２離間して形成されているＹ分岐光導波路を提供する。【選択図】  図１
2005024709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定形状の基板上面全面に下部クラッド層が形成され、該下部クラッド層上面にＹ字形に成形されたコア層が長手方向全長に及んで形成され、更に、該コア層が上部クラッド層に被覆されて成るＹ分岐光導波路に於て、前記コア層が分岐されて形成される２つの分岐コア層の分岐始端が相互に所定間隔離間して形成されていることを特徴とするＹ分岐光導波路。
【請求項２】
上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔は２μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＹ分岐光導波路。
【請求項３】
上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、該分岐コア層の高さをｈ１とした時、０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５の関係式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のＹ分岐光導波路。
【請求項４】
上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔をＷ２とした時、０．１≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５の関係式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のＹ分岐光導波路。
【請求項５】
上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の下端内角をθとした時、６０°≦θ≦９０°の関係式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載のＹ分岐光導波路。
【請求項６】
上記分岐コア層の高さをｈ１とし、該分岐コア層上に形成される上記上部クラッド層の高さをｈ２とした時、ｈ２≧２×ｈ１の関係式を満足するように形成したことを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載のＹ分岐光導波路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｙ分岐光導波路に関するものであり、特に、Ｙ分岐光導波路の上部クラッド層高温ベーク処理時にコア層分岐部に発生する気泡の付着を抑制して光学的特性の劣化防止を図ったＹ分岐光導波路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此種Ｙ分岐光導波路を図５乃至図７に従って説明する。図５に於て１はＹ分岐光導波路であり、該Ｙ分岐光導波路１はシリコン基板等の基板２上に下部クラッド層３が回転塗布により基板２の表面全体に形成され、該下部クラッド層３上に、同じく回転塗布によりコア層４が下部クラッド層３表面全体に形成され、更に、フォトリソグラフ法、及び、乾式エッチング法を用いて該コア層４は複数の平面視略Ｙ字形に形成され、更に、上部クラッド層５が同じく回転塗布により該コア層４を被覆する如く形成されたのち、１個のＹ字形コア層４を夫々備えた複数の長尺板状にカットされたものである。尚、該上部クラッド層５の上面にはＹ字形の該コア層４に対応する凹凸部５ａ，５ｂが形成される。
【０００３】
そして、前記下部クラッド層３、前記コア層４、及び、前記上部クラッド層５はフッ素化ポリイミド樹脂で形成されると共に、該コア層４は該上下部クラッド層５，３と屈折率の異なるフッ素化ポリイミド樹脂によって形成され、該コア層４内に光を閉じ込められる構成となっている。
【０００４】
尚、前記下部クラッド層３及び前記上部クラッド層５は回転塗布後、並びに、前記コア層４は略Ｙ字形にコアを形成後に夫々イミド化のための高温ベーク処理が行われる。
【０００５】
然しながら、前記Ｙ分岐光導波路１は、前記コア層４が分岐コア層６，７に分岐する分岐部８に於て、分岐部８を頂点とし、図６に示す如く、該分岐コア層６，７が接触状態から、該分岐コア層６，７が該分岐部８から下流側に離間するに従って、図７に示す如く、該分岐コア層６，７が互いに離間するように形成されており、従って、前記分岐部８近傍には該分岐部８を頂点とし前記分岐コア層６，７の膜厚が垂直状の壁となる狭い間隙が形成され、前述の上部クラッド層５を高温ベーク処理する際、このベーク処理で発生した気泡Ｘが前記分岐部８近傍の前記上部クラッド層５の上面に形成された凹部５ａと前記分岐コア層６，７の上端との間に形成される間隙Ｓを矢印Ｆの如く抜けることができずに該間隙Ｓ近傍に付着し、前記下部クラッド層３、コア層４及び上部クラッド層５と異なる屈折率の該気泡により光散乱等が生じ、Ｙ分岐光導波路の伝搬効率等の光学的特性を著しく劣化させてしまう虞がある。
【０００６】
又、同様なＹ分岐光導波路が特許文献１の図８に記載されており、該Ｙ分岐光導波路を製造する場合においても、前記Ｙ分岐光導波路１と同様に分岐部に気泡が付着する虞がある。
【０００７】
そこで、Ｙ分岐光導波路の上部クラッド層高温ベーク処理時にコア層分岐部に発生する気泡の付着を抑制して光学的特性の劣化を防止するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】
特再表９８／３７４４５号公報  （第１１頁、第８図）
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、所定形状の基板上面全面に下部クラッド層が形成され、該下部クラッド層上面にＹ字形に成形されたコア層が長手方向全長に及んで形成され、更に、該コア層が上部クラッド層に被覆されて成るＹ分岐光導波路に於て、前記コア層が分岐されて形成される２つの分岐コア層の分岐始端が相互に所定間隔離間して形成されていることを特徴とするＹ分岐光導波路である。
【００１０】
該請求項１記載の発明によれば、前記分岐コア層の分岐始端が相互に所定間隔離間して形成されていることにより、前記分岐コア層の分岐始端近傍に於て上部クラッド層の高温ベーク処理時に発生する気泡の付着を抑制することができる。
【００１１】
又、請求項２記載の発明は、上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔は２μｍ以上であることを特徴とするＹ分岐光導波路である。
【００１２】
該請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果と同様の効果が期待できる。
【００１３】
更に、請求項３記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、該分岐コア層の高さをｈ１とした時、０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５の関係式を満足するように形成したことを特徴とするＹ分岐光導波路である。
【００１４】
該請求項３記載の発明によれば、分岐コア層の所定の形状を確保できると共に、前記分岐コア層の分岐始端近傍に於て上部クラッド層の高温ベーク処理時に発生する気泡の付着を抑制することができる。
【００１５】
更に又、請求項４記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔をＷ２とした時、０．１≦Ｗ２（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５の関係式を満足するように形成したことを特徴とするＹ分岐光導波路である。
【００１６】
該請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果と同様の効果が期待できる。
【００１７】
そして、請求項５記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の下端内角をθとした時、６０°≦θ≦９０°の関係式を満足するように形成したことを特徴とするＹ分岐光導波路である。
【００１８】
該請求項５記載の発明によれば、請求項３記載の発明の効果と同様の効果が期待できる。
【００１９】
又、請求項６記載の発明は、上記分岐コア層の高さをｈ１とし、該分岐コア層上に形成される上記上部クラッド層の高さをｈ２とした時、ｈ２≧２×ｈ１の関係式を満足するように形成したＹ分岐光導波路である。
【００２０】
該請求項６記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果と同様の効果が期待できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図４に従って詳述する。尚、説明の都合上、従来例と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
図１，２に於て、９はＹ分岐光導波路であり、該Ｙ分岐光導波路９は従来例のＹ分岐光導波路（図５に於て１）のコア層（図５に於て４）、及び、上部クラッド層（図５に於て５）に代えて夫々コア層１０、及び、上部クラッド層１１を形成したものであり、該コア層１０と、該コア層１０が分岐部１２で分岐されて形成される２つの分岐コア層１３，１４と、前記上部クラッド層１１とは次のような条件を満足するように形成される。
【００２３】
条件１．前記２つの分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが所定間隔Ｗ２離間されて形成される。
【００２４】
条件２．前記分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが離間する所定間隔Ｗ２はＷ２≧２μｍに設定される。
【００２５】
条件３．前記コア層１０の分岐部１２に於ける該コア層１０の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層１３の断面下端幅をＷ１とし、該分岐コア層１３の高さをｈ１とした時、０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５の関係式を満足するように形成される。
【００２６】
条件４．前記コア層１０の分岐部１２に於ける該コア層１０の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層１３の断面下端幅をＷ１とし、上記２つの分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが離間する所定間隔をＷ２とした時、０．１≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５の関係式を満足するように形成される。
【００２７】
条件５．前記コア層１０の分岐部１２に於ける該コア層１０の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層１３の下端内角をθとした時、６０°≦θ≦９０°の関係式を満足するように形成される。
【００２８】
条件６．前記分岐コア層１３，１４の高さをｈ１とし、該分岐コア層１３，１４上に形成される前記上部クラッド層１１の高さをｈ２とした時、ｈ２≧２×ｈ１の関係式を満足するように形成される。
【００２９】
前述の条件はすべて満たされることが望ましいが、少なくとも１つの条件が満たされるように形成しても良い。
【００３０】
而して、条件１は、前記２つの分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが所定間隔Ｗ２離間されて形成されていることにより、前記上部クラッド層１１の高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが該分岐コア層１３，１４の内側分岐始端１３ａ，１４ａ近傍に付着することを抑制し、前記Ｙ分岐光導波路９の光学的特性の劣化を防止することができる。
【００３１】
条件２は、前記分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが離間する所定間隔Ｗ２がＷ２≧２μｍに設定されるものであり、該数値は実験により求めたものであり、該条件２によって、条件１と略同様の作用効果を得ることができる。
【００３２】
又、条件３は、前記分岐コア層１３の断面下端幅をＷ１とし、該分岐コア層１３の高さをｈ１とした時、０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５の関係式を満足するように形成されるものである。
【００３３】
前記分岐コア層１３の下端幅Ｗ１に対して該分岐コア層１３の高さが低いと該分岐コア層１３の所定の断面積が確保できず、又、分岐コア層１３の高さが高いと高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性が高くなる。前記関係式０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５は実験により求めたものであり、該関係式を満足するように形成することにより、前記分岐コア層１３の所定の断面積を確保し、又、高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性も少なく、前記Ｙ分岐光導波路９の光学的特性の劣化を防止することができる。
【００３４】
条件４は、前記分岐コア層１３の断面下端幅をＷ１とし、前記２つの分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが離間する所定間隔をＷ２とした時、０．１≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５の関係式を満足するように形成されるものである。即ち、前記分岐コア層１３の断面下端幅Ｗ１に対する前記分岐コア層１３，１４の離間所定間隔Ｗ２を設定するものであり、該下端幅Ｗ１に対して該所定間隔Ｗ２が小さすぎると高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性が高くなり、該所定間隔Ｗ２が大きすぎると前記上部クラッド層１１の所定の断面積が確保できなくなる。前記関係式０．１≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５は実験により求めたものであり、該関係式を満足するように形成することにより、前記分岐コア層１３，１４の所定の断面積を確保し、又、高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性も少なくなり、前記Ｙ分岐光導波路９の光学的特性の劣化を防止することができる。
【００３５】
条件５は、前記分岐コア層１３の下端内角をθとした時、６０°≦θ≦１９０°の関係式を満足するように形成されるものである。
【００３６】
該条件５について、図１乃至図３を用いて説明する。図３に示すグラフは前記コア層１０の分岐部１２に於ける該コア層１０の長手方向に直交する断面に於ける１つの分岐コア層１３の下端内角、即ち、コアテーパー角度をθとして、該コアテーパー角度θと前記Ｙ分岐光導波路９の両端の光学的損失との関係を示したものである。尚、前記グラフは、計算方法を３Ｄ  ＢＰＭ、コア層１０とクラッド層（上部クラッド層１１、及び、下部クラッド層３）の比屈折率差Δを０．２６％、光の波長λを１．５５μｍ、コア（コア層１０）面積を７×７μｍ２一定としたものである。
【００３７】
該グラフによると、前記コアテーパー角度θを５５度から９０度に変化させて測定した結果、該コアテーパー角度θが５５度の時、前記Ｙ分岐光導波路９の両端の光学的損失が最も高く、該コアテーパー角度θが５５度から９０度に変化するに従って前記Ｙ分岐光導波路９の両端の光学的損失が急激に減少し、９０度になった時、光学的損失が最も少なくなっている。
【００３８】
尚、該グラフに示されていないが、前記コアテーパー角度θを更に５５度未満に変化させると、光学的損失が更に増大する。即ち、該コアテーパー角度θが小さくなると前記分岐コア層１３の適正な断面積が確保できなくなり、又、不適正な形状となり光学的損失を増大させることになる。従って、コアテーパー角度θを小さくする場合に限度があり、実用的なコアテーパー角度θの最小角度は６０°である。
【００３９】
一方、前記コアテーパー角度θが９０°を超えて設定されると、高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性が高くなる虞がある。
【００４０】
そこで、前記コアテーパー角度θの設定可能な範囲は６０°≦θ≦９０°となる。
【００４１】
従って、該分岐コア層１３，１４の下端内角θを６０°≦θ≦９０°とすることにより、該分岐コア層１３，１４の適正な断面積、及び、形状が確保され、又、高温ベーク処理時に発生する気泡Ｘが付着する可能性が低くなり、前記Ｙ分岐光導波路９の光学的特性の劣化を防止することができる。
【００４２】
更に、条件６は、上記分岐コア層１３，１４の高さをｈ１とし、該分岐コア層１３，１４上に形成される上記上部クラッド層１１の高さをｈ２とした時、ｈ２≧２×ｈ１の関係式を満足するように形成されるものである。図４はｈ２／ｈ１の値が１．０、１，５、２．０、２．５の場合に於て、前記分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａが離間する所定間隔Ｗ２の変化に対する気泡付着率を測定したものであり、これによれば、ｈ２／ｈ１の値が２．０以上になると気泡付着率がかなり低減することがわかる。即ち、図２に示す如く、前記分岐コア層１３，１４の２倍以上の高さの上部クラッド層１１を形成することにより、前述の上部クラッド層１１を高温ベーク処理する際、このベーク処理で発生した気泡Ｘが前記分岐部１２近傍の前記上部クラッド層１１の上面に形成された凹部１１ａと前記分岐コア層１３，１４の上端との間に形成される間隙Ｓを矢印Ｆの如く抜けることができ、該間隙Ｓ近傍に付着することもなく、Ｙ分岐光導波路９の伝搬効率等の光学的特性を劣化を防止することができる。
【００４３】
尚、図１に於て、前記分岐コア層１３，１４の分岐始端１３ａ，１４ａ間は直線状に形成されているが、これに代えて半円、楕円等の曲線状に形成しても良く、然る時も略同様の効果が期待できる。
【００４４】
又、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は、Ｙ分岐光導波路に於て、コア層が分岐されて形成される２つの分岐コア層の分岐始端が相互に所定間隔離間して形成されているので、前記分岐コア層の分岐始端が相互に所定間隔離間して形成されていることにより、前記分岐コア層の分岐始端近傍に於て上部クラッド層の高温ベーク処理時に発生する気泡の付着を抑制することができ、前記Ｙ分岐光導波路による光学的特性の劣化を防止することができる。
【００４６】
又、請求項２記載の発明は、上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔は２μｍ以上であるので、請求項１記載の発明と同様の効果が期待できる。
【００４７】
更に、請求項３記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、該分岐コア層の高さをｈ１とした時、０．５≦ｈ１／Ｗ１≦１．５の関係式を満足するように形成したので、分岐コア層の所定の形状を確保できると共に、前記分岐コア層の分岐始端近傍に於て上部クラッド層の高温ベーク処理時に発生する気泡の付着を抑制することができ、前記Ｙ分岐光導波路の光学的特性の劣化を防止することができる。
【００４８】
更に又、請求項４記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の断面下端幅をＷ１とし、上記２つの分岐コア層の分岐始端が離間する所定間隔をＷ２とした時、０．１≦Ｗ２／（Ｗ１＋Ｗ２）≦０．５の関係式を満足するように形成したので、請求項３記載の発明と同様の効果が期待できる。
【００４９】
そして、請求項５記載の発明は、上記コア層の分岐部に於ける該コア層の長手方向に直交する断面の１つの分岐コア層の上端内角をθとした時、９０度≦θ≦１５０度の関係式を満足するように形成したので、請求項３記載の発明と同様の効果が期待できる。
【００５０】
又、請求項６記載の発明は、上記分岐コア層の高さをｈ１とし、該分岐コア層上に形成される上記上部クラッド層の高さをｈ２とした時、ｈ２≧２×ｈ１の関係式を満足するように形成したので、請求項１記載の発明の効果と同様の効果が期待できる等、正に著大なる効果を奏する発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の一実施の形態を示し、Ｙ分岐光導波路の平面図。
（ｂ）図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図２】図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図１に示すＹ分岐光導波路のコアテーパー角度の変化に対する接続損失の変化を示すグラフ。
【図４】分岐コア層の高さをｈ１とし、上部クラッド層の高さをｈ２とした時のｈ２／ｈ１の値を変化させ、且つ、分岐始端が離間する所定間隔を変化させた場合の気泡付着率の変化を示すグラフ。
【図５】（ａ）従来例を示し、Ｙ分岐光導波路の平面図。
（ｂ）図５（ａ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図６】図５（ａ）のＤ−Ｄ線断面図。
【図７】図５（ａ）のＥ−Ｅ線断面図。
【符号の説明】
２              基板
３              下部クラッド層
９              Ｙ分岐光導波路
１０              コア層
１１              上部クラッド層
１３，１４        分岐コア層
１３ａ，１４ａ    分岐始端
【図１】
2005024709.tif 000003
【図２】
2005024709.tif 000004
【図３】
2005024709.tif 000005
【図４】
2005024709.tif 000006
【図５】
2005024709.tif 000007
【図６】
2005024709.tif 000008
【図７】
2005024709.tif 000009