(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に形成されＳｉＯ２を主成分とする矩形断面形状のコアと、該コアを覆うと共にＳｉＯ２を主成分とする第１のクラッド層と、該第１のクラッド層を覆うと共にＳｉＯ２を主成分とする第２のクラッド層とからなる光導波路の製造方法において、
上記第１のクラッド層を、ガラス膜を成膜して焼結することにより上記コアの高さの１〜１．５倍の膜厚に形成し、この後に、上記第２のクラッド層を、ガラス膜を成膜して焼結することにより上記コアの高さの１〜５倍の膜厚に形成することを特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項２】
上記第１と第２のクラッドの各層のうち少なくとも一層はＦドープのＳｉＯ２膜からなることを特徴とする請求項１に記載の光導波路の製造方法。
【請求項３】
上記第１と第２のクラッド層は、火炎堆積法、プラズマＣＶＤ法、高真空・高密度プラズマが生成可能なＥＣＲ−ＣＶＤ法あるいはスパッタリング法によって形成されたことを特徴とする請求項１または２記載の光導波路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信、計測、情報処理の分野に適した低損失の石英系材料を主成分とする光導波路あるいは非線形効果を用いた光導波路の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を用いた通信システムの普及に伴い、より低損失で信頼性の高い光部品の開発が進められている。特に石英系材料を用いた導波路型の光部品は、その低損失性に加え複雑な回路を平面基板上に一括して形成できる可能性があることから最も注目を集めている。
【０００３】
これら導波路型光部品は、Ｓｉ基板やバッファ層（下側クラッド層）と呼ばれる低屈折率層を有するＳｉ基板や石英基板上に屈折率の高いコアと呼ばれる光の伝搬領域を形成し、コアをコアより低屈折率のクラッド層で覆った構造をとるのが一般的である。特にコア部分の材料組成は、ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 組成ガラスが有効とされている。なお、Ｔｉは屈折率を増加させる目的で添加されている。
【０００４】
図６はＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 組成のコアを有する従来の光導波路の断面図である。
【０００５】
石英基板６０１上にＥＢ電子ビーム蒸着法によりＴｉＯ2 ドープＳｉＯ2 膜を成膜した後、ドライエッチング加工によりコアガラス膜の不用部分を除去し、リッジ状のコア６０２を形成する。続いて、リッジ化したコア６０２の屈折率を安定化するため、熱処理温度１，０００〜１，３４０℃、Ｏ2 雰囲気で３時間熱処理する。
【０００６】
次に、火炎堆積法により石英基板６０１及びコア６０２を覆うようにクラッド６０３を成膜する。火炎堆積法は、火炎加水分解反応によるＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜及び１，２００℃以上の高温焼結による透明ガラス化を利用してクラッド膜６０３を形成する方法である。
【０００７】
具体的に図７を用いて説明する。図７は図６に示した光導波路の製造方法の説明図である。
【０００８】
容器７１０に収容されたＳｉＣｌ4 、容器７１１に収容されたＢＣｌ3 、容器７１２に収容されたＰＣｌ3 などの液状の原料をそれぞれＡｒでバブリングしてガス状態にした原料を、配管を介して矢印７０１方向に酸水素バーナー用ノズル７０２に供給して吹き出させる。別系統のガスボンベ７１３、７１４から酸素及び水素７０３を酸水素バーナー用ノズル７０２に供給する。その状態で、酸水素バーナー用ノズル７０２の先端７０４に点火し、火炎７０５を発生させ、その火炎７０５中で原料ガスを分解、反応させる。この分解、反応によってできたＢ、Ｐを含んだＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜７０６を、リッジ化したコア６０２が形成された石英基板６０１上に堆積させる。そのＢ、Ｐを含んだＳｉＯ2 微粒子が成膜された基板をＨｅ気流中、１，３４０℃で１時間焼結し、透明なＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 クラッド膜６０３とすることで、埋め込み型の光導波路が得られる。
【０００９】
ここで、Ｐは主にガラスの軟化湿度あるいは透明ガラス化温度を低下させる目的で、Ｂは膜の屈折率を下げると同時に内部応力を調整する目的で添加される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術においては以下のような問題がある。
【００１１】
図８（ａ）は火炎堆積法により微粒子を形成し１，２００℃以上で高温焼結させた後の斜視図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１２】
図８（ａ）、（ｂ）からコア間隔の狭い部分、すなわちコア８０２の狭間隙部に気泡８０４が多数発生する現象が頻繁に起きていたことが分かる。気泡８０４の屈折率は約１．０であり、コア８０２の屈折率の１．４７０に比べて大きな差があるため光の過剰損失が大きくなってしまう。
【００１３】
そこで、コアの狭間隙部における気泡の発生を防止しつつ、光特性を十分な値に維持させる必要がある。
【００１４】
次に、維持しなければならない光特性について説明する。
【００１５】
火炎堆積法は従来技術で述べたことと重複するが、添加するＢのドーパント濃度が大きいと、クラッド膜の熱膨張係数と石英ガラス基板の熱膨張係数との差が大きくなり、内部応力が発生する。光特性の一つである偏光依存性損失は膜の内部応力に依存し、内部応力が増加すると偏光依存性損失は大きくなることが従来の光ファイバ製造技術で知られている。
【００１６】
そこで、その光導波路の偏光依存性損失を低減するためには、クラッド膜のＢのドーパント濃度をできるだけ小さくする必要がある。また、ＳｉＯ2 膜内のＢはその膜の屈折率を下げる機能を有し、Ｐは屈折率を上げる機能を有しているので、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ガラス膜の屈折率をノンドープ石英と同じ１．４５８とするためにはＰのドーパント濃度も小さくしなければならない。Ｂ、Ｐのドーパント濃度をできるだけ小さくした場合、火炎堆積法で形成されるＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜の焼結にはＢ、Ｐのドーパント濃度が大きい場合よりも高い焼結温度が必要となる。この場合、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜の焼結時に、コアが変形しコア導波路の過剰損失が増加したり、光回路特性が劣化してしまう。すなわち、Ｂ、Ｐのドーパント量が適度な量であることが必要となる。上記より、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量がある範囲で決められる。具体的には、Ｂ、Ｐともその重量濃度は１〜１０ｗｔ％である。つまり、維持しなければならない光特性は内部応力が起因する偏光依存性損失、過剰損失である。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、偏光依存性損失や過剰損失を小さくしつつ、かつコアの狭間隙部の埋め込み特性の良好なクラッド膜を有する光導波路の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、基板と、基板上に形成されＳｉＯ２を主成分とする矩形断面形状のコアと、該コアを覆うと共にＳｉＯ２を主成分とする第１のクラッド層と、該第１のクラッド層を覆うと共にＳｉＯ２を主成分とする第２のクラッド層とからなる光導波路の製造方法において、上記第１のクラッド層を、ガラス膜を成膜して焼結することにより上記コアの高さの１〜１．５倍の膜厚に形成し、この後に、上記第２のクラッド層を、ガラス膜を成膜して焼結することにより上記コアの高さの１〜５倍の膜厚に形成する光導波路の製造方法である。
【００１９】
上記構成に加え本発明の光導波路の製造方法は、第１と第２のクラッドの各層のうち少なくとも一層にＦドープのＳｉＯ２膜を形成する製造方法であることが好ましい。
【００２０】
上記構成に加え本発明の光導波路の製造方法は、火炎堆積法、プラズマＣＶＤ法、高真空・高密度プラズマが生成可能なＥＣＲ−ＣＶＤ法あるいはスパッタリング法によって第１と第２のクラッド層を形成する製造方法であることが好ましい。
【００２８】
ここで、本発明者は、コアの狭間隙部の埋め込みを良好とするためにクラッド膜を２層以上に分けて製造することを提案した。コアの狭間隙部において気泡が多数発生した原因について考えてみると、狭間隙部におけるアスペク卜比（コア高さｔとコア間隔ｗとの比でｔ／ｗで表される。）と、埋め込み特性との関係について調べる必要がある。
【００２９】
まず、クラッド膜の膜厚と埋め込み特性との関係について調べた。その結果を図９（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３０】
図９（ａ）〜（ｄ）はアスペクト比２のリッジ状のコア上に形成される多孔質ガラス膜の膜厚を変化させ成膜・焼結した光導波路の断面図である。図９（ａ）に示す多孔質ガラス膜の膜厚をコア高さの１倍とし、図９（ｂ）に示す多孔質ガラス膜の膜厚をコア高さの１．５倍とし、図９（ｃ）に示す多孔質ガラス膜の膜厚をコア高さの２．０倍とし、図９（ｄ）に示す多孔質ガラス膜の膜厚をコア高さの３．０倍とした。
【００３１】
図９（ａ）〜（ｄ）より、クラッド９０２の膜厚をコア９０１の高さの２倍以上とするとコア９０１の狭間隙部に気泡９０３、９０４が発生した。このことから、クラッド膜９０２の膜厚が薄ければ薄い程、アスペクト比が２のコアリッジの埋め込みやすくなることが分かった。なお、９０５は基板である。
【００３２】
次に、コアの狭間隙部におけるアスペクト比と埋め込み特性とについて検討した。その結果を図１０に示す。
【００３３】
図１０（ａ）〜（ｄ）はクラッド膜厚をコア高さの１．５倍として、アスペクト比を変化させた多孔質ガラス膜を成膜・焼結した光導波路の断面図である。
【００３４】
図１０（ａ）に示したコアのアスペクト比を１とし、図１０（ｂ）に示したコアのアスペクト比を２とし、図１０（ｃ）に示したコアのアスペクト比を３とし、図１０（ｄ）に示したコアのアスペクト比を４とした。
【００３５】
図１０（ａ）〜（ｄ）より、アスペクト比を３以上とすると狭間隙部に気泡９０６、９０７が発生した。このことから、アスペクト比３以上の狭間隙部はコアを埋め込むことができないことが分かった。
【００３６】
このようにクラッド膜９０２を厚く成膜した場合、焼結時に多孔質ガラス膜の下部が溶けて狭間隙部を埋め込んでいくが、多孔質ガラス膜の上部が焼結時に熱伝導率が悪いため、多孔質ガラス膜の上部の温度がその融点に達せず、それによって多孔質ガラス膜の上部が十分に溶融しなくなり気泡９０６、９０７が発生すると考えられる。
【００３７】
そこで、本発明者は多孔質ガラス膜を、下部多孔質ガラス膜と上部多孔質ガラス膜との２つに分けて、下部多孔質ガラス膜を成膜・焼結した後、上部多孔質ガラス膜を成膜・焼結すれば埋め込み不良は解決されると考えた。
【００３８】
すなわち、はじめに上述のＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により下部多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉により焼結を行って下部ガラス膜を作製する。
【００３９】
次に、再び上述したＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により上部多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉により焼結を行って上部ガラス膜を作製することにより、偏光依存性損失や過剰損失を小さくしつつ、かつコアの狭間隙部の埋め込み特性の良好なクラッド膜を有する光導波路が得られる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００４１】
図１は本発明の光導波路の製造方法を適用した光導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【００４２】
本光導波路の特徴は、Ｓｉ、低屈折率層を有するＳｉあるいは石英からなる基板１０１と、基板１０１の上に形成されたＳｉＯ2 を主成分とする矩形状のコア１０２と、ＳｉＯ2 を主成分としコア１０２を覆うように形成されたクラッド１０５とを有する光導波路のクラッド１０５を２層以上の多層構造とした点である。
【００４３】
すなわち本光導波路は、アスペクト比の大きい矩形断面形状のコア１０２の狭隙間部に気泡が発生しないように、クラッド１０５を２層以上の多層構造としたものである。
【００４４】
本光導波路は、クラッド１０５の各層１０３、１０４の内少なくとも一層にはＦドープのＳｉＯ2 膜を形成してもよい。ＦドープのＳｉＯ2 膜は屈折率が１．４００〜１．４６０のＳｉＯ2 膜を作製することができるので、コア１０２の屈折率とクラッド１０５の屈折率との差が大きくなり、それによってコア１０２内に伝搬光を強く閉じ込めることができるという効果がある。
【００４５】
本光導波路は、クラッド１０５が２層からなり、第１クラッド１０３はコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚とし、その第１クラッド１０３の上に第２クラッド１０４を形成してもよい。第１クラッド１０３の膜厚をコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚としたのは、コア１０２の上面のすべての領域をクラッド１０５で埋め尽くし、また膜厚をコア１０２の高さの１．５倍以上とするとクラッド１０５内で気泡が発生しやすくなるからである。
【００４６】
本光導波路は、クラッド１０５が２層からなり、第１クラッド１０３はコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚とし、その第１クラッド１０３の上に第２クラッド１０４が形成され、第２クラッド１０４の膜厚はコア１０２の高さの１〜５倍の膜厚であることが好ましい。
【００４７】
ここで、第２クラッド１０４の膜厚をコア１０２の高さの１〜５倍としたのは、コア１０２内に伝搬光を閉じ込めるため、クラッド１０５の第１クラッド１０３と第２クラッド１０４とを合わせてコア１０２の高さの少なくとも２．０倍であることが必要だからである。
【００４８】
本光導波路は、クラッド１０５の各層１０３、１０４が火炎堆積法、プラズマＣＶＤ法、高真空・高密度プラズマが生成可能なＥＣＲ−ＣＶＤ法あるいはスパッタリング法の中からそれぞれーつの方法を選択して作製されることが好ましい。
【００４９】
一般的にはクラッドの成膜には火炎堆積法かプラズマＣＶＤ法が用いられるが、アスペクト比２以上のコア間の狭間隙の埋め込みを可能にするＥＣＲ−ＣＶＤ法、あるいはターゲットと同一の膜特性で大面積に成膜が可能なスパッタリング法を用いることができる。
【００５０】
本光導波路は、クラッド１０５の各層１０３、１０４はすべて火炎堆積法を用いて、多孔質ガラス膜形成と焼結とを繰り返すことにより作製することができる。すなわち、はじめにＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により第１クラッド１０３の多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉により焼結を行い、第１クラッド１０３のガラス膜を作製する。
【００５１】
次に、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により第２クラッド１０４の多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉により焼結を行い、第２クラッド１０４のガラス膜を作製することにより光導波路が形成される。
【００５２】
本光導波路は、クラッド１０５の第１クラッド１０３はプラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲ−ＣＶＤ法により作製し、第２クラッド１０４は火炎堆積法により作製することもできる。クラッド１０５の第１クラッド１０３にプラスマＣＶＤ法あるいはＥＣＲ−ＣＶＤ法を適用するのは、コア１０２間の狭間隙の埋め込みに適した成膜方法を火炎堆積法を除いて順に挙げると、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法となるからである。
【００５３】
本光導波路は、クラッド１０５の第１クラッド１０２はＦドープのＳｉＯ2 膜とし、プラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲ−ＣＶＤ法により作製され、その場合には第２クラッド１０４は火炎堆積法により作製することが好ましい。上述と同じように、ＦドープのＳｉＯ2 膜は屈折率が１．４００〜１．４６０のＳｉＯ2 膜を作製できるので、コア１０２とクラッド１０５との屈折率差が大きくなり、それによってコア１０２内に伝搬光を強く閉じ込めることができるという効果がある。また、ＦドープＳｉＯ2 膜中のＦの脱離を阻止する目的で、ＦドープＳｉＯ2 膜の上に保護膜としてＳｉＯ2 を主成分とする膜を火炎堆積法により作製することが好ましい。
【００５４】
本光導波路は、クラッド１０５の各層１０３、１０４の内少なくとも一層は熱処理することが好ましい。これは、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜がそのままの状態で光導波路を作製すると過剰損失が１ｄＢ／ｃｍ以上と大きな値になってしまい、光導波路として使用に耐えない。
【００５５】
【実施例】
本発明の実施例について図１、２を参照して説明する。
【００５６】
（実施例１）
図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の光導波路の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【００５７】
図１に示す光導波路は、例えば石英からなる基板１０１と、基板１０１の上に形成されＳｉＯ2 を主成分とする矩形断面形状のコア１０２と、基板１０１の上にコア１０２を覆うように形成されＳｉＯ2 を主成分とするクラッド１０４とで構成されている。
【００５８】
クラッド１０５は２層１０３、１０４からなり、クラッド１０５の第１クラッド１０３及び第２クラッド１０４は、Ｂ、ＰドープのＳｉＯ2 膜である。第１クラッド１０３及び第２クラッド１０４は同一組成であっても異なる組成であってもよい。コア１０２はクラッド１０５よりも屈折率が高く、信号光は屈折率が高いコア１０２中を伝搬する。コア１０２とクラッド１０５の屈折率及び外径は波長１．３１μｍあるいは１．５５μｍにおいてシングルモードを満足するように決定される。
【００５９】
具体的には、コア１０２の寸法は６．０μｍ角で屈折率１．４７０、クラッド１０５は第１クラッドが膜厚６．０μｍで屈折率１．４５８、第２クラッド１０４が膜厚２０μｍで屈折率１．４５８である。但し数値は限定されるものではない。
【００６０】
次に本発明の光導波路の製造方法について図２（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。
【００６１】
図２（ａ）に示すように石英からなる基板１０１上に、ＥＢ電子ビーム蒸着法によりコアガラス膜１０２ａとしてＴｉＯ2 ドープＳｉＯ2 膜を６．０μｍ成膜する。なお、コアガラス膜１０２ａにドープするドーパントはＴｉＯ2 だけではなく、ＧｅＯ2 を用いてもよい。
【００６２】
図２（ｂ）に示すようにコアガラス膜１０２ａの成膜後、ドライエッチング加工によりコアガラス膜１０２ａの不用部分を除去して６．０μｍ角のリッジ状のコア１０２とする。リッジ状のコア１０２の屈折率を安定化するため、熱処理温度１，０００〜１，３４０℃、Ｏ2 雰囲気で約３時間熱処理する。
【００６３】
次に、クラッド成膜工程について述べる。
【００６４】
図２（ｃ）に示すように、まず、矩形断面形状のコア１０２上にＳｉＯ2 を主成分とするクラッド１０５のうちの第１クラッド１０３を火炎堆積法により作製する。
【００６５】
火炎堆積法は、火炎加水分解反応によるＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜形成及び１，２００℃以上の高温焼結による透明ガラス化を利用してクラッド膜を作製する方法である。
【００６６】
ここで、火炎堆積装置の構成について図３及び図４を用いて説明する。
【００６７】
図３は火炎堆積装置の概念図であり、図４は火炎堆積法の説明図である。
【００６８】
図３に示す火炎堆積装置は、主に酸水素バーナ３０１と、複数の円盤状の基板１０１が装着され、矢印Ｂ方向（逆方向でもよい）に回転自在で矢印Ｃ方向に並進自在な大口径のテーブル３０３と、反応ガスを排気するための排気装置３０４とで構成されている。
【００６９】
テーブル３０３及び基板１０１には、基板１０１を加熱するためのヒータ（図示せず）がテーブル３０３下部に設置されている。また、テーブル３０３の上方には火炎雰囲気を形成するための酸水素バーナ３０１が設けられている。
【００７０】
このような装置構成において、テーブル３０３の下部に設置されたヒータでテーブル３０３と基板１０１を３００〜８００°まで加熱して、テーブル３０３を回転及び並進運動させる。
【００７１】
次に、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜の成膜プロセスを図４を参照して詳述する。
【００７２】
容器４０５に収容されたＳｉＣｌ4 、容器４０６に収容されたＢＣｌ3 、容器４０７に収容されたＰＣｌ3 などの液状の原料をそれぞれＡｒでバブリングし、ガス状態にした原料を配管を介して矢印４０１方向に酸水素バーナー用ノズル４０２に供給して吹き出させる。別系統のガスボンベ４０８、４０９からＯ2 、Ｈ2 を酸水素バーナー用ノズル４０２に配管を介して矢印４０３方向に供給する。
【００７３】
ＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＣｌ3 、Ｏ2 、Ｈ2 の各ガス流量はそれぞれ１５５ｓｃｃｍ、２０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ、６，０００ｓｃｃｍ、２，５００ｓｃｃｍである。このような状態で、酸水素バーナー用ノズル４０２の先端を点火し、火炎４１０を発生させ、火炎中で原料ガスを分解・反応させる。この反応によってできたＢ、Ｐを含んだＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜４０４を、リッジ化されたコア１０２が形成された基板１０１上に堆積させる。
【００７４】
堆積膜厚は焼結後の膜厚が７．０μｍとなるように設定する。そのＳｉＯ2 微粒子を含めた基板１０１をＨｅ気流中、１，３４０℃で１時間焼結することによりＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 ガラス膜１０３が得られる。
【００７５】
次に、図２（ｄ）に戻って、クラッド１０５の第１クラッド１０３上に、ＳｉＯ2 を主成分とする第２クラッド１０４を火炎堆積法により作製する。具体的な成膜方法は以下に示すガス流量と堆積膜厚とを除いて、クラッド１０５の第２クラッド１０４を作製する方法と全く同じなので省略する。
【００７６】
ＳｉＣｌ4 、ＢＣｌ3 、ＰＣｌ3 、Ｏ2 、Ｈ2 の各ガス流量はそれぞれ１５５ｓｃｃｍ、１３ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ、６，０００ｓｃｃｍ、２，５００ｓｃｃｍ、堆積膜厚は焼結後の膜厚が２０μｍとなるように設定する。
【００７７】
（実施例２）
ここでクラッド１０５の層数は２層に限定されず、クラッド１０５を３層以上以上とすることができる。また、コア１０２の高さとコア１０２間隔の比であるアスペクト比の大きい複数の矩形断面形状のコア１０２を気泡が発生することなく埋め込むことを主目的として、クラッド１０５を２層以上として成膜してもよい。また、クラッド１０５の各層１０３、１０４の内少なくとも一層にはＦドープのＳｉＯ2 膜を適用してもよい。ＦドープのＳｉＯ2 膜は屈折率が１．４００〜１．４６０のＳｉＯ2 膜を作製できるので、コア１０２とクラッド１０５との屈折率差が大きくなり、それによってコア１０２内に伝搬光を強く閉じ込めることができるという効果がある。
【００７８】
また、クラッド１０５を２層とし、第１クラッド１０３をコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚に設定して、その第１クラッド１０３の上に第２クラッド１０４を形成してもよい。第１クラッド１０３の膜厚をコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚としたのは、コア１０２の上面のすべての領域をクラッド１０５で埋めつくすのに十分に厚い膜厚で、かつ気泡が発生しやすくなるのはクラッド１０５の膜厚がコア１０２の高さの１．５倍以上となる場合だからである。また、クラッド１０５を２層とし、第１クラッド１０３をコア１０２の高さよりも０〜５０％厚い膜厚に設定して、第１クラッド１０３の上に第２クラッド１０４が形成され、第２クラッド１０４の膜厚はコア１０２の高さの１〜５倍の膜厚としてもよい。
【００７９】
ここで、第２クラッド１０４の膜厚をコア１０２の高さの１〜５倍としたのは、コア１０２内に伝搬光を閉じ込めるためにクラッド１０５の第１クラッド１０３と第２クラッド１０４とを合わせてコア１０２の高さの少なくとも２．０倍であることが必要だからである。
【００８０】
また、クラッド１０５の各層１０３、１０４は火炎堆積法、プラズマＣＶＤ法、高真空・高密度プラズマが生成可能なＥＣＲ−ＣＶＤ法あるいはスパリング法の中からそれぞれーつの方法を選択して作製してもよい。
【００８１】
一般に、クラッドの作製には火炎堆積法かプラズマＣＶＤ法が用いられるが、アスペクト比が２以上のコア間の狭間隙部の埋め込みを可能にするＥＣＲ−ＣＶＤ法、あるいはターゲットと同一の大面積に成膜が可能なスパッタリング法を用いてもよい。
【００８２】
また、クラッド１０５の各層１０３、１０４は全て火炎堆積法を用いて、多孔質ガラス膜形成と焼結とを繰り返すことにより作製することもできる。すなわち、はじめにＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により第１クラッド１０３の多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉（図示せず）により焼結を行い、第１クラッド１０３のガラス膜を作製する。
【００８３】
次に、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系多孔質ガラス膜内のＢ、Ｐのドーパント量の適用可能範囲で火炎堆積法により第２クラッド１０４の多孔質ガラス膜を成膜し、電気炉により焼結を行い、第２クラッド１０４のガラス膜を作製することにより光導波路が得られる。
【００８４】
また、クラッド１０５の第１クラッド１０３はプラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲ−ＣＶＤ法により作製し、第２クラッド１０４は火炎堆積法により作製することもできる。クラッド１０５の第１クラッド１０３にプラズマＣＶＤ法あるいはＥＣＲ−ＣＶＤ法を適用するのは、コア間の狭間隙部の埋め込みに適した成膜方法を火炎堆積法を除いて順に挙げると、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法となるからである。
【００８５】
（実施例３）
以下、クラッド１０５の第１クラッド１０３をプラズマＣＶＤ法により作製する場合について説明する。
【００８６】
本プラズマＣＶＤ法では原料ガスとしてＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ａｒを用いているので、クラッド１０５の第１クラッド１０３であるガラス膜の組成はＳｉＯｘＨｙ（以下「ＳｉＨ」という。）となる。
【００８７】
図５は成膜に用いられるプラズマＣＶＤ装置の概念図である。
【００８８】
本プラズマＣＶＤ装置は、一般的な平行平板型のプラズマＣＶＤ装置である。その構成は大きく分けてチャンバ５０１、ヒータ５０２、チャンバ５０１内にガスを導入するガス導入部を含み、高周波電圧を印加するための１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源５０３が接続された下部電極５０４、試料が設置されかつ高周波電圧を印加するための１３．５６ＭＨｚのＲＦ電源５０５が接続された上部電極５０６、チャンバ５０１内のガスを排気するロータリーポンプ５０７−１、メカニカルブースターポンプ５０７−２から成っている。
【００８９】
次に、各構成要素を詳しく説明する。
【００９０】
上部電極５０６は直径３〜４インチの基板５０８を１〜２０枚設置することができ、つり下げ棒５０９を中心に回転させることができる。上部電極５０６と下部電極５０４との間隔は３０〜５０ｍｍの間で可変であり、本実施例では電極間隔を３５ｍｍとした。また、上部電極５０６及び下部電極５０４の直径は約７００ｍｍである。
【００９１】
この装置構成において、１．５μｍのガラス膜の成膜を行う工程を説明する。
【００９２】
まず、チャンバ５０１内を真空引きして１０-1ｐａ以下にする。
【００９３】
次に、成膜条件をＳｉＨ4 の流量：６０ｓｃｃｍ、Ｏ2 の流量：８０ｓｃｃｍ、Ａｒの流量：１，７６０ｓｃｃｍ、成膜圧力：５３ｐａ、基板温度：３００℃、下部電極５０４のＲＦパワー：６００Ｗ、上部電極５０６のＲＦパワー：１ｋＷとなるように設定して、プラズマ５１０を生じさせ、成膜を開始する。
【００９４】
本成膜条件で１２０ｍｉｎ成膜した場合、ａｓ−ｄｅｐｏ（成膜直後）のＳｉＯ2 膜の膜特性は以下のようになる。
【００９５】
膜厚は７．２μｍ、屈折率は１．４６２０、膜密度は２．０ｇ／ｃｍ3 であった。なお、成膜速度は約６００Ａ／ｍｉｎであった。
【００９６】
クラッドの各層の内少なくとも一層は熱処理することが好ましい。これは、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 −Ｐ2 Ｏ5 系ガラス膜は、そのままの状態で光導波路を作製すると過剰損失が１ｄＢ／ｃｍ以上と大きな値になってしまい、光導波路として使用に耐えないからである。
【００９７】
以上において本発明は、クラッドを２層以上の多層構造とすることにより、クラッドに気泡のない光導波路を作製することができる。また光回路において重要な光特性については、偏光依存性損失や過剰損失を十分に低減することが可能である。さらに、アスペクト比の大きい狭間隙のコアであっても、クラッドを２層以上の多層構造とすることにより気泡を無くしながら、狭間隙を埋め込むことができる。
【００９８】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００９９】
偏光依存性損失や過剰損失を小さくしつつ、かつコアの狭間隙部の埋め込み特性の良好なクラッド膜を有する光導波路及びその製造方法の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路の製造方法を適用した光導波路の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光導波路の製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図３】火炎堆積装置の概念図である。
【図４】火炎堆積法の説明図である。
【図５】成膜に用いられるプラズマＣＶＤ装置の概念図である。
【図６】ＳｉＯ2 −ＴｉＯ2 組成のコアを有する従来の光導波路の断面図である。
【図７】図６に示した光導波路の製造方法の説明図である。
【図８】（ａ）は火炎堆積法により微粒子を形成し１，２００℃以上で高温焼結させた後の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】（ａ）〜（ｄ）はアスペクト比２のリッジ状のコア上に形成される多孔質ガラス膜の膜厚を変化させ成膜・焼結した光導波路の断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）はクラッド膜厚をコア高さの１．５倍として、アスペクト比を変化させた多孔質ガラス膜を成膜・焼結した光導波路の断面図である。
【符号の説明】
１０１  石英基板
１０２  コア
１０３  第１クラッド
１０４  第２クラッド
１０５  クラッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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