[發明專利]石英基光波導及其制造方法

無效

• 申請號: 01101265.X
• 申請日: 2001-01-12
• 公開（公告）號: CN1304052A
• 公開（公告）日: 2001-07-18
• 發明（設計）人: 佐佐木隆;平井茂;赤坂伸宏;田中茂;広瀨智財
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/13
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 馬浩

本發明涉及基片上帶有芯波導和外包層部分的石英基光波導，該波導用于光通訊領域，本發明也涉及該波導的制造方法。

人們已經知道，石英基光波導包括在由石英、硅等制成的基片上形成的、采用石英基玻璃制成的其橫截面為矩形或方形的芯波導，該芯波導中添加了折射率提高摻雜劑如GeO₂，具有較高的折射率，該波導還包括由石英基玻璃制成的外包層部分，其折射率低于在基片上形成的芯波導，從而蓋住該芯波導。而且，該石英基光波導的外包層部分一般是通過采用火焰水解沉積法(FHD)，在設有芯波導的基片上堆積石英基玻璃微細顆粒，從而形成多孔石英基玻璃層，然后將其燒結而使其透明而形成的。

為了防止在燒結多孔石英基玻璃層的時候芯波導會由于熱作用而分解，向外包層部分中的SiO₂添加例如P₂O₅和B₂O₃摻雜劑，以降低其軟化溫度，使得該外包層部分的軟化溫度低于芯波導的軟化溫度。該外包層部分的折射率應當低于芯波導的折射率，使其與基片的折射率基本相同，從而使P₂O₅提高折射率的作用與B₂O₃降低折射率的作用彼此相互抵消。

對于該石英基光波導，由于基片和芯波導周圍的外包層部分之間熱膨脹系數的差異，在芯波導中產生各向異性的熱變形，從而產生偏振依賴性。對于包括石英光波導的光學波長多路復用器和多路分解器，由于多路復用和多路分解特征根據它的偏振依賴性而改變，因此希望有具有最小偏振依賴性的石英基光波導。JP-A-6-27342和JP-A-7-318734公開了一種降低石英基光波導的偏振依賴性的方法。(此處“JP-A”用來指“未經審查的日本專利申請公開”)。

在JP-A-6-27342中公開的方法是通過使在外包層部分中含有的P₂O₅和B₂O₃的摻雜總量為1％-3％而降低偏振依賴性的。在JP-A-7-318734中公開的方法是通過在外包層部分和基片或芯波導之間的邊界表面上形成薄膜玻璃層而降低偏振依賴性的，其中該玻璃層的折射率比芯波導的小，而與基片的相同或比基片的大。

但是，如果象JP-A-6-27342中所公開的將外包層部分中含有的P₂O₅和B₂O₃的摻雜總量降低，那么在芯波導和外包層部分之間的界面上可能會產生結晶。由于該晶體的產生給光波導帶來了大量的負面效應導致傳播損耗，因此這一點應當避免。根據JP-A-7-318734中公開的方法，薄膜玻璃層的折射率比外包層部分的大。因此如果該薄膜玻璃層的厚度大，則多個芯波導無法在光波導中彼此之間留有窄間隙地平行設置，所以難以降低該光波導的總尺寸。而且，如果靠降低P₂O₅的濃度來降低該薄膜玻璃層的折射率，那么在關于芯波導的界面上會產生結晶。

因此，為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種幾乎沒有偏振依賴性的光波導，該光波導通過消除在芯波導和外包層部分之間的界面上產生的結晶，以及防止形成折射率比外包層部分中其它部分的折射率高的薄膜層，能夠在芯波導和外包層部分之間的界面上實現芯波導的高密度配置；本發明還提供了該光波導的制造方法。

本發明的石英基光波導，包括一基片、一形成在該基片上的芯波導，和一外包層部分，該外包層部分包括其中添加了折射率降低摻雜劑和折射率提高摻雜劑的石英基玻璃，該外包層部分在基片上形成以蓋住芯波導，其中在外包層部分與基片和芯波導相接觸的部分上形成含有高濃度折射率提高摻雜劑的分隔層，從而使在分隔層中由該折射率提高摻雜劑提供的相對于該外包層部分中分隔層之外的部分的至少部分折射率提高，被因為在該分隔層中折射率降低摻雜劑的添加含量增加和/或其它折射率降低摻雜劑的添加而引起的折射率下降所抵消。

因此，由于含有高濃度折射率提高摻雜劑的分隔層在外包層部分與基片和芯波導相接觸的部分上形成，從而抑制了晶體的生成。而且，由于該分隔層中至少部分折射率提高被因為折射率降低摻雜劑的添加含量增加和/或其它折射率降低摻雜劑的添加而引起的折射率下降所抵消，所以外包層部分與芯波導相接觸的部分的折射率與該外包層部分的其它部分基本相同，由此即使是多個芯波導彼此之間留有窄間隙地高密度平行配置，透射光束彼此之間也幾乎不會發生干涉。