專利名稱：光學(xué)波導(dǎo)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用火焰水解法制備的光學(xué)波導(dǎo)以及制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，具體地說，涉及一種形成由含磷玻璃層構(gòu)成的波導(dǎo)芯體和包層的方法。
光學(xué)波導(dǎo)預(yù)期是光學(xué)系統(tǒng)中有前途的基礎(chǔ)器件之一。人們已提出了許多種類型的波導(dǎo)，其中的一種波導(dǎo)，它的芯體(Core)主要是由石英形成的，該芯體的周圍由包層圍繞著，因此信號(hào)束被限制在芯內(nèi)傳輸。這一類型的波導(dǎo)具有用火焰水解工藝制備的芯體和包層。例如，有一種熟知的火焰水解技術(shù)(日本專利公開105111/1983)由三個(gè)部分組成，即，由火焰燃燒器淀積精細(xì)的玻璃顆粒以形成多孔性的細(xì)粒層，并加熱和使玻璃顆粒層玻璃化。
但是用這種普通的火焰水解法制備的光學(xué)波導(dǎo)，其傳輸損耗還不夠低。本申請(qǐng)的發(fā)明者發(fā)現(xiàn)它們的高傳輸損耗是由芯內(nèi)或包層內(nèi)磷的濃度不均勻引起的。
本發(fā)明的目的是提供一種具有磷濃度均勻分布的包層或芯體的光學(xué)波導(dǎo)和制造這種光學(xué)波導(dǎo)的方法。
根據(jù)本發(fā)明，第一種制備光學(xué)波導(dǎo)的方法是涉及到制備這樣一種光學(xué)波導(dǎo)的方法。這種學(xué)光波導(dǎo)具有形成在襯底上以石英為主要成份的下包層、形成在下包層上以石英為主要成份的芯體，和一個(gè)形成在下包層上并把芯體埋入的上包層。形成下包層的工藝為一火焰水解步驟，即向燃燒器提供含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的精細(xì)顆粒并將其淀積在襯底上以形成下部玻璃精細(xì)顆粒層。該火焰水解工藝是由下面幾個(gè)步驟組成的，一個(gè)步驟是在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)使含磷氣體的流量相對(duì)于含硅氣體的流量是增加的，一個(gè)步驟是加熱下部玻璃精細(xì)顆粒層并使之玻璃化。
在這一下包層的火焰水解淀積步驟中含磷氣體的流量可以是臺(tái)階函數(shù)式地瞬態(tài)增加也可以是線性地增加。在該淀積步驟中含磷氣體的最小流量為0。
第二種制備含高均勻磷濃度的下包層的方法可包括下面幾個(gè)步驟即，下包層可通過數(shù)次重復(fù)下面幾個(gè)步驟來形成，一個(gè)步驟是向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒以形成玻璃精細(xì)顆粒層，一個(gè)步驟是將玻璃精細(xì)顆粒層加熱并使之玻璃化。
在第一種和第二種方法的下包層火焰水解淀積步驟中，含硅氣體可以是四氯化硅(SiCl4)，含磷氣體可以從三氯氧磷(POCl3)、四氯化磷(PCl4)及其混合物中任選一種。
在第一種和第二種制備方法中，可按照下面的順序來形成芯體。先是火焰水解步驟向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器將以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒吹噴到下包層上以形成芯體玻璃精細(xì)顆粒層，然后是玻璃化步驟將芯體玻璃精細(xì)顆粒加熱并使之玻璃化折形成芯體層，再就是光刻步驟用光刻方法腐蝕芯體層以露出下包層。
這一芯體也可以按下面的順序來形成。即，在第一種方法中在形成下部玻璃精細(xì)顆粒層的火焰水解步驟之后，進(jìn)行火焰水解步驟向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒并將它淀積在下部玻璃精細(xì)顆粒層上;接著進(jìn)行玻璃化步驟將下部玻璃精細(xì)顆粒層和芯體玻璃精細(xì)顆粒層加熱使它們都玻璃化以形成一芯體層，再下一步驟是用光刻方法腐蝕芯體層以露出下包層。
在第一種和第二種制備方法中，芯體可以用形成下包層所用的火焰水解步驟和玻璃化步驟來形成。同樣，在上包層的火焰水解步驟中，含硅氣體是四氯化硅，含磷氣體由三氯氧磷、四氯化磷及其混合物中任選一種。
用這些方法可獲得一種光學(xué)波導(dǎo)，其下包層和上包層中至少一個(gè)是用磷摻雜的，且該摻磷層的磷濃度在該層的厚度方向上是均勻的，其厚度方向上的最大磷濃度由100表示時(shí)，最小值為75。
在第一種制備光學(xué)波導(dǎo)的方法中，包括在淀積用作包層的玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)突出增加供應(yīng)給火焰燃燒器的含磷氣體供給量的步驟，完成后的玻璃化了的光學(xué)波導(dǎo)膜中的磷濃度可基本均勻。盡管從經(jīng)驗(yàn)上尚未肯定，一般還是假定來自火焰燃燒器的磷不僅加入到了待淀積出的玻璃精細(xì)顆粒層中而且還加入到已淀積出的玻璃精細(xì)顆粒層中。據(jù)此，一般認(rèn)為玻璃精細(xì)顆粒層的較下層部分分布的磷較多。在形成玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)，當(dāng)?shù)矸e玻璃精細(xì)顆粒層的較下層部分時(shí)，磷的加入量小些，然后隨著淀積的進(jìn)程增加磷的量，因此，可以認(rèn)為磷可以均勻分布在玻璃精細(xì)顆粒層內(nèi)。因而，完成后的玻璃化了的光學(xué)波導(dǎo)膜內(nèi)折磷的濃度能夠是均勻的。
當(dāng)這些膜中的低的磷濃度是必須時(shí)，淀積精細(xì)顆粒時(shí)不向火焰燃燒器供應(yīng)含磷氣體，因而一般磷的濃度可以很低。
在按照本發(fā)明的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法中，用作芯體層或包層的玻璃是由含磷玻璃膜形成的。玻璃膜的較下層磷的分布較多。但當(dāng)形成玻璃膜的厚度小于10μm時(shí)，磷的分布的變化可以做得小些。通過形成這樣的玻璃膜，可以形成所要求厚度的磷分布變化小的芯體層或包層。
按照本發(fā)明這樣制備的光學(xué)波導(dǎo)沒有局部偏離的磷沉積。
下面結(jié)合


本發(fā)明。
圖1A、1B、1C、1D和1E為各個(gè)制備步驟中光學(xué)波導(dǎo)的橫截面圖。
圖2是第一個(gè)實(shí)施例中形成下包層所用的原料氣體供給量的曲線圖。
圖3是第一個(gè)實(shí)施例中形成芯體層所用的原料氣體供給量的曲線圖。
圖4是根據(jù)第一個(gè)實(shí)施例的方法形成的玻璃膜組份的曲線圖。
圖5是在第一個(gè)實(shí)施例中用于制備芯體層的原料氣體供給螄的曲線圖。
圖6是用第一個(gè)實(shí)施例制備的光學(xué)波導(dǎo)的玻璃膜的組份圖。
圖7是第二個(gè)實(shí)施例中用的原料氣體的供給量圖。
圖8是用第二種實(shí)施例制備的光學(xué)波導(dǎo)的玻璃膜的組份圖。
圖9是第二個(gè)實(shí)施例控制所用的原料氣體供給量的曲線圖。
圖10是按上述控制制備的光學(xué)波導(dǎo)的玻璃膜的組分圖。
圖11A、11B、11C和11D是各制備步驟中光學(xué)波導(dǎo)的橫截面圖。
圖12A、12B、12C和12D是各制備步驟中光學(xué)波導(dǎo)的橫截面圖。
圖13是根據(jù)第三個(gè)實(shí)施例的方法制備的玻璃膜的組份曲線圖。
圖14是根據(jù)第四個(gè)實(shí)施例的方法制備的玻璃膜的組份圖。
圖15是是用兩種控制制備的玻璃膜的組份圖。
圖16A、16B、16C和16D是三氯氧磷供氣量變化的圖形。
圖17A是制造部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)透視圖，圖17B表示其局部詳細(xì)情況的透視圖。
圖18是三氯氧磷供氣系統(tǒng)的說明圖。
下面具體說明本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。在第一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)包層和一個(gè)芯體層將使用圖17A那樣的裝置采用下面的火焰水解法來制備。
每一個(gè)其上待淀積玻璃精細(xì)顆粒的硅襯底110是一個(gè)直徑3英寸(75mm)的硅片，而硅襯底固定在反應(yīng)室300內(nèi)的一個(gè)轉(zhuǎn)盤16上。反應(yīng)室300是一個(gè)矩形平行六面體容器，寬為740mm，厚為760mm，高為200mm。反應(yīng)室300內(nèi)的氣壓用一個(gè)除氣器真空泵減壓(排氣量-0.1至-0.3mmH2O)。
轉(zhuǎn)盤16的直徑為600mm，并含一個(gè)內(nèi)嵌式加熱器(以圖17B所示)。一個(gè)鎳鉻一鎳鋁熱電偶與轉(zhuǎn)盤相接觸，所以由加熱器301加熱的硅襯底110的溫度可間接的監(jiān)測(cè)。
這樣，要淀積玻璃精細(xì)顆粒的硅襯底表面溫度能維持在600℃左右，這一溫度由熱電偶302測(cè)定。從火焰燃燒器吹噴出來的玻璃精細(xì)顆粒淀積在硅襯底上。轉(zhuǎn)盤16以每分鐘旋轉(zhuǎn)10次的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，火焰燃燒器12沿轉(zhuǎn)盤的直徑方向上來回?cái)[動(dòng)，在200mm的范圍內(nèi)平均速度為6mm/分鐘。所以，從火焰燃燒器12出來的玻璃精細(xì)顆粒14均勻地淀積在襯底110上。。在靠近各個(gè)硅襯底110的地方設(shè)有一個(gè)排氣管20用來排出剩余的玻璃精細(xì)顆粒14。在淀積玻璃精細(xì)顆粒時(shí)硅襯底110的表面溫度用一個(gè)輻射溫度計(jì)303來測(cè)量。這個(gè)光學(xué)高溫計(jì)303的型號(hào)為IT-1650(KEYENCE株式會(huì)社)。在淀積玻璃精細(xì)顆粒14期間，硅襯底110由火焰燃燒器加熱，它的表面溫度由輻射溫度計(jì)測(cè)出約為550℃。也就是說，由熱電偶302間接測(cè)量到的硅襯底110的溫度為600℃，而用光學(xué)高溫計(jì)303沿到的硅襯底110的溫度為550℃。在反應(yīng)室300內(nèi)壁裝有一層絕熱材料，所以反應(yīng)室300內(nèi)溫度均勻。
這樣，淀積在硅襯底110上的玻璃精細(xì)顆粒14與硅襯底一起被加熱到高溫并被玻璃化，從而形成玻璃膜。
硅襯底用化學(xué)表面處理和熱清洗來清潔處理。也就是說，硅襯底先用氫氟酸進(jìn)行化學(xué)表面處理，然后裝入反應(yīng)室300內(nèi)由轉(zhuǎn)盤16的電阻加熱器加熱到600℃(由熱電偶302測(cè)定)進(jìn)行熱清洗，與此同時(shí)使按設(shè)定的比例供入氫氣和氧氣的火焰燃燒器掃過硅襯底110的表面。溫度由熱電偶測(cè)量。上升到600℃的升溫速率為5℃/分鐘。
使用這一裝置，在每一個(gè)硅襯底10上淀積一層作為下包層的SiO2-P2O5-B2O3下部精細(xì)顆粒層(玻璃精細(xì)顆粒層)，然后淀積作為芯體層的SiO2-GeO2-P2O5-B2O3芯體精細(xì)顆粒層130(玻璃精細(xì)顆粒層)(圖1A)。供給火焰燃燒器12的原料氣體的供應(yīng)量如下表所示。形成作包層用的下部精細(xì)顆粒層120的供氣時(shí)間順序示于圖2，而形成用作芯體層的芯精細(xì)顆粒層130的供氣的時(shí)間順序示于圖3。
淀積期間用光學(xué)高溫計(jì)303測(cè)出的溫度為550℃。
1)淀積作下包層用的下部精細(xì)顆粒層的氣體流量和時(shí)間(45分鐘)四氯化硅100毫升/分三氯氧磷3.0毫升/分(淀積開始后通15分鐘)三氯氧磷5.0毫升/分(淀積結(jié)束后通30分鐘)三氯化硼15毫升/分氬氣2升/分氫氣2升/分氧氣6升/分2)淀積作芯體層用的芯體精細(xì)顆粒層的氣體流量。
(15分鐘)四氯化硅100毫升/分四氯化鍺10毫升/分三氯氧磷5.0毫升/分三氯化硼15毫升/分氬氣2升/分氫氣2升/分氧氣6升/分供應(yīng)氣體的流量用NIPPONTYLAN株式會(huì)社制造的流量控制器測(cè)量?；鹧嫒紵?2如圖7B所示由4個(gè)同心套合在一起的筒組成。火焰燃燒器12的最內(nèi)層的圓筒供入反應(yīng)氣體，如，三氯氧磷氣體，四氯化硅，四氯化鍺，三氯化硼等。氫氣供入最內(nèi)層圓筒和第二個(gè)內(nèi)層圓筒之間。上面說到的流量為2升/分的氬氣由第二和第三圓筒之間供入。氧氣由第三和第四圓筒之間供入。使氬氣在氧氣和氫氣之間流出是為了抑止氫氣和氧氣在氣體燃燒器12的噴氣孔端部的反應(yīng)。
前面說及的三氯氧磷氣體是用圖18所示的裝置由氬氣攜帶供送入反應(yīng)室300的，這里的氬氣與流量為2升/分的抑制氫和氧反應(yīng)的氬氣流不同。在這一裝置中，氬氣首先通過管道184引入裝三氯氧磷的容器181中，其流量由流量控制器180控制。然后，使氬氣在液態(tài)三氯氧磷中起泡，含有三氯氧磷氣體的氬氣被引入管道182。管道182與反應(yīng)室300相連，將氬氣和三氯氧磷氣體供入反應(yīng)室內(nèi)的火焰燃燒器12中。管道182的一部分置入冷卻它用的冷凝器183內(nèi)，以使流過管道182的氣體被保持在一個(gè)設(shè)定的溫度上。
三氯氧磷的流量在一定的時(shí)間間隔內(nèi)為5毫升/分。在這一時(shí)間間隔內(nèi)，容器181的溫度為25℃，而冷凝器183的溫度為20℃，三氯氧磷的蒸汽壓為30毫米汞柱高，氬攜帶氣體的流量為121.7毫升/分，這一流量相應(yīng)于三氯氧磷的流量為5毫升/分。氬氣是惰性氣體，不會(huì)和三氯氧磷起反應(yīng)，它是三氯氧磷的有效的攜帶氣體。其他稀有氣體(如氦、氖、氪、氙等都可以用作為三氯氧磷的攜帶氣體。
在這一實(shí)施例中，三氯氧磷被用作摻磷劑，但是四氯化磷也可以用于代替三氯氧磷。
將這樣淀積得到的圖1A所示的玻璃精細(xì)顆粒層120、130的雙層結(jié)構(gòu)在氦∶氧＝10∶1的氣氛中加熱到1380℃而被玻璃化，制備出包括下包層122和芯體層132的透視玻璃膜(圖1B)。用于玻璃化的加熱溫度由一個(gè)插入電爐(圖中未示出)的鉑-鉑銠(13%)熱電偶測(cè)定。
這樣制備出來的玻璃膜的厚度方向上的五氧化二磷的濃度分布由一個(gè)(未圖示出的)EPMA(電子探針X射線微分析儀)分析。在這一實(shí)施例中所用的EPMA測(cè)量裝置是由Nippon Denshi株式會(huì)社(JEOL有限公司)產(chǎn)的GXA-8621M型裝置。在測(cè)量它的濃度時(shí)，下包層122和芯體層132用金剛石磨料拋光，以露出厚度方向的截面。拋光時(shí)，依次用9μm、3μm和1μm粒度的金剛石磨料，以使露出的截面盡可能平滑。將這樣制備出來的樣品裝入EPMA測(cè)量裝置內(nèi)，用7千伏的加速電壓和2×10-7安的電流來測(cè)量磷的濃度。
這樣形成的下包層122和芯體層132分別厚10±0.6μm和30±1.5μm的厚度。用日本電子株式會(huì)社產(chǎn)的掃描電子顯微鏡來測(cè)量厚度。測(cè)到的磷的濃度分布示于圖4。
圖4中的實(shí)線表示圖1B中α-α′截面上的五氧化二磷(P2O5)的濃度分布(Wt%)。為圖4所示，下包層122內(nèi)P2O5的濃度在1.2-1.4Wt%的范圍內(nèi)?？梢钥闯霾Ａぴ诤穸确较蛴幸粋€(gè)磷濃度的均勻分布。下包層122內(nèi)B2O3的濃度為1.8Wt%基本均勻。芯體層132含有Ge，其折射率比下包層122和其后形成的上包層142的折射率高。
在形成玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)增加磷的供給量能夠使下包層中磷濃度均勻的原因可作為如下考慮。在火焰燃燒器12中的磷被摻入已形成的玻璃精細(xì)顆粒層上。因此摻入玻璃精細(xì)顆粒層的磷的量是淀積期間摻入的量與淀積后摻加入的量的總和。盡管這與玻璃精細(xì)顆粒層的厚度有關(guān)，然而，一般認(rèn)為在淀積玻璃精細(xì)顆粒層過程中提供給火焰燃燒器的磷供給量的改變所起的作用比淀積后改變磷的供給量的作用要大。所以，如上所述在淀積過程中適當(dāng)調(diào)節(jié)增加供給火焰燃燒器12的磷供給量，就可以使玻璃精細(xì)顆粒層內(nèi)或其玻璃化之后得到的光學(xué)波導(dǎo)內(nèi)的磷濃度保持基本均勻。此外，一般還認(rèn)為形成下部玻璃精細(xì)顆粒層120之后的加熱玻璃化過程使磷充分地?cái)U(kuò)散，結(jié)果使下包層122內(nèi)磷的濃度更加均勻。
圖4中的點(diǎn)劃線和虛線表示為驗(yàn)證上述效果所進(jìn)行的控制的結(jié)果。圖4中的點(diǎn)劃線表明在下述情況下經(jīng)玻璃化的玻璃膜的組份分析結(jié)果。即，在形成下部精細(xì)顆粒層120將三氯氧磷的供給量始終保持在5.0毫升/分(其他條件與圖1A和1B中所示的各步的相同)。下包層中五氧化二磷的濃度在靠近襯底處為2.2Wt%，厚度方向上20μm處的濃度為1.4Wt%(原點(diǎn)設(shè)在襯底與下包層之間的邊界上)，而且發(fā)現(xiàn)磷的濃度分布在厚度方向上偏離很大。
圖4中虛線所表示的是在形成下部精細(xì)顆粒層120時(shí)三氯氧磷的供給量始終保持在3.0毫升/分的條件下(其他條件與圖1A，1B的各步相同)玻璃化后的玻璃膜組份的分析結(jié)果。下包層122內(nèi)的五氯化二磷濃度在靠近襯底處為1.3Wt%，下包層122內(nèi)厚度方向上20μm處的濃度為0.8Wt%。與點(diǎn)劃線表示的情況相比，磷濃度分布有大的偏離。
于是，根據(jù)這一實(shí)施例制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，能制備出這樣的光學(xué)波導(dǎo)，其摻磷下包層122或上包層142在厚度方向上磷的濃度分布為當(dāng)厚度方向的最大濃度定為100時(shí)其最小濃度為75。在這一實(shí)施例中，最小值大于95。
用光刻工藝和反應(yīng)離子腐蝕(RIE)將圖1B中待形成芯體層132的玻璃膜的一個(gè)區(qū)域制成10μm寬的直線脊形區(qū)，這就形成了芯體132a(圖1C)。這樣形成的芯體132a寬8μm，厚亦為8μm。用于RIE中的反應(yīng)氣體為丙烷(C3H8)和四氯化碳(CCl4)。在芯體132a和下包層122上，用45分鐘時(shí)間淀積SiO2-P2O5-B2O3玻璃精細(xì)顆粒層140用于形成上包層。淀積條件與淀積下包層122略有不同，供給火焰燃燒器12的原料供給量如下表給出。圖5示出了用于形成玻璃精細(xì)顆粒層140的供氣時(shí)間順序。
1)用作上包層的上部精細(xì)顆粒層四氯化硅100毫/分三氯氧磷10.0毫升/分(淀積開始后維持15分鐘)
三氯氧磷15.0毫升/分(淀積結(jié)束后維持30分鐘)三氯化硼50毫升/分氬氣2升/分氫氣2升/分氧氣6升/分轉(zhuǎn)盤16的轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)盤的直徑、火焰燃燒器橫掃的條件等均與圖1A所示的各個(gè)步驟中的相同。三氯氧磷的流量在一定的時(shí)間間隔內(nèi)為10毫升/分。在這一時(shí)間間隔內(nèi)，容器181的溫度為40℃，冷凝器183的溫度為35℃，，三氯氧磷的蒸汽壓為60毫米汞柱高，攜帶氣體氬氣的流量為116.7毫升/分，這相當(dāng)于三氯氧磷氣體的流量為10毫升/分。
將形成在由芯體132a和下包層122組成的玻璃膜上的玻璃精細(xì)顆粒層140在氦∶氧＝10∶1的氣氛中加熱到1250℃進(jìn)行玻璃化，就制備出了一種在下包層122和上包層142之間含有芯體132a的光學(xué)波導(dǎo)。圖1E示出了該光學(xué)波導(dǎo)的橫截面結(jié)構(gòu)。如圖1E所示，下包層形成在硅襯底110上，并將芯體132a制成直線脊?fàn)睢Ｔ傩纬缮习鼘?42把芯體132a復(fù)蓋住。圖1E中的光學(xué)波導(dǎo)在A-A′截面上的元素分布按同樣的方法用EPMA來測(cè)量。
圖6中的實(shí)線表示A-A′截面內(nèi)的五氧化二磷(P2O5)的分布。可以看到，上包層142中五氧化二磷的濃度在3.7-4.0Wt%的范圍內(nèi)，在厚度方向上基本均勻。上包層142最上部(玻璃膜中厚度方向上的65-70μm處)五氧化二磷的濃度下降，人們認(rèn)為這對(duì)芯體132a內(nèi)光學(xué)波導(dǎo)的狀態(tài)基本上無影響。
圖6中點(diǎn)劃線和虛線表示供驗(yàn)證上述效果所進(jìn)行的控制的結(jié)果。圖6中的點(diǎn)劃線表示的是在形成玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)保持三氯氧磷的供給量始終為15毫升/分的條件下(其他條件與圖1D和1E中的各步驟的相同)，玻璃化后的玻璃膜組份分析的結(jié)果。在上包層142內(nèi)五氧化二磷的濃度在5.9-4.0Wt%范圍內(nèi)變化，而且還發(fā)現(xiàn)深度方向磷濃度不可能做到均勻分布。
圖6中的虛線所表示的是在形成玻璃精細(xì)顆粒層中過程中將三氯氧磷的供給量保持在10毫升/分的條件下，玻璃化后的玻璃膜內(nèi)組份分析的結(jié)果(其他條件與圖1D和1E中的各步驟的相同)。在上包層142內(nèi)的五氧化二磷在4.0-2.6Wt%的范圍內(nèi)偏離，而且發(fā)現(xiàn)深度方向的磷的濃度不能做得均勻。
從圖4和圖6的結(jié)果表明，本發(fā)明的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法中即使作某些條件上的改變，包層122、142也能具有基本均勻的磷組份。就是說，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)增加供給到火焰燃燒器12的磷的供給量，能保持玻璃化后的光學(xué)波導(dǎo)內(nèi)含的磷濃度基本均勻。因此，包層和芯體的折射率分布能制備的基本均勻。這樣制備的光學(xué)波導(dǎo)所具有傳輸損耗小。
下面說明本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。這一實(shí)施例制備光學(xué)波導(dǎo)的方法是為了保證玻璃膜內(nèi)寬度方向有均勻的磷濃度。
這一實(shí)施例與第一實(shí)施例相同，但與后者在圖1D的步驟中在玻璃膜(下包層122和芯體132a)上形成玻璃精細(xì)顆粒層140的條件上有差別，以及后面的熱處理?xiàng)l件上也有小的變化。
從開始到做完圖1C(圖1C這一步中把芯體層132做成脊形)的步驟為止，形成芯體132a。然后，在其上淀積作上包層用的SiO2-P2O5-B2O3玻璃精細(xì)顆粒層140(圖1D)。這一淀積步驟的條件是氧氣流量為6升/分，氫氣流量為2升/分，氬氣流量為2升/分。這些條件與第一個(gè)實(shí)施例的條件相同，但其他氣體(四氯化硅、三氯氧磷、三氯化硼)的流量示于圖7。進(jìn)行淀積時(shí)不供給三氯氧磷氣體，一段時(shí)間(約50秒)之后以5毫升/分的流量供入三氯氧磷氣體，以淀積玻璃精細(xì)顆粒層140。這是這一實(shí)施例與第一實(shí)施例的主要區(qū)別。也就是說，一層不含磷的玻璃精細(xì)顆粒層和一層含磷玻璃精細(xì)顆粒層交替淀積。這樣，根據(jù)第二個(gè)實(shí)施例制備方法制備出來的光學(xué)波導(dǎo)具有摻磷的下包層122和上包層，這兩層均具有均勻的磷濃度，當(dāng)最大的磷濃度由100表示時(shí)，最小的磷濃度為75。在本實(shí)施例中最小值大于95。
然后，用加熱爐熱處理淀積在襯底上的玻璃精細(xì)顆粒層140，將玻璃精細(xì)顆粒層140玻璃化并合成上包層142，從而制備出埋入型光學(xué)波導(dǎo)(圖1E)。在這一熱處理中，溫度從室溫(24℃)以1℃/分的速率升到1300℃以進(jìn)行熱處理，并在此熱處理溫度下維持6個(gè)小時(shí)，而后以1℃/分的降溫速率降到室溫。于是玻璃精細(xì)顆粒層140被玻璃，化形成包層142。按這些條件合成的玻璃膜(122，142)的厚度為25μm。
對(duì)這樣制備的埋入型光學(xué)波導(dǎo)進(jìn)行觀察，芯體132a附近未產(chǎn)生外來雜物。圖8示出了埋入型光學(xué)波導(dǎo)的橫截面內(nèi)五氧化二磷的濃度分布。C-C′為分析線。在芯體132a附近未發(fā)現(xiàn)磷濃度的偏離。該玻璃膜內(nèi)磷的濃度約為0.72Wt%，基本是均勻的。
為了驗(yàn)證這種效應(yīng)，做了在淀積玻璃精細(xì)顆粒層140時(shí)改變氣體流量(如圖9所示)而其他條件不變的控制試驗(yàn)。觀察制備出來的埋入型光學(xué)波導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)沿芯體132a邊界面上有些外來物。測(cè)量了這一埋入型光學(xué)波導(dǎo)沿圖10所示的B-B′分析線上的磷的分布。在芯體132a(圖10)邊界面附近檢測(cè)到了高濃度的磷。在檢測(cè)到高濃度磷的地方發(fā)現(xiàn)有許多外來物體。這些外來物體的產(chǎn)生被認(rèn)為是反應(yīng)室300的內(nèi)壁上的雜物污染引起的。也就是說，在形成光學(xué)波導(dǎo)時(shí)需要很高的溫度，使用火焰燃燒器12會(huì)引起反應(yīng)室300內(nèi)的氣體對(duì)流從而使雜質(zhì)混入芯體132a附近。
從這些結(jié)果可以明白，按照本發(fā)明制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，在下包層122和芯體132a上面淀積玻璃精細(xì)顆粒層140時(shí)，在高出下包層122和芯體132a的界面處不摻磷地形成玻璃精細(xì)顆粒層140，而后再摻加磷，這樣玻璃化后的光學(xué)波導(dǎo)膜(這種情況是上包層142和芯體132a)內(nèi)所含的磷濃度能基本保持均勻，這樣就能抑制由于高濃度引起的外來物體的產(chǎn)生。于是，這樣制備出來的光學(xué)波導(dǎo)可具有較小的傳輸損耗。
在第一和第二實(shí)施例中，形成玻璃精細(xì)顆粒層120、130、140用的原料氣體是三氯氧磷和三氯化硼，但也可以代之以三氯氧磷、四氯化磷、三溴化硼等供入火焰燃燒器12。在上述實(shí)施例中供入火焰燃燒器12的三氯氧磷的流量只改變一次，但是也可以將三氯氧磷的流量分幾步改變或按工藝步驟的進(jìn)程逐步地改變。
在圖16A、16B、16C和16D中給出三氯氧磷氣體瞬時(shí)改變的幾個(gè)例子。在圖16A、16B、16C和16D中，橫軸代表時(shí)間，縱軸代表三氯氧磷的供應(yīng)流量(任意單位)。圖16A和16B所示的是三氯氧磷的供給流量在某于時(shí)刻階梯函數(shù)式增加，圖16C和16D所示的是三氯氧磷的供給流量在某一時(shí)間開始線性增到一個(gè)設(shè)定的供給流量。三氯氧磷流量的瞬間增加的形式可以是二元函數(shù)式、指數(shù)函數(shù)式或?qū)?shù)函數(shù)式的。
當(dāng)供入三氯氧磷氣體時(shí)，其他氣體的流量設(shè)定不變。沒有必要在整個(gè)上包層142和下包層122內(nèi)使磷的濃度全部均勻。也就是說，只要包層一的一分部中磷的濃度均勻就足夠了，即下包層靠近芯體132a和下層界面的那部分(界面的下5μm厚的那一部分)，上包層內(nèi)正對(duì)靠近芯體132a和上包層界面上下延伸的那些部分(界面以下5μm厚度的那一部分)。當(dāng)形成對(duì)應(yīng)這些部分的玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)就要增加向火焰燃燒器12的磷的供給量。
從均勻折射率的角度來考慮，當(dāng)三氯氧磷的供給最大流量定為100時(shí)，最小流量較可取值為0-40。三氯氧磷的最小流量最好為0-10。此外，就均勻折射率而言，三氯氧磷最大流量與最小流量之比(最大/最小)低于2.5較好，低于10更好。
如上所述，按照本發(fā)明的制造光學(xué)波導(dǎo)方法，在淀積用作包層122、142的玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)，瞬時(shí)增加供給火焰燃燒器12的磷的供給量和適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)供給火焰燃燒器12的磷的增加條件，因而玻璃化后的光學(xué)波導(dǎo)膜內(nèi)所含的磷濃度能夠是基本均勻的。因此，包層的折射率能夠基本均勻，制得的光學(xué)波導(dǎo)能夠具有小的傳輸損耗。
先不向火焰燃燒器12供磷而淀積玻璃精細(xì)顆粒層，再供入磷淀積玻璃精細(xì)顆粒，這樣就能抑制包層與芯體界面處外來物體的產(chǎn)生。
在本發(fā)明中，特別在用含磷火焰淀積玻璃的步驟的開始階段瞬時(shí)增加磷的供給量，所形成的玻璃膜內(nèi)磷濃度均勻的第二種方法包括多次重復(fù)火焰淀積步驟和玻璃化步驟，這一方法將用本發(fā)明的第三實(shí)施例和第四實(shí)施例來說明。
第三個(gè)實(shí)施例將參照?qǐng)D來說明。用與第一實(shí)施例相同的方法淀積玻璃精細(xì)顆粒。即，在圖17的裝置中。如此淀積玻璃精細(xì)顆粒14先將硅襯底110固定在置于反應(yīng)室300內(nèi)、帶有內(nèi)嵌式加熱器的轉(zhuǎn)盤16上，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤16，同時(shí)把硅片表面溫度保持在600℃左右，讓火焰燃燒器12在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上沿直徑來回?cái)[動(dòng)。這是已知的技術(shù)。這樣從火焰燃燒器12出來的玻璃細(xì)顆粒14被均勻地淀積在每一個(gè)硅襯底110上。
在硅片襯底110上淀積用作SiO2-P2O5-B2O3包層用的玻璃精細(xì)顆粒層120a(圖11A)。在淀積這一玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)，供入火焰燃燒器12的氫氣和氧氣流量分別為2升/分和6升/分，原料氣體各組份的流量在表1中給出，淀積時(shí)間為15分鐘。
表1原料氣體流量(毫升/分)四氯化硅100三氯化硼30三氯氧磷7.3淀積在硅襯底110上的玻璃精細(xì)顆粒層120a用加熱爐(未示出)進(jìn)行熱處理，就制得了透明的玻璃膜122a(圖11B)。在這一熱處理中，使溫度從室溫以1℃/分的升溫速率升到1380℃的熱處理溫度，并在該熱處理溫度維持6小時(shí)，然后以10℃/分的降溫速率降到室溫。
在相同的條件下，淀積玻璃精細(xì)顆粒層120b(圖11C)并且玻璃化以形成玻璃膜122b(圖11D)。然后用相同的方法，淀積玻璃精細(xì)顆粒層并且玻璃化以形成玻璃膜122C(圖12A)。玻璃精細(xì)顆粒層的淀積和玻璃化這樣重復(fù)三次，就形成了由三層玻璃構(gòu)成的下包層122。這個(gè)下包層122的厚度為30μm。每一層玻璃膜122a、122b、122c的厚度為10μm。
圖13示出了在襯底110上的下包層122(圖12A)厚度方向上五氧化二磷的濃度(Wt%)分布。如所示，下包層122內(nèi)五氧化二磷的濃度基本上是0.5Wt%，其變化范圍為±0.13。折射率差△n的變化約為±0.002%。由此可以看出五氧化二磷是均勻分布的，能夠得到均勻的玻璃膜。這一測(cè)量是用同一個(gè)EPMA裝置上進(jìn)行的，用的測(cè)量方法與上述幾個(gè)實(shí)施例中用的方法相同。
然后，淀積用作SiO2-GeO2-P2O5-B2O3芯體層的玻璃精細(xì)顆粒層。淀積這一層的條件與上述的條件相同，但原料氣體中增加了四氯化鍺。對(duì)這一玻璃精細(xì)顆粒層進(jìn)行熱處理，就制出了用作芯體的透明玻璃膜132。用光刻工藝和反應(yīng)離子腐蝕技術(shù)將這一玻璃膜腐蝕出一組圖形，構(gòu)成芯體132a(圖12C)。和制備下包層142的情況一樣重復(fù)制備玻璃膜，以形成上包層142。淀積玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)原料氣體中加入三氯化硼，然后在較低的溫度下進(jìn)行熱處理以形成玻璃膜。
如所示，下包層制備在硅片110上，隨后在其上形成線狀脊形芯體132a。再制備上包層以復(fù)蓋芯體132a，便完成了一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)(圖12D)。在這些包層內(nèi)五氧化二磷的濃度基本上是均勻的，玻璃膜也具有基本均勻的折射率。
在第三個(gè)實(shí)施例中，火焰水解步驟和玻璃化步驟重復(fù)了三次，從而能夠形成磷濃度基本為設(shè)定值的玻璃膜。發(fā)明者認(rèn)為為了要降低待制備的光學(xué)波導(dǎo)的傳輸損耗，較可取的是要形成磷濃度均勻的包層。所以，進(jìn)一步增加火焰水解步驟和玻璃化步驟的次數(shù)，以提高磷濃度的均勻性。后面將要說明的第四個(gè)實(shí)施例是六次重復(fù)這些步驟制備光學(xué)波導(dǎo)的方法。
首先，在每一個(gè)硅襯底110上淀積用作下包層的玻璃精細(xì)顆粒層120(圖11A)。淀積條件除了示于表2的之外均與第一實(shí)施例相同，其中原料氣體的供給量中三氯氧磷的供給量增加了，淀積時(shí)間為7.5分鐘。對(duì)玻璃精細(xì)顆粒層120a進(jìn)行熱處理，制出了透明玻璃膜122a(圖11B)。
表2原料氣體流量(毫升/分)四氯化硅100三氯化硼30三氯氧磷14.5淀積和玻璃化玻璃精細(xì)顆粒膜的步驟重復(fù)六次，形成含六層而每層為5μm厚(共30μm厚)的下包層。
圖14示出了這樣制備出來的下包層122內(nèi)五氧化二磷濃度的分析結(jié)果。如圖14所示，在下包層122內(nèi)，五氧化二磷的濃度基本上為0.5Wt%，折射率的變化△n為±0.0015%。在這一情況下，還發(fā)現(xiàn)五氧化二磷是均勻分布的，能制備出均勻的玻璃膜。
然后，用與第一實(shí)施例相同的方法形成作芯體用的透明玻璃膜132(圖12B)。接著，用腐蝕方法形成芯體132a后用與形成下包層相同的制備步驟來形成上包層142(圖12D)。該包層內(nèi)的五氧化二磷濃度的分布基本上是均勻的，這樣制備出的光學(xué)波導(dǎo)的玻璃膜具有基本均勻的折射率。
圖15示出了為驗(yàn)證第三和第四實(shí)施例的效果而控制這些包層時(shí)，層內(nèi)五氧化二磷濃度分布的分析結(jié)果。(實(shí)線代表控制1，點(diǎn)劃線代表控制2)。
在這些控制中，為了形成具有與上述幾個(gè)實(shí)施例特性相同的包層(膜厚30μm，磷濃度0.5Wt%)，形成玻璃精細(xì)顆粒層時(shí)使用了表3給出的原料氣體組份(其他條件與上述幾個(gè)實(shí)施例相同)。在控制1中，玻璃精細(xì)顆粒層的淀積時(shí)間設(shè)定為22.5分鐘，在相同的條件下使玻璃精細(xì)顆粒層玻璃化，以形成玻璃膜。
將這一玻璃形成步驟重復(fù)兩次，形成有兩層這種玻璃膜的厚度為30μm的下包層。在控制2中，玻璃精細(xì)顆粒層的淀積時(shí)間設(shè)定為45分鐘，然后用與上述幾個(gè)實(shí)施例相同的條件對(duì)這一玻璃精細(xì)顆粒層進(jìn)行玻璃化，以形成玻璃膜(下包層)。也就是說，與通常所做的那樣一次形成30μm的下包層122。
表3
原料氣體控制1的流量(毫升/分)控制2的流量(毫升/分)四氯化硅100100三氯化硼3030三氯氧磷4.92.4表4比較下包層122和淀積得到的的玻璃膜內(nèi)的五氧化二磷濃度的變化。
表4濃度變化淀積的層數(shù)一層玻璃膜的厚度實(shí)施例1±0.04310實(shí)施例2±0.0465控制1±0.14215控制2±0.27130從圖13、14和15給出的包層中磷分布看出，磷濃度的變化隨玻璃膜中層數(shù)的減小而增加，且控制1的控制2中磷濃度的變化不在±0.13%的范圍內(nèi)。顯然，在控制1和控制2中厚度方向上10μm以下的位置處磷濃度的變化較大。但是在第三實(shí)施例中并未發(fā)現(xiàn)這樣的變化，該實(shí)施例中一個(gè)玻璃膜的厚度為10μm。我們發(fā)現(xiàn)，一次合成厚度小于10μm的玻璃膜內(nèi)不存在磷的局部淀積偏差。據(jù)此，使該玻璃膜的每一層厚度設(shè)定在小于10μm，且將這樣的玻璃膜設(shè)置入玻璃層(例如包層)內(nèi)，那么就可以形成具有基本均勻磷組份的玻璃層(包層122、142)，并能抑制折射率的變化。
按照本發(fā)明制備光學(xué)波導(dǎo)的方法能形成具有基本均勻磷組份的折射率的包層122、144。結(jié)果，包層和芯體能具備基本均勻的折射率，制備出的光學(xué)波導(dǎo)能具備低的傳輸損耗。
在第三和第四實(shí)施例中，形成玻璃層122、132和142用的原料氣體是三氯氧磷和三氯化硼。代替這些原料氣體，也可以用三氯氧磷、四氯化磷和三溴化硼等供入火焰燃燒器12。在上述各實(shí)施例中，由于芯體132a不象包層122、142那樣厚，所以芯體132a是一次形成的，但可以像制備包層那樣由多層玻璃膜形成。氣體可以與第一實(shí)施例的相同。像圖16A、16B、16C和16D所示的那些方式供入火焰燃燒器12。
在第三和第四實(shí)施例中，將火焰水解步驟和玻璃化步驟重復(fù)數(shù)次以形成下包層122。但不用說，這一過程也可以用于形成上包層142。因此按照第三和第四實(shí)施例的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法制備出的光學(xué)波導(dǎo)具有厚度方向上磷濃度均勻的摻磷下包層122或上包層142，若設(shè)層內(nèi)的最大磷濃度為100，則層內(nèi)的最小磷濃度至少大于75。
如上所述，按照本發(fā)明的方法，形成的玻璃膜的厚度不到10μm，從而能形成具有所需厚度的芯體和包層。其結(jié)果是能制備出無磷淀積局部偏離的光學(xué)波導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，該光學(xué)波導(dǎo)包括；制備在一個(gè)襯底上的以石英為主要成份的下包層，制備在下包層上的以石英為主要成份的芯體，制備在下包層上并把芯體埋住的上包層，形成下包層的工藝過程為火焰水解步驟，在該步驟中向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒以將它淀積在襯底上、形成下部玻璃精細(xì)顆粒層。該火焰水解步驟包括下列步驟在一定的時(shí)間間隔內(nèi)，相對(duì)于含硅氣體的流量增加含磷氣體的流量，和對(duì)下部玻璃精細(xì)顆粒層進(jìn)行加熱和玻璃化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層的火焰水解淀積步驟中的含硅氣體是四氯化硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層的火焰水解淀積步驟中的含磷氣體是三氯氧磷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中形成下包層的火焰水解淀積步驟中含磷氣體的流量以階梯函數(shù)的形式瞬態(tài)增加。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層的火焰水解淀積步驟中含磷氣體的流量是線性地瞬態(tài)增加的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，含磷氣體流量的最小值為。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成芯體的工藝過程包括下列步驟火焰水解步驟，在該步驟中向燃燒器供給含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器向下包層吹出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒，并形成芯體玻璃精細(xì)顆粒層;玻璃化步驟，在該步驟中，加熱芯體玻璃精細(xì)顆粒并使其玻璃化，以形成芯體層;以及用光刻腐蝕技術(shù)腐蝕芯體層以露出下包層的光刻腐蝕步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的工藝過程由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成火焰水解步驟，在該步驟中向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器把以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒吹到芯體上，并將其淀積在芯體上，以形成上部玻璃精細(xì)顆粒層;加熱上部玻璃精細(xì)顆粒層并使之玻璃化的玻璃化步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟是這樣一個(gè)步驟在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)相對(duì)于含硅氣體流量瞬態(tài)增加含磷氣體的流量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中的含硅氣體是四氯化硅。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中的含磷氣體是三氯氧磷。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層和芯體的工藝過程由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成在形成下部玻璃精細(xì)顆粒層的火焰水解步驟之后的火焰水解步驟，在該步驟中，向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒以將其淀積在下部玻璃精細(xì)顆粒層上;將下部玻璃精細(xì)顆粒層和芯體玻璃精細(xì)顆粒層加熱和玻璃化出形成芯體的玻璃化步驟;以及用光刻腐蝕工藝腐蝕芯體以露出下包層的光刻腐蝕步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的工藝過程由以下幾個(gè)步驟構(gòu)成火焰水解步驟，在該步驟中，向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出的含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒，以將其淀積在芯體上，并形成上部玻璃精細(xì)顆粒層;以及將上部玻璃精細(xì)顆粒層加熱和玻璃化的玻璃化步驟。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成包層的火焰水解步驟包括在一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)相對(duì)于含硅氣體的流量瞬態(tài)增加含磷氣體的流量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中的含硅氣體是四氯化硅。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中的含磷氣體是三氯氧磷。
17.一種制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，該光學(xué)波導(dǎo)包括以石英為主要成份形成在一個(gè)襯底上的下包層，以石英為主要成份形成在下包層上的芯體，以及以石英為主要成份形成在下包層上并把芯體埋入的上包層，該下包層通過重復(fù)數(shù)次下列步驟而形成向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒以形成玻璃精細(xì)顆粒層;以及加熱玻璃精細(xì)顆粒層并使之玻璃化。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，在每一次玻璃化步驟中玻璃化了的包層的厚度小于10μm。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，這些步驟的重復(fù)次數(shù)為3-6中的一個(gè)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層的火焰水解步驟中的含硅氣體是四氯化硅。
21.根據(jù)權(quán)利要求17制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成下包層的火焰水解步驟中的含磷氣體為三氯氧磷。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，上包層通過重復(fù)幾次下列步驟而形成向燃燒器供入含磷氣體和含硅氣體，從燃燒器吹噴出以含磷石英為主要成份的玻璃精細(xì)顆粒以形成玻璃精細(xì)顆粒層;以及對(duì)玻璃精細(xì)顆粒層進(jìn)行加熱和玻璃化。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，每一個(gè)玻璃化步驟中玻璃化了的包層的厚度大于0μm，且不大于10μm。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，各步驟的重復(fù)次數(shù)是3-6中的一個(gè)。
25.根據(jù)權(quán)利要求22的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中使用的含硅氣體是四氯化硅。
26.根據(jù)權(quán)利要求22的制備光學(xué)波導(dǎo)的方法，其中，形成上包層的火焰水解步驟中使用的含磷氣體是三氯氧磷。
27.一個(gè)光學(xué)波導(dǎo)，包括一個(gè)以石英為主要成份的下包層;一個(gè)形成在下包層上面的以石英為主要成份的芯體;以及一個(gè)形成在下包層上面并把芯體埋入的、以石英為主要成份的上包層;下包層和上包層中至少有一個(gè)摻雜有磷，而且摻磷層中厚度方向上的磷濃度是均勻的，即厚度方向上磷濃度的最大值用100來表示時(shí)，其最小值大于75。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的光學(xué)波導(dǎo)，其中的最小值大于95。
全文摘要
本發(fā)明公開了制備光學(xué)波導(dǎo)的方法。光學(xué)波導(dǎo)包括以下石英為主要成分的芯體和上、下包層。各層采用火焰水解法沉積玻璃精細(xì)顆粒并使其玻璃化來形成。該方法瞬態(tài)增加向火焰燃燒器的供磷量，以抑制芯體附近產(chǎn)生外來物。本方法的特征是在沉積玻璃精細(xì)顆粒層后進(jìn)行玻璃化，并多次重復(fù)火焰水解工藝和玻璃化步驟，多層玻璃膜的厚度均小于10μm。本發(fā)明能抑制不均勻的玻璃化膜，并能使包層中的磷濃度均勻，從而減小傳輸損耗。
文檔編號(hào)C03C13/04GK1092178SQ9410062
公開日1994年9月14日 申請(qǐng)日期1994年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月14日
發(fā)明者廣瀨智財(cái), 金森弘雄, 浦野章, 石川真二, 相川晴彥, 齋藤真秀, 向后隆司 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社