Abstract
A low loss optical waveguide of $P_{2}O_{5}-SiO_{2}$on Si substrate is produced by using the chemical vapour deposition method of $SiO_2$ thin films used in Si technology. Propagation loss of the waveguide layer was 1.65 dB/cm as produced and reduced down to 0.1 dB/cm after heat treatment at $1100^{\circ}C$. By using laser lithography and reactive ion etching method $P_{2}O_{5}-SiO_{2}$ waveguide was produced and subsequently annealed at $1100^{\circ}C$.As a result of this annealing the shape of the waveguide core was changed from rectangular to semi-circular form, and the propagation loss was reduced as down to 0.03 dB/cm at 0.6328$\mu$m and 0.04dB/cm at 1.53$\mu$m. We think that the mechanism of the reduction in propagation loss during the heat treatment is the following: 1) The hydrogen bonding in waveguide layer, which causes absorption loss, is dissociated and diffused out. 2) The roughness of the interface and the micro-structure of the waveguide layer is removed. 3) The irregularities in the cross-sectional shape of the waveguide which was induced during the lithographic process were disappeared by flowing of the waveguide core.
저압화학기상증착법으로 Si 기판에 $P_{2}O_{5}-SiO_{2}$ 광도파박막계를 제작하였다. 제작된 박막의 광도파손실율은 1.65dB/cm이었으나 $1100^{\circ}C$에서 열처리한 뒤에는 0.1dB/cm 이하로 크게 감소하였다. 레이저 노광법과 활성이온식각법으로 광도파로를 제작하여 $1100^{\circ}C$에서 열처리하였다. 열처리 결과 도파로 코어의 모양은 사각형에서 반원형으로 바뀌었으며 0.6328$\mu$m에서 0.03dB/cm 그리고 1.53$\mu$m에서 0.04dB/cm의 낮은 도파손실율을 나타내었다. 도파로의 도파손실율이 감소하는 이유로는 고온 열처리과정에서 첫째 박막조직과 결합하여 광흡수를 일으키는 수소가 확산 방출되고 둘째 광산란을 일으키는 도파로의 거친 계면 및 박막조직이 재형성되며, 셋째 식각법으로 도파로를 만들때 생기는 도파로 코어의 거친 계면이 매끄럽게되어 도파광의 산란손실이 중어들기 때문으로 생각된다.
