JP2000221347A - Mirror structure and its production - Google Patents

Mirror structure and its production

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JP2000221347A
JP2000221347A JP2063099A JP2063099A JP2000221347A JP 2000221347 A JP2000221347 A JP 2000221347A JP 2063099 A JP2063099 A JP 2063099A JP 2063099 A JP2063099 A JP 2063099A JP 2000221347 A JP2000221347 A JP 2000221347A
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JP
Japan
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waveguide
groove
mirror structure
substrate
manufacturing
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JP2063099A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Tatsushi Nakahara
達志 中原
Takashi Sakamoto
尊 坂本
Chikara Amano
主税 天野
Makoto Hikita
真 疋田
Akira Tomaru
暁 都丸
Kouji Enbutsu
晃次 圓佛
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce a mirror plane in a desired place and in a desired direction on a waveguide substrate with high accuracy by forming a groove filled with a polymer material in a part of the waveguide in such a manner that at least one plane in the polymer material in the groove is formed as a reflection plane at a specified angle to the substrate. SOLUTION: A groove 10 is formed by, for example, a dry etching method in the region where the mirror structure is to be formed. Then a polymer material as an org. material such as a UV-curing material is poured into the groove 10. The groove 10 filled with the polymer material is exposed to light by using an exposing means 1 in the incident direction according to the angle of the mirror plane 106. By using the exposing means 1 to expose the photosensitive material 105 to the light through a varied optical path in the oblique direction to form the mirror plane, the mirror structure to convert the optical path can be produced at any position in a desired direction in the waveguide substrate 101 with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路内に光路
変換用のミラー面を有するミラー構造体およびその作製
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mirror structure having a mirror surface for converting an optical path in an optical waveguide, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、導波路面に対して、垂直あるいは
ある一定角度をもって光路を変換するミラー構造なるも
のがある。このミラー構造は、導波路へ発光素子あるい
は受光素子を集積化するに際して不可欠な構造となって
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a mirror structure that converts an optical path perpendicular to a waveguide surface or at a certain angle. This mirror structure is an indispensable structure when a light emitting element or a light receiving element is integrated into a waveguide.

【0003】従来におけるミラー構造の作製方法として
は、一般的に、ダイシング法あるいはリアクティブイオ
ンエッチング法が用いられている。
As a conventional method of manufacturing a mirror structure, a dicing method or a reactive ion etching method is generally used.

【0004】ダイシング法は、90度のウェッジ角をも
つ歯を用いて導波路をカットし、45度の傾きの全反射
ミラーを導波路途中に形成することによってミラー構造
を作製する。
In the dicing method, a waveguide is cut using teeth having a wedge angle of 90 degrees, and a total reflection mirror having a 45-degree inclination is formed in the middle of the waveguide to produce a mirror structure.

【0005】リアクティブイオンエッチング法は、導波
路面に対してリアクティブイ オンエッチングを斜めか
ら行うことによってミラー構造を作製する。
In the reactive ion etching method, a mirror structure is manufactured by performing reactive ion etching on a waveguide surface obliquely.

【0006】ここで、従来のリアクティブイオンエッチ
ング法によるミラー構造の作製方法を、図5(a),
(b)に基づいて説明する。
Here, a method of manufacturing a mirror structure by a conventional reactive ion etching method will be described with reference to FIGS.
Description will be made based on (b).

【0007】図5(a)に示すように、導波路の基板2
01上には、下部クラッド層202、コア層203、上
部クラッド層204が順次積層されており、このような
導波路の上部をマスク205で覆う。そして、マスク2
05の斜め方向からイオン流を照射する。
[0007] As shown in FIG.
A lower clad layer 202, a core layer 203, and an upper clad layer 204 are sequentially laminated on the waveguide 01, and the upper portion of such a waveguide is covered with a mask 205. And mask 2
The ion stream is irradiated from an oblique direction 05.

【0008】このイオン流の照射により、図5(b)に
示すように、イオン流が照射された部分のみがエッチン
グされ、これにより、ミラー構造としての全反射ミラー
206が作製される。
By the irradiation of the ion current, only the portion irradiated with the ion current is etched as shown in FIG. 5B, whereby a total reflection mirror 206 as a mirror structure is manufactured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
作製方法では、以下の問題を生じる。
However, the conventional method has the following problems.

【0010】ダイシング法では、ミラー構造が一直線上
に形成されて、その直線上に別の導波路がある場合に寸
断されてしまうという問題がある。また、位置合わせ精
度が±2ミクロン程度と余り高くない。
In the dicing method, there is a problem that the mirror structure is formed on a straight line and is cut when there is another waveguide on the straight line. Further, the positioning accuracy is not so high as about ± 2 microns.

【0011】リアクティブエッチング法では、基板を傾
ける向きでミラー構造を構成するので、同時に異なる向
きのミラー構造を作製することができない。しかも、き
れいなエッチング端面、平面のエッチング端面を得るこ
とが、一般的に難しいという問題がある。
In the reactive etching method, since the mirror structure is formed in the direction in which the substrate is inclined, it is not possible to manufacture mirror structures in different directions at the same time. Moreover, there is a problem that it is generally difficult to obtain a clean etching end face and a flat etching end face.

【0012】そこで、本発明の目的は、ミラー面を、導
波路基板上の任意の場所にかつ任意の向きで、高精度に
作製することが可能なミラー構造体およびその作製方法
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a mirror structure and a method of manufacturing the same, which enable a mirror surface to be manufactured at an arbitrary position and an arbitrary direction on a waveguide substrate with high accuracy. It is in.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上の導波
路内に反射面を有する構造体であって、前記導波路の一
部にポリマー材が埋設された溝を有し、前記溝に埋設さ
れた前記ポリマー材の少なくとも一面を前記基板に対し
て所定の角度をもつ反射面に設定したことによって、ミ
ラー構造体を構成する。
According to the present invention, there is provided a structure having a reflection surface in a waveguide on a substrate, the waveguide having a groove in which a polymer material is embedded in a part of the waveguide. A mirror structure is formed by setting at least one surface of the polymer material embedded in the substrate as a reflection surface having a predetermined angle with respect to the substrate.

【0014】また、本発明は、基板上の導波路内に反射
面を有するミラー構造体を作製する方法であって、前記
導波路内に所望とする反射面を作製する領域に、エッチ
ングにより溝を設ける工程と、前記溝の領域に感光材を
流し込む工程と、露光手段を用いて、前記反射面の角度
に対応した入射方向から、前記溝を含む領域に露光を行
う工程と、前記露光された感光材の領域のうち、所望と
する領域以外の領域を除去することにより、前記溝内に
反射面を形成したことによって、ミラー構造体を作製す
る方法を提供する。
Further, the present invention is a method for manufacturing a mirror structure having a reflection surface in a waveguide on a substrate, wherein a groove for etching a desired reflection surface in the waveguide is formed by etching. Providing, a step of pouring a photosensitive material into a region of the groove, a step of performing exposure to a region including the groove from an incident direction corresponding to an angle of the reflection surface using an exposure unit, and A method of manufacturing a mirror structure by forming a reflection surface in the groove by removing a region other than a desired region from among the regions of the photosensitive material.

【0015】ここで、前記反射面上に保護膜を形成する
工程をさらに具えることができる。
Here, the method may further include a step of forming a protective film on the reflection surface.

【0016】前記導波路の一部に前記溝を形成し、前記
溝に紫外線硬化性のオリゴマーを流し込み、前記導波路
の光軸と異なる光軸から、前記露光手段を用いて紫外線
を前記オリゴマーの一部に照射することにより該オリゴ
マーを硬化させ、前記オリゴマーの紫外線未照射部を除
去することにより、該溝に埋設されたポリマー材の少な
くとも一面に前記反射面を形成することができる。
The groove is formed in a part of the waveguide, and an ultraviolet-curable oligomer is poured into the groove, and ultraviolet light is applied to the oligomer from the optical axis different from the optical axis of the waveguide by using the exposure means. The reflection surface can be formed on at least one surface of the polymer material buried in the groove by irradiating a part of the oligomer to cure the oligomer and removing an unirradiated portion of the oligomer.

【0017】リアクティブイオンエッチング法を用いて
前記導波路の一部に前記溝を形成することができる。
The groove can be formed in a part of the waveguide by using a reactive ion etching method.

【0018】前記露光手段は、プリズムとマスクとを有
し、前記基板に対して垂直な光軸をもつ前記紫外線を前
記プリズムに入射して光路を変更させ、該光路が変更さ
れた紫外線を前記マスクを介して前記導波路の光軸と異
なる光軸から前記オリゴマーの一部に照射することがで
きる。
The exposure means has a prism and a mask. The ultraviolet light having an optical axis perpendicular to the substrate is incident on the prism to change an optical path, and the ultraviolet light having the changed optical path is transmitted to the prism. A part of the oligomer can be irradiated from an optical axis different from the optical axis of the waveguide through a mask.

【0019】前記プリズムおよび前記マスクは、一体に
構成することができる。
The prism and the mask can be integrally formed.

【0020】紫外線を導波路基板に対して垂直に照射
し、プリズムの頂角をα、プリズムの屈折率をnp 、オ
リゴマーの屈折率をnm 、導波路基板の法線に対する反
射面の照射角度をεとするとき、
Ultraviolet rays are irradiated perpendicularly to the waveguide substrate, the apex angle of the prism is α, the refractive index of the prism is n p , the refractive index of the oligomer is n m , and the reflection surface is irradiated with respect to the normal line of the waveguide substrate. When the angle is ε,

【0021】[0021]

【数3】 (Equation 3)

【0022】の条件を満たすように設定することができ
る。
The condition can be set so as to satisfy the following condition.

【0023】前記露光手段は、光ファイバとレンズとマ
スクとを有し、前記紫外線を前記光ファイバから誘導し
て出射し、前記出射した紫外線を前記レンズにより前記
導波路の光軸と異なる光軸をもつ平行光線に変換し、前
記平行光線を前記マスクを介して前記オリゴマーの一部
に照射することができる。
The exposure means has an optical fiber, a lens, and a mask, guides and emits the ultraviolet light from the optical fiber, and transmits the emitted ultraviolet light to the optical axis different from the optical axis of the waveguide by the lens. And a part of the oligomer is irradiated with the parallel light through the mask.

【0024】前記露光手段は、光ファイバとビームプロ
ファイル変換レンズとを有し、前記紫外線を前記光ファ
イバから誘導して出射し、前記出射した紫外線を前記ビ
ームプロファイル変換レンズに入射して均一強度で矩形
のビームであって、前記導波路の光軸と異なる光軸をも
つ平行光線に変換し、前記平行光線を前記オリゴマーの
一部に照射することができる。
The exposure means has an optical fiber and a beam profile conversion lens, guides and emits the ultraviolet light from the optical fiber, and makes the emitted ultraviolet light incident on the beam profile conversion lens with uniform intensity. The rectangular beam may be converted into a parallel light beam having an optical axis different from the optical axis of the waveguide, and the parallel light beam may be applied to a part of the oligomer.

【0025】光の入射角φとし、導波路基板の法線に対
する反射面の照射角度をεとするとき、
When the incident angle φ of light and the irradiation angle of the reflecting surface with respect to the normal of the waveguide substrate are ε,

【0026】[0026]

【数4】 (Equation 4)

【0027】の条件を満たすように設定することができ
る。
The condition can be set so as to satisfy the following condition.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0029】[第1の例]本発明の第1の実施の形態
を、図1〜図2に基づいて説明する。
[First Example] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0030】図1は、ミラー構造体の構成例を示す。FIG. 1 shows a configuration example of a mirror structure.

【0031】基板101上には、下部クラッド層10
2、コア層103、上部クラッド層104が順次積層さ
れており、これにより導波路を構成している。
On the substrate 101, the lower cladding layer 10
2, a core layer 103 and an upper cladding layer 104 are sequentially laminated to form a waveguide.

【0032】この導波路には、溝10が設けられてい
る。この溝10内には、傾斜したミラー面106を一面
に有する光硬化材105が埋設されている。このミラー
面106上は、保護膜107が塗布されている。
This waveguide is provided with a groove 10. In the groove 10, a photo-curing material 105 having an inclined mirror surface 106 on one surface is buried. On the mirror surface 106, a protective film 107 is applied.

【0033】ここで、具体例を挙げる。Here, specific examples will be given.

【0034】石英系の導波路の場合、基板101はシリ
コン基板により、また、下部クラッド層102および上
部クラッド層104はSi02 により、コア層103は
Ta25 /Si02 によりそれぞれ構成することがで
きる。
In the case of a silica-based waveguide, the substrate 101 is made of a silicon substrate, the lower clad layer 102 and the upper clad layer 104 are made of SiO 2 , and the core layer 103 is made of Ta 2 O 5 / Si 0 2. Can be.

【0035】ポリマー系の導波路の場合、下部クラッド
層102,コア層103,上部クラッド層104は、コ
ア層103の屈折率が1〜5%程度高くなるように調整
された、エポキシ、ポリメチルメタクリレート、ポリイ
ミド等によってそれぞれ構成することができる。
In the case of a polymer-based waveguide, the lower clad layer 102, the core layer 103, and the upper clad layer 104 are adjusted so that the refractive index of the core layer 103 is increased by about 1 to 5%. They can be made of methacrylate, polyimide or the like.

【0036】光硬化材105には、感光性のあるエポキ
シ樹脂を用いることができる。
As the light curing material 105, a photosensitive epoxy resin can be used.

【0037】上述したように、導波路内の溝10内にミ
ラー面106が形成された光硬化材105を埋設するこ
とによってミラー構造体を構成することができる。
As described above, a mirror structure can be formed by embedding the photocurable material 105 having the mirror surface 106 formed in the groove 10 in the waveguide.

【0038】特に、本発明に係るミラー構造体は、導波
路の組成、また、シングルモード導波路か、マルチモー
ド導波路か、チャネル導波路か、スラブ導波路かという
区別に依存するものでなく、あらゆる導波路に適用でき
るものである。
In particular, the mirror structure according to the present invention does not depend on the composition of the waveguide and the distinction between a single mode waveguide, a multimode waveguide, a channel waveguide and a slab waveguide. Can be applied to any type of waveguide.

【0039】(製造方法)次に、ミラー構造体を作製す
る方法について説明する。
(Manufacturing Method) Next, a method of manufacturing a mirror structure will be described.

【0040】ミラー構造体は、導波路に設けられた溝1
0内に充填されたポリマー材料を、導波路の基板101
に対して所定の角度の面(ミラー面106)を持つよう
に加工することによって作製される。
The mirror structure is formed by a groove 1 provided in the waveguide.
0 is filled with the polymer material in the substrate 101 of the waveguide.
Is manufactured by processing so as to have a surface (mirror surface 106) at a predetermined angle with respect to.

【0041】まず、製造工程を簡略化して説明する。First, the manufacturing process will be described briefly.

【0042】本工程は、下記の(A)〜(F)工程に示
すような直接露光法を利用したものである。
This step utilizes the direct exposure method as shown in the following steps (A) to (F).

【0043】(A)基板101上に、下部クラッド層1
02、コア層103、上部クラッド層104からなる導
波路構造を作製する。
(A) Lower cladding layer 1
02, a core layer 103 and an upper clad layer 104 are fabricated.

【0044】(B)ミラー構造を形成する部分に、エッ
チングとして、例えばドライエッチング法を用いて溝1
0を形成する。
(B) In the portion where the mirror structure is to be formed, the groove 1 is etched by, for example, a dry etching method.
0 is formed.

【0045】(C)溝10の部分に、有機材料としてポ
リマー材料、例えば紫外線硬化性を持つ材料を流し込
む。
(C) A polymer material as an organic material, for example, a material having ultraviolet curability is poured into the groove 10.

【0046】(D)ポリマー材料が充填された溝10部
分に、ミラー面106の角度に応じた入射方向から露光
手段1を用いて露光を行う。この工程における露光手段
1としては、一般的に、プリズム構造を有するマスクを
介して行う。
(D) Exposure is performed on the groove 10 filled with the polymer material using the exposure means 1 from an incident direction corresponding to the angle of the mirror surface 106. The exposure means 1 in this step is generally performed through a mask having a prism structure.

【0047】(E)露光による照射によって硬化しない
部分を適当な溶媒を用いて取り除く。この除去により、
硬化したポリマー材料のうち、入射方向に対応した一面
がミラー面106として形成される。
(E) A portion which is not cured by irradiation with light is removed using a suitable solvent. With this removal,
One surface of the cured polymer material corresponding to the incident direction is formed as a mirror surface 106.

【0048】(F)そして、必要に応じて、ミラー面1
06の表面に保護膜107を設ける。
(F) If necessary, the mirror surface 1
06, a protective film 107 is provided.

【0049】次に、製造工程の詳細を、図2に基づいて
説明する。
Next, details of the manufacturing process will be described with reference to FIG.

【0050】第1の工程において、シリコン等の基板1
01上に、下部クラッド層102、コア層103、上部
クラッド層104からなる導波路を作製する。
In the first step, a substrate 1 such as silicon
First, a waveguide including a lower cladding layer 102, a core layer 103, and an upper cladding layer 104 is manufactured.

【0051】第2の工程において、作製された導波路の
ミラー構造を形成する部分に、光硬化材105を充填す
るための溝10を形成する。
In the second step, a groove 10 for filling the photocurable material 105 is formed in a portion of the manufactured waveguide where the mirror structure is to be formed.

【0052】第3の工程において、溝10の部分に、ポ
リマー材料として紫外線硬化エポキシのオリゴマーを流
し込む。
In the third step, an ultraviolet curable epoxy oligomer is poured as a polymer material into the groove 10.

【0053】第4の工程において、露光手段1を用いて
露光を行う。この場合、露光手段1は、例えば、露光光
源(図示せず)と、金属マスク108と、プリズム10
9とを用いて構成できる。
In the fourth step, exposure is performed using the exposure means 1. In this case, the exposure unit 1 includes, for example, an exposure light source (not shown), a metal mask 108, and a prism 10
9 can be used.

【0054】このような金属マスク108とプリズム1
09とからなるレチクルに、上方から紫外線(UV光)
20を照射する。このレチクルの位置は、シリコン基板
101に予め設けられたマーカに対して高精度に設定す
ることができる。そして、プリズム109によって、光
の進行方向を斜め方向に変え、光硬化材105のある溝
10部分に照射する。この露光により、光硬化材105
の照射部分のみが硬化する。
Such a metal mask 108 and the prism 1
09 on a reticle consisting of ultraviolet light (UV light)
Irradiate 20. The position of the reticle can be set with high precision with respect to a marker provided on the silicon substrate 101 in advance. Then, the traveling direction of the light is changed to an oblique direction by the prism 109, and the light is irradiated to the groove 10 portion where the photocurable material 105 exists. By this exposure, the photocurable material 105
Only the irradiated part is cured.

【0055】ここで、紫外線20を基板101に対して
垂直に照射し、プリズム109の頂角をα、プリズム1
09の屈折率をnp 、オリゴマーの屈折率をnm 、基板
101の法線に対するミラー面106の照射角度をεと
するとき、
Here, ultraviolet rays 20 are irradiated perpendicularly to the substrate 101, the vertex angle of the prism 109 is α, the prism 1
09 is n p , the refractive index of the oligomer is n m , and the irradiation angle of the mirror surface 106 with respect to the normal of the substrate 101 is ε.

【0056】[0056]

【数5】 (Equation 5)

【0057】として示される。この(1)式の入射角を
満たすようなプリズム構造を利用してミラー面106を
作製することができる。
As shown in FIG. The mirror surface 106 can be manufactured using a prism structure that satisfies the incident angle of the expression (1).

【0058】なお、(1)式は、図2に示す補助線(破
線)と光線とのなす角、β、γ、δ、と、次の関係式
(2)〜(5)式から計算される。ただし、空気の屈折
率は1で近似する。
The equation (1) is calculated from the angles β, γ, and δ between the auxiliary lines (broken lines) and the light rays shown in FIG. 2 and the following equations (2) to (5). You. However, the refractive index of air is approximated by one.

【0059】[0059]

【数6】 (Equation 6)

【0060】そして、第5の工程において、光硬化材1
05の光照射部分以外の残りの未照射部分を、適当な溶
媒を用いて取り除くことにより、所望とするミラー面1
06を有するミラー構造体を作製することができる。
Then, in the fifth step, the photocurable material 1
The remaining unirradiated portion other than the light-irradiated portion of No. 05 is removed by using an appropriate solvent to obtain a desired mirror surface 1.
06 can be produced.

【0061】また、上記工程に加え、必要に応じて、ミ
ラー面106上に保護膜107を作成してもよい。この
保護膜107としては、SiO2 膜や誘電体多層膜、さ
らには、Au、Ag、Al等の金属膜を用いることがで
きる。
In addition to the above steps, a protective film 107 may be formed on the mirror surface 106 as necessary. As the protective film 107, a SiO 2 film, a dielectric multilayer film, or a metal film such as Au, Ag, or Al can be used.

【0062】上述したように、基板101に対して垂直
方向に進行する光をプリズム109によって光路を変更
し、この光路が変更された光を光硬化材105に対して
斜め方向から照射するような露光方法とし、最適なレチ
クルを用いることによって、光路変換用のミラー面を有
するミラー構造を、基板101上の任意の位置にかつ任
意の向きで、高精度に一括して作製することができる。
As described above, the light that travels in the direction perpendicular to the substrate 101 has its optical path changed by the prism 109, and the light whose path has been changed is applied to the photocurable material 105 from an oblique direction. By using an optimal reticle as an exposure method, a mirror structure having a mirror surface for optical path conversion can be collectively manufactured at an arbitrary position and an arbitrary direction on the substrate 101 with high accuracy.

【0063】(変形例)また、上記例では、光照射部分
以外の未照射部分が露光現像後に取り除かれる例につい
て述べたが、これに限定されるものではない。
(Modification) In the above example, an example was described in which an unirradiated portion other than the light-irradiated portion was removed after exposure and development. However, the present invention is not limited to this.

【0064】例えば、光照射部分が露光現像後に取り除
かれる感光材料を光硬化材105として用いた場合に
は、導波路作製後の手順としては、以下のようになる。
For example, when a photosensitive material whose light-irradiated portion is removed after exposure and development is used as the photo-curing material 105, the procedure after the fabrication of the waveguide is as follows.

【0065】第1の工程として、溝部分にレジスト等の
感光材料を流し込む。第2の工程として、基板全体を加
熱し、プリベーキングを行う。第3の工程として、溝部
分から上部にはみ出している感光材料を研磨等の手法を
用いて取り除く。第4の工程として、ミラー構造を形成
するために、取り除きたい部分に前述したプリズム、マ
スク等の露光手段を用いて同様な露光を行う。第5の工
程として、エッチングとしてウェットエッチングを行
う。すなわち、露光後の基板を現像液に浸し、不要部分
を溶解させて取り除き、洗浄する。第6の工程として、
基板全体を加熱し、ポストベーキングを行い、完全に硬
化させる。このようにしてミラー構造体を作製すること
が可能である。
As a first step, a photosensitive material such as a resist is poured into the groove. As a second step, the entire substrate is heated and prebaked. As a third step, the photosensitive material protruding from the groove portion to the upper portion is removed by a method such as polishing. As a fourth step, in order to form a mirror structure, a portion to be removed is subjected to the same exposure using the above-described exposure means such as a prism and a mask. As a fifth step, wet etching is performed as etching. That is, the exposed substrate is immersed in a developing solution to dissolve and remove unnecessary portions, and then washed. As the sixth step,
The entire substrate is heated, post-baked, and completely cured. Thus, a mirror structure can be manufactured.

【0066】[第2の例]次に、本発明の第2の実施の
形態を、図3に基づいて説明する。なお、前述した第1
の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符
号を付す。
[Second Example] Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the first
The description of the same parts as in the above example is omitted, and the same reference numerals are given.

【0067】本例は、第1の例と露光方法が異なるもの
である。すなわち、露光手段1は、光ファイバ等からな
る光ガイド110と、光成形用のコリメートレンズ11
1と、マスク112と、このマスク112が一体に取り
付けられた石英基板113とを備えて構成される。
This embodiment is different from the first embodiment in the exposure method. That is, the exposure means 1 includes a light guide 110 made of an optical fiber or the like and a collimating lens 11 for light shaping.
1, a mask 112, and a quartz substrate 113 to which the mask 112 is integrally attached.

【0068】ミラー作製時には、前述した第4の露光工
程(D)における紫外線用光源からの光を、光ガイド1
10を用いて溝10の近傍に導き、その光ガイド110
からの出射光をコリメートレンズ111に入射して平行
光に変換する。そして、その平行光を石英基板113に
導いてマスク112を介して、溝10の部分に斜め方向
から照射することによって、ミラー面106を作製す
る。
When the mirror is manufactured, the light from the ultraviolet light source in the fourth exposure step (D) is
The light guide 110 is guided to the vicinity of the groove 10 using the light guide 110.
Outgoing light from the lens is incident on the collimating lens 111 and is converted into parallel light. Then, the mirror surface 106 is manufactured by guiding the parallel light to the quartz substrate 113 and irradiating the parallel light to the groove 10 obliquely through the mask 112.

【0069】ここで、光の入射角φとし、基板101の
法線に対するミラー面106の照射角度をεとすると
き、
Here, assuming that the incident angle φ of light and the irradiation angle of the mirror surface 106 with respect to the normal line of the substrate 101 are ε,

【0070】[0070]

【数7】 (Equation 7)

【0071】として示される。Are shown as

【0072】上述したように、本例では、第1の例に比
較して、照射の角度や方向など露光における任意性をよ
り大きくとることができるという利点がある。なお、ミ
ラー面106を一括して同時に作製するような処理は制
限される場合がある。
As described above, the present embodiment has an advantage that the arbitrariness in exposure, such as the irradiation angle and direction, can be made larger than in the first embodiment. In some cases, processing for simultaneously manufacturing the mirror surfaces 106 simultaneously may be limited.

【0073】[第3の例]次に、本発明の第3の実施の
形態を、図4に基づいて説明する。なお、前述した第1
の例および第2の例と同一部分については、その説明を
省略し、同一符号を付す。
[Third Example] Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the first
The description of the same parts as those of the second example and the second example will be omitted, and the same reference numerals will be given.

【0074】本例は、第1の例と露光方法が異なるもの
である。すなわち、露光手段1は、光ファイバ等からな
る光ガイド110と、ビームプロファイル変換レンズ1
14とを備えて構成される。
This embodiment is different from the first embodiment in the exposure method. That is, the exposure means 1 includes a light guide 110 made of an optical fiber or the like and a beam profile conversion lens 1.
14 is provided.

【0075】ビームプロファイル変換レンズ114は、
通常、円形で周囲に光強度の均一性が良くない光ガイド
112の出射光の強度プロファイルを矩形に変形し、か
つ、均一性を高める機能を有する。
The beam profile conversion lens 114 is
Usually, it has a function of deforming the intensity profile of the light emitted from the light guide 112, which is circular and has poor uniformity of the light intensity around the periphery, into a rectangular shape and improving the uniformity.

【0076】ミラー作製時には、前述した第4の露光工
程(D)における紫外線用光源からの光を、光ガイド1
10を用いて溝10の近傍に導き、その光ガイド110
からの出射光をビームプロファイル変換レンズ114に
入射して平行光に変換し、かつ、ビーム面内の光強度分
布を一定に保ち矩形のビーム形状とする。そして、その
矩形な平行光を、導波路内の溝10の部分に斜め方向か
ら照射することによって、ミラー面106を作製する。
At the time of manufacturing the mirror, the light from the ultraviolet light source in the above-described fourth exposure step (D) is
The light guide 110 is guided to the vicinity of the groove 10 using the light guide 110.
Is converted into parallel light by entering the beam profile conversion lens 114, and the light intensity distribution in the beam plane is kept constant to form a rectangular beam shape. Then, the mirror surface 106 is manufactured by irradiating the rectangular parallel light to the groove 10 in the waveguide in an oblique direction.

【0077】上述したように、本例では、第1の例に比
較して、照射の角度や方向など露光における任意性をよ
り大きくとることができる。また、第2の例で用いたよ
うなマスクが不要となるため、部品点数を削減して製造
コストを抑えることができるという利点もある。
As described above, in the present example, the arbitrariness in the exposure such as the irradiation angle and direction can be made larger than in the first example. Further, since the mask as used in the second example is not required, there is an advantage that the number of components can be reduced and the manufacturing cost can be suppressed.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光手段を用いて、導波路基板に対して垂直方向に進行
する光の光路を変更し、該光路変更された光を感光材料
に対して斜め方向から露光してミラー面を作成するよう
にしたので、光路変換用のミラー構造を、導波路基板上
の任意の位置にかつ任意の向きで、高精度に作製するこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
Using an exposure unit, the optical path of light traveling in the direction perpendicular to the waveguide substrate is changed, and the light whose path has been changed is exposed to the photosensitive material from an oblique direction to form a mirror surface. Therefore, the mirror structure for optical path conversion can be manufactured at an arbitrary position and an arbitrary direction on the waveguide substrate with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態であるミラー構造体
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a mirror structure according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のミラー構造体の製造方法を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view illustrating a method for manufacturing the mirror structure of FIG.

【図3】本発明の第2の実施の形態であるミラー構造体
の製造方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a mirror structure according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施の形態であるミラー構造体
の製造方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a method for manufacturing a mirror structure according to a third embodiment of the present invention.

【図5】従来におけるミラー構造体の製造方法を示すも
のであり、(a)はイオンエッチングの過程を示す断面
図、(b)はエッチング後のミラー面を示す断面図であ
る。
5A and 5B show a conventional method for manufacturing a mirror structure, in which FIG. 5A is a sectional view showing a process of ion etching, and FIG. 5B is a sectional view showing a mirror surface after etching.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 露光手段 10 溝 101 基板 102 下部クラッド層 103 コア層 104 上部クラッド層 105 感光材料(ポリマー材料、光硬化材料) 106 ミラー面 107 保護膜 108 マスク 109 プリズム 110 光ガイド 111 コリメートレンズ 112 マスク 113 石英基板 114 ビームプロファイル変換レンズ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure means 10 Groove 101 Substrate 102 Lower cladding layer 103 Core layer 104 Upper cladding layer 105 Photosensitive material (polymer material, photocurable material) 106 Mirror surface 107 Protective film 108 Mask 109 Prism 110 Optical guide 111 Collimating lens 112 Mask 113 Quartz substrate 114 Beam Profile Conversion Lens

フロントページの続き (72)発明者 坂本 尊 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 天野 主税 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 疋田 真 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 都丸 暁 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 圓佛 晃次 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H047 LA09 PA24 QA04 QA05 RA00Continued on the front page (72) Inventor Takashi Sakamoto Nippon Telegraph and Telephone Corporation 3-1-2, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (72) Inventor Amano Main Tax 3-192-2, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Inside Telephone Co., Ltd. (72) Inventor Makoto Hikita 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Inside Telegraph and Telephone Corporation (72) Akira Tomaru 3-192-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Co., Ltd. (72) Inventor Koji Enbu 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Co., Ltd. F-term (reference) 2H047 LA09 PA24 QA04 QA05 RA00

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の導波路内に反射面を有する構造
体であって、 前記導波路の一部にポリマー材が埋設された溝を有し、 前記溝に埋設された前記ポリマー材の少なくとも一面を
前記基板に対して所定の角度をもつ反射面に設定したこ
とを特徴とするミラー構造体。
1. A structure having a reflection surface in a waveguide on a substrate, the groove having a polymer material buried in a part of the waveguide, wherein the polymer material embedded in the groove is provided. A mirror structure, wherein at least one surface is set as a reflection surface having a predetermined angle with respect to the substrate.
【請求項2】 基板上の導波路内に反射面を有するミラ
ー構造体を作製する方法であって、 前記導波路内に所望とする反射面を作製する領域に、エ
ッチングにより溝を設ける工程と、 前記溝の領域に感光材を流し込む工程と、 露光手段を用いて、前記反射面の角度に対応した入射方
向から、前記溝を含む領域に露光を行う工程と、 前記露光された感光材の領域のうち、所望とする領域以
外の領域を除去することにより、前記溝内に反射面を形
成したことを特徴とするミラー構造体の作製方法。
2. A method for producing a mirror structure having a reflection surface in a waveguide on a substrate, comprising: providing a groove in a region for producing a desired reflection surface in the waveguide by etching. Casting a photosensitive material into the groove region; exposing the region including the groove from an incident direction corresponding to the angle of the reflection surface using an exposure unit; A method for manufacturing a mirror structure, wherein a reflection surface is formed in the groove by removing a region other than a desired region among the regions.
【請求項3】 前記反射面上に保護膜を形成する工程を
さらに具えたことを特徴とする請求項2記載のミラー構
造体の作製方法。
3. The method of manufacturing a mirror structure according to claim 2, further comprising a step of forming a protective film on the reflection surface.
【請求項4】 前記導波路の一部に前記溝を形成し、 前記溝に紫外線硬化性のオリゴマーを流し込み、 前記導波路の光軸と異なる光軸から、前記露光手段を用
いて紫外線を前記オリゴマーの一部に照射することによ
り該オリゴマーを硬化させ、 前記オリゴマーの紫外線未照射部を除去することによ
り、該溝に埋設されたポリマー材の少なくとも一面に前
記反射面を形成したことを特徴とする請求項2又は3記
載のミラー構造体の作製方法。
4. The groove is formed in a part of the waveguide, an ultraviolet-curable oligomer is poured into the groove, and the ultraviolet light is irradiated from the optical axis different from the optical axis of the waveguide using the exposure unit. By irradiating a part of the oligomer to cure the oligomer, and removing the UV-irradiated portion of the oligomer, the reflection surface is formed on at least one surface of the polymer material embedded in the groove. The method for manufacturing a mirror structure according to claim 2.
【請求項5】 リアクティブイオンエッチング法を用い
て前記導波路の一部に前記溝を形成したことを特徴とす
る請求項4記載のミラー構造体の作製方法。
5. The method according to claim 4, wherein the groove is formed in a part of the waveguide by a reactive ion etching method.
【請求項6】 前記露光手段は、プリズムとマスクとを
有し、 前記基板に対して垂直な光軸をもつ前記紫外線を前記プ
リズムに入射して光路を変更させ、 該光路が変更された紫外線を前記マスクを介して前記導
波路の光軸と異なる光軸から前記オリゴマーの一部に照
射することを特徴とする請求項4又は5記載のミラー構
造体の作製方法。
6. The exposure means has a prism and a mask, and the ultraviolet light having an optical axis perpendicular to the substrate is incident on the prism to change an optical path, and the ultraviolet light having the changed optical path is provided. 6. A method for manufacturing a mirror structure according to claim 4, wherein a portion of the oligomer is irradiated from the optical axis different from the optical axis of the waveguide through the mask.
【請求項7】 前記プリズムおよび前記マスクは、一体
に構成されたことを特徴とする請求項6記載のミラー構
造体の作製方法。
7. The method according to claim 6, wherein the prism and the mask are integrally formed.
【請求項8】 紫外線を導波路基板に対して垂直に照射
し、プリズムの頂角をα、プリズムの屈折率をnp 、オ
リゴマーの屈折率をnm 、導波路基板の法線に対する反
射面の照射角度をεとするとき、 【数1】 の条件を満たすように設定したことを特徴とする請求項
6又は7記載のミラー構造体の作製方法。
8. An ultraviolet ray is radiated perpendicularly to the waveguide substrate, the apex angle of the prism is α, the refractive index of the prism is n p , the refractive index of the oligomer is n m , and the reflection surface with respect to the normal line of the waveguide substrate. When the irradiation angle of is expressed as ε, 8. The method for manufacturing a mirror structure according to claim 6, wherein the conditions are set to satisfy the following condition.
【請求項9】 前記露光手段は、光ファイバとレンズと
マスクとを有し、 前記紫外線を前記光ファイバから誘導して出射し、 前記出射した紫外線を前記レンズにより前記導波路の光
軸と異なる光軸をもつ平行光線に変換し、 前記平行光線を前記マスクを介して前記オリゴマーの一
部に照射することを特徴とする請求項4又は5記載のミ
ラー構造体の作製方法。
9. The exposure means has an optical fiber, a lens, and a mask, guides and emits the ultraviolet light from the optical fiber, and the emitted ultraviolet light is different from an optical axis of the waveguide by the lens. The method of manufacturing a mirror structure according to claim 4, wherein the light is converted into a parallel light beam having an optical axis, and the parallel light beam is applied to a part of the oligomer through the mask.
【請求項10】 前記露光手段は、光ファイバとビーム
プロファイル変換レンズとを有し、 前記紫外線を前記光ファイバから誘導して出射し、 前記出射した紫外線を前記ビームプロファイル変換レン
ズに入射して均一強度で矩形のビームであって、前記導
波路の光軸と異なる光軸をもつ平行光線に変換し、 前記平行光線を前記オリゴマーの一部に照射することを
特徴とする請求項4又は5記載のミラー構造体の作製方
法。
10. The exposure means has an optical fiber and a beam profile conversion lens, guides and emits the ultraviolet light from the optical fiber, and makes the emitted ultraviolet light incident on the beam profile conversion lens to be uniform. 6. A beam having a rectangular shape with an intensity and converted into a parallel light beam having an optical axis different from the optical axis of the waveguide, and irradiating a part of the oligomer with the parallel light beam. The method for manufacturing the mirror structure of the above.
【請求項11】 光の入射角φとし、導波路基板の法線
に対する反射面の照射角度をεとするとき、 【数2】 の条件を満たすように設定したことを特徴とする請求項
9又は10記載のミラー構造体の作製方法。
11. An incident angle φ of light and an irradiation angle of the reflecting surface with respect to a normal line of the waveguide substrate are represented by ε. 11. The method for manufacturing a mirror structure according to claim 9, wherein the conditions are set so as to satisfy the following condition.
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