JP2000294809A - 光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装置、光通信装置、アド・ドロップ装置および光モジュールの製造方法 - Google Patents
光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装置、光通信装置、アド・ドロップ装置および光モジュールの製造方法Info
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- JP2000294809A JP2000294809A JP11232139A JP23213999A JP2000294809A JP 2000294809 A JP2000294809 A JP 2000294809A JP 11232139 A JP11232139 A JP 11232139A JP 23213999 A JP23213999 A JP 23213999A JP 2000294809 A JP2000294809 A JP 2000294809A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ポリマ光導波路基板に半導体素子を搭載する
光モジュールにおいて、ポリマ導波路と半導体素子のコ
ア層の高さを一致させる手法を提供する。 【解決手段】 酸化膜を有するシリコン基板上に酸化膜
より屈折率の大きいポリマを用いて下部クラッド層、コ
ア層、上部クラッド層から成る光導波路を形成する。該
下部クラッド層の厚さを従来より薄くして、コア層の高
さを５〜１０μmに設定する。 【効果】工程が少なく光モジュールが作製でき、光モジ
ュールの低コスト化が図れる。
光モジュールにおいて、ポリマ導波路と半導体素子のコ
ア層の高さを一致させる手法を提供する。 【解決手段】 酸化膜を有するシリコン基板上に酸化膜
より屈折率の大きいポリマを用いて下部クラッド層、コ
ア層、上部クラッド層から成る光導波路を形成する。該
下部クラッド層の厚さを従来より薄くして、コア層の高
さを５〜１０μmに設定する。 【効果】工程が少なく光モジュールが作製でき、光モジ
ュールの低コスト化が図れる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光モジュール、送信
装置、受信装置、光スイッチ装置、光通信装置、アド・
ドロップ装置および光モジュールの製造方法に関する。
装置、受信装置、光スイッチ装置、光通信装置、アド・
ドロップ装置および光モジュールの製造方法に関する。
【０００２】
【将来の技術】近年、通信用光部品の高機能化・小型化
・低コスト化を目的に石英系光導波路及びそれを用いた
光スプリッタ、波長合分波器、光スイッチなどの光集積
回路の検討が行われている。更に、同光集積回路基板に
半導体レーザやフォトダイオードなどの半導体光素子を
搭載することによってより高性能な光モジュールを実現
することも検討されている。これらの光モジュールを波
長多重（wavelength division multiplex : WDM）伝送
装置や光アッド・ドロップ（add-and-drop multiplexin
g：ADM）装置に適用することによって通信装置の大幅な
高性能化、小型化、低コスト化が可能になる。石英系導
波路に半導体光素子を搭載した光モジュールについて
は、例えば国際会議Third Optoelectronics and Commun
ications Conference予稿集、p.370-371（1998）にまと
められている。ここでは、導波路アレイに回折格子を作
製して導波路端面に半導体アンプを搭載することで波長
多重光源モジュールを、3 dBカップラに半導体光アンプ
を搭載することで波長変換モジュールを、２つの導波路
アレイ回折格子型波長合分波器の間に半導体光アンプを
搭載することで高速波長フィルタをそれぞれ実現してい
る。
・低コスト化を目的に石英系光導波路及びそれを用いた
光スプリッタ、波長合分波器、光スイッチなどの光集積
回路の検討が行われている。更に、同光集積回路基板に
半導体レーザやフォトダイオードなどの半導体光素子を
搭載することによってより高性能な光モジュールを実現
することも検討されている。これらの光モジュールを波
長多重（wavelength division multiplex : WDM）伝送
装置や光アッド・ドロップ（add-and-drop multiplexin
g：ADM）装置に適用することによって通信装置の大幅な
高性能化、小型化、低コスト化が可能になる。石英系導
波路に半導体光素子を搭載した光モジュールについて
は、例えば国際会議Third Optoelectronics and Commun
ications Conference予稿集、p.370-371（1998）にまと
められている。ここでは、導波路アレイに回折格子を作
製して導波路端面に半導体アンプを搭載することで波長
多重光源モジュールを、3 dBカップラに半導体光アンプ
を搭載することで波長変換モジュールを、２つの導波路
アレイ回折格子型波長合分波器の間に半導体光アンプを
搭載することで高速波長フィルタをそれぞれ実現してい
る。
【０００３】一方、光導波路の材料としては石英の他に
ポリマも検討されている。ポリマ導波路はシリコン（Ｓ
ｉ）などの基板にポリマを溶剤に溶かしたワニスをスピ
ン塗布することによって作製する。従って、石英系導波
路に比べて量産性が高く低コストである。またポリマ導
波路は大きな熱光学定数を有する。これを利用すること
で波長可変フィルタやあるいはデジタル型光スイッチな
ど石英系導波路では不可能な機能を持つ光集積回路を構
成できる。ポリマ導波路を用いた波長可変合分波器につ
いては例えばIEICE Transactions on Electronics, vo
l.7,p.1020-1026(1026)に、デジタル型光スイッチにつ
いては例えば国際会議Third Optoelectronics and Com
munications Conference予稿集、p.66-67（1998）に記
載されている。石英系導波路と同様に、ポリマ導波路や
それを用いた光集積回路に半導体光素子を搭載すること
によってさらに高機能な光モジュールが実現できると考
えられる。
ポリマも検討されている。ポリマ導波路はシリコン（Ｓ
ｉ）などの基板にポリマを溶剤に溶かしたワニスをスピ
ン塗布することによって作製する。従って、石英系導波
路に比べて量産性が高く低コストである。またポリマ導
波路は大きな熱光学定数を有する。これを利用すること
で波長可変フィルタやあるいはデジタル型光スイッチな
ど石英系導波路では不可能な機能を持つ光集積回路を構
成できる。ポリマ導波路を用いた波長可変合分波器につ
いては例えばIEICE Transactions on Electronics, vo
l.7,p.1020-1026(1026)に、デジタル型光スイッチにつ
いては例えば国際会議Third Optoelectronics and Com
munications Conference予稿集、p.66-67（1998）に記
載されている。石英系導波路と同様に、ポリマ導波路や
それを用いた光集積回路に半導体光素子を搭載すること
によってさらに高機能な光モジュールが実現できると考
えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ポ
リマ導波路またはポリマ光集積回路を有する基板に導波
路型半導体光素子を搭載して両者の間で高い光結合を得
るためには、ポリマ導波路の光軸の高さと半導体光素子
の光軸の高さを一致させる必要がある。ファイバとの結
合損失、光回路の作製トレランス、光回路の大きさの観
点を考慮して、ポリマ導波路のコアとクラッドの屈折率
差は通常０．３〜１％に、コア層の厚さは５〜８μmに
それぞれ設定される。ポリマ導波路をＳｉ基板の上に作
製する場合には、Ｓｉ基板の影響による損失増加や偏波
依存損失（polarization dependentloss :PDL）増加を
押さえるためにおよそ１０μm以上の厚さの下部クラッ
ド層が必要であり、その結果、コア層の中心の基板表面
からの高さは１３μm以上になる。これに対して、同じ
基板上にフリップチップ状態で搭載される半導体光素子
のコア層の中心の高さは高々５ないし１２μmである。
従って、両者の高さに少なくとも1μmの差があり、基板
に直接、素子を搭載しても半導体素子とポリマ導波路間
の光結合損失は極めて大きくなってしまう。両者の高さ
を一致させる方法としては、半導体素子を搭載する部分
のＳｉ基板にテラスと呼ばれる突起部を設ける方法が提
案され石英系導波路で実施されている。しかしながら、
本方法をポリマ光導波路に適用するためにはポリマとＳ
ｉを同時に研磨して平坦化する必要があり作製困難であ
る。ポリマ光導波路に適用できる高さ合わせの手法とし
ては、電子情報通信学会技術研究報告、EMD98-55（199
8）に記載されているように、素子搭載部の下部クラッ
ド層の一部を残し、その残した下部クラッド（ペデスタ
ルと呼ばれる）上に半導体素子を搭載する方法がある。
しかしながら、本方法では熱伝導の悪いポリマ上に素子
を搭載するためにレーザの温度特性が悪くなることや、
エッチングを所定の高さで止めるための金属層を下部ク
ラッド中に設けておく必要があり導波路の作製工程が複
雑になるといった問題がある。
リマ導波路またはポリマ光集積回路を有する基板に導波
路型半導体光素子を搭載して両者の間で高い光結合を得
るためには、ポリマ導波路の光軸の高さと半導体光素子
の光軸の高さを一致させる必要がある。ファイバとの結
合損失、光回路の作製トレランス、光回路の大きさの観
点を考慮して、ポリマ導波路のコアとクラッドの屈折率
差は通常０．３〜１％に、コア層の厚さは５〜８μmに
それぞれ設定される。ポリマ導波路をＳｉ基板の上に作
製する場合には、Ｓｉ基板の影響による損失増加や偏波
依存損失（polarization dependentloss :PDL）増加を
押さえるためにおよそ１０μm以上の厚さの下部クラッ
ド層が必要であり、その結果、コア層の中心の基板表面
からの高さは１３μm以上になる。これに対して、同じ
基板上にフリップチップ状態で搭載される半導体光素子
のコア層の中心の高さは高々５ないし１２μmである。
従って、両者の高さに少なくとも1μmの差があり、基板
に直接、素子を搭載しても半導体素子とポリマ導波路間
の光結合損失は極めて大きくなってしまう。両者の高さ
を一致させる方法としては、半導体素子を搭載する部分
のＳｉ基板にテラスと呼ばれる突起部を設ける方法が提
案され石英系導波路で実施されている。しかしながら、
本方法をポリマ光導波路に適用するためにはポリマとＳ
ｉを同時に研磨して平坦化する必要があり作製困難であ
る。ポリマ光導波路に適用できる高さ合わせの手法とし
ては、電子情報通信学会技術研究報告、EMD98-55（199
8）に記載されているように、素子搭載部の下部クラッ
ド層の一部を残し、その残した下部クラッド（ペデスタ
ルと呼ばれる）上に半導体素子を搭載する方法がある。
しかしながら、本方法では熱伝導の悪いポリマ上に素子
を搭載するためにレーザの温度特性が悪くなることや、
エッチングを所定の高さで止めるための金属層を下部ク
ラッド中に設けておく必要があり導波路の作製工程が複
雑になるといった問題がある。
【０００５】本発明の目的は従来よりも低価格な光モジ
ュール等を提供することにある。
ュール等を提供することにある。
【０００６】本発明の実施例の第１の目的は、ポリマ光
導波路または同光導波路から構成される光集積回路を有
する基板に導波路型の半導体光素子を搭載した光モジュ
ールにおいて、ポリマ導波路と半導体素子のコア層の高
さ合せを特性劣化小さく、かつ、作製工程を少なく実現
する手法、構造を提案し、これによって従来より高性
能、低コストな光モジュールを提供することにある。ま
た、本発明の実施例の第２の目的はこの光モジュールを
用いて従来より高機能、低コストな光通信装置等を提供
することにある。
導波路または同光導波路から構成される光集積回路を有
する基板に導波路型の半導体光素子を搭載した光モジュ
ールにおいて、ポリマ導波路と半導体素子のコア層の高
さ合せを特性劣化小さく、かつ、作製工程を少なく実現
する手法、構造を提案し、これによって従来より高性
能、低コストな光モジュールを提供することにある。ま
た、本発明の実施例の第２の目的はこの光モジュールを
用いて従来より高機能、低コストな光通信装置等を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴的な構成の
一つは、その表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基
板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層、上
部クラッド層および下部クラッド層を有し、前記シリコ
ン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の屈折率をｎ
SiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポリマ導波路
に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／（２π ・
（ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満たし、前記シ
リコン基板上の他の部分には半導体光素子が設けられ、
前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定の誤差
範囲内で光学的に結合するように構成され、前記基板断
面でみたとき、前記導波路が設けられる部分の前記基板
厚さと前記素子が設けられる前記基板厚さとが実質的に
同じであることを特徴とする光モジュールにある。
一つは、その表面に酸化シリコン膜を有するシリコン基
板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層、上
部クラッド層および下部クラッド層を有し、前記シリコ
ン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の屈折率をｎ
SiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポリマ導波路
に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／（２π ・
（ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満たし、前記シ
リコン基板上の他の部分には半導体光素子が設けられ、
前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定の誤差
範囲内で光学的に結合するように構成され、前記基板断
面でみたとき、前記導波路が設けられる部分の前記基板
厚さと前記素子が設けられる前記基板厚さとが実質的に
同じであることを特徴とする光モジュールにある。
【０００８】上記第１の目的の達成可能は手段は次の通
りである。酸化シリコン膜を有するシリコン基板上に、
下部クラッド層、コア層、上部クラッド層を持つポリマ
光導波路または同導波路を用いた光集積回路を設け、同
基板上のポリマ光導波路を除去した部分の酸化シリコン
膜上の電極に半導体光素子を搭載する。ポリマ導波路と
光半導体のコア層の中心の高さが一致するように下部ク
ラッド層を従来より薄くして、コア層の中心の高さが５
ないし１２μmになるようにする。このために下部クラ
ッド層の厚さは３乃至９μｍに、コア層の厚さは５乃至
８μｍに設定する。Ｓｉ基板への光の漏洩を防ぐため
に、酸化膜の厚さ（ｄ）、屈折率（nsiO2）、コア層の
屈折率（ｎcore）、光導波路に伝播する光の波長（λ）
の間にｄ＞λ/(2π ・ (ncore 2-nSiO2 2)1/2 )の関係が
成り立つようにｄ、ｎcoreを設定する。熱酸化法によっ
て容易に作製できる酸化膜の厚さは1.5μｍ以下である
ので、 ncoreを1.47以上に設定する。また、また更に導
波路端面と光ファイバの境界で生じる光の反射を低減す
るためには、 ncoreを1.55以下に、従ってｄを0.4μｍ
以上に設定する。光ファイバ接続損失、光回路の作製ト
レランスの観点から、コア層の屈折率を上部、下部クラ
ッド層より0.3から１％大きく設定する。下部クラッド
層、該コア層、該上部クラッド層を構成するポリマ材料
としては例えばフッ素化ポリイミドを用いる。半導体素
子としては半導体レーザまたは導波路型フォトダイオー
ドなどを使用し、光集積回路としては分岐回路、導波路
アレイ回折格子型波長合分波器、光スイッチなどを用い
る。半導体素子として発信波長の異なる複数のレーザま
たはレーザアレイを用いて光集積回路として光分岐回路
を用いることで波長多重送信モジュールが、半導体素子
として複数の導波路型フォトダイオードまたはフォトダ
イオードアレイを用いて光集積回路として導波路アレイ
回折格子型波長合分波器を用いることで波長多重受信モ
ジュールが、半導体素子として導波路型フォトダイオー
ドを用いて光集積回路として光スイッチを用いることで
モニタ付光スイッチがそれぞれ実現できる。
りである。酸化シリコン膜を有するシリコン基板上に、
下部クラッド層、コア層、上部クラッド層を持つポリマ
光導波路または同導波路を用いた光集積回路を設け、同
基板上のポリマ光導波路を除去した部分の酸化シリコン
膜上の電極に半導体光素子を搭載する。ポリマ導波路と
光半導体のコア層の中心の高さが一致するように下部ク
ラッド層を従来より薄くして、コア層の中心の高さが５
ないし１２μmになるようにする。このために下部クラ
ッド層の厚さは３乃至９μｍに、コア層の厚さは５乃至
８μｍに設定する。Ｓｉ基板への光の漏洩を防ぐため
に、酸化膜の厚さ（ｄ）、屈折率（nsiO2）、コア層の
屈折率（ｎcore）、光導波路に伝播する光の波長（λ）
の間にｄ＞λ/(2π ・ (ncore 2-nSiO2 2)1/2 )の関係が
成り立つようにｄ、ｎcoreを設定する。熱酸化法によっ
て容易に作製できる酸化膜の厚さは1.5μｍ以下である
ので、 ncoreを1.47以上に設定する。また、また更に導
波路端面と光ファイバの境界で生じる光の反射を低減す
るためには、 ncoreを1.55以下に、従ってｄを0.4μｍ
以上に設定する。光ファイバ接続損失、光回路の作製ト
レランスの観点から、コア層の屈折率を上部、下部クラ
ッド層より0.3から１％大きく設定する。下部クラッド
層、該コア層、該上部クラッド層を構成するポリマ材料
としては例えばフッ素化ポリイミドを用いる。半導体素
子としては半導体レーザまたは導波路型フォトダイオー
ドなどを使用し、光集積回路としては分岐回路、導波路
アレイ回折格子型波長合分波器、光スイッチなどを用い
る。半導体素子として発信波長の異なる複数のレーザま
たはレーザアレイを用いて光集積回路として光分岐回路
を用いることで波長多重送信モジュールが、半導体素子
として複数の導波路型フォトダイオードまたはフォトダ
イオードアレイを用いて光集積回路として導波路アレイ
回折格子型波長合分波器を用いることで波長多重受信モ
ジュールが、半導体素子として導波路型フォトダイオー
ドを用いて光集積回路として光スイッチを用いることで
モニタ付光スイッチがそれぞれ実現できる。
【０００９】また、上記第２の目的は上記光モジュール
を用いて光伝送装置や光アッド・ドロップ装置を構成す
ることによって達成可能である。
を用いて光伝送装置や光アッド・ドロップ装置を構成す
ることによって達成可能である。
【００１０】なお、前記基板と前記導波路となるポリマ
ー導波路との間には他の層が設けてもよく、その層は薄
膜層であることが望ましい。
ー導波路との間には他の層が設けてもよく、その層は薄
膜層であることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】まず本発明の実施例に係る作用を
図１〜３を用いて説明する。 図１は本発明の実施例に
係るポリマ導波路に半導体光素子を搭載した光モジュー
ルを導波路の光軸に沿って切断した断面図を、図２は本
発明の実施例に係る光モジュールにおける光導波路の基
本モードの光強度分布を示す。
図１〜３を用いて説明する。 図１は本発明の実施例に
係るポリマ導波路に半導体光素子を搭載した光モジュー
ルを導波路の光軸に沿って切断した断面図を、図２は本
発明の実施例に係る光モジュールにおける光導波路の基
本モードの光強度分布を示す。
【００１２】本発明の実施例に係る光モジュールは、酸
化シリコン（Ｓｉ０2）膜２を持つシリコン（Ｓｉ）基
板上に、下部クラッド層４、コア層５、上部クラッド層
６からなる光導波路を有し、同下部クラッド層、コア
層、上部クラッド層はＳｉＯ2膜より大きな屈折率を持
つポリマから構成する。従って、ＳｉＯ2膜２は電極３
のパッシベーション膜としてのみならず導波路の光がＳ
ｉ基板に漏洩するのを防ぐクラッド層としての役目も果
たす。このＳｉＯ2膜のクラッド効果が十分であれば、
例え下部クラッド層４が薄く（3〜9μm）ても損失が小
さい光導波路が得られるという点が本発明の実施例に係
る着眼点である。下部クラッド層４の厚さが従来より薄
く設定できれば、前述のテラスやペデスタルといった高
さ合わせの構造を用いなくても、直接ＳｉＯ2膜２上に
設けた電極３上に半導体光素子７を搭載することによっ
て半導体光素子のコア層８とポリマ導波路の活性層５の
中心の高さが一致でき、両者の間で高光結合が容易に得
られる。 シリコン基板上にＳｉＯ2膜を最も低コストで
且つ高品質で作製する方法は熱酸化法であるが、通常の
熱酸化法で得られるＳｉＯ2の膜厚は最大でも1.5μm程
度である。これではＳｉ基板への光の漏洩を押さえるの
に不十分ではないかと考えたが、以下に定量的に議論す
るように上部に作製する下部クラッド層４、コア層５、
上部クラッド層６の屈折率をＳｉＯ2の屈折率（約１．
４６）に比べて所定値以上大きくすることによって改善
できることがわかった。これにより導波路の光強度は図
２に示すようにＳｉＯ2中で急激に減衰しＳｉ基板への
漏洩を阻止できる。また、図２に示すように本実施例に
係る導波路では光強度分布が非対称となるために端面に
接続する光ファイバとの結合損失が大きく増加すること
が懸念される。しかし、下部クラッド層は実際には３μ
m以上の厚さを持つために、光ビームの形状がＳｉＯ2層
の影響を受けて非対称になるのは光強度の弱い裾野の部
分だけである。
化シリコン（Ｓｉ０2）膜２を持つシリコン（Ｓｉ）基
板上に、下部クラッド層４、コア層５、上部クラッド層
６からなる光導波路を有し、同下部クラッド層、コア
層、上部クラッド層はＳｉＯ2膜より大きな屈折率を持
つポリマから構成する。従って、ＳｉＯ2膜２は電極３
のパッシベーション膜としてのみならず導波路の光がＳ
ｉ基板に漏洩するのを防ぐクラッド層としての役目も果
たす。このＳｉＯ2膜のクラッド効果が十分であれば、
例え下部クラッド層４が薄く（3〜9μm）ても損失が小
さい光導波路が得られるという点が本発明の実施例に係
る着眼点である。下部クラッド層４の厚さが従来より薄
く設定できれば、前述のテラスやペデスタルといった高
さ合わせの構造を用いなくても、直接ＳｉＯ2膜２上に
設けた電極３上に半導体光素子７を搭載することによっ
て半導体光素子のコア層８とポリマ導波路の活性層５の
中心の高さが一致でき、両者の間で高光結合が容易に得
られる。 シリコン基板上にＳｉＯ2膜を最も低コストで
且つ高品質で作製する方法は熱酸化法であるが、通常の
熱酸化法で得られるＳｉＯ2の膜厚は最大でも1.5μm程
度である。これではＳｉ基板への光の漏洩を押さえるの
に不十分ではないかと考えたが、以下に定量的に議論す
るように上部に作製する下部クラッド層４、コア層５、
上部クラッド層６の屈折率をＳｉＯ2の屈折率（約１．
４６）に比べて所定値以上大きくすることによって改善
できることがわかった。これにより導波路の光強度は図
２に示すようにＳｉＯ2中で急激に減衰しＳｉ基板への
漏洩を阻止できる。また、図２に示すように本実施例に
係る導波路では光強度分布が非対称となるために端面に
接続する光ファイバとの結合損失が大きく増加すること
が懸念される。しかし、下部クラッド層は実際には３μ
m以上の厚さを持つために、光ビームの形状がＳｉＯ2層
の影響を受けて非対称になるのは光強度の弱い裾野の部
分だけである。
【００１３】従って、光ファイバ９との結合損失は従来
と比較しても高々0.3 dB程度しか増加しない。
と比較しても高々0.3 dB程度しか増加しない。
【００１４】次にポリマの屈折率と酸化膜の厚さをどの
くらいに設定すればＳｉ基板への光漏洩を十分に低減で
きることにつき、定性的に述べる。 ＳｉＯ2膜２中で導
波路の光強度は指数関数的に減少する。その減衰長（電
界強度が１／ｅになる長さ）Ｌは導波路の基本モード光
の等価屈折率をneffとして Ｌ＝λ/(2π ・ (neff 2−nSiO2 2)1/2 ) （１） で与えれる。コア−クラッドの屈折率差（Δｎ）が小さ
い時には、 Ｌ〜λ/(2π ・ (ncore 2−nSiO2 2)1/2 ) （２） と近似できる。 nSiO2=1.46とした時のＬとncoreの関係
を図３に示す。Ｓｉ基板に光が漏れないようにするため
には、酸化膜の厚さ（ｄ）に対して Ｌ＜ｄ （３） となるようにncoreの値を設定すれば良い。図３から、
例えばｄが熱酸化で容易に得られる最大の値である1.5
μｍの場合にはncore＞1.47と設定すれば良い。ポリマ
材料の屈折率範囲はポリマの種類やフッ素化率を制御す
ることによって1.3〜１.7程度の広い範囲をとる。従っ
て、dが最低でも0.25μｍあれば、（３）式を満たすこ
とが可能である。実際には、 ncoreを大きくしすぎる
と、導波路端面に設けた石英光ファイバ９と導波路の端
面で屈折率の差によって生じる光の反射が大きくなると
いう問題があり、 ncoreを必要以上に大きくすることは
好ましくない。例えば光反射を-30 dB以下に抑えるため
には ncoreを1.55以下にする必要があり、この時（３）
式を満たすためにはｄを0.4μｍ以上にする必要があ
る。
くらいに設定すればＳｉ基板への光漏洩を十分に低減で
きることにつき、定性的に述べる。 ＳｉＯ2膜２中で導
波路の光強度は指数関数的に減少する。その減衰長（電
界強度が１／ｅになる長さ）Ｌは導波路の基本モード光
の等価屈折率をneffとして Ｌ＝λ/(2π ・ (neff 2−nSiO2 2)1/2 ) （１） で与えれる。コア−クラッドの屈折率差（Δｎ）が小さ
い時には、 Ｌ〜λ/(2π ・ (ncore 2−nSiO2 2)1/2 ) （２） と近似できる。 nSiO2=1.46とした時のＬとncoreの関係
を図３に示す。Ｓｉ基板に光が漏れないようにするため
には、酸化膜の厚さ（ｄ）に対して Ｌ＜ｄ （３） となるようにncoreの値を設定すれば良い。図３から、
例えばｄが熱酸化で容易に得られる最大の値である1.5
μｍの場合にはncore＞1.47と設定すれば良い。ポリマ
材料の屈折率範囲はポリマの種類やフッ素化率を制御す
ることによって1.3〜１.7程度の広い範囲をとる。従っ
て、dが最低でも0.25μｍあれば、（３）式を満たすこ
とが可能である。実際には、 ncoreを大きくしすぎる
と、導波路端面に設けた石英光ファイバ９と導波路の端
面で屈折率の差によって生じる光の反射が大きくなると
いう問題があり、 ncoreを必要以上に大きくすることは
好ましくない。例えば光反射を-30 dB以下に抑えるため
には ncoreを1.55以下にする必要があり、この時（３）
式を満たすためにはｄを0.4μｍ以上にする必要があ
る。
【００１５】以下に本発明の実施例を具体的に説明す
る。
る。
【００１６】（実施例１）まず本発明の実施例に係る波
長多重送信モジュール（図４）について述べる。
長多重送信モジュール（図４）について述べる。
【００１７】本送信モジュールでは、１：４の光分岐回
路２３を有するポリマ導波路基板に波長の異なる４個の
ＤＦＢ（distributed feed back）レーザ２１−１〜４
が搭載され、端面には光ファイバ９が接着されている。
４個のＤＦＢレーザから発生する波長の異なる光信号は
光分岐回路２３により合波されて光ファイバに出力され
る。
路２３を有するポリマ導波路基板に波長の異なる４個の
ＤＦＢ（distributed feed back）レーザ２１−１〜４
が搭載され、端面には光ファイバ９が接着されている。
４個のＤＦＢレーザから発生する波長の異なる光信号は
光分岐回路２３により合波されて光ファイバに出力され
る。
【００１８】この波長多重送信モジュールは図９に示す
ところの以下の工程で作成する。熱酸化膜２（ｄ＝１μ
m）を有するＳｉ基板１表面上にＴｉ／Ａｕ電極3-1〜3-
4を設ける（図９(a)）。異なる２種類のフッ素化ポリイ
ミドの前駆体であるポリアミック酸のＮ―Ｎジメチルア
セトアミド溶液（ワニス）を順次スピン塗布・ベークす
ることによって、フッ素化ポリイミドから成る下部クラ
ッド層４（厚さ5.0μm）、コア層５（厚さ6.0μm）を形
成する（図９(b)）。フォトマスクを設けてコア層５の
一部をＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより
除去し、光導波路と分岐回路部のパターンニングを行う
（図９(c)）。ここで分岐部以外の導波路のコア層の幅
は6.0μmとする。同様にワニスをスピン塗布・ベークし
てフッ素化ポリイミドから成る上部クラッド層６（厚さ
15μm）を設ける（図９(d)）。
ところの以下の工程で作成する。熱酸化膜２（ｄ＝１μ
m）を有するＳｉ基板１表面上にＴｉ／Ａｕ電極3-1〜3-
4を設ける（図９(a)）。異なる２種類のフッ素化ポリイ
ミドの前駆体であるポリアミック酸のＮ―Ｎジメチルア
セトアミド溶液（ワニス）を順次スピン塗布・ベークす
ることによって、フッ素化ポリイミドから成る下部クラ
ッド層４（厚さ5.0μm）、コア層５（厚さ6.0μm）を形
成する（図９(b)）。フォトマスクを設けてコア層５の
一部をＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチングにより
除去し、光導波路と分岐回路部のパターンニングを行う
（図９(c)）。ここで分岐部以外の導波路のコア層の幅
は6.0μmとする。同様にワニスをスピン塗布・ベークし
てフッ素化ポリイミドから成る上部クラッド層６（厚さ
15μm）を設ける（図９(d)）。
【００１９】ここで下部、上部クラッド層の屈折率はそ
れぞれ1.520、コア層の屈折率は1.526、屈折率差（Δ
n）は0.006（0.4%）とする。このような屈折率を有する
フッ素化ポリイミドについては、例えばJournal of lig
htwave technology, vol.16, p.1024-1029 (1998)に記
載されている。 次に素子を搭載する部分の下部クラッ
ド層、コア層、上部クラッド層をドライエッチングで十
分に除去して電極3-1〜3-４を露出し（図９(e)）、同電
極上に発信波長が異なる（1551.2、1552.0 、1552.8、1
553.6 nm）４つのＤＦＢレーザ21-1〜21-４をＡｕＳｎ
半田を用いてジャンクションダウンで搭載する（図９
(f)）。 最後に導波路端面に光ファイバ９を接着する。
ＤＦＢレーザの活性層２２の中心のＳｉＯ2表面からの
高さは約8μmであり、ポリマ導波路のコア層の中心とほ
ぼ一致しており、レーザとポリマ導波路の結合損失は１
０ｄＢ以下となる。 また同導波路の伝播損失は0.4 dB/
cmであり、下部クラッド層が厚い（＞15μm）導波路と
ほぼ同じ損失となる。また光ファイバとポリマ光導波路
の結合損失も0.3 dBと小さな値をとる。各レーザにそれ
ぞれ60 mA程度の電流を流すことにより、光ファイバ出
力で各波長当たり ―８dBmの波長多重光信号が得られ
る。
れぞれ1.520、コア層の屈折率は1.526、屈折率差（Δ
n）は0.006（0.4%）とする。このような屈折率を有する
フッ素化ポリイミドについては、例えばJournal of lig
htwave technology, vol.16, p.1024-1029 (1998)に記
載されている。 次に素子を搭載する部分の下部クラッ
ド層、コア層、上部クラッド層をドライエッチングで十
分に除去して電極3-1〜3-４を露出し（図９(e)）、同電
極上に発信波長が異なる（1551.2、1552.0 、1552.8、1
553.6 nm）４つのＤＦＢレーザ21-1〜21-４をＡｕＳｎ
半田を用いてジャンクションダウンで搭載する（図９
(f)）。 最後に導波路端面に光ファイバ９を接着する。
ＤＦＢレーザの活性層２２の中心のＳｉＯ2表面からの
高さは約8μmであり、ポリマ導波路のコア層の中心とほ
ぼ一致しており、レーザとポリマ導波路の結合損失は１
０ｄＢ以下となる。 また同導波路の伝播損失は0.4 dB/
cmであり、下部クラッド層が厚い（＞15μm）導波路と
ほぼ同じ損失となる。また光ファイバとポリマ光導波路
の結合損失も0.3 dBと小さな値をとる。各レーザにそれ
ぞれ60 mA程度の電流を流すことにより、光ファイバ出
力で各波長当たり ―８dBmの波長多重光信号が得られ
る。
【００２０】（実施例2）次に本発明の実施例に係る波
長多重受信モジュール（図５）について述べる。
長多重受信モジュール（図５）について述べる。
【００２１】本受信モジュールでは、ポリマ導波路から
構成されたアレイ回折格子(arrayed waveguide gratin
g: AWG)型波長合分波器３２を有する基板に導波路型フ
ォトダイオード（ＰＤ）アレイ（Ｎ＝４）３０が搭載さ
れ、端面には光ファイバ９を接着する。光ファイバ９か
ら入射する波長多重光信号はＡＷＧ合分波器３２によっ
て各波長に分波され、ＰＤアレイ３０によってそれぞれ
電気信号に変換される。本波長多重受信モジュールは以
下の工程で作成する。熱酸化膜２（d = 1μm）を有する
Ｓｉ基板１上にＴｉ／Ａｕ電極３を設ける。２種類のフ
ッ素化ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸のワニ
スを順次スピン塗布・ベークすることによって、フッ素
化ポリイミドから成る下部クラッド層４（厚さ5.5μ
m）、コア層５（厚さ5.0μm）を設ける。次にコア層５
の不要部分をＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチング
により除去して光導波路とＡＷＧ合分波器パターンを作
製する。同様にワニスをスピン塗布・ベークしてフッ素
化ポリイミドから成る上部クラッド層６（厚さ15μm）
を設ける。下部及び上部クラッド層の屈折率は1.520、
コア層の屈折率は1.535、屈折率差（Δn）は0.015（1.0
%）とする。コア層の大きさは５μm×５μmである。次
にＰＤアレイを搭載する部分のポリマ層をドライエッチ
ングにより十分に除去して電極３―１〜４を露出し、同
電極上に４チャンネルの導波路型ＰＤアレイ３０をＡｕ
Ｓｎ半田を用いてジャンクションダウンで搭載する。最
後に導波路端面に光ファイバ９を接着する。ＰＤアレイ
の吸収層３１の中心のＳｉＯ2表面からの高さは約8μm
であり、ポリマ導波路のコア層の中心とほぼ一致してい
る。ＰＤとポリマ導波路の光結合損失は0.5 dB以下であ
る。ＡＷＧ分波器は中心波長が1552.4 nm、波長間隔が
0.8 nm、チャンネル数４に設計する。試作した光受信モ
ジュールに波長1551.2、1552.0 、1552.8、1553.6 nmの
波長多重信号を入射したところ４つの電極から各波長光
に対する光電流が得られる。
構成されたアレイ回折格子(arrayed waveguide gratin
g: AWG)型波長合分波器３２を有する基板に導波路型フ
ォトダイオード（ＰＤ）アレイ（Ｎ＝４）３０が搭載さ
れ、端面には光ファイバ９を接着する。光ファイバ９か
ら入射する波長多重光信号はＡＷＧ合分波器３２によっ
て各波長に分波され、ＰＤアレイ３０によってそれぞれ
電気信号に変換される。本波長多重受信モジュールは以
下の工程で作成する。熱酸化膜２（d = 1μm）を有する
Ｓｉ基板１上にＴｉ／Ａｕ電極３を設ける。２種類のフ
ッ素化ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸のワニ
スを順次スピン塗布・ベークすることによって、フッ素
化ポリイミドから成る下部クラッド層４（厚さ5.5μ
m）、コア層５（厚さ5.0μm）を設ける。次にコア層５
の不要部分をＯ2ガスを用いた反応性イオンエッチング
により除去して光導波路とＡＷＧ合分波器パターンを作
製する。同様にワニスをスピン塗布・ベークしてフッ素
化ポリイミドから成る上部クラッド層６（厚さ15μm）
を設ける。下部及び上部クラッド層の屈折率は1.520、
コア層の屈折率は1.535、屈折率差（Δn）は0.015（1.0
%）とする。コア層の大きさは５μm×５μmである。次
にＰＤアレイを搭載する部分のポリマ層をドライエッチ
ングにより十分に除去して電極３―１〜４を露出し、同
電極上に４チャンネルの導波路型ＰＤアレイ３０をＡｕ
Ｓｎ半田を用いてジャンクションダウンで搭載する。最
後に導波路端面に光ファイバ９を接着する。ＰＤアレイ
の吸収層３１の中心のＳｉＯ2表面からの高さは約8μm
であり、ポリマ導波路のコア層の中心とほぼ一致してい
る。ＰＤとポリマ導波路の光結合損失は0.5 dB以下であ
る。ＡＷＧ分波器は中心波長が1552.4 nm、波長間隔が
0.8 nm、チャンネル数４に設計する。試作した光受信モ
ジュールに波長1551.2、1552.0 、1552.8、1553.6 nmの
波長多重信号を入射したところ４つの電極から各波長光
に対する光電流が得られる。
【００２２】受信感度は0.2 A/W以上、波長間クロスト
ークは-30dB以下の良好な性能が得られる。
ークは-30dB以下の良好な性能が得られる。
【００２３】（実施例3）次に本発明の実施例に係るモ
ニタ付光スイッチモジュール（図６）について述べる。
本光スイッチは光信号を必要に応じてアッド・ドロップ
するための２×２の光スイッチであり、ポリマ導波路の
熱光学効果を利用したＹ分岐型スイッチが２つ集積され
ている。薄膜ヒータ４２―１と４２―２に電流を流し、
４２―３に電流を流さない状態では光ファイバ９―１か
ら入射する信号光は光ファイバ９―４にそのまま出力さ
れる。一方、薄膜ヒータ４２―３に電流を流し、４２―
１と４２―２に電流を流さない状態では光ファイバ９―
１から入射する光信号は光ファイバ９―３にドロップさ
れ、光ファイバ９―２から新たな光信号を与えることで
光ファイバ９―４に光信号をアッドすることができる。
更に本光スイッチは光信号の一部を取り出すカップラ４
３―１、２と光信号強度をモニタするための導波路型Ｐ
Ｄ４１―１、２を有する。
ニタ付光スイッチモジュール（図６）について述べる。
本光スイッチは光信号を必要に応じてアッド・ドロップ
するための２×２の光スイッチであり、ポリマ導波路の
熱光学効果を利用したＹ分岐型スイッチが２つ集積され
ている。薄膜ヒータ４２―１と４２―２に電流を流し、
４２―３に電流を流さない状態では光ファイバ９―１か
ら入射する信号光は光ファイバ９―４にそのまま出力さ
れる。一方、薄膜ヒータ４２―３に電流を流し、４２―
１と４２―２に電流を流さない状態では光ファイバ９―
１から入射する光信号は光ファイバ９―３にドロップさ
れ、光ファイバ９―２から新たな光信号を与えることで
光ファイバ９―４に光信号をアッドすることができる。
更に本光スイッチは光信号の一部を取り出すカップラ４
３―１、２と光信号強度をモニタするための導波路型Ｐ
Ｄ４１―１、２を有する。
【００２４】本波長多重受信モジュールは以下の工程で
作成する。熱酸化膜２（d = 1μm）を有するＳｉ基板１
上にＴｉ／Ａｕ電極３―１、２を設ける。異なる２種類
のフッ素化ポリイミドのワニスを順次スピン塗布・ベー
クすることによって、フッ素化ポリイミドから成る下部
クラッド層４（厚さ4.5μm）、コア層５（厚さ7.0μm）
を設ける。次にコア層５の不要部分をＯ2ガスを用いた
反応性イオンエッチングによって除去して光スイッチ
部、カップラ部を含む光導波路パターンを形成する。同
様にワニスをスピン塗布・ベークを用いてフッ素化ポリ
イミドから成る上部クラッド層６（厚さ20μm）を設け
る。下部・上部クラッド層の屈折率は1.520、コア層の
屈折率は1.525、すなわち屈折率差（Δn）が0.005（0.3
%）とする。
作成する。熱酸化膜２（d = 1μm）を有するＳｉ基板１
上にＴｉ／Ａｕ電極３―１、２を設ける。異なる２種類
のフッ素化ポリイミドのワニスを順次スピン塗布・ベー
クすることによって、フッ素化ポリイミドから成る下部
クラッド層４（厚さ4.5μm）、コア層５（厚さ7.0μm）
を設ける。次にコア層５の不要部分をＯ2ガスを用いた
反応性イオンエッチングによって除去して光スイッチ
部、カップラ部を含む光導波路パターンを形成する。同
様にワニスをスピン塗布・ベークを用いてフッ素化ポリ
イミドから成る上部クラッド層６（厚さ20μm）を設け
る。下部・上部クラッド層の屈折率は1.520、コア層の
屈折率は1.525、すなわち屈折率差（Δn）が0.005（0.3
%）とする。
【００２５】また導波路コア層の大きさは７μm×７μm
である。スイッチングを行うためのＣｒ薄膜ヒータ４２
―１〜３を上部クラッド上に設けた後、ＰＤを搭載する
部分のポリマ層をドライエッチングにより十分に除去し
て電極３―１、２を露出し、同電極上に導波路型ＰＤ４
１―１、２をＡuＳｎ半田を用いてジャンクションダウ
ンで搭載する。最後に導波路端面に光ファイバ９―１〜
４を接着する。ＰＤ（フォト ダイオード）の吸収層３
１の中心のＳｉＯ2表面からの高さは約8μmであり、ポ
リマ導波路のコア層の中心とほぼ一致し、ＰＤとポリマ
導波路の光結合損失は0.5 dB以下になる。また、光カッ
プラの分岐比は１：１０に設定する。作製した光スイッ
チモジュールのヒータ４２―１と４２―２に電流を流し
たスルーの状態での損失（９―１と９―４の間の損失）
は約3.5 dBである。またヒータ４２―３に電流を流した
アッドドロップの状態では、ドロップポートの損失（９
―１と９―３間の損失）が2.5 dB、アッドポートの損失
（９―２と９―３間の損失）が2.5 dB、クロストーク
（９―１と９―４間の損失）が -40 dB以下の良好な値
を得る。また、モニタＰＤ４１―１、―２は光入力パワ
ーに対して0.05〜0.07 A/Wの効率で光強度をモニタでき
る。
である。スイッチングを行うためのＣｒ薄膜ヒータ４２
―１〜３を上部クラッド上に設けた後、ＰＤを搭載する
部分のポリマ層をドライエッチングにより十分に除去し
て電極３―１、２を露出し、同電極上に導波路型ＰＤ４
１―１、２をＡuＳｎ半田を用いてジャンクションダウ
ンで搭載する。最後に導波路端面に光ファイバ９―１〜
４を接着する。ＰＤ（フォト ダイオード）の吸収層３
１の中心のＳｉＯ2表面からの高さは約8μmであり、ポ
リマ導波路のコア層の中心とほぼ一致し、ＰＤとポリマ
導波路の光結合損失は0.5 dB以下になる。また、光カッ
プラの分岐比は１：１０に設定する。作製した光スイッ
チモジュールのヒータ４２―１と４２―２に電流を流し
たスルーの状態での損失（９―１と９―４の間の損失）
は約3.5 dBである。またヒータ４２―３に電流を流した
アッドドロップの状態では、ドロップポートの損失（９
―１と９―３間の損失）が2.5 dB、アッドポートの損失
（９―２と９―３間の損失）が2.5 dB、クロストーク
（９―１と９―４間の損失）が -40 dB以下の良好な値
を得る。また、モニタＰＤ４１―１、―２は光入力パワ
ーに対して0.05〜0.07 A/Wの効率で光強度をモニタでき
る。
【００２６】（実施例４）次に本発明の実施例に係る波
長多重送信モジュール（図４）と波長多重受信モジュー
ル（図５）を用いて構成した波長多重光伝送装置（図
７）について述べる。本装置では４チャンネルの2.5 Gb
it/sの電気信号で波長多重送信モジュール５１のＤＦＢ
レーザをそれぞれ駆動して４波長の波長多重信号を発生
する。波長多重信号はファイバ光アンプ５２―１によっ
て増幅し、光ファイバ５３―１〜４（80 km × 4 = 320
km）を光アンプ５２―２〜４を用いて中継伝送し、光
アンプ５２―５で増幅した後、波長多重受信モジュール
５４によって各波長に分波受信されて、再び電気信号
（2.5 Gbit/s x 4 ch）に変換される。本伝送装置の誤
り率は10-9以下であり正常に動作する。
長多重送信モジュール（図４）と波長多重受信モジュー
ル（図５）を用いて構成した波長多重光伝送装置（図
７）について述べる。本装置では４チャンネルの2.5 Gb
it/sの電気信号で波長多重送信モジュール５１のＤＦＢ
レーザをそれぞれ駆動して４波長の波長多重信号を発生
する。波長多重信号はファイバ光アンプ５２―１によっ
て増幅し、光ファイバ５３―１〜４（80 km × 4 = 320
km）を光アンプ５２―２〜４を用いて中継伝送し、光
アンプ５２―５で増幅した後、波長多重受信モジュール
５４によって各波長に分波受信されて、再び電気信号
（2.5 Gbit/s x 4 ch）に変換される。本伝送装置の誤
り率は10-9以下であり正常に動作する。
【００２７】（実施例5）次に本発明の実施例に係るモ
ニタ付き光スイッチ（図６）を用いた波長多重光アッド
・ドロップ（Add and drop multiplexing: ADM）装置
（図８）について述べる。本ＡＤＭ装置に入射する波長
信号は波長分波器６０によって各波長に分波され、各波
長の光は２×２の光モニタ付アッドドロップスイッチ６
２―１〜４によって必要に応じて光信号をアッドドロッ
プした後、波長合波器６１によって再び合波されて出力
される。各スイッチ６２―１〜４は光強度をモニタする
ＰＤを持っているために、本装置に入出力する波長多重
光信号の各波長ごとの光強度をモニターすることができ
る。従って、障害等により特定の波長の信号が欠如した
場合にエラー信号を出したり、特定の波長の光信号のパ
ワーが他のチャンネルと同等になるように光出力を調整
することが可能である。
ニタ付き光スイッチ（図６）を用いた波長多重光アッド
・ドロップ（Add and drop multiplexing: ADM）装置
（図８）について述べる。本ＡＤＭ装置に入射する波長
信号は波長分波器６０によって各波長に分波され、各波
長の光は２×２の光モニタ付アッドドロップスイッチ６
２―１〜４によって必要に応じて光信号をアッドドロッ
プした後、波長合波器６１によって再び合波されて出力
される。各スイッチ６２―１〜４は光強度をモニタする
ＰＤを持っているために、本装置に入出力する波長多重
光信号の各波長ごとの光強度をモニターすることができ
る。従って、障害等により特定の波長の信号が欠如した
場合にエラー信号を出したり、特定の波長の光信号のパ
ワーが他のチャンネルと同等になるように光出力を調整
することが可能である。
【００２８】
【発明の効果】従来よりも低価格な光モジュール等を提
供することが可能である。
供することが可能である。
【図１】図１は、本発明の実施例に係るポリマ導波路基
板に半導体光素子を搭載した光モジュールの光軸垂直断
面を示す図である。
板に半導体光素子を搭載した光モジュールの光軸垂直断
面を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係る光導波路の光強
度分布を示す図である。
度分布を示す図である。
【図３】図３は、コア層の屈折率と酸化シリコン膜への
侵入距離の関係を説明するための図である。
侵入距離の関係を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施例に係る波長多重送信モ
ジュールを説明するための図である。
ジュールを説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の実施例に係る波長多重受信モ
ジュールを説明するための図である。
ジュールを説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の実施例に係るモニタ付光スイ
ッチを説明するための図である。
ッチを説明するための図である。
【図７】図７は、本発明の実施例に係る波長多重伝送装
置を説明するための図である。
置を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の実施例に係る光アッド・ドロ
ップ装置を説明するための図である。
ップ装置を説明するための図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る光モジュールの
製造方法を説明するための図である。
製造方法を説明するための図である。
１…シリコン基板、２…酸化シリコン膜、３…電極、４
…下部クラッド層、５…コア層、６…上部クラッド層、
７…半導体光素子、８…半導体光素子コア層、９…光フ
ァイバ、２１…ＤＦＢレーザ、２２…活性層、２３…光
分岐回路、３０…導波路型フォトダイオードアレイ、３
１…吸収層、３２…アレイ回折格子合分波器、４１…導
波路型フォトダイオード、４２…薄膜ヒータ、４３…光
カップラ、５０…駆動回路、５１…本発明による波長多
重送信モジュール、５２…ファイバ光アンプ、５３…シ
ングルモードファイバ、５４…本発明による波長多重受
信モジュール、５５…受信回路、６０…波長分波器、６
１…波長合波器、６２…本発明によるモニタ付光スイッ
チ。
…下部クラッド層、５…コア層、６…上部クラッド層、
７…半導体光素子、８…半導体光素子コア層、９…光フ
ァイバ、２１…ＤＦＢレーザ、２２…活性層、２３…光
分岐回路、３０…導波路型フォトダイオードアレイ、３
１…吸収層、３２…アレイ回折格子合分波器、４１…導
波路型フォトダイオード、４２…薄膜ヒータ、４３…光
カップラ、５０…駆動回路、５１…本発明による波長多
重送信モジュール、５２…ファイバ光アンプ、５３…シ
ングルモードファイバ、５４…本発明による波長多重受
信モジュール、５５…受信回路、６０…波長分波器、６
１…波長合波器、６２…本発明によるモニタ付光スイッ
チ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｕ ５Ｋ００２ (72)発明者 市川 博一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 桑原 明 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信システム事業本部内 (72)発明者 木下 平 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA01 BA11 BA24 DA03 DA06 2H047 KA04 LA12 LA18 MA05 MA07 NA01 PA28 QA02 QA05 TA47 5F041 AA39 DA13 DA20 EE03 EE25 FF14 5F073 AB25 AB28 BA01 EA29 FA06 FA13 FA15 FA23 5F088 BA16 BB01 CB20 GA03 HA13 JA03 JA14 KA10 5K002 AA01 AA03 AA05 AA07 BA02 BA04 BA05 BA06 BA07 BA13 BA31 DA02 FA01
Claims (54)
- 【請求項１】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
し、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、前記
基板断面でみたとき、前記導波路が設けられる部分の前
記基板厚さと前記素子が設けられる前記基板厚さとが実
質的に同じであることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項２】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層
および下部クラッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
すことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項３】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層
および下部クラッド層を有し、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有するこ
とを特徴とする光モジュール。 - 【請求項４】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有することを特徴とする光モジュール。 - 【請求項５】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 前記上部クラッド層の厚さは前記下部クラッド層のそれ
より大きいことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項６】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有するこ
とを特徴とする光モジュール。 - 【請求項７】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、前記光導波路を伝播するモード光の前記
導波路の積層方向の光強度分布がコアの中心線に対して
非対称であることを特徴とするすることを特徴とする光
モジュール。 - 【請求項８】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層
および下部クラッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
し、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項９】その表面に酸化シリコン膜を有するシリコ
ン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア層
および下部クラッド層を有し、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項１０】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項１１】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 前記上部クラッド層の厚さは前記下部クラッド層のそれ
より大きく、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項１２】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項１３】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、前記光導波路を伝播するモード光の前記
導波路の積層方向の光強度分布がコアの中心線に対して
非対称であり、 前記シリコン基板上の他の部分には半導体光素子が設け
られ、前記導波路の一端面と前記素子の一端面とは所定
の誤差範囲内で光学的に結合するように構成されている
ことを特徴とする光モジュール。 - 【請求項１４】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路が形成され、前記導波路はコア層および下部
クラッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
し、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の一部を構成し、かつ、分岐された第１、第２導波路
の各々の端面と前記第１、第２の素子の端面とは各々、
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記第１、第２の半導体レーザ素子にはそれらを駆動す
るための手段が接続され、前記光分岐回路の非分岐側端
面と光ファイバ端面とは所定の誤差範囲内で光学的に結
合するように構成され、前記光ファイバにはファイバア
ンプが接続されていることを特徴とする前記基板断面で
みたとき、前記導波路が設けられる部分の基板厚さと前
記素子が設けられる基板厚さとが実質的に同じである送
信装置。 - 【請求項１５】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層および下部クラッド層を有し、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の一部を構成し、かつ、分岐された第１、第２導波路
の各々の端面と前記第１、第２の素子の端面とは各々、
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記第１、第２の半導体レーザ素子にはそれらを駆動す
るための手段が接続され、前記光分岐回路の非分岐側端
面と光ファイバ端面とは所定の誤差範囲内で光学的に結
合するように構成され、前記光ファイバにはファイバア
ンプが接続されていることを特徴とする送信装置。 - 【請求項１６】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の分岐された第１、第２導波路の各々の端面と前記第
１、第２の素子の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光
学的に結合するように構成され、前記第１、第２の半導
体レーザ素子にはそれを駆動するための手段が設けら
れ、前記光分岐回路の非分岐側端面と光ファイバ端面と
は所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成さ
れ、前記光ファイバにはファイバアンプが接続されてい
ることを特徴とする送信装置。 - 【請求項１７】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 前記上部クラッド層の厚さは前記下部クラッド層のそれ
より大きく、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の一部を構成し、かつ、分岐された第１、第２導波路
の各々の端面と前記第１、第２の素子の端面とは各々、
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記第１、第２の半導体レーザ素子にはそれらを駆動す
るための手段が接続され、前記光分岐回路の非分岐側端
面と光ファイバ端面とは所定の誤差範囲内で光学的に結
合するように構成され、前記光ファイバにはファイバア
ンプが接続されていることを特徴とする送信装置。 - 【請求項１８】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の一部を構成し、かつ、分岐された第１、第２導波路
の各々の端面と前記第１、第２の素子の端面とは各々、
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記第１、第２の半導体レーザ素子にはそれらを駆動す
るための手段が接続され、前記光分岐回路の非分岐側端
面と光ファイバ端面とは所定の誤差範囲内で光学的に結
合するように構成され、前記光ファイバにはファイバア
ンプが接続されていることを特徴とする送信装置。 - 【請求項１９】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、前記光導波路を伝播するモード光の前記
導波路の積層方向の光強度分布がコアの中心線に対して
非対称であり、 前記シリコン基板上の他の部分には発振波長の異なる第
１、第２の半導体レーザ素子が設けられ、前記光分岐回
路の一部を構成し、かつ、分岐された第１、第２導波路
の各々の端面と前記第１、第２の素子の端面とは各々、
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記第１、第２の半導体レーザ素子にはそれらを駆動す
るための手段が接続され、前記光分岐回路の非分岐側端
面と光ファイバ端面とは所定の誤差範囲内で光学的に結
合するように構成され、前記光ファイバにはファイバア
ンプが接続されていることを特徴とする送信装置。 - 【請求項２０】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する波長合分波器が形
成され、前記導波路はコア層および下部クラッド層を有
し、前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン
膜の屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前
記ポリマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞
λ／（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を
満たし、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、前記受
信光は前記合分波器で波長分波され、分波された前記受
信光は前記合分波器の一部を構成する第１、第２導波路
の第１、第２の端面に至り、前記第１、第２の端面と、
前記シリコン基板上の他の部分に設けられたフォトダイ
オードアレイ素子の第１、第２の端面とは各々、所定の
誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、前記素
子が受信した前記信号を電気信号に変換する手段を有す
ることを特徴とする受信装置。 - 【請求項２１】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する波長合分波器が形
成され、前記導波路はコア層および下部クラッド層を有
し、前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有
し、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、それに
入力された波長多重化された前記受信光は前記合分波器
で波長分波され、分波された前記受信光は前記合分波器
の一部を構成する第１、第２導波路の第１、第２の端面
に至り、前記第１、第２の端面と、前記シリコン基板上
の他の部分に設けられたフォトダイオードアレイ素子の
第１、第２の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光学的
に結合するように構成され、前記素子が受信した前記信
号を電気信号に変換する手段を有することを特徴とする
波長多重受信装置。 - 【請求項２２】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有し、前記導波路はコア
層、上部クラッド層および下部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、それに
入力された波長多重化された前記受信光は前記合分波器
で波長分波され、分波された前記受信光は前記合分波器
の一部を構成する第１、第２導波路の第１、第２の端面
に至り、前記第１、第２の端面と、前記シリコン基板上
の他の部分に設けられたフォトダイオードアレイ素子の
第１、第２の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光学的
に結合するように構成され、前記素子が受信した前記信
号を電気信号に変換する手段を有することを特徴とする
受信装置。 - 【請求項２３】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する波長合分波器が形
成され、前記導波路はコア層、上部クラッド層および下
部クラッド層を有し、 前記上部クラッド層の厚さは前記下部クラッド層のそれ
より大きく、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、それに
入力された波長多重化された前記受信光は前記合分波器
で波長分波され、分波された前記受信光は前記合分波器
の一部を構成する第１、第２導波路の第１、第２の端面
に至り、前記第１、第２の端面と、前記シリコン基板上
の他の部分に設けられたフォトダイオードアレイ素子の
第１、第２の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光学的
に結合するように構成され、前記素子が受信した前記信
号を電気信号に変換する手段を有することを特徴とする
受信装置。 - 【請求項２４】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する波長合分波器が形
成され、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、それに
入力された波長多重化された前記受信光は前記合分波器
で波長分波され、分波された前記受信光は前記合分波器
の一部を構成する第１、第２導波路の第１、第２の端面
に至り、前記第１、第２の端面と、前記シリコン基板上
の他の部分に設けられたフォトダイオードアレイ素子の
第１、第２の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光学的
に結合するように構成され、前記素子が受信した前記信
号を電気信号に変換する手段を有することを特徴とする
受信装置。 - 【請求項２５】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する波長合分波器が形
成され、前記導波路はコア層、上部クラッド層および下
部クラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、前記光導波路を伝播するモード光の前記
導波路の積層方向の光強度分布がコアの中心線に対して
非対称であり、 前記合分波器の受信光入力側端面と光ファイバ端面とは
所定の誤差範囲内で光学的に結合するように構成され、
前記光ファイバにはファイバアンプが接続され、それに
入力された波長多重化された前記受信光は前記合分波器
で波長分波され、分波された前記受信光は前記合分波器
の一部を構成する第１、第２導波路の第１、第２の端面
に至り、前記第１、第２の端面と、前記シリコン基板上
の他の部分に設けられたフォトダイオードアレイ素子の
第１、第２の端面とは各々、所定の誤差範囲内で光学的
に結合するように構成され、前記素子が受信した前記信
号を電気信号に変換する手段を有することを特徴とする
受信装置。 - 【請求項２６】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、前記導波路はコア層および下部クラ
ッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
すことを特徴とする光スイッチ装置。 - 【請求項２７】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、前記導波路はコア層および下部クラ
ッド層を有し、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有するこ
とを特徴とする光スイッチ装置。 - 【請求項２８】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、前記導波路はコア層、上部クラッド
層および下部クラッド層を有し、これらの3つの層およ
び前記酸化膜とで光導波路としての機能を有することを
特徴とする光スイッチ装置。 - 【請求項２９】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、前記導波路はコア層、上部クラッド
層および下部クラッド層を有し、 前記上部クラッド層
の厚さは前記下部クラッド層のそれより大きいことを特
徴とする光スイッチ装置。 - 【請求項３０】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有するこ
とを特徴とする光スイッチ装置。 - 【請求項３１】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を複数個組み合わせた光スイッチが形成さ
れ、前記導波路はコア層および下部クラッド層を有し、 前記シリコン酸化膜の厚さをｄ、前記酸化シリコン膜の
屈折率をｎSiO2、前記コア層の屈折率をｎcore、前記ポ
リマ導波路に伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／
（２π ・ （ ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満た
し、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの各々の
一の入力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイ
ッチの各々の他の一の入力端子に光送信器よりの光信号
を入力するように構成され、前記１、第２の光スイッチ
は各入力端子に入力された前記光信号を適宜、アド・ド
ロップして光受信器にドロップすると共に波長合波器へ
出力する機能を有することを特徴とするアド・ドロップ
装置。 - 【請求項３２】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を複数個組み合わせた光スイッチが形成さ
れ、前記導波路はコア層および下部クラッド層を有し、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの各々の
一の入力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイ
ッチの各々の他の一の入力端子に光送信器よりの光信号
を入力するように構成され、前記１、第２の光スイッチ
は各入力端子に入力された前記光信号を適宜、アド・ド
ロップして光受信器にドロップすると共に波長合波器へ
出力する機能を有することを特徴とするアド・ドロップ
装置。 - 【請求項３３】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を複数個組み合わせた光スイッチが形成さ
れ、前記導波路はコア層、上部クラッド層および下部ク
ラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの各々の
一の入力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイ
ッチの各々の他の一の入力端子に光送信器よりの光信号
を入力するように構成され、前記１、第２の光スイッチ
は各入力端子に入力された前記光信号を適宜、アド・ド
ロップして光受信器にドロップすると共に波長合波器へ
出力する機能を有することを特徴とするアド・ドロップ
装置。 - 【請求項３４】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を１個用いるか又は複数個組み合わせた光ス
イッチが形成され、前記導波路はコア層、上部クラッド
層および下部クラッド層を有し、前記上部クラッド層の
厚さは前記下部クラッド層のそれより大きく、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの各々の
一の入力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイ
ッチの各々の他の一の入力端子に光送信器よりの光信号
を入力するように構成され、前記１、第２の光スイッチ
は各入力端子に入力された前記光信号を適宜、アド・ド
ロップして光受信器にドロップすると共に波長合波器へ
出力する機能を有することを特徴とするアド・ドロップ
装置。 - 【請求項３５】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を複数個組み合わせた光スイッチが形成さ
れ、 前記導波路の基本モード光の等価屈折率は前記酸化膜の
屈折率よりも大きく、 前記酸化シリコン膜は光導波路としての機能を有し、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの一の入
力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイッチの
他の一の入力端子に光送信器よりの光信号を入力するよ
うに構成され、前記１、第２の光スイッチは各入力端子
に入力された前記光信号を適宜、アド・ドロップして光
受信器にドロップすると共に波長合波器に入力する機能
を有することを特徴とするアド・ドロップ装置。 - 【請求項３６】その表面に酸化シリコン膜を有するシリ
コン基板上にポリマー導波路を有する1:n（nは整数）の
光分岐回路を複数個組み合わせた光スイッチが形成さ
れ、前記導波路はコア層、上部クラッド層および下部ク
ラッド層を有し、 これらの3つの層および前記酸化膜とで光導波路として
の機能を有し、前記光導波路を伝播するモード光の前記
導波路の積層方向の光強度分布がコアの中心線に対して
非対称であり、 波長多重化された光信号を波長分波器で波長分離して前
記光スイッチを用いた第１、第２の光スイッチの一の入
力端子に入力すると共に前記第１、第２の光スイッチの
他の一の入力端子に光送信器よりの光信号を入力するよ
うに構成され、前記１、第２の光スイッチは各入力端子
に入力された前記光信号を適宜、アド・ドロップして光
受信器にドロップすると共に波長合波器に入力する機能
を有することを特徴とするアド・ドロップ装置。 - 【請求項３７】前記基板と前記素子との間には電極が設
けられていることを特徴とする請求項1〜36のいずれか
一に記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイ
ッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項３８】前記基板断面でみたとき、前記導波路が
設けられる部分の前記基板厚さと前記素子が設けられる
前記基板厚さとが実質的に同じであることを特徴とする
請求項2〜7、9〜36のいずれか一に記載の光モジュー
ル、送信装置、受信装置、光スイッチ装置またはアド・
ドロップ装置。 - 【請求項３９】前記基板と前記導波路との間には他の層
が設けられていることを特徴とする請求項1〜36のいず
れか一に記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光
スイッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４０】前記他の層は薄膜層であることを特徴と
する請求項39に記載の光モジュール、送信装置、受信装
置、光スイッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４１】前記導波路がその上に設けられた前記酸
化シリコン膜は、光導波路中の伝播光のシリコン基板中
への漏洩を低減する機能を有することを特徴とする請求
項1〜36のいずれか一に記載の光モジュール、送信装
置、受信装置、光スイッチ装置またはアド・ドロップ装
置。 - 【請求項４２】前記分布の裾広がりは前記上部クラッド
層側の方が前記下部クラッド層側の方より大きいことを
特徴とする請求項1, 4, 5, 7, 10, 11, 13, 16, 17, 1
9, 22,23, 25, 28, 29, 33, 34, 36のいずれか一に記載
の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装置
またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４３】前記酸化シリコン膜表面から前記ポリマ
導波路のコア層の中心までの高さは5乃至12μｍである
ことを特徴とする請求項1〜36のいずれか一に記載の光
モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装置また
はアド・ドロップ装置。 - 【請求項４４】前記下部クラッド層の厚さは3μｍ乃至9
μｍであり、かつ、前記コア層の厚さは5乃至8μｍであ
ることを特徴とする請求項1-5, 7-11, 13-17, 19-23, 2
5-29,31-34のいずれか一に記載の光モジュール、送信装
置、受信装置、光スイッチ装置またはアド・ドロップ装
置。 - 【請求項４５】前記上部クラッド層の厚さは前記下部ク
ラッド層よりも厚く、かつ、その厚さは10μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項1, 4, 5, 7, 10, 11, 13, 1
6, 17,19, 22, 23, 25, 28, 29, 33, 34, 36のいずれか
一に記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイ
ッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４６】前記酸化シリコン膜の厚さが0.25μｍ乃
至1.5μｍであることを特徴とする請求項1〜36のいずれ
か一に記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光ス
イッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４７】前記コア層を構成するポリマの屈折率は
1.47乃至1.7であることを特徴とする請求項1-5, 7-11,
13-17, 19-23, 25-29, 31-35, 31-34のいずれか一に記
載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装
置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４８】前記酸化シリコン膜の厚さが0.4μｍ乃
至1.5μｍであり、記前記コア層を構成するポリマの屈
折率が1.47乃至1.55であることを特徴とする請求項1-5,
7-11, 13-17, 19-23, 25-29, 31-35, 31-34のいずれか
一に記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイ
ッチ装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項４９】前記コア層の屈折率が前記下部クラッド
層と前記上部クラッド層の屈折率より0.3%乃至1.0%大き
いを特徴とする請求項1, 4, 5, 7, 10, 11, 13, 16, 1
7, 19,22, 23, 25, 28, 29, 33, 34, 36のいずれか一に
記載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ
装置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項５０】前記下部クラッド層、コア層および上部
クラッド層はフッ素化ポリイミドで構成されていること
を特徴とする請求項1, 4, 5, 7, 10, 11, 13, 16, 17,
19, 22, 23, 25, 28, 29, 33, 34, 36のいずれか一に記
載の光モジュール、送信装置、受信装置、光スイッチ装
置またはアド・ドロップ装置。 - 【請求項５１】前記素子は半導体レーザまたは導波路型
フォトダイオードであることを特徴とする請求項8〜13
のいずれか一に記載の光モジュール。 - 【請求項５２】次の工程を有することを特徴とする光モ
ジュールの製造方法。 (1)シリコン酸化膜の厚さをｄ、酸化シリコン膜の屈折
率をｎSiO2、コア層の屈折率をｎcore、ポリマ導波路に
伝播する光の波長λとするとき、ｄ＞λ／（２π・ （
ｎcore 2− ｎSiO2 2）1/2）の関係を満たすように、前記
ｄ、ｎSiO2、ｎcoreおよびλは予め定めておく。 (2)その表面は酸化されており、かつ、平坦なシリコン
基板上にポリマを用いた下部クラッド層、コア層を形成
する。 (3)前記下部クラッド層、コア層をパターニングして導
波路を形成し、その導波路を覆うようにポリマを用いた
上部クラッド層を形成してポリマ導波路とする。 (4)前記ポリマの層を部分的に除去し、前記ポリマ導波
路と半導体光素子とが光学的に結合するように前記平坦
な基板上に前記半導体光素子を設ける。 - 【請求項５３】前記(1)の工程に先立って、前記平坦な
基板上に前記半導体光素子のための電極を設ける工程を
有することを特徴とする請求項52記載の光モジュールの
製造方法。 - 【請求項５４】前記ポリマ導波路又は前記ポリマ導波路
を有する光集積回路の端面と前記半導体光素子の端面と
は空隙を介して光学的に結合されていることを特徴とす
る請求項52記載の光モジュールの製造方法。
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