JP2000310722A - 光導波路部品の製造方法 - Google Patents

光導波路部品の製造方法

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JP2000310722A
JP2000310722A JP11973199A JP11973199A JP2000310722A JP 2000310722 A JP2000310722 A JP 2000310722A JP 11973199 A JP11973199 A JP 11973199A JP 11973199 A JP11973199 A JP 11973199A JP 2000310722 A JP2000310722 A JP 2000310722A
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optical waveguide
core
cladding layer
optical fiber
optical
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JP11973199A
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Inventor
Mitsuro Mita
充郎 見田
Takeshi Koyano
武 小谷野
Kiminori Maeno
仁典 前野
Hiroo Miyamoto
裕生 宮本
Shinko Kamikawa
真弘 上川
Katsuaki Umibe
勝晶 海部
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 調芯作業が容易な光導波路部品の製造方法を
提供する。 【解決手段】 光導波路2,3,5と、それに光接続さ
れる光ファイバ10とを有する光導波路部品の製造方法
において、基板1上に、樹脂材料の下部クラッド層2と
コア3と上部クラッド層5を形成した後、光ファイバ1
0との接続部に当たる光導波路端の所定部分のみ残して
レジスト6で覆い、光導波路端の所定部分の下部クラッ
ド層2と上部クラッド層5を溶剤で除去し、この除去工
程により、接続部の光導波路端部において、光導波路の
コア3を露出させる。コア3の幾何学的な形状により、
顕微鏡下でコアと光ファイバとの位置決めができるた
め、調芯作業が容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、受動型の方向性結
合器や能動型の光スイッチ等を形成する光導波路と、こ
の光導波路と光接続された光ファイバとを有する、光導
波路部品に関するものである。
【0002】近年、通信分野においては音声、画像情報
を含むマルチメディア情報を高速で運ぶ情報通信の研究
開発が活発化している。具体的には、現在の電話の約10
00倍の伝送容量が必要となると推測されている。このよ
うな大容量通信を実現するためには、従来の電気通信方
式では対応できず、光による通信ネットワークの構築が
必須とされている。それには、光インターコネクション
システム、光導波路部品を開発することはもとより、部
品の低価格化が課題である。従来これらの材料として
は、ガラス、無機結晶材料が用いられているが、樹脂
(ポリマー)材料を用いることによる低価格化の期待が
高い。また、樹脂を用いることにより、大面積でフィル
ム状の光導波路ができることや、機能性化合物、官能基
の導入による機能性光導波路などの魅力は大きい。さら
に、樹脂を用いた光導波路は、立体的な3次元光導波路
が容易に作成できたり、様々な加工が可能となる。
【0003】しかしながら、光導波路と光ファイバーを
光接続する際には、調芯作業、すなわち、光ファイバー
を伝搬してきた光を光導波路のコアに入射させたり、反
対に、光導波路のコアを伝搬してきた光を光ファイバー
へ出射させるために、光ファイバーの断面とコアの断面
を合わせる工程がある。このとき、光の損失が最小限と
なるように接続するためには、コアと光ファイバーの断
面をサブミクロンの単位で位置合わせを行う必要があ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来、調芯作業は、コ
アから出射する光を、光ファイバに最大限で入射するよ
う位置合わせ(調芯)を行い、光ファイバからの出射光
を光検出器に導入して、光出力が最大(損失が最小)と
なるように、手作業で行われることが多く、時間と熟練
を要す。これにより、光導波路をどんなに安価に作製し
ても、この工程の工数が削減できなければ、製品の価格
は大きくは低減できない。本発明は、樹脂で作製した光
導波路の端部のコアを、そのコア周辺にあるクラッドを
除去して露出させるよう加工することにより、調芯作業
が容易に行えるようにした、光導波路部品の製造方法を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板と、基板
上に順に形成された下部クラッド層とコアと上部クラッ
ド層とからなる光導波路と、光導波路に光接続された光
ファイバとを有する光導波路部品の製造方法に関するも
のである。請求項1記載の発明は、基板上に、樹脂材料
の下部クラッド層、この下部クラッド層とは異なる樹脂
材料のコア、および下部クラッド層と同じ樹脂材料の上
部クラッド層を順に形成する工程を有する。さらに、光
ファイバとの接続部に当たる光導波路端部の所定部分を
露出して残部の上部クラッド層をレジストで覆い、この
所定部分の下部クラッド層と上部クラッド層とを溶剤で
除去し、光導波路端部の所定部分のコアを露出させる工
程を有する。また、請求項2記載の発明は、基板上に、
下部クラッド層およびコアを順に形成する工程と、この
コア上および下部クラッド層上に、未硬化の紫外線硬化
樹脂材料の上部クラッド層を形成する工程とを有する。
さらに、光ファイバとの接続部に当たる光導波路端部の
所定部分を残して、上部クラッド層を紫外線で露光し、
その後、未露光部の上部クラッド層を溶剤で除去するこ
とにより、光導波路端部の所定部分のコアを露出させる
工程を有する。本発明の製造方法によれば、光導波路の
端面部でコアのみを露出させているため、幾何学的な形
状により、顕微鏡下でコアと光ファイバとの位置決めが
でき、従来のように出力光が最大となるよう位置決めす
る方法に比べて、調芯作業が容易になる。
【0006】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施の形態
を図1および図2を用いて説明する。図1および図2
は、第1実施形態の製造方法を説明するために示した光
導波路部品の断面図である。なお、図1と図2は一連の
プロセスを説明するものであるが、図1は縦断面図、図
2は横断面図で示している。この実施形態の製造方法に
おいては、まず、図1(A)に示すように、3インチS
iウエハ1上に、UV(紫外線)硬化エポキシ樹脂の溶
液をスピンコート法で塗布し、空気中230℃でベーク
し、膜厚20μmの下部クラッド層2を形成した。ここ
で、エポキシ樹脂の屈折率は1.51で、ガラス転移温
度Tgは240℃である。次に、図1(B)に示すよう
に、コア層3の樹脂材料としてポリイミド(Polyimid
e)を用い、この溶液を、下部クラッド層2上に、スピ
ンコート法で塗布し、空気中230℃でベークし、膜厚
7μmのコア層3を形成した。用いたポリイミドの屈折
率は1.52で、ガラス転移温度Tgは250℃であ
る。
【0007】次に、コアパターンを形成するため、レジ
スト4をスピンコート法で塗布した後、コアのパターン
を持つ露光マスクを用いて露光し、引き続き現像を行う
ことによって、図1(C)に示すように、コアパターン
のレジスト4を形成した。その後、図1(D)に示すよ
うに、RIE装置を用いてエッチングを行うことによっ
て、コア層3の不要な部分を除去し、コアパターン部の
みのコア3を残し、その後、図1(E)に示すように、
コア3の上に残ったレジスト4を除去した。コア層4の
エッチング条件は、ガスとして酸素O2を用い、ガス圧
1Pa、rfパワーは300W、時間50分とした。次
に、図1(F)に示すように、パターニングにより形成
したコア3を覆うように、下部クラッド層2と同じ方法
で、上部クラッド層5を形成した。すなわち、UV硬化
エポキシ樹脂の溶液をスピンコート法で塗布し、その
後、この上部クラッド層5全面にUV光を照射すること
により硬化させて、上部クラッド層5を形成した。
【0008】次に、コア接続部を形成するために、ま
ず、図2(G)に示すように、上部クラッド層5まで形
成した光導波路上に、アセトン耐性のあるレジスト6を
スピンコートで塗布した。レジスト6にはPMGーSF
3(Microlithography Chemical Corp.社製)を用い
た。このレジスト6は、溶媒であるアセトンに溶解しな
いという特徴をもつ。次に、図2(H)に示すように、
光ファイバと接続する光導波路の端面から100μm程
度の所定部分のクラッド層を取り去り、コア3のみを露
出させるために、端面から100μmの間のみのレジス
ト6が除去できるパターンを持つ露光マスクを用いて露
光し、これを現像することにより、クラッド除去部の上
にあるレジスト6を除去した。ここでの露光には、レジ
ストPMGIーSF3の露光波長である250〜300
nmのUV光を用いた。次に、図2(J)に示すよう
に、レジストパターン6を形成した光導波路を、溶媒で
あるアセトンに浸漬して、端面から100μm程度にあ
る上部クラッド層5と下部クラッド層2を溶解した。こ
れにより長さ100μm程度のコア3を下部クラッド層
2およびと上部クラッド層5から露出させることができ
た。その後、上部クラッド層5の上に残っているレジス
ト6を除去した。
【0009】次に、図2(K)に示すように、基板1の
一部をダイシングにより取り去った。直前のプロセス終
了後の段階では、露出したコア3の端部と基板1端部と
が両者ともに同じ100μm程度飛び出しており、光フ
ァイバのコア径が10μm程度でクラッド径が125μ
m程度であることから、光導波路の露出したコア3と光
ファイバを接続する場合、光ファイバのクラッドが基板
1と接触することになる。これを避けるため、露出した
コア3の下部に当たる基板1をダイシングにより取り去
った。この実施形態の場合、光導波路の端面から95μ
m程度をダイシングにより除去した。
【0010】次に、図2(L)に示すように、光ファイ
バ10とコア3の接続と、UV硬化接着剤7による端面
部でのクラッド形成を行った。光ファイバ10には、コ
ア11の径10μm、クラッド12の径125μmのシ
ングルモード・光ファイバを用いた。コア3が露出して
いるため、光を通しながら調芯を行う必要がなく、四角
いコア3の中心と丸い光ファイバ10の中心が一致する
よう、幾何学的に形状を確認しながら、顕微鏡下で位置
合わせを行った。位置決めが終了したら、上下クラッド
層用のUV硬化エポキシ樹脂と同じ屈折率を持つUV硬
化接着剤7を接続部に垂らし、UV光を照射して固化し
た。このとき、接着剤7は、コア3と光ファイバ7を接
着するだけでなく、コア3の周辺全体に行き渡るように
することにより、一度クラッドを除去して露出したコア
3の回りに、再度クラッドを形成することができる。こ
の実施形態によれば、光導波路の端面部にコアのみが露
出しているため、幾何学的な形状により、顕微鏡下でコ
アと光ファイバとの位置決めができ、従来のような出力
光が最大となるよう位置決めする方法に比べて、調芯作
業が非常に簡単になる。
【0011】次に、本発明の第2の実施の形態を、この
実施形態の製造方法における光導波路部品の断面図を示
す図3を用いて説明する。この実施形態の製造方法にお
いては、まず、図1(A)〜図1(E)を用いて説明し
たプロセスと同じように、下部クラッド層用のUV硬化
エポキシ樹脂の溶液を塗布し、ベークし、その後、コア
用のポリイミドの溶液を塗布し、ベークし、更にパター
ン化することによって、図3(A)に示すように、3イ
ンチSiウエハ21上に、膜厚20μmの下部クラッド
層22を形成し、その上に、膜厚7μmのコア23を形
成した。次に、図3(B)に示すように、UV硬化エポ
キシ樹脂の溶液をスピンコート法で塗布し、上部クラッ
ド層25を形成した。ここで、エポキシ樹脂の屈折率
は、第1実施形態と同様に、1.51であり、ガラス転
移温度Tgは240℃である。次に、図3(C)に示す
ように、光導波路の端面のコア23を露出させてコア接
続部を形成するために、上部クラッド層25の基板1端
面から100μmの領域には、UV光が照射できないよ
うな露光マスク26を用いて、露光した。これにより、
光導波路の端部の所定部分以外の領域の上部クラッド層
25は硬化し、端部の上部クラッド25は未硬化の状態
にある。次に、図3(D)に示すように、端部の未硬化
部分の上部クラッド層25を、溶媒アセトンに浸漬して
除去した。これにより、光接続する光導波路の端面から
100μmの領域は、基板1上に下部クラッド層25と
コア23とが形成されている構造となる。
【0012】次に、図3(E)に示すように、光ファイ
バ10とコア23の接続と、UV硬化接着剤27による
端面部でのクラッド形成を行った。このプロセスは、第
1実施形態と同様に、四角いコア23の中心と丸い光フ
ァイバ10の中心が一致するよう、幾何学的に形状を確
認しながら、顕微鏡下で位置合わせを行い、位置決めが
終了したら、上下クラッド層用のUV硬化エポキシ樹脂
と同じ屈折率を持つUV硬化接着剤27を接続部に垂ら
し、UV光を照射して固化した。この実施形態において
も、光導波路の端面部にコアのみが露出しているため、
幾何学的な形状により、顕微鏡下でコアと光ファイバと
の位置決めができるため、調芯作業が非常に簡単にな
る。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
では、光ファイバとの接続部に当たる光導波路の端の部
分において、少なくとも上部クラッドを除去し、コアを
露出させるようにしているため、調芯作業が容易になる
等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態の製造方法を説明する
ために示した光導波路部品の断面図
【図2】 本発明の第1実施形態の製造方法を説明する
ために示した光導波路部品の断面図
【図3】 本発明の第2実施形態の製造方法を説明する
ために示した光導波路部品の断面図
【符号の説明】
1 Siウエハ 2 下部クラッド層 3 コア、コア層 4 レジスト 5 上部クラッド層 6 レジスト 7 UV硬化接着剤 10 光ファイバ 11 コア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前野 仁典 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 宮本 裕生 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 上川 真弘 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 (72)発明者 海部 勝晶 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA31 CA34 DA17 2H047 KA04 MA05 PA02 PA21 PA24 PA28 QA05 RA00 TA00 TA43

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、下部クラッド層とコアと上部ク
    ラッド層とからなる光導波路と、当該光導波路に光接続
    された光ファイバと、を有する光導波路部品の製造方法
    において、 前記基板上に、樹脂材料の前記下部クラッド層、当該下
    部クラッド層とは異なる樹脂材料の前記コア、および当
    該下部クラッド層と同じ樹脂材料の前記上部クラッド層
    を順に形成する工程と、 前記光ファイバとの接続部に当たる前記光導波路端部の
    所定部分を露出して残部の前記上部クラッド層をレジス
    トで覆い、前記所定部分の下部クラッド層と上部クラッ
    ド層とを溶剤で除去し、前記所定部分の前記コアを露出
    させる工程と、を有すること特徴とする光導波路部品の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 基板と、下部クラッド層とコアと上部ク
    ラッド層とからなる光導波路と、当該光導波路に光接続
    された光ファイバと、を有する光導波路部品の製造方法
    において、 前記基板上に、前記下部クラッド層および前記コアを順
    に形成する工程と、当該コア上および当該下部クラッド
    層上に、未硬化の紫外線硬化樹脂材料の前記上部クラッ
    ド層を形成する工程と、 前記光ファイバとの接続部に当たる前記光導波路端部の
    所定部分を残して、前記上部クラッド層を紫外線で露光
    し、その後、未露光部の前記上部クラッド層を溶剤で除
    去することにより、前記所定部分の前記コアを露出させ
    る工程と、を有すること特徴とする光導波路部品の製造
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181959A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Rohm & Haas Electronic Materials Llc 光ファイバーをプリント配線板の埋め込み型導波路に連結する方法および構造体
WO2022107762A1 (ja) * 2020-11-18 2022-05-27 日東電工株式会社 光学接続構造

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