JP2002082270A - 光学装置 - Google Patents
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- G02B6/3632—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the cross-sectional shape of the mechanical coupling means
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- G02B6/4228—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
- G02B6/423—Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光学的結合が比較的容易かつ高精度で行い得
る光学装置を提供する。 【解決手段】 レンズ素子１３が形成された光学基板１
１と、レンズ素子に光学的に結合される光学素子１６、
１９が設けられ、光学基板１１が実装される支持基板１
２とを含む光学装置１０。光学基板にはフォトリソエッ
チング技術により形成された凸部１４が設けられ、支持
基板には凸部を受け入れるべく適合しかつフォトリソエ
ッチング技術により形成される凹部１７、１８が設けら
れている。両基板１１、１２は、前記凸部および凹部の
係合により、それらの相対位置が規定されている。
る光学装置を提供する。 【解決手段】 レンズ素子１３が形成された光学基板１
１と、レンズ素子に光学的に結合される光学素子１６、
１９が設けられ、光学基板１１が実装される支持基板１
２とを含む光学装置１０。光学基板にはフォトリソエッ
チング技術により形成された凸部１４が設けられ、支持
基板には凸部を受け入れるべく適合しかつフォトリソエ
ッチング技術により形成される凹部１７、１８が設けら
れている。両基板１１、１２は、前記凸部および凹部の
係合により、それらの相対位置が規定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＧＨ素子のよう
なレンズ素子と該レンズ素子に結合される光学素子とを
含む光学装置に関し、特に、前記レンズ素子を含むこれ
ら光学素子のアライメントを容易とする光学装置に関す
る。
なレンズ素子と該レンズ素子に結合される光学素子とを
含む光学装置に関し、特に、前記レンズ素子を含むこれ
ら光学素子のアライメントを容易とする光学装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光学素子の光学的結合のためのアライメ
ント方法に、例えば、Tanaka 氏等により、IEIC Trans.
Electron. E80-C 第１０７〜１１１頁（１９９７年）
で開示されているようなパッシブアライメント法があ
る。この従来方法では、光ファイバと光源であるレーザ
チップとの両者の位置決めのために、シリコンプラット
フォームと呼ばれる支持基板が用いられる。このシリコ
ンプラットフォームには、光ファイバを受け入れるＶ字
状のエッチング溝が形成され、レーザチップを受ける半
田パッドが形成される。これらエッチング溝および半田
パッドは、フォトリソエッチング技術を用いて形成され
ることから、試験光等を用いたいわゆるアクティブアラ
イメント法を適用することなく、前記支持基板上で、例
えば１μｍ〜６μｍのビームスポット径のビームを取り
扱う両光学素子を、１〜２μｍの許容誤差内で高精度に
位置決めることができる。
ント方法に、例えば、Tanaka 氏等により、IEIC Trans.
Electron. E80-C 第１０７〜１１１頁（１９９７年）
で開示されているようなパッシブアライメント法があ
る。この従来方法では、光ファイバと光源であるレーザ
チップとの両者の位置決めのために、シリコンプラット
フォームと呼ばれる支持基板が用いられる。このシリコ
ンプラットフォームには、光ファイバを受け入れるＶ字
状のエッチング溝が形成され、レーザチップを受ける半
田パッドが形成される。これらエッチング溝および半田
パッドは、フォトリソエッチング技術を用いて形成され
ることから、試験光等を用いたいわゆるアクティブアラ
イメント法を適用することなく、前記支持基板上で、例
えば１μｍ〜６μｍのビームスポット径のビームを取り
扱う両光学素子を、１〜２μｍの許容誤差内で高精度に
位置決めることができる。
【０００３】前記した支持基板上の光学素子にレンズ素
子を結合する場合、このレンズ素子が形成された光学基
板と前記支持基板との正確なアライメントが必要とな
る。レンズ素子のうち、Computer Generated Hologram
（以下、単に、ＣＧＨ素子と称する。）のようなレンズ
素子は、半導体製造技術であるフォトリソ・エッチング
技術を用いて光学基板にエッチング処理を施すことよ
り、高精度で形成することができる。また、前記したエ
ッチングに用いるマスクの組み合わせにより、微小なＣ
ＧＨ素子に、光学レンズに見られるようなコリメート機
能あるいは集光機能およびプリズムに見られるような偏
向機能等の種々の光学特性を付与することができる。こ
のような微小なＣＧＨ素子を前記した支持基板上に位置
決められた光学素子に組み合わせる場合、このＣＧＨ素
子と支持基板上の光学素子との高精度での光学的結合を
実現するために、ＣＧＨ素子が形成された光学基板と、
前記支持基板とを高精度で位置決めする必要がある。
子を結合する場合、このレンズ素子が形成された光学基
板と前記支持基板との正確なアライメントが必要とな
る。レンズ素子のうち、Computer Generated Hologram
（以下、単に、ＣＧＨ素子と称する。）のようなレンズ
素子は、半導体製造技術であるフォトリソ・エッチング
技術を用いて光学基板にエッチング処理を施すことよ
り、高精度で形成することができる。また、前記したエ
ッチングに用いるマスクの組み合わせにより、微小なＣ
ＧＨ素子に、光学レンズに見られるようなコリメート機
能あるいは集光機能およびプリズムに見られるような偏
向機能等の種々の光学特性を付与することができる。こ
のような微小なＣＧＨ素子を前記した支持基板上に位置
決められた光学素子に組み合わせる場合、このＣＧＨ素
子と支持基板上の光学素子との高精度での光学的結合を
実現するために、ＣＧＨ素子が形成された光学基板と、
前記支持基板とを高精度で位置決めする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、前記したＣＧＨ素子のようなレンズ素子と、支持基
板に位置決められかつ前記レンズ素子に光学的に結合さ
れる光学素子とを含む光学装置であって光学的結合が比
較的容易かつ高精度で行い得る光学装置を提供すること
にある。
は、前記したＣＧＨ素子のようなレンズ素子と、支持基
板に位置決められかつ前記レンズ素子に光学的に結合さ
れる光学素子とを含む光学装置であって光学的結合が比
較的容易かつ高精度で行い得る光学装置を提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】〈構成〉本願発明は、一
方の面にレンズ素子が形成された光学基板と、前記レン
ズ素子に光学的に結合される光学素子が設けられ、前記
光学基板が実装される支持基板とを含む光学装置であっ
て、前記光学基板は、その他方の面に、フォトリソエッ
チング技術により形成される凸部を備え、前記支持基板
は、前記凸部を受け入れるべく適合しかつフォトリソエ
ッチング技術により形成される凹部を備え、前記凸部お
よび凹部の係合により、前記両基板の相対位置が規定さ
れていることを特徴とする光学装置。
方の面にレンズ素子が形成された光学基板と、前記レン
ズ素子に光学的に結合される光学素子が設けられ、前記
光学基板が実装される支持基板とを含む光学装置であっ
て、前記光学基板は、その他方の面に、フォトリソエッ
チング技術により形成される凸部を備え、前記支持基板
は、前記凸部を受け入れるべく適合しかつフォトリソエ
ッチング技術により形成される凹部を備え、前記凸部お
よび凹部の係合により、前記両基板の相対位置が規定さ
れていることを特徴とする光学装置。
【０００６】〈作用〉本発明によれば、前記レンズ素子
に結合される前記光学素子が設けられる前記支持基板
と、前記レンズ素子が形成された前記光学基板とは、フ
ォトリソエッチング技術を利用して形成される前記凸部
と前記凹部との係合により、相互に位置決められる。こ
のフォトリソエッチング技術によれば、相互に係合する
前記凸部および凹部を高精度で形成することが可能とな
ることから、パッシブアライメント法により、前記支持
基板上の前記光学素子と、前記光学基板に形成されたレ
ンズ素子とを、比較的容易かつ高精度で結合することが
可能となる。
に結合される前記光学素子が設けられる前記支持基板
と、前記レンズ素子が形成された前記光学基板とは、フ
ォトリソエッチング技術を利用して形成される前記凸部
と前記凹部との係合により、相互に位置決められる。こ
のフォトリソエッチング技術によれば、相互に係合する
前記凸部および凹部を高精度で形成することが可能とな
ることから、パッシブアライメント法により、前記支持
基板上の前記光学素子と、前記光学基板に形成されたレ
ンズ素子とを、比較的容易かつ高精度で結合することが
可能となる。
【０００７】前記凸部および前記凹部は、それぞれ対を
なして形成することが望ましい。前記凸部は、前記光学
基板の前記他方の面から該面に直角に立ち上がり、円形
横断面形状を有する凸部とすることが望ましい。前記支
持基板に設けられる前記凹部は、前記レンズ素子に光学
的に結合される前記光学素子が配置される面上で前記光
学基板の前記凸部を受け入れるべく該光学基板の前記他
方の面に向けて伸長しかつ前記支持基板の端面に至るエ
ッチング溝で構成することができる。
なして形成することが望ましい。前記凸部は、前記光学
基板の前記他方の面から該面に直角に立ち上がり、円形
横断面形状を有する凸部とすることが望ましい。前記支
持基板に設けられる前記凹部は、前記レンズ素子に光学
的に結合される前記光学素子が配置される面上で前記光
学基板の前記凸部を受け入れるべく該光学基板の前記他
方の面に向けて伸長しかつ前記支持基板の端面に至るエ
ッチング溝で構成することができる。
【０００８】また、前記支持基板は、前記光学素子の１
つである光ファイバを収容するためのエッチング溝がフ
ォトリソエッチング技術を用いて形成された面を有する
結晶基板で構成することができる。この結晶基板からな
る支持基板の前記凹部は、前記結晶基板の前記エッチン
グ溝が形成された前記面に前記エッチング溝と平行に伸
長しかつ前記支持基板の端面に至るエッチング溝で構成
することができる。
つである光ファイバを収容するためのエッチング溝がフ
ォトリソエッチング技術を用いて形成された面を有する
結晶基板で構成することができる。この結晶基板からな
る支持基板の前記凹部は、前記結晶基板の前記エッチン
グ溝が形成された前記面に前記エッチング溝と平行に伸
長しかつ前記支持基板の端面に至るエッチング溝で構成
することができる。
【０００９】また、前記光学基板は石英基板で構成する
ことができる。前記レンズ素子は、前記石英基板の一方
の面に形成される。前記凸部は、前記石英基板の他方の
面に塗布された感光性樹脂材料層の露光マスクを用いた
選択露光により硬化した部分を除く不要部分をエッチン
グ処理により除去して形成することができる。前記感光
性樹脂材料層は、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂材料で構成す
ることができる。
ことができる。前記レンズ素子は、前記石英基板の一方
の面に形成される。前記凸部は、前記石英基板の他方の
面に塗布された感光性樹脂材料層の露光マスクを用いた
選択露光により硬化した部分を除く不要部分をエッチン
グ処理により除去して形成することができる。前記感光
性樹脂材料層は、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂材料で構成す
ることができる。
【００１０】また、前記光学基板はシリコン基板で構成
することができる。前記レンズ素子は、前記シリコン基
板の一方の面に形成される。前記凸部は、前記シリコン
基板の他方の面に形成されるマスクを用いた選択エッチ
ング処理により前記マスクから露出した不要部分を除去
して形成することができる。
することができる。前記レンズ素子は、前記シリコン基
板の一方の面に形成される。前記凸部は、前記シリコン
基板の他方の面に形成されるマスクを用いた選択エッチ
ング処理により前記マスクから露出した不要部分を除去
して形成することができる。
【００１１】また、前記支持基板は、半導体結晶基板の
ような結晶基板で構成することができる。前記凹部は、
マスクおよび異方性エッチングガスを用いた前記結晶基
板への選択エッチング処理により形成されたＶ溝で構成
することができる。
ような結晶基板で構成することができる。前記凹部は、
マスクおよび異方性エッチングガスを用いた前記結晶基
板への選択エッチング処理により形成されたＶ溝で構成
することができる。
【００１２】また、前記支持基板は、ポリマー基板と、
該ポリマー基板上に塗布された感光性樹脂材料層とで構
成することができる。前記樹脂材料層には、露光マスク
を用いた選択露光により前記樹脂材料層の硬化した部分
を除く不要部分をエッチング処理により除去して形成さ
れた凹溝が前記凸部を受け入れるための前記凹部として
形成される。
該ポリマー基板上に塗布された感光性樹脂材料層とで構
成することができる。前記樹脂材料層には、露光マスク
を用いた選択露光により前記樹脂材料層の硬化した部分
を除く不要部分をエッチング処理により除去して形成さ
れた凹溝が前記凸部を受け入れるための前記凹部として
形成される。
【００１３】前記光学基板に形成される前記レンズ素子
として、光の回折現象を利用した回折光学素子であるＣ
ＧＨ素子の他、バルクレンズあるいは非球面レンズ等、
種々のレンズ素子を採用することができる。
として、光の回折現象を利用した回折光学素子であるＣ
ＧＨ素子の他、バルクレンズあるいは非球面レンズ等、
種々のレンズ素子を採用することができる。
【００１４】また、前記支持基板には、前記した光ファ
イバの他、レーザダイオード或いはフォトダイオードの
ような発光器等、種々の光学素子を設けることができ
る。
イバの他、レーザダイオード或いはフォトダイオードの
ような発光器等、種々の光学素子を設けることができ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る光学装置の具体例１
を概略的に示す斜視図である。本発明に係る光学装置１
０は、レンズ素子が形成される光学基板１１と、該光学
基板が組み付けられる支持基板１２とを備える。
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１は、本発明に係る光学装置の具体例１
を概略的に示す斜視図である。本発明に係る光学装置１
０は、レンズ素子が形成される光学基板１１と、該光学
基板が組み付けられる支持基板１２とを備える。
【００１６】光学基板１１は、石英からなる。石英１１
は、例えば５００〜５０００μｍ、より好ましくは１０
００〜３０００μｍの厚さ寸法を有する。石英すなわち
光学基板１１の一方の面１１ａには、図示の例では、レ
ンズ素子として、例えば５０〜１０００μｍ、より好ま
しくは１００〜８００μｍの直径を有するＣＧＨ素子１
３が形成されている。また、光学基板１１の他方の面１
１ｂには、一対の凸部１４が設けられている。
は、例えば５００〜５０００μｍ、より好ましくは１０
００〜３０００μｍの厚さ寸法を有する。石英すなわち
光学基板１１の一方の面１１ａには、図示の例では、レ
ンズ素子として、例えば５０〜１０００μｍ、より好ま
しくは１００〜８００μｍの直径を有するＣＧＨ素子１
３が形成されている。また、光学基板１１の他方の面１
１ｂには、一対の凸部１４が設けられている。
【００１７】ＣＧＨ素子１３は、従来よく知られている
ように、所望の回折光学特性に応じたマスクパターンを
計算機により求め、各マスクパターンを用いたフォトリ
ソグラフィ法により、光学基板１１の一方の面１１ａに
エッチング処理を施すことにより、形成される。これに
より、例えば集光機能、コリメート機能あるいは偏向機
能等、所望の１または複数の光学機能を有するＣＧＨ素
子１３を形成することができる。このＣＧＨ素子１３の
ためのエッチング処理で、光学基板１１の一方の面１１
ａに、ＣＧＨ素子１３との相対位置を特定するためのマ
ーキング１５を形成することが望ましい。
ように、所望の回折光学特性に応じたマスクパターンを
計算機により求め、各マスクパターンを用いたフォトリ
ソグラフィ法により、光学基板１１の一方の面１１ａに
エッチング処理を施すことにより、形成される。これに
より、例えば集光機能、コリメート機能あるいは偏向機
能等、所望の１または複数の光学機能を有するＣＧＨ素
子１３を形成することができる。このＣＧＨ素子１３の
ためのエッチング処理で、光学基板１１の一方の面１１
ａに、ＣＧＨ素子１３との相対位置を特定するためのマ
ーキング１５を形成することが望ましい。
【００１８】前記したＣＧＨ素子１３は、従来よく知ら
れているように、半導体製造工程で用いられるフォトリ
ソエッチング技術により形成されることから、光学基板
１１の面１１ａ上の所望箇所に１μｍ以下の許容誤差内
で正確に形成することができる。
れているように、半導体製造工程で用いられるフォトリ
ソエッチング技術により形成されることから、光学基板
１１の面１１ａ上の所望箇所に１μｍ以下の許容誤差内
で正確に形成することができる。
【００１９】光学基板１１の他方の面１１ｂに設けられ
た凸部１４は、例えばＵＶ硬化型エポキシ樹脂のような
感光膜を用いて形成されている。すなわち、光学基板１
１の他方の面１１ｂの全面に、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂
材料のような感光性樹脂材料をほぼ均一塗布し、これに
より、例えば１０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜
２００μｍのほぼ均一な厚さ寸法を有する感光性樹脂材
料層を形成する。この樹脂材料層は、図示しない露光マ
スクを用いて選択露光を受ける。この露光により、前記
樹脂材料層の露光を受けた部分（１４）が硬化する。露
光後、例えばウエットエッチング処理により、前記樹脂
材料層の前記した硬化部分（１４）を除く不要部分が除
去され、これにより、例えば１２５μｍの直径を有する
円柱状の凸部１４が形成される。
た凸部１４は、例えばＵＶ硬化型エポキシ樹脂のような
感光膜を用いて形成されている。すなわち、光学基板１
１の他方の面１１ｂの全面に、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂
材料のような感光性樹脂材料をほぼ均一塗布し、これに
より、例えば１０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜
２００μｍのほぼ均一な厚さ寸法を有する感光性樹脂材
料層を形成する。この樹脂材料層は、図示しない露光マ
スクを用いて選択露光を受ける。この露光により、前記
樹脂材料層の露光を受けた部分（１４）が硬化する。露
光後、例えばウエットエッチング処理により、前記樹脂
材料層の前記した硬化部分（１４）を除く不要部分が除
去され、これにより、例えば１２５μｍの直径を有する
円柱状の凸部１４が形成される。
【００２０】前記した凸部１４の形成は、前記したよう
に、露光マスクおよびエッチング処理を含むフォトリソ
エッチング技術を用いて形成され、しかも前記露光マス
クは、ＣＧＨ素子１３の形成時に形成されたマーキング
１５を用いて位置決めされることから、凸部１４は、Ｃ
ＧＨ素子１３に関して、１μｍ以下の高い精度で、位置
決められ、形成される。
に、露光マスクおよびエッチング処理を含むフォトリソ
エッチング技術を用いて形成され、しかも前記露光マス
クは、ＣＧＨ素子１３の形成時に形成されたマーキング
１５を用いて位置決めされることから、凸部１４は、Ｃ
ＧＨ素子１３に関して、１μｍ以下の高い精度で、位置
決められ、形成される。
【００２１】ＣＧＨ素子１３に光学的に結合される光学
素子は、図１に示す例では、光ファイバ１６であり、該
光ファイバを支持する支持基板１２は、例えば従来よく
知られてたシリコン結晶基板からなる。支持基板１２の
上面１２ａには、ＣＧＨ素子１３に光学的に結合される
光ファイバ１６を保持するためのＶ字溝１７が形成され
ている。Ｖ字溝１７は、従来よく知られているように、
フォトリソエッチング技術を利用して形成することによ
り、面１２ａ上に高精度で形成することができる。特
に、支持基板１２が前記した結晶基板から成るとき、エ
ッチング処理として、結晶性を利用した異方性エッチン
グ処理を行うことにより、特定の格子面により、一層正
確なＶ字溝を形成することが可能となる。
素子は、図１に示す例では、光ファイバ１６であり、該
光ファイバを支持する支持基板１２は、例えば従来よく
知られてたシリコン結晶基板からなる。支持基板１２の
上面１２ａには、ＣＧＨ素子１３に光学的に結合される
光ファイバ１６を保持するためのＶ字溝１７が形成され
ている。Ｖ字溝１７は、従来よく知られているように、
フォトリソエッチング技術を利用して形成することによ
り、面１２ａ上に高精度で形成することができる。特
に、支持基板１２が前記した結晶基板から成るとき、エ
ッチング処理として、結晶性を利用した異方性エッチン
グ処理を行うことにより、特定の格子面により、一層正
確なＶ字溝を形成することが可能となる。
【００２２】支持基板１２の上面１２ａには、光ファイ
バ１６のためのＶ字溝１７に加えて、光学基板１１の対
応する凸部１４を受けるための一対のエッチング溝１８
が形成されている。一対のエッチング溝１８は、Ｖ字溝
１７と平行に伸び、支持基板１２の両端面１２ｂおよび
１２ｃに達する。一対のエッチング溝１８は、Ｖ字溝１
７の形成のためのフォトリソエッチング処理で、単一の
レジストマスクを用いて形成することができ、これによ
り各エッチング溝１８は、Ｖ字溝１７に関して高精度
で、位置決められ、形成される。
バ１６のためのＶ字溝１７に加えて、光学基板１１の対
応する凸部１４を受けるための一対のエッチング溝１８
が形成されている。一対のエッチング溝１８は、Ｖ字溝
１７と平行に伸び、支持基板１２の両端面１２ｂおよび
１２ｃに達する。一対のエッチング溝１８は、Ｖ字溝１
７の形成のためのフォトリソエッチング処理で、単一の
レジストマスクを用いて形成することができ、これによ
り各エッチング溝１８は、Ｖ字溝１７に関して高精度
で、位置決められ、形成される。
【００２３】支持基板１２の一方の端面１２ｂに光学基
板１１の他方の面１１ｂが当接するように、両基板１１
および１２が組み立てられるとき、支持基板１２の一対
のエッチング溝１８は、支持基板１２の端面１２ｂに開
放する端部近傍で、対応する各凸部１４の下縁部を受け
入れる。
板１１の他方の面１１ｂが当接するように、両基板１１
および１２が組み立てられるとき、支持基板１２の一対
のエッチング溝１８は、支持基板１２の端面１２ｂに開
放する端部近傍で、対応する各凸部１４の下縁部を受け
入れる。
【００２４】前記した凸部１４と、エッチング溝１８か
らなる凹部１８との係合により、光学基板１１と支持基
板１２との位置決めがなされ、必要に応じて光学基板１
１と１２が固定的に結合される。
らなる凹部１８との係合により、光学基板１１と支持基
板１２との位置決めがなされ、必要に応じて光学基板１
１と１２が固定的に結合される。
【００２５】この両基板１１および１２の位置決めで
は、凸部１４がＣＧＨ素子１３に関して高精度で形成さ
れ、また凹部１８が光ファイバ１６を受け入れるＶ字溝
１７すなわち光ファイバ１６に関して高精度で形成され
ていることから、凸部１４および凹部１８との係合によ
り、レンズ素子であるＣＧＨ素子１３と、これに光学的
に結合される光学素子である光ファイバ１６との高精度
での光軸合わせが実際の光を用いることなく可能とな
る。
は、凸部１４がＣＧＨ素子１３に関して高精度で形成さ
れ、また凹部１８が光ファイバ１６を受け入れるＶ字溝
１７すなわち光ファイバ１６に関して高精度で形成され
ていることから、凸部１４および凹部１８との係合によ
り、レンズ素子であるＣＧＨ素子１３と、これに光学的
に結合される光学素子である光ファイバ１６との高精度
での光軸合わせが実際の光を用いることなく可能とな
る。
【００２６】このことから、従来のようなアクティブア
ライメント法を適用することなく、単に凸部１４および
凹部１８を係合させることにより、図１に示すようなｘ
軸、ｙ軸およびｚ軸方向の誤差が１μｍ以下の精度で、
しかも光軸の傾きのずれが約０．１９度以下という実質
的にずれを無視し得る角度の誤差範囲内で、ＣＧＨ素子
１３と光ファイバ１６との光軸合わせであるアライメン
トを行うことができ、両素子１３および１６を適切に結
合することが可能となる。
ライメント法を適用することなく、単に凸部１４および
凹部１８を係合させることにより、図１に示すようなｘ
軸、ｙ軸およびｚ軸方向の誤差が１μｍ以下の精度で、
しかも光軸の傾きのずれが約０．１９度以下という実質
的にずれを無視し得る角度の誤差範囲内で、ＣＧＨ素子
１３と光ファイバ１６との光軸合わせであるアライメン
トを行うことができ、両素子１３および１６を適切に結
合することが可能となる。
【００２７】従って、本発明に係る光学装置１０によれ
ば、アクティブアライメント法を適用することなく、迅
速かつ容易な光軸合わせのためのアライメントが可能と
なる。
ば、アクティブアライメント法を適用することなく、迅
速かつ容易な光軸合わせのためのアライメントが可能と
なる。
【００２８】光学基板１１に設けられる凸部１４をその
光学基板１１と異なる材料である前記したような感光性
樹脂材料で形成することに代えて、前記凸部を光学基板
材料自体でこれに一体に形成することができる。この光
学基板１１から成る凸部は、光学基板１１の他方の面１
１ｂにフォトリソエッチング技術を施すことにより、光
学基板１１の面１１ｂの凸部となるべき部分を除く不要
部分を除去することにより、形成することができる。し
かしながら、前記したとおり、光学基板１１が石英から
成る場合、該石英の適正なエッチング処理が容易ではな
いことから、前記したような感光性樹脂材料層のフォト
リソエッチング技術により、凸部１４を形成することが
好ましい。
光学基板１１と異なる材料である前記したような感光性
樹脂材料で形成することに代えて、前記凸部を光学基板
材料自体でこれに一体に形成することができる。この光
学基板１１から成る凸部は、光学基板１１の他方の面１
１ｂにフォトリソエッチング技術を施すことにより、光
学基板１１の面１１ｂの凸部となるべき部分を除く不要
部分を除去することにより、形成することができる。し
かしながら、前記したとおり、光学基板１１が石英から
成る場合、該石英の適正なエッチング処理が容易ではな
いことから、前記したような感光性樹脂材料層のフォト
リソエッチング技術により、凸部１４を形成することが
好ましい。
【００２９】また、光学基板１１は、シリコン基板で構
成することができる。シリコン基板は、石英基板に比較
して、例えば塩素系あるいはフッ素系のエッチングガス
を用いるエッチング処理により、高精度での加工が容易
である。このことから、高精度の凸部１４を光学基板１
１と一体に形成する上で、光学基板１１にシリコン基板
を用いることが有利である。
成することができる。シリコン基板は、石英基板に比較
して、例えば塩素系あるいはフッ素系のエッチングガス
を用いるエッチング処理により、高精度での加工が容易
である。このことから、高精度の凸部１４を光学基板１
１と一体に形成する上で、光学基板１１にシリコン基板
を用いることが有利である。
【００３０】〈具体例２〉図１の具体例１は、レンズ素
子１３に結合される光学素子が光ファイバ１６の例を示
した。図２の具体例２は、この光学素子がレーザダイオ
ード１９の例を示す。レーザダイオード１９は、従来よ
く知られた半導体チップの形態で形成されており、図示
しない半田パッドを介してその発光面１９ａを光学基板
１１のレンズ素子１３ｂに向けるべく、支持基板１２の
前記一方の端面１２ｂに沿わせてその上面１２ａ上に固
定されている。
子１３に結合される光学素子が光ファイバ１６の例を示
した。図２の具体例２は、この光学素子がレーザダイオ
ード１９の例を示す。レーザダイオード１９は、従来よ
く知られた半導体チップの形態で形成されており、図示
しない半田パッドを介してその発光面１９ａを光学基板
１１のレンズ素子１３ｂに向けるべく、支持基板１２の
前記一方の端面１２ｂに沿わせてその上面１２ａ上に固
定されている。
【００３１】レーザダイオード１９のための前記した半
田パッドは、従来よく知られているように、半導体製造
技術を利用して支持基板１２の面１２ａ上に、高精度で
形成することができる。また、光学基板１１の凸部１４
を受けるＶ字溝１８は、前記半田パッドにおけると同様
に、フォトリソエッチング技術を利用して形成すること
により、面１２ａ上に高精度で形成することができる。
田パッドは、従来よく知られているように、半導体製造
技術を利用して支持基板１２の面１２ａ上に、高精度で
形成することができる。また、光学基板１１の凸部１４
を受けるＶ字溝１８は、前記半田パッドにおけると同様
に、フォトリソエッチング技術を利用して形成すること
により、面１２ａ上に高精度で形成することができる。
【００３２】従って、具体例２の光学装置１０によれ
ば、具体例１におけると同様に、単に凸部１４および凹
部１８を係合させることにより、ＣＧＨ素子１３とレー
ザダイオード１９との光軸合わせであるアライメントを
行うことができ、両素子１３および１９を適切に結合す
ることが可能となる。
ば、具体例１におけると同様に、単に凸部１４および凹
部１８を係合させることにより、ＣＧＨ素子１３とレー
ザダイオード１９との光軸合わせであるアライメントを
行うことができ、両素子１３および１９を適切に結合す
ることが可能となる。
【００３３】具体例２では、レーザダイオードの例を示
したが、これに代えて、例えばフォトダイオードのよう
な種々の発光器、フォトトランジスタのような受光器あ
るいはその他の光学素子を支持基板１２上に配置するこ
とができる。
したが、これに代えて、例えばフォトダイオードのよう
な種々の発光器、フォトトランジスタのような受光器あ
るいはその他の光学素子を支持基板１２上に配置するこ
とができる。
【００３４】〈具体例３〉図３に示す具体例３では、支
持基板１２に保持される光ファイバ１６を収容するため
のＶ字溝１７が、光学基板１１の一対の凸部１４の一方
を受ける凹部として、併用されている。また、両凸部１
４は、頂角を下方に向けて形成された三角形の横断面形
状を有する。
持基板１２に保持される光ファイバ１６を収容するため
のＶ字溝１７が、光学基板１１の一対の凸部１４の一方
を受ける凹部として、併用されている。また、両凸部１
４は、頂角を下方に向けて形成された三角形の横断面形
状を有する。
【００３５】図３に示す例では、光学基板１１のレンズ
素子１３が形成された面１１ａと反対側の面１１ｂの上
半部には、前記したと同様なＵＶ硬化型エポキシ樹脂層
２０が形成されている。前記エポキシ樹脂層２０は、透
光性を示すことから、このエポキシ樹脂層２０により、
レンズ素子１３への光の透過が阻止されることはない。
素子１３が形成された面１１ａと反対側の面１１ｂの上
半部には、前記したと同様なＵＶ硬化型エポキシ樹脂層
２０が形成されている。前記エポキシ樹脂層２０は、透
光性を示すことから、このエポキシ樹脂層２０により、
レンズ素子１３への光の透過が阻止されることはない。
【００３６】エポキシ樹脂層２０の下縁には、該樹脂層
と一体に凸部１４が形成されている。一方の凸部１４
は、支持基板１２の上面１２ａに形成されたエッチング
溝１８に適合すべく、該溝の断面形状に対応する三角の
横断面形状を有し、他方の凸部１４は、光ファイバ１６
の端面を支持基板１２の一方の端面１２ｂから間隔をお
いて受け入れるＶ字溝１７の端部に適合すべく、その溝
１７の断面形状に対応する三角の横断面形状を有する。
と一体に凸部１４が形成されている。一方の凸部１４
は、支持基板１２の上面１２ａに形成されたエッチング
溝１８に適合すべく、該溝の断面形状に対応する三角の
横断面形状を有し、他方の凸部１４は、光ファイバ１６
の端面を支持基板１２の一方の端面１２ｂから間隔をお
いて受け入れるＶ字溝１７の端部に適合すべく、その溝
１７の断面形状に対応する三角の横断面形状を有する。
【００３７】前記した一対の凸部１４を含むエポキシ樹
脂層２０は、具体例１に沿って説明したと同様に、光学
基板１１の他方の面１１ｂの全面に、ＵＶ硬化型エポキ
シ樹脂材料をほぼ均一塗布した後、該エポキシ樹脂材料
に図示しない露光マスクを用いて選択露光を施し、この
選択露光により硬化した部分（１４および２０）を除く
不要部分を除去することにより、形成することができ
る。
脂層２０は、具体例１に沿って説明したと同様に、光学
基板１１の他方の面１１ｂの全面に、ＵＶ硬化型エポキ
シ樹脂材料をほぼ均一塗布した後、該エポキシ樹脂材料
に図示しない露光マスクを用いて選択露光を施し、この
選択露光により硬化した部分（１４および２０）を除く
不要部分を除去することにより、形成することができ
る。
【００３８】前記したとおり、具体例３の凸部１４は、
フォトリソエッチング技術を用いて形成されることか
ら、レンズ素子１３に関して、高精度で形成することが
できる。従って、両凸部１４と、対応する凹部１７およ
び１８との係合により、具体例１および２に示したと同
様に、レンズ素子１３と光ファイバ１６との高精度での
アライメントが容易に行える。
フォトリソエッチング技術を用いて形成されることか
ら、レンズ素子１３に関して、高精度で形成することが
できる。従って、両凸部１４と、対応する凹部１７およ
び１８との係合により、具体例１および２に示したと同
様に、レンズ素子１３と光ファイバ１６との高精度での
アライメントが容易に行える。
【００３９】エポキシ樹脂層２０の下縁に設けられる凸
部１４の断面形状は、前記した三角形状に代えて、半円
横断面形状の他、凹部１７および１８に受け入れられる
種々の断面形状を採用することができる。
部１４の断面形状は、前記した三角形状に代えて、半円
横断面形状の他、凹部１７および１８に受け入れられる
種々の断面形状を採用することができる。
【００４０】〈具体例４〉図４に示す具体例４では、支
持基板１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
のようなポリマーから成る基板層２１と、該基板層上に
形成された例えばＵＶ硬化型エポキシ樹脂層２２とから
成る。
持基板１２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
のようなポリマーから成る基板層２１と、該基板層上に
形成された例えばＵＶ硬化型エポキシ樹脂層２２とから
成る。
【００４１】ＵＶ硬化型エポキシ樹脂層２２は、基板層
２１の上面２１ａ上で、支持基板１２の幅方向へ相互に
間隔をおいて該支持基板の一端１２ｂから他方の端面１
２ｂへ向けて伸長する帯状部分２２ａからなり、各帯状
部分２２ａ間で、光ファイバ１６を受ける凹部１７、対
応する凸部１４を受けるそれぞれの凹部１８が規定され
ている。
２１の上面２１ａ上で、支持基板１２の幅方向へ相互に
間隔をおいて該支持基板の一端１２ｂから他方の端面１
２ｂへ向けて伸長する帯状部分２２ａからなり、各帯状
部分２２ａ間で、光ファイバ１６を受ける凹部１７、対
応する凸部１４を受けるそれぞれの凹部１８が規定され
ている。
【００４２】前記ＵＶ硬化型エポキシ樹脂層２２の各帯
状部分２２ａは、基板層２１の上面２１ａの全面に、Ｕ
Ｖ硬化型エポキシ樹脂材料をほぼ均一塗布した後、該エ
ポキシ樹脂材料に図示しない露光マスクを用いて選択露
光を施し、この選択露光により硬化した部分（２２ａ）
を除く不要部分をエッチング処理で除去することによ
り、形成することができる。
状部分２２ａは、基板層２１の上面２１ａの全面に、Ｕ
Ｖ硬化型エポキシ樹脂材料をほぼ均一塗布した後、該エ
ポキシ樹脂材料に図示しない露光マスクを用いて選択露
光を施し、この選択露光により硬化した部分（２２ａ）
を除く不要部分をエッチング処理で除去することによ
り、形成することができる。
【００４３】図４に示す例では、各凹部１７および１８
は、基板層２１の上面２１ａにより規定される底部１７
ａ、１８ａと、該底部の両側縁から直角に立ち上がる一
対の側壁部１７ｂ、１８ｂとで規定される全体にＵ字状
のエッチング溝が示されている。Ｕ字溝１７の幅寸法
は、該溝に受け入れられる凸部１４の下縁部を受け入れ
るに必要な幅寸法であれば、凸部１４の直径よりも小さ
な値に設定することができ、同様に、Ｕ字溝１８の幅寸
法は、これに受け入れられる光ファイバ１６の外径（直
径）よりも小さな値に設定することができる。
は、基板層２１の上面２１ａにより規定される底部１７
ａ、１８ａと、該底部の両側縁から直角に立ち上がる一
対の側壁部１７ｂ、１８ｂとで規定される全体にＵ字状
のエッチング溝が示されている。Ｕ字溝１７の幅寸法
は、該溝に受け入れられる凸部１４の下縁部を受け入れ
るに必要な幅寸法であれば、凸部１４の直径よりも小さ
な値に設定することができ、同様に、Ｕ字溝１８の幅寸
法は、これに受け入れられる光ファイバ１６の外径（直
径）よりも小さな値に設定することができる。
【００４４】また、各Ｕ字溝１７および１８の断面形状
は、Ｖ字形状等、適宜選択することができる。また、基
板層２１は、ポリマーに代えて、種々の材料を適用する
ことができる。
は、Ｖ字形状等、適宜選択することができる。また、基
板層２１は、ポリマーに代えて、種々の材料を適用する
ことができる。
【００４５】前記したところでは、光学基板１１に単一
のＣＧＨ素子が設けられた例について説明したが、この
ＣＧＨ素子に代えて、バルクレンズあるいは非球面レン
ズ等の必要数のレンズ素子を光学基板１１に形成するこ
とができ、またこの複数のレンズ素子に対応して支持基
板１２に複数の光学素子を配置することができる。
のＣＧＨ素子が設けられた例について説明したが、この
ＣＧＨ素子に代えて、バルクレンズあるいは非球面レン
ズ等の必要数のレンズ素子を光学基板１１に形成するこ
とができ、またこの複数のレンズ素子に対応して支持基
板１２に複数の光学素子を配置することができる。
【００４６】
【発明の効果】本発明によれば、前記したように、ＣＧ
Ｈ素子のようなレンズ素子が形成された光学基板と、前
記レンズ素子に光学的に結合される光学素子が高精度で
位置決められる支持基板とは、フォトリソエッチング技
術を用いてそれぞれに高精度に形成された凸部および凹
部の係合により、高精度で相互の位置決めがなされるこ
とから、前記レンズ素子と該レンズ素子に光学的に結合
される前記光学素子とを比較的容易かつ高精度で結合す
ることができる。
Ｈ素子のようなレンズ素子が形成された光学基板と、前
記レンズ素子に光学的に結合される光学素子が高精度で
位置決められる支持基板とは、フォトリソエッチング技
術を用いてそれぞれに高精度に形成された凸部および凹
部の係合により、高精度で相互の位置決めがなされるこ
とから、前記レンズ素子と該レンズ素子に光学的に結合
される前記光学素子とを比較的容易かつ高精度で結合す
ることができる。
【図１】本発明に係る光学装置の具体例１を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明に係る光学装置の具体例２を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明に係る光学装置の具体例３を示す斜視図
である。
である。
【図４】本発明に係る光学装置の具体例４を示す斜視図
である。
である。
１０ 光学装置 １１ 光学基板 １２ 支持基板 １３ レンズ素子（ＣＧＨ素子） １４ 凸部 １６、１９ 光学素子 １７、１８ 凹部（エッチング溝） ２１ 基板層（ポリマー基板） ２２ ＵＶ硬化型エポキシ樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高森 毅 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 BA02 BA11 CA33 DA03 DA04 DA06 DA11 DA12 2H043 AE04 AE14 AE18 AE23 2H049 CA01 CA05 CA07 CA15 CA23
Claims (11)
- 【請求項１】 一方の面にレンズ素子が形成された光学
基板と、前記レンズ素子に光学的に結合される光学素子
が設けられ、前記光学基板が実装される支持基板とを含
む光学装置であって、前記光学基板は、その他方の面
に、フォトリソエッチング技術により形成される凸部を
備え、前記支持基板は、前記凸部を受け入れるべく適合
しかつフォトリソエッチング技術により形成される凹部
を備え、前記凸部および凹部の係合により、前記両基板
の相対位置が規定されていることを特徴とする光学装
置。 - 【請求項２】 前記凸部および前記凹部は、それぞれ対
をなして形成されている請求項１記載の光学装置。 - 【請求項３】 前記凸部は、前記光学基板の前記他方の
面から該面に直角に立ち上がり、円形横断面形状を有す
る請求項１記載の光学装置。 - 【請求項４】 前記支持基板は、前記レンズ素子に光学
的に結合される前記光学素子が配置される面を有し、前
記凹部は、前記光学素子が配置された前記面上で前記光
学基板の前記凸部を受け入れるべく該光学基板の前記他
方の面に向けて伸長しかつ前記支持基板の端面に至るエ
ッチング溝からなる請求項１記載の光学装置。 - 【請求項５】 前記支持基板は、前記光学素子の１つで
ある光ファイバを収容するためのエッチング溝がフォト
リソエッチング技術を用いて形成された面を有する結晶
基板からなり、前記凹部は、前記結晶基板の前記エッチ
ング溝が形成された前記面に前記エッチング溝と平行に
伸長しかつ前記支持基板の端面に至るエッチング溝から
なる請求項１記載の光学装置。 - 【請求項６】 前記光学基板は石英基板であり、前記レ
ンズ素子は、前記石英基板の一方の面に形成され、前記
凸部は、前記石英基板の他方の面に塗布された感光性樹
脂材料層の露光マスクを用いた選択露光により硬化した
部分を除く不要部分をエッチング処理により除去して形
成されている請求項１記載の光学装置。 - 【請求項７】 前記感光性樹脂材料層はＵＶ硬化型エポ
キシ樹脂材料からなる請求項６記載の光学装置。 - 【請求項８】 前記光学基板はシリコン基板であり、前
記レンズ素子は、前記シリコン基板の一方の面に形成さ
れ、前記凸部は、前記シリコン基板の他方の面に形成さ
れるマスクを用いた選択エッチング処理により前記マス
クから露出した不要部分を除去して形成されている請求
項１記載の光学装置。 - 【請求項９】 前記支持基板は結晶基板からなり、前記
凹部はマスクおよび異方性エッチングガスを用いた前記
結晶基板への選択エッチング処理により形成されたＶ溝
からなる請求項１記載の光学装置。 - 【請求項１０】 前記支持基板は、ポリマー基板と、該
ポリマー基板上に塗布された感光性樹脂材料層とから成
り、該樹脂材料層には、露光マスクを用いた選択露光に
より前記樹脂材料層の硬化した部分を除く不要部分をエ
ッチング処理により除去して形成された凹溝が、前記凸
部を受け入れるための前記凹部として、形成されている
請求項１記載の光学装置。 - 【請求項１１】 前記レンズ素子はＣＧＨ素子である請
求項１記載の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000274253A JP4182631B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 光学装置 |
| US09/918,829 US6934449B2 (en) | 2000-09-11 | 2001-08-01 | Optical device permitting passive alignment of lens element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000274253A JP4182631B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002082270A true JP2002082270A (ja) | 2002-03-22 |
| JP4182631B2 JP4182631B2 (ja) | 2008-11-19 |
Family
ID=18760040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000274253A Expired - Fee Related JP4182631B2 (ja) | 2000-09-11 | 2000-09-11 | 光学装置 |
Country Status (2)
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|---|---|
| US (1) | US6934449B2 (ja) |
| JP (1) | JP4182631B2 (ja) |
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| JP2017538167A (ja) * | 2014-12-16 | 2017-12-21 | ティーイー コネクティビティ ネーデルランド ビーヴイＴＥ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｎｅｄｅｒｌａｎｄ ＢＶ | パッシブアライメント方式の光学アセンブリ |
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|---|---|---|---|---|
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| US7095620B2 (en) * | 2002-11-27 | 2006-08-22 | International Business Machines Corp. | Optically connectable circuit board with optical component(s) mounted thereon |
| US6868206B2 (en) * | 2003-03-19 | 2005-03-15 | Chromux Technologies, Inc. | Multiple channel optical assembly and method of manufacture |
| ATE350693T1 (de) * | 2004-04-24 | 2007-01-15 | Winwatch Sa | Verfahren zum integrieren mindestens eines elektronischen moduls in oder auf dem glas einer uhr |
| US8503840B2 (en) * | 2010-08-23 | 2013-08-06 | Lockheed Martin Corporation | Optical-fiber array method and apparatus |
| US10209452B1 (en) | 2018-03-12 | 2019-02-19 | Cloud Light Technology Limited | Method for fabricating silicon photonics package, active alignment method for light coupling, and silicon photonics package |
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