JP2002107580A - 光学装置 - Google Patents
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
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- 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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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram 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、前記レンズ素子に光学的に結合される光学素子１
５、１６、２３が設けられ、光学基板１１が実装される
支持基板１２とを含む光学装置１０。支持基板１２は、
前記光学素子が支持され部分的にエッチング処理を受け
る表層１２ｃと、該表層下にあって該表層のためのエッ
チング媒体に関してエッチングストッパとして機能する
エッチングストッパ層１２ｂとを備える積層構造を有す
る。前記エッチング処理により前記表層から露出した前
記エッチングストッパ層上に前記光学基板が載置されて
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、前記レンズ素子に光学的に結合される光学素子１
５、１６、２３が設けられ、光学基板１１が実装される
支持基板１２とを含む光学装置１０。支持基板１２は、
前記光学素子が支持され部分的にエッチング処理を受け
る表層１２ｃと、該表層下にあって該表層のためのエッ
チング媒体に関してエッチングストッパとして機能する
エッチングストッパ層１２ｂとを備える積層構造を有す
る。前記エッチング処理により前記表層から露出した前
記エッチングストッパ層上に前記光学基板が載置されて
いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＧＨ素子（comp
uter generated hologram）のような回折型光学素子あ
るいは屈折型レンズ素子のような光学レンズ素子と、こ
の光学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、前記光学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。
uter generated hologram）のような回折型光学素子あ
るいは屈折型レンズ素子のような光学レンズ素子と、こ
の光学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、前記光学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光学レン
ズ素子を結合する場合、この光学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。特に、ＣＧＨ素子のような微小な光学レンズ
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、この光学レンズ素子と前記光学素
子との高精度での光学的結合を実現するために、光学レ
ンズ素子が形成された光学基板と、光学素子が設けられ
た前記支持基板とを高精度で位置決めする必要がある。
ズ素子を結合する場合、この光学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。特に、ＣＧＨ素子のような微小な光学レンズ
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、この光学レンズ素子と前記光学素
子との高精度での光学的結合を実現するために、光学レ
ンズ素子が形成された光学基板と、光学素子が設けられ
た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素子のような光学レンズ素子と、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素子のような光学レンズ素子と、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〉本発明は、光学
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
支持基板は、前記光学素子が支持され部分的にエッチン
グ処理を受ける表層と、該表層下にあって該表層のため
のエッチング媒体に関してエッチングストッパとして機
能するエッチングストッパ層とを備える積層構造を有
し、前記エッチング処理により前記表層から露出した前
記エッチングストッパ層上に前記光学基板が載置されて
いることを特徴とする。
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
支持基板は、前記光学素子が支持され部分的にエッチン
グ処理を受ける表層と、該表層下にあって該表層のため
のエッチング媒体に関してエッチングストッパとして機
能するエッチングストッパ層とを備える積層構造を有
し、前記エッチング処理により前記表層から露出した前
記エッチングストッパ層上に前記光学基板が載置されて
いることを特徴とする。
【０００６】〈作用〉本発明に係る前記光学装置では、
前記支持基板のエッチング処理により露出する前記エッ
チングストッパ層が、前記光学レンズ素子が形成された
光学基板を載置するための支持面として利用される。前
記支持基板は、例えば半導体集積回路に用いられるＳＯ
Ｉ基板を用いることができ、このＳＯＩ基板のいわゆる
ＢＯＸ層と称される酸化シリコン層を前記したエッチン
グストッパ層として利用することにより、前記光学基板
の支持面に前記高精度の平坦性が維持される。従って、
前記したエッチング処理により露出される前記エッチン
グストッパ層上での前記光学装置の二次元的な位置決め
により、前記光学レンズ素子と前記光学素子との高精度
での光学的結合を比較的容易に行うことが可能となる。
前記支持基板のエッチング処理により露出する前記エッ
チングストッパ層が、前記光学レンズ素子が形成された
光学基板を載置するための支持面として利用される。前
記支持基板は、例えば半導体集積回路に用いられるＳＯ
Ｉ基板を用いることができ、このＳＯＩ基板のいわゆる
ＢＯＸ層と称される酸化シリコン層を前記したエッチン
グストッパ層として利用することにより、前記光学基板
の支持面に前記高精度の平坦性が維持される。従って、
前記したエッチング処理により露出される前記エッチン
グストッパ層上での前記光学装置の二次元的な位置決め
により、前記光学レンズ素子と前記光学素子との高精度
での光学的結合を比較的容易に行うことが可能となる。
【０００７】前記表層上に、前記光学素子の位置決めの
ためのマークをフォトリソエッチング技術により形成
し、さらに前記表層上に、前記光学基板の前記エッチン
グストッパ層上における位置決めのためのマークをフォ
トリソエッチング技術により形成し、両マークを基準に
前記光学素子および光学基板を前記支持基板に位置決め
ることにより、前記光学レンズ素子および前記光学素子
の一層容易な位置決めが可能となる。
ためのマークをフォトリソエッチング技術により形成
し、さらに前記表層上に、前記光学基板の前記エッチン
グストッパ層上における位置決めのためのマークをフォ
トリソエッチング技術により形成し、両マークを基準に
前記光学素子および光学基板を前記支持基板に位置決め
ることにより、前記光学レンズ素子および前記光学素子
の一層容易な位置決めが可能となる。
【０００８】前記支持面を構成すべく前記エッチングス
トッパ層を部分的に露出させるべく、前記表層に全体に
矩形のエッチング開口を形成し、該エッチング開口を規
定する縁部のうち、互い直角な関係をなして配置される
両縁部を前記エッチング表層上に設けられる前記光学基
板のためのマークとして利用することができる。
トッパ層を部分的に露出させるべく、前記表層に全体に
矩形のエッチング開口を形成し、該エッチング開口を規
定する縁部のうち、互い直角な関係をなして配置される
両縁部を前記エッチング表層上に設けられる前記光学基
板のためのマークとして利用することができる。
【０００９】前記光学基板は、前記エッチングストッパ
層上に接する底面と、該底面から互いに間隔をおいて立
ち上がる一対の直立面とを備える全体に矩形の板部材で
構成することができ、この場合、前記直立面の少なくと
も一方に前記レンズ素子を形成することができる。
層上に接する底面と、該底面から互いに間隔をおいて立
ち上がる一対の直立面とを備える全体に矩形の板部材で
構成することができ、この場合、前記直立面の少なくと
も一方に前記レンズ素子を形成することができる。
【００１０】光学基板に形成される前記レンズ素子とし
て、ＣＧＨ素子のような回折型光学素子を用いることが
できる他、光の屈折現象を利用した屈折型光学素子であ
るバルクレンズあるいは非球面レンズ等、種々の光学レ
ンズ素子を採用することができる。
て、ＣＧＨ素子のような回折型光学素子を用いることが
できる他、光の屈折現象を利用した屈折型光学素子であ
るバルクレンズあるいは非球面レンズ等、種々の光学レ
ンズ素子を採用することができる。
【００１１】また、前記支持基板には、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。
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。
【００１２】前記表層は、その厚さ寸法の許容誤差が前
記光学基板と前記支持基板とのアライメントの許容誤差
範囲内にあり、表層の厚さ寸法が例えば１００μｍであ
るとき、その許容誤差が例えば±０．５μｍであること
が望ましい。
記光学基板と前記支持基板とのアライメントの許容誤差
範囲内にあり、表層の厚さ寸法が例えば１００μｍであ
るとき、その許容誤差が例えば±０．５μｍであること
が望ましい。
【００１３】また、前記支持基板の前記積層構造が、前
記エッチングストッパ層下に例えばシリコン結晶板のよ
うな支持層を有する場合、前記エッチングストッパ層を
露出させた後、前記支持層が新たなエッチングストッパ
として機能するエッチング処理により、前記表層下の前
記エッチングストッパ層から前記支持層を部分的に露出
させることにより、該支持層を前記光学基板の支持面と
して利用することができる。
記エッチングストッパ層下に例えばシリコン結晶板のよ
うな支持層を有する場合、前記エッチングストッパ層を
露出させた後、前記支持層が新たなエッチングストッパ
として機能するエッチング処理により、前記表層下の前
記エッチングストッパ層から前記支持層を部分的に露出
させることにより、該支持層を前記光学基板の支持面と
して利用することができる。
【００１４】前記したシリコン結晶板のような支持層を
前記光学基板の支持面として利用する場合、前記表層
と、前記支持層上の前記エッチングストッパ層の合計の
厚さ寸法の許容誤差が前記光学基板と前記支持基板との
アライメントの許容誤差範囲内にあり、このアライメン
トの許容誤差が例えば±２μｍであるとき、前記合計の
厚さ寸法の許容誤差は、±２μｍの積層構造を有する支
持基板が利用される。
前記光学基板の支持面として利用する場合、前記表層
と、前記支持層上の前記エッチングストッパ層の合計の
厚さ寸法の許容誤差が前記光学基板と前記支持基板との
アライメントの許容誤差範囲内にあり、このアライメン
トの許容誤差が例えば±２μｍであるとき、前記合計の
厚さ寸法の許容誤差は、±２μｍの積層構造を有する支
持基板が利用される。
【００１５】前記支持層を支持面とする場合において
も、前記表層上に、前記光学素子の位置決めのためのマ
ークをフォトリソエッチング技術により形成し、さらに
前記表層上に、前記光学基板の前記エッチングストッパ
層上における位置決めのためのマークをフォトリソエッ
チング技術により形成することができる。
も、前記表層上に、前記光学素子の位置決めのためのマ
ークをフォトリソエッチング技術により形成し、さらに
前記表層上に、前記光学基板の前記エッチングストッパ
層上における位置決めのためのマークをフォトリソエッ
チング技術により形成することができる。
【００１６】さらに、前記支持層を支持面とする場合、
前記表層および前記支持層上の前記エッチングストッパ
層に形成される全体に矩形のエッチング開口を形成し、
該エッチング開口を規定する縁部のうち、互い直角な関
係をなして配置される両縁部を前記支持層上に位置決め
られ前記光学基板のためのマークとして利用することが
できる。
前記表層および前記支持層上の前記エッチングストッパ
層に形成される全体に矩形のエッチング開口を形成し、
該エッチング開口を規定する縁部のうち、互い直角な関
係をなして配置される両縁部を前記支持層上に位置決め
られ前記光学基板のためのマークとして利用することが
できる。
【００１７】
【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、光学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、光学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。
【００１８】光学基板１１は、例えば、図２に示されて
いるように、高さ寸法Ｈが３ｍｍ、幅寸法Ｗが３ｍｍお
よび厚さ寸法Ｔが２ｍｍの全体に矩形の板状石英からな
る。光学基板１１は、その矩形底面１１ａの一対の長辺
から互いに間隔をおいて前記底面１１ａに関して直角に
立ち上がる一対の直立面１１ｂおよび１１ｃと、前記底
面１１ａの短辺から互いに間隔をおいて直角に立ち上が
る一対の側面１１ｄおよび１１ｅとを備え、一方の直立
面１１ｂには、一対の光学レンズ素子１３（１３ａおよ
び１３ｂ）が形成されている。また、他方の直立面１１
ｃには、一方の前記レンズ素子１３ａまたは１３ｂを透
過した光を他方の前記レンズ素子１３ｂまたは１３ａに
向けるための全反射ミラー１４が設けられている。
いるように、高さ寸法Ｈが３ｍｍ、幅寸法Ｗが３ｍｍお
よび厚さ寸法Ｔが２ｍｍの全体に矩形の板状石英からな
る。光学基板１１は、その矩形底面１１ａの一対の長辺
から互いに間隔をおいて前記底面１１ａに関して直角に
立ち上がる一対の直立面１１ｂおよび１１ｃと、前記底
面１１ａの短辺から互いに間隔をおいて直角に立ち上が
る一対の側面１１ｄおよび１１ｅとを備え、一方の直立
面１１ｂには、一対の光学レンズ素子１３（１３ａおよ
び１３ｂ）が形成されている。また、他方の直立面１１
ｃには、一方の前記レンズ素子１３ａまたは１３ｂを透
過した光を他方の前記レンズ素子１３ｂまたは１３ａに
向けるための全反射ミラー１４が設けられている。
【００１９】前記光学レンズ素子１３は、例えばＣＧＨ
素子のような回折型光学素子からなる。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の一方の直立面１１ｂ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、所望の一または複
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。
素子のような回折型光学素子からなる。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の一方の直立面１１ｂ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、所望の一または複
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。
【００２０】図示の例では、一方のレンズ素子１３ａ
は、後述する例えばレーザダイオードのような光学素子
からの発散光を平行光束に変換するコリメート機能およ
びこのコリメート機能により得られた平行光束を前記ミ
ラー１４と共同して他方のレンズ素子に案内すべく偏向
するための偏向機能が与えられ、他方のレンズ素子１３
ｂは前記一方のレンズ素子１３ａから前記ミラー１４を
経て案内される平行光束を後述する例えば光ファイバの
ような光学素子に集光させるための前記したと同様な偏
向機能および集光機能が与えられている。
は、後述する例えばレーザダイオードのような光学素子
からの発散光を平行光束に変換するコリメート機能およ
びこのコリメート機能により得られた平行光束を前記ミ
ラー１４と共同して他方のレンズ素子に案内すべく偏向
するための偏向機能が与えられ、他方のレンズ素子１３
ｂは前記一方のレンズ素子１３ａから前記ミラー１４を
経て案内される平行光束を後述する例えば光ファイバの
ような光学素子に集光させるための前記したと同様な偏
向機能および集光機能が与えられている。
【００２１】各レンズ素子１３は、例えば０．３７５ｍ
ｍの直径を有し、両光軸間のレンズ中心間距離が０．５
ｍｍに設定されている。前記したＣＧＨ素子に代えて、
回折現象を利用したフレネルレンズのような種々の回折
型光学素子および屈折現象を利用したバルクレンズのよ
うな種々の屈折型光学素子を用いることができる。
ｍの直径を有し、両光軸間のレンズ中心間距離が０．５
ｍｍに設定されている。前記したＣＧＨ素子に代えて、
回折現象を利用したフレネルレンズのような種々の回折
型光学素子および屈折現象を利用したバルクレンズのよ
うな種々の屈折型光学素子を用いることができる。
【００２２】それぞれに光学レンズ素子１３および全反
射ミラー１４が形成された光学基板１１は、例えば３イ
ンチの石英ウエハ基板上に集合的に形成された後、スラ
イサーにより、個々に切り出すことができる。この切り
出しは、両レンズ素子１３の光軸を結ぶ中心線Ｌ１と前
記底面１１ａとの間の距離の誤差範囲および両レンズ１
３の中間点を通りかつ中心線Ｌ１に直交する中心線Ｌ２
と前記側面１１ｄとの間の距離の誤差範囲がそれぞれ±
０．３μｍ以内となる精度で、行うことができる。
射ミラー１４が形成された光学基板１１は、例えば３イ
ンチの石英ウエハ基板上に集合的に形成された後、スラ
イサーにより、個々に切り出すことができる。この切り
出しは、両レンズ素子１３の光軸を結ぶ中心線Ｌ１と前
記底面１１ａとの間の距離の誤差範囲および両レンズ１
３の中間点を通りかつ中心線Ｌ１に直交する中心線Ｌ２
と前記側面１１ｄとの間の距離の誤差範囲がそれぞれ±
０．３μｍ以内となる精度で、行うことができる。
【００２３】各ＣＧＨ素子１３（１３ａ、１３ｂ）に光
学的に結合される光学素子は、図１に示す例では、レー
ザダイオード１５および光ファイバ１６である。これら
光学素子１５および１６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たＳＯＩ基板が利用され
ている。
学的に結合される光学素子は、図１に示す例では、レー
ザダイオード１５および光ファイバ１６である。これら
光学素子１５および１６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たＳＯＩ基板が利用され
ている。
【００２４】ＳＯＩ基板１２は、図３および図４に示さ
れているように、全体に矩形の平板形状を呈する。ＳＯ
Ｉ基板１２は、図４に示されているように、シリコン結
晶板１２ａと、該シリコン結晶板上に形成された酸化シ
リコン層１２ｂと、該酸化シリコン層上に形成されたシ
リコン結晶層１２ｃとから成る。例えば、シリコン結晶
板１２ａは５００μｍの厚さ寸法を有し、酸化シリコン
層１２ｂは１μｍの厚さ寸法を有し、シリコン結晶層１
２ｃは１００μｍの厚さ寸法を有する。シリコン結晶層
１２ｃの厚さ寸法の許容誤差は、例えば±０．５μｍで
あり、この許容誤差については、アライメントの図１に
示すｙ軸方向での許容誤差に応じた厚さ寸法精度の表層
すなわちシリコン結晶層１２ｃを有するＳＯＩ基板１２
が用いられる。このシリコン結晶層１２ｃの面方位は、
例えば｛１００｝である。
れているように、全体に矩形の平板形状を呈する。ＳＯ
Ｉ基板１２は、図４に示されているように、シリコン結
晶板１２ａと、該シリコン結晶板上に形成された酸化シ
リコン層１２ｂと、該酸化シリコン層上に形成されたシ
リコン結晶層１２ｃとから成る。例えば、シリコン結晶
板１２ａは５００μｍの厚さ寸法を有し、酸化シリコン
層１２ｂは１μｍの厚さ寸法を有し、シリコン結晶層１
２ｃは１００μｍの厚さ寸法を有する。シリコン結晶層
１２ｃの厚さ寸法の許容誤差は、例えば±０．５μｍで
あり、この許容誤差については、アライメントの図１に
示すｙ軸方向での許容誤差に応じた厚さ寸法精度の表層
すなわちシリコン結晶層１２ｃを有するＳＯＩ基板１２
が用いられる。このシリコン結晶層１２ｃの面方位は、
例えば｛１００｝である。
【００２５】シリコン結晶層１２ｃには、表層たるシリ
コン結晶層１２ｃを部分的に除去して該光学基板１１を
乗せるための支持面１７を露出させるためのエッチング
開口１８が形成されている。
コン結晶層１２ｃを部分的に除去して該光学基板１１を
乗せるための支持面１７を露出させるためのエッチング
開口１８が形成されている。
【００２６】エッチング開口１８は、マスクを用いた従
来よく知られたフォトリソエッチング技術により、形成
することができる。｛１００｝面のシリコン結晶層１２
ｃにエッチング開口１８を形成するためのエッチング媒
体として、水酸化カリゥムのような異方性エッチング液
を用い、このエッチング液を用いたウエットエッチング
処理をシリコン結晶層１２ｃに施すことにより、図３に
示すように、（１１１）面で構成される一対の長縁部１
８ａ、１８ａおよび一対の短縁部１８ｂ、１８ｂで規定
される矩形のエッチング開口１８が形成される。（１１
１）面で構成される各長縁部１８ａおよび各短縁部１８
ｂは、支持面１７に関して５５度の仰角を有する傾斜縁
部である。
来よく知られたフォトリソエッチング技術により、形成
することができる。｛１００｝面のシリコン結晶層１２
ｃにエッチング開口１８を形成するためのエッチング媒
体として、水酸化カリゥムのような異方性エッチング液
を用い、このエッチング液を用いたウエットエッチング
処理をシリコン結晶層１２ｃに施すことにより、図３に
示すように、（１１１）面で構成される一対の長縁部１
８ａ、１８ａおよび一対の短縁部１８ｂ、１８ｂで規定
される矩形のエッチング開口１８が形成される。（１１
１）面で構成される各長縁部１８ａおよび各短縁部１８
ｂは、支持面１７に関して５５度の仰角を有する傾斜縁
部である。
【００２７】前記した酸化シリコン層１２ｂは、水酸化
カリゥムに対し、シリコン結晶層１２ｃに比較して著し
く低いエッチングレートを示すことから、実質的なエッ
チングストッパとして機能する。従って、前記したエッ
チング液を用いることにより、シリコン結晶層１２ｃを
部分的に除去して酸化シリコン層１２ｂを部分的に露出
させることにより、この露出された酸化シリコン層１２
ｂからなる平坦な支持面１７を比較的容易に露出させる
ことができる。
カリゥムに対し、シリコン結晶層１２ｃに比較して著し
く低いエッチングレートを示すことから、実質的なエッ
チングストッパとして機能する。従って、前記したエッ
チング液を用いることにより、シリコン結晶層１２ｃを
部分的に除去して酸化シリコン層１２ｂを部分的に露出
させることにより、この露出された酸化シリコン層１２
ｂからなる平坦な支持面１７を比較的容易に露出させる
ことができる。
【００２８】支持基板１２の表層すなわちシリコン結晶
層１２ｃには、ＣＧＨ素子１３に光学的に結合されるレ
ーザダイオード１５を位置決めるための一対の十字マー
ク１９が一方の長縁部１８ａの近傍に設けられ、光ファ
イバ１６を保持するためのＶ字溝２０が前記一方の長縁
部１８ａから支持基板１２の端部に伸びる。さらに、前
記シリコン結晶層１２ｃ上には、レーザダイオード１５
からの光の拡散路を確保するためのＶ溝２１が、前記一
方の長縁部１８ａと一対の十字マーク１９との間に形成
され、また後述する支持面１７上での光学基板１１のｘ
軸およびｚ軸方向の位置決めに使用される一対の十字マ
ーク２２が一方の短縁部１８ｂの近傍に設けられてい
る。
層１２ｃには、ＣＧＨ素子１３に光学的に結合されるレ
ーザダイオード１５を位置決めるための一対の十字マー
ク１９が一方の長縁部１８ａの近傍に設けられ、光ファ
イバ１６を保持するためのＶ字溝２０が前記一方の長縁
部１８ａから支持基板１２の端部に伸びる。さらに、前
記シリコン結晶層１２ｃ上には、レーザダイオード１５
からの光の拡散路を確保するためのＶ溝２１が、前記一
方の長縁部１８ａと一対の十字マーク１９との間に形成
され、また後述する支持面１７上での光学基板１１のｘ
軸およびｚ軸方向の位置決めに使用される一対の十字マ
ーク２２が一方の短縁部１８ｂの近傍に設けられてい
る。
【００２９】十字マーク１９および２２は、図１で見
て、光学レンズ素子１３の光軸方向に一致するｚ軸に沿
った線分と、これに直角なｘ軸に沿った線分とからな
る。前記十字マーク１９および２２は、従来よく知られ
たフォトリソエッチング技術を用いたリフトオフ法によ
り、それぞれ高精度で形成することができる。この十字
マーク２２に代えて、種々の所望形状の位置決めマーク
を適宜使用することができる。
て、光学レンズ素子１３の光軸方向に一致するｚ軸に沿
った線分と、これに直角なｘ軸に沿った線分とからな
る。前記十字マーク１９および２２は、従来よく知られ
たフォトリソエッチング技術を用いたリフトオフ法によ
り、それぞれ高精度で形成することができる。この十字
マーク２２に代えて、種々の所望形状の位置決めマーク
を適宜使用することができる。
【００３０】前記Ｖ字溝２０およびＶ溝２１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、支持基板１２の表面上に高
精度で形成することができる。特に、支持基板１２の表
層１２ｃが前記した結晶層から成るとき、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。
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、支持基板１２の表面上に高
精度で形成することができる。特に、支持基板１２の表
層１２ｃが前記した結晶層から成るとき、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。
【００３１】支持基板１２へのレーザダイオード１５の
組み付けでは、従来よく知られているように、例えばレ
ーザダイオード１５を通しての赤外線による十字マーク
１９の透視により、該十字マークを基準として、レーザ
ダイオード１５が支持基板１２上に高精度で位置決めら
れる。また、支持基板１２への光ファイバ１６の組み付
けでは、フォトリソエッチング技術により形成されたＶ
字溝２０に光ファイバ１６を配置することにより、該光
ファイバは支持基板１２上に高精度で位置決められる。
組み付けでは、従来よく知られているように、例えばレ
ーザダイオード１５を通しての赤外線による十字マーク
１９の透視により、該十字マークを基準として、レーザ
ダイオード１５が支持基板１２上に高精度で位置決めら
れる。また、支持基板１２への光ファイバ１６の組み付
けでは、フォトリソエッチング技術により形成されたＶ
字溝２０に光ファイバ１６を配置することにより、該光
ファイバは支持基板１２上に高精度で位置決められる。
【００３２】さらに、レーザダイオード１５および光フ
ァイバ１６が位置決められた支持基板１２上への光学基
板１１の組み付けでは、支持面１７上に底面１１ａを当
接して配置される光学基板１１が十字マーク２２を基準
に、支持基板１２上で位置決められる。
ァイバ１６が位置決められた支持基板１２上への光学基
板１１の組み付けでは、支持面１７上に底面１１ａを当
接して配置される光学基板１１が十字マーク２２を基準
に、支持基板１２上で位置決められる。
【００３３】この支持基板１２上での光学基板１１の位
置決めでは、前記したように光学基板１１の底面１１ａ
を支持面１７上に当接させた状態で、図１に示すｘ軸方
向の位置は、両十字マーク２２および２２を結ぶ線と光
学基板１１のいずれか一方の側面１１ｄまたは１１ｅと
の間隔に基づいて、決定される。また、図１に示すよう
に、光軸方向に一致するｚ軸方向の位置は、いずれか一
方の十字マーク２２と、いずれか一方の直立面１１ｂま
たは１１ｃとの間隔に基づいて、決定される。
置決めでは、前記したように光学基板１１の底面１１ａ
を支持面１７上に当接させた状態で、図１に示すｘ軸方
向の位置は、両十字マーク２２および２２を結ぶ線と光
学基板１１のいずれか一方の側面１１ｄまたは１１ｅと
の間隔に基づいて、決定される。また、図１に示すよう
に、光軸方向に一致するｚ軸方向の位置は、いずれか一
方の十字マーク２２と、いずれか一方の直立面１１ｂま
たは１１ｃとの間隔に基づいて、決定される。
【００３４】光学基板１１のための支持面１７は、露出
されたエッチングストッパ面である酸化シリコン層１２
ｂで規定されることから、高い平坦度が維持され、かつ
エッチング開口１８の深さ寸法Ｄ（図４参照）は、シリ
コン結晶層１２ｃの厚さ寸法に一致することから、高精
度でｙ軸方向の位置が規定される。
されたエッチングストッパ面である酸化シリコン層１２
ｂで規定されることから、高い平坦度が維持され、かつ
エッチング開口１８の深さ寸法Ｄ（図４参照）は、シリ
コン結晶層１２ｃの厚さ寸法に一致することから、高精
度でｙ軸方向の位置が規定される。
【００３５】従って、光学基板１１の前記支持面１７上
での前記したｘ軸方向およびｚ軸方向での前記十字マー
ク２２を利用した位置決めにより、光学基板１１を支持
基板１２に正確に位置決めることができ、これにより、
光学レンズ素子であるＣＧＨ素子１３と、これに光学的
に結合される光学素子であるレーザダイオード１５およ
び光ファイバ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。
での前記したｘ軸方向およびｚ軸方向での前記十字マー
ク２２を利用した位置決めにより、光学基板１１を支持
基板１２に正確に位置決めることができ、これにより、
光学レンズ素子であるＣＧＨ素子１３と、これに光学的
に結合される光学素子であるレーザダイオード１５およ
び光ファイバ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。
【００３６】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、単に支持基板１２の
支持面１７上での光学基板１１の位置決めマークを用い
た２次元的な位置決め作業により、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、
ＣＧＨ素子１３と各光学素子１５および１６との光軸合
わせであるアライメントを、いわゆるパッシブアライメ
ントで行うことができ、これにより、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。
ライメント法を適用することなく、単に支持基板１２の
支持面１７上での光学基板１１の位置決めマークを用い
た２次元的な位置決め作業により、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、
ＣＧＨ素子１３と各光学素子１５および１６との光軸合
わせであるアライメントを、いわゆるパッシブアライメ
ントで行うことができ、これにより、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。
【００３７】光学基板１１および支持基板１２から成る
光学装置１０の特性評価試験によれば、レーザダイオー
ド１５からの２ｍＷの入力光に対して光ファイバ１６の
出力端から１．８ｍＷの出力光を取り出すことができ、
９０％を越える光結合効率を得ることができた。
光学装置１０の特性評価試験によれば、レーザダイオー
ド１５からの２ｍＷの入力光に対して光ファイバ１６の
出力端から１．８ｍＷの出力光を取り出すことができ、
９０％を越える光結合効率を得ることができた。
【００３８】前記したところでは、ｘ軸方向およびｚ軸
方向の位置決めのためのマークとして、シリコン結晶層
１２ｃ上に形成された十字マーク２２を利用したが、こ
の十字マーク２２に代えて、エッチング開口１８の互い
に直角な関係で相互に隣り合う長縁部１８ａおよび短縁
部１８ｂを利用することができる。これらの縁部１８ａ
および１８ｂを位置決めマークとして利用する場合、エ
ッチング開口１８のエッチング処理では、エッチング処
理を受けるシリコン結晶層の結晶性を利用した異方性エ
ッチング媒体に代えて、エッチングガスのような指向性
を利用した異方性エッチング媒体を用いることが望まし
い。指向性を利用した異方性エッチング媒体を用いたド
ライエッチング処理により、支持面１７から垂直に立ち
上がる各縁部１８ａおよび１８ｂを形成することがで
き、これにより支持面１７から垂直に立ち上がる各縁部
１８ａおよび１８ｂを位置決めマークとすることによ
り、光学基板１１について、長縁部１８ａおよび短縁部
１８ｂに対応したｚ軸方向およびｘ軸方向の位置決め作
業が、一層容易かつ正確に行うことができる。
方向の位置決めのためのマークとして、シリコン結晶層
１２ｃ上に形成された十字マーク２２を利用したが、こ
の十字マーク２２に代えて、エッチング開口１８の互い
に直角な関係で相互に隣り合う長縁部１８ａおよび短縁
部１８ｂを利用することができる。これらの縁部１８ａ
および１８ｂを位置決めマークとして利用する場合、エ
ッチング開口１８のエッチング処理では、エッチング処
理を受けるシリコン結晶層の結晶性を利用した異方性エ
ッチング媒体に代えて、エッチングガスのような指向性
を利用した異方性エッチング媒体を用いることが望まし
い。指向性を利用した異方性エッチング媒体を用いたド
ライエッチング処理により、支持面１７から垂直に立ち
上がる各縁部１８ａおよび１８ｂを形成することがで
き、これにより支持面１７から垂直に立ち上がる各縁部
１８ａおよび１８ｂを位置決めマークとすることによ
り、光学基板１１について、長縁部１８ａおよび短縁部
１８ｂに対応したｚ軸方向およびｘ軸方向の位置決め作
業が、一層容易かつ正確に行うことができる。
【００３９】さらに、前記した具体例１では、表層たる
シリコン結晶層１２ｃの直下に位置する酸化シリコン層
１２ｂをエッチングストッパ層として、該エッチングス
トッパ層を光学基板１１のための支持面１７とする例を
示したが、これに代えて、エッチングストッパ層たる酸
化シリコン層１２ｂ下の支持層であるシリコン結晶板１
２ａの表面を支持面１７とすることができる。
シリコン結晶層１２ｃの直下に位置する酸化シリコン層
１２ｂをエッチングストッパ層として、該エッチングス
トッパ層を光学基板１１のための支持面１７とする例を
示したが、これに代えて、エッチングストッパ層たる酸
化シリコン層１２ｂ下の支持層であるシリコン結晶板１
２ａの表面を支持面１７とすることができる。
【００４０】この場合、酸化シリコン層１２ｂをエッチ
ングストッパ層とする表層１２ｃの部分的なエッチング
処理により前記酸化シリコン層１２ｂが部分的に露出す
ると、エッチングストッパ層として機能した酸化シリコ
ン層１２ｂを例えばフッ素系のエッチング液を用いたエ
ッチング処理により、部分的に除去し、酸化シリコン層
１２ｂ下のシリコン結晶板１２ａの表面を部分的に露出
させることができる。シリコン結晶板１２ｃは、フッ素
系のエッチング液に対して、エッチングストッパとして
機能することから、前記した酸化シリコン層１２ｂへの
部分的なエッチング処理により、平坦なシリコン結晶板
１２ｃの表面を前記酸化シリコン層１２ｂから露出させ
ることにより、シリコン結晶板１２ｃの露出面を光学基
板１１の支持面１７として、利用することができる。
ングストッパ層とする表層１２ｃの部分的なエッチング
処理により前記酸化シリコン層１２ｂが部分的に露出す
ると、エッチングストッパ層として機能した酸化シリコ
ン層１２ｂを例えばフッ素系のエッチング液を用いたエ
ッチング処理により、部分的に除去し、酸化シリコン層
１２ｂ下のシリコン結晶板１２ａの表面を部分的に露出
させることができる。シリコン結晶板１２ｃは、フッ素
系のエッチング液に対して、エッチングストッパとして
機能することから、前記した酸化シリコン層１２ｂへの
部分的なエッチング処理により、平坦なシリコン結晶板
１２ｃの表面を前記酸化シリコン層１２ｂから露出させ
ることにより、シリコン結晶板１２ｃの露出面を光学基
板１１の支持面１７として、利用することができる。
【００４１】また、前記したシリコン結晶板のような支
持層を前記光学基板の支持面として利用する場合、前記
表層と、前記支持層上の前記エッチングストッパ層の合
計の厚さ寸法の許容誤差が前記光学基板と前記支持基板
とのアライメントのｙ軸方向での許容誤差範囲内にある
ＳＯＩ基板が使用される。このアライメントの許容誤差
が例えば±２μｍであるとき、前記合計の厚さ寸法の許
容誤差は、±２μｍの積層構造を有するＳＯＩ基板が支
持基板として利用される。
持層を前記光学基板の支持面として利用する場合、前記
表層と、前記支持層上の前記エッチングストッパ層の合
計の厚さ寸法の許容誤差が前記光学基板と前記支持基板
とのアライメントのｙ軸方向での許容誤差範囲内にある
ＳＯＩ基板が使用される。このアライメントの許容誤差
が例えば±２μｍであるとき、前記合計の厚さ寸法の許
容誤差は、±２μｍの積層構造を有するＳＯＩ基板が支
持基板として利用される。
【００４２】前記支持層を支持面とする場合において
も、前記表層上に、前記光学素子の位置決めのためのマ
ークをフォトリソエッチング技術により形成し、さらに
前記表層上に、前記光学基板の前記エッチングストッパ
層上における位置決めのためのマークをフォトリソエッ
チング技術により形成することができる。
も、前記表層上に、前記光学素子の位置決めのためのマ
ークをフォトリソエッチング技術により形成し、さらに
前記表層上に、前記光学基板の前記エッチングストッパ
層上における位置決めのためのマークをフォトリソエッ
チング技術により形成することができる。
【００４３】さらに、前記支持層を支持面とする場合、
前記表層および前記支持層上の前記エッチングストッパ
層に形成される全体に矩形のエッチング開口を形成し、
該エッチング開口を規定する縁部のうち、互い直角な関
係をなして配置される両縁部を前記支持層上に位置決め
られ前記光学基板のためのマークとして利用することが
できる。
前記表層および前記支持層上の前記エッチングストッパ
層に形成される全体に矩形のエッチング開口を形成し、
該エッチング開口を規定する縁部のうち、互い直角な関
係をなして配置される両縁部を前記支持層上に位置決め
られ前記光学基板のためのマークとして利用することが
できる。
【００４４】〈具体例２〉図５に示す具体例は、双方向
光通信を可能とする光学装置５０の例を示す。具体例２
の光学装置５０では、光学装置１０に示されたと同様な
支持基板１２のシリコン結晶層１２ｃには、エッチング
ストッパとして機能しかつ光学基板１１のための支持面
１７として機能する酸化シリコン層１２ｂを部分的に露
出させるためのエッチング開口１８が形成されている。
光通信を可能とする光学装置５０の例を示す。具体例２
の光学装置５０では、光学装置１０に示されたと同様な
支持基板１２のシリコン結晶層１２ｃには、エッチング
ストッパとして機能しかつ光学基板１１のための支持面
１７として機能する酸化シリコン層１２ｂを部分的に露
出させるためのエッチング開口１８が形成されている。
【００４５】シリコン結晶層１２ｃ上におけるエッチン
グ開口１８の一方の縁部１８ａの側には、発光器とし
て、波長λ１の光を放射するレーザダイオード１５が配
置され、また光導波路として、波長λ２の光をその一端
１６ａに受ける光ファイバ１６が配置され、さらに、エ
ッチング開口１８の他方の縁部１８ａの側には、光ファ
イバ１６に入射する前記波長λ２の光を受ける受光器と
して、フォトダイオード２３が配置されている。
グ開口１８の一方の縁部１８ａの側には、発光器とし
て、波長λ１の光を放射するレーザダイオード１５が配
置され、また光導波路として、波長λ２の光をその一端
１６ａに受ける光ファイバ１６が配置され、さらに、エ
ッチング開口１８の他方の縁部１８ａの側には、光ファ
イバ１６に入射する前記波長λ２の光を受ける受光器と
して、フォトダイオード２３が配置されている。
【００４６】シリコン結晶層１２ｃのエッチング開口１
８から露出する支持面１７上には、光学基板１１が配置
されている。具体例２では、光学基板１１は、従来にお
けると同様に、その表面２４ａを光ファイバ１６の他端
１６ｂに対向させて配置され、その裏面２４ｂに前記し
たと同様なＣＧＨ素子からなる回折型光学素子１３（１
３ａおよび１３ｂ）が形成された例えば石英からなる光
学板２４と、該光学板の裏面２４ｂに一方の面２５ａが
接合され、他方の面２５ｂに例えば誘電体多層膜からな
るＷＤＭフィルタ２６が設けられた光学板２５とからな
る。
８から露出する支持面１７上には、光学基板１１が配置
されている。具体例２では、光学基板１１は、従来にお
けると同様に、その表面２４ａを光ファイバ１６の他端
１６ｂに対向させて配置され、その裏面２４ｂに前記し
たと同様なＣＧＨ素子からなる回折型光学素子１３（１
３ａおよび１３ｂ）が形成された例えば石英からなる光
学板２４と、該光学板の裏面２４ｂに一方の面２５ａが
接合され、他方の面２５ｂに例えば誘電体多層膜からな
るＷＤＭフィルタ２６が設けられた光学板２５とからな
る。
【００４７】光学基板１１は、レーザダイオード１５か
ら発せられる波長λ１の発散光からなる光信号をその光
学レンズ素子１３ａに受けると、該レンズの偏向機能お
よびコリメート機能により、波長λ１の発散光を平行光
束としてＷＤＭフィルタ２６に向ける。ＷＤＭフィルタ
２６は、従来よく知られているように、この波長λ１の
平行光束を光学レンズ素子１３ｂに向けて反射する。Ｗ
ＤＭフィルタ２６の反射作用により光学レンズ素子１３
ｂに向けられた平行光束は、該光学レンズ素子の集光機
能および偏向機能により、光ファイバ１６の他端１６ｂ
に集光され、該光ファイバを経て、出力される。
ら発せられる波長λ１の発散光からなる光信号をその光
学レンズ素子１３ａに受けると、該レンズの偏向機能お
よびコリメート機能により、波長λ１の発散光を平行光
束としてＷＤＭフィルタ２６に向ける。ＷＤＭフィルタ
２６は、従来よく知られているように、この波長λ１の
平行光束を光学レンズ素子１３ｂに向けて反射する。Ｗ
ＤＭフィルタ２６の反射作用により光学レンズ素子１３
ｂに向けられた平行光束は、該光学レンズ素子の集光機
能および偏向機能により、光ファイバ１６の他端１６ｂ
に集光され、該光ファイバを経て、出力される。
【００４８】他方、光ファイバ１６の一端１６ａから入
射する波長λ２の光信号は、光ファイバ１６の他端１６
ｂから光学レンズ素子１３ｂに向けて発散される。この
波長λ２からなる発散光は、従来よく知られているよう
に、光学レンズ素子１３ｂの集光機能および偏向機能に
より、ＷＤＭフィルタ２６を通して、フォトダイオード
２３に案内される。従って、光学装置５０によれば、従
来よく知られているように、波長λ１および波長λ２の
光信号を用いた双方向通信が可能となる。
射する波長λ２の光信号は、光ファイバ１６の他端１６
ｂから光学レンズ素子１３ｂに向けて発散される。この
波長λ２からなる発散光は、従来よく知られているよう
に、光学レンズ素子１３ｂの集光機能および偏向機能に
より、ＷＤＭフィルタ２６を通して、フォトダイオード
２３に案内される。従って、光学装置５０によれば、従
来よく知られているように、波長λ１および波長λ２の
光信号を用いた双方向通信が可能となる。
【００４９】支持基板１２の表層であるシリコン結晶層
１２ｃ上に設けられるレーザダイオード１５および光フ
ァイバ１６は、具体例１に示したと同様に、フォトリソ
エッチング技術を用いて形成された十字マーク１９およ
びＶ字溝２０により、それぞれ高精度で支持基板１２上
に位置決められる。また、支持基板１２上のフォトダイ
オード２３は、十字マーク１９におけると同様な十字マ
ーク２７および２７を用いることにより、正確に位置決
められる。
１２ｃ上に設けられるレーザダイオード１５および光フ
ァイバ１６は、具体例１に示したと同様に、フォトリソ
エッチング技術を用いて形成された十字マーク１９およ
びＶ字溝２０により、それぞれ高精度で支持基板１２上
に位置決められる。また、支持基板１２上のフォトダイ
オード２３は、十字マーク１９におけると同様な十字マ
ーク２７および２７を用いることにより、正確に位置決
められる。
【００５０】さらに、光学基板１１は、その底面１１ａ
を支持面１７に当接させた状態で、図５では省略されて
いるが、具体例１を示す図３に示されたと同様な十字マ
ーク２２および２２を用いて、ｘ軸方向および光軸方向
に沿ったｚ軸方向の位置決めがなされる。
を支持面１７に当接させた状態で、図５では省略されて
いるが、具体例１を示す図３に示されたと同様な十字マ
ーク２２および２２を用いて、ｘ軸方向および光軸方向
に沿ったｚ軸方向の位置決めがなされる。
【００５１】支持基板１２のシリコン結晶層１２ｃは、
エッチング開口１８を横切りかつ酸化シリコン層１２ｂ
を露出させる凹溝２８により、電気的に分断されてい
る。この凹溝２８は、フォトリソエッチング技術により
エッチング開口１８を形成するとき、このエッチング開
口１８と同時的に形成することができる。この凹溝２８
は、電気絶縁層たる酸化シリコン層１２ｂ上のシリコン
結晶層１２ｃを、レーザダイオード１５が設けられる領
域とフォトダイオード２３が設けられる領域とに電気的
に分断することにより、高周波による両素子の相互干渉
を防止する作用をなす。
エッチング開口１８を横切りかつ酸化シリコン層１２ｂ
を露出させる凹溝２８により、電気的に分断されてい
る。この凹溝２８は、フォトリソエッチング技術により
エッチング開口１８を形成するとき、このエッチング開
口１８と同時的に形成することができる。この凹溝２８
は、電気絶縁層たる酸化シリコン層１２ｂ上のシリコン
結晶層１２ｃを、レーザダイオード１５が設けられる領
域とフォトダイオード２３が設けられる領域とに電気的
に分断することにより、高周波による両素子の相互干渉
を防止する作用をなす。
【００５２】具体例２の光学基板１１によれば、前記し
た具体例１におけると同様に、単に支持基板１２の支持
面１７上での光学基板１１の前記した位置決めマークを
用いた２次元的な位置決め作業により、各ＣＧＨ素子１
３と各光学素子１５、１６および２３との光軸合わせで
あるアライメントを、いわゆるパッシブアライメントで
行うことができ、これにより、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。
た具体例１におけると同様に、単に支持基板１２の支持
面１７上での光学基板１１の前記した位置決めマークを
用いた２次元的な位置決め作業により、各ＣＧＨ素子１
３と各光学素子１５、１６および２３との光軸合わせで
あるアライメントを、いわゆるパッシブアライメントで
行うことができ、これにより、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。
【００５３】具体例２の光学装置５０の特性評価試験に
よれば、レーザダイオード１５から光ファイバ１６への
波長λ１の光信号については、８５％の光結合効率を得
ることができ、光ファイバ１６からフォトダイオード２
３への波長λ２の光信号については、９０％の光結合効
率を得ることができた。
よれば、レーザダイオード１５から光ファイバ１６への
波長λ１の光信号については、８５％の光結合効率を得
ることができ、光ファイバ１６からフォトダイオード２
３への波長λ２の光信号については、９０％の光結合効
率を得ることができた。
【００５４】前記光学装置５０においても、支持面１７
上での光学基板１１の位置決めのために、シリコン結晶
層１２ｃ上に形成された前記した十字マーク（２２）に
代えて、エッチング開口１８の互いに直角な関係で相互
に隣り合う縁部１８ａおよび１８ｂを利用することがで
きる。
上での光学基板１１の位置決めのために、シリコン結晶
層１２ｃ上に形成された前記した十字マーク（２２）に
代えて、エッチング開口１８の互いに直角な関係で相互
に隣り合う縁部１８ａおよび１８ｂを利用することがで
きる。
【００５５】〈具体例３〉図６に示す具体例３の光学装
置６０では、支持基板１２に複数のレーザダイオード１
５が相互に並列的に配置されており、各レーザダイオー
ド１５に対応して複数の光ファイバ１６が相互に並列的
に配置されている。各レーザダイオード１５は、前記し
たと同様なフォトリソエッチング技術により形成された
位置決め用マーク１９を用いて位置決められている。
置６０では、支持基板１２に複数のレーザダイオード１
５が相互に並列的に配置されており、各レーザダイオー
ド１５に対応して複数の光ファイバ１６が相互に並列的
に配置されている。各レーザダイオード１５は、前記し
たと同様なフォトリソエッチング技術により形成された
位置決め用マーク１９を用いて位置決められている。
【００５６】各光ファイバ１６を収容するための前記し
たと同様なフォトリソエッチング技術により形成された
Ｖ字溝２０が、対応するそれぞれのレーザダイオード１
５の近傍に達する。支持基板１２のシリコン結晶層１２
ｃには、各Ｖ字溝２０を横切って、酸化シリコン層１２
ｂを部分的に露出させる矩形のエッチング開口１８が形
成されている。各Ｖ字溝２０には、光ファイバ１６がそ
の端面をエッチング開口１８の一方の縁部１８ａから間
隔をおいて収容されている。
たと同様なフォトリソエッチング技術により形成された
Ｖ字溝２０が、対応するそれぞれのレーザダイオード１
５の近傍に達する。支持基板１２のシリコン結晶層１２
ｃには、各Ｖ字溝２０を横切って、酸化シリコン層１２
ｂを部分的に露出させる矩形のエッチング開口１８が形
成されている。各Ｖ字溝２０には、光ファイバ１６がそ
の端面をエッチング開口１８の一方の縁部１８ａから間
隔をおいて収容されている。
【００５７】酸化シリコン層１２ｂのエッチング開口１
８から露出する支持面１７上には、光学基板１１が配置
されている。具体例３の光学基板１１では、その一方の
直立面１１ｃに、各レーザダイオード１５に対応して、
該レーザダイオードからの発散光を平行光束に変換する
ためのコリメート機能を有する光学レンズ素子１３ａ
が、相互に間隔をおいて形成されている。また、光学基
板１１の他方の直立面１１ｂには、各光学レンズ素子１
３ａに対応して、該光学レンズ素子からの平行光束を対
応する各光ファイバ１６の前記端面に集光させるための
光学レンズ素子１３ｂが相互に間隔をおいて形成されて
いる。
８から露出する支持面１７上には、光学基板１１が配置
されている。具体例３の光学基板１１では、その一方の
直立面１１ｃに、各レーザダイオード１５に対応して、
該レーザダイオードからの発散光を平行光束に変換する
ためのコリメート機能を有する光学レンズ素子１３ａ
が、相互に間隔をおいて形成されている。また、光学基
板１１の他方の直立面１１ｂには、各光学レンズ素子１
３ａに対応して、該光学レンズ素子からの平行光束を対
応する各光ファイバ１６の前記端面に集光させるための
光学レンズ素子１３ｂが相互に間隔をおいて形成されて
いる。
【００５８】具体例３の光学装置６０では、支持面１７
上での光学基板１１の位置決めマークとして、エッチン
グ開口１８の一対の長辺を規定する垂直な両長縁部１８
ａおよびエッチング開口１８の一対の短辺を規定する垂
直な両短縁部１８ｂのうち、それぞれが互いに直角な関
係にある一組の両縁部１８ａおよび１８ｂが利用されて
いる。
上での光学基板１１の位置決めマークとして、エッチン
グ開口１８の一対の長辺を規定する垂直な両長縁部１８
ａおよびエッチング開口１８の一対の短辺を規定する垂
直な両短縁部１８ｂのうち、それぞれが互いに直角な関
係にある一組の両縁部１８ａおよび１８ｂが利用されて
いる。
【００５９】図６に示す例では、レーザダイオード１５
に近接して配置された一方の長縁部１８ａが光学基板１
１の前記一方の直立面１１ｃに当接することにより、光
学基板１１のｚ軸方向の位置を規定する。また、一対の
短縁部１８ｂのうち、図６で見て上方に位置する一方の
短縁部１８ｂが光学基板１１の一方の側面１１ｄに当接
することにより、光学基板１１のｘ軸方向の位置を規定
する。
に近接して配置された一方の長縁部１８ａが光学基板１
１の前記一方の直立面１１ｃに当接することにより、光
学基板１１のｚ軸方向の位置を規定する。また、一対の
短縁部１８ｂのうち、図６で見て上方に位置する一方の
短縁部１８ｂが光学基板１１の一方の側面１１ｄに当接
することにより、光学基板１１のｘ軸方向の位置を規定
する。
【００６０】従って、支持面１７上で光学基板１１の前
記直立面１１ｃおよび側面１１ｄをそれぞれに対応する
前記縁部１８ａおよび１８ｂに沿わせかつそれぞれに当
接させることにより、光学基板１１を支持基板１２上に
正確に位置決めることができる。
記直立面１１ｃおよび側面１１ｄをそれぞれに対応する
前記縁部１８ａおよび１８ｂに沿わせかつそれぞれに当
接させることにより、光学基板１１を支持基板１２上に
正確に位置決めることができる。
【００６１】具体例３の光学装置６０の特性評価試験に
よれば、２ｍＷの出力を示す各レーザダイオード１５か
らの入力信号に対し、各光ファイバ１６の出力端に１．
８ｍＷの光出力信号を得ることができ、９０％以上の光
結合効率を得ることができた。
よれば、２ｍＷの出力を示す各レーザダイオード１５か
らの入力信号に対し、各光ファイバ１６の出力端に１．
８ｍＷの光出力信号を得ることができ、９０％以上の光
結合効率を得ることができた。
【００６２】前記したところでは、光学基板１１として
石英を用いた例について説明したが光学基板として、シ
リコン基板のような種々の光学基板を採用することがで
きる。また、支持基板として、ＳＯＩ基板を用いた例に
ついて説明したが、例えばガラス板と、該ガラス板上に
例えばシリコンのような結晶層を堆積させた種々の積層
構造体を用いることができる。このような積層体では、
前記したと同様な水酸化カリゥムをエッチング媒体とし
て用いるエッチング処理により、ガラス板をエッチング
ストッパとして機能させることができ、前記結晶層のエ
ッチング処理により形成されるエッチング開口から露出
するガラス板の露出面が光学基板の支持面として利用さ
れる。
石英を用いた例について説明したが光学基板として、シ
リコン基板のような種々の光学基板を採用することがで
きる。また、支持基板として、ＳＯＩ基板を用いた例に
ついて説明したが、例えばガラス板と、該ガラス板上に
例えばシリコンのような結晶層を堆積させた種々の積層
構造体を用いることができる。このような積層体では、
前記したと同様な水酸化カリゥムをエッチング媒体とし
て用いるエッチング処理により、ガラス板をエッチング
ストッパとして機能させることができ、前記結晶層のエ
ッチング処理により形成されるエッチング開口から露出
するガラス板の露出面が光学基板の支持面として利用さ
れる。
【００６３】前記した支持面を露出させるエッチング開
口の形状は、前記した矩形形状に限らず、種々の形状を
選択することができ、またエッチング開口を形成するた
めのエッチング媒体は、積層構造体の各層の材料に応じ
て適宜選択することができる。
口の形状は、前記した矩形形状に限らず、種々の形状を
選択することができ、またエッチング開口を形成するた
めのエッチング媒体は、積層構造体の各層の材料に応じ
て適宜選択することができる。
【００６４】
【発明の効果】本発明によれば、前記したように、ＣＧ
Ｈ素子のような光学レンズ素子が形成された光学基板を
搭載する支持基板へのエッチング処理により、該支持基
板の表層下に位置するエッチングストッパ層あるいは該
エッチングストッパ層下に位置する支持層の表面が露出
され、このエッチングストッパ層あるいは支持層の露出
部分が前記光学基板のための支持面として利用されるこ
とから、高精度の平坦性を有する支持面上での２次元的
な位置決めにより、光学基板および支持基板の相互の位
置決めが高精度でなされ、これにより、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素子のような光学レンズ素子が形成された光学基板を
搭載する支持基板へのエッチング処理により、該支持基
板の表層下に位置するエッチングストッパ層あるいは該
エッチングストッパ層下に位置する支持層の表面が露出
され、このエッチングストッパ層あるいは支持層の露出
部分が前記光学基板のための支持面として利用されるこ
とから、高精度の平坦性を有する支持面上での２次元的
な位置決めにより、光学基板および支持基板の相互の位
置決めが高精度でなされ、これにより、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】図１に示した光学基板１１を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】図１に示した支持基板１２の平面図である。
【図４】図３に示したIV-IV線に沿って得られた断面図
である。
である。
【図５】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６】本発明に係る光学装置の具体例３を示す平面図
である。
である。
１０、５０、６０ 光学装置 １１ 光学基板 １２ 支持基板 １２ａ 支持層（シリコン結晶板） １２ｂ エッチングストッパ層（酸化シリコン層） １２ｃ 表層（シリコン結晶層） １３（１３ａ、１３ｂ） 光学レンズ素子（ＣＧＨ素
子） １５、１６、２３ 光学素子 １７ 支持面 １８ エッチング開口 １８ａ、１８ｂ、２２ マーク
子） １５、１６、２３ 光学素子 １７ 支持面 １８ エッチング開口 １８ａ、１８ｂ、２２ マーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 CA33 CA38 DA11 DA12 2H043 AE18 AE23 2H049 CA05 CA09 CA15 CA17 CA23
Claims (14)
- 【請求項１】 光学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、 前記支持基板は、前記光学素子が支持され部分的にエッ
チング処理を受ける表層と、該表層下にあって該表層の
ためのエッチング媒体に関してエッチングストッパとし
て機能するエッチングストッパ層とを備える積層構造を
有し、 前記エッチング処理により前記表層から露出した前記エ
ッチングストッパ層上に前記光学基板が載置されている
ことを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 前記表層上には、前記光学素子の位置決
めのためのマークがフォトリソエッチング技術により形
成され、さらに前記表層上には、前記光学基板の前記エ
ッチングストッパ層上における位置決めのためのマーク
がフォトリソエッチング技術により形成されている請求
項１記載の光学装置。 - 【請求項３】 前記表層上には、前記光学素子の位置決
めのためのマークがフォトリソエッチング技術により形
成され、前記エッチングストッパ層は前記表層に設けら
れた全体に矩形のエッチング開口を通して部分的に露出
され、前記エッチングストッパ層の前記した露出部分上
の前記光学基板は、前記表層の前記開口を規定する縁部
のうち、互い直角な関係をなして配置される両縁部によ
り、前記エッチングストッパ層上の位置が規定されてい
る請求項１記載の光学装置。 - 【請求項４】 前記光学基板は、前記エッチングストッ
パ層上に接する底面と、該底面から互いに間隔をおいて
立ち上がる一対の直立面とを備える全体に矩形の板部材
からなり、前記直立面の少なくとも一方に前記レンズ素
子が形成されている請求項１記載の光学装置。 - 【請求項５】 前記支持基板は、シリコン結晶板、該シ
リコン結晶板上の酸化シリコン層および該酸化シリコン
層上のシリコン結晶層を備えるＳＯＩ基板である請求項
１記載の光学装置。 - 【請求項６】 前記レンズ素子は、回折型光学素子であ
る請求項１記載の光学装置。 - 【請求項７】 光学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、 前記支持基板は、前記光学素子が支持され部分的にエッ
チング処理を受ける表層と、該表層下にあって該表層の
ためのエッチング媒体に関してエッチングストッパとし
て機能するエッチングストッパ層と、該エッチングスト
ッパ層下の支持層を備える積層構造を有し、 前記エッチング処理による前記表層から露出した前記エ
ッチングストッパ層へのエッチング処理より該エッチン
グストッパ層から露出する前記支持層上に前記光学基板
が載置されていることを特徴とする光学装置。 - 【請求項８】 前記表層は、その厚さ寸法の許容誤差が
前記光学基板と前記支持基板とのアライメントの許容誤
差範囲内にある請求項１記載の光学装置。 - 【請求項９】 前記表層上には、前記光学素子の位置決
めのためのマークがフォトリソエッチング技術により形
成され、さらに前記表層上には、前記光学基板の前記支
持層上における位置決めのためのマークがフォトリソエ
ッチング技術により形成されている請求項７記載の光学
装置。 - 【請求項１０】 前記表層上には、前記光学素子の位置
決めのためのマークがフォトリソエッチング技術により
形成され、前記支持層は、前記表層および該表層下の前
記エッチングストッパ層に設けられた全体に矩形のエッ
チング開口を通して部分的に露出され、前記支持層の前
記した露出部分上の前記光学基板は、前記エッチング開
口を規定する縁部のうち、互い直角な関係をなして配置
される両縁部により、前記支持層上の位置が規定されて
いる請求項７記載の光学装置。 - 【請求項１１】 前記光学基板は、前記支持層上に接す
る底面と、該底面から互いに間隔をおいて立ち上がる一
対の直立面とを備える全体に矩形の板部材からなり、前
記直立面の少なくとも一方に前記レンズ素子が形成され
ている請求項７記載の光学装置。 - 【請求項１２】 前記支持基板は、シリコン結晶板、該
シリコン結晶板上の酸化シリコン層および該酸化シリコ
ン層上のシリコン結晶層を備えるＳＯＩ基板である請求
項７記載の光学装置。 - 【請求項１３】 前記レンズ素子は、回折型光学素子で
ある請求項７記載の光学装置。 - 【請求項１４】 前記表層と、前記支持層上の前記エッ
チングストッパ層の合計の厚さ寸法の許容誤差が前記光
学基板と前記支持基板とのアライメントの許容誤差範囲
内にある請求項７記載の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293600A JP4008649B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光学装置 |
| US09/916,301 US6679635B2 (en) | 2000-09-27 | 2001-07-30 | Optical device permitting passive alignment of lens element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000293600A JP4008649B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107580A true JP2002107580A (ja) | 2002-04-10 |
| JP4008649B2 JP4008649B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=18776363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000293600A Expired - Fee Related JP4008649B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6679635B2 (ja) |
| JP (1) | JP4008649B2 (ja) |
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| JPH0774343A (ja) * | 1993-08-31 | 1995-03-17 | Fujitsu Ltd | 集積化光装置及びその製造方法 |
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| FR2760101B1 (fr) | 1997-02-24 | 1999-04-16 | Alsthom Cge Alcatel | Procede d'assemblage d'un dispositif opto-hybride |
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