JP2002311270A

JP2002311270A - 垂直伝搬型光導波路及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002311270A
Application number: JP2001117065A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; 克之井本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】コア層内の任意の位置に高寸法精度・高角度
精度で４５°の反射面を容易に形成でき、しかも高効率
な光結合特性を有する垂直伝搬型光導波路及びその製造
方法を提供することにある。【解決手段】基板２上に、光が伝搬するコア層４ｃと
そのコア層４ｃを覆うクラッド層３，５とからなる光導
波路を形成した垂直伝搬型光導波路１において、上記コ
ア層４ｃを紫外線照射によって屈折率が低下するポリマ
材料で形成し、光導波路１の上方より、コア層４ｃの光
軸に対して略４５°傾いた方向から線状ビーム形状の紫
外線レーザ光を照射することにより、コア層４ｃ内に略
４５°の低屈折率の反射面６を形成し、その反射面６に
入射される信号光を略垂直に反射させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路のコア層
内を伝搬している信号光を垂直方向に取り出したり、逆
に光導波路上面（あるいは下面）から信号光を光導波路
のコア層内に垂直に導入して伝搬させるようにすること
ができる垂直伝搬型光導波路及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光導波路のコア層内を伝搬している信号
光を垂直方向に取り出したり、逆に光導波路上面（ある
いは下面）から信号光を光導波路のコア層内に垂直に導
入して伝搬させるようにすることができる垂直伝搬型導
波路が強く望まれている。

【０００３】具体的には、光導波路の上面、あるいは下
面に取り付けられた面発光レーザのような発光素子から
のレーザ光を、光導波路のコア層内に導いて伝搬させた
り、逆に光導波路のコア層内を伝搬させていた信号光を
垂直方向に取り出して受光素子に導く光ハイブリッドデ
バイスや光・電気複合デバイス等の開発が強く望まれて
いる。

【０００４】従来の垂直伝搬型光導波路として、図１３
から図１５に示すものが提案されている。これら光導波
路はいずれも、基板上に、光が伝搬するコア層とそのコ
ア層を覆うクラッド層とからなる光導波路を形成した構
成となっている。

【０００５】図１３に示す光導波路１３０は、光導波路
１３０上部に、例えば機械的にコア層１３１の光軸に対
して４５°傾いた溝１３２を形成し、この空気の溝１３
２の側壁面を反射面１３３としたものである。図１４に
示す光導波路１４０は、光導波路１４０内にコア層の光
軸に対して４５°傾いたマイクロ加工による全反射面１
４１を形成したものである。この光導波路１４０は、ポ
リイミドまたは硝子から形成されている。図１５に示す
光導波路１５０では、光導波路１５０上部に、先端面が
４５°の傾斜面に加工されたファイバ１５１を挿入する
ためのスルーホール１５２を形成し、このスルーホール
１５２内にファイバ１５１を挿入することにより、コア
層１５３の途中にコア層１５３の光軸に対して４５°傾
いた反射面１５４を設けたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来
の垂直伝搬型光導波路１３０，１４０，１５０は、いず
れも構想であり、高寸法及び高角度精度で微小寸法の溝
や穴を形成することは極めて難しく、いまだに低結合損
失のものは実現されていないという問題がある。マイク
ロ加工による全反射面１４２も構想であり、上述と同様
に実現されていない。

【０００７】反射面１３３，１４１，１５４の形成に関
しては、コア層内に伝搬させている信号光をモニタしな
がら形成する方式が見出されていないので、低結合損失
で再現性良く作成することは難しい。

【０００８】また、反射面１３３，１４１，１５４はい
ずれも、機械的、あるいはレーザにより切削加工して形
成されるので、高寸法精度の加工は極めて難しいという
問題がある。しかも、加工中に最適な光の反射状態をモ
ニタしながら加工することもできていない。

【０００９】そこで、本発明の目的は、コア層内の任意
の位置に高寸法精度・高角度精度で４５°の反射面を容
易に形成でき、しかも高効率な光結合特性を有する垂直
伝搬型光導波路及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために創案されたものであり、請求項１の発明は、
基板上に、光が伝搬するコア層とそのコア層を覆うクラ
ッド層とからなる光導波路を形成した垂直伝搬型光導波
路において、上記コア層を紫外線照射によって屈折率が
低下するポリマ材料で形成し、光導波路の上方より、コ
ア層の光軸に対して略４５°傾いた方向から線状ビーム
形状の紫外線レーザ光を照射することにより、コア層内
に略４５°の低屈折率の反射面を形成し、その反射面に
入射される信号光を略垂直に反射させる垂直伝搬型光導
波路である。

【００１１】請求項２の発明は、コア層内に略４５°の
低屈折率の反射面を所望間隔で２つ形成し、一方の反射
面の上方より入射される信号光を、他方の反射面から上
方または下方に出射させる請求項１記載の垂直伝搬型光
導波路である。

【００１２】請求項３の発明は、光導波路内にコア層を
所望間隔で複数本並列に形成し、それぞれのコア層内に
略４５°の低屈折率の反射面が少なくとも一つ形成され
る請求項１または２記載の垂直伝搬型光導波路である。

【００１３】請求項４の発明は、略４５°の低屈折率の
反射面の上部側または下部側に、光能動素子が設けられ
る請求項１〜３いずれかに記載の垂直伝搬型光導波路で
ある。

【００１４】請求項５の発明は、略４５°の低屈折率の
反射面を形成した後、光導波路の上面、下面、あるいは
両面に紫外線カット層が形成される請求項１〜４いずれ
かに記載の垂直伝搬型光導波路である。

【００１５】請求項６の発明は、基板上に、光が伝搬す
るコア層とそのコア層を覆うクラッド層とからなる光導
波路を形成した垂直伝搬型光導波路の製造方法におい
て、上記コア層を紫外線照射によって屈折率が低下する
ポリマ材料で形成し、光導波路の上方より、コア層の光
軸に対して略４５°傾いた方向から線状ビーム形状の紫
外線レーザ光を照射することにより、コア層内に略４５
°の低屈折率の反射面を形成し、その反射面に入射され
る信号光を略垂直に反射させる垂直伝搬型光導波路の製
造方法である。

【００１６】請求項７の発明は、紫外線レーザ光を円柱
ロッドに通し、線状ビーム形状の紫外線レーザ光を得る
請求項６記載の垂直伝搬型光導波路の製造方法である。

【００１７】請求項８の発明は、光導波路上面に、紫外
線レーザ光がコア層の光軸に対して略４５°傾いた方向
から導かれるように構成したマスクを設け、そのマスク
に紫外線レーザを通して線状ビーム形状の紫外線レーザ
光を得る請求項６または７記載の垂直伝搬型光導波路の
製造方法である。

【００１８】請求項９の発明は、線状ビーム形状の紫外
線レーザ光を照射しつつコア層内に信号光を伝搬させ、
形成されつつある反射面から反射された信号光をモニタ
し、モニタした信号光が最大となるように紫外線レーザ
光の照射角度や照射位置を調節して略４５°の低屈折率
の反射面を形成する請求項６〜８いずれかに記載の垂直
伝搬型光導波路の製造方法である。

【００１９】請求項１０の発明は、コア層内に一方の反
射面を形成した後、その一方の反射面から所望間隔隔て
た位置に他方の反射面を形成すべく、線状ビーム形状の
紫外線レーザ光を照射しつつ一方の反射面を経由してコ
ア層内に信号光を伝搬させ、形成されつつある他方の反
射面から反射された信号光をモニタし、モニタした信号
光が最大となるように紫外線レーザ光の照射角度や照射
位置を調節して略４５°の低屈折率の反射面を形成する
請求項６〜９いずれかに記載の垂直伝搬型光導波路の製
造方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面にしたがって説明する。

【００２１】図１は、本発明の好適実施の形態である垂
直伝搬型光導波路を示す上面図（ａ）、そのＡ−Ａ線断
面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。

【００２２】図１に示すように、本発明の垂直伝搬型光
導波路１は、基板２上に低屈折率の下部クラッド層３を
形成し、下部クラッド層３上に、紫外線照射によって屈
折率が低下する高屈折率のフォトブリーチング用ポリマ
層４を形成し、ポリマ層４上に上部クラッド層５を形成
したものである。ポリマ層４は、低屈折率の下部クラッ
ド層３と上部クラッド層５で覆われている。

【００２３】このフォトブリーチング用ポリマ層４の中
央部分は、上部クラッド層５の形成に先立ち、紫外線が
照射されないで形成されるか、あるいはフォトマスクを
介して紫外線が僅かに照射されて形成される高屈折率の
コア層４ｃとなる。コア層４ｃは、断面が矩形状で、光
導波路１の長手方向に沿った棒状に形成されている。

【００２４】ポリマ層４の中央以外の部分は、フォトマ
スクを介して紫外線が照射されて屈折率が低下した側面
クラッド層４ｌ，４ｒとなる。すなわち、平坦なフォト
ブリーチング用ポリマ層４上にフォトマスクを介して紫
外線を照射することで、３次元の屈折率構造を持ったコ
ア層４ｃと側面クラッド層４ｌ，４ｒが形成されてい
る。

【００２５】さて、本発明の垂直伝搬型導波路１の特徴
は、コア層４ｃ内のみに、４５°の低屈折率の反射面６
を形成したことにある。より詳細に言えば、反射面６
は、コア層４ｃの光軸に対して４５°上方に傾いた傾斜
面となるようにコア層４ｃ内に形成されている。下部ク
ラッド層３及び上部クラッド層５には形成されていな
い。また基板２にも形成されない。反射面６は、後述す
るように、光導波路１の上方より紫外線を照射すること
で、紫外線を照射された部分のポリマ層４のコア層４ｃ
の一部が、低屈折率層７に改質されたことによって形成
されるものである。この低屈折率層７とコア層４ｃの境
界面が反射面６となる。この反射面６はコア層４ｃ内を
伝搬する信号光の光軸に対して、４５°に傾けて形成さ
れている。４５°の低屈折率の反射面６を形成した後、
光導波路１の上面、下面、あるいは両面に、光導波路１
を紫外線から保護するための紫外線カット層８を形成す
る。

【００２６】４５°の低屈折率の反射面６は、コア層４
ｃ内を伝搬して反射面６に入射される信号光を、垂直に
反射して光導波路１の上面から出射する。また、この反
射面６は、光導波路１上面から鉛直下向きに反射面６へ
入射する信号光を、垂直に反射してコア層４ｃ内を伝搬
させる。

【００２７】フォトブリーチング用ポリマ層４として、
例えば、ニトロン添加シリコーン化合物、ポリシラン等
を用いれば、紫外線照射前と照射後の屈折率変化によっ
て生じる比屈折率差を数％から６％程度を実現すること
は容易であるので、低屈折率層７の屈折率を大幅に低下
させることができる。コア層４ｃと側面クラッド層４
ｌ，４ｒとの比屈折率差も同程度の値にすることができ
る。ただし、側面クラッド層４ｌ，４ｒへの紫外線照射
量が少ない場合には、４５°の低屈折率の反射面６をコ
ア層４ｃに形成する際に側面クラッド層４ｌ，４ｒにも
紫外線が照射されると、側面クラッド層４ｌ，４ｒに
も、反射面６と同様の反射面が形成されることになる。
この側面クラッド層４ｌ，４ｒに形成された反射面は、
信号光を効率よく曲げるのに有効に働く。

【００２８】下部クラッド層３及び上部クラッド層５に
は、例えばポリマ層、あるいはガラス層、さらにはポリ
マとガラスのハイブリッド層等を用いることができる。
また下部クラッド層３にはフォトブリーチング用ポリマ
層４に紫外線を照射して屈折率を変化させたものを用い
れば、その上のフォトブリーチング用ポリマ層４との密
着性、界面の均一性を向上させることができる。コア層
４ｃの一部の低屈折率層７の厚みｔは数μｍ以上、数
ｍｍ程度でもよいが、できる限り厚い方が良い。また、
低屈折率層７の屈折率も、反射面６に入射する信号光を
垂直に反射させるためにはできる限り低い方が良い。

【００２９】基板２には半導体、ガラス、セラミック
ス、プラスチックス、等を用いることができ、またプリ
ント基板、シート状の板、フィルム、ウエハ、等を用い
ることもできる。

【００３０】次に、垂直伝搬型光導波路１の製造手順を
説明する。

【００３１】図２は、図１に示した垂直伝搬型光導波路
１の製造工程を示す概略図である。図２（ａ）は反射面
６形成前の状態を示し、図２（ｂ）は反射面６形成後の
状態を示している。

【００３２】図２（ａ）に示すように、まず、基板２上
に下部クラッド層３、ポリマ層４を順に形成する。そし
て、上述したように、ポリマ層４の上からフォトマスク
を介して紫外線を照射し、コア層４ｃと側面クラッド層
を形成した後、これらコア層４ｃと側面クラッド層上
に、上部クラッド層５を形成する。

【００３３】なお、コア層４ｃと側面クラッド層４ｌ，
４ｒの形成は、上部クラッド層５を形成した後に、その
上部クラッド層５の上からフォトマスクを介して紫外線
を照射してコア層４ｃと側面クラッド層４ｌ，４ｒを
形成してもよい。

【００３４】次に、光導波路１の上方より、コア層４ｃ
の光軸に対して４５°傾いた方向から線状ビーム形状の
紫外線レーザ光ＶＬを照射する。この線状ビーム形状の
紫外線レーザ光ＶＬを所望速度で右方向（矢印２０の方
向）に移動するか、あるいは光導波路自身を所望速度で
左方向（矢印２１方向）に移動する。線状ビーム形状の
紫外線レーザ光ＶＬは、所望のビーム幅とビーム厚さの
ものが、容易にしかも高精度で得られる。したがってコ
ア層４ｃ内に、図２（ｂ）に示すような所望厚みの４５
°の低屈折率の反射面６を高寸法精度・高角度精度で形
成することができる。４５°の低屈折率の反射面６を形
成した後、光導波路１の上面、下面、あるいは両面に紫
外線カット層８を形成すると、図１に示した垂直伝搬型
光導波路１が完成する。

【００３５】ここで、線状ビーム形状の紫外線レーザ光
ＶＬを得る方法を説明する。

【００３６】図３は、線状ビーム形状の紫外線レーザ光
ＶＬを得る方法の一例を示す概略図である。図３（ａ）
は線状ビームの幅ＷをＸ方向（図では紙面右方向）に実
現するための一例を示し、図３（ｂ）は線状ビームの幅
ＷをＹ方向（図では紙面表面から裏面方向）に実現する
ための一例を示したものである。

【００３７】図３に示すように、紫外線レーザ３０と被
照射面３１間に、ビーム幅Ｗを得たい方向と軸の方向が
直角となるように円柱ロッド３２を配置する。紫外線レ
ーザ３０からのレーザ光３３は、円柱ロッド３２の上方
より照射されると、円柱ロッド３２に集められた後、円
柱ロッド３２を通過し、円柱ロッド３２の下方にビーム
幅Ｗを有する線状ビーム形状の紫外線レーザ光ＶＬとな
る。ビーム厚さｄは、円柱ロッド３２の軸方向と一致し
ている。

【００３８】この線状ビーム形状の紫外線レーザ光ＶＬ
のビーム幅Ｗとビーム厚さｄは、紫外線レーザ３０と円
柱ロッド３２との間隔、円柱ロッド３２と被照射面３１
の位置との間隔によって容易にかつ高精度に調節するこ
とができる。ビーム幅Ｗは、反射面を形成したいコア層
の幅に応じて決定される。

【００３９】線状ビーム形状の紫外線レーザ光ＶＬを得
る別の例を図４で説明する。

【００４０】図４は、線状ビーム形状の紫外線レーザ光
ＶＬを得る方法の一例を示す概略図である。

【００４１】図４に示すように、光導波路１上面に、コ
ア層４ｃの光軸に対して４５°上方に傾いた傾斜形スリ
ット４０を有するマスク４１を配置し、紫外線レーザ４
２からのレーザ光４３をマスク４１のスリット４０内に
導くことで、線状ビーム形状の紫外線レーザ光ＶＬを得
ることができる。

【００４２】このように、本発明の垂直伝搬型光導波路
１は、コア層４ｃ内の任意の位置に容易に高寸法精度・
高角度精度で４５°の低屈折率の反射面６を形成するこ
とができる。このコア層４ｃは、ポリマ層４にフォトマ
スクを介して紫外線を照射することによって形成される
ので、ポリマ層４の任意の位置に容易に高寸法精度・高
角度精度で４５°の低屈折率の反射面を形成することも
できる。

【００４３】また、機械的な加工を施すことなく、しか
も非破壊、非接触で、紫外線レーザからの線状ビームを
光導波路１のコア層４ｃに照射するだけで、その上、光
デバイスのほぼ最終工程レベルで反射面６を形成するこ
とができる。

【００４４】４５°の低屈折率の反射面６により、光導
波路１のコア層４ｃ内を伝搬していた信号光を光導波路
１の上面（あるいは後述するように下面）に垂直方向に
曲げて取り出したり、その逆に光導波路１上面からコア
層４ｃ内に垂直に送り込んでコア層４ｃ内に信号光を伝
搬させることができる。これにより、光能動素子や光受
動素子との結合を容易に実現することができる。また光
導波路１上面は平坦であるので、光能動素子や光受動素
子の搭載及び実装を高寸法精度で行うことができる。

【００４５】光導波路１のコア層４ｃ及びその周りの側
面クラッド層４ｌ，４ｒをフォトマスクを介した紫外線
照射で簡単に３次元の屈折率構造を実現でき、しかもコ
ア層４ｃ及びその周りの側面クラッド層４ｌ，４ｒを平
坦のままに保てることができるので、その上に形成した
上部クラッド層５も平坦な面となる。その結果、光導波
路１の上面に光能動素子を高寸法精度で容易に実装する
ことができる。

【００４６】４５°の低屈折率の反射面６を形成した後
に光導波路１の上面、下面、あるいはその両面に紫外線
カット層８を形成しているので、光導波路１が紫外線か
ら保護され、長期的に信頼性の高い光導波路１として使
える。

【００４７】第２の実施の形態を説明する。

【００４８】図５は、本発明の第２の実施の形態である
垂直伝搬型光導波路を示す断面図である。

【００４９】図５に示すように、垂直伝搬型光導波路５
０は、コア層４ｃ内に、４５°の低屈折率の反射面５１
ａ，５１ｂを所望間隔で互いに対称となるように形成し
たものである。いわば、図１の光導波路１の反射面６と
同様の反射面５１ａを形成した後に、その反射面５１ａ
の鏡像となる反射面５１ｂを形成したものである。その
他の構成は、図１で説明した光導波路１と同じ構成であ
る。

【００５０】光導波路５０では、一方の反射面５１ａの
上方より入射される信号光５０Ａは、反射面５１ａで垂
直に反射され、コア層４ｃ内を伝搬し、他方の反射面５
１ｂで再び垂直に反射されて上方に出射される。また、
逆に他方の反射面５１ｂの上方より入射される信号光５
０Ｂは、反射面５１ｂで垂直に反射され、コア層４ｃ内
を伝搬し、一方の反射面５１ａで再び垂直に反射されて
上方に出射される。

【００５１】第３の実施の形態を説明する。

【００５２】図６は、本発明の第３の実施の形態である
垂直伝搬型光導波路を示す断面図である。

【００５３】図６に示すように、垂直伝搬型光導波路６
０は、コア層４ｃ内に、４５°の低屈折率の互いに同形
状の反射面６１ａ，６１ｂを所望間隔で形成したもので
ある。いわば、図１の光導波路１の反射面６を２つ形成
したものである。その他の構成は、図１で説明した光導
波路１と同じ構成である。

【００５４】光導波路６０では、一方の反射面６１ａの
上方より入射される信号光６０Ａは、反射面６１ａで垂
直に反射され、コア層４ｃ内を伝搬し、他方の反射面６
１ｂで再び垂直に反射されて下方に出射される。また、
逆に他方の反射面６１ｂの下方より入射される信号光６
０Ｂは、反射面６１ｂで垂直に反射され、コア層４ｃ内
を伝搬し、一方の反射面６１ａで再び垂直に反射されて
上方に出射される。

【００５５】第２の実施の形態の光導波路５０と第３の
実施の形態における光導波路６０は、図２で説明したよ
うな方法でも製造することもできるが、以下、図７およ
び図８で光導波路５０の別の製造方法の一例を説明す
る。

【００５６】図７および図８は、図５に示した垂直伝搬
型光導波路５０の製造工程を示す概略図である。

【００５７】図７に示すように、まず、基板２上に下部
クラッド層３、ポリマ層４を順に形成する。そして、ポ
リマ層４の上からフォトマスクを介して紫外線を照射
し、コア層４ｃと側面クラッド層を形成した後、これら
コア層４ｃと側面クラッド層上に、上部クラッド層５を
形成する。

【００５８】次に、線状ビーム形状の紫外線レーザ光Ｖ
Ｌを照射しつつコア層４ｃ内に信号光７０を伝搬させ、
形成されつつある反射面５１ａから上方に反射された信
号光７０を受光素子７１などでモニタし、モニタした信
号光７０が最大となるように紫外線レーザ光ＶＬの照射
角度や照射位置を調節して反射面５１ａを形成する。受
光素子７１としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）
を使用している。

【００５９】このように、４５°の低屈折率の反射面５
１ａの形成をコア層４ｃ内に信号光７０を伝搬させつ
つ、その信号光７０を形成中の４５°の低屈折率の反射
面５１ａから取り出してＰＤ７１でモニタしながらその
モニタ光７０が最大になるように紫外線レーザ光ＶＬの
照射角度、照射位置を調節することができるので、非常
に高効率な光結合特性を実現することができる。

【００６０】反射面５１ａは、線状ビームからなる紫外
線レーザ光ＶＬの照射角度や位置を調節することによ
り、容易に低屈折率の反射面５１ａの角度を修正した
り、補正したりすることができる。また照射エネルギー
を増大させることにより、反射面５１ａの低屈折率値を
調節することができる。さらには反射面５１ａの厚みも
容易に調節することができる。

【００６１】この図７で説明した製造方法は、図１で説
明した光導波路１にも同様に適用することができる。

【００６２】さらに、図８に示すように、コア層４ｃ内
に一方の反射面５１ａを形成した後、その一方の反射面
５１ａから所望間隔隔てた位置に他方の反射面５１ａを
形成すべく、線状ビーム形状の紫外線レーザ光ＶＬを照
射しつつ一方の反射面５１ａを経由してコア層４ｃ内に
信号光８０を伝搬させ、形成されつつある他方の反射面
５１ｂから反射された信号光８０を光能動素子８１など
でモニタし、モニタした信号光８０が最大となるように
紫外線レーザ光ＶＬの照射角度や照射位置を調節して反
射面５１ｂを形成することもできる。

【００６３】これら図７および図８で説明した製造方法
は、図６で説明した光導波路６０にもほぼ同様にして適
用することができる。

【００６４】第４の実施の形態を説明する。

【００６５】図９は、本発明の第４の実施の形態を示す
垂直伝搬型光導波路を示す断面図（ａ）、そのＢ−Ｂ線
断面図（ｂ）である。

【００６６】図９に示すように、垂直伝搬型光導波路９
０は、ポリマ層４にフォトマスクを介して紫外線を照射
して４本並列に並べられたコア層９１ａ〜ｄを形成し、
各コア層９１ａ〜ｄ内に、４５°の低屈折率の反射面９
２ａ〜ｄを形成したものである。ポリマ層４のコア層４
ａ〜ｄ以外の部分は、側面クラッド層９３となる。

【００６７】これら反射面９２ａ〜ｄは、上述した製造
方法を適宜応用し、一度の線状ビーム形状の紫外線ビー
ム照射により、一括して容易かつ高精度に形成すること
ができる。もちろん、各反射面９２ａ〜ｄを別々に形成
することもできる。これにより、光並列伝送用の光導波
路デバイスを高寸法精度、高効率結合特性で実現するこ
とができる。

【００６８】次に、本発明に係る垂直伝搬型光導波路に
光受動素子や光能動素子などの光素子を実装した例を図
１０〜図１２で説明する。本発明は、上述したように、
光導波路を構成するクラッド層やコア層が均一な平坦面
として形成されているので、光素子を容易かつ確実に実
装することができる。

【００６９】図１０は、図５に示した垂直伝搬型光導波
路５０に光素子を実装した光デバイスの一例を示す断面
図である。

【００７０】図１０に示すように、光デバイス１００
は、一方の反射面５１ａの光導波路５０上面に発光素子
１０１を実装すると共に、他方の反射面５１ｂの光導波
路５０上面に受光素子１０２を実装している。発光素子
１０１としては、例えば面発光型レーザを、受光素子１
０２としては、例えばフォトダイオード（ＰＤ）を用い
ている。

【００７１】発光素子１０１からの信号光１０３は、反
射面５１ａで垂直に反射されてコア層４ｃ内を伝搬し、
反射面５１ｂで再び垂直に反射され、受光素子１０２で
受光される。

【００７２】なお、発光素子１０１や受光素子１０２の
上部、側、あるいは基板２内か基板２の下面には、駆動
用の電子回路、または電子部品が実装されていても良
い。また、受光素子１０１と光導波路５０との間にレン
ズを設けておいてもよい。

【００７３】図１１は、図６に示した垂直伝搬型光導波
路６０に光素子を実装した光デバイスの一例を示す断面
図である。

【００７４】図１１に示すように、光デバイス１１０
は、一方の反射面６１ａの光導波路６０上面に発光素子
１１１を実装し、他方の反射面６１ｂの下部側、より詳
細には、基板２内に受光素子１１２を埋め込んで形成し
たものである。例えば、Ｓｉ基板内にＰＤなどを形成す
ればよい。電子回路もＳｉ基板内に形成することができ
る。発光素子１１１からの信号光１１３は、反射面６１
ａで垂直に反射されてコア層４ｃ内を伝搬し、反射面６
１ｂで再び垂直に反射され、受光素子１１２で受光され
る。

【００７５】図１２は、本発明に係る垂直伝搬型光導波
路に光素子を実装した光デバイスの一例を示す断面図で
ある。

【００７６】図１２に示すように、光デバイス１２０
は、コア層１２１ｃ内にコア層１２１ｃの光軸に対して
４５°下方に傾いた反射面１２２が形成されており、基
板（例えばＧａＡｓ基板）１２３内か、あるいは基板１
２３上に形成した発光素子（例えば面発光型レーザ、発
光素子アレイ）１２４からの信号光１２５を、光導波路
のコア層（１本あるいは複数本）１２１ｃ内に伝搬さ
せ、光デバイス１２０の端面に結合させた光ファイバ
（１本あるいは複数本）１２６内を伝搬させるようにし
たものである。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

【００７８】（１）コア層内の任意の位置に容易に高寸
法精度・高角度精度で４５°の低屈折率の反射面を形成
することができる。このコア層は、ポリマ層にフォトマ
スクを介して紫外線を照射することによって形成される
ので、ポリマ層の任意の位置に容易に高寸法精度・高角
度精度で４５°の低屈折率の反射面を形成することもで
きる。

【００７９】（２）機械的な加工を施すことなく、しか
も非破壊、非接触で、紫外線レーザからの線状ビームを
光導波路のコア層に照射するだけで、その上、光デバイ
スのほぼ最終工程レベルで反射面を形成することができ
る。

【００８０】（３）４５°の低屈折率の反射面により、
光導波路のコア層内を伝搬していた信号光を光導波路の
上面、あるいは下面に垂直方向に曲げて取り出したり、
その逆に光導波路上面からコア層内に垂直に送り込んで
コア層内に信号光を伝搬させることができる。これによ
り、光能動素子や光受動素子との結合を容易に実現する
ことができる。また光導波路上面は平坦であるので、光
能動素子や光受動素子の搭載及び実装を高寸法精度で行
うことができる。

【００８１】（４）光導波路のコア層及びその周りの側
面クラッド層をフォトマスクを介した紫外線照射で簡単
に３次元の屈折率構造を実現でき、しかもコア層及びそ
の周りの側面クラッド層を平坦のままに保てることがで
きるので、その上に形成した上部クラッド層も平坦な面
となる。その結果、光導波路の上面に光能動素子を高寸
法精度で容易に実装することができる。

【００８２】（５）光導波路内にコア層が複数本並列に
並べられた構造のものに対しても、同時、あるいは別々
に４５°の低屈折率の反射面を形成することができる。
これにより、光並列伝送用の光導波路デバイスを高寸法
精度、高効率結合特性で実現することができる。

【００８３】（６）４５°の低屈折率の反射面を形成し
た後に光導波路の上面、下面、あるいはその両面に紫外
線カット層を形成しているので、光導波路が紫外線から
保護され、長期的に信頼性の高い光導波路として使え
る。

【００８４】（７）４５°の低屈折率の反射面の形成を
コア層内に信号光を伝搬させつつ、その信号光を形成中
の４５°の低屈折率の反射面から取り出してＰＤでモニ
タしながらそのモニタ光が最大になるように紫外線レー
ザ光の照射角度、照射位置を調節することができるの
で、非常に高効率な光結合特性を実現することができ
る。

【００８５】（８）また、逆に４５°の低屈折率の反射
面から信号光を導入し、コア層内に結合させ、もう一つ
の低屈折率の反射面を調節しつつ形成することもでき
る。

【００８６】（９）反射面は線状ビームからなる紫外線
レーザ光の照射角度や位置を調節することにより、容易
に低屈折率の反射面の角度を修正したり、補正したりす
ることができる。また照射エネルギーを増大させること
により、反射面の低屈折率値を調節することができる。
さらには反射面の厚みも容易に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施の形態を示す上面図（ａ）、
そのＡ−Ａ線断面図（ｂ）、側面図（ｃ）である。

【図２】図１に示した垂直伝搬型光導波路の製造工程を
示す概略図である。

【図３】線状ビーム形状の紫外線レーザ光を得る方法の
一例を示す概略図である。

【図４】線状ビーム形状の紫外線レーザ光を得る方法の
一例を示す概略図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図７】図５に示した垂直伝搬型光導波路の製造工程を
示す概略図である。

【図８】図５に示した垂直伝搬型光導波路の製造工程を
示す概略図である。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示す断面図
（ａ）、そのＢ−Ｂ線断面図（ｂ）である。

【図１０】図５に示した垂直伝搬型光導波路に光素子を
実装した光デバイスの一例を示す断面図である。

【図１１】図６に示した垂直伝搬型光導波路に光素子を
実装した光デバイスの一例を示す断面図である。

【図１２】本発明に係る垂直伝搬型光導波路に光素子を
実装した光デバイスの一例を示す断面図である。

【図１３】従来の垂直伝搬型光導波路の一例を示す断面
図である。

【図１４】従来の垂直伝搬型光導波路の一例を示す斜視
図である。

【図１５】従来の垂直伝搬型光導波路の一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１垂直伝搬型光導波路２基板３下部クラッド層４フォトブリーチング用ポリマ層４ｃコア層４ｌ，４ｒ側面クラッド層５上部クラッド層６反射面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、光が伝搬するコア層とそのコ
ア層を覆うクラッド層とからなる光導波路を形成した垂
直伝搬型光導波路において、上記コア層を紫外線照射に
よって屈折率が低下するポリマ材料で形成し、光導波路
の上方より、コア層の光軸に対して略４５°傾いた方向
から線状ビーム形状の紫外線レーザ光を照射することに
より、コア層内に略４５°の低屈折率の反射面を形成
し、その反射面に入射される信号光を略垂直に反射させ
ることを特徴とする垂直伝搬型光導波路。
【請求項２】コア層内に略４５°の低屈折率の反射面
を所望間隔で２つ形成し、一方の反射面の上方より入射
される信号光を、他方の反射面から上方または下方に出
射させる請求項１記載の垂直伝搬型光導波路。
【請求項３】光導波路内にコア層を所望間隔で複数本
並列に形成し、それぞれのコア層内に略４５°の低屈折
率の反射面が少なくとも一つ形成される請求項１または
２記載の垂直伝搬型光導波路。
【請求項４】略４５°の低屈折率の反射面の上部側ま
たは下部側に、光能動素子が設けられる請求項１〜３い
ずれかに記載の垂直伝搬型光導波路。
【請求項５】略４５°の低屈折率の反射面を形成した
後、光導波路の上面、下面、あるいは両面に紫外線カッ
ト層が形成される請求項１〜４いずれかに記載の垂直伝
搬型光導波路。
【請求項６】基板上に、光が伝搬するコア層とそのコ
ア層を覆うクラッド層とからなる光導波路を形成した垂
直伝搬型光導波路の製造方法において、上記コア層を紫
外線照射によって屈折率が低下するポリマ材料で形成
し、光導波路の上方より、コア層の光軸に対して略４５
°傾いた方向から線状ビーム形状の紫外線レーザ光を照
射することにより、コア層内に略４５°の低屈折率の反
射面を形成し、その反射面に入射される信号光を略垂直
に反射させることを特徴とする垂直伝搬型光導波路の製
造方法。
【請求項７】紫外線レーザ光を円柱ロッドに通し、線
状ビーム形状の紫外線レーザ光を得る請求項６記載の垂
直伝搬型光導波路の製造方法。
【請求項８】光導波路上面に、紫外線レーザ光がコア
層の光軸に対して略４５°傾いた方向から導かれるよう
に構成したマスクを設け、そのマスクに紫外線レーザを
通して線状ビーム形状の紫外線レーザ光を得る請求項６
または７記載の垂直伝搬型光導波路の製造方法。
【請求項９】線状ビーム形状の紫外線レーザ光を照射
しつつコア層内に信号光を伝搬させ、形成されつつある
反射面から反射された信号光をモニタし、モニタした信
号光が最大となるように紫外線レーザ光の照射角度や照
射位置を調節して略４５°の低屈折率の反射面を形成す
る請求項６〜８いずれかに記載の垂直伝搬型光導波路の
製造方法。
【請求項１０】コア層内に一方の反射面を形成した
後、その一方の反射面から所望間隔隔てた位置に他方の
反射面を形成すべく、線状ビーム形状の紫外線レーザ光
を照射しつつ一方の反射面を経由してコア層内に信号光
を伝搬させ、形成されつつある他方の反射面から反射さ
れた信号光をモニタし、モニタした信号光が最大となる
ように紫外線レーザ光の照射角度や照射位置を調節して
略４５°の低屈折率の反射面を形成する請求項６〜９い
ずれかに記載の垂直伝搬型光導波路の製造方法。