JP2003021737A - 光導波路と受光素子の光結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 量産化及び小型化に適した光導波路と受光素
子の光結合構造を提供することである。 【解決手段】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
て、基板と、基板上に形成されたコアと、コアを覆うよ
うに基板上に形成され、コアが露出する凹部を有するク
ラッドを含んでいる。凹部中にはコアの屈折率よりも大
きな屈折率を有する透明樹脂が充填され、この透明樹脂
を介してコアと光学的に結合されるように受光素子がク
ラッド上に搭載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に光通信分
野に適用される光モジュールに関し、特に、光導波路と
受光素子の光結合構造に関する。

【０００２】インターネットの急成長に伴うネットワー
クトラフィック急増に対応するため、波長分割多重通信
を用いた通信網の整理が進められている。波長分割多重
（ＷＤＭ）通信システムでは、波長の異なる複数の光信
号（チャンネル）が同時に一本の光ファイバで伝送され
る。

【０００３】このため、光伝送モジュールには異なる波
長の光信号を振り分ける、合波或いは分波の機能（ＷＤ
Ｍ機能）が必要となっている。また、チャンネル数だけ
光／電気変換デバイスが必要であり、これらの光伝送モ
ジュールを現実的なコスト及びサイズで実装するために
は、光素子の集積化が必須である。

【０００４】こうした背景から、光伝送モジュールはＷ
ＤＭ機能を実現する光導波路（光波回路）へ光電変換素
子をハイブリッド集積することで、小型化と部品点数の
削減、組み立て工程の簡単化により、量産化及び低価格
化を実現しようとしている。

【０００５】本発明は、このような要請に答える、光導
波路と受光素子の光結合構造及びその組み立て方法を提
供しようとするものである。

【０００６】

【従来の技術】光導波路と受光素子の光結合構造の従来
例として、特開平５−２６４８７０号公報に開示された
技術が知られている。この公開公報で従来例として記載
された光導波路と受光素子の光結合構造（従来例１）
は、基板上に形成されたアンダークラッドと、アンダー
クラッド上に形成されたコアと、コアを覆うようにアン
ダークラッド上に形成されたオーバークラッドを有する
光導波路チップを含んでいる。

【０００７】アンダークラッド、コア及びオーバークラ
ッドはＳｉＯ₂を主成分としており、各部分の屈折率の
調整はＳｉＯ₂にドープするドーパントの濃度により調
整される。

【０００８】コアの端面が斜めに露出するような斜めの
溝が形成されており、コアの露出端面が全反射条件を満
たすように溝の角度が設定されている。光半導体素子の
発光部又は受光部と光導波路チップのコアの端面との位
置関係を調整することによって、光半導体素子と光導波
路チップのコアとの光結合を行っている。

【０００９】上記の公開公報には他の従来技術（従来例
２）も開示されている。従来例２の光導波路は、上述し
た従来例１と同様に、導波路基板上にアンダークラッ
ド、コア及びオーバークラッドを形成して構成される。

【００１０】光導波路にはコアの長手方向に直交する導
波路端面と湾曲面を画成する溝が形成されており、導波
路端面に対向する湾曲面上に反射膜が形成されている。

【００１１】湾曲面におけるコアに対向する部分は、コ
アの長手方向に対して傾斜しているので、導波路端面に
おいてコアから出射した光は、反射膜で上方に反射さ
れ、この光は受光素子の受光部に入射する。受光素子は
反射膜からの反射光が受光部へ入射するように、光導波
路チップ上に固定されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】光伝送装置の課題は低
コスト化及び小型化であり、そのコストの大半を占める
のは光合分波機能及び光電変換機能を有する光モジュー
ルに関係している。このため、光モジュールの特性、高
信頼性及び高寿命を確保すると同時に、小型集積化と組
み立て工程の簡易化が不可欠となる。しかしながら、上
述した従来技術には以下のような問題がある。

【００１３】従来例１の光結合構造は、光導波路に形成
する溝が機械加工により形成されるので、溝形成時にお
ける破損が生じやすく製造歩留まりが悪い。また、コア
端面の面精度の不充分さに起因して、光導波路と光半導
体素子の結合効率が低くなるといった問題がある。

【００１４】さらに、溝は機械加工により形成されるた
め、基板全体を横切る溝しか形成できない。その結果、
並列複数導波路構成において、一部の導波路を基板端面
までスルーで通すといった用途には使えず、適用範囲が
非常に狭い範囲に限定されていた。

【００１５】従来例２の光結合構造は、湾曲反射面を形
成する製造プロセスが非常に複雑なため、製造歩留まり
が悪く、低コスト化にも限界があった。また、湾曲面は
長いエッチング工程を経て形成されるため、湾曲面の曲
率半径及び向きにばらつきが生じやすい。

【００１６】このため、光半導体素子の搭載位置決め
は、光結合状態をモニタしながら最適結合位置を探す、
所謂アクティブアライメントを採用するしかなく、組み
立てに多くの手間と時間を要した。

【００１７】さらに、並列光導波路の場合、湾曲面の形
成ばらつきは導波路毎の光半導体素子の最適結合位置の
ばらつきにつながる。その結果、アレイ型光半導体素子
のように受発光位置が一直線上に並んでいる素子を並列
光導波路上に配置し、各チャンネルで均一な光結合を実
現することは非常に困難である。

【００１８】よって、本発明の目的は、量産化及び低価
格化に適した光導波路と受光素子の光結合構造を提供す
ることである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの側面によ
ると、光導波路と受光素子の光結合構造であって、基板
と、該基板上に形成されたコアと、該コアを覆うように
前記基板上に形成され、前記コアに対応する部分に凹部
を有するクラッドと、前記凹部に充填された前記コアの
屈折率よりも大きな屈折率を有する透明樹脂と、該透明
樹脂を介して前記コアと光学的に結合されるように前記
クラッド上に搭載された受光素子と、を具備したことを
特徴とする光導波路と受光素子の光結合構造が提供され
る。

【００２０】好ましくは、前記凹部でコアが露出してお
り、透明樹脂が受光素子を固定する接着剤を兼ねてい
る。好ましくは、クラッド上には導体パターンが形成さ
れており、受光素子の電極が導体パターンに接触するよ
うに受光素子がクラッド上に搭載されている。

【００２１】さらに好ましくは、基板は透明基板から構
成され、クラッドは表面に形成された第１マーカーを有
し、受光素子は裏面に形成された第２マーカーを有して
いる。第２マーカーを第１マーカーに位置合わせして、
受光素子がクラッド上に搭載される。

【００２２】変形例として、クラッドに形成する凹部は
クラッドの薄膜層が残るような深さであっても良い。こ
の場合には、クラッドの薄膜層及び透明樹脂を介して光
導波路のコアと受光素子が光学的に結合される。

【００２３】本発明の他の側面によると、光導波路と受
光素子の光結合構造であって、基板と、該基板上に形成
された複数のコアと、該複数のコアを覆うように前記基
板上に形成され、前記複数のコアのうち選択されたコア
に対応する部分に複数の凹部を有するクラッドと、前記
複数の凹部に充填された前記コアの屈折率よりも大きな
屈折率を有する透明樹脂と、複数の受光部を有し、該透
明樹脂を介して前記選択されたコアと該複数の受光部が
光学的に結合されるように前記クラッド上に搭載された
受光素子アレイと、を具備したことを特徴とする光導波
路と受光素子の光結合構造が提供される。

【００２４】好ましくは、基板は透明基板から構成さ
れ、クラッドは表面上に形成された複数の第１マーカー
を有し、受光素子アレイは裏面に形成された複数の第２
マーカーを有している。第２マーカーを該第１マーカー
に位置合わせして、受光素子アレイがクラッド上に搭載
されている。

【００２５】本発明のさらに他の側面によると、光導波
路と受光素子の光結合構造であって、基板と、該基板上
に形成されたコアと、該コアを覆うように前記基板上に
形成され、該コアに対応する部分に凹部を有するクラッ
ドと、前記凹部に搭載された前記コアの屈折率よりも大
きな屈折率を有するガラスブロックと、該ガラスブロッ
クを前記凹部に固定する前記コア及び前記ガラスブロッ
クの屈折率よりも小さな屈折率を有する透明接着剤と、
前記ガラスブロックを介して前記コアと光学的に結合さ
れるように前記ガラスブロック上に搭載された受光素子
と、を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の
光結合構造が提供される。

【００２６】好ましくは、前記凹部でコアが露出してい
る。クラッドに形成する凹部はクラッドの薄膜層が残る
ような深さであっても良い。この場合には、クラッドの
薄膜層及びガラスブロックを介して光導波路と受光素子
が光学的に結合される。

【００２７】本発明のさらに他の側面によると、光導波
路と受光素子の光結合構造であって、基板と、該基板上
に形成されたコアと、該コアを覆うように前記基板上に
形成され、前記コアに対応する部分に凹部を有するクラ
ッドと、下面に形成されたグレーティングを有し、該グ
レーティングが前記コアに接触するように前記凹部に搭
載されたガラスブロックと、該ガラスブロックを前記凹
部に固定する前記コア及び前記ガラスブロックの屈折率
より小さな屈折率を有する透明接着剤と、前記ガラスブ
ロックを介して前記コアと光学的に結合されるように前
記ガラスブロック上に搭載された受光素子と、を具備し
たことを特徴とする光導波路と受光素子の光結合構造が
提供される。

【００２８】ガラスブロックは、コアを伝搬する光と同
一の伝搬定数を有するように膜厚設定されたコア層とグ
レーティングを有していても良い。クラッドに形成する
凹部は、該凹部でコアが露出しているのが好ましいが、
クラッドの薄膜層が残るような深さを有していても良
い。

【００２９】本発明のさらに他の側面によると、光導波
路と受光素子の光結合構造であって、基板と、該基板上
に形成された複数のコアと、該複数のコアを覆うように
前記基板上に形成され、前記複数のコアに対応する部分
に凹部を有するクラッドと、前記複数のコアのうち選択
されたコアに対向する溝を有し、前記コアの屈折率より
も大きな屈折率を有する前記凹部に搭載されたガラスブ
ロックと、前記コア及び前記ガラスブロックの屈折率よ
りも小さな屈折率を有し、前記溝内に充填されるととも
に前記ガラスブロックを前記凹部に固定する透明接着剤
と、複数の受光部を有し、前記ガラスブロックを介して
前記複数のコアのうち残りのコアと該複数の受光部が光
学的に結合されるように前記凹部に搭載された受光素子
アレイと、を具備したことを特徴とする光導波路と受光
素子の光結合構造が提供される。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明第１実
施形態の光導波路と受光素子の光結合構造の断面図が示
されている。ガラス製光導波路基板２上にコア４とクラ
ッド（オーバークラッド）６が順に積層されて光導波路
８が形成されている。

【００３１】コア４及びクラッド６は例えばＳｉＯ₂を
主成分としており、ＳｉＯ₂にドープするドーパントの
濃度によりコア４の屈折率がクラッド６の屈折率より大
きくなるように調整される。

【００３２】光導波路基板２として、ガラスに代わり他
の透明樹脂又はシリコン（Ｓｉ）等も採用可能である。
反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりクラッド６を
除去し、コア４を露出させることにより凹部１０が形成
されている。

【００３３】凹部１０にはコア４よりも屈折率が大きい
例えばシリコーン樹脂等の透明樹脂１２が充填されてい
る。その後、透明樹脂１２を介してコア４と受光素子１
４の受光部１６が光結合するように、マーカー（図示せ
ず）を用いた位置決め法で受光素子１４がクラッド６上
に搭載され、接着剤により固定される。

【００３４】マーカーによる位置決めは、クラッド６上
に第１マーカーを形成し、受光素子１４の裏面に第２マ
ーカーを形成し、光導波路基板２の裏面から可視光観察
により第１及び第２マーカーを位置合わせすることによ
り行う。

【００３５】受光素子１４の表面上にはｐ電極１８及び
ｎ電極２０が形成されており、それぞれ金ワイヤー２
６，２８を介してクラッド６上に形成された導体パター
ン２４にボンディング接続されている。受光素子１４
は、例えばＩｎＰから形成される。

【００３６】凹部１０に充填する透明樹脂１２の屈折率
Ｎｒ及び凹部１０の幅Ｌは、下記原理に基づいて決定さ
れる。図２は導波路からの光路変換の原理を示してい
る。

【００３７】クラッド６の屈折率をＮｃ、コア４の屈折
率をＮｇ、透明樹脂１２の屈折率をＮｒとすると、Ｎｃ
＜Ｎｇ＜Ｎｒの関係がある。

【００３８】導波路８のコア４を伝搬する光（伝播定
数：βｅｆｆ）は、凹部１０に侵入すると透明樹脂１２
の大きな屈折率のために、下記の式（１）を満足する出
射角θで透明樹脂１２側に放射される。

【００３９】 出射角θ＝ｃｏｓ^-1（Ｎｅｆｆ／Ｎｒ）・・・（１） ここで、 Ｎｅｆｆ＝βｅｆｆ／ｋ０：導波光の等価屈折率 βｅｆｆ：導波光の伝搬係数 ｋ０：真空の波数 Ｎｒ：透明樹脂の屈折率 また、出射光が凹部開口から取出せる条件は下記の式
（２）となる。

【００４０】Ｌ≧Ｔｃ／ｔａｎθ・・・（２） ここで、 Ｌ：凹部の開口幅 Ｔｃ：クラッドの厚さ 本実施形態の光導波路と受光素子の光結合構造に関する
パラメータは、例えば下記の値に設定される。

【００４１】Ｎｅｆｆ＝１．４５ Ｎｒ＝１．７ θ＝３１．５° Ｔｃ＝３０μｍ Ｌ＝１００μｍ 上述した式（１）及び式（２）を満足するように各パラ
メータを設定すると、凹部１０中に充填された透明樹脂
１２の屈折率がコア４の屈折率よりも大きいため、コア
４を伝搬してきた光は透明樹脂１２部分で所定の出射角
θでコア４から取出され、受光素子１４の受光部１６に
光学的に結合される。

【００４２】図３は本発明第２実施形態の光結合構造の
断面図を示している。図１に示した第１実施形態では受
光素子１４の受光面１６を上向きにして受光素子１４を
クラッド６上に搭載したが、図３に示すように受光素子
３２の受光面３４を下向きにして受光素子３２をクラッ
ド６上に搭載するようにしても良い。

【００４３】本実施形態では、凹部１０´の底面にクラ
ッド６の薄膜層６ａが残るように凹部１０´の深さが設
定されている。この薄膜層６ａの厚さは伝搬する光の波
長の３倍程度まで、好ましくは２〜３μｍ程度である。

【００４４】受光素子３２の下面にはｐ電極３４とｎ電
極３８が形成されており、これらの電極３６，３８は例
えば導電性接着剤或いは半田等によりクラッド６上の導
電パターン２４に接続される。

【００４５】図４は本発明第３実施形態の光結合構造の
断面図を示している。この実施形態では、受光素子４２
が片持梁状に光導波路８のクラッド６上に搭載されてい
る。受光素子４２はその下面に受光部４４と、ｐ電極４
６を有しており、その上面にｎ電極４８を有している。

【００４６】ｐ電極４６は半田又は導電性接着剤により
クラッド６上の導電パターン２４に接続され、ｎ電極４
８は金ワイヤー５０により導電パターン２４にボンディ
ング接続されている。

【００４７】透明樹脂４０として、例えば紫外線硬化型
透明接着剤を選択し、凹部１０及び受光素子４２全体を
透明樹脂４０で覆った後、紫外線照射すれば、受光素子
４２の固定及び封止を同時に行うことができる。透明樹
脂４０はコア４の屈折率よりも大きな屈折率を有してい
る必要がある。

【００４８】代替案として、透明樹脂として、例えば熱
硬化型エポキシ系透明接着剤を選択し、この透明接着剤
を所定温度に加熱することにより、受光素子４２を固定
することもできる。

【００４９】図５を参照すると、本発明第４実施形態の
光結合構造の分解斜視図が示されている。図６は図５の
６−６線断面図である。本実施形態は、並列配置された
複数の光導波路コアと受光素子アレイとの光結合構造を
示している。

【００５０】導波路基板２上に３本の光導波路コア５２
が並列配置され、それぞれ信号伝送路コア５４とモニタ
伝送路コア５６に分岐している。モニタ伝送路コア５６
側には、それぞれコアが露出する凹部５８が形成され、
これらの凹部５８は一直線上に配置されている。このと
き、信号伝送路コア５４側は、コアが露出しないように
凹部５８のサイズが決定される。

【００５１】クラッド６上には一対の第１マーカー６６
が形成されており、複数の受光部６４を有する受光素子
アレイ６２の裏面には第１マーカー６６に整合する間隔
で一対の第２マーカー６８が形成されている。受光素子
アレイ６２は、例えばＩｎＰから形成される。

【００５２】凹部５８中に屈折率がコア５２，５４，５
６の屈折率より大きい透明樹脂６０を充填し、その後、
受光素子アレイ６２を第２マーカー６８を第１マーカー
６６に位置合わせしてクラッド６上に搭載する。

【００５３】透明樹脂６０として、例えば紫外線硬化型
透明接着剤を選択し、凹部５８中に充填するとともに受
光素子アレイ６２の接着用に適用し、紫外線照射すれ
ば、凹部５８に充填した透明樹脂６０と同一の透明樹脂
で受光素子アレイ６２を固定することができる。

【００５４】代替案として、紫外線硬化型透明接着剤で
凹部５８を充填するとともに受光素子アレイ６２全体を
覆った後、紫外線照射すれば、受光素子アレイ６２の固
定及び封止を同時に行うことができる。

【００５５】しかして、モニタ伝送路５６と受光素子ア
レイ６２の受光部６４は前述した原理により透明樹脂６
０を介して光結合する。信号伝送路５４は、クラッド６
の厚さを例えば３０μｍに設定することにより、受光素
子アレイ６２搭載部直下でも損失なく信号伝送が可能で
ある。

【００５６】並列する光導波路の構造及び／又は伝搬す
る光の波長が個々に異なる場合、図７（Ａ）〜図７
（Ｃ）に示すように、光導波路コアからの出射角はそれ
ぞれ異なる（θ１≠θ２≠θ３）。

【００５７】このときは、受光素子アレイ６２の受光位
置７０が一直線上になるように、凹部５８の縁５８ａ，
５８ｂ，５８ｃの位置、即ちＬ１，Ｌ２，Ｌ３を設定す
る。これにより、受光面が一直線上に並んだ受光素子ア
レイでも各チャンネルで均一な光結合を実現できる。

【００５８】図８は本発明第５実施形態の光結合構造の
断面図を示している。例えばガラス基板等の基板２上に
コア４及びクラッド６を積層して光導波路を形成する。
この光導波路のクラッド６の一部に反応性イオンエッチ
ング（ＲＩＥ）法でコア４が露出する凹部７２を形成す
る。

【００５９】この凹部７２に、コア４より大きい屈折率
を有するガラスブロック７４を屈折率がコア４及びガラ
スブロック７４より小さい透明接着剤（例えばエポキシ
樹脂）７６で固定する。ガラスブロック７４の厚さＴｇ
ｂは例えば１００μｍ、幅Ｌｇｂは２００μｍである。

【００６０】受光素子７８が、ガラスブロック７４上に
例えば紫外線硬化型接着剤８２で固定される。受光素子
７８は受光部８０と、ｐ電極８４と、ｎ電極８６を有し
ている。

【００６１】ｎ電極８６はガラスブロック７４上の導体
パターンに直接接続され、ｐ電極８４は金ワイヤー８８
によりガラスブロック７４上の導体パターン９０にボン
ディング接続される。

【００６２】受光素子７８の搭載位置は、光導波路、ガ
ラスブロック７４及び受光素子７８にそれぞれ形成され
たマーカー（図示せず）を用いて決定される。ガラスブ
ロック７４の屈折率Ｎｒ及び幅Ｌｇｂは式（１）及び式
（２）を満たすように決定される。

【００６３】本実施形態によると、ガラスブロック７４
で光路変換されたコア４からの出射光９２が受光素子７
８の受光面８０に光結合する。

【００６４】図９は本発明第６実施形態の光結合構造の
断面図を示している。本実施形態では、ガラスブロック
７４の底面に所定周期のグレーティング９４が形成され
ている。また、凹部７２の深さはクラッド６の薄膜層６
ａが残るような深さに設定されている。勿論、凹部７２
はコア４が露出するような深さを有していても良い。

【００６５】ガラスブロック７４は屈折率がガラスブロ
ック７４及びコア４より小さい透明接着剤（例えばアク
リル系紫外線硬化型接着剤）７６で凹部７２に固定され
る。本実施形態では、ガラスブロック７４の底面にグレ
ーティング９４が形成されているため、ガラスブロック
７４の屈折率とコア４の屈折率の大小関係は問わない。

【００６６】受光素子９６は、ガラスブロック７４上に
例えば紫外線硬化型接着剤８２で固定される。受光素子
９６は底面に受光部９８とｐ電極１０２を有し、上面に
ｎ電極１００を有している。

【００６７】ｐ電極１０２はガラスブロック７４上の導
体パターンに直接接続され、ｎ電極１００は金ワイヤー
１０４によりガラスブロック７４上の導体パターン９０
にボンディング接続される。

【００６８】受光素子９６の搭載位置は、光導波路、ガ
ラスブロック７４及び受光素子９６のそれぞれに形成さ
れたマーカー（図示せず）を用いて決定される。

【００６９】ここで、グレーティング周期Λ、ガラスブ
ロック７４の屈折率Ｎｇｂ及び幅Ｌｇｂは、下記原理に
基づいて決定される。

【００７０】導波路を伝搬する光（伝播定数：βｅｆ
ｆ）は、グレーティング形成領域に侵入するとグレーテ
ィングが摂動となり、下記の式（３）を満足する出射角
θでガラスブロック側に放射される。

【００７１】 出射角θ＝ｃｏｓ^-1（Ｎ´／Ｎｇｂ）・・・（３） ここで、 Ｎ´＝Ｎｅｆｆ＋２πｑ／ｋ０／Λ：グレーティングで
発生する高調波の等価屈折率 Ｎｅｆｆ：導波光の等価屈折率 ｑ：整数 Λ：グレーティング周期 ｋ０：真空の波数 Ｎｇｂ：ガラスブロックの屈折率 また、ガラスブロックの上面へ光が出射する条件は下記
の式（４）による。

【００７２】Ｌｇｂ≧Ｔｇｂ／ｔａｎθ・・・（４） ここで、 Ｌｇｂ：ガラスブロックの幅 Ｔｇｂ：ガラスブロックの厚さ 本実施形態では、上述した式（３）及び式（４）のパラ
メータは、例えば下記の値に設定される。

【００７３】導波光の等価屈折率Ｎｅｆｆ＝１．４５ 導波光の波長λ＝１．３１μｍ ガラスブロックの屈折率Ｎｇｂ＝１．７ グレーティング周期Λ＝４μｍ 導波光の放射角θ＝４８．７° ガラスブロックの厚さＴｇｂ＝１００μｍ ガラスブロックの幅Ｌｇｂ＝２００μｍ 図１０は本発明第７実施形態の光結合構造の断面図を示
している。本実施形態は、ガラスブロック７４のグレー
ティング９４を形成した面に、光導波路コア４を伝搬す
る光と同一の伝搬定数を有するように膜厚設定されたコ
ア層１０６を形成したものである。コア層１０６は主に
ＳｉＯ₂から形成される。

【００７４】光導波路のコア４とガラスブロック７４の
コア層１０６が接触するように配置し、屈折率がコア
４、ガラスブロック７４及びコア層１０６の屈折率より
も小さいアクリル系紫外線硬化型透明接着剤７６でガラ
スブロック７４を固定する。図９に示した第６実施形態
と同様な光結合を実現することができる。

【００７５】図１１は本発明第８実施形態の光結合構造
の分解斜視図を示している。本実施形態は、並列に配置
された複数の導波路と受光素子アレイの光結合構造を示
している。

【００７６】３本の光導波路コア５２が並列に配置さ
れ、それぞれが信号伝送路コア５４とモニタ伝送路コア
５６に分岐している。光導波路８のクラッド６の一部
に、ガラスブロック１１２を収納するのに充分な大きさ
の凹部１１０をＲＩＥ法で作成する。

【００７７】このとき凹部１１０の底面には、信号伝送
路コア５４及びモニタ伝送路コア５６がともに露出して
いる。或いは、クラッド６の薄膜層が凹部１１０の底面
に残るように凹部１１０の深さを設定しても良い。

【００７８】ガラスブロック１１２の底面には複数の溝
１１４が形成されており、図１２に示すように信号伝送
路コア５４と溝１１４が対向するようにガラスブロック
１１２が凹部１１０中に収容される。

【００７９】凹部１１０内及び凹部１１０内に収容した
ガラスブロック１１２の周辺には、屈折率が光導波路コ
ア５２，５４，５６及びガラスブロック１１２よりも小
さな例えば熱硬化型エポキシ樹脂等の透明接着剤１１６
が適用され、加熱によりガラスブロック１１２が凹部１
１０内に固定される。

【００８０】複数の受光部６４を有する受光素子アレイ
６２がガラスブロック１１２上に例えば紫外線硬化型接
着剤１１８で固定される。受光素子アレイ６２の搭載位
置は、光導波路８、ガラスブロック１１２及び受光素子
アレイ６２にそれぞれ形成された図示しないマーカーを
用いて決定される。

【００８１】図１２に示すように、モニタ伝送路コア５
６と受光素子アレイ６２の受光部６４は上述した原理に
よりガラスブロック１１２を介して光結合する。信号伝
送路コア５４は、溝１１４内に充填された透明樹脂１１
６が屈折率整合材として作用しクラッドの役割を果たす
ため、凹部１１０内においても損失をおこすことなく信
号を伝送することが可能となる。

【００８２】本発明は以下の付記を含むものである。

【００８３】（付記１） 光導波路と受光素子の光結合
構造であって、基板と、該基板上に形成されたコアと、
該コアを覆うように前記基板上に形成され、前記コアに
対応する部分に凹部を有するクラッドと、前記凹部に充
填された前記コアの屈折率よりも大きな屈折率を有する
透明樹脂と、該透明樹脂を介して前記コアと光学的に結
合されるように前記クラッド上に搭載された受光素子
と、を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の
光結合構造。

【００８４】（付記２） 前記凹部で前記コアが露出し
ている付記１記載の光結合構造。

【００８５】（付記３） 前記クラッドは前記コアと前
記受光素子が該クラッドを介して光学的に結合しないよ
うな充分な厚さを有している付記１記載の光結合構造。

【００８６】（付記４） 前記透明樹脂が前記受光素子
を固定する接着剤を兼ねる付記１記載の光結合構造。

【００８７】（付記５） 前記凹部に充填された透明樹
脂と同一の透明樹脂で前記受光素子全体を覆った付記１
記載の光結合構造。

【００８８】（付記６） 前記クラッド上に形成された
導体パターンをさらに具備し、前記受光素子は電極を有
しており、該電極が前記導体パターンに接触するように
該受光素子が前記クラッド上に搭載されている付記１記
載の光結合構造。

【００８９】（付記７） 前記基板は透明基板から構成
され、前記クラッドは表面に形成された第１マーカーを
有し、前記受光素子は裏面に形成された第２マーカーを
有しており、該第２マーカーを第１マーカーに合わせて
前記受光素子を前記クラッド上に搭載した付記１記載の
光結合構造。

【００９０】（付記８） 光導波路と受光素子の光結合
構造であって、基板と、該基板上に形成されたコアと、
該コアを覆うように前記基板上に形成され、クラッドの
薄膜層が露出する凹部を有するクラッドと、前記凹部に
充填された前記コアの屈折率よりも大きな屈折率を有す
る透明樹脂と、該透明樹脂を介して前記コアと光学的に
結合されるように前記クラッド上に搭載された受光素子
と、を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の
光結合構造。

【００９１】（付記９） 光導波路と受光素子の光結合
構造であって、基板と、該基板上に形成された複数のコ
アと、該複数のコアを覆うように前記基板上に形成さ
れ、前記複数のコアのうち選択されたコアに対応する部
分に複数の凹部を有するクラッドと、前記複数の凹部に
充填された前記コアの屈折率よりも大きな屈折率を有す
る透明樹脂と、複数の受光部を有し、該透明樹脂を介し
て前記選択されたコアと該複数の受光部が光学的に結合
されるように前記クラッド上に搭載された受光素子アレ
イと、を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子
の光結合構造。

【００９２】（付記１０） 前記複数の凹部で前記コア
が露出している付記９記載の光結合構造。

【００９３】（付記１１） 前記受光素子アレイの前記
各受光部の受光位置が一直線上に並ぶように前記複数の
凹部が配置されている付記９記載の光結合構造。

【００９４】（付記１２） 前記クラッドは、前記複数
のコアと前記受光素子アレイの前記複数の受光部が該ク
ラッドを介して光学的に結合しない充分な厚さを有して
いる付記９記載の光結合構造。

【００９５】（付記１３） 前記透明樹脂が前記受光素
子アレイを固定する接着剤を兼ねる付記９記載の光結合
構造。

【００９６】（付記１４） 前記基板は透明基板から構
成され、前記クラッドは表面上に形成された複数の第１
マーカーを有し、前記受光素子アレイは裏面に形成され
た複数の第２マーカーを有しており、該第２マーカーを
該第１マーカーに位置合わせして前記受光素子アレイが
前記クラッド上に搭載されている付記９記載の光結合構
造。

【００９７】（付記１５） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、該コアを覆うように前記基板上に形成され、該コア
に対応する部分に凹部を有するクラッドと、前記コアに
接触するように前記凹部に搭載された前記コアの屈折率
よりも大きな屈折率を有するガラスブロックと、該ガラ
スブロックを前記凹部に固定する前記コア及び前記ガラ
スブロックの屈折率よりも小さな屈折率を有する透明接
着剤と、前記ガラスブロックを介して前記コアと光学的
に結合されるように前記ガラスブロック上に搭載された
受光素子と、を具備したことを特徴とする光導波路と受
光素子の光結合構造。

【００９８】（付記１６） 前記凹部で前記コアが露出
している付記１５記載の光結合構造。

【００９９】（付記１７） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、該コアを覆うように前記基板上に形成され、クラッ
ドの薄膜層が露出する凹部を有するクラッドと、前記コ
アに接触するように前記凹部に搭載された前記コアの屈
折率よりも大きな屈折率を有するガラスブロックと、該
ガラスブロックを前記凹部に固定する前記コア及び前記
ガラスブロックの屈折率よりも小さな屈折率を有する透
明接着剤と、前記ガラスブロックを介して前記コアと光
学的に結合されるように前記ガラスブロック上に搭載さ
れた受光素子と、を具備したことを特徴とする光導波路
と受光素子の光結合構造。

【０１００】（付記１８） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、該コアを覆うように前記基板上に形成され、前記コ
アが露出する凹部を有するクラッドと、下面に形成され
たグレーティングを有し、該グレーティングが前記コア
に接触するように前記凹部に搭載されたガラスブロック
と、該ガラスブロックを前記凹部に固定する前記コア及
び前記ガラスブロックの屈折率より小さな屈折率を有す
る透明接着剤と、前記ガラスブロックを介して前記コア
と光学的に結合されるように前記ガラスブロック上に搭
載された受光素子と、を具備したことを特徴とする光導
波路と受光素子の光結合構造。

【０１０１】（付記１９） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、前記コアを覆うように前記基板上に形成され、クラ
ッドの薄膜層が露出する凹部を有するクラッドと、下面
に形成されたグレーティングを有し、該グレーティング
が前記コアに接触するように前記凹部に搭載されたガラ
スブロックと、該ガラスブロックを前記凹部に固定する
前記コア及び前記ガラスブロックの屈折率より小さな屈
折率を有する透明接着剤と、前記ガラスブロックを介し
て前記コアと光学的に結合されるように前記ガラスブロ
ック上に搭載された受光素子と、を具備したことを特徴
とする光導波路と受光素子の光結合構造。

【０１０２】（付記２０） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、該コアを覆うように前記基板上に形成され、前記コ
アが露出する凹部を有するクラッドと、前記コアを伝搬
する光と同一の伝搬定数を有するように膜厚設定された
コア層及びグレーティングを有し、該コア層が前記コア
に接触するように前記凹部に搭載されたガラスブロック
と、前記ガラスブロックを前記凹部に固定する前記コア
及び前記ガラスブロックの屈折率よりも小さな屈折率を
有する透明接着剤と、前記ガラスブロックを介して前記
コアと光学的に結合されるように前記ガラスブロック上
に搭載された受光素子と、を具備したことを特徴とする
光導波路と受光素子の光結合構造。

【０１０３】（付記２１） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成されたコア
と、該コアを覆うように前記基板上に形成され、クラッ
ドの薄膜層が露出する凹部を有するクラッドと、前記コ
アを伝搬する光と同一の伝播定数を有するように膜厚設
定されたコア層及びグレーティングを有し、該コア層が
前記コアに接触するように前記凹部に搭載されたガラス
ブロックと、前記ガラスブロックを前記凹部に固定する
前記コア及び前記ガラスブロックの屈折率よりも小さな
屈折率を有する透明接着剤と、前記ガラスブロックを介
して前記コアと光学的に結合されるように前記ガラスブ
ロック上に搭載された受光素子と、を具備したことを特
徴とする光導波路と受光素子の光結合構造。

【０１０４】（付記２２） 光導波路と受光素子の光結
合構造であって、基板と、該基板上に形成された複数の
コアと、該複数のコアを覆うように前記基板上に形成さ
れ、前記複数のコアに対応する部分に凹部を有するクラ
ッドと、前記複数のコアのうち選択されたコアに対向す
る溝を有し、前記コアの屈折率よりも大きな屈折率を有
する前記凹部に搭載されたガラスブロックと、前記コア
及び前記ガラスブロックの屈折率よりも小さな屈折率を
有し、前記溝内に充填されるとともに前記ガラスブロッ
クを前記凹部に固定する透明接着剤と、複数の受光部を
有し、前記ガラスブロックを介して前記複数のコアのう
ち残りのコアと該複数の受光部が光学的に結合されるよ
うに前記凹部に搭載された受光素子アレイと、を具備し
たことを特徴とする光導波路と受光素子の光結合構造。

【０１０５】（付記２３） 前記凹部で前記複数のコア
が露出している付記２２記載の光結合構造。

【０１０６】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成したの
で、量産及び小型化に適した光導波路と受光素子の光結
合構造を安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施形態の光結合構造の断面図であ
る。

【図２】導波路からの放射原理を説明する図である。

【図３】本発明第２実施形態の光結合構造の断面図であ
る。

【図４】本発明第３実施形態の光結合構造の断面図であ
る。

【図５】本発明第４実施形態の光結合構造の分解斜視図
である。

【図６】図５の６−６線断面図である。

【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は光導波路アレイと受
光素子アレイの光結合構造を説明する図である。

【図８】本発明第５実施形態の光結合構造の断面図であ
る。

【図９】本発明第６実施形態の光結合構造の断面図であ
る。

【図１０】本発明第７実施形態の光結合構造の断面図で
ある。

【図１１】本発明第８実施形態の光結合構造の分解斜視
図である。

【図１２】図１１の１２−１２線断面図である。

【符号の説明】

２ 光導波路基板 ４ コア ６ クラッド ８ 光導波路 １０ 凹部 １２ 透明樹脂 １４，３２，４２ 受光素子 ５４ 信号伝送路コア ５６ モニタ伝送路コア ５８ 凹部 ６２ 受光素子アレイ ７４ ガラスブロック ７８，９６ 受光素子 ９４ グレーティング

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
   て、 基板と、 該基板上に形成されたコアと、 該コアを覆うように前記基板上に形成され、前記コアに
   対応する部分に凹部を有するクラッドと、 前記凹部に充填された前記コアの屈折率よりも大きな屈
   折率を有する透明樹脂と、 該透明樹脂を介して前記コアと光学的に結合されるよう
   に前記クラッド上に搭載された受光素子と、 を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の光結
   合構造。
2. 【請求項２】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
   て、 基板と、 該基板上に形成された複数のコアと、 該複数のコアを覆うように前記基板上に形成され、前記
   複数のコアのうち選択されたコアに対応する部分に複数
   の凹部を有するクラッドと、 前記複数の凹部に充填された前記コアの屈折率よりも大
   きな屈折率を有する透明樹脂と、 複数の受光部を有し、該透明樹脂を介して前記選択され
   たコアと該複数の受光部が光学的に結合されるように前
   記クラッド上に搭載された受光素子アレイと、 を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の光結
   合構造。
3. 【請求項３】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
   て、 基板と、 該基板上に形成されたコアと、 該コアを覆うように前記基板上に形成され、該コアに対
   応する部分に凹部を有するクラッドと、 前記凹部に搭載された前記コアの屈折率よりも大きな屈
   折率を有するガラスブロックと、 該ガラスブロックを前記凹部に固定する前記コア及び前
   記ガラスブロックの屈折率よりも小さな屈折率を有する
   透明接着剤と、 前記ガラスブロックを介して前記コアと光学的に結合さ
   れるように前記ガラスブロック上に搭載された受光素子
   と、 を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の光結
   合構造。
4. 【請求項４】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
   て、 基板と、 該基板上に形成されたコアと、 該コアを覆うように前記基板上に形成され、前記コアに
   対応する部分に凹部を有するクラッドと、 下面に形成されたグレーティングを有し、該グレーティ
   ングが前記コアに接触するように前記凹部に搭載された
   ガラスブロックと、 該ガラスブロックを前記凹部に固定する前記コア及び前
   記ガラスブロックの屈折率より小さな屈折率を有する透
   明接着剤と、 前記ガラスブロックを介して前記コアと光学的に結合さ
   れるように前記ガラスブロック上に搭載された受光素子
   と、 を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の光結
   合構造。
5. 【請求項５】 光導波路と受光素子の光結合構造であっ
   て、 基板と、 該基板上に形成された複数のコアと、 該複数のコアを覆うように前記基板上に形成され、前記
   複数のコアに対応する部分に凹部を有するクラッドと、 前記複数のコアのうち選択されたコアに対向する溝を有
   し、前記コアの屈折率よりも大きな屈折率を有する前記
   凹部に搭載されたガラスブロックと、 前記コア及び前記ガラスブロックの屈折率よりも小さな
   屈折率を有し、前記溝内に充填されるとともに前記ガラ
   スブロックを前記凹部に固定する透明接着剤と、 複数の受光部を有し、前記ガラスブロックを介して前記
   複数のコアのうち残りのコアと該複数の受光部が光学的
   に結合されるように前記凹部に搭載された受光素子アレ
   イと、 を具備したことを特徴とする光導波路と受光素子の光結
   合構造。