JP2004126223A

JP2004126223A - 光導波路デバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004126223A
Application number: JP2002290186A
Authority: JP
Inventors: Takakatsu Yamamoto; 山本　貴功
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】簡易、且つ、高精度の製造が可能な光導波路デバイス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】下部クラッド層の上面に製品化されている複数のプラスチック光ファイバを配置し、更に当該プラスチック光ファイバを覆うように、下部クラッド層の上面に上部クラッド層を形成することにより、光導波路デバイス１００を形成する。光導波路デバイス１００のコア部１５０は、プラスチック光ファイバのコアであり、クラッド部１６０は、下部クラッド層、上部クラッド層及びプラスチック光ファイバのクラッドが一体となったものである。
【選択図】　　　　図１１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、通信の分野では、従来の電気信号による通信のみならず、伝送される情報量の拡大に伴い、高速伝送が可能な光信号による通信、いわゆる光通信が広く普及している。この光通信には様々な光通信デバイスが用いられる。
【０００３】
光通信デバイスの１つに、光導波路デバイスがある。複数の光導波路を並列に配列させた平面型光導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　）デバイスを製造する場合、従来は図１〜図７に示すような工程が採られていた。
【０００４】
図１に示す第１の製造工程では、基板２１０上に下部クラッド層２２０が形成される。図２に示す第２の製造工程では、下部クラッド層２２０の上面に、コア層２３０が形成される。更に、図３に示す第３の製造工程では、コア層２３０の上面にレジスト２４０が塗布される。
【０００５】
図４に示す第４の製造工程では、レジスト２４０の上面に直線パターンが形成されたマスク（図示せず）を配置し、紫外線によりレジスト２４０が露光現像されることにより、コアパターンに対応するレジスト（コアパターンレジスト）２４１が形成される。図５に示す第５の製造工程では、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）処理により、コア層２３０のうち、上面にコアパターンレジスト２４１が形成されていない部分が除去され、複数のコア２３１が形成される。反応性イオンエッチングとは、ガス雰囲気中に高周波電力を印加して、当該ガスをプラズマ状態にし、それにより生じたイオンを加速させ、試料（ここではコア層２３０）に衝突させて、エッチング反応を生じさせるものである。
【０００６】
図６に示す第６の製造工程では、コアパターンレジスト２４１の除去が行われる。最後に、図７に示す第７の製造工程では、下部クラッド層２２０の上面に、コア２３１を覆うように、上部クラッド層２５０が形成されて、光導波路デバイスが完成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２０８８５１号公報（第９頁、図１）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した手順では、工程が多くなり、煩雑であるという問題があった。また、コア２３１の寸法は、μｍ単位の高い寸法精度が要求されるが、上述した反応性エッチング処理によりコア２３１を形成する方法では、コア層２３０に対するイオンの衝突速度や衝突方向等の制御が難しいため、高い寸法精度での形成は容易ではない。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的は、簡易、且つ、高精度の製造が可能な光導波路デバイス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】
上記の課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されるように、下部クラッド層を形成する工程と、前記下部クラッド層の上面に、光ファイバを配置する工程と、前記下部クラッド層の上面に、前記光ファイバを覆うように上部クラッド層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
従来のように、下部クラッド層の上面にコア層を形成するのではなく、製品化されている光ファイバを配置するようにすることで、コア層からコアを形成する工程が必要なくなり、光導波路デバイスを簡易に製造することができる。また、従来のように、コアを形成するための反応性イオンエッチング処理を行う必要なく、更には、コアの寸法精度は製品化された光ファイバに依存し、光導波路デバイスの製造工程においては考慮する必要がないため、光導波路デバイスを高精度に製造することができる。
【００１２】
また、本発明は請求項２に記載されるように、請求項１に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記光ファイバは、プラスチック光ファイバであることを特徴とする。
【００１３】
プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　）を用いることにより、曲げに強く、更には端面の加工が容易な光導波路デバイスを製造することが可能となる。
【００１４】
また、本発明は請求項３に記載されるように、請求項１又は２に記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記光ファイバは、コアの断面が円形であることを特徴とする。
【００１５】
従来のように、反応性イオンエッチング処理によりコア層からコアを形成する方法では、コアの断面が長方形となるため、当該コアの内部を進行する光が散乱しやすいという問題があるが、このように、コアの断面を円形とすることにより、散乱を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明は請求項４に記載されるように、請求項１乃至３の何れかに記載の光導波路デバイスの製造方法において、前記上部クラッド層及び下部クラッド層と、前記光ファイバのクラッドとは、同一の屈折率を有することを特徴とする。
【００１７】
上部クラッド層及び下部クラッド層と、光ファイバのクラッドとは、同一の屈折率を有することにより、これら上部クラッド層、下部クラッド層及び光ファイバのクラッドが一体となって、光ファイバのコアに対するクラッドとして機能する。
【００１８】
また、請求項１に記載された発明と同様の観点から、本発明は請求項５に記載されるように、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上面に配置される光ファイバと、前記第１のクラッド層の上面に、前記光ファイバを覆うように形成される第２のクラッド層とを備えることを特徴とする光導波路デバイスである。
【００１９】
また、請求項２に記載された発明と同様の観点から、本発明は請求項６に記載されるように、請求項５に記載の光導波路デバイスにおいて、前記光ファイバは、プラスチック光ファイバであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項３に記載された発明と同様の観点から、本発明は請求項７に記載されるように、請求項５又は６に記載の光導波路デバイスにおいて、前記光ファイバは、コアの断面が円形であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項４に記載された発明と同様の観点から、本発明は請求項８に記載されるように、請求項５乃至７の何れかに記載の光導波路デバイスにおいて、前記上部クラッド層及び下部クラッド層と、前記光ファイバのクラッドとは、同一の屈折率を有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下においては、複数の光導波路を並列に配列させた平面型光導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　）デバイスの製造工程を例に説明する。
【００２３】
図８は、本実施形態の光導波路デバイスの第１の製造工程を示す図である。第１の製造工程では、基板１１０上に下部クラッド層１２０が形成される。基板１１０は、例えばシリコンを材料とする。一方、下部クラッド層１２０は、プラスチックを材料とする。また、下部クラッド層１２０は、例えばスピンコート法により、基板１１０上にプラスチックを塗布し、更に加熱することにより形成される。なお、スピンコート法の他にも、ディップ法やキャスト法を用いて下部クラッド層１２０を形成することもできる。
【００２４】
図９は、本実施形態の光導波路デバイスの第２の製造工程を示す図である。第２の製造工程では、下部クラッド層１２０の上面を十分に乾燥させた後、当該下部クラッド層１２０の上面に、コアが配置されるべき位置に応じて、製品化された複数のプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　）１３０を配置する。
【００２５】
図１０は、プラスチック光ファイバ１３０の断面を示す図である。同図に示すように、プラスチック光ファイバ１３０は、断面が円形のコア１３１と、当該コアを囲むように形成されるクラッド１３２とによって構成される。クラッド１３２は、上述した下部クラッド層１２０と同一の屈折率を有するプラスチックを材料とする。一方、コア１３１は、クラッド１３２よりも高い屈折率を有するプラスチックを材料とする。
【００２６】
このように、コア１３１の屈折率をクラッド１３２の屈折率よりも高くすることによって、コア１３１に入射される光は、当該コア１３１とクラッド１３２との境界面において全反射を繰り返しながら進行する。なお、コア１３１の屈折率は、単一である必要はなく、外側から中心に向けて徐々に屈折率が高くなるように構成しても良い。
【００２７】
また、コア１３１の断面は円形であるため、製造される光導波路デバイスと、この光導波路デバイスに接続される光ファイバとの接続部における光の損失を、断面が四角形等の他の形状である場合よりも抑えられる。
【００２８】
図１１は、本実施形態の光導波路デバイスの第３の製造工程を示す図である。第３の製造工程では、下部クラッド層１２０の上面に、プラスチック光ファイバ１３０を覆うように、上部クラッド層１４０が形成される。上部クラッド層１４０は、下部クラッド層１２０と同様にプラスチックを材料とする。また、上部クラッド層１４０は、下部クラッド層１２０と同様、スピンコート法、ディップ法やキャスト法等を用いて形成される。
【００２９】
また、上部クラッド層１４０は、下部クラッド層１２０及びプラスチック光ファイバ１３０のクラッド１３２と同一の屈折率を有する。このように、下部クラッド層１２０、プラスチック光ファイバ１３０のクラッド１３２、及び、上部クラッド層１４０が同一の屈折率を有することにより、これらが一体となって、プラスチック光ファイバ１３０のコア１３１に対するクラッドとして機能することになる。
【００３０】
上述した製造工程を経て、光導波路デバイスが完成する。図１２は、光導波路デバイス１００の斜視図である。同図に示す光導波路デバイス１００は、複数の光導波路を並列に配列させた平面型光導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎｅｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　）デバイスである。この光導波路デバイス１００は、基板１１０、コア部１５０及びクラッド部１６０により構成される。コア部１５０は、上述したプラスチック光ファイバ１３０のコア１３１である。また、クラッド部１６０は、上述した下部クラッド層１２０、プラスチック光ファイバ１３０のクラッド１３２、及び、上部クラッド層１４０が一体となったものである。
【００３１】
この光導波路デバイス１００は、従来の電気信号に代わって光信号により回路動作を行うことにより、高速、大容量の通信を可能とするものであり、コア部１５０を進行する光の方向を曲げたり、分岐するために用いられる。例えば、光導波路デバイス１００は、波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）装置等に用いられる。
【００３２】
このように、本実施形態では、下部クラッド層１２０の上面に製品化されている複数のプラスチック光ファイバ１３０を配置し、更に当該プラスチック光ファイバ１３０を覆うように、下部クラッド層１２０の上面に上部クラッド層１４０を形成することにより、光導波路デバイス１００を形成する。従って、従来のように、下部クラッド層の上面にコア層を形成し、更に、このコア層からコアを形成する工程が必要なく、下部クラッド層１２０の上面に製品化されている複数のプラスチック光ファイバ１３０を配置するだけで良いため、光導波路デバイスを簡易に製造することができる。
【００３３】
また、従来のように、コア層からコアを形成するための反応性イオンエッチング処理を行う必要なく、更には、コア１３１の寸法精度は製品化されたプラスチック光ファイバ１３０に依存し、光導波路デバイス１００の製造工程においては考慮する必要がない。このため、光導波路デバイス１００を高精度に製造することができる。
【００３４】
また、プラスチック光ファイバ１３０を用いることにより、曲げに強く、更には端面の加工が容易な光導波路デバイス１００を製造することが可能となる。
【００３５】
更には、従来のように、反応性イオンエッチング処理によりコア層からコアを形成する方法では、コアの断面が長方形となるため、当該コアの内部を進行する光が散乱しやすいという問題があるが、光ファイバのコアの断面は、通常、円形であるため、散乱を抑えることができる。
【００３６】
また、下部クラッド層１２０、プラスチック光ファイバ１３０のクラッド１３２、及び、上部クラッド層１４０とが同一の屈折率を有する。このため、これら下部クラッド層１２０、プラスチック光ファイバ１３０のクラッド１３２、及び、上部クラッド層１４０とが一体となって、プラスチック光ファイバ１３０のコア１３１に対するクラッドとして機能する。
【００３７】
ところで、従来の光導波路デバイスの製造方法は、基板上に下部クラッド層、コア層及び上部クラッド層を積層する工程が採用されている。このため、コアが上下方向に対して曲線形状を有するような光導波路デバイスを製造することができなかった。
【００３８】
しかしながら、本発明では、例えば図１３に示すように、下部クラッド層１２０の上面の一端に位置調整部品１７０を配置し、更に、この位置調整部品１７０の上面に曲線形状の光ファイバ１３０の一端を配置し、他端を下部クラッド層１２０の上面に配置することにより、コア１３１が上下方向に対して曲線形状を有する光導波路デバイスを製造することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、簡易、且つ、高精度の製造が可能な光導波路デバイス及びその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光導波路デバイスの第１の製造工程を示す図である。
【図２】従来の光導波路デバイスの第２の製造工程を示す図である。
【図３】従来の光導波路デバイスの第３の製造工程を示す図である。
【図４】従来の光導波路デバイスの第４の製造工程を示す図である。
【図５】従来の光導波路デバイスの第５の製造工程を示す図である。
【図６】従来の光導波路デバイスの第６の製造工程を示す図である。
【図７】従来の光導波路デバイスの第７の製造工程を示す図である。
【図８】本実施形態の光導波路デバイスの第１の製造工程を示す図である。
【図９】本実施形態の光導波路デバイスの第２の製造工程を示す図である。
【図１０】プラスチック光ファイバの断面図である。
【図１１】本実施形態の光導波路デバイスの第３の製造工程を示す図である。
【図１２】本実施形態の光導波路デバイスの斜視図である。
【図１３】コアが上下方向に対して曲線形状を有する光導波路デバイスの断面図である。
【符号の説明】
１００　光導波路デバイス
１１０　基板
１２０　下部クラッド層
１３０　プラスチック光ファイバ
１３１　コア
１３２　クラッド
１４０　上部クラッド層
１５０　コア部
１６０　クラッド部
１７０　位置調整部品

Claims

下部クラッド層を形成する工程と、
前記下部クラッド層の上面に、光ファイバを配置する工程と、
前記下部クラッド層の上面に、前記光ファイバを覆うように上部クラッド層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
請求項１に記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記光ファイバは、プラスチック光ファイバであることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
請求項１又は２に記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記光ファイバは、コアの断面が円形であることを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
請求項１乃至３の何れかに記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記上部クラッド層及び下部クラッド層と、前記光ファイバのクラッドとは、同一の屈折率を有することを特徴とする光導波路デバイスの製造方法。
第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層の上面に配置される光ファイバと、
前記第１のクラッド層の上面に、前記光ファイバを覆うように形成される第２のクラッド層と、
を備えることを特徴とする光導波路デバイス。
請求項５に記載の光導波路デバイスにおいて、
前記光ファイバは、プラスチック光ファイバであることを特徴とする光導波路デバイス。
請求項５又は６に記載の光導波路デバイスにおいて、
前記光ファイバは、コアの断面が円形であることを特徴とする光導波路デバイス。
請求項５乃至７の何れかに記載の光導波路デバイスの製造方法において、
前記上部クラッド層及び下部クラッド層と、前記光ファイバのクラッドとは、同一の屈折率を有することを特徴とする光導波路デバイス。