JP2005241762A - Flat surface optical circuit and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate mirror angle errors within a wafer surface in a flat surface optical circuit with a micromirror manufactured by using a diagonal vapor deposition process. <P>SOLUTION: In the flat surface optical circuit having a plurality of optical path changing mirrors within a substrate, a mirror surface direction (β) is so set that the prescribed mirror angle (δ) can be obtained based on the positional relations (D and θ) on the vapor deposition source and the substrate surface in a diagonal vapor deposition process. Namely, the respective mirror manufacturing positions (x and y) and mirror surface direction (β) are controlled by using prescribed formulas 1 and 2 in such a manner that the prescribed mirror angles (δ) (uniform within the substrate) can be obtained based on the positional relations between a vapor deposition source and the manufacturing positions (x and y) of the respective mirrors on the substrate in order to manufacture a plurality of the mirrors with good uniformity within the substrate using the diagonal vapor deposition process. The formulas 1 and 2 are similarly applicable in the case of using diagonal exposure in place of the diagonal vapor deposition. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、平面光回路およびその作製方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、光通信や光情報処理の分野で用いられる平面光回路において、特にフォトダイオードや面発光レーザー等の受発光素子の平面光回路への実装や平面光回路への垂直光ファイバ接続の際に必須となる導波光の垂直入出力構造に関する。   The present invention relates to a planar optical circuit and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to a planar optical circuit used in the fields of optical communication and optical information processing, particularly mounting and receiving elements such as photodiodes and surface-emitting lasers on a planar optical circuit and perpendicular to the planar optical circuit. The present invention relates to a vertical input / output structure of guided light, which is essential for optical fiber connection.

光通信や光情報処理の分野において、平面光回路の一領域から光波の一部または全部を取り出して、その光波の強度をフォトダイオード(以下「PD」という)を用いて受光したり、あるいは逆に半導体レーザーダイオード(以下「LD」という)からの出力光を上記平面光回路に入力させるといったような構成の実現のため、平面光回路と受発光素子との光結合が必要になる。このような光素子と平面光回路との光結合構造として、光導波路軸と略垂直に光波を反射させる光路変換ミラーを、平面光回路の所望の微小部位に設ける構造が提案されている。   In the fields of optical communication and optical information processing, a part or all of a light wave is taken out from one area of a planar optical circuit, and the intensity of the light wave is received using a photodiode (hereinafter referred to as “PD”) or vice versa. In addition, in order to realize a configuration in which output light from a semiconductor laser diode (hereinafter referred to as “LD”) is input to the planar optical circuit, optical coupling between the planar optical circuit and the light receiving and emitting element is required. As such an optical coupling structure between an optical element and a planar optical circuit, a structure has been proposed in which an optical path conversion mirror that reflects a light wave substantially perpendicular to the optical waveguide axis is provided at a desired minute portion of the planar optical circuit.

図1の(a)〜(c)は、特許文献1、特許文献2、および特許文献3に記載された光路変換ミラーと同様な構成の従来例を示しており、(a)は光路変換ミラーの斜視図、(b)はそのAA線に沿う縦断面図、(c)はミラー形成に関して中心的な役割を担う斜め蒸着工程を説明するための模式図である。   FIGS. 1A to 1C show a conventional example having the same configuration as the optical path conversion mirrors described in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, and FIG. (B) is a longitudinal cross-sectional view along the AA line, and (c) is a schematic diagram for explaining an oblique deposition process that plays a central role in mirror formation.

平坦な基板101上に形成された、コア102およびクラッド103からなる光導波路104の端部には、図1の(a),(b)に示すような矩形のミラー溝105が設けられており、この溝105内の導波路端と対向する壁面には、ミラー溝105と連接して設けられた樹脂供給溝106を伝って供給された液状硬化物質により斜面107が形成されている。この斜面107上に金薄膜を被覆することにより光路変換ミラー108が形成されている。このミラー108によって光導波路104中の伝播光の一部を基板101の面から図の上方に取り出すことができる。   A rectangular mirror groove 105 as shown in FIGS. 1A and 1B is provided at the end of an optical waveguide 104 formed of a core 102 and a clad 103 formed on a flat substrate 101. On the wall surface of the groove 105 facing the waveguide end, a slope 107 is formed by a liquid curable material supplied through a resin supply groove 106 provided in connection with the mirror groove 105. An optical path conversion mirror 108 is formed by covering the slope 107 with a gold thin film. With this mirror 108, a part of the propagation light in the optical waveguide 104 can be extracted from the surface of the substrate 101 upward in the drawing.

このような光路変換ミラー108は、ミラー溝105と樹脂供給溝106を形成しておけば、例えば特許文献3と同様の方法によって、光導波路端104Aの対向部に形成することができる。この製造工程を具体例で説明する。まず、基板101の斜め上方35.3度の角度(ψ=35.3度)からTiを0.1μmの厚みに斜め蒸着する。すると、図1の(c)の網点の部分109は影となって、ここにはTiは付着しない。次に、光回路を回転させながら、影ができないようにして全面にCrを0.1μmの厚みに蒸着する。次に、希フッサン液に浸漬してTiでCrをリフトオフすると、図1の(c)の網点の部分、すなわちTi斜め蒸着の時に影になった部分109にCrが残る。次に、全面に表面処理を施して、後に使用する液状硬化樹脂に対する接触角45度以上にする。次に、Crエッチング液で表面処理膜をリフトオフすると、図1の(c)の網点109の領域は、液状硬化樹脂に対してヌレが良く、一方それ以外の領域は接触角が45度以上となって液状硬化樹脂に対してヌレが悪くなる。このようなヌレ性を呈するミラー溝105に樹脂供給溝106を伝って液状硬化樹脂を供給すると、図1の(a)に示すように、光導波路104の端104Aと対向する部位に45度の斜面が形成される。ここで液状硬化樹脂とは、上述のようにミラー溝105に供給する際には液状のものであり、供給後に硬化させることによって斜面を形成する樹脂材料のことである。この45度の斜面上に反射材として金を付着せしめて垂直光路変換ミラー108とすれば、導波路端104Aから出射した導波光は回路面に対して垂直に出射する。   Such an optical path conversion mirror 108 can be formed on the facing portion of the optical waveguide end 104A by, for example, the same method as in Patent Document 3 if the mirror groove 105 and the resin supply groove 106 are formed. This manufacturing process will be described with a specific example. First, Ti is obliquely deposited to a thickness of 0.1 μm from an angle of 35.3 degrees obliquely above the substrate 101 (ψ = 35.3 degrees). Then, the dot portion 109 in FIG. 1C becomes a shadow, and Ti does not adhere thereto. Next, while rotating the optical circuit, Cr is deposited on the entire surface to a thickness of 0.1 μm so that no shadow is formed. Next, when Cr is lifted off with Ti by dipping in a dilute fluorine solution, Cr remains in the halftone dot portion of FIG. 1C, that is, the shaded portion 109 during Ti oblique deposition. Next, the entire surface is subjected to a surface treatment so that the contact angle with respect to the liquid curable resin to be used later is 45 degrees or more. Next, when the surface treatment film is lifted off with a Cr etching solution, the area of the halftone dots 109 in FIG. 1C is good against the liquid cured resin, while the other areas have a contact angle of 45 degrees or more. As a result, the drip becomes worse with respect to the liquid curable resin. When the liquid curable resin is supplied to the mirror groove 105 exhibiting such a wetting property through the resin supply groove 106, as shown in FIG. A slope is formed. Here, the liquid curable resin is a resin material that is liquid when supplied to the mirror groove 105 as described above, and forms a slope by being cured after being supplied. If gold is deposited on the 45-degree slope as a reflecting material to form the vertical optical path conversion mirror 108, the guided light emitted from the waveguide end 104A is emitted perpendicular to the circuit surface.

なお、上述の製造工程によって、斜面角度が45度となるのは、上記の蒸着角度の関係から図1の(c)の座標軸に示した角度φが45度となるからである。逆に言えば、基板面内の蒸着方向χ=45度とし、このときに斜面角度φを45度になるように、蒸着角度ψを35.3度に設定してある。すなわち、蒸着角ψは、所望の斜面角度φに対して、
ψ=atan(cos(χ)tan(φ)) …(数式6)
の関係を満たすように設定されている。
The reason why the slope angle is 45 degrees by the above-described manufacturing process is that the angle φ shown on the coordinate axis in FIG. In other words, the vapor deposition direction χ = 45 degrees in the substrate surface, and the vapor deposition angle ψ is set to 35.3 degrees so that the slope angle φ is 45 degrees. That is, the vapor deposition angle ψ is equal to the desired slope angle φ.
ψ = atan (cos (χ) tan (φ)) (Formula 6)
It is set to satisfy the relationship.

特開平9−026515号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-026515 特開平9−318850号公報JP 9-318850 A 特開平11−084183号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-084183

ところで、光路変換ミラーを基板内に複数個配置する場合には、上述の従来提案されている技術のみでは不十分である。すなわち、上述のように設計したミラー溝を基板内で位置をずらして複数個配置し、一括して斜め蒸着工程を施してミラーを形成すると、基板内でミラー角度の分布が発生し、精度よく45度の角度を得られないという点があった。本発明者らが実施したところによれば、4インチ基板面内で最大±6度程度のミラー角度誤差が発生した。このミラー角度誤差は光の反射角にすると±12度に相当する。この程度の角度誤差は、直径300μm程度の大きな受光径を有する面型PD素子を基板上面のミラーの極近に実装する場合には問題とならないが、受光径が小さいPDを実装する場合や、基板上面から距離が離れる場合には、いわゆる「ケラレ」による損失が生じ、受光感度が低下する結果となるため、好ましくない。   By the way, when a plurality of optical path conversion mirrors are arranged in the substrate, the above-described conventionally proposed technique is not sufficient. In other words, if a plurality of mirror grooves designed as described above are shifted in position within the substrate and a mirror is formed by collectively performing an oblique deposition process, a mirror angle distribution is generated within the substrate and the accuracy is high. There was a point that an angle of 45 degrees could not be obtained. According to what the present inventors have implemented, a mirror angle error of about ± 6 degrees at maximum occurs within the 4-inch substrate surface. This mirror angle error corresponds to ± 12 degrees in terms of light reflection angle. This angle error is not a problem when a planar PD element having a large light receiving diameter of about 300 μm in diameter is mounted very close to the mirror on the upper surface of the substrate, but when mounting a PD having a small light receiving diameter, When the distance from the upper surface of the substrate is increased, a loss due to so-called “vignetting” occurs, resulting in a decrease in light receiving sensitivity, which is not preferable.

このような角度誤差が発生してしまう原因は、蒸着装置内での蒸発物質の飛散現象にある。すなわち、蒸着装置内では、蒸着源と基板との距離が十分大きくないため、基板上のあるミラーに対して上記面内蒸着方向χ、蒸着角度ψを設定したとしても、基板上でそれと離れた位置(xi,yi)にあるミラーに対しては、蒸着方向、蒸着角度ともにわずかに異なるため、基板面内でミラー角度の誤差が発生してしまうのである。従来では、単独のミラーの設計に関しては提案されていたが、上述のような斜め蒸着時の蒸発物質の飛散現象を詳細に考慮した設計および作製方法までは知られていなかった。このため、実際に複数ミラーを基板内に配置した平面光回路を作製しようとすると、大きな角度誤差が発生してしまっていた。   The cause of such an angle error is the scattering phenomenon of the evaporated substance in the vapor deposition apparatus. That is, in the vapor deposition apparatus, since the distance between the vapor deposition source and the substrate is not sufficiently large, even if the in-plane vapor deposition direction χ and the vapor deposition angle ψ are set with respect to a certain mirror on the substrate, it is separated from it on the substrate. For the mirror at the position (xi, yi), the vapor deposition direction and the vapor deposition angle are slightly different, so that an error in the mirror angle occurs within the substrate surface. Conventionally, the design of a single mirror has been proposed, but the design and manufacturing method in detail considering the scattering phenomenon of the evaporated substance during the oblique deposition as described above have not been known. For this reason, when an attempt is made to produce a planar optical circuit in which a plurality of mirrors are actually arranged in the substrate, a large angle error has occurred.

本発明の目的は、上記のような従来技術の課題を解決し、ミラー角度精度の高い光路変換ミラー構造を有する平面光回路およびその作製方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art and provide a planar optical circuit having an optical path conversion mirror structure with high mirror angle accuracy and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するため、本発明者らは、蒸発物質の飛散現象を詳細に解析し、基板内の各位置でミラー面方向を所定の数式を用いて適切に設計することにより、斜め蒸着工程において発生する角度誤差を補正できること、またさらに、面内の任意の位置でそれぞれ所望のミラー角度を得ることができることを見出した。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors analyzed the scattering phenomenon of the evaporated substance in detail, and designed the mirror surface direction at each position in the substrate appropriately using a predetermined mathematical formula, thereby performing the oblique deposition process. It has been found that the angle error occurring in can be corrected, and that a desired mirror angle can be obtained at any position in the plane.

すなわち、上記目的を達成するため、本発明の平面光回路は、平坦な基板上に、コアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向する第2の端面とを有して該コアよりも深く形成された溝と、該溝内で該第2の端面に接して設けられて前記光導波路からの出力光を前記基板上方へ導き、および/または前記基板上方からの入力光を前記光導波路へ導くためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとを備えた平面光回路において、前記各光路変換ミラーは、前記第2の端面と接する第1の辺と、前記溝の底面の一部領域を占める第2の辺と、前記基板に対して傾斜した面を構成する第3の辺とを有する略三角形状断面に形成された反射材支持層と、該反射材支持層の該第3の辺の傾斜面の表面に布設された反射材とから形成されており、前記溝の底面の前記一部領域を、前記基板斜め上方の所定の定点から該溝を見込んだときに前記第2の端面の陰となる領域として規定し、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとするとき、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δiに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式1、数式2で表される関係を満たすように設定されていることを特徴とする。   That is, in order to achieve the above object, a planar optical circuit of the present invention includes an optical waveguide comprising a core and a clad on a flat substrate, a first end surface intersecting the core of the optical waveguide, and the first end surface. A groove having an opposing second end face and formed deeper than the core; and provided in contact with the second end face in the groove to guide output light from the optical waveguide to the upper side of the substrate And / or a planar optical circuit comprising N (N is an integer of at least 2) optical path conversion mirrors for guiding input light from above the substrate to the optical waveguide, wherein each of the optical path conversion mirrors includes: A substantially triangular shape having a first side in contact with the second end surface, a second side occupying a partial region of the bottom surface of the groove, and a third side constituting a surface inclined with respect to the substrate A reflecting material support layer formed in a cross section, and the third of the reflecting material support layer A reflecting material laid on the surface of the inclined surface of the side, and the second region when the groove is viewed from a predetermined fixed point obliquely above the substrate in the partial region of the bottom surface of the groove. In an xyz rectangular coordinate system that is defined as a region that is the shadow of the end face, and that the surface of the substrate is the xy plane, and the fixed point is included in the yz plane, between the origin of the coordinate system and the fixed point When the distance is constant D and the angle between the line segment connecting the fixed point and the origin and the z axis is constant θ, the i-th (i is 1 to N) where x and y coordinates (xi, yi) are set. ) With respect to a predetermined angle δi formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror and the substrate surface, an angle βi formed by the second end surface of the i-th optical path conversion mirror and the x axis, that is, An angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane is expressed by the following formulas 1 and 2. It is set to satisfy the relationship.

また、本発明の平面光回路の他の態様は、前記溝の底面の前記一部領域を、前記基板斜め上方の所定の点から該溝を見込んだときに前記第1の端面の蔭となる部分を除いた領域として規定し、かつ前記溝の深さをT、第1の端面と第2の端面間の距離をGとし、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記基板斜め上方の定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとするとき、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δ2iに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式3、数式4、数式5で表される関係を満たすように設定されていることを特徴とする。   According to another aspect of the planar optical circuit of the present invention, the partial region of the bottom surface of the groove becomes a ridge of the first end surface when the groove is viewed from a predetermined point obliquely above the substrate. The region is defined as an area excluding a portion, the depth of the groove is T, the distance between the first end surface and the second end surface is G, the surface of the substrate is an xy plane, and the substrate is obliquely above In an xyz rectangular coordinate system including the fixed point of γ in the yz plane, the distance between the origin of the coordinate system and the fixed point is a constant D, and the line segment connecting the fixed point and the origin is the z-axis. When the angle is a constant θ, a predetermined angle formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror arranged at the i-th (i is 1 to N) with x, y coordinates (xi, yi) and the substrate surface With respect to δ2i, an angle βi formed by the second end face of the i-th optical path conversion mirror and the x-axis, that is, xy Angle βi representing the mirror surface direction of the, formula 3 below, Equation 4, characterized in that it is set to satisfy the relation represented by Equation 5.

ここで、前記平面光回路は、同一の単位光回路パタンを複数個基板面内に配置したものであり、前記単位光回路パタンは、少なくともひとつ以上の前記光路変換ミラーを備え、前記単位光回路パタン上に設けたx′−y′座標系において、前記光路変換ミラーの前記溝の前記第2の端面とx′軸とのなす角をβ″とし、前記単位光回路パタンのx′軸と前記x−y−z直角座標系におけるx軸とのなす角をβ′とするとき、これらβ、β″の和(β′+β″)が、前記βiとして、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記各単位光回路パタンを配置したことを特徴とすることができる。   Here, the planar optical circuit has a plurality of identical unit optical circuit patterns arranged in the substrate surface, and the unit optical circuit pattern includes at least one or more optical path conversion mirrors, and the unit optical circuit. In the x′-y ′ coordinate system provided on the pattern, an angle formed by the second end face of the groove of the optical path conversion mirror and the x ′ axis is β ″, and the x ′ axis of the unit optical circuit pattern is When the angle between the x-axis and the x-axis in the xyz rectangular coordinate system is β ′, the sum of β and β ″ (β ′ + β ″) is expressed as the above-mentioned βi, the above-mentioned Formula 1 and Formula 2, Alternatively, the unit optical circuit patterns may be arranged so as to satisfy the formula 3, the formula 4, and the formula 5.

さらに、前記所定の定点が、前記光路変換ミラーを形成するための斜め蒸着工程で用いる蒸着源の位置、または前記光路変換ミラーを形成するための斜め露光工程で用いる露光源の位置であることを特徴とすることができる。   Further, the predetermined fixed point is a position of an evaporation source used in an oblique evaporation process for forming the optical path conversion mirror or an exposure source position used in an oblique exposure process for forming the optical path conversion mirror. Can be a feature.

また、上記目的を達成するため、本発明の平面光回路の作製方法は、平坦な基板上にコアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路の光路を該基板の上方向に変換するためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとが形成された平面光回路の作製方法において、前記平面光回路の面内の所定の部位に、前記導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向する第2の端面とを有すると共に、前記クラッド表面から前記コアまでよりも深い矩形断面の溝を形成する溝形成工程と、次いで、前記溝に対して前記第2の端面側の斜め上方の定点に位置する蒸着源から該溝に向かって特定の物質を蒸着する斜め蒸着工程と、次いで、前記定点から前記溝を見込んだときに前記第2の端面の陰となる該溝の底面の一部領域と該第2の端面とからなるコーナー部に液状硬化物質を充填し、しかる後に、該液状硬化物質を硬化させて傾斜面を形成し、その後、該傾斜面上に反射材を付着して前記光路変換ミラーを形成するミラー形成工程とを有し、前記斜め蒸着工程において、前記基板の表面をx−y面とし、前記定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとし、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δiに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、前記の数式1、数式2で表される関係を満たすように予め設定されており、同一の前記蒸着距離Dと同一の前記蒸着角θで一括してN個の前記光路変換ミラーの斜め蒸着を行なうことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a method for producing a planar optical circuit according to the present invention includes an optical waveguide composed of a core and a clad on a flat substrate, and an optical path for converting the optical path of the optical waveguide upward in the substrate. In a method for manufacturing a planar optical circuit in which N (N is an integer of at least 2) optical path conversion mirrors are formed, a first crossing the core of the waveguide at a predetermined site in the plane of the planar optical circuit. A groove forming step of forming a groove having a rectangular cross section deeper than the clad surface to the core, and a groove forming step having a second end face opposite to the first end face; An oblique deposition step of depositing a specific material from the deposition source located at a fixed point obliquely above the second end face toward the groove; and then, when the groove is viewed from the fixed point, the second end face Partial area of the bottom of the groove to be shaded A liquid curable substance is filled in a corner portion formed of the second end face, and thereafter, the liquid curable substance is cured to form an inclined surface, and then a reflecting material is attached on the inclined surface to form the optical path. A mirror forming step of forming a conversion mirror, and in the oblique vapor deposition step, the coordinates in the xyz rectangular coordinate system including the surface of the substrate as an xy plane and the fixed point in the yz plane The distance between the origin of the system and the fixed point is a constant D, the angle between the line connecting the fixed point and the origin and the z axis is the constant θ, and the i th coordinate is the x, y coordinate (xi, yi) The second end face of the i-th optical path conversion mirror is an x-axis with respect to a predetermined angle δi formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror disposed at (i is 1 to N) with the substrate surface. Angle βi, that is, angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane Is set in advance so as to satisfy the relationship represented by the above-described formulas 1 and 2, and the oblique angles of the N optical path conversion mirrors at a time with the same deposition distance D and the same deposition angle θ. Vapor deposition is performed.

また、本発明の平面光回路の作製方法の他の態様は、前記溝に対して前記第1の端面側の斜め上方の定点に位置する蒸着源から該溝に向かって所定の物質を蒸着する斜め蒸着工程と、次いで、前記定点から前記溝を見込んだときに前記第1の端面の陰となる部分を除いた該溝の底面の一部領域と該第2の端面とからなるコーナー部に液状硬化物質を充填し、しかる後に、該液状硬化物質を硬化させて傾斜面を形成し、その後、該傾斜面上に反射材を付着して前記光路変換ミラーを形成するミラー形成工程とを有し、前記斜め蒸着工程において、前記溝の深さをT、第1の端面と第2の端面間の距離をGとし、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記基板斜め上方の定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとするとき、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δ2iに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、前記の数式3、数式4、数式5で表される関係を満たすように予め設定されており、同一の前記蒸着距離Dと同一の前記蒸着角θで一括してN個の前記光路変換ミラーの斜め蒸着を行なうことを特徴とする。   According to another aspect of the method for producing a planar optical circuit of the present invention, a predetermined substance is vapor-deposited toward the groove from a vapor deposition source located at a fixed point obliquely above the first end face with respect to the groove. An oblique deposition step, and then, at a corner portion formed by a partial region of the bottom surface of the groove and the second end surface, excluding a portion that is behind the first end surface when the groove is viewed from the fixed point Filling a liquid curable material, and then curing the liquid curable material to form an inclined surface, and then forming a mirror on the inclined surface by attaching a reflective material on the inclined surface. In the oblique deposition step, the depth of the groove is T, the distance between the first end face and the second end face is G, the surface of the substrate is an xy plane, and the fixed point is obliquely above the substrate. In the xyz rectangular coordinate system including the yz plane and the origin of the coordinate system When the distance between the points is a constant D and the angle between the line connecting the fixed point and the origin and the z axis is a constant θ, the i-th (i is the x, y coordinate (xi, yi)) 1 to N), the angle formed by the second end surface of the i-th optical path conversion mirror and the x-axis with respect to a predetermined angle δ2i formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror disposed at 1 to N). βi, that is, the angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane is set in advance so as to satisfy the relationship expressed by the above-described Equation 3, Equation 4, and Equation 5, and is the same as the same deposition distance D The N light path conversion mirrors are obliquely vapor-deposited collectively at the vapor-deposition angle θ.

ここで、前記定点の位置に前記蒸着源の代わりに露光光源を配置し、該露光光源から前記溝に向かって露光することにより、前記溝底面の一部領域に前記液状硬化物質を充填可能にさせる斜め露光工程を、前記斜め蒸着工程の代わりに用い、該斜め露光工程において、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記βiが予め設定されていることを特徴とすることができる。   Here, an exposure light source is arranged instead of the vapor deposition source at the position of the fixed point, and exposure to the groove from the exposure light source makes it possible to fill the liquid curable substance in a partial region of the groove bottom surface. The oblique exposure step is used instead of the oblique vapor deposition step, and in the oblique exposure step, the βi is previously set so as to satisfy the formula 1 and the formula 2, or the formula 3, the formula 4, and the formula 5. It can be characterized by being set.

また、前記平面光回路は、同一の単位光回路パタンを複数個基板面内に配置したものであり、前記単位光回路パタンは、少なくともひとつ以上の前記光路変換ミラーを備え、前記単位光回路パタン上に設けたx′−y′座標系において、前記光路変換ミラーの前記溝の前記第2の端面とx′軸とのなす角をβ″とし、前記単位光回路パタンのx′軸と前記x−y−z直角座標系におけるx軸とのなす角をβ′とするとき、これらβ、β″の和(β′+β″)が、前記βiとして、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記各単位光回路パタンの配置を設定することを特徴とすることができる。   The planar optical circuit includes a plurality of identical unit optical circuit patterns arranged on the substrate surface, and the unit optical circuit pattern includes at least one optical path conversion mirror, and the unit optical circuit pattern. In the x′-y ′ coordinate system provided above, an angle formed by the second end face of the groove of the optical path conversion mirror and the x ′ axis is β ″, and the x ′ axis of the unit optical circuit pattern and the unit When the angle between the x-axis and the x-axis in the xyz rectangular coordinate system is β ′, the sum of β and β ″ (β ′ + β ″) is the βi, and The arrangement of the unit optical circuit patterns may be set so as to satisfy the formula 3, the formula 4, and the formula 5.

また、前記斜め蒸着工程または前記斜め露光工程において、前記基板と蒸着源、または前記基板と前記露光光源との間に、遮蔽材を設けるとともに、該遮蔽材は一部に開口を有し、該開口を通じて、同一の前記D,前記θに対して基板面内のミラー方向βiを設定した複数の前記光路変換ミラーの部位のみを前記蒸着源または前記露光光源に対して露出し、それ以外の部位はマスクすることを特徴とすることができる。
また、前記遮蔽材の前記開口がスリット状であることを特徴とすることができる。
Further, in the oblique vapor deposition step or the oblique exposure step, a shielding material is provided between the substrate and the vapor deposition source, or between the substrate and the exposure light source, and the shielding material has an opening in part, Through the opening, only the portions of the plurality of optical path conversion mirrors in which the mirror direction βi in the substrate plane is set with respect to the same D and θ are exposed to the vapor deposition source or the exposure light source, and other portions Can be characterized by masking.
Further, the opening of the shielding material may be slit-shaped.

上記のように、本発明によれば、基板内に複数の光路変換ミラーを有し、これらミラーを斜め蒸着工程を用いて作成するマイクロミラー付き平面光回路において、斜め蒸着時の蒸発物質の飛散現象を考慮して、蒸着源と基板および個々のミラーとの位置関係を基に、基板内で均一な所定のミラー角度が得られるように、各ミラー作成位置とミラー面方向とを上記の数式1,2、または上記の数式3,4,5を用いて設定するようにしたので、以下の効果が得られる。
(1)大面積の基板上の任意の位置に配置された複数のミラーを、それぞれ所望のミラー角度に設定することが可能となり、かつ高い角度精度を実現できる。
(2)ミラー面方向を表わす角βiを設計した回路、または基板に対して、これを設計する段階で予め決めた同一の蒸着角θと同一の蒸着距離Dで(即ち一回の蒸着で)、一括して複数のミラーの斜め蒸着ができるようになり、これによって工程数を大幅に減少させることができる。
(3)光回路に対して個々のミラー面方向を設定することに加え、光回路自体を基板に対して傾けて配置することにより、同一の光回路を基板上に複数レイアウトすることが可能となり、またこれによって設計および検査を簡略化することができる。
(4)斜め蒸着工程において開口を有する遮蔽材を用いることにより、より柔軟なミラー設計が可能となり、特にスリット状開口を用いることで、多くの場合、設計の単純化および光回路配置の高密度化に有効となる。
(5)斜め蒸着の代わりに斜め露光を用いる場合にも、同様に適用でき、同様な効果が得られる。
As described above, according to the present invention, in a planar optical circuit with a micromirror, which has a plurality of optical path conversion mirrors in a substrate, and these mirrors are created using an oblique deposition process, the evaporation material is scattered during oblique deposition. In consideration of the phenomenon, based on the positional relationship between the deposition source, the substrate, and each mirror, each mirror creation position and mirror surface direction are expressed by the above formula so that a uniform predetermined mirror angle can be obtained within the substrate. Since it is set by using 1 or 2 or the above-mentioned mathematical formulas 3, 4 and 5, the following effects can be obtained.
(1) A plurality of mirrors arranged at arbitrary positions on a large-area substrate can be set at desired mirror angles, and high angular accuracy can be realized.
(2) With respect to the circuit or substrate for which the angle βi representing the mirror surface direction is designed, the same deposition angle θ and the same deposition distance D that are predetermined at the stage of designing the substrate or substrate (that is, in one deposition) In this case, a plurality of mirrors can be obliquely vapor-deposited at a time, thereby greatly reducing the number of processes.
(3) In addition to setting the individual mirror surface direction with respect to the optical circuit, the optical circuit itself can be inclined with respect to the substrate, so that the same optical circuit can be laid out on the substrate. This also simplifies design and inspection.
(4) By using a shielding material having an opening in the oblique deposition process, a more flexible mirror design is possible. In particular, the use of a slit-like opening often simplifies the design and increases the density of the optical circuit arrangement. It becomes effective for conversion.
(5) When oblique exposure is used instead of oblique vapor deposition, the same effect can be obtained and the same effect can be obtained.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(基本構成)
最初に、本発明の実施の形態に共通する本発明の基本構成について説明する。ここでは、説明の簡潔のため、基本的な点のみについて説明し、その他の付加的な発明や詳細に関しては、後述の個別の実施の形態において具体例とともに述べることとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Basic configuration)
First, the basic configuration of the present invention common to the embodiments of the present invention will be described. Here, for the sake of brevity, only the basic points will be described, and other additional inventions and details will be described together with specific examples in individual embodiments to be described later.

図2および図3は、本発明で用いる座標系について説明するための模式図である。図2の(a)は斜め蒸着時の蒸着源21と基板22とを含む系全体を示す斜視図、図2の(b)はそのx−y面への投影図である。図3の(a)は基板面内の位置(x,y)に配置されたミラー(図示しない)と蒸着源21との関係を表す斜視図、図3の(b)は図3の(a)を蒸着源21とミラー位置(x,y)とを含み基板と垂直な平面Sで切った断面図である。   2 and 3 are schematic diagrams for explaining a coordinate system used in the present invention. 2A is a perspective view showing the entire system including the vapor deposition source 21 and the substrate 22 at the time of oblique vapor deposition, and FIG. 2B is a projection view on the xy plane. 3A is a perspective view showing the relationship between a mirror (not shown) disposed at a position (x, y) in the substrate surface and the vapor deposition source 21, and FIG. 3B is a diagram (a) in FIG. Is a cross-sectional view taken along a plane S including the vapor deposition source 21 and the mirror position (x, y) and perpendicular to the substrate.

座標系は基板22をx−y面に含み、蒸着源21をy−z面に含むx−y−z直角座標系であり、正負の方向は図示の通りである。また、簡単のために、座標原点Oは基板22の中央とした。図中において、x,yはそれぞれ基板上のx座標、y座標、Dは蒸着源21と座標原点との距離、θは蒸着源21と座標原点Oとを結ぶ線分がz軸となす角であり、斜め蒸着角度に相当する。αは個々のミラーと蒸着源21とを結ぶ直線が基板面となす角、βは個々のミラーの第2の端面、すなわちミラー溝において導波路端と対向する端面がx軸となす角であり、x−y面におけるミラー面方向を表す。γは蒸着源21と個々のミラーとを結ぶ直線のx−y面への投影と、ミラーの第2の端面との間の角であり、δはミラーの第2の端面および基板面22と垂直に交わる平面への、蒸着源と21ミラーとを結ぶ直線の投影が基板面となす角であり、ミラー角度に相当する。また、以下の説明において、添え字iは個々のミラーに付した番号の意味で用いる。   The coordinate system is an xyz rectangular coordinate system including the substrate 22 in the xy plane and the deposition source 21 in the yz plane, and the positive and negative directions are as illustrated. For simplicity, the coordinate origin O is set at the center of the substrate 22. In the figure, x and y are the x-coordinate and y-coordinate on the substrate, D is the distance between the vapor deposition source 21 and the coordinate origin, and θ is the angle formed by the line segment connecting the vapor deposition source 21 and the coordinate origin O with the z-axis. It corresponds to the oblique deposition angle. α is an angle formed by a straight line connecting each mirror and the evaporation source 21 with the substrate surface, and β is an angle formed by the second end surface of each mirror, that is, the end surface facing the waveguide end in the mirror groove, with the x axis. , Represents the mirror surface direction in the xy plane. γ is an angle between the projection of the straight line connecting the vapor deposition source 21 and each mirror onto the xy plane and the second end face of the mirror, and δ is the second end face of the mirror and the substrate surface 22. The projection of a straight line connecting the vapor deposition source and the 21 mirror onto a plane that intersects perpendicularly is the angle formed by the substrate surface and corresponds to the mirror angle. In the following description, the suffix i is used to mean the number assigned to each mirror.

以上のように座標系を設定すると、i番目のミラーにおけるミラー角度δiは以下のように表すことができる。   When the coordinate system is set as described above, the mirror angle δi in the i-th mirror can be expressed as follows.

ここで、 here,

の関係を用いれば、 Using the relationship

と整理できる。また、γiは以下の関係を満たす。 Can be organized. Γi satisfies the following relationship.

数式1、数式2が個々のミラー角度δiを表すものであり、逆に所望のミラー角度δiを得るためには、これらの関係を満たすように、ミラー座標(xi,yi)に配置したミラー面方向βiと、蒸着源位置Dおよびθを設定すればよい。ただし、複数のミラーに対して個別に蒸着源位置を設定すると、一度の蒸着工程でひとつのミラーしか形成できないから、できるだけ同一のD,θに設定された一度の蒸着工程で多くのミラーの蒸着処理を施すことが肝要である。そのためには、ミラー面方向βiを基板内で適宜設計すればよい。   Equations 1 and 2 represent individual mirror angles δi. Conversely, in order to obtain a desired mirror angle δi, mirror surfaces arranged at mirror coordinates (xi, yi) so as to satisfy these relationships. The direction βi and the deposition source positions D and θ may be set. However, if the deposition source positions are individually set for a plurality of mirrors, only one mirror can be formed in one deposition process, so that many mirrors can be deposited in one deposition process set to the same D and θ as much as possible. It is important to apply treatment. For that purpose, the mirror surface direction βi may be appropriately designed in the substrate.

具体的な値を計算するため、上記関係式の逆正接をとると、次の、数式9、数式10のように表現できる。なお、逆三角関数は多価関数であるが、ここでは計算の便のため主値をとるものとし、計算上で扱う角度範囲を、δは0〜π、γは−π〜πとしておくために、以下のように場合分けして表現した。   In order to calculate a specific value, taking the arctangent of the above relational expression, it can be expressed as the following Expression 9 and Expression 10. Note that the inverse trigonometric function is a multivalent function, but here it takes the main value for convenience of calculation, and the angle range handled in the calculation is set to 0 to π and γ to −π to π. In addition, the cases are expressed as follows.

図4の(a),(b)は、上記数式9,10から得られたミラー角度分布を示す。それぞれ等高線図、3次元プロットであり、本発明を用いずに、同一設計、すなわちミラー面方向βが等しいミラーを10cm角の基板上に配置した場合に生じるミラー角度の分布を示している。従来例に述べたのと同様に、蒸着角θは54.7°(従来例のψ=35.3°と同等)、ミラー面方向βは45°(従来例のχ=45°と同等)とした。また、蒸着源の距離Dは50cmとした。同図からわかるように、本発明を用いない場合、ミラー角度45度を中心として、4インチ基板で最大±7°程度の角度誤差が発生してしまうことがわかる。尚、このとき、概ねβ方向には分布は生じず、それと直交する方向に一様に傾斜した分布が発生する特徴がある。   FIGS. 4A and 4B show the mirror angle distribution obtained from the above mathematical expressions 9 and 10. FIG. Each is a contour map and a three-dimensional plot, and shows the distribution of mirror angles that occurs when mirrors of the same design, that is, mirrors with the same mirror surface direction β are arranged on a 10 cm square substrate without using the present invention. As described in the conventional example, the vapor deposition angle θ is 54.7 ° (equivalent to ψ = 35.3 ° in the conventional example), and the mirror surface direction β is 45 ° (equivalent to χ = 45 ° in the conventional example). It was. The distance D of the vapor deposition source was 50 cm. As can be seen from the figure, when the present invention is not used, an angle error of about ± 7 ° at the maximum occurs with a 4-inch substrate centering on a mirror angle of 45 degrees. At this time, there is a feature that no distribution is generated in the β direction, and a distribution that is uniformly inclined in the direction orthogonal thereto is generated.

これに対して、本発明によれば、蒸着源と基板および個々のミラーとの位置関係を考慮し、ミラー面方向βを個々のミラーごとに適宜設計することにより、ミラー角度精度の高い光回路を提供することができる。すなわち、上述の関係式1,2から、所望のδiに対して、βiを決定すればよい。   On the other hand, according to the present invention, an optical circuit with high mirror angle accuracy is obtained by appropriately designing the mirror surface direction β for each mirror in consideration of the positional relationship between the vapor deposition source, the substrate, and the individual mirrors. Can be provided. That is, βi may be determined for the desired δi from the above relational expressions 1 and 2.

具体的な事例を示すために、ミラー面方向βについて整理すると、以下の数式11,12のように表すことができる。なお、所望のδiを与えた場合の最適なβiは2つの解β1,β2がある。そこで、ここでは取り扱うβの範囲を−π/2〜π/2までとし、逆三角関数は主値をとるものとして、場合分けをして2つの解のそれぞれを表現した。   In order to show a specific example, if it arranges about mirror surface direction (beta), it can represent like the following Numerical formulas 11 and 12. Note that there are two solutions β1 and β2 for the optimal βi when a desired δi is given. Therefore, in this case, the range of β to be handled is −π / 2 to π / 2, and the inverse trigonometric function takes the main value, and each of the two solutions is expressed by dividing into cases.

または Or

図5の(a),(b)は、上記の数式11を用いて計算した最適なβの設定値を10cm角の基板上で示したものであり、図5の(a)が等高線図、図5の(b)が3次元プロットである。前述の図4と同様に、蒸着源の距離Dは50cm、蒸着角θは54.7°とした。図5の(a),(b)から、この場合のミラー面方向は45°を中心に4インチ基板の端では±10°程度回転させればよいことがわかる。このように設定した場合のミラー角度δの分布を図5の(c)に示す。図5の(c)から、上記のように本発明を適用し、適切なミラー設計および蒸着工程設計を行うことによって、基板内で精度よく45度のミラーが形成できることがわかる。   (A) and (b) of FIG. 5 show the optimal set value of β calculated by using the above-mentioned equation 11 on a 10 cm square substrate, and FIG. 5 (a) is a contour map. FIG. 5B is a three-dimensional plot. Similarly to FIG. 4 described above, the deposition source distance D was 50 cm, and the deposition angle θ was 54.7 °. From FIGS. 5A and 5B, it can be seen that the mirror surface direction in this case may be rotated about ± 10 ° at the end of the 4-inch substrate around 45 °. FIG. 5C shows the distribution of the mirror angle δ in such a case. From FIG. 5C, it can be seen that by applying the present invention as described above and performing appropriate mirror design and vapor deposition process design, a 45-degree mirror can be formed with high precision in the substrate.

さらに、数式12を用いた場合を、同様に図6の(a)〜(c)に示す。図5と異なるのは、−45度付近を中心に設定されているのと、分布の方向が90°異なる点である。このようにある所望のδを与えると90°異なる2つの解が得られる。以下特に説明しない限り、数式11のみを用いて説明するが、異なるβの設定が可能であることは注意されたい。   Furthermore, the case where Formula 12 is used is similarly shown to (a)-(c) of FIG. What is different from FIG. 5 is that the direction of distribution differs by 90 ° from that set around −45 degrees. Thus, given a desired δ, two solutions differing by 90 ° are obtained. Hereinafter, unless otherwise specified, description will be made using only Expression 11. However, it should be noted that a different β can be set.

図5、図6の例では、簡単のため、基板内のすべてのミラー角度を45°、すなわち垂直に光路変換をする場合について示したが、同様の手法により、個々のミラーごとに所望のミラー角度δiを設定し、各々最適なミラー面方向βiを決めれば、基板面内の任意の位置に配置したミラーに対して任意のミラー角度を精度よく与えることもできる。   In the examples of FIGS. 5 and 6, for the sake of simplicity, the case where all the mirror angles in the substrate are 45 °, that is, the optical path is changed vertically, is shown. By setting the angle δi and determining the optimum mirror surface direction βi for each, it is possible to accurately give an arbitrary mirror angle to the mirror disposed at an arbitrary position in the substrate surface.

以上、本発明の基本的な内容についてのみ説明した。本発明の最大の特徴は、斜め蒸着工程における蒸発物質の飛散現象をも考慮して、基板内の各位置でミラー面方向や蒸着源位置D,θを適切に設計することにある。これにより、基板上に複数の光路変換ミラーを配置する場合にも、工程の増加なく高い精度でミラー角度を設定することが可能となる。   Heretofore, only the basic contents of the present invention have been described. The greatest feature of the present invention is that the mirror surface direction and the deposition source positions D and θ are appropriately designed at each position in the substrate in consideration of the scattering phenomenon of the evaporated substance in the oblique deposition process. As a result, even when a plurality of optical path conversion mirrors are arranged on the substrate, the mirror angle can be set with high accuracy without increasing the number of steps.

(第1の実施の形態)
次に、本発明の実施の形態の具体例について詳細な説明を行う。なお、以下の実施の形態ではすべて、光導波路として石英系平面光回路を用い、また、光導波路上部にPD素子を設置することを想定して説明を行うが、これは単に説明を容易にするためのものであって、本発明はこれに限定するものではない。また、ミラー溝や樹脂供給溝の構造、および樹脂供給方法に関しては、主として特許文献2,3に記載された、図1と同様のものであるとして、ここでは、その詳細な説明は省略する。本発明の要点は、ミラー面の配置と、その作製方法であって、ミラー溝や樹脂供給溝の構造、および樹脂供給方法に関して限定するものではないからである。
(First embodiment)
Next, a specific example of the embodiment of the present invention will be described in detail. In all of the following embodiments, a description will be given on the assumption that a quartz-based planar optical circuit is used as an optical waveguide and a PD element is installed on the upper portion of the optical waveguide. Therefore, the present invention is not limited to this. Further, the structure of the mirror groove and the resin supply groove, and the resin supply method are the same as those in FIG. 1 mainly described in Patent Documents 2 and 3, and detailed description thereof is omitted here. This is because the gist of the present invention is the arrangement of the mirror surface and the manufacturing method thereof, and is not limited with respect to the structure of the mirror groove and the resin supply groove, and the resin supply method.

図7は、本発明の第1の実施の形態に係る平面光回路の構成を示す平面図である。基板としてSi基板71を用い、これにSiOを主成分とするガラスから成る石英系光導波回路を、火炎堆積法、及びドライエッチング法を用いて作製する。コア−クラッド間の比屈折率差は0.5%、下部クラッドの厚みは20μm、導波路コアは7μm角、上下両クラッドを含む全厚みは40μmである。 FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the planar optical circuit according to the first embodiment of the present invention. Using a Si substrate 71 as a substrate, a quartz-based optical waveguide circuit made of glass containing SiO 2 as a main component is manufactured using a flame deposition method and a dry etching method. The relative refractive index difference between the core and the clad is 0.5%, the thickness of the lower clad is 20 μm, the waveguide core is 7 μm square, and the total thickness including the upper and lower clads is 40 μm.

この光回路は、16本の光導波路72と、その各々の端部に設けた16個の光路変換ミラー1〜16からなり、光路変換ミラー1〜16は5mm間隔で4行4列に配置してある。本平面光回路は、各ミラー1〜16の上部に4mm径のCANパッケージに内蔵した面型PDを実装することにより、16チャネルのPDアレイ部品として利用することができるものである。   This optical circuit is composed of 16 optical waveguides 72 and 16 optical path conversion mirrors 1 to 16 provided at each end thereof, and the optical path conversion mirrors 1 to 16 are arranged in 4 rows and 4 columns at intervals of 5 mm. It is. This planar optical circuit can be used as a 16-channel PD array component by mounting a planar PD built in a 4 mm diameter CAN package on the top of each mirror 1-16.

各々のミラー部1〜16の構造は、図1に示す従来例と同様である。すなわち、導波路端部に、図1に示すような幅Wが190μmでSi基板71まで達する深さ40μmのミラー溝73を、またこのミラー溝73に連結され光回路端まで伸びる幅37μmの樹脂供給溝74をドライエッチングによって形成してある。ミラー溝73の底部にはミラー形成樹脂に対してヌレ性のよい領域が導波路端を含む第1の端面と対向する第2の端面に接して設けられており、樹脂供給溝74を伝って供給されたミラー形成樹脂は溝底部のそのヌレ性の良い領域と第2の端面との間に傾斜面を形成している。さらに、その表面には金が蒸着されて光路変換ミラー1〜16を構成している。いずれの光路変換ミラー1〜16も、そのミラー角度はほぼ45度であり、導波路72からの出力光は光路変換ミラー1〜16により基板71に対して垂直上方に出射されるようになっている。   The structure of each mirror part 1-16 is the same as that of the prior art example shown in FIG. That is, a mirror groove 73 having a width W of 190 μm and a depth of 40 μm reaching the Si substrate 71 as shown in FIG. 1 is formed at the end of the waveguide, and a resin having a width of 37 μm connected to the mirror groove 73 and extending to the optical circuit end. The supply groove 74 is formed by dry etching. At the bottom of the mirror groove 73, a region having a good wetting property with respect to the mirror-forming resin is provided in contact with the second end surface facing the first end surface including the waveguide end. The supplied mirror-forming resin forms an inclined surface between the second end surface and the region having good wetting on the bottom of the groove. Furthermore, gold is vapor-deposited on the surface to constitute the optical path conversion mirrors 1-16. Each of the optical path conversion mirrors 1 to 16 has a mirror angle of approximately 45 degrees, and the output light from the waveguide 72 is emitted vertically upward with respect to the substrate 71 by the optical path conversion mirrors 1 to 16. Yes.

さて、このような平面光回路は、次のように作製できる。まず、シリコン基板71上に火炎堆積法によって下部クラッド層を堆積し、次いでその下部クラッド層上にコア層を堆積し、反応性イオンエッチングにより導波路72を図7に示すように形成し、形成された導波路72を上部クラッド層によって埋め込む。続いて、反応性イオンエッチングにより、16箇所の導波路端部にミラー溝73および樹脂供給溝74を形成する。   Such a planar optical circuit can be manufactured as follows. First, a lower cladding layer is deposited on the silicon substrate 71 by a flame deposition method, then a core layer is deposited on the lower cladding layer, and a waveguide 72 is formed by reactive ion etching as shown in FIG. The formed waveguide 72 is buried with the upper clad layer. Subsequently, mirror grooves 73 and resin supply grooves 74 are formed at 16 waveguide end portions by reactive ion etching.

従来例でも説明したように、このようなミラー溝73と樹脂供給溝74を形成しておけば、特許文献3に記載の方法と同様の方法によって、光導波路端の対向部に光路変換ミラー1〜16を形成することができる。すなわち、図1で既述したように、表面処理および斜め蒸着によって、ミラー溝底部のヌレ性制御加工を施し、次いで液状硬化樹脂を供給して斜面を形成し、この斜面の上面に金を蒸着すれば、光路変換ミラー1〜16が得られる。   As described in the conventional example, if such a mirror groove 73 and a resin supply groove 74 are formed, the optical path conversion mirror 1 is formed at the opposite portion of the optical waveguide end by a method similar to the method described in Patent Document 3. ~ 16 can be formed. That is, as already described with reference to FIG. 1, the mirror groove bottom is controlled by surface treatment and oblique deposition, and then a liquid cured resin is supplied to form a slope, and gold is deposited on the top surface of the slope. Then, the optical path conversion mirrors 1 to 16 are obtained.

本実施の形態において、本発明に特有な特徴の第1は、16個のミラー1〜16のミラー面方向が同一ではなく、適切な値に設計されている点である。図7は、設計に用いた座標系と、ミラー番号1およびミラー番号4のミラー面方向βを示す拡大図を併せて示している。また、各々のミラー面方向βの詳細な設計値は図8に示す通りである。図8からわかるように、ミラーの位置座標(x,y)に応じてミラー面方向βは43.4度から46.4度まで異なる値に設定してある。なお、ミラーの位置座標として、ここでは光ビームの反射中心をとった。正しくは光ビームの反射中心と蒸着源とを結ぶ線とクラッド上面との交点をとることが望ましいが、ミラー溝73が数100μm程度のサイズであり、この範囲での角度分布はほぼ無視できるため、ミラーの位置座標として光ビームの反射中心をとっても、実際には問題は生じない。   In the present embodiment, the first feature unique to the present invention is that the mirror surface directions of the 16 mirrors 1 to 16 are not the same, and are designed to have appropriate values. FIG. 7 shows together the coordinate system used for the design and an enlarged view showing the mirror surface direction β of mirror number 1 and mirror number 4. Further, detailed design values of each mirror surface direction β are as shown in FIG. As can be seen from FIG. 8, the mirror surface direction β is set to a different value from 43.4 degrees to 46.4 degrees according to the position coordinates (x, y) of the mirror. Here, the reflection center of the light beam is taken as the position coordinate of the mirror. It is desirable that the line connecting the reflection center of the light beam and the vapor deposition source and the upper surface of the clad should be set correctly. However, the mirror groove 73 has a size of about several hundred μm, and the angular distribution in this range can be almost ignored. Even if the reflection center of the light beam is taken as the position coordinates of the mirror, no problem actually occurs.

また、本発明に係る第2の特徴は、上記ミラー設計と併せて、蒸着源と基板および個々のミラー位置との関係を所定の設定にして、上記の斜め蒸着工程を実施した点にある。すなわち、図7のx−y座標軸を図2のx−y軸と同等の関係になるように蒸着源と基板との関係をセットしている。そして、D=50cm、θ=54.7°としてある。なお、Dは蒸着源と座標原点との距離、θは蒸着源と座標原点とを結ぶ線分がz軸となす角で、斜め蒸着角度に相当する。   In addition, the second feature of the present invention is that the oblique deposition process is performed by setting the relationship between the deposition source, the substrate, and each mirror position to a predetermined setting together with the mirror design. That is, the relationship between the vapor deposition source and the substrate is set so that the xy coordinate axes in FIG. 7 are equivalent to the xy axes in FIG. D = 50 cm and θ = 54.7 °. Here, D is the distance between the vapor deposition source and the coordinate origin, and θ is the angle formed by the line segment connecting the vapor deposition source and the coordinate origin with the z axis, which corresponds to the oblique vapor deposition angle.

図8中に示すように、以上の設計および作製方法によって、45°±0.03°と極めて精度が高いミラー角度δを期待できる。ちなみに、本発明を適用せずに、ミラー面方向をすべて同一とした場合には、全幅で1.5°程度の角度誤差分布が発生してしまう。   As shown in FIG. 8, a mirror angle δ with an extremely high accuracy of 45 ° ± 0.03 ° can be expected by the above design and manufacturing method. Incidentally, if the mirror surface directions are all the same without applying the present invention, an angular error distribution of about 1.5 ° in the entire width is generated.

実際に作製した本実施の形態の平面光回路を測定したところ、ミラーからの出射光はいずれも基板に対してほぼ90°であり、±1°以下の良好な角度精度を有していた。すなわち、ミラー角度は45°±0.5°以下であった。   When the actually produced planar optical circuit of the present embodiment was measured, the light emitted from the mirror was almost 90 ° with respect to the substrate, and had a good angular accuracy of ± 1 ° or less. That is, the mirror angle was 45 ° ± 0.5 ° or less.

以上のように、本発明によるただ一度の斜め蒸着工程によって、高い精度でミラー角度が設定された光路変換ミラーを複数個基板上に配置した平面光回路を実現することができる。   As described above, it is possible to realize a planar optical circuit in which a plurality of optical path conversion mirrors whose mirror angles are set with high accuracy are arranged on a substrate by a single oblique deposition process according to the present invention.

(第2の実施の形態)
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る単位光回路チップを示す平面図であり、図10は、この単位光回路チップを4インチ(10.16センチ)・シリコン基板上に68チップ配置した平面光回路のレイアウトを示す平面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a plan view showing a unit optical circuit chip according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 shows the unit optical circuit chip 68 on a 4 inch (10.16 cm) silicon substrate. It is a top view which shows the layout of the planar optical circuit which has chip arrangement | positioning.

図9に示すように、単位光回路90となる8チャネルPDアレイ回路は、石英系光導波路からなり、8本の光導波路92とその端部に設けた8個の光路変換ミラー1〜8からなる。単位光回路90の回路サイズは縦4mm、横15mmとし、光路変換ミラー1〜8のピッチは2.54mmピッチで2行4列に配置してある。   As shown in FIG. 9, the 8-channel PD array circuit serving as the unit optical circuit 90 is composed of a silica-based optical waveguide, and includes eight optical waveguides 92 and eight optical path conversion mirrors 1 to 8 provided at the ends thereof. Become. The unit optical circuit 90 has a circuit size of 4 mm in length and 15 mm in width, and the optical path conversion mirrors 1 to 8 are arranged in 2 rows and 4 columns at a pitch of 2.54 mm.

ミラー部1〜8の構造は従来例および本発明の第1の実施の形態と同様の構造であるのでその詳細な説明は省略するが、ミラー面方向は8個のミラーで図9中に示すように設定した。すなわち、単位光回路の座標系として、ミラー番号4と5の中点を原点Oとするx′−y′座標系を設け、x′軸に対するミラー面方向β″を、45°を基準に、ミラー番号1および8は+2.7°、ミラー番号2および7は+1.8°、ミラー番号3および6は+0.9°、ミラー番号4および5は0°に設定した。   Since the structures of the mirror portions 1 to 8 are the same as those of the conventional example and the first embodiment of the present invention, detailed description thereof will be omitted, but the mirror surface direction is shown in FIG. Was set as follows. That is, as a coordinate system of the unit optical circuit, an x′-y ′ coordinate system having a midpoint of the mirror numbers 4 and 5 as the origin O is provided, and the mirror plane direction β ″ with respect to the x ′ axis is based on 45 °. Mirror numbers 1 and 8 were set to + 2.7 °, mirror numbers 2 and 7 were set to + 1.8 °, mirror numbers 3 and 6 were set to + 0.9 °, and mirror numbers 4 and 5 were set to 0 °.

以上のように設定された8チャネルPDアレイ回路を単位光回路90として、図10に示すように基板95上に68チップレイアウトした。すなわち、基板95の中央を原点Oとする基板x−y座標のx軸に対する各単位光回路で定義したx′軸の角度β′を、本図の向かって左の列から順に、それぞれ7.2°、1.5°、−4.4°、−11.3°に設定した。したがって、基板95のx軸に対する個々のミラー面方向βは、
β=β′+β″
に設定されており、具体的には、βは基板全面で最大54.9°、最小33.7°である。ここで、すべてのβが、公差を含む所望のミラー角度45°±1°を実現するよう、上述の数式1,2を満たすように設定してある。このように基板上のミラー面方向βを所定の幅をとるように、光回路内でのミラー面方向と光回路の基板に対する回転角とを適切に選ぶことによって、同一の光回路を基板上にレイアウトすることが可能である。
The 8-channel PD array circuit set as described above was used as the unit optical circuit 90, and 68 chips were laid out on the substrate 95 as shown in FIG. That is, the angle β ′ of the x′-axis defined by each unit optical circuit with respect to the x-axis of the substrate xy coordinate with the center of the substrate 95 as the origin O is sequentially set to 7. The angles were set to 2 °, 1.5 °, -4.4 °, and −11.3 °. Therefore, the individual mirror surface direction β with respect to the x-axis of the substrate 95 is
β = β ′ + β ″
Specifically, β is a maximum of 54.9 ° and a minimum of 33.7 ° over the entire surface of the substrate. Here, all β are set so as to satisfy the above formulas 1 and 2 so as to realize a desired mirror angle of 45 ° ± 1 ° including a tolerance. Thus, by appropriately selecting the mirror surface direction in the optical circuit and the rotation angle of the optical circuit with respect to the substrate so that the mirror surface direction β on the substrate has a predetermined width, the same optical circuit is mounted on the substrate. Can be laid out.

なお、本実施の形態では、基板の作製が終了した時点で、ダイシングソーによって単位光回路に切り出すため、切断作業が容易となるように複数個づつまとめてバー状に配置している(図10参照)。   In the present embodiment, since the dicing saw cuts out the unit optical circuit at the time when the production of the substrate is completed, a plurality of pieces are collectively arranged in a bar shape so as to facilitate the cutting operation (FIG. 10). reference).

また、単位光回路の作製工程は、本発明の第1の実施の形態と同様である。当然、ここでも、斜め蒸着時の設定は図2に示した通りとし、図10のx−y軸を図2のx−y軸に一致させるように設定した。ただし、蒸着源と座標原点との距離D=27cm、斜め蒸着角θ=54.7°とした。   The unit optical circuit manufacturing process is the same as that of the first embodiment of the present invention. Of course, here, the setting at the time of oblique deposition is as shown in FIG. 2, and the xy axis in FIG. 10 is set to coincide with the xy axis in FIG. However, the distance D between the deposition source and the coordinate origin was set to 27 cm, and the oblique deposition angle θ was set to 54.7 °.

本実施の形態の平面光回路を実際に作製したところ、ミラー角度は、単位光回路内で45°±0.5°、4インチ基板全体でも43°〜46°であり、十分な設定精度が得られた。   When the planar optical circuit of the present embodiment was actually manufactured, the mirror angle was 45 ° ± 0.5 ° in the unit optical circuit and 43 ° to 46 ° even in the entire 4-inch substrate, and sufficient setting accuracy was obtained. Obtained.

本発明は、ミラー位置に応じてミラー面方向を適宜設定するものであるが、同一機能の光回路チップを大面積の基板上に多数レイアウトする場合には、不都合な面も生じる。つまり、個々のチップごとにミラー面方向をすべて設計しなおすのは手間がかかるし、検査工程もすべて異なる回路レイアウトになってしまって作業能率が低下したり、問題点の発見を遅らせる要因になることもある。   In the present invention, the mirror surface direction is appropriately set according to the mirror position. However, when a large number of optical circuit chips having the same function are laid out on a large-area substrate, an inconvenient surface also arises. In other words, it is troublesome to redesign all the mirror surface directions for each chip, and the inspection process has a different circuit layout, which reduces work efficiency and delays finding problems. Sometimes.

これに対して、本実施の形態における特徴は、個々のミラー面方向の設定に加え、チップ自身を基板に対して回転させて配置した点であり、このような設計により、同一の光回路チップをウエハ上に複数レイアウトすることが可能になり、これによって、光回路の設計および検査等が大幅に単純化できるという、実用上極めて大きな効果が得られた。なお、このような設計が可能であるのは自明なことではない。前述したように、本発明者らは角度誤差の発生現象を調べた結果、その分布はおおむね一様になるということを見出し、この特性を利用することによってはじめて本発明は成しえたのである。   On the other hand, the feature of the present embodiment is that in addition to the setting of the individual mirror surface directions, the chip itself is rotated and arranged with respect to the substrate. It is possible to lay out a plurality of wafers on the wafer, and thereby, an extremely large practical effect is obtained that the design and inspection of the optical circuit can be greatly simplified. It is not obvious that such a design is possible. As described above, the present inventors have found that the distribution of the angle error is substantially uniform as a result of examining the phenomenon of occurrence of the angle error, and the present invention can be achieved only by utilizing this characteristic.

(第3の実施の形態)
図11は、本発明の第3の実施の形態に係る平面光回路を示し、本発明の第2の実施の形態で用いた図9の単位光回路84チップを4インチ基板上にレイアウトした様子を示している。図11に示すように、チップを上下方向に配列したバー(アレイ)96を、基板95の左から順に第1、第2・・第5列まで配置してある。また、図中x−y座標軸は、図10の第2の実施の形態と同様に基板中央を原点Oとして設定してある。
(Third embodiment)
FIG. 11 shows a planar optical circuit according to the third embodiment of the present invention, in which the unit optical circuit 84 chip of FIG. 9 used in the second embodiment of the present invention is laid out on a 4-inch substrate. Is shown. As shown in FIG. 11, bars (arrays) 96 in which chips are arranged in the vertical direction are arranged in order from the left of the substrate 95 to the first, second, and fifth rows. Further, the xy coordinate axes in the figure are set with the center of the substrate as the origin O as in the second embodiment of FIG.

本発明の第2の実施の形態と異なる本実施の形態の特徴は、第1に、チップの回転はせずに、通常通り格子状にチップ90をレイアウトしたことである。また、第2に斜め蒸着時にスリット状の開口を設けた後述の遮蔽材を用いた点である。これらの特徴とその効果に関して以下に説明する。   The feature of the present embodiment, which is different from the second embodiment of the present invention, is that the chip 90 is laid out in a grid pattern as usual without rotating the chip. Second, a shielding material described later provided with a slit-like opening during oblique deposition is used. These features and their effects are described below.

図12は、本実施の形態における斜め蒸着時の設定を示す模式図である。本実施の形態が本発明の第1の実施の形態および第2の実施の形態と異なる点は、基板95と蒸着源97との間にスリット状の開口98を有する遮蔽材99を設けた点である。ここで遮蔽材99は1mm厚のアルミ板とし、スリット開口87の寸法は、図9の単位光回路90のうち8個のミラー部が露出できるように幅10mmとし、長さは12cmとする。この遮蔽板99を、基板95の表面から1mm離して基板95と並行に設置し、かつスリット開口98の長辺方向とx座標軸とのなす角βsが上記バー96の傾きと等しくなるように、図12に示す通りにセットする。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the settings during oblique deposition in the present embodiment. This embodiment is different from the first and second embodiments of the present invention in that a shielding material 99 having a slit-like opening 98 is provided between the substrate 95 and the vapor deposition source 97. It is. Here, the shielding material 99 is an aluminum plate having a thickness of 1 mm, and the slit opening 87 has a width of 10 mm and a length of 12 cm so that eight mirror portions of the unit optical circuit 90 in FIG. 9 can be exposed. The shielding plate 99 is placed 1 mm away from the surface of the substrate 95 in parallel with the substrate 95, and the angle βs formed by the long side direction of the slit opening 98 and the x coordinate axis is equal to the inclination of the bar 96. Set as shown in FIG.

この状態で、斜め蒸着工程は以下のように5回に分けて行う。すなわち、図12の(a)に示すように、蒸着源97に対して第1列のバーのミラー部がスリット開口98から露出するようにマスク(遮蔽板)99をセットし、蒸着角θ1で第1回目の斜め蒸着を行う。   In this state, the oblique deposition process is performed in five steps as follows. That is, as shown in FIG. 12A, the mask (shielding plate) 99 is set so that the mirror part of the bar in the first row is exposed from the slit opening 98 with respect to the vapor deposition source 97, and the vapor deposition angle θ1. The first oblique deposition is performed.

次に、第2列のバー96のミラー部が露出するように図12の(a)中の矢印の方向にマスク99を並行移動し、図12の(b)に示すように、加えて蒸着角がθ2となるように、蒸着源97に対する基板95とマスク99の向きを変更する。この状態で第2回目の斜め蒸着を行う。後はこれと同様に、第3列から第5列まで順次マスク99を並行移動して第3回目から第5回目の斜め蒸着を行う。このとき、蒸着源97と座標原点との距離Dは27cmで一定とし、基板95とマスク99をそれぞれ回転シャフト(図示しない)に取り付けて、蒸着角θとマスク開口位置のみを変更している。具体的な蒸着角θは、第1例から第5列のバー96に対して、それぞれθ1=50.6°、θ2=53.2°、θ3=55.8°、θ4=58.4°、θ5=61°である。なお、斜め蒸着を除くほかの工程は本発明の第1、第2の実施の形態で前述したものと全く同様である。   Next, the mask 99 is moved in parallel in the direction of the arrow in FIG. 12A so that the mirror part of the second row of bars 96 is exposed. In addition, as shown in FIG. The orientation of the substrate 95 and the mask 99 with respect to the vapor deposition source 97 is changed so that the angle becomes θ2. In this state, the second oblique deposition is performed. Thereafter, similarly to this, the mask 99 is sequentially moved in parallel from the third row to the fifth row, and the third to fifth oblique depositions are performed. At this time, the distance D between the vapor deposition source 97 and the coordinate origin is constant at 27 cm, and the substrate 95 and the mask 99 are respectively attached to a rotating shaft (not shown), and only the vapor deposition angle θ and the mask opening position are changed. The specific deposition angle θ is θ1 = 50.6 °, θ2 = 53.2 °, θ3 = 55.8 °, θ4 = 58.4 ° with respect to the bar 96 in the fifth row from the first example. , Θ5 = 61 °. The steps other than the oblique deposition are exactly the same as those described in the first and second embodiments of the present invention.

以上のようにして実際に作製した本実施の形態の平面光回路のミラー角度は、基板全面にわたって44°〜46°の範囲で精度よく作製されていた。   The mirror angle of the planar optical circuit of the present embodiment actually manufactured as described above was accurately manufactured in the range of 44 ° to 46 ° over the entire surface of the substrate.

このような高いミラー角度精度が得られたのは、斜め蒸着によって生じる角度分布は、ミラー面方向βに沿う方向に対しては発生せず、これと直交する方向に対して一様な分布が発生するという前述した現象を応用して、回路レイアウトと蒸着工程の設計を行ったためである。すなわち、本実施の形態では、ミラー面方向βと概略同じ方向βsに沿ってバー状にチップ90を配列し、このバー96を単位として斜め蒸着工程を施している。このようにすれば、一括して同一の斜め蒸着工程を施しても、バー上のミラー角度は均一に作製できることとなる。蒸着源距離D、蒸着角度θは、βsと数式1,2を満たすように決定すればよい。一方、バー96と直交する方向には角度分布が発生するため、同一の蒸着源距離D,蒸着角度θの設定では、残りのバー96の角度がずれてしまう。そのため、蒸着角度θをバー96ごとに変更し、いずれも所望のミラー角度が得られるよう、数式1,2を満たすように蒸着角度θを設定している。なお、D,θ,βsのいずれを変更しても、またその併用でも構わないが、ここでは回転シャフト(図示しない)を用いるだけで容易に実施可能なθの再設定を選択している。   Such high mirror angle accuracy was obtained because the angular distribution produced by oblique deposition does not occur in the direction along the mirror surface direction β, and is uniform in the direction perpendicular to this. This is because the circuit layout and the vapor deposition process are designed by applying the phenomenon described above. That is, in the present embodiment, the chips 90 are arranged in a bar shape along the direction βs that is substantially the same as the mirror surface direction β, and the oblique deposition process is performed with the bar 96 as a unit. In this way, even if the same oblique deposition process is performed collectively, the mirror angle on the bar can be made uniform. The deposition source distance D and the deposition angle θ may be determined so as to satisfy βs and Equations 1 and 2. On the other hand, since an angle distribution is generated in a direction orthogonal to the bar 96, the angles of the remaining bars 96 are shifted when the same deposition source distance D and deposition angle θ are set. Therefore, the vapor deposition angle θ is changed for each bar 96, and the vapor deposition angle θ is set so as to satisfy Equations 1 and 2 so that a desired mirror angle can be obtained in any case. Note that any of D, θ, and βs may be changed or a combination thereof may be used, but here, the resetting of θ that can be easily performed is selected simply by using a rotating shaft (not shown).

前述した本発明の第2の実施の形態によれば、同一の蒸着工程で基板上に形成した複数のミラーを処理することが可能となるが、その一面、ミラー方向の設計が制限されるため、極めて多数のマイクロミラーを設ける場合や、他の光回路と高密度な集積化を行う場合には、不都合となることもある。そのような場合には、蒸着工程の増加と設計の容易さとを勘案して、本実施の形態のように、必要であればD,θの設定の異なる蒸着工程を複数回行えばよい。   According to the second embodiment of the present invention described above, it is possible to process a plurality of mirrors formed on the substrate in the same vapor deposition process, but on the one hand, the design in the mirror direction is limited. When a very large number of micromirrors are provided, or when high-density integration with other optical circuits is performed, it may be inconvenient. In such a case, taking into account the increase in the deposition process and the ease of design, the deposition process with different settings of D and θ may be performed a plurality of times as required, as in this embodiment.

このような工程は、基板95と蒸着源97との間に、ある蒸着工程に対して所定のミラーのみを露出する開口98を有する遮蔽材99を設けることによって可能となる。このとき、開口98は、ランダムな複数の穴でも良く、それをケースに応じて用いてもよいが、本実施の形態で示したような特に直線スリット状の開口98を有する遮蔽材99を用いることは、多くの場合、有効である。なぜなら、前述したようにミラー角度の誤差分布は基板面内のある1方向に生じ、それと直交する方向ではその誤差分布は小さいからである。つまり、ミラー角度の誤差分布の小さい方向に沿ってスリット状の開口98を設ければ、同一の蒸着工程で多くのミラーを処理できるので効率的であり、加えて図11からもわかるように、基板95への光回路レイアウトも単純で多数のチップを配置することができるようになるという大きな利点が生まれる。   Such a process can be performed by providing a shielding material 99 having an opening 98 exposing only a predetermined mirror for a certain vapor deposition process between the substrate 95 and the vapor deposition source 97. At this time, the opening 98 may be a plurality of random holes, which may be used according to the case, but the shielding material 99 having the straight slit-shaped opening 98 as shown in the present embodiment is used. That is often effective. This is because, as described above, the error distribution of the mirror angle occurs in one direction in the substrate surface, and the error distribution is small in the direction orthogonal to the one direction. That is, if the slit-shaped opening 98 is provided along the direction in which the error distribution of the mirror angle is small, it is efficient because many mirrors can be processed in the same vapor deposition process. In addition, as can be seen from FIG. The optical circuit layout on the substrate 95 is simple, and a great advantage is obtained that a large number of chips can be arranged.

(第4の実施の形態)
図13は、本発明の第4の実施の形態に係り、蒸着方向を逆転した光路変換ミラーの形態とその作製方法を説明する模式図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a form of an optical path conversion mirror in which the vapor deposition direction is reversed and a manufacturing method thereof according to the fourth embodiment of the present invention.

上述の第1〜第3の実施の形態では、従来技術と同様に、ミラー溝底部の斜面形成領域が陰となるように、導波路端と対向する端面の側から斜め蒸着を施していたが(図1参照)、これと反対に導波路端の側が陰となるような斜め蒸着工程を用いても、図1に示すような光路変換ミラーを作製することは可能である。後者の蒸着方法に関しては、特許文献2に記載されているように、液状硬化樹脂に対してヌレ性の良い第2のヌレ性制御物質を導波路端側から斜め蒸着しても良いし、あるいは、同方向からリフトオフ用の犠牲層としてCr等を斜め蒸着し、その後、液状硬化樹脂に対してヌレ性の悪い表面処理コートを施し、Crのリフトオフによってこれを除去するといった工程も適用可能である。   In the first to third embodiments described above, as in the prior art, oblique deposition is performed from the end face side facing the waveguide end so that the slope forming region at the bottom of the mirror groove is shaded. (Refer to FIG. 1) On the other hand, it is possible to produce an optical path conversion mirror as shown in FIG. 1 by using an oblique deposition process in which the waveguide end side is shaded. Regarding the latter vapor deposition method, as described in Patent Document 2, a second wettability control substance having good wettability with respect to the liquid curable resin may be obliquely vapor deposited from the waveguide end side, or Further, it is possible to apply a process of obliquely depositing Cr or the like as a sacrificial layer for lift-off from the same direction, and then applying a surface treatment coat with poor wettability to the liquid cured resin and removing this by lift-off of Cr. .

このような蒸着方向が逆になった場合にも、本発明の要点は同様に適用できる。すなわち、図13に示すように、溝幅Gのうち、斜め蒸着の陰になる領域d1を除いた領域d2が、液状硬化樹脂に対してヌレが良く、この領域d2と導波路端と対向する壁面との間にミラー角度δ2の斜面が形成されるのであるから、上述の第1〜第3の実施の形態の議論にこの点だけを加味してやればよい。   The gist of the present invention can be similarly applied even when the vapor deposition direction is reversed. That is, as shown in FIG. 13, in the groove width G, the region d2 excluding the region d1 that is shaded by the oblique deposition is smooth against the liquid cured resin, and this region d2 faces the waveguide end. Since the inclined surface with the mirror angle δ2 is formed between the wall surface and the wall surface, only this point needs to be considered in the discussion of the first to third embodiments.

ミラー角度δ2は、溝深さTの壁面と、領域d2を用いて、   The mirror angle δ2 is determined by using the wall surface of the groove depth T and the region d2.

と書ける。また、斜め蒸着の陰になる領域のd1と導波路側端面とで構成する斜面の角度δ1は、 Can be written. In addition, the angle δ1 of the slope formed by d1 in the area that is the shadow of oblique deposition and the end face on the waveguide side is:

であるから、 Because

である。なお、i番目のミラーの意としてiを表示した。ここで角度δ1iは、これまで扱ってきた導波路端と対向する端面側からの斜め蒸着工程におけるミラー角度そのものに相当しているので、数式1,2をそのまま用いることができる。 It is. In addition, i is displayed as the meaning of the i-th mirror. Here, the angle δ1i corresponds to the mirror angle itself in the oblique deposition process from the end face facing the waveguide end that has been treated so far, and therefore, the equations 1 and 2 can be used as they are.

以上、数式3,4,5が、蒸着方向が逆になった場合にミラー面方向βi、ミラー角δ2iなどのパラメータが満たすべき関係である。これら数式3,4,5を用いて、第1〜第3の実施の形態と同様に設計・作製をすればよい。   As described above, Formulas 3, 4, and 5 are relationships that parameters such as the mirror surface direction βi and the mirror angle δ2i should satisfy when the vapor deposition direction is reversed. Using these mathematical formulas 3, 4, and 5, it is sufficient to design and manufacture in the same manner as in the first to third embodiments.

(第5の実施の形態)
上述した本発明の第1〜第4の実施の形態では、ミラー溝底部の領域に光路変換ミラーを形成する方法として斜め蒸着を用いた光路変換ミラー作製方法について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments of the present invention described above, the optical path conversion mirror manufacturing method using oblique vapor deposition has been described as the method of forming the optical path conversion mirror in the region of the mirror groove bottom. However, the present invention is not limited to this.

図14は、本発明の第5の実施形態を示し、斜め蒸着に代わり、斜め露光を用いた場合の作製工程の一例を示す模式図である。   FIG. 14 shows a fifth embodiment of the present invention, and is a schematic view showing an example of a production process when oblique exposure is used instead of oblique vapor deposition.

図14の(1)に示すように、ミラー溝141を形成した後、図14の(2)に示すように、0.1μm厚のCr142を全面に蒸着し、さらにフォトレジスト143を塗布する。   As shown in FIG. 14 (1), after forming the mirror groove 141, as shown in FIG. 14 (2), Cr 142 having a thickness of 0.1 μm is deposited on the entire surface, and a photoresist 143 is further applied.

その後、図14の(3)に示すように、UVランプ144を基板斜め上方から照射し、フォトレジスト143を感光させる。このとき、端面の陰になった部分のレジストは感光されない。   Thereafter, as shown in FIG. 14 (3), the UV lamp 144 is irradiated from obliquely above the substrate to expose the photoresist 143. At this time, the resist in the shaded area of the end face is not exposed.

その後、図14の(4)に示すように、現像して感光した部分を除去し、図14の(5)に示すように、Crをエッチングによって除去すれば所望の領域のみにCr142を残すことができる。   Thereafter, as shown in FIG. 14 (4), the developed and exposed portions are removed, and as shown in FIG. 14 (5), if Cr is removed by etching, Cr 142 is left only in a desired region. Can do.

ここから後は、斜め蒸着の場合と同様である。すなわち、図14の(5)に示すように、表面処理剤145をコートし、図14の(6)に示すように、このコートした表面処理剤145をCrによってリフトオフすれば、ミラー形成部位146のみ表面処理剤145が除去されたパタンができあがる。このミラー形成部位146に、図14の(7)に示すように、ミラー樹脂147を供給して、斜面を形成した後に、その斜面の表面に金を蒸着すればミラー148が形成できる。   From here onward, the process is the same as in the case of oblique deposition. That is, if a surface treatment agent 145 is coated as shown in (5) of FIG. 14 and this coated surface treatment agent 145 is lifted off by Cr as shown in (6) of FIG. Only the pattern from which the surface treating agent 145 has been removed is completed. As shown in FIG. 14 (7), a mirror resin 147 is supplied to the mirror forming portion 146 to form a slope, and then a mirror 148 can be formed by depositing gold on the surface of the slope.

以上のような方法で光路変換ミラーを形成する場合でも、基本的な考え方は、前述の本発明の第1〜第4の実施の形態に示したのと同様であり、本実施の形態を用いることにより、高い精度でミラー角度を設計・作製することが可能である。また、本実施の形態によれば、特殊な斜め蒸着装置は不要であり、また、光源からのUV光を均一な並行光に変換する高価な光学系を装備した露光機がなくとも、大面積の基板上に光路変換ミラーを形成することが可能となるという利点がある。   Even when the optical path conversion mirror is formed by the method as described above, the basic concept is the same as that shown in the first to fourth embodiments of the present invention, and this embodiment is used. Thus, the mirror angle can be designed and produced with high accuracy. Further, according to the present embodiment, a special oblique vapor deposition apparatus is unnecessary, and a large area can be obtained without an exposure machine equipped with an expensive optical system that converts UV light from a light source into uniform parallel light. There is an advantage that an optical path conversion mirror can be formed on the substrate.

従来の光路変換ミラーの一例を示す図で、(a)はその斜視図、(b)はその断面図、(c)はその斜め蒸着時の状態を説明する斜視図である。It is a figure which shows an example of the conventional optical path conversion mirror, (a) is the perspective view, (b) is the sectional drawing, (c) is a perspective view explaining the state at the time of the diagonal vapor deposition. 本発明における斜め蒸着時の設定、および座標系の全体を示す模式的な図であって、(a)はその斜視図、(b)はそのx−y面投影図である。It is a typical figure which shows the setting at the time of the diagonal vapor deposition in this invention, and the whole coordinate system, Comprising: (a) is the perspective view, (b) is the xy surface projection figure. 本発明における斜め蒸着時の設定および座標系において、個々のミラーと蒸着源との関係を示す模式的な図であって、(a)はその斜視図、(b)はそのS面における断面図である。In the setting and coordinate system at the time of diagonal vapor deposition in this invention, it is a schematic diagram which shows the relationship between each mirror and a vapor deposition source, Comprising: (a) is the perspective view, (b) is sectional drawing in the S surface It is. 本発明を用いない場合のミラー角度分布の一例を示す図であって、(a)はその等高線図、(b)はその3次元プロット図である。It is a figure which shows an example of the mirror angle distribution when not using this invention, Comprising: (a) is the contour map, (b) is the three-dimensional plot figure. 本発明における数式11を用いた場合のミラー面方向βの設計およびミラー角度分布δの一例を示す図であって、(a)はそのβの等高線図、(b)はそのβの3次元プロット図、(c)はそのδの3次元プロット図である。It is a figure which shows an example of the design of mirror surface direction (beta) at the time of using Formula 11 in this invention, and mirror angle distribution (delta), (a) is the contour map of the beta, (b) is the three-dimensional plot of the beta FIG. 4C is a three-dimensional plot of the δ. 本発明における数式12を用いた場合のミラー面方向βの設計およびミラー角度分布δの一例を示す図であって、(a)はそのβの等高線図、(b)はそのβの3次元プロット図、(c)はそのδの3次元プロット図である。It is a figure which shows an example of the design of mirror surface direction (beta) at the time of using Formula 12 in this invention, and mirror angle distribution (delta), (a) is the contour map of the beta, (b) is the three-dimensional plot of the beta FIG. 4C is a three-dimensional plot of the δ. 本発明の第1の実施の形態の平面光回路の構成を示す平面図と一部拡大図である。1A and 1B are a plan view and a partially enlarged view showing a configuration of a planar optical circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態の具体的設計値の一例をまとめた図である。It is the figure which put together an example of the concrete design value of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の単位平面光回路の構成を示す平面図と一部拡大図である。It is the top view and partial enlarged view which show the structure of the unit plane optical circuit of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態の基板レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate layout of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の基板レイアウトを示す平面図である。It is a top view which shows the board | substrate layout of the 3rd Embodiment of this invention. (a),(b)は、本発明の第3の実施の形態の斜め蒸着時の設定を示す模式図である。(A), (b) is a schematic diagram which shows the setting at the time of diagonal vapor deposition of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の構成を示す斜視図(a)および断面図(b)である。It is the perspective view (a) and sectional drawing (b) which show the structure of the 4th Embodiment of this invention. (1)〜(7)は、本発明の第5の実施の形態の光路変換ミラー作製工程を示す模式図である。(1)-(7) is a schematic diagram which shows the optical path conversion mirror preparation process of the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1〜16 光路変換ミラー
21 蒸着源
22 基板
71 Si基板
72 光導波路
ミラー溝73
74 樹脂供給溝
90 単位光回路(チップ)
92 光導波路
95 基板
93 ミラー溝
94 樹脂供給溝
96 バー
97 蒸着源
98 スリット状の開口
99 遮蔽材(マスク)
101 基板
102 コア
103 クラッド
104 光導波路
104A 光導波路端
105 ミラー溝
106 樹脂供給溝
107 斜面
108 光路変換ミラー
109 斜め蒸着の時に影になった部分(網点の部分)
141 ミラー溝
142 Cr
143 フォトレジスト
144 UVランプ
145 表面処理剤
146 ミラー形成部位
147 ミラー樹脂
148 ミラー
1-16 Optical path conversion mirror 21 Deposition source 22 Substrate 71 Si substrate 72 Optical waveguide mirror groove 73
74 Resin supply groove 90 Unit optical circuit (chip)
92 Optical waveguide 95 Substrate 93 Mirror groove 94 Resin supply groove 96 Bar 97 Deposition source 98 Slit-shaped opening 99 Shielding material (mask)
101 Substrate 102 Core 103 Cladding 104 Optical waveguide 104A Optical waveguide end 105 Mirror groove 106 Resin supply groove 107 Slope 108 Optical path conversion mirror 109 Shaded portion (halftone dot portion) during oblique deposition
141 Mirror groove 142 Cr
143 Photoresist 144 UV lamp 145 Surface treatment agent 146 Mirror formation site 147 Mirror resin 148 Mirror

Claims (10)

平坦な基板上に、コアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向する第2の端面とを有して該コアよりも深く形成された溝と、該溝内で該第2の端面に接して設けられて前記光導波路からの出力光を前記基板上方へ導き、および/または前記基板上方からの入力光を前記光導波路へ導くためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとを備えた平面光回路において、
前記各光路変換ミラーは、前記第2の端面と接する第1の辺と、前記溝の底面の一部領域を占める第2の辺と、前記基板に対して傾斜した面を構成する第3の辺とを有する略三角形状断面に形成された反射材支持層と、該反射材支持層の該第3の辺の傾斜面の表面に布設された反射材とから形成されており、
前記溝の底面の前記一部領域を、前記基板斜め上方の所定の定点から該溝を見込んだときに前記第2の端面の陰となる領域として規定し、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとするとき、
x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δiに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式1、数式2で表される関係を満たすように設定されていることを特徴とする平面光回路。
An optical waveguide comprising a core and a clad, a first end surface intersecting with the core of the optical waveguide, and a second end surface facing the first end surface are formed deeper than the core on a flat substrate. A groove formed in contact with the second end face in the groove, and guides output light from the optical waveguide to the upper side of the substrate and / or guides input light from the upper side of the substrate to the optical waveguide. A planar optical circuit including N optical path conversion mirrors (N is an integer of at least 2) for
Each of the optical path conversion mirrors includes a first side in contact with the second end surface, a second side that occupies a partial region of the bottom surface of the groove, and a third surface that is inclined with respect to the substrate. A reflecting material support layer formed in a substantially triangular cross section having sides, and a reflecting material laid on the surface of the inclined surface of the third side of the reflecting material support layer,
The partial region of the bottom surface of the groove is defined as a region that is behind the second end surface when the groove is viewed from a predetermined fixed point obliquely above the substrate, and the surface of the substrate is defined as xy And a distance between the origin of the coordinate system and the fixed point is constant D in an xyz rectangular coordinate system including the fixed point in the yz plane, and a line segment connecting the fixed point and the origin is z When the angle made with the axis is a constant θ,
With respect to a predetermined angle δi that the inclined surface of the optical path conversion mirror arranged at the i-th (i is 1 to N) having x, y coordinates (xi, yi) and the substrate surface, the i-th The angle βi formed by the second end face of the optical path conversion mirror and the x-axis, that is, the angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane, is set so as to satisfy the relationship represented by the following expressions 1 and 2. Planar optical circuit characterized by being made.
平坦な基板上に、コアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向し略並行な第2の端面とを有して該コアよりも深く形成された溝と、該溝内で該第2の端面に接して設けられて前記光導波路からの出力光を前記基板上方へ導き、および/または前記基板上方からの入力光を前記光導波路へ導くためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとを備えた平面光回路において、
前記各光路変換ミラーは、前記第2の端面と接する第1の辺と、前記溝の底面の一部領域を占める第2の辺と、前記基板に対して傾斜した面を構成する第3の辺とを有する略三角形状断面に形成された反射材支持層と、該反射材支持層の該第3の辺の傾斜面の表面に布設された反射材とから形成されており、
前記溝の底面の前記一部領域を、前記基板斜め上方の所定の点から該溝を見込んだときに前記第1の端面の蔭となる部分を除いた領域として規定し、かつ
前記溝の深さをT、第1の端面と第2の端面間の距離をGとし、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記基板斜め上方の定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとするとき、
x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δ2iに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式3、数式4、数式5で表される関係を満たすように設定されていることを特徴とする平面光回路。
An optical waveguide comprising a core and a clad on a flat substrate, a first end face intersecting with the core of the optical waveguide, and a second end face facing the first end face and substantially parallel to the first end face. A groove formed deeply and in contact with the second end face in the groove to guide output light from the optical waveguide to the upper side of the substrate and / or input light from the upper side of the substrate. In a planar optical circuit including N (N is an integer of at least 2) optical path conversion mirrors for guiding to a waveguide,
Each of the optical path conversion mirrors includes a first side in contact with the second end surface, a second side that occupies a partial region of the bottom surface of the groove, and a third surface that is inclined with respect to the substrate. A reflecting material support layer formed in a substantially triangular cross section having sides, and a reflecting material laid on the surface of the inclined surface of the third side of the reflecting material support layer,
The partial region of the bottom surface of the groove is defined as a region excluding a portion that becomes a ridge of the first end surface when the groove is viewed from a predetermined point obliquely above the substrate, and the depth of the groove X, z, which includes a fixed point on the diagonally upper side of the substrate in the yz plane, and the distance between the first end surface and the second end surface is G, the surface of the substrate is the xy plane. In a rectangular coordinate system, when the distance between the origin of the coordinate system and the fixed point is a constant D, and the angle between the line segment connecting the fixed point and the origin to the z axis is a constant θ,
With respect to a predetermined angle δ2i that the inclined surface of the optical path conversion mirror arranged at the i-th (i is 1 to N) having x, y coordinates (xi, yi) and the substrate surface, the i-th An angle βi formed by the second end surface of the optical path conversion mirror with the x axis, that is, an angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane satisfies the relationships represented by the following formulas 3, 4, and 5. A planar optical circuit characterized by being set as follows.
前記平面光回路は、同一の単位光回路パタンを複数個基板面内に配置したものであり、
前記単位光回路パタンは、少なくともひとつ以上の前記光路変換ミラーを備え、
前記単位光回路パタン上に設けたx′−y′座標系において、前記光路変換ミラーの前記溝の前記第2の端面とx′軸とのなす角をβ″とし、前記単位光回路パタンのx′軸と前記x−y−z直角座標系におけるx軸とのなす角をβ′とするとき、
これらβ、β″の和(β′+β″)が、前記βiとして、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記各単位光回路パタンを配置したことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の平面光回路。
The planar optical circuit has a plurality of identical unit optical circuit patterns arranged on the substrate surface,
The unit optical circuit pattern includes at least one optical path conversion mirror,
In the x′-y ′ coordinate system provided on the unit optical circuit pattern, an angle formed by the second end face of the groove of the optical path conversion mirror and the x ′ axis is β ″, and the unit optical circuit pattern When the angle between the x ′ axis and the x axis in the xyz rectangular coordinate system is β ′,
The unit optical circuit patterns are set such that the sum (β ′ + β ″) of β and β ″ satisfies the formula 1 and the formula 2, or the formula 3, the formula 4, and the formula 5 as the βi. The planar optical circuit according to claim 1, wherein the planar optical circuit is arranged.
前記所定の定点が、前記光路変換ミラーを形成するための斜め蒸着工程で用いる蒸着源の位置、または前記光路変換ミラーを形成するための斜め露光工程で用いる露光源の位置であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の平面光回路。   The predetermined fixed point is a position of an evaporation source used in an oblique evaporation process for forming the optical path conversion mirror or an exposure source position used in an oblique exposure process for forming the optical path conversion mirror, The planar optical circuit according to claim 1. 平坦な基板上にコアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路の光路を該基板の上方向に変換するためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとが形成された平面光回路の作製方法において、
前記平面光回路の面内の所定の部位に、前記導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向する第2の端面とを有すると共に、前記クラッド表面から前記コアまでよりも深い矩形断面の溝を形成する溝形成工程と、
次いで、前記溝に対して前記第2の端面側の斜め上方の定点に位置する蒸着源から該溝に向かって特定の物質を蒸着する斜め蒸着工程と、
次いで、前記定点から前記溝を見込んだときに前記第2の端面の陰となる該溝の底面の一部領域と該第2の端面とからなるコーナー部に液状硬化物質を充填し、しかる後に、該液状硬化物質を硬化させて傾斜面を形成し、その後、該傾斜面上に反射材を付着して前記光路変換ミラーを形成するミラー形成工程とを有し、
前記斜め蒸着工程において、前記基板の表面をx−y面とし、前記定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の蒸着距離を同一のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす蒸着角を同一のθとし、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δiに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式1、数式2で表される関係を満たすように予め設定されており、同一の前記蒸着距離Dと同一の前記蒸着角θで一括してN個の前記光路変換ミラーの斜め蒸着を行なうことを特徴とする平面光回路の作製方法。
An optical waveguide composed of a core and a clad and N optical path conversion mirrors (N is an integer of at least 2) for converting the optical path of the optical waveguide in the upward direction of the substrate were formed on a flat substrate. In a method for producing a planar optical circuit,
A first end face that intersects the core of the waveguide and a second end face that faces the first end face at a predetermined portion in the plane of the planar optical circuit; and from the cladding surface to the core. A groove forming step for forming a deep rectangular cross-section groove;
Next, an oblique deposition step of depositing a specific substance toward the groove from an evaporation source located at a fixed point obliquely above the second end face with respect to the groove;
Next, when the groove is viewed from the fixed point, a liquid curable substance is filled into a corner portion formed by a partial region of the bottom surface of the groove and the second end surface which is behind the second end surface, and thereafter Forming a tilted surface by curing the liquid curable material, and then forming a light path conversion mirror by attaching a reflective material on the tilted surface,
In the oblique vapor deposition step, the surface of the substrate is the xy plane, and the vapor deposition distance between the origin of the coordinate system and the fixed point is the same in an xyz rectangular coordinate system including the fixed point in the yz plane. D, and the vapor deposition angle formed by the line connecting the fixed point and the origin to the z axis is the same θ, and is arranged at the i-th (i is 1 to N) with x, y coordinates (xi, yi). With respect to a predetermined angle δi formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror and the substrate surface, an angle βi formed by the second end surface of the i-th optical path conversion mirror and the x axis, that is, in an xy plane The angle βi representing the mirror surface direction is set in advance so as to satisfy the relationship represented by the following formulas 1 and 2, and N at the same time with the same deposition distance D and the same deposition angle θ. The planar optical circuit is characterized in that the optical path conversion mirror is obliquely deposited. Manufacturing method.
平坦な基板上にコアおよびクラッドから成る光導波路と、該光導波路の光路を該基板の上方向に変換するためのN個(Nは少なくとも2以上の整数)の光路変換ミラーとが形成された平面光回路の作製方法において、
前記平面光回路の面内の所定の部位に、前記導波路のコアと交わる第1の端面と該第1の端面と対向する第2の端面とを有すると共に、前記クラッド表面から前記コアまでよりも深い矩形断面の溝を形成する溝形成工程と、
次いで、前記溝に対して前記第1の端面側の斜め上方の定点に位置する蒸着源から該溝に向かって所定の物質を蒸着する斜め蒸着工程と、
次いで、前記定点から前記溝を見込んだときに前記第1の端面の陰となる部分を除いた該溝の底面の一部領域と該第2の端面とからなるコーナー部に液状硬化物質を充填し、しかる後に、該液状硬化物質を硬化させて傾斜面を形成し、その後、該傾斜面上に反射材を付着して前記光路変換ミラーを形成するミラー形成工程とを有し、
前記斜め蒸着工程において、前記溝の深さをT、第1の端面と第2の端面間の距離をGとし、かつ前記基板の表面をx−y面とし、前記基板斜め上方の定点をy−z面に含むx−y−z直角座標系において該座標系の原点と前記定点間の距離を一定のDとし、前記定点と前記原点とを結ぶ線分がz軸となす角を一定のθとし、x,y座標(xi,yi)とするi番目(iは1〜N)に配置された前記光路変換ミラーの前記傾斜面が前記基板面となす所定の角度δ2iに対して、該i番目の前記光路変換ミラーにおける前記第2の端面がx軸となす角βi、すなわちx−y面におけるミラー面方向を表わす角βiが、下記の数式3、数式4、数式5で表される関係を満たすように予め設定されており、同一の前記蒸着距離Dと同一の前記蒸着角θで一括してN個の前記光路変換ミラーの斜め蒸着を行なうことを特徴とする平面光回路の作製方法。
An optical waveguide composed of a core and a clad on a flat substrate and N optical path conversion mirrors (N is an integer of at least 2) for converting the optical path of the optical waveguide in the upward direction of the substrate were formed. In a method for producing a planar optical circuit,
A first end face that intersects the core of the waveguide and a second end face that faces the first end face at a predetermined portion in the plane of the planar optical circuit; and from the cladding surface to the core. A groove forming step for forming a deep rectangular cross-section groove;
Next, an oblique deposition step of depositing a predetermined substance toward the groove from a deposition source located at an obliquely upper fixed point on the first end face side with respect to the groove;
Then, when the groove is seen from the fixed point, a liquid curable substance is filled in a corner portion formed by a partial region of the bottom surface of the groove and a portion of the second end surface excluding a portion that is shaded by the first end surface. Thereafter, the liquid curable material is cured to form an inclined surface, and then a reflecting material is attached on the inclined surface to form the optical path conversion mirror,
In the oblique deposition step, the depth of the groove is T, the distance between the first end face and the second end face is G, the surface of the substrate is the xy plane, and the fixed point obliquely above the substrate is y. -In the xyz rectangular coordinate system included in the -z plane, the distance between the origin of the coordinate system and the fixed point is a constant D, and the angle between the line segment connecting the fixed point and the origin to the z axis is constant. With respect to a predetermined angle δ2i formed by the inclined surface of the optical path conversion mirror disposed at the i-th (i is 1 to N) having x, y coordinates (xi, yi) and the substrate surface, θ An angle βi formed by the second end face of the i-th optical path conversion mirror and the x-axis, that is, an angle βi representing the mirror surface direction in the xy plane is expressed by the following Expression 3, Expression 4, and Expression 5. Is set in advance so as to satisfy the relationship, and the same deposition distance D and the same deposition angle θ. A method for producing a planar optical circuit, wherein oblique deposition of N optical path conversion mirrors is performed collectively.
前記定点の位置に前記蒸着源の代わりに露光光源を配置し、該露光光源から前記溝に向かって露光することにより、前記溝底面の一部領域に前記液状硬化物質を充填可能にさせる斜め露光工程を、前記斜め蒸着工程の代わりに用い、該斜め露光工程において、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記βiが予め設定されていることを特徴とする請求項5または6に記載の平面光回路の作製方法。   An oblique exposure that allows an exposure light source to be disposed in place of the vapor deposition source at the fixed point, and allows exposure to the groove from the exposure light source so that a partial region of the groove bottom can be filled with the liquid curable substance. The process is used instead of the oblique vapor deposition process, and in the oblique exposure process, the βi is set in advance so as to satisfy the expression 1 and the expression 2, or the expression 3, the expression 4, and the expression 5. The method for producing a planar optical circuit according to claim 5 or 6, wherein: 前記平面光回路は、同一の単位光回路パタンを複数個基板面内に配置したものであり、
前記単位光回路パタンは、少なくともひとつ以上の前記光路変換ミラーを備え、
前記単位光回路パタン上に設けたx′−y′座標系において、前記光路変換ミラーの前記溝の前記第2の端面とx′軸とのなす角をβ″とし、前記単位光回路パタンのx′軸と前記x−y−z直角座標系におけるx軸とのなす角をβ′とするとき、
これらβ、β″の和(β′+β″)が、前記βiとして、前記数式1および前記数式2、または前記数式3、前記数式4、前記数式5を満たすように、前記各単位光回路パタンの配置を設定することを特徴とする請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の平面光回路の作製方法。
The planar optical circuit has a plurality of identical unit optical circuit patterns arranged on the substrate surface,
The unit optical circuit pattern includes at least one optical path conversion mirror,
In the x′-y ′ coordinate system provided on the unit optical circuit pattern, an angle formed by the second end face of the groove of the optical path conversion mirror and the x ′ axis is β ″, and the unit optical circuit pattern When the angle between the x ′ axis and the x axis in the xyz rectangular coordinate system is β ′,
The unit optical circuit patterns are set such that the sum (β ′ + β ″) of β and β ″ satisfies the formula 1 and the formula 2, or the formula 3, the formula 4, and the formula 5 as the βi. The method for manufacturing a planar optical circuit according to claim 5, wherein the arrangement of the planar optical circuit is set.
前記斜め蒸着工程または前記斜め露光工程において、前記基板と蒸着源、または前記基板と前記露光光源との間に、遮蔽材を設けるとともに、
該遮蔽材は一部に開口を有し、該開口を通じて、同一の前記D,前記θに対して基板面内のミラー方向βiを設定した複数の前記光路変換ミラーの部位のみを前記蒸着源または前記露光光源に対して露出し、それ以外の部位はマスクすることを特徴とする請求項5ないし8のいずれかに記載の平面光回路の作製方法。
In the oblique vapor deposition step or the oblique exposure step, a shielding material is provided between the substrate and the vapor deposition source, or between the substrate and the exposure light source,
The shielding material has an opening in a part, and through the opening, only the portions of the plurality of optical path conversion mirrors in which the mirror direction βi in the substrate plane is set with respect to the same D and θ are the deposition source or 9. The method for producing a planar optical circuit according to claim 5, wherein the planar light circuit is exposed to the exposure light source and masks other portions.
前記遮蔽材の前記開口がスリット状であることを特徴とする請求項9に記載の平面光回路の作製方法。   The method for manufacturing a planar optical circuit according to claim 9, wherein the opening of the shielding material has a slit shape.
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