JP2007163630A - 導波路型光伝送モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく溝上部の縁を基板表面の垂直方向に対してテーパ状に形成できる導波路型光伝送モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】基板２上に導波路３を形成した光導波路素子５に、光学部材６を組み込んだ導波路型光伝送モジュール１の製造方法において、光導波路素子５に、導波路３と交わるように光学部材６を挿入するための溝７を形成した後、光導波路素子５をプラズマ中でスパッタエッチングし、溝７上部の縁８を基板２表面の垂直方向に対してテーパ状にエッチングして導波路型光伝送モジュールを形成する方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信で使用され、基板上に導波路を形成した光導波路素子に、光学部材を組み込んだ導波路型光伝送モジュールの製造方法に関する。

近年、光ファイバ通信では、１本の光ファイバに２つの波長の光を用いた双方向通信の開発が進められている。この場合、２つの波長を分離するために、光導波路と波長多重フィルタを組み合わせた構造が一般的である。

一般的な構造は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような光伝送モジュール３１である。モジュール３１は、基板３２上に形成した光導波路３３をオーバークラッド３４で覆い、光導波路３３の一部に溝３５を形成し、その溝３５に波長多重フィルタ３６を挿入することで、ある特定の波長の光を透過、別の特定の波長の光を反射させて、２つの波長の光の分離を行う構成である。

このモジュール３１は、導波路基板３２を形成した後に、溝３５を形成し、その溝３５に波長多重フィルタ３６を差し込み、樹脂などで固定することにより、実現している。その際、溝幅とフィルタ３６の厚さが大きく異なると、フィルタ３６が傾いて挿入された状態となりやすく所望の特徴を実現することができなくなる。そのため、溝３５の幅はフィルタ３６の幅よりも５〜１０μｍ程度広いことが望まれる。溝幅とフィルタ３６の厚さが近い大きさの場合、逆に溝３５へのフィルタ３６の挿入作業が困難になり、作業時間の拡大、歩留まりの低下などの問題が発生する。

そのため、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、特許文献１の光伝送モジュール４１には、基板４２上に光導波路４３を形成した後、溝４５上部（モジュール表面側）の部分をダイシングによりテーパ状に形成し、溝４５にフィルタ４６の挿入をしやすくする構造が記載されている。

特開２００５−１９５６１５号公報

しかしながら、モジュール４１では、ダイシングで溝４５上部を斜めに加工する際には、加工精度が必要であり、例えば４５°の角度を選択した場合、溝４５上部１０μｍだけを斜めに加工することは非常に困難であり、コア（光導波路４３）の部分まで加工されると、使用できなくなるおそれがある。

したがって、従来の方法では、精度よく溝４５上部を垂直方向にテーパ状に形成することは困難である。

そこで、本発明の目的は、精度よく溝上部の縁を基板表面の垂直方向に対してテーパ状に形成できる導波路型光伝送モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、基板上に導波路を形成した光導波路素子に、光学部材を組み込んだ導波路型光伝送モジュールの製造方法において、上記光導波路素子に、上記導波路と交わるように上記光学部材を挿入するための溝を形成した後、上記光導波路素子をプラズマ中でスパッタエッチングし、上記溝上部の縁を上記基板表面の垂直方向に対してテーパ状にエッチングして上記溝の開放幅が上記溝の下面よりも大きい導波路型光伝送モジュールを形成する導波路型光伝送モジュールの製造方法である。

請求項２の発明は、上記プラズマが、アルゴン、窒素、酸素、ＣＨＦ₃ 、Ｃ₃ Ｆ₈のうち少なくとも１種類のガスあるいは混合ガスを導入したプラズマである請求項１記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法である。

請求項３の発明は、上記溝上部の縁を上記基板表面の垂直方向に対して４５°±１５°にテーパ状にエッチングする請求項１または２記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法である。

請求項４の発明は、上記溝の開放幅が、上記光学部材の幅に対して１．５倍以上である請求項１〜３いずれかに記載の導波路型光伝送モジュールである。

請求項５の発明は、上記光学部材は、上記溝に挿入固定される光学フィルタである請求項１〜４いずれかに記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法である。

本発明によれば、精度よく溝上部の縁を基板表面の垂直方向に対してテーパ状に形成することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態を示す導波路型光伝送モジュールの製造方法を用いて作製した導波路型光伝送モジュールの上面図、図１（ｂ）はその側面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係る導波路型光伝送モジュール１は、基板２上にコアとなる光導波路（導波路）３を形成し、基板２と光導波路３を覆うようにオーバークラッド４で覆って構成される光導波路素子５に、光学部材として光学フィルタ（波長分割多重フィルタ）６を組み込んで主に構成される。

基板２としては石英ガラス基板あるいはＳｉ基板を用いる。光導波路３は、Ｙ分岐を構成する２本の光導波路３ａ，３ｂと、これら光導波路３ａ，３ｂに接続される１本の光導波路と３ｃからなる。光学フィルタ６は、所定の波長帯域の光を透過し、それ以外の波長帯域の光は反射するものである。光学フィルタ６としては、例えば、屈折率の異なる誘電体を多層に積み上げた誘電体多層膜フィルタを用いる。

光導波路３ｃの途中となる光導波路素子の表面には、光導波路３ｃと交わる（図１（ａ）では直交する）ように、光導波路素子５の片側面から反対側面へ貫通する略凹状の溝（挿入溝）７が形成される。この溝７は、光学フィルタ６を挿入して固定するためのものである。溝７の溝幅Ｗ１は、光学フィルタ６の幅ｆより約５μｍだけ広くなるように形成する。

溝７の上部の縁８は、基板２の表面の垂直方向に対してテーパ状に加工したテーパ加工部７ｔとなっている。テーパ加工部７ｔは、基板２の垂直方向に対して４５°±１５°でテーパ状に加工して形成するとよい。このテーパ加工部７ｔの下端は、光導波路３の位置よりも上側となるようにする。好ましくは、テーパ加工部７ｔの下端から光導波路３までの高さｈを１０μｍ以上とする。

モジュール１は、例えば、光導波路３ａに半導体レーザ（ＬＤ）を接続し、光導波路３ｂに伝送路となる光ファイバを接続し、光導波路３ｃにフォトダイオード（ＰＤ）を接続した状態で光通信に使用される。

ここで、光学フィルタ６で反射する光の波長はＬＤが出射する光の波長であり、光学フィルタ６を透過する光の波長はＰＤが受光する光の波長であるものとする。この場合、ＬＤから出射した光は、光導波路３ａを伝送し、光学フィルタ６で反射し、光導波路３ｂを伝送して光ファイバに入射する。また、光ファイバから出射した光は、光導波路３ｂを伝送し、光学フィルタ６を透過し、光導波路３ｃを伝送してＰＤで受光される。

次に、モジュール１の製造方法を説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ＣＶＤ装置などにより、基板２上に光導波路３を形成し、基板２と光導波路３をオーバークラッド４で覆って光導波路素子５を作製する。この光導波路素子５に、機械加工などにより、光導波路３と交わる（図２（ａ）では直交する）ように溝７を形成する。

その後、図２（ｂ）に示すように、光導波路素子５をプラズマ中でスパッタエッチングし、溝７上部の縁８を基板２表面の垂直（図２（ｂ）では上下）方向に対して４５°±１５°にテーパ状にエッチングし、テーパ加工部７ｔを形成する。

プラズマとしては、アルゴン（Ａｒ）、窒素、酸素、ＣＨＦ₃ 、Ｃ₃ Ｆ₈のうち少なくとも１種類のガスあるいは混合ガスを導入したプラズマを用いるとよい。

最後に、図２（ｃ）に示すように、溝７の上方から光学フィルタ６を挿入し、樹脂で固定することでモジュール１が完成する。

本実施の形態の作用を説明する。

モジュール１は、溝７上部の縁８を基板２の垂直方向に対して４５°±１５°にテーパ状に加工した形状である。このように溝７の形状を実現することにより、テーパ加工部７ｔでは溝７の開放幅Ｗ２が広くなるので、より簡単に光学フィルタ６を挿入できるようになる。

例えば、通常の作業では、溝幅Ｗ１が３５μｍ程度、光学フィルタ６の幅ｆが３０μｍであり、フィルタ挿入作業に許される許容幅は５μｍしかない。また、溝７の角度と光学フィルタ６の角度もきちんと合わせこんだ状態で挿入しなければならない。そのため、溝７に光学フィルタ６を挿入する作業は、わずか５μｍの許容幅しかなかった。

本実施の形態に係る製造方法を利用し、溝７の上部の縁８を４５°で５μｍ加工することにより、溝７の開放幅Ｗ２は４５μｍとなり、フィルタ６の幅ｆとの差が１５μｍとなるため、許容幅は従来と比べ３倍となり、モジュール１の組み立て作業性が格段に向上する。

さらに、溝７の上部がテーパ状になっているので、テーパ加工部７ｔの広い上端から光学フィルタ６を挿入した後は、光学フィルタ６が溝７（テーパでない部分）に自然に案内される。この点からも、モジュール１の組み立て作業性が格段に向上する。従って、溝７に光学フィルタ６を挿入しやすくするために、溝７の開放幅Ｗ２はフィルタ６の幅ｆの１．５倍以上あると良い。ただし、テーパ角度が４５°±１５°かつ高さｈ≧１０μｍを満たさなければならない。

また、溝７を形成した後に、酸素、窒素、Ａｒ、ＣＨ₃ 、Ｃ₃ Ｆ₈ などのうち少なくとも１種類のガスあるいは混合ガスのプラズマ中で、スパッタエッチングを行うことにより、溝７上部の２箇所の縁８が選択的にエッチングされ、その場所にある一定の角度の面が精度よく形成される。この際のガスあるいは混合ガスの流量や圧力をコントロールすることにより、形成される面の角度、エッチングレートを制御することができる。

したがって、溝７の上部を機械加工ではなく、スパッタエッチングで再加工することで、精度よく溝７の上部を基板２の表面の垂直方向に対してテーパ状に広げる（形成する）ことができる。

上記実施の形態では、溝７の上部の縁８を基板２の表面の垂直方向に対してテーパ状に形成する例で説明したが、溝の側部の縁８を基板２の側面の垂直方向に対してテーパ状に形成してもよい。この場合、テーパ加工部の末端は、光導波路に達しないようにテーパ加工部の末端から光導波路までの長さを１０μｍ以上にする。これによっても、上述したのと同じ作用効果が得られる。

また、光導波路素子としては、図１（ａ）の光導波路３に限られず、光導波路３を複数本並列に並べたものを用いてもよい。この場合、溝７は１つでもよいが、各光導波路３に対応した枚数の光学フィルタを用いる。

図１（ａ）は本発明の好適な実施形態を示す導波路型光伝送モジュールの製造方法を用いて作製した導波路型光伝送モジュールの上面図、図１（ｂ）はその側面図である。 本発明の導波路型光伝送モジュールのプロセスフローを示す図である。 図３（ａ）は従来の光伝送モジュールの一例を示す上面図、図３（ｂ）はその側面図である。 図４（ａ）は従来の光伝送モジュールの一例を示す上面図、図４（ｂ）はその側面図である。

符号の説明

１ 導波路型光伝送モジュール
２ 基板
３ 導波路
５ 光導波路素子
６ 光学フィルタ（光学部材）
７ 溝
８ 縁

Claims (5)

1. 基板上に導波路を形成した光導波路素子に、光学部材を組み込んだ導波路型光伝送モジュールの製造方法において、上記光導波路素子に、上記導波路と交わるように上記光学部材を挿入するための溝を形成した後、上記光導波路素子をプラズマ中でスパッタエッチングし、上記溝上部の縁を上記基板表面の垂直方向に対してテーパ状にエッチングして上記溝の開放幅が上記溝の下面よりも大きい導波路型光伝送モジュールを形成することを特徴とする導波路型光伝送モジュールの製造方法。
2. 上記プラズマが、アルゴン、窒素、酸素、ＣＨＦ₃ 、Ｃ₃ Ｆ₈のうち少なくとも１種類のガスあるいは混合ガスを導入したプラズマである請求項１記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法。
3. 上記溝上部の縁を上記基板表面の垂直方向に対して４５°±１５°にテーパ状にエッチングする請求項１または２記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法。
4. 上記溝の開放幅が、上記光学部材の幅に対して１．５倍以上である請求項１〜３いずれかに記載の導波路型光伝送モジュール。
5. 上記光学部材は、上記溝に挿入固定される光学フィルタである請求項１〜４いずれかに記載の導波路型光伝送モジュールの製造方法。
   

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