JP2008209904A - 双方向光送受信モジュール、光送受信器、及び双方向光送受信モジュール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ字状光導波路と誘電体多層膜フィルタを用いた分波器を備え低コストでかつ良好な特性を有する双方向光送受信モジュール等を提供する。
【解決手段】誘電体多層膜フィルタ３を形成すべき端面１２の形成と光モジュールの分離とを別工程とし、Ｖ字状光導波路２の交差部での誘電体多層膜フィルタ３を形成すべき端面をドライエッチングで形成して高い平滑性を実現し、かつ、光モジュールの分離面を上記端面１２から少なくとも３〔μｍ〕以上離れた位置に設定することで発光素子の分離工程による切断面の荒れから上記の平滑な端面１２を保護し、その面上に誘電体多層膜フィルタ３を形成する構造とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、双方向光送受信モジュール等に係り、特に低コストで高性能な分波特性を備えた双方向光送受信モジュール、光送受信器及びその製造方法及び双方向光送受信モジュール製造方法に関する。

一芯の光ファイバに相異なる２波長の光を双方向に伝送し、同時双方向通信を行なう双方向光送受信モジュールが提案されている。例えば、図１６（特許文献１の図１に対応）に示す双方向光送受信モジュールは、光導波路基板１０１と、この光導波路基板１０１上にＶ字型に配設された第１の光導波路１０４及び第２の光導波路１０５と、この第１及び第２の光導波路１０４，１０５の交差部（図１６の右端部）にほぼ垂直な切断面をなして設置された端面１０２と、この端面１０２に当接された多層膜光フィルタ１０３とを備えている。

更に、この双方向光送受信モジュールは、前記第２の光導波路１０５の外端面に光接続された光ファイバ１０７と、前記多層膜光フィルタ１０３に対向して配置された受光部（受光素子）１０６と、前記第１の光導波路１０４の外端面に光接続された発光素子１０８とを示す。符号１１１は光学樹脂層を示す。

この図１６に示すモジュールでは、まず、第１の波長光Ａに着目すると、発光素子１０８から第１の波長光Ａが第１の光導波路１０４に射出されると、多層膜光フィルタ１０３で反射され第２の光導波路１０５を通り光ファイバ７へ送り出される。次に、第２の波長光Ｂが光ファイバ７を介して第２の光導波路１０５に入射されると、この第２の波長光Ｂの場合は、多層膜光フィルタ１０３を透過して受光部１０６に到達し電気信号に変換・検出される。

このようにして、波長の異なる二つの光を使って、１芯の光ファイバで双方向の通信を行なうことができる。このとき、第１の波長光Ａは透過せずに反射し、第２の波長光Ｂは透過するが反射しないという波長の違いによる選択的な動作が多層膜光フィルタ１０３で実行される（多層膜光フィルタ１０３の分波特性）。この多層膜光フィルタ１０３の分波特性は、理想特性からずれると不必要な第１の波長光Ａの透過等の送受信間の混信（漏話）を引き起こすので、このモジュールの性能にとって重要な特性となっている。

又、図１７（特許文献２の図１に対応）に示す双方向光送受信モジュールでは、光導波路基板２０１上にクラッド層２０３を設け、その中央部内に前記光導波路基板２０１に沿ってＶ字型光導波路２２３が設置され、先端面に配置されるＶ字型光導波路２２３の交差部に当接して誘電体多層膜フィルタ２１４が装備され、これによって分波ユニット（図１７（ａ））が構成されている。ここで、符号２１５は半田膜を示す。この図１７（ａ）に開示された分波ユニットは、図１７（ｂ）上に積層されるようになっている。符号２０４は位置合わせマークを示す。

図１７（ｂ）は、前述した分波ユニットを保持するもう一方のユニット（図面右側）であり、これを組合せて双方向光送受信モジュールが構成されている。
この図１７（ｂ）では、マルチモード直線光導波路基板２５１上で、手前側に、前述した分波ユニットを設置する位置合わせ領域が設けられ、前記直線光導波路基板２５１上の奥側にオーバクラッド層２３３が積層され、その中に直線光導波路２２１ａを収納装備され、前記オーバクラッド層２３３の奥側の端面に１３１０〔ｎｍ〕遮断多層膜フィルタ２１４ａが設置されている。そして、この１３１０〔ｎｍ〕遮断多層膜フィルタ２１４ａに対向して受信用フォトダイオード２１０とサブマウント２５２が順次積層された状態に組み立てられている。

この図１７の例にあっては、実際には直線光導波路基板２５１の図１７における手前側に直線光導波路基板２５１自身が延設され、この延設された領域に前記Ｖ字状光導波路２２３に係合する光ファイバーと発光素子が装備されるようになっている。即ち、この例では、光ファイバ固定用Ｖ溝を備えたもう一方のユニット（図面右側）を組合せて双方向光送受信モジュールが構成されるようになっている。そして、ここでも、上述した図１６の例と同様に、波長の違いによる選択的な動作を行なう誘電体多層膜フィルタ２１４ａが使用されている。ここで、符号２０７はダイシング溝を示し、符号２１２は凹みを示し、符号２１５ａは半田膜を示し、符号２０４は位置合わせマークを示す。
特開２００４−２８７１８６ 特開２００２−３１７４８

上述した二つの関連する技術は、光送受信モジュールの構造は異なっているが、これら誘電体多層膜フィルタは、その形成方法が何ら具体的には開示されていないことから、光導波路基板を分離するためのダイシング面に直に形成されているものと解し得る。かかる場合、ダイシング面に形成された誘電体多層膜フィルタは、ダイシング時に生じるダイシング面の表面荒れの影響を回避することが困難な場合が多く、十分な分波特性を得ることが出来ないという不都合がある。

本発明の目的は、双方向光送受信モジュールの分離工程における切断面の荒れが分波特性に与える影響を回避し、所望の分波特性を簡素な構成と低コストな製作方法で安定的に得ることが出来る双方向光送受信モジュール、光送受信器、および光送受信モジュール製造方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る双方向光送受信モジュールは、一芯光ファイバによる二波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子と、前記発光素子に結合され、基板上に形成された双方向性光導波路と、前記光導波路の折返し構造の端面に形成され、前記発光素子からの送信光を反射する特性と外部からの受信光を透過させる特性とを備えた誘電体多層膜フィルタとを有し、
前記光導波路の折返し構造の端面は、前記基板の端面に対して内側に後退した位置に配置されていることを特徴とするものである。

本発明に係る双方向光送受信器は、双方向光送受信モジュールと、前記双方向光送受信モジュールへ光信号を入力する発光素子を外部から送信用電気信号をもって駆動制御する発光素子駆動制御手段と、前記双方向光送受信モジュールからの受信光信号を受信素子で光電変換した受信信号を外部へ向けて出力する受信信号出力手段とを有し、
前記双方向モジュールは、
一芯光ファイバによる二波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子と、
前記発光素子に結合され、基板上に形成された双方性光導波路と、
前記光導波路の折返し構造の端面に形成され、前記発光素子からの送信光を反射する特性と外部からの受信光を透過させる特性とを備えた誘電体多層膜フィルタとを有し、
前記光導波路の折返し構造の端面は、前記基板の端面に対して内側に後退した位置に配置されていることを特徴するものである。

本発明に係る双方向光送受信モジュールの製造方法は、基板上に双方向性導波路を形成し、前記光導波路の折返し構造の位置に前記光導波路に対して垂直な端面を前記基板の端面から内側に後退させた位置に形成することを特徴とするものである。

本発明によると、滑らかな端面を形成できるので、その上に形成される誘電体多層膜のフィルタは高性能な分波特性を有し、送信光が受信光に混入しない高性能な双方向光送受信モジュールを、またこれを利用した双方向光送受信器を、更には簡素な構成と低コストな双方向光送受信モジュールの製造方法を安定的に提供することができる。

次に、本発明にかかる一実施形態を、図１に基づいて説明する。
図１において、本実施形態における双方向光送受信モジュールは、一芯光ファイバによる二波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子である半導体レーザ４と、この半導体レーザ（発光素子）４に係合されたＶ字状光導波路２とが例えばＳｉ基板１上に装備され、前記Ｖ字状光導波路２の交差部位置の端面１２に敷設され前記半導体レーザ（発光素子）４からの送信光を反射する特性と外部からの受信光を透過させる特性とを備えた誘電体多層膜である誘電体多層膜フィルタ３とを備えている。

この双方向光送受信モジュールは、更に、前記Ｖ字状光導波路２の交差部に位置する前記端面１２がエッチングで形成され、この端面１２と同一の側面で当該端面１２よりも外部に向けて突設した位置に前記基板１のダイシング面１５が形成されている。なお、端面１２とダイシング面１５とは、段差１Ａの幅寸法だけずれた位置に存在している。

このため、基板ダイシングと端面形成を同時に行なっていた方法とは異なり、端面１２がエッチングによって滑らかに形成され、更に、基板ダイシング時にダイシング器具がその端面１２に接触しないような段差１Ａの構造を備えているので、ダイシング時にダイシング器具が前記端面１２に接触するのを防止する。このため、加工時に端面１２が荒れるのを有効に回避することができ、分波特性に与える悪影響を回避され、品質のよい誘電体多層膜（誘電体多層膜フィルタ３）が形成でき、簡素な構成と低コストな作成方法で所望の分波特性を安定的に得ることができる。

以下、これを更に詳述する。図１は、波長の異なる２つの光（１３１０ｎｍ、１４９０ｎｍ）を使って、１芯の光ファイバで双方向通信を行なう機能を備えた本双方向光送受信モジュールを模式的に示すものである。

符号１はＳｉ基板を示す。このＳｉ基板１上には、断面が矩形に形成されたＶ字状光導波路２が形成されている。そして、このＶ字状光導波路２，２の交差位置には、滑らかな端面１２が形成され、端面１２には、誘電体多層膜フィルタ３が形成されている。さらに、端面１２は、基板１の端面１５に対して距離Ｌだけ後退（引っ込んだ）した位置に配置されている。
一方のＶ字状光導波路２の一端には発光素子としての半導体レーザ（光源）４が光結合され、他方のＶ字状導波路２の他端には光ファイバ６が光結合されている。更に、Ｖ字状光導波路２の交差部に形成された誘電体多層膜フィルタ３には、受光素子としてのフォトダイオード５が基板１の端面１５に取り付けられて配置されている。

このＶ字状光導波路２は、Ｓｉ基板１上に、少なくとも下部クラッド層（屈折率ｎ１）、コア層（屈折率ｎ２）、上部クラッド層（屈折率ｎ３）を順次有し、横方向への光の伝播を抑えた断面矩形のＶ字状状の光導波路として構成されている。ここで、各層の屈折率の関係は、ｎ１＜ｎ２で、且つｎ２＞ｎ３である。

誘電体多層膜フィルタ３は、波長の異なる２つの光の一方は反射し、他方は透過するという分波機能を備えるように、Ｖ字状光導波路２の交差部位置の垂直な端面１２上に薄膜形成技術によって形成されている。このとき端面１２に荒れがあると、この分波特性が劣化し、微弱な受信光に送信光が混入し、この双方向光送受信モジュールの受信Ｓ／Ｎ（信号対雑音比）特性が劣化してしまう。

そこで、本実施形態においては、関連する技術に見られるような光導波路端面形成工程と光送受信モジュール分離工程とを一つの分離（ダイシング）工程によって一体的に形成するのではなく、光導波路端面形成工程を光送受信モジュール分離工程とは別の独立した工程としている。

即ち、前述の光導波路が交差する位置に、ドライエッチングでなめらかな端面１２を先ず形成し、その後、この端面１２にダイシング器具が接触しないように光送受信モジュール基板１を分離する。すなわち、端面１２は、基板１の端面１５に対して距離Ｌだけ後退（引っ込んだ）した位置に配置されている。具体的には、端面１２と基板１の分離（ダイシング）面である端面１５との間には、少なくとも３〔μｍ〕程度（若しくはそれ以上）の段差１Ａが設けられている（図７参照）。この段差１Ａを備えた構造によって、基板１のダイシング時にダイシング器具が前記端面１２に接触し当該端面１２が荒面となるのが防止されている。

次に、上記した双方向光送受信モジュールの動作を説明する。まず、送信光としての波長１３１０〔ｎｍ〕の光に着目すると、発光素子である半導体レーザ４から波長１３１０〔ｎｍ〕の光が一方のＶ字状光導波路２に射出されると、誘電体多層膜光フィルタ３で反射されて他方のＶ字状光導波路２を通り光ファイバ６へ送り出される。

次に、波長１４９０〔ｎｍ〕の光が、光ファイバ６を介して他方のＶ字状光導波路２に入射されると、誘電体多層膜光フィルタ３を透過して受光部であるフォトダイオード５に到達し電気信号に変換・検出される。このとき、誘電体多層膜光フィルタ３で波長１３１０〔ｎｍ〕の光が全反射せず、透過すると、本来の受信光である波長１４９０〔ｎｍ〕の光と共にフォトダイオード５に入り、妨害雑音となり、本光モジュールの特性を劣化させるので、上述したような本実施形態に特有の構成をもって高性能の分波特性を実現し、受信品質を維持している。

尚、通信相手方の光送受信器にも、上記双方向光送受信モジュールと同様のモジュールを利用できるが、そのときは、誘電体多層膜フィルタの分波特性が「逆の特性」、即ち、波長１３１０〔ｎｍ〕の光を透過し、波長１４９０〔ｎｍ〕の光を反射するという特性を備えている必要がある。

以上のような構成を備えた本双方向光送受信モジュールは、光送受信モジュール分離工程と光導波路交差部での端面形成工程とを分離し、段差を設ける、すなわち、Ｖ字状導波路２の交差部に位置する端面１２を基板１の端面１５に対して後退した位置に配置することで、基板１の端面１５をダイシングする際にダイシングによる影響を端面１２に与えないようにしたので、端面１２に形成される誘電体多層膜フィルタの分波特性を格段に向上でき、双方向光送受信モジュールとして優れた特性を得ることができる。

（製造方法）
次に、図２乃至図１３に基づいて本実施形態における双方向光送受信モジュールの製造方法について説明する。

図２は、双方向光送受信モジュールの製造方法における各工程を表したフローチャートである。又、図３乃至図１２は、図２の各工程に対応した模式図である。

前述した双方向光送受信モジュールは、まず、基板（シリコン基板：Ｓｉ基板）１上にＶ字状導波路２を形成する導波路形成工程と、この形成された前記Ｖ字状光導波路２の交差部位置に前記Ｖ字状光導波路２に対して垂直な端面１２をエッチングで形成する端面形成工程と、この形成された端面１２に対して当該端面１２と同一の側面で且つ当該端面１２よりも外部に向けて突設した位置にて前記基板１をダイシング加工するダイシング加工工程と、このダイシング加工後に、前記端面１２に送信光波長を反射し且つ受信光波長を透過せしめる誘電体多層膜（誘電体多層膜フィルタ）３を形成する誘電体多層膜形成工程とを備えている。

これにより、基板ダイシングと端面形成を同時に行なっていた製作方法とは異なり、エッチングによって端面が形成されるのでその端面は滑らかであり、さらにその端面にダイシング器具が接触しないような段差構造をつくりダイシングしているので、切断面の荒れがあっても分波特性に与える影響が回避され、品質のよい誘電体多層膜が形成でき、簡素な構成と低コストで所望の分波特性を備えた光送受信モジュールを安定的に得ることができる。

ここで、上述したダイシング加工工程では、基板１を分離しない程度の浅いダイシング加工にとどめて置き、前記誘電体多層膜形成工程では、前記誘電体多層膜３の形成をウェハ一括処理で行なうようにすると共に、その後に、完全分離加工を実行するように構成してもよい（図１３参照）。

又、この双方向光送受信モジュールの製造手順にあっては、上述した場合と同様に、まず、基板１上にＶ字状導波路２を形成する導波路形成工程と、この形成された前記Ｖ字型光導波路２の交差部位置に前記Ｖ字状光導波路２に対して垂直な端面１２（図７の右側面）をエッチングで形成する端面形成工程と、前記端面１２に送信光波長を反射し且つ受信光波長を透過せしめる誘電体多層膜３の形成をウェハ一括処理で行なう誘電体多層膜形成工程と、この形成された端面１２に対して当該端面１２と同一の側面で且つ当該端面１２よりも外部に向けて突設した位置にて前記基板１をダイシング加工するダイシング加工工程と、を備えた構成としてもよい。

以下、これについて更に詳述する。
図２のステップＳ１０１からステップＳ１０３の手順によって、まず、Ｖ字状光導波路２が形成される（Ｖ字状光導波路形成工程Ａ）。

即ち、図３に示すように、Ｓｉ基板上１にＰＳＧ（リン添加シリカガラス）、ＧＰＳＧ（ゲルマニウム・リン添加ガラス）の順に堆積させ、下部クラッド層７（屈折率ｎ１）、コア層８（屈折率ｎ２）を形成し、さらに、コア断面矩形のＶ字状導波路２を形成すべき位置にレジストパターンＡ９を形成する（Ｖ字状導波路形成工程１：前工程、ステップＳ１０１）。

次に、図４に示す様にレジストパターンＡ９をマスクとしてドライエッチングによりＶ字状導波路２のコアにパターンを転写する（Ｖ字状導波路形成工程Ｂ：コア形成工程、ステップＳ１０２）。
次に、図５に示すように、ＰＳＧ（リン添加シリカガラス）を堆積させて上部クラッド層１０（屈折率ｎ３）を形成し、その内部にＶ字状導波路２が形成される（Ｖ字型導波路形成工程Ｃ：上部クラッド層形成工程、ステップＳ１０３）。

次に、図６と図７に示すように、半導体レーザ４、及び光ファイバ６の設置予定位置に、各々Ｖ字状光導波路２との光接続を可能とするように上部クラッド層１０に垂直端面を作成する。同時に、誘電体多層膜フィルタ３を形成するためＶ字状光導波路２の交差部にも垂直端面を作成する（端面形成工程）。

即ち、図６には、このためのエッチングマスク用のレジストパターンＢ１１を形成する工程を示している（端面形成工程Ａ―レジストパターン形成工程、ステップＳ１０４）。又、図７は、このレジストパターンＢ１１をエッチングマスクとして用いて、上部クラッド層１０をＳｉ基板１の上面までドライエッチングし、前述した端面を作成する工程を示している（端面形成工程２―エッチング工程、ステップＳ１０５）。これによって、Ｖ字状光導波路２と半導体レーザ４及び光ファイバ６との光接続をする端面、更に、誘電体多層膜フィルタ３を形成すべき滑らかな端面１２を得る。

次に、図８に示すようにレジストパターンＢ１１を除去し、光ファイバ６が適切な位置に配置される様に断面Ｖ字型の溝１３を形成する（断面Ｖ型溝形成工程、ステップＳ１０６）。この図８には、本実施形態に係る滑らかな端面１２とＳｉ基板１の切断面との段差を説明するために、Ｓｉ基板の切断シロ１４が明示されている。

次に、図９に示すように、ウェハ上に一括形成される双方向光送受信モジュールをＶ字状導波路の交差部に直角方向（ここでは「縦方向」と呼ぶ）に分離し、双方向光送受信モジュールが横方向に複数個つながったバーの状態にする。このとき、ダイシングにより前述した滑らかな端面１２を傷つけないよう、少なくとも３〔μｍ〕以上の段差が形成されるような位置の切断面Ａ１５で分離する（光モジュール縦方向分離工程、ステップＳ１０７）。尚、この分離工程は約１〔ｍｍ〕の深さにまで及ぶ必要があり、ドライエッチングのみで行なう製法は生産性の点から現実的ではない。

次に、図１０に示すように、滑らかな端面１２上に誘電体多層膜フィルタ３を周知慣用されるスパッタにより形成する（誘電体多層膜形成工程、ステップＳ１０８）。通常、この工程は光モジュールが横方向に複数個並ぶバーの状態で行われるため、これを明示するために横隣の光モジュール１６を図中に示した。

次に、図１１に示すように、光モジュールをバーの状態から、「横方向の」ダイシングにより、それぞれの光モジュールに分離する（光モジュール横方向ダイシング工程、ステップＳ１０９）。この時、切断面Ｂ１７が誘電体多層膜フィルタ３と交差すると、誘電体多層膜フィルタ３のカケやハガレを誘発して製品の歩留り低下や信頼性低下を招くので、前述の滑らかな端面１２がこの切断面Ｂ１７と分離されていることが望ましい。このため、前述した端面形成のエッチング工程（ステップＳ１０５）において、横方向に隣接する光モジュールの境界の上部クラッド層等もエッチングしておくのが望ましい。

最終的に、図１２に示す様に半導体レーザ４、フォトダイオード５、光ファイバ６が所定の位置に配置されることによって（素子配置工程、ステップＳ１１０）、本実施形態にかかる誘電体多層膜フィルタ３の分波特性を用いた双方向光送受信モジュールが完成する。本発明の趣旨とは異なるので上記半導体レーザ４、フォトダイオード５等に対する電気配線については詳細を省略するが、適宜、接続されるものとする。

又、図８において滑らかな端面１２の形成時に十分に深いエッチングを行うか、若しくは端面１２に平行なダイシングを適当な深さで停止することで、図１３に示すようにウェハ１８の状態のままで誘電体多層模様フィルタ３部分を、一括形成することも可能となっている。

上述した製造方法により、第１の効果は、光モジュールの縦方向分離工程とは別のドライエッチング工程で平滑性の高い端面および誘電体多層膜フィルタを形成することができ、分波特性の優れた双方向光送受信モジュールを提供することができる。
更に、横方向の光モジュール分離工程時に前述した誘電体多層膜フィルタにダイシングの切りシロが接触しないことで、誘電体多層膜フィルタ３のハガレや欠けによる信頼性の低下を防ぐことが可能となり、信頼度の高い双方向光送受信モジュールを高い歩留りで製造することが可能となった。

又、上述した説明では、誘電体多層膜フィルタ３の形成は、光モジュールが縦方向に分離されたバー状態で行なわれるものとして説明したが、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、光導波路形成ウェハ１８のままで誘電体多層膜フィルタ３を一括形成することも可能である。
そのためには、上述した製作工程において、図７に示す滑らかな端面１２形成のエッチング時に、図１３（ａ）に示すように、光導波路形成ウェハ１８に端面１２及び端面１５を形成する際に十分深いエッチングＥを行い、次に図１３（ｂ）に示すように、前記十分なエッチンングを行った前記ウェハ１８を傾けた状態で多層膜原料フロー１９を堆積させて誘電体多層膜フィルタ３を端面１２及び端面１５及びエッチング部Ｅに亘って形成し、図９に示すダイシング工程を行なわないか、若しくは、図９に示す「光モジュール縦方向分離工程（ステップＳ１０７）」において、端面１２に平行なダイシングを適切な深さで停止するなどして、光モジュール基板１を分離しない状態で多層薄膜形成をウェハ一括でおこなってもよい。

これにより、ウェハの一括処理による誘電体多層薄膜フィルタの形成ができ、製作時のバー状の光モジュールの搬送、設定等が簡略化できるという効果を奏する。

（双方向光送受信器４０について）
上述した双方向光送受信モジュール３０は、実際には、図１４に示す双方向光送受信器４０として使用される。
この双方向光送受信器４０、上述した双方向光送受信モジュール３０と、この双方向光送受信モジュール３０が備えている前記発光素子（半導体レーザ）４を外部から送信用電気信号をもって駆動制御する発光素子駆動制御手段４１と、前記受信素子としてのフォトダイオード５にて光電変換された受信信号を外部へ向けて出力する受信信号出力手段４２とを備えて構成されている。

このため、発光素子（半導体レーザ）４は、発光素子駆動制御手段４１に制御されて差動し所定の通信用の送信光を前述したＶ字状光導波路２を介して光ファイバ６へ送り出すことが可能となる。一方、光ファイバ６を介して外部から受信した受信光は、Ｖ字状光導波路２を介して導入され誘電体多層膜フィルタ３を介して受光素子（フォトダイオード）５に送り込まれ電気信号に変換されて受信外部へ送り出され、これによって双方向光送受信が成立することとなる。

この双方向光送受信器４０についても主体は双方向光送受信モジュール３０であり、当該双方向光送受信モジュール３０が改善されている。このため、双方向光送受信モジュール３０が滑らかな端面を備えているので、その上に形成される誘電体多層膜のフィルタは高性能な分波特性を有し、送信光が受信光に混入しない高性能な双方向光送受信モジュールを、又、これを利用した双方向光送受信器は、更には簡素な構成と低コストな双方向光送受信モジュールの製造方法を安定的に提供することができる。

なお、以上の実施形態では、図１に示すように、双方向性光導波路２としてＶ字状光導波路を用い、その交差位置を折返し構造としてが、これに限られるものではない。なお、折返し構造とは、２波長の光信号を分波する機能を実行する構造を意味する。Ｖ字状光導波路２に代えて、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すような双方向性光導波路２を用いてもよいものである。図１５（ａ）に示す双方向性光導波路２は、多モード干渉型（ MMI; Multi-Mode Interference ）の光導波路を用いてもよいものである。図１５（ａ）に示す多モード干渉型光導波路２は、折返し構造の端面１２にフィルタ３を有し、折返し構造の端面１２は、基板１の端面に対して内側に後退した位置に配置されている。図１５（ｂ）に示す双方向性光導波路２は、方向性結合型（ DC; Directional Coupling ）の光導波路を用いてもよいものである。図１５（ａ）に示す方向性結合型光導波路２は、折返し構造の端面１２にフィルタ３を有し、折返し構造の端面１２は、基板１の端面に対して内側に後退した位置に配置されている。

さらに、本発明の他の実施形態にかかる双方向光送受信モジュールは、一芯光ファイバによる２波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子と受光素子と基板上に形成されたＶ字状光導波路及びその交差部位置の端面に形成された前記発光素子からの光を反射すると共に受信光を透過し、前記受光素子に導く誘電体多層膜フィルタを備え、前記端面はエッチングで形成され、この端面と前記基板のダイシング面とはダイシング時にダイシング器具が前記端面に接触するのを防止するための段差を有し、前記端面に前記受光素子誘電体多層膜が形成された構成としてもよいものである。

このため、基板ダイシングと端面形成を同時に行なっていた方法とは異なり、端面がエッチングによって滑らかに形成され、さらに、基板ダイシング時にダイシング器具がその端面に接触しないような段差構造を備えているので、ダイシング時にダイシング器具が前記端面に接触するのを防止する。このため、加工時に端面が荒れるのを有効に回避することができ、分波特性に与える悪影響を回避され、品質のよい誘電体多層膜が形成でき、簡素な構成と低コストな作成方法で所望の分波特性を安定的に得ることができる。

本発明の他の実施形態にかかる双方向光送受信モジュールの製造方法は、基板上にＶ字状導波路を形成する工程と、前記Ｖ字状光導波路の交差部位置に前記Ｖ字状光導波路に対して垂直な端面をエッチングで形成する端面形成工程と、その端面とダイシング器具が接触するのを防止するための段差を隔てた位置で他の双方向光送受信モジュールの前記基板からのダイシングを行なうダイシング工程と、この端面に送信光波長を反射すると共に受信光波長を透過する誘電体多層膜を形成する誘電体多層膜形成工程とを備える構成としてもよいものである。

本発明の他の実施形態に係る双方向光送受信モジュールの製造方法は、基板上にＶ字状導波路を形成する導波路形成工程と、この形成された前記Ｖ字状光導波路の交差部位置に前記Ｖ字状光導波路に対して垂直な端面をエッチングで形成する端面形成工程と、前記端面に送信光波長を反射し且つ受信光波長を透過せしめる誘電体多層膜の形成をウェハ一括処理で行なう誘電体多層膜形成工程と、この形成された端面に対して当該端面と同一の側面で且つ当該端面よりも外部に向けて突設した位置にて前記基板をダイシング加工するダイシング加工工程とを備えた構成としてもよいものである。

これにより、ウェハの一括処理による誘電体多層薄膜フィルタの形成ができ、製作時のバー状の光送受信モジュールの搬送や設定等が簡略化できるという利点がある。前述したダイシング加工工程では、基板を分離しない程度の浅いダイシング加工にとどめて置き、前記誘電体多層膜形成工程では、前記誘電体多層膜の形成をウェハ一括処理で行なうようにすると共に、その後に、完全分離加工を実行するように構成してもよい。

本発明の一実施形態にかかる双方向光送受信モジュールを示す斜視図（模式図）である。 図１に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示すフローチャートである。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、前工程であるＶ字状導波路の形成工程１を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、Ｖ字状導波路の形成工程２（コア形成工程）を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、Ｖ字状導波路形成工程３（上部クラッド層形成工程）を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、端面形成工程１（レジストパターン形成工程）を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、端面形成工程２（エッチング工程）を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、断面Ｖ型溝形成工程を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、光モジュール縦方向分離工程を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、誘電体多層膜形成工程を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、光モジュール横方向分離工程を示す説明図である。 図２に開示した双方向光送受信モジュールの製造手順を示す図で、発光素子等の素子配置工程を示す説明図である。 図７，図８に開示した滑らかな端面に形成する誘電体多層膜をウェハのまま一括形成するようにした製造方法の例を示す説明図である。 双方向光送受信モジュールを主体とする光送受信器の一例を示す説明図である。 本発明の実施形態で用いる双方向性光導波路の他の例を示す平面図である。 関連する例を示す斜視図である。 他の関連する例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 基板（シリコン基板，Ｓｉ基板）
１Ａ 段差
２ Ｖ字状光導波路
３ 誘電体多層膜フィルタ（誘電体多層膜）
４ 発光素子（半導体レーザ）
５ 受光素子（フォトダイオード）
６ 光ファイバ
７ 下部クラッド層
８ 荒れた端面（コア層）
９ レジストパターンＡ
１０ 上部クラッド層
１１ レジストパターンＢ
１２ 滑らかな端面
１３ Ｖ溝
１４ Ｓｉ基板の切断シロ
１５ 切断面Ａ
１６ 横隣の光モジュール
１７ 切断面Ｂ
１８ 光導波路形成ウェハ
１９ 多層膜原料フロー

Claims (14)

1. 一芯光ファイバによる二波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子と、
   前記発光素子に結合され、基板上に形成された双方向性光導波路と、
   前記光導波路の折返し構造の端面に形成され、前記発光素子からの送信光を反射する特性と外部からの受信光を透過させる特性とを備えた誘電体多層膜フィルタとを有し、
   前記光導波路の折返し構造の端面は、前記基板の端面に対して内側に後退した位置に配置されていることを特徴とする双方向光送受信モジュール。
2. 前記光導波路の折返し構造の端面と前記基板の端面との間には段差が形成され、前記端面は、前記段差により前記基板の端面に対して位置がずれている請求項１に記載の双方向光送受信モジュール。
3. 前記光導波路の折返し構造の端面がエッチングにより形成され、前記基板の端面がダイシングにより形成されている請求項２に記載の双方向光送受信モジュール。
4. 前記光導波路の折返し構造の端面及び前記基板の端面がエッチングにより形成されている請求項２に記載の双方向光送受信モジュール。
5. 前記光導波路の折返し構造の端面と前記基板の端面とは、少なくとも３〔μｍ〕の距離をもって位置ズレしている請求項２に記載の双方向光送受信モジュール。
6. 双方向光送受信モジュールと、
   前記双方向光送受信モジュールへ光信号を入力する発光素子を外部から送信用電気信号をもって駆動制御する発光素子駆動制御手段と、
   前記双方向光送受信モジュールからの受信光信号を受信素子で光電変換した受信信号を外部へ向けて出力する受信信号出力手段とを有し、
   前記双方向モジュールは、
   一芯光ファイバによる二波長光の同時双方向通信を行なうための発光素子と、
   前記発光素子に結合され、基板上に形成された双方向性光導波路と、
   前記光導波路の折返し構造の端面に形成され、前記発光素子からの送信光を反射する特性と外部からの受信光を透過させる特性とを備えた誘電体多層膜フィルタとを有し、
   前記光導波路の折返し構造の端面は、前記基板の端面に対して内側に後退した位置に配置されていることを特徴する双方向光送受信器。
7. 基板上に双方向性導波路を形成し、
   前記光導波路の折返し構造の位置に前記光導波路に対して垂直な端面を前記基板の端面から内側に後退させた位置に形成することを特徴とする双方向光送受信モジュールの製造方法。
8. 前記光導波路の折返し構造の端面と前記基板の端面との間に段差を形成し、前記端面を前記段差により前記基板の端面に対して位置がずれた位置に形成する請求項７に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
9. 前記光導波路の折返し構造の端面をエッチングにより形成され、前記基板の端面がダイシングにより形成されている請求項７に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
10. 前記光導波路の折返し構造の端面及び前記基板の端面をエッチングにより形成する請求項７に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
11. 前記光導波路の折返し構造の端面に、送信光波長を反射し且つ受信光波長を透過させる誘電体多層膜を形成する請求項７に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
12. 基板を分離しない程度にエッチング加工或いはダイシング加工を施し、前記端面に誘電体多層膜を形成する請求項１１に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
13. 前記基板を傾けた状態で原料フローを堆積させて前記誘電体多層膜を形成する請求項１２に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。
14. 前記誘電体多層膜の形成をウェハ状態で行なう請求項１３に記載の双方向光送受信モジュールの製造方法。

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