JP2009192955A - Optically functional element and method of manufacturing the same - Google Patents

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Kuniyoshi Omori
邦芳 大森
Takao Sagawa
孝夫 佐川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optically functional element which is easily manufactured and improves its manufacturing yield. <P>SOLUTION: The optically functional element includes: a light emitting element 12 as a light source; a dielectric substrate 14 with an optical waveguide 20 formed; and a light receiving element 16 for converting light to electricity. Light from the light emitting element 12 is modulated by an external electric signal, with the modulated light output as an electric signal by the light receiving element 16. The optical waveguide 20 is composed of an input waveguide part 20a formed on the surface 14a of the dielectric substrate 14, branching waveguide parts 20b, 20c divided from the input waveguide part 20a to receive modulation by the external electric signal, and an output waveguide part 20d connected to the modulation part. The optically waveguide 20 is designed such that a plurality of groups of optical waveguides 20A, 20B are formed in the dielectric substrate 14 and that the differences of the designed length of the two branching waveguide parts 20b, 20c in each group are different from each other. The light emitting element 12 and the light receiving element 16 are selected in the optical waveguides of the plurality of groups and arranged in a manner coupling to the optical waveguide that can generate a desired bias phase difference. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源としての発光素子と、光導波路が形成された誘電体基板と、光を電気に変換する受光素子と、を備えて、光源からの光を外部電気信号によって変調し、その変調された光を受光素子により電気信号として出力する光機能素子及びその製造方法に関する。   The present invention includes a light-emitting element as a light source, a dielectric substrate on which an optical waveguide is formed, and a light-receiving element that converts light into electricity, and modulates the light from the light source with an external electric signal and modulates the light The present invention relates to an optical functional element that outputs the emitted light as an electrical signal by a light receiving element and a method for manufacturing the same.

従来、この種の変調機能を持つ光機能素子としては、特許文献1または2に記載されたものが知られており、これらの特許文献に記載された構成は概ね図23に示すものとなっている。   Conventionally, as an optical functional element having this type of modulation function, those described in Patent Documents 1 and 2 are known, and the configuration described in these Patent Documents is generally as shown in FIG. Yes.

図において、112は光源としての発光素子、114は誘電体基板、116は受光素子であり、誘電体基板114上には、光導波路120が形成されて、光導波路120は、例えば、マッハツェンダ型の光干渉器を構成しており、発光素子112と受光素子116は、光導波路120の両側に対向するように配置されている。   In the figure, 112 is a light emitting element as a light source, 114 is a dielectric substrate, 116 is a light receiving element, an optical waveguide 120 is formed on the dielectric substrate 114, and the optical waveguide 120 is, for example, a Mach-Zehnder type An optical interferometer is configured, and the light emitting element 112 and the light receiving element 116 are disposed so as to face both sides of the optical waveguide 120.

そして、発光素子112から出力された光は集光レンズ122によって集光されて、誘電体基板114の端面から光導波路120の一端へと入射される。光導波路120において、2つの分岐導波路部分に分岐され、外部電気信号によって、一方の分岐導波路部分において、または両方の分岐導波路部分において逆の変調を受けた後、再び合波されて、光導波路120の他端から出射し、集光レンズ124によって集光されて、受光素子116によって受光される。   The light output from the light emitting element 112 is collected by the condenser lens 122 and is incident on one end of the optical waveguide 120 from the end face of the dielectric substrate 114. In the optical waveguide 120, it is branched into two branch waveguide parts, subjected to reverse modulation in one branch waveguide part or in both branch waveguide parts by an external electric signal, and then multiplexed again. The light is emitted from the other end of the optical waveguide 120, collected by the condenser lens 124, and received by the light receiving element 116.

所望のバイヤス位相差をつけて、変調の感度を高めるために、2つの分岐導波路部分は所定の長さの差異を持つように設計される。   In order to give the desired bias phase difference and increase the sensitivity of the modulation, the two branch waveguide sections are designed to have a predetermined length difference.

特開平6−27427号公報JP-A-6-27427 特開2003−131182号公報JP 2003-131182 A

しかしながら、上記長さの差異は数十nm程度の非常に僅かな差であるために、前記所望のバイヤス位相差を得るために要求される加工精度は非常に高く、製造が困難で歩留まりが悪い、という問題がある。   However, since the difference in length is a very slight difference of about several tens of nanometers, the processing accuracy required to obtain the desired bias phase difference is very high, the manufacturing is difficult, and the yield is poor. There is a problem.

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、その目的は、製造を容易にし、歩留まりを向上させることができる光機能素子及びその製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an optical functional element capable of facilitating manufacture and improving yield and a method for manufacturing the same.

上記課題を解決するために、本発明は、光源としての発光素子と、光導波路が形成された誘電体基板と、光を電気に変換する受光素子と、を備えて、前記光導波路は、前記誘電体基板にそれぞれ形成された、入力導波路部分と、該入力導波路部分から分かれた2つの分岐導波路部分と、該分岐導波路部分が合流した出力導波路部分とからなり、前記発光素子からの光を、前記外部電気信号によって分岐導波路部分の少なくともいずれか一方において変調し、その変調された光を前記受光素子により電気信号として出力する光機能素子において、
前記光導波路は、複数の組が前記誘電体基板に形成されており、各組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が組ごとで異なるように設計されており、
前記発光素子及び前記受光素子は、上記複数組形成された光導波路の中のうちの選択された光導波路に結合するように配置されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention includes a light emitting element as a light source, a dielectric substrate on which an optical waveguide is formed, and a light receiving element that converts light into electricity, The light emitting element, comprising: an input waveguide portion formed on a dielectric substrate; two branch waveguide portions separated from the input waveguide portion; and an output waveguide portion where the branch waveguide portions merge In the optical functional element that modulates the light from at least one of the branched waveguide portions by the external electric signal and outputs the modulated light as an electric signal by the light receiving element,
The optical waveguide is designed such that a plurality of sets are formed on the dielectric substrate, and the difference in design length between the two branch waveguide portions of each set is different for each set.
The light emitting element and the light receiving element are disposed so as to be coupled to a selected optical waveguide among the plurality of sets of optical waveguides.

請求項2記載の発明は、請求項1記載のものにおいて、ある組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が、使用する光の波長λに対して1/4λに相当する長さであるのに対して、別の組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が0であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the difference in design length between a pair of two branching waveguide portions is a length corresponding to 1 / 4λ with respect to the wavelength λ of the light used. On the other hand, the difference between the design lengths of two branching waveguide portions in another set is zero.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の前記複数組の光導波路が、前記誘電体基板の表面にそれぞれ形成され、前記発光素子は、該誘電体基板の裏面側から前記表面に対して直交する方向に沿って前記入力導波路部分の始端に向けて光を出射するものであり、
前記入力導波路部分の前記始端には、前記表面に対して直交する方向からの光を入力導波路部分に向ける変向手段が設けられることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, the plurality of sets of optical waveguides according to the first or second aspect are respectively formed on a surface of the dielectric substrate, and the light emitting element is formed on the surface from the back side of the dielectric substrate. The light is emitted toward the start end of the input waveguide portion along a direction orthogonal to the
The start end of the input waveguide portion is provided with a turning means for directing light from a direction orthogonal to the surface to the input waveguide portion.

請求項4記載の発明は、光源としての発光素子と、光導波路が形成された誘電体基板と、光を電気に変換する受光素子と、を備えて、前記発光素子からの光を外部電気信号によって変調し、その変調された光を前記受光素子により電気信号として出力する光機能素子の製造方法において、
同一の誘電体基板に、入力導波路部分と、該入力導波路部分から分かれた2つの分岐導波路部分と、該分岐導波路部分が合流した出力導波路部分とからなる光導波路を、複数組形成し、その際に、各組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が互いに異なるようにし、各組の前記入力導波路部分の始端が近接するようにし、
発光素子からの光をすべての組の前記入力導波路部分の始端に向けて出射して、すべての光導波路に光を伝搬させると共に、各組の前記分岐導波路部分に順次、周波数f0の変調信号を印加し前記出力導波路部分の終端に到達した光を受光素子で受光し、該受光素子で変換された電気信号から周波数f0成分と周波数2f0成分とを検波し、周波数f0成分が周波数2f0成分に対して最も優勢となる組を選択し、
選択された光導波路に対して発光素子の最終位置決めを行い、発光素子からの光が選択された光導波路に結合されて、選択された光導波路にのみ光が伝搬されるようにし、且つ外部電気信号を選択された光導波路に印加するようにする、ことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, a light emitting element as a light source, a dielectric substrate on which an optical waveguide is formed, and a light receiving element that converts light into electricity, the light from the light emitting element is converted into an external electric signal. In the method of manufacturing an optical functional element that modulates the modulated light and outputs the modulated light as an electrical signal by the light receiving element,
Multiple sets of optical waveguides comprising an input waveguide portion, two branch waveguide portions separated from the input waveguide portion, and an output waveguide portion joined by the branch waveguide portion on the same dielectric substrate Forming a difference in the design length of the two branch waveguide portions of each set, so that the start ends of the input waveguide portions of each set are close to each other,
Light from the light emitting elements is emitted toward the start ends of the input waveguide portions of all sets to propagate the light to all the optical waveguides, and the frequency f0 is sequentially modulated to the branch waveguide portions of each set. Light that has applied a signal and has reached the end of the output waveguide portion is received by a light receiving element, a frequency f0 component and a frequency 2f0 component are detected from the electrical signal converted by the light receiving element, and the frequency f0 component is a frequency 2f0. Select the pair that has the most dominance over the ingredients,
The final positioning of the light emitting element is performed with respect to the selected optical waveguide, the light from the light emitting element is coupled to the selected optical waveguide so that the light is propagated only to the selected optical waveguide, and external electrical A signal is applied to a selected optical waveguide.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の方法において、前記複数組の光導波路を、前記誘電体基板の表面にそれぞれ形成し、前記発光素子に、誘電体基板の裏面側から前記表面に対して直交する方向に沿って前記入力導波路部分の始端に向けて光を出射させるようにし、
前記入力導波路部分の前記始端には、前記表面に対して直交する方向からの光を入力導波路部分に向ける変向手段を設けることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of the fourth aspect, the plurality of sets of optical waveguides are respectively formed on the surface of the dielectric substrate, and the light emitting element is formed on the surface from the back side of the dielectric substrate. The light is emitted toward the start end of the input waveguide portion along a direction orthogonal to the
The start end of the input waveguide portion is provided with a turning means for directing light from a direction orthogonal to the surface to the input waveguide portion.

少なくとも一方が外部電気信号により変調を受ける2つの分岐導波路部分において所望のバイヤス位相差が発生するように、2つの分岐導波路部分の長さの差異を設計通りに作製することは非常に困難であるが、2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が異なる複数組の光導波路を同じ誘電体基板に同時に作製することによって、製造誤差があっても、いずれかの光導波路の2つの分岐導波路部分の差異を、バイヤス位相差が所望の位相差またはそれに近い位相差となるようにすることができるため、その所望の位相差となる光導波路を選択して使用することで、歩留りを向上させることができる。   It is very difficult to produce the difference in length between the two branch waveguide portions as designed so that a desired bias phase difference is generated in the two branch waveguide portions at least one of which is modulated by an external electric signal. However, by simultaneously manufacturing a plurality of sets of optical waveguides having different design length differences between the two branch waveguide portions on the same dielectric substrate, even if there is a manufacturing error, The difference in the branching waveguide portion can be set so that the bias phase difference becomes a desired phase difference or a phase difference close to the desired phase difference. Therefore, by selecting and using the optical waveguide having the desired phase difference, the yield can be increased. Can be improved.

また、請求項3及び5記載の発明によれば、発光素子からの光点の位置を誘電体基板の表面内における位置として視覚的に捉えることができるので、その光点の位置を前記入力導波路部分の始端に合わせることによって、容易に発光素子の最終位置決めを行うことができるようになる。   According to the third and fifth aspects of the present invention, since the position of the light spot from the light emitting element can be visually grasped as the position in the surface of the dielectric substrate, the position of the light spot is determined as the input guide. By aligning with the start end of the waveguide portion, the final positioning of the light emitting element can be easily performed.

以下、図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の光機能素子の全体斜視図であり、図2はその破断斜視図、図3は平面図、図4は縦断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is an overall perspective view of the optical functional element of the present invention, FIG. 2 is a cutaway perspective view thereof, FIG. 3 is a plan view thereof, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view thereof.

図において、光機能素子10は、光源としての発光素子12と、光導波路が形成された誘電体基板14と、光を電気に変換する受光素子16と、を備えている。   In the figure, an optical functional element 10 includes a light emitting element 12 as a light source, a dielectric substrate 14 on which an optical waveguide is formed, and a light receiving element 16 that converts light into electricity.

発光素子12は、発光ダイオード、レーザを用いることができ、その中でも、スーパールミネセントダイオード、面発光レーザなどを使用することができる。受光素子16は、フォトダイオードを用いることができる。   As the light emitting element 12, a light emitting diode or a laser can be used. Among them, a super luminescent diode, a surface emitting laser, or the like can be used. As the light receiving element 16, a photodiode can be used.

誘電体基板14は、電気光学効果を持つ誘電体結晶、例えばニオブ酸リチウムから構成され、xカットで、その表面14aにy軸方向に沿ってチタン拡散又はアニールドプロトン交換により約5μm程度の幅のシングルモードの光導波路20が形成される。   The dielectric substrate 14 is made of a dielectric crystal having an electro-optic effect, such as lithium niobate, and has an x cut width of about 5 μm by titanium diffusion or annealed proton exchange along the y-axis direction on the surface 14a. The single mode optical waveguide 20 is formed.

光導波路20は、誘電体基板14の板面に平行な平面である表面14aに互いにほぼ平行に形成された2組の光導波路20A、20Bからなる。各光導波路20A,20Bは、それぞれ1つの入力導波路部分20aと、該入力導波路部分20aからY分岐により分かれ変調部分を構成する2つの分岐導波路部分20b、20cと、2つの分岐導波路部分20b、20cがY分岐により合流された1つの出力導波路部分20dとからなる。   The optical waveguide 20 is composed of two sets of optical waveguides 20A and 20B formed substantially parallel to each other on a surface 14a that is a plane parallel to the plate surface of the dielectric substrate 14. Each of the optical waveguides 20A and 20B includes one input waveguide portion 20a, two branch waveguide portions 20b and 20c that are divided by a Y branch from the input waveguide portion 20a to form a modulation portion, and two branch waveguides. The portions 20b and 20c are composed of one output waveguide portion 20d joined by the Y branch.

光導波路20Aと光導波路20Bは、ほぼ同一の構成を成しているが、光導波路20Aの分岐導波路部分20b、20cの長さが、使用する光の光導波路内での波長λに対して1/4λ分だけ互いに異なるように設計されているのに対して、光導波路20Bの分岐導波路部分20b、20cは同じ長さ、即ち差異が0となるように設計されている。   The optical waveguide 20A and the optical waveguide 20B have substantially the same configuration, but the length of the branching waveguide portions 20b and 20c of the optical waveguide 20A is set to the wavelength λ of the light to be used in the optical waveguide. The branching waveguide portions 20b and 20c of the optical waveguide 20B are designed to have the same length, that is, the difference is 0, while they are designed to be different from each other by ¼λ.

2つの分岐導波路部分20b、20cは変調部分を構成しており、各分岐導波路部分20b、20cを挟み、一対の電極22、24が形成されている。   The two branch waveguide portions 20b and 20c constitute a modulation portion, and a pair of electrodes 22 and 24 are formed with the branch waveguide portions 20b and 20c interposed therebetween.

各光導波路20A、20Bの入力導波路部分20aは一部折曲し、それらの始端が、互いに接近するように配置される。同様に、各光導波路20A、20Bの出力導波路部分20bは一部折曲し、それらの終端が、互いに接近するように配置される。   The input waveguide portions 20a of the respective optical waveguides 20A and 20B are partially bent, and are arranged so that their start ends are close to each other. Similarly, the output waveguide portion 20b of each of the optical waveguides 20A and 20B is partially bent, and the terminal ends thereof are arranged so as to approach each other.

誘電体基板14の表面14aには、各光導波路20A、20Bの入力導波路部分20aに直交するようにして、表面14aに対して45度の傾斜角度をなす斜面を持つ断面V字状の切り込み14cが形成され、出力導波路部分20dに直交するようにして、表面14aに対して45度の傾斜角度をなす斜面を持つ断面V字状の切り込み14dが形成される。この切り込み14c、14dは、誘電体基板14として切り出す前のウエハに対するダイシング作業で複数の誘電体基板14に渡り一括して形成することが可能である。   In the surface 14a of the dielectric substrate 14, a V-shaped cut having a slope having an inclination angle of 45 degrees with respect to the surface 14a so as to be orthogonal to the input waveguide portion 20a of each of the optical waveguides 20A and 20B. 14c is formed, and a V-shaped cut 14d having a slope having an inclination angle of 45 degrees with respect to the surface 14a is formed so as to be orthogonal to the output waveguide portion 20d. The cuts 14c and 14d can be collectively formed over the plurality of dielectric substrates 14 by a dicing operation on the wafer before being cut out as the dielectric substrate 14.

V字状の切り込み14cの入力導波路部分20aと接する側の傾斜角度45度の斜面(入力導波路部分20aの始端となる)には、図5に示したように、反射膜が付着されて、変向手段を構成するミラー26が形成される。ミラー26は、各光導波路20A、20Bの入力導波路部分20a毎に形成しても、または全光導波路20A、20Bの入力導波路部分20aに渡り形成してもよい。   As shown in FIG. 5, a reflective film is attached to the inclined surface having the inclination angle of 45 degrees on the side in contact with the input waveguide portion 20a of the V-shaped cut 14c (becoming the starting end of the input waveguide portion 20a). , The mirror 26 constituting the turning means is formed. The mirror 26 may be formed for each input waveguide portion 20a of each of the optical waveguides 20A and 20B, or may be formed across the input waveguide portions 20a of all the optical waveguides 20A and 20B.

同様に、V字状の切り込み14dの出力導波路部分20dと接する側の傾斜角度45度の斜面(出力導波路部分20dの終端となる)には、反射膜が付着されて、第2変向手段を構成するミラー28が形成される。ミラー28は、各光導波路20A、20Bの出力導波路部分20d毎に形成しても、または全光導波路20A、20Bの出力導波路部分20dに渡り形成してもよい。   Similarly, a reflective film is attached to the inclined surface having an inclination angle of 45 degrees on the side in contact with the output waveguide portion 20d of the V-shaped cut 14d (which is the terminal end of the output waveguide portion 20d), so that the second turning direction is obtained. A mirror 28 constituting the means is formed. The mirror 28 may be formed for each output waveguide portion 20d of each of the optical waveguides 20A and 20B, or may be formed over the output waveguide portion 20d of all the optical waveguides 20A and 20B.

それぞれの反射膜は金蒸着により形成することができ、反射膜を形成した後、V字状の切り込みは、誘電体基板14と屈折率が等しいか近似する屈折率を持つ物質で充填されるとよい。但し、図面においては、この充填物質は図示省略とする。変向手段としてのミラー26、28としては、反射膜から構成する他に、図6に示すような45度の傾斜溝に挿入したマイクロミラーで構成することも可能である。または、光導波路部分20a、20dの端部の傾斜面自体で大きな反射率がある場合には、それ自体を変向手段として、別個の反射膜等の手段は省略可能である。   Each reflective film can be formed by gold vapor deposition, and after the reflective film is formed, the V-shaped notch is filled with a material having a refractive index equal to or similar to that of the dielectric substrate 14. Good. However, this filling material is not shown in the drawing. The mirrors 26 and 28 as the deflecting means may be constituted by micromirrors inserted into 45-degree inclined grooves as shown in FIG. Alternatively, when there is a large reflectance at the inclined surfaces themselves of the end portions of the optical waveguide portions 20a and 20d, a means such as a separate reflecting film can be omitted by using it as a turning means.

誘電体基板14の裏面14b側には、全面的に反射防止膜(ARコート)が付着されているとよい。反射防止膜は、SiO、TiO膜から構成することができ、この膜の形成は誘電体基板14として切り出す前のウエハに対して一括して形成することが可能である。 An antireflection film (AR coating) is preferably attached to the entire surface of the back surface 14b of the dielectric substrate 14. The antireflection film can be composed of a SiO 2 or TiO 2 film, and this film can be formed in a lump on the wafer before being cut out as the dielectric substrate 14.

そして、誘電体基板14の裏面側には、発光素子12及び受光素子16を支持するための取付板30が設けられる。取付板30は、放熱性のよいセラミックス又は金属で構成することができる。取付板30には、図4に示すように、前記切り込み14c、14dとその長手方向が一致する縦孔30a、30bが形成されている。   A mounting plate 30 for supporting the light emitting element 12 and the light receiving element 16 is provided on the back side of the dielectric substrate 14. The mounting plate 30 can be made of ceramic or metal with good heat dissipation. As shown in FIG. 4, the mounting plate 30 is formed with vertical holes 30a and 30b whose longitudinal directions coincide with the notches 14c and 14d.

縦孔30aには、発光素子12を保持するとともに誘電体基板14に固着される高剛性の例えば金属製の筒状ホルダ32が取り付けられる。筒状ホルダ32は、縦孔30aの形状に合致した内断面形状をなしている。筒状ホルダ32の上端にはフランジ32aが形成されており、フランジ32aが誘電体基板14の下面に取り付けられて、誘電体基板14に固着される。   A highly rigid cylindrical holder 32 made of metal, for example, that holds the light emitting element 12 and is fixed to the dielectric substrate 14 is attached to the vertical hole 30a. The cylindrical holder 32 has an inner cross-sectional shape that matches the shape of the vertical hole 30a. A flange 32 a is formed at the upper end of the cylindrical holder 32, and the flange 32 a is attached to the lower surface of the dielectric substrate 14 and fixed to the dielectric substrate 14.

フランジ32aの表面の一部には図7及び図8に示したように、環状溝32bが形成されており、環状溝32b内には紫外線硬化樹脂が充填されており、該紫外線硬化樹脂を接着材として筒状ホルダ32と誘電体基板14とが接着される。紫外線硬化樹脂が紫外線の照射を受けて硬化した時に収縮することで、フランジ32aの環状溝32b以外の部分が、誘電体基板14に対して接触して、フランジ面で誘電体基板14を保持することができる。また、紫外線硬化樹脂が硬化する前に、該樹脂が筒状ホルダ32の内側に浸み出すことを防ぐために、筒状ホルダ32のフランジ32aの内周面の境界部分にOリング、高表面張力材、などの水密保護部材33(図8)を設けてもよい。こうして、環状溝32bによって円周方向に亘り筒状ホルダ32と誘電体基板14とが接着されるために、誘電体基板14の前記平面内の2軸方向において確実に固着を図ることができる。尚、環状溝32bとする代わりに、図9に示したような、円周方向に等間隔で形成された複数の径方向溝32cとすることも可能である。また、溝32b、32cに紫外線硬化樹脂を充填する代わりに、フランジ面を誘電体基板14に半田溶接することも可能である。尚、フランジ32aが全周に亘り誘電体基板14に固着される必要はなく、図7(b)に示すように、フランジ32aの一部は誘電体基板14からはみ出すようになっていてもよい。   As shown in FIGS. 7 and 8, an annular groove 32b is formed on a part of the surface of the flange 32a. The annular groove 32b is filled with an ultraviolet curable resin, and the ultraviolet curable resin is bonded thereto. The cylindrical holder 32 and the dielectric substrate 14 are bonded as materials. By contracting when the ultraviolet curable resin is cured by being irradiated with ultraviolet rays, portions other than the annular groove 32b of the flange 32a come into contact with the dielectric substrate 14 and hold the dielectric substrate 14 on the flange surface. be able to. Further, in order to prevent the resin from leaching inside the cylindrical holder 32 before the ultraviolet curable resin is cured, an O-ring and a high surface tension are formed at the boundary portion of the inner peripheral surface of the flange 32a of the cylindrical holder 32. A watertight protective member 33 (FIG. 8) such as a material may be provided. Thus, since the cylindrical holder 32 and the dielectric substrate 14 are bonded to each other in the circumferential direction by the annular groove 32b, the dielectric substrate 14 can be reliably fixed in the two axial directions in the plane. Instead of the annular groove 32b, a plurality of radial grooves 32c formed at equal intervals in the circumferential direction as shown in FIG. 9 may be used. Further, instead of filling the grooves 32b and 32c with the ultraviolet curable resin, the flange surface can be solder-welded to the dielectric substrate 14. The flange 32a does not need to be fixed to the dielectric substrate 14 over the entire circumference, and a part of the flange 32a may protrude from the dielectric substrate 14 as shown in FIG. 7B. .

発光素子12は、筒状ホルダ32にレーザ溶接等により図10に示すように、周方向に等間隔(通常120度間隔で3点)で溶接されて、誘電体基板14の表面14a及び裏面14bに直交する方向に沿って前記複数組の光導波路20A、20Bのうちの選択された光導波路の入力導波路部分20aの始端に向けて光を出射するようになっている。発光素子12は、CANタイプ、チップタイプのいずれのタイプのものも利用可能であるが、この図示例のようにCANタイプとすることによって、発光素子自体の気密性を図ることができ、別途の気密構造は不要となる。   As shown in FIG. 10, the light emitting element 12 is welded to the cylindrical holder 32 by laser welding or the like at equal intervals in the circumferential direction (usually three points at intervals of 120 degrees). The light is emitted toward the start end of the input waveguide portion 20a of the selected optical waveguide of the plurality of sets of optical waveguides 20A and 20B along a direction orthogonal to the optical waveguide 20A. The light emitting element 12 can be either a CAN type or a chip type. However, by using the CAN type as shown in the illustrated example, the light emitting element itself can be hermetic. An airtight structure is not required.

発光素子12と入力導波路部分20aの始端との間には集光レンズ34が設けられる。集光レンズ34によって、発光素子12からの光を高効率で光導波路20に結合させることができる。集光レンズ34は、発光素子12と別に筒状ホルダ32の内周面に取り付けられてもよいが、CANタイプの発光素子12と一体になったものでも良く、または誘電体基板14の裏面14bに一体に固着されたものであってもよい。   A condenser lens 34 is provided between the light emitting element 12 and the start end of the input waveguide portion 20a. The light from the light emitting element 12 can be coupled to the optical waveguide 20 with high efficiency by the condenser lens 34. The condenser lens 34 may be attached to the inner peripheral surface of the cylindrical holder 32 separately from the light emitting element 12, but may be integrated with the CAN type light emitting element 12, or the rear surface 14 b of the dielectric substrate 14. It may be integrally fixed to.

図4に戻り、取付板30の縦孔30bには、受光素子16を保持するとともに誘電体基板14を支持する高剛性の金属製の筒状ホルダ38が取り付けられる。筒状ホルダ38の上端にはフランジ38aが形成されており、フランジ38aは誘電体基板14の裏面14bを支持している。但し、筒状ホルダ38のフランジ38aは裏面14bと接触するだけとなっており、裏面14bに固定されない。これによって、誘電体基板14をその一端にある筒状ホルダ32によってのみ拘束し、温度変化・振動等による誘電体基板14の応力の発生を防ぐ。但し、フランジ38aと裏面14bとの間には、肉薄の弾性シートまたはコーティング39が介挿されるとよい。   Returning to FIG. 4, a highly rigid metal cylindrical holder 38 that holds the light receiving element 16 and supports the dielectric substrate 14 is attached to the vertical hole 30 b of the attachment plate 30. A flange 38 a is formed at the upper end of the cylindrical holder 38, and the flange 38 a supports the back surface 14 b of the dielectric substrate 14. However, the flange 38a of the cylindrical holder 38 is only in contact with the back surface 14b and is not fixed to the back surface 14b. As a result, the dielectric substrate 14 is restrained only by the cylindrical holder 32 at one end thereof, and the generation of stress on the dielectric substrate 14 due to temperature change / vibration is prevented. However, a thin elastic sheet or coating 39 may be interposed between the flange 38a and the back surface 14b.

受光素子16は、筒状ホルダ38にレーザ溶接等により周方向に等間隔(通常120度間隔で3点)で溶接されて、誘電体基板14の表面14a及び裏面14bに直交する方向に沿って前記複数組の光導波路20A、20Bのうちの選択された光導波路の出力導波路部分20dの終端からミラー28を反射して伝搬した光を受光するようになっている。出力導波路部分20dの終端と受光素子16との間には集光レンズ40が設けられる。発光素子12と同様に、受光素子16は、CANタイプ、チップタイプのいずれのタイプのものも利用可能であるが、この図示例のようにCANタイプとすることによって、発光素子自体の気密性を図ることができ、別途の気密構造は不要となる。   The light receiving elements 16 are welded to the cylindrical holder 38 at equal intervals in the circumferential direction by laser welding or the like (usually three points at intervals of 120 degrees), and along the direction orthogonal to the front surface 14a and the back surface 14b of the dielectric substrate 14. The light propagated by reflecting off the mirror 28 from the end of the output waveguide portion 20d of the selected optical waveguide of the plurality of sets of optical waveguides 20A and 20B is received. A condensing lens 40 is provided between the end of the output waveguide portion 20 d and the light receiving element 16. Like the light emitting element 12, the light receiving element 16 can be either a CAN type or a chip type. However, by using the CAN type as shown in this example, the light emitting element itself can be hermetically sealed. Therefore, a separate airtight structure is not required.

集光レンズ40は、受光素子16と別に筒状ホルダ38の内周面に取り付けられてもよいが、CANタイプの受光素子16と一体になったものでもよい。集光レンズ40によって、光導波路20からの光を高効率で受光素子16に結合させることができる。   The condenser lens 40 may be attached to the inner peripheral surface of the cylindrical holder 38 separately from the light receiving element 16, but may be integrated with the CAN type light receiving element 16. The light from the optical waveguide 20 can be coupled to the light receiving element 16 with high efficiency by the condenser lens 40.

尚、筒状ホルダ38を誘電体基板14に直接的又は間接的に接触させる代わりに、図14に示すように、離間させて、取付板30と誘電体基板14との間に弾性部材41を介挿させることでもよい。弾性部材としてはRTVゴム、テフロン(登録商標)等から構成することができる。   Instead of directly or indirectly contacting the cylindrical holder 38 with the dielectric substrate 14, as shown in FIG. 14, the cylindrical holder 38 is separated and the elastic member 41 is interposed between the mounting plate 30 and the dielectric substrate 14. It may be inserted. The elastic member can be composed of RTV rubber, Teflon (registered trademark), or the like.

以下、2組の光導波路20A、20Bのうち使用する光導波路をどのように選択するかについて説明する。   Hereinafter, how to select an optical waveguide to be used from the two sets of optical waveguides 20A and 20B will be described.

変調部分において、2つの分岐導波路部分20b、20cの長さは、好ましくは1/4λ程度の長さの差異を設けることにより、90度の所望のバイヤス位相差をつけて、変調の感度を高くすることが理想的である。よって、理想的に製造されていれば、光導波路20Aを選択することになる。しかしながら、数十nm程度の精度の加工は非常に困難であり、作製プロセス時の種々の要因により、設計通りに製造されないおそれがある。この実施形態では、変調部分である分岐導波路部分における1/4λと0の差異を持つ光導波路20A,20Bを同じ誘電体基板14上に同時に形成しているので、実際値が設計値からずれていても、その影響は同様に全ての光導波路に及ぶと考えられるから、いずれかの光導波路20A、20Bのバイヤス位相差が所望の位相差またはそれに近いものとなっていることが期待できる。よって、実際のバイヤス位相差が所望の位相差となっている光導波路を選択する。   In the modulation portion, the lengths of the two branch waveguide portions 20b and 20c are preferably set to a difference in length of about ¼λ, thereby giving a desired bias phase difference of 90 degrees to increase the sensitivity of the modulation. Ideally higher. Therefore, if it is ideally manufactured, the optical waveguide 20A is selected. However, processing with an accuracy of about several tens of nanometers is very difficult, and may not be manufactured as designed due to various factors during the manufacturing process. In this embodiment, since the optical waveguides 20A and 20B having a difference of ¼λ and 0 in the branching waveguide portion which is the modulation portion are formed on the same dielectric substrate 14 at the same time, the actual value deviates from the design value. However, since the influence is considered to reach all the optical waveguides in the same manner, it can be expected that the bias phase difference between any of the optical waveguides 20A and 20B is equal to or close to the desired phase difference. Therefore, an optical waveguide whose actual bias phase difference is a desired phase difference is selected.

そのために、まず、発光素子12を固着する前の段階で、発光素子12を少し、誘電体基板14から離してピントをずらすようにして、拡散光を2つの入力導波路部分20a、20aの始端に照射し、弱いながらも両方の光導波路20A、20Bに光が入るようにする。そして、それぞれの光導波路20A、20Bの変調部分に順番に変調信号(周波数f0)を印加する(図20(a)、(b))。この変調された光を受光素子16で受光して、f0成分と2f0成分とを検波し、f0成分と2f0成分の割合から、バイヤス位相を判別する。バイヤス位相が90度であればf0成分が優勢となり(図20(c))、バイヤス位相が0度であれば2f0成分が優勢となる(図20(d))。図20の例では、光導波路20Aを選択することになる。   For this purpose, first, before the light emitting element 12 is fixed, the light emitting element 12 is slightly separated from the dielectric substrate 14 so as to be out of focus, and diffused light is transmitted to the start ends of the two input waveguide portions 20a and 20a. In order to allow light to enter both the optical waveguides 20A and 20B, although they are weak. Then, a modulation signal (frequency f0) is sequentially applied to the modulation portions of the respective optical waveguides 20A and 20B (FIGS. 20A and 20B). The modulated light is received by the light receiving element 16, the f0 component and the 2f0 component are detected, and the bias phase is determined from the ratio of the f0 component and the 2f0 component. If the bias phase is 90 degrees, the f0 component is dominant (FIG. 20C), and if the bias phase is 0 degrees, the 2f0 component is dominant (FIG. 20D). In the example of FIG. 20, the optical waveguide 20A is selected.

光導波路20が選択されると、発光素子12の精密アライメント調整を行う。このとき、発光素子12と筒状ホルダ32の内周面との間のクリアランスを利用して、発光素子12を調整する。   When the optical waveguide 20 is selected, fine alignment adjustment of the light emitting element 12 is performed. At this time, the light emitting element 12 is adjusted using the clearance between the light emitting element 12 and the inner peripheral surface of the cylindrical holder 32.

従来の構成のように、誘電体基板14の端面から光を入射する構成であると、光導波路に結合されたかどうかの確認が視覚的手段によってできず、調整が困難であるという問題があるが、本実施形態では、誘電体基板14の裏面側に発光素子12が配置されているので、誘電体基板14の表面側から発光素子12からの光を視覚的に確認することで行うことができ、その調整を容易に行うことができる。   When the light is incident from the end face of the dielectric substrate 14 as in the conventional structure, there is a problem in that it is difficult to make adjustments by visual means to confirm whether the light is coupled to the optical waveguide. In the present embodiment, since the light emitting element 12 is disposed on the back surface side of the dielectric substrate 14, the light from the light emitting element 12 can be visually confirmed from the front surface side of the dielectric substrate 14. The adjustment can be easily performed.

また、発光素子12の発光面の集光レンズ34により形成される像の面積が小さい(10μm以下)ので確実に光導波路20A、20Bの入力導波路部分20aの始端へ光を伝搬させることは通常困難であるが、誘電体基板14の表面側から発光素子12からの光を視覚的に確認することで行うことができるので、その調整も容易である。   In addition, since the area of the image formed by the condensing lens 34 on the light emitting surface of the light emitting element 12 is small (10 μm or less), it is normal to reliably propagate light to the start end of the input waveguide portion 20a of the optical waveguides 20A and 20B. Although difficult, it can be performed by visually confirming the light from the light emitting element 12 from the surface side of the dielectric substrate 14, and the adjustment thereof is also easy.

調整作業をさらに容易にするため、図11に示すように、誘電体基板14の表面に各光導波路20A,20Bに対応してマーク14mをそれぞれ形成することもできる。このマーク14mは、基板作製プロセスで同時に形成することが可能であり、Cr等でパターンニングするとよい。マーク14mの位置は、ミラー26の近傍で所定距離、所定の方向に離れた位置に決められる。   In order to further facilitate the adjustment work, as shown in FIG. 11, marks 14 m may be formed on the surface of the dielectric substrate 14 so as to correspond to the respective optical waveguides 20 </ b> A and 20 </ b> B. The mark 14m can be formed at the same time in the substrate manufacturing process, and may be patterned with Cr or the like. The position of the mark 14m is determined in the vicinity of the mirror 26 by a predetermined distance and in a predetermined direction.

調整作業においては、誘電体基板14の表面上方に設置したCCDカメラにより、発光素子12からの光が誘電体基板14に当たった光点の位置を撮像し、筒状ホルダ32内での発光素子12の位置を調整する。ミラー26に当たった光点を表面側から撮像することはできないので、まず、光点がマーク14mに一致するように発光素子12の表面14aに平行な面内の位置及び/または該平行な面に対する発光素子12の傾きを調整し、且つマーク14mの所でピントを結ぶように発光素子12の上下位置を粗調整する。そして、図12に示すように、光点がマーク14mに一致してピントが合ったならば、発光素子12の位置を前記マーク14mから所定距離、所定の方向に移動させることで、ミラー26の位置にくるように調整する。そして、位置決めされた状態で、前記レーザ溶接により、発光素子12を筒状ホルダ32に固着する。   In the adjustment operation, the position of the light spot where the light from the light emitting element 12 hits the dielectric substrate 14 is imaged by a CCD camera installed above the surface of the dielectric substrate 14, and the light emitting element in the cylindrical holder 32. 12 position is adjusted. Since the light spot that hits the mirror 26 cannot be imaged from the surface side, first, the position in the plane parallel to the surface 14a of the light emitting element 12 and / or the parallel plane so that the light spot coincides with the mark 14m. The vertical position of the light emitting element 12 is roughly adjusted so that the inclination of the light emitting element 12 with respect to is adjusted and the focus is set at the mark 14m. Then, as shown in FIG. 12, when the light spot coincides with the mark 14m and is in focus, the position of the light emitting element 12 is moved from the mark 14m in a predetermined direction by a predetermined distance. Adjust so that it is in position. Then, in the positioned state, the light emitting element 12 is fixed to the cylindrical holder 32 by the laser welding.

マーク14mの位置はミラー26近傍の任意の位置とすることができるが、図13に示すように光導波路20を横切るように設けられてもよい。これによって、マーク14mに沿って光導波路20へと光点を移動させた後、光導波路20に沿った方向に所定距離、移動させることで、光点をミラー26の位置にくるように調整することができる。   The position of the mark 14m can be an arbitrary position in the vicinity of the mirror 26, but may be provided so as to cross the optical waveguide 20 as shown in FIG. As a result, the light spot is moved along the mark 14m to the optical waveguide 20 and then moved by a predetermined distance in the direction along the optical waveguide 20, thereby adjusting the light spot to be at the position of the mirror 26. be able to.

受光素子16の受光面は、発光素子12の発光面に比較して大きい(100μm以上)ので、発光素子12の調整程の精密さは要求されない。そのため、選択された光導波路20A、20Bの出力導波路部分20dの終端に合致するように、発光素子12と同様に受光素子16を位置決めしてもよいが、単に、2つの光導波路20A、20Bの出力導波路部分20dの中点付近に整列するように受光素子16を筒状ホルダ38に固着することで十分である。   Since the light receiving surface of the light receiving element 16 is larger than the light emitting surface of the light emitting element 12 (100 μm or more), the precision of the adjustment of the light emitting element 12 is not required. Therefore, the light receiving element 16 may be positioned similarly to the light emitting element 12 so as to match the end of the output waveguide portion 20d of the selected optical waveguide 20A, 20B, but simply, the two optical waveguides 20A, 20B It is sufficient to fix the light receiving element 16 to the cylindrical holder 38 so that it is aligned near the midpoint of the output waveguide portion 20d.

誘電体基板14には、その表面14aの切り込み14c、14dよりも外側に、それぞれ切り込み14c、14dと平行な断面V字状の迷光防止用切り込み14g、14hが形成され、裏面14bには、図15に示すように、前記切り込み14c、14dと直交する方向に延びる断面V字状またはU字状の迷光防止用切り込み14i、14jが形成されている。   The dielectric substrate 14 is provided with stray light preventing cuts 14g and 14h having V-shaped cross sections parallel to the cuts 14c and 14d on the outer side of the cuts 14c and 14d on the front surface 14a. As shown in FIG. 15, stray light preventing cuts 14i and 14j having a V-shaped or U-shaped cross section extending in a direction orthogonal to the cuts 14c and 14d are formed.

以上のように構成される光機能素子10においては、発光素子12から誘電体基板14の表面14a及び裏面14bに直交する方向に出射される光が集光レンズ34によってミラー26に集光され、ミラー26で90度変向されて、選択された光導波路20の入力導波路部分20aを伝搬した後、分岐導波路部分20b、20cに分岐される。   In the optical functional element 10 configured as described above, the light emitted from the light emitting element 12 in the direction orthogonal to the front surface 14a and the back surface 14b of the dielectric substrate 14 is condensed on the mirror 26 by the condenser lens 34. After being turned 90 degrees by the mirror 26 and propagating through the input waveguide portion 20a of the selected optical waveguide 20, it is branched into the branched waveguide portions 20b and 20c.

電極22、24に外部電気信号が入力されることにより、分岐導波路部分20b、20cを伝搬する光に対して電気光学効果による屈折率の変化により互いに反対のプッシュプル位相変調がなされ、これらの変調された光が合波されて出力導波路部分20dに出力されるようになっている。合波により、変調信号に応じた信号が出力されることになる。   When an external electric signal is input to the electrodes 22 and 24, push-pull phase modulation opposite to each other is performed on the light propagating through the branched waveguide portions 20b and 20c due to a change in refractive index due to the electro-optic effect. The modulated light is combined and output to the output waveguide portion 20d. A signal corresponding to the modulation signal is output by the multiplexing.

出力導波路部分20dを伝搬した光は、ミラー28によって誘電体基板14と直交する方向に変向されて、集光レンズ40で集光されて、受光素子16で受光されて電気信号に変換される。   The light propagating through the output waveguide portion 20d is redirected by the mirror 28 in a direction orthogonal to the dielectric substrate 14, collected by the condenser lens 40, received by the light receiving element 16, and converted into an electrical signal. The

このようにこの実施形態においては、複数組形成された光導波路のうち、所望のバイヤス位相差を発生させることができる光導波路を選択することで、簡単に光機能素子を製造することができ、歩留りを向上させることができる。尚、以上の例では、2組の光導波路を形成したが、分岐導波路部分の差異が異なる長さである3組以上の光導波路を形成することも可能であり、その設計差異の長さも任意の長さが可能である。しかしながら、最低限として、この例のように互いの分岐導波路部分の差異の差異がλ/4の2組の光導波路を形成すれば、いずれか一方が所望のバイヤス位相差に近いものとなることが期待できる。   As described above, in this embodiment, an optical functional element can be easily manufactured by selecting an optical waveguide capable of generating a desired bias phase difference among optical waveguides formed in a plurality of sets. Yield can be improved. In the above example, two sets of optical waveguides are formed. However, it is possible to form three or more sets of optical waveguides having different lengths in the branched waveguide portions, and the length of the design difference is also long. Any length is possible. However, as a minimum, if two sets of optical waveguides having a difference of λ / 4 between the branched waveguide portions are formed as in this example, one of them is close to the desired bias phase difference. I can expect that.

その他、この実施形態では次の効果を奏することができる。
・発光素子12から出射された光が90度変向して、光導波路20を伝搬し、光導波路20の変調部分を経た光が90度変向して受光素子16に受光されており、出射方向と受光方向が180度異なるために、迷光を極力防ぐことができる。迷光防止用切り込み14i、14j、14g、14hによって迷光をさらに防ぐことができる。
集光レンズ34、40によって、光の拡散を防ぐことにより、より一層迷光を防ぐことができ、発光素子と光導波路、及び光導波路と発光素子との間の結合効率を高めることができる。
In addition, the following effects can be achieved in this embodiment.
The light emitted from the light emitting element 12 is turned 90 degrees and propagates through the optical waveguide 20, and the light that has passed through the modulation portion of the optical waveguide 20 is turned 90 degrees and received by the light receiving element 16. Since the direction and the light receiving direction differ by 180 degrees, stray light can be prevented as much as possible. Stray light can be further prevented by the stray light preventing cuts 14i, 14j, 14g, and 14h.
By preventing light diffusion by the condensing lenses 34 and 40, stray light can be further prevented, and the coupling efficiency between the light emitting element and the optical waveguide and between the optical waveguide and the light emitting element can be increased.

・また、この実施形態においては、発光素子12と誘電体基板14との位置調整を表面側から視覚的にモニタリングすることができるので、高速且つ容易に、また必要に応じて自動的に調整作業を行うことができる。発光素子12の光点を一致させるべきマーク14mによって調整をより一層容易に行うことができる。上記に説明したように発光素子12の位置を調整する代わりに、誘電体基板14の位置を調整することとしてもよい。
・また、この実施形態においては、発光素子12と受光素子16としてCANタイプを使用することにより、素子の気密性を持たせることができる。
・また、この実施形態においては、誘電体基板14の裏面から光を入射しており、誘電体基板14の端面から光を入射する必要がないために、ウエハのダイシングによる切り出しによって粗面となった誘電体基板14の端面を研磨する必要がない。
In this embodiment, since the position adjustment between the light emitting element 12 and the dielectric substrate 14 can be visually monitored from the surface side, the adjustment operation can be performed automatically at high speed and easily as necessary. It can be performed. Adjustment can be performed more easily by using the mark 14m that matches the light spot of the light emitting element 12. As described above, instead of adjusting the position of the light emitting element 12, the position of the dielectric substrate 14 may be adjusted.
In addition, in this embodiment, by using a CAN type as the light emitting element 12 and the light receiving element 16, the element can be airtight.
In this embodiment, since light is incident from the back surface of the dielectric substrate 14 and light does not need to be incident from the end surface of the dielectric substrate 14, a rough surface is obtained by cutting out the wafer by dicing. It is not necessary to polish the end face of the dielectric substrate 14.

次に、図16は、本発明の第2実施形態を表す図である。この例では、受光素子16を誘電体基板14の表面14a側に配置しており、受光素子16は、誘電体基板14の表面14a側に半田バンプ42によって固着される。この構成によれば、受光素子16としてベアチップタイプのものも使用することができるようになる。誘電体基板14の表面14aには切り込み14d’が形成され、該切り込み14d’は、一方の面が表面14aに対して直交する面となり、他方の面が表面14aに対して45度の角度となっている。そして、傾斜角度が45度となった斜面には好ましくは反射膜が付着されて、第2変向手段を構成するミラー28となっている。   Next, FIG. 16 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention. In this example, the light receiving element 16 is arranged on the surface 14 a side of the dielectric substrate 14, and the light receiving element 16 is fixed to the surface 14 a side of the dielectric substrate 14 by solder bumps 42. According to this configuration, a bare chip type light receiving element 16 can be used. A cut 14d 'is formed in the surface 14a of the dielectric substrate 14. The cut 14d' has one surface orthogonal to the surface 14a and the other surface having an angle of 45 degrees with respect to the surface 14a. It has become. A reflecting film is preferably attached to the inclined surface having an inclination angle of 45 degrees to form the mirror 28 constituting the second turning means.

または、図17に示すように、切り込み14d’を形成する代わりに、誘電体基板14の端面を45度角度に傾斜させても良く、さらには、この出力導波路部分20dの終端となる傾斜面にミラー28となる反射膜を付着してもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 17, instead of forming the notch 14d ′, the end surface of the dielectric substrate 14 may be inclined at an angle of 45 degrees, and further, an inclined surface serving as a terminal end of the output waveguide portion 20d. A reflective film to be the mirror 28 may be attached to the substrate.

この例においても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。この場合には、受光素子16としてベアチップタイプも好適に使用することができ、縦孔30b、筒状ホルダ38を省略することが可能である。受光素子16については、その受光面が発光素子12の発光面よりも大きく、調整が困難でないために、この例の構成でも、調整は容易に行うことができる。   Also in this example, the same operation and effect as the first embodiment can be obtained. In this case, a bare chip type can be suitably used as the light receiving element 16, and the vertical hole 30b and the cylindrical holder 38 can be omitted. Since the light receiving surface of the light receiving element 16 is larger than the light emitting surface of the light emitting element 12 and adjustment is not difficult, the adjustment in this example can be easily performed.

図18は、本発明の第3実施形態を表す図である。この例では、発光素子12及び受光素子16を誘電体基板14の表面14a側に配置しており、発光素子12と受光素子16は、誘電体基板14の表側に半田バンプ42によって固着される。この構成によれば、受光素子12、16としてベアチップタイプのものも使用することができるようになる。   FIG. 18 is a diagram illustrating a third embodiment of the present invention. In this example, the light emitting element 12 and the light receiving element 16 are arranged on the surface 14 a side of the dielectric substrate 14, and the light emitting element 12 and the light receiving element 16 are fixed to the front side of the dielectric substrate 14 by solder bumps 42. According to this configuration, a bare chip type can be used as the light receiving elements 12 and 16.

誘電体基板14の表面14aには切り込み14c’が形成され、該切り込み14c’は、一方の面が表面14aに対して直交する面となり、他方の面が表面14aに対して45度の角度となっている。そして、傾斜角度が45度となった斜面には好ましくは反射膜が付着されて、変向手段を構成するミラー26となっている。また、切り込み14d’が形成され、該切り込み14d’は、一方の面が表面14aに対して直交する面となり、他方の面が表面14aに対して45度の角度となっている。そして、傾斜角度が45度となった斜面には好ましくは反射膜が付着されて、第2変向手段を構成するミラー28となっている。   A cut 14c ′ is formed in the surface 14a of the dielectric substrate 14, and the cut 14c ′ has one surface orthogonal to the surface 14a and the other surface having an angle of 45 degrees with respect to the surface 14a. It has become. A reflecting film is preferably attached to the inclined surface having an inclination angle of 45 degrees to form the mirror 26 constituting the turning means. Further, a cut 14d 'is formed, and the cut 14d' has one surface orthogonal to the surface 14a and the other surface having an angle of 45 degrees with respect to the surface 14a. A reflecting film is preferably attached to the inclined surface having an inclination angle of 45 degrees to form the mirror 28 constituting the second turning means.

この例の場合には、発光素子12及び受光素子16と光導波路20とが密接するので、レンズ34、40を不要とすることができる。   In the case of this example, since the light emitting element 12 and the light receiving element 16 and the optical waveguide 20 are in close contact with each other, the lenses 34 and 40 can be omitted.

または、図19に示すように、取付部品50,50を介して発光素子12、16を誘電体基板14に取り付けることも可能である。   Alternatively, as shown in FIG. 19, the light emitting elements 12 and 16 can be attached to the dielectric substrate 14 via the attachment parts 50 and 50.

この例においても、第1実施形態と同じ効果を奏することができる。この例においては、表面14a側から光点を捉えての発光素子12の調整はできないが、発光素子12及び受光素子16がチップタイプであるので、その取り付けが容易であり、発光素子12及び受光素子16を誘電体基板14の表面14a側に貼り合わせることで、容易に行うことができる。さらには、発光素子12及び受光素子16を誘電体基板14と併せて全体として平面基板とすることができるので取扱が容易となる。   Also in this example, the same effect as the first embodiment can be obtained. In this example, the light emitting element 12 cannot be adjusted by capturing the light spot from the surface 14a side, but the light emitting element 12 and the light receiving element 16 are chip type, so that the attachment is easy, and the light emitting element 12 and the light receiving element This can be easily performed by bonding the element 16 to the surface 14 a side of the dielectric substrate 14. Furthermore, since the light emitting element 12 and the light receiving element 16 can be combined with the dielectric substrate 14 to be a flat substrate as a whole, handling is facilitated.

図21は本発明の第4実施形態を表す斜視図である。
誘電体基板14は、z軸方向に熱起電力が働く(焦電効果)ので、これを避けるために、誘電体基板14の両側面を短絡する必要がある。そのための対策として、図21に示すように誘電体基板14の表面14aの光導波路20の両側にさらに、金属パターン(例えば金パターン)14n、14nを形成し、これらの金属パターン14n、14nを光導波路20に影響の出ない細いパターンで接続するか、またはワイヤーで接続するとよい。さらには、図22に示すように、誘電体基板14の両側面に導電性塗料14oを金属パターン14nに接触するように塗布するとよい。これによって、図4または図14に示したような片持ちで誘電体基板14を支持している場合にも誘電体基板14の両側面の短絡を図ることができる。
FIG. 21 is a perspective view showing a fourth embodiment of the present invention.
The dielectric substrate 14 has a thermoelectromotive force acting in the z-axis direction (pyroelectric effect). Therefore, in order to avoid this, it is necessary to short-circuit both side surfaces of the dielectric substrate 14. As a countermeasure for this, as shown in FIG. 21, metal patterns (for example, gold patterns) 14n and 14n are further formed on both sides of the optical waveguide 20 on the surface 14a of the dielectric substrate 14, and these metal patterns 14n and 14n are optically transmitted. It is good to connect with the thin pattern which does not affect the waveguide 20, or to connect with a wire. Furthermore, as shown in FIG. 22, a conductive paint 14o may be applied to both sides of the dielectric substrate 14 so as to be in contact with the metal pattern 14n. Accordingly, even when the dielectric substrate 14 is supported in a cantilever manner as shown in FIG. 4 or FIG. 14, it is possible to short-circuit both side surfaces of the dielectric substrate 14.

本発明の光機能素子の全体斜視図である。1 is an overall perspective view of an optical functional element of the present invention. 図1の破断斜視図である。FIG. 2 is a cutaway perspective view of FIG. 1. 図1の平面図(説明のため縦横の縮尺比は図1と変えている)である。FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 (the vertical / horizontal scale ratio is changed from that of FIG. 1 for the sake of explanation). 図1の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of FIG. (a)は入力導波路部分の始端付近または出力導波路部分の終端付近の拡大斜視図、(b)は入力導波路部分の始端の拡大断面図である。(A) is an enlarged perspective view near the start end of the input waveguide portion or near the end of the output waveguide portion, and (b) is an enlarged cross-sectional view of the start end of the input waveguide portion. 入力導波路部分の始端付近の他の例を表す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing other examples near the starting end of an input waveguide portion. 筒状ホルダと誘電体基板(仮想線で示す)との関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between a cylindrical holder and a dielectric substrate (it shows with a virtual line). 筒状ホルダと誘電体基板の固着状態を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the adhering state of a cylindrical holder and a dielectric substrate. 筒状ホルダの他の例を表す部分斜視図である。It is a fragmentary perspective view showing the other example of a cylindrical holder. 発光素子と筒状ホルダとの固着状態を示す底面図である。It is a bottom view which shows the adhering state of a light emitting element and a cylindrical holder. 発光素子の調整を表す説明斜視図である。It is an explanatory perspective view showing adjustment of a light emitting element. マークと光点の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a mark and a light spot. 別のマークと光導波路と光点の関係を表す拡大平面図である。It is an enlarged plan view showing the relationship between another mark, an optical waveguide, and a light spot. 変形例を表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing a modification. 誘電体基板の裏面側の斜視図である。It is a perspective view of the back surface side of a dielectric substrate. 本発明の第2実施形態を表す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の変形例を表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the modification of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態を表す縦断面図である。It is a longitudinal section showing a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態の変形例を表す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view showing the modification of 3rd Embodiment of this invention. 2つの光導波路による変調信号と出力信号の関係を表す波形図である。It is a wave form diagram showing the relation between the modulation signal by two optical waveguides, and an output signal. 本発明の第4実施形態を表す誘電体基板の斜視図である。It is a perspective view of the dielectric substrate showing 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態を表す誘電体基板の斜視図である。It is a perspective view of the dielectric substrate showing 4th Embodiment of this invention. 従来の光機能素子を表す平面図である。It is a top view showing the conventional optical functional element.

符号の説明Explanation of symbols

10 光機能素子
12 発光素子
14 誘電体基板
14a 表面
14b 裏面
16 受光素子
20、20A、20B 光導波路
20a 入力導波路部分
20b 分岐導波路部分
20c 分岐導波路部分
20d 出力導波路部分
26 ミラー(変向手段)
28 ミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical functional element 12 Light emitting element 14 Dielectric board | substrate 14a Front surface 14b Back surface 16 Light receiving element 20, 20A, 20B Optical waveguide 20a Input waveguide part 20b Branched waveguide part 20c Branched waveguide part 20d Output waveguide part 26 Mirror (direction change) means)
28 Mirror

Claims (5)

光源としての発光素子と、光導波路が形成された誘電体基板と、光を電気に変換する受光素子と、を備えて、前記光導波路は、前記誘電体基板にそれぞれ形成された、入力導波路部分と、該入力導波路部分から分かれた2つの分岐導波路部分と、該分岐導波路部分が合流した出力導波路部分とからなり、前記発光素子からの光を、前記外部電気信号によって分岐導波路部分の少なくともいずれか一方において変調し、その変調された光を前記受光素子により電気信号として出力する光機能素子において、
前記光導波路は、複数の組が前記誘電体基板に形成されており、各組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が組ごとで異なるように設計されており、
前記発光素子及び前記受光素子は、上記複数組形成された光導波路の中のうちの選択された光導波路に結合するように配置されることを特徴とする光機能素子。
An input waveguide comprising: a light emitting element as a light source; a dielectric substrate on which an optical waveguide is formed; and a light receiving element that converts light into electricity, wherein the optical waveguide is formed on the dielectric substrate, respectively. And a branching waveguide part separated from the input waveguide part, and an output waveguide part joined by the branching waveguide part. The light from the light emitting element is branched and guided by the external electric signal. In an optical functional element that modulates at least one of the waveguide portions and outputs the modulated light as an electrical signal by the light receiving element,
The optical waveguide is designed such that a plurality of sets are formed on the dielectric substrate, and the difference in design length between the two branch waveguide portions of each set is different for each set.
The optical functional element, wherein the light emitting element and the light receiving element are disposed so as to be coupled to a selected one of the plurality of optical waveguides.
ある組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が、使用する光の波長λに対して1/4λに相当する長さであるのに対して、別の組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が0であることを特徴とする請求項1記載の光機能素子。   The difference in design length between the two branch waveguide portions in one set is a length corresponding to ¼λ with respect to the wavelength λ of the light used, whereas the two branch waveguides in another set. 2. The optical functional element according to claim 1, wherein the difference in design length of the portions is zero. 前記複数組の光導波路は、前記誘電体基板の表面にそれぞれ形成され、前記発光素子は、該誘電体基板の裏面側から前記表面に対して直交する方向に沿って前記入力導波路部分の始端に向けて光を出射するものであり、
前記入力導波路部分の前記始端には、前記表面に対して直交する方向からの光を入力導波路部分に向ける変向手段が設けられることを特徴とする請求項1または2記載の光機能素子。
The plurality of sets of optical waveguides are respectively formed on the surface of the dielectric substrate, and the light emitting element is a starting end of the input waveguide portion along a direction orthogonal to the surface from the back surface side of the dielectric substrate. Which emits light toward
The optical functional element according to claim 1, wherein the start end of the input waveguide portion is provided with a diverting unit that directs light from a direction orthogonal to the surface toward the input waveguide portion. .
光源としての発光素子と、光導波路が形成された誘電体基板と、光を電気に変換する受光素子と、を備えて、前記発光素子からの光を外部電気信号によって変調し、その変調された光を前記受光素子により電気信号として出力する光機能素子の製造方法において、
同一の誘電体基板に、入力導波路部分と、該入力導波路部分から分かれた2つの分岐導波路部分と、該分岐導波路部分が合流した出力導波路部分とからなる光導波路を、複数組形成し、その際に、各組の2つの分岐導波路部分の設計長さの差異が互いに異なるようにし、各組の前記入力導波路部分の始端が近接するようにし、
発光素子からの光をすべての組の前記入力導波路部分の始端に向けて出射して、すべての光導波路に光を伝搬させると共に、各組の前記分岐導波路部分に順次、周波数f0の変調信号を印加し前記出力導波路部分の終端に到達した光を受光素子で受光し、該受光素子で変換された電気信号から周波数f0成分と周波数2f0成分とを検波し、周波数f0成分が周波数2f0成分に対して最も優勢となる組を選択し、
選択された光導波路に対して発光素子の最終位置決めを行い、発光素子からの光が選択された光導波路に結合されて、選択された光導波路にのみ光が伝搬されるようにし、且つ外部電気信号を選択された光導波路に印加するようにする、ことを特徴とする光機能素子の製造方法。
A light-emitting element as a light source; a dielectric substrate on which an optical waveguide is formed; and a light-receiving element that converts light into electricity. The light from the light-emitting element is modulated by an external electric signal and modulated. In the method of manufacturing an optical functional element that outputs light as an electrical signal by the light receiving element,
Multiple sets of optical waveguides comprising an input waveguide portion, two branch waveguide portions separated from the input waveguide portion, and an output waveguide portion joined by the branch waveguide portion on the same dielectric substrate Forming a difference in the design length of the two branch waveguide portions of each set, so that the start ends of the input waveguide portions of each set are close to each other,
Light from the light emitting elements is emitted toward the start ends of the input waveguide portions of all sets to propagate the light to all the optical waveguides, and the frequency f0 is sequentially modulated to the branch waveguide portions of each set. Light that has applied a signal and has reached the end of the output waveguide portion is received by a light receiving element, a frequency f0 component and a frequency 2f0 component are detected from the electrical signal converted by the light receiving element, and the frequency f0 component is a frequency 2f0. Select the pair that has the most dominance over the ingredients,
The final positioning of the light emitting element is performed with respect to the selected optical waveguide, the light from the light emitting element is coupled to the selected optical waveguide so that the light is propagated only to the selected optical waveguide, and external electrical A method of manufacturing an optical functional element, wherein a signal is applied to a selected optical waveguide.
前記複数組の光導波路を、前記誘電体基板の表面にそれぞれ形成し、前記発光素子に、誘電体基板の裏面側から前記表面に対して直交する方向に沿って前記入力導波路部分の始端に向けて光を出射させるようにし、
前記入力導波路部分の前記始端には、前記表面に対して直交する方向からの光を入力導波路部分に向ける変向手段を設けることを特徴とする請求項4記載の光機能素子の製造方法。
The plurality of sets of optical waveguides are respectively formed on the surface of the dielectric substrate, and the light emitting element is provided at the start of the input waveguide portion along a direction orthogonal to the surface from the back surface side of the dielectric substrate. To emit light toward
5. The method of manufacturing an optical functional element according to claim 4, wherein a turning means for directing light from a direction perpendicular to the surface to the input waveguide portion is provided at the start end of the input waveguide portion. .
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