JP2016218280A - Siフォトニクス光波回路及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図6は、本発明の第1の実施形態にかかるSiフォトニクス光波回路の製造工程を示す図である。図6(a)〜(e)は、Siフォトニクス光波回路の各製造工程を示し、(a)〜(e)には、Siフォトニクス光波回路610のSi導波路コア613を通り、Siフォトニクス光波回路610の表面に垂直な方向の断面図のSi導波路コア613端部を拡大して記載し、(d)、(e)には、さらに光ファイバアレイ630の光ファイバのコア634を通り、光ファイバの配列方向と直交する方向の断面図を記載している。
第1の実施形態1においては、図6(c)のSi基板611の面E形成工程(工程603)で、Si基板垂直方向の切断面(面D)を用いたが、第2の実施形態2においては、Si基板の側面に形成する溝をマーカとして用いている。
Siフォトニクス光波回路の製造工程において、実際のSi基板上には、複数の光波回路を並べて形成し、ダイシングソーにより複数の回路に切断する。第3の実施形態は、複数のSiフォトニクス光波回路が並んで形成されたSi基板を切断するのに適用可能な製造方法を示す。
Siフォトニクス光波回路の光導波路端面の表面はクラッド層であり、Siフォトニクス光波回路と光ファイバアレイとの接続は、UV硬化型の接着剤で行うため、わずかではあるが屈折率差が存在する。そのため、Siフォトニクス光波回路と光ファイバアレイとの接続部分が図6(e)のような垂直端面では、反射戻り光が存在する。従って、反射戻り光を防ぐべく、Siフォトニクス光波回路と光ファイバアレイとの接続面を、共に斜めに形成した例を、第4の実施形態とする。
第4の実施形態においては、反射戻り光を防止するべく、光導波路及び光ファイバ端面を、Si基板水平方向に傾けたが、本実施形態においては、光導波路及び光ファイバ端面を、Si基板垂直方向に傾けることにより、反射戻り光を防止する。すなわち、Si基板の光導波路の配列方向の線を軸として接合面を回転させることで、反射戻り光を防止する。
第1から第5の実施形態のSiフォトニクス光波回路の光導波路端面は、従来のものに比べて、面積が狭く強度が弱い。したがって、Siフォトニクス光波回路と光ファイバブロックとが接触した際の、接触面の機械強度が懸念される。そのため、Siフォトニクス光波回路作製プロセスにおいて高精度に光導波路端面をエッチングする際、光導波路端面を窪んだ平面に形成し、光ファイバブロックが直接に光導波路端面に接触しないように形成すると、接触時による光導波路端面の破壊を防止することができる。
光波回路は、まず、Si層(基板)、SiO2層(下部クラッド)、Si層(Si導波路)からなるSOI基板の上面のSi層を回路形状にエッチング加工し、細線のSi導波路からなる光波回路を形成する。例えば、異方性ドライ・エッチングによって、コア部を細線状に加工することができる。Si導波路コアのテーパ形状は、Si導波路コア上にフォトレジストでパターニングし、水酸化カリウム溶液や硝酸と過酸化水素水の混合液を用いたウェットエッチングによって形成する。最後に、下部のクラッド同じ材料(SiO2)で上部のクラッドとなるSiO2層を、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって堆積し、光波回路は作製される。
111 ビームスプリッタ
112 ファイバブロック
113、121、322、422、533、633、833 光ファイバ
111−1、122−1、312−1、311−1、321−1、322−1、324−1、A〜L 端面
120、320、420、530、630、830、1020、1130、1230 光ファイバアレイ
122、201、321、421、631、831、1021 ガラスブロック
202 光ファイバ芯線
203、640、641、642 UV硬化型接着剤
204、324、424、632、832 ガラスブロック蓋
311、411、511、611、811、911、1011、1111 Si基板
312、413、512、612、812、912、914、1012、1112、1114、1212 光導波路
313 光導波路コア
412、513、613、813、913、915、1013、1113、1115 Si導波路コア
314 ガラスクラッド
323、423、634、834 光ファイバコア
410、510、610、810、910、1010、1110、1210 Siフォトニクス光波回路
414、514、614 端面クラッド部
415 クラッド層
520、620、820、920、1120 ダイシングソー
M 窪み
Claims (13)
- 上面に光波回路が形成されるSi基板において、
前記Si基板上部と前記Si基板上面に形成された前記光波回路とを、エッチングにより除去する第1の工程と、
前記第1の工程のエッチングにより除去されない前記Si基板に、前記Si基板の上面及び下面から視認できるマーカを形成する第2の工程と、
前記第1の工程により除去されない前記Si基板を切断する位置を、前記マーカを基準とし位置決めする第3の工程と、
前記第1の工程により除去されない前記Si基板を、前記Si基板の下面側から切断する第4の工程と
を含むことを特徴とするSiフォトニクス光波回路の製造方法。 - 前記第3の工程は、前記第1の工程により形成された前記光波回路端面と前記マーカまでの距離である第1の距離を測定し、前記第1の距離に前記第4工程の切断加工誤差を加算した第2の距離を導出し、前記マーカから前記第2の距離だけ離れた位置に位置決めする工程を含むことを特徴とする請求項1に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- 前記マーカは、前記第1の工程で除去されない前記Si基板を、光の導波方向と垂直方向に切断した前記Si基板の切断面とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- 前記マーカは、前記第1の工程で除去されない前記Si基板の側面に形成した溝であり、
前記第1の距離は、前記溝内の前記光波回路が形成される側の面と前記光波回路端との距離であることを特徴とする請求項1又は2に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。 - 前記Si基板上面には前記光波回路が前記光波回路のない領域を挟んで直線状に複数形成され、
前記第1の工程は、1回の前記エッチングにより隣接する前記光波回路の端面を同時に形成することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。 - 前記第1の工程により形成される前記光波回路の端面は、光の導波方向に対して傾斜した端面に形成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- 前記第1の工程において、前記第1の工程で形成される前記光波回路端面の前記光波回路端の領域に窪みを形成することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- 前記光波回路の光導波路は、Si導波路コアと前記Si導波路コアを覆うクラッド層とからなり、前記Si導波路コア端部にスポットサイズ拡大部が形成され、前記スポットサイズ拡大部の先端に前記クラッド層が配置されていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- 前記第1の工程で形成された前記光波回路端と光ファイバ端とは光結合され接続固定されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路の製造方法。
- Si基板と、前記Si基板上面にSi導波路コアと前記Si導波路コアを覆うクラッド層からなる光波回路とを有し、
前記光波回路の光出射端側の端面は複数の面から構成され、前記光出射端側の前記端面の光導波路端を含む面が前記光出射側の最前面にあることを特徴とするSiフォトニクス光波回路。 - 前記Si導波路コア端部にスポットサイズ拡大部が形成され、前記スポットサイズ拡大部の先端に前記クラッド層が配置されていることを特徴とする請求項10に記載のSiフォトニクス光波回路。
- 前記光波回路の前記光出射端側の前記端面は、光の導波方向に対して傾斜した端面に形成されることを特徴とする請求項10又は11に記載のSiフォトニクス光波回路。
- 前記光波回路の前記光出射端側の前記Si基板面の前記光波回路の光出射端が配置される部分が窪んだ平面に形成されることを特徴とする請求項10乃至12のいずれか1項に記載のSiフォトニクス光波回路。
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