JP2021189130A - 導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より多くの形態の集積回路の導波路の特性を測定できる導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法を提供する。【解決手段】導波路１５４の特性測定装置１００は、測定対象の導波路１５４の外部から導波路１５４に入射され、導波路１５４を伝搬し、導波路１５４から出射されたレーザ光を伝送するイメージファイバ１５０と、イメージファイバ１５０によって伝送されたレーザ光を受け取り、導波路１５４から出射されたレーザ光の遠視野像を検出する検出装置１６８と、を備える。【選択図】図６

Description

本開示は、導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法に関する。

半導体産業で利用される微細加工技術を応用し、シリコン基板上に光学素子の集積回路（ＰＩＣ：Ｐｈｏｔｏｎｉｃ ＩＣ）を製造する技術分野（シリコンフォトニクス）において、電気回路でいうところの配線の役割を担っており、光が導通する部分を導波路と呼ぶ。導波路への光入力の手段として、グレーティングカップラ（ＧＣ：Ｇｒａｔｉｎｇ Ｃｏｕｐｌｅｒ）がしばしば用いられる。ＧＣは、導波路面に設けられた回折格子によって、導波路外部のレーザ光を導波路中へ伝搬させる素子である。

一般的に、ＧＣはある入射角でレーザ光から導波光への変換効率が最大となるように設計されている。このため、光ファイバを用いてレーザ光をＧＣへ入射させる場合、変換効率が最大となる角度でレーザ光が入射されるように光ファイバは斜めに配置される。

従来、シリコンフォトニクスによって製造されたＰＩＣは光通信用途である場合がほとんどであったが、近年ではセンシング等の光通信以外に使用されるＰＩＣが台頭していきている。光を用いたセンシング用デバイスでは、ＰＩＣから出射される光を掃引するといった制御が行われる。

光通信以外に使用されるＰＩＣについて特性を検査する場合、導波路から出射されるレーザ光の光軸を変化させた場合の出射角の変化量を測定する必要がある。そのため、ＰＩＣから遠方に出射された光の形状（ＦＦＰ：Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）を測定し、ＦＦＰを基づいて出射角を算出する必要がある。

ＦＦＰ測定手法として、特許文献１には、半導体レーザの光出力強度を変化させた際に生じる出射光軸の変化をＦＦＰの移動量として測定する、半導体レーザの特性測定装置が開示されている。特許文献１の装置を用いれば、光学素子のＰＩＣに対してＦＦＰ測定を行うことが可能である。

特開２００１−８５７８３号公報

シリコンフォトニクス技術の成熟に伴い、ＰＩＣの形態が多様化しており、特許文献１の装置では、ＦＦＰの測定ができないＰＩＣが台頭してきている。すなわち、ＰＩＣの形態によっては、ＦＦＰの測定ができず、導波路から出射したレーザ光の光軸の変化が測定できない。その結果、必要な導波路の特性が測定できない。

本開示はこのような状況に鑑み、より多くの形態の集積回路の導波路の特性を測定できる導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る導波路の特性測定装置は、測定対象の導波路の外部から前記導波路に入射され、前記導波路を伝搬し、前記導波路から出射されたレーザ光を伝送するイメージファイバと、前記イメージファイバによって伝送されたレーザ光を受け取り、前記導波路から出射されたレーザ光の遠視野像を検出する検出装置と、を備えるｓ。

本開示の一態様に係る導波路の特性測定方法は、測定対象の導波路の外部から前記導波路にレーザ光を入射させるステップと、前記導波路を伝搬し、前記導波路から出射されたレーザ光をイメージファイバによって伝送するステップと、前記イメージファイバによって伝送されたレーザ光を受け取り、遠視野像を検出するステップと、を備える。

本開示によれば、より多くの形態の集積回路の導波路の特性を測定できる導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法を提供することができる。

レーザ光を導波路中へ伝搬させるグレーティングカップラの概略図 導波路の導通検査装置の概略図 出射されたレーザ光の光軸が変化する集積回路の例を示す図 特許文献１に開示されている半導体レーザの特性測定装置の概略図 特許文献１に開示されている半導体レーザの特性測定装置により得られたＦＦＰの強度のピークに基づく出射光軸のずれ角の測定結果の一例を示す図 特許文献１に開示されている半導体レーザの特性測定装置が適用できない集積回路の例を示す図 本開示の第１実施形態に係る導波路の特性測定装置を示す概略図 本開示の第１実施形態に係る導波路の特性測定装置の集積回路の近傍を示す拡大図 図８のＡ−Ａ´断面図 本開示の第２実施形態に係る導波路の特性測定装置を示す概略図

以下、本開示の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。

（グレーティングカップラの機能）
図１は、レーザ光を導波路中へ伝搬させるグレーティングカップラ（ＧＣ）の概略図である。図１の５１、５３、５４および６４は、それぞれ入射用ファイバ、集積回路（ＰＩＣ）の基板、導波路、および、ＧＣである。レーザ光は、図１の矢印で示されるように進む。

入射用ファイバ５１は、光ファイバである。ＧＣ６４は、ＰＩＣの導波路５４の表面に設けられている。

入射用ファイバ５１の内部を伝搬したレーザ光は、入射用ファイバ５１の端面より入射用ファイバ５１の軸と同軸となるように出射される。すなわち、入射用ファイバ５１の軸と、入射用ファイバ５１から出射されるレーザ光の光軸とは一致する。入射用ファイバ５１より出射されたレーザ光は、基板５３の面に垂直な方向に対して角度θ_ｉｎでＧＣ６４へと入射し、導波路５４の内部へと伝搬していく。

一般的に、ＧＣ６４はある入射角でレーザ光から導波光への変換効率が最大となるように設計されている。このため、入射用ファイバ５１を用いてＧＣ６４へレーザ光を入射させる場合には、図１に示されているように、入射用ファイバ５１から出射されたレーザ光を最適な入射角でＧＣ６４に入射させるために、入射用ファイバ５１は、導波路５４の表面に対して斜めに配置される。

（導通検査装置の一例）
光通信の分野で使用されるＰＩＣについては、光の導通確認および伝搬効率の測定ができればよい。このため、ＰＩＣに対して入射用ファイバ５１を用いたアクティブアライメントによる導通検査が行われる。アクティブアライメントとは、ＰＩＣの導波路５４から出射されたレーザ光の出力の最大値を探索することで入射用ファイバ５１の位置を最適化する調芯方法のことである。

アクティブアライメントによる導波路５４に対する導通検査は、図２に示されている装置を用いて行われる。図２は、導波路５４の導通検査装置５００の概略図である。

導通検査装置５００は、入射用ファイバ５１、レーザ光源６５、受光用ファイバ６６、および、パワーメータ６７を備える。

レーザ光源６５は、半導体レーザ等の導通検査用のレーザ光源である。受光用ファイバ６６は、光ファイバであり、導波路５４から出射されたレーザ光をパワーメータ６７に伝送する。なお、受光用ファイバ６６はシングルモードファイバでもマルチモードファイバでもよい。パワーメータ６７は、受光用ファイバ６６によって伝送されてきたレーザ光のエネルギーを測定する。図２の６３は、導波路５４から出射されたレーザ光の進行方向を示す矢印であり、出射光軸に沿う方向を示す矢印である。また、図２のθ_０は、導波路５４からのレーザ光の出射角である。

（センシング用デバイスの一例）
次に、光通信以外に用いられるＰＩＣであり、光を用いたセンシング用デバイスが有するＰＩＣが図３に示されている。図３は、出射されたレーザ光の光軸７０（すなわち、出射光軸）が変化するＰＩＣの例を示す図である。なお、本明細書において、図３に示されているように、ｘ−ｚ平面における、ｙ−ｚ平面と光軸７０とのなす角θ_０を出射角と定義する。

図３に示されているＰＩＣは、その開発段階において、出射角θ_０以外に、光軸７０を変化させた場合の出射角θ_０の変化量Δθを測定する必要がある。そのため、ＰＩＣの内部の光の導通確認および伝搬効率の測定を行う検査方法である導通検査装置５００を用いた検査だけでは不十分である。ＰＩＣから遠方に出射された光の形状である遠視野像（ＦＦＰ）を測定し、ＦＦＰを基に出射角θ_０を算出する必要がある。

（ＦＦＰ測定手法の一例）
次に、ＦＦＰ測定手法の一例として、半導体レーザ（ＬＤ）における特性評価のためのＦＦＰ測定手法について説明する。例えば、特許文献１には、ＬＤ素子の出射光をレンズで転送し、ＣＣＤカメラで出射位置から遠方のビーム形状（つまり、ＦＦＰ）を測定する手法が開示されている。

＜装置構成＞
図４は、特許文献１に開示されている半導体レーザ１の特性測定装置の概略図である。この特性測定装置は、半導体レーザ１の光出力強度を変化させた際に生じる出射されたレーザ光の光軸の変化を、ＦＦＰの移動量として測定する装置である。

半導体レーザ１の特性測定装置は、半導体レーザ１と、発光ステージ７と、制御装置２と、ＣＣＤカメラ３と、パワー検出用受光素子４と、ＮＤフィルタ５と、対物レンズ６と、結像レンズ８と、ビームスプリッタ９とを備える。

半導体レーザ１は、半導体レーザ素子１ａがステム１ｂに取り付けられて構成される。発光ステージ７上に、半導体レーザ１が載置される。制御装置２は、半導体レーザ１の光出力強度を変化させる制御部である。ＣＣＤカメラ３は、半導体レーザのＦＦＰを測定するための装置であり、遠視野像の移動量を検出する受光素子であるＣＣＤ３ａを備える。

パワー検出用受光素子４は、半導体レーザ１の出射光の一部を受光して半導体レーザ１の光出力強度を検出する受光素子である。対物レンズ６は、ＦＦＰの大きさを制御する光学系を構成する。結像レンズ８は、ＦＦＰをＣＣＤカメラ３へ結像する。ビームスプリッタ９は、パワー検出用受光素子４に対して光出力を分岐する。

＜測定手順＞
まず、発光ステージ７とＣＣＤカメラ３とが光軸上に配置され、発光ステージ７を光軸方向に対して垂直方向に駆動させ、ＣＣＤカメラ３の画像の集光状態から半導体レーザ１の発光点位置を測定する。これに基づき、半導体レーザ１がＣＣＤカメラ３の光軸中心上に位置するように調整する。

次に、対物レンズ６を光軸方向に移動して、半導体レーザ１に焦点を合わせることで、ＣＣＤカメラ３の受光面上に近視野像（ＮＦＰ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）を生成し、発光点位置を測定する。

次に、ＮＦＰの発光点位置を基準として、対物レンズ６を光軸方向に所定距離移動して、ＦＦＰをＣＣＤカメラ３の受光面上に生成する。このとき、対物レンズ６の移動量により、測定する半導体レーザ１のＦＦＰの大きさを、ＣＣＤカメラ３の受光領域全体で測定できるように制御することで、ＦＦＰの測定精度を最大にすることができる。

次に、低光出力強度状態のＦＦＰの強度のピーク位置を測定する。次いで、高光出力強度状態のＦＦＰの強度のピーク位置を測定する。

図５は、半導体レーザ１の特性測定装置により得られたＦＦＰの強度のピークに基づく光軸のずれ角の測定結果の一例を示す図である。

図５中の（ａ）は、ＣＣＤ３ａの取込画像を示している。図５中の（ｂ）は、ＣＣＤ３ａでの出力レベルと光軸のずれ角との関係を示している。図５中の（ｂ）には、低光出力強度のＦＦＰのピーク位置の角度に対して、高光出力強度のＦＦＰのピーク位置の角度がシフトしていることが示されている。よって、図４に示されている特性測定装置を用いることで、高光出力強度と低光出力強度のＦＦＰのピーク位置の差から光軸のずれ角が測定可能である。つまり、図４に示されている特性測定装置を用いることで、光を用いたセンシング用デバイスが有するＰＩＣに対してもＦＦＰ測定を行うことが可能である。

（他の形態のＰＩＣ）
図６は、特許文献１に開示されている半導体レーザ１の特性測定装置が適用できないＰＩＣの一例を示す図である。なお、図６の６８は、導波路５４から出射されたレーザ光を受光するための測定装置（不図示）が備えるレンズである。

図６に示されているＰＩＣは、両端にＧＣが形成された導波路５４が基板５３の上面に配置された構成を備える（以下、特徴１と称す。）。このため、導波路５４へのレーザ光の入出射は基板５３の上面で行われる。すなわち、基板５３の上面側からレーザ光が導波路５４に入射し、導波路５４から基板５３の上面側にレーザ光が出射される。この場合、導波路５４にレーザ光を導く入射用ファイバ５１および導波路５４から出射されたレーザ光を受光するための測定装置は、いずれも基板５３の上面側に配置する必要がある。

図６に示されているＰＩＣの基板５３には、ファイバアレイブロック等の補強部材５２がＵＶ硬化樹脂等で固定されている（以下、特徴２と称す。）。レーザ光を入射させる入射用ファイバ５１の先端は、その補強部材５２に固定されている。

図６に示されているＰＩＣが有する導波路５４の長さは、数ミリ程度、例えば、５ｍｍ未満である（以下、特徴３と称す。）。すなわち、レーザ光が導波路５４に入射する位置とレーザ光が導波路５４から出射する位置とは比較的近くなるので、入射用ファイバ５１とレンズ６８のｘ軸方向の距離は近くなる。図６において、ｘ軸方向は、導波路５４内部のレーザ光の進行方向に相当する。

ＦＦＰを測定するためには、作動距離（ＷＤ：ワーキングディスタンス）を適切な長さに調整する必要がある。作動距離は、導波路５４の表面におけるレーザ光が出射される位置から、導波路５４から出射されるレーザ光を受光する構成（図６では、レンズ６８）までの距離である。

特徴１から特徴３を備えるＰＩＣの導波路５４に対して、測定装置を近づけていくと、図６の破線部に示されているように、レンズ６８と入射用ファイバ５１とが空間的に干渉してしまう。このため、作動距離を適切な長さに調整できず、正しい高さでＰＩＣの導波路５４についてＦＦＰの測定を行うことができない。その結果、ＦＦＰを取得することができず、導波路５４から出射されるレーザ光の光軸の変化が測定できない。したがって、光を用いたセンシング用デバイスが有するＰＩＣに対して必要な導波路５４の特性の測定ができない。

以下、特徴１から特徴３を備えるＰＩＣに対しても必要な導波路の特性の測定を可能にする導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法を説明する。

（第１実施形態）
図７から図９を参照して、本開示の第１実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００について説明する。図７は、第１実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００を示す概略図である。図８は、導波路１５４の特性測定装置１００のＰＩＣの近傍を示す拡大図である。図９は、図８のＡ−Ａ´断面図であり、後述するイメージファイバ１５０の構造を示す。

＜測定対象＞
図７の１５３は、測定対象である集積回路（ＰＩＣ）の基板である。基板１５３の上面には、導波路１５４が形成されている。導波路１５４のｘ軸方向の長さＬは、例えば、５ｍｍ未満である。なお、長さＬは、導波路１５４を伝搬するレーザ光の伝搬方向における長さに相当する。基板１５３における導波路１５４にレーザ光が入射する位置（以下、入射部と称す。）にはＧＣ（不図示）が形成されている。また、基板１５３における導波路１５４からレーザ光が出射する位置（以下、出射部）の出射部にはＧＣ（不図示）が形成されている。

＜レーザ光＞
図８の破線矢印は、レーザ光の進行方向を示している。レーザ光は、後述するファイバ１５１から出射し、入射部のＧＣを介して導波路１５４に入射し、出射部のＧＣの構造によって決定される角度で導波路１５４の外部に出射する。図７のθ_ｉｎおよびθ_ｏｕｔは、それぞれ導波路１５４に対するレーザ光の入射角度、および、導波路１５４に対するレーザ光の出射角度である。また、図７の１６３は、出射されたレーザ光の進行方向を示す矢印である。

なお、入射部近傍のＧＣと出射部近傍のＧＣは、いずれも基板１５３の同一平面上に位置しているので、図７に示されているように、導波路１５４へのレーザ光の入射および導波路１５４からのレーザ光の出射は単一面を介して行われる。

＜特性測定装置＞
導波路１５４の特性測定装置１００は、ファイバ１５１、補強部材１５２、イメージファイバ１５０、撮像部１５５、調整機構１５６、イメージファイバ取付部１５７、回転機構１５８、および、検出装置１６８を備える。

ファイバ１５１は、例えば、光ファイバであり、光源（不図示）から出射されたレーザ光を導波路１５４に入射させる。なお、ファイバ１５１の軸と、ファイバ１５１から出射されるレーザ光の光軸とは一致する。ファイバ１５１は、補強部材１５２によって補強されている。

補強部材１５２は、例えば、ファイバアレイブロックである。補強部材１５２の形状は、例えば、略直方体もしくは略円柱状の形状である。補強部材１５２は、測定対象であるＰＩＣの基板１５３の入射部に接着固定されている。

補強部材１５２は、ファイバ１５１から出射されたレーザ光を導波路１５４に所定角度で入射させる。具体的には、補強部材１５２には、ファイバ１５１の先端が挿入される挿入穴（不図示）が形成されており、ファイバ１５１をファイバ１５１と基板１５３の表面とのなす角度が所定角度となるように固定する。そのために、補強部材１５２の基板１５３と接する面は、所定角度に合わせて斜めに研磨されている（図８参照）。

所定角度とは、ファイバ１５１から出射されたレーザ光から導波路１５４を伝搬する光への変換効率が最大となる角度である。

イメージファイバ１５０は、導波路１５４の外部から導波路１５４に入射され、導波路１５４を伝搬し、導波路１５４から出射されたレーザ光を一端部１５で受光し、一端部１５から他端部１６に伝送する。ここで、一端部１５は、イメージファイバ１５０の導波路１５４側の端部である（図８参照）。他端部１６は、イメージファイバ１５０の検出装置１６８側の端部である。

イメージファイバ１５０の少なくとも一端部１５は、出射部近傍、かつ、導波路１５４から出射されたレーザ光の光軸１６６上に配置されている。これにより、レーザ光は、イメージファイバ１５０の一端部１５の端面によって受光され、他端部１６に伝送される。

イメージファイバ１５０は、多数本のコア１５０ａ、クラッド１５０ｂ、および被覆１５０ｃから構成されている（図９参照）。

具体的には、イメージファイバ１５０は、多数本のコア１５０ａとクラッド１５０ｂとが溶融一体化され、被覆１５０ｃで覆って形成されている。それぞれのコア１５０ａは、カメラの画素に相当する役割をもつ。通常、イメージファイバ１５０は、ファイバスコープ等に代表されるように、レンズによって拡大された像を他端部１６へ伝送して観察する用途として使用される。一般に、コア１５０ａの数が多いほど、高分解能を得ることができる。

撮像部１５５は、一端部１５および基板１５３の表面を撮像する撮像光学系である。撮像部１５５は、例えば、一端部１５と基板５３の表面が同時に撮像できるカメラを含む。なお、撮像部１５５には、カメラ以外に、必要に応じてレンズが搭載されていてもよい。

撮像部１５５は、距離検出装置（不図示）と接続している。距離検出装置は、撮像部１５５による撮像結果を取得し、取得した撮像結果に基づいて作動距離を算出する。本実施形態の作動距離は、基板１５３の出射部から、導波路１５４から出射されるレーザ光を受光する構成（図７では、一端部１５）までの距離である。

調整機構１５６は、イメージファイバ１５０に取り付けられており、基板１５３の表面に対する一端部１５の相対位置または姿勢を調整する機構である。姿勢とは、基板１５３の表面に対する角度のことである。

具体的には、調整機構１５６は、イメージファイバ１５０における湾曲した部位から一端部１５までの部位（以下、直線部位と称す。）の傾き調整、および、直線部位のｚ方向およびｘ方向への水平移動を行う。調整機構１５６は、ゴニオステージのようなある回転中心を起点に回転するステージ（以下、回転ステージ）を有する。回転ステージが回転する角度によって直線部位の角度が調整される。また、調整機構１５６は、ｘ−ｚ平面に沿って移動するステージ（以下、水平ステージと称す。）を有する。水平ステージがｘ−ｚ平面に沿って移動することで、直線部位のｘ−ｚ平面内における位置が調整される。これにより、作動距離も調整される。

回転機構１５８の回転軸１８０に沿う第１方向（図７では、ｘ軸の負の方向）の端部は、イメージファイバ取付部１５７を介して他端部１６に接続している。回転機構１５８の第１方向とは反対方向である第２方向（図７では、ｘ軸の正の方向）の端部が、検出装置１６８に接続している。

回転機構１５８は、イメージファイバ１５０およびイメージファイバ取付部１５７を固定し、検出装置１６８を他端部１６に対して回転軸１８０周りに回転させる。検出装置１６８が他端部１６に対して回転されることで、検出装置１６８によって検出されるＦＦＰの向きを補正することができる。

検出装置１６８は、イメージファイバ１５０によって伝送されたレーザ光を受け取り、導波路１５４から出射されたレーザ光のＦＦＰを検出する。

検出装置１６８は、対物レンズ１５９、結像レンズ１６０、および、カメラ１６１を備える。対物レンズ１５９は、イメージファイバ１５０によって伝送されたレーザ光を受光するレンズである。結像レンズ１６０は、ＦＦＰをカメラ１６１に結像するレンズである。カメラ１６１は、ＦＦＰを検出するカメラであり、ＦＦＰが結像されるセンサ部１６２を備える。センサ部１６２に結像されたＦＦＰは、２次元画像として出力される。

検出装置１６８は、検出装置１６８とファイバ１５１および光源との空間的な干渉を避けるために、光軸１６６から外れた位置に設けられている。検出装置１６８の配置位置に応じて、図７に示されているように、イメージファイバ１５０は、少なくともその一部が湾曲するように配置されている。

＜特性測定方法＞
第１実施形態に係る導波路１５４の特性測定方法は以下のステップを経て導波路１５４から出射されたレーザ光のＦＦＰを検出する。

まず、測定対象である基板１５３の導波路１５４の外部から導波路１５４にレーザ光を入射させる（ステップＳ１）。ここで、ファイバ１５１により導波路１５４にレーザ光を入射させる。

次に、導波路１５４を伝搬し、導波路１５４から出射されたレーザ光を一端部１５で受光し、イメージファイバ１５０によって他端部１６まで伝送する（ステップＳ２）。

次に、イメージファイバ１５０によって伝送されたレーザ光を受け取り、ＦＦＰを検出する（ステップＳ３）。

なお、ＦＦＰが適切に検出できないときは、調整機構１５６で基板１５３に対するイメージファイバ１５０の一端部１５の相対位置および直線部位の姿勢を調整すればよい。

以上説明した通り、本実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００は、図６のレンズ６８を介すことなく、導波路１５４から出射されたレーザ光を一端部１５で受光し、検出装置１６８近傍まで伝送するイメージファイバ１５０を備える。

イメージファイバ１５０は、湾曲して配置されてもよいので検出装置１６８の配置位置が必ずしも導波路１５４から出射されたレーザ光の光軸１６６上でなくてもよくなる。すなわち、検出装置１６８の配置位置の自由度が高くなる。よって、ファイバ１５１および光源と空間的に干渉しない位置に検出装置１６８を配置することができる。

したがって、ＦＦＰを検出する際、空間的な制約が小さくなり、作動距離を適切に調整することができるようになるので、図６に示されるようなＰＩＣの基板５３に対してもＦＦＰの測定を行うことができる。その結果、より様々な形態のＰＩＣに対して、必要な導波路１５４の特性の測定を可能にすることができる。なお、ファイバ１５１を曲げることができる量は最小曲げ半径として規定されており、最小曲げ半径を超えて曲げると曲げ損失の増大および機械的強度の低下をまねく。よって、本実施形態によれば、ファイバ１５１を湾曲して配置することなく、検出装置１６８と、ファイバ１５１および光源との空間的な干渉を無くすことができる。したがって、ファイバ１５１の曲げ損失の増大および機械的強度の低下を招くことなく、より様々な形態のＰＩＣに対して、必要な導波路１５４の特性の測定を可能にすることができる。

導波路１５４の特性測定装置１００は、撮像部１５５を備えている。これにより、作動距離を測定できるので、出射されたレーザ光を一端部１５で受光する構成を有する特性測定装置１００を用いてＦＦＰを検出する際、作動距離を正確に調整することができる。

導波路１５４の特性測定装置１００は、調整機構１５６を備える。これにより、基板１５３の表面に対する一端部１５の相対位置を調整できる。よって、作動距離を適切に調整できる。また、調整機構１５６は、一定の範囲に延在するイメージファイバ１５０の直線部位の基板１５３の表面に対する角度を調整できる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００について、主に第１実施形態と異なる点を説明する。

図１０は、第２実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００を示す概略図であり、基板１５３の近傍が拡大して示されている。

＜特性測定装置＞
第２実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００は、第１実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００が備える構成に加えて、レンズホルダ取付治具１７２、レンズ１７０、および、レンズホルダ１６９を備える。

レンズホルダ取付治具１７２は、イメージファイバ１５０の一端部１５にレンズホルダ１６９を取り付ける。

レンズ１７０は、導波路１５４から出射されたレーザ光の近視野像（ＮＦＰ）を結像するレンズである。レンズ１７０は、導波路１５４から出射されたレーザ光の光軸１６６上にあり、かつ、導波路１５４とイメージファイバ１５０の一端部１５との間にある位置（以下、結像位置）に位置しているときに、導波路１５４から出射されたレーザ光のＮＦＰを結像する。

レンズホルダ１６９は、レンズ１７０を保持する。例えば、レンズ１７０はレンズ取付用貫通穴にはめ込まれている。

レンズホルダ１６９は、導波路１５４から出射されたレーザ光の光軸１６６に直交する方向（例えば、図１０の両矢印）に移動可能である。より詳しくは、レンズホルダ１６９は、レンズホルダ取付治具１７２の操作に応じて、ｘ−ｚ平面内の方向であり、かつ、光軸１６６に直交する方向に摺動される。

レンズホルダ１６９には、貫通穴１７１が形成されている。貫通穴１７１は、レンズ１７０を介さずにレーザ光を通すための穴である。貫通穴１７１は、レンズホルダ１６９が移動可能な方向に沿ってレンズ１７０と並ぶ位置に形成されている。したがって、レンズホルダ１６９を摺動させることで、結像位置に、レンズ１７０と貫通穴１７１とを交互に出し入れすることができる。

なお、図１０では、ｘ−ｚ平面上をレーザ光の光軸１６６に垂直な方向に摺動可能としているが、光軸１６６に対して垂直であり、結像位置にレンズ１７０と貫通穴１７１とを交互に出し入れ可能であれば摺動方向は問われない。

＜特性測定装置＞
第２実施形態に係る導波路１５４の特性測定方法は、以下のステップＳ１１〜Ｓ１３を経て、ＮＦＰをセンサ部１６２における適正な位置に位置するように調整する。

まず、レンズホルダ１６９を摺動させて撮像位置にレンズ１７０を配置する（ステップＳ１１）。

次に、レンズ１７０で導波路１５４から出射されたレーザ光のＮＰＦを結像する（ステップＳ１２）。ここで、調整機構１５６を操作して、基板５３の表面とイメージファイバ１５０の一端部１５と作動距離が、レンズ１７０の焦点距離と一致するように調整する。

なお、導波路１５４から出射されたレーザ光は、レンズ１７０、および、イメージファイバ１５０、対物レンズ１５９、結像レンズ１６０を経て、センサ部１６２で受光される。これにより、カメラ１６１がＮＰＦを検出する。

次に、上述した焦点距離の調整が完了した状態で、カメラ１６１によって検出されるＮＦＰが、センサ部１６２の撮像画面の中央に位置するように、調整機構１５６を用いて一端部１５を含む直線部位の位置調整を行う（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３は、例えば、以下の手順で実行される。

ＮＦＰが、センサ部１６２の撮像画面の中央に位置するように、調整機構１５６を用いて一端部１５のｘ方向における位置調整を行う。

もし、ｘ方向の調整を行っても、ＮＰＦの位置がセンサ部１６２の撮像画面の中央に配置されない場合、調整機構１５６を操作してイメージファイバ１５０の直線部位の角度を調整する。イメージファイバ１５０の直線部位の角度を変更すると作動距離が変化するので、撮像部１５５で作動距離を測定しながら調整機構１５６を操作して、作動距離が再度レンズ１７０の焦点距離となるように、一端部１５のｚ方向における位置調整を行う。

次に、再び調整機構１５６を操作して、一端部１５のｘ方向の位置調整を行い、ＮＦＰがセンサ部１６２の撮像画面の中央に位置するように調整する。

なお、ＮＦＰの位置調整が完了した後、レンズホルダ１６９を摺動させて貫通穴１７１を結像位置に配置し、ＦＦＰの検出が行われる。

ステップＳ１１〜Ｓ１３が実行されることで、測定対象であるＰＩＣの基板１５３の導波路１５４から出射されるレーザ光の光軸１６６と、イメージファイバ１５０の直線部位の軸とが一致する。これにより、光軸１６６が変化した場合のＦＦＰ検出に基づく光軸１６６の変化量の測定を実行するときの測定精度を高めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る導波路１５４の特性測定装置１００は、結像位置に出し入れ可能なレンズ１７０を備えている。よって、レンズ１７０を使用することでＮＦＰを検出することができる。このため、ＦＦＰを検出する前にステップＳ１１〜Ｓ１３を実行することで導波路１５４から出射されるレーザ光の光軸１６６と、イメージファイバ１５０の直線部位の軸を一致させることができる。よって、後に実行される測定であり、光軸１６６が変化した場合のＦＦＰ検出に基づく光軸１６６の変化量の測定において、その変化量の測定精度を高めることができる。

レンズ１７０は、光軸１６６に直交する方向に移動可能なレンズホルダ１６９に保持されている。また、レンズホルダ１６９には、レンズホルダ１６９が移動可能な方向に沿ってレンズ１７０と並ぶ位置に貫通穴１７１が形成されている。よって、レンズホルダ１６９を移動させるだけで、容易にレンズ１７０と貫通穴１７１とを交互に結像位置に出し入れすることができる。よって、容易にＮＦＰを検出するステップからＦＦＰを検出するステップに切り替えることができる。その結果、ＦＦＰ検出に基づく光軸１６６の変化量の測定精度を容易に高めることができる。

（その他の変形例）
第１実施形態および第２実施形態において、レーザ光は何らかの手段で導波路１５４に入射させればよいので、特性測定装置１００は、必ずしもファイバ１５１を備えていなくてもよい。

なお、第１実施形態および第２実施形態は、図６に示されているような特徴１から３を備えるＰＩＣの導波路１５４の特性の測定に適用できることはもちろんのこと、特徴１から３を備えていないＰＩＣの導波路１５４の特性の測定にも適用できる。

すなわち、ＰＩＣの基板１５３は、レーザ光が単一面で入出射するものでなくてもよい。また、ファイバ１５１を補強する補強部材１５２が基板１５３に固定されていなくてもよい。さらに、導波路１５４の長さは、５ｍｍ未満でなくてもよい。

また、レーザ光が所定角度で導波路１５４に入射させることができればよく、特性測定装置１００は、必ずしも補強部材１５２を備えていなくてもよい。

第２実施形態において、レンズホルダ１６９は、必ずしも貫通穴１７１を有していなくてもよく、レンズ１７０が結像位置に出入り可能であればよい。

本開示の導波路の特性測定装置および導波路の特性測定方法は、様々な形態の集積回路の導波路の特性の測定に好適に利用できる。

１ 半導体レーザ
１ａ 半導体レーザ素子
１ｂ ステム
２ 制御装置
３ ＣＣＤカメラ
３ａ ＣＣＤ
４ パワー検出用受光素子
５ ＮＤフィルタ
６ 対物レンズ
７ 発光ステージ
８ 結像レンズ
９ ビームスプリッタ
５１ 入射用ファイバ
５２ 補強部材
５３ 基板
５４ 導波路
６３ 矢印
６４ グレーティングカップラ（ＧＣ）
６５ レーザ光源
６６ 受光用ファイバ
６７ パワーメータ
６８ レンズ
７０ 光軸
５００ 導通検査装置
１００ 特性測定装置
１５０ イメージファイバ
１５ 一端部
１６ 他端部
１５１ ファイバ
１５２ 補強部材
１５３ 基板
１５４ 導波路
１５５ 撮像部
１５６ 調整機構
１５７ イメージファイバ取付部
１５８ 回転機構
１５９ 対物レンズ
１６０ 結像レンズ
１６１ カメラ
１６２ センサ部
１６３ 矢印
１６６ 光軸
１６８ 検出装置
１６９ レンズホルダ
１７０ レンズ
１７１ 貫通穴
１７２ レンズホルダ取付治具
Ｌ 長さ

Claims (12)

1. 測定対象の導波路の外部から前記導波路に入射され、前記導波路を伝搬し、前記導波路から出射されたレーザ光を伝送するイメージファイバと、
   前記イメージファイバによって伝送されたレーザ光を受け取り、前記導波路から出射されたレーザ光の遠視野像を検出する検出装置と、
   を備える、導波路の特性測定装置。
2. 前記イメージファイバの前記導波路側の端部である一端部および前記測定対象の表面を撮像する撮像部をさらに備える、請求項１に記載の導波路の特性測定装置。
3. 前記測定対象の表面に対する前記イメージファイバの前記導波路側の端部である一端部の相対位置または姿勢を調整する調整機構をさらに備える、請求項１または２に記載の導波路の特性測定装置。
4. 回転軸に沿う第１方向の端部が、前記イメージファイバの前記検出装置側の端部である他端部に接続し、前記第１方向とは反対方向である第２方向の端部が、前記検出装置に接続しており、前記検出装置を前記他端部に対して前記回転軸周りに回転させる回転機構をさらに備える、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
5. 前記検出装置は、前記導波路から出射されたレーザ光の光軸から外れた位置に設けられ、
   前記イメージファイバの少なくとも一部は湾曲している、請求項１から４のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
6. 前記導波路にレーザ光を入射させるファイバと、
   前記ファイバの先端が挿入される挿入穴が形成され、かつ、前記測定対象に固定される補強部材と、をさらに備え、
   前記補強部材は、前記ファイバから出射されたレーザ光を前記導波路に所定角度で入射させる、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
7. 前記導波路へのレーザ光の入射および前記導波路からのレーザ光の出射は単一面を介して行われる、請求項１から６のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
8. 前記導波路を伝搬するレーザ光の伝搬方向における前記導波路の長さＬは、５ｍｍ未満である、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
9. 前記導波路から出射されたレーザ光の光軸上にあり、かつ、前記導波路と前記イメージファイバとの間にある位置に出入り可能であるレンズをさらに備え、
   前記レンズは、前記位置に位置しているときに、前記導波路から出射されたレーザ光の近視野像を結像する、請求項１から８のいずれか一項に記載の導波路の特性測定装置。
10. 前記レンズを保持し、かつ、前記導波路から出射されたレーザ光の光軸に直交する方向に移動可能であるレンズホルダを更に備え、
    前記レンズホルダは、前記レンズホルダが移動可能な方向に沿って前記レンズと並ぶ位置に形成された貫通穴を有する、請求項９に記載の導波路の特性測定装置。
11. 測定対象の導波路の外部から前記導波路にレーザ光を入射させるステップと、
    前記導波路を伝搬し、前記導波路から出射されたレーザ光をイメージファイバによって伝送するステップと、
    前記イメージファイバによって伝送されたレーザ光を受け取り、遠視野像を検出するステップと、
    を備える、導波路の特性測定方法。
12. 前記導波路から出射されたレーザ光の光軸上にあり、かつ、前記導波路と前記イメージファイバとの間にある位置にレンズを配置するステップと、
    前記レンズで前記導波路から出射されたレーザ光の近視野像を結像するステップと、
    をさらに備える、請求項１１に記載の導波路の特性測定方法。

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