JP2970519B2 - Optical circuit and its manufacturing method - Google Patents

Optical circuit and its manufacturing method

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JP2970519B2 JP2576996A JP2576996A JP2970519B2 JP 2970519 B2 JP2970519 B2 JP 2970519B2 JP 2576996 A JP2576996 A JP 2576996A JP 2576996 A JP2576996 A JP 2576996A JP 2970519 B2 JP2970519 B2 JP 2970519B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光回路とその製造
方法に関し、特に光ネットワークシステムに用いられ、
Si基板などの基板上に形成された光導波路を用いた送
信器、受信器などの光デバイスにおいて、光導波路から
の出射光の光軸変換を行う光回路、並びに受光素子との
光学結合を行う光回路とその製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical circuit and a method of manufacturing the same, and more particularly to an optical circuit used in an optical network system.
In an optical device such as a transmitter or a receiver using an optical waveguide formed on a substrate such as a Si substrate, an optical circuit for converting an optical axis of light emitted from the optical waveguide and an optical coupling with a light receiving element are performed. The present invention relates to an optical circuit and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信システムの大容量化が進むととも
に多機能の高度なシステムが求められている一方で、光
ファイバネットワークの低コスト化の要求が強い。その
中で光送信器、光受信器などの光デバイスの小型化、高
集積化、低コスト化は必須である。
2. Description of the Related Art As the capacity of an optical communication system has been increased and a multifunctional advanced system has been demanded, there has been a strong demand for cost reduction of an optical fiber network. Among them, downsizing, high integration, and low cost of optical devices such as optical transmitters and optical receivers are essential.

【0003】現在、実用に供されている光送信器および
受信器は、半導体光源および半導体光検出器と光ファイ
バとの間にレンズを設置し空間的に光学的接続を確保す
る構造が用いられている。このレンズを用いて空間的に
光学的接続を確保する構造は、「マイクロオプティク
ス」と呼ばれている。
At present, practically used optical transmitters and receivers use a structure in which a lens is provided between a semiconductor light source and a semiconductor photodetector and an optical fiber to ensure spatial optical connection. ing. A structure that spatially secures optical connection using this lens is called “microoptics”.

【0004】このマイクロオプティクス構造では、レン
ズの形状、半導体光源および半導体光検出器のパッケー
ジの形状などに制限があるため、小型化することは困難
である。また、空間を伝搬する光を効率よく光ファイバ
や光検出器に結合させるためには、精度のよい光軸調整
が要求されており、その作業には多大な工数が必要とさ
れるため、コストが下がらないのが現状である。また、
同一機能または異種機能の高集積化には、まったく不適
であるのは言うまでもない。
In this micro-optics structure, it is difficult to reduce the size because the shape of the lens and the shape of the package of the semiconductor light source and the semiconductor photodetector are limited. Also, in order to efficiently couple light propagating in space to an optical fiber or a photodetector, precise optical axis adjustment is required. The current situation is that it does not drop. Also,
Needless to say, it is completely unsuitable for highly integrating the same function or different functions.

【0005】近年、双方向の通信システムの必要性が高
まり、また家庭にまでこのシステムを導入することが望
まれている。双方向通信を可能にさせる光デバイスとし
ては、光の送信器および受信器が必要となるが、これを
個別に構成していたのでは、光送受信装置が大型化し、
システム普及の妨げとなる。従って、2つの機能を一体
化した光デバイス(光送受信器)が望まれるが、マイク
ロオプティクス構造では、前述した理由から、これを実
現することは困難である。
[0005] In recent years, the need for a two-way communication system has increased, and it has been desired to introduce this system to homes. As an optical device that enables two-way communication, an optical transmitter and a receiver are required, but if these were separately configured, the optical transmitting and receiving apparatus would become large,
It hinders the spread of the system. Therefore, an optical device (optical transceiver) integrating two functions is desired. However, it is difficult to realize this in the micro-optics structure for the above-described reason.

【0006】このため、小型化、低コスト化を目指す構
造として、光導波路を用いて集積化された光送受信器が
望まれる。
For this reason, an optical transceiver integrated using an optical waveguide is desired as a structure aiming at miniaturization and cost reduction.

【0007】光送受信器の集積化を実現するためには、
半導体光源、半導体光検出器、光ファイバなどの光部品
を同一基板上あるいは基板端部に集積化する必要があ
る。同一基板上に光部品を集積化する方法は、基板の任
意の位置に光部品を集積化できるため、デバイス設計の
自由度が大きくなるという点で有効な方法である。
In order to realize the integration of the optical transceiver,
It is necessary to integrate optical components such as a semiconductor light source, a semiconductor photodetector, and an optical fiber on the same substrate or on the edge of the substrate. The method of integrating optical components on the same substrate is an effective method in that the optical components can be integrated at an arbitrary position on the substrate, so that the degree of freedom in device design is increased.

【0008】この方法で光導波路と半導体光検出器など
の光部品とを光学的に結合する場合、光導波路内に光部
品を挿入し、光導波路からの出射光をそのまま水平に受
光する、あるいは逆に光導波路に入射する水平入出力方
式と、光導波路からの出射光を光軸変換し、基板に垂直
に光を取り出し、光部品との結合をとるという垂直入出
力方式とがある。
When the optical waveguide is optically coupled to an optical component such as a semiconductor photodetector by this method, the optical component is inserted into the optical waveguide and the light emitted from the optical waveguide is received horizontally as it is, or Conversely, there are a horizontal input / output method in which light enters the optical waveguide, and a vertical input / output method in which light emitted from the optical waveguide is converted into an optical axis, light is taken out vertically to the substrate, and coupling with an optical component is performed.

【0009】図5は、従来の水平入出力方式の一例を示
す側面図である(例えば文献(Yamada:J.Lightwave Tec
hnol.,10,3,p.383(1992)参照)。図4において、1はS
i基板、2は光導波路、14は光部品を示し、光導波路
2は、下層クラッド3、コア4、上層クラッド5からな
る。この方法は、構成が簡単で小型化に適しているため
低コスト化に有利な方法であるが、光部品14としては
導波路型光部品に限られる。また光導波路2と光部品1
4との、特に光導波路厚さ方向の光軸アライメントが難
しく実用化にはまだ問題がある。
FIG. 5 is a side view showing an example of a conventional horizontal input / output system (for example, a document (Yamada: J. Lightwave Tec)).
hnol., 10, 3, p. 383 (1992)). In FIG. 4, 1 is S
The i-substrate, 2 indicates an optical waveguide, and 14 indicates an optical component. The optical waveguide 2 includes a lower clad 3, a core 4, and an upper clad 5. This method is advantageous in reducing the cost because the structure is simple and suitable for miniaturization, but the optical component 14 is limited to a waveguide type optical component. The optical waveguide 2 and the optical component 1
4, especially in the optical waveguide thickness direction, it is difficult to align the optical axis, and there is still a problem in practical use.

【0010】一方、垂直入出力方式(例えば文献(Uchi
da:Jpn.J.Appl.Phys.,31,Pt.1,5B,p.1652(1992)参照)
は、例えば光軸アライメントの容易な面型半導体光検出
器を始め多様な光部品を集積化することができる。この
方法においては、光を光軸変換するために光導波路から
の出射光を反射させるミラーが必要となる。
On the other hand, a vertical input / output method (for example, a reference (Uchi
da: Jpn.J.Appl.Phys., 31, Pt.1,5B, p.1652 (1992))
For example, various optical components such as a surface-type semiconductor photodetector with easy optical axis alignment can be integrated. In this method, a mirror that reflects light emitted from the optical waveguide is required to convert light into an optical axis.

【0011】図6(A)は、従来の光回路の第1の構造
の断面を模式的に示した図である。Si基板1に対する
傾斜角度θ=45度の反射ミラー12がマニュピュレー
タ(不図示)などを用いて光軸の位置調整をされた後に
接着剤などにより基板1に固定され、反射面13により
反射光8を提供する。反射ミラー12によって上部に取
り出された反射光8は、半導体光検出器(不図示)など
の光部品に結合される。
FIG. 6A is a diagram schematically showing a cross section of a first structure of a conventional optical circuit. The reflection mirror 12 having an inclination angle θ = 45 degrees with respect to the Si substrate 1 is fixed to the substrate 1 by an adhesive or the like after the position of the optical axis is adjusted using a manipulator (not shown) or the like. 8 is provided. The reflected light 8 taken out by the reflecting mirror 12 is coupled to an optical component such as a semiconductor photodetector (not shown).

【0012】図6(B)は、従来の光回路の第2の構造
の断面を模式的に示す図である。反射面13はSi基板
1を異方性エッチングすることにより形成される。この
構造では、反射ミラー12をフォトリソグラフィプロセ
スによって光導波路2と同一基板上に形成することがで
き、また、反射面13はSi基板1を異方性エッチング
することによって得られることから、その傾斜角度は一
意に決定されるため、極めて安定した光回路が得られる
という特徴を有する。さらに、温度変動や振動衝撃に対
する信頼性も高く、光軸調整の必要が無いため量産性に
優れている。
FIG. 6B is a diagram schematically showing a cross section of the second structure of the conventional optical circuit. The reflection surface 13 is formed by anisotropically etching the Si substrate 1. In this structure, the reflection mirror 12 can be formed on the same substrate as the optical waveguide 2 by a photolithography process, and since the reflection surface 13 is obtained by anisotropically etching the Si substrate 1, Since the angle is uniquely determined, an extremely stable optical circuit is obtained. Furthermore, it has high reliability against temperature fluctuations and vibration / shock, and is excellent in mass productivity because there is no need to adjust the optical axis.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6
(A)に示した従来の光回路の第1の構造では、光軸の
位置調整などに多大な工数を有し低コスト化の妨げとな
るとともに、温度変動や振動衝撃に対して容易に信頼性
を確保することが困難である。また、個別部品としての
反射ミラー12を使用することが必要であるため、これ
もまた、低コスト化の妨げとなるという問題点があっ
た。
However, FIG.
The first structure of the conventional optical circuit shown in FIG. 1A requires a great deal of man-hours to adjust the position of the optical axis, hinders cost reduction, and easily relies on temperature fluctuations and vibration shock. It is difficult to secure the property. Further, since it is necessary to use the reflection mirror 12 as an individual component, there is a problem that this also hinders cost reduction.

【0014】一方、図6(B)に示した従来の光回路の
第2の構造では、上記の問題点は解消しているものの、
Si基板1の異方性エッチングにより反射面13が形成
されるために、その傾斜角度は一意に決定され、この場
合、傾斜角度θ=54.7度となる。
On the other hand, in the second structure of the conventional optical circuit shown in FIG. 6B, although the above problem is solved,
Since the reflection surface 13 is formed by anisotropic etching of the Si substrate 1, the inclination angle is uniquely determined, and in this case, the inclination angle θ is 54.7 degrees.

【0015】従って、この第2の構造では、反射光8の
角度も限定されることから、光デバイスの設計上の自由
度が小さいものになってしまうという問題がある。特
に、半導体光検出器などの光部品を無調整で基板上に実
装するためには、反射光8が基板に垂直に取り出される
ことが望まれる。このため、傾斜角度を45度に選ぶこ
とのできる構造が必要とされている。
Accordingly, in the second structure, since the angle of the reflected light 8 is also limited, there is a problem that the degree of freedom in designing an optical device is reduced. In particular, in order to mount an optical component such as a semiconductor photodetector on a substrate without adjustment, it is desired that the reflected light 8 be taken out perpendicular to the substrate. Therefore, there is a need for a structure capable of selecting the inclination angle to 45 degrees.

【0016】そして、上記従来の光回路の2つの構造で
は、反射面13は平面であるため実際の光部品と反射光
8とを光学的に結合する際には、レンズを介する必要性
が生じる。しかし、レンズを介した実装は、温度変動や
振動衝撃に対する信頼性、さらには低コスト化に対する
妨げとなる。
In the two structures of the above-mentioned conventional optical circuit, since the reflecting surface 13 is a flat surface, it is necessary to use a lens when optically coupling the actual optical component and the reflected light 8. . However, mounting via a lens hinders reliability against temperature fluctuations, vibration and impact, and furthermore, cost reduction.

【0017】従って、本発明の目的は、上述した各種問
題点を解消し、光導波路からの出射光を反射ミラーによ
り上部に取り出し、さらにはミラー自体にレンズ効果を
持たせ、裏面あるいは表面入射型の半導体光検出器など
の光部品に光学的に効率よく結合させ高効率かつ低コス
トを実現すると共に、温度変動や振動衝撃に対しても信
頼性が極めて高い光回路とその製造方法を提供すること
にある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned various problems, to take out the light emitted from the optical waveguide to the upper part by a reflection mirror, and to make the mirror itself have a lens effect. To provide an optical circuit that is optically efficiently coupled to an optical component such as a semiconductor photodetector and achieves high efficiency and low cost, and has extremely high reliability against temperature fluctuation and vibration / shock and a method of manufacturing the same. It is in.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の光回路は、Si基板上に光導波路が形成さ
れ、前記光導波路からの出射光を光軸変換する光回路に
おいて、前記光導波路からの出射光を反射する反射ミラ
ーが、前記Si基板を異方性エッチングすることによっ
て形成された傾斜面上に形成され、且つ前記反射ミラー
が少なくともリフロー処理された石英系膜層を有するこ
とを特徴とする光回路を提供する。
In order to achieve the above object, an optical circuit according to the present invention is an optical circuit in which an optical waveguide is formed on a Si substrate and the optical axis of the light emitted from the optical waveguide is changed. A reflection mirror that reflects light emitted from the optical waveguide is formed on an inclined surface formed by anisotropically etching the Si substrate, and the reflection mirror has at least a reflow-treated quartz-based film layer. An optical circuit is provided.

【0019】また、本発明の光回路の製造方法は、Si
基板上に光導波路が形成され、前記光導波路からの出射
光を光軸変換する光回路の製造方法において、(a)前記
光導波路からの出射光を反射する反射ミラーを形成する
ために、前記Si基板を異方性エッチングすることによ
って傾斜面を形成する工程と、(b)少なくとも前記エッ
チング面を含む前記Si基板上に、石英系膜を堆積した
後、前記石英系膜をリフローする工程と、を含むことを
特徴とする。
Further, the method for manufacturing an optical circuit according to the present invention comprises the steps of:
An optical waveguide is formed on a substrate, and in a method of manufacturing an optical circuit for converting the light emitted from the optical waveguide to an optical axis, (a) forming a reflection mirror that reflects the light emitted from the optical waveguide; Forming an inclined surface by anisotropically etching the Si substrate; and (b) depositing a quartz-based film on at least the Si substrate including the etched surface, and then reflowing the quartz-based film. , Is included.

【0020】[0020]

【作用】本発明による光回路とその製造方法において
は、光導波路からの出射光を上部に取り出すための反射
ミラーとして、Si基板の異方性エッチングによる傾斜
面を用い、石英系材料やリフローを利用して、反射面を
曲面状に、且つSi基板の傾斜面よりも傾斜角度が緩や
かになるように成形する。
In the optical circuit and the method of manufacturing the same according to the present invention, an inclined surface formed by anisotropic etching of a Si substrate is used as a reflecting mirror for extracting the light emitted from the optical waveguide to the upper part, and a quartz-based material or reflow is used. Utilizing this, the reflection surface is formed into a curved surface shape so that the inclination angle becomes gentler than the inclined surface of the Si substrate.

【0021】これにより、反射光の角度を任意に選ぶこ
とができるようになるため、光デバイスの設計上の自由
度が大幅に向上する。また、反射面自体が集光効果をも
つため光部品との光学的結合にレンズを介する必要がな
くなる。
As a result, the angle of the reflected light can be arbitrarily selected, so that the degree of freedom in designing the optical device is greatly improved. In addition, since the reflection surface itself has a light condensing effect, there is no need to use a lens for optical coupling with an optical component.

【0022】さらには、本発明によれば、フォトリソグ
ラフィプロセスにより反射面を形成できるため、光導波
路と反射面の位置精度は極めて高く、量産性に優れ、ま
た基板上に個体素子として反射ミラーを形成しているた
め、温度変動、振動衝撃などに対しても信頼性が極めて
高い光回路が実現できる。
Further, according to the present invention, since the reflecting surface can be formed by a photolithography process, the positional accuracy between the optical waveguide and the reflecting surface is extremely high, the mass productivity is excellent, and a reflecting mirror as a solid element on a substrate is provided. Since it is formed, it is possible to realize an optical circuit having extremely high reliability even with respect to temperature fluctuation, vibration and shock.

【0023】また、本発明においては光導波路の材料と
してリフロー温度に耐え得る材料であれば特に石英系材
料に限定されるものではないが、光導波路の材料として
石英系材料を用い、光導波路端面を形成する際に途中で
エッチングを止め石英系膜が残るようにすることによ
り、光導波路と石英系膜とは同じ材料によって形成され
るため、これらを個別に堆積することは必要とされず、
一括プロセスに適し、量産性に優れた製造方法を提供す
ることができる。
In the present invention, the material of the optical waveguide is not particularly limited to a quartz-based material as long as the material can withstand the reflow temperature. The optical waveguide and the quartz-based film are formed of the same material by stopping the etching in the middle of forming the quartz-based film so that it is not necessary to deposit them separately.
It is possible to provide a manufacturing method suitable for a batch process and excellent in mass productivity.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0025】図1は、本発明の一実施形態に係る光回路
の構造を模式的に示す側面図である。図1を参照して、
本実施形態は、Si部材を用いたSi基板1と、石英系
材料を用いた光導波路2と、反射ミラー12と、を備え
る。
FIG. 1 is a side view schematically showing the structure of an optical circuit according to one embodiment of the present invention. Referring to FIG.
This embodiment includes a Si substrate 1 using a Si member, an optical waveguide 2 using a quartz-based material, and a reflection mirror 12.

【0026】光導波路2は、下層クラッド層3、コア
4、及び上層クラッド層5からなる層構造を有してい
る。例えばシングルモード光導波路の場合、下層クラッ
ド3および上層クラッド層5の厚さは10μm程度、コ
ア4の厚さおよび幅は6μm程度とされる。また石英系
材料には代表的なものとして、上層クラッド3及び下層
クラッド5にはPやB、コア4にはP、B、Geなどを
それぞれ数wt%程度ドープしたものが用いられる。
The optical waveguide 2 has a layer structure including a lower clad layer 3, a core 4, and an upper clad layer 5. For example, in the case of a single mode optical waveguide, the thickness of the lower cladding 3 and the upper cladding layer 5 is about 10 μm, and the thickness and width of the core 4 are about 6 μm. As a typical quartz-based material, P and B are doped into the upper clad 3 and the lower clad 5, and P, B, Ge and the like are doped into the core 4 by several wt%, respectively.

【0027】そして、反射ミラー12の高さは光導波路
2と同程度でよい。また、光導波路端面11から反射ミ
ラー12までの距離は20μm程度とされる。この反射
ミラー12は、Si基板1の異方性エッチングによる傾
斜面6を利用して形成される。Si基板1の異方性エッ
チングでは(1,1,1)面が露出し、傾斜面6の傾斜角度
θを高精度に、すなわち本実施形態では約54.7度に
形成することができると共に、露出した(1,1,1)面の
平坦性にも優れることが知られている。
The height of the reflection mirror 12 may be substantially the same as that of the optical waveguide 2. The distance from the end face 11 of the optical waveguide to the reflection mirror 12 is about 20 μm. The reflection mirror 12 is formed using the inclined surface 6 of the Si substrate 1 by anisotropic etching. In the anisotropic etching of the Si substrate 1, the (1,1,1) plane is exposed, and the inclination angle θ of the inclined surface 6 can be formed with high precision, that is, about 54.7 degrees in the present embodiment. It is also known that the exposed (1,1,1) plane has excellent flatness.

【0028】このSi基板1の傾斜面6上にリフローに
よって曲面状に、かつSi基板1の傾斜面6よりも傾斜
角度が緩やかになるように成形されてなる石英系膜層7
(厚さ数μm)が形成され、さらに、光導波路2からの
出射光を反射する反射部材10として、Au、Alなど
がコーティングされている。この石英系膜層7として
は、例えばP、Ge、Bなどをドープした石英系材料が
用いられ、特にBがドープされた石英系膜はリフローさ
れやすい。
A quartz-based film layer 7 formed on the inclined surface 6 of the Si substrate 1 by reflow so as to have a curved surface and a smaller inclination angle than the inclined surface 6 of the Si substrate 1.
(A thickness of several μm), and further coated with Au, Al, or the like as a reflection member 10 that reflects light emitted from the optical waveguide 2. As the quartz-based film layer 7, for example, a quartz-based material doped with P, Ge, B, or the like is used. In particular, a quartz-based film doped with B is easily reflowed.

【0029】この構造においては、反射面13の傾斜角
度は石英系膜層7のリフローによって決定されるため、
例えば傾斜角度を45度になるように選べば反射光8を
基板に垂直に取り出すことが可能となる。さらに、反射
面13は曲面状に形成されるため曲率により反射光8は
集光される。なお、光導波路2の材料として石英系材料
を挙げたが、リフロー温度に耐え得る材料であれば、特
に石英系材料に限定されるものではない。
In this structure, the angle of inclination of the reflecting surface 13 is determined by the reflow of the quartz-based film layer 7,
For example, if the inclination angle is selected to be 45 degrees, the reflected light 8 can be taken out perpendicular to the substrate. Further, since the reflecting surface 13 is formed in a curved shape, the reflected light 8 is collected by the curvature. Although a quartz-based material has been described as a material of the optical waveguide 2, the material is not particularly limited to a quartz-based material as long as the material can withstand a reflow temperature.

【0030】図2は、本発明の実施形態に係る光回路の
第1の製造方法を工程順に示した図である。
FIG. 2 is a view showing a first method of manufacturing an optical circuit according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【0031】まず、図2(A)を参照して、Si基板1
に異方性エッチングを施して傾斜面6を形成した後、S
i基板1の凹部に光導波路2を形成する(工程A)。
First, referring to FIG.
After forming an inclined surface 6 by performing anisotropic etching on
The optical waveguide 2 is formed in the concave portion of the i-substrate 1 (step A).

【0032】次に、図2(B)を参照して、傾斜面6を
含むSi基板1上に石英系膜9を堆積する(工程B)。
石英系膜9の堆積には、例えばCVD法、スパッタリン
グ法、火炎堆積法などが用いられる。
Next, referring to FIG. 2B, a quartz-based film 9 is deposited on the Si substrate 1 including the inclined surface 6 (step B).
For deposition of the quartz-based film 9, for example, a CVD method, a sputtering method, a flame deposition method, or the like is used.

【0033】次に、図2(C)を参照して、石英系膜9
をリフローし、Si基板1の傾斜面6よりも緩やかな傾
斜角度になるよう成形し、さらに表面にAu、Alなど
の反射部材10をコーティングする(工程C)。その
際、反射面13の傾斜角度や曲率は、石英系膜9の膜厚
およびリフロー温度並びに時間によって制御する。リフ
ローは通常850度以上の温度で行われ、このとき光道
波路2の上層クラッド5の表面はリフローされても光導
波路2の特性への影響は少ない。
Next, referring to FIG.
Is formed so as to have a gentler inclination angle than the inclined surface 6 of the Si substrate 1, and the surface is coated with a reflecting member 10 such as Au or Al (Step C). At this time, the inclination angle and the curvature of the reflection surface 13 are controlled by the thickness of the quartz-based film 9, the reflow temperature, and the time. The reflow is usually performed at a temperature of 850 ° C. or more. At this time, even if the surface of the upper clad 5 of the optical path waveguide 2 is reflowed, the influence on the characteristics of the optical waveguide 2 is small.

【0034】しかし、光導波路端面11はリフローによ
り垂直性が損なわれる場合があるため、反射ミラー12
(図1参照)に限定した局所的な加熱が望ましい。この
局所的な加熱には、例えばCO2やArなどのレーザ光
の照射や、通常のヒータを用いて行う。なお、石英系膜
9を堆積する際、光導波路2の上層クラッド5表面およ
び端面11にも石英系膜9が堆積されるが、上層クラッ
ド5表面への堆積は光導波路2の特性への影響は無く、
また端面11は基板に垂直であることから端面11には
石英系膜9はほとんど堆積されず、これによる影響もほ
とんど無い。
However, since the optical waveguide end face 11 may lose its perpendicularity due to reflow, the reflection mirror 12
Local heating limited to (see FIG. 1) is desirable. This local heating is performed, for example, by irradiating a laser beam such as CO 2 or Ar or using a normal heater. When depositing the quartz-based film 9, the quartz-based film 9 is also deposited on the surface of the upper clad 5 and the end face 11 of the optical waveguide 2, but the deposition on the surface of the upper clad 5 affects the characteristics of the optical waveguide 2. Is not
Further, since the end face 11 is perpendicular to the substrate, the quartz-based film 9 is hardly deposited on the end face 11, and there is almost no influence by this.

【0035】図3は、本発明の実施形態に係る光回路の
第2の製造方法を工程順に示した図である。この製造方
法が前記第1の製造方法と相違する点は、光導波路2の
材料として石英系材料を用い、光導波路端面11を形成
する際に、途中でエッチングを止め、石英系膜9が残る
ようにすることである(図3(B)参照)。以下の工程
は第1の製造方法と同じである。
FIG. 3 is a diagram showing a second method of manufacturing an optical circuit according to the embodiment of the present invention in the order of steps. This manufacturing method is different from the first manufacturing method in that a quartz-based material is used as the material of the optical waveguide 2 and the etching is stopped in the course of forming the optical waveguide end face 11 to leave the quartz-based film 9. (See FIG. 3B). The following steps are the same as in the first manufacturing method.

【0036】この方法によれば、光導波路2と石英系膜
9は同じ材料によって形成されるため、個別に堆積する
ことは必要とされず、一括プロセスに適し、量産性に優
れた製造方法を提供することができる。
According to this method, since the optical waveguide 2 and the quartz-based film 9 are formed of the same material, they need not be individually deposited, and a manufacturing method suitable for a batch process and excellent in mass productivity is provided. Can be provided.

【0037】本発明の実施形態に係る光回路を用いて、
実際の反射光のSi基板1との角度を測定したところ、
リフロー温度に対して、図4に示すような特性を得た。
また、反射光8をSi基板との距離200μmの箇所で
半導体光検出器で受光したところ損失のほとんどない良
好な結果を得た。
Using the optical circuit according to the embodiment of the present invention,
When the angle of the actual reflected light with respect to the Si substrate 1 was measured,
The characteristic as shown in FIG. 4 was obtained with respect to the reflow temperature.
When the reflected light 8 was received by a semiconductor photodetector at a distance of 200 μm from the Si substrate, good results with almost no loss were obtained.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、Si基
板を異方性エッチングすることによって傾斜面を形成し
た後、傾斜面上に石英系膜を堆積およびリフローするこ
とによって反射ミラーを形成する。光導波路からの出射
光は反射ミラーによって上部に取り出され半導体光検出
器などの光部品に光学的に結合されるが、リフロー条件
などにより反射ミラーの傾斜角度を選べるため、光デバ
イス設計上の自由度度は大きく、また反射面が曲面で集
光効果をもつため結合効率も高い。
As described above, according to the present invention, a reflecting mirror is formed by forming an inclined surface by anisotropically etching a Si substrate and then depositing and reflowing a quartz-based film on the inclined surface. I do. Light emitted from the optical waveguide is extracted upward by a reflecting mirror and optically coupled to an optical component such as a semiconductor photodetector. However, since the inclination angle of the reflecting mirror can be selected according to reflow conditions and the like, freedom in optical device design is provided. The coupling efficiency is high because the reflection surface is curved and has a light collecting effect.

【0039】さらに、本発明によれば、反射ミラーは光
導波路と同一基板上に個体素子として一括形成できるた
めに、量産性に優れ、温度変動や振動衝撃に対する信頼
性も極めて高い光回路が実現できるという効果を有す
る。
Further, according to the present invention, since the reflection mirror can be collectively formed as an individual element on the same substrate as the optical waveguide, an optical circuit having excellent mass productivity and extremely high reliability against temperature fluctuation, vibration and shock is realized. It has the effect of being able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の光回路の構造を示す側面
図である。
FIG. 1 is a side view showing a structure of an optical circuit according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る光回路の製造方法の
第1の実施形態を示す工程を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a process showing a first embodiment of the method of manufacturing an optical circuit according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態に係る光回路の製造方法の
第2の実施形態を示す工程を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a process showing a second embodiment of the method of manufacturing an optical circuit according to one embodiment of the present invention.

【図4】リフロー温度に対する反射光の角度を表す特性
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a characteristic representing an angle of reflected light with respect to a reflow temperature.

【図5】水平入出力型光回路を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a horizontal input / output type optical circuit.

【図6】従来の光回路の構造を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing the structure of a conventional optical circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 光導波路 3 下層クラッド 4 コア 5 上層クラッド 6 Si基板傾斜面 7 リフローされた石英系膜層 8 反射光 9 石英系膜層 10 反射部材 11 光導波路端面 12 反射ミラー 13 反射面 14 光部品 REFERENCE SIGNS LIST 1 Si substrate 2 Optical waveguide 3 Lower cladding 4 Core 5 Upper cladding 6 Si substrate inclined surface 7 Reflowed quartz-based film layer 8 Reflected light 9 Quartz-based film layer 10 Reflecting member 11 Optical waveguide end surface 12 Reflecting mirror 13 Reflecting surface 14 Light parts

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Si基板上に光導波路が形成され、前記光
導波路からの出射光を光軸変換する光回路において、 前記光導波路からの出射光を反射する反射ミラーが、前
記Si基板を異方性エッチングすることによって形成さ
れた傾斜面上に形成され、且つ前記反射ミラーが少なく
ともリフロー処理された石英系膜層を含むことを特徴と
する光回路。
1. An optical circuit in which an optical waveguide is formed on a Si substrate, and an optical circuit for converting the light emitted from the optical waveguide to an optical axis, wherein a reflection mirror for reflecting the light emitted from the optical waveguide is different from the Si substrate. An optical circuit formed on an inclined surface formed by isotropic etching, wherein the reflection mirror includes at least a reflow-treated quartz-based film layer.
【請求項2】Si基板上に光導波路が形成され、前記光
導波路からの出射光を光軸変換する光回路の製造方法に
おいて、 (a)前記光導波路からの出射光を反射する反射ミラーを
形成するために、前記Si基板を異方性エッチングする
ことによって傾斜面を形成する工程と、 (b)少なくとも前記傾斜面を含む前記Si基板上に石英
系膜を堆積した後、前記石英系膜をリフローする工程
と、 を含むことを特徴とする光回路の製造方法。
2. A method for manufacturing an optical circuit in which an optical waveguide is formed on a Si substrate and converts the light emitted from the optical waveguide into an optical axis, wherein: (a) a reflecting mirror that reflects the light emitted from the optical waveguide; Forming an inclined surface by anisotropically etching the Si substrate, and (b) depositing a quartz-based film on the Si substrate including at least the inclined surface, and then forming the quartz-based film. And a step of reflowing the optical circuit.
【請求項3】前記石英系膜が、前記リフロー処理によ
り、前記Si基板の前記傾斜面上において所定の曲面形
状に、且つ前記傾斜面よりも傾斜角度が緩やかになるよ
うに成形されることを特徴とする請求項2記載の光回路
の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the quartz-based film is formed by the reflow treatment so as to have a predetermined curved surface shape on the inclined surface of the Si substrate and a smaller inclination angle than the inclined surface. 3. The method for manufacturing an optical circuit according to claim 2, wherein:
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