JP2970747B2 - 光回路およびその製造方法 - Google Patents
光回路およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ネットワークシ
ステムの送信機および受信機に使用され、シリコン基板
上に形成された石英系光導波路に半導体レーザから出射
された放射光を光学的に結合する光回路およびその製造
方法に関し、特に、光導波路とこの光導波路に結合する
半導体レーザなどとのスポットサイズが異なる構造の光
学的結合において低コストおよび高信頼性を得ることが
できる光回路およびその製造方法に関する。
ステムの送信機および受信機に使用され、シリコン基板
上に形成された石英系光導波路に半導体レーザから出射
された放射光を光学的に結合する光回路およびその製造
方法に関し、特に、光導波路とこの光導波路に結合する
半導体レーザなどとのスポットサイズが異なる構造の光
学的結合において低コストおよび高信頼性を得ることが
できる光回路およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信システムの大容量化が進む
と共に多機能の高度なシステムが求められる一方で、光
ファイバネットワークの低コスト化の要求が強くなって
いる。その中で、光デバイスの小型化、高集積化、およ
び低コスト化は必須の項目である。
と共に多機能の高度なシステムが求められる一方で、光
ファイバネットワークの低コスト化の要求が強くなって
いる。その中で、光デバイスの小型化、高集積化、およ
び低コスト化は必須の項目である。
【０００３】例えば、双方向の通信システムに対して
は、その必要性が高まり、家庭にまでも導入されること
が望まれている。この双方向の通信システムを可能にす
る送信機および受信機には光デバイスが必要になるが、
光送信機および光受信機を個別に構成していたのでは、
光送受信器として大型化が避けられず、通信システムの
普及の妨げになっている。従って、二つの機能を集積化
した光デバイスによる光送受信器の出現が望まれてい
る。
は、その必要性が高まり、家庭にまでも導入されること
が望まれている。この双方向の通信システムを可能にす
る送信機および受信機には光デバイスが必要になるが、
光送信機および光受信機を個別に構成していたのでは、
光送受信器として大型化が避けられず、通信システムの
普及の妨げになっている。従って、二つの機能を集積化
した光デバイスによる光送受信器の出現が望まれてい
る。
【０００４】光送受信器の集積化を実現するため、半導
体光源、半導体検出器、光ファイバなどの光部品と光導
波路とを同一基板上で光学的に高効率に結合させる必要
がある。このため、光部品と光導波路との両者のスポッ
トサイズを整合し、また、検出器面に集光させるなどの
光波の伝搬姿態の制御が行なわれている。
体光源、半導体検出器、光ファイバなどの光部品と光導
波路とを同一基板上で光学的に高効率に結合させる必要
がある。このため、光部品と光導波路との両者のスポッ
トサイズを整合し、また、検出器面に集光させるなどの
光波の伝搬姿態の制御が行なわれている。
【０００５】一方のスポットサイズの整合には、光部品
または光導波路が有する固有のスポットサイズそのもの
を光部品または光導波路の内部で変換する方法、若しく
は光部品と光導波路との間にレンズを挿入してスポット
サイズを変換する方法などがある。他方、検出器面に集
光させるためにも、上記同様、レンズを挿入する方法が
採用される。
または光導波路が有する固有のスポットサイズそのもの
を光部品または光導波路の内部で変換する方法、若しく
は光部品と光導波路との間にレンズを挿入してスポット
サイズを変換する方法などがある。他方、検出器面に集
光させるためにも、上記同様、レンズを挿入する方法が
採用される。
【０００６】スポットサイズそのものを光部品または光
導波路の内部で変換する方法では、光部品または光導波
路の構造、制作手順、材料などを変更する必要があり、
この変更の結果、光部品または光導波路の特性の劣化ま
たはコスト増などの種々の弊害が誘発される。一方、レ
ンズを用いる方法は、光部品または光導波路の特性の劣
化なしで、スポットサイズの変換および集光などを可能
にする有効な手段である。
導波路の内部で変換する方法では、光部品または光導波
路の構造、制作手順、材料などを変更する必要があり、
この変更の結果、光部品または光導波路の特性の劣化ま
たはコスト増などの種々の弊害が誘発される。一方、レ
ンズを用いる方法は、光部品または光導波路の特性の劣
化なしで、スポットサイズの変換および集光などを可能
にする有効な手段である。
【０００７】従来、この種の光回路には、図６（Ａ）に
示されるように、上層クラッド１、コア２および下層ク
ラッド３により構成される光導波路４が基板５の一面上
に形成され、光導波路４と他の基板２２の一面上に形成
された半導体レーザ８との間にバルク形のレンズ２１を
配置する構造がある。この構造では、バルク形のレンズ
２１を固定する際、高精度な配置のため多大な工数が必
要となる。また、高精度な配置は、温度変化、振動衝撃
に対する光軸変換角度または位置ずれに関する信頼性の
確保も困難である。
示されるように、上層クラッド１、コア２および下層ク
ラッド３により構成される光導波路４が基板５の一面上
に形成され、光導波路４と他の基板２２の一面上に形成
された半導体レーザ８との間にバルク形のレンズ２１を
配置する構造がある。この構造では、バルク形のレンズ
２１を固定する際、高精度な配置のため多大な工数が必
要となる。また、高精度な配置は、温度変化、振動衝撃
に対する光軸変換角度または位置ずれに関する信頼性の
確保も困難である。
【０００８】また、図６（Ｂ）に示される光回路は、先
端に半球面を有する先球ファイバ２３を先端に接続した
光導波路４を、基板２４の一面上に形成されたＶ溝２５
に先球ファイバ２３を配して設置し、先球ファイバ２３
の先端を基板２２上の半導体レーザ８と光結合させてい
る。この構造でも、先球ファイバ２３の高精度の配置を
必要とし、更にサイズが大きくなるという問題点があ
る。
端に半球面を有する先球ファイバ２３を先端に接続した
光導波路４を、基板２４の一面上に形成されたＶ溝２５
に先球ファイバ２３を配して設置し、先球ファイバ２３
の先端を基板２２上の半導体レーザ８と光結合させてい
る。この構造でも、先球ファイバ２３の高精度の配置を
必要とし、更にサイズが大きくなるという問題点があ
る。
【０００９】これらの背景から、図６（Ｃ）に示される
ような、基板２６上で石英系部材をリフローイング（Re
flowing)してリフローレンズ２７を形成することによっ
て、上記問題点を解決した光回路が、例えば、特開平７
−２７９４７号公報に提案されている。
ような、基板２６上で石英系部材をリフローイング（Re
flowing)してリフローレンズ２７を形成することによっ
て、上記問題点を解決した光回路が、例えば、特開平７
−２７９４７号公報に提案されている。
【００１０】このリフローレンズ２７は、基板２６上に
光導波路４を形成する際に、堆積したレンズ母材を熱に
よってリフローイングして球形または凸形状に成形され
ている。このように、電子デバイスと同様なプロセスに
よりシリコン基板２６上にリフローレンズ２７が形成さ
れるので、光導波路４、リフローレンズ２７、および半
導体レーザ８で形成される光路に対する位置精度は高
く、また、リフローレンズ２７には個別の材料または層
構造を必要としないので量産性にも優れ、低コスト化が
可能である。更に、光導波路４と同一基板２６上に固体
素子として成形されるので温度変化および振動衝撃に対
して信頼性が高い。
光導波路４を形成する際に、堆積したレンズ母材を熱に
よってリフローイングして球形または凸形状に成形され
ている。このように、電子デバイスと同様なプロセスに
よりシリコン基板２６上にリフローレンズ２７が形成さ
れるので、光導波路４、リフローレンズ２７、および半
導体レーザ８で形成される光路に対する位置精度は高
く、また、リフローレンズ２７には個別の材料または層
構造を必要としないので量産性にも優れ、低コスト化が
可能である。更に、光導波路４と同一基板２６上に固体
素子として成形されるので温度変化および振動衝撃に対
して信頼性が高い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光回路
およびその製造方法では、リフローレンズのレンズ母材
がクラッド部材を含めた光導波路と同程度の高さである
ため、小さな曲率半径を得ることができない。一方、半
導体レーザから出射される放射光は３０度程度の広角度
でひろがるため高効率な結合を得るためにはレンズに十
分に小さな曲率半径が必要とされている。従って、上記
リフローレンズでは十分に小さな曲率半径が得られず効
率が悪いという問題点がある。
およびその製造方法では、リフローレンズのレンズ母材
がクラッド部材を含めた光導波路と同程度の高さである
ため、小さな曲率半径を得ることができない。一方、半
導体レーザから出射される放射光は３０度程度の広角度
でひろがるため高効率な結合を得るためにはレンズに十
分に小さな曲率半径が必要とされている。従って、上記
リフローレンズでは十分に小さな曲率半径が得られず効
率が悪いという問題点がある。
【００１２】また、上述したリフローレンズは平坦なシ
リコン基板上に堆積したレンズ母材を熱によってリフロ
ーイングして成形されている。そのレンズ形状はレンズ
母材を支える基板の底面形状および加熱温度によって制
御される。従って、所望のレンズ形状を得るために必要
なレンズ母材を支える基板形状が平坦なので、レンズ形
状の制御性は不十分であるという問題点がある。
リコン基板上に堆積したレンズ母材を熱によってリフロ
ーイングして成形されている。そのレンズ形状はレンズ
母材を支える基板の底面形状および加熱温度によって制
御される。従って、所望のレンズ形状を得るために必要
なレンズ母材を支える基板形状が平坦なので、レンズ形
状の制御性は不十分であるという問題点がある。
【００１３】本発明の課題は、半導体レーザと光導波路
とを光学的に高効率に結合するためのレンズを形成し
て、低コスト化と、温度変化および振動衝撃などに対す
る高信頼性とを得ることができる光回路およびその製造
方法を提供することである。
とを光学的に高効率に結合するためのレンズを形成し
て、低コスト化と、温度変化および振動衝撃などに対す
る高信頼性とを得ることができる光回路およびその製造
方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による光回路は、
シリコン基板上に形成されたコアおよびクラッドからな
る石英系光導波路に半導体レーザから出射された放射光
を光学的に結合する光回路において、前記石英系光導波
路のコア材は溶融温度がクラッド材の溶融温度よりも低
い材料からなり、かつ前記半導体レーザの放射光を受け
る端面に前記コアの一部が露出しており、この露出した
コアの一部はレンズ機能を有する半球状に成型されてい
る。
シリコン基板上に形成されたコアおよびクラッドからな
る石英系光導波路に半導体レーザから出射された放射光
を光学的に結合する光回路において、前記石英系光導波
路のコア材は溶融温度がクラッド材の溶融温度よりも低
い材料からなり、かつ前記半導体レーザの放射光を受け
る端面に前記コアの一部が露出しており、この露出した
コアの一部はレンズ機能を有する半球状に成型されてい
る。
【００１５】また、本発明による光回路の製造方法は、
シリコン基板上に形成されたコアおよびクラッドからな
る石英系光導波路に半導体レーザから出射された放射光
を光学的に結合する光回路を製造する際、前記石英系光
導波路において、前記半導体レーザからの放射光を受け
る端面部分のクラッドを選択的に除去してコア突出部を
形成し、次いでこのコア突出部を熱によるリフローイン
グ（Reflowing ）によりレンズ機能を有する半球状に成
形している。
シリコン基板上に形成されたコアおよびクラッドからな
る石英系光導波路に半導体レーザから出射された放射光
を光学的に結合する光回路を製造する際、前記石英系光
導波路において、前記半導体レーザからの放射光を受け
る端面部分のクラッドを選択的に除去してコア突出部を
形成し、次いでこのコア突出部を熱によるリフローイン
グ（Reflowing ）によりレンズ機能を有する半球状に成
形している。
【００１６】半球状に露出成形された上記コア突出部
は、同一シリコン基板上に半導体レーザと共に成形され
る光導波路の端面に形成され、レンズ機能により半導体
レーザの放射光を受けて集光すると共に光導波路の一部
として光路上にあるので高効率の安定した光結合が得ら
れる。
は、同一シリコン基板上に半導体レーザと共に成形され
る光導波路の端面に形成され、レンズ機能により半導体
レーザの放射光を受けて集光すると共に光導波路の一部
として光路上にあるので高効率の安定した光結合が得ら
れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１８】図１は本発明の実施の一形態を示す側面説
明図である。図１に示された光回路では、上層クラッド
１、コア２および下層クラッド３により構成される光導
波路４が基板５の一面上に半導体レーザ８と共に形成さ
れ、光導波路４のコア２の先端部の半球状をなすコア突
出部（レンズ）６が半導体レーザ８により出射される放
射光１０を受けて光導波路４に結合させている。
明図である。図１に示された光回路では、上層クラッド
１、コア２および下層クラッド３により構成される光導
波路４が基板５の一面上に半導体レーザ８と共に形成さ
れ、光導波路４のコア２の先端部の半球状をなすコア突
出部（レンズ）６が半導体レーザ８により出射される放
射光１０を受けて光導波路４に結合させている。
【００１９】光導波路４は、厚さ１０μｍの上層クラッ
ド１、厚さ６μｍ、幅６μｍのコア２、および厚さ１０
μｍの下層クラッド３による層構造を有し、クラッド部
材には燐をドープ(Dope ）した石英系膜（以後、ＰＳ
Ｇ）、またコア部材にはゲルマニュウムと燐とをドープ
した石英系膜（以後、ＧＰＳＧ）が使用されるものとす
る。基板５はシリコン（Ｓｉ）を用い、レンズとなるコ
ア突出部６はコア２の一部で、コア２と同一材料であ
る。
ド１、厚さ６μｍ、幅６μｍのコア２、および厚さ１０
μｍの下層クラッド３による層構造を有し、クラッド部
材には燐をドープ(Dope ）した石英系膜（以後、ＰＳ
Ｇ）、またコア部材にはゲルマニュウムと燐とをドープ
した石英系膜（以後、ＧＰＳＧ）が使用されるものとす
る。基板５はシリコン（Ｓｉ）を用い、レンズとなるコ
ア突出部６はコア２の一部で、コア２と同一材料であ
る。
【００２０】コア突出部（レンズ）６は、光導波路４の
端面部分でクラッド部材を除去しコア２を露出突出さ
せ、この露出突出先を熱によるリフローイングを行うこ
とにより半球状に形成されている。コア突出部（レン
ズ）６の、レンズとしての曲率半径はリフローイングの
温度および時間により制御することができ、この場合、
レンズの曲率半径を６μｍ以下に成形することができ
る。従って３０度程度の広角度で出射される半導体レー
ザ８からの放射光１０を高効率で結合することが可能に
なる。
端面部分でクラッド部材を除去しコア２を露出突出さ
せ、この露出突出先を熱によるリフローイングを行うこ
とにより半球状に形成されている。コア突出部（レン
ズ）６の、レンズとしての曲率半径はリフローイングの
温度および時間により制御することができ、この場合、
レンズの曲率半径を６μｍ以下に成形することができ
る。従って３０度程度の広角度で出射される半導体レー
ザ８からの放射光１０を高効率で結合することが可能に
なる。
【００２１】また、コア突出部（レンズ）６は、コア２
と同一部材であるので、低コストでの生産が可能であ
る。更に、コア突出部（レンズ）６では、光導波路４の
コア２の端面部分がそのままレンズに成形され固体素子
化されるので、レンズの位置精度は問題なく十分であ
り、温度変化および振動衝撃などに対して信頼性の極め
て高い光回路が実現できる。
と同一部材であるので、低コストでの生産が可能であ
る。更に、コア突出部（レンズ）６では、光導波路４の
コア２の端面部分がそのままレンズに成形され固体素子
化されるので、レンズの位置精度は問題なく十分であ
り、温度変化および振動衝撃などに対して信頼性の極め
て高い光回路が実現できる。
【００２２】なお、上記説明で光導波路を構成する各層
の厚さおよび部材を示したが、層の厚さでは特に制約は
なく、例えば、クラッド部材についてはＰＳＧ以外に、
ＧＰＳＧ、また、コア部材には、ＧＰＳＧ以外に、ボロ
ンおよび燐をドープした石英系膜（以後、ＢＰＳＧ）、
並びにゲルマニュウム、ボロンおよび燐をドープした石
英系膜（以後、ＧＢＰＳＧ）を使用してもよい。
の厚さおよび部材を示したが、層の厚さでは特に制約は
なく、例えば、クラッド部材についてはＰＳＧ以外に、
ＧＰＳＧ、また、コア部材には、ＧＰＳＧ以外に、ボロ
ンおよび燐をドープした石英系膜（以後、ＢＰＳＧ）、
並びにゲルマニュウム、ボロンおよび燐をドープした石
英系膜（以後、ＧＢＰＳＧ）を使用してもよい。
【００２３】
【実施例】次に、上記実施の形態に対する製造方法につ
いて、第１の実施例として図２を参照して説明する。図
２は図１のコア突出部（レンズ）６の製造工程について
示している。
いて、第１の実施例として図２を参照して説明する。図
２は図１のコア突出部（レンズ）６の製造工程について
示している。
【００２４】まず最初の工程は、図２（Ａ）に示される
ように、上層クラッド１、コア２および下層クラッド３
により構成される光導波路４を基板５の一面上に形成す
る。光導波路４の材料は、上述のように石英系材料であ
り、この石英系材料の堆積には化学気相堆積法（ＣＶＤ
法）、火炎堆積法（ＦＨＤ法）、スパッタ法などが用い
られる。上述のように、上層クラッド１および下層クラ
ッド３にはＰＳＧ，ＧＰＳＧなど、また、コア２にはＧ
ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＧＢＰＳＧなどの石英系膜が用いら
れている。
ように、上層クラッド１、コア２および下層クラッド３
により構成される光導波路４を基板５の一面上に形成す
る。光導波路４の材料は、上述のように石英系材料であ
り、この石英系材料の堆積には化学気相堆積法（ＣＶＤ
法）、火炎堆積法（ＦＨＤ法）、スパッタ法などが用い
られる。上述のように、上層クラッド１および下層クラ
ッド３にはＰＳＧ，ＧＰＳＧなど、また、コア２にはＧ
ＰＳＧ，ＢＰＳＧ，ＧＢＰＳＧなどの石英系膜が用いら
れている。
【００２５】次の工程は、図２（Ｂ）に示されるよう
に、光導波路４の導波路端面７を形成する。導波路端面
７は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または、機械
的研磨などによって成形される。
に、光導波路４の導波路端面７を形成する。導波路端面
７は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）または、機械
的研磨などによって成形される。
【００２６】次の工程は、図２（Ｃ）に示されるよう
に、導波路端面７の部分の上層クラッド１および下層ク
ラッド３のクラッド部材を除去してコア突出部９を露出
し形成する。クラッド部材の除去にはバッファードフッ
酸などが用いられる。この際、エッチング部分以外の部
分にはレジストなどがマスクのため用いられる。例えば
クラッド部材をＰＳＧ、またコア部材をＢＰＳＧとし、
バッファードフッ酸をエッチャントに用いた場合、ＰＳ
Ｇのエッチング速度は、ＢＰＳＧのエッチング速度の７
〜１０倍程度であるため、コア部材を残してエッチング
が進行し、コア突出部９が成形される。
に、導波路端面７の部分の上層クラッド１および下層ク
ラッド３のクラッド部材を除去してコア突出部９を露出
し形成する。クラッド部材の除去にはバッファードフッ
酸などが用いられる。この際、エッチング部分以外の部
分にはレジストなどがマスクのため用いられる。例えば
クラッド部材をＰＳＧ、またコア部材をＢＰＳＧとし、
バッファードフッ酸をエッチャントに用いた場合、ＰＳ
Ｇのエッチング速度は、ＢＰＳＧのエッチング速度の７
〜１０倍程度であるため、コア部材を残してエッチング
が進行し、コア突出部９が成形される。
【００２７】次の工程は、図２（Ｄ）に示されるよう
に、コア突出部９を熱によるリフローイングによって半
球状に成形し光導波路４の端面にコア突出部（レンズ）
６を形成して、工程は終了する。
に、コア突出部９を熱によるリフローイングによって半
球状に成形し光導波路４の端面にコア突出部（レンズ）
６を形成して、工程は終了する。
【００２８】次に、図３を参照して第２の製造方法につ
いて説明する。第２の製造方法が上記第１の製造方法と
異なる点は、コア突出部１２の基板５とは反対のコア面
上に上層クラッド１を堆積する前にマスク１１を設ける
ことである。コア２を露出させる際のエッチングは露出
面の導波路端面７および上層クラッド１上面の両方から
進行するため、下層クラッド３のエッチング速度が遅
れ、コア突出部１２の形状が上下で異なり非対称にな
る。この非対称を防止するためにマスク１１が設けられ
る。マスク１１により、コア２の上層クラッド１側のエ
ッチングの進行を遅らせることができる。この結果、コ
ア突出部１２の形状を上下対称にすることができる。
いて説明する。第２の製造方法が上記第１の製造方法と
異なる点は、コア突出部１２の基板５とは反対のコア面
上に上層クラッド１を堆積する前にマスク１１を設ける
ことである。コア２を露出させる際のエッチングは露出
面の導波路端面７および上層クラッド１上面の両方から
進行するため、下層クラッド３のエッチング速度が遅
れ、コア突出部１２の形状が上下で異なり非対称にな
る。この非対称を防止するためにマスク１１が設けられ
る。マスク１１により、コア２の上層クラッド１側のエ
ッチングの進行を遅らせることができる。この結果、コ
ア突出部１２の形状を上下対称にすることができる。
【００２９】なお、マスク１１の材料は、上層クラッド
１を成膜の際の温度に耐え、かつバッファードフッ酸に
対する耐性があればよく、マスク１１の材料には、例え
ば、タングステンシリサイド（ＷＳi ）などが用いられ
る。マスク１１は、コア突出部１２が露出した後に除去
される。以降の工程は、上述と同様である。
１を成膜の際の温度に耐え、かつバッファードフッ酸に
対する耐性があればよく、マスク１１の材料には、例え
ば、タングステンシリサイド（ＷＳi ）などが用いられ
る。マスク１１は、コア突出部１２が露出した後に除去
される。以降の工程は、上述と同様である。
【００３０】次に、図４を参照して第３の製造方法につ
いて説明する。第３の製造方法が図２で示された第１の
製造方法と異なる点は、導波路端面７が形成された後、
導波路端面７付近で基板１３の表面の一部をエッチング
により除去することである。基板１３のエッチングは光
導波路４で導波路端面７付近の接触面下部に食い込む程
度まで行われる。食い込みの距離は露出させるコア突出
部１４の長さとほぼ同じ程度でよい。
いて説明する。第３の製造方法が図２で示された第１の
製造方法と異なる点は、導波路端面７が形成された後、
導波路端面７付近で基板１３の表面の一部をエッチング
により除去することである。基板１３のエッチングは光
導波路４で導波路端面７付近の接触面下部に食い込む程
度まで行われる。食い込みの距離は露出させるコア突出
部１４の長さとほぼ同じ程度でよい。
【００３１】この工程により成形された除去部分はバッ
ファードフッ酸による導波路端面７付近のエッチングを
クラッド１，３の両面において上下両面から対称的に進
行させるので、コア突出部１４の良好な形状を容易に得
ることができる。以降の工程は、上述の第１の製造方法
と同様である。
ファードフッ酸による導波路端面７付近のエッチングを
クラッド１，３の両面において上下両面から対称的に進
行させるので、コア突出部１４の良好な形状を容易に得
ることができる。以降の工程は、上述の第１の製造方法
と同様である。
【００３２】ところで、シリコン基板のエッチングに
は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液などをエッチャント
とした異方性エッチングを適用することができる。水酸
化カリウム溶液を用いた異方性エッチングでは、シリコ
ン基板の（１，０，０）面のエッチングの進行が最も早
く、（１，１，１）面のエッチングの進行が極めて遅い
ため、（１，１，１）面を残してエッチングが進行す
る。
は、水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液などをエッチャント
とした異方性エッチングを適用することができる。水酸
化カリウム溶液を用いた異方性エッチングでは、シリコ
ン基板の（１，０，０）面のエッチングの進行が最も早
く、（１，１，１）面のエッチングの進行が極めて遅い
ため、（１，１，１）面を残してエッチングが進行す
る。
【００３３】図５は、光導波路４をマスクとして基板１
４に異方性エッチングを行った結果の形状を示す平面図
および側面説明図である。ここで、光導波路４の下部ま
でエッチングが進行しているのは、各コーナーで、
（１，１，１）面以外の面が出るためであり、この形状
はコーナーカットと呼ばれている。このコーナーカット
の大きさはエッチングを行なう時間によって制御されて
いる。
４に異方性エッチングを行った結果の形状を示す平面図
および側面説明図である。ここで、光導波路４の下部ま
でエッチングが進行しているのは、各コーナーで、
（１，１，１）面以外の面が出るためであり、この形状
はコーナーカットと呼ばれている。このコーナーカット
の大きさはエッチングを行なう時間によって制御されて
いる。
【００３４】石英系材料のリフローイング温度はよく知
られており、例えばＢＰＳＧの場合で摂氏約８００度で
あり、ＧＰＳＧの場合で摂氏８５０度前後、ＰＳＧの場
合で摂氏９００度以上である。従って、光導波路に用い
た材料組成に対応して適切な加熱温度を選択すれば、コ
ア突出部によるレンズを容易に得ることができる。
られており、例えばＢＰＳＧの場合で摂氏約８００度で
あり、ＧＰＳＧの場合で摂氏８５０度前後、ＰＳＧの場
合で摂氏９００度以上である。従って、光導波路に用い
た材料組成に対応して適切な加熱温度を選択すれば、コ
ア突出部によるレンズを容易に得ることができる。
【００３５】例えば、コア部材をＢＰＳＧ、またクラッ
ド部材をＰＳＧで構成した場合、摂氏８００度のリフロ
ーイング温度によってコア部材のみがリフローイングさ
れ、クラッド部材はほとんど影響を受けない。この場
合、加熱箇所はコア突出部が含まれた露出箇所であれば
どこでもよい。このように加熱箇所は広範囲にわたって
も問題ないため、アニールヒーターなどによる加熱が可
能であるが、コア突出部付近のみの局所的な加熱には、
ＣＯ2 レーザまたはＡr レーザなどによるレーザ光の照
射を用いることもできる。
ド部材をＰＳＧで構成した場合、摂氏８００度のリフロ
ーイング温度によってコア部材のみがリフローイングさ
れ、クラッド部材はほとんど影響を受けない。この場
合、加熱箇所はコア突出部が含まれた露出箇所であれば
どこでもよい。このように加熱箇所は広範囲にわたって
も問題ないため、アニールヒーターなどによる加熱が可
能であるが、コア突出部付近のみの局所的な加熱には、
ＣＯ2 レーザまたはＡr レーザなどによるレーザ光の照
射を用いることもできる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、同
一基板上に半導体レーザと共に成形される光導波路の、
半導体レーザの放射光を受ける端面に小さな曲率半径を
有する半球状の露出したコア突出部をレンズとして有す
る光回路が得られる。この構成および製造方法によっ
て、コア突出部は、レンズ機能により半導体レーザの放
射光を受けて集光すると共に光導波路の一部として光路
上にあるので高効率の安定した光結合を得ることがで
き、また、温度変化および振動衝撃などに対する高信頼
性を得ることができると共に、レンズとして特別な部品
または材料を不要としているので量産性および低コスト
化を実現することができる。
一基板上に半導体レーザと共に成形される光導波路の、
半導体レーザの放射光を受ける端面に小さな曲率半径を
有する半球状の露出したコア突出部をレンズとして有す
る光回路が得られる。この構成および製造方法によっ
て、コア突出部は、レンズ機能により半導体レーザの放
射光を受けて集光すると共に光導波路の一部として光路
上にあるので高効率の安定した光結合を得ることがで
き、また、温度変化および振動衝撃などに対する高信頼
性を得ることができると共に、レンズとして特別な部品
または材料を不要としているので量産性および低コスト
化を実現することができる。
【図１】本発明の実施の一形態を示す側面説明図であ
る。
る。
【図２】本発明の第１の実施例を示す製造工程説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の第２の実施例を示す製造工程部分説明
図である。
図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す製造工程部分説明
図である。
図である。
【図５】本発明の第３の実施例で異方性エッチングを示
す説明図である。
す説明図である。
【図６】従来の一例を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】 １ 上層クラッド ２ コア ３ 下層クラッド ４ 光導波路 ５、１３、１４ 基板 ６ コア突出部（レンズ） ７ 導波路端面 ８ 半導体レーザ ９、１２ コア突出部 １０ 放射光 １１ マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/42 G02B 6/30 G02B 6/32
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に形成されたコアおよび
クラッドからなる石英系光導波路に半導体レーザから出
射された放射光を光学的に結合する光回路において、前
記石英系光導波路のコア材は溶融温度がクラッド材の溶
融温度よりも低い材料からなり、かつ前記半導体レーザ
の放射光を受ける端面に前記コアの一部が露出してお
り、この露出したコアの一部はレンズ機能を有する半球
状に成型されてなることを特徴とする光回路。 - 【請求項２】 シリコン基板上に形成されたコアおよび
クラッドからなる石英系光導波路に半導体レーザから出
射された放射光を光学的に結合する光回路の製造方法に
おいて、前記石英系光導波路で、前記半導体レーザから
の放射光を受ける端面部分のクラッドを選択的に除去し
てコア突出部を形成し、次いでこのコア突出部を熱によ
るリフローイング（Reflowing ）によりレンズ機能を有
する半球状に成形することを特徴とする光回路の製造方
法。 - 【請求項３】 請求項１において、前記クラッド材が燐
をドープした石英系膜（以後、ＰＳＧ）であり、かつ前
記コア材としてゲルマニウムおよび燐をドープした石英
系膜（以後、ＧＰＳＧ）ならびにボロンおよび燐をドー
プした石英系膜（以後、ＢＰＳＧ）のいずれか一方であ
ることを特徴とする光回路。 - 【請求項４】 請求項２において、前記石英系光導波路
における前記半導体レーザの放射光を受ける端面付近の
前記シリコン基板表面を後工程の作業スペースに対応す
る所定量をエッチングにより予め除去したのち、クラッ
ドを除去してコアを露出するエッチング工程を行なうこ
とを特徴とする光回路の製造方法。 - 【請求項５】 請求項２において、前記クラッドの材料
にＰＳＧを用い、前記コアの材料にＧＰＳＧおよびＢＰ
ＳＧのいずれか一方を用い、かつ前記選択的な除去にバ
ファードフッ酸をエッチャントとして用いることを特徴
とする光回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11865196A JP2970747B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 光回路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11865196A JP2970747B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 光回路およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304664A JPH09304664A (ja) | 1997-11-28 |
| JP2970747B2 true JP2970747B2 (ja) | 1999-11-02 |
Family
ID=14741844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11865196A Expired - Fee Related JP2970747B2 (ja) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | 光回路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2970747B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102096161A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-06-15 | 大连艾科科技开发有限公司 | 微小裸耦合透镜的三维固定方法 |
| CN107247314A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-13 | 河南仕佳光子科技股份有限公司 | 与光波导集成的二氧化硅微透镜的制作方法 |
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|---|---|---|---|---|
| KR200368573Y1 (ko) * | 1998-11-23 | 2005-08-01 | 주식회사 팬택앤큐리텔 | 광파이버 |
| KR100418255B1 (ko) * | 2002-03-19 | 2004-02-14 | 학교법인 성균관대학 | 고 결합효율을 위한 코어가 확장된 도파로 및 이의 제작방법 |
| JP4078898B2 (ja) | 2002-06-28 | 2008-04-23 | 日本電気株式会社 | 熱光学位相シフタ及びその製造方法 |
| JP2014059479A (ja) * | 2012-09-18 | 2014-04-03 | Fujitsu Ltd | 光コネクタの製造方法及び光コネクタ |
| CN107346048B (zh) * | 2016-05-04 | 2020-02-18 | 苏州旭创科技有限公司 | 平面光波导器件及其制作方法 |
-
1996
- 1996-05-14 JP JP11865196A patent/JP2970747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102096161A (zh) * | 2010-12-23 | 2011-06-15 | 大连艾科科技开发有限公司 | 微小裸耦合透镜的三维固定方法 |
| CN107247314A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-10-13 | 河南仕佳光子科技股份有限公司 | 与光波导集成的二氧化硅微透镜的制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09304664A (ja) | 1997-11-28 |
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