JP3062345B2 - 多層光導波路の層間結合装置 - Google Patents
多層光導波路の層間結合装置Info
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- JP3062345B2 JP3062345B2 JP11715292A JP11715292A JP3062345B2 JP 3062345 B2 JP3062345 B2 JP 3062345B2 JP 11715292 A JP11715292 A JP 11715292A JP 11715292 A JP11715292 A JP 11715292A JP 3062345 B2 JP3062345 B2 JP 3062345B2
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- core
- optical
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光回路装置に係り、特
に、同一基板上にクラッド層を介して多層に形成される
多層光導波路コアの上下のコア間を光結合させる多層光
導波路の層間結合装置に関する。
に、同一基板上にクラッド層を介して多層に形成される
多層光導波路コアの上下のコア間を光結合させる多層光
導波路の層間結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】異なった層間の光導波路間光結合の構造
については、従来、例えば ラビ セルバラジ、他、
“ウェハスケールでの集積化ポリイミド光導波路”、ジ
ャーナルオブ ライトウェーブ テクノロジー、第６
巻、１０３４〜１０４４頁、１９８８年（Ｒavi Ｓelv
araj，et．al．，“Ｉntegrated Ｏptical Ｗaveguid
esin Ｐolyimide for Ｗafer Ｓcale Ｉntegratio
n”，Ｊ．Ｌightwave．Ｔech．vol．６，pp.１０３４〜
１０４４，１９８８）に記載があり、図３に示すよう
な、全反射を利用し、層間光ビアを用いたものがある。
図３において、１‐ａは第１の光導波路コア、１‐ｂは
第２の光導波路コア、２‐ａは第１の光導波路コア１‐
ａの一方の端部に形成した全反射ミラー、２‐ｂは第２
の光導波路コア１‐ｂの一方の端部に形成した全反射ミ
ラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃは第１，第２，第３の光
導波路クラッド、３は第２の光導波路クラッド４‐ｂに
形成した層間光ビア、５は基板である。かかる光結合構
造においては、第２の光導波路コア１‐ｂ中を伝搬して
きた光が端部に形成されたミラー２‐ｂにおいて全反射
し、層間光ビア３を通過してミラー２‐ａで全反射し、
第１の光導波路コア１‐ａと光結合が行われる。
については、従来、例えば ラビ セルバラジ、他、
“ウェハスケールでの集積化ポリイミド光導波路”、ジ
ャーナルオブ ライトウェーブ テクノロジー、第６
巻、１０３４〜１０４４頁、１９８８年（Ｒavi Ｓelv
araj，et．al．，“Ｉntegrated Ｏptical Ｗaveguid
esin Ｐolyimide for Ｗafer Ｓcale Ｉntegratio
n”，Ｊ．Ｌightwave．Ｔech．vol．６，pp.１０３４〜
１０４４，１９８８）に記載があり、図３に示すよう
な、全反射を利用し、層間光ビアを用いたものがある。
図３において、１‐ａは第１の光導波路コア、１‐ｂは
第２の光導波路コア、２‐ａは第１の光導波路コア１‐
ａの一方の端部に形成した全反射ミラー、２‐ｂは第２
の光導波路コア１‐ｂの一方の端部に形成した全反射ミ
ラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃは第１，第２，第３の光
導波路クラッド、３は第２の光導波路クラッド４‐ｂに
形成した層間光ビア、５は基板である。かかる光結合構
造においては、第２の光導波路コア１‐ｂ中を伝搬して
きた光が端部に形成されたミラー２‐ｂにおいて全反射
し、層間光ビア３を通過してミラー２‐ａで全反射し、
第１の光導波路コア１‐ａと光結合が行われる。
【０００３】上記光結合構造は図４（ａ），（ｂ），
（ｃ）の手順に従って作成される。図４（ａ）におい
て、基板５上に第１の光導波路クラッド４‐ａが形成さ
れ、その上層に、一方の端部に全反射ミラー２‐ａが設
けられた第１の光導波路コア１‐ａが形成され、さらに
その上部および周辺部に第２の光導波路クラッド４‐ｂ
が形成される。図４（ｂ）において、第１の光導波路コ
ア１‐ａの端部に位置を合わせて、第２の光導波路クラ
ッド４‐ｂの一部に層間光ビア３が形成される。次の図
４（ｃ）において、第２の光導波路クラッド４‐ｂ上
に、一方の端部に全反射ミラー２‐ｂを備えた第２の光
導波路コア１‐ｂが形成され、さらにその上部および周
辺部に第３の光導波路クラッド４‐ｃが被覆される。
（ｃ）の手順に従って作成される。図４（ａ）におい
て、基板５上に第１の光導波路クラッド４‐ａが形成さ
れ、その上層に、一方の端部に全反射ミラー２‐ａが設
けられた第１の光導波路コア１‐ａが形成され、さらに
その上部および周辺部に第２の光導波路クラッド４‐ｂ
が形成される。図４（ｂ）において、第１の光導波路コ
ア１‐ａの端部に位置を合わせて、第２の光導波路クラ
ッド４‐ｂの一部に層間光ビア３が形成される。次の図
４（ｃ）において、第２の光導波路クラッド４‐ｂ上
に、一方の端部に全反射ミラー２‐ｂを備えた第２の光
導波路コア１‐ｂが形成され、さらにその上部および周
辺部に第３の光導波路クラッド４‐ｃが被覆される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４に示した作成手順
で従来構造の光結合装置を実現するに際して、図４
（ｂ）では第１の光導波路コア１‐ａと層間光ビア３と
の間、図４（ｃ）では層間光ビア３と第２の光導波路コ
ア１‐ｂとの間での高精度位置合わせが必要となる。し
かしながら、電気配線板等で用いられるフォトプロセス
では第１の光導波路コア１‐ａと層間光ビア３との間、
および層間光ビア３と第２の光導波路コア１‐ｂとの間
の位置合わせ精度は各々±１μｍが限度であり、第１と
第２の光導波路コア間はトータルで２μｍ以上の位置ず
れが生じ、このため光導波路間光結合効率が著しく損な
われるという問題点があった。また、電子顕微鏡で位置
決めし、イオンビーム等で層間光ビアを形成する方法も
あるが、しかしこの方法では、加工能率が非常に悪いと
いう問題点があった。
で従来構造の光結合装置を実現するに際して、図４
（ｂ）では第１の光導波路コア１‐ａと層間光ビア３と
の間、図４（ｃ）では層間光ビア３と第２の光導波路コ
ア１‐ｂとの間での高精度位置合わせが必要となる。し
かしながら、電気配線板等で用いられるフォトプロセス
では第１の光導波路コア１‐ａと層間光ビア３との間、
および層間光ビア３と第２の光導波路コア１‐ｂとの間
の位置合わせ精度は各々±１μｍが限度であり、第１と
第２の光導波路コア間はトータルで２μｍ以上の位置ず
れが生じ、このため光導波路間光結合効率が著しく損な
われるという問題点があった。また、電子顕微鏡で位置
決めし、イオンビーム等で層間光ビアを形成する方法も
あるが、しかしこの方法では、加工能率が非常に悪いと
いう問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、相異なる層に形成された
光導波路コア間の光結合効率の良い、しかも製作効率の
良い多層光導波路層間結合装置を提供することにある。
光導波路コア間の光結合効率の良い、しかも製作効率の
良い多層光導波路層間結合装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
した目的を達成するために、同一基板上にクラッド層を
介して異なる層に形成される少なくとも２つの光導波路
コアを備えた多層光導波路の上下のコア間を光結合させ
る多層光導波路の層間結合装置において、下層側コアの
一方の端面が基板面に対して斜め面に形成されて上層側
コアから入射する光を全反射して下層側コア内に導き、
上層側コアの一方の端面も基板面に対して斜め面に形成
されて上層側コア内を伝搬してくる光を全反射して前記
下層側コアの前記斜め面に入射させ、かつ、これらの対
向する両斜め面間のクラッド層内に、上層側コア積層形
成と同時に積層形成される光絞り用レンズが配置されて
いる構成とする。
した目的を達成するために、同一基板上にクラッド層を
介して異なる層に形成される少なくとも２つの光導波路
コアを備えた多層光導波路の上下のコア間を光結合させ
る多層光導波路の層間結合装置において、下層側コアの
一方の端面が基板面に対して斜め面に形成されて上層側
コアから入射する光を全反射して下層側コア内に導き、
上層側コアの一方の端面も基板面に対して斜め面に形成
されて上層側コア内を伝搬してくる光を全反射して前記
下層側コアの前記斜め面に入射させ、かつ、これらの対
向する両斜め面間のクラッド層内に、上層側コア積層形
成と同時に積層形成される光絞り用レンズが配置されて
いる構成とする。
【０００７】
【作用】本発明によれば、相異なる層に形成される光導
波路コア間の光結合として、下層側コアの端部に形成さ
れた斜め面に対向させて、上層側コアの端部に斜め面と
レンズとを設けて、上層側コア内を伝搬してきた光をそ
の斜め面で反射させ、この光をレンズで絞って下層側コ
アの斜め面に入射させ、ここで全反射させて下層側コア
内に導く構成であることから、両斜め面の位置合わせに
高精度を要しないで良好な光結合効率を得ることがで
き、さらに、レンズの形成が、上層側コアの積層形成と
同時に形成される方式であることから製作効率の良い光
結合装置を実現することができる。
波路コア間の光結合として、下層側コアの端部に形成さ
れた斜め面に対向させて、上層側コアの端部に斜め面と
レンズとを設けて、上層側コア内を伝搬してきた光をそ
の斜め面で反射させ、この光をレンズで絞って下層側コ
アの斜め面に入射させ、ここで全反射させて下層側コア
内に導く構成であることから、両斜め面の位置合わせに
高精度を要しないで良好な光結合効率を得ることがで
き、さらに、レンズの形成が、上層側コアの積層形成と
同時に形成される方式であることから製作効率の良い光
結合装置を実現することができる。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を図１によって説明する。
図１において、１‐ａは第１の光導波路コア、１‐ｂは
第２の光導波路コア、２‐ａは第１の光導波路コア１‐
ａの一方の端部に形成された全反射ミラー、２‐ｂは第
２の光導波路コア１‐ｂの一方の端部に形成された全反
射ミラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃはそれぞれ第１，第
２，第３の光導波路クラッド、５は基板、６はレンズで
ある。
図１において、１‐ａは第１の光導波路コア、１‐ｂは
第２の光導波路コア、２‐ａは第１の光導波路コア１‐
ａの一方の端部に形成された全反射ミラー、２‐ｂは第
２の光導波路コア１‐ｂの一方の端部に形成された全反
射ミラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃはそれぞれ第１，第
２，第３の光導波路クラッド、５は基板、６はレンズで
ある。
【０００９】このような構成において、第２の光導波路
コア１‐ｂを伝搬してきた光は全反射ミラー２‐ｂによ
り全反射する。全反射した光ビームはレンズ６により絞
られ、下層側に形成された第１の光導波路コア１‐ａに
達し、さらに第１の光導波路コアの端部に形成された全
反射ミラー２‐ａにより全反射して第１の光導波路コア
１‐ａ内を伝搬して行く。このようにして、第１と第２
の光導波路コア間の光結合が行われる。レンズ６を介し
て第２の光導波路コア１‐ｂから、第１の光導波路コア
１‐ａに光が入射する際に、光ビーム径が絞られること
から、相異なる層に対向して形成される２つの全反射ミ
ラー間の位置合わせに高精度を要しないで、光導波路間
の光結合効率を損なわずに光結合が可能となる。
コア１‐ｂを伝搬してきた光は全反射ミラー２‐ｂによ
り全反射する。全反射した光ビームはレンズ６により絞
られ、下層側に形成された第１の光導波路コア１‐ａに
達し、さらに第１の光導波路コアの端部に形成された全
反射ミラー２‐ａにより全反射して第１の光導波路コア
１‐ａ内を伝搬して行く。このようにして、第１と第２
の光導波路コア間の光結合が行われる。レンズ６を介し
て第２の光導波路コア１‐ｂから、第１の光導波路コア
１‐ａに光が入射する際に、光ビーム径が絞られること
から、相異なる層に対向して形成される２つの全反射ミ
ラー間の位置合わせに高精度を要しないで、光導波路間
の光結合効率を損なわずに光結合が可能となる。
【００１０】図２（ａ）〜（ｅ）に、本発明の層間結合
装置において光結合を行うレンズの製作手順を、ポリイ
ミドを光導波路材料として用いた場合について述べる。
図２において、１‐ａ，１‐ｂは第１，第２の光導波路
コアであり、それぞれ数１０μｍ□の寸法に形成され
る。２‐ａ，２‐ｂは各光導波路コア１‐ａ，１‐ｂの
端部に形成した全反射ミラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃ
は第１，第２，第３の光導波路クラッドで１０μｍ〜数
１０μｍ厚のもの、５は基板、６はレンズである。また
７は例えばＴi，Ｃr，Ａl等の金属で構成されるエッチ
ングマスク、８は例えばヒドラジンとエチレンジアミン
との混合液またはＫＯＨとエタノールと水との混合液よ
りなるエッチング液、９はエッチング槽である。まず、
図２（ａ）は、基板５上に第１の光導波路クラッド４‐
ａを形成し、その上部に、端部に斜め面即ち全反射ミラ
ー２‐ａを持つ第１の光導波路コア１‐ａを形成し、さ
らにその上部に第２の光導波路クラッド４‐ｂを被覆し
たところを示す。図２（ｂ）は、第２の光導波路クラッ
ド４‐ｂのレンズ６製作部分に、円形の開口部を設けた
エッチングマスク７を被覆したところを示す。図２
（ｃ）は、図２（ｂ）までの工程を終えたものをエッチ
ング槽９内のエッチング液８中に浸し、エッチングマス
ク開口部分より第２の光導波路クラッド４‐ｂに球状の
凹部を設ける工程を示す。続いて図２（ｄ）は、第２の
光導波路コア１‐ｂ材を積層する工程を示すものである
が、この積層工程時に同時に上記図２（ｃ）の工程時に
形成された球状の凹部にもコア材が積層されて、これが
レンズ６となる。次の図２（ｅ）は、図２（ｄ）で積層
した層に第２の光導波路コア１‐ｂを製作し、かつ端部
に全反射ミラー２‐ｂを設け、その上部に第３の光導波
路クラッド４‐ｃを被覆したところを示す。上記工程を
とることにより、相異なる層に形成される光導波路コア
間の光結合用のレンズが多数個一括して形成可能とな
る。
装置において光結合を行うレンズの製作手順を、ポリイ
ミドを光導波路材料として用いた場合について述べる。
図２において、１‐ａ，１‐ｂは第１，第２の光導波路
コアであり、それぞれ数１０μｍ□の寸法に形成され
る。２‐ａ，２‐ｂは各光導波路コア１‐ａ，１‐ｂの
端部に形成した全反射ミラー、４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃ
は第１，第２，第３の光導波路クラッドで１０μｍ〜数
１０μｍ厚のもの、５は基板、６はレンズである。また
７は例えばＴi，Ｃr，Ａl等の金属で構成されるエッチ
ングマスク、８は例えばヒドラジンとエチレンジアミン
との混合液またはＫＯＨとエタノールと水との混合液よ
りなるエッチング液、９はエッチング槽である。まず、
図２（ａ）は、基板５上に第１の光導波路クラッド４‐
ａを形成し、その上部に、端部に斜め面即ち全反射ミラ
ー２‐ａを持つ第１の光導波路コア１‐ａを形成し、さ
らにその上部に第２の光導波路クラッド４‐ｂを被覆し
たところを示す。図２（ｂ）は、第２の光導波路クラッ
ド４‐ｂのレンズ６製作部分に、円形の開口部を設けた
エッチングマスク７を被覆したところを示す。図２
（ｃ）は、図２（ｂ）までの工程を終えたものをエッチ
ング槽９内のエッチング液８中に浸し、エッチングマス
ク開口部分より第２の光導波路クラッド４‐ｂに球状の
凹部を設ける工程を示す。続いて図２（ｄ）は、第２の
光導波路コア１‐ｂ材を積層する工程を示すものである
が、この積層工程時に同時に上記図２（ｃ）の工程時に
形成された球状の凹部にもコア材が積層されて、これが
レンズ６となる。次の図２（ｅ）は、図２（ｄ）で積層
した層に第２の光導波路コア１‐ｂを製作し、かつ端部
に全反射ミラー２‐ｂを設け、その上部に第３の光導波
路クラッド４‐ｃを被覆したところを示す。上記工程を
とることにより、相異なる層に形成される光導波路コア
間の光結合用のレンズが多数個一括して形成可能とな
る。
【００１１】なお、上記レンズによる光結合は第１およ
び第２の光導波路コア間のみならず、複数層の光導波路
コア間を光結合する場合に適用できることは言うまでも
ない。また、上記レンズの作製法は光素子と光導波路と
の間の光結合等、他の光結合構造に応用できることは言
うまでもない。さらに、ここでは、ポリイミドを光導波
路材料として用いた実施例について述べたが、本手法に
よるレンズ製作方法はエッチング液とエッチングマスク
の最適化を図ることにより、石英はもとよりＰＭＭＡ
（ポリメタクリル酸メチル）等の他の有機材料および半
導体材料からなる光導波路にも適用できるのは言うまで
もない。
び第２の光導波路コア間のみならず、複数層の光導波路
コア間を光結合する場合に適用できることは言うまでも
ない。また、上記レンズの作製法は光素子と光導波路と
の間の光結合等、他の光結合構造に応用できることは言
うまでもない。さらに、ここでは、ポリイミドを光導波
路材料として用いた実施例について述べたが、本手法に
よるレンズ製作方法はエッチング液とエッチングマスク
の最適化を図ることにより、石英はもとよりＰＭＭＡ
（ポリメタクリル酸メチル）等の他の有機材料および半
導体材料からなる光導波路にも適用できるのは言うまで
もない。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、相異なる層に形成され
る光導波路間の光結合において、下層側コアの端部に設
けられる斜め面に対向させて、その上層側コアの端部に
斜め面と光絞り用レンズを設ける構成であることから、
対向させて設ける斜め面の位置合わせ許容誤差を従来技
術に比較して大きくとることができ、しかも良好な光結
合効率を実現することができ、また、上記レンズを上層
側コア積層時に同時に積層形成できる構成であることか
ら、製作効率の良い多層光導波路層間結合装置を実現す
ることができる。
る光導波路間の光結合において、下層側コアの端部に設
けられる斜め面に対向させて、その上層側コアの端部に
斜め面と光絞り用レンズを設ける構成であることから、
対向させて設ける斜め面の位置合わせ許容誤差を従来技
術に比較して大きくとることができ、しかも良好な光結
合効率を実現することができ、また、上記レンズを上層
側コア積層時に同時に積層形成できる構成であることか
ら、製作効率の良い多層光導波路層間結合装置を実現す
ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明装置の製作工程を示す図で、（ａ）は基
板上に第１の光導波路クラッド、反射ミラー付きの第１
の光導波路コア、その上に第２の光導波路クラッドが形
成された図、（ｂ）はその上部に開口部付きのエッチン
グマスクが形成された図、（ｃ）はエッチング液に浸し
て球状の凹部を形成する図、（ｄ）は第２の光導波路コ
アとレンズとを同時に積層形成している図、（ｅ）は第
２の光導波路コアに斜め面を形成し、その上面に第３の
光導波路クラッドを被覆形成した図である。
板上に第１の光導波路クラッド、反射ミラー付きの第１
の光導波路コア、その上に第２の光導波路クラッドが形
成された図、（ｂ）はその上部に開口部付きのエッチン
グマスクが形成された図、（ｃ）はエッチング液に浸し
て球状の凹部を形成する図、（ｄ）は第２の光導波路コ
アとレンズとを同時に積層形成している図、（ｅ）は第
２の光導波路コアに斜め面を形成し、その上面に第３の
光導波路クラッドを被覆形成した図である。
【図３】従来技術の一例を示す断面図である。
【図４】従来技術による製作工程を示す図で、（ａ）は
基板上に第１の光導波路クラッド、第１の光導波路コ
ア、第２の光導波路クラッドが形成された図、（ｂ）は
第２の光導波路クラッド内に層間光ビアを形成した図、
（ｃ）は上部に第２の光導波路コアを形成し、さらにそ
の上部に第３の光導波路クラッドを被覆形成した図であ
る。
基板上に第１の光導波路クラッド、第１の光導波路コ
ア、第２の光導波路クラッドが形成された図、（ｂ）は
第２の光導波路クラッド内に層間光ビアを形成した図、
（ｃ）は上部に第２の光導波路コアを形成し、さらにそ
の上部に第３の光導波路クラッドを被覆形成した図であ
る。
１‐ａ，１‐ｂ…第１，第２の光導波路コア ２‐ａ，２‐ｂ…全反射ミラー ３…層間光ビア ４‐ａ，４‐ｂ，４‐ｃ…第１，第２，第３の光導波路
クラッド ５…基板 ６…レンズ ７…エッチングマスク ８…エッチング液 ９…エッチング槽
クラッド ５…基板 ６…レンズ ７…エッチングマスク ８…エッチング液 ９…エッチング槽
Claims (1)
- 【請求項１】同一基板上にクラッド層を介して異なる層
に形成される少なくとも２つの光導波路コアを備えた多
層光導波路の上下のコア間を光結合させる多層光導波路
の層間結合装置において、下層側コアの一方の端面が基
板面に対して斜め面に形成されて上層側コアから入射す
る光を全反射して下層側コア内に導き、上層側コアの一
方の端面も基板面に対して斜め面に形成されて上層側コ
ア内を伝搬してくる光を全反射して前記下層側コアの前
記斜め面に入射させ、かつ、これらの対向する両斜め面
間のクラッド層内に、上層側コア積層形成と同時に積層
形成される光絞り用レンズが配置されていることを特徴
とする多層光導波路の層間結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11715292A JP3062345B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 多層光導波路の層間結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11715292A JP3062345B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 多層光導波路の層間結合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05313027A JPH05313027A (ja) | 1993-11-26 |
| JP3062345B2 true JP3062345B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=14704749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11715292A Expired - Lifetime JP3062345B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 多層光導波路の層間結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062345B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3858460B2 (ja) * | 1998-07-22 | 2006-12-13 | ソニー株式会社 | 光信号伝送システムおよびその製造方法 |
| US6996303B2 (en) * | 2004-03-12 | 2006-02-07 | Fujitsu Limited | Flexible optical waveguides for backplane optical interconnections |
-
1992
- 1992-05-11 JP JP11715292A patent/JP3062345B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05313027A (ja) | 1993-11-26 |
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