JP3194311B2 - ハイブリッド光導波回路 - Google Patents
ハイブリッド光導波回路Info
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- circuit
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光情報処理の
分野で用いられる光デバイスを構成する諸光学部品の中
で、主に導波形の光アイソレータへの適用を目指した磁
気光学効果を利用したハイブリッド光導波回路の構造に
関するものである。
分野で用いられる光デバイスを構成する諸光学部品の中
で、主に導波形の光アイソレータへの適用を目指した磁
気光学効果を利用したハイブリッド光導波回路の構造に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】低損失を特長とする石英系の光導波回路
に機能性の導波形光部品を搭載して高機能なハイブリッ
ド光導波回路を構成する従来の方法は、特願平５−１１
３３「ハイブリッド光導波回路およびその製造方法」に
よれば以下のようなものであった。
に機能性の導波形光部品を搭載して高機能なハイブリッ
ド光導波回路を構成する従来の方法は、特願平５−１１
３３「ハイブリッド光導波回路およびその製造方法」に
よれば以下のようなものであった。
【０００３】図７に示すように、第１の光導波回路１の
回路中に素子搭載部が設けられている。すなわち、凹状
の基板１ａ上にアンダークラッド層１ｂ、コア１ｃ、お
よびオーバークラッド層１ｄが順次積層された光回路中
に角穴があけられている。穴内部には、基板１ａとその
上に積層された透明な導波路材１ｂ，１ｃ，１ｄ間のエ
ッチング速度の大きな差を利用して凹状の基板１ａの形
状を反映した光軸に平行な導波路溝１ｇが形成されてい
る。なお１ｆは周辺平坦部である。
回路中に素子搭載部が設けられている。すなわち、凹状
の基板１ａ上にアンダークラッド層１ｂ、コア１ｃ、お
よびオーバークラッド層１ｄが順次積層された光回路中
に角穴があけられている。穴内部には、基板１ａとその
上に積層された透明な導波路材１ｂ，１ｃ，１ｄ間のエ
ッチング速度の大きな差を利用して凹状の基板１ａの形
状を反映した光軸に平行な導波路溝１ｇが形成されてい
る。なお１ｆは周辺平坦部である。
【０００４】かような部位に図８に示すような機能性導
波形光学部品たる第２の光導波回路２を、搭載部の光軸
に垂直な断面図である図９に示すように、回路面を下向
きにして搭載していた。なお２ａは基板、２ｂはアンダ
ークラッド層、２ｃはコア、２ｄはオバークラッド層、
２Ｆは周辺平坦部である。
波形光学部品たる第２の光導波回路２を、搭載部の光軸
に垂直な断面図である図９に示すように、回路面を下向
きにして搭載していた。なお２ａは基板、２ｂはアンダ
ークラッド層、２ｃはコア、２ｄはオバークラッド層、
２Ｆは周辺平坦部である。
【０００５】搭載するにあたって必要な光軸に垂直な２
方向（ｘｙ方向）の位置合わせのうち、回路面に垂直な
ｘ軸方向については、あらかじめ第１の光導波回路１の
導波路溝１ｇの周辺平坦部１ｆとコア１ｃとのｘ軸方向
距離と、第２の光導波回路２のオーバークラッド層２ｄ
の周辺平坦部２ｆとコア２ｃとのｘ軸方向距離を調整す
ることで合わせている。これは、導波回路形成時にコア
近傍のクラッド層１ｂ、およびクラッド層２ｄの積層厚
みを調整すればよく、高精度に位置合わせ可能である。
方向（ｘｙ方向）の位置合わせのうち、回路面に垂直な
ｘ軸方向については、あらかじめ第１の光導波回路１の
導波路溝１ｇの周辺平坦部１ｆとコア１ｃとのｘ軸方向
距離と、第２の光導波回路２のオーバークラッド層２ｄ
の周辺平坦部２ｆとコア２ｃとのｘ軸方向距離を調整す
ることで合わせている。これは、導波回路形成時にコア
近傍のクラッド層１ｂ、およびクラッド層２ｄの積層厚
みを調整すればよく、高精度に位置合わせ可能である。
【０００６】一方、回路面内方向であるｙ方向について
は、第１の光導波回路１のコア１ｃから素子搭載部穴の
片方のオーバークラッド層１ｄの壁面までの距離と、第
２の光導波回路２のコア２ｃから回路２の光軸に平行な
端面までの距離を合わせることで行っていた。
は、第１の光導波回路１のコア１ｃから素子搭載部穴の
片方のオーバークラッド層１ｄの壁面までの距離と、第
２の光導波回路２のコア２ｃから回路２の光軸に平行な
端面までの距離を合わせることで行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述したｙ方向
では、以下のような問題点があった。まず第１に、第１
の光導波回路１の素子搭載部のエッチング深さは通常数
１０μｍ以上必要であるため、深いエッチング量に対す
るエッジ部のｙ方向位置精度が高々数μｍしかとれなか
った。さらに第２には、第２の光導波回路２の端部を切
断によって得ようとすると、位置精度は数１０μｍにな
ってしまうことであった。従って現実には、第２の光導
波回路２を多数用意しておいて、第１の光導波回路１に
合わせてみて最も特性のよいものを選択するという方法
に頼らざるを得ず、きわめて部留まりの低いものであっ
た。
では、以下のような問題点があった。まず第１に、第１
の光導波回路１の素子搭載部のエッチング深さは通常数
１０μｍ以上必要であるため、深いエッチング量に対す
るエッジ部のｙ方向位置精度が高々数μｍしかとれなか
った。さらに第２には、第２の光導波回路２の端部を切
断によって得ようとすると、位置精度は数１０μｍにな
ってしまうことであった。従って現実には、第２の光導
波回路２を多数用意しておいて、第１の光導波回路１に
合わせてみて最も特性のよいものを選択するという方法
に頼らざるを得ず、きわめて部留まりの低いものであっ
た。
【０００８】本発明の目的は、従来の方法における光回
路面内で光軸に垂直な方向（ｙ方向）の位置合わせ作業
の問題を解決してセルフアライメントできわめて部留ま
りよく高性能なハイブリッド光導波回路を提供するもの
である。
路面内で光軸に垂直な方向（ｙ方向）の位置合わせ作業
の問題を解決してセルフアライメントできわめて部留ま
りよく高性能なハイブリッド光導波回路を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、基板上に形成された第１の光導波回路と、
第１の光導波回路内の所望の位置に、回路面を下向きに
して第１の光導波回路と光軸が一致するように搭載され
た第２の光導波回路とで構成されるハイブリッド光導波
回路において、第２の光導波回路はコア上部に、光軸に
垂直な断面形状がコア中心を通る垂線に対して対称で先
端に向うに従い細い凸形で且つその周囲部は平坦なオー
バークラッドを備えており、第１の光導波回路は、第２
の光導波回路搭載部の所定の幅の光軸に平行な位置合わ
せ溝とその周囲の平坦部を備えており、第２の光導波回
路の上記凸形オーバークラッドが第１の光導波回路の位
置合わせ溝に合致することで回路面内光軸に垂直な方向
の位置合わせがなされていることを特徴とする。
明の構成は、基板上に形成された第１の光導波回路と、
第１の光導波回路内の所望の位置に、回路面を下向きに
して第１の光導波回路と光軸が一致するように搭載され
た第２の光導波回路とで構成されるハイブリッド光導波
回路において、第２の光導波回路はコア上部に、光軸に
垂直な断面形状がコア中心を通る垂線に対して対称で先
端に向うに従い細い凸形で且つその周囲部は平坦なオー
バークラッドを備えており、第１の光導波回路は、第２
の光導波回路搭載部の所定の幅の光軸に平行な位置合わ
せ溝とその周囲の平坦部を備えており、第２の光導波回
路の上記凸形オーバークラッドが第１の光導波回路の位
置合わせ溝に合致することで回路面内光軸に垂直な方向
の位置合わせがなされていることを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明では第１の光導波回路の位置合わせ溝
に、第２の光導波回路のオーバークラッド凸部が入り込
むことにより、光軸に垂直な方向の位置合わせが正確に
できる。
に、第２の光導波回路のオーバークラッド凸部が入り込
むことにより、光軸に垂直な方向の位置合わせが正確に
できる。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。なお従来技術と同一機能を果す部分には同
一符号を付し重複する説明は省略する。
に説明する。なお従来技術と同一機能を果す部分には同
一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１２】図１に本発明の第１実施例の構造を示す。
第１の光導波回路１の素子搭載部には、第２の光導波回
路２のオーバークラッド凸部２ｅの底辺長さに等しい幅
の位置合わせ溝１ｅが、光軸に平行で且つ中心線のｙ軸
方向位置が光軸に一致するように設置されている。搭載
すべき第２の光導波回路２のコア２ｃ上部のオーバーク
ラッド凸部２ｅの断面形状は、図２に示すように、コア
中心を通る垂線上に頂点を持つ対称な凸形状を呈する。
第１の光導波回路１の素子搭載部に第２の光導波回路２
を回路面を下にして凸部２ｅがほぼ位置合わせ溝１ｅに
はまるように粗調整して挿入する。しかる後に第２の光
導波回路２に上部から荷重をかけながら振動を与えれ
ば、図１に示すように第２の光導波回路２は力学的安定
点に落ち着き、自動的に第１、第２の光導波回路１，２
のコア部１ｃ，２ｃのｘｙ方向の位置が一致する。ま
た、挿入時に位置合わせ溝１ｅに接着剤を塗布しておけ
ば、接着剤が潤滑材として働き、振動を与えずとも荷重
をかけるだけで第１第２両光導波回路１、２の光軸は一
致する。
第１の光導波回路１の素子搭載部には、第２の光導波回
路２のオーバークラッド凸部２ｅの底辺長さに等しい幅
の位置合わせ溝１ｅが、光軸に平行で且つ中心線のｙ軸
方向位置が光軸に一致するように設置されている。搭載
すべき第２の光導波回路２のコア２ｃ上部のオーバーク
ラッド凸部２ｅの断面形状は、図２に示すように、コア
中心を通る垂線上に頂点を持つ対称な凸形状を呈する。
第１の光導波回路１の素子搭載部に第２の光導波回路２
を回路面を下にして凸部２ｅがほぼ位置合わせ溝１ｅに
はまるように粗調整して挿入する。しかる後に第２の光
導波回路２に上部から荷重をかけながら振動を与えれ
ば、図１に示すように第２の光導波回路２は力学的安定
点に落ち着き、自動的に第１、第２の光導波回路１，２
のコア部１ｃ，２ｃのｘｙ方向の位置が一致する。ま
た、挿入時に位置合わせ溝１ｅに接着剤を塗布しておけ
ば、接着剤が潤滑材として働き、振動を与えずとも荷重
をかけるだけで第１第２両光導波回路１、２の光軸は一
致する。
【００１３】図３は、本発明の第１実施例の第１の変形
例である。上記した第１実施例の構造では、現実には位
置合わせ溝１ｅの幅、およびオーバークラッド凸部２ｅ
の底辺長さがばらつき、溝１ｅの幅の方が大きくなって
ガタを生ずる場合もある。このような場合は図３（ａ）
に示すように、位置合わせ溝１ｅの幅を凸部２ｅの底辺
幅よりも所定の量だけ小さくしておく。かような状態で
凸部２ｅを位置合わせ溝１ｅに入れ（図３（ａ））、第
２の光導波回路２に、第１，第２の光導波回路１，２の
溝周辺平坦部１ｆと凸部周辺平坦部２ｆが接触するまで
荷重をかける。このとき、位置合わせ溝１ｅのエッジ
は、荷重によって溝１ｅの内側へ力を受ける（図３
（ａ））。第２の光導波回路２の材質が第１の光導波回
路１の材質よりも硬ければ、溝エッジの方が内側へ変形
して図３（ｂ）のようになり、位置合わせが完了する。
例である。上記した第１実施例の構造では、現実には位
置合わせ溝１ｅの幅、およびオーバークラッド凸部２ｅ
の底辺長さがばらつき、溝１ｅの幅の方が大きくなって
ガタを生ずる場合もある。このような場合は図３（ａ）
に示すように、位置合わせ溝１ｅの幅を凸部２ｅの底辺
幅よりも所定の量だけ小さくしておく。かような状態で
凸部２ｅを位置合わせ溝１ｅに入れ（図３（ａ））、第
２の光導波回路２に、第１，第２の光導波回路１，２の
溝周辺平坦部１ｆと凸部周辺平坦部２ｆが接触するまで
荷重をかける。このとき、位置合わせ溝１ｅのエッジ
は、荷重によって溝１ｅの内側へ力を受ける（図３
（ａ））。第２の光導波回路２の材質が第１の光導波回
路１の材質よりも硬ければ、溝エッジの方が内側へ変形
して図３（ｂ）のようになり、位置合わせが完了する。
【００１４】図４（ａ）（ｂ）は、本発明の第１実施例
の第２の変形例である。第１の光導波回路１の材質の方
が第２の光導波回路２の材質よりも硬いかまたは同等で
ある場合、および上記第１変形例の構造では必要な荷重
が大きすぎて工程上不都合な場合には、同図のように位
置合わせ溝１ｅの溝壁１ｈの厚みを薄くして、圧着時に
溝壁１ｈが外側へたおれるようにすればよい。
の第２の変形例である。第１の光導波回路１の材質の方
が第２の光導波回路２の材質よりも硬いかまたは同等で
ある場合、および上記第１変形例の構造では必要な荷重
が大きすぎて工程上不都合な場合には、同図のように位
置合わせ溝１ｅの溝壁１ｈの厚みを薄くして、圧着時に
溝壁１ｈが外側へたおれるようにすればよい。
【００１５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施例
の構造を示す。上記第１実施例及びその第１，第２変形
例では、圧着時に第２の光導波回路２のコア２ｃが損傷
を受ける場合が想定される。かような場合は、導波機能
をもたせる導波路には圧着時の力がかからないようにし
て別に位置合わせ専用の導波路２ｇを第２の光導波回路
２に設ければよい。第１の光導波回路１の光軸に対応す
る部位には、第２の光導波回路２の凸部２ｅの底辺幅よ
り十分大きい幅の導波路溝１ｇを設ける。
の構造を示す。上記第１実施例及びその第１，第２変形
例では、圧着時に第２の光導波回路２のコア２ｃが損傷
を受ける場合が想定される。かような場合は、導波機能
をもたせる導波路には圧着時の力がかからないようにし
て別に位置合わせ専用の導波路２ｇを第２の光導波回路
２に設ければよい。第１の光導波回路１の光軸に対応す
る部位には、第２の光導波回路２の凸部２ｅの底辺幅よ
り十分大きい幅の導波路溝１ｇを設ける。
【００１６】第２の光導波回路２の凸部２ｅの底辺幅が
ロットによって大きくばらつく場合、種々の位置決め溝
幅の第１の光導波回路１を用意しておいて選択するのは
手間がかかる。このような場合に対応するには、以下の
第３実施例の構造にすればよい。
ロットによって大きくばらつく場合、種々の位置決め溝
幅の第１の光導波回路１を用意しておいて選択するのは
手間がかかる。このような場合に対応するには、以下の
第３実施例の構造にすればよい。
【００１７】図６（ａ）（ｂ）は、本発明の第３実施例
の構造を示す。図６（ａ）は、第１の光導波回路１の素
子搭載部を上から見た図、図６（ｂ）は、同搭載部に第
２の光導波回路２を搭載した状態の断面図である。予想
される底辺幅のばらつきの最小値から最大値まで順次幅
を大きくした複数本の位置合わせ溝１ｅを第１の光導波
回路１に設ける。一方、第２の光導波回路２には、これ
らにかみ合う同一底辺幅を有する位置合わせ専用の導波
路２ｇを形成しておく。かようにした場合、位置合わせ
溝幅に対して凸部底辺幅が大きすぎて、荷重をかけても
第１、第２の光導波回路１、２の溝周辺平坦部１ｆと凸
部周辺平坦部２ｆが接触しなくなってしまう場合が考え
られる。そこで図６に示すように、上記第１実施例の第
２変形例（図４）と同様に、位置合わせ溝１ｅの溝壁１
ｈを十分薄くしておいて、荷重をかけた場合に凸部底辺
幅が溝幅に対して大きい部位では溝壁１ｈが曲がるか折
れるようにしておく。さらに位置合わせ溝１ｅは光軸方
向（ｚ方向）にも溝のある部分と無い部分を設けて結局
図のようにアイランド状に設ければ、位置合わせ溝の周
囲平坦部１ｆおよび凸形オーバークラッド周囲平坦部２
ｆにプロセス途中で発生したボイド（突起）や圧着時の
チリ混入の影響からも回避できる。図６の例では、位置
合わせ溝１ｅの溝幅が小さいほど光軸方向のアイランド
間隔を大きくしているが、これは圧着荷重を小さくする
ためである。
の構造を示す。図６（ａ）は、第１の光導波回路１の素
子搭載部を上から見た図、図６（ｂ）は、同搭載部に第
２の光導波回路２を搭載した状態の断面図である。予想
される底辺幅のばらつきの最小値から最大値まで順次幅
を大きくした複数本の位置合わせ溝１ｅを第１の光導波
回路１に設ける。一方、第２の光導波回路２には、これ
らにかみ合う同一底辺幅を有する位置合わせ専用の導波
路２ｇを形成しておく。かようにした場合、位置合わせ
溝幅に対して凸部底辺幅が大きすぎて、荷重をかけても
第１、第２の光導波回路１、２の溝周辺平坦部１ｆと凸
部周辺平坦部２ｆが接触しなくなってしまう場合が考え
られる。そこで図６に示すように、上記第１実施例の第
２変形例（図４）と同様に、位置合わせ溝１ｅの溝壁１
ｈを十分薄くしておいて、荷重をかけた場合に凸部底辺
幅が溝幅に対して大きい部位では溝壁１ｈが曲がるか折
れるようにしておく。さらに位置合わせ溝１ｅは光軸方
向（ｚ方向）にも溝のある部分と無い部分を設けて結局
図のようにアイランド状に設ければ、位置合わせ溝の周
囲平坦部１ｆおよび凸形オーバークラッド周囲平坦部２
ｆにプロセス途中で発生したボイド（突起）や圧着時の
チリ混入の影響からも回避できる。図６の例では、位置
合わせ溝１ｅの溝幅が小さいほど光軸方向のアイランド
間隔を大きくしているが、これは圧着荷重を小さくする
ためである。
【００１８】次に実施例の作製方法について述べる。第
１の光導波回路１は以下のようにして作製した。まず基
板１ａであるシリコン基板の（１００）面に熱酸化膜を
つけ、想定光軸を＜１１０＞方向と等価な方向としてこ
れを所望の形状にパターン化する。次にパターン化され
た熱酸化膜をマスクとしてエチレンジアミン−ピロカテ
コール水溶液にて所望の深さにエッチングし、導波路溝
１ｇ，位置合わせ溝１ｅとして用いられる溝を形成す
る。このとき、結晶の性質により、溝壁と回路面のなす
角度は垂直にはならず５５度となるが、これまで述べた
位置合わせ溝１ｅの機能には何等変わりはない。熱酸化
膜を除去した後、火炎直接堆積法にて２酸化シリコンを
主成分とするガラス膜をアンダークラッド層１ｂとして
上記溝１ｇ，１ｅの深さより厚く堆積する。次に堆積面
をシリコン凸部が現れるまで研磨して表面を平坦にす
る。次にコア層を堆積、コア１ｃをパターン化した後、
オーバークラッド層１ｄを堆積する。次にポリイミドを
マスクとしてフロンガス系の雰囲気中でドライエッチン
グし、第２の光導波回路２の搭載部を形成する。この場
合、シリコンに対するエッチング速度は、ガラスに対す
るエッチング速度より非常に小さいため、エッチングは
シリコンが露出したところで停止し、エッチング部位に
は、上記した導波路溝１ｇ，位置合わせ溝１ｅができ
る。かようにしてシリコン基板１ａ上にアンダークラッ
ド層１ｂ、オーバークラット層１ｄの厚みがそれぞれ、
１５μｍ、３０μｍ、でコア１ｃが６μｍ角、コアーク
ラッド間屈折率差０．７５％の石英系の光導波回路の中
に、光軸に垂直な断面形状が図２に示すような第２の光
導波回路２の搭載部を形成して第１の光導波回路１とし
た。素子搭載部の穴は、ｚ軸方向３．０２０mm，ｙ軸方
向０．４００mmの大きさであり、その底面部には、コア
１ｄの中心線たる光軸と平行でｙ軸方向位置が一致する
直線を中心線とする幅２５μｍ深さ１５μｍ（上記アン
ダークラッド層１ｂと同一厚み）の光導波路溝１ｇ、及
びそれの両わきに１２５μｍの間隔で幅１０μｍ、深さ
７．１μｍのＶ字状の位置合わせ溝１ｅが設けられてい
る。
１の光導波回路１は以下のようにして作製した。まず基
板１ａであるシリコン基板の（１００）面に熱酸化膜を
つけ、想定光軸を＜１１０＞方向と等価な方向としてこ
れを所望の形状にパターン化する。次にパターン化され
た熱酸化膜をマスクとしてエチレンジアミン−ピロカテ
コール水溶液にて所望の深さにエッチングし、導波路溝
１ｇ，位置合わせ溝１ｅとして用いられる溝を形成す
る。このとき、結晶の性質により、溝壁と回路面のなす
角度は垂直にはならず５５度となるが、これまで述べた
位置合わせ溝１ｅの機能には何等変わりはない。熱酸化
膜を除去した後、火炎直接堆積法にて２酸化シリコンを
主成分とするガラス膜をアンダークラッド層１ｂとして
上記溝１ｇ，１ｅの深さより厚く堆積する。次に堆積面
をシリコン凸部が現れるまで研磨して表面を平坦にす
る。次にコア層を堆積、コア１ｃをパターン化した後、
オーバークラッド層１ｄを堆積する。次にポリイミドを
マスクとしてフロンガス系の雰囲気中でドライエッチン
グし、第２の光導波回路２の搭載部を形成する。この場
合、シリコンに対するエッチング速度は、ガラスに対す
るエッチング速度より非常に小さいため、エッチングは
シリコンが露出したところで停止し、エッチング部位に
は、上記した導波路溝１ｇ，位置合わせ溝１ｅができ
る。かようにしてシリコン基板１ａ上にアンダークラッ
ド層１ｂ、オーバークラット層１ｄの厚みがそれぞれ、
１５μｍ、３０μｍ、でコア１ｃが６μｍ角、コアーク
ラッド間屈折率差０．７５％の石英系の光導波回路の中
に、光軸に垂直な断面形状が図２に示すような第２の光
導波回路２の搭載部を形成して第１の光導波回路１とし
た。素子搭載部の穴は、ｚ軸方向３．０２０mm，ｙ軸方
向０．４００mmの大きさであり、その底面部には、コア
１ｄの中心線たる光軸と平行でｙ軸方向位置が一致する
直線を中心線とする幅２５μｍ深さ１５μｍ（上記アン
ダークラッド層１ｂと同一厚み）の光導波路溝１ｇ、及
びそれの両わきに１２５μｍの間隔で幅１０μｍ、深さ
７．１μｍのＶ字状の位置合わせ溝１ｅが設けられてい
る。
【００１９】第２の光導波回路２は以下のようにして形
成した。ガドリニウムガリウムガーネット（Ｇｄ3 Ｇａ
5 Ｏ12，通称ＧＧＧ）単結晶の（１１１）面を基板２ａ
として、これにイットリウムアイアンガーネット（Ｙ3
Ｆｅ5 Ｏ12，通称ＹＩＧ）単結晶膜を液相エピタキシャ
ル成長法（ＬＰＥ法）により、アンダークラッド層２ｂ
として１０μｍ積層した上に、同じくＹＩＧで成長条件
を変えることで組成を微調して屈折率差を０．２５％に
したコア層を４μｍの厚みに積層した。次にＴａ膜をマ
スクとしてイオンビームエッチング法で光軸方向が＜１
１０＞方向になるようにコア層を１２５μｍ間隔でスト
ライプ状にパターン化してコア２ｃとした後、オーバー
クラッド層２ｄとして上記アンダークラッド層２ｂと同
一組成ＹＩＧ膜を、第１の光導波回路１と第２の光導波
回路２のコア１ｃ，２ｃの中心が搭載時に一致するよう
に、５μｍの厚みに積層した。かようにして作製した第
２の光導波回路２は、コア２ｃの上部オーバークラッド
層２ｅが図２に示すような２等辺３角形状の形状をなし
ていた。その頂点は、コア中心を通る基板２ａの垂線上
にあって頂角は１３５度、底辺幅は１１μｍであった。
この１２５μｍ間隔の光導波路アレイから３アレイで長
さ３．１mmの導波路アレイを切り出し（幅３８０μ
ｍ）、両端面を研磨して３．０mmの長さ（ｚ軸方向）に
した後、この端面に波長１．５５μｍ、外界の屈折率
１．４６に合わせた無反射コートを施した。
成した。ガドリニウムガリウムガーネット（Ｇｄ3 Ｇａ
5 Ｏ12，通称ＧＧＧ）単結晶の（１１１）面を基板２ａ
として、これにイットリウムアイアンガーネット（Ｙ3
Ｆｅ5 Ｏ12，通称ＹＩＧ）単結晶膜を液相エピタキシャ
ル成長法（ＬＰＥ法）により、アンダークラッド層２ｂ
として１０μｍ積層した上に、同じくＹＩＧで成長条件
を変えることで組成を微調して屈折率差を０．２５％に
したコア層を４μｍの厚みに積層した。次にＴａ膜をマ
スクとしてイオンビームエッチング法で光軸方向が＜１
１０＞方向になるようにコア層を１２５μｍ間隔でスト
ライプ状にパターン化してコア２ｃとした後、オーバー
クラッド層２ｄとして上記アンダークラッド層２ｂと同
一組成ＹＩＧ膜を、第１の光導波回路１と第２の光導波
回路２のコア１ｃ，２ｃの中心が搭載時に一致するよう
に、５μｍの厚みに積層した。かようにして作製した第
２の光導波回路２は、コア２ｃの上部オーバークラッド
層２ｅが図２に示すような２等辺３角形状の形状をなし
ていた。その頂点は、コア中心を通る基板２ａの垂線上
にあって頂角は１３５度、底辺幅は１１μｍであった。
この１２５μｍ間隔の光導波路アレイから３アレイで長
さ３．１mmの導波路アレイを切り出し（幅３８０μ
ｍ）、両端面を研磨して３．０mmの長さ（ｚ軸方向）に
した後、この端面に波長１．５５μｍ、外界の屈折率
１．４６に合わせた無反射コートを施した。
【００２０】次に上記した第１の光導波回路１の位置決
め溝１ｅに適量のエポキシ接着剤を下してから、第２の
光導波回路２のアレイの内、まん中を光導波路とし、両
側２本を位置合わせ専用導波路２ｇとして、上記第１の
光導波回路１の素子搭載部に回路面を下にして入れ、振
動を加えてオーバークラッド凸部２ｅが位置決め溝１ｅ
にはまりこむようにした（図５（ａ））。次に上方から
荷重をかけて位置合わせ溝１ｅとオーバークラッド凸部
２ｅの周辺平坦部１ｆと周辺平坦部２ｆが接触するよう
にしつつ接着剤を硬化させた。最後に、第１、第２の光
導波回路１、２のコア１ｃ，２ｃの対向した隙間に屈折
率が１．４６の紫外線硬化樹脂を滴下、硬化させた。か
ようにして作製した磁気光学導波路２を搭載した石英系
光導波回路１において、回路１→回路２→回路１なる伝
搬損は０．５ｄＢ以下（波長１．５５μｍ）であった。
め溝１ｅに適量のエポキシ接着剤を下してから、第２の
光導波回路２のアレイの内、まん中を光導波路とし、両
側２本を位置合わせ専用導波路２ｇとして、上記第１の
光導波回路１の素子搭載部に回路面を下にして入れ、振
動を加えてオーバークラッド凸部２ｅが位置決め溝１ｅ
にはまりこむようにした（図５（ａ））。次に上方から
荷重をかけて位置合わせ溝１ｅとオーバークラッド凸部
２ｅの周辺平坦部１ｆと周辺平坦部２ｆが接触するよう
にしつつ接着剤を硬化させた。最後に、第１、第２の光
導波回路１、２のコア１ｃ，２ｃの対向した隙間に屈折
率が１．４６の紫外線硬化樹脂を滴下、硬化させた。か
ようにして作製した磁気光学導波路２を搭載した石英系
光導波回路１において、回路１→回路２→回路１なる伝
搬損は０．５ｄＢ以下（波長１．５５μｍ）であった。
【００２１】次に第２の作製方法について述べる。上記
した第１の作製方法では、第１の光導波回路１に図４に
示すような溝壁１ｈの薄い位置合わせ溝はつくれない。
溝壁の薄い位置合わせ溝は、シリコン基板１ａとして
（１１０）基板を用い、光軸方向を表１で示す方向にす
れば、基板に垂直で光軸に平行な方向にエッチング速度
の遅い（１１１）面があることになり、図４のような溝
壁の薄い位置合わせ溝１ｅが形成できる。その他は、上
記第１の実施例と同様のプロセスを経れば、図４、図６
に示すような構成ができる。
した第１の作製方法では、第１の光導波回路１に図４に
示すような溝壁１ｈの薄い位置合わせ溝はつくれない。
溝壁の薄い位置合わせ溝は、シリコン基板１ａとして
（１１０）基板を用い、光軸方向を表１で示す方向にす
れば、基板に垂直で光軸に平行な方向にエッチング速度
の遅い（１１１）面があることになり、図４のような溝
壁の薄い位置合わせ溝１ｅが形成できる。その他は、上
記第１の実施例と同様のプロセスを経れば、図４、図６
に示すような構成ができる。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】以上述べたように、この発明は、磁気光
学光導波回路成長時に形成されるコア上部の凸型オーバ
ークラッド形状を利用して、これを搭載されるべき光導
波回路中に設けた位置合わせ溝に噛み合わせることで、
回路面内光軸に垂直な方向の位置合わせが実現できるよ
うにしたものであり、本発明を前記特願平５−１１３３
と組み合わせれば、搭載素子を微動装置にて移動させな
がらモニタして位置合わせするような工程を経ずとも、
簡便な治具にてセルフアラインメントに搭載可能とな
る。また、前記従来法に示したような第２の光導波回路
２のコア部から端部までのｙ軸方向距離を精密に出すよ
うな加工工程も必要無い。
学光導波回路成長時に形成されるコア上部の凸型オーバ
ークラッド形状を利用して、これを搭載されるべき光導
波回路中に設けた位置合わせ溝に噛み合わせることで、
回路面内光軸に垂直な方向の位置合わせが実現できるよ
うにしたものであり、本発明を前記特願平５−１１３３
と組み合わせれば、搭載素子を微動装置にて移動させな
がらモニタして位置合わせするような工程を経ずとも、
簡便な治具にてセルフアラインメントに搭載可能とな
る。また、前記従来法に示したような第２の光導波回路
２のコア部から端部までのｙ軸方向距離を精密に出すよ
うな加工工程も必要無い。
【００２４】従って、本発明によれば、磁気光学光導波
回路を搭載したハイブリッド光回路が部留まり良く安価
に作製可能であり、導波形光アイソレータ、導波型光サ
ーキュレータ等の光システムに必要な磁気光学光学部品
の実現に費するところ大である。
回路を搭載したハイブリッド光回路が部留まり良く安価
に作製可能であり、導波形光アイソレータ、導波型光サ
ーキュレータ等の光システムに必要な磁気光学光学部品
の実現に費するところ大である。
【図１】本発明の第１実施例に係るハイブリッド光導波
回路を示す構成図。
回路を示す構成図。
【図２】第２の光導波回路を示す斜視図。
【図３】第１実施例の第１変形例を示す構成図。
【図４】第１実施例の第２変形例を示す構成図。
【図５】本発明の第２実施例に係るハイブリッド光導波
回路を示す構成図。
回路を示す構成図。
【図６】本発明の第３実施例に係るハイブリッド光導波
回路を示す構成図。
回路を示す構成図。
【図７】第１光導波路回路の素子搭載部を示す斜視図。
【図８】従来の第２の光導波回路を示す斜視図。
【図９】従来のハイブリッド光導波回路を示す構成図。
１ 第１の光導波回路 １ａ 第１の光導波回路１の基板 １ｂ 第１の光導波回路１のアンダークラッド層 １ｃ 第１の光導波回路１のコア １ｄ 第１の光導波回路１のオーバークラッド層 １ｅ 第１の光導波回路１の設けられた位置合わせ溝 １ｆ 第１の光導波回路１の位置合わせ溝１ｅおよび光
導波路溝１ｇの周辺平坦部 １ｇ 第１の光導波回路１の導波路溝 １ｈ 第１の光導波回路１の溝壁 ２ 第２の光導波回路 ２ａ 第２の光導波回路２の基板 ２ｂ 第２の光導波回路２のアンダークラッド層 ２ｃ 第２の光導波回路２のコア ２ｄ 第２の光導波回路２のオーバークラッド層 ２ｅ 第２の光導波回路２のオーバークラッド凸部 ２ｆ 第２の光導波回路２のオーバークラッド凸部２ｅ
の周辺平坦部 ２ｇ 第２の光導波回路２に形成された位置合わせ専用
の導波路
導波路溝１ｇの周辺平坦部 １ｇ 第１の光導波回路１の導波路溝 １ｈ 第１の光導波回路１の溝壁 ２ 第２の光導波回路 ２ａ 第２の光導波回路２の基板 ２ｂ 第２の光導波回路２のアンダークラッド層 ２ｃ 第２の光導波回路２のコア ２ｄ 第２の光導波回路２のオーバークラッド層 ２ｅ 第２の光導波回路２のオーバークラッド凸部 ２ｆ 第２の光導波回路２のオーバークラッド凸部２ｅ
の周辺平坦部 ２ｇ 第２の光導波回路２に形成された位置合わせ専用
の導波路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/12 - 6/14 G02B 6/00 G02B 6/26 - 6/27 G02B 6/30 G02B 6/42 - 6/43
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に形成された第１の光導波回路
と、第１の光導波回路内の所望の位置に、回路面を下向
きにして第１の光導波回路と光軸が一致するように搭載
された第２の光導波回路とで構成されるハイブリッド光
導波回路において、第２の光導波回路はコア上部に、光
軸に垂直な断面形状がコア中心を通る垂線に対して対称
で先端に向うに従い細い凸形で且つその周囲部は平坦な
オーバークラッドを備えており、第１の光導波回路は、
第２の光導波回路搭載部の所定の幅の光軸に平行な位置
合わせ溝とその周囲の平坦部を備えており、第２の光導
波回路の上記凸形オーバークラッドが第１の光導波回路
の位置合わせ溝に合致することで回路面内光軸に垂直な
方向の位置合わせがなされていることを特徴とするハイ
ブリッド光導波回路。 - 【請求項２】 請求項１に記載の位置合わせ溝が、第２
の光導波回路の凸形オーバークラッドの底辺長さと等し
いかもしくは所定の大きさだけ小さい幅を有し、且つ中
心線の回路面内位置が第１の光導波回路の光軸に一致す
るように配置され、第１、第２の光導波回路間にかけら
れた荷重によって、凸形オーバークラッドの周囲平坦部
と位置決め溝周囲平坦部が接触した状態で上記凸形オー
バークラッドと位置合わせ溝がかみ合っていることを特
徴とするハイブリッド光導波回路。 - 【請求項３】 請求項１に記載の第２の光導波回路は、
導波路として機能せしめるコアの他に、これに平行な複
数本の位置決め専用導波路を備え、第１の光導波回路
は、第２の光導波回路搭載部の光軸に平行で上記凸形オ
ーバークラッドの底辺長さより十分大きい幅で且つ凸状
高さより十分深い導波路用溝と、上記位置決め専用導波
路に対応する位置合わせ溝を備えたことを特徴とするハ
イブリッド光導波回路。 - 【請求項４】 請求項３に記載の複数本の位置決め専用
導波路に対応する位置合わせ溝の幅が、位置合わせ専用
コア上部の凸状オバークラッド底辺長さの平均値を中心
値として所定の幅で大小分布しており、且つ上記位置合
わせ溝は光軸方向および光軸に垂直な面内方向にアイラ
ンド状に設置されていることを特徴とするハイブリッド
光導波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05824293A JP3194311B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ハイブリッド光導波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05824293A JP3194311B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ハイブリッド光導波回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06273630A JPH06273630A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3194311B2 true JP3194311B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=13078649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05824293A Expired - Fee Related JP3194311B2 (ja) | 1993-03-18 | 1993-03-18 | ハイブリッド光導波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3194311B2 (ja) |
-
1993
- 1993-03-18 JP JP05824293A patent/JP3194311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06273630A (ja) | 1994-09-30 |
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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