JP3325443B2 - 光用デバイス - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を伝える光
導波路が基板表面に形成された光用デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記デバイスとして、図７又は図８に示
したような、光の屈折率ｎ₁ のセラミック等の部材から
なる基板１０表面に、光の屈折率ｎ₁ より大きい、光の
屈折率ｎ₂ の光透過部材からなる帯状の光導波路２０が
形成されてなる、光用デバイスがある。

【０００３】このデバイスにおいては、該デバイスを、
光の屈折率ｎ₂ より小さい、光の屈折率ｎ₃ の空気中等
に置くことにより、光信号を、光導波路２０外部に洩ら
さずに、光導波路２０内をその先方に伝えることができ
る。

【０００４】このデバイスにおいて、光導波路２０内を
伝わる光信号を、光導波路２０近くに配置されたフォト
ダイオード等の受光素子５０に伝えたり、逆に、光導波
路２０近くに配置されたレーザダイオード等の発光素子
６０が発する光信号を、光導波路２０内に伝えたりする
場合には、従来一般に、次の第１又は第２の方法が取ら
れている。

【０００５】第１の方法は、図７に示したような、方法
である。

【０００６】この方法では、受光素子５０と発光素子６
０とが配置された近くの光導波路２０の中途部の上面２
０ｂに、光導波路２０の光の屈折率ｎ₂ より大きい、光
の屈折率ｎ₄ の光透過部材からなる断面が直角三角形状
をしたプリズム３０を搭載している。そして、そのプリ
ズム３０の内角のなす角度が９０度の一方の側面３０ａ
を、光導波路の中途部の上面２０ｂに隙間なく当接させ
ている。

【０００７】このプリズム３０を搭載した光導波路２０
においては、図７の右側に矢印で示したように、光の屈
折率ｎ₂ の光導波路２０内を伝わる光信号を、光の屈折
率ｎ₂ より大きい光の屈折率ｎ₄ のプリズム３０内を通
して、プリズム３０の傾斜した側面３０ｂの外方に配置
された受光素子５０に伝えることができる。

【０００８】また、逆に、図７の左側に矢印で示したよ
うに、プリズム３０近くに配置された発光素子６０が発
する光信号を、プリズム３０の傾斜した側面３０ｂにそ
の上方から入射させることにより、その光信号を、光の
屈折率ｎ₄ のプリズム３０内を通して、光の屈折率ｎ₄
より小さい光の屈折率ｎ₂ の光導波路２０内をその先方
に伝えることができる。

【０００９】第２の方法は、図８に示したような、方法
である。

【００１０】この方法では、受光素子５０と発光素子６
０とが配置された近くの光導波路２０の端部を、前方に
向けて、基板１０表面の上方に傾斜する傾斜面２０ｄに
形成している。

【００１１】この光導波路２０の端部を基板１０表面の
上方に傾斜する傾斜面２０ｄに形成したデバイスにおい
ては、図８の右側に矢印で示したように、光導波路２０
内を伝わる光信号を、光導波路２０の端部の傾斜面２０
ｄの内側で、光導波路の上面２０ｂ方向に向けて反射さ
せることができる。そして、その光信号を、光導波路の
上面２０ｂを通して、光導波路２０の外方に配置された
受光素子５０に伝えることができる。

【００１２】また、逆に、図８の左側に矢印で示したよ
うに、光導波路２０の端部近くに配置された発光素子６
０が発する光信号を、光導波路２０の端部の傾斜面２０
ｄの上方に位置する光導波路の上面２０ｂ部分にその上
方から入射させることにより、その光信号を、光導波路
の上面２０ｂを通して、光導波路２０内に伝えることが
できる。そして、その光信号を、光導波路２０の端部の
傾斜面２０ｄの内側で反射させて、光導波路２０内をそ
の先方に伝えることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の方法を用いた場合には、その製造に多大な手数と時
間を要する高価なプリズム３０を用いなければならず、
汎用性のある安価な光用デバイスを提供し得なかった。

【００１４】また、上記第２の方法を用いた場合には、
エッチングイオンガス雰囲気中に置かれた電極間に、基
板１０を斜め上下方向に向けて置いて、その基板１０表
面に形成された光導波路２０の端部を、前方に向けて、
基板１０表面の上方に傾斜する傾斜面２０ｄに形成しな
ければならなかった。そのため、その光導波路２０の端
部を基板１０表面の上方に傾斜する傾斜面２０ｄに形成
する作業に、多大な手数と時間を要した。また、その光
導波路２０の端部を基板１０表面の上方に傾斜する傾斜
面２０ｄに形成するのに、大掛かりで複雑な特殊のエッ
チング装置を必要とした。

【００１５】本発明は、このような課題に鑑みてなされ
たもので、基板表面に形成された光導波路内を伝わる光
信号を、光導波路近くに配置された受光素子に伝えた
り、逆に、光導波路近くに配置された発光素子が発する
光信号を、光導波路内に伝えたりする、製造容易で簡単
なインターコネクト手段を備えた、汎用性のある光用デ
バイス（以下、デバイスという）を提供することを目的
としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のデバイスは、基板表面に光透過部材からな
る光導波路が形成された光用デバイスにおいて、前記光
導波路の端部を、前方に向けて、前記基板表面方向に傾
斜する傾斜面に形成し、該傾斜面の下方の前記基板表面
部分に、光信号を反射させる反射面を形成したことを特
徴としている。

【００１７】このデバイスにおいては、光導波路内を伝
わる光信号を、光導波路の端部の基板表面方向に傾斜す
る傾斜面の内側で、基板表面方向に向けて、反射させる
ことができる。

【００１８】その際には、光導波路の端部の傾斜面が、
光導波路の光の屈折率ｎ₂ より小さい、光の屈折率ｎ₃
の空気等に接触した状態にあるため、光導波路内を伝わ
る光信号の多くを、光導波路の端部の傾斜面の内側に、
臨界角以上の角度で入射させることができる。そして、
その光信号を、光導波路の端部の傾斜面を通して、光導
波路外部に洩らさずに、光導波路の端部の傾斜面の内側
で、基板表面方向に向けて、全反射させることができ
る。

【００１９】次いで、その光信号を、光導波路の端部の
傾斜面の下方の基板表面部分に形成された反射面で、光
導波路の端部の傾斜面方向に反射させることができる。
そして、その光信号の多くを、光導波路の端部の傾斜面
の内側に、臨界角未満の角度で、入射させることができ
る。そして、その光信号を、光導波路の端部の傾斜面の
内側で全反射させずに、その光導波路の端部の傾斜面を
通して、光導波路の外方に配置された受光素子に伝える
ことができる。

【００２０】また、逆に、光導波路の端部近くに配置さ
れた発光素子が発する光信号を、光導波路の端部の傾斜
面に、臨界角未満の角度で入射させることにより、その
光信号を、光導波路の端部の傾斜面の外側で全反射させ
ずに、その光導波路の端部の傾斜面を通して、光導波路
内を、基板表面方向に向けて、伝えることができる。

【００２１】次いで、その光信号を、光導波路の端部の
傾斜面の下方の基板表面部分に形成された反射面で、光
導波路の端部の傾斜面方向に向けて、反射させることが
できる。そして、その光信号を、光導波路の端部の傾斜
面の内側に、臨界角以上の角度で入射させることができ
る。そして、その光信号の多くを、光導波路の端部の傾
斜面を通して、光導波路外部に洩らさずに、光導波路の
端部の傾斜面で、全反射させることができる。そして、
その光信号を、光導波路内をその先方に伝えることがで
きる。

【００２２】本発明のデバイスにおいては、光導波路の
端部の傾斜面を、光導波路内を伝わる光信号の多くが前
記傾斜面で全反射するように、基板表面方向にゆるやか
に傾斜させた構造とすることを好適としている。

【００２３】この光導波路の端部の傾斜面を基板表面方
向にゆるやかに傾斜させたデバイスにあっては、光導波
路内を伝わる光信号の多くを、光導波路の端部の傾斜面
の内側に、臨界角以上の角度で入射させることができ
る。そして、その光信号を、光導波路の端部の傾斜面を
通して、光導波路外部に洩らさずに、光導波路の端部の
傾斜面の内側で、全反射させることができる。

【００２４】又は、光導波路の端部近くに配置された発
光素子が発する光信号の多くを、光導波路の端部の傾斜
面の外側に、臨界角未満の角度で入射させることができ
る。そして、その光信号を、光導波路の端部の傾斜面の
外側で反射させずに、その傾斜面を通して、光導波路内
に伝えることができる。

【００２５】また、本発明のデバイスにおいては、反射
面が、基板表面に形成されたアルミニウム被膜又はニッ
ケル被膜等の金属被膜からなることを好適としている。

【００２６】この反射面が基板表面に形成された金属被
膜からなるデバイスにあっては、基板表面に光導波路を
形成する前に、基板表面に金属被膜を形成して、その金
属被膜をエッチング処理することにより、基板表面の光
導波路の端部に形成する傾斜面の下方の基板表面部分
に、金属被膜からなる反射面を形成できる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に従い説明する。図１ないし図３は本発明のデバイスの
好適な実施の形態を示し、図１はその側面図、図２と図
３はその傾斜面部分の拡大側面図である。以下に、この
デバイスを説明する。

【００２８】図において、１０は、光の屈折率ｎ₁ のセ
ラミック等の部材からなる基板であって、その表面を凹
凸のない鏡面状に形成している。

【００２９】２０は、帯状をした光導波路である。光導
波路２０は、いわゆるステップ型と呼ばれるものであっ
て、基板１０表面に層状に形成された光透過部材（図示
せず）であって、空気等の光の屈折率ｎ₃ より大きく、
かつ、基板１０の光の屈折率ｎ₁ より大きい、光の屈折
率ｎ₂ の光透過部材を、エッチング加工して形成してい
る。具体的には、基板１０表面に形成された層状の光透
過部材表面にレジストを所定パターンに層状に塗布して
いる。そして、基板１０を、レジストが塗布された光透
過部材と共に、エッチング処理液に浸漬している。そし
て、光透過部材を、所定回路パターン形状にエッチング
加工している。そして、基板１０表面に光透過部材から
なる光の屈折率ｎ₂ の光導波路２０を形成している。光
透過部材には、ＳｉＯ₂ 等のガラス系部材、Ｐｉ等の有
機質系部材を用いている。

【００３０】以上の構成は、既述従来のデバイスと同様
であるが、図のデバイスでは、帯状をした光導波路２０
の端部を、前方に向けて、基板１０表面方向に傾斜する
傾斜面２０ａに形成している。

【００３１】この光導波路２０の端部を、基板１０表面
方向に傾斜する傾斜面２０ａに形成する際には、基板１
０を、該基板表面に層状に形成された光透過部材及び該
部材表面に塗布された光導波路形成用のレジストと共
に、エッチング力が総ての方向に対して均等の等方性の
エッチング液に浸漬している。そして、そのエッチング
液を用いて、図４に示したように、光導波路形成用のレ
ジスト７０の端部の内側部分直下の光透過部材部分２０
０をその奥方までエッチング液で深く浸食するようにし
ている。そして、レジスト７０の端部の下方に形成され
る光導波路２０の端部を、前方に向けて、基板１０表面
方向に傾斜する傾斜面２０ａに形成している。そして、
光透過部材をエッチング処理して、基板１０表面に光導
波路２０を形成すると同時に、光導波路２０の端部に、
基板１０表面方向に傾斜する傾斜面２０ａを形成してい
る。

【００３２】又は、基板１０表面に層状に形成された光
透過部材をエッチング加工して、基板１０表面に所定回
路パターン形状をした光導波路２０を形成する前に、基
板１０表面に層状に形成された光透過部材表面に、その
光導波路２０の端部を形成する部分直上の光透過部材表
面部分を残して、レジストを塗布している。そして、基
板１０を、レジストが塗布された光透過部材と共に、エ
ッチング液に浸漬している。そして、光透過部材の光導
波路２０の端部を形成する部分に、エッチング加工によ
り、前方に向けて、基板１０表面方向に傾斜する傾斜面
２０ａを形成している。その後、その光透過部材に形成
した傾斜面２０ａ表面にレジストを塗布すると共に、光
透過部材表面に光導波路形成用のレジストを所定パター
ン形状に塗布している。そして、基板１０を、レジスト
が塗布された光透過部材と共に、再度エッチング液に浸
漬している。そして、基板１０表面に所定パターン形状
をした光導波路２０をエッチング加工により形成してい
る。そして、光導波路２０の端部に基板１０表面方向に
傾斜する傾斜面２０ａが形成された光導波路２０を、基
板１０表面に形成している。

【００３３】又は、基板１０表面に層状に形成された光
透過部材をエッチング加工して、基板１０表面に所定回
路パターン形状をした光導波路２０を形成した後に、光
導波路２０表面に、その傾斜面２０ａを形成する光導波
路２０の端部表面を残して、レジストを塗布している。
そして、基板１０を、レジストが塗布された光導波路２
０と共に、エッチング液に浸漬して、光導波路２０の端
部をエッチング加工している。そして、光導波路２０の
端部を、前方に向けて、基板１０表面方向に傾斜する傾
斜面２０ａに形成している。

【００３４】また、上記のようにして、基板１０表面に
層状に形成された光透過部材をエッチング加工して光導
波路２０を基板１０表面に形成する前に、光導波路２０
の端部を形成する光透過部材部分に傾斜面２０ａを形成
したり、又は光導波路２０を基板１０表面に形成した後
に、光導波路２０の端部を傾斜面２０ａに形成したりす
る場合には、傾斜面２０ａを形成するためのエッチング
液のエッチング力を強弱に調整して、光導波路２０の端
部にエッチング加工により形成する傾斜面２０ａの傾斜
角を大小に調整している。

【００３５】光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの下方
の基板１０表面部分には、光信号を反射させる反射面４
０を形成している。

【００３６】反射面４０を形成する際には、基板１０表
面に光導波路２０を形成する前に、アルミニウム被膜、
ニッケル被膜等の金属被膜を、スパッタリング法等によ
り、基板１０表面に形成している。そして、その金属被
膜を、エッチング処理して、光導波路２０の端部に形成
する傾斜面２０ａの下方の基板１０表面部分に金属被膜
からなる所定大きさの反射面４０を形成している。

【００３７】図１ないし図３に示したデバイスは、以上
のように構成していて、このデバイスにおいては、図２
に矢印で示したように、光導波路２０内を伝わる光信号
を、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内側で、基板
１０表面方向に向けて、反射させることができる。

【００３８】その際には、光導波路２０の端部の傾斜面
２０ａが、光導波路２０の光の屈折率ｎ₂ より小さい、
光の屈折率ｎ₃ の空気等に接触した状態にあるため、光
導波路２０内を伝わる光信号の多くを、光導波路２０の
端部の傾斜面２０ａの内側に、臨界角以上の角度で入射
させることができる。そして、その光信号を、光導波路
２０の端部の傾斜面２０ａを通して、光導波路２０外部
に洩らさずに、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内
側で、基板１０表面方向に向けて、全反射させることが
できる。

【００３９】次いで、その光信号を、光導波路２０の端
部の傾斜面２０ａの下方の基板１０表面部分に備えられ
た反射面４０で、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａ方
向に反射させることができる。そして、その光信号の多
くを、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内側に、臨
界角未満の角度で、入射させることができる。そして、
その光信号を、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内
側で全反射させずに、その光導波路２０の端部の傾斜面
２０ａを通して、光導波路２０の外方に配置された受光
素子５０に伝えることができる。

【００４０】また、逆に、図３に矢印で示したように、
光導波路２０の端部近くに配置された発光素子６０が発
する光信号を、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａに、
臨界角未満の角度で入射させることにより、その光信号
を、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの外側で全反射
させずに、その光導波路２０の端部の傾斜面２０ａを通
して、光導波路２０内を、基板１０表面方向に向けて、
伝えることができる。

【００４１】次いで、その光信号を、光導波路２０の端
部の傾斜面２０ａの下方の基板１０表面部分の反射面４
０で、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａ方向に向け
て、反射させることができる。そして、その光信号を、
光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内側に、臨界角以
上の角度で入射させることができる。そして、その光信
号の多くを、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａを通し
て、光導波路２０外部に洩らさずに、光導波路２０の端
部の傾斜面２０ａで、全反射させることができる。そし
て、その光信号を、光導波路２０内をその先方に伝える
ことができる。

【００４２】なお、上述デバイスにおいては、光導波路
２０内を伝わる光信号の多くが、光導波路２０の端部の
傾斜面２０ａで全反射するように、光導波路２０の端部
の傾斜面２０ａを、基板１０表面に対してゆるやかな傾
斜角度αを持たせて、基板１０表面方向に傾斜させた構
造とするのが良い。

【００４３】そして、光導波路２０内を伝わる光信号の
多くを、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内側に、
臨界角以上の角度で入射させることができるようにする
と良い。そして、その光信号を、光導波路２０の端部の
傾斜面２０ａを通して、光導波路２０外部に洩らさず
に、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの内側で、全反
射させることができるようにすると良い。

【００４４】又は、光導波路２０の端部近くに配置され
た発光素子６０が発する光信号の多くを、光導波路２０
の端部の傾斜面２０ａの外側に、臨界角未満の角度で入
射させることができるようにすると良い。そして、その
光信号を、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａの外側で
反射させずに、その傾斜面２０ａを通して、光導波路２
０内に的確に伝えることができるようにすると良い。

【００４５】また、光透過部材を等方性のエッチング液
に浸漬して形成する光導波路２０の端部の傾斜面２０ａ
は、図２又は図３に示したように、平面状に形成されず
に、図５又は図６に示したように、弧状に湾曲した形状
に形成される場合が多いが、光導波路２０の端部の傾斜
面２０ａは、そのように湾曲した形状に形成しても良
く、そうしたデバイスにおいても、上述デバイスと同様
にして、光導波路２０内を伝わる光信号を、光導波路２
０の端部の湾曲した傾斜面２０ａを通して、光導波路２
０の外方に配置された受光素子５０に伝えたり、逆に、
光導波路２０の端部近くに配置された発光素子６０が発
する光信号を、光導波路２０の端部の湾曲した傾斜面２
０ａを通して、光導波路２０内に伝えたりできる。

【００４６】また、光導波路２０の端部の傾斜面２０ａ
は、カッター等を用いた機械加工により、前方に向け
て、基板１０表面方向に傾斜させた形状に形成しても良
いことは、言うまでもない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のデバイス
によれば、光導波路内を伝わる光信号を、光導波路の端
部の傾斜面を通して、光導波路の外方に配置された受光
素子に伝えたり、逆に、光導波路の端部近くに配置され
た発光素子が発する光信号を、光導波路の端部の傾斜面
を通して、光導波路内に伝えたりできる。

【００４８】また、光導波路の端部を、前方に向けて、
基板表面方向に傾斜する傾斜面に形成し、その傾斜面の
下方の基板表面部分に反射面を形成してなる、製造容易
で簡単なインターコネクト手段を備えた、安価で汎用性
のある光用デバイスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデバイスの側面図である。

【図２】本発明のデバイスの光導波路の端部の傾斜面部
分の拡大側面図である。

【図３】本発明のデバイスの光導波路の端部の傾斜面部
分の拡大側面図である。

【図４】本発明のデバイスの光導波路の端部を傾斜面に
形成する方法の説明図である。

【図５】本発明のデバイスの光導波路の端部の傾斜面部
分の拡大側面図である。

【図６】本発明のデバイスの光導波路の端部の傾斜面部
分の拡大側面図である。

【図７】従来のデバイスの側面図である。

【図８】従来のデバイスの側面図である。

【符号の説明】

１０ 基板 ２０ 光導波路 ２０ａ 傾斜面 ２０ｂ 光導波路の上面 ２０ｄ 傾斜面 ３０ プリズム ４０ 反射面 ５０ 受光素子 ６０ 発光素子 ７０ レジスト ２００ 光透過部材

───────────────────────────────────────────────────── 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 6/42 - 6/43 H01L 31/00 - 31/10 H01L 27/14 - 27/15

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に光透過部材からなる光導波路
   が形成された光用デバイスにおいて、前記光導波路の端
   部を、前方に向けて、前記基板表面方向に傾斜する傾斜
   面に形成し、該傾斜面の下方の前記光導波路が形成され
   た基板表面と同じ基板表面部分に、光信号を反射させる
   反射面を形成したことを特徴とする光用デバイス。
2. 【請求項２】 前記傾斜面を、該傾斜面で光導波路内を
   伝わる光信号の多くが全反射するように、基板表面方向
   にゆるやかに傾斜する傾斜面に形成した請求項１記載の
   光用デバイス。
3. 【請求項３】 前記反射面が、基板表面部分に形成した
   金属被膜である請求項１又は２記載の光用デバイス。
4. 【請求項４】 前記金属被膜が、アルミニウム又はニッ
   ケルからなる請求項３記載の光用デバイス。