JP3402007B2 - 光導波路デバイスの製造方法 - Google Patents

光導波路デバイスの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路デバイス
を量産するための製造方法に係り、特に、低損失で耐環
境性に優れかつ低コストな光導波路デバイスの製造方法
に関するものである。
【従来の技術】光導波路デバイスの従来の製造方法を
1:1光合分岐器を例に説明する。図8に示されるよう
に、1:1光合分岐導波路基板81には2つの光導波路
83が所定のピッチで形成される。この光導波路83の
ピッチと等しいピッチでV溝が形成されたV溝基板85
と、このV溝内に嵌め込まれた光ファイバ86と、この
光ファイバを押さえ込む光ファイバ押え板87とが接着
一体化されて光ファイバアレイ84が形成される。1:
1光合分岐導波路基板81の両端面及びその両側に接続
するための2つの光ファイバアレイ84の端面を光学研
磨した後、6軸(x,y,z,θx,θy,θz)動作
可能な精密アライメント装置によってこれら1:1光合
分岐導波路基板及び光ファイバアレイの三者を相互移動
させて光導波路と光ファイバコアとを精度0.5μm未
満で光軸調心し、上記各端面にUV硬化型接着剤を塗布
・硬化して三者を一体化する。この後、用途に応じたパ
ッケージに収納し、完成する。また、複数の光導波路デ
バイスを一体に形成した後、個別に分割する製造方法も
ある。特開平5−113516号に記載の技術は、複数
の光導波回路を有する基板と光ファイバアレイとを、1
対の導波路と光ファイバとの光軸調心により一括して接
着剤で固定し、最後にダイシングソーにより個片(個々
のデバイス)に分割する。特開平5−273438号に
記載の技術は、複数の光導波回路を有する基板の端部に
光ファイバを個別に光軸調心して固定し、その後、予め
各光導波回路間に入れられた切れ目から個片に分割す
る。
【発明が解決しようとする課題】特開平5−27343
8号に記載の技術などのように、光導波路と光ファイバ
との光軸調心及び接着固定を1心または1回路毎に行う
と、1デバイス当たりの作業時間が長くなり、製造コス
トは高くなる。特開平5−113516号に記載の技術
は、光軸調心を1対のみで行うので光軸調心及び接着固
定は簡単である。しかし、光ファイバ保持用V溝ブロッ
クの端面から全光ファイバ一定量突き出す必要があり、
このように突き出し量を一定にして光ファイバ端面を揃
えることに手間を要する。また、導波路基板と光ファイ
バとの接着面積がほぼ光ファイバの断面面積になり、接
着面積が小さい。複数の光導波路デバイスを一体に形成
する場合、光導波回路の集積数が増すにつれ光導波路の
並び方向に基板の幅が大きくなり、基板の変形による基
板の厚さ方向の光導波路の位置ずれが大きくなる。この
ため光導波路と光ファイバとの光軸ずれが大きくなる。
この光軸ずれによって損失が生じる。そこで、本発明の
目的は、上記課題を解決し、低損失で耐環境性に優れか
つ低コストな光導波路デバイスの製造方法を提供するこ
とにある。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光導波路からなる複数の光導波回路を所定
のピッチで並列に形成した光導波路基板の各光導波路の
光軸端面を一括して光学研磨し、上記光導波路のピッチ
と等しいピッチでV溝基板にV溝を形成し、これらのV
溝内に光ファイバを接着固定して光ファイバアレイを構
成し、この光ファイバアレイの各光ファイバの光軸端面
をV溝基板と共に一括して光学研磨し、上記光導波路基
板と上記光ファイバアレイとを少なくとも2対の光導波
路と光ファイバとを光軸調心してから接着固定し、その
後、これら光導波路基板及び光ファイバアレイを個々の
光導波回路毎に切断分割する光導波路デバイスの製造方
法において、 上記光導波路基板の各光導波回路間に光
導波路に平行な切り込み溝を形成し、この光導波路基板
を平坦なステージ上に乗せ、その上面に均等に荷重を加
えて基板変形を矯正し、その状態で上記光ファイバアレ
イとの光軸調心及び接着固定を行うものである。上記光
導波路基板の下面にこの光導波路基板と同寸法の補強板
を接着し、その後、上記切り込み溝を形成してもよい。
上記構成により、各光ファイバがV溝基板と一体に光学
研磨され、同じく光学研磨された光導波路基板に接着固
定されるので、接着面積が大きくとれる。また、各光フ
ァイバを一括して光学研磨するので、光ファイバアレイ
を構成するに際し、特に光ファイバを精密に揃える必要
がない。また、少なくとも2対の光導波路と光ファイバ
とを光軸調心するので、他の光導波路及び光ファイバに
ついても同等に光軸ずれが小さくできる。光導波路に平
行な切り込み溝を形成することにより、基板の幅方向に
生じる変形が矯正しやすくなる。光導波路基板を平坦な
ステージ上に乗せ、その上面に均等に荷重を加えると、
基板変形が矯正される。基板変形を矯正した状態で光フ
ァイバアレイとの光軸調心及び接着固定を行うと、光導
波路と光ファイバとの光軸ずれが小さくできる。光導波
路基板に補強板を接着することで基板変形が矯正され
る。
【発明の実施の形態】本発明の光導波路デバイスの製造
方法を1:1光合分岐器を例に説明する。図1に示され
るように、光導波路基板1には並列に5回路の1:1光
合分岐導波路2が形成されている。各々の1:1光合分
岐導波路2には2つの光導波路3があり、これら光導波
路3は所定のピッチで形成されている。隣り合う1:1
光合分岐導波路2の光導波路3同士も所定のピッチとな
っている。この光導波路基板1の寸法は、幅13.2m
m×長さ25.0mm×厚さ1.0mmである。この光
導波路基板1は、火炎堆積法により製造後、ウェハーか
らダイシングソーで切り出したものである。光導波路3
の長手方向にあたる光導波路基板1両端の光軸端面はそ
れぞれ一括して光学研磨しておく。一方、光ファイバア
レイ4は、光導波路3のピッチと等しいピッチで2×5
=10本のV溝が形成されたV溝基板(Vブロック)5
の各V溝内に1本ずつ光ファイバ6を嵌め込み、その上
から光ファイバ押え板7で押さえ込み、接着一体化した
ものである。この光ファイバアレイ4の各光ファイバ6
の光軸端面をV溝基板5と共に一括して光学研磨してお
く。光導波路基板1と2つの光ファイバアレイ4とを精
密アライメント装置により取り扱う。精密アライメント
装置は3つの微動ステージから構成され、各微動ステー
ジが各々6軸(x,y,z,θx,θy,θz)につい
て微動可能なものであり、光軸調心に際し、サブミクロ
ン精度で位置調整ができる。光軸調心は次のように行
う。はじめに、片方の光ファイバアレイ4の幅方向両側
に位置する光ファイバ6にそれぞれLD(レーザダイオ
ード)光源を接続し、他方の光ファイバアレイ4の幅方
向両側に位置する光ファイバ6をそれぞれ光パワーメー
タに接続する。そして、光導波路基板1の長手方向両端
端面と各光ファイバアレイ4の端面とが平行に向き合う
よう位置調整する。次に、光パワーメータをチェックし
ながら、光導波路基板1と各光ファイバアレイ4との相
対位置を調整する。このとき2つの光源からの光がそれ
ぞれの光パワーメータに対していずれも最大又は最大近
くになる位置を見出だす。この位置が、幅方向両側の2
対の光導波路3と光ファイバ6との光軸調心位置であ
る。このとき、その中間にある他の光導波路3及び光フ
ァイバ6も同時に光軸調心位置になっている。光軸調心
の後、ダイキン(株)製UV−1000,UV−200
0などのUV硬化型の光学接着剤を端面間に注入する。
約100mJ/cm2のUV光照射により、接着剤を硬
化させる。このようにして、光導波路基板及び光ファイ
バアレイの三者を一体化した後、精密アライメント装置
から取り外し、ダイシングソーで個片8に分割する。こ
の後、用途に応じたパッケージに収納し、完成する。本
発明の他の実施の形態を説明する。図2に示されるよう
に、この光導波路基板1には、ウェハーからダイシング
ソーで切り出す際、各光導波回路2間に光導波路と平行
にダイシングソーでフルカットしないで深さ0.8mm
の切り込み溝21を形成する。そして、この光導波路基
板1の下面にこの光導波路基板1と同寸法(幅13.2
mm×長さ25.0mm×厚さ1.0mm)の補強板2
2を接着する。補強板22は、精密に表面研磨された平
面度1μm未満の石英板である。接着には、UV硬化型
の接着剤を用いる。この接着の際、光導波路基板1の上
面に約5Kgfの均等分布荷重を加え、基板変形を矯正
しておく。こうして光導波路基板1と補強板22とを接
着・一体化した後、長手方向両端の端面をそれぞれ光学
研磨する。この後、図3に示されるように、補強板22
に一体化した光導波路基板1と光ファイバアレイとの光
軸調心・接着固定を図1の場合と同様に行う。そして個
片8に分割する。以上の2つの実施形態のいずれにおい
ても、2対の光導波路3と光ファイバ6とを光軸調心す
れば全対の光軸調心が達成されるので、1デバイス当た
りの光軸調心所要時間が短縮され、製造コストが低下で
きる。また、光ファイバ6のみならずV溝基板5も光導
波路基板1に接着固定されるので、接着面積が大きくな
る。このため、温度周期的変化や高温高湿等の劣悪環境
下での耐久性に優れる。次に、基板変形の矯正について
説明する。基板の上に光導波回路となる石英ガラス膜を
形成して光導波路基板1とする場合、火炎堆積法により
基板上に堆積させた多孔質ガラスを焼結させる焼結工程
が必要である。この焼結工程では基板の温度が1150
〜1350℃になるため、基板の材質(Si,Si
2)にかかわらず、通常、数μmの変形を伴う。そこ
で、本発明では、光導波路基板1に平行な切り込み溝2
1を形成することにより、基板の幅方向に生じる変形を
矯正しやすくしている。矯正方法には、光軸調心を行う
前に平面度の高い(例えば1μm未満の)精密平板(補
強板22)に接着する方法と、精密アライメント装置の
光導波路基板用のステージの平面度を高くしておき光導
波路基板の上面に均等分布荷重を加えて光軸調心及び接
着固定を行う方法とがある。即ち、光導波路基板を平坦
なステージ上に乗せ、その上面に均等に荷重を加えて基
板変形を矯正し、その状態で光ファイバアレイとの光軸
調心及び接着固定を行ってもよいし、予め補強板を接着
し、その後、切り込み溝を形成し、それからステージ上
での変形矯正を行ってもよい。また、切り込み溝を形成
した後、導波路基板の上面又は下面に補強板を接着して
もよい。これにより、基板変形が矯正され、各光導波路
3が一直線に並ぶ。従って、光導波路3は光ファイバア
レイ4の光ファイバ6とよく光軸が一致することにな
る。光導波回路2の集積数が多いために光導波路3の並
び方向に光導波路基板1の幅が大きく、光導波路基板1
の変形による基板の厚さ方向の光導波路3の位置ずれが
大きい場合でも、これが矯正される。光導波路基板1を
光導波路デバイスの個片8に分割した後も光軸ずれが小
さいので、低損失な光導波路デバイスが得られる。次
に、基板変形の矯正の具体例を説明する。図4の左辺に
示される光導波路基板1にはもともと変形がある。その
変形の測定値が、図5、図6、図7の各左辺に示され
る。図5は入射側光導波路3aの上下位置ずれ、図6は
出射側光導波路3bの上下位置ずれ、図7は光軸ずれに
よる損失の分布をそれぞれグラフで示したものである。
光導波路基板1の10本の光導波路3には、片側から順
にNo.1〜No.10の番号が与えてある。図5の左
辺から判るように光導波路基板1は入射側では中央が大
きく盛り上がっている。図6の左辺から判るように光導
波路基板1は出射側ではNo2,3の近傍が大きく盛り
上がっていると共にNo.7,8の近傍が逆に大きく凹
んでいる。従って、この光導波路基板1には反りと捩れ
があり、変形が著しいことが判る。図4の右辺に示され
るように、切り込み溝21を形成後、精密平板(補強板
22)接着による変形矯正を行う。その結果、図5の右
辺のように、入射側の中央での盛り上りが3μmから1
μmに低減され、図6の右辺のように、凹凸が±2μm
から±1μmに低減されている。図7によって光軸ずれ
損失を比較すると、平均1.2dBであったものが平均
0.2dBまで低減している。
【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。 (1)基板変形の矯正により光軸ずれ損失が抑えられ、
低損失となる。 (2)接着面積が大きくとれるので、耐環境性に優れて
いる。 (3)光ファイバを精密に揃える必要がなく、また、2
対の光導波路と光ファイバとを光軸調心するだけなの
で、製造時間が短縮され、製造コストが低下できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法を示す工程順の斜視図であ
る。
【図2】本発明の基板変形矯正方法を示す斜視図であ
る。
【図3】本発明の製造方法を示す工程順の斜視図であ
る。
【図4】本発明の基板変形矯正の前後の光導波路基板を
示す斜視図である。
【図5】本発明の基板変形矯正の前後の光導波路上下位
置ずれ分布を示す図である。
【図6】本発明の基板変形矯正の前後の光導波路上下位
置ずれ分布を示す図である。
【図7】本発明の基板変形矯正の前後の光軸ずれ損失分
布を示す図である。
【図8】従来の製造方法を示す工程順の斜視図である。
【符号の説明】
1 光導波路基板 2 光導波回路 3 光導波路 4 光ファイバアレイ 5 V溝基板 6 光ファイバ 8 個片 21 切り込み溝 22 補強板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹谷 則明 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社オプトロシステム研究所 内 (56)参考文献 特開 平8−278425(JP,A) 特開 平5−113516(JP,A) 特開 平7−230020(JP,A) 特開 平5−34542(JP,A) 特開 平5−273438(JP,A) 特開 平7−35952(JP,A) 特開 平6−289249(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/26 - 6/34 G02B 6/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光導波路からなる複数の光導波回路を所定
    のピッチで並列に形成した光導波路基板の各光導波路の
    光軸端面を一括して光学研磨し、上記光導波路のピッチ
    と等しいピッチでV溝基板にV溝を形成し、これらのV
    溝内に光ファイバを接着固定して光ファイバアレイを構
    成し、この光ファイバアレイの各光ファイバの光軸端面
    をV溝基板と共に一括して光学研磨し、上記光導波路基
    板と上記光ファイバアレイとを少なくとも2対の光導波
    路と光ファイバとを光軸調心してから接着固定し、その
    後、これら光導波路基板及び光ファイバアレイを個々の
    光導波回路毎に切断分割する光導波路デバイスの製造方
    法において、 上記光導波路基板の各光導波回路間に光
    導波路に平行な切り込み溝を形成し、この光導波路基板
    を平坦なステージ上に乗せ、その上面に均等に荷重を加
    えて基板変形を矯正し、その状態で上記光ファイバアレ
    イとの光軸調心及び接着固定を行うことを特徴とする光
    導波路デバイスの製造方法。
  2. 【請求項2】上記光導波路基板の下面にこの光導波路基
    板と同寸法の補強板を接着し、その後、上記切り込み溝
    を形成することを特徴とする請求項1記載の光導波路デ
    バイスの製造方法。
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