JP3468684B2 - 光学ブロックの実装方法及び光学ブロックの形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、自由空間光配線
光学系を構成する光学装置としての光学ブロックの実装
方法および光学ブロックの形成方法に関し、特に、計算
機ホログラム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｈ
ｏｌｏｇｒａｍ、以下、「ＣＧＨ素子」とも称する。）
を具えた光学ブロックの実装に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、回折現象を利用した回折光学系、
中でも計算機を利用して形成された計算機ホログラム
（ＣＧＨ素子）が、次のような利点を有するため注目さ
れている。ＣＧＨ素子は、透明基板に従来のＬＳＩ作成
技術、特にフォトリソグラフィ技術を利用して形成でき
るという利点を有する。また、ＣＧＨ素子は、例えば複
雑な非球面レンズの機能を一枚の基板で実現できるとい
う利点を有する。その上、ＣＧＨ素子は、焦点距離、偏
向角といった光学特性を任意に制御して形成できるとい
う利点を有する。 【０００３】そして、ＣＧＨ素子が形成された透明基板
から、そのＣＧＨ素子を含むように切り出された光学ブ
ロックは、自由空間光配線光学系を構成する。 【０００４】また、光学ブロックは、１枚の透明基板の
みから切り出しても良いが、例えば、ＣＧＨ素子が形成
された複数の透明基板を積層して、これから光学ブロッ
クを切り出せば、例えば、光の分波、合波、コリメート
および集光といった複数の機能を１つのホログラムとし
て１つの光学ブロックで実現することができる。そし
て、この光学ブロックは、自由空間光配線光学系を構成
する光学装置として機能する。 【０００５】この出願に係る発明者は、このようなＣＧ
Ｈ素子でもって構成された自由空間光配線光学系を「特
願平９−１４７１１５」において提案している。この自
由空間光配線光学系は、光通信末端局用の光学装置を構
成している。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】この光学ブロックと他
の光学素子、例えば、光ファイバ、光源、受光素子その
他とを用いて光学系を組み立てて実装するにあたって
は、光学ブロックと各光学素子との位置合わせ（アライ
メント）を精度良く行う必要がある。 【０００７】ところで、この光学ブロックおよび各光学
素子は、それぞれ３次元の自由度を有する。このため、
位置合わせを行うためには、通常、位置合わせの基準と
なる光源を用いたり、外部から位置合わせの基準となる
光信号を導入した上、微動台を用いて光学ブロックおよ
び各光学素子の位置合わせを精度良く行う必要があっ
た。そして、このような、いわゆるアクティブアライメ
ントでは、位置合わせに手間と時間がかかるという問題
点があった。その結果、光学系の製造コストが増大して
しまうという問題点があった。 【０００８】そこで、光学ブロックを、外部から基準と
なる光信号等を導入することなく、即ち、いわゆるパッ
シブアライメントにより、精度良く容易に実装できる技
術の出現が望まれていた。 【０００９】 【課題を解決するための手段】この出願に係る発明者
は、種々の検討および実験を重ねた結果、光学ブロック
を用いて光学系を組み立てるにあたり、平面実装用基板
を利用することに着目した。平面実装用基板について
は、例えば、文献１：「１９９７年電子情報通信学会エ
レクトロニクスソサエティ大会、論文番号Ｃ−３−８
８」に、マイクロオプティカルベンチ（ＭＯＢ）として
開示されている。そして、このＭＯＢを用いることによ
り、光ファイバや平板マイクロレンズといった光学部品
をパッシブアライメントにより配置することができる。 【００１０】さらに、この発明者は、平面実装用基板の
基準面に光学ブロックの側面を接触させて実装するにあ
たり、光学ブロックの側面を、光学ブロックに含まれる
計算機ホログラムの光軸を基準とした位置精度良く形成
すれば、パッシブアライメントにより光学ブロックを設
計通り位置精度良くかつ容易に実装できることに想到し
た。そして、光学ブロックのダイシングマークを位置精
度良く形成すれば、ダイシングにより切り出される光学
ブロックの切断面としての側面を位置精度良く形成でき
ることに想到した。そして、ダイシングマークをフォト
リソグラフィを用いて形成すれば、ダイシングマークを
位置精度良く形成できることに想到した。 【００１１】（光学ブロックの実装方法） そこで、この発明の光学ブロックの実装方法によれば、
基準面を具えた平面実装用基板上に、光学ブロックを実
装する光学ブロックの実装方法であって、（ａ）透明基
板に、フォトリソグラフィ技術を利用して、計算機ホロ
グラム（ＣＧＨ素子）を形成する工程と、（ｂ）透明基
板に、フォトリソグラフィ技術を利用して、ＣＧＨ素子
と特定の位置関係でダイシングマークを形成する工程
と、（ｃ）ＣＧＨ素子およびダイシングマークの形成さ
れた処理済みの透明基板を、積層して積層基板群を形成
する工程と、（ｄ）積層基板群を、ダイシングマークに
沿ってダイシングすることにより、それぞれＣＧＨ素子
を含む積層された透明基板ブロックからなる光学ブロッ
クを切り出す工程と、（ｅ）光学ブロックのダイシング
による切断面の少なくとも１つを、基準面に接触させる
ことにより、当該光学ブロックを平面実装用基板上に設
置する工程とを含むことを特徴とする。 【００１２】このように、この発明の光学ブロックの実
装方法によれば、ダイシングマークをフォトリソグラフ
ィ技術を利用して形成する。このため、ダイシングマー
クの、ＣＧＨ素子の光軸からの位置を精度良く決定する
ことができる。そして、複数の処理済みの透明基板を積
層した積層基板群を、このダイシングマークに沿ってダ
イシングするので、このダイシングによって形成された
切断面の位置は、精度が良いものとなる。即ち、光学ブ
ロックの側面としての切断面を位置の精度良く形成する
ことができる。尚、この発明において、フォトリソグラ
フィ技術は、レジストパタンの形成処理だけでなく、エ
ッチング処理も含むものとする。 【００１３】そして、この切断面を平面実装用基板の基
準面と接触させて光学ブロックを実装することにより、
この基準面に垂直方向の自由度をなくして、実装するこ
とができる。その上、切断面の位置の精度が良いので、
基準面と光学ブロックに含まれるＣＧＨ素子の光軸との
距離を精度良く決定することができる。その結果、パッ
シブアライメントにより精度良く光学ブロックを実装す
ることができる。 【００１４】尚、この光学ブロックは、好ましくは、六
面体とするのが良く、六面体であれば、直方体や立方体
であっても良い。また、より好ましくは、この光学ブロ
ックは、その光軸が少なくとも１つの面と平行な面内に
ある構造の六面体とするのがよい。 【００１５】また、平面実装用基板に、他の光学素子を
合わせて実装すれば、光学ブロックと、同一の光学系を
構成する他の光学素子との位置合わせを容易に行うこと
ができる。例えば平面実装用基板にＶ字形状の溝を設け
て、光ファイバを実装すれば、光ファイバを位置精度良
く設置することができる。その結果、光ファイバと光ブ
ロックの位置合わせを容易に行うことができる。 【００１６】また、この発明の光学ブロックの実装方法
の実施にあたり、好ましくは、（ａ）工程中に（ｂ）工
程を行うのが良い。 【００１７】このように、（ａ）工程中に（ｂ）工程を
行うことにより、ダイシングマークをＣＧＨ素子と実質
的に同時に形成すれば、一度のフォトリソグラフィ処理
により、ダイシングマークとＣＧＨ素子とを形成するこ
とができる。その結果、ダイシングマークとＣＧＨ素子
とを個別に形成する場合に比べて、製造工程を簡単化す
ることができる。 【００１８】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、ダイシングマークを、ＣＧＨ素子を囲む正方形の各
頂点の位置であって、当該ＣＧＨ素子の光軸から等距離
の位置に形成するのが望ましい。 【００１９】このように、ＣＧＨ素子の光軸と、ダイシ
ングにより切り出すブロックを上面から見たときの正方
形の中心（対向する頂点どうしを結ぶ直線の交点）とを
一致させれば、ダイシングにより切り出された光学ブロ
ックの４つの側面のそれぞれとＣＧＨ素子の光軸との間
の距離が互いに等しくなる。従って、４つの側面のいず
れでも、実装時に基準面と接触させる面として用いるこ
とができる。 【００２０】上述したダイシングマークは、透明基板に
対するエッチングで形成された溝または凸部として形成
することができる。しかし、フォトリソグラフィ技術の
エッチングによって、透明基板の表面にダイシングマー
クを形成した場合、ダイシングマークの部分の透過率と
その周囲の部分の透過率とは同じままである。このた
め、位置決めの際にダイシングマークを顕微鏡で目視す
るためには、透明基板の表面に完全にピント（焦点）を
合わせること必要である。そのためには、例えば、透明
基板の表面に形成されたＣＧＨ素子にピントを合わせる
ことによって、ダイシングマークにピントを合わせる方
法が考えられる。しかしながら、この方法では、ＣＧＨ
素子と同一視野にダイシングマークがない場合には、Ｃ
ＧＨ素子にピントを合わせた後、顕微鏡のステージを移
動してダイシングマークを探す必要がある。その場合、
ダイシングマークを確認する作業に時間がかかってしま
う。また、この場合、ダイシングマークの位置を、画像
処理技術を用いて認識させる上でも好ましくない。 【００２１】そこで、この発明の実施にあたり、好まし
くは、ダイシングマークを、透明基板に設けた金属マー
クとして形成するのが良い。 【００２２】金属マークは光を透過しないので、その周
囲の部分から判別しやすい。このため、ダイシングマー
クとして金属マークを用いれば、ダイシングマークが形
成された透明基板の表面に完全にピントが合わなくと
も、ダイシングマークの位置を確認することができる。
そのため、ダイシングマークの位置の確認作業を迅速に
行うことができる。また、金属マークを用いれば、画像
処理でダイシングマークを自動的に認識させる上でも好
適である。 【００２３】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、平面実装用基板をシリコンテラス（ＭＯＢ）とする
のが良い。 【００２４】 【００２５】 【００２６】また、この発明の光学ブロックの実装方法
において、好ましくは、ダイシングマークは、複数の透
明基板を積層する際に、互いの位置合わせの基準となる
アレンジマークを兼ねるのが良い。 【００２７】このように、ダイシングマークとアレンジ
マークとを共通のものとすれば、フォトリソグラフィに
より形成するパタンの数を減らすことができる。 【００２８】 【００２９】 【００３０】 【００３１】 【００３２】 【００３３】 【００３４】 【００３５】 【００３６】 【００３７】 【００３８】 【００３９】 【００４０】 【００４１】 【００４２】 【００４３】 【００４４】 【００４５】 【００４６】 【００４７】 【００４８】（光学ブロックの形成方法） また、この発明の光学ブロックの形成方法によれば、
（ａ）透明基板に、フォトリソグラフィ技術を利用し
て、計算機ホログラム（ＣＧＨ素子）を形成する工程
と、（ｂ）透明基板に、フォトリソグラフィ技術を利用
して、このＣＧＨ素子と特定の位置関係でダイシングマ
ークを形成する工程と、（ｃ）ＣＧＨ素子およびダイシ
ングマークの形成された処理済みの透明基板を、積層し
て積層基板群を形成する工程と、（ｄ）積層基板群を、
ダイシングマークに沿ってダイシングすることにより、
それぞれＣＧＨ素子を含む積層された透明基板ブロック
からなる光学ブロックを切り出す工程とを含むことを特
徴とする。 【００４９】このように、この発明の光学ブロックの形
成方法によれば、ダイシングマークをフォトリソグラフ
ィ技術を利用して形成する。このため、光学ブロックの
光軸からダイシングマークの位置までの距離を精度良く
決定することができる。そして、複数の処理済みの透明
基板を積層した積層基板群を、このダイシングマークに
沿ってダイシングするので、このダイシングによって形
成された切断面の位置は、光軸からの距離の精度が良い
ものとなる。即ち、光学ブロックの側面としての切断面
を位置の精度良く形成することができる。 【００５０】従って、この切断面を実装対象に接触させ
て、光学ブロックを実装すれば、パッシブアライメント
により精度良く光学ブロックを実装することができる。 【００５１】また、この発明の光学ブロックの形成方法
の実施にあたり、好ましくは、（ａ）工程中に（ｂ）工
程を行うのが良い。また、この発明の光学ブロックの形
成方法において、好ましくは、ダイシングマークを、各
ＣＧＨ素子をそれぞれ囲む正方形の各頂点の位置であっ
て、当該ＣＧＨ素子の光軸から等距離の位置に形成する
のが望ましい。 【００５２】また、この発明の実施にあたり、好ましく
は、ダイシングマークとして、金属マークを形成するの
が良い。 【００５３】 【００５４】 【００５５】また、この発明の光学ブロックの形成方法
において、好ましくは、ダイシングマークは、複数の透
明基板を積層する際に、互いの位置合わせの基準となる
アレンジマークを兼ねるのが良い。 【００５６】 【００５７】 【００５８】 【００５９】 【００６０】 【００６１】 【００６２】 【００６３】 【００６４】 【００６５】 【００６６】 【００６７】 【００６８】 【００６９】 【００７０】 【００７１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。尚、参照する図面は、
この発明が理解できる程度に各構成成分の大きさ、形状
および配置関係を概略的に示してあるにすぎない。従っ
て、この発明は図示例に限定されるものではない。 【００７２】この発明では、先ず、透明基板に、フォト
リソグラフィ技術を利用して、計算機ホログラム（ＣＧ
Ｈ素子）とダイシングマークとを形成する。 【００７３】そこで、この実施の形態では、石英の透明
基板に、通常のフォトリソグラフィ技術を利用して、複
数のＣＧＨ素子を形成する。そして、この実施の形態で
は、ＣＧＨ素子を形成する際に、フォトリソグラフィ技
術を利用してダイシングマークも同時に形成する。 【００７４】また、フォトリソグラフィを行うにあたっ
ては、従来周知の技術を用いると良い。例えば、先ず、
透明基板上にフォトレジスト（図示せず）及び金属膜
（図示せず）を順次に積層して形成する。次に、電子線
リソグラフィーを用いて、この金属膜に、ＣＧＨ素子の
マスクパタンおよびダイシングマークのマスクパタンを
描画して金属マスクパタンを形成する。次に、この金属
マスクパタンを介してフォトレジストを露光することに
より、金属マスクパタンをフォトレジストに転写してレ
ジストパタンを形成する。次に、このレジストパタンを
エッチングマスクとして用いて、透明基板１０に対して
エッチングを行うことにより、図１の（Ａ）に示すよう
に、ＣＧＨ素子１２およびダイシングマーク１４を形成
する。各ＣＧＨ素子１２は、その光軸が、透明基板１０
のこれら素子が形成された上面に垂直な方向となるよう
に形成されている。 【００７５】図１の（Ａ）は、石英の透明基板１０の上
面に、複数のＣＧＨ素子１２およびダイシングマーク１
４をそれぞれ形成した様子を示す。この実施の形態で
は、図１の（Ａ）に示すように、各ＣＧＨ素子１２の輪
郭を円形としている。この構成例では、各ＣＧＨ素子１
２を行列配列させてあり、個々のＣＧＨ素子１２の周囲
の四点に、全体的に行列位置となるようにダイシングマ
ークを配列させてある。また、ダイシングマーク１４と
して十字形状の溝または凸部としている。そして、これ
らのダイシングマーク１４は、フォトリソグラフィ技術
を利用して形成するので、設計通りの位置に精度良く形
成することができる。 【００７６】また、ダイシングマーク１４を、透明基板
１０をエッチングして形成する代わりに、透明基板１０
にフォトリソグラフィ技術を利用して、金属マークを設
けてこのマークをダイシングマーク１４としても良い。
金属マークの形成にあたっては、例えば、透明基板１０
の主表面上全面にアルミニウム（Ａｌ）を蒸着してアル
ミニウム層（図示せず）を形成し、次に、不要な部分、
即ち、ダイシングマーク以外の部分をウエットエッチン
グにより除去すると良い。 【００７７】また、この金属マークを他の方法で形成す
ることもできる。例えば、透明基板１０の主表面のう
ち、ダイシングマークを形成しない部分をフォトレジス
トパタン（図示せず）で覆った後、レジストパタンから
露出している透明基板１０の部分に、金属を蒸着して金
属マークを形成しても良い。 【００７８】そして、この実施の形態では、ダイシング
マーク１４を、各ＣＧＨ素子１２をそれぞれ囲む正方形
の各頂点の位置であって、当該ＣＧＨ素子１２の光軸か
ら等距離の位置に形成する。ここで、図１の（Ｂ）およ
び（Ｃ）を参照して、ダイシングマーク１４とＣＧＨ素
子１２との配置関係について、１つのＣＧＨ素子１２に
着目して説明する。図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）に示
した、透明基板１０の上面の一部分を示す拡大図であ
る。また、図１の（Ｃ）は、図１の（Ａ）に示した透明
基板１０の一部分を切り取って示す斜視図である。 【００７９】そして、図１の（Ｂ）および（Ｃ）には、
１つのＣＧＨ素子１２およびそれを取り囲む４つの十字
形状のダイシングマーク１４を示す。この４つのダイシ
ングマーク１４は、このＣＧＨ素子１２を取り囲む正方
形（図１の（Ｂ）において、点線Ｓで示す。）の各頂点
に位置している。そして、この正方形Ｓの対角線Ｃ１お
よびＣ２どうしの交点Ａは、ＣＧＨ素子１２の光軸と一
致している。また、この正方形Ｓの一辺の長さは、数１
００μｍ〜２ｍｍ程度である。 【００８０】次に、このＣＧＨ素子１２およびダイシン
グマーク１４をそれぞれ形成した処理済みの透明基板１
０を、ダイシングマーク１４に沿ってダイシングする。
個々で、ダイシングマーク１４に沿ってダイシングする
とは、行方向および列方向に並んだダイシングマーク１
４の十字の交点を結ぶ直線に沿って、行方向および列方
向にそれぞれダイシングすることをいう。そして、この
ダイシングにより、ＣＧＨ素子１２をそれぞれ含む光学
ブロックが切り出される。尚、この実施の形態では、ダ
イシングを行うにあたり、通常のダイシングソーを用い
る。また、光学ブロックの切り出し面は、ダイシングソ
ーによる切断面であるので、平坦面となる。 【００８１】また、この発明では、上述したような１枚
の処理済みの透明基板１０だけから光学ブロックを切り
出す場合だけでなく、複数の処理済みの透明基板を積層
した積層基板群から光学ブロックを切り出しても良い。 【００８２】その場合は、ＣＧＨ素子１２およびダイシ
ングマーク１４がそれぞれ形成された処理済みの透明基
板１０を形成した後、先ず、複数の処理済みの透明基板
１０を互いに積層して積層基板群を形成する。この実施
の形態では、透明基板１０の積層にあたり、ダイシング
マーク１４をアレンジマークとして用いて、各透明基板
１０の位置合わせを行う。そして、この位置合わせによ
り、互いに異なる透明基板１０上に形成されたＣＧＨ素
子１２の光軸どうしを一致させる。 【００８３】ここで、図２の（Ａ）に、３枚の透明基板
１０を積層した積層基板群１６を示す。尚、図２の
（Ａ）では、積層基板群１６の構成の理解を容易にする
ため、各透明基板１０どうし互いに離間させて示す。ま
た、図２の（Ａ）では、各透明基板１０上に形成したＣ
ＧＨ素子１２およびダイシングマーク１４を、便宜的に
格子形状として示す。 【００８４】次に、積層基板群１６を、ダイシングマー
ク１４に沿ってダイシングすることにより、それぞれＣ
ＧＨ素子１２の形成された複数の透明基板ブロックが積
層された光学ブロック２０を切り出す。 【００８５】ここで、図２の（Ｂ）に、ダイシングによ
り切り出された光学ブロック２０の斜視図を示す。図２
の（Ｂ）に示すように、この光学ブロック２０は、３つ
の透明基板ブロック１０ａを積層して構成されている。
そして、各透明基板ブロック１０ａには、それぞれ１つ
ずつＣＧＨ素子１２を形成してある。そして、各透明基
板ブロック１０ａは、各ＣＧＨ素子１２の光軸２２が互
いに一致するように貼り合わせてある。 【００８６】そして、この光ブロック２０は、フォトリ
ソグラフィ技術を利用して精度良く形成されたダイシン
グマーク１４に沿って切断されているので、この光学ブ
ロック２０の側面である切断面２４と、光軸２２との間
の離間距離は、実質的に設計通りに精度良く形成されて
いる。そして、この実施の形態では、ＣＧＨ素子１２の
光軸２２と４つの側面２４との距離が互いに等しいの
で、４つの平坦な側面のいずれでも、基準面と接触させ
る面として用いることができる。 【００８７】また、図２の（Ａ）および（Ｂ）において
は、透明基板１０のＣＧＨ素子１２の形成された面を、
一方の向きに揃えて、各透明基板１０を積層してある
が、この発明では、ＣＧＨ素子１２が形成された面どう
しを対向させて透明基板１０どうしを積層して光学ブロ
ックを切り出しても良い。 【００８８】次に、光学ブロックのダイシングによる切
断面の１つを、基準面に接触させることにより、当該光
学ブロックを平面実装用基板上に設置する。 【００８９】ここで、図３の（Ａ）および（Ｂ）に、平
面実装用基板の一例を示す。図３の（Ａ）は、この実施
の形態で用いる平面実装用基板２６の側面図である。ま
た、図３の（Ｂ）は、この平面実装用基板２６の上面図
である。また、この実施の形態では、平面実装用基板２
６として、シリコンで形成されたシリコンテラスを用い
る。 【００９０】この平面実装用基板２６は、上面に一段下
げて設けられた基準面２８を具えている。この基準面２
８の大きさは、光学ブロック２０ａがガタつかずに嵌り
込む大きさであるのが好ましいが、光学ブロック２０ａ
が緩やかに嵌り込む大きさであっても良い。そして、こ
の基準面に隣接する片側のテラスの表面には、光ファイ
バを固定するための、Ｖ字状の断面形状を有する溝（Ｖ
字溝）３０を設けてある。このＶ字溝３０は、平面実装
用基板２６の一端から基準面２８側に向かう方向に沿っ
て平面実装用基板２６の幅方向の中心に設けてある。 【００９１】次に、図３の（Ｃ）および（Ｄ）に、この
平面実装用基板２６の基準面２８に、光学ブロック２０
ａを実装した様子を示す。図３の（Ｃ）は、平面実装用
基板２６およびこれに実装された光学ブロック２０ａの
側面図である。また、図３の（Ｄ）は、平面実装用基板
２６および光学ブロック２０ａの上面図である。 【００９２】図３の（Ｃ）および（Ｄ）に示す光学ブロ
ック２０ａは、上述の光学ブロック２０と同様にして形
成されたものである。従って、光学ブロック２０ａの側
面２４ａも、光学ブロック２０ａの光軸からの位置精度
良く形成されている。 【００９３】尚、この光学ブロック２０ａは、２つの透
明基板ブロック１０ａのＣＧＨ素子１２を形成した面を
互いに対向させて張り合わせたものである。 【００９４】そして、光学ブロック２０ａの切断面であ
る側面２４ａの１つを平面実装用基板２６の基準面２８
と接触させて光学ブロック２０ａを設置することによ
り、この基準面２８に垂直方向の自由度をなくして、実
装することができる。その上、側面２４ａの、光学ブロ
ックの光軸に対する位置の精度が良いので、基準面２８
と光学ブロック２０ａの光軸との距離を精度良く決定す
ることができる。その結果、パッシブアライメントによ
り精度良く光学ブロック２０ａを実装することができ
る。 【００９５】また、この平面実装用基板２６には、自由
空間光配線光学系としての光学ブロック２０ａの他に光
ファイバ３２および受光器３４が実装されている。この
受光器３４は、基準面より一段高いもう一方のテラス上
面２８ａに、フリップチップボンディングにより設置さ
れている。また、この光ファイバ３２は、Ｖ字溝３０に
実装されている。従って、Ｖ字溝３０に固定される光フ
ァイバ３２の光軸と基準面２８との間の距離および他方
のテラス上面２８ａに搭載される受光器その他の光学素
子の光軸と基準面２８との間の距離を、光学ブロック２
０ａの光軸とその切断面との間の距離と一致するように
設計して、これらを作成しておけば、光学ブロック２０
ａ、光ファイバ３２および受光器３４の位置合わせを精
度良くかつ容易に行うことができる。即ち、光ファイバ
３２の光軸と光学ブロック２０ａの光軸と受光器３４の
光軸は２次元平面内での軸合わせとなるので、それぞれ
の光軸の位置合わせを容易に行うことができる。 【００９６】また、光学ブロック２０ａを構成する透明
基板ブロック１０ａのうち、光ファイバ側の１段目の透
明基板ブロック１０ａに形成されたＣＧＨ素子１２は、
点光源から発散した光を平行光束に変換する、いわゆる
コリメートレンズの働きを有する。従って、光ファイバ
３２から出射された発散球面波は、この１段目のＣＧＨ
素子１２によって、一旦平行光束に変換される。また、
光学ブロック２０を構成する透明基板ブロック１０ａの
うち、受光器３４側の２段目の透明基板ブロック１０ａ
に形成されたＣＧＨ素子１２は、１段目の透明基板ブロ
ック１０ａから入射された平行光束を受光器３４に集光
させる機能を有する。 【００９７】尚、１段目および２段目の透明基板ブロッ
ク１０ａにそれぞれ形成されたＣＧＨ素子１２の機能
は、１枚のＣＧＨ素子１２に集約して担わせることも可
能である。しかし、この実施の形態のように、２枚のＣ
ＧＨ素子１２に機能を分担させると、機能を１枚のＣＧ
Ｈ素子１２に集約した場合よりも、結合効率の向上を図
ることができる。 【００９８】（光学系の参考例の説明） 次に、この発明の方法で形成した光学ブロックを用い
て、光通信末端局用光学装置の光学系を構成した参考例
について説明する。図４は、光学系の斜視図である。 【００９９】図４には、平面実装用基板２６の基準面２
８に、光学ブロック４０を実装した光学系を示す。この
光学ブロック４０は、上述の第１の実施の形態における
光学ブロック２０および２０ａと同様にして形成された
ものである。従って、光学ブロック４０の側面３８も、
光学ブロック４０の光軸からの距離の位置精度良く形成
されている。 【０１００】そして、この光学ブロック４０は、３つの
透明基板ブロック４２、４４および４６を積層して構成
している。１段目の透明基板ブロック４２の主表面に
は、１番目のＣＧＨ素子４８および２番目のＣＧＨ素子
５０がそれぞれ形成されている。また、２段目の透明基
板ブロック４４の主表面には、３番目のＣＧＨ素子５２
が形成されており、さらに、その周囲の主表面に波長選
択フィルタ５４が形成されている。図４においては、波
長選択フィルタ５４を便宜的に斜線で示している。ま
た、３段目の透明基板ブロック４６の主表面には、４番
目のＣＧＨ素子５６および５番目のＣＧＨ素子５８がそ
れぞれ形成されている。そして、この光学ブロック４０
では、ＣＧＨ素子が形成された主表面の向きを一方向に
揃えて、各透明基板ブロック４２、４４および４６を互
いに積層している。 【０１０１】そして、この光学系ブロック４０は、その
側壁３８の１つを基準面２８に接触させることにより、
平面実装用基板２６上に設置してある。尚、この参考例
では、光学ブロック４０は、各透明基板ブロック４２，
４４，および４６のＣＧＨ素子のそれぞれ形成された主
表面を受光器３４および発光器３６側に向けて実装して
いる（図４）。 【０１０２】このように、切断面である側面３８を平面
実装用基板２６の基準面２８と接触させて光学ブロック
４０を実装することにより、この接触した基準面２８に
垂直方向の自由度をなくして、光学ブロック４０を実装
することができる。その上、側面３８の位置の精度が良
いので、基準面２８と光学ブロック４０の光軸との距離
を精度良く決定することができる。その結果、パッシブ
アライメントにより精度良く光学ブロックを実装するこ
とができる。 【０１０３】また、この平面実装用基板２６には、自由
空間光配線光学系としての光学ブロック４０の他に、２
本の光ファイバ３２、受光器としてのフォトダイオード
（ＰＤ）３４および発光器としての半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）３６が実装されている。この受光器３４および発光
器３６は、基準面より一段高いテラス上面２８ａに、フ
リップチップボンディングによりそれぞれ固定されてい
る。また、２本の光ファイバ３２のうちの１本は入力端
子に接続されており、もう１本は出力端子に接続されて
いる。また、２本の光ファイバ３２は、それぞれＶ字溝
３０に個別に実装されている。 【０１０４】従って、この参考例では、光学ブロック４
０、光ファイバ３２，受光器３４および発光器３６の位
置合わせを精度良くかつ容易に行うことができる。 【０１０５】次に、図５を参照して、図４に示した光学
ブロックの機能について説明する。図５は、光学系の参
考例の機能の説明に供する図である。 【０１０６】図５に示すように、光学系の参考例は、光
通信端末局用光学装置としての機能を有する。この光学
装置には、入力端子から波長１．３μｍの光信号と波長
１．５μｍの光信号とが波長多重され波長多重光信号が
入力される。波長１．３μｍの光信号は、例えば音声情
報を伝搬するのに使用される。また、波長１．５μｍの
光信号は、例えば映像情報を伝搬するのに使用される。 【０１０７】そして、光学装置に入力された波長多重光
信号は、波長分波素子において、波長１．３μｍの光信
号と波長１．５μｍの光信号とに分波される。分波され
た波長１．５μｍの光信号は、出力端子へ出力される。
また、分波された波長１．３μｍの光信号は、光カップ
ラーに入力される。光カップラーに入力した波長１．３
μｍの光信号は、受光器３４へ入力する。また、発光器
３６から出力された波長１．３μｍの光信号は、光カッ
プラーおよび波長分波素子を経て入力端子へ出力され
る。 【０１０８】そして、図５に示すこの光通信端末局用光
学装置のうち、破線で囲んだ部分、即ち、波長分波素子
および光カップラーと同等の機能を、光学ブロック４０
は有している。尚、光学ブロック４０は、この他に、集
光機能およびコリメートレンズの機能を有している。 【０１０９】次に、光学ブロック４０を構成する各透明
基板ブロック４２、４４および４６にそれぞれ構成され
た各ＣＧＨ素子の機能について説明する。 【０１１０】１段目の透明基板ブロック４２に形成され
た１番目のＣＧＨ素子４８は、入力端子から光ファイバ
３２を経て光学ブロックに入射した波長多重光信号から
なる発散球面波を平行光束とするコリメート機能を有す
る。さらに、１番目のＣＧＨ素子４８は、この平行光束
を、２段目の透明基板ブロック４４に形成された波長選
択フィルタ５４へ向ける偏向機能を有する。 【０１１１】この波長選択フィルタ５４は、誘電体の多
層膜からなる誘電体フィルタである。そして、この波長
選択フィルタ５４は、波長多重光信号のうちの波長１．
５μｍの光信号を選択的に反射し、一方、波長１．３μ
ｍの光信号を選択的に透過する。 【０１１２】波長選択フィルタ５４により反射された波
長１．５μｍの光信号は、１段目の透明基板ブロック４
２に形成された２番目のＣＧＨ素子５０によって、出力
端子に接続された方の光ファイバ３２に集光される。そ
して、この光ファイバに集光された波長１．５μｍの光
信号は、出力端子へ出力される。 【０１１３】一方、波長選択フィルタ５４を透過した波
長１．３μｍの光信号は、２段目の透明基板ブロック４
４に形成された３番目のＣＧＨ素子５２により、その約
４０％の光が、−１次回折光として、４番目のＣＧＨ素
子５６に向けて偏向される。 【０１１４】３段目の透明基板ブロック４６に形成され
た４番目のＣＧＨ素子５６は、偏向された１，３μｍの
光信号の平行光束を、受光器３４に向けて集光する集光
機能を有する。そして、集光された１．３μｍの光信号
は、受光器３４によって検出される。 【０１１５】また、発光器３６としての半導体レーザか
ら出射された波長１．３μｍの光信号は、３段目の透明
基板ブロック４６に形成された５番目のＣＧＨ素子５８
によって、平行光束にされて、３番目のＣＧＨ素子５２
に入射される。そして、この平行光束にされた波長１．
３μｍの光信号は、３番目のＣＧＨ素子５２、１番目の
ＣＧＨ素子４８および光ファイバ３２を介して、入力端
子へ出力される。 【０１１６】このようにして、光学系の参考例は、波長
１．５μｍの光信号については一方向通信、波長１．３
μｍの光信号については双方向通信が可能な、光通信端
末局用光学装置として機能する。 【０１１７】上述した実施の形態では、これらの発明を
特定の材料を用い、特定の条件で構成した例についての
み説明したが、これらの発明は多くの変更および変形を
行うことができる。例えば、上述した実施の形態では、
ダイシングマークをＣＧＨ素子を形成する際に同時に形
成したが、この発明では、ダイシングマークの形成時期
はこれに限定する必要はない。例えば、ダイシングマー
クを、ＣＧＨ素子を形成した後に形成しても良い。ま
た、例えばダイシングマークをＣＧＨ素子を形成する前
に形成しても良い。 【０１１８】また、例えば、上述した実施の形態では、
ＣＧＨ素子の光軸に対して対象の形状に光学ブロックを
ダイシングにより切り出したが、この発明では、切り出
し方法はこれに限定されない。また、この実施の形態で
は、光ファイバの光軸と光学ブロックの光軸とを一致さ
せるように位置決めを行ったが、この発明では、光軸ど
うしは必ずしも一致させる必要はない。例えば、いわゆ
る軸ずれ型として実装しても良い。 【０１１９】また、例えば、上述の実施の形態では、基
準面を上面よりも一段低くした平面実装用基板の例につ
いて説明したが、この発明では、平面実装用基板の形状
はこれに限定する必要はなく、任意好適な形状の平面実
装用基板を使用することができる。例えば、基準面が上
面と同じ高さの平面実装用基板を使用しても良い。 【０１２０】また、例えば、上述の実施の形態では、複
数の透明基板ブロックが積層された光学ブロックの例に
ついて説明したが、この発明では、光学ブロックは、複
数の透明基板ブロックが積層されたものに限定する必要
はない。例えば、１枚の透明基板に形成されたＣＧＨ素
子をダイシングにより切り出したものを光学ブロックと
しても良い。 【０１２１】また、例えば、上述した実施の形態では、
ダイシングマークがアライメントマークを兼ねた例につ
いて説明したが、この発明では、アライメントマークを
ダイシングマークと個別に形成しても良い。その場合、
アライメントマークの数は、ダイシングマークの数より
も少数で良い。 【０１２２】また、例えば、上述した実施の形態では、
ダイシングマークとして、十字形状のマークを形成した
例について説明したが、この発明では、ダイシングマー
クの形状はこれに限定されず、任意好適な形状のダイシ
ングマークを形成することができる。 【０１２３】また、例えば、上述した実施の形態では、
透明基板として石英基板を用いたが、この発明では、透
明基板の材料は、光学系が使用する光源波長に対して、
透過光の損失が十分に小さく、かつ、ＣＧＨ素子を形成
することができるものであれば良い。例えば、透明基板
としてシリコン基板を用いても良い。 【０１２４】また、例えば、上述した実施の形態では、
複数の透明基板を積層した積層体から光学ブロックを切
り出して形成する場合、各透明基板にそれぞれＣＧＨ素
子およびダイシングマークを形成したが、この発明で
は、積層する全ての透明基板にＣＧＨ素子およびダイシ
ングマークをそれぞれ形成しておく必要はなく、例え
ば、ＣＧＨ素子およびダイシングマークを形成した処理
済みの透明基板に、例えばＣＧＨ素子だけが形成された
透明基板を積層してダイシング対象としての積層基板群
を形成しても良い。 【０１２５】 【発明の効果】この発明によれば、ダイシングマークを
フォトリソグラフィ技術を利用して形成する。このた
め、ダイシングマークの位置を精度良く決定することが
できる。そして、このダイシングマークに沿ってダイシ
ングを行うので、このダイシングによって形成された切
断面の位置は、精度が良いものとなる。即ち、光学ブロ
ックの切断面としての側面を位置精度良く形成すること
ができる。 【０１２６】そして、この切断面を平面実装用基板の基
準面と接触させて光学ブロックを実装することにより、
光学ブロックを基準面に垂直方向の自由度をなくして実
装することができる。その上、切断面の位置の精度が良
いので、基準面と光学ブロックの光軸との距離を精度良
く決定することができる。その結果、パッシブアライメ
ントにより精度良く容易に光学ブロックを実装すること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】（Ａ）は、透明基板の上面図であり、（Ｂ）
は、透明基板の上面拡大図であり、（Ｃ）は、透明基板
の一部分の斜視図である。 【図２】（Ａ）は、積層基板群の説明に供する図であ
り、（Ｂ）は、光学ブロックの斜視図である。 【図３】（Ａ）は、平面実装用基板の側面図であり、
（Ｂ）は、平面実装用基板の上面図であり、（Ｃ）は、
光学ブロックを実装した平面実装用基板の側面図であ
り、（Ｄ）は、光学ブロックを実装した平面実装用基板
の上面図である。 【図４】光学系の参考例の説明に供する斜視図である。 【図５】光学系の参考例の光通信端末局用光学装置の機
能の説明に供する図である。 【符号の説明】 １０：透明基板 １０ａ：透明基板ブロック １２：ＣＧＨ素子 １４：ダイシングマーク １６：積層基板群 ２０、２０ａ：光学ブロック ２２：光軸 ２４、２４ａ：側面、切断面 ２６：平面実装用基板 ２８：基準面 ２８ａ：テラス上面 ３０：Ｖ字溝 ３２：光ファイバ ３４：受光器（フォトダイオード） ３６：発光器（半導体レーザ） ３８：側面 ４０：光学ブロック ４２、４４、４６：透明基板ブロック ４８、５０、５２、５６、５８：ＣＧＨ素子 ５４：波長選択フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/32 G02B 7/00 G03H 1/08

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 基準面を具えた平面実装用基板上に、光
   学ブロックを実装する光学ブロックの実装方法であっ
   て、 （ａ）透明基板に、フォトリソグラフィ技術を利用し
   て、計算機ホログラムを形成する工程と、 （ｂ）前記透明基板に、フォトリソグラフィ技術を利用
   して、前記計算機ホログラムと特定の位置関係でダイシ
   ングマークを形成する工程と、 （ｃ）前記計算機ホログラムおよび前記ダイシングマー
   クの形成された処理済みの透明基板を、積層して積層基
   板群を形成する工程と、 （ｄ）前記積層基板群を、前記ダイシングマークに沿っ
   てダイシングすることにより、それぞれ前記計算機ホロ
   グラムを含む積層された透明基板ブロックからなる光学
   ブロックを切り出す工程と、 （ｅ）前記光学ブロックのダイシングによる切断面の少
   なくとも１つを、前記基準面に接触させることにより、
   当該光学ブロックを前記平面実装用基板上に設置する工
   程とを含むことを特徴とする光学ブロックの実装方法。 【請求項２】 請求項１に記載の光学ブロックの実装方
   法において、 前記（ａ）工程中に、前記（ｂ）工程を行うことを特徴
   とする光学ブロックの実装方法。 【請求項３】 請求項１に記載の光学ブロックの実装方
   法において、 前記ダイシングマークを、計算機ホログラムを囲む正方
   形の各頂点の位置であって、当該計算機ホログラムの光
   軸から等距離の位置に形成することを特徴とする光学ブ
   ロックの実装方法。 【請求項４】 請求項１に記載の光学ブロックの実装方
   法において、 前記ダイシングマークとして、金属マークを形成するこ
   とを特徴とする光学ブロックの実装方法。 【請求項５】 請求項１に記載の光学ブロックの実装方
   法において、 前記平面実装用基板としてシリコンテラスを用いること
   を特徴とする光学ブロックの実装方法。 【請求項６】 請求項１に記載の光学ブロックの実装方
   法において、 前記ダイシングマークは、複数の前記透明基板を積層す
   る際に、互いの位置合わせの基準となるアレンジマーク
   を兼ねることを特徴とする光学ブロックの実装方法。 【請求項７】 （ａ）透明基板に、フォトリソグラフィ
   技術を利用して、計算機ホログラムを形成する工程と、 （ｂ）前記透明基板に、フォトリソグラフィ技術を利用
   して、前記計算機ホログラムと特定の位置関係でダイシ
   ングマークを形成する工程と、 （ｃ）前記計算機ホログラムおよび前記ダイシングマー
   クの形成された処理済みの透明基板を積層して積層基板
   群を形成する工程と、 （ｄ）前記積層基板群を、前記ダイシングマークに沿っ
   てダイシングすることにより、それぞれ前記計算機ホロ
   グラムを含む積層された透明基板ブロックからなる光学
   ブロックを切り出す工程とを含むことを特徴とする光学
   ブロックの形成方法。 【請求項８】 請求項７に記載の光学ブロックの形成方
   法において、 前記（ａ）工程中に、前記（ｂ）工程を行うことを特徴
   とする光学ブロックの形成方法。 【請求項９】 請求項７に記載の光学ブロックの形成方
   法において、 前記ダイシングマークを、前記計算機ホログラムを囲む
   正方形の各頂点の位置であって、当該計算機ホログラム
   の光軸から等距離の位置に形成することを特徴とする光
   学ブロックの形成方法。 【請求項１０】 請求項７に記載の光学ブロックの形成
   方法において、 前記ダイシングマークとして、金属マークを形成するこ
   とを特徴とする光学ブロックの形成方法。 【請求項１１】 請求項７に記載の光学ブロックの形成
   方法において、 前記ダイシングマークは、複数の前記透明基板を積層す
   る際に、互いの位置合わせの基準となるアレンジマーク
   を兼ねることを特徴とする光学ブロックの形成方法。