JP3644037B2 - 導波路型光素子の製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は光通信に用いられる導波路型光素子に係り、特に有機材料からなる光導波手段と、前記光導波手段に光を入射または出射する機能を必須とする光部品との、光結合を容易に実現する手段に関する。
背景技術
光通信では、信号が光ファイバ中を伝搬する。そのため、光信号の制御を目的とした導波路型光素子は、入射または出射インターフェイスが光ファイバである必要がある。すなわち、導波路型光素子と光ファイバとの実装が必要である。
現在市販されている導波路型光素子はほとんど例外なく、アクティブアライメントとよばれる方法で上記実装を行っている。
アクティブアライメント方法の一例として半導体レーザの場合をとりあげる。まず半導体レーザを台に固定し、電流を与えて発光させる。次に入射または出射インターフェイスとなる光ファイバを前記半導体レーザの端面に近づける。半導体レーザから出てきた光のうち前記光ファイバ中に入射してくる光強度をモニタし、光ファイバの位置を前後左右上下に微調整しながら前記光強度が最大となるようにし、接着剤を流し込んで光ファイバの位置を固定するのである。
アクティブアライメント方法の他の例として、光カプラをとりあげる。光カプラとは、１本の光ファイバを通る光エネルギーを、２本以上の光ファイバに分岐する光部品のことをいう。典型的なものとしては、光の伝搬方向にＹ字型をした導波路で構成される。前記光カプラの場合も、前記半導体レーザの場合と同様の手順であるが、異なる点は光カプラ自体が発光しないことである。すなわち受動素子である。したがって、まず入射側に１本の光ファイバを導波路に光が入射するように大体近付け、出射側に２本の光ファイバも大体近付ける。出射側の２本の光ファイバ中に入射してくる光強度をモニタし、前記２本の光ファイバのみならず、入射側の１本も含めて合計３本の光ファイバの位置を前後左右上下に微調整しながら前記光強度が最大となるようにし、接着剤を流し込んで光ファイバの位置を固定するのである。
一方、最近では、パッシブアライメントと呼ばれる方法も研究されている。この方法は、光ファイバと導波路との単純な位置合わせのみで固定する方法のことをいう。すなわちアクティブアライメントの様に素子自体を発光させたり、光を入射するのではなく、構造上の相互位置関係のみで固定する方法である。
パッシブアライメント方法の一例をあげる。まず、光ファイバの位置を精密に決められるよう、Si基板にあらかじめ異方性エッチングによりＶ溝を作製し、ファイバガイド溝とする。しかし、ファイバガイド溝は数十ミクロンの深さを有しているために、このまま光導波路を設けようとしても、光導波路材料の大部分がファイバガイド溝へ流れ込み、前記溝近傍では精密な光導波路を作製することができない。そのため、次の方法によりファイバガイド溝を有する基板を平坦化する。すなわち、まず別のSi基板表面に熱酸化によりSiO2膜を作製し、前記SiO2膜側を、ファイバガイド溝が設けられた基板表面に重ね合わせ、高周波電界を印加して２つの基板を貼りあわせる。続いて温度が1100度程度の熱処理を行い接着力を高め、さらにその後、熱酸化膜が設けられた側のSi基板を研削し、前記Si基板の厚さを熱酸化膜の厚さ程度までにし、前記Si基板側の残りのSiを選択エッチャントに浸漬して完全に溶解させ、表面にSiO2が現れるようにすることで平坦化するのである。平坦化した後は、通常のプロセスを用いて有機光導波路を設け、リアクティブイオンエッチングにより、溝部分の有機光導波路およびSiO2を除去し、溝を露出させる。前記溝に光ファイバを挿入して、そのまま接着剤にて固めて光素子が完成する（田淵ら、1993年電子情報通信学会春季大会Ｃ−279、および田淵ら、「光ハイブリッド集積のためのＶ溝付きSi基板の平坦化」、信学技報、OPE−94−62（1994−09））。
しかしながら従来方法のアクティブアライメントでは、光素子側に特に工夫をするわけではないので光素子自体の作製は容易であるが、光ファイバとの実装に組立て時間を要する問題がある。すなわち、上記従来方法の別の例で示した光カプラなどのように、複数本の光ファイバの位置微調整が必要な場合には、組立て時間の著しい増大が起こる問題がある。たとえば、１本の信号光を２本に分岐する機能を有するＹ分岐素子を1:2カプラと呼ぶことにすれば、上記光ファイバ実装の大変さは、入出力本数の多い受動素子になればなるほど大変である。1:16カプラともなれば、合計17本の光ファイバの位置微調整を完全に行うことはほとんど不可能である。このため、1:2カプラから1:16に至ると、出力ばらつきが増えて素子特性が劣化する問題、さらに光素子のコストが割高になる問題がある。
一方、従来方法のパッシブアライメントでは、光ファイバとの実装が容易であり、上記アクティブアライメントにおける組立て時間の著しい増大は起こらないが、ファイバガイド溝を有する基板を平坦化する工程に時間を要するため、実用に至っていない。すなわち、熱酸化膜が設けられた側のSi基板を研削し、前記Si基板の厚さを熱酸化膜の厚さ程度までにし、前記Si基板側の残りのSiを選択エッチャントに浸漬して完全に溶解させ、表面にSiO2が現れるようにする工程に時間を要するため、パッシブアライメントによる光ファイバ実装の容易化を実現できない問題がある。
発明の開示
そこで本発明の目的は、ファイバガイド溝を有する基板を平坦化する工程を簡易にする方法を提供し、パッシブアライメントによる光ファイバ実装の容易化を実現することにある。
本発明の他の目的は、上記平坦化工程の簡易化のみならず、前記平坦化工程後に設けられる有機光導波路の作製工程をも簡易にする手段を提供することにある。
上記本発明の目的を達成するため、ファイバガイド溝を有する基板に、有機材料からなるフィルムを貼付けることにより、前記基板表面を従来よりもずっと簡易に平坦化する方法を提案する。
また、上記本発明の他の目的を達成するため、前記有機材料からなるフィルムを、前記フィルム上部に設ける光導波路の下部クラッドと兼用する方法を提案する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る実施の一形態を示す外観斜視図である。
第２図は、本発明に係る実施の一形態の製造方法の詳細説明図である。
第３図乃至第８図は、本発明に係る実施の一形態の他の製造方法の説明図である。
第９図乃至第12図は、本発明に係る他の実施の一形態の説明図である。
第13図は、本発明に係る実施の一形態の他の製造方法の説明図である。
第14図および第15図は、本発明に係る他の実施の一形態の説明図である。
発明を実施するための最良の形態
（実施例１）
第１図は、本発明の実施の一形態を示す外観斜視図である。まず本発明の構成要素と製造方法の概略を示し、次に詳細な製造方法を述べる。
本発明は、基板１、前記基板表面に設けられた光ファイバガイド溝２、ポリイミドフィルム３、有機光導波路４、および光ファイバ６からなる。
本発明では、ポリイミドフィルム３を基板１の表面に貼付けることにより、基板１の表面に設けられた光ファイバガイド溝２を、従来に比べて極めて簡易に平坦化できる。本方法により平坦化してしまえば、通常のプロセスを用いて有機光導波路４を設けるのは容易である。その後、ハッチングで示した除去部５を除去し、光ファイバガイド溝２に光ファイバ６を挿入し、接着剤で固めて導波路型光素子が出来上がる。
第２図は、本発明の製造方法をより詳細に説明するものである。
第２図（ａ）は、本発明であるフィルムを貼付ける工程を示している。
Si基板10の厚さは１ミリメートルである。前記Si基板10の表面には、光ファイバガイド溝としてＶ溝20が形成されている。このＶ溝20の大きさは、外径125ミクロンのシングルモード光ファイバがこのＶ溝20にはまった際、光ファイバのコア中心の基板面からの高さが、有機光導波路のコア中心の高さと一致するように設定したものであり、Ｖ溝20の幅は約120ミクロン、深さが約60ミクロンである。Ｖ溝20の長さは、光ファイバの支持が十分できるよう、４ミリメートルとした。
なおＶ溝20の形成方法については周知であるが、ここで簡単に説明する。基板表面にCVD法などにより無機材料からなる膜を形成し、通常のホトレジスト工程により矩形の孔を開け、孔の部分の無機材料のみを選択的にエッチングして、マスクを作製する。次にSiの異方性エッチャントであるKOH溶液に浸積することで、穴の開いた部分のSi基板表面のみがＶ溝型にエッチングされる。
もしも上記Ｖ溝20付のSi基板10上へ通常の回転塗布法により有機導波路材料を塗布したとすれば、材料の多くがＶ溝20中に流れ込むので、Ｖ溝20近傍において基板面に平行な光導波路を作製することは極めて困難である。なぜならば有機導波路のコアの大きさは10ミクロン程度だからであり、これに対してＶ溝20の幅も深さも一桁大きいからである。
そこで本発明では、上記のようなＶ溝２が形成されたSi基板10に、厚み10ミクロンのポリイミドフィルム30を接着剤を用いて貼付ける。これによりＶ溝２は従来方法に比べて容易に平坦化できる。
第２図（ｂ）は、平坦化した基板上へ有機導波路を設ける工程を示している。
有機導波路の一例として、ここでは平坦化した基板上へコアとクラッドの比屈折率差が0.3％、コアの大きさが厚み、幅とも８ミクロンの、フッ素化ポリイミドからなる使用波長1.55ミクロンでシングルモード有機光導波路を設ける。（ポリイミドは、耐熱性高分子材料の一つであり、すでに電子デバイス等に実績があり、信頼性がある材料の一つである。一方ポリイミドは、光通信に用いられる近赤外光を吸収するため光導波路材料としてはこれまで用いられてこなかった。フッ素化ポリイミドは、ポリイミドの分子構造の一部をフッ素化することによって、近赤外光をほとんど吸収しないようにしたものである。その分子構造、光吸収特性、製造プロセスについては、小林ら、「シングルモードポリイミド光導波路」、信学技報、OME−95−52,OPE95−93（1995−10）を参照。）
上記有機光導波路の作製方法は周知であるが、本発明である有機フィルムの材料限定条件が関係するため、ここで説明する。まずポリイミドフィルム上へ、下部クラッド材料（屈折率が低い側、たとえば1.540）を回転塗布法にて所定の膜厚分（10ミクロン）塗布し、その後窒素雰囲気中で380度の熱処理を１時間施して下部クラッドを作製する。続いて、コア材料（屈折率が高い側、たとえば1.545）についても、同様に回転塗布法にて作製する（膜厚８ミクロン）。次に、導波路以外のコア材料を除去するため、例えばEB蒸着法にて付着できるTi薄膜などのメタルマスクを通常のホトレジスト工程にて作製し、酸素ガスのリアクティブイオンエッチングなどの異方性エッチングを行う。使用済みTiマスクをバッファードフッ酸などで除去し、再び上部クラッド材料（屈折率が低い側、たとえば1.540）を同様に回転塗布法にて作製する（膜厚10ミクロン）。
ここで、本発明である有機フィルムは、有機光導波路の作製プロセスの全熱処理に耐える必要がある。すなわち、有機光導波路の作製プロセスの際、回転塗布後、たとえばフッ素化ポリイミドの場合380度でベークするが、その間に、平坦化部分の有機フィルムが不均一に溶けた飴のように曲がってしまっては、基板面に平行な光導波路を作製できないためである。フッ素化ポリイミド有機導波路の場合、有機フィルム材料として、耐熱性高分子材料の一つであるポリイミドフィルムであれば、本発明が実施できるが、たとえばポリスチレンフィルムでは、本発明が実施できない。
このことについて、もう少し詳しく述べる。有機フィルムが不均一に溶けた飴のように曲がってしまうのは、一般的にはガラス転移点Tg以上という目安がある。さらに温度をTg以上に上げていくと、やがて熱分解開始温度Tfに達する。したがって、Tpを有機材料のベークプロセス中の熱処理最高温度として
フィルムのTg＞有機導波路のTp
であることが望ましい。「望ましい」ではなく、本発明で使用する有機フィルムは最低限の条件として、
Tf＞Tp
を必ず満足する必要がある。
有機材料のTp、Tg、Tfの具体的数値は、次の２種類のいずれかになる傾向がある。
A:Tp、Tg、Tfが、100度から200度程度である有機材料
B:Tp、Tg、Tfが、300度から400度程度である有機材料
上記Ａ群には、たとえばポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの光学用有機材料が含まれる。ポリメチルメタクリレートの場合、Tpは約80度、Tgは約100度、Tfは約150度である。
上記Ｂ群には、たとえばポリイミド、ポリシロキサンなどの、芳香環や架橋構造など有する耐熱性高分子材料が含まれる。ポリイミドの場合、Tpは約350度、Tg、Tfは共に400度以上である（ポリシロキサンの分子構造、光吸収特性、製造プロセスについては、については、碓氷ら、「耐熱性に優れた低損失ポリマー光導波路」、信学技報、OME94−47（1994−09）を参照）。
本発明に用いる有機材料からなるフィルムとしては、Ｂ群すなはち、TgおよびTfが高い方がより好適である。なぜならば、Ｂ群すなはち、TgおよびTfが高い方の材料を用いれば、前記フィルム上に、Ａ群の材料からなる光導波路でも、Ｂ群の材料からなる光導波路でも、またはそれらの組み合わせからなる光導波路でも前記望ましい条件を満足するからである。
ただし、Ａ群、Ｂ群の分類傾向についてここで表記した理由は、本発明の最低限の条件、ならびに望ましい条件につき理解しやすいように、一例として示したに過ぎない。すなはち、有機光導波路製造プロセスの間に、平坦化部分の有機フィルムが不均一に溶けた飴のように曲がってしまわないようにフィルム材料と光導波路材料を選択することが強調したい点である。
第２図（ｃ）は、Ｖ溝20直上の有機光導波路ならびに有機材料からなるフィルムを除去するために、Ｖ溝20直上の除去部に穴が開いたTiなどのメタルマスク50を形成する工程を示したものである。
第２図（ｄ）は、酸素プラズマによるリアクティブイオンエッチングにより、Ｖ溝20直上の有機光導波路ならびに有機材料からなるフィルムを除去し、Ｖ溝20が現れる工程を示したものである。現れたＶ溝20に外径125ミクロンのシングルモード光ファイバ60をはめ込むと、光ファイバ60のコア中心の基板面からの高さは、有機光導波路40のコア中心の基板面からの高さに一致する。このまま接着剤で固定することで、光素子ができあがる。
シングルモードでは、光ファイバと光導波路との光結合では、そのコア中心が５ミクロン程度ずれると結合損失が10dB以上増大する。すなわちマルチモードのそれに比べて、コア中心のズレ量に対してシングルモードの導波路の方がより厳しい。本発明では、上記に示したように簡易な方法でコア中心を合わせることができるので、特にシングルモード光導波路の場合に効果がある。
以上述べたように、本発明によれば、ファイバガイド溝を有する基板に有機物からなるフィルムを貼付けるという、従来方法に比べて簡易な平坦化方法を提供することによって、パッシブアライメントによる光ファイバ実装の容易化を実現できる。
なお、上記第２図にて示した各方法は、次のような方法を用いてもよい。
有機材料からなるフィルムの基板への貼付け方法の別の方法を第３図に示す。
すなわち、ポリイミドフィルム30を一旦別の基板７に貼付ける（第３図（ａ））。次に前記フィルム付別基板を、ポリイミドフィルム30を基板10側にして貼付ける（第３図（ｂ））。この際、ポリイミドフィルム30の、別の基板７との接着力F7と、基板10との接着力F10との関係が、F10＞F7であるようにしておく。最後に、F10＞F7の接着力の差を利用して、別基板７のみをはがす（第３図（ｃ））。この方法を用いれば、Ｖ溝20部分でポリイミドフィルム30がたるむことなく平坦に貼付けることができる効果がある。
また、上記F10＞F7なる接着力の差を作り出すためには、接着力の異なる接着剤を用いてもよいが、同一の接着剤であっても、第３図（ａ）の前に、前記フィルム付別基板をフッ酸などの浸透性の極めて高い溶剤に浸積し、別の基板７との接着力を弱めることでもF10＞F7なる接着力の差を作り出すことができる。この場合には、同一の接着剤を用いればよいので、用いることのできる接着剤の種類が少ないときに有効である。
また、有機光導波路の作製には、電子ビームや紫外線などを選択的に照射して、一部の有機材料のみ化学変化を起こさせ、それに伴う屈折率変化を利用して屈折率分布を作製する方法を用いてもよい（電子ビーム照射により屈折率変化利用については、たとえば、Y.Tamada,et al.,"Embedded Channel Polyimide Waveguide Fabrication by Direct Electron Beam Writing Method",Journal of Lightwave Technology,vol.13,page1718,1995を参照）。
さらに端面の形成工程については、ダイシングによる形成でもよい。第４図（ａ）は、ダイシング切り口71により、端面を形成する様子を示している。第４図（ｂ）の状態にするには、第４図（ａ）の状態から、ピンセットなどにより物理的にＶ溝20上の有機光導波路40ならびにポリイミドフィルム30を除去すればよい。Ｖ溝20上の有機光導波路40ならびにポリイミドフィルム30は、基板10との接着面積が、Ｖ溝型となっている分、他の箇所に比べて小さく、その結果として、相対的に接着力が弱くなっているからである。本方法は、リアクティブエッチングによる端面形成よりも、簡易である。なぜならば、いずれにしても素子化工程において、１ミリ程度のSi基板をスクライブする際には、ダイシングを用いて行うからである。すなわち、端面形成工程並びに素子化工程をダイシングにて一度にすませてしまえば、工程が一つ省略でき、より簡易化できる効果がある。
ダイシングによる端面形成については、特に基板10にSi基板を用い、光ファイバガイド溝としてＶ溝20が用いられている場合については、Ｖ溝20の長手方向のどこでダイシングするかに次の二つの方法がある。第５図（ａ）は外観斜視図を示し、Ａ−A'で切った断面図を第５図（ｂ）に示す。第５図（ｂ）に明示したように、Ｖ溝20は全てSi（111）面で構成されているために、Ａ−A'で切った断面図では、斜めになっている。
ダイシング切り口71の一つの位置は、Ｖ溝20手前である（第６図（ａ））。この場合、Ｖ溝20上の有機光導波路40およびポリイミドフィルム30を剥がして光ファイバ60を固定しても、有機光導波路40と光ファイバ60との間に、Ｖ溝の（111）面の斜面分だけ距離が開いてしまう（第６図（ｂ））。この場合、前記距離はＶ溝深さと同じ約63ミクロンである。そうするとここで光結合損失が増えてしまう問題が起こる。そのため、光ファイバ側をＶ溝の（111）面の斜面に合わせて斜めに研磨する必要があり、手間が掛かる。
ダイシング切り口71のもう一つの位置は、Ｖ溝斜面ごとダイシングしてしまう位置である（第７図（ａ））。この場合、ダイシングブレードの厚さが上記斜面以上の厚さ63ミクロン以上であれば、原理的には有機光導波路40と光ファイバ60との距離をゼロにすることができる。すなわち、ダイシングブレードの厚さと、ダイシング切り口71の位置を考慮するだけで、光結合損失は最小限に抑えられる効果がある。
本発明は、光カプラ、フィルタなどこれまで報告されたことのある、あらゆる受動素子について効果がある。なぜならば、本発明の場合には、ファイバとのアライメントは完全にパッシブに行うため、受動素子であることが特別の意味をもたず、なんら変わりなくファイバ実装を行うことができるからである。本発明は特に入出力光ファイバの本数が多ければ多いほど従来のアクティブアライメント方法に比べて劇的な効果が上がる。参考のため、第８図に1:4カプラの図を示す。1:2カプラから1:16に至ったところで、出力光のばらつきは溝の作製精度のみに依存するので、入出力本数が増えたからといって素子特性の劣化は起こらない。アライメントにかかる時間についても、ファイバとのアライメントは完全にパッシブに行うため、短時間ですみ、結果として入出力本数が増えたからといって劇的な時間増加はおこらない。以上述べたごとく、本発明は受動素子、特に入出力本数の多い受動素子については、本発明は効果がある。
（実施例２）
本発明がさらに効果があるのは、電極からエネルギーを得て導波路の物理的特性を変えることを利用する能動素子についてである。具体的として、第９図に1:2の熱効果型光スイッチを示す。この素子は、電極72が導波路上に設けられており、前記片方の電極のみに電流を流すことによって、導波路直上に設けられたヒータ部73が片方だけ加熱する。その結果、1:2構成の片側の有機光導波路の屈折率が下がり、光は加熱されていない導波路だけに伝搬するようになる（熱効果型光スイッチの例としては例えば、G.F.Lipscomb,et al.,"Packaged thermo−optic polymer 1x2 switch",OFC'95 Technical Digest,WS10を参照）。このような能動素子においては、前記の入出力ファイバを仮固定しながら、そうしたうえで、素子能動部を動かし、光出力が最大となるように、入出力ファイバを微調整し固定しなければならない。このため、微調整する際に制御しなければならないのは、前記入出力ファイバ全本数に加え、電極にどのような電気エネルギーを加えるかのパタン数が増え、位置微調整がますます困難になる。
本発明では、この場合ファイバとのアライメントは完全にパッシブに行うため、電気エネルギーパタン数にかかわらずに済む。すなわち本発明は、電極による電気エネルギーの効果を利用する光素子のファイバのアライメントに関しても、受動素子と同様に行えるので、簡単にアライメントでき、受動素子に対してよりもさらに効果がある。
上記のような熱効果型光スイッチにおいては、基板が熱伝導性が優れ、ファイバ実装も容易なSi基板であると、熱がこもらないので、スイッチングスピードが速くなるので、より効果的である。
上記のような熱効果型光スイッチにおいては、前記電極を有機導波路の上部に設けるのが通常であるが、有機導波路の下部に形成してもよい。というのは有機導波路上部に段差があると、フォトレジスト塗布時の膜厚ムラ、焦点ボケが起こり、精密なパタン精度を出すことができないからである。たとえば段差が３ミクロン程度ある場合、段差の上下で３ミクロン程度のパタン幅誤差が生じる。しかし、電極を有機導波路の下部に形成することによって、電極パタン形成時には段差を生じないようにできるため、パタン幅誤差を通常時の0.5ミクロン以下にすることができる。
第10図は、電極を有機導波路の下部に形成する作製方法の説明図である。
第10図（ａ）は、Ｖ溝20をポリイミドフィルム30で平坦化した後に、電極材料の蒸着し、通常のフォトリソグラフィにより電極パタンを形成した図である。電極材料の厚さは、厚くても１ミクロン程度とわずかなので、支障がなく有機光導波路40を作製することができる（第10図（ｂ））。
第10図（ｃ）は、Ｖ溝20直上ならびに電極近傍上の、有機光導波路および有機材料からなるフィルムを除去するために、除去部に穴が開いたTiなどのメタルマスク74を形成する工程を示したものである。
第10図（ｄ）は、酸素プラズマによるリアクティブイオンエッチングにより、Ｖ溝20直上ならびに電極近傍上の、有機光導波路および有機材料からなるフィルムを除去し、Ｖ溝20ならびに電極72が現れる工程を示したものである。電極自体がメタルマスクとなり、電極直下の部分の有機材料からなるフィルムは残り、電極パッドとなるが、電極パタンのない部分はエッチングされ、基板表面が現れる。
ここで、ヒータ部73と基板10との間にポリイミドフィルム30があるが、これがあることが熱効果型光素子にとって重要である。なぜならば、Siの熱伝導率は148W/m.Kであり、石英硝子は14W/m.Kである。これらの値は有機材料に比べて各々２桁、１桁大きいため、もしもポリイミドフィルム30がないと、ヒータ部73の熱はほとんど基板10に逃げてしまい、光素子が動かなくなるからである。したがって、ポリイミドフィルム30は基板平坦化のみならず、光導波路下部ヒータの基部10との断熱材としての役割を果たしている。
このように本方法によれば、作製の順番を変更するだけで、プロセス数を増やすことなく、フォトレジスト塗布時の膜厚ムラ、焦点ボケの問題を解決し、電極の精密なパタン精度を出すことができる効果がある。
さらに第10図の作製方法を用いて、第11図に示すような導波路型半導体光素子を集積することもできる。すなわち、電極パッド75に導波路型半導体光素子76をリフローボンディングすることでパッシブに実装することができる（半導体素子のパッシブ実装方法の従来例としては、基板面に平行な方向がマーカー法、垂直な方向がリフローボンディング法がある。これらのより詳しいことについては、橋本ら、“PLCプラットフォーム上へのパッシブアライメントによるLD,モニターPDの搭載“、1996年電子情報通信学会総合大会、Ｃ−206や、伊藤ら、”光デバイスのパッシブアライン技術“、回路実装学会誌、vol.10,No.5（1995）、302頁を参照）。たとえば、光素子76の片方をレーザー、もう片方を受光器とすることによって、送受信光回路を実現できる（送受信光回路の従来例については、山田ら、“PLCプラットフォームを用いたフィルタ反射型WDM送受信光回路”、1996年電子情報通信学会総合大会、SC−２−５を参照）。ただしポリイミドフィルム30は耐熱性高分子である必要がある。この方法を用いることで、集積化による小型化、光素子同士のアライメントの簡易化ができる効果がある。
また、第10図の作製方法を用いて、第12図に示すようなアレイ型光素子の材料節約を図ることもできる。第12図（ａ）は従来方法を示すものである。半導体光素子アレイ78の素子間隔ａは、光ファイバアレイ61の間隔ｂと同じ設計され、通常250ミクロン間隔である。第12図（ｂ）は本発明を示すものである。第11図と異なる点は、入出射端で導波路間隔の異なる有機光導波路アレイ41があり、前記有機光導波路アレイ41の導波路間隔の狭い側にアレイ型半導体光素子78がある構成となっている。この結果、半導体光素子アレイの素子間隔a'は、光ファイバアレイ61の間隔ｂよりも小さくでき、アレイ型光素子の材料節約を図ることができる。たとえばa':a＝1:2であれば、前記半導体光素子アレイを従来と同じ大きさのウエハから２倍の数だけ得ることができ、さらにアライメントもパッシブで行えるので従来よりも短時間で光ファイバ実装ができる効果がある。
（実施例３）
本実施例では、基板平坦化のために貼付ける有機材料からなるフィルム31を、有機光導波路の下部クラッドと兼用にする素子作製方法を提案するものである。
第13図（ａ）は基板に貼付ける工程、第13図（ｂ）は導波路作製工程を示す。この後の素子化プロセスは、実施の形態１と同様である。
基板10に貼付ける有機フィルム31の屈折率を、その上部に設ける有機光導波路のクラッド材料と同じかそれより小さいものを用いる。実施の形態１の場合には、有機フィルム31の材料は、フィルム状のフッ素化ポリイミド（屈折率1.540）を用いることにより、有機光導波路作製工程のうち、下部クラッドの回転塗布工程を１つ削減することができ、極めて簡易に有機光導波路42を作製することができる。
さらに本実施の形態による提案では、通常、伝搬損失低減のために設ける、厚さ20ミクロン程度のバッファ層を従来よりもはるかに簡易に作製することができる効果がある。
通常、回転塗布法による面内分布の優れた最大の１回あたりの膜厚は、10ミクロン程度である。このため、上記20ミクロン程度のバッファ層を作製するためには２度塗り、３度塗り等の手間を掛ける必要がある。しかし本実施の形態で示したようにフィルムを有機光導波路の下部クラッドと共通にすることで、例えば20ミクロンのフィルムを貼付ければ、厚くなることでフィルム自体の強度は増し、かつ溝をたるみなく平坦化できる利点を有しつつ、さらに厚いバッファ層を容易に得ることができる利点がある。
（実施例４）
本発明は、光ファイバガイド溝を有したものであるために、従来に比べて光ファイバとの実装が容易になる効果があるのは実施例１、２、３で示したとおりである。本実施の形態はこの効果を活かし、従来にない光素子を提供するものである。
本発明からなる光素子を複数集め、１パッケージにすることの例である。低規模のカプラしか簡易にできなくとも、それの組み合わせを簡易にできるので、大規模カプラが容易に実現できる。その構成は第14図にて示した様にすれば良い。したがって、本発明は特に光部品の大規模化が容易であるので、大規模の光カプラが必要なシステムに特に有用である。
さらにこのような構成では、低規模の光部品同士を多数結び付ける場合、光ファイバが煩雑になる。この場合も、第15図に示すように、光導波路群101を設け、光のコネクタとして機能させると、実装上の煩雑さを容易にすることが可能である。
本実施の形態４にて述べた光スイッチは、次のようなシステムへ容易に用いることができる。例えばプロテクションスイッチ、または光クロスコネクト装置である。
プロテクションスイッチとは、あらかじめ伝送路に冗長性をもたせることによって、故障時に前記スイッチ切換えにより伝送路を支障なく運営できる機能の総称であり、伝送路全体の信頼性を高めるものである。特に光加入者線などのプロテクションスイッチには、低コストであることが望まれる。この点において、本発明からなる光スイッチを用いると、この点で効果がある。
クロスコネクト装置とは、敷設された物理的な伝送路の伝送帯域を、いくつかのパス容量に仮想的に分割するものである。このクロスコネクト装置の難点は、スイッチが電気スイッチであるために例えば150Mbpsの信号に落とさねばならず、そのために特にGbpsクラスの伝送路のパスの切換えには信号速度をそこまで落とすためのDEMUX装置、切換え後の信号をGbpsクラスまで上げるためのMUX装着が巨大になることである。ここで、本実施の形態４にて示した光スイッチを用いれば、パスクラスの信号速度で切替えが可能であり、その結果前記DEMUX装置並びにMUX装置が不要となり、全体として小型化、低コスト化が期待できる。このシステムを光クロスコネクトシステムと呼ぶ。
しかしながら、前記低コスト化の鍵を握るのは光スイッチのコストである。この場合、４入力４出力光スイッチや、８入力８出力光スイッチが用いられる。従来型光スイッチは、これまでに示してきたようにファイバ実装上の問題があり、低コストには実現できなかった。しかし本発明では、ファイバ実装が容易にできるので、安価に実現できる。低規模の光スイッチしか簡易にできなくとも、それの組み合わせを簡易にできるので、大規模スイッチが容易に実現できる。その構成は第14図または第15図にて示した様にすれば良い。したがって、本発明は特に光部品の大規模化が容易であり、さらに能動素子のファイバ実装も容易なので、他の光スイッチ応用システムに対して特に効果的である。
なお、以上のすべての実施の形態においては、光部品として光ファイバを用いて説明したが、基板に平行な光を入出射する機能を有するものでありさえすればよい。
また同様に、基板材料としては、Si−Ｖ溝を用いたが、同様の溝を精密に加工された硝子材料や有機材料等でもよい。
以上述べたごとく本発明によれば、有機材料からなるフィルムを貼付けるという簡易な平坦化方法によって、パッシブアライメントによる光ファイバ実装を極めて容易に実現できる効果がある。
産業上の利用可能性
本発明は有機材料からなるフィルムを貼付けるという簡易な平坦化方法によって、パッシブアライメントによる光ファイバ実装を極めて容易に実現でき、産業上の利用可能性は大きい。

Claims (3)

1. その表面の一部に光ファイバを位置決め又は固定するための溝が設けられた基板を準備し、
   前記溝上部の空隙を覆うように前記基板表面に有機材料からなるフィルムを貼り付け、
   前記フィルムを貼り付けることにより平坦化した前記溝上部の空隙上も含めた前記フィルム表面に有機材料からなる光伝送路を形成し、
   前記溝直上の前記フィルムおよび前記溝上部の前記光導波路を選択的に除去する工程を有することを特徴とする導電型光素子の製造方法。
2. 前記光導波路はシングルモード導波路であることを特徴とする請求項１記載の導電型光素子の製造方法。
3. 前記フィルムは前記光導波路の下部クラッド層として機能することを特徴とする請求項１または２記載の導電型光素子の製造方法。

Images