JP3672421B2 - Method for forming optical waveguide coupler - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光素子の光導波路結合器の構造およびその形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光素子における光導波路結合器の構造としては、文献(文献:1995年電子情報通信学会総合大会 予稿集C−213 光平面実装用Si基板へのファイバの無調整高精度実装用細分化Si−V溝の検討 水田聡等)に記載されているものがあった。この光導波路結合器によれば、Si基板上に形成されたSiO2 薄膜からなる光導波路と光ファイバのコア部分との位置合わせの調整をする必要がないように、Si基板上に光ファイバ固定用の溝が設けられている。この溝に光ファイバを固定すれば、光軸の位置合わせがなされ、さらに高精度実装することができる。このような接続部の構造を形成するには、少なくとも、Si基板に光導波層を設ける工程と、この光導波層をチャネル化して光導波路を形成する工程と、この光導波路の端面と光ファイバとが結合するように位置合わせをして、Si基板にエッチングにより光ファイバ固定用の溝を形成する工程とを含んでいる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような形成方法を用いて光導波路結合器を形成すると、形成に時間がかかり、工程数も多く、量産性が低い。
【0004】
しかも、光ファイバと光導波路との光軸の位置合わせを、形成する光導波路結合器1つ1つに対して、いちいち行わなければならないために形成作業が困難であった。
【0005】
このため、光導波路へ光ファイバを高精度に実装することができる光導波路結合器と、この光導波路結合器を容易に形成できる方法の出現が望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このため、この発明の光導波路結合器の形成方法によれば、光ファイバと光導波路の端面とを結合するための光導波路結合器を形成するにあたり、共通基板に光ファイバを固定するためのV溝と、凸型または凹型の光導波路形成部とを、同一のプレス加工により一度に形成する工程と、V溝及び光導波路形成部を含む共通基板の上面に光導波層含有層を形成する工程と、V溝と光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層含有層をダイシングして、光導波路および光導波路端面と、この光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する工程とを含んでいるのがよい。このとき、V溝及び光導波路形成部を形成する工程は、プレス加工により、V溝上に光導波層含有層が形成された状態で光ファイバと光導波路の端面とが正しく結合するように、V溝の形成される深さが調整される工程とするのがよい。プレス加工によって、共通基板に、光ファイバと光導波路との位置を決定するV溝と光導波路形成部とを一度に形成することができる。このような簡易な工程で、光導波路形成部の上側に光導波路を形成することができ、かつ滑らかな導波路端面を形成することができる。よって、工程数を減らし、かつ簡易な処理によって光導波路結合器を形成することができる。しかも、プレス加工の型の寸法を最初に設定してあるために、この型を用いてプレス加工を行えば、同一の光導波路結合部を形成する場合には、いちいち光ファイバと光導波路の位置合わせを行う必要がなくなる。したがって困難な位置合わせの手間を省くことができる。
【0018】
また、共通基板を結晶化ガラスまたはセラミックとし、光導波層含有層をSiO2 薄膜からなるクラッド層と、SiO2 に不純物を添加した材料を用いてクラッド層よりも屈折率を高くしてある薄膜からなる光導波層との多層膜で以て構成するのがよい。クラッド層によって光導波層への光の閉じ込め効果をより向上させることができる。また共通基板に用いられるセラミックは、例えばジルコニアのようなプレス加工が可能なものを用いる。
【0019】
また、共通基板を結晶化ガラスまたはセラミックとし、光導波層含有層を、共通基板よりも屈折率の高いポリマーからなる光導波層としてもよい。このとき用いるポリマーとしてはPMMA(ポリメタクリル酸メチル)等が好ましい。
【0020】
また、光導波路結合器を形成するにあたり、好ましくは、共通基板の上面に均一な膜厚で光導波層を形成する工程と、光導波層が設けられた共通基板に、光ファイバを固定するためのV溝と凸型または凹型の光導波路形成部とを、同一のプレス加工により、一度に形成する工程と、V溝と光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層をダイシングして、光導波路および光導波路端面と、当該光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する工程とを含み、V溝及び光導波路形成部を形成する工程は、プレス加工により、光導波路を光導波路形成部の凸型の上部または凹型の底部に形成し、光導波層を有するV溝を形成する工程とするのがよい。光導波層を共通基板上に均一の膜厚で堆積した後、プレス加工を行うので、光導波層の基板上における部分的な膜厚の差がなくなる。このため、さらに光ファイバと光導波路との位置合わせの精度が向上することが期待できる。この形成方法においてもまた、従来よりも工程数を減らすことができ、各工程での処理も簡易な処理にすることができる。また、光ファイバと光導波路との位置もプレス加工の型の寸法を設定するときに決められるので、同一の光導波路結合器を形成するときに、いちいち位置決めをしてV溝を設けたりする必要はなくなる。
【0021】
また、上述した方法で光導波路結合器を形成する場合、好ましくは、共通基板をガラス、結晶化ガラス、またはセラミックを材料として形成し、光導波層を共通基板よりも屈折率を高くしたガラスを材料として形成するのがよい。共通基板および光導波層はプレス加工に適した上記の材料とするのがよい。
【0022】
また、共通基板をプラスチックを材料として形成し、光導波層を共通基板よりも屈折率を高くした材料を用いて形成してもよい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照してこの発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は発明を理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎず、したがって発明を図示例に限定するものではない。また、図において、図を分かり易くするために断面を示すハッチング(斜線)は一部分を除き省略してある。
【0024】
<第1の実施の形態>
第1の実施の形態として、例えば、共通基板上に一本の直線形状の光導波路を具え、この光導波路の両端に光ファイバを接続させるような光導波路結合器につき、図を参照して説明する。図2〜図4は、この発明の光導波路結合器を形成する主要な工程を概略的に示す図で、図2(A)〜(D)は光導波路結合器を上から見た平面図で示してあり、図3(A)〜(D)は、図2(A)〜(D)のX−X線に沿って切った切り口を示す断面図である。図4(A)〜(D)は、図2(A)〜(D)のY−Y線に沿って切った切り口を示す断面図である。
【0025】
この光導波路結合器は以下のようにして形成する。
【0026】
まず、プレス加工を用いて、共通基板11にV溝13と光導波路形成部15とを形成する。
【0027】
この実施の形態では、まず、光ファイバと光導波路とが好ましく接続するように、光ファイバが固定されるV溝13と光導波路が形成される部分15(光導波路形成部と称する。)とを共通基板11に同一工程で形成する。この例では、図2(A)および図3(A)に示すように、共通基板11に、凸型の直線形状の光導波路形成部15と、この光導波路形成部15の直線の両端(端部15aおよび端部15b)とそれぞれつながるV溝13とを形成する。
【0028】
光ファイバと光導波路とは光の接続ロスをできるだけ低減させるように接続する必要がある。このため、ここでは光ファイバのコア端面が光導波路端面に50〜100%重なるような位置に、光ファイバおよび光導波路が設けられるように、プレス加工の型の寸法を定める。最終的な型の寸法は実験を繰り返すことによって決められる。なお、この実施の形態では、光導波路の直線に沿った方向の共通基板11の長さLを2cm、光導波路の幅の方向の共通基板11の長さMを1cm、V溝13の長さNを5mm、V溝13の幅Oを150μm(図2(A)参照。)、V溝13の深さPを129μm、共通基板11の底面からV溝13の上側までの高さQを600μm、共通基板11の底面から凸状の光導波路形成部15の下側までの高さRを500μm(図3(A)参照。)、光導波路形成部15の高さSを6μm(図4(A)参照。)、光導波路形成部15の幅Tを4μm(図3(A)参照。)、光導波路形成部15の長さUを1cm(図4(A)参照。)となるようにプレス加工の型の寸法を定めた。また、共通基板11の材料として結晶化ガラスを使用し、ここでは、日本ガイシ株式会社製のミラクロンPPあるいはミラクロンPHを使用した。また、プレス加工処理において、共通基板11の材料を型に入れた後、加圧することによって成形する(図2(A)、図3(A)および図4(A)参照。)。
【0029】
次に、共通基板の上面に光導波層含有層を形成する。
【0030】
この実施の形態では、光導波層含有層17を、クラッド層とこのクラッド層よりも屈折率を1%高くしてある光導波層との多層膜とで構成する(図示せず。)。この実施の形態では、光導波路を単一モードにするために、クラッド層と光導波層との屈折率差を1%にしている。クラッド層はSiO2 薄膜とし、光導波層は屈折率を高くするためにSiO2 にGeを混入させた膜とする。プレス加工された共通基板11の上面にこの光導波層含有層17である多層膜を4μmの厚さでCVD法を用いて形成する(図2(B)、図3(B)および図4(B)参照。)。
【0031】
次に、V溝と光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層含有層をダイシングして、光導波路および光導波路端面と、この光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する。
【0032】
ここでは、V溝13と光導波路形成部15との境界の、光導波層含有層17をダイシングするが、このダイシングを少し過剰に行うために光導波層含有層17の下にある共通基板11に数十μm程度の溝19が形成される。この溝19の幅Vは40μmとする。ダイシングによって光導波路21および光導波路端面21aが形成される(図2(C)、図3(C)および図4(C)参照。)。この光導波路21はチャネル型光導波路となっている。
【0033】
以上の工程で、光導波路結合器を形成することができる。
【0034】
これにより、光ファイバと光導波路との位置合わせと、共通基板へのV溝の形成と、共通基板への光導波路形成部の形成を、同一の工程で行うことができるために、光導波路結合器を形成するための工程数を減らし、かつ簡易な処理によって光導波路結合器を形成することができる。しかも、プレス加工の型の寸法を最初に設定してあるために、この型を用いてプレス加工を行えば、同一の光導波路結合部を形成する場合には、いちいち光ファイバと光導波路の位置合わせを行う必要がなくなる。したがって困難な位置合わせの手間を省くことができる。
【0035】
上述した工程で形成した光導波路結合器の構造の一例を、図1を参照して説明する。図1は、第1の実施の形態の光導波路結合器の概略的な斜視図である。
【0036】
この光導波路結合器は、共通基板11と、この共通基板11に形成されたV溝13と、共通基板11に形成されていて、V溝13の一端と対向する端部(15aまたは15b)を有する凸型の光導波路形成部15と、この光導波路形成部15に形成されているチャネル型光導波路21とを具えている。
【0037】
なお、共通基板11の材料は結晶化ガラスであり、チャネル型光導波路21は、クラッド層と光導波層との多層膜で以て構成してあり、このクラッド層はSiO2 薄膜からなり、光導波層は、SiO2 にGeを添加してクラッド層よりも屈折率を1%高くしてある薄膜からなっている。また、凸型の光導波路形成部15は、その断面形状が四角形となるようにしてある。また、溝19は光導波路21と光導波路端面を形成するためのダイシングにより形成されたものである。
【0038】
共通基板11に光ファイバを固定するためのV溝13と、光導波路形成部15が形成されているために、この光導波路形成部15の上に光導波層含有層17(あるいは光導波層31)を設ければ、容易に光導波路21を形成することができる。また、この光導波路結合器のV溝13に光ファイバを固定するだけで、光ファイバのコア端面と光導波路端面とが対向して光軸の位置合わせがなされる。よって、光導波路への光ファイバの実装は容易でかつ高精度に行うことができる。
【0039】
この光導波路結合器に光ファイバ23を接続すると、図2(D)、図3(D)および図4(D)に示されるような構造体が得られる。この実施の形態の光導波路結合器に接続させる光ファイバ23は、例えば、直径が125μm、コア25の直径が8μmのものを使用する。また、光ファイバ23のV溝13への固定は、ここではエポキシ樹脂を接着剤として用いて行う。
【0040】
この光ファイバ23のコア端面25aはチャネル型光導波路21の光導波路端面21aと対向していて、この光導波路端面21aのコア端面25aと対向する面積が、コア端面25aの全面積の50%以上となっている。
【0041】
この結果、共通基板の材料に結晶化ガラスを用いているので、誤差が1μm以下という精度でプレス加工による成形を行うことができる。
【0042】
また、チャネル型光導波路は、光導波層の周囲にクラッド層があるという構造であるため、光導波層への光の閉じ込め効果を向上させることができる。
【0043】
また、光導波路端面の、コア端面と対向する領域の面積がコア端面の全面積の少なくとも50%以上となっている。これにより、この実施の形態の光導波路結合器においては、光の接続ロスは少ないとされ、光導波路へ光ファイバを高精度に実装することができているといえる。
【0044】
また、この実施の形態の光導波路結合器において、共通基板には、プレス加工の可能な、セラミック、プラスチックおよびガラスを用いてもよい。また、チャネル型光導波路には、共通基板よりも屈折率の高い、ポリメタクリル酸メチル等のポリマーを用いてもよい。
【0045】
また、光導波路形成部は、凸型でなくて凹型としてもよい。この場合、少なくとも凹部内に光導波層を形成して、この光導波層がチャネル型光導波路となる。また、この凸型もしくは凹型の光導波路形成部の断面形状は、三角形でも四角形でも台形でも半円形としてもよい。
【0046】
<第2の実施の形態>
第2の実施の形態として、光導波路形成部の断面形状が凹型の四角形となっている他は第1の実施の形態で説明した光導波路結合器と同じ構造の光導波路結合器につき、図5を参照して説明する。図5は、第1の実施の形態の図3に対応する、主要工程段階での概略的な断面図である。
【0047】
以下、第1の実施の形態と相違する点につき説明し、第1の実施の形態と同様の点についてはその詳細な説明を省略する。
【0048】
まず、共通基板の上面に光導波層を形成する。
【0049】
この実施の形態では、共通基板11の材料としてガラスを用いる。この共通基板11の平坦な上面に均一な膜厚で、例えば共通基板11とは組成を変えることにより共通基板11よりも屈折率を高くしてあるガラスで以て光導波層31を形成する(図5(A))。この光導波層31はゾルゲル法やスパッタ法を用いて形成するのがよい。
【0050】
次に、光導波層31が設けられた共通基板11に対してプレス加工を行って、V溝13と光導波路形成部15とを形成する。
【0051】
光導波路形成部15は、その断面形状が凹型の四角形となっている。このプレス加工の型は、光導波路形成部15の凹型部分内の光導波層31とV溝13に固定する光ファイバのコアとが良好な接続となるように、予め実験を行って寸法を決めてある。このプレス加工によって共通基板11および光導波層31にV溝13と光導波路形成部15が形成される(図5(B))。
【0052】
次に、第1の実施の形態と同様にして、V溝13と光導波路形成部15との境界の、少なくとも光導波層31をダイシングして、光導波路21および光導波路端面と、この光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する。
【0053】
このダイシングによって滑らかな光導波路端面が形成される。また、共通基板11に溝19が形成される。
【0054】
以上の工程で光導波路結合器が形成されて、この光導波路結合器のV溝13に光ファイバ23をエポキシ樹脂等で固定すると、図5(C)に示すような断面の構造体が得られる。この光ファイバのコア25と光導波路端面とは、プレス加工の型で位置合わせがなされているため、光接続ロスが低減された、良好な接続となっている。
【0055】
上述した形成方法で光導波路結合器を形成すれば、光導波層を共通基板上に均一の膜厚で堆積した後、プレス加工を行うので、光導波層の基板上における部分的な膜厚の差がなくなる。このため、さらに光ファイバと光導波路との位置合わせの精度が向上することが期待できる。
【0056】
この形成方法においてもまた、従来よりも工程数を減らすことができ、各工程での処理も簡易な処理にすることができる。また、光ファイバと光導波路との位置もプレス加工の型の寸法を設定するときに決められるので、同一の光導波路結合器を形成するときに、いちいち位置決めをしてV溝を設けたりする必要はなくなる。
【0057】
また、この実施の形態の光導波路結合器において、好ましくは、共通基板を、結晶化ガラス、またはセラミックを材料として形成してもよい。また、光導波層を共通基板よりも屈折率を高くしたガラスを材料として形成してもよい。これらの共通基板および光導波層の材料はプレス加工に適している。
【0058】
また、共通基板をプラスチックを材料として形成し、光導波層を共通基板よりも屈折率を高くした材料を用いて形成してもよい。
【0059】
また、光導波路形成部は凸型としてもよく、凹型または凸型の断面の形状は、三角形、四角形、台形または半円形とするのがよい。
【0060】
【発明の効果】
上述した説明から明らかなように、この発明の光導波路結合器によれば、共通基板と、この共通基板に形成されたV溝と、共通基板に形成されていて、V溝の一端と対向する端部を有する凸型または凹型の光導波路形成部と、この光導波路形成部に形成されているチャネル型光導波路とを具えていることを特徴とする。
【0061】
共通基板に光ファイバを固定するためのV溝と、光導波路形成部が形成されているために、この光導波路形成部上に光導波層を設ければ、容易に光導波路を形成することができる。また、この光導波路結合器のV溝に光ファイバを固定するだけで、光ファイバのコア端面と光導波路端面とが対向して光軸の位置合わせがなされる。よって、光導波路への光ファイバの実装は容易でかつ高精度に行うことができる。
【0062】
また、この光導波路結合器を形成するにあたり、プレス加工を用いて、共通基板にV溝と光導波路形成部とを形成する工程と、共通基板の上面に光導波層含有層を形成する工程と、V溝と光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層含有層をダイシングして、光導波路および光導波路端面と、この光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する工程とを含んでいるのがよい。
【0063】
プレス加工によって、共通基板に、光ファイバと光導波路との位置を決定するV溝と光導波路形成部とを一度に形成することができる。次に、この共通基板上にCVD等で設定された膜厚で光導波層含有層を設けた後、V溝と光導波路形成部との境界の光導波層含有層をダイシングするという簡易な工程で、光導波路形成部の上側に光導波路を形成することができ、かつ滑らかな導波路端面を形成することができる。よって、工程数を減らし、かつ簡易な処理によって光導波路結合器を形成することができる。しかも、プレス加工の型の寸法を最初に設定してあるために、この型を用いてプレス加工を行えば、同一の光導波路結合器を形成する場合には、いちいち光ファイバと光導波路の位置合わせを行う必要がなくなる。したがって困難な位置合わせの手間を省くことができる。
【0064】
このため、光導波路へ光ファイバを高精度に実装することができる光導波路結合器で、しかも、この光導波路結合器を容易に、かつ工程数を減らして形成することができる。したがって、量産性の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の説明に供する、光導波路結合器の概略的な斜視図である。
【図2】第1の実施の形態の説明に供する、光導波路結合器を上から見た平面図であり、概略的な工程図である。
【図3】第1の実施の形態の説明に供する、光導波路結合器の概略的な工程断面図(その1)である。
【図4】第1の実施の形態の説明に供する、光導波路結合器の概略的な工程断面図(その2)である。
【図5】第2の実施の形態の説明に供する、図3に対応する光導波路結合器の概略的な工程断面図である。
【符号の説明】
11:共通基板
13:V溝
15:光導波路形成部
15a,15b:光導波路形成部の直線の端部
17:光導波層含有層
19:溝
21:光導波路、チャネル型光導波路
21a:光導波路端面
23:光ファイバ
25:コア
25a:コア端面
31:光導波層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of an optical waveguide coupler of an optical element and a method for forming the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a structure of an optical waveguide coupler in an optical element, there is a literature (Reference: Proceedings of the IEICE General Conference 1995) C-213 Subdivided Si for non-adjustment high-precision mounting of fiber on Si substrate for optical planar mounting -Study on V-groove) According to this optical waveguide coupler, the optical fiber is fixed on the Si substrate so that it is not necessary to adjust the alignment between the optical waveguide made of the SiO 2 thin film formed on the Si substrate and the core portion of the optical fiber. Grooves are provided. If an optical fiber is fixed in this groove, the optical axis is aligned and mounting can be performed with higher accuracy. In order to form such a connection structure, at least a step of providing an optical waveguide layer on the Si substrate, a step of forming the optical waveguide by channeling the optical waveguide layer, an end face of the optical waveguide, and an optical fiber And a step of forming a groove for fixing an optical fiber by etching on a Si substrate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an optical waveguide coupler is formed using the above-described forming method, it takes time to form, the number of steps is large, and mass productivity is low.
[0004]
Moreover, since the alignment of the optical axes of the optical fiber and the optical waveguide must be performed for each optical waveguide coupler to be formed, the forming operation is difficult.
[0005]
For this reason, the advent of an optical waveguide coupler that can mount an optical fiber on an optical waveguide with high accuracy and a method that can easily form the optical waveguide coupler has been desired.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, according to the method for forming an optical waveguide coupler of the present invention, in forming an optical waveguide coupler for coupling an optical fiber and an end face of the optical waveguide, a V for fixing the optical fiber to the common substrate is used. a groove, a convex or concave optical waveguide forming section to form a step of forming at once by pressing the same, the optical waveguide layer containing layer on the upper surface of the common substrate including a V groove and an optical waveguide forming section And dicing at least the optical waveguide layer-containing layer at the boundary between the V-groove and the optical waveguide forming portion to form the optical waveguide and the optical waveguide end face, and the V-groove end face facing the optical waveguide end face. It is good to contain. At this time, the step of forming the V-groove and the optical waveguide forming portion is performed by pressing so that the optical fiber and the end face of the optical waveguide are correctly coupled with the optical waveguide layer-containing layer formed on the V-groove. It is preferable that the depth at which the groove is formed is adjusted. By pressing, the V-groove and the optical waveguide forming portion for determining the positions of the optical fiber and the optical waveguide can be formed at a time on the common substrate. With such a simple process, the optical waveguide can be formed on the upper side of the optical waveguide forming portion, and a smooth waveguide end face can be formed. Therefore, the number of steps can be reduced, and the optical waveguide coupler can be formed by simple processing. In addition, since the dimensions of the pressing mold are initially set, if the pressing process is performed using this mold, the positions of the optical fiber and the optical waveguide are formed one by one when the same optical waveguide coupling portion is formed. There is no need to match. Therefore, it is possible to save the trouble of difficult alignment.
[0018]
Further, a thin film having a refractive index higher than that of the clad layer using a crystallized glass or ceramic as the common substrate, a clad layer made of SiO 2 thin film as the optical waveguide layer-containing layer, and a material in which impurities are added to SiO 2 A multilayer film with an optical waveguide layer made of The clad layer can further improve the light confinement effect in the optical waveguide layer. As the ceramic used for the common substrate, for example, zirconia capable of press working is used.
[0019]
The common substrate may be crystallized glass or ceramic, and the optical waveguide layer-containing layer may be an optical waveguide layer made of a polymer having a higher refractive index than the common substrate. As the polymer used at this time, PMMA (polymethyl methacrylate) or the like is preferable.
[0020]
In forming the optical waveguide coupler, it is preferable to form an optical waveguide layer with a uniform film thickness on the upper surface of the common substrate, and to fix the optical fiber to the common substrate provided with the optical waveguide layer. Forming a V-groove and a convex or concave optical waveguide forming portion at the same time by the same pressing process, and dicing at least the optical waveguide layer at the boundary between the V-groove and the optical waveguide forming portion, an optical waveguide and the optical waveguide end face, viewing including the step of forming the said optical waveguide end face facing the V groove end surfaces, forming a V groove and the optical waveguide forming section, by press working, the optical waveguide in the optical waveguide A step of forming a V-groove having an optical waveguide layer is preferably formed on the convex upper portion or the concave bottom portion of the formation portion. Since the optical waveguide layer is deposited on the common substrate with a uniform film thickness and then pressed, a partial difference in film thickness on the substrate of the optical waveguide layer is eliminated. For this reason, it can be expected that the alignment accuracy between the optical fiber and the optical waveguide is further improved. Also in this forming method, the number of steps can be reduced as compared with the conventional method, and the processing in each step can be simplified. Further, since the positions of the optical fiber and the optical waveguide are also determined when setting the dimensions of the press mold, it is necessary to position each time and form a V-groove when forming the same optical waveguide coupler. Will disappear.
[0021]
In the case of forming the optical waveguide coupler by the above-described method, preferably, the common substrate is made of glass, crystallized glass, or ceramic, and the optical waveguide layer is made of glass having a refractive index higher than that of the common substrate. It is good to form as a material. The common substrate and the optical waveguide layer are preferably made of the above materials suitable for press working.
[0022]
Alternatively, the common substrate may be formed using plastic as a material, and the optical waveguide layer may be formed using a material having a refractive index higher than that of the common substrate.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is only schematically shown to the extent that the invention can be understood, and therefore the invention is not limited to the illustrated examples. Further, in the drawing, hatching (hatched lines) indicating a cross section is omitted except for a part for easy understanding of the drawing.
[0024]
<First Embodiment>
As a first embodiment, for example, an optical waveguide coupler having a single optical waveguide on a common substrate and connecting optical fibers to both ends of the optical waveguide will be described with reference to the drawings. To do. 2 to 4 are diagrams schematically showing main processes for forming the optical waveguide coupler of the present invention, and FIGS. 2A to 2D are plan views of the optical waveguide coupler as viewed from above. 3 (A) to 3 (D) are cross-sectional views showing cut surfaces cut along the line XX of FIGS. 2 (A) to 2 (D). 4 (A) to 4 (D) are cross-sectional views showing cut surfaces cut along the YY line in FIGS. 2 (A) to 2 (D).
[0025]
This optical waveguide coupler is formed as follows.
[0026]
First, the V-
[0027]
In this embodiment, first, the V-
[0028]
It is necessary to connect the optical fiber and the optical waveguide so as to reduce the connection loss of light as much as possible. For this reason, here, the dimensions of the pressing mold are determined so that the optical fiber and the optical waveguide are provided at a position where the core end surface of the optical fiber overlaps the optical waveguide end surface by 50 to 100%. The final mold dimensions are determined by repeating the experiment. In this embodiment, the length L of the
[0029]
Next, an optical waveguide layer-containing layer is formed on the upper surface of the common substrate.
[0030]
In this embodiment, the optical waveguide layer-containing
[0031]
Next, at least the optical waveguide layer-containing layer at the boundary between the V groove and the optical waveguide forming portion is diced to form the optical waveguide and the optical waveguide end face, and the V groove end face facing the optical waveguide end face.
[0032]
Here, the optical waveguide layer-containing
[0033]
Through the above steps, an optical waveguide coupler can be formed.
[0034]
As a result, the alignment of the optical fiber and the optical waveguide, the formation of the V-groove on the common substrate, and the formation of the optical waveguide forming portion on the common substrate can be performed in the same process. An optical waveguide coupler can be formed by reducing the number of steps for forming the device and by simple processing. In addition, since the dimensions of the pressing mold are initially set, if the pressing process is performed using this mold, the positions of the optical fiber and the optical waveguide are formed one by one when the same optical waveguide coupling portion is formed. There is no need to match. Therefore, it is possible to save the trouble of difficult alignment.
[0035]
An example of the structure of the optical waveguide coupler formed in the above-described process will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic perspective view of the optical waveguide coupler according to the first embodiment.
[0036]
This optical waveguide coupler includes a
[0037]
The material of the
[0038]
Since the V-
[0039]
When the
[0040]
The
[0041]
As a result, since crystallized glass is used as the material for the common substrate, molding by press working can be performed with an accuracy of an error of 1 μm or less.
[0042]
In addition, since the channel type optical waveguide has a structure in which a cladding layer is provided around the optical waveguide layer, the effect of confining light in the optical waveguide layer can be improved.
[0043]
Further, the area of the region of the optical waveguide end face facing the core end face is at least 50% or more of the total area of the core end face. Thereby, in the optical waveguide coupler of this embodiment, it is said that there is little light connection loss, and it can be said that the optical fiber can be mounted on the optical waveguide with high accuracy.
[0044]
In the optical waveguide coupler of this embodiment, ceramic, plastic, and glass that can be pressed may be used for the common substrate. In addition, a polymer such as polymethyl methacrylate having a higher refractive index than that of the common substrate may be used for the channel type optical waveguide.
[0045]
Further, the optical waveguide forming portion may be a concave shape instead of a convex shape. In this case, an optical waveguide layer is formed at least in the recess, and this optical waveguide layer becomes a channel-type optical waveguide. The cross-sectional shape of the convex or concave optical waveguide forming portion may be triangular, quadrangular, trapezoidal, or semicircular.
[0046]
<Second Embodiment>
As a second embodiment, an optical waveguide coupler having the same structure as that of the optical waveguide coupler described in the first embodiment is shown in FIG. Will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view at a main process step corresponding to FIG. 3 of the first embodiment.
[0047]
Hereinafter, differences from the first embodiment will be described, and detailed description of points similar to those of the first embodiment will be omitted.
[0048]
First, an optical waveguide layer is formed on the upper surface of the common substrate.
[0049]
In this embodiment, glass is used as the material of the
[0050]
Next, the V-
[0051]
The optical
[0052]
Next, as in the first embodiment, at least the
[0053]
A smooth optical waveguide end face is formed by this dicing. A
[0054]
When the optical waveguide coupler is formed by the above steps, and the
[0055]
If the optical waveguide coupler is formed by the above-described forming method, the optical waveguide layer is deposited with a uniform thickness on the common substrate and then pressed, so that the partial thickness of the optical waveguide layer on the substrate is reduced. The difference disappears. For this reason, it can be expected that the alignment accuracy between the optical fiber and the optical waveguide is further improved.
[0056]
Also in this forming method, the number of steps can be reduced as compared with the conventional method, and the processing in each step can be simplified. Further, since the positions of the optical fiber and the optical waveguide are also determined when setting the dimensions of the press mold, it is necessary to position each time and form a V-groove when forming the same optical waveguide coupler. Will disappear.
[0057]
In the optical waveguide coupler of this embodiment, preferably, the common substrate may be formed using crystallized glass or ceramic as a material. Further, the optical waveguide layer may be formed of glass having a refractive index higher than that of the common substrate. These common substrate and optical waveguide layer materials are suitable for press working.
[0058]
Alternatively, the common substrate may be formed using plastic as a material, and the optical waveguide layer may be formed using a material having a refractive index higher than that of the common substrate.
[0059]
The optical waveguide forming portion may be convex, and the concave or convex cross-sectional shape may be a triangle, a quadrangle, a trapezoid, or a semicircle.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the optical waveguide coupler of the present invention, the common substrate, the V-groove formed in the common substrate, and the common substrate are formed so as to face one end of the V-groove. A convex or concave optical waveguide forming portion having an end portion and a channel type optical waveguide formed in the optical waveguide forming portion are provided.
[0061]
Since the V-groove for fixing the optical fiber to the common substrate and the optical waveguide forming portion are formed, the optical waveguide can be easily formed by providing an optical waveguide layer on the optical waveguide forming portion. it can. Further, only by fixing the optical fiber in the V groove of the optical waveguide coupler, the core end face of the optical fiber and the end face of the optical waveguide face each other and the optical axis is aligned. Therefore, the optical fiber can be easily mounted on the optical waveguide with high accuracy.
[0062]
Further, in forming this optical waveguide coupler, a step of forming a V-groove and an optical waveguide forming portion on a common substrate using press working, and a step of forming an optical waveguide layer-containing layer on the upper surface of the common substrate; And dicing at least the optical waveguide layer-containing layer at the boundary between the V groove and the optical waveguide forming portion to form the optical waveguide and the optical waveguide end face, and the V groove end face facing the optical waveguide end face. It is good to be out.
[0063]
By pressing, the V-groove and the optical waveguide forming portion for determining the positions of the optical fiber and the optical waveguide can be formed at a time on the common substrate. Next, after providing the optical waveguide layer-containing layer with a film thickness set by CVD or the like on this common substrate, a simple process of dicing the optical waveguide layer-containing layer at the boundary between the V groove and the optical waveguide forming portion Thus, the optical waveguide can be formed above the optical waveguide forming portion, and a smooth waveguide end face can be formed. Therefore, the number of steps can be reduced, and the optical waveguide coupler can be formed by simple processing. In addition, since the dimensions of the pressing mold are initially set, if pressing is performed using this mold, the position of the optical fiber and the optical waveguide will be different each time when forming the same optical waveguide coupler. There is no need to match. Therefore, the trouble of difficult alignment can be saved.
[0064]
For this reason, it is possible to form an optical waveguide coupler which can mount an optical fiber on the optical waveguide with high accuracy, and to easily form the optical waveguide coupler with a reduced number of processes. Therefore, the mass productivity can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of an optical waveguide coupler for explaining the first embodiment.
FIG. 2 is a plan view of an optical waveguide coupler as viewed from above for explaining the first embodiment, and is a schematic process diagram.
FIG. 3 is a schematic process cross-sectional view (No. 1) of the optical waveguide coupler for explaining the first embodiment;
FIG. 4 is a schematic process cross-sectional view (No. 2) of the optical waveguide coupler for explaining the first embodiment;
FIG. 5 is a schematic process cross-sectional view of the optical waveguide coupler corresponding to FIG. 3 for explaining the second embodiment;
[Explanation of symbols]
11: common substrate 13: V-groove 15: optical waveguide forming portions 15a, 15b: straight end portions of the optical waveguide forming portion 17: optical waveguide layer-containing layer 19: groove 21: optical waveguide, channel-type
Claims (6)
共通基板に前記光ファイバを固定するためのV溝と、凸型または凹型の光導波路形成部とを、同一のプレス加工により一度に形成する工程と、
前記V溝及び前記光導波路形成部を含む前記共通基板の上面に光導波層含有層を形成する工程と、
前記V溝と前記光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層含有層をダイシングして、前記光導波路および光導波路端面と、当該光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する工程とを含み、
前記V溝及び前記光導波路形成部を形成する工程は、前記プレス加工により、前記V溝上に前記光導波層含有層が形成された状態で前記光ファイバと前記光導波路の端面とが正しく結合するように、V溝の形成される深さが調整される工程であること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。 In forming the optical waveguide coupler for coupling the optical fiber and the end face of the optical waveguide,
Forming a V-groove for fixing the optical fiber on the common substrate and a convex or concave optical waveguide forming portion at the same time by the same pressing process;
Forming an optical waveguide layer-containing layer on an upper surface of the common substrate including the V-groove and the optical waveguide forming portion ;
The boundary between said V-groove the optical waveguide forming section, and forming at least by dicing the optical waveguide layer containing layer, and the optical waveguide and the optical waveguide end faces, the optical waveguide end face facing the V groove end surfaces only including,
In the step of forming the V-groove and the optical waveguide forming portion, the optical fiber and the end face of the optical waveguide are correctly coupled with the optical waveguide layer-containing layer formed on the V-groove by the press working. As described above, the method for forming an optical waveguide coupler is characterized in that the depth at which the V-groove is formed is adjusted .
前記共通基板を結晶化ガラスまたはセラミックとし、前記光導波層含有層を、SiO2 薄膜からなるクラッド層と、SiO2 に不純物を添加した材料を用いて前記クラッド層よりも屈折率を最大でも3%高くしてある薄膜からなる光導波層との多層膜で以て構成すること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。In the optical waveguide coupler formation method according to claim 1,
The common substrate is made of crystallized glass or ceramic, and the optical waveguide layer-containing layer is made of a clad layer made of SiO 2 thin film and a material in which impurities are added to SiO 2 , and has a refractive index of 3 or less than the clad layer. %. A method for forming an optical waveguide coupler, comprising: a multilayer film with an optical waveguide layer comprising a thin film having a high height.
前記共通基板を結晶化ガラスまたはセラミックとし、前記光導波層含有層を、前記共通基板よりも屈折率が最大でも3%高いポリマーからなる光導波層とすること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。In the optical waveguide coupler formation method according to claim 1,
Optical waveguide coupler formation characterized in that the common substrate is crystallized glass or ceramic, and the optical waveguide layer-containing layer is an optical waveguide layer made of a polymer having a refractive index 3% higher than that of the common substrate. Method.
共通基板の上面に均一な膜厚で光導波層を形成する工程と、
該光導波層が設けられた共通基板に、前記光ファイバを固定するためのV溝と凸型または凹型の光導波路形成部とを、同一のプレス加工により、一度に形成する工程と、
前記V溝と前記光導波路形成部との境界の、少なくとも光導波層をダイシングして、前記光導波路および光導波路端面と、当該光導波路端面と対向するV溝端面とを形成する工程とを含み、
前記V溝及び前記光導波路形成部を形成する工程は、前記プレス加工により、前記光導波路を前記光導波路形成部の凸型の上部または凹型の底部に形成し、前記光導波層を有する前記V溝を形成する工程であること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。 In forming the optical waveguide coupler for coupling the optical fiber and the end face of the optical waveguide,
Forming an optical waveguide layer with a uniform film thickness on the upper surface of the common substrate;
Forming a V-groove and a convex or concave optical waveguide forming portion for fixing the optical fiber on the common substrate provided with the optical waveguide layer at the same time by the same pressing process;
The boundary between said V-groove the optical waveguide forming section, by dicing the at least optical waveguide layer, including said optical waveguide and the optical waveguide end face, and forming a the optical waveguide end face facing the V groove end surfaces See
In the step of forming the V-groove and the optical waveguide forming portion, the optical waveguide is formed on the convex upper portion or the concave bottom portion of the optical waveguide forming portion by the press working, and the V having the optical waveguide layer is formed. An optical waveguide coupler forming method characterized by being a step of forming a groove .
前記共通基板をガラス、結晶化ガラス、またはセラミックを材料として形成し、前記光導波層を前記共通基板よりも屈折率を最大でも3%高くしたガラスを材料として形成すること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。In the optical waveguide coupler formation method according to claim 4,
An optical waveguide characterized in that the common substrate is formed of glass, crystallized glass, or ceramic, and the optical waveguide layer is formed of glass having a refractive index that is 3% higher than that of the common substrate. A coupler forming method.
前記共通基板をプラスチックを材料として形成し、前記光導波層を前記共通基板よりも屈折率を最大でも3%高くした材料を用いて形成すること
を特徴とする光導波路結合器形成方法。In the optical waveguide coupler formation method according to claim 4,
A method for forming an optical waveguide coupler, wherein the common substrate is formed using plastic as a material, and the optical waveguide layer is formed using a material having a refractive index that is 3% higher than the common substrate.
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