JP4795790B2

JP4795790B2 - 光デバイス及び光結合方法

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Publication number: JP4795790B2
Application number: JP2005361376A
Authority: JP
Inventors: 明夫菅間
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-12-15
Filing date: 2005-12-15
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2025-12-15
Also published as: JP2007163919A

Description

本発明は、高速且つ大容量の信号伝送を必要とする光通信システムにおいて使用される光デバイス及び光結合方法に関する。

光通信は高速且つ大容量の信号伝送に適しており、長距離の基幹通信システムでは既に実用化されている。このような通信システムにおいて、信号の伝送経路を切換える信号切換装置は必須のデバイスである。従来の通信システムでは、光信号を一旦電気信号に変換してから半導体スイッチで信号の伝送経路を切換え、その後再び光信号に変換する方式が広く使用されていた。しかし、近年、光通信のより一層の高速化及び大容量化が進んでいるため、半導体スイッチでは対応できなくなってきている。そこで、光信号のままで伝送経路の切換えができる光スイッチの開発が進められている。

本願発明者等は、特許文献１において、電気光学効果を利用して光信号の伝送経路を切換える光スイッチを提案している。図１（ａ）はその光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。

この光スイッチは、入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、入射側光偏向素子部１０３、共通導波路１０４、出射側光偏向素子部１０５、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７により構成されている。入射側光導波路部１０１、コリメート部１０２、共通導波路１０４、集光部１０６及び出射側光導波路部１０７は基板１００上に光学膜を積層することにより形成されている。また、入射側光偏向素子部１０３及び出射側光偏向素子部１０５は電気光学効果を示す材料を用いて形成された後、基板１００上に搭載される。

入射側光導波路部１０１は、ｎ本（図１に示す例では、ｎ＝４）の光導波路（コア層）１０１ａと、これらの光導波路１０１ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０１ａ内に閉じ込めるクラッド層１０１ｂとにより構成されている。出射側光導波路部１０７も、これと同様に、複数本の光導波路（コア層）１０７ａと、これらの光導波路１０７ａを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路１０７ａ内に閉じ込めるクラッド層１０７ｂとにより構成されている。

コリメート部１０２は、ｎ組のコリメートレンズ１０２ａにより構成されている。これらのコリメートレンズ１０２ａは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。光導波路１０１ａから出射された光は放射状に広がるが、コリメートレンズ１０２ａによって平行光となる。

入射側光偏向素子部１０３にはｎ組の光偏向素子１０３ａが設けられている。各光偏向素子１０３ａは光導波路を上下方向から挟む一対の楔状電極を有しており、電気光学効果を利用して光信号の伝搬方向を変更する。この例では、各伝送経路毎に４個の光偏向素子１０３ａが伝送経路に沿って楔状電極の向きを交互に変えて配置されている。

共通導波路１０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ（slab）導波路で構成されている。この共通導波路１０４には入射側光偏向素子部１０３から出力された複数の光信号が同時に通るが、これらの光信号は共通導波路１０４内を決められた方向に直進するので、他の光信号と干渉することなく出射側光偏向素子部１０５に伝達される。

出射側光偏向素子部１０５にはｎ組の光偏向素子１０５ａが設けられている。これらの光偏向素子１０５ａは、共通導波路１０４を通って光偏向素子１０５ａに到達した光を、光導波路１０７ａに平行な方向に偏向する。この出射側光偏向素子部１０５は、入射側光偏向素子部１０３と同様の構造を有している。

集光部１０６は、ｎ組の集光レンズ１０６ａにより構成されている。これらの集光レンズ１０６ａも、コリメートレンズ１０３ａと同様に、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。これらの集光レンズ１０６ａは、光偏向素子１０５ａを通過した光を集光して光導波路１０７に導くという働きがある。

このように構成された光スイッチにおいて、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに電圧が印加されていないときには、ｉ番目（ｉは１〜４の任意の整数）の光導波路１０１ａに入射された光信号は、コリメートレンズ１０２ａにより平行光に変換された後、光偏向素子１０３ａ、共通導波路１０４及び光偏向素子１０５ａを直進し、集光レンズ１０６ａにより集光されて、ｉ番目の光導波路１０７ａに伝達される。

一方、光偏向素子１０３ａ，１０５ａに所定の電圧を印加すると、ｉ番目の光導波路１０１ａに入射された光信号は、光偏向素子１０３ａで電圧に応じた角度で進行方向が曲げられる。そして、共通導波路１０４を直進し、ｊ番目（ｊは１〜４の任意の整数、但し、ｉ≠ｊ）の光偏向素子１０５ａに伝達される。その後、この光偏向素子１０５ａにより屈折され、ｊ番目の集光レンズ１０６ａを通ってｊ番目の光導波路１０７ａに伝達される。なお、ここでは光スイッチが４入力４出力（４×４）となっているが、これに限定したものではない。

その他、本発明に関係すると思われる従来技術として、特許文献２及び特許文献３に記載されたものがある。
特開２００２−３１８３９８号公報特開２０００−２４１６３７号公報特開２００３−３２９８６４号公報

一般的に、光通信システムは、光ファイバ、光スイッチ及びその他の光デバイスを光結合して構成されている。また、図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数の構成部品を光結合して形成された光デバイスも存在する。そのため、光通信システムを構築するためには、光デバイス同士又は構成部品同士を高精度に位置合わせすることが重要である。例えば、図１（ａ），（ｂ）に示す光スイッチでは、光偏向素子部１０３，１０５を、光導波路１０１ａ，１０７ａ、コリメートレンズ１０２ａ及び集光レンズ１０６ａに対し位置合わせしながら基板１００上に搭載する必要がある。複数の構成部品を組み合わせて光デバイスを形成する場合に、各構成部品に予め位置合わせマーク（アライメントマーク）を設けておき、それらの位置合わせマークを用いて各構成部品の位置合わせを行うことが考えられる。しかし、この方法では、水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置合わせは可能であるものの、垂直方向（Ｚ方向）の位置合わせを行うことができない。

前述の特許文献２には、各光デバイス構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成しておき、それらの位置合わせ用チャネル導波路に光を通して結合損失が最小となるように各構成部品を位置合わせすることが記載されている。しかしながら、図１（ａ），（ｂ）に示すようにスラブ導波路を用いた光デバイスでは、この方法を採用することは困難である。すなわち、特許文献２に記載された技術では、光デバイスを構成する各構成部品にそれぞれ位置合わせ用チャネル導波路を形成する必要がある。しかし、スラブ導波路中に位置合わせ用チャネル導波路を形成するためには、多くの工程を追加する必要がある。また、電気光学材料を用いた光デバイスでは、チャネル導波路の形成は技術的な難度が極めて高い。

更に、以下に示す問題点もある。すなわち、スラブ導波路は横方向の光の閉じ込めがないため、通常は横方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置合わせが不要である。しかし、特許文献２に記載された技術では、スラブ導波路を有する構成部品にもチャネル導波路を形成してそのチャネル導波路を他の構成部品のチャネル導波路と高精度に位置合わせする必要があるので、位置合わせが容易であるというスラブ導波路の利点が失われてしまう。また、特許文献２に記載された技術では、複数の構成部品を組み合わせて光デバイスを製造する場合、全ての構成部品を組み合わせた後でないと光が出力されないため、組み立て途中に位置合わせの適否を確認することができない。

前述の特許文献３には、スラブ導波路内にプリズムを配置して光を外部に取り出し、受光素子により光量を測定しながら位置合わせを行う方法が記載されている。しかし、この方法では、プリズムと受光素子との位置合わせが必要であり、作業が煩雑である。また、この方法では、受光素子に外部の光が入射してノイズとなるという欠点もある。

本発明は、光デバイス同士又は光デバイスの構成部品同士を高精度且つ容易に光結合することができる光デバイス及び光結合方法を提供することを目的とする。

本発明に一観点によれば、光信号を伝送する第１の信号伝送用光導波路と該第１の信号伝送用光導波路の両側に配置されて位置合わせ用光が入力される第１の位置合わせ用光導波路とを備えた第１の光学部材と、前記第１の信号伝送用光導波路と光接続される第２の信号伝送用光導波路と該第２の信号伝送用光導波路の両側に配置されて前記位置合わせ用光が通る第２の位置合わせ用光導波路とを備えた第２の光学部材と、前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路の延長上に設けられたスラブ導波路内に配置されて前記位置合わせ用光を前記第２の位置合わせ用光導波路に向けて反射する反射部とを有することを特徴とする光デバイスが提供される。

本発明の別の観点によれば、光信号を伝送する第１の信号伝送用光導波路と該第１の信号伝送用光導波路の両側に配置されて位置合わせ用光が入力される第１の位置合わせ用光導波路とを備えた第１の光学部材と、前記第１の信号伝送用光導波路と光接続される第２の信号伝送用光導波路と該第２の信号伝送用光導波路の両側に配置されて前記位置合わせ用光が通る第２の位置合わせ用光導波路とを備えた第２の光学部材とを光結合する光結合方法であって、前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路の延長上にスラブ導波路を設けて該スラブ導波路内に反射部材を配置し、前記第１の位置合わせ用光導波路の端部から光を入力して、前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路を通り前記反射部材で反射されて前記第１の位置合わせ用光導波路の端部に戻る光の量が最大となるように、前記第２の光学部材を前記第１の光学部材に対し相対的に移動させて前記第１の信号伝送用光導波路と前記第２の信号伝送用光導波路とを位置合わせすることを特徴とする光結合方法が提供される。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光デバイスを示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のII−II線による断面図である。なお、本実施形態は、本発明を４入力４出力（４×４）の光スイッチに適用した例について説明している。

本実施形態の光スイッチは、入射側光導波路部２０１、コリメート部２０２、入射側光偏向素子部２０３、共通導波路２０４、出射側光偏向素子部２０５、集光部２０６及び出射側光導波路部２０７により構成されている。

入射側光導波路部２０１は、４本の信号伝送用光導波路（コア層）２０１ａと、２本の位置合わせ用光導波路（コア層）２０１ｂと、これらの光導波路２０１ａ，２０１ｂを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路２０１ａ，２０１ｂ内に閉じ込めるクラッド層２０１ｃとにより構成されている。２本の位置合わせ用光導波路２０１ｂは基板２００の幅方向の両側に配置されており、４本の信号伝送用光導波路２０１ｂはそれらの位置合わせ用光導波路２０１ｂの間に所定のピッチで配置されている。

これと同様に、出射側光導波路部２０７も、４本の信号伝送用光導波路（コア層）２０７ａと、２本の位置合わせ用光導波路（コア層）２０７ｂと、これらの光導波路２０７ａ，２０７ｂを被覆して屈折率の差により光信号を光導波路２０７ａ，２０７ｂ内に閉じ込めるクラッド層２０７ｃとにより構成されている。２本の位置合わせ用光導波路２０７ｂは基板２００の幅方向の両側に配置されており、４本の信号伝送用光導波路２０７ａはそれらの位置合わせ用光導波路２０７ｂの間に所定のピッチで配置されている。

コリメート部２０２は、４組の信号伝送用コリメートレンズ２０２ａと、２組の位置合わせ用レンズ２０２ｂとにより構成されている。信号伝送用コリメートレンズ２０２ａは信号伝送用光導波路２０１ａに整合する位置に配置されており、位置合わせ用レンズ２０２ｂは位置合わせ用光導波路２０１ｂに整合する位置に配置されている。これらのレンズ２０２ａ，２０２ｂは、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。

これと同様に、集光部２０６は、４組の信号伝送用集光レンズ２０６ａと、２組の位置合わせ用レンズ２０６ｂとにより構成されている。信号伝送用集光レンズ２０６ａは信号伝送用光導波路２０７ａに整合する位置に配置されており、位置合わせ用レンズ２０６ｂは位置合わせ用光導波路２０７ｂに整合する位置に配置されている。これらのレンズ２０６ａ，２０６ｂも、コア層とそのコア層を上下方向から挟むクラッド層とを所定の形状にパターニングして形成されている。

入射側光偏向素子部２０３には４組の光偏向素子２０３ａが設けられている。これらの光偏向素子２０３ａは、信号伝送用コリメートレンズ２０２ａに整合する位置に配置されている。入射側光偏向素子部２０３の下側には各光偏向素子２０３ａ毎に楔状の下部電極が設けられており、入射側光偏向素子部２０３の上側には各光偏向素子２０３ａ共通の上部電極が設けられている。各光偏向素子２０３ａは、電気光学効果により光信号の伝搬方向を変更する。１つの光偏向素子では光信号を曲げることができる角度が小さいため、本実施形態では、光信号の伝送方向に沿って４個の光偏向素子２０３ａを、楔状の下部電極の向きを交互に変えて配置している。なお、光偏向素子部２０３のうち位置合わせ用レンズ２０２ｂに整合する領域には光偏向素子が配置されていない。

これと同様に、出射側光偏向素子部２０５には、４組の光偏向素子２０５ａが設けられている。これらの光偏向素子２０５ａの構造は、入射側光偏向素子部２０２の光偏向素子２０２ａと同じである。

共通導波路２０４は、薄膜状のコア層と、そのコア層を上下方向から挟むクラッド層とからなるスラブ導波路で構成されている。但し、共通導波路２０４の位置合わせ用レンズ２０２ｂ，２０６ｂに整合する位置には、それぞれ反射ミラー２０４ａが配置されている。本実施形態においては、共通導波路２０４の幅方向の両側にそれぞれ反射ミラー２０４ａが２個づつ設けられている。これらの反射ミラー２０４ａは、共通導波路２０４に溝を形成し、溝の内面にＡｌ（アルミニウム）、Ｃｕ（銅）又はＡｕ（金）等の金属を被着させて形成されている。なお、共通導波路２０４の溝内に、表面を鏡面仕上げした部材を嵌め込んで反射ミラーとしてもよい。

このように構成された本実施形態の光スイッチにおいて、光偏向素子２０３ａ，２０５ａに電圧が印加されていないときには、ｉ番目（ｉは１〜４の任意の整数）の信号伝送用光導波路２０１ａに入射された光信号は、信号伝送用コリメートレンズ２０２ａにより平行光に変換された後、光偏向素子２０３ａ、共通導波路２０４及び光偏向素子２０５ａを直進し、信号伝送用集光レンズ２０６ａにより集光されて、ｉ番目の信号伝送用光導波路２０７ａに伝達される。

一方、光偏向素子２０３ａ，２０５ａに所定の電圧を印加すると、ｉ番目の信号伝送用光導波路２０１ａに入射された光信号は、光偏向素子２０３ａで電圧に応じた角度で進行方向が曲げられる。そして、共通導波路２０４を直進し、ｊ番目（ｊは１〜４の任意の整数、但し、ｉ≠ｊ）の光偏向素子１０５ａに伝達される。その後、この光偏向素子１０５ａにより屈折され、ｊ番目の信号伝送用集光レンズ１０６ａを通ってｊ番目の信号伝送用光導波路１０７ａに伝達される。

以下、本実施形態の光スイッチの製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、入射側光偏向素子部２０３の形成方法について説明する。なお、出射側光偏向素子部２０５も入射側光偏向素子部２０３と同様の方法で形成するので、ここでは出射側光偏向素子部２０５の形成方法の説明は省略する。また、光偏向素子部２０５は楔状の下部電極が形成された面を下側にして基板２００の上に搭載されるが、図３（ａ）〜（ｃ）では便宜上、下部電極を形成する面を上側にしている。

図３（ａ）に示すように、Ｎｂ（ニオブ）をドープして導電性を付与したＳｒＴｉＯ₃基板２１１を用意し、そのＳｒＴｉＯ₃基板２１１の上に、第１のクラッド層（上部クラッド層）２１２として例えばＰＬＺＴ（Ｐｂ_xＬａ_1-x（Ｚｒ_yＴｉ_1-yＯ₃）：但し、０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１））膜を、ゾルゲル法、ＰＬＤ（パルスレーザ堆積）法又はＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法等により形成する。なお、ＳｒＴｉＯ₃基板２１１は、各光偏向素子２０３ａに共通の上部電極となる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１のクラッド層２１２の上にコア層２１３として、クラッド層２１２よりも屈折率が高く且つ電気光学効果を示す膜、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_yＴｉ_1-yＯ₃）、但し、０＜ｙ＜１）をゾルゲル法、ＰＬＤ法又はＭＯＣＶＤ法等により例えば３〜５μｍの厚さに形成する。なお、コア層２１３は、第１のクラッド層２１２よりも屈折率が高いＰＬＺＴにより形成してもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、コア層２１３の上に、第２のクラッド層（下部クラッド層）２１４として、例えば第１のクラッド層２１２と同一組成のＰＬＺＴ膜を形成する。その後、第２のクラッド層２１４の上に例えばＡｕ（金）等をスパッタリングして、厚さが約２００ｎｍの導電体膜を形成する。そして、この導電体膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングして、楔状の下部電極２１５と位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。

このようにして、基板２１１上に第１のクラッド層２１２、コア層２１３及び第２のクラッド層２１４を形成した後、研磨により所定の大きさに加工する。これにより、入射側光偏向素子部２０３が完成する。また、同様の方法により、出射側光偏向素子部２０５を形成する。

次に、図４（ａ）〜（ｅ）を参照して、入射側光導波路部２０１、コリメート部２０２、共通導波路部２０４、集光部２０６及び出射側光導波路部２０６の形成方法を説明する。

まず、図４（ａ）に示すように、基板２００を用意する。本実施形態では、基板２００としてシリコン基板を使用する。

次に、図４（ｂ）に示すように、基板２００の上に石英（シリカ）系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、下部クラッド層２２１及びコア層２２２を形成する。そして、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法により入力側光導波路部２０１及び出力側光導波路部２０７のコア層２２２をパターニングして、光導波路２０１ａ，２０１ｂ，２０７ａ，２０７ｂを形成する（図２参照）。

次に、図４（ｃ）に示すように、基板２００の上に石英系の材料をＭＯＣＶＤ法により堆積させて、上部クラッド層２２３を形成する。なお、下部クラッド層２２１、コア層２２２及び上部クラッド層２２３は、ポリマー系の材料により形成してもよい。

次に、図４（ｄ）に示すように、ＲＩＥ法により、上部クラッド層２２３、コア層２２２及び下部クラッド層２２１をエッチングして、光偏向素子部２０３，２０５を搭載するための溝２２４と、コリメータレンズ部２０２のコリメータレンズ２０２ａ及び位置合わせ用レンズ２０２ｂと、集光部２０６の集光レンズ２０６ａ及び位置合わせ用レンズ２０６ｂと、反射ミラー用溝２２５とを形成する。

その後、スパッタリング法により溝２２４の底部にＡｕ膜を約２００ｎｍの厚さに形成した後、このＡｕ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングし、更にめっき法により厚さを３〜５μｍとすることで、入射側光偏向素子２０３及び出射側光偏向素子２０５の下部電極に給電する配線パターン（図示せず）と、位置合わせマーク（図示せず）とを形成する。

次いで、上部クラッド層２２３の上に反射ミラー用溝２２５のみが露出するマスク（図示せず）を形成した後、Ａｕ、Ａｌ又はＣｕ等の金属をスパッタリングして、図４（ｅ）に示すように、溝２２５の壁面に被着した金属からなる反射ミラー２０４ａを形成する。その後、マスクを除去する。なお、反射ミラー２０４ａは、真空蒸着法又はめっき法（無電解めっき及び電解めっき）により形成してもよい。

このようにして、入力側光導波路部２０１、コリメート部２０２、共通導波路部２０４、集光部２０６及び出射側光導波路部２０７を有する基板２００と光偏向素子部２０３，２０５とをそれぞれ個別に形成した後、光偏向素子部２０３，２０５を基板２００上に搭載する。

図５（ａ）は光偏向素子部２０３，２０５を基板２００上に搭載するときの光結合方法を示す模式平面図、図５（ｂ）は同じくその模式断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、レーザ光源（ＬＤ）２３１及び受光素子（ＰＤ）２３２とサーキュレータ２３３とを光ファイバ２４１，２４２で接続し、更にサーキュレータ２３３と位置合わせ用光導波路２０１ｂとを光ファイバ２４３で接続する。この図５（ａ），（ｂ）に示すように、位置合わせ用光導波路２０１ｂと接続される光ファイバ２４３と、信号伝送用導波路２０１ａと接続される信号伝送用光ファイバ２４６とが一体的に形成されたファイバアレイ２４０を使用してもよい。

次に、基板２００及び光偏向素子部２０３にそれぞれ形成された位置合わせマークが整合するように光偏向素子部２０３を基板２００上に配置することによって、水平方向の位置合わせを行う。

次に、レーザ光源２３１に電力を供給する。これによりレーザ光源２３１から出力されたレーザ光は、サーキュレータ２３３及び光ファイバ２４３を介して位置合わせ用光導波路２０１ｂに入力され、コリメート部２０２及び光偏向素子部２０３を通過した後、反射ミラー２０４ａに到達する。そして、反射ミラー２０４ａで反射されたレーザ光は、光偏向素子部２０３、コリメート部２０２、位置合わせ用光導波路２０１ｂ及び光ファイバ２４３を通過し、サーキュレータ２３３で光ファイバ２４２側に導入され、受光素子２３２に到達する。この状態で受光素子２３２の出力が最大となるように光偏向素子部２０３を基板面に対し垂直な方向に移動する。

光偏向素子部２０３が最適位置からずれると、光偏向素子部２０３、光導波路部２０１及びレンズ部２０２の構造で決まる関数に応じて受光素子２３２に到達する光のパワーが減少する。本実施形態では、光導波路２０１ｂと反射ミラー２０４ａとの間をレーザ光が往復するため、光偏向素子部２０３の垂直方向のわずかな位置の変化により受光素子２３２の出力が大きく変化する。これにより、光偏向素子部２０３の最適位置を高精度に決定することができる。受光素子２３２の出力が最大となる位置（最適位置）が決定したら、紫外線（ＵＶ）硬化型接着剤又は熱硬化型接着剤等を使用して、光偏向素子部２０３を基板２００上に固定する。

その後、ファイバアレイ２０４を出力側光導波路部２０７に接続し、同様の方法により出力側光偏向素子部２０５を集光部２０６及び光導波路部２０７に光結合させて基板２００上に固定する。このようにして、本実施形態の光スイッチが完成する。なお、サーキュレータ２３３の替わりに、３ｄＢカプラ等を使用してもよい。

本実施形態においては、光デバイスを構成する複数の構成部品を高精度で光結合することができる。この場合に、反射ミラー２０４ａを用いてレーザ光を反射させるので、光デバイスとして完成していない状態であっても、個々の構成部品の位置合わせの適否を確認することができる。また、本実施形態においては、反射ミラー２０４ａを形成する工程以外は工程を追加する必要がなく、光デバイスの製造が容易である。

なお、上記実施形態では光スイッチを構成する構成部品同士の光結合に本発明の光結合方法を適用した場合について説明したが、本発明の光結合方法は光デバイス同士の光結合に適用することも可能である。

（第２の実施形態）
図６（ａ）は本発明の第２の実施形態の光デバイス（光スイッチ）を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のIII −III 線による断面図である。また、図７（ａ）は光偏向素子部２０３，２０５を基板２００上に搭載する際の光結合方法を示す模式平面図、図７（ｂ）は同じくその模式断面図である。

本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、入射側光偏向素子部を光結合する際に使用する反射ミラーと出射側光偏向素子部を光結合する際に使用する反射ミラーとを共通化したことにあり、その他の基本的な構造は第１の実施形態と同様であるので、図６（ａ），（ｂ）において図２（ａ），（ｂ）と同一物には同一符号を付し、図７（ａ），（ｂ）において図５（ａ），（ｂ）と同一物には同一符号を付している。

本実施形態においては、図６（ａ）に示すように、スラブ導波路２０４の幅方向の両側にそれぞれ反射ミラー２０４ｂが１個づつ設けられている。入射側光偏向素子部２０３を光結合するときには、図７（ａ）に示すように光ファイバ２４３から入力された光が位置合わせ用光導波路２０１ｂ、位置合わせ用レンズ２０２ｂ及び光偏向素子部２０３を通って共通導波路２０４の反射ミラー２０４ｂに到達する。そして、反射ミラー２０４ｂの第１面で反射されて、光偏向素子部２０３、位置合わせ用レンズ２０２ｂ及び位置合わせ用光導波路２０１ｂを通り、光ファイバ２４３に入力される。この反射光は、第２の実施形態と同様にサーキュレータを介して受光素子に入力される（図５参照）。本実施形態においても、受光素子の出力が最大となるように光偏向素子部２０３を移動させて光偏向素子部２０３の最適位置を検出し、その最適位置で光偏向素子部２０３を基板２００上に固定する。

一方、出射側光偏向素子部２０５を光結合する場合は、ファイバアレイ２４０を出射側光導波路部２０７に接続する。そして、光ファイバ２４３から位置合わせ用光導波路２０７ｂにレーザ光を入力する。このレーザ光は、位置合わせ用レンズ２０６ｂ及び光偏向素子部２０５を通って反射ミラー２０４ｂに到達する。そして、反射ミラー２０４ｂの第２面で反射された後、光偏向素子部２０５及び位置合わせ用レンズ２０６ｂを通り、位置合わせ用光導波路２０７ｂを介して光ファイバ２４３に出力される。この反射光の光量が最大となるように光偏向素子部２０５を移動させて光偏向素子部２０５の最適位置を検出し、その最適位置で光偏向素子部２０５を基板２００上に固定する。

本実施形態は、第１の実施形態の光スイッチと同様の工程で製造することができる。また、本実施形態の光スイッチは、第１の実施形態と同様の効果を有している。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１）光信号を伝送する光信号伝送部と、
位置合わせ用の光が入力される位置合わせ光入力部と、
前記位置合わせ光入力部の延長上に配置され、前記位置合わせ光入力部から入力された光を前記位置合わせ光入力部に向けて反射する反射部と
を有することを特徴とする光デバイス。

（付記２）前記位置合わせ光入力部と前記反射部との間の少なくとも一部がスラブ導波路で構成されていることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記３）前記反射部が、前記スラブ導波路内に形成されていることを特徴とする付記２に記載の光デバイス。

（付記４）前記光信号伝送部には、電気光学効果により光信号の伝送経路を切換える光偏向素子部が設けられていることを特徴とする付記１に記載の光デバイス。

（付記５）第１の光伝送路を有する第１の部材と第２の光伝送路を有する第２の部材とを光結合する光結合方法において、
前記第２の光伝送路内又は前記第２の光伝送路の延長上に反射部材を配置し、
前記第１の光伝送路の端部から光を入力して、
前記第１の光伝送路及び前記２の光伝送路を通り前記反射部材で反射されて、前記第１の光伝送路の端部に戻る光の量が最大となるように、前記第１の部材を前記第２の部材に対し相対的に移動させることを特徴とする光結合方法。

（付記６）前記第１の光伝送路の端部と光源との間に入力光と反射光とを分離する光分離部を配置し、前記光源から出力された光を前記光分離部を介して前記第１の光伝送路の端部に伝達し、前記反射部材で反射された光を前記光分離部で分離して受光素子に伝達することを特徴とする付記５に記載の光結合方法。

（付記７）前記光分離部として、サーキュレータ又はカプラを使用することを特徴とする付記６に記載の光結合方法。

（付記８）前記第１の部材及び前記第２の部材が、同一の光デバイスの構成部材であることを特徴とする付記５に記載の光結合方法。

（付記９）前記第１の部材及び前記第２の部材が、それぞれ独立した光デバイスであることを特徴とする付記５に記載の光結合方法。

図１（ａ）は従来の光スイッチを示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線による断面図である。図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光デバイス（光スイッチ）を示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のII−II線による断面図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態の光デバイスの入射側光偏向素子部の形成方法を示す断面図である。図４（ａ）〜（ｅ）は、第１の実施形態の光デバイスの入射側光導波路部、コリメート部、共通導波路部、集光部及び出射側光導波路部の形成方法を示す断面図である。図５（ａ）は光偏向素子部を基板上に搭載するときの光結合方法を示す模式平面図、図５（ｂ）は同じくその模式断面図である。図６（ａ）は本発明の第２の実施形態の光デバイス（光スイッチ）を示す平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のIII −III 線による断面図である。図７（ａ）は光偏向素子部を基板上に搭載する際の光結合方法を示す模式平面図、図７（ｂ）は同じくその模式断面図である。

符号の説明

１００，２００…基板、
１０１，２０１…入射側光導波路部、
１０１ａ，１０７ａ…光導波路、
１０１ｂ，１０７ｂ，２０１ｃ，２０７ｃ…クラッド層、
１０２，２０２…コリメート部、
１０２ａ，２０２ａ…コリメートレンズ、
１０３，２０３…入射側光偏向素子部、
１０３ａ，１０５ａ，２０３ａ，２０５ａ…光偏向素子、
１０４，２０４…共通導波路部、
１０５，２０５…出射側光偏向素子部、
１０６，２０６…集光部、
１０６ａ，２０６ａ…集光レンズ、
１０７，２０７…出射側光導波路部、
２０１ａ，２０７ａ…信号伝送用光導波路、
２０１ｂ，２０７ｂ…位置合わせ用光導波路、
２０２ｂ，２０６ｂ…位置合わせ用レンズ、
２０４ａ，２０４ｂ…反射ミラー、
２１１…ＳｒＴｉＯ₃基板、
２１２…第１のクラッド層、
２１３，２２２…コア層、
２１４…第２のクラッド層、
２２１…下部クラッド層、
２２３…上部クラッド層、
２３１…レーザ光源、
２３２…受光素子部、
２３３…サーキュレータ、
２４０…ファイバアレイ、
２４１，２４２，２４３…光ファイバ。

Claims

光信号を伝送する第１の信号伝送用光導波路と該第１の信号伝送用光導波路の両側に配置されて位置合わせ用光が入力される第１の位置合わせ用光導波路とを備えた第１の光学部材と、
前記第１の信号伝送用光導波路と光接続される第２の信号伝送用光導波路と該第２の信号伝送用光導波路の両側に配置されて前記位置合わせ用光が通る第２の位置合わせ用光導波路とを備えた第２の光学部材と、
前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路の延長上に設けられたスラブ導波路内に配置されて前記位置合わせ用光を前記第２の位置合わせ用光導波路に向けて反射する反射部と
を有することを特徴とする光デバイス。
前記第２の光学部材には、電気光学効果により前記光信号の伝送経路を切換える光偏向素子部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
光信号を伝送する第１の信号伝送用光導波路と該第１の信号伝送用光導波路の両側に配置されて位置合わせ用光が入力される第１の位置合わせ用光導波路とを備えた第１の光学部材と、前記第１の信号伝送用光導波路と光接続される第２の信号伝送用光導波路と該第２の信号伝送用光導波路の両側に配置されて前記位置合わせ用光が通る第２の位置合わせ用光導波路とを備えた第２の光学部材とを光結合する光結合方法であって、
前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路の延長上にスラブ導波路を設けて該スラブ導波路内に反射部材を配置し、
前記第１の位置合わせ用光導波路の端部から光を入力して、
前記第１の位置合わせ用光導波路及び前記第２の位置合わせ用光導波路を通り前記反射部材で反射されて前記第１の位置合わせ用光導波路の端部に戻る光の量が最大となるように、前記第２の光学部材を前記第１の光学部材に対し相対的に移動させて前記第１の信号伝送用光導波路と前記第２の信号伝送用光導波路とを位置合わせすることを特徴とする光結合方法。