JP6280069B2 - 光導波路回路および光デバイス - Google Patents

Description

本発明は、光導波路回路および光デバイスに関し、特に、反射ミラー構造を有する光導波路回路および、その上にフォトダイオードやレーザーダイオードなどの光素子を集積した光デバイスに関する。

従来、光ファイバ伝送の普及に伴い、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められており、その一つとして、平面光導波路回路（以下、これを「ＰＬＣ(Planar Lightwave Circuit)」と呼ぶ。）が知られている。

ＰＬＣは、低損失、高信頼性、高い設計自由度といった優れた特徴を有している。実際に、光通信伝送端における伝送装置には、合分波器、分岐・結合器等の機能を集積したＰＬＣが搭載されている。また、伝送装置の内部では、ＰＬＣ以外にも、光源であるレーザーダイオード（以下、これを「ＬＤ」と呼ぶ。）や、光を電気信号に変換するフォトダイオードなども搭載されている。

今後、さらなる通信容量の拡大のため、ＰＬＣ等の光導波路回路と、光源となるＬＤ等の光素子とを集積した高機能な集積型光デバイスが求められている。このような集積型光デバイスのプラットフォームとしてＰＬＣは有望であり、個別に作製したＬＤチップとＰＬＣチップとを集積した集積型光デバイスが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

この特許文献１に記載された集積型光デバイスでは、被搭載素子の上に実装されたＰＬＣと隣接した位置に搭載素子としてＬＤを搭載する。この場合、ＬＤからの光をＰＬＣの一方の端面から入射し、このＰＬＣの他方の端面から出射した光をカメラなどの光検出部で観測し、ＰＬＣに対してＬＤを調芯しながら実装することにより光結合を行う。

この場合、被搭載素子の上にＰＬＣとＬＤとを隣接して搭載するため、この被搭載素子としては大きな実装面積が必要になる。そこで、ＬＤの光軸に対して４５度傾けられたミラーをＰＬＣの一部の領域に設け、そのＰＬＣの上にＬＤを積層した状態で実装することにより、そのＬＤからの光をミラーで光路変換し、ＬＤとＰＬＣの導波路との光結合を行う方法が注目されている。このように、ＰＬＣの上に光結合用のミラーとＬＤとを積層するようなスタック実装型の集積型光デバイスは、デバイス自体の小型化、および、光回路の設計の自由度の面で有利である。

ＬＤの実装方法には、大きく分けて二通りの方法が挙げられる。一つ目の方法は、ＰＬＣを通過した光を検出するフォトダイオード等の光検出部を当該ＰＬＣの他方の端面（出力端）に設けておき、ＬＤを駆動させて光をミラーに出射し、光検出部の観測結果として高い光結合効率の得られた位置に当該ＬＤをアライメントして実装する方法である。

二つ目の方法は、ＬＤやＰＬＣに位置合わせマーカを設け、赤外光の照射されたマーカを撮像して画像認識することにより、ＰＬＣの上にＬＤをアライメントして実装する方法である。これら二つのアライメントの方法は、いずれにおいてもＰＬＣに対してＬＤを高精度にアライメントして実装することが可能である。

特許第３８９０２８１号公報

しかしながら、一つ目のアライメントの方法では、ＰＬＣの出力端から出射される光を光検出部により検出できるようにしておくため、予め光ファイバ等によりＰＬＣと光検出部との調芯を行う必要があり、煩雑な調芯工程を伴うという問題があった。

二つ目のアライメントの方法では、ＬＤのアレイ化により当該ＬＤの表面を占める電極面積が大きくなると、マーカを配置する領域が不足したり、ＬＤの表面の配線等により赤外光が透過し難くなるため、高効率かつ容易に光結合可能な精度でＰＬＣにＬＤを実装することが困難になるという問題があった。

そこで、本発明は、煩雑な調芯工程を伴うことなく、光導波路と光素子との光結合を高効率かつ容易に実現することのできる光導波路回路およびその製造方法を提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明では、コア（５〜８）とこのコア（５〜８）を取り囲むクラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）を有する形状に形成された光導波路（３）と、前記クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）の表面の一部に形成された遮光膜（１５）と、前記遮光膜（１５）上に形成された少なくとも２以上の光透過領域（１１、１２、１６）とを備え、前記２以上の光透過領域（１１、１２、１６）は、前記クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）上に実装される光素子（２０）の下面（２０ａｕ）に設けられた少なくとも２以上のアライメント光を出力するアライメント光出力部（２１〜２３）の位置関係と一致していることを特徴とするものである。

本発明では、光導波路回路（１０）において、前記２以上の光透過領域（１１、１２、１６）は３個設けられ、そのうちの２個の光透過領域（１１、１６）が一つの直線上に配置され、他の１個の光透過領域（１６）が前記直線を除く他の前記遮光膜上に形成されているようにしてもよい。

本発明では、コア（５〜８）とこのコア（５〜８）を取り囲むクラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）を有する形状に形成された光導波路（３）と、その光導波路（３）の前記クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）の表面に積層して実装する光素子（２０）とを備える光デバイスにおいて、前記光導波路（３）の前記クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）の表面の一部に形成された遮光膜（１５）と、前記遮光膜（１５）上に形成された少なくとも２以上の光透過領域（１１、１２、１６）とを備え、前記２以上の光透過領域（１１、１２、１６）は、前記クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）の表面に実装される前記光素子（２０）の下面に設けられた少なくとも２以上のアライメント光を出力するアライメント光出力部（２１〜２３）の位置関係と一致していることを特徴とするものである。

本発明によれば、クラッド（３ｂｕ、３ｂｄ）上に実装される光素子（２０）の下面（２０ａｕ）に設けられた少なくとも２以上のアライメント光出力部（２１〜２３）の位置関係と、遮光膜（１５）上に形成された少なくとも２以上の複数の光透過部（１１、１２、１６）との位置関係とが一致しているため、２以上のアライメント光出力部（２１〜２３）からそれぞれ出射されるアライメント光が遮光膜（１５）上に形成された複数の光透過部（１１、１２、１６）をそれぞれ透過するときの光強度が最大となるときに、光素子（２０）の光出力部（２５〜２８）と光導波路（３）のコア（５〜８）とが対向した状態に正確に位置合わせすることができるので、光導波路（３）と光素子（２０）との光結合を容易に実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態における光デバイスの全体構成を示す外観斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態における光導波路回路の遮光膜およびその周辺の構成を示す平面図である。 図３は、本発明の実施の形態における光導波路回路の断面構成を示す図２におけるＡ−Ａ断面図である。 図４は、本発明の実施の形態における光導波路回路の断面構成を示す図２におけるＢ−Ｂ断面図である。 図５は、本発明の実施の形態における光導波路回路に対する光素子の初期高さ位置からの移動距離と光強度との関係を示す特性曲線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
＜光デバイスの全体構成＞
図１は、光デバイス１の平面光導波路回路１０（以下、これを「光導波路回路」と呼ぶ。）の表面に光素子２０を実装する前の状態を示す。この光デバイス１は、光導波路回路１０と、その光導波路回路１０の上に積層して実装される光素子２０とによって構成されている。

＜光素子の構成＞
光素子２０は、光導波路回路１０のコア（導波路）５〜８に光を入力する光源であり、略直方体箱型形状を有する本体部２０ａと、その本体部２０ａ内に収納された複数の赤外線レーザダイオード（図示せず）とによって構成されている。この赤外線レーザーダイオードは、例えば波長１．５５[μｍ]の近赤外光を出力する。

光素子２０の本体部２０ａの下面（光導波路回路１０の表面と対向配置されたときに当該表面と対向する面）２０ａｕには、後述する光導波回路１０のコア５〜８と同じ間隔で配置され、コア５〜８と同一の位置関係を有する光出力ポート２５〜２８が形成されている。

この光出力ポート２５〜２８は、本体部２０ａ内の複数の赤外線レーザーダイオードとそれぞれ対応付けられている。すなわち光出力ポート２５〜２８は、対応する赤外線レーザーダイオードの光を本体部２０ａの下面２０ａｕから平面光導波路回路１０へ向かって矢印Ｆで示す鉛直下方に出射する光出力用の孔として機能する。

また、光素子２０の本体部２０ａの下面２０ａｕには、３個のアライメント光出力ポート２１乃至２３が形成されている。この３個のアライメント光出力ポート２１乃至２３は、光素子２０を光導波路回路１０に実装する前の位置合わせ用のアライメント光を出射するアライメント光出力用の孔として機能する。

アライメント光出力ポート２１は、光素子２０の本体部２０ａの矢印Ａに示す長手方向の一端側に形成されている。アライメント光出力ポート２２は、光素子２０の本体部２０ａの矢印Ｂに示す長手方向の他端側に形成されている。すなわち、アライメント光出力ポート２１、２２は、出力ポート２５〜２８を間に挟んで光素子２０の長手方向の一端側および他端側に形成されている。

アライメント光出力ポート２３は、アライメント光出力ポート２１および２２を結ぶ直線と直交する矢印Ｃに示す短手方向に当該アライメント光出力ポート２２から所定距離だけ離れた位置に形成されている。ただし、アライメント光出力ポート２３は、この場所に限るものではなく、本体部２０ａの下面２０ａｕ上であって、アライメント光出力ポート２１および２２を結ぶ同一直線上とはならない位置であればどこに形成されていてもよい。

また、光素子２０の本体部２０ａには、端子が設けられており、その端子を介して後述する位置合わせ装置の制御部と接続されている。したがって光素子２０は、位置合わせ装置の制御部からの命令を端子を介して受け取ると、アライメント光出力ポート２１乃至２３からアライメント光を所定の出力で出射する。

＜光導波路回路の構成＞
図２乃至図４を用いて、光導波路回路１０、および、この光導波回路１０の表面の一部に形成された遮光膜１５の構成について説明する。なお、図３においては、コア５〜８のうちコア８だけが表示されている。

光導波路回路１０は、シリコン（Ｓｉ）の基板２と、その上に形成された石英ガラス（ＳｉＯ₂）の光導波路３とによって構成されている。光導波路３は、全体略直方体形状を有し、図中の矢印ＡＢ方向に示す幅が１０ｍｍ、矢印ＣＤ方向に示す長さが１５ｍｍ、矢印ＥＦ方向に示す厚さ（高さ）が１ｍｍである。

光導波路３は、基板２上に形成されたアンダークラッド３ｂｄと、そのアンダークラッド３ｂｄ上に形成された４本のコア５〜８と、そのコア５〜８を埋め込むようにアンダークラッド３ｂｄ上に形成されたオーバークラッド３ｂｕとによって構成されている。コア５〜８は、矢印ＡＢに示す短手方向に一定間隔（光素子２０の光出力部２５〜２８と同じ一定間隔）ごとに形成されている。なおコア５〜８は、その断面形状が略矩形状に形成されている。

コア５〜８は、アンダークラッド３ｂｄおよびオーバークラッド３ｂｕに埋め込まれた状態で、矢印ＣＤに示す長手方向に沿って延在されている。コア５〜８は、矢印Ｄ方向の端面が入力端５in〜８inとなり、その反対の矢印Ｃ方向の端面が出力端５out〜８outとなる。なお、コア５〜８は、４本に限るものではなく、その他の本数であってもよい。

コア５〜８のコア径は３．５[μｍ]であり、オーバークラッド３ｂｕの膜厚は１６．５[μｍ]であり、アンダークラッド３ｂｄの膜厚は２０[μｍ]である。また、コア５〜８の屈折率は、アンダークラッド３ｂｄおよびオーバークラッド３ｂｕの屈折率よりも高く、その屈折率差は２．５％である。

光導波路回路１０（図３参照。）の光導波路３の矢印Ｄ方向の端部には、傾斜面３ａが形成されている。傾斜面３ａは、オーバークラッド３ｂｕ、コア８、アンダークラッド３ｂｄの端部が基板２の上面２ａに対して４５度にエッチングされた結果として形成されたものである。この場合、コア８の端面も４５度に傾斜されており、このコア８の端面が傾斜面３ａの一部をなしている。

この傾斜面３ａには、アルミニウムの反射膜１３が蒸着されている。ここで、反射膜１３は、スパッタリングにより堆積された多層膜とすることができる。ただし、この反射膜１３はその材料がアルミニウムや上述の生成方法に限定されるものではない。

この反射膜１３は、光素子２０の光出力部２８から矢印Ｆで示す鉛直下方に向かって出射された光がオーバークラッド３ｂｕを透過し、コア８と対応する反射膜１３の部分で矢印Ｃ方向へ反射させた後、コア８を通って出力端８outへ伝搬させるように光路変換するミラーとして機能する。

この場合、基板２に対する反射膜１３（傾斜面３ａ）の角度をミラー角度とする。この場合、ミラー角度は４５度である。但し、反射膜１３のミラー角度は４５度に限る必要はなく、３０度〜６０度の角度範囲内であって、コア５〜８からアンダークラッド３ｂｄおよびオーバークラッド３ｂｕに光が透過することなく当該コア５〜８の中でのみ光が伝搬する角度に設定されていればよい。

光素子２０の下面２０ａｕと対向するオーバークラッド３ｂｕの表面の一部には、遮光膜１５が形成されている。この遮光膜１５の全体の大きさは、光素子２０とほぼ同一の形状および大きさとなる幅および長さである。この遮光膜１５は、光素子２０をオーバークラッド３ｂｕの表面に粗く位置合わせするためのガイドとして機能する。

ただし、遮光膜１５は、必ずしも光素子２０とほぼ同一の形状および大きさとする必要はなく、光素子２０を粗く位置合わせするためのガイドとして機能すれば、その全体の大きさは光素子２０よりも少し大きくても良いし、光素子２０よりも少し小さくても良い。

遮光膜１５は、傾斜面３ａの反射膜１３の周辺部を除いた平面視略逆コ字状に形成されており、その平面視略逆コ字状の部分にアルミニウムが蒸着されている。ここで、遮光膜１５としては、アルミニウムだけでなく、金やその他の金属、あるいは光吸収材を用いることもできる。ただし、遮光膜１５は上述の蒸着による生成方法に限定されるものではない。

遮光膜１５の平面視略逆コ字状の内側部分は、アルミニウムが蒸着されておらず、平面視略矩形状の非遮光領域１５ａとなっている。この非遮光領域１５ａは、光素子２０の光出力部２５〜２８からの光を当該傾斜面３ａの反射膜１３で反射させた後にコア５〜８の入力端５in〜８inに入射する領域でもある。

また、コア５〜８の入力端５in〜８in、および、その入力端５in〜８inを含む先端部の鉛直上方を避けた遮光膜１５の部分には、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と同じ間隔で配置され、そのアライメント光出力ポート２１、２２、２３と同一の位置関係を有するピンホール１１、１２および１６が形成されている。これらピンホール１１、１２および１６は、平面視円形状に形成されている。なお、ピンホール１６は、アライメント光出力ポート２３と対向する位置に形成されている。この位置は、ピンホール１１、１２を結ぶ同一直線上とはならない位置である。

これらの遮光膜１５に形成されたピンホール１１、１２、１６の位置は、光素子２０の光出力ポート２５〜２８から出射された光が光導波路３のコア５〜８に高効率かつ低損失に入力されたとき、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３から出射されたアライメント光が遮光膜１５に到達する位置である。

したがって、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが対向配置されると、アライメント光出力ポート２１、２２、２３と遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置付けられる。

かくして、光素子２０と光導波路３とが互いに平行に配置され、光素子２０の光出力ポート２５〜２８と光導波路３のコア５〜８とが対向配置され、かつ、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが対向配置されると、光素子２０の光出力ポート２５〜２８、アライメント光出力ポート２１、２２、２３と、光導波路３のコア５〜８、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが全て矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置付けられる。

このとき、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３からのアライメント光が遮光膜１５の表面に到達したときのビーム径（ビーム強度分布の１／ｅ²となる幅として定義する）と、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６のピンホール直径とは同じ大きさに設定されている。

具体的には、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３から出射されて遮光膜１５の表面に到達したときの光のビーム径が１０[μｍ]の場合、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６のピンホール直径は、それと同じ直径１０[μｍ]に設定されている。

＜位置合わせ装置の構成＞
次に、光素子２０の光出力ポート２５〜２８を光導波路回路１０のコア５〜８に対して当該光素子２０を光導波路回路１０に位置合わせする位置合わせ装置の構成について説明する。

位置合わせ装置は、光素子２０を保持する保持部と、光素子２０から出射されたアライメント光を検出する光検出部３０と、当該位置合わせ装置に固定された光検出部３０に合わせて搬送されてくる光導波路回路１０を位置決めするストッパと、その光検出部３０により受光したアライメント光の光強度に基づいて位置合わせの成否を判定するマイクロコンピュータ構成の制御部と、その制御部の指示により矢印ＡＢ方向、矢印ＣＤ方向の水平方向、矢印ＥＦ方向の高さ方向、または矢印ＰＱ方向の回転方向へ保持部を介して光素子２０を光導波路回路１０に対して位置合わせする位置合わせ機構とによって構成されている。

光検出部３０（図１参照。）は、略直方体箱型形状を有する本体部３０ａと、その本体部３０ａの表面に設けられた３個のフォトダイオード３１乃至３３とによって構成されている。フォトダイオード３１乃至３３には、それぞれ１対の入出力端子が設けられている。したがって、フォトダイオード３１乃至３３は、制御部からバイアス電圧が与えられた状態で、光素子２０からのアライメント光を受光すると、１対の入出力端子間を流れる電流を検出し、その信号を制御部へ出力する。

３個のフォトダイオード３１、３２、３３は、遮光膜１５に形成されたピンホール１１、１２、１６と同じ間隔で配置され、そのピンホール１１、１２、１６と同一の位置関係になるように配置されている。すなわち、遮光膜１５の３個のピンホール１１、１２、１６間のそれぞれの距離および位置関係と、光検出部３０の３個のフォトダイオード３１、３２、３３間の距離および位置関係とは同じである。

この光検出部３０は、光導波路回路１０の端面がストッパに当接した位置に位置決めされたとき、その光導波路回路１０の基板２の下面であって、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６と、本体部３０ａの表面に設けられたフォトダイオード３１〜３３とが対向配置することができる所定位置に予め固定されている。

したがって、光素子２０のアライメント用光出力ポート２１、２２、２３と、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置付けられたとき、アライメント光出力ポート２１、２２、２３、ピンホール１１、１２、１６および光検出部３０のフォトダイオード３１、３２、３３が矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置付けられることになる。

＜光導波路回路の製造方法＞
次に、上述したような構成の光導波路回路１０の製造方法について説明する。

まず、アンダークラッド３ｂｄ、コア５〜８、このコア５〜８を取り囲むオーバークラッド３ｂｕが形成された石英系の光導波路回路を用意する。この光導波路回路は、光導波路３の遮光膜１５および傾斜面３ａが形成される前の段階のものである。

この光導波路回路のオーバークラッド３ｂｕの表面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術により、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と同じ位置関係となるピンホール相当部分、および、非遮光領域１５ａに相当する部分を選択的にマスキングした状態でアルミニウムを蒸着する。その後、レジストを除去することにより、ピンホール１１、１２、１６および非遮光領域１５ａを除いてアルミニウムが蒸着された平面視略逆コ字状の遮光膜１５を光導波路３の表面に形成する。

光導波路３に対する傾斜面３ａの加工方法は、例えば以下のように行われる。エッチングチャンバー内に加工対象である光導波路回路を４５度に傾けた状態で設置する。その状態で、エッチングチャンバーを真空まで排気した後、エッチングガスを流入し、高周波電圧を印加することによりエッチングチャンバー内にプラズマを発生させる。その後、エッチングチャンバーのチャンバー上部およびチャンバー下部に電極面が平行になるように設けられた電極に対し、電圧を印加することによりエッチングチャンバー内に電界を誘起する。

これにより、プラズマ中のイオンが電界にしたがって電極へと引き寄せられる。イオンはチャンバー下部の電極に対し垂直に引き寄せられ、加速するため、エッチング対象である光導波路３のオーバークラッド３ｂｕの表面に対して一方向からのみ衝突し、異方性のエッチングが進行する。

その結果、光導波路３の端面に対して斜め方向にエッチングが行われ、その光導波路３の端面に傾斜面３ａが形成されるのである（特開２０１２−４２５１５号公報を参照。）。

ところで、基板２の上面２ａとアンダークラッド３ｂｄの４５度の端面とが出会う傾斜面３ａの矢印ＣＤ方向の位置は、光素子２０の光出力ポート２５〜２８から照射される光のビーム照射位置と対応するように決められる。その際、エッチング時間を制御することにより、傾斜面３ａの矢印ＣＤ方向の位置が設定される。

このように、光素子２０の光出力ポート２５〜２８から照射される光のビーム照射位置と対応するように傾斜面３ａを作製することにより、高精度かつ自由度の高いミラーレイアウトが可能となる。

こうして形成された傾斜面３ａに対し、蒸着やスパッタリング等によりアルミニウムや金等の金属を被着させることにより反射膜１３を形成する。このとき、蒸着源またはスパッタリングターゲットに対して光導波路３の傾斜面３ａを傾けて正対させることにより、この傾斜面３ａにアルミニウムの反射膜１３が成膜される。

＜光導波路回路に対する光素子の位置合わせ方法＞
このようにして作製された光導波路回路１０の表面に光素子２０を実装する前に、当該光素子２０の光出力ポート２５〜２８を光導波路回路１０のコア５〜８に対して高効率に光結合可能なように光素子２０を位置合わせする方法（以下、これを「位置合わせ方法」と呼ぶ。）について、次に説明する。

最初に、位置合わせ装置は、光導波路回路１０をストッパと当接する位置に位置決めし、光検出部３０の本体部３０ａの表面に設けられたフォトダイオード３１〜３３に対して、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６を対向配置させる。

そして、光導波路回路１０のオーバークラッド３ｂｕの表面に形成された遮光膜１５をガイドとして、保持部に保持された光素子２０を位置合わせ機構により矢印ＡＢ方向および矢印ＣＤ方向の水平方向に移動させて遮光膜１５と対向するように粗く位置合わせする。

このとき、光導波路回路１０の遮光膜１５に対向して位置付けられた光素子２０は、矢印ＥＦで示す高さ方向における任意の初期位置にあり、光導波路回路１０と光素子２０とは初期位置に応じた距離だけ高さ方向に離れた状態である。

この状態で、制御部からの命令に応じて光素子２０の１つ目のアライメント用光出力ポート２１から発光波長１．５５[μｍ]のアライメント光（近赤外光）を１[ｍＷ]で出力しながら当該光素子２０を水平方向に移動させる。

そうすると、光素子２０のアライメント光出力ポート２１からのアライメント光が遮光膜１５のピンホール１１を通過し、その後、オーバークラッド３ｂｕ、アンダークラッド３ｂｄおよび基板２を透過した透過光として、光導波路回路１０の裏面側に配置された光検出部３０のフォトダイオード３１により受光される。ちなみに、アライメント光は、波長１．５５[μｍ]の近赤外光であるため、基板２に対しても透過される。

このとき制御部は、光検出部３０のフォトダイオード３１により受光した透過光の光強度を測定し、その光強度が最大となるように、位置合わせ機構を介して光素子２０を更に移動させることにより位置合わせを行う。これにより、光素子２０のアライメント光出力ポート２１と遮光膜１５のピンホール１１とを矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置合わせすることができる。

ただし、光素子２０のアライメント光出力ポート２１と遮光膜１５のピンホール１１とが矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置合わせしただけでは、当該ピンホール１１を軸中心とした回転方向に位置合わせすることができない。

そこで、光素子２０の１つ目のアライメント光出力ポート２１と遮光膜１５のピンホール１１とが矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置合わせられた状態のまま、２つ目のアライメント光出力ポート２２から発光波長１．５５[μｍ]の光を１[ｍＷ]で出力しながら、ピンホール１１を軸中心とした状態で当該光素子２０を回転させることにより位置合わせを行う。

このとき制御部は、光検出部３０のフォトダイオード３２により受光した透過光の光強度を測定し、その光強度が最大となるように、位置合わせ機構を介して光素子２０を回転させることにより位置合わせを行う。

これにより、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２と、遮光膜１５のピンホール１１、１２とを矢印ＥＦ方向の同一直線上に位置合わせすることができる。ただし、この状態であっても、図１に示すように、光素子２０は、ピンホール１１、１２を結ぶ仮想の軸線を中心とする矢印ＰＱで示すあおり方向に遥動可能な状態にある。

そこで、制御部からの命令に応じて３つ目のアライメント光出力ポート２３から発光波長１．５５[μｍ]の光を１[ｍＷ]で出力しながら、遮光膜１５のピンホール１６を介して透過された透過光を光検出部３０のフォトダイオード３３により受光する。

制御部は、その透過光の光強度が最大となるように、位置合わせ機構を介して光素子２０を矢印ＰＱ方向に遥動させることにより、あおり方向の位置合わせを行う。これにより、光導波路回路１０の表面の遮光膜１５と光素子２０の下面２０ａｕとが平行に位置付けられることになる。

この結果、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが矢印ＥＦ方向の同一直線上に全て位置合わせられることになる。

かくして、光素子２０の光出力ポート２５〜２８と光導波路３のコア５〜８とが矢印ＥＦ方向の高さ方向において正確に対向配置されるので、光素子２０の光出力ポート２５〜２８の光軸と、光導波路３のコア５〜８の光軸とが一致された状態となる。

ところで、上述した位置合わせを行っているとき、光導波路回路１０の遮光膜１５と光素子２０とは当該光素子２０の初期位置に応じた距離だけ鉛直方法に離れており、光導波路回路１０の遮光膜１５に対して光素子２０が必ずしも最適な距離だけ鉛直方法に離れた状態にあるとは限らない。この場合、光素子２０のアライメント光出力ポート２１からの光が光導波路回路１０の遮光膜１５に十分到達しないことになる。

そこで、最後に、ピンホール１１、１２、１６の直径に対応したアライメント光のビーム径とするために光導波路回路１０の遮光膜１５と光素子２０との高さ方向の位置合わせを行う。

この場合、光素子２０と光導波路回路１０の遮光膜１５との高さ方向の距離の調整を行うべく、位置合わせ機構を介して光素子２０を高さ方向の初期位置から光導波路回路１０の遮光膜１５に向かって次第に近付けていく。

そうすると、光素子２０を初期位置から遮光膜１５へ近付けるように移動したときの移動距離に応じて、光検出部３０のフォトダイオード３１により検出したアライメント光出力ポート２１からのアライメント光の光強度が増大する。

図５に、光検出部３０のフォトダイオード３１により検出した光素子２０からのアライメント光の光強度が増大する一例を示す。この図５によれば、光素子２０の初期位置から光導波路回路１０の遮光膜１５に向かって１５[μｍ]〜２０[μｍ]程度近づけた位置の光強度が２．５８[ｍＷ]と最も強く、その位置が高精度に位置合わせ可能な光素子２０の高さ方向の最適位置であることが分かる。したがって、初期位置から光導波路回路１０に向かって１５[μｍ]近づけた適切な位置に位置合わせ機構を介して光素子２０を移動させる。

この状態において、光素子２０のアライメント用光出力ポート２１、２２、２３と光導波路回路１０の遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６との位置を微調整すれば、アライメント用光出力ポート２１、２２、２３からの光の光強度が最大の状態で一段と正確に光素子２０を位置合わせすることができる。

この場合、光素子２０と光導波路回路１０との間の適切な距離でのアライメント光出力ポート２１、２２、２３からのアライメント光のビーム径を、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６のピンホール直径としている。このため、オーバークラッド９の表面におけるフレネル反射損失０．５[dB]を除く３個のアライメント光出力ポート２１、２２、２３からのアライメント光の光強度の合計に対し、その約９５％が遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６から透過することになる。

このように光素子２０を位置合わせした状態で、光導波路回路１０の光導波路３のコア５〜８の出力端５out〜８outからの光出力を測定すると、光素子２０の光出力ポート２５〜２８と光導波路３のコア５〜８との位置合わせずれによる過剰損失が０．３[ｄＢ]以下であり、低損失に光結合がされていることが実験により分かった。

その後、光素子２０は、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３と、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６とが同一直線上に位置合わせられた状態のまま、紫外線硬化型のエポキシ系樹脂を用いて光導波路３の遮光膜１５上に実装される。

＜他の実施の形態＞
なお、上述した実施の形態においては、遮光膜１５のピンホール１１、１２、１６のピンホール直径を、光素子２０のアライメント光出力ポート２１、２２、２３から出射されて遮光膜１５の表面に到達したときのアライメント光のビーム径と同じ１０[μｍ]に設定するようにした場合について述べた。しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、アライメント光のビーム径よりも大きいピンホール直径であって、そのピンホール直径がそれぞれ異なり、アライメント光が透過する面積がそれぞれ異なっているピンホール１１、１２、１６を設定しても良い。この場合、ピンホール直径の最も大きなピンホールから順番にアライメント光を通過させるように位置合わせすれば、一段と容易に光素子２０を位置合わせすることができる。

また、上述した実施の形態においては、光素子２０と光導波路回路１０の遮光膜１５との高さ方向の距離の調整を光素子２０の水平方向の位置合わせ動作の後に行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、位置合わせ動作の前、位置合わせ動作の間の何れのタイミングで行うようにしてもよい。

さらに、本発明は光素子２０に３つ目のアライメント光出力部２３を設け、遮光膜１５に３つ目のピンホール１６を設けるようにした場合について述べたが、光素子２０が矢印ＰＱで示すあおり方向に遥動可能な状態が許容される場合には、光素子２０に３つ目のアライメント光出力部２３を設ける必要はなく、同様に、遮光膜１５に３つ目のピンホール１６を設ける必要はない。

さらに、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１……光デバイス、２……基板、３……光導波路、３ｂｄ……アンダークラッド、３ｂｕ……オーバークラッド、５〜８……コア、１０……光導波路回路、１１、１２、１６……ピンホール（光透過領域）、１３……反射膜、１５……遮光膜、２０……光素子、２１、２２、２３……アライメント光出力部、２５〜２８……光出力部、３０……光検出部、３１〜３３……フォトダイオード。

Claims (4)

1. コアとこのコアを取り囲むクラッドを有する形状に形成された光導波路と、
   前記クラッドの表面の一部に形成された遮光膜と、
   前記遮光膜上に形成された少なくとも２以上の光透過領域と
   を備え、
   前記２以上の光透過領域は、前記クラッド上に実装される光素子の下面に設けられた少なくとも２以上のアライメント光を出力するアライメント光出力部の位置関係と一致している
   ことを特徴とする光導波路回路。
2. 請求項１記載の光導波路回路において、
   前記２以上の光透過領域は３個設けられ、そのうちの２個の光透過領域が一つの直線上に配置され、他の１個の光透過領域が前記直線上を除く他の前記遮光膜上に形成されている
   ことを特徴とする光導波路回路。
3. 請求項１または２記載の光導波路回路において、
   前記２以上の光透過領域は、前記２以上のアライメント光出力部から出射されるアライメント光を透過する面積がそれぞれ異なっている
   ことを特徴とする光導波路回路。
4. コアとこのコアを取り囲むクラッドを有する形状に形成された光導波路と、その光導波路の前記クラッドの表面に積層して実装する光素子とを備える光デバイスにおいて、
   前記光導波路の前記クラッドの表面の一部に形成された遮光膜と、
   前記遮光膜上に形成された少なくとも２以上の光透過領域と
   を備え、
   前記２以上の光透過領域は、前記クラッドの表面に実装される前記光素子の下面に設けられた少なくとも２以上のアライメント光を出力するアライメント光出力部の位置関係と一致している
   ことを特徴とする光デバイス。

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