JP7828014B2 - 光回路チップ - Google Patents

Description

本開示は、光モジュールに含まれる光回路チップに関する。

光通信システムは、いっそうの小型化、低コスト化及び大容量化の要求に応えるため、光学部品を集積型の光回路によって構成している。集積型の光回路は、様々な材料をベースにして構成することが可能であるが、近年ではシリコン（Ｓｉ）をコア材料とするＳｉフォトニクスが注目されている。シリコンは公知の低屈折率材料と比較して屈折率が大きく、Ｓｉフォトニクスは、低屈折率材料の光回路よりも光の閉じ込めが強く、光導波路の曲げ半径の許容値を小さくすることができる。また、Ｓｉフォトニクスは、光回路を構成する光カプラや合波器、フィルタ、変調器、光受信器等、様々な回路要素を実現でき、ひいてはこれらを1チップに集積した光回路を小型化することができる。

また、Ｓｉフォトニクスを活用した光回路を実際に使用するためには、チップ化されたＳｉフォトニクスチップに光や電気の入出力が可能な端子が設けられる。光等が入出力可能なＳｉフォトニクスチップは、ファイバアレイの光ファイバと接続されて光モジュールを構成する。

Ｓｉフォトニクスチップと光ファイバの接続は、接続による光損失が十分低くなるように行われることが好ましい。光ファイバの接続時の調芯は、例えば、光ファイバに光を入射し、Ｓｉフォトニクスチップ内の光回路を透過もしくは反射する光強度をモニタしながら最適調芯位置を探索するアクティブ調芯によって行われる。アクティブ調芯については、例えば、非特許文献１に記載されている。

駿河電機株式会社、光ファイバ調芯、調芯システム、［令和４年４月２１日検索］、インターネット＜https://jpn.surugaseiki.com/dcms_media/other/504_Alignment-System_Web.pdf＞

ここで、光モジュールの調芯の課題について説明する。図１は、公知のＳｉフォトニクスチップＣと、光ファイバ２１との接続を説明するための上面図である。ＳｉフォトニクスチップＣの光導波路は、複数の入出力部１１を備える。コア２１とクラッド層を含む光ファイバ２３は、ファイバアレイＦに固定される。光ファイバ２３の固定は、光ファイバ２３にファイバアレイＦを貫通させ、その周囲に接着剤２２を塗布することによって行われる。なお、光ファイバ２３と入出力部１１との接続部分にＳＳＣ（Spot Size Converter）を設け、モードフィールド径（ＭＦＤ：Mode Field Diameter）を拡大する場合がある。ファイバアレイＦには、レンズ付きファイバアレイ等、様々なアセンブリの形態がある。

光モジュールの組み立てにあっては、光ファイバ２３のコア２１と入出力部１１とを正確にアライメントし、図示しないレーザ光源等の光を効率よく光導波路に入力する必要がある。必要なアライメント精度は、少なくとも０．１μｍから１．０μｍ程度必要である。このような高精度の調芯は、画像処理を使ったアライメントでは困難であるため、光ファイバ２３から入出力部１１へ実際に光を入射させ、その結合損失をモニタしながら行うアクティブ調芯で行われる。図１に示す構成の例では、ＳｉフォトニクスチップＣとファイバアレイＦとのアライメントにＳｉフォトニクスチップＣ内に設けられたフォトディテクタ等により入射光を観測する。ただし、フォトディテクタを用いた光の観測は、光を入射させながら光回路内のフォトディテクタを駆動する必要があり、この操作が煩雑であるという欠点がある。

また、Ｓｉフォトニクスを用いた光回路は、屈折率が非常に大きく、光の閉じ込めが強い。この結果、光回路内で使用される光導波路のモードフィールド径は数１００ｎｍと小さく、数μｍから１０μｍ程度の光ファイバ２１のモールド径と大きく相違する。入出力部１１にＳＳＣを設けてモードフィールド径を拡大し、光ファイバ２１のモールドフィールド径に近づけることも行われているが、このような技術によってもＳｉフォトニクスチップＣと光ファイバ２３との接続損失を充分低減することは困難である。

本開示は、このような点を解消することを目的とし、フォトニクスチップと光ファイバとの接続が高精度に、しかも容易に可能であり、結合損失が少ない光回路チップに関する。

上記目的を達成するために本開示の一形態の光回路チップは、ファイバアレイと接続される端面を有し、光回路を含む光回路チップであって、シリコン基板と、前記シリコン基板よりも上方に位置する第１の層と、当該第１の層よりも屈折率が低く、前記第１の層よりもさらに上方に位置する第２の層と、前記第１の層及び前記第２の層を包含すると共に、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する、前記第２の層よりも屈折率の低い第３の層と、を含む基板と、前記第１の層に形成された前記光回路と接続する第１の光導波路と、前記第２の層に形成され、一方の端部が前記端面と接続され、他方の端部が前記第１の光導波路と接続する第２の光導波路と、を含み、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路は、前記端面の側におけるモードフィールドが前記光回路の側におけるモードフィールドよりも大きくなる、スポットサイズ変換機能を有する光導波路を構成する。

以上の形態によれば、フォトニクスチップと光ファイバとの接続が高精度に、しかも容易に可能であり、結合損失が少ない光モジュールを提供することができる。

公知のＳｉフォトニクスチップと、光ファイバとの接続を説明するための上面図である。 （ａ）は第１の実施形態の基板を説明するための上面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は第１の実施形態の光モジュールを説明するための上面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は第１の実施形態の効果を説明するための上面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は第２の実施形態の光モジュールを説明するための上面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は、第３の実施形態の光モジュールの構成を説明する上面図、（ｂ）から（ｄ）は、光モジュールにおいて実行されるアライメントを説明するための上面図である。 （ａ）、（ｂ）は、いずれも第４の実施形態の光モジュールの調芯の工程を説明するための図である。

以下、図面を用いて本発明の第１の実施形態から第４の実施形態を説明する。ただし、図面は、実施形態の構成、各部の配置、効果及び技術思想を説明するためのものであり、図示される各構成の縦横比や寸法形状を必ずしも正確に示すとは限らない。また、実施形態は、図示される構成の具体的な形状を限定するものではない。また、実施形態の光モジュールは、基板と、この基板に搭載される光回路とを含んでいる。図面は、基板を基準にして光回路が実装される方向を「上」として以下の説明をする。

［第１の実施形態］
図２（ａ）、図２（ｂ）は、第１の実施形態の光モジュール１０の基板の構成を説明するための図である。光モジュール１０は、光回路チップ２とファイバアレイ４とを有し、図２（ａ）は光回路チップ２とファイバアレイ４とを位置合わせした状態を示す模式的な上面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の矢線ＩＩｂ、ＩＩｂに沿う模式的な断面図である。本開示の第１の実施形態の光モジュール１０は、第１の層である高屈折率層２０７と、この高屈折率層２０７よりも屈折率の低い第２の層である低屈折率層２０６と、を含む。さらに、光モジュール１０は、高屈折率層２０７及び低屈折率層２０６を包含し、低屈折率層２０６よりもさらに屈折率の低い第３の層である下部クラッド層２０８、上部クラッド層２０９を含んでいる。高屈折率層２０７、低屈折率層２０６、下部クラッド層２０８、上部クラッド層２０９は、光回路チップ２の基板１を構成し、この基板１は平面型の光回路基板である。

ファイバアレイ４は、基体４０５と、基体４０５に形成された段差部４０５ａと、段差部４０５ａを貫通する４本の光ファイバ４０３を有している。４本の光ファイバ４０３は、コア４０１を有し、段差部４０５ａとの間に塗布された接着剤４０２によって並列に基体４０５に固定される。

上記構成によれば、光ファイバ４０３から入射した光は光回路チップ２の低屈折率コア２０２ａから２０２ｄをそれぞれ通り、高屈折率コア２０１に伝搬する。高屈折率コア２０１は図示しない光回路に接続される入出力部として機能する。

光回路チップ２は、回路支持基板となるＳｉ基板２００上に形成された下部クラッド層２０８を有し、高屈折率層２０７は下部クラッド層２０８上に形成されている。高屈折率層２０７は、公知のフォトリソグラフィ及びエッチングによって高屈折率コア２０１に加工されている。低屈折率層２０６は高屈折率コア２０１上に形成される。公知のフォトリソグラフィ及びエッチングにより、低屈折率層２０６に第２の光導波路である低屈折率コア２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄが形成される。なお、低屈折率コア２０２ａから２０２ｄは、低屈折率層２０６を公知のフォトリソグラフィ及びエッチングにより加工して形成される。

上記のプロセスは、例えば、Ｓｉ基板２００上に下部クラッド層２０８を堆積し、さらに高屈折率層２０７を成膜してエッチングし、高屈折率コア２０１を形成することによって行ってもよい。さらに、高屈折率コア２０１上から下部クラッド層２０８及び上部クラッド層２０９を堆積し、上部クラッド層２０９の一部を低屈折率コア２０２ａから２０２ｄに合わせてエッチングして除去し、除去後に低屈折率層２０６を堆積してもよい。低屈折率コア２０２ａから２０２ｄ上にはさらに上部クラッド層２０９が堆積される。このように構成された光モジュール１０によれば、高屈折率コア２０１と低屈折率コア２０２ａ等とが上部クラッド層２０９の一部を挟んで配置されることになる。図示しない光回路から出力した光は、高屈折率コア２０１から上部クラッド層２０９を通して低クラッド層２０２ａ等に伝搬される。

第１の実施形態では、低屈折率コア２０２ａから２０２ｄをＳＳＣとし、光モジュール１０の光ファイバ側から出力される光を、高屈折率コア２０１、下部クラッド層２０８及び上部クラッド層２０９で形成される光導波路へ低損失に光結合ができるように、光のスポットサイズを変化させながら光結合を実現している。このような構成は、第１の実施形態は、光モジュール１０の接続損失を小さくすることに効果的である。

高屈折率層２０７は、Ｓｉを基本的な光導波路構造とする層であり、その屈折率はＳｉに略等しい。低屈折率層２０６は、Ｓｉより屈折率が低い絶縁層であればよく、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_ｘ、ＳｉＮＯが用いられる。下部クラッド層２０８、上部クラッド層２０９は、例えば、クラッド層の材料として公知のＳｉＯ_２であってもよい。このような層構造によれば、二重のコア層を有する光導波路構造が実現される。なお、高屈折率層２０７と低屈折率層２０６の間隔は、結合損失を考慮して光を断熱結合することができる層間距離にすることが好ましい。さらに、高屈折率コア２０１と低屈折率コア２０２ｄを含む光導波路構造を結合損失が小さい構造とすることが好ましい。

第１の実施形態の光モジュールは、光導波路構造を高光屈折率コア２０１、低屈折率コア２０２ｄの二重構造にし、図２の低屈折率層２０２ｄの光回路チップ４に向かう側を光ファイバ４０３のモードフィールド径に合わせると同時に、低屈折率層２０２ｄの図示しない光回路に向かう側を光回路内で使用される光導波路と低損失に光結合ができるようなモードフィール径となるように設計されている。さらに、第１の実施形態は、低屈折率層２０２ｄをＳＳＣとすることにより、スポットサイズが光の進行方向に向かって徐々に変化するようにしている。このようにすれば、光回路チップ２の光回路内で使用される光導波路のモードフィールド径と光ファイバ４０３のモールド径との差分により発生する光接続損失を回避することができる。さらに、第１の実施形態では、低屈折率コア２０２ａから２０２ｄをＳＳＣにしたため、モードフィールド径をより高い精度で調整し、ファイバアレイ４との接続損失をいっそう低減することができる。さらに、モードフィールド径が拡大される光回路チップ２は、低屈折率コア２０２ａから２０２ｄと光ファイバ４０３との接続トレランスが向上し、光ファイバ接続時に要求されるアライメント精度が大幅に緩和される。

次に、以上説明した光モジュール１０に、さらに調芯機構を持たせた第１の実施形態の光モジュール２０を説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）は、いずれも第１の実施形態の光モジュール２０を説明するための図であって、図３（ａ）は光モジュール２０の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）中の矢線ＩＩＩｂ、ＩＩＩｂに沿う断面図である。第１の実施形態の光モジュールは、光回路チップ３と、ファイバアレイ５とを含む。光回路チップ３は、Ｓｉ基板３００、高屈折率層３０７によって形成された高屈折率コア３０１、低屈折率層３０６によって形成される低屈折率コア３０２ａから３０２ｄを含む。さらに、光回路チップ３は、低屈折率層３０６に調芯導波路である一対の調芯コア３０２ｅ、３０２ｆ、高屈折率コア３０１及び低屈折率コア３０２ａから３０２ｄを包含する下部クラッド層３０８、上部クラッド層３０９を備えている。調芯コア３０２ｅは、一方の端部ｅＥ１が光回路チップ３のファイバアレイ５に向かう端面３Ｅと接続し、他方の端部ｅＥ２が調芯コア３０２ｆの一方の端部ｆＥ２と接続する。調芯コア３０２ｆの他方の端部ｆＥ１は、端面３Ｅと接続する。端部ｅＥ２と端部ｆＥ２との接続は、光導波路３０５によって行われている。調芯コア３０２ｅ、３０２ｆと光導波路３０５は、全て低屈折率層３０６内に形成され、接続は低屈折率層３０６内で行われる。

また、ファイバアレイ５は、基体５０５に段差部５０５ａを備え、光回路チップの低屈折率コア３０２ａから３０２ｄ及び調芯コア３０２ｅ、３０２ｆに対応して６本の光ファイバ５０３を備えている。光ファイバ５０３は、それぞれコア５０１を有し、段差部５０５ａを貫通し、接着剤５０２によって基体５０５に固定されている。

第１の実施形態の光モジュール２０の調芯は、調芯コア３０２ｅと接続する光ファイバ５０３からレーザ等の図示しない光源から光を入射して行われる。光ファイバ５０３に入射された光は、調芯コア３０２ｅに伝搬し、さらに光導波路３０５を通って調芯コア３０２ｆに入射する。光は調芯コア３０２ｆから光ファイバ５０３を通って出射され、例えばｄ光パワーメータによりモニタされる。調芯は、モニタされる光の強度が最も強くなるように光ファイバ５０３と光回路チップ３との相対的な位置を調整することによって行われる。光ファイバ５０３のピッチは低屈折率コア３０２ａから３０２ｄのピッチに対応し、調芯コア３０２ｅ、３０２ｆを使った調芯によって低屈折率コア３０２ａから３０２ｄと光ファイバ５０３も光軸が一致するように接続される。この調整を、以降「アライメント」と記す。

次に、このような調芯コア３０２ｅ、３０２ｆ及び光導波路３０５を低屈折率層３０６内に形成する効果について説明する。図４（ａ）、図４（ｂ）は、調芯コアを高屈折率層に形成した場合の光モジュールを説明するための図である。図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は、この光モジュールの図４（ａ）に示す矢線ＩＶｂ、ＩＶｂに沿う断面図である。図４に示す光回路チップ３´は、高屈折率コア３０１と共に調芯コア３０２ｅ、３０２ｆ、光導波路３０５を全て高屈折率層に形成している。このようにすると、高屈折率コア３０１と光導波路３０５とが交差し、高屈折率コア３０１に大きな光損失が発生する。

これに対し、第１の実施形態の光モジュール２０は、コアを高屈折率コア３０１、低屈折率コア３０２ａから３０２ｄの二重構造にする。そして、光モジュール２０は、低屈折率コア３０２ａから３０２ｄ、調芯コア３０２ｅ、３０２ｆ及び光導波路３０５を低屈折率層３０６に形成して光導波路３０５と高屈折率コア３０１との交差を回避する。このような構成により、第１の実施形態は、高屈折率コア３０１の光損失を防ぐことできる。

また、光モジュール２０は、調芯装置の光源と光パワーメータのみで光の入射とモニタが可能である。このため、光回路チップ３とファイバアレイ５との調芯を簡易化することができる。さらに、第１の実施形態の光モジュール２０は、光回路にフォトディテクタを設ける必要がなく、光回路チップ３の光回路を小型化、簡易化することに有効である。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、ファイバアレイに調芯用の光ファイバを別途形成せず、光回路チップ６に光を入出力する光ファイバ７０３を使って調芯を行う点で第１の実施形態と相違する。図５（ａ）、図５（ｂ）は、第２の実施形態の光モジュール３０を示す図である。図５（ａ）、（ｂ）は、いずれもアライメント中の光回路チップ６とファイバアレイ７とを示す上面図である。光回路チップ６は、高屈折率コア６０１と、低屈折率コア６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃ、６０２ｄを備えている。第２の実施形態においても低屈折率コア６０２ａから６０２ｄはＳＳＣ構造をとる。さらに、光回路チップ６は、調芯コア６０２ｅ、６０２ｆを備え、調芯コア６０２ｅ、６０２ｆは光導波路６０１によって接続されている。

ファイバアレイ７は、段差部７０５ａを有する基体７０５と、段差部７０５ａを貫通して並列に配置される光ファイバ７０３と、を備えている。光ファイバ７０３は、コア７０１を含み、接着剤７０２によって基体７０５に固定されている。第２の実施形態においては、一対の調芯コア６０２ｅ、６０２ｆの間隔が複数の光ファイバ７０３のうちのいずれか２つの間隔に等しくなっている。

上記のように構成された光回路チップ６とファイバアレイ７は、以下のように調芯される。図５（ａ）のように、先ず、調芯コア６０２ｅ、６０２ｆと光ファイバ７０３とを使って光回路チップ６とファイバアレイ７とをアライメントする。アライメント終了後、ファイバアレイ７を図５（ａ）に記した－Ｘ方向に移動させ、図５（ｂ）に示すように低屈折率コア６０２ａから６０２ｄと光ファイバ７０３とを接続する。

Ｓｉフォトニクスにおいて、光回路チップ及びファイバアレイは高い精度で製造され、低屈折率コア６０２ａから６０２ｄ及び調芯コア６０２ｅ、６０２ｆと光ファイバ７０３との相対的な位置の誤差は１ｎｍ程度と充分小さい。このことから、第２の実施形態は、アライメント後にファイバアレイ７を既知の長さだけ移動させ、低屈折率コア６０２ａから６０２ｄと光ファイバ７０３とを光軸が一致するように接続することができる。なお、既知の長さは、例えば、光回路チップ６の調芯コア６０２ｅと低屈折率コア６０２ａとの間隔の設計値であってもよい。

上記した第２の実施形態は、調芯用の光ファイバをファイバアレイ７に設ける必要がないので、第１の実施形態に比べてファイバアレイ７のコストを抑えることができる。

［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の光モジュール４０を説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）及び図６（ｄ）は、いずれも第３の実施形態の光モジュール４０を説明するための上面図である。図６（ａ）は、光モジュールの構成を説明し、図６（ｂ）から図６（ｄ）は、光モジュール４０において実行されるアライメントを説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態と同様にファイバアレイ７の側に調芯用の光ファイバを設けることをせずに、第２の実施形態よりも高い精度でアライメントを行うことを可能にする。

光モジュール４０は、図６（ｂ）から図６（ｄ）に示すように、光回路チップ８と、ファイバアレイ７とを含んでいる。図６（ａ）等に示すように、光回路チップ８は、４つの高屈折率コア８０１、４つの低屈折率コア８０２ａから８０２ｄを有する。さらに、光回路チップ８は、２対の調芯コア８０２ｅ、８０２ｆ、調芯コア８０２ｇ、８０２ｈを有している。調芯コア８０２ｅ、８０２ｆは光導波路８０５Ａによって接続され、調芯コア８０２ｇ、８０２ｈは光導波路８０５Ｂによって接続される。なお、第３の実施形態においても、低屈折率コア８０２ａから８０２ｄはＳＣＣを構成する。

以下の説明において、第３の実施形態は、調芯コア８０２ｅ、８０２ｆ及び光導波路８０５Ａで構成される回路を調芯回路Ａ、調芯コア８０２ｇ、８０２ｈ及び光導波路８０５Ｂで構成される回路を調芯回路Ｂとも記す。図６（ａ）に示す光回路チップ８においては、低屈折率コア８０２ａから８０２ｄを含む光の入出回路と調芯回路Ｂが－Ｘ方向に距離Ｌだけシフトし、調芯回路ＢがＸ方向に距離Ｌだけシフトするように配置されている。第３の実施形態は、後に詳述するように、調芯回路Ａを使って光回路チップ８とファイバアレイ７とをアライメントし、続いて調芯回路Ｂを使って光回路チップ８とファイバアレイ７とをアライメントする。そして、２回のアライメントによってそれぞれ決定した最適な位置の中央で光回路チップ８とファイバアレイ７とを接続する。

なお、光導波路８０５Ａ、８０５Ｂは、いずれも低屈折率層内に形成されているため、互いに交差してもよい。光導波路８０５Ａ、８０５Ｂは、高屈折率コア８０１と交差しなければ接続損失に影響を及ぼすことがない。また、光導波路８０５Ａ、８０５Ｂの交差による光損失は、光回路チップ８、ファイバアレイ７とのアライメント精度に影響しない。

ファイバアレイ７は、既存の光ファイバ７０３を使って調芯を行うため、光ファイバ７０３のうちのいずれか２本の間隔は、光回路チップ８の調芯コアの間隔と一致している。

図６（ｂ）に示すように、光回路チップ８とファイバアレイ７は、調芯回路Ａを使ってアライメントされる。アライメントは、低屈折率コア８０２ｅ、光導波路８０５Ａ、低屈折率コア８０２ｆを通して入射及び出射された光をモニタして行われる。次に、光回路チップ８とファイバアレイ７は、図６（ｃ）に示すように、調芯回路Ｂを使ってアライメントされる。調芯回路Ａ、Ｂを切替えるにあたっては、ファイバアレイ７を図示しないステージを使って図６（ａ）中の－Ｘ方向に移動させる。

調芯回路Ｂによるアライメントは、低屈折率コア８０２ｇ、光導波路８０５Ｂ、低屈折率コア８０２ｈを通して入射及び出射された光をモニタして行われる。この際、図６（ｂ）、図６（ｃ）から明らかなように、調芯回路Ａにおいて決定される光回路チップ８を基準とするファイバアレイ７の最適な位置は、調芯回路Ｂにおいて決定されるファイバアレイ７の最適な位置と異なっている。第３の実施形態は、２回行われるアライメントにより決定した最適な調芯位置の中央でファイバアレイ７を光回路チップ８に接続する。調芯回路Ａ、Ｂを使った調芯によって決定した最適位置は、光回路チップ８とファイバアレイ７との相対的な位置に基づいている。最適位置が例えばＸ軸のみで表される場合、最適位置の中央は、例えばステージの座標により表される２つの最適位置の中央の点であってもよい。

上記した第３の実施形態によれば、光回路チップ８とファイバアレイ７との相対的な位置関係を基準に両者の接続位置を決定することができる。このため、第３の実施形態は、ファイバアレイ７を移動するステージの移動量の絶対精度が充分高くない場合であっても、光回路チップ８とファイバアレイ７とを適正にアライメントし、光損失の少ない接続を実現することが可能である。第３の実施形態は、第２の実施形態のように、調芯により決定した位置からファイバアレイをステージの絶対的な移動距離を基準にして移動させるよりもアライメントの精度を高めることができる。公知のステージの多くは、絶対的な位置よりも相対的な位置の精度が高く、このため、第３の実施形態は、結合損失の少ない光モジュール４０の実現に有効である。

［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態の光モジュール１０を説明する。第４の実施形態は、調芯コア１１２ｅ、１１２ｆが、１個のＳＳＣと、反射回路で構成される点で第１の実施形態と相違する。反射回路としては、例えば、ループバックミラー等が好適に使用される。反射回路を調芯に使用する場合、光を入出力する回路（本回路）との交差を避けるため、反射回路を本回路から充分離して形成することが必要である。しかし、反射回路は比較的大きな回路であるので、本回路から離すことによって光回路チップが大型化する。また、調芯回路と本回路は、離れるほど最終的なファイバアレイの移動量が大きくなってアライメントの精度が低下する。このような点を解消するため、第４の実施形態は、反射回路を含む調芯回路を低屈折率層に形成し、本回路を高屈折率層に形成する。

図７（ａ）、図７（ｂ）は、第４の実施形態の光モジュール５０を説明するための上面図であって、それぞれ調芯の工程を示している。光モジュール５０は、光回路チップ１２と、ファイバアレイ７とを含む。光回路チップ１２は、高屈折率層に形成された高屈折率コア１１１、低屈折率に形成された低屈折率コア１１２ａから１１２ｄ、調芯コア１１２ｅ、１１２ｆ、反射回路１２１、１２２を有している。第４の実施形態において、調芯コア１１２ｅ及び反射回路１２１、調芯コア１１２ｆ及び反射回路１２２がそれぞれ調芯回路を構成する。

光回路チップ１２とファイバアレイ７とのアライメントは、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、先ず、光ファイバ７０３から調芯コア１１２ｆに光を入射し、反射光の光強度をモニタして行われる。光強度が最も大きくなる位置が決定すると、光ファイバ７は、図示しないステージ等によってＸ方向に既知の距離だけ移動する。移動後の位置は、調芯コア１１２ｅと光ファイバ７０３との光軸、すなわちコア２０１が凡そ一致すると考えられる位置である。ここで、第４の実施形態は、光ファイバ７０３から調芯コア１１２ｅに光を入射し、その反射光をモニタして調芯を行う。

このような第４の実施形態によれば、調芯用の回路と本回路とを光回路チップ１２の面方向と共に厚さ方向にも離し、光回路チップ１２の大面積化を防ぐことができる。また、図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように、調芯コアと反射回路とを含む調芯回路を少なくとも２つ設けてアライメントをすることにより、ファイバアレイ７の傾きや位置を把握可能となり、光回路チップ１２との接続損失を低減することができる。

１ 基板
２、３、６、８，１２ 光回路チップ
３Ｅ 端面
４、５、７ ファイバアレイ
１０、２０、３０、４０、５０ 光モジュール
１１１、２０１、３０１、６０１、８０１ 高屈折率コア
１１２ａ～１１２ｄ、２０２ａ～２０２ｄ、３０２ａ～３０２ｄ、６０２ａ～６０２ｄ、８０２ａ～８０２ｄ 低屈折率コア
１１２ｅ、１１２ｆ、２０２ｅ、２０２ｆ、３０２ｅ、３０２ｆ、６０２ｅ、６０２ｆ、８０２ｅ、８０２ｆ、８０２ｇ、８０２ｈ 調芯コア
１２１、１２２ 反射回路
２００、３００ Ｓｉ基板
２０６、３０６ 低屈折率層
２０７、３０７ 高屈折率層
２０８、３０８ 下部クラッド層
２０９、３０９ 上部クラッド層
３０５、８０５Ａ、８０５Ｂ 光導波路
４０１、５０１、７０１ コア
４０３、５０３、７０３ 光ファイバ
４０２、５０２ 接着剤
４０５、５０５、７０５ 基体
４０５ａ、５０５ａ、７０５ａ 段差部

Claims (7)

1. ファイバアレイと接続される端面を有し、光回路を含む光回路チップであって、
   シリコン基板と、前記シリコン基板よりも上方に位置する第１の層と、当該第１の層よりも屈折率が低く、前記第１の層よりもさらに上方に位置する第２の層と、前記第１の層及び前記第２の層を包含すると共に、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する、前記第２の層よりも屈折率の低い第３の層と、を含む基板と、
   前記第１の層に形成された前記光回路と接続する第１の光導波路と、
   前記第２の層に形成され、一方の端部が前記端面と接続され、他方の端部が前記第１の光導波路と接続する第２の光導波路と、を含み、
   前記第１の光導波路と前記第２の光導波路は、前記端面の側におけるモードフィールドが前記光回路の側におけるモードフィールドよりも大きくなる、スポットサイズ変換機能を有する光導波路を構成する、光回路チップ。
2. 前記第２の層に形成され、一方の端部が前記端面と接続する少なくとも一対の調芯導波路をさらに含む、請求項１に記載の光回路チップ。
3. 一対の前記調芯導波路は、他方の端部が前記第２の層において互いに接続する、請求項２に記載の光回路チップ。
4. 前記調芯導波路は、他方の端部が反射回路と接続する、請求項２に記載の光回路チップ。
5. 前記調芯導波路を２対備え、前記調芯導波路の一方の対において決定した前記ファイバアレイに対する相対的な位置と、前記調芯導波路の他方の対において決定した前記ファイバアレイに対する相対的な位置との中心で、前記ファイバアレイとが接続される、請求項３に記載の光回路チップ。
6. 前記ファイバアレイは複数の光ファイバを有し、一対の前記調芯導波路の間隔は、複数の前記光ファイバのうちのいずれか２つの間隔に等しい、請求項３に記載の光回路チップ。
7. 前記第１の層はシリコンを含む、請求項１に記載の光回路チップ。