JPH01126608A - 光入出力装置 - Google Patents
光入出力装置Info
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- JPH01126608A JPH01126608A JP62283271A JP28327187A JPH01126608A JP H01126608 A JPH01126608 A JP H01126608A JP 62283271 A JP62283271 A JP 62283271A JP 28327187 A JP28327187 A JP 28327187A JP H01126608 A JPH01126608 A JP H01126608A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光過信用モジュールに係り、特に量産化に好適
な光集積回路実装法に関する。
な光集積回路実装法に関する。
従来１元ファイバと光集積回路との結合に関する技術と
して例えば特開昭５７−１１９３１４が知られている。
して例えば特開昭５７−１１９３１４が知られている。
これは、Ｓｉ基板の異方性エツチングを用いてＶ型の＃
Ｉ＃を形成し、これに光ファイバを固定し九後、ＪＪｔ
、集積回路を３ｉ基板上に搭載するというものである。
Ｉ＃を形成し、これに光ファイバを固定し九後、ＪＪｔ
、集積回路を３ｉ基板上に搭載するというものである。
上記従来技術では、光ファイバを固定する３ｉ基板と光
集積回路を形成する基板とが別になっている。このため
１組み立て時には両者の間の精密な位置合せが必要であ
り、量産性及び信頼性に欠けるという間層がめった。
集積回路を形成する基板とが別になっている。このため
１組み立て時には両者の間の精密な位置合せが必要であ
り、量産性及び信頼性に欠けるという間層がめった。
上記問題点を解決するためには、光ファイバ固定溝と光
集積回路とを同一の基板上に形成する必要がある。第３
図は、これを行った場合の結合部の三面図である。ｌは
光集積回路入出力端を、また３はファイバ固定溝を表わ
している。この場合固定＃端部には図のように（１１１
）面Ｓが現れるため、光ファイバを完全に端まで挿入す
ることが出来ず、光７アイパと光集積回路入出力端との
間に数１０μｍに及ぶ空隙が生じてしまうため結合効率
を高くすることが出来ない。また光集積回路の端面形成
に通常のへき開もしくは研磨等の手法を用いることが出
来ないため１面の垂直度及び平坦性が損なわれるという
事も結合効率を低下させる要因となる。
集積回路とを同一の基板上に形成する必要がある。第３
図は、これを行った場合の結合部の三面図である。ｌは
光集積回路入出力端を、また３はファイバ固定溝を表わ
している。この場合固定＃端部には図のように（１１１
）面Ｓが現れるため、光ファイバを完全に端まで挿入す
ることが出来ず、光７アイパと光集積回路入出力端との
間に数１０μｍに及ぶ空隙が生じてしまうため結合効率
を高くすることが出来ない。また光集積回路の端面形成
に通常のへき開もしくは研磨等の手法を用いることが出
来ないため１面の垂直度及び平坦性が損なわれるという
事も結合効率を低下させる要因となる。
本発明の目的は、これらの問題点を解決することにある
。
。
上記目的は１元ファイバ固定酵の形成前もしくは形成後
に、端部に固定溝と同程度の深さの垂直な溝もしくは穴
を形成しておくことにより達成される。
に、端部に固定溝と同程度の深さの垂直な溝もしくは穴
を形成しておくことにより達成される。
■溝端部に形成した垂直溝は、４部の（１１１）面を取
シ除くと同時に光導波路端に垂直壁を形成する。これに
より、光７アイパと光導波路の間の空ＰＪを無くすこと
が可能となシ１両者の間の結合効率を大きく改善できる
。また１両者間に空隙が介在せず物理的に接触し合う事
により、結合部での光の反射を取り除くことが可能とな
り、これによる信号光間の漏話（近端漏話）を無くすこ
とができる。
シ除くと同時に光導波路端に垂直壁を形成する。これに
より、光７アイパと光導波路の間の空ＰＪを無くすこと
が可能となシ１両者の間の結合効率を大きく改善できる
。また１両者間に空隙が介在せず物理的に接触し合う事
により、結合部での光の反射を取り除くことが可能とな
り、これによる信号光間の漏話（近端漏話）を無くすこ
とができる。
光導波路端面の垂直性及び平坦性は、垂直溝の形成によ
り大きく向上する。これは、光ファイバと光導波路間の
結合効率向上に大きく役立つ。
り大きく向上する。これは、光ファイバと光導波路間の
結合効率向上に大きく役立つ。
通常、光導波路とＶ溝は別々のマスクにより作成される
。このため、マスク合せ時の誤差に伴なう両者の位置ず
れを完全に取り除くことは難しい。
。このため、マスク合せ時の誤差に伴なう両者の位置ず
れを完全に取り除くことは難しい。
また、■溝上光導波路形成よりも先に行なった場合、ｖ
ｓ近傍では、Ｖシスト厚が変動するため。
ｓ近傍では、Ｖシスト厚が変動するため。
正確なリングラフィを行うことが困難となる。垂直溝を
形成することで、光の伝搬方向への位置ずれは問題では
なくなる。ま九、パターン幅が変動している部分を取り
除くように垂直溝を形成することで、パターン幅変動の
影響を小さくすることも可能となる。
形成することで、光の伝搬方向への位置ずれは問題では
なくなる。ま九、パターン幅が変動している部分を取り
除くように垂直溝を形成することで、パターン幅変動の
影響を小さくすることも可能となる。
ｓ１図は本発明の一実施例の光入出力装置を示したもの
で、同図（ａ）は上面図、（ｂ）はファイバ側から見た
側面図、（Ｃ）はＡ−Ａ’側側面面図それぞれ示してい
る。図中、７は３ｉ基板で６り、その結晶面は（１００
）である。光導波路ｌは、Ｓｉ基板上に８のパックァ層
を介して形成されている。
で、同図（ａ）は上面図、（ｂ）はファイバ側から見た
側面図、（Ｃ）はＡ−Ａ’側側面面図それぞれ示してい
る。図中、７は３ｉ基板で６り、その結晶面は（１００
）である。光導波路ｌは、Ｓｉ基板上に８のパックァ層
を介して形成されている。
６はクラッド層で６９．その屈折率は光導波路ｌよりも
低く選ばれる。２は元ファイバであり、５はそのコア部
でるる。コア部の径は、７アイパが単一モードでおる場
合には１０μｍ前後の値となり、多モードであれば５０
〜８０μｍ＠度の値となる。光導波路１を石英系ガラス
で形成した場合。
低く選ばれる。２は元ファイバであり、５はそのコア部
でるる。コア部の径は、７アイパが単一モードでおる場
合には１０μｍ前後の値となり、多モードであれば５０
〜８０μｍ＠度の値となる。光導波路１を石英系ガラス
で形成した場合。
光導波路の寸法ｆ：元ファイバとほぼ同様な値とす、る
ことが可能となる。
ことが可能となる。
第２図に、この場合の結合効率の計算値を示す。
図において横軸は光導波路と光ファイバの間隔であり、
縦軸は結合損失（結合効率ｔｄＢ表示したもの）である
。この図より、光導波路と元ファイバを密着させた場合
には結合損失は、はとんど無視出来る値になることが解
る。しかし、Ｓｉ基板に異方性エツチングによってｖｎ
−ａｔ−形成した場合、その端部にも（１１１）面が表
れ、ａ直な壁面を得ることが出来ず１元ファイバと光導
波路間に３０〜４０μｍの空隙を生じてしまう。このた
め、結合損失を０．２ ｄ Ｂ以下とすることは出来な
い。本発明の％徴である垂直溝＝４は、この問題点を解
決するために設けられたもので、■溝端部の（１１１）
面ｔ−取り除くように、その幅及び深さが設定されてい
る。これにより光ファイバと光導波路との間の空隙を無
くすことが可能となり、はぼ損失なく結合させることが
出来るようになる。また、空隙部での光の反射が無くな
ることにより、近端漏話特性が大きく改善される。
縦軸は結合損失（結合効率ｔｄＢ表示したもの）である
。この図より、光導波路と元ファイバを密着させた場合
には結合損失は、はとんど無視出来る値になることが解
る。しかし、Ｓｉ基板に異方性エツチングによってｖｎ
−ａｔ−形成した場合、その端部にも（１１１）面が表
れ、ａ直な壁面を得ることが出来ず１元ファイバと光導
波路間に３０〜４０μｍの空隙を生じてしまう。このた
め、結合損失を０．２ ｄ Ｂ以下とすることは出来な
い。本発明の％徴である垂直溝＝４は、この問題点を解
決するために設けられたもので、■溝端部の（１１１）
面ｔ−取り除くように、その幅及び深さが設定されてい
る。これにより光ファイバと光導波路との間の空隙を無
くすことが可能となり、はぼ損失なく結合させることが
出来るようになる。また、空隙部での光の反射が無くな
ることにより、近端漏話特性が大きく改善される。
第４図は１本発明の別の実施例である。この実施例の特
徴は１元ファイバを２−重〜２−４の様に複数本配置し
である点にある。この様に、光ファイバを複数本配置す
る場合においても、Ｖ溝ａ−ｔ〜３−４は同一のエツチ
ングプロセスで作成することが可能である。また垂直溝
４は、Ｖ溝３−１〜３−４ に対し共通のものが使用出
来るため、−本の光ファイバ結合部を作製する場合と全
く同一の工程で複数本の元ファイバ結合部を作製するこ
とが可能となる。
徴は１元ファイバを２−重〜２−４の様に複数本配置し
である点にある。この様に、光ファイバを複数本配置す
る場合においても、Ｖ溝ａ−ｔ〜３−４は同一のエツチ
ングプロセスで作成することが可能である。また垂直溝
４は、Ｖ溝３−１〜３−４ に対し共通のものが使用出
来るため、−本の光ファイバ結合部を作製する場合と全
く同一の工程で複数本の元ファイバ結合部を作製するこ
とが可能となる。
第５図は１本発明の元締合部の作製手順の一例を示した
ものである。同図ａ１は、Ｓｉ基板７上にＶＳｌｔ−形
成し次状態を示した側断面図でｔ ”１は正面図、■溝
は、フォトリングラフィにより作製したレジストパター
ンによる異方性エツチングにより作製されたものである
。
ものである。同図ａ１は、Ｓｉ基板７上にＶＳｌｔ−形
成し次状態を示した側断面図でｔ ”１は正面図、■溝
は、フォトリングラフィにより作製したレジストパター
ンによる異方性エツチングにより作製されたものである
。
同図ｂ１及びす、は、上記Ｖ溝付き３ｉ基板上にバッフ
ァ層８及び光導波路層９を積層し良状態を示したもので
ある。各部の材料としては銹電体。
ァ層８及び光導波路層９を積層し良状態を示したもので
ある。各部の材料としては銹電体。
半導体及び磁性体等の種々のものを適用することが可能
であるが、損失特性及び光ファイバとの整合性に優れて
いるという点で石英系ガラス材が最も有望である。この
場合、各層の屈折率調整はＴ ｉＯｘ ｅ Ｐ ｓσｈ
Ｇｅｍｓ、Ｂ＊ Ｏｓ等のドーパント量の制御によって
行われ１１通常は光導波路層９の屈折率がバッファ層８
の屈折率よりもα２〜１、 ＯＳ程度高くなる様に設定
される。また、各層の厚みは５〜ｌＯμｍ程度に選ばれ
るのが普通である。
であるが、損失特性及び光ファイバとの整合性に優れて
いるという点で石英系ガラス材が最も有望である。この
場合、各層の屈折率調整はＴ ｉＯｘ ｅ Ｐ ｓσｈ
Ｇｅｍｓ、Ｂ＊ Ｏｓ等のドーパント量の制御によって
行われ１１通常は光導波路層９の屈折率がバッファ層８
の屈折率よりもα２〜１、 ＯＳ程度高くなる様に設定
される。また、各層の厚みは５〜ｌＯμｍ程度に選ばれ
るのが普通である。
同図Ｃｓ、Ｃｓは、フォトリングラフィ及びドライエツ
チングにより光導波路のパターニングを行った後の状態
を示したものである。光導波路とｖ縛との位置合せはＳ
ｉ基板上に形成された合せマークを基準に行われるため
、ｖＡ差は通常１μｍ以下の値とすることが可能である
。この誤差による結合損失は通常０．１−０．２ ｄ
Ｂ程度であり、無調整で元ファイバを位置決めし九場合
でも十分な結合効率を期待することが出来る。光導波路
ｌがｖ＃ｌ上でチー゛パ状に終端じているのは、大きな
段差がある場所では正確なフォトリングラフィが困難と
なるためである。
チングにより光導波路のパターニングを行った後の状態
を示したものである。光導波路とｖ縛との位置合せはＳ
ｉ基板上に形成された合せマークを基準に行われるため
、ｖＡ差は通常１μｍ以下の値とすることが可能である
。この誤差による結合損失は通常０．１−０．２ ｄ
Ｂ程度であり、無調整で元ファイバを位置決めし九場合
でも十分な結合効率を期待することが出来る。光導波路
ｌがｖ＃ｌ上でチー゛パ状に終端じているのは、大きな
段差がある場所では正確なフォトリングラフィが困難と
なるためである。
同図ｄｔ、ｄａは、ＶＳ終ｍ１ｌｓＫＩｉｔ［溝４ｔ−
形成した状態を示し九ものである。この垂直溝の形成に
は、ドライエツチングの様なプロセス技術及びマイクロ
ラッピングの様な機械加工技術等を用いることが出来る
。特に後者の手法は、経済性及び垂直壁面の平坦性等の
面において優れた特性を有している。垂直溝は、ＶＳの
端部（１１１）面及び光導波路のテーパ終端部分を取り
除くように０．０５〜０．５−程度の幅で形成される。
形成した状態を示し九ものである。この垂直溝の形成に
は、ドライエツチングの様なプロセス技術及びマイクロ
ラッピングの様な機械加工技術等を用いることが出来る
。特に後者の手法は、経済性及び垂直壁面の平坦性等の
面において優れた特性を有している。垂直溝は、ＶＳの
端部（１１１）面及び光導波路のテーパ終端部分を取り
除くように０．０５〜０．５−程度の幅で形成される。
同図ｅ１＊ ｅ！は、■溝上に光ファイバ２ｔ−固定
した状態を示したものである。固定法としては各種の光
学接着材もしくはハンダを用いる方法の他にＣＯ＊Ｖ−
ザ等を用いて光導波路と光ファイバとを直接に融着して
しまう方法がある。特に後者の手法は信頼性も高く、結
合部での反射も少ないという点で非常に有効な手法であ
る。なお、この例では、クラッド層を形成していない光
導波路を取り上げたが、り２ラド層がある場合でも作製
手順の上では大きな変化はない。また、この例とは逆に
、■溝を光導波路の後に形成することも可能である。
した状態を示したものである。固定法としては各種の光
学接着材もしくはハンダを用いる方法の他にＣＯ＊Ｖ−
ザ等を用いて光導波路と光ファイバとを直接に融着して
しまう方法がある。特に後者の手法は信頼性も高く、結
合部での反射も少ないという点で非常に有効な手法であ
る。なお、この例では、クラッド層を形成していない光
導波路を取り上げたが、り２ラド層がある場合でも作製
手順の上では大きな変化はない。また、この例とは逆に
、■溝を光導波路の後に形成することも可能である。
本発明によれば１元ファイバをＶ溝に固定するだけで安
定かつ高効率な結合を達成することが可能であり、各種
の導波路減光素子の組立て時における無調整化を実現出
来る。また、従来の素子で必要とされていた導波路端の
研磨等の工程が不要となり１組立て工程の大幅な簡略化
が達成される。
定かつ高効率な結合を達成することが可能であり、各種
の導波路減光素子の組立て時における無調整化を実現出
来る。また、従来の素子で必要とされていた導波路端の
研磨等の工程が不要となり１組立て工程の大幅な簡略化
が達成される。
これらの効果によって、従来ネックとなってい友結合部
の組立て工程の簡略化及び自動化を進めることが可能と
なり量産性が著しく向上する。
の組立て工程の簡略化及び自動化を進めることが可能と
なり量産性が著しく向上する。
第１図は本発明の一実施例の光入出力装置であり、（ａ
）は上面図、Φ）は正面図、（Ｃ）はＡ−Ａ’に沿った
側断面図である。第２図ａは、光ファイバと光導波路の
位置関係を示す側断面図、ｂは両者間の間隔と結合損失
の計算値を表す関係曲線図、第３図は従来例になる光入
出力装置を表す図で６９（ａ）は上面図、（ｂ）は正面
図、（Ｃ）は人−Ａ′に沿った側断面図である。第４図
は本発明の別の実施例を示し九もので（ａ）は上面図、
（ｂ）は正面図でめる。第５図は本発明の元締合部の作
製工ｌ！を表す側断面図および正面図である。 １・・・光導波路、２・・・元ファイバ、３・・・Ｖ溝
、４・・・垂直溝、５・・・光ファイバのコア、６・・
・クラッド。 （Ｃン ！Ｊ３図 （Ｃ） δ バッフ７層 （ｂ＋） ” 手続補正書（方式） 事件の表示 昭和６２ 年特許願第 ２８３２７１、発明の名称 光入出力装置 補正をする者 １１件と帳係 特許出願人 名 称 （５１０１株式会社 日 立 製 作 所補
正）対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄補正の内
容 本願明細書、第１０頁第１１行目「第４図は・・・・・
・・・ 」から同頁第１２行目「・・・・・・である。 」までの記載を下記のとおりに訂正する。 記 「第４図は本発明の実施例を示す光入出力装置の平面図
ならびに縦断面図である。」
）は上面図、Φ）は正面図、（Ｃ）はＡ−Ａ’に沿った
側断面図である。第２図ａは、光ファイバと光導波路の
位置関係を示す側断面図、ｂは両者間の間隔と結合損失
の計算値を表す関係曲線図、第３図は従来例になる光入
出力装置を表す図で６９（ａ）は上面図、（ｂ）は正面
図、（Ｃ）は人−Ａ′に沿った側断面図である。第４図
は本発明の別の実施例を示し九もので（ａ）は上面図、
（ｂ）は正面図でめる。第５図は本発明の元締合部の作
製工ｌ！を表す側断面図および正面図である。 １・・・光導波路、２・・・元ファイバ、３・・・Ｖ溝
、４・・・垂直溝、５・・・光ファイバのコア、６・・
・クラッド。 （Ｃン ！Ｊ３図 （Ｃ） δ バッフ７層 （ｂ＋） ” 手続補正書（方式） 事件の表示 昭和６２ 年特許願第 ２８３２７１、発明の名称 光入出力装置 補正をする者 １１件と帳係 特許出願人 名 称 （５１０１株式会社 日 立 製 作 所補
正）対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄補正の内
容 本願明細書、第１０頁第１１行目「第４図は・・・・・
・・・ 」から同頁第１２行目「・・・・・・である。 」までの記載を下記のとおりに訂正する。 記 「第４図は本発明の実施例を示す光入出力装置の平面図
ならびに縦断面図である。」
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、光導波路の端部近傍に略垂直壁を持つ凹型の溝を設
けた事を特徴とする光入出力装置。 ２、基板がシリコンより成ることを特徴とする第１項記
載の光入出力装置。 ３、光ファイバ固定用のガイド溝を形成したことを特徴
とする第１項及び第２項記載の光入出力装置。 ４、光導波路およびガイド溝を同一基板上に複数個設け
た事を特徴とする第１、第２および第３項記載の光入出
力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283271A JP2771167B2 (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 光集積回路の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283271A JP2771167B2 (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 光集積回路の実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01126608A true JPH01126608A (ja) | 1989-05-18 |
| JP2771167B2 JP2771167B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=17663294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62283271A Expired - Lifetime JP2771167B2 (ja) | 1987-11-11 | 1987-11-11 | 光集積回路の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2771167B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299276A (en) * | 1991-10-11 | 1994-03-29 | Fujitsu Limited | Waveguide type optical device and method for manufacturing the same |
| US6798969B2 (en) | 2000-10-17 | 2004-09-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Fiber array, method for fabricating the same and optical device using the fiber array |
| US7492995B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-02-17 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Optical element combination structure and optical fiber structure |
| US7639904B2 (en) * | 2005-11-18 | 2009-12-29 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Optical device |
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