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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- optical fiber
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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 |
US9417392B2 (en) | 2013-10-02 | 2016-08-16 | Fujitsu Limited | Optical waveguide component, manufacturing method therefor, and optical waveguide device |
US20160306120A1 (en) * | 2013-12-27 | 2016-10-20 | Fujikura Ltd. | Production method for optical devices |
WO2024033988A1 (ja) * | 2022-08-08 | 2024-02-15 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバと光導波路との接続構造及び光導波路基板の製造方法 |
Families Citing this family (1)
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