JPH0341405A - オプトエレクトロニクス装置 - Google Patents

オプトエレクトロニクス装置

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JPH0341405A
JPH0341405A JP2160061A JP16006190A JPH0341405A JP H0341405 A JPH0341405 A JP H0341405A JP 2160061 A JP2160061 A JP 2160061A JP 16006190 A JP16006190 A JP 16006190A JP H0341405 A JPH0341405 A JP H0341405A
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JP
Japan
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light
optical
guide layer
optical waveguide
light guide
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JP2160061A
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English (en)
Inventor
William D Westwood
ウィリアム　ディクスン　ウエストウッド
Herman W Willemsen
ハーマン　ダブリュ．ウィレムセン
Michel I Gallant
マイケル　イザドー　ガラント
Richard P Skillen
リチャード　プレスコット　スキレン
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Nortel Networks Ltd
Original Assignee
Northern Telecom Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • 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
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12004—Combinations of two or more optical elements
    • 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

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は光信号を双方向伝送できるオプトエレクトロニ
クス装置に関するものである。
［従来の技術］ 双方向光フアイバ通信システムを加入者回線に用いるた
めには加入者の家屋内で用いられる低コストの端末が必
要となる。そのような端末においては人力光信号を電気
信号に変換するオプトエレクトロニクス検出器、電気信
号を光出力信号に変換するオプトエレクトロニクス光源
、および伝送ファイバからの入力光信号をオプトエレク
トロニクス検出器に結合するとともにオプトエレクトロ
ニクス光源からの出力光信号を伝送ファイバに結合する
光結合器が必要になる。
検出器、光源、結合器、伝送ファイバは、伝送ファイバ
と検出器間、光源と光フアイバ間で光結合が効率的に行
われるように、しかも光源と検出器間で直接光結合が行
われないように組み立てなくてはならない。組み立ては
小型で、強固で、廉価で大量生産に向くものでなければ
ならない。
従来の双方向光フアイバ通信システムは個々に分離した
検出器、光源、結合器を用い、これらを集めて組み立て
られる。組み立て作業には時間がかかり、結合器の調整
に高度な技術を要する。
さらに、組み立てられたものは大型、高価であり、大量
生産には向かない。
１９８８年３月３１日の米国特許出願Ｎｏ、　１７６、
１２０で、ランジット　マント（Ｒａｎｊｉｔ　Ｓ、　
Ｍａｎｄ）がオプトエレクトロニクス光源、オプトエレ
クトロニクス検出器、これらを相互接続する光導波路が
北進の半導体基板上にモノリシックに集積化できること
を提案した。
しかしながら、この提案には光結合器が双方向光伝送に
も適用できることについてはまったく開示されていなか
った。さらに、オプトエレクトロニクス光源および検出
器のモノリシック集積化は光源および検出器の構造にあ
る種の制約を課するものであった。
光子総合研究所（Ｐｈｏｔｏｎｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔ
ｉｏｎ　Ｒｅ５ｅｒｃｈ　Ｉｎｃ、　Ｐ　Ｉ　ＲＩ　）
によって、シリカ光導波路と位置決め構造をフォトリソ
グラフィによってシリコン基板の表面上に形成できる設
計法が提案された。
この提案は、レーザダイオードを別の半導体基板上に形
成し、それをその基板から取り出し、シリカ光導波路と
位置合わせをしたシリコン基板の表面に取り付け、これ
によって、レーザダイオードと光導波路とを光学的に結
合させるものであった。
またグイクロイックフィルタを別のガラス基板上に形成
し、それをその基板から取り出し、位置決め構造の間に
置かれたシリコン基板に取り付ける。これによってグイ
クロイックフィルタは波長選択ビームスプリッタとして
動作し、一つの光導波路部分から他の光導波路部分に特
定波長の光を分波させる。
またミラーを別のガラス基板の傾斜鉗１１に形成し、そ
れをその基板から取り出し、位置決め構造間に置かれた
シリコン基板に取り付ける。これによって光導波路部を
進む光をシリコン基板の表面から変向する。
またアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤＳ）を別の
基板に形成し、それをその基板から、取り出し、ミラー
の上部の位置決め構造に取り付ける。これによってミラ
ーによって変向された光を受光する。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような設計ではレーザダイオード、
ダイクロイックフィルタ、　ミラー　ＡＤＰｓおよび集
積化光導波路と位置決め構造を含むシリコン基板を別々
に形成する必要がある。
ざらにレーザダイオード、ダイクロイックフィルタ、　
ミラー　ＡＤＰｓを取り出し、　シリコン基板上の位置
決め構造を用いて注意深く位置合わせをし、その後シリ
コン基板上の位置合わせをし場所にそれらを取り付けな
ければならないこの手順はある程度のコンパクトな構造
を提供できるが、より小型の構造を実現するためにはレ
ーザダイオード、ダイクロイックフィルタ、ミラー　Ａ
ＤＰｓの位置合わせおよびシリコン基板上への取り付け
をより精密に行うことが要求される。レーザダイオード
の位置合わせと取り付けを正確にしかも信頼性をもって
実現することは特に困難であった。
本発明はこのような従来の課題を解決するものである。
より具体的には、この本発明は双方向光伝送システムの
ためのオプトエレクトロニクス装置を提供するものであ
る。これによって、上述のＰＩＲＩ設計によるよりも組
み立てが容易となり、さらに、Ｍａｎｄが提案したモノ
リシック集積構造と比ベオブトエレクトロニクス光源お
よび検出器の柔軟な選択が可能となる。
本発明の目的は、半導体基板と、この半導体基板の表面
上に集積化によって形成される端面発光オプトエレクト
ロニクス光源と、この光源に隣接して基板の表面上に集
積化によって形成される光導波路とを含むオプトエレク
トロニクス装置を提供することにある。
」二記において、光導波路は、光源と光導波路とを光結
合するために光源と位置合わせが行われる。この光導波
路は変向器を含んでいる。この変向器は光導波路の表面
を光導波路に沿って光源の方へ進む光の少なくとも一部
を変向する。
また、上記のオプトエレクトロニクス装置はざらにオプ
トエレクトロニクス検出器を含んでいる。この検出器は
変向器によって変向され、光導波路の表面に向かう光を
受光するために光導波路の表面に取り付けられる。
この発明のオプトエレクトロニクス装置はＰＴＲＩによ
って提案されたオプトエレクトロニクス装置よりも製造
が容易である。というのは、ＰＩＲＩによって提案され
たオプトエレクトロニクス装置は光源と光導波路との位
置合わせを行うマイクロマニビュレーシロン操作や接合
操作が非常に困難であるからである。
９− 本発明によれば光源と光導波路は調整された一連のフォ
トリソグラフィ操作によって正確に位置合わせがされる
。このフォトリングラフィ操作はマイクロマニピュレー
シロン操作や接合操作よりも簡単に行うことができる。
さらに、本発明の装置によれば光源と検出器が別の基板
に形成できるから、Ｍａｎｄによって提案されたオプト
エレクトロニクス装置よりも、多くの種類の光源および
検出器と適合できる。
［課題を解決するための手段］ 本発明のオプトエレクトロニクス装置は、半導体基板と
、 その半導体基板の表面に集積化して形成されるレーザ光
源と、 前記半導体基板上に集積化して形成され、前記光源に隣
接し、かつその光源と同一光軸上にあり、その光源と光
結合する光導波路と、 上記光導波路中にあって光を伝送する光ガイド層と、 ０− 前記光導波路に含まれ、光導波路の光ガイド順に沿って
光源の方に進む光の少なくともその一部について方向を
変える光変向器と、 前記基板の表面を通して変向された光を受信するため、
前記光導波路の表面に取り付けられた光検出器とから構
成される。
［作用コ 本発明では、レーザ光源から発光された光を、レーザ光
源に隣接して設けられた光導波路中の光ガイド層に導き
、この光ガイド層に沿って光源から離れた方向に進む光
は伝送し、この光ガイド層に沿って光源の方に進む光の
一部は光変向器によって光導波路の表面に取り付けられ
た光検出器の方向に反射させる。
このような動作によって本発明のオプトエレクトロニク
ス装置を双方向光伝送システムとして使用するすること
ができる。
［実施例コ ＩＩ− 第１図、第１Ａ図はそれぞれ本発明の第１の実施例のオ
プトエレクトロニクス装置１００の斜視図および側面図
である。
これらの図において、オプトエレクトロニクス装置１０
０はＩｎＰ基板１１ｏとこのＩｎＰ基板１１０の上部表
面１１２にある端面発光１ｎＧａＡｓＰ／　ＩｎＰリイ
ジ導波路レーザ光源１２０（以下レーザ光源という）を
含んでいる。　　このレーザ光源１２０はＩｎＰ基板１
１０の上部表面１１２の上に集積化により形成される。
この集積化技術にはレーザ光源を形成するための従来の
半導体処理技術が用いられる。しかし、レーザ光源１２
０の面１２２だけは従来のクリーピング（ｃ　Ｉｅａｖ
　ｉ　ｎｇ）ではなく反応イオンエツチング（ＲＩＥ）
によって形成される。
適切なＲＩＥ技術はＭａｒｃｈ　２７．１９８９年のＡ
ｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、５４（１３）にＭａｔｓ
ｕｉらによって発表されている。従来の半導体レーザ処
理技術では一連の調整されたフォトリソグラフィ操作が
用いられていた。
レーザ光源１２０はレーザ光が発光されるアクチブ層１
２４を有している。ＩｎＰ基板１１０の上１２− 部表面１１２にはエツチングによりレーザ光源１２０と
同一軸上にある凹部１１４およびＶ形溝１１６が形成さ
れる。Ｖ形溝１１６は頂角がほぼ５５度、深さがほぼ７
５ミクロンであり、光ファイバ１８０を取り付ける部分
である。
オプトエレクトロニクス装置１００はさらにＩｎＰ基板
１１０の上部表面１１２の上に集積化により形成される
光導波路１３０を含んでいる。光導波路１３０は、レー
ザ光源１２０に隣接する上部表面１１２の凹部１１４の
上に形成され、光導波路１３０の第１の光ガイド層１３
２がレーザ光源１２０のアクチブ層１２４と乗直になる
ように位置合わせされ、レーザ光源１２０と光結合する
。
光導波路１３０は堆積およびフォトリソグラフィにより
アクリルポリマの一連の層を形成することによって作ら
れる。以下これについて詳細に説明する。
適切なアクリル材料はカリフォルニアのメンロバークに
あるレイケム（Ｒａｙｃｈｅｍ）株式会社によって製造
される。また他の有機ポリマ材料はニュ１３ −ジャージ　北ブルンズウィックのノーランドプロダク
ト　インク（Ｎｏｒｌａｎｄ　　Ｐｒｏｄｕｃｔ　　Ｉ
ｎｃ、）によって供給される。　　屈折率がほぼ１．５
のアクリルポリマ材料は光導波路１３０の下部クラッド
Ｊｌ　１３１、上部クラッド層１３８に用いられる。
また、クラッド層１３Ｌ　　１３８の屈折率を０゜００
５越える屈折率を有しているアクリルポリマ材料は光導
波路１３０の第１の光ガイド層１３２および第２の光ガ
イド層１３６に用いられる。
アクリル材料はスピンされ、紫外線によりキュアされ、
従来のフォトリソグラフィ技術によって形成される金属
層でマスクされる。マスクされたアクリル層は金属層に
開けられた開口窓を通して酸素プラズマエツチングされ
、その後この金属は除去される。
下部クラッド層１３１はＩｎＰ基板１１０の上部表面１
１２の凹部１１４の上にほぼ２０ミクロンの厚さに堆積
される。第１の光ガイド層１３２は下部クラッド層１３
１の上にほぼ８ミクロンの厚さに堆積され、フォトリソ
グラフィでパターン化４− されほぼ８ミクロン幅のストリップを形成する。
第１の光ガイド層１３２の端部は、酸素イオンビームで
異方性エツチングされ、ＩｎＰ基板１１０の上部表面１
１２に対して４５度の角度が作られ、ＩｎＰ基板１１０
の上部表面１１２に対して４５度の傾斜を有するプレー
ナ端表面１３４を形成する。
部分反射インタフェースは、第１の光ガイド層１３２の
傾斜したプレーナ端表面１３４上に部分反射膜１４０を
堆積させることによりに形成される。部分反射膜１４０
はスパッタリングによって堆積される３０ｎｍ厚のＣｒ
　／　Ａ　ｕ　／　Ｃｒコーティングである。
その後、第２の光ガイド層１３６が下部クラッド層１３
１の上に第１の光ガイド層１３２と同じ厚さに堆積され
る。第２の光ガイド層１３６は、部分反射［１４０にお
いて第１の光ガイド層１３２と接している。この第２の
光ガイド層１３６は、フォトリソグラフィによってパタ
ーンが作られ、第１の光ガイド層１３２によって形成さ
れるストリップと同一軸上に８ミクロン幅のストリップ
で５− 形成される。
その後、上部クラッド層１３８は、第１の光ガイド層１
３２、第２の光ガイドＪＷ１３８の上部にほぼ２０ミク
ロン厚さに堆積され、また第１の光ガイド層１３２、第
２の光ガイド層１３Ｂを覆うように下部クラッド層１３
１の上部にも堆積される。すなわち第１の光ガイド層１
３２、第２の光ガイド層１３６は下部クラッド層１３１
、上部クラッド層１３８によって周囲が包囲される。
オプトエレクトロニクス装置１００はさらにＰＩＮダイ
オード検出器１５０を含む。このＰＩＮダイオード検出
器１５０は別の基板１５２上に集積化技術により形成さ
れ、マイクロマニビュレーシロン操作によって部分反射
膜１４０の上方にある光導波路の上部表面１３９の上に
表面を下にして置かれる。ＰＩＮダイオード検出器１５
０は、透明エポキシ１５４によって光導波路１３０の上
部表面１３９上に取り付けられる。
シングルモード光ファイバ１６０は外形がほぼ１２５ミ
クロンあり、コア直径がほぼ８ミクロンあ１６− リ、マイクロマニピュレーシロン操作によってＶ形溝１
１６の中に位置決めされ、エポキシによってＶ形溝１１
６に取り付けられる。Ｖ形？Ｉ／ｊ　１１６の深さは光
ファイバ１８０のコア１６２の乗置アラインメントを第
２の光ガイド層１３６に取り付けられる程度の深さであ
り、光導波路１３０と光フアイバ１８０間を効率よく光
結合するように選ばれる。
レーザ光源１２０によって発光される光信号は光導波路
１３０の第１の光ガイド層１３２および部分反射膜１４
０に導かれる。部分反射膜１４０はビームスプリッタと
して動作し、光信号の一部を変向させ、第２の光ガイド
層１３６の中に光信号の一部を伝送し、そこから光ファ
イバ１６０のコア１６２に結合し、遠隔受信機に伝送す
る。
オプトエレクトロニクス装置１００に向かってコア１６
２中を伝わっていく光信号は、コア１６２から第２の光
ガイド層１８６、および部分反射膜１４０に導かれる。
部分反射膜１４０はビームスプリッタとして動作し、光
信号の一部を変向７ させ、光導波路１３０の上部表面１３９を通してＰＩＮ
ダイオード検出器１５０に伝送する。
このように、オプトエレクトロニクス装置１００は出力
光信号をレーザ光源１２０から光ファイバ１６０に導き
、一方入力光信号を光ファイバ１６０からＰＩＮダイオ
ード検出器１５０に導く。
部分反射膜１４０は、光を部分的に伝送し部分的に反射
するので、光ファイバ１８０からの入力光信号の一部を
変向し、入力光信号の全てをＰＩＮダイオード検出器１
５０に変向することができない。部分反射膜１４０は出
力光信号に対して透過効率を増加させるためにより大き
な透過性を持つように作ることもできる。しかし、これ
は入力光信号に対しては反射効率を減少させる。同様に
、部分反射膜１４０は入力光信号に対して反射効率を増
加させるためにより大きな反射特性を持つように作るこ
ともできる。しかし、これは出力光信号に対しては透過
効率を減少させる。
しかしながら、もし、入力光信号と出力光信号の波長が
異なる場合、反射防止膜１４０はレー８− ザ光源１２０によって発光される波長の光信号を選択的
に伝送するようにするとかできる。また、入力光信号に
対して選択された波長で光信号を選択的に反射させるこ
とができる。その上うにすることによって、入出力光信
号の両方に対して結合効率を増加することができる。
適当な多層波長選択コーチングは、従来の多層フィルタ
設計技術を用いて設計することができ、また電子サイク
ロトロン共振（ＥＣＲ）堆積のような方向性堆積技術を
用いて第１の光ガイド層１３２のブレーナ端表面１３４
に堆積することができる。
金属膜は光導波路１３０の上部表面１３９の上に行われ
れ、ＰＩＮダイオード検出器１５０に光が漏れるのを減
少させる。開口窓が部分反射膜１４０のコートされた端
の表面の上方の金属膜中に設けられ、入力光信号が検出
器１５０と結合するようにする。
定められた波長が入出力光信号に対して用いられるとこ
ろでは、選択コーティングが光導波路９− １３０の上部表面１３９またはＰＩＮダイオード検出器
１５０に行われ、レーザ光源１２０からＰＩＮダイオー
ド検出器１５０への不要な光結合を減少させる。
第２図、第２Ａ図はそれぞれ本発明の第２の実施例のオ
プトエレクトロニクス装［１２００の斜視図および平面
図である。
オプトエレクトロニクス装！２００は第１の実施例のオ
プトエレクトロニクス装置１００と同様のものであるが
、光導波路１３０が異なる構成の光導波路２７０で置き
換えられている点が異なる。
特に、光導波路２７０は第１の光導波路２３０と第２の
光導波路２７２とから構成される。この第１の光導波路
２３０はオプトエレクトロニクス装置１００の光導波路
１３０と同様のものであるが、第１の光ガイド層２３２
のプレーナ端表面２３４および波長選択膜２４０が、基
板１１０の上部表面１１２に垂直に反射するのではなく
、上２０− 部表面１１２に平行なバスに光を反射するように方向付
けられている点が異なる。
第２の光導波路２７２は波長選択膜２４０の近くの第１
の光導波路２３０から分岐される。波長選択膜２４０は
入力光信号を第２の光導波路２７２に変向する。第２の
光導波路２７２は第１の光導波路２３０の層構造と同じ
層構造である。第２の光導波路２７２のクラッド層は第
１の光導波路２３０のクラッド層と一緒に堆積されパタ
ーン化される。また第２の光導波路２７２の光ガイド層
２７４は第１の光導波路２３０の第２の光ガイド層２３
６と一緒に堆積されパターン化される。
第２の光導波路２７２は反射器２７６を含み、この反射
器２７６は基板の上部表面１１２に対して４５度の角度
傾斜をしており、第２の光導波路２７２からＰＩＮダイ
オード検出器１５０に光信号を送出する。
なおこのＰＩＮダイオード検出器１５０は第２の光導波
路２７２の上部表面２７８に取り付けられる。反射器２
７６は反射器支持構造２８０を２１− 形成し、その反射器支持構造２８０を異方性エツチング
し、傾斜プレーナ端表面２８２を形成し、その傾斜ブレ
ーナ端表面２８２上に反射金属コーチング層２８４を堆
積することによって作られる。
この反射器支持構造２８０は第１の光導波路２３０の第
１の光ガイド層２３２と一緒に堆積しパターン化しても
よい。反射器支持構造２８０の残りの部分は反射金属膜
２８４を支持する傾斜プレーナ端表面２８２と隣接して
形成される。
第２の光導波路２７２は、さらに波長選択膜２４′０と
反射器２７６間に位置し堆積によって形成された波長選
択反射フィルタ２９０を含む。これはレーザ光源１２０
によって発光された光が波長選択Ｍ２４０から反射器２
７６に伝送されるのを選択的に阻止する。
光導波路２７０はレーザ光源１２０の出力光信号を、第
１の光導波路２３０を経由して、光ファイバ１６０と結
合する。また入力光信号は、光ファイバ１６０から第１
の光導波路２３０に結合され、波長選択膜２４０によっ
て第１の光導波路２２− ２３０からＰＩＮダイオード検出器１５０の方向に変向
する。波長選択反射フィルタ２９０はレーザ光源１２０
とＰＩＮダイオード検出１１５０との間のアイソレージ
ロンをよくするためのものであるが、必ずしも必要なも
のではない。
第３図、第３Ａ図はそれぞれ本発明の第３の実施例のオ
プトエレクトロニクス装置３００の斜視図および平面図
である。
オプトエレクトロニクス装Ｗ　３００は、第１、第２の
実施例によるオプトエレクトロニクス装置１００．２０
０ととほぼ同様のものであるが、光導波路１３０１　光
導波路２７０が異なる構成の光導波路３３０に置き換え
られている点が異なる。
特に、光導波路３３０はＹ−スプリッタを含んでいる。
このＹ−スプリッタはレーザ光源１２０に光結合されて
いる第１の光ガイド層３３２、およびＰＩＮダイオード
検出器１５０に光結合されている第２の光ガイド層３３
４を有している。ＰＩＮダイオード検出器１５０は上部
表面３３８の３ 上に取り付けられる。第２の光ガイド層３３４は第２の
実施例における反射器２７６と同様な反射器３３６をを
含んでいる。光導波路３３０は第１実施例の第１の光導
波路２３０および第２実施例の光導波路２７０の層構成
と同様な層構成である。
光導波路３３０は、出力光信号をレーザ光源１２０から
光導波路３３０の第１の光ガイド層３３２を経由して、
直接光ファイバ１６０と結合するとともに、光ファイバ
１６０からの入力光信号の一部を光導波路３３０の第２
の光ガイド層３３４に結合する。反射器３３６は光導波
路３３０の第２の光ガイド層３３４に沿って進む光信号
をＰＩＮダイオード検出器１５０に反射させる。
第４図、第４Ａ図はそれぞれ本発明の第４の実施例のオ
プトエレクトロニクス装ｆｆ４００の斜視図および側面
図である。
オプトエレクトロニクス装［４００は、第１、の実施例
によるオプトエレクトロニクス装置１００とほぼ同様の
ものであるが、光導波路１３０が２４− 光ファイバと結合するように変形されている。特に、反
射器４７０は、第２の実施例の反射器２７６、第３の実
施例の反射器３３６と同様であり、光導波路１３０の中
に組み込まれている。スタブ４７２は直径がほぼ８ミク
ロンあり、反射器４７０の上部の上部クラッドＪｍ１３
８にフォトリソグラフィ技術によって形成される。光フ
ァイバ１６０のコア１６２はフッ化水素酸で選択的にエ
ツチングされ溝１６４を形成し、その溝１６４の中にス
タブ４７２を挿入し、コア１６２と反射器４７０とを一
直線上になるようにする。光ファイバ１６０は透明なエ
ポキシ４７４で固着される。
光フアイバ結合は、光ファイバ１６０のコア１６２の一
部がクラッドの外に突出するように選択的にエツチング
してもよい。この場合は突出したコアの直径にほぼ等し
い直径を持つ四部を、反射器上方の上部クラッド層１３
８中にフォトリソグラフィ技術によって形成してもよい
。これにより、突出したコアを凹部の中に押入し、反射
器４７０を経由して光ファイバ１６０を光導波路１３２
５− Ｏと結合する。
上記で光ファイバのエツチング過程は省略してもよい。
内部直径がほぼ光ファイバ１６０の外部直径に等しい凹
部を、反射器４７０と光ファイバとを一直線状に並べる
ために、反射器４７０の上方に取り付けてもよい。光フ
ァイバの他のアラインメントにおいては、光ファイバと
光導波路とが一直線状に並ぶようにしてもよい。例えば
、多くのよく知られた光ファイバアラインメント配列は
、基板自体に集積化する代わりに、基板を入れるパッケ
ージに集積化される。
上記の各実施例において、光ガイド層には、二酸化シリ
コン、シリコン窒化物、ポリイミド、アクリルのような
低損失誘電体を用いてもよい。
無機質誘電体はスパッタリングまたはプラズマエンハン
ストＣＶＤ法（ＰＥＣＶＤ）のような低温堆積プロセス
によって堆積してもよい。有機質誘電体はキュア（ｃｕ
ｒｉｎｇ）を伴うスピン、スプレー浸漬によって堆積し
てもよい。
２６− 誘電体層はレーザアブレージ日ン（ａｂｌａｔｉｏｎ）
、反応性イオンエツチング（ＲＩＥ）または湿式エツチ
ング技術によってパターン化してもよ＋７）。
誘電体は光ガイド層がクラッド層よりも高屈折率になる
ように選択されなければならない。二酸化シリコン光導
波路の場合は、光ガイド層はゲルマニウムや多くの金属
酸化物のような屈折率を増加させるようなドーパントに
漬けてクラ・ソド層の屈折率よりも屈折率を大きくして
もよい。またクラッド層はフッ素やボロンのような屈折
率を減少させるようなドーパントに漬けて光ガイド層の
屈折率よりも屈折率を小さくしてもよい。光ガイド層の
屈折率とクラッド層の屈折率との大きな相違点は、層を
薄くすると光結合の効率の影響を考慮しなければならな
いかが、光ガイド層およびクラッド層に薄〜）層を使用
する余地があることであろう。
プレーナ端の表面１３４、傾斜プレーナ端表面２８２は
適切に方向付けされたイオンビームを用いたイオンミー
リング、適切に傾斜を制御するために選択されたマスク
材料とエッチングバラメ２７ −タを用いた異方性エツチング、または適切に方向付け
されたレーザビームを用いたレーザアブレージロンによ
って形成してもよい。
次に本発明の変形例を以下に示す。
本発明のオプトエレクトロニクス装置の変向器はビーム
スプリッタであってもよい。このビームスプリッタは、
光導波路の光ガイド層に沿って光源の方向に進む光の一
部を検出器に反射させ、−刀先ガイド層に沿って光源か
ら離れる方向に進む光は反射しないで進むように、方向
付けされている。また、乙のビームスプリッタはブレー
ナ構造であってもよいし、基板の表面に垂直なパスに沿
って光を反射させるように方向付けされて〜）てもよい
。また、このビームスプリッタは光源が発光した波長の
光を選択的に伝送するようなものであってもよい。
また、本発明のオプトエレクトロニクス装置の光変向器
は、ビームスプリッタ、光ガイド層および反射器を含ん
でもよい。この光ガイド層はビー２８− 一ムスプリツタと位置合わせされ、ビームスプリッタに
よって反射された光をガイドする。この反射器は光導波
路部によってガイドされた光を光導波路の表面を通じて
検出器に反射させる。
この反射器はブレーナ構造であってもよいし、基板の表
面に垂直なバスに沿って光を反射させるように方向付け
されて〜）てもよ〜）。また、このビームスプリッタは
波長選択性を有していてもよいし、光源が発光した波長
の光を選択的に伝送するようなものであってもよい。
また、この光ガイド層はビームスプリッタと反射器の間
に波長選択フィルタを含んでいてもよい。この展長選択
フィルタは光源によって発光された光がビームスプリッ
タから反射器の方向に伝送されるのを選択的に阻止する
ものである。
さらに、本発明のオプトエレクトロニクス装置の光変向
器は、方向性結合器と反射器を含んでもよい。この方向
性結合器は光源に光結合された第１の光ガイド層および
検出器に光結合された第２の光ガイド層を含む。この反
射器は第２の光ガ−２９〜 イド層から延長されて設けられており、光導波路の第２
の光ガイド層に沿って検出器の方向に進む光を反射させ
るように方向付けされている。
次に本発明のオプトエレクトロニクス装置を製造する方
法を示す。
基板上に低クラッド層を形成し、 その低クラッド層上に第１の光ガイド層を形成し、 その第１の光ガイド層のブレーナ端表面に部分反射イン
タフェースを形成し、 その部分反則インタフェースと隣接する第２の光ガイド
層を形成し、 その第１および第２の光ガイド層上に上部クラッド層を
形成することによって光導波路を基板上に集積化により
形成する。
なお、部分反射インタフェースとして第１の光ガイド層
の端部表面上に多重コーチングを積層することによって
グイクロイックフィルタを形成してもよい。
３０− 基板上の光導波路を集積化により形成する場合、傾斜ブ
レーナ表面を有する反射支持構造を形成し、このブレー
ナ表面に反射インタフェースを形成し、このプレーナ表
面と隣接した光ガイド層を形成してもよい。このプレー
ナ表面と反射インタフェースは光導波路の光ガイド層に
沿って進む光を反射させるように方向付けされている。
　　反射インタフェースはプレーナ表面に反射膜をｉｔ
積することによって形成してもよい。
また、請求項に記載した発明の構成以外の特徴的な構成
を以下に示す。
（Ａ）　　請求項１において、基板の表面に形成され基
板と光軸が一致したＶ溝を含み、光ファイバからの光を
受信するオプトエレクトロニクス装置。
（Ｂ）　　請求項２において、ビームスプリッタはブレ
ーナ構造であり、基板の表面に垂直なバスに沿った光を
反射させるように方向付けされているオプトエレクトロ
ニクス装置。
１− （Ｃ）　　請求項２において、ビームスプリッタは光源
が発光した波長の光を選択的に伝送するオプトエレクト
ロニクス装置。
（Ｄ）　　請求項３において、上記反射器はプレーナ構
造であり、基板の表面に垂直なバスに光を反射させるよ
うに方向付けられているオプトエレクトロニクス装置。
（Ｅ）　　請求項３において、ビームスプリッタは、光
源によって放射された波長の光を選択的に伝送するオプ
トエレクトロニクス装置。
（Ｆ）　　上記Ｅにお〜）て、光導波路部はビームスプ
リッタと反射器との間に波長選択フィルタを含み、この
波長選択フィルタは光源によって放射された光がビーム
スプリッタから反射器に伝送されるのを選択的に阻止す
るオプトエレクトロニクス装置。
３２ （Ｇ）　　請求項５において、ファイバアラインメント
はファイバのコンプリメンタリ凹部に押入するスタブを
含むオプトエレクトロニクス装置。
（Ｈ）ｆｆＮ求項５において、ファイバアラインメント
はファイバのコンプリメンタリ部分を受は入れる凹部を
含むオプトエレクトロニクス装置。
（１）　　半導体基板の表面にエツジ放射レーザ光源を
集積化して形成し、 前記半導体基板上に前記光源に隣接し、かつその光源と
同一光軸上にあり、その光源と光結合する光導波路を集
積化して形成し、 前記光導波路に含まれ、光導波路の表面を通り光導波路
に沿って光源の方に進む光の少なくともその一部の方向
を変える光変向器を集積化して形成し、 前記基板の表面を通して変向された光を受信するため、
オプトエレクトロニクス検出器を前記光導波路の表面に
取り付けることによって３３− オプトエレクトロニクス装置を製造するオプトエレクト
ロニクス装置の製造方法。
（Ｊ）　」二記Ｉ（こおいて、 半導体基板の上に低クラッド層を形成し、その低クラッ
ド層の上に第ｔの光ガイド層を形成し、 その第１の光ガイド層のブレーナ端面に部分的に反射す
るインタフェースを形成し、その部分的に反射するイン
タフェースと隣接している第２の光ガイド層を形成し、 この第１と第２の光ガイド層上に上部クラッド層を形成
することによって、オプトエレクトロニクス装置を集積
的に製造するオプトエレクトロニクス装置の製造方法。
（Ｋ）　　上記Ｉにおいて、光導波路を集積化して形成
するステップが、 傾斜したプレーナ表面を持つ反射支持構造を形威し、 ４− プレーナ表面に反射インタフェースを形成し、プレーナ
表面に隣接する光ガイド層を形成するステップ を含むオプトエレクトロニクス装置の製造方法。
（Ｌ）　　上記Ｉにおいて、オプトエレクトロニクス光
源を集積化して形成するステップと、光導波路を集積的
に形成するステップが、 光リソグラフイツク動作の調整によって行われるオプト
エレクトロニクス装置の製造方法。
（Ｍ）　　上記Ｉにおいて、さらに、 光導波路に隣接し光軸を同一にする基板の表面にＶ形溝
をエツチングし、 光ファイバを光導波路に光学結合するために光ファイバ
を上記Ｖ形溝に取り（＝１けるステップを含むオプトエ
レクトロニクス装置の製造方法。
（Ｎ）　　上記Ｉにおいて、光ファイバを形成するステ
ップが ３５− 光導波路に沿って進む光を基板の表面に垂直なパス中に
反射させるように方向付けられている反射器を形成し、 その反射器の上方の光導波路にファイバ取り付は部を形
成し、 さらに、光フアイバ端面のファイバ取り付は部にコンプ
リメンタリ部を形成し、 光ファイバと反射器とを同一軸上にするために光ファイ
バのコンプリメンタリ端面とファイバ取り付は部とを一
致させるステップを含むオプトエレクトロニクス装置の
製造方法。
（０）　　上記Ｊにおいて、 その部分的に反射するインタフェースを形成するステッ
プが、第１の光ガイド層の端面上に多重コーチングを堆
積することによって、グイクロイックフィルタを形成す
るステップを含むオプトエレクトロニクス装置の製造方
法。
（Ｐ）　　上記Ｋにおいて、反射インタフェース３６− を形成するステップが、 プレーナ表面上に反射コーチングを堆積するステップを
含むオプトエレクトロニクス装置の製造方法。
［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば、レーザ光源と、
この光源に隣接し光の一部を反射する光変向器を内部に
備えた光導波路とを半導体基板の表面上に集積化によっ
て形成し、この変向器によって変向された光を受光する
検出器を光導波路の表面に取り付けるようにした。
このためレーザ光源、光導波路、検出器等の取り付けお
よび位置合わせを正確にしかも信頼性をもって実現する
ことができるようになり、装置の小型化が図れる効果を
有する。
また従来ののオプトエレクトロニクス装置と比べ製造が
容易である。
また光源と検出器が別の基板に形成できることから、多
くの種類の光源および検出器と適合で７ きる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図、第１Ａ図は本発明の第１の実施例によるオプト
エレクトロニクス装置１００の斜視図および側面図であ
る。 第２図、第２Ａ図は本発明の第２の実施例によるオプト
エレクトロニクス装置！２００の斜視図および平面図で
ある。 第３図、第３Ａ図は本発明の第３の実施例によるオプト
エレクトロニクス装置３００の斜視図および平面図であ
る。 第４図、第４Ａ図は本発明の第４の実施例によるオプト
エレクトロニクス および側面図である。 １００、２００，、３００，４００・・・オプトエレク
トロニクス装！、１１０・・・ｌｎＰ基板、１１２・・
・ＩｎＰ基板１１０の上部表面、１１４・・・ＩｎＰ基
板１１０の上部表面１１２に設けられた凹部、１１８ ６・・・Ｖ形溝、１２０・・・レーザ光源、　１３０・
・・光導波路、　１３１・・・下部クラッド層、　１３
２・・・第１の光ガイド層、　１３４・・・第１の光ガ
イド層１３２のブレーナ端表面、Ｉ３６・・・第２の光
ガイド層、１３８・・・上部クラッド層、１４０・・・
部分反射膜、１５０・・・ＰＩＮダイオード検出器、　
１６０・・・光ファイバ、１６２・・・コア、２３０・
・・第１の光導波路、２３２・・・第１の光ガイド層、
２４０・・・波長選択膜、２７２・・・第２の光導波路
、２７４・・光ガイド層、２７６・・・反射器、２７８
・・・上部表面、２９０・・・波長選択反射フィルタ、
３３０・・光導波路、３３２・・・第１の光ガイド層、
３３４・・・第２の光ガイド層、３３６・・・反射器、
４７０・・・反射器、　４７２・・・スタブ。 ９−

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）（ａ）半導体基板と、 （ｂ）その半導体基板の表面に集積化して形成されるレ
    ーザ光源と、 （ｃ）前記半導体基板上に集積化して形成され、前記光
    源に隣接し、かつその光源と同一光軸上にあり、その光
    源と光結合する光導波路と、（ｄ）上記光導波路中にあ
    って光を伝送する光ガイド層と、 （ｅ）前記光導波路に含まれ、光導波路の光ガイド層に
    沿って光源の方に進む光の少なくともその一部について
    方向を変える光変向器と、（ｆ）前記基板の表面を通し
    て変向された光を受信するため、前記光導波路の表面に
    取り付けられた光検出器と を備えたことを特徴とするオプトエレクトロニクス装置
    。
  2. （２）請求項１において、上記光変向器は、光導波路の
    光ガイド層に沿って光源の方向に進む光の一部を光導波
    路の表面を通して検出器に反射させ、 一方光ガイド層に沿って光源から離れた方向に進む光は
    伝送するように方向付けされたビームスプリッタ を含むことを特徴とするオプトエレクトロニクス装置。
  3. （３）請求項１において、上記光変向器は、ビームスプ
    リッタと、 このビームスプリッタに隣接しかつこのビームスプリッ
    タと同一光軸上にあり、ビームスプリッタによって反射
    された光をガイドする光ガイド層と、 この光ガイド層によってガイドされた光を光導波路の表
    面を通じて検出器に反射させる反射器とを含むことを特
    徴とするオプトエレクトロニクス装置。
  4. （４）請求項１において、上記変向器は、 光源に光学的に接続された第１の光ガイド層と検出器に
    光学的に接続された第２の光ガイド層を有するＹ−スプ
    リッタと、 第２の光ガイド層から延長されて設けられ、第２の光ガ
    イド層に沿って進む光を検出器の方向に反射するように
    方向付けられている反射器とを含むことを特徴とするオ
    プトエレクトロニクス装置。
  5. （５）請求項２において、光導波路は、 さらに光ガイド層に沿って進む光を反射するように方向
    付けられた反射器と、 その反射器の上に取り付けられた光ファイバアラインメ
    ントと を含むことを特徴とするオプトエレクトロニクス装置。
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