JPH0375608A - 光導波路部品の実装方法 - Google Patents

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」 本発明は、石英ガラスからなるマウントを用いて光導波
路と光ファイバを接続・固定する光導波路部品の実装方
法に関するものである。

「従来の技術」 近年、光通信や光情報等の分野における技術の進展に伴
い、伝送用単一モード光ファイバと光導波路部品を信頼
性高く実装することが必要となってきている。ところで
、単一モード光ファイバのコア径はｌＯμＲ程度である
ことから、この単一モード先ファイバと先に述べた先導
波回路とを接続する場合には、接続損失の増加を防止す
るためこれらの相対的な位置ずれを１μ次程度以下に抑
えなければならない。

従来、単一モード光ファイバと先導波回路とを接続する
にあたっては、これらの接続損失が最小となるように、
先導波回路を保持するホルダと単一モード光ファイバを
保持するホルダとを位置決めし、これらホルダを接着剤
により固定している。

そしてこの場合、先導波回路とホルダ、および単一モー
ド光ファイバとホルダも、予め接着剤により固定して用
いている。

ところが、この方法では接着剤が固化するまでｌ対のホ
ルダを制止状態で固定しておくのが困難であり、しかも
外部環境に対しての接着剤の特性に問題があるため、部
品のヒートサイクル試験によって接続損失が増加してし
まうといった問題があった。すなわち、各部品を構成す
る部材の熱膨張係数が異なること、および接着剤の温度
特性に起因して、上記問題が引き起こされるのである。

そこで、接着剤を使用しない技術としてシリコン基板上
に形成された先導波回路を２枚の石英ガラス製マウント
でサンドイッチ状態にし、外部から圧力を加えた状態で
２枚の石英ガラス製マウントの稜線を固定する方法が提
案されている（特願平１−７３９４２）。

この方法は、石英ガラス製マウントに単一モード光ファ
イバを固定したものと、同じく石英ガラス製マウン）・
に光導波回路を固定したものとを用意し、次にこれらの
マウント同士を突き合わせて光導波回路と単一モード光
ファイバのコア光軸を合わせ、次いで突き合わされたマ
ウントの稜線を炭酸ガスレーザで融着する方法である。

そして、このような方法により、上述した接着剤の使用
に起因する問題を解消することができた。

第３図はこの方法を行うに際して使用した石英ガラス製
マウント付き先導波回路を示す図であり、第３図中符号
１０はガラス導波膜、１１はコア、Ｉ２はシリコン基板
である。この石英ガラス製マウント付き光導波回路を作
製するには、まずガラス導波膜１０を形成したシリコン
基板１２を、マウントとなる凹型石英ガラス１３および
石英ガラス製着１４によってサンドイッチ状に固定する
。次いで、炭酸ガスレーザによって凹型石英ガラスミ３
と石英ガラス製、ｔｉ１４とを融着箇所１５・・・で融
着・固定する。そしてこの後、別に形成した石英ガラス
製マウント付き先ファイバと突き合わせて、光導波路部
品とするのである。

このような方法によれば、石英ガラス製マウント付き光
導波回路および石英ガラス製マウント付き光ファイバに
おいてそれぞれの部材の数が少なくなり、また部品を構
成する部材がシリコン基板を除いてすべてガラスである
ため、各部材の熱膨張係数を等しくできることから、従
来問題であったヒートサイクル試験による接続損失の増
加を抑制するできる。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記方法にあっては、先導波回路と石英ガ
ラス製マウント間、および光ファイバと石英ガラス製マ
ウント間との固定が共に物理的な外圧によるので、外圧
が弱いと完全な固定ができず、また外圧が強ずぎるとシ
リコン基板上に形成された先導波回路が破損するといっ
た不都合を生じる。したがって、このような不都合を回
避するためには最適な外圧制御技術が必要となるものの
、現状ではこの制御が困難であり、上記不都合を十分防
止するまでには至っていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記課題を
解決して信頼性の高い光導波路部品の実装方法を提供す
ることを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 本発明の光導波路部品の実装方法では、石英系光導波路
チップを設けたシリコン基板とこれを覆うガラス製マウ
ント、およびＶ溝を形成したシリコン基板とこれを覆う
ガラス製マウントの間のそれぞれに、熱と電圧とを加え
て化学結合を生じせしめ、各シリコン基板とガラス製マ
ウントとの接触面を化学的結合で固定することを上記課
題の解決手段とした。

すなわち本発明にあっては、従来の光導波路部品の実装
技術の問題点を明らかにし、その上で異種材料の化学的
結合手法を光導波路部品の実装に応用したものである。

「作用　」 本発明の光導波路部品の実装方法によれば、先導波回路
チップを設けたシリコン基板とガラス製マウントが化学
結合によって確実に固定され、かつ該ガラス製マウント
とＶ溝加工したシリコン基板を覆うガラス製マウントと
が融着によって確実に固定されるので、ヒートサイクル
試験などの外部環境によって接続損失が増加する現象が
防止される。

「実施例」 以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は石英ガラス製マウント付き光導波回路を示
す図、第２図は石英ガラス製マウント付き光ファイバを
示す図である。

第１図において符号１はガラス導波膜、２はコア、３は
シリコン基板、４は石英ガラス製マウントであり、また
第２図において符号５はシリコン基板、６はシリコン基
板５上に形成されたＶ溝、７はＶ溝上に装着された単一
モード光ファイバ、８は石英ガラス製マウントである。

なお、これら図においては、化学的結合箇所が分かるよ
うに従来法の第３図に示したガラス製ｉ１４を省略した
。

第１図および第２図に示した石英ガラス製マウント付き
先導波回路と石英ガラス製マウント付き光ファイバを突
き合わせて光導波路部品を実装するに際し、第１図に示
した石英ガラス製マウント付き先導波回路を作製するに
は、まずガラス導波膜ｌを形成したシリコン基板３と石
英ガラス製マウント４とを化学的結合によって接着する
。ここで、シリコン（Ｓ　ｉ）基板３と石英ガラス（Ｓ
ｉＯ，）製マウント４とを化学的結合によって接着する
には、まず両材料の而を３００℃程度に加熱してこれら
を密着せしめ、さらにシリコン基板３（正確にはシリコ
ン基板上のガラス薄膜）をプラス電極に、石英ガラス製
・７ウント４をマイナス電極にそれぞれ接続する。

次いで、両材料を互いに押し付けつつ、その状態でこれ
らに５００〜１００ＯＶの電圧を印加ケる。すると、石
英ガラス中の酸素が架橋するなどの結合メカニズムによ
り、シリコン基板３と石英ガラス製マウント４とが化学
的に結合し接着する。

また、第２図に示した石英ガラス製マウント付き光ファ
イバを作製するにあたっても、第１図に示したものと同
様の操作を行うことにより、シリコン基板５と石英ガラ
ス製マウント８とを化学的結合によって接着する。なお
本発明では、石英ガラス製マウント付き光ファイバの作
製にあたり、■溝６とシリコン基板５の固定も化学的結
合によって接着可能であるが、単一モード光ファイバ７
はシリコン基板５の表面からｌＯ〜２０μ肩しか出てい
ないので、両者に電極を接続することが難しい。よって
本実施例では、下方向に凹型のガラス製蓋（図示時）を
用意し、このガラス蓋で単一モード光ファイバ７をＶ溝
６に押し付けながら、このガラス製蓋と石英ガラス製マ
ウント８の稜線を炭酸ガスレーザで融着接続する。

次に、第１図に示した石英ガラス製マウント付き先導波
回路と、第２図に示した単一モード光ファイバ７のコア
部が対向するようにして光軸を正確に合わせ、その後両
者を炭酸ガスレーザで融着・固定する。さらに、融着し
た先導波回路のコア面と反対の側のコア面にたいしても
、上記と同様にＩ本の単一モード光ファイバか固定され
たガラスを融着・固定し、光導波路部品を得る。

なお、各コア部面には、光軸を合わせる前に鏡面研磨加
工を施す。

このような実装方法に基づいて光導波路部品を作製し、
その光損失を調べたところ、Ｏ、Ｉ　ｄＢ以下（測定限
界）であり、従来の接着剤固定方法によ一〕て得られた
光導波路部品の光損失増加が約０５ｄＢであるのに比較
して極めて小さかった。

また、作製した光導波路部品を恒温槽に入れて温度を一
２０＝＋７０℃まで変化させ、その光損失増加量を測定
したところ、０．０２ｄＢ程度とほぼ測定限界に近い値
であることが分かった。一方接着剤による従来の固定方
法により得られたものでは、約１ｄＢ程度も増加するた
め、本発明に上る光導波路部品は極めて信頼性か高いも
のであることが確認できた。

また、実施例の操作手順で２０個の光導波路部品を作製
したところ、作製途中において各部材に破損等が起こる
といった問題が無く、作製した光部品の緒特性も上述し
たごとく極めて良好であった。一方、石英ガラス製マウ
ントと炭酸ガスレーザを用いた従来技術で２０個の光部
品を作製したところ、作製した光部品の緒特性は良好で
あったが、６個の光部品に先導波回路の破損が生じて使
用不可能となった。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の光導波路部品の実装方法
は、石英系光導波路チップを設けたシリコン基板とこれ
を覆うガラス製マウント、およびＶ溝を形成したシリコ
ン基板とこれを覆うガラス製マウントの間のそれぞれに
、熱と電圧とを加えて化学結合を生じせしめ、各シリコ
ン基板とガラス製マウントとの接触面を化学的結合で固
定するので、低損失な光導波路部品が実現できるのみで
なく、温度等による長期信頼性にも優れた光導波路部品
を実現できる。また固定の際、外部からの圧力を必要と
しないので、従来技術で生じた先導波回路の破損等の問
題が解決され、光導波部品を歩留まりよく作製できる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の光導波路部品の実装方法
に係る図であって、第１図は本発明によって光導波回路
をガラスに固定する一例を説明するための斜視図、第２
図は本発明によってＶ溝加工したシリコン基板をガラス
に固定した一例を説明するための斜視図、第３図は従来
技術に上る先導波回路の固定法を説明するための斜視図
である。 ｌ・・・・・・ガラス導波膜、２・・・・・・コア、３
．５・・・・・・シリコン基板、 ４．８・・・・・石英ガラス製マウント６・・・・・・
Ｖｉ％ｌ、７・・・・・・単一モード光ファイバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 石英系光導波路チップを設けたシリコン基板にこれを覆
   ってガラス製マウントを固定し、かつ複数本の光ファイ
   バをそのＶ溝に整列せしめたシリコン基板にこれを覆っ
   てガラス製マウントを固定し、次いでこれらのガラス製
   マウントを突き合わせて上記石英系光導波路チップのコ
   ア光軸と光ファイバのコア光軸とを一致させ、その後突
   き合わせたガラス製マウントの稜線を炭酸ガスレーザで
   融着固定する光導波路部品の実装方法において、石英系
   光導波路チップを設けたシリコン基板とこれを覆うガラ
   ス製マウント、およびＶ溝を形成したシリコン基板とこ
   れを覆うガラス製マウントの間のそれぞれに、熱と電圧
   とを加えて化学結合を生じせしめ、各シリコン基板とガ
   ラス製マウントとの接触面を化学的結合で固定すること
   を特徴とする光導波路部品の実装方法。