JPH04507153A - 光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法 - 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】 光ファイバと光マイクロガイドとの間の接続方法技術分野 本発明は光ファイバと光マイクロガイドとの間の接続方法に関する。光ファイバ は単一モードまたは単一モード式のファイバまたは多重モードまたは多重モード 式のファイバにすることができる。

発明の背景 光マイクロガイドは、基板上の、「マイクロガイドコアＪと呼ばれかつそれぞれ の屈折率かマイクロガイドコアの屈折率以下である２つの媒体間に配置されるコ アを組み込んでいる案内構造含む型式からなる。

定義によれば、案内構造は、中間の媒体（コア）か他の２つのばいたの屈折率よ り高い屈折率を有する、３つの媒体の重ね合わせから生じる構造である。

マイクロガイドは特別な案内構造であり、その案内構造を構成する３つの媒体の 少なくとも１つか、光の横方向の閉じ込めを保証するように、横方向に制限され る（例えば、エツチングにより）。

マイクロガイドコアの軸線（マイクロガイドの軸線に対応する）はその場合に横 方向に制限されるかまたは限定された１または複数の媒体の軸線に対して平行な かつ前記軸線と同一平面内に収容されるコアを形成する媒体の中間の高さに配置 された軸線として定義され、前記　平面は案内構造の層の平面に対して垂直であ る。

厳密に言えば、コア軸線は最大にずべきであるファイバおよびマイクロガイドの 案内されたモードの一体の重なり合いから定義されるへきである。実際に、前記 軸線は前に定義された軸線の幾何学的軸線につねに非常に近い。それゆえ、簡単 化のために以下の本書により考慮されるのは後者の軸線である。

さらに、より明瞭にするために、以下の説明はそのコアを形成する媒体のみが横 方向に制限されるマイクロガイドに言及するか、本発明がすべての型のマイクロ ガイドに適用されるのは明らかである。

それらの間にマイクロガイドコアが配置される２つの媒体に戻って、上方の媒体 、すなわち基板と接触しない媒体は空気にすることができるが、一般にコアに隣 接する媒体は、基板がシリコンからなるときシリカにすることかできる、複数の 適宜な材料または同一の適宜な材料からなる２つの層により構成される。

本発明はとくに集積光学系の分野に適用される。この分野において、単一モード または単一モード式の光ファイバと光マイクロガイドとの間の結合作動が重要で ありそして同時に、有効に、すなわちおよそ０．　５ないし１ｄＢを超えない接 続損失とすべきであり、 迅速にかつそれゆえ、できれば、ファイバが光マイクロガイドと一体にされる前 にファイバの微小位置決めを必要とすべきでなくそして 安価で、考え得る最良の方法においてマイクロガイドの製造に至る他の技術的作 業と統合しなければならない。

本発明は上述した条件を満足することができる方法に関する。

第１図および第２図は光ファイバと光マイクロガイドとの正しい接続を得ること の重要さを示す。例示された方法においては、そのコアが８μｍの直径を有しか つその波長が１．５５μｍである光により使用される型式ＳＴＬ　ＣＷ　１５０ ５　Ｒのファイバが使用される。

第１図は光ファイバの光軸及びマイクロガイドの光軸の調整不良の結果としての 結合係数Ｒの変化を示し、マイクロガイドは、２つのシリカ層の間にその断面が ４．８μｍの辺長さを存する正方形のごとく成形されかつその光学係数が６・１ Ｏ−２（第１図の曲線Ｉ）またはｍ７１０−３　＜第１図の曲線ＩＩ）に等しい 値だけ隣接する層の光学係数を超える、ドーピングされたシリカコアを有する。

第２図は上述した光ファイバおよび光マイクロガイドの間の距離（μｍ）の関数 としての結合係数の変化を示し、マイクロガイドは、２つのシリカ層の間に、そ の光学係数が隣接する層の光学係数を７・１０−３だけ超えかつその断面が５μ ｍの辺長さを有する正方形（第２図の曲線■）または長さ６μｍおよび幅５μｍ の矩形（第２図の曲線ＩＩ）の形状に成形される。

光ファイバと光マイクロガイドとの間の接続方法はすでに知られている。

これらの公知の方法の１つは第３図に略示されかつまず支持体２に光ファイバ６ を受容するためのＶ形状の凹所４を形成することからなる。光ファイバ６がその 凹所４内に置かれるとき、マイクロガイド８はファイバに面する支持体２上に位 置決めされる。

このマイクロガイドは、例えば、基板ｌＯ上で、それらの間にマイクロガイドコ アが配置される２つのシリカ層からなりそして位置決めは基板１０か支持体２と 接触しないような方法において実施されその結果それは前記支持体と接触しない ２つのシリカ層の一方である。

■形状の凹所４の深さは前記凹所内に置かれるファイバ６のコア１２の軸線か支 持体２の表面を超えて突出しかつ実質上光マイクロガイドコア１４の軸線と一致 するようになっている。

光マイクロガイド８に対する光ファイバ６の相対的な横方向位置決めは支持体２ 上にかつ少なくとも該支持体２と接触しないシリカ層に形成される図示してない レールの助けにより行われれる。

この公知の方法は２つの支持体、すなわち支持体２および光マイクロガイド８の 基板ｌＯを必要とする欠点をこうむる。さらに、配列の拘束を考慮すると、長い 接続時間および高い接続コストとなる、２つの支持体の動的配列なしに（すなわ ち、マイクロガイド８のかつそれゆえ支持体２に対するその基板１０の微小位置 決めなしに）光ファイバと光マイクロガイドとの間の有効な結合を得ることは非 常に困難である。

第４図に略示される第２の公知の方法によれば、光コアイノく６は支持体２と同 様な支持体１８に形成されたＶ形状の凹所１６内に置かれ、前記支持体１８は他 の支持体２０上に置かれかつ順次マイクロガイド８が支持体２０上に置かれ、そ の結果その基板１０は支持体２０と接触する。凹所１６の深さは光フアイバコア がその場合にマイクロガイド８のコアの軸線と実質上−直線に整列されることが できるようになっている。

それゆえ、この第２の公知の方法は同様により複雑でありかつそれが追加の支持 体を必要とするため、第１の公知の方法よりコスト高価である。

発明の開示 本発明は、簡単でかつそれゆえ上述した公知の方法より費用のかからない光ファ イバと光マイクロガイドとの間の接続方法に関する。この簡単化はとくに、本発 明においては、単一の支持体のみ、すなわちその上に光マイクロガイドが形成さ れる基板のみが使用されるということから生じる。

とくに、本発明は、基板上の、「マイクロガイドコア」と呼ばれる、コアおよび それぞれの屈折率が構造コアの屈折率以下である２つの媒体を存する案内構造か らなり、前記コアが２つの媒体間に配置される光ファイバと光マイクロガイドと の間の接続方法に関し、この方法は以下の段階、すなわち、案内構造はマイクロ がイドコアの軸線を中心線として許容しかつその幅が少なくとも光ファイバの外 径に等しい領域を前記構造から除去するように、光マイクロガイドの一端からエ ツチングされ、 かくして除去された領域の下に配置された基板の部分かマイクロガイドのコアの 軸線とファイバの一端のコアの軸線との間の一致を実質上引き起こすことを可能 にする深さにわたってドライ方法によりエツチングされ、前記端部は基板にこの 方法において形成される凹所の底部に載置しそして光ファイバの端部か前記一致 を実質上寿るように凹所内に固定される。

明らかなように、案内構造から除去される領域は、前記ファイバか基板をエツチ ングすることにより該基板に形成された凹所内に適宜に維持されることかできる ように、適切な長さ、例えば、１００ないし１０００μｍを有する。

さらに、より明瞭にするため基板の前記部分をエツチングするための本発明にお けるドライエツチングの使用は、任意の方向への凹所の製造を可能にする。好ま しくは、案内構造は実質上不均等にエツチングされる。

本発明方法の好適な実施例によれば、基板の前記部分のドライエツチングは等方 性である。これは凹状の横方向または側壁を存する凹所となる。断面において見 ると、前記凹所は実質上凹状の横方向分岐を備えたＵの形状を有する。基板のエ ツチングされた壁の凹状を考慮すると、コアに対するファイバの良好な心出しを 許容する、エツチングされた案内構造の壁土に、ファイバの横方向位置決めのだ めの、横方向支持点の好都合な限定かある。さらに、ファイバの垂直位置決め用 支持点は基板に形成された凹所の底部に画成される。

本発明による方法の好適な実施例によれば、前記領域の幅はファイバの外径に等 しい。

この場合に、前に言及された第１の公知の方法より簡単でかつ動的位置決めを必 要とする方法を導く、光マイクロガイドに対する光ファイバの動的位置決めを実 施する必要はない。

明らかなように、例えば、ファイバ直径についての非精密の場合における変形例 として、除去された領域の幅は光ファイバのふよされた外径を超えることかでき かつ例えば前記直径の１．０５ないし１．２倍にすることかできるか、その場合 に光マイクロガイドに対する光ファイバの動的な位置決めかある。

さらに、基板がエツチングされるとき、案内構造は基板のエツチングか案内構造 の材料に関連して十分に選択してないときに僅かにエツチングされることかでき 、その場合に、前記案内構造の過度のエツチングか存在する。

最終的に得たいものと過度のエツチングの予測される値との間の差異に実質上等 しい領域の幅を設けることにより、案内構造をエツチングするとき前記過度のエ ツチングが考慮されるべきである。

さらに、前記過度のエツチングが、例えば型式Ｓ　ｉ　Ｏｚ　／　３１２Ｎ＜／ ５ｉＯｔの構造の場合において、とくにマイクロガイドのインターフェイスに関 連して、案内構造の層すべてに関して同一でないとき、また、ファイバーマイク ロガイド接続を妨害しないために前記インターフェイスを完全にまたは部分的に 保護するのか適切である。

これを実施するために、また、上記例における５ｉ０２のその上層かマイクロが イドコアを完全に被覆するような方法においてマイクロガイドを製造することか できそして案内構造はコアの前に制限された上層の厚さを残すようにエツチング される。

本発明による方法は、とりわけ光マイクロガイドおよび他の光学要素を製造する のに使用されることができる他の技術的な方法と両立できる。

本発明による方法の特別な実施例によれば、マイクロガイド基板はシリコンから なりかつ以前にエツチングされた案内構造をマスクとして使用する、反応イオン エツチングによりエツチングされそしてその構成材料はこのマスク作用を行うこ とができるように選ばれる。かくして、■形状凹所の代わりに、凹状横方向分岐 を存する実質上Ｕ形状凹所を導くドライかつ好都合には等方性エツチングか使用 される。

留意されるべきことは、本発明において、基板がドライエツチングされることを 考慮して、ファイバかシリコンの好適な化学エツチングによりシリコン基板に形 成されたＶ形状凹所に置かれかつマイクロガイドか前記基板にそれ自体前もって 形成されるならば、光ファイバと光マイクロガイドとの間の接続の場合に発生し たような方向付けの問題かないということである。

したがって、かかる基板においては、■形状凹所の方向は型式１１１結晶学的平 面の方向に付与された。したかつて、マイクロガイドに対するＶ形状凹所の２つ の考え得る相対的な方向付けのみか存在することかでき、前記２つの方向付けは 互いに垂直になっている。

前に言及された特別な実施例は、例えばマイクロ波プラズマの助けにより実施さ れることができる基板の反応イオンエツチングを利用するため、かかる欠点をこ うむらない。

本発明の特別な実施例において、基板はシリコンからなり、コアに隣接する媒体 は故意にドーピングされたシリカ層ではなくそしてコアはドーピングされたシリ カからなる。

他の特別な実施例において、基板はシリコンからなり、コアに隣接する媒体は故 意にドーピングされたシリカ層ではなくそしてコアはシリコン窒化物またはシリ コン酸窒化物からなる。

本発明において、光マイクロガイドの基板に形成された凹所は光ファイバの深さ 位置決め、または垂直位置決めにのみ使用される。それゆえ、前記凹所の深さは 光マイクロガイドの表面に対して垂直な平面上の突出において光フアイバコアお よび光マイクロガイドコアのそれぞれの軸線の一致を実質上許容するように選ば れる。

光ファイバの横方向位置決めは案内構造により、またはより正確には案内構造の 前記領域か除去されるときに現れるその側壁により保証され、側壁間の距離（除 去された領域の幅）が光ファイバの外径に等しくなっている。

光マイクロガイドコアを取り巻く媒体がシリカ層であるとき、前記シリカ層の合 計の厚さく案内構造の側壁の高さ）はおよそ１５ないし３０μｍである。かかる 高さは除去された領域の幅か前記ファイバの外径に等しいとき光ファイバの横方 向の位置決めを保証するのに十分である。

光ファイバと光マイクロガイドの相対的な位置決めを改善するために、ファイバ ーマイクロガイドインターフェイスの側から、除去された領域の幅か前記インタ ーフェイスに向かって減少するような方法で案内構造および基板をエツチングす ることかてきる。

光ファイバか光マイクロガイドコアに近過ぎるとき現れるかも知れない光ファイ バと光マイクロガイドとの間の調整不良の問題を除去するために、マイクロガイ ドコアの軸線を中心線として許容しかつその幅がほぼ凹所の深さに等しい舌片を 案内構造から自由にするように該案内構造をエツチングすることかできる。好都 合には、舌片の長さは少なくとも凹所の深さに等しい。

係数適合材料はファイバとマイクロガイドとの間の結合係数を改善するために好 ましくはファイバーマイクロガイドインターフェイスに置かれる。

また、本発明は、基板上の、［マイクロがイドコア」と呼ばれる、コアおよびそ れぞれの屈折率が構造コアの屈折率以下である２つの媒体を有する案内構造から なり、前記コアか２つの媒体間に配置される光ファイバと光マイクロガイドとの 間の接続方法に関し、この方法は以下の段階、すなわち、媒体の一方が基板上に 形成され、 基板上に形成された前記媒体上にマイクロがイドコアかそれから続いて製造され る中間層か形成され、中間層がマイクロガイドのコアを形成しかつマイクロガイ ドコアの軸線を中心線として許容しかつその幅Ｗがマイクロガイドコアと一直線 にして光ファイバの次の位置決めを許容するように選ばれる領域を中間層から除 去するようにエツチングされ、中間層の前記エツチングにより生じている構造上 に他の媒体を構成する上位層か形成され、 結果として生じる案内構造はマイクロガイドコアの軸線を中心線として許容しか つ中間層の除去された領域の幅だけ減じられるその幅が少なくとも前記領域の重 なり合いの不確実の２倍に等しい他の領域を前記案内構造から除去するようにエ ツチングされ、 ドライエツチングかファイバの一端かこの方法において基板に形成された凹所の 底部に載置するときマイクロガイドコアの軸線とファイバの一端のコアの軸線と の間の実質的な一致を引き起こすことを可能にする深さにわたって、この方法に おいて案内構造から除去される領域の下に配置される基板の部分について行われ 、そして 光ファイバの端部が実質上一致をひきおこすようにこの凹所内に固定されること からなる。

後者の方法はマイクロガイドコアの製造を可能にすると同一のマスクレベルを有 する案内構造においてファイバの横方向支持点を画成する利点を有する（Ｗだけ 間隔が置かれる横方向支持点）。この方法において、横方法支持点を接続する軸 線に対する中間面はファイバの軸線およびマイクロガイドコアの両軸線を含んで いる。

好ましくは、案内構造は実質上異方性でエツチングされる。

好ましくは、基板の前記部分のドライエツチングによるエツチングは等方性であ る。

そこで例としてシリコンを使用する種々の考えが検討される。

シリコンの化学的異方性エツチング（または湿式異方性エツチング）は１１１面 で停止する。それは平行または垂直でありかつ型式１１１の平面の痕跡である２ つの方向にＶ（１００平面から）またはＵ（１１０平面から）を形成するのにの み使用されることかできる。

Ｓｉの湿式エツチングに対向されるような、ドライ異方性エツチングか本発明に おいて使用されることができる。

Ｓｉの化学的等方性エツチング（または湿式等方性エツチング）は結晶方向から 独立しそしてドライ等方性エツチングと同一の利点により使用されることかでき るか実施はより困難である。

Ｓｉのドライ等方性エツチング（湿式エツチングに対向されるような）か好まし くは本発明において使用されかつ結晶の方向から独立する。それはファイバの横 方向位置決め用の横方向支持点を必要とする。このために本発明によれば、エツ チングされたＳｉ基板を取り巻くシリカ壁が使用される。エツチング深さはファ イバの垂直位置決めの間中その場所で制御可能である。

以下に本発明を非限定的な実施例に関連してかつ添付図面を参照して詳細に説明 する。

図面の簡単な説明 第１図はすてに説明されたが光マイクロガイドの調整不良の結果としての光ファ イバと光マイクロガイドとの間の結合係数の変化を示す図である。

第２図はすてに説明されたか光マイクロガイドとの間の距離の関数として光ファ イバと光マイクロガイドとの間の結合係数の変化を示す図である。

第３図はすでに説明されたか光ファイバと光マイクロガイドとの間の公知の接続 方法を略示する図である。

第４図はすでに説明されたか光ファイバと光マイクロガイドとの間の他の公知の 接続方法を略示する図である。

第５図は本発明により光ファイバに接続することが望まれる光マイクロガイドを 示す概略図である。

第６図および第７図は本発明による接続方法の異なる段階を示す概略図である。

第７Ａ図および第７Ｂ図は、マイクロガイドがそのコアの軸線を含んでいる平面 において断面図で示される、マイクロガイドに関連してかつこの方法の実施の間 の過度のエツチングの間に発生し易い異なるエツチングの問題を示す概略図であ る。

第７Ｃ図、第７Ｄ図および第７Ｅ図は、マイクロガイドが再びそのコア軸線を含 んでいる平面において断面図で示される、この問題を解決するための方法を示す 概略図である。

第８図は第６図および第７図により示された方法の他の段階を示す概略図である 。

第９図はこの方法の変形例を示す概略図である。

第１０図は本発明により得られた光ファイバのコアおよび光マイクロガイドのコ アの正しい配列を示す概略図である。

第１１図はファイバかマイクロがイドコアに近過ぎるときファイバとマイクロガ イドとの間に発生し易い調整不良（誤配列）を示す概略図である。

第１２図、第１３図および第１４図はこの欠点の除去を可能にする本発明による 方法を示す概略図である。

第１５図、第１６図、第１７図、第１８図、第１９図および第２０図は本発明に よる他の方法の種々の段階を示す概略図である。

発明を実施するための好適な態様 本発明方法の特別な実施例を次に説明する。この実施例は光ファイバをきばん２ ６上に置かれた案内構造から形成されただ光マイクロガイドに接続することから なる。案内構造は基板２６上に置かれる層および層２８上に置かれる他の層３０ および、層２８と３０との間のその屈折率が層２８の屈折率および層３０の屈折 率を超えるマイクロガイドの直線コア３２からなる（第５図参照）。

純粋に表示のためのかつ非限定的な方法において、基板２６はシリコンからなり 、層２８および３０は故意にドーピングされないシリカからなりそしてコア３２ はドーピングされたシリカまたはシリコン窒化物または同様にシリコン酸窒化物 （ＳｉＯ□Ｎア）からなる。

光マイクロガイドの製造は知られている。

光ファイバと光マイクロガイドとの間の接続を製造するために、第１の段階は、 第６図において見ることができるように、案内構造の１部分を除去することであ り、かくして除去された領域は中心軸線としてマイクロガイドコアの軸線Ｚを許 容する。

第６図に示されるように、前記領域はマイクロガイド２２の１縁部から延在しか つ平面図において、はぼ矩形形状を存する。

この領域を除去するために、案内構造は層３ｏに予め形成される適切なマスク３ ４を通してエツチングされる。それは層２８および３０およびコア３２かそれに より前記領域において除去される選択的なエツチングからなるが、前記領域の下 に配置される基板２６の部分は実質上そのままである。

シリコン基板、シリカ層２８および３ｏおよびシリカ、シリコン窒化物またはシ リコン酸窒化物コア３２を備えた純粋に表示のためのかつ非限定的な方法におい て、３層樹脂マスク、またはアモルファスシリコンマスクまたはニッケルークロ ムマスクを使用することかできかっＣ，Ｆ、ＣＨＦ、またはＣＦ、のごときフッ 素を基礎にした反応ガスを存するプラズマ型の、実質上異方性のドライエツチン グを使用することができる。案内構造をエツチングした後、マスクは除去される かまたは、とくに樹脂マスクの場合に、前記構造上に維持される。

案内構造をエツチングした後、基板２６内にかつ除去された前記構造の領域の下 に、その断面か、マイクロガイドコア軸線に対して垂直な平面を通って、図示例 において凹状の横方向分岐を備えたＵ状のごとく実質上成形される凹所３６（第 ７図参照）が形成され、該凹所は対称面として、マイクロガイドコアの軸線を含 む平面を許容しかっ層２８および３ｏに対して垂直である。

上述したシリコン基板、シリカ層２８および３ｏおよびシリカ、シリコン窒化物 またはシリコン酸窒化物コアを備えた純粋に表示のためのかつ非限定的な方法に おいて、前にエツチングされた案内構造がマスクとして使用されかつ基板のドラ イ等方性エツチングか、マイクロ波およびフッ素を基礎にした反応ガス、例えば 、混合物ＳＦｇ　＋０２を使用する反応イオンエツチングのごとく行われ、使用 される電磁力レベルは２００ないし１０００Ｗの間である。

好ましくは１μｍ内に定義される最大精度深さを備えた基板に凹所３６を製造す るのか適切である。このために２つの手順か使用される。

第１の手順は、エツチング速度を正確に較正した後エツチング時間をチェックす ることからなる。この方法においておよそ０．５ないし１μｍのエツチング精度 か６０μｍの深さで得られる。

他の手順は基板をエツチングするのに使用される機械に取り付けられた光干渉計 を使用することによりその場所で干渉計使用の制御またはチェックを実施するこ とからなる。

案内構造の領域の除去は側壁３８およびその上にマイクロガイドコア３２の端部 が置かれる中間壁４０の案内構造上への発生となる。除去された案内構造の領域 に戻って、その長さＬはファイバか凹所３６内に適切に維持されることができる のに十分であることが相応しい。この長さＬはおよそ１００ないし１０００μｍ にすることかできる。

前記領域の幅Ｗはファイバの横方向位置決めを許容するように決定されかつそれ ゆえ前記ファイバの外径（その保護ケースから引き出されたファイバの外装材の 直径）に少なくとも等しくなければならない。前記外径に等しい輻Ａ（側壁３８ 間の間隔）は、図示のごとく、光ファイバの非動的位置決めの獲得を可能にする 。幅Ｗは案内構造をエツチングするのに使用されるマスク３４の寸法により実質 上決定される。

この寸法は続いて、すなわち基板２６のエツチングの間中発生するかも知れずか つ使用される方法の結果として、２ないし４μｍの間の値だけ最初の幅Ｗを増大 する種々の過度のエツチングを考慮して計算されねばならない。

マスク３４の寸法は困難なしに０．５μｍ以内に決定されることができ、この精 度は本発明による接続方法を実施するのに十分である。

留意されるべきことは、ファイバの横方向位置決め用マイクロがイドコアを含ん でいる例えばシリカからなる層２８および３０の使用か前記ファイバと実際のマ イクロガイドとの間の配列を容易にできるということである。

インターフェイス４０において過度のエツチングかどのように留意されるかにつ いての詳細が次に示される。かくして、例えば、型式層２８．３０および３２が 異なる場合）を存するガイドの場合において、シリコン基板上のＳ　ｉ　０２　 ／Ｓ　ｉｚ　Ｎ４／　Ｓ　！　０２またはＳ　ｉ　Ｏ２／　Ｓ　１０．　Ｎア／ ５ｉｆｔからなる非均−構造（層２８，３０および３２か異なる場合）を有する ガイドの場合（第７Ａ図）において、コア３２は任意に存寄であることかできる シリコン基板２６（第７Ｂ図）のエツチングの間中周囲のシリカ媒体と異なって エツチングされることかできる。これを回避するために、マイクロガイドの製造 の間中、マイクロガイドコアを形成するための層かインターフェイス４０の近傍 においてエツチングされる（第７Ｃ図）。コア３２は次いで５ｉＯｚ基板３ｏに より完全に被覆される（第７Ｄ図）。

かくして、インターフェイス４ｏの形成を導く基板に形成される層のエツチング の間中（第７Ｅ図）、コア３２の前方にシリカの厚さｅがありかつ基板２６のエ ツチングの間中コアの異なるエツチングの問題を回避する。厚さｅは１０ないし １５μｍを超えるべきてない。これは結合の係数に非常に有害でありかつ均一な インターフェイスの獲得を可能にする。

凹所３６の深さＰは、前記凹所にファイバの一端を置くときに、前記ファイバの コア軸線か実質上マイクロガイドコア３２の軸線Ｚと一致するような方法におい て選ばれる。

凹所３６の形成に至る基板のエツチングが完了されるとき、ファイバ４２の一端 （第８図）は前記凹所内に置かれ、その結果ファイバの一端は凹所の底部に載置 する。

幅Ｗがファイバの外径に等しいとき、ファイバの横方向位置決めか直接得られか つファイバの垂直位置決めが、凹所の深さＰかこのために決定されるため、また 得られ、その結果ファイバ４２の端部のコア４４の軸線とマイクロガイドコアの 軸線Ｚが実質上一致する。

凹所３６のファイバの端部の固定は、例えば、そのフィルムが凹所３６のファイ バ４２の端部を位置決めした後ファイバに配置される、表示Ｎ０Ａ６１によりノ ードランドにより販売される型の、紫外線放射に感応するＵＶ接着剤のごとき光 学接着剤または糊の助けによりり実施されることができる。

変形例として、ファイバは凹所３６の底部にがっ凹所の底部と接触すべきである か、あきらかにマイクロガイド光学特性に向かい合って位置決めされるべきであ るファイバの端面と接触しない光フアイバ外装剤の端部において金属層（共晶ま たはインジウム）を堆積した後、金属溶接により固定される。

溶融された金属が使用される場合に、凹所３６の寸法付けのために金属層の厚さ を考慮することが必要である。

ファイバとマイクロガイドとの間の結合効率を改善するために、例えば、適宜な 接着剤またはゲルの形において、ファイバーマイクロガイドインターフェイスに 係数適合材料４６を配置することかでき、前記材料は例えば、ファイバの機械的 な位置決めに続いて注入される。

光ファイバと光マイクロガイドとの間の間隔Ｄ（第９図）は端と端とを接した接 続において重要なパラメータではなくそしておよそ１０ないし２０μｍの間隔り が受容できそしてファイバーマイクロガイドインターフェイスにおいて係数適合 材料を使用するとき（フレネル損失として知られる光学的損失を除去するために ）同様により大きい。

この重要でない特性は、インターフェイス壁４ｏの側から、前記壁４０に向かっ てかつ第９図に示されるように動くとき互いに近づく側壁３８に至る領域を案内 構造から除去することか可能となるマスク３４を製造することにより光ファイバ と光マイクロガイドの相対的な位置決めをさらに改善するのに使用可能である。

とくに、各側壁３８はその場合に構造の縁部の側にかつ軸線Ｚに対して平行に配 置される第１部分３７および前記軸線Ｚと鋭角を形成しかつインターフェイス壁 ４ｏに向がって動くとき軸線Ｚに近づく第２部分３９を有する。

この場合に、同一の収束が基板２６か前記凹所３６を形成するためにエツチング されたとき凹所３６に関して得られる。その場合に、構造の側壁の部分３９に当 接するように光ファイバ４２の端部を位置決めすることかできる。

ファイバとマイクロガイドとの間の結合品質にいがなる劣化をも導くことなしに 、とのような困難にも遭遇することなく除去された領域の幅Ｗにわたって＋１μ ｍの読み取り誤差の測定を可能にする。

側壁の各部分３９とマイクロガイドコアの軸線Ｚとの間のおよそ６°の角度によ り、これは、１．２５μｍに等しいマイクロガイドのインターフェイス幅Ｌｌに 関してがつぉよそ０．２ｄＢのみの光学的損失を付与する１２５ないし１２７μ ｍの間の外装材外径を育する光ファイバに関して、１０μｍ以下の間隔りにより 、マイクロガイドに対する理想的なファイバ位置決めを導く。

シリコン基板２８を有しかつその層２８および３ｏかシリカからなるマイクロガ イドを考慮するとき、前記基板の反応イオンエツチングは非常に等方性である。

過度のエツチングＳ（シリカによる、第１０図参照）は約６０μｍの凹所深さＰ に関して約３０μｍである（Ｓは一般におよそＰ／２である）。

しかしなから、前記シリコン基板エツチング用のマスクに使用される材料に対し て垂直に、凹所の形状は、第１０図において見ることかできるように、Ｐより僅 かに少ない深さＰ゛　となる。これは円形断面を有する光ファイバの位置決めに 有害でなくかつその端部はマイクロがイドコア端部の余りにも近くに位置決めさ れず、前記ファイバ端部のコアの軸線およびマイクロがイドコアの軸線の一致の 発生は実質上所望の方法で得られる。

しかしながら、前記異なる深さＰ′は光フアイバ端部がマイクロがイドコア端部 により近づいて動かされるとき有害となる。

かくして、点ｄ（第１１図参照）からのごとく、光フアイバ端部は凹所の形状に 追随して僅かに上昇しそして光フアイバ端部のコアの軸線とマイクロガイドコア の軸線との間に角度的かつ垂直の誤配列があり、それは光ファイバと光マイクロ ガイドとの間の結合の減少となる。

この欠点を回避するために、Ｐにてきるだけ近いＰ′をつくりかつそれゆえ基板 のエツチングの間中、前記エツチングに使用されるマスクの陰影作用を減少する 必要がある。これを行うために、ファイバーマイクロガイドインターフェイスに 対応する構造の部分の形状が変更される。とくに、前記部分か凹所の底部に突出 することか保証される。

このために、マスク４８を使用する案内構造（第１２図）のエツチングが行われ 、マスク４８の形状はその中心軸線がマイクロガイドコア軸線Ｚである舌片５０ の形において案内構造の部分を自由にするように選ばれる。この舌片５０は構造 がマスク４８を介してエツチングされるとき構造の側壁３８ｆｆｌｌに進む。

これに続いて、前記舌片５０を自由にするように、舌片５０の下のかつ前にエツ チングされた構造領域の下の基板２６の選択的なエツチング（第１３図）か行わ れる。かくして、舌片は構造のエツチングから生じる凹所の底部を覆って突出す る。

基板に形成された凹所の深さＰに少なくとも等しい長さＬＬを有しかつその輻ｗ ｌか前記深さにほぼ等しい舌片を形成することにより、それぞれ舌片の３つの自 由面に対して垂直な方向に行われた基板のエツチング（シリコン基板の場合にシ リコンをエツチングする）はＰに非常に近い間隔Ｐ°の獲得およびしたかつて寄 生のファイバ上昇現象の大幅な減少を可能にする。

実際には、例えば、単一モードのマイクロガイド構造に関し７て、ＬＬに関して およそ６０ないし１００μｍの値をかっｗｌに関しておよそ２０ないし３０μｍ の値を選ぶことができる。

舌片がいったん形成されると、前述のように、基板に形成された凹所内の光ファ イバ４２（第１４図）の端部が固定され、その結果ファイバの端面か舌片５０の 端面に向かい合いそして前記ファイバ端部のコア軸線か舌片に配置されたマイク ロガイドコア軸線Ｚと実質上一致する。

本発明はシリコン基板上に形成されかつその厚さが２ないし１５μｍの間である シリカ層２８．５ないし１０μｍの間の厚さを有するシリカ層３０および０．１ ないし０．２μｍの間の厚さを有するシリコン窒化物コア３２を有する案内構造 により実現されることかできる。

本発明はまた、基板上に形成されかつ６ないし１２μｍの間の厚さを存するシリ カ層２８．２ないし１０μｍの間の厚さを有するシリカ層３０および２ないし６ μｍの間の厚さを有するドーピングされたシリカコア３２を存する案内構造によ り実現されることかできる。

次に、第１５図ないし第２０図を参照して本発明の特別な実施例について説明す る。まず、第５図の構造か以下の方法において従来通り製造されることか指摘さ れる。層２８はＳｉ基板上に形成される。層２８上にはコ゛ア３２がそれにより 形成される中間層か形成される。第１マスクか前記中間層上に形成される。この マスクはコア３２の形成を可能にするためにエツチングされる。コア３２となる 中間層か前記マスクを介してエツチングされる。第１マスクか除去される。層３ ０か堆積されかつ第５図の構造を付与する。本発明による方法か次いで実施され ることができる（第６図ないし第８図）。しかしながら、１つの問題が生起する 。シリカ案内構造の開口かマイクロガイドコア３２を製造するのに使用される第 １マスクと異なる第２マスクレベル３４の助けにより行われる。良好なファイバ ーマイクロガイド接続を存するために、マイクロがイドコア軸線がシリカ開口の 軸線と一致することか必要である。しかしながら、これは実際の場合ではない。

これは２つのマスクされたレベルの配列の問題、とくに地形（数μｍの窪みおよ び隆起）による。

問題を解決しかつより良好な配列を有するために、第１５図ないし第２０図に関 連して説明される以下の手順か採用される。

層２８（バッファ層）が、Ｓｉ基板上に形成される（第１５図）。層２８上には マイクロガイドコア３２を形成すべく成される中間層３２ａか形成される。マス キング材料３３は層３２ａ上に堆積される。この材料３３（例えば、アモルファ スＳｔ１金属または３層樹脂）かシリカ層３２ａのドライエツチングを許容する 。

材料３２は次いてマイクロガイドコアに対応する領域を上方に残しかつ前記層３ ２ａの領域３２ｂの発生を許容するようにエツチングされ、前記領域３２ｂは幅 Ｗを有しかつ中心軸線として続いて形成されるコア３２の軸線Ｚを許容する。

これに続いて、形成されたマスクを介して層３２ａの好都合には実質上異方性の エツチングか行われる。マスクを除去した後、これはマイクロがイドコア３２を 付与しそして該マイクロがイドコアの両側に２つのシリカ部分３２ｃか残り、そ れらは軸線Ｚ（第１６図）に関連して互いに対称である。かくして、光ファイバ の位置決めを「予め定義」する第１シリカ開ロレベルが画成される。これに続い て、第５図の層３０と同質であるシリカ上位または被覆層３０ａ（第１７図）の 結果として生じる構造上への形成か行われる。

これに続いて、シリカ層２８および３０ａ（第１７図および第１８図）の続いて 起こるドライエツチングに関連する第２のマスキング材料３５の百３０ａ上への 堆積か行われる。この材料３５は次いて、マスクの重なり合いの不確実を考慮し ながら、第１７図および第１８図に示される方法においてエツチングされる。平 面図において、材料３５のエツチングの結果として現れる領域３０ｂは実施例軸 線Ｚを中心軸線として許容するか、前記領域３０ｂの幅ＷｉはＷを超え、差（Ｗ ｉ−Ｗ）／２は技術的な大きさの程度からなる前記不確実に少なくとも等しい。

例えば、重なり合いか１μｍ以内で得られることかできるならば、Ｗｉ−Ｗは次 いて少なくとも２μｍ、例えば、２．５μｍに等しく選ばれる。

第１５図ないし第２０図に関連して説明される例における幅Ｗはファイバ直径に よりかつ層２８および３０の厚さにより決定される幅に等しいことが指摘される 。

材料３５のエツチングが、図示の場合において、案内構造かつ次いて基板をエツ チングした後、第１３図の舌片５０と同様な舌片を得るような方法において、設 けられることが第１７図および第１８図から見ることができる。

これに続いて、前記材料３５をエツチングすることにより得られた第２マスクを 介して、基板２６まで、層２８および３０の実質上異方性ののエツチングか行わ れる。この第２マスクは次いで除去される。留意されるべきことは、肩部ｅ１お よびｅ２が、層２８および３００ａのエツチング（第１９図）の結果として、層 ２８の側部にかつその底部に作られるということである。これらの肩部の中心軸 線Ｚは、平面図において、マイクロガイド軸線２と常に一致する（これは第２マ スクの中心軸線に関する場合に必ずしも必要でない）。

これに続いて基板２６のドライ等方性エツチングか行われ、続いてこのようにし て得られた凹所５３内の光ファイバ５２（第２０図）の位置決めか行われる。フ ァイバ５２は第２０図の断面に見て溝状凹所（点Ａ）の底部にかつまた肩部の端 部ＢおよびＣに支持する。ファイバコア５４の軸線（該軸線かまた０、２μｍ以 内のファイバの対称軸線であるように選ばれる）はそれゆえマイクロガイド軸線 Ｚと一致しく明らかに垂直位置決めが精密である場合）、かくして優れた配列を 保証する。

要　約　書 このマイクロガイドは、２つの媒体（２８，３０）とこれらの媒体の間に配置さ れこれらの媒体よりも大きな屈折率を持つコア（３２）とからなる構造体を有す る基板（２６）を含んでいる。この構造体はマイクロガイドの一端から本質的に 異方性にエツチングされて、前記コアの軸線を中心線としかつ少なくとも光ファ イバ（４２）の外径に等しい領域が構造体から除される。こうして除かれた領域 の下方の基板の一部は、光ファイバが基板中に形成された凹所（３６）の底部に 置かれたときに、マイクロガイドのコアが光ファイバのコアと一致するような深 さに乾式エツチングされ、光ファイバはこの凹部に固定される。この発明は集積 光学系の分野に適用される。

国際調査報告 一情一−＾−−崗にゴ／ＦＲ９１１００１６７国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板（２６）上の、マイクロガイドコアと呼ばれる、コア（３２）およびそ れぞれの屈折率が構造コアの屈折率以下である２つの媒体（２８，３０）を有す る案内構造からなり、前記コア（３２）が２つの媒体（２８，３０）間に配置さ れる光フアイバと光マイクロガイド（２２）との間の接続方法において、この方 法が以下の段階、すなわち、案内構造が前記マイクロガイドコアの軸線を中心線 として許容しかつその幅が少なくとも光フアイバの外径に等しい領域を前記構造 から除去するように、光マイクロガイドの一端からエツチングされ、 かくして除去された領域の下に配置された基板の部分が前記マイクロガイド（２ ２）のコア（３２）の軸線（Ｚ）と前記フアイバ（４２）の一端のコアの軸線と の間の一致を実質上引き起こすことを可能にする深さにわたってドライ方法によ りエツチングされ、前記端部は基板にこの方法において形成される凹所（３６） の底部に載置しそして 光フアイバの前記端部が前記一致を実質上得るように前記凹所（３６）内に固定 される段階からなることを特徴とする光フアイバと光マイクロガイドとの間の接 続方法。 ２．前記案内構造は実質上異方性でエツチングされることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 ３．前記基板の前記部分のドライ方法エツチングは等方性からなることを特徴と する請求の範囲第１項および第２項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの 間の接続方法。 ４．前記領域の幅（Ｗ）は前記フアイバ（４２）の外径に等しいことを特徴とす る請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか１項に記載の光フアイバと光マイク ロガイドとの間の接続方法。 ５．前記基板（２６）はシリコンからなりかつ以前にエツチングされた案内構造 をマスクとして使用する、反応イオンエツチングによりエツチングされることを 特徴とする請求の範囲第３項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接 続方法。 ６．前記基板（２６）はシリコンからなり、前記コアに隣接する媒体が故意にド ーピングされないシリカ層（２８，３０）でありそして前記コア（３２）がドー ピングされたシリカからなることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項の いずれか１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 ７．前記基板（２６）はシリコンからなり、コアに隣接する媒体は故意にドーピ ングされたシリカ層（２８，３０）ではなくそして前記コア（３２）はシリコン 窒化物またはシリコン酸窒化物からなることを特徴とする請求の範囲第１項ない し第５項のいずれか１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方 法。 ８．前記シリカ層（２８，３０）の合計の厚さはおよそ１５ないし３０μｍであ ることを特徴とする請求の範囲第６項および第７項に記載の光フアイバと光マイ クロガイドとの間の接続方法。 ９．前記案内構造および基板は、フアイバーマイクロガイドインターフエイスの 側から、除去された領域の幅が前記インターフエイスに向かって減少するような 方法でエツチングされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいず れか１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 １０．前記案内構造がそれから舌片（５０）を自由にするようにエツチングされ 、該舌片は前記マイクロガイドコア（３２）の軸線（Ｚ）を中心線として許容し かつその幅がほぼ凹所の深さに等しいことを特徴とする請求の範囲第１項ないし 第９項のいずれか１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法 。 １１．前記舌片の長さは少なくとも凹所の深さに等しいことを特徴とする請求の 範囲第１０項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 １２．前記マイクロガイドは前記マイクロガイドコアを完全に被覆する基板（３ ０）からなりそして前記案内構造は前記コアの前方に小さな上層厚さ（ｅ）を残 すようにエツチングされることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１１項の いずれか１項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 １３．係数適合材料（４６）がフアイバーマイクロガイドインターフエイスに配 置されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１２項のいずれか１項に記 載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 １４．基板（２６）上の、マイクロガイドコアと呼ばれる、コア（３１）および それぞれの屈折率が構造コアの屈折率以下である２つの媒体（２８，３０ａ）を 有する案内構造からなり、前記コア（３２）が２つの媒体（２８，３０ａ）間に 配置される光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法ににおいて、この方 法が以下の段階、すなわち、 媒体の一方（２８）が基板上に形成され、基板上に形成された前記媒体上にマイ クロガイドコア（３２）がそれから続いて製造される中間層（３２ａ）が形成さ れ、前記中間層がマイクロガイドのコアを形成しかつマイクロガイドコアの軸線 を中心線として許容しかつその幅Ｗがマイクロガイドコアと一直線にして光フア イバ（５２）の次の位置決めを許容するように選ばれる領域を前記中間層から除 去するようにエツチングされ、 前記中間層の前記エツチングにより生じている構造上に他の媒体を構成する上位 層（３０ａ）が形成され、結果として生じる案内構造が前記マイクロガイドコア の軸線を中心線として許容しかつ前記中間層の除去された領域の幅だけ減じられ るその幅が少なくとも前記領域の重なり合いの不確実の２倍に等しい他の領域を 前記案内構造から除去するようにエツチングされ、 ドライエツチングがフアイバの一端がこの方法において基板に形成された凹所（ ５３）の底部に載置するときマイクロガイドコアの軸線とフアイバの一端のコア （３２）の軸線（Ｚ）との間の実質的な一致を引き起こすことを可能にする深さ にわたつて、この方法において案内構造から除去される領域の下に配置される基 板の部分について行われ、そして光フアイバの端部が実質上一致をひきおこすよ うにこの凹所（５３）内に固定される段階からなることを特徴とする光フアイバ と光マイクロガイドとの間の接続方法。 １５．前記案内構造が実質上異方性でエツチングされることを特徴とする請求の 範囲第１４項に記載の光フアイバと光マイクロガイドとの間の接続方法。 １６．前記基板の前記部分のドライエツチングが等方性型からなることを特徴と する請求の範囲第１４項および第１５項に記載の光フアイバと光マイクロガイド との間の接続方法。