JPH05264870A - 光導波路の光入出力部の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造 - Google Patents
光導波路の光入出力部の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造Info
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- JPH05264870A JPH05264870A JP6257092A JP6257092A JPH05264870A JP H05264870 A JPH05264870 A JP H05264870A JP 6257092 A JP6257092 A JP 6257092A JP 6257092 A JP6257092 A JP 6257092A JP H05264870 A JPH05264870 A JP H05264870A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は光導波路の光入出力部の製造方法及び
該光入出力部と光半導体素子結合構造に関し、光結合効
率の増大を目的とする。 【構成】異方性エッチングにより光導波路チップ１６に
溝を形成し、コア６に直交し且つ互いに対向する２つの
導波路端面を露出させるステップと、該導波路端面のい
ずれか一方を等方性エッチングにより湾曲面３０にする
ステップと、該湾曲面上に反射膜３２を形成するステッ
プとから構成する。
該光入出力部と光半導体素子結合構造に関し、光結合効
率の増大を目的とする。 【構成】異方性エッチングにより光導波路チップ１６に
溝を形成し、コア６に直交し且つ互いに対向する２つの
導波路端面を露出させるステップと、該導波路端面のい
ずれか一方を等方性エッチングにより湾曲面３０にする
ステップと、該湾曲面上に反射膜３２を形成するステッ
プとから構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路の光入出力部の
製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造に
関する。
製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造に
関する。
【０００２】光導波路チップを実用に供する場合には、
光導波路チップの光入出力部を光ファイバ又は発光系若
しくは受光系の光半導体素子と光結合する必要があり、
結合効率が高く簡易な結合構造が要望されている。
光導波路チップの光入出力部を光ファイバ又は発光系若
しくは受光系の光半導体素子と光結合する必要があり、
結合効率が高く簡易な結合構造が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】図６は従来の光導波路の光入出力部及び
この光入出力部と光半導体素子の結合構造を説明するた
めの図である。
この光入出力部と光半導体素子の結合構造を説明するた
めの図である。
【０００４】光導波路チップは、Ｓｉ等からなる導波路
基板２上にアンダークラッド４を形成し、アンダークラ
ッド４上にコア６を形成し、さらにコア６を覆うように
アンダークラッド４上にオーバークラッド８を形成して
構成されている。アンダークラッド４、コア６及びオー
バークラッド８は例えばＳｉＯ2 を主成分としており、
各部分の屈折率の調整は、ＳｉＯ2 にドープするドーパ
ントの濃度により調整される。
基板２上にアンダークラッド４を形成し、アンダークラ
ッド４上にコア６を形成し、さらにコア６を覆うように
アンダークラッド４上にオーバークラッド８を形成して
構成されている。アンダークラッド４、コア６及びオー
バークラッド８は例えばＳｉＯ2 を主成分としており、
各部分の屈折率の調整は、ＳｉＯ2 にドープするドーパ
ントの濃度により調整される。
【０００５】符号１０はコア６の端面が斜めに露出する
ように形成された溝であり、コアの露出端面が全反射条
件を満たすように溝１０の角度が設定されている。そし
て、光半導体素子１２の発光部又は受光部１４と光導波
路チップのコア６の端面との位置関係を調整することに
よって、光半導体素子１２と光導波路チップのコア６と
の光結合を行っている。
ように形成された溝であり、コアの露出端面が全反射条
件を満たすように溝１０の角度が設定されている。そし
て、光半導体素子１２の発光部又は受光部１４と光導波
路チップのコア６の端面との位置関係を調整することに
よって、光半導体素子１２と光導波路チップのコア６と
の光結合を行っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の結合
構造にあっては、光導波路の光入出力部における溝１０
は機械的加工により形成されているので、溝形成時にお
ける導波路チップの破損やコア端面の面精度の不十分さ
に起因して、光入出力部と光半導体素子の結合効率が低
いという問題があった。
構造にあっては、光導波路の光入出力部における溝１０
は機械的加工により形成されているので、溝形成時にお
ける導波路チップの破損やコア端面の面精度の不十分さ
に起因して、光入出力部と光半導体素子の結合効率が低
いという問題があった。
【０００７】本発明の目的は、光結合効率を高めるのに
適した光導波路の光入出力部の製造方法及び該方法によ
り製造された光入出力部と光半導体素子の結合構造を提
供することである。
適した光導波路の光入出力部の製造方法及び該方法によ
り製造された光入出力部と光半導体素子の結合構造を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光導波路の光入
出力部の製造方法は、異方性エッチングにより光導波路
チップに溝を形成し、コアに直交し且つ互いに対向する
２つの導波路端面を露出させるステップと、該導波路端
面のいずれか一方を等方性エッチングにより湾曲面にす
るステップと、該湾曲面上に反射膜を形成するステップ
とを含む。
出力部の製造方法は、異方性エッチングにより光導波路
チップに溝を形成し、コアに直交し且つ互いに対向する
２つの導波路端面を露出させるステップと、該導波路端
面のいずれか一方を等方性エッチングにより湾曲面にす
るステップと、該湾曲面上に反射膜を形成するステップ
とを含む。
【０００９】本発明の光導波路の光入出力部と光半導体
素子の結合構造の一つは、上述の本発明方法によって製
造された光導波路の光入出力部と発光系光半導体素子の
結合構造であり、発光系光半導体素子から出射した光が
上記反射膜で反射して該反射膜と対向する導波路端面か
ら上記コアに入射するように上記発光系光半導体素子を
上記光導波路チップに固定して構成される。
素子の結合構造の一つは、上述の本発明方法によって製
造された光導波路の光入出力部と発光系光半導体素子の
結合構造であり、発光系光半導体素子から出射した光が
上記反射膜で反射して該反射膜と対向する導波路端面か
ら上記コアに入射するように上記発光系光半導体素子を
上記光導波路チップに固定して構成される。
【００１０】本発明の光導波路の光入出力部と光半導体
素子の結合構造の他の一つは、上述の本発明方法によっ
て製造された光導波路の光入出力部と受光系光半導体素
子の結合構造であり、上記コアから上記溝内に出射した
光が上記反射膜で反射して受光系光半導体素子に入射す
るように該受光系光半導体素子を上記光導波路チップに
固定して構成される。
素子の結合構造の他の一つは、上述の本発明方法によっ
て製造された光導波路の光入出力部と受光系光半導体素
子の結合構造であり、上記コアから上記溝内に出射した
光が上記反射膜で反射して受光系光半導体素子に入射す
るように該受光系光半導体素子を上記光導波路チップに
固定して構成される。
【００１１】
【作用】本発明方法によると、異方性エッチングにより
光導波路チップに溝を形成することによって、コアの長
手方向に直交する導波路端面を露出させ、この導波路端
面から出射した光或いはこの導波路端面に入射する光を
反射させるための湾曲面を等方性エッチングにより形成
するようにしているので、機械的加工によらず光導波路
の光入出力部を製造することができる。従って、この光
入出力部を発光系或いは受光系の光半導体素子と結合し
たときに、不十分な面精度等に起因する結合効率の低下
を防止することができる。
光導波路チップに溝を形成することによって、コアの長
手方向に直交する導波路端面を露出させ、この導波路端
面から出射した光或いはこの導波路端面に入射する光を
反射させるための湾曲面を等方性エッチングにより形成
するようにしているので、機械的加工によらず光導波路
の光入出力部を製造することができる。従って、この光
入出力部を発光系或いは受光系の光半導体素子と結合し
たときに、不十分な面精度等に起因する結合効率の低下
を防止することができる。
【００１２】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図１は本発
明が適用される双方向光通信用の光導波路型デバイスの
斜視図である。このデバイスは、光導波路チップ１６上
に、光ファイバ２０と、面発光型レーザダイオード等の
発光系光半導体素子（発光素子）２４と、フォトダイオ
ード等の受光系光半導体素子（受光素子）２６とを搭載
して構成される。
明が適用される双方向光通信用の光導波路型デバイスの
斜視図である。このデバイスは、光導波路チップ１６上
に、光ファイバ２０と、面発光型レーザダイオード等の
発光系光半導体素子（発光素子）２４と、フォトダイオ
ード等の受光系光半導体素子（受光素子）２６とを搭載
して構成される。
【００１３】光ファイバ２０は、光導波路チップ１６の
端部に形成された所定形状のＶ溝に着座しており、これ
により、光ファイバ２０のコアが光導波路のコアに対向
するようになっている。
端部に形成された所定形状のＶ溝に着座しており、これ
により、光ファイバ２０のコアが光導波路のコアに対向
するようになっている。
【００１４】光導波路チップ１６は、光ファイバ２０に
結合される光導波路１８Ａを備えており、この光導波路
１８Ａは、光方向性結合部２２において光導波路１８Ｂ
及び１８Ｃに分岐されている。光導波路１８Ｂ及び１８
Ｃは、本発明による光入出力部を介してそれぞれ発光素
子２４及び受光素子２６に結合される。
結合される光導波路１８Ａを備えており、この光導波路
１８Ａは、光方向性結合部２２において光導波路１８Ｂ
及び１８Ｃに分岐されている。光導波路１８Ｂ及び１８
Ｃは、本発明による光入出力部を介してそれぞれ発光素
子２４及び受光素子２６に結合される。
【００１５】発光素子２４の発光部２４Ａからの光は、
光導波路１８Ｂ、光方向性結合部２２及び光導波路１８
Ａをこの順に通って光ファイバ２０に入射する。一方、
光ファイバ２０からの光は、光導波路１８Ａ、光方向性
結合部２２及び光導波路１８Ｃをこの順に通って受光素
子２６の受光部２６Ａに入射する。
光導波路１８Ｂ、光方向性結合部２２及び光導波路１８
Ａをこの順に通って光ファイバ２０に入射する。一方、
光ファイバ２０からの光は、光導波路１８Ａ、光方向性
結合部２２及び光導波路１８Ｃをこの順に通って受光素
子２６の受光部２６Ａに入射する。
【００１６】光導波路チップ１６における発光素子２４
に対する光入出力部と受光素子２６に対する光入出力部
は同一の製造プロセスで製造することができるので、以
下、受光素子２６に対する光導波路チップ１６の光入出
力部の構造及びその製造プロセスを説明する。
に対する光入出力部と受光素子２６に対する光入出力部
は同一の製造プロセスで製造することができるので、以
下、受光素子２６に対する光導波路チップ１６の光入出
力部の構造及びその製造プロセスを説明する。
【００１７】図２は図１の受光素子２６に対する光導波
路チップ１６の光入出力部の構造を説明するための部分
破断側面図である。光導波路１８Ｃは、図６の従来技術
におけるのと同様に、導波路基板２上にアンダークラッ
ド４、コア６及びオーバークラッド８を形成して構成さ
れる。光導波路１８Ｃの導波路端面２８は、コア６の長
手方向に直交しており、この導波路端面２８に対向する
湾曲面３０上には反射膜３２が形成されている。このよ
うな形状の導波路端面２８及び湾曲面３０の形成方法に
ついては後述する。
路チップ１６の光入出力部の構造を説明するための部分
破断側面図である。光導波路１８Ｃは、図６の従来技術
におけるのと同様に、導波路基板２上にアンダークラッ
ド４、コア６及びオーバークラッド８を形成して構成さ
れる。光導波路１８Ｃの導波路端面２８は、コア６の長
手方向に直交しており、この導波路端面２８に対向する
湾曲面３０上には反射膜３２が形成されている。このよ
うな形状の導波路端面２８及び湾曲面３０の形成方法に
ついては後述する。
【００１８】湾曲面３０におけるコア６に対向する部分
は、コア６の長手方向に対して傾斜しているので、導波
路端面２８においてコア６から出射した光は、反射膜３
２で図中の上方向に反射され、この光は、受光素子２６
の受光部２６Ａに入射する。
は、コア６の長手方向に対して傾斜しているので、導波
路端面２８においてコア６から出射した光は、反射膜３
２で図中の上方向に反射され、この光は、受光素子２６
の受光部２６Ａに入射する。
【００１９】受光素子２６は、反射膜３２からの反射光
が受光部２６Ａに入射するように、光導波路チップ１６
上に固着されている。図３は図２の光入出力部の製造プ
ロセスの説明図である。
が受光部２６Ａに入射するように、光導波路チップ１６
上に固着されている。図３は図２の光入出力部の製造プ
ロセスの説明図である。
【００２０】まず、図３（Ａ）に示すように、光導波路
チップのオーバークラッド８上に、適当な幅の帯状部分
を残してフォトリソグラフィ法等によりマスク３４を形
成する。
チップのオーバークラッド８上に、適当な幅の帯状部分
を残してフォトリソグラフィ法等によりマスク３４を形
成する。
【００２１】次いで、ＲＩＥ法（リアクティブイオンエ
ッチング法）等により異方性エッチングを行い、図３
（Ｂ）に示すように、このチップには導波路基板２に達
するような溝３６が形成される。この溝３６に露出する
導波路端面２８及び２８′は、コア６の長手方向に直交
し且つ互いに対向している。
ッチング法）等により異方性エッチングを行い、図３
（Ｂ）に示すように、このチップには導波路基板２に達
するような溝３６が形成される。この溝３６に露出する
導波路端面２８及び２８′は、コア６の長手方向に直交
し且つ互いに対向している。
【００２２】続いて、図３（Ｃ）に示すように、マスク
３４を除去する。その後、図３（Ｄ）に示すように、一
方の導波路端面２８側はオーバークラッド８全体を覆う
ように、且つ、他方の導波路端面２８′側については導
波路端面２８′から適当な距離の位置までの部分を除い
てオーバークラッド８を覆うように、マスク３８をフォ
トリソグラフィ法等により形成する。
３４を除去する。その後、図３（Ｄ）に示すように、一
方の導波路端面２８側はオーバークラッド８全体を覆う
ように、且つ、他方の導波路端面２８′側については導
波路端面２８′から適当な距離の位置までの部分を除い
てオーバークラッド８を覆うように、マスク３８をフォ
トリソグラフィ法等により形成する。
【００２３】その後、導波路端面２８′についてＲＩＥ
法等により異方性エッチングを行う。そうすると、導波
路端面２８′側のマスク３８でマスキングされている部
分までアンダークラッド４、コア６及びオーバークラッ
ド８はエッチングされていき、図３（Ｅ）に示すよう
に、湾曲面３０が形成される。
法等により異方性エッチングを行う。そうすると、導波
路端面２８′側のマスク３８でマスキングされている部
分までアンダークラッド４、コア６及びオーバークラッ
ド８はエッチングされていき、図３（Ｅ）に示すよう
に、湾曲面３０が形成される。
【００２４】所定形状の湾曲面３０が得られたならば、
エッチングを中止し、図３（Ｆ）に示すように、マスク
３８を除去する。しかる後、誘電体膜等からなる反射膜
を蒸着等により形成し、図３（Ｇ）に示すように、湾曲
面３０上に反射膜３２を形成する。
エッチングを中止し、図３（Ｆ）に示すように、マスク
３８を除去する。しかる後、誘電体膜等からなる反射膜
を蒸着等により形成し、図３（Ｇ）に示すように、湾曲
面３０上に反射膜３２を形成する。
【００２５】このような製造プロセスにより得られた光
入出力部を用いると、機械加工による場合と比べて湾曲
面３０の面精度を高めることができるので、反射膜３２
での反射に際しての散乱が少なく、高い光結合効率でも
って光導波路と光半導体素子を結合することができる。
入出力部を用いると、機械加工による場合と比べて湾曲
面３０の面精度を高めることができるので、反射膜３２
での反射に際しての散乱が少なく、高い光結合効率でも
って光導波路と光半導体素子を結合することができる。
【００２６】図１のデバイスにおいて、光半導体素子の
搭載位置を決定するには例えば次のようにする。受光素
子２６については、光ファイバ２０から光導波路１８Ａ
に光を入射させておき、受光素子２６の受光出力を測定
しながら受光素子２６を光導波路チップ１６の平面方向
に少しずつ移動させ、受光出力が最大となる位置で受光
素子２６を光導波路チップ１６に固定する。
搭載位置を決定するには例えば次のようにする。受光素
子２６については、光ファイバ２０から光導波路１８Ａ
に光を入射させておき、受光素子２６の受光出力を測定
しながら受光素子２６を光導波路チップ１６の平面方向
に少しずつ移動させ、受光出力が最大となる位置で受光
素子２６を光導波路チップ１６に固定する。
【００２７】また、発光素子２４については、光ファイ
バ２０の図示しない他端側に光パワーメータを設けてお
き、発光素子２４を発光させた状態でこれを受光素子２
６の場合と同じように光導波路チップ１６の平面方向に
少しずつ移動させ、光パワーメータによる測定強度が最
大になる位置で発光素子２４を光導波路チップ１６に固
定する。
バ２０の図示しない他端側に光パワーメータを設けてお
き、発光素子２４を発光させた状態でこれを受光素子２
６の場合と同じように光導波路チップ１６の平面方向に
少しずつ移動させ、光パワーメータによる測定強度が最
大になる位置で発光素子２４を光導波路チップ１６に固
定する。
【００２８】次に、図１のデバイスの製造プロセスの自
動化に適した光半導体素子の位置決め方法を、受光素子
２６を例にとり説明する。図４は受光素子２６の位置決
め方法及び該方法の実施に使用することができる装置の
説明図である。符号４０は赤外線投光・撮像装置であ
り、この装置から投光された赤外線は、Ｓｉからなる導
波路基板２を透過して受光素子２６に達する。従って、
受光素子２６と光導波路チップ１６の光入出力部との相
対的な位置関係を赤外線投光・撮像装置４０により撮像
することができる。
動化に適した光半導体素子の位置決め方法を、受光素子
２６を例にとり説明する。図４は受光素子２６の位置決
め方法及び該方法の実施に使用することができる装置の
説明図である。符号４０は赤外線投光・撮像装置であ
り、この装置から投光された赤外線は、Ｓｉからなる導
波路基板２を透過して受光素子２６に達する。従って、
受光素子２６と光導波路チップ１６の光入出力部との相
対的な位置関係を赤外線投光・撮像装置４０により撮像
することができる。
【００２９】この撮像画面はモニタ４２により表示され
る。受光素子２６は位置調整装置４４により移動可能に
支持されており、この位置調整装置４４は制御部４６に
より制御される。
る。受光素子２６は位置調整装置４４により移動可能に
支持されており、この位置調整装置４４は制御部４６に
より制御される。
【００３０】制御部４６は、赤外線投光・撮像装置４０
からの撮像画面に関する情報に基づいて、受光素子２６
が光導波路チップ１６の光入出力部と所定の位置関係に
なるように位置調整装置４４に制御信号を送る。
からの撮像画面に関する情報に基づいて、受光素子２６
が光導波路チップ１６の光入出力部と所定の位置関係に
なるように位置調整装置４４に制御信号を送る。
【００３１】図５はモニタ４２により表示されるモニタ
画面の一例を示す図である。この例では、受光素子２６
のほぼ正方形形状の底面の四隅には金属等からなるマー
カ４８が形成されており、このモニタ画面では、受光素
子２６の外縁とマーカ４８と受光部２６Ａを確認するこ
とができる。また、破線で表されるのは光導波路チップ
側の画像であり、符号ＷＧは光導波路のコア６に対応
し、ＲＦは導波路端面及び湾曲面により囲まれる溝を表
している。
画面の一例を示す図である。この例では、受光素子２６
のほぼ正方形形状の底面の四隅には金属等からなるマー
カ４８が形成されており、このモニタ画面では、受光素
子２６の外縁とマーカ４８と受光部２６Ａを確認するこ
とができる。また、破線で表されるのは光導波路チップ
側の画像であり、符号ＷＧは光導波路のコア６に対応
し、ＲＦは導波路端面及び湾曲面により囲まれる溝を表
している。
【００３２】このように本実施例によると、受光素子の
受光部と光導波路チップの光入出力部の相対的な位置関
係を検出することができるので、前述した実施例のよう
に光結合効率を実測することなしに受光素子の搭載位置
を確定することができる。
受光部と光導波路チップの光入出力部の相対的な位置関
係を検出することができるので、前述した実施例のよう
に光結合効率を実測することなしに受光素子の搭載位置
を確定することができる。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
高い光結合効率を得るのに適した光導波路の光入出力部
の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造
の提供が可能になるという効果を奏する。
高い光結合効率を得るのに適した光導波路の光入出力部
の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造
の提供が可能になるという効果を奏する。
【図１】本発明が適用される光導波路型デバイスの斜視
図である。
図である。
【図２】図１の光導波路チップの光入出力部の部分破断
側面図である。
側面図である。
【図３】光入出力部の製造プロセスの説明図である。
【図４】光半導体素子の位置決め方法及び装置の説明図
である。
である。
【図５】図４におけるモニタ画面の一例を示す図であ
る。
る。
【図６】従来技術の説明図である。
２ 導波路基板 ４ アンダークラッド ６ コア ８ オーバークラッド １６ 光導波路チップ ２０ 光ファイバ ２４ 発光系光半導体素子（発光素子） ２６ 受光系光半導体素子（受光素子） ２８ 導波路端面 ３０ 湾曲面 ３２ 反射膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｍ 8934−4Ｍ (72)発明者 服部 和枝 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 海藤 義彦 神奈川県横浜市港北区新横浜２−３−９ 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株式 会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 異方性エッチングにより光導波路チップ
(16)に溝を形成し、コア(6) に直交し且つ互いに対向す
る２つの導波路端面を露出させるステップと、 該導波路端面のいずれか一方を等方性エッチングにより
湾曲面(30)にするステップと、 該湾曲面上に反射膜(32)を形成するステップとを含むこ
とを特徴とする光導波路の光入出力部の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法により製造された
光導波路の光入出力部と発光系光半導体素子の結合構造
であって、 発光系光半導体素子から出射した光が上記反射膜(32)で
反射して該反射膜と対向する導波路端面(28)から上記コ
ア(6) に入射するように上記発光系光半導体素子(24)を
上記光導波路チップ(16)に固定したことを特徴とする光
導波路の光入出力部と光半導体素子の結合構造。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法により製造された
光導波路の光入出力部と受光系光半導体素子の結合構造
であって、 上記コア(6) から上記溝内に出射した光が上記反射膜(3
2)で反射して受光系光半導体素子(26)に入射するように
該受光系光半導体素子を上記光導波路チップ(16)に固定
したことを特徴とする光導波路の光入出力部と光半導体
素子の結合構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6257092A JPH05264870A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 光導波路の光入出力部の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6257092A JPH05264870A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 光導波路の光入出力部の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造 |
Publications (1)
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| JPH05264870A true JPH05264870A (ja) | 1993-10-15 |
Family
ID=13204092
Family Applications (1)
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| JP6257092A Withdrawn JPH05264870A (ja) | 1992-03-18 | 1992-03-18 | 光導波路の光入出力部の製造方法及び該光入出力部と光半導体素子の結合構造 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JPH05264870A (ja) |
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1992
- 1992-03-18 JP JP6257092A patent/JPH05264870A/ja not_active Withdrawn
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