JPH0531124B2 - - Google Patents
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- JPH0531124B2 JPH0531124B2 JP59131866A JP13186684A JPH0531124B2 JP H0531124 B2 JPH0531124 B2 JP H0531124B2 JP 59131866 A JP59131866 A JP 59131866A JP 13186684 A JP13186684 A JP 13186684A JP H0531124 B2 JPH0531124 B2 JP H0531124B2
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- optical waveguide
- silicon substrate
- waveguide
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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
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic 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
- G02B6/10—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
- G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
- G02B6/124—Geodesic lenses or integrated gratings
- G02B6/1245—Geodesic lenses
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- G—PHYSICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/255—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding
- G02B6/2552—Splicing of light guides, e.g. by fusion or bonding reshaping or reforming of light guides for coupling using thermal heating, e.g. tapering, forming of a lens on light guide ends
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Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、ハイブリツド形光集積回路を構成す
る上で重要な、発光素子とチヤネル光導波路との
簡便で高効率結合を可能とする端面レンズ付チヤ
ネル光導波路およびその製造方法に関するもので
ある。
る上で重要な、発光素子とチヤネル光導波路との
簡便で高効率結合を可能とする端面レンズ付チヤ
ネル光導波路およびその製造方法に関するもので
ある。
〔従来技術〕
光集積回路の形態としては、同種の材料（主
に、GaAs系、InP系の半導体材料）のみで構成
されるモノリシツク形と異種材料の組み合せから
なるハイブリツド形とがある。ハイブリツド形
は、光回路部分に光の吸収損失の少ない材料を用
いることができる点で有利である。また、多モー
ド用光部品は、モノリシツク形での製造は困難で
あり、ハイブリツド形の適用分野である。
に、GaAs系、InP系の半導体材料）のみで構成
されるモノリシツク形と異種材料の組み合せから
なるハイブリツド形とがある。ハイブリツド形
は、光回路部分に光の吸収損失の少ない材料を用
いることができる点で有利である。また、多モー
ド用光部品は、モノリシツク形での製造は困難で
あり、ハイブリツド形の適用分野である。
ハイブリツド集積回路を実現するためには、同
一基板上で発光素子と光回路とを結合することが
必要である。従来、発光素子からの光を光導波路
へ結合するにあたつては、(i)発光素子の発光面と
光導波路端面とを直接つき合わせる直接結合、(ii)
両者をレンズを介して結合する方法、(iii)プリズム
結合および(iv)グレーテイング結合が行なわれてい
る。このうち、(iii)、(iv)は実験室に適した方法であ
り、実用性は乏しい。(i)の方法によれば、同一基
板上での発光素子と光回路との結合が可能であ
り、小型化、一体化に向いている。しかし、半導
体レーザ（LD）、発光ダイオード（LED）等の
発光素子と光導波路との光のスポツトサイズが大
きく異なるために、結合効率は低く、高々10％程
度である。(ii)の方法では、レンズにより発光素子
のスポツトサイズを変換することにより高い結合
効率が得られるが、同一基板上への一体化は困難
である。
一基板上で発光素子と光回路とを結合することが
必要である。従来、発光素子からの光を光導波路
へ結合するにあたつては、(i)発光素子の発光面と
光導波路端面とを直接つき合わせる直接結合、(ii)
両者をレンズを介して結合する方法、(iii)プリズム
結合および(iv)グレーテイング結合が行なわれてい
る。このうち、(iii)、(iv)は実験室に適した方法であ
り、実用性は乏しい。(i)の方法によれば、同一基
板上での発光素子と光回路との結合が可能であ
り、小型化、一体化に向いている。しかし、半導
体レーザ（LD）、発光ダイオード（LED）等の
発光素子と光導波路との光のスポツトサイズが大
きく異なるために、結合効率は低く、高々10％程
度である。(ii)の方法では、レンズにより発光素子
のスポツトサイズを変換することにより高い結合
効率が得られるが、同一基板上への一体化は困難
である。
したがつて、同一基板上で発光素子と光回路と
の高効率結合を実現するためには、発光素子と光
フアイバとの結合で用いられているように、端面
レンズを使用してスポツトサイズを変換すること
が必要である。しかしながら、従来は、チヤネル
光導波路端面への簡便で良質なレンズの形成法が
なかつたので、上述したように同一基板上で発光
素子と光回路とを結合したハイブリツド光集積回
路はこれまで実現されていない。
の高効率結合を実現するためには、発光素子と光
フアイバとの結合で用いられているように、端面
レンズを使用してスポツトサイズを変換すること
が必要である。しかしながら、従来は、チヤネル
光導波路端面への簡便で良質なレンズの形成法が
なかつたので、上述したように同一基板上で発光
素子と光回路とを結合したハイブリツド光集積回
路はこれまで実現されていない。
そこで、本発明の目的は、同一基板上で発光素
子と光導波路とをきわめて高い結合効率で結合す
ることのできるハイブリツド形光集積回路を実現
するために、導波路端面に球面レンズを有する端
面レンズ付チヤネル光導波路を適切かつ簡便に形
成する製造方法を提供することにある。
子と光導波路とをきわめて高い結合効率で結合す
ることのできるハイブリツド形光集積回路を実現
するために、導波路端面に球面レンズを有する端
面レンズ付チヤネル光導波路を適切かつ簡便に形
成する製造方法を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明の端面レ
ンズ付チヤネル光導波路の製造方法は、シリコン
基板上にシリコンのエツチング液に耐性を有し、
かつ融点がシリコンより低い材料からなるチヤネ
ル光導波路を形成する工程と、前記シリコン基板
のうち、前記チヤネル光導波路直下を含む端部付
近のシリコン基板をエツチングにより除去し前記
チヤネル光導波路端部を基板から浮かせる工程
と、前記チヤネル光導波路の端部を加熱溶融して
前記チヤネル光導波路の端面に球面レンズを形成
する工程とからなる。すなわち、本発明ではエツ
チングの速度差を利用して、導波路端部直下を含
む端部付近のシリコン基板を除去することによ
り、所望の長さの光導波路端部をシリコン基板か
ら浮かせた後、この光導波路端部を加熱溶融する
ことにより効率良く、簡便に光導波路端面に球面
レンズを形成する。
ンズ付チヤネル光導波路の製造方法は、シリコン
基板上にシリコンのエツチング液に耐性を有し、
かつ融点がシリコンより低い材料からなるチヤネ
ル光導波路を形成する工程と、前記シリコン基板
のうち、前記チヤネル光導波路直下を含む端部付
近のシリコン基板をエツチングにより除去し前記
チヤネル光導波路端部を基板から浮かせる工程
と、前記チヤネル光導波路の端部を加熱溶融して
前記チヤネル光導波路の端面に球面レンズを形成
する工程とからなる。すなわち、本発明ではエツ
チングの速度差を利用して、導波路端部直下を含
む端部付近のシリコン基板を除去することによ
り、所望の長さの光導波路端部をシリコン基板か
ら浮かせた後、この光導波路端部を加熱溶融する
ことにより効率良く、簡便に光導波路端面に球面
レンズを形成する。
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の１実施例の方法により作製し
た端面レンズ付チヤネル光導波路の構造を示す外
観図であり、第２図Ａ〜Ｃは、本発明の１実施例
の端面レンズ付チヤネル光導波路の製造方法の工
程を示すものである。ここで、１はシリコン基
板、２はシリコン基板１上に配置したチヤネル光
導波路、３は導波路２の端部に形成された端面レ
ンズ、４はシリコン基板１のうち、エツチングな
どで除去された導波路端部付近のくぼみ、４ａは
くぼみのうち導波路直下に当たる部分、５はシリ
コン基板１のうち導波路２の端部に対応して除去
されずに残つている部分である。なお、本実施例
では光導波路として石英系光導波路を用いた。
た端面レンズ付チヤネル光導波路の構造を示す外
観図であり、第２図Ａ〜Ｃは、本発明の１実施例
の端面レンズ付チヤネル光導波路の製造方法の工
程を示すものである。ここで、１はシリコン基
板、２はシリコン基板１上に配置したチヤネル光
導波路、３は導波路２の端部に形成された端面レ
ンズ、４はシリコン基板１のうち、エツチングな
どで除去された導波路端部付近のくぼみ、４ａは
くぼみのうち導波路直下に当たる部分、５はシリ
コン基板１のうち導波路２の端部に対応して除去
されずに残つている部分である。なお、本実施例
では光導波路として石英系光導波路を用いた。
第２図Ａは、シリコン基板１上に、石英系チヤ
ネル光導波路２を形成する工程である。第２図Ｂ
は、石英系チヤネル光導波路２の端部直下および
近傍のシリコン基板１をエツチングにより除去
し、端部付近のチヤネル光導波路２をシリコン基
板１から離して浮かせた状態にする工程である。
第２図Ｃは、シリコン基板１から離れた導波路端
部を加熱溶融することにより、端面レンズ３を形
成する工程である。
ネル光導波路２を形成する工程である。第２図Ｂ
は、石英系チヤネル光導波路２の端部直下および
近傍のシリコン基板１をエツチングにより除去
し、端部付近のチヤネル光導波路２をシリコン基
板１から離して浮かせた状態にする工程である。
第２図Ｃは、シリコン基板１から離れた導波路端
部を加熱溶融することにより、端面レンズ３を形
成する工程である。
次に、これら各工程を詳しく説明する。まず、
シリコン基板１上にチヤネル光導波路を形成する
には、例えば、以下の方法を用いればよい。はじ
めに、SiCl4、TiCl4、GeCl4、BCl3、PCl3等を原
料とする火炎加水分解反応を利用してシリコン基
板１上に光導波膜を一様に形成する。この際に、
TiおよびGeのドープ量を制御することにより、
光導波膜の屈折率を制御できる。ついで、この光
導波膜上にアモルフアスシリコン膜を形成し、フ
オトレジストAZ1350Jを塗布する。通常のフオト
リソグラフイの手法により、AZ1350Jを所望の形
状にパタン化する。続いて、パタン化した
AZ1350Jをマスクとし、CBrF3をエツチヤントす
る反応性イオンエツチング法により、アモルフア
スシリコンをエツチングしてパタン化する。最後
に、このアモルフアスシリコンをマスクとし、
C2F6およびC2H4の混合ガスをエツチヤントとし
た反応性イオンエツチングを行なうことにより、
英系光導波膜を所望の形状にパタン化して、シリ
コン基板１上に石英系チヤネル光導波路２を形成
する。
シリコン基板１上にチヤネル光導波路を形成する
には、例えば、以下の方法を用いればよい。はじ
めに、SiCl4、TiCl4、GeCl4、BCl3、PCl3等を原
料とする火炎加水分解反応を利用してシリコン基
板１上に光導波膜を一様に形成する。この際に、
TiおよびGeのドープ量を制御することにより、
光導波膜の屈折率を制御できる。ついで、この光
導波膜上にアモルフアスシリコン膜を形成し、フ
オトレジストAZ1350Jを塗布する。通常のフオト
リソグラフイの手法により、AZ1350Jを所望の形
状にパタン化する。続いて、パタン化した
AZ1350Jをマスクとし、CBrF3をエツチヤントす
る反応性イオンエツチング法により、アモルフア
スシリコンをエツチングしてパタン化する。最後
に、このアモルフアスシリコンをマスクとし、
C2F6およびC2H4の混合ガスをエツチヤントとし
た反応性イオンエツチングを行なうことにより、
英系光導波膜を所望の形状にパタン化して、シリ
コン基板１上に石英系チヤネル光導波路２を形成
する。
次に、チヤネル光導波路２の端部付近および直
下のシリコン基板１を除去する方法について詳し
く述べる。第３図ＡおよびＢは、この一方法であ
るシリコン基板の異方性エツチングを示す。第３
図Ａは断面図、第３図Ｂは上面図である。図中の
１ａはシリコンの（100）面、１ｂは（111）面、
１ｃは（110）面、１ｄはそれ以外のエツチング
面、２ａは石英系光導波路のクラツド層、２ｂは
コア層、２ｃはバツフア層である。
下のシリコン基板１を除去する方法について詳し
く述べる。第３図ＡおよびＢは、この一方法であ
るシリコン基板の異方性エツチングを示す。第３
図Ａは断面図、第３図Ｂは上面図である。図中の
１ａはシリコンの（100）面、１ｂは（111）面、
１ｃは（110）面、１ｄはそれ以外のエツチング
面、２ａは石英系光導波路のクラツド層、２ｂは
コア層、２ｃはバツフア層である。
この方法を用いる場合、シリコン基板１は
（100）面を用い、チヤネル光導波路２は（110）
方向と平行に形成する。この条件で、シリコン基
板１をKOH水溶液、ピロカテコール・エチレ
ン・ジアミンなどのアルカリエツチ液に浸すと、
石英チヤネル光導波路２がマスクとなり、シリコ
ンの異方性エツチングが行なわれる。例えば、ピ
ロカテコール・エチレン・ジアミンの場合、シリ
コン結晶面とエツチング速度の関係は（100）：
（110）：（111）＝50：30：3μｍ／ｈとなる。した
がつて、（111）面が現われると、エツチングはほ
とんど行なわれなくなる。このため、シリコン基
板１は第３図ＡおよびＢのようにエツチングされ
る。
（100）面を用い、チヤネル光導波路２は（110）
方向と平行に形成する。この条件で、シリコン基
板１をKOH水溶液、ピロカテコール・エチレ
ン・ジアミンなどのアルカリエツチ液に浸すと、
石英チヤネル光導波路２がマスクとなり、シリコ
ンの異方性エツチングが行なわれる。例えば、ピ
ロカテコール・エチレン・ジアミンの場合、シリ
コン結晶面とエツチング速度の関係は（100）：
（110）：（111）＝50：30：3μｍ／ｈとなる。した
がつて、（111）面が現われると、エツチングはほ
とんど行なわれなくなる。このため、シリコン基
板１は第３図ＡおよびＢのようにエツチングされ
る。
上記のエツチング速度の関係から、第３図Ａの
ようにシリコン基板１は、導波路２を上底とした
台形状にエツチングされ、導波路２の下部へのエ
ツチングの食い込みはほとんど起こらない。導波
路端部では第３図Ｂのように（100）面のエツチ
ングが速いために、第３図Ｂに示すように、面１
ｄが現われる。しかし、これは（111）面ではな
いので、エツチングは進行し、石英系チヤネル光
導波路２の下部のシリコンへのエツチングの食い
込みが起こり、導波路端部はシリコンから離れて
浮いた状態になる。なお、上記エツチングに際し
ては、石英系光導波路が荒れないことが必要であ
る。そのためには、エツチング液としては、
KOHよりも有機アルカリであるピロカテコー
ル・エチレン・ジアミンの方が望ましい。
ようにシリコン基板１は、導波路２を上底とした
台形状にエツチングされ、導波路２の下部へのエ
ツチングの食い込みはほとんど起こらない。導波
路端部では第３図Ｂのように（100）面のエツチ
ングが速いために、第３図Ｂに示すように、面１
ｄが現われる。しかし、これは（111）面ではな
いので、エツチングは進行し、石英系チヤネル光
導波路２の下部のシリコンへのエツチングの食い
込みが起こり、導波路端部はシリコンから離れて
浮いた状態になる。なお、上記エツチングに際し
ては、石英系光導波路が荒れないことが必要であ
る。そのためには、エツチング液としては、
KOHよりも有機アルカリであるピロカテコー
ル・エチレン・ジアミンの方が望ましい。
上記の異方性エツチングの他に、シリコンの等
方性エツチングを用いてもよい。この場合の工程
を第４図ＡおよびＢに示す。第４図Ａは、エツチ
ングのためのマスク形成工程を示す。プラズマ
CVD法などを用いて、シリコンをエツチングす
る導波路端部付近以外に、SiO2膜６をつける。
次いで、これを、フツ硝酸（HF及びHNO3の混
合液）エツチング液につけると、シリコン基板が
エツチングされ第４図Ｂに示すように、導波路端
部付近のシリコン基板が除去される。フツ硝酸は
SiO2を若干エツチングするので、チヤネル光導
波路保護のため、マスクとしてのSiO2膜６が必
要となる。上述のシリコンの異方性エツチングと
比較すると、等方性エツチングの場合には、基板
とするシリコン基板の結晶面およびチヤネル光導
波路を形成する方向に制限はない点は有利である
が、SiO2マスク６を形成する工程が入るので、
その分だけめんどうである。
方性エツチングを用いてもよい。この場合の工程
を第４図ＡおよびＢに示す。第４図Ａは、エツチ
ングのためのマスク形成工程を示す。プラズマ
CVD法などを用いて、シリコンをエツチングす
る導波路端部付近以外に、SiO2膜６をつける。
次いで、これを、フツ硝酸（HF及びHNO3の混
合液）エツチング液につけると、シリコン基板が
エツチングされ第４図Ｂに示すように、導波路端
部付近のシリコン基板が除去される。フツ硝酸は
SiO2を若干エツチングするので、チヤネル光導
波路保護のため、マスクとしてのSiO2膜６が必
要となる。上述のシリコンの異方性エツチングと
比較すると、等方性エツチングの場合には、基板
とするシリコン基板の結晶面およびチヤネル光導
波路を形成する方向に制限はない点は有利である
が、SiO2マスク６を形成する工程が入るので、
その分だけめんどうである。
なお、チヤネル光導波路端部付近のシリコン基
板をエツチングするのは、次のような理由からで
ある。まず、第１に、端面レンズは加熱溶融によ
つて行なうが、この際、導波路２の端部がシリコ
ン基板１に接していると、きれいな球状にならな
い。したがつて、球面レンズとするためには、導
波路端部２がシリコン基板１から離れていなけれ
ばならない。第２に、シリコン基板１は熱伝導度
が良く、石英系導波路２の端部がシリコン基板に
接していると、熱が逃げて、加熱溶融しにくい。
板をエツチングするのは、次のような理由からで
ある。まず、第１に、端面レンズは加熱溶融によ
つて行なうが、この際、導波路２の端部がシリコ
ン基板１に接していると、きれいな球状にならな
い。したがつて、球面レンズとするためには、導
波路端部２がシリコン基板１から離れていなけれ
ばならない。第２に、シリコン基板１は熱伝導度
が良く、石英系導波路２の端部がシリコン基板に
接していると、熱が逃げて、加熱溶融しにくい。
次に、第２図Ｃに示した加熱溶融によるレンズ
形成工程を詳しく説明する。加熱の方法として
は、マイクロ・トーチ等による火炎を用いてもよ
いが、本実施例では、CO2レーザを照射して加熱
溶融した。この方法を用いた方が、加工条件を制
御しやすい。例えば、CO2レーザビームをゲルマ
ニウムのレンズにより、スポツト径約200μｍに
集光する。
形成工程を詳しく説明する。加熱の方法として
は、マイクロ・トーチ等による火炎を用いてもよ
いが、本実施例では、CO2レーザを照射して加熱
溶融した。この方法を用いた方が、加工条件を制
御しやすい。例えば、CO2レーザビームをゲルマ
ニウムのレンズにより、スポツト径約200μｍに
集光する。
ここで、CO2レーザ光を導波路２の上面から垂
直に照射した場合、CO2レーザ光パワーが3.5W
以下では石英系光導波路２は溶融しない。光パワ
ーを4.0W〜5.0Wに設定し、約10秒間照射した場
合、照射部分の石英系光導波路２は溶融し、導波
路端面に球面レンズ３が形成される。しかし、パ
ワーが5.5W以上になると、溶融部分がきれいな
半球状にならず、先端の溶融部分がシリコン基板
１側に垂れ下がつてしまう。これらのことより、
レンズ形状は導波路溶融部分に働く表面張力と重
力とのバランスで決まり、表面張力が重力より大
きい場合に、形状の良い半球面レンズが形成でき
る。
直に照射した場合、CO2レーザ光パワーが3.5W
以下では石英系光導波路２は溶融しない。光パワ
ーを4.0W〜5.0Wに設定し、約10秒間照射した場
合、照射部分の石英系光導波路２は溶融し、導波
路端面に球面レンズ３が形成される。しかし、パ
ワーが5.5W以上になると、溶融部分がきれいな
半球状にならず、先端の溶融部分がシリコン基板
１側に垂れ下がつてしまう。これらのことより、
レンズ形状は導波路溶融部分に働く表面張力と重
力とのバランスで決まり、表面張力が重力より大
きい場合に、形状の良い半球面レンズが形成でき
る。
逆に、溶融温度が高すぎると、石英ガラスの粘
性が減少し、表面張力が小さくなるためにレンズ
形状がくずれると考えられる。
性が減少し、表面張力が小さくなるためにレンズ
形状がくずれると考えられる。
CO2レーザを照射する方向は第３図Ａの正面か
ら、または第３図Ｂの上側からが可能であるが、
この時照射される面を水平に保つような構成にし
ておけば、溶融部が垂れ下がることはない。
ら、または第３図Ｂの上側からが可能であるが、
この時照射される面を水平に保つような構成にし
ておけば、溶融部が垂れ下がることはない。
一方、形成された半球状レンズのレンズ半径
は、溶融する導波路部分の長さに依存する。溶融
部分の長さは導波路下部へのシリコン基板エツチ
ングの食い込みの深さで決定される。すなわち、
シリコン基板に接した石英系光導波路部分では、
上述の条件でCO2レーザ光を照射しても熱がシリ
コン基板に逃げるので溶融しない。したがつて、
下にシリコン基板のない浮いた状態の導波路部分
のみが溶融する。
は、溶融する導波路部分の長さに依存する。溶融
部分の長さは導波路下部へのシリコン基板エツチ
ングの食い込みの深さで決定される。すなわち、
シリコン基板に接した石英系光導波路部分では、
上述の条件でCO2レーザ光を照射しても熱がシリ
コン基板に逃げるので溶融しない。したがつて、
下にシリコン基板のない浮いた状態の導波路部分
のみが溶融する。
厚さ55μｍ（クラツド層5μｍ、コア層45μｍ、
バツフア層5μｍ）、幅45μｍの石英系光導波路に
ついて、シリコン基板のエツチング食い込み量ｘ
と形成されたレンズ半径ｒとの関係を調べた結果
を第５図に示す。
バツフア層5μｍ）、幅45μｍの石英系光導波路に
ついて、シリコン基板のエツチング食い込み量ｘ
と形成されたレンズ半径ｒとの関係を調べた結果
を第５図に示す。
上述のプロセスで形成した、レンズ半径ｒ≒
20μｍ端面レンズの効果を調べるために半導体レ
ーザ（LD）との結合効率を調べた。ここで使用
したLDは20μｍ×0.7μｍの発光領域をもつGaAs
レーザで、発振波長は875nｍであつた。導波路
端面レンズのレンズ面とLDの発光面との距離が
80μｍのときに最も結合効率が高く、約50％の効
率が得られた。一方、比較のために、端面レンズ
を形成していない導波路について、同様の結合効
率を測定したところ、約８％であり、端面レンズ
を形成したことにより効率が５倍程度改善されて
おり、レンズの効果を確認することができた。
20μｍ端面レンズの効果を調べるために半導体レ
ーザ（LD）との結合効率を調べた。ここで使用
したLDは20μｍ×0.7μｍの発光領域をもつGaAs
レーザで、発振波長は875nｍであつた。導波路
端面レンズのレンズ面とLDの発光面との距離が
80μｍのときに最も結合効率が高く、約50％の効
率が得られた。一方、比較のために、端面レンズ
を形成していない導波路について、同様の結合効
率を測定したところ、約８％であり、端面レンズ
を形成したことにより効率が５倍程度改善されて
おり、レンズの効果を確認することができた。
また、別の発光領域をもつLDについても結合
効率を検討した。ここで使用したLDは、発振波
長0.85μｍのGaAsレーザであり、活性層は3μｍ×
0.2μｍであつた。上述のプロセスで形成したレン
ズ半径ｒ≒30μｍの端面レンズ付導波路と上述LD
との結合は、両者の距離が35μｍのときに最大と
なり、そのときの結合効率は50％であつた。比較
のために、端面レンズを形成していない導波路に
ついて、同様の測定を行なつた結果、結合効率は
約22％であつた。このことにより、端面レンズに
より、約２倍の結合効率の改善を達成でき、以て
レンズ効果を確認することができた。
効率を検討した。ここで使用したLDは、発振波
長0.85μｍのGaAsレーザであり、活性層は3μｍ×
0.2μｍであつた。上述のプロセスで形成したレン
ズ半径ｒ≒30μｍの端面レンズ付導波路と上述LD
との結合は、両者の距離が35μｍのときに最大と
なり、そのときの結合効率は50％であつた。比較
のために、端面レンズを形成していない導波路に
ついて、同様の測定を行なつた結果、結合効率は
約22％であつた。このことにより、端面レンズに
より、約２倍の結合効率の改善を達成でき、以て
レンズ効果を確認することができた。
なお、上述の実施例は、石英系光導波路を用い
た場合であるが、これ以外の材料の場合でも本発
明は適用できる。ただし、本発明を実施するにあ
たつて好適な材料は、シリコンのエツチング液に
エツチングされにくく、かつ融点がシリコン基板
より低いものである。
た場合であるが、これ以外の材料の場合でも本発
明は適用できる。ただし、本発明を実施するにあ
たつて好適な材料は、シリコンのエツチング液に
エツチングされにくく、かつ融点がシリコン基板
より低いものである。
以上説明したように、本発明によれば、シリコ
ン基板上に形成したチヤネル光導波路に対して、
シリコン基板のうち当該光導波路の端面付近の部
分をエツチングなどで除去し、そのチヤネル光導
波路端面部分に熱溶融を施してレンズを形成する
ので、かかるチヤネル光導波路端面に容易に良質
のレンズを形成できる。シリコン基板は、熱伝導
度に優れているので、シリコンに接した光導波路
部分は温度が上がらず、シリコンに接していない
部分の温度のみが上昇するから、このようにして
形成されるレンズのレンズ半径を、導波路の溶融
部分の長さにより決定することができ、さらに、
この溶融部分の長さは、導波路端面下へのエツチ
ング食い込み量により決定することができる。し
たがつて、本発明の方法によれば、シリコンのエ
ツチング時間を決めることによつて、形成できる
レンズの半径を決めることができるので、再現性
良くレンズを形成できるという利点がある。さら
に加えて、本発明光導波路によれば、例えば第６
図に示すように、LD等の発光素子７と光導波路
２とを同一基板１上で結合することが可能とな
る。なお、７ａはLD７の活性層を示す。この場
合、シリコン基板１はLD７のヒートシンクの役
割をも果たす利点がある。
ン基板上に形成したチヤネル光導波路に対して、
シリコン基板のうち当該光導波路の端面付近の部
分をエツチングなどで除去し、そのチヤネル光導
波路端面部分に熱溶融を施してレンズを形成する
ので、かかるチヤネル光導波路端面に容易に良質
のレンズを形成できる。シリコン基板は、熱伝導
度に優れているので、シリコンに接した光導波路
部分は温度が上がらず、シリコンに接していない
部分の温度のみが上昇するから、このようにして
形成されるレンズのレンズ半径を、導波路の溶融
部分の長さにより決定することができ、さらに、
この溶融部分の長さは、導波路端面下へのエツチ
ング食い込み量により決定することができる。し
たがつて、本発明の方法によれば、シリコンのエ
ツチング時間を決めることによつて、形成できる
レンズの半径を決めることができるので、再現性
良くレンズを形成できるという利点がある。さら
に加えて、本発明光導波路によれば、例えば第６
図に示すように、LD等の発光素子７と光導波路
２とを同一基板１上で結合することが可能とな
る。なお、７ａはLD７の活性層を示す。この場
合、シリコン基板１はLD７のヒートシンクの役
割をも果たす利点がある。
第１図は本発明の一実施例の製造方法により作
製した端面レンズ付チヤネル光導波路の構造を示
す外観図、第２図Ａ〜Ｃは端面レンズ付チヤネル
光導波路の製造方法を示す斜視図、第３図Ａおよ
びＢはシリコン基板の異方性エツチングの態様を
示す、それぞれ、断面図および上面図、第４図Ａ
およびＢはシリコン基板の等方的エツチングの工
程を説明するための斜視図、第５図はエツチング
の食い込み量とレンズ半径との関係を示す特性曲
線図、第６図は本発明の適用例の１つとして同一
基板上での半導体レーザと導波路との一体構成例
を示す正面図である。 １……シリコン基板、１ａ……（100）面、１
ｂ……（111）面、１ｃ……（110）面、１ｄ……
それ以外のエツチング面、２……チヤネル光導波
路、２ａ……クラツド層、２ｂ……コア層、２ｃ
……バツフア層、３……端面レンズ、４……シリ
コン基板に形成されたくぼみ、５……シリコン基
板のうち導波路端面付近の部分、６……SiO2マ
スク層、７……半導体レーザ、７ａ……活性層。
製した端面レンズ付チヤネル光導波路の構造を示
す外観図、第２図Ａ〜Ｃは端面レンズ付チヤネル
光導波路の製造方法を示す斜視図、第３図Ａおよ
びＢはシリコン基板の異方性エツチングの態様を
示す、それぞれ、断面図および上面図、第４図Ａ
およびＢはシリコン基板の等方的エツチングの工
程を説明するための斜視図、第５図はエツチング
の食い込み量とレンズ半径との関係を示す特性曲
線図、第６図は本発明の適用例の１つとして同一
基板上での半導体レーザと導波路との一体構成例
を示す正面図である。 １……シリコン基板、１ａ……（100）面、１
ｂ……（111）面、１ｃ……（110）面、１ｄ……
それ以外のエツチング面、２……チヤネル光導波
路、２ａ……クラツド層、２ｂ……コア層、２ｃ
……バツフア層、３……端面レンズ、４……シリ
コン基板に形成されたくぼみ、５……シリコン基
板のうち導波路端面付近の部分、６……SiO2マ
スク層、７……半導体レーザ、７ａ……活性層。
Claims (1)
- １ シリコン基板上にシリコンのエツチング液に
耐性を有し、かつ融点がシリコンより低い材料か
らなるチヤネル光導波路を形成する工程と、前記
シリコン基板のうち、前記チヤネル光導波路直下
を含む端部付近のシリコン基板をエツチングによ
り除去し前記チヤネル光導波路端部を基板から浮
かせる工程と、前記チヤネル光導波路の端部を加
熱溶融して前記チヤネル光導波路の端面に球面レ
ンズを形成する工程とを具えたことを特徴とする
端面レンズ付チヤネル光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13186684A JPS6111708A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 端面レンズ付チヤネル光導波路およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13186684A JPS6111708A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 端面レンズ付チヤネル光導波路およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6111708A JPS6111708A (ja) | 1986-01-20 |
| JPH0531124B2 true JPH0531124B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=15067957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13186684A Granted JPS6111708A (ja) | 1984-06-28 | 1984-06-28 | 端面レンズ付チヤネル光導波路およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6111708A (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH079496B2 (ja) * | 1986-07-15 | 1995-02-01 | 富士通株式会社 | 光導波路デバイスの形成方法 |
| JPS6365405A (ja) * | 1986-09-05 | 1988-03-24 | Fujitsu Ltd | 光導波路 |
| JP2595070Y2 (ja) * | 1990-12-27 | 1999-05-24 | 京セラ株式会社 | 光導波路の接続構造 |
| US5387269A (en) * | 1993-09-03 | 1995-02-07 | At&T Bell Laboratories | Methods for making planar waveguides with removal of a sacrifical member which surrounds the core |
| JP2809267B2 (ja) * | 1995-12-15 | 1998-10-08 | 日本電気株式会社 | 光導波路デバイスとその製造方法 |
| US6074888A (en) * | 1998-08-18 | 2000-06-13 | Trw Inc. | Method for fabricating semiconductor micro epi-optical components |
| US6608945B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-08-19 | Optronx, Inc. | Self-aligning modulator method and associated apparatus |
| US6947615B2 (en) | 2001-05-17 | 2005-09-20 | Sioptical, Inc. | Optical lens apparatus and associated method |
| US6690844B2 (en) | 2001-05-17 | 2004-02-10 | Optronx, Inc. | Optical fiber apparatus and associated method |
| US6625348B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-09-23 | Optron X, Inc. | Programmable delay generator apparatus and associated method |
| US6912330B2 (en) | 2001-05-17 | 2005-06-28 | Sioptical Inc. | Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof |
| CA2449707C (en) * | 2001-05-17 | 2012-10-09 | Sioptical, Inc. | Integrated optical/electronic circuits and associated methods of simultaneous generation thereof |
| US6654511B2 (en) | 2001-05-17 | 2003-11-25 | Sioptical, Inc. | Optical modulator apparatus and associated method |
| US6748125B2 (en) | 2001-05-17 | 2004-06-08 | Sioptical, Inc. | Electronic semiconductor control of light in optical waveguide |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51129248A (en) * | 1975-05-02 | 1976-11-10 | Sony Corp | Optical waveguide |
| JPS53102047A (en) * | 1977-02-18 | 1978-09-06 | Hitachi Ltd | Treating method of optical fiber end face |
| JPS5611925A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-05 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of polyester with high molecular weight |
| JPS57186710A (en) * | 1981-05-14 | 1982-11-17 | Toshiba Corp | Optical circuit substrate and its manufacture |
-
1984
- 1984-06-28 JP JP13186684A patent/JPS6111708A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51129248A (en) * | 1975-05-02 | 1976-11-10 | Sony Corp | Optical waveguide |
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| JPS5611925A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-05 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of polyester with high molecular weight |
| JPS57186710A (en) * | 1981-05-14 | 1982-11-17 | Toshiba Corp | Optical circuit substrate and its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6111708A (ja) | 1986-01-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |