JPH0634838A - 光導波路間の光結合構造 - Google Patents
光導波路間の光結合構造Info
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- JPH0634838A JPH0634838A JP19184092A JP19184092A JPH0634838A JP H0634838 A JPH0634838 A JP H0634838A JP 19184092 A JP19184092 A JP 19184092A JP 19184092 A JP19184092 A JP 19184092A JP H0634838 A JPH0634838 A JP H0634838A
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Abstract
つ端面同志を直接結合させる際の反射もどり光の影響を
除去することができる光導波路間の光結合構造を提供す
る。 【構成】 コア7及びクラッド層8を有する第3の光導
波路を可撓性を有するフィルムで形成し、この第3の光
導波路のコア7の両端部と第1および第2の光導波路の
コア1,4とをそれぞれ接触させて第1および第2の光
導波路間を結合したものである。
Description
に関し、光通信装置等において別々の基板上に形成され
た光導波路間を光学的に結合する場合に用いて有用なも
のである。
れた光導波路間を結合させる光結合構造は、図7に示す
ように、光導波路の端面を直接結合させる方法が一般的
である。図中、1は第1の光導波路のコア、2は第1の
光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア1お
よびクラッド層2が形成されている基板、4は第2の光
導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、6は
第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成され
ている基板を示す。
係る光導波路間の光結合構造において、第1の光導波路
のコア1と第2の光導波路のコア4とを結合効率良く直
接結合させるためには、各々の光導波路の端面を3次元
的に位置合わせするだけでなく、各々の光導波路のなす
角度を制御して光軸方向を一致させることが必要であ
り、その位置合わせが困難である。このように、従来の
光結合構造では、別々の基板に形成された光導波路同士
の光結合に3次元的な位置合わせと角度調整という3軸
以上の高精度な位置合わせが必要であり、光結合が困難
であるという欠点がある。また第1の光導波路からの光
信号が第2の光導波路端面で反射して反射もどり光の影
響を受け易くなるという問題がある。
き3軸以上の高精度な位置合せを不要とし、かつ端面同
士を直接結合させる際の反射もどり光の影響を除去する
ことができる光導波路間の光結合構造を提供することを
目的とする。
明の構成は、第1の基板上に形成された第1の光導波路
と第2の基板上に形成された第2の光導波路との間を、
可撓性を有し、しかもフィルム構造である第3の基板上
に形成された第3の光導波路を介して光学的に結合する
光結合構造であって、第3の光導波路の両端部の幅が第
1および第2の光導波路の幅と等しく、かつ第3の光導
波路の両端部が第1および第2の光導波路の両端部と各
々接触することを特徴とする。
ィルム状の第3の光導波路を第1および第2の光導波路
の長手方向の面の一部に接触させて第1および第2の光
導波間を結合させることにより、フィルムの柔軟性が利
用でき、第1と第2の光導波路の高さ方向の位置合わせ
および第1と第2の光導波路が形成されている平面のな
す角の位置合わせが不要となり、従来の端面同士の直接
結合に比べて大幅に位置合わせ作業を短縮できる。また
光導波路同士の光結合に端面同士を直接結合させないこ
とにより、反射もどり光の影響を防ぐことができる。
明する。
本発明の第1の実施例を示す断面図である。同図中、1
は第1の光導波路のコア、2は第1の光導波路のクラッ
ド層、3は第1の光導波路のコア1およびクラッド層2
が形成されている基板、4は第2の光導波路のコア、5
は第2の光導波路のクラッド層、6は第2の光導波路の
コア4およびクラッド層5が形成されている基板、7は
第3の光導波路のコア、8は第3の光導波路のクラッド
層、9は第3の光導波路のコア7およびクラッド層8が
形成されている第3の基板である。
ラッド層5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料
等の光導波路材料から成り、アルミナやSi等から成る
第1および第2の基板3,6上に各々スピンコート・キ
ュアした後、コア1,4については反応性エッチング等
により矩形構造とする。コア1,4およびクラッド層
2,5の厚さは各々数ミクロン〜50ミクロン程度、コ
ア幅は数ミクロン〜50ミクロン程度である。
はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイミド系有機
材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々数ミクロン
〜50ミクロン程度、コア幅はおおよそ数ミクロン〜5
0ミクロン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルムで
ある。このコア7は必要に応じて数ミクロン以下の薄い
光導波路クラッド層で覆われていても良い。かくして、
本実施例に係る第3の光導波路は第1および第2の光導
波路と同幅で、可撓性を有するものなっている。
例えば図示していないシリコンウエハ上に光導波路コア
層およびクラッド層をスピンコート・キュアし、光導波
路コア形成用のマスクをリフトオフ法等により形成した
後、コア7を上述と同様の方法にて形成し、光導波路ク
ラッドとシリコン基板の界面を剥離すことにより得られ
る。クラッド層8は、さらにアクリル等の第3の基板9
を接着するが、この基板9は必要に応じて省略すること
も可能である。
の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合わ
せ装置により位置合わせした後、コア7をコア1の長手
方向の面の一部に完全に接触させる。接触後は必要に応
じて紫外線硬化型の接着剤で固定する。この場合、接着
剤の屈折率はクラッド層2,8と等しくする。同様の方
法にてコア7とコア4を接触させることにより、第1お
よび第2の光導波路を結合させることができる。
である。同図中、1は第1の光導波路のコア、2は第1
の光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア1
およびクラッド層2が形成されている基板、4は第2の
光導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、6
は第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成さ
れている基板、7は第3の光導波路のコア、8は第3の
光導波路のクラッド層、9は第3の光導波路コア7およ
びクラッド層8が形成されている第3の基板、10a,
10bは第3の光導波路コア上に形成された突起を示
す。コア1とコア4、およびクラッド層2とクラッド層
5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料等の光導
波路材料から成り、アルミナやSi等から成る基板3,
6上に各々スピンコート・キュアした後、コア1,4に
ついては反応性エッチング等にて矩形構造とする。コア
1,4およびクラッド層2,5の厚さは各々数ミクロン
〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミクロ
ン程度である。
はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイミド系有機
材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々数ミクロン
〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミクロ
ン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルムである。
てあり、このコア7と同一の屈折率、幅、厚みから成
り、その長手方向の寸法はコア1からコア7への、また
コア7からコア4への光パワー移行が最大となる長さ
(−完全結合長)に構成してある。なお、突起10a,
10bは必要に応じて数ミクロン以下の薄い光導波路ク
ラッドで覆われていても良い。
第1及び第2の導波路と同幅で、可撓性を有するととも
に突起10a,10bを有するものとなっている。
例えば図示していないシリコンウエハ上に光導波路コア
層およびクラッド層をスピンコート・キュアし、光導波
路コア形成用のマスクをリフトオフ法等により形成した
後、突起部用光導波路層および突起部形成用マスクを同
様の方法にて形成し、続いて反応性イオンエッチング等
により突起10a,10bとコア7を同時に形成した
後、光導波路クラッドとシリコン基板の界面を剥離する
ことにより得られる。クラッド層8は、さらにアクリル
等の第3の基板9を接着するが、この基板9は必要に応
じて省略することも可能である。
の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合わ
せ装置により位置合わせした後、突起10a,10bを
コア1の長手方向の面の一部に完全に接触させる。接触
後は必要に応じて紫外線硬化型の接着剤で固定する。こ
の場合、接着剤の屈折率はクラッド層2,8と等しくす
る。同様の方法にて突起10a,10bとコア4を接触
させることにより、第1および第2の光導波路を結合さ
せることができる。
ば、可撓性を有するフィルム状の第3の光導波路を第1
および第2の光導波路の長手方向の面の一部に接触させ
て第1および第2の光導波路間を結合させることによ
り、フィルムの柔軟性が利用でき、第1と第2の光導波
路の高さ方向の位置合わせおよび第1と第2の光導波路
が形成されている平面のなす角の位置合わせが不要にな
り、従来の端面同士の直接結合に比べて大幅に位置合わ
せ作業を短縮できる。また光導波路同士の光結合に端面
同士を直接結合させないことにより、反射もどり光の影
響を防ぐことができる。
図である。同図中、1は第1の光導波路のコア、2は第
1の光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア
1およびクラッド層2が形成されている基板、4は第2
の光導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、
6は第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成
されている基板、17は第3の光導波路のコア、18は
第3の光導波路のクラッド層、19は第3の光導波路の
コア17およびクラッド層18が形成されている第3の
基板である。
ラッド層5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料
等の光導波路材料から成り、アルミナやSi等から成る
第1および第2の基板3,6上に各々スピンコート・キ
ュアした後、コア1,4について反応性エッチング等に
より矩形構造とする。コア1,4およびクラッド層2,
5の厚さは各々数ミクロン〜50ミクロン程度、コア幅
は数ミクロン〜50ミクロン程度である。
ッド層18はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイ
ミド系有機材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々
数ミクロン〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜
50ミクロン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルム
である。このコア17は必要に応じて数ミクロン以下の
薄い光導波路クラッド層で覆われていても良い。かくし
て、本実施例に係る第3の導波路は第1及び第2の導波
路と同幅で、可撓性を有するものとなっている。
形成は、例えば図示していないシリコンウエハ上に光導
波路コア層およびクラッド層をスピンコート・キュア
し、光導波路コア形成用のマスクをリフトオフ法等によ
り形成した後、コア17を上述と同様の方法にて形成
し、さらに集束イオンビーム等にてビームの走査領域を
光導波路の深さ方向に順次変化させながらテーパ形状を
作製して、最後に光導波路クラッドとシリコン基板の界
面を剥離することにより得られる。クラッド層8はさら
にアクリル等の基板9を接着するが、この基板9は必要
に応じて省略することも可能である。
7の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合
わせ装置により位置合わせした後、コア17を第1のコ
ア1の長手方向の面の一部に完全に接触させる。接触後
は必要に応じて紫外線硬化型の接着剤で固定する。この
場合、接着剤の屈折率はクラッド層2,18と等しくす
る。同様の方法にてコア17とコア4を接触させること
により、第1および第2の光導波路を結合させることが
できる。
である。同図中、1は第1の光導波路のコア、2は第1
の光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア1
およびクラッド層2が形成されている基板、4は第2の
光導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、6
は第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成さ
れている基板、17は第3の光導波路のコア、18は第
3の光導波路のクラッド層、9は第3の光導波路のコア
17およびクラッド層18が形成されている第3の基
板、10は第3の光導波路コア上に形成された突起を示
す。
ラッド層5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料
等の光導波路材料から成り、アルミナやSi等から成る
基板3,6上に各々スピンコート・キュアした後、コア
1,4については反応性エッチング等により矩形構造と
する。コア1,4およびクラッド層2,5の厚さは各々
数ミクロン〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜
50ミクロン程度である。
18はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイミド系
有機材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々数ミク
ロン〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミ
クロン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルムであ
る。
しており、このコア7と同一の屈折率、幅、厚みから成
り、その長手方向の寸法はコア1からコア17への、ま
たコア17からコア4への光パワー移行が最大となる長
さ(−完全結合長)に構成してある。なお、突起10
a,10bは必要に応じて数ミクロン以下の薄い光導波
路クラッドで覆われていても良い。
は第1および第2の光導波路と同幅で、可撓性を有する
とともに突起10a,10bを有するものとなってい
る。
例えば図示していないシリコンウエハ上に光導波路コア
層およびクラッド層をスピンコート・キュアし、光導波
路コア形成用のマスクをリフトオフ法等により形成した
後、突起部用光導波路層および突起部形成用マスクを同
様の方法にて形成し、続いて反応性イオンエッチング等
により突起10a,10bとコア17を同時に形成した
後、光導波クラッドとシリコン基板の界面を剥離するこ
とにより得られる。クラッド層18は、さらにアクリル
等の基板9を接着するが、この基板9は必要に応じて省
略することも可能である。
7の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合
わせ装置により位置合わせした後、コア17上に形成さ
れた突起10aをコア1の長手方向の面の一部に完全に
接触させる。接触後は必要に応じて紫外線硬化型の接着
剤で固定する。この場合、接着剤の屈折率はクラッド層
2,18と等しくする。同様の方法にてコア17上に形
成された突起10bと第2の光導波路コア4を接触させ
ることにより、第1および第2の光導波路を結合させる
ことができる。
ば、前述の第1及び第2の実施例と同様の作用に加え、
テーパ部での全反射による光も結合させることができる
ので、その分光結合効率が向上する。
である。同図中、1は第1の光導波路のコア、2は第1
の光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア1
およびクラッド層2が形成されている基板、4は第2の
光導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、6
は第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成さ
れている基板、7は第3の光導波路のコア、8は第3の
光導波路のクラッド層、9は第3の光導波路のコア7お
よびクラッド層8が形成されている第3の基板、20
a,20bは第3の光導波路コア上に形成されたテーパ
状の突起を示す。
ラッド層5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料
等の光導波路材料から成り、アルミナやSi等から成る
基板4,6上に各々スピンコート・キュアした後、コア
1,4については反応性エッチング等により矩形構造と
する。コア1,4およびクラッド層2,5の厚さは各々
数ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミクロン程
度である。
はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイミド系有機
材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々数ミクロン
〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミクロ
ン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルムである。こ
のコア7は必要に応じて数ミクロン以下の薄い光導波路
クラッドで覆われていても良い。
折率、幅、厚みから成り、コア7上で、しかも第1およ
び第2の光導波路と第3の光導波路との重ね合わせ部近
傍に第1および第2の光導波路と相対向するよう各々形
成されるとともに、第1および第2の光導波路と相対向
していない反対側にテーパを有している。
は第1および第2の光導波路と同幅で、可撓性を有する
とともに突起20a,20bを有するものとなってい
る。
例えば図示していないシリコンウエハ上に光導波路コア
層およびクラッド層をスピンコート・キュアし、光導波
路コア形成用のマスクをリフトオフ法等により形成した
後、テーパ状突起部用光導波路層およびテーパ状突起部
形成用マスクを同様の方法にて形成し、続いて反応性イ
オンエッチング等によりテーパ形状とする突起20a,
20bとコア7を同時に形成した後、集束イオンビーム
等にてビーム等の走査領域を突起20a,20bの深さ
方向に順次変化させながら突起20a,20bにテーパ
を作製し、最後に光導波路クラッドとシリコン基板の界
面を剥離することにより得られる。クラッド層はさらに
アクリル等の基板9を接着するが、この基板9は必要に
応じて省略することも可能である。
の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合わ
せ装置により位置合わせした後、コア7をコア1の長手
方向の面の一部に完全に接触させる。接触後は必要に応
じて紫外線硬化型の接着剤で固定する。この場合、接着
剤の屈折率はクラッド層2,8と等しくする。同様の方
法にてコア7とコア4を接触させることにより、第1お
よび第2の光導波路を結合させることができる。
である。同図中、1は第1の光導波路のコア、2は第1
の光導波路のクラッド層、3は第1の光導波路のコア1
およびクラッド層2が形成されている基板、4は第2の
光導波路のコア、5は第2の光導波路のクラッド層、6
は第2の光導波路のコア4およびクラッド層5が形成さ
れている基板、7は第3の光導波路コア、8は第3の光
導波路のクラッド層、9は第3の光導波路のコア7およ
びクラッド層8が形成されている第3の基板、10a,
10bは第3の光導波路のコア7上に形成された第1お
よび第2の光導波路と重ね合わせ用の突起、20a,2
0bは第3の光導波路のコア7上に形成されたテーパ形
状を有する突起を示す。
ラッド層5は各々屈折率の等しいポリイミド系有機材料
等の光導波路材料から成り、アルミナやSi等から成る
基板3,6上に各々スピンコート・キュアした後、コア
1,4については反応性エッチング等により矩形構造と
する。コア1,4およびクラッド層2,5の厚さは各々
数ミクロン〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜
50ミクロン程度である。
はクラッド層2,5と屈折率の等しいポリイミド系有機
材料等の光導波路材料から成り、厚みは各々数ミクロン
〜50ミクロン程度、コア幅は数ミクロン〜50ミクロ
ン程度、クラッド幅は数mm〜cm角のフィルムである。
ア7と同一の屈折率、幅で、突起10a,10bの厚み
はコア7と等しく、突起20a,20bの厚みはコア7
の2倍以上に形成してある。また、突起20a,20b
は第1および第2の光導波路と相対向する位置に形成さ
れ、さらに第1および第2の光導波路と相対向していな
い反対側にテーパを有している。突起10a,10bの
長手方向の寸法はコア1からコア7への、またコア7か
らコア4への光パワー移行が最大となる長さ(=完全結
合長)である。なお、第3の光導波路コア上に形成され
た突起10a,10bは必要に応じて数ミクロン以下の
薄い光導波路クラッドで覆われても良い。
は第1および第2の導波路と同幅で、可撓性を有すると
ともに突起10a,10b,20a,20bを有するも
のとなっている。
形成は、例えば図示していないシリコンウエハ上に光導
波路コア層およびクラッド層をスピンコート・キュア
し、光導波路コア形成用のマスクをリフトオフ法等によ
り形成した後、突起部用光導波路層および突起部形成用
マスクを同様の方法にて形成し、続いて反応性イオンエ
ッチング等により突起10a,10b,20a,20b
とコア7を同時に形成し、突起20a,20bについて
は集束イオンビーム等にてビームの走査領域を突起20
a,20bの深さ方向に順次変化させながらテーパを作
製した後、光導波路クラッドとシリコン基板の界面を剥
離することにより得られる。クラッド層8は、さらにア
クリル等の基板9を接着するが、この基板9は必要に応
じて省略することも可能である。
の長手方向(x,z軸方向)を図示していない位置合わ
せ装置により位置合わせした後、コア7上に形成された
突起10a,10bをコア1の長手方向の面の一部に完
全に接触させる。接触後は必要に応じて紫外線硬化型の
接着剤で固定する。この場合、接着剤の屈折率はクラッ
ド層2,8と等しくする。同様の方法にて第3の光導波
路コア上に形成された突起10a,10bと第2の光導
波路コア4を接触させることにより、第1および第2の
光導波路を結合させることができる。
ば、前述の第1及び第2の実施例と同様の作用に加え、
第3の光導波路面上での第1の光導波路および第2の光
導波路と相対する位置にテーパ形状の突起20a,20
bを設けることにより、第1の光導波路あるいは第2の
光導波路から第3の光導波路へ光パワーが移行しきれな
かった導波路伝播光も光結合することができる。
いて、コア7は直線のみで形成されている必要はなく、
曲がり、分岐等の回路が形成されていてもよい。また、
第1の光導波路および第2の光導波路は同一基板上に形
成されていてもよいことは言うまでもない。さらに、光
導波路材料はアクリル系材料(例えばポリメタクリレー
ト)でもよいことは言うまでもない。また、本発明の光
結合構造はストリップ型光導波路の他にリッジ型埋め込
み型導波路にも適用できることは言うまでもない。
うに、本発明によれば第1の光導波路と第2の光導波路
を可撓性のフィルムから成る第3の光導波路にて結合す
る構成とすることにより、第2の光導波路の高さ方向の
位置合わせおよび第1と第2の光導波路が形成されてい
る平面のなす角の位置合わせが不要になり、従来の端面
同士の直接結合に比べて大幅に位置合わせ作業を短縮で
き、実装コストの低減に有効となる。また、端面同士の
直接結合としないことにより、結合界面での反射もどり
光の光導波路伝播光に対する影響を抑制することができ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 第1の基板上に形成された第1の光導波
路と第2の基板上に形成された第2の光導波路との間
を、可撓性を有し、しかもフィルム構造である第3の光
導波路を介して光学的に結合する光結合構造であって、 第3の光導波路の両端部の幅が第1および第2の光導波
路の幅と等しく、かつ第3の光導波路の両端部が第1お
よび第2の光導波路の両端部と各々接触することを特徴
とする光導波路間の光結合構造。 - 【請求項2】 第3の光導波路両端部の表面に第3の光
導波路と等しい幅で等しい材料の突起を有し、この突起
が第1および第2の光導波路両端の表面の一部と各々接
触することを特徴とする請求項1に記載する光導波路間
の光結合構造。 - 【請求項3】 第1の基板上に形成された第1の光導波
路と第2の基板上に形成された第2の光導波路との間
を、可撓性を有し、しかもフィルム構造である第3の光
導波路を介して光学的に結合させる光結合構造であっ
て、 第3の光導波路の両端部は第1および第2の光導波路の
両端部と各々接触し、しかも第3の光導波路の両端部の
光導波路の幅が第1および第2の光導波路の幅と等し
く、かつ第3の光導波路両端が厚み方向にテーパを有す
ることを特徴とする光導波路間の光結合構造。 - 【請求項4】 第3の光導波路の両端部の表面に第3の
光導波路材料と等しい材料で第3の光導波路と等しい幅
の突起を有し、この突起が第1および第2の光導波路の
表面の一部と各々接触するようにしたことを特徴とする
請求項3に記載する光導波路間の光結合構造。 - 【請求項5】 第1の基板上に形成された第1の光導波
路と第2の基板上に形成された第2の光導波路との間
を、可撓性を有し、しかもフィルム構造である第3の光
導波路を介して光学的に結合する光結合構造であって、 第3の光導波路の両端部は第1および第2の光導波路の
両端部と各々接触し、しかも第1、第2の光導波路と第
3の光導波路との重ね合わせ部近傍における第3の光導
波路面上に、第3の光導波路と同一の材料で第1および
第2の光導波路の端面とそれぞれ相対向する第3の光導
波路と同一幅の突起を設け、しかも突起はその第1およ
び第2の光導波路と相対向する側と反対側に厚み方向に
テーパを有することを特徴とする光導波路間の光結合構
造。 - 【請求項6】 第3の光導波路の両端部で、しかも第1
および第2の光導波路との重ね合わせ部に相当する部分
に、第3の光導波路材料と等しい材料の突起を有し、こ
の突起は第3の光導波路と等しい幅の突起であることを
特徴とする請求項5に記載する光導波路間の光結合構
造。
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US10222554B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-03-05 | AGC Inc. | Resin optical waveguide |
US10409000B2 (en) | 2015-08-04 | 2019-09-10 | AGC Inc. | Resin optical waveguide |
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