JPH0667045A - 光学装置及びその製造方法 - Google Patents

光学装置及びその製造方法

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JPH0667045A
JPH0667045A JP24588592A JP24588592A JPH0667045A JP H0667045 A JPH0667045 A JP H0667045A JP 24588592 A JP24588592 A JP 24588592A JP 24588592 A JP24588592 A JP 24588592A JP H0667045 A JPH0667045 A JP H0667045A
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JP
Japan
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light source
optical waveguide
optical
optical device
source chip
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JP24588592A
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English (en)
Inventor
Noriyuki Kuwanaga
規行 桑永
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造が容易であり、しかも光源チップから発
せられるレーザー光を効率良く光導波路に導くことがで
きる光学装置を得る。 【構成】 基板27の表面のバッファ層30に、レーザ
ー光を出射する光源チップ26が接着されて固定されて
いる。バッファ層30と光源チップ26は光導波路28
に覆われている。光源チップ26のレーザー光出射面2
6aに対向する部分では、光導波路28に曲面部28b
が形成され、この曲面部28bによりレーザー光が効率
よく導波路内に導かれるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば光集積回路、通
信用デバイス、光ジャイロや光ピックアップ等に用いら
れる光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からレーザー光源から出射されたレ
ーザー光を外部に導くための種々の光学装置がある。図
7乃至図9に従来の光学装置の構造を示す。図7に示す
光学装置1は、マルチモードのレーザー光を出射する半
導体レーザー2と、この半導体レーザー2から出射され
たレーザー光を入力される光導波路5と、この光導波路
5が表面に形成された基板6とを備えたものである。上
記半導体レーザー2は、活性層4と、この活性層4の図
示上下面に形成されたクラッド3a,3bとを備えたも
のであり、レーザー光は活性層4の図示右端面から出射
される。このレーザー光を出射する活性層4が上記光導
波路5の図示左端面に密着されており、これによりレー
ザー光を光導波路5内に導くようにしている。
【0003】図8に示す光学装置は、上記図7に示す光
導波路5の図示上面にグレーティング7が加工形成され
たもので、このグレーティング7に向けて上部からレー
ザー光を照射し、グレーティング7によりレーザー光を
回折させるようにして光導波路5内に導くものである。
図9に示す光学装置は、図7や図8に示す光導波路5上
にプリズム8を所定寸法のギャップGを保持して配置
し、プリズム8の入射面8aからレーザー光を入射し
て、これにより発生するエバネッセント波を光導波路5
に導くようにしたものである。これは、エバネッセント
波を利用したものである。
【0004】ところで、上記図7,図9に示す構造を備
えた各光学装置では、半導体レーザー2の位置合わせや
プリズム8と光導波路5とのギャップGの寸法設定が困
難であるという欠点がある。さらに、図9に示す光学装
置ではプリズム8等を用いる必要から、構造が複雑にな
るとともに大型化を余儀なくされ、近年の小型化の要求
には応えられるものではない。
【0005】また、図8に示す光学装置では、グレーテ
ィング7を光導波路5上に形成する必要があるが、この
グレーティング7のパターン形状や寸法は光結合効率に
影響するために精密に形成する必要があり、このため高
度な加工技術を必要とする。また、上記各光学装置で
は、外部に配置された光源からレーザー光を照射する構
造となっているために、光の反射、散乱等によって光の
結合効率が著しく低下するという共通の欠点があった。
【0006】上記各光学装置の欠点を解決するために図
10に示す構造を備えた光学装置が提案されている。図
示光学装置10は、シリコン基板12と、このシリコン
基板12上に形成されたエッチング停止層20と、活性
層15の上下面にクラッド13,14が形成された半導
体レーザー21と、この半導体レーザー21の図示下側
クラッド13の右側面に密着して形成された酸化シリコ
ン(SiO2)製のバッファ層16と、このバッファ層
16の上面及び半導体レーザー21のレーザー光の出射
端面21aを覆うように形成されたポリイミド等で形成
された光導波路11とを備えたものである。なお、図中
18,19は電極であり、17はCAPである。この光
学装置10では、バッファ層16の厚さにより光の結合
効率を制御している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上の構造を備えた光
学装置10では、上記図7乃至図9に示す各光学装置で
は得られない、ほぼ80%以上の光結合効率を得ること
ができるという利点を備えている。このような構造を備
えた光学装置10は、シリコン基板12上に半導体レー
ザー21を形成し、次にバッファ層16としての酸化シ
リコン層(SiO2)を形成し、さらにこのバッファ層
16上に光導波路11を一連の工程で製造することが要
求される。しかしながら、上記各製造工程やバッファ層
16等の厚み寸法の精度等はそれぞれが精密かつ微細で
高度な加工技術を必要とし、このため製造工程が複雑と
なっている。
【0008】そこで本発明は、高い光結合効率を実現し
つつも、容易に製造可能な光学装置及びその製造方法の
提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による光学装置
は、レーザー光を出射する光源と、この光源が搭載され
た基板と、この基板上に形成され、光源から出射された
レーザー光を導く光導波路とを備えた光学装置におい
て、上記光導波路は、少なくとも光源のレーザー光出射
面を覆うように曲面形状に隆起して形成されているもの
である。
【0010】またこの光学装置の製造方法は、レーザー
光を出射する完成された光源チップを基板上に貼着し、
この光源チップのレーザー光出射面を覆う部分を曲面形
状に隆起させて光導波路を形成するものである。さらに
詳しくは、光源チップを基板上に貼着し、この基板上に
光導波路用材料を遠心力によって基板上に拡散させ、光
源チップの出射面を覆う部分が曲面形状となる光導波層
を形成するものである。
【0011】
【作用】上記光学装置は、光源が光導波路に埋設された
状態で一体的に形成されているので、光源を外部に設け
た場合のように光導波路との位置調整等が不要となる。
また光源から出射されるレーザー光は、その出射面を覆
う光導波路の曲面により効率よく光導波路内に導かれ
る。
【0012】また光学装置の製造方法では、完成された
光源チップを基板上に貼着し、この光源チップのレーザ
ー光出射面を覆う部分を曲面形状に隆起させるようにし
て光導波路を形成するため、その製造作業も容易であ
る。この光導波路の成形は例えば遠心力により光導波路
用材料を拡散させることにより実現できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、一実施例としての光学装置の構造を示す正
面図、図2は図1に示す光学装置の製造工程の一部を示
す説明図である。図示光学装置25は、レーザー光を出
射する光源チップ26と、この光源チップ26が固定さ
れた基板27と、この基板27上に形成され、光源チッ
プ26から出射されたレーザー光を導く光導波路28と
を備えたものである。上記光源チップ26は、レーザー
光出射面26aと、このレーザー光出射面26aの図示
上下面に形成されたクラッド26b,26cとが予め積
層されて完成状態となっている物である。
【0014】上記基板27は、シリコン製の基層29上
に、蒸着等により形成された酸化シリコン(SiO2
によるバッファ層30が設けられたものであり、上記光
源チップ26はバッファ層30上に、接着剤等によって
貼着されている。上記光導波路28はたとえばポリイミ
ドやPMMA(ポリメチルメタクリル酸メチル)等の光
導波路用材料であり、本実施例では光源チップ26を埋
設するようにバッファ層30上に薄膜状に形成されてい
る。この光導波路28は、光源チップ26のレーザー光
出射面26aに対向する部分が曲面形状に隆起し曲面部
28a,28bが形成されている。
【0015】この曲面部28a,28bの形状として
は、レーザー光出射面26aから出射されるレーザー光
が光導波路28に高い効率で導かれるような形状であれ
ばよい。この曲面28a,28bは、光導波路材料が凝
固する前の表面張力により自然に形成された形状でよ
く、光導波路材料の粘度や成分比、凝固速度などを管理
することにより、最適な曲面形状の設定できる。上記光
導波路28内にレーザー光を導くためには、光導波路2
8の屈折率をnfとし、バッファ層30の屈折率をnsと
したときに、nf>nsであることが必要である。以上の
構造を備えた光学装置では、光源チップ26の出射面2
6aから出射されたレーザー光は、曲面部28bにより
屈折されて光導波路28内に効率良く導かれる。
【0016】次に上記光学装置の製造方法の一例を図2
により説明する。図中31は、少なくともいずれか一方
に回転駆動される回転台である。この回転台31の図示
上部は、光導波路28が形成される前の、光源チップ2
6と基板27とが一体となった半完成状態の光学装置2
5′が設置される。光導波路28が形成されていない半
完成状態の光学装置25′の載置位置としては、遠心力
により上記光源チップ26のレーザー光出射面26aの
前方に、光導波路の曲面部28bが最適な形状で形成さ
れる位置を選ぶ。図2では、一例として光学装置25′
が回転台31の縁部に設置されている。
【0017】光学装置25′が複数個設置された回転台
31の上面に、凝固前の光導波路用材料28′を滴下
し、回転台31を回転させる。この回転に伴う遠心力に
よって、光導波路用材料28′は回転中心から外周部分
にかけて拡散されて厚みや形状が変化し、また光学装置
25′は拡散する光導波路用材料28′内に埋設された
状態となる。このときに、上記光源チップ26のレーザ
ー光出射面26aに対向する部分が曲面形状に隆起して
形成される。このようにして、上記光導波路28が形成
された光学装置25が完成する。なお、上述した光源チ
ップ26のレーザー光出射面26aに対向する部分の隆
起形状は、回転台31の回転速度、載置部上の光学装置
25′の位置、光源チップ26の形状や大きさ、光導波
路用材料28′の粘性等の組み合わせを適宜設定するこ
とで所望の光結合効率を得ることができる。
【0018】以上のような構造を備えた光学装置並びに
製造方法であれば、基板27と光源チップ26とを別個
の工程で製造し、後に完成された光源チップ26を基板
27上に貼着すればよいので、前述した図10に示す光
学装置に比較してきわめて容易に製造することができ
る。従って、大幅に製造コストを低下させることができ
る。また、本実施例ではレーザー光出射面26aを含む
光源チップ26自体が光導波路28内に埋設されて一体
的な構造とすることができ、しかも光源チップ26のレ
ーザー光出射面26aに対向する部分に形成された曲面
部28bの隆起形状により、出射されたレーザー光を高
い効率で光導波路28中に導くことが可能となり、これ
により高い光結合効率を得ることができる。また、上記
隆起形状は、回転台31の回転速度、載置部31a上の
光学装置25′の位置、光源チップ26の形状や大き
さ、光導波路用材料28′の粘性等の組み合わせを適宜
設定することができるので、所望の光結合効率に設定す
ることも容易である。さらに、回転台31上に光学装置
25′を多数載置することにより、さらに生産効率の向
上を図ることができる。
【0019】図3は、光学装置の他の一実施例を示す正
面図、図4は、図3に示す光学装置の平面図である。図
示光学装置32は、上記図1において説明した光学装置
25とほぼ同様の構造を備えたものであるが、光導波路
33の平面形状が図4に示すようになっている。すなわ
ち光源チップ26のレーザー光出射面26aに対向する
部分では、図3に示すように導波路の厚さ方向に曲面部
33aが図1と同様に形成されている。また図4に示す
ように、光導波路33の平面形状においても、光源チッ
プ26のレーザー光出射面26aの前方に両側から徐々
に細くなるような曲面部33b,33bが形成されてい
る。この両曲面部33aと33bによりレーザー光が細
い導波路33cに効率良く導かれるようになる。
【0020】上記の光導波路33は、上記図2に示すよ
うにして光導波路を形成して曲面部33aを形成し、次
に、たとえばエキシマレーザー等によるレーザー直接描
画法や電子ビームによる直接描画法等により、曲面部3
3b,33bを加工すればよい。なお、光導波路用材料
として有機材料を用いる場合には、マスクパターニング
やUV露光,現像を行ない、これにより図3と図4に示
す形状にしてもよい。
【0021】図5は、光学装置の他の一実施例を示す正
面図、図6は、図5に示す光学装置の平面図である。図
示光学装置35は、上記図3に示す光学装置32の光導
波路33の上面側に光導波路33を構成する材料に比べ
て屈折率がわずかに小さな誘導体層36を形成したもの
である。このような誘導体層36を光導波路33上に形
成すれば、温度や湿度等を始めとする外部環境の変化や
加えられる外力等から光導波路33等を保護することが
できる。なお、本発明は前記実施例に限定されるもので
はない。例えば上記各実施例では、光導波路内に光源チ
ップ全体が埋設されたものを示すが、少なくともレーザ
ー光の出射面を覆うように光導波路が曲面形状に隆起し
て形成されていればよい。
【0022】
【発明の効果】請求項1に記載した発明では、少なくと
も光源チップのレーザー光出射面を覆うように光導波路
を曲面形状に隆起して形成したので、高い光結合効率を
実現し且つ製造も容易になる。
【0023】請求項2に記載した発明であれば、レーザ
ー光を出射する完成された光源チップを基板上に貼着
し、この光源チップのレーザー光出射面を覆う部分を曲
面形状に隆起させて光導波路を形成したので、簡単な工
程で製造できる。
【0024】請求項3に記載した発明であれば、レーザ
ー光を出射する完成された光源チップを基板上に貼着
し、この基板上に光導波路用材料を遠心力によって拡散
させ、光源チップの出射面を覆う部分を曲面形状に隆起
させて光導波路を形成したので、製造が容易であり、ま
た、光導波路用材料の粘性や遠心力を調整することで、
光導波路の隆起形状を容易に変形させることができ、こ
れにより光結合効率の調整を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例としての光学装置の構造を示す正面
図。
【図2】図1に示す光学装置の製造工程の一部を示す説
明図。
【図3】光学装置の他の一実施例を示す正面図。
【図4】図3に示す光学装置の平面図。
【図5】光学装置の他の一実施例を示す正面図。
【図6】図5に示す光学装置の平面図。
【図7】従来の光学装置の構造を示す正面図。
【図8】従来の光学装置の構造を示す正面図。
【図9】従来の光学装置の構造を示す正面図。
【図10】従来の光学装置の構造を示す正面図。
【符号の説明】
26 光源チップ 26a レーザー光出射面 27 基板 28 光導波路 28b 曲面部 33 光導波路 33a,33b 曲面部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー光を出射する光源と、この光源
    が搭載された基板と、この基板上に形成され、光源から
    出射されたレーザー光を導く光導波路とを備えた光学装
    置において、上記光導波路は、少なくとも光源のレーザ
    ー光出射面を覆うように曲面形状に隆起して形成されて
    いることを特徴とする光学装置。
  2. 【請求項2】 レーザー光を出射する完成された光源チ
    ップを基板上に貼着し、少なくともこの光源チップのレ
    ーザー光出射面を覆う部分を曲面形状に隆起させて光導
    波路を形成することを特徴とする光学装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 レーザー光を出射する完成された光源チ
    ップを基板上に貼着し、この基板上に光導波路用材料を
    遠心力によって拡散させて、この光導波路用材料により
    光源チップの出射面を覆い、この出射面を覆う部分が曲
    面形状となるように光導波路を形成することを特徴とす
    る光学装置の製造方法。
JP24588592A 1992-08-21 1992-08-21 光学装置及びその製造方法 Withdrawn JPH0667045A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10160976A (ja) * 1996-11-29 1998-06-19 Fujitsu Ltd 光結合装置
CN114839716A (zh) * 2022-07-05 2022-08-02 天津华慧芯科技集团有限公司 一种可实现端面低粗糙度的光学调制器结构及制备方法

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Effective date: 19991102