JPH07281046A

JPH07281046A - 光ファイバ−アレイの作製方法及び導波路部品への接続方法

Info

Publication number: JPH07281046A
Application number: JP6097932A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Mori; 雅之森; Shuichi Okubo; 秀一大久保
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1994-04-13
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】導波路部品にそりがある場合でも容易に導波路
部品の接続が可能な光ファイバーアレイの作製方法およ
び、導波路部品との接続方法を提供する。【構成】複数の光入出力端を有する導波構造の導波路部
品との接続に用いる光ファイバアレイの作製方法におい
て、予め必要の長さより長く作製した該導波路部品の光
入出力端部部分を切り出し、その切り出した部分の導波
路部分に溝を形成した後、その溝内に光ファイバーを配
置し固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の光入出力端を有
する導波構造の光導波路部品と光ファイバーアレイとを
接続するにあたり、確実に光ファイバ−と光導波路とを
接続することができる光ファイバーアレイの作製方法及
びその接続方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】導波路を用いた光部品は、小型化しやす
く、高密度の実装が可能であることから、分岐結合器な
ど光部品への実用化研究が盛んになされている。これら
光部品における導波路形成の一般的な方法は、気相成長
法により、基板上に光を導波するクラッド層／コア層ま
たはコア層の薄膜を形成した後、フォトリソグラフィー
およびエッチングで導波路のパターニングを行い、その
後コア層内に光を閉じ込めるために、コア層より低屈折
率のクラッド層となるガラス薄膜形成を行うというもの
である。この導波路部品は光ファイバーと接続して使用
され、これらの効率的な接続法の一例として多芯ファイ
バーアレイを用いた一括接続法がある。この接続法は、
シリコン等の基板上に導波路部品と同じピッチでＶ型溝
を切りその溝内に光ファイバーを固定したもの（多芯フ
ァイバーアレイ）を導波路部品の光入出力端に調芯しな
がら接続する方法である。

【０００３】ところで先述したように光導波路を形成す
るコア層、クラッド層のガラス薄膜は気相成長法により
成膜するのが一般的である。気相成長法は、半導体の絶
縁膜形成プロセス等においても盛んに用いられている技
術であるが、通常の半導体プロセスで成膜される薄膜の
厚みが十分の数ミクロンであるのに対して、光導波路の
コア層では、光ファイバーのコア層同様の10ミクロン程
度の厚みが必要とされる。そのため、単位時間あたりの
成膜スピードの速い方法を用いることが実用的であり、
気相中の原料ガス濃度を高くし、例えば800℃〜1000℃
程度の高温にて反応を促進させることが有効的である。
しかしながら、薄膜ガラスを形成するための基板と導波
ガラスである石英系ガラスとの熱膨張係数が異なると、
薄膜形成終了後の冷却時に基板にそりが発生する。例え
ば、本発明者らが50ミリ角のシリコン基板上に、1000℃
の反応温度下で導波ガラス薄膜を20ミクロン成膜したと
き、甚だしい場合、基板中心と外周部で十分の数ミリ程
度のそりが認められた。そのため、導波路部品と別に作
製しておいた多芯ファイバーアレイと接続しようとして
も、そりによって生じた導波路部品端の高低差のためア
レイ上の全てのファイバーを接続することが困難であっ
た。(図２参照)一方、基板を石英そのものにすると、熱
膨張係数は導波ガラスと一致するが、反応温度が石英の
軟化点(〜1050℃)に近いため、長時間の反応中に基板が
熱で変形してしまうという問題点が生じ、本質的な解決
にはならなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決したもので、導波路部品にそりがある場合でも
容易に導波路部品との接続が可能な光ファイバーアレイ
の作製方法および導波路部品との接続方法を提供するも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、複
数の光入出力端を有する導波構造の導波路型部品との接
続に用いる光ファイバーアレイの作製方法において、予
め該導波路部品として必要な長さより長く作製した該導
波路部品の光入出力端部部分を切り出し、その切り出し
た部分の導波路部分に溝を形成した後、その溝内に光フ
ァイバーを配置し固定することを特徴とする光ファイバ
ーアレイの作製方法であり、また、この光ファイバーア
レイを用いて導波路部品への接続を行う光ファイバーア
レイの接続方法である。

【０００６】本発明による光ファイバーアレイの作製法
を図１に示す。石英と熱膨張係数の異なる基板１（例え
ばシリコン）上に気相成長法により高温下にてクラッド
層２、コア層３をそれぞれ成膜し、成膜後冷却して成長
装置から取り出す。この時点で基板１にはそりが生じて
いる。（図１(ａ)）次に、フォトリソグラフィ−および
エッチングにより導波路パターン４を所定の場所に形成
する。（図１(ｂ)）その後再び、気相成長法にてクラッ
ドを形成し、導波してきた光が導波路内部に閉じ込めら
れる構造とする。（図１(ｃ)）尚、後工程の作業の効率
を考慮して、導波路部品の入出力端部の導波路パターン
４は、５ミリ以上必要の長さより長くまた曲がりの部分
がないように設定しておく。

【０００７】次にこのようにして作製した導波路部品の
入出力端部から５ミリ以上の部分を切断する。（図１
(ｄ)）そして、切り離した部分に形成されている導波路
を目印にして、ダイシングソ−などにより切り込みを入
れ、溝６を形成する。溝の形状は、Ｖ型、凹型などがあ
り、その形成はウエットエッチング、切削等で行う。加
工のし易さ、溝の深さの制御のし易さなどから、溝６の
形状は、光ファイバーの位置精度が出しやすいＶ型溝が
好ましい。（図１(ｅ)）そして、溝６の内部に光ファイ
バー５を配置してコア層よりも屈折率の低い光学接着剤
などの接着剤８で、光ファイバー上部保護用の基板７
（パイレックスガラスなど）とともに固定する。接着剤
は、熱硬化型のもの、ＵＶ照射型のものなどがあるが、
応力が小さく硬化による導波路の損傷を防ぐ目的からＵ
Ｖ照射型が好ましい。この固定の際、保護用基板と導波
路形成用基板にはそりによる隙間ができるが、その空間
が光学接着剤で埋められるため問題にはならない。（図
１(ｆ)）このようにして作製した光ファイバーアレイの
端面付近を再度切断し、上下基板と光ファイバーの端面
位置を合わせた後、端面の光学研磨を行う。このように
して作製した多芯光ファイバーアレイと光導波路との接
続は、多芯光ファイバーアレイがもともと導波路部品の
一部であったことから、そりも一致し、光ファイバー位
置に導波路位置を合わせ調芯すれば両者の接続は容易で
ある。

【０００８】

【実施例】50ミリ角のシリコン基板上に、化学気相成長
法によりクラッド層とコア層を以下のように成膜した。クラッド層; SiO₂ 20ミクロン厚、屈折率 1.458 コア層 ; SiO₂-GeO₂ 8ミクロン厚、屈折率 1.465 なお、成膜温度は1000℃であり、約5時間かけて成膜
し、成膜後約2時間かけて室温まで冷却した。冷却後の
基板はそっており、基板中心と外周部で、約0.8ミリの
高低差があった。

【０００９】このガラス上に電子ビーム蒸着装置でアル
ミニウム薄膜を蒸着した後、レジスト剤を塗布し、フォ
トリソグラフィーにより導波路パターンの露光、現像を
行った。なお、本実施例では、導波路パターンとして基
板の中心30ミリ角に導波損失評価のため直線が5ミリピ
ッチで6本配置されたパターンを用いた。後に光ファイ
バーアレイとして作製する部分を除けば、導波路パター
ンは、曲線部やその他の構造を持つものであってもよい
し、導波路の配置が等ピッチであっても、不等ピッチで
あっても、ピッチがより細かいものであっても問題はな
い。次に、導波路パターン以外の部分のアルミニウム薄
膜をレジストをマスクしてエッチングにより除去した
後、今度は残ったアルミニウム薄膜をマスクして反応性
イオンエッチング法にてコア層をエッチングを行い、導
波路部分のみコア層を残した。マスクしたアルミニウム
薄膜を除去した後、本実施例の始めに示したものと同じ
条件にてクラッド層の形成を行った。

【００１０】導波路形成後、まずパターンのある基板中
心30ミリ角の部分をダイシングソーにより切り出した。
そして、導波路方向に垂直に、端6ミリの部分をダイシ
ングソーにより切り出した。この切り出した6ミリ×30
ミリ基板を上部からモニターで観察しながらダイシング
ソーの切削位置が導波路中心とあうように切削位置を設
定し、0.2ミリ深さの切り込みを各導波路位置にいれ
た。このように切り込むことによって、もともと導波路
のあった部分に、ダイシングソーのブレードの形にそっ
たＶ型の溝が形成される。この溝に被覆を除去したシン
グルモード光ファイバを並べ、紫外線硬化型の光学接着
剤を上部から全体に滴下し、切り出した基板と同じ寸法
のパイレックスガラスを貼り付け、パイレックスガラス
上部から紫外線照射し、接着剤を硬化させた。そして、
光ファイバーアレイの端面より1ミリのところで光ファ
イバーの配置方向と垂直にダイシングソーで切断し、ア
レイを光ファイバーの端面位置を合わせた後、光学研磨
を行ない、切断時に光ファイバー端面に入った傷を除去
した。

【００１１】このようにして作製した光ファイバーアレ
イと導波路の接続は以下のようにして行なった。つま
り、光ファイバーアレイと導波路基板をそれぞれアライ
メント装置に載せて、波長1.3ミクロンのHe-Neレーザー
光を光ファイバーに入射し、左端と右端の導波路出射端
における出射光強度をパワーモニターでみつつ、導波路
の挿入損失が最小となるように、光入射側、出射側の位
置合わせをした後、アレイを光学接着剤で導波路基板に
接着し、残りの導波路出射端からの出射強度の測定を行
なった。その結果、全ての導波路において損失は0.1dB/
cm以下であり、低損失接続が可能であることがわかっ
た。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、高温下で導波ガラ
スを成膜したため基板にそりが生じた導波路への多芯光
ファイバーアレイを接続を容易にする上で、導波路基板
の一部を切断し、これを光ファイバーアレイとすること
により、導波損失の小さい光ファイバーアレイが作製可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における光ファイバーアレイの作製方
法を示した図である。(a)は、クラッド層、コア層の形
成、(b)は、導波路の形成、(c)は、クラッド層の形成、
(d)は、光ファイバーアレイ部の切り出し、(e)は、光フ
ァイバー埋込用溝の形成、(f)は、多芯光ファイバーア
レイの形成を示した図である。

【図２】従来のそりの有る基板と光ファイバーアレイ
との接続を示した図である。

【符号の説明】

１基板２クラッド層３コア層４導波路パターン５光ファイバー６溝７保護基板８接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光入出力端を有する導波構造の光
導波路部品との接続に用いる光ファイバーアレイの作製
方法において、予め該導波路部品として必要な長さより
長く作製した該導波路部品の光入出力端部部分を切り出
し、その切り出した部分の導波路部分に溝を形成した
後、その溝内に光ファイバーを配置し固定することを特
徴とする光ファイバーアレイの作製方法。
【請求項２】複数の光入出力端を有する導波構造の導
波路部品と光ファイバーアレイとの接続方法において、
請求項１記載の光ファイバーアレイを用いることを特徴
とする光ファイバーアレイの導波路部品への接続方法。