JPH0836118A - 光導波路モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバアレイを用いることなく光ファイ
バと光導波路との調芯を簡単に行うことができ、低コス
ト化を図ることが可能な光導波路モジュールの製造方法
を提供することを目的とする。 【構成】 シリコン基板１上に石英ガラス系のガラス膜
から成る光導波路２を形成し、光導波路２のコア６の中
心とシリコン基板１との間隔をＬとし光ファイバの半径
をＲとしたときに、Ｒ≦Ｌ≦Ｒ＋２μｍなる関係が満た
されるようにする工程と、ガラス膜の一部を除去してシ
リコン基板１を露出させる工程と、露出したシリコン基
板１の上面に光ファイバ４の外周面を接触させた状態
で、コア６の光軸方向及びこの方向に垂直でかつシリコ
ン基板１の上面に平行な方向の２方向に光ファイバ４を
移動させることにより、光ファイバ４をコア６に対して
調芯する工程と、光ファイバ４を光導波路２に固定する
工程とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおい
て用いられる、光導波路と光ファイバとを結合すること
によって光導波路モジュールを製造する方法に関するも
のであり、特に低コスト化を可能にする光導波路モジュ
ールの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の光通信技術の発展にともない、光
の分岐素子や合分波素子に対する需要が高まってきてい
る。また、これらの光部品の高密度化の要求を満たすた
めに、石英ガラス系の光平面導波回路が用いられてきて
いる。この光平面導波回路は、低い導波損失のものであ
り、また光ファイバとの低損失な接続を可能にする。

【０００３】例えば、特開昭５８−１０５１１１号公報
には、火炎堆積法（ＦＨＤ法）などによりガラス膜を成
膜した後、回路パターンを半導体技術を応用した反応性
イオンエッチング法（ＲＩＥ法）で形成し、クラッド部
を成膜する手法によって製造される埋め込み型の石英導
波路が開示されている。

【０００４】このような光導波路を光素子として用いる
場合、光導波路に入出力用の光ファイバを接続する構成
が一般的である。光ファイバの接続には、例えばＩＥＥ
ＥPhotonic Technology Letters, vol.4, No.8, (199
2), pp906-908 に示されているように、光ファイバを精
密加工したフェルールに配列固定した光ファイバアレイ
を光導波路に紫外線硬化型接着剤を用いて接着固定する
方法が一般に用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
光ファイバの接続方法においては、紫外線を透過する材
料、例えば石英ガラスによって光ファイバアレイを構成
しなければならない。ところが、ガラスのような加工が
困難な材料を１μｍ以内という高精度で加工する必要が
あるため、光ファイバアレイの価格が非常に高価にな
り、光導波路モジュールの低コスト化の妨げになってい
た。

【０００６】そこで、本発明の目的は、光ファイバを精
密に配列する光ファイバアレイを用いることなく光ファ
イバと光導波路との調芯を簡単に行うことができ、低コ
スト化を図ることが可能な光導波路モジュールの製造方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、光導波路と光ファイバとを
結合することによって光導波路モジュールを製造する方
法であって、シリコン基板上に石英ガラス系のガラス膜
から成る光導波路を形成し、光導波路のコアの中心とシ
リコン基板との間隔をＬとし光ファイバの半径をＲとし
たときに、Ｒ≦Ｌ≦Ｒ＋２μｍなる関係が満たされるよ
うにする工程と、ガラス膜の一部を除去してシリコン基
板を露出させる工程と、露出したシリコン基板の上面に
光ファイバの外周面を接触させた状態で、コアの光軸方
向及びこの方向に垂直でかつシリコン基板の上面に平行
な方向の２方向に光ファイバを移動させることにより、
光ファイバをコアに対して調芯する工程と、光ファイバ
を光導波路に固定する工程とを備えている。

【０００８】また、シリコン基板を露出させる工程にお
いては、除去すべきガラス膜以外の部分をレジスト膜で
覆い、除去すべきガラス膜をＨＦによって除去するのが
望ましい。

【０００９】また、光導波路に結合される光ファイバ、
及びコアがともに複数である場合には、光ファイバを調
芯する工程において、複数の光ファイバが挿入される光
ファイバ挿入部がコアのピッチと同一のピッチで設けら
れた光ファイバ移動具によって、複数の光ファイバを同
時に調芯するようにしてもよい。

【００１０】

【作用】本発明においては、シリコン基板上に石英ガラ
ス系のガラス膜から成る所定の寸法の光導波路を形成
し、ガラス膜の一部を除去してシリコン基板を露出さ
せ、露出したシリコン基板の上面に光ファイバの外周面
を接触させた状態で、コアの光軸方向及びこの方向に垂
直でかつシリコン基板の上面に平行な方向の２方向に光
ファイバを移動させることにより、光ファイバをコアに
対して調芯し、光ファイバを光導波路に固定する。

【００１１】従って、光ファイバを配列するための光フ
ァイバアレイを用いることなく、光ファイバと光導波路
とを簡単に調芯することができるため、低コスト化を図
ることが可能な光導波路モジュールの製造方法を得るこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に沿って本発明の実施例につ
いて説明する。なお、図面において同一又は相当部分に
は同一符号を用いるものとする。

【００１３】図１は、本発明に従って構成された光導波
路モジュールの構成を示す斜視図である。この光導波路
モジュールは、シリコン基板１上に石英ガラス系のガラ
ス膜から成る光導波路２を形成し、ガラス膜の一部を除
去してシリコン基板露出面３を露出させ、シリコン基板
露出面３上に光ファイバ４の端部を配置し、紫外線硬化
型接着剤５によって光ファイバ４を光導波路２に固定す
ることによって作製される。

【００１４】次に、この光導波路モジュールの作製方法
について詳細に説明する。まず、図２に示すように、シ
リコン基板１上に厚さ５９μｍのクラッド層、及び厚さ
８μｍのコア層を石英ガラス系のガラス膜を用いてＦＨ
Ｄ法によって成膜する。エッチングによって８μｍ角の
コア６を形成した後、厚さ２５μｍのオーバークラッド
層を成膜し、光導波路２を形成する。コア６の中心のシ
リコン基板１からの距離は（５９＋８／２＝）６３μｍ
となる。ここで、光ファイバ４が光導波路２のコア６の
中心に対して適切に調芯されるためには、次の関係が成
立することが望ましい。すなわち、コア６の中心とシリ
コン基板１との間隔をＬ（この実施例では６３μｍ）と
し、光ファイバ４の半径をＲ（この実施例では６２．５
μｍ）としたときに、Ｒ≦Ｌ≦Ｒ＋２μｍなる関係が満
たされていることが望ましい。これは、光ファイバ４を
シリコン基板１に完全に押し付けた場合には光ファイバ
４が折れ易く、また、接着剤の回り込みによって光ファ
イバ４がシリコン基板１から浮き上がることがあるため
である。なお、コア６は２５０μｍピッチで形成されて
いる。

【００１５】このように作製されたシリコン基板１及び
光導波路２を切り出した後、ガラス膜から成る光導波路
２のうち端面から５ｍｍの部分を、ＨＦ（５％水溶液）
を用いたエッチングによって除去する。除去すべきでな
いガラス膜の部分は、予めレジスト膜で覆っておく。Ｈ
Ｆエッチングによるシリコンのエッチレートは、ガラス
のエッチレートに比べて１／１０⁴ と極めて遅いため、
エッチングはシリコン基板１の上面で自動的に止ると考
えてよい。ここまでの過程で得られるのが、図２に示す
ものである。

【００１６】なお、この方法以外にも高精度なガラス除
去方法として反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）が
ある。しかし、ＲＩＥ法においては、シリコンのエッチ
レートはガラスのエッチレートに比べて１／１０程度で
あって両者に大きな差がないので、適さない。

【００１７】次に、図３に示すように外径１２５μｍの
光ファイバ４の一端をシリコン基板露出面３上に載せ、
上から光ファイバ移動具７によって押さえ付けて位置決
めする。光ファイバ移動具７には、複数の光ファイバ４
が挿入されるＶ溝状の光ファイバ挿入部８が、光導波路
２のコア６のピッチと同一のピッチすなわち２５０μｍ
ピッチで設けられている。この光ファイバ移動具７は、
ＺｒＯ₂ セラミック材料を機械加工したものであり、再
利用可能であって何度も使用することができる。複数の
光ファイバ挿入部８に光ファイバ４をそれぞれ挿入した
状態で光ファイバ移動具７を移動させれば、複数の光フ
ァイバ４を同時に調芯することができる。

【００１８】この調芯は、シリコン基板露出面３に光フ
ァイバ４の外周面を接触させた状態で行われるため、シ
リコン基板露出面３に垂直な方向の位置決めは行う必要
がない。すなわち、光導波路２のコア６の光軸方向（図
３のｚ方向）及びこの方向に垂直でかつシリコン基板露
出面３に平行な方向（図３のｘ方向）の２方向に光ファ
イバ４を移動させればよい。従って、調芯すべき方向が
１つ減っているため、すなわちシリコン基板露出面３に
垂直な方向に調芯する必要がないため、簡単に調芯する
ことが可能となる。

【００１９】調芯された状態で紫外線硬化型接着剤５を
滴下した後、紫外線を照射することにより、図１に示す
ように光ファイバ４の先端を光導波路２及びシリコン基
板１に固定することができる。図４は、光ファイバ４が
光導波路２及びシリコン基板１に固定されている状態を
示す側面図であり、紫外線硬化型接着剤５が浸透して光
ファイバ４の先端が光導波路２及びシリコン基板１に強
く固定されている状態を示している。

【００２０】なお、このようにして作製された光導波路
モジュールの損失を測定したところ、０．４ｄＢから
０．６ｄＢの程度となり、十分な特性を有していること
がわかった。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、光ファ
イバを精密に配列する光ファイバアレイを用いる必要が
なく、しかも光ファイバを調芯すべき方向が１つ減って
いるため、低コスト化を図ることが可能な光導波路モジ
ュールの製造方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成された光導波路モジュール
の構成を示す斜視図である。

【図２】光ファイバを固定する前の状態を示す斜視図で
ある。

【図３】光ファイバを光導波路のコアに対して調芯して
いる状態を示す図である。

【図４】本発明に従って構成された光導波路モジュール
の構成を示す側面図である。

【符号の説明】

１…シリコン基板、２…光導波路、３…シリコン基板露
出面、４…光ファイバ、５…紫外線硬化型接着剤、６…
コア、７…光ファイバ移動具、８…光ファイバ挿入部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光導波路と光ファイバとを結合すること
   によって光導波路モジュールを製造する方法であって、 シリコン基板上に石英ガラス系のガラス膜から成る前記
   光導波路を形成し、前記光導波路のコアの中心と前記シ
   リコン基板との間隔をＬとし前記光ファイバの半径をＲ
   としたときに、Ｒ≦Ｌ≦Ｒ＋２μｍなる関係が満たされ
   るようにする工程と、 前記ガラス膜の一部を除去して前記シリコン基板を露出
   させる工程と、 露出した前記シリコン基板の上面に前記光ファイバの外
   周面を接触させた状態で、前記コアの光軸方向及びこの
   方向に垂直でかつ前記シリコン基板の上面に平行な方向
   の２方向に前記光ファイバを移動させることにより、前
   記光ファイバを前記コアに対して調芯する工程と、 前記光ファイバを前記光導波路に固定する工程と、を備
   えた光導波路モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記シリコン基板を露出させる工程にお
   いて、除去すべき前記ガラス膜以外の部分をレジスト膜
   で覆い、除去すべき前記ガラス膜をＨＦによって除去す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光導波路モジュー
   ルの製造方法。
3. 【請求項３】 前記光導波路に結合される前記光ファイ
   バ、及び前記コアはともに複数であり、前記光ファイバ
   を調芯する工程において、複数の前記光ファイバが挿入
   される光ファイバ挿入部が前記コアのピッチと同一のピ
   ッチで設けられた光ファイバ移動具によって、複数の前
   記光ファイバを同時に調芯することを特徴とする請求項
   １に記載の光導波路モジュールの製造方法。