JPH09297235A - 光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュール - Google Patents
光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールInfo
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- JPH09297235A JPH09297235A JP11275396A JP11275396A JPH09297235A JP H09297235 A JPH09297235 A JP H09297235A JP 11275396 A JP11275396 A JP 11275396A JP 11275396 A JP11275396 A JP 11275396A JP H09297235 A JPH09297235 A JP H09297235A
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- waveguide
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- 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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
- G02B6/305—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device and having an integrated mode-size expanding section, e.g. tapered waveguide
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造工程を増加させることなく光ファイバと
の接続損失を低減させることができる光導波路及びその
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールを提供
する。 【解決手段】 光導波路１０の接続部をテーパ状とする
ことにより、接続損失を低減することができる。また、
テーパ導波路１３ａの形成を光導波路１０の形成と同様
のフォトリソグラフィの工程により行うので、工程数の
増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現するこ
とができる。
の接続損失を低減させることができる光導波路及びその
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールを提供
する。 【解決手段】 光導波路１０の接続部をテーパ状とする
ことにより、接続損失を低減することができる。また、
テーパ導波路１３ａの形成を光導波路１０の形成と同様
のフォトリソグラフィの工程により行うので、工程数の
増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路及びその
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールに関す
る。
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバ通信の応用分野を広げるため
には光伝送モジュールの小型化と低価格化とが重要な課
題である。このような課題を解決するために、光導波路
のコア（屈折率ｎ2 ）とクラッド（屈折率ｎ1 ）との比
屈折率Δ（Δ＝（ｎ2 −ｎ1 ）／ｎ2 ×１００％）を大
きくすることが検討されている。これは比屈折率Δを大
きくするとコアを伝搬する光の閉じ込めがよくなり、コ
アを引き回す場合に曲率半径を小さくすることができ、
その結果導波路素子を小型化することができるからであ
る。
には光伝送モジュールの小型化と低価格化とが重要な課
題である。このような課題を解決するために、光導波路
のコア（屈折率ｎ2 ）とクラッド（屈折率ｎ1 ）との比
屈折率Δ（Δ＝（ｎ2 −ｎ1 ）／ｎ2 ×１００％）を大
きくすることが検討されている。これは比屈折率Δを大
きくするとコアを伝搬する光の閉じ込めがよくなり、コ
アを引き回す場合に曲率半径を小さくすることができ、
その結果導波路素子を小型化することができるからであ
る。
【０００３】しかし、比屈折率Δが大きな単一モード光
導波路を形成するためには、コア径を小さくする必要が
ある。そのため、光導波路のモードフィールドが小さく
なってしまい光ファイバを接続する際、モードフィール
ドのミスマッチにより接続損失が増加してしまうという
問題があった。
導波路を形成するためには、コア径を小さくする必要が
ある。そのため、光導波路のモードフィールドが小さく
なってしまい光ファイバを接続する際、モードフィール
ドのミスマッチにより接続損失が増加してしまうという
問題があった。
【０００４】光導波路と光ファイバとの接続には、接続
部近傍のコア径を加熱等で拡大することにより、位置合
わせ精度を緩和し、低損失で接続する方法が報告されて
いる（特開平７−１２８５４４号公報）。
部近傍のコア径を加熱等で拡大することにより、位置合
わせ精度を緩和し、低損失で接続する方法が報告されて
いる（特開平７−１２８５４４号公報）。
【０００５】図６は従来の光導波路モジュールの分解斜
視図である。図７は従来のコア径の拡大方法を説明する
ための説明図であり、図７（ａ）は加工前を示し、図７
（ｂ）は加工後を示す。
視図である。図７は従来のコア径の拡大方法を説明する
ための説明図であり、図７（ａ）は加工前を示し、図７
（ｂ）は加工後を示す。
【０００６】図６に示すように端面近傍のコア１が広が
った光導波路２と、端面近傍のコア３が広がった光ファ
イバ４とが接続されて光導波路モジュールが形成され
る。
った光導波路２と、端面近傍のコア３が広がった光ファ
イバ４とが接続されて光導波路モジュールが形成され
る。
【０００７】光導波路２及び光ファイバ４の端面近傍の
コアを広げる方法としては図７（ａ）に示すように光導
波路２の端面をガスバーナー等の加熱源５で加熱してコ
ア１ａを溶融することにより、図７（ｂ）に示されるよ
うな拡大されたコア１が得られる。
コアを広げる方法としては図７（ａ）に示すように光導
波路２の端面をガスバーナー等の加熱源５で加熱してコ
ア１ａを溶融することにより、図７（ｂ）に示されるよ
うな拡大されたコア１が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の方法では、光導波路と光ファイバとの接続部近
傍を加熱する等の工程が必要なため工程数が増加してし
まい、低価格化に問題があった。
た従来の方法では、光導波路と光ファイバとの接続部近
傍を加熱する等の工程が必要なため工程数が増加してし
まい、低価格化に問題があった。
【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、製造工程を増加させることなく光ファイバとの接続
損失を低減させることができる光導波路及びその製造方
法並びにそれを用いた光導波路モジュールを提供するこ
とにある。
し、製造工程を増加させることなく光ファイバとの接続
損失を低減させることができる光導波路及びその製造方
法並びにそれを用いた光導波路モジュールを提供するこ
とにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に形成された光導波路の入力側端面
或いは出力側端面におけるコアが、各端面に近づくにつ
れて横幅のみテーパ状に広がる形状であるものである。
に本発明は、基板上に形成された光導波路の入力側端面
或いは出力側端面におけるコアが、各端面に近づくにつ
れて横幅のみテーパ状に広がる形状であるものである。
【００１１】上記構成に加え本発明は、テーパ導波路と
導波路端面との間に直線導波路が形成され、光導波路端
面に研磨代を有するのが好ましい。
導波路端面との間に直線導波路が形成され、光導波路端
面に研磨代を有するのが好ましい。
【００１２】上記構成に加え本発明は、テーパ導波路の
テーパ広がり角が３°以内であるのが好ましい。
テーパ広がり角が３°以内であるのが好ましい。
【００１３】上記構成に加え本発明は、基板上に形成さ
れた光導波路の入力側端面或いは出力側端面と光ファイ
バとが接続された光導波路モジュールにおいて、光導波
路の入力側端面或いは出力側端面におけるコアが、端面
に近づくにつれて横幅のみテーパ状に広がる形状である
のが好ましい。
れた光導波路の入力側端面或いは出力側端面と光ファイ
バとが接続された光導波路モジュールにおいて、光導波
路の入力側端面或いは出力側端面におけるコアが、端面
に近づくにつれて横幅のみテーパ状に広がる形状である
のが好ましい。
【００１４】上記構成に加え本発明は、光導波路の比屈
折率が光ファイバの比屈折率よりも大きいのが好まし
い。
折率が光ファイバの比屈折率よりも大きいのが好まし
い。
【００１５】上記目的を達成するために本発明は、基板
上にコア膜を形成し、フォトリソグラフィ工程によりコ
ア膜を矩形断面形状のコアに形成し、コアをクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、光導波路の入力側端
面或いは出力側端面におけるコアが、各端面に近づくに
つれて横幅のみテーパ状に広がる形状を有するテーパ導
波路の形成を、光導波路を形成するフォトリソグラフィ
の工程と同一工程で行うものである。
上にコア膜を形成し、フォトリソグラフィ工程によりコ
ア膜を矩形断面形状のコアに形成し、コアをクラッドで
覆う光導波路の製造方法において、光導波路の入力側端
面或いは出力側端面におけるコアが、各端面に近づくに
つれて横幅のみテーパ状に広がる形状を有するテーパ導
波路の形成を、光導波路を形成するフォトリソグラフィ
の工程と同一工程で行うものである。
【００１６】上記構成によって、光導波路の接続部をテ
ーパ状とすることにより、接続損失を低減することがで
きる。また、テーパ導波路の形成を光導波路の形成と同
様のフォトリソグラフィの工程により行うので、工程数
の増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現する
ことができる。
ーパ状とすることにより、接続損失を低減することがで
きる。また、テーパ導波路の形成を光導波路の形成と同
様のフォトリソグラフィの工程により行うので、工程数
の増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現する
ことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００１８】図１は本発明の光導波路を用いた光導波路
モジュールの一実施の形態を示す分解斜視図である。図
２は図１に示した光導波路モジュールの平面図である。
図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図２
のＢ−Ｂ線断面図である。
モジュールの一実施の形態を示す分解斜視図である。図
２は図１に示した光導波路モジュールの平面図である。
図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図２
のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１９】図１に示す単一モードの光導波路１０は、
基板１１上にバッファ層１２が形成され、バッファ層１
２上に略矩形断面形状のコア１３が形成され、さらにコ
ア１３を覆うようにクラッド層１４が形成されたもので
ある。バッファ層１２及びクラッド層１４の屈折率ｎ１
は例えば１．４５８であり、コア１３の屈折率ｎ２は例
えば１．４６５３である（比屈折率Δ＝０．５％）。コ
ア１３の中間部の寸法は約６μｍ（幅ｗ１）×６μｍ
（厚さｄ）である。
基板１１上にバッファ層１２が形成され、バッファ層１
２上に略矩形断面形状のコア１３が形成され、さらにコ
ア１３を覆うようにクラッド層１４が形成されたもので
ある。バッファ層１２及びクラッド層１４の屈折率ｎ１
は例えば１．４５８であり、コア１３の屈折率ｎ２は例
えば１．４６５３である（比屈折率Δ＝０．５％）。コ
ア１３の中間部の寸法は約６μｍ（幅ｗ１）×６μｍ
（厚さｄ）である。
【００２０】図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように
光導波路１０は、コア１３が導波路端面に近付くにつれ
て厚さ方向は一定で、横幅のみが徐々に広がるようなテ
ーパ導波路１３ａとなっており、そのテーパ広がり角θ
は約１°である。このテーパ広がり角θは、テーパ導波
路１３ａでの放射損失を十分無視できる３°以内である
のが好ましい。テーパ導波路１３ａは幅Ｗ２（約１０μ
ｍ）になるまで広がっている。テーパ導波路１３ａと導
波路端面との間には研磨代として直線導波路１３ｂが設
けられている。導波路端面は、接続損失低減及び端面で
の反射戻り光対策として垂直面に対して所定の角度α
（例えば８°）で斜め研磨されている。直線導波路長
は、斜め研磨を十分に行うために約４００μｍとなって
いる。導波路端面でのコア寸法は約１０μｍ（幅ｗ２）
×６μｍ（厚さｄ）である。
光導波路１０は、コア１３が導波路端面に近付くにつれ
て厚さ方向は一定で、横幅のみが徐々に広がるようなテ
ーパ導波路１３ａとなっており、そのテーパ広がり角θ
は約１°である。このテーパ広がり角θは、テーパ導波
路１３ａでの放射損失を十分無視できる３°以内である
のが好ましい。テーパ導波路１３ａは幅Ｗ２（約１０μ
ｍ）になるまで広がっている。テーパ導波路１３ａと導
波路端面との間には研磨代として直線導波路１３ｂが設
けられている。導波路端面は、接続損失低減及び端面で
の反射戻り光対策として垂直面に対して所定の角度α
（例えば８°）で斜め研磨されている。直線導波路長
は、斜め研磨を十分に行うために約４００μｍとなって
いる。導波路端面でのコア寸法は約１０μｍ（幅ｗ２）
×６μｍ（厚さｄ）である。
【００２１】光ファイバ１５はコア１５ａの径が一定な
通常のものが用いられている。
通常のものが用いられている。
【００２２】図４は本発明の光導波路の製造方法の一実
施の形態を示す工程図である。
施の形態を示す工程図である。
【００２３】まず、基板１１上にバッファ層１２、コア
膜１６、マスク材１７及びフォトレジスト１８を順次形
成する。尚、マスク材１７を用いずにフォトレジスト１
８をマスク材として流用してもよい（図４（ａ））。
膜１６、マスク材１７及びフォトレジスト１８を順次形
成する。尚、マスク材１７を用いずにフォトレジスト１
８をマスク材として流用してもよい（図４（ａ））。
【００２４】次にフォトマスク（図示せず）を介してフ
ォトレジスト１８を露光した後余分なフォトレジストを
除去する。このときテーパ導波路１３ａのパターニング
も同時に行われ、コアパターン状のフォトレジスト１８
ａが残る（図４（ｂ））。
ォトレジスト１８を露光した後余分なフォトレジストを
除去する。このときテーパ導波路１３ａのパターニング
も同時に行われ、コアパターン状のフォトレジスト１８
ａが残る（図４（ｂ））。
【００２５】マスク材１７をエッチングした後、フォト
レジスト１８ａを除去すると、コアパターン状のマスク
材１７ａが残る（図４（ｃ））。
レジスト１８ａを除去すると、コアパターン状のマスク
材１７ａが残る（図４（ｃ））。
【００２６】コア膜１６をエッチングすると、直線状の
導波路１３が形成されると同時にテーパ導波路が形成さ
れる（図４（ｄ））。
導波路１３が形成されると同時にテーパ導波路が形成さ
れる（図４（ｄ））。
【００２７】マスク材１７ａを除去した後、クラッド層
１４を堆積させることにより光導波路１０が形成される
（図４（ｅ））。
１４を堆積させることにより光導波路１０が形成される
（図４（ｅ））。
【００２８】このようなテーパ導波路を有する光導波路
１０の形成は、フォトレジスト１８を塗布した後、１回
の露光によって形成されるので工程数の増加が抑えられ
る。
１０の形成は、フォトレジスト１８を塗布した後、１回
の露光によって形成されるので工程数の増加が抑えられ
る。
【００２９】一方、単一モード光ファイバ１５は、１０
μｍφのコア（屈折率ｎ２＝１．４６２４）１５ａとク
ラッド（屈折率ｎ１＝１．４５８）１９とで構成されて
おり、接続部端面が８°に研磨されている。光導波路１
０と光ファイバ１５とは突き合わせでＵＶ硬化樹脂によ
り接続固定される。
μｍφのコア（屈折率ｎ２＝１．４６２４）１５ａとク
ラッド（屈折率ｎ１＝１．４５８）１９とで構成されて
おり、接続部端面が８°に研磨されている。光導波路１
０と光ファイバ１５とは突き合わせでＵＶ硬化樹脂によ
り接続固定される。
【００３０】本実施の形態では、単一モードの光導波路
１０及び光ファイバ１５の接続損失は、波長１．３１μ
ｍで０．２１ｄＢ、１．５５μｍで０．１５ｄＢであ
り、従来のコア幅が一定のものに比べ、波長１．３１μ
ｍで０．０７ｄＢ、１．５５μｍで０．０９ｄＢの損失
低減を実現できた。
１０及び光ファイバ１５の接続損失は、波長１．３１μ
ｍで０．２１ｄＢ、１．５５μｍで０．１５ｄＢであ
り、従来のコア幅が一定のものに比べ、波長１．３１μ
ｍで０．０７ｄＢ、１．５５μｍで０．０９ｄＢの損失
低減を実現できた。
【００３１】図５は光導波路と光ファイバとの接続損失
を示す図であり、横軸が導波路幅を示し、縦軸が接続損
失を示す。これはテーパ導波路により広げたコア幅をパ
ラメータとしたときの単一モード光導波路と単一モード
光ファイバ間の接続損失との関係を示している。
を示す図であり、横軸が導波路幅を示し、縦軸が接続損
失を示す。これはテーパ導波路により広げたコア幅をパ
ラメータとしたときの単一モード光導波路と単一モード
光ファイバ間の接続損失との関係を示している。
【００３２】単一モード光導波路の比屈折率Δは０．５
％であり、単一モード光ファイバの比屈折率Δは０．３
％であり、コア径は１０μｍφである。図５に示した特
性から光導波路及び光ファイバの接続損失は、コア幅が
７〜１３μｍの間で低損失であることが分かる。
％であり、単一モード光ファイバの比屈折率Δは０．３
％であり、コア径は１０μｍφである。図５に示した特
性から光導波路及び光ファイバの接続損失は、コア幅が
７〜１３μｍの間で低損失であることが分かる。
【００３３】以上において、本発明によれば、光導波路
と光ファイバとの接続において、比屈折率の高い単一モ
ード光導波路の入力側或いは出力側のコアが端面に近付
くにつれ、テーパ状に徐々に広がる形状とすることによ
り接続損失の低減を実現することができる。また、テー
パ導波路の形成を、フォトリソグラフィによって光導波
路を形成すると同時に行うことにより、工程数を増加さ
せることなくテーパ導波路を形成することができる。
と光ファイバとの接続において、比屈折率の高い単一モ
ード光導波路の入力側或いは出力側のコアが端面に近付
くにつれ、テーパ状に徐々に広がる形状とすることによ
り接続損失の低減を実現することができる。また、テー
パ導波路の形成を、フォトリソグラフィによって光導波
路を形成すると同時に行うことにより、工程数を増加さ
せることなくテーパ導波路を形成することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
な優れた効果を発揮する。
【００３５】(1) 光導波路の接続部をテーパ状とするこ
とにより、製造工程を増加させることなく光ファイバと
の接続損失を低減させることができる光導波路及びその
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールの提供
を実現することができる。
とにより、製造工程を増加させることなく光ファイバと
の接続損失を低減させることができる光導波路及びその
製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュールの提供
を実現することができる。
【００３６】(2) テーパ導波路の形成を光導波路の形成
と同様のフォトリソグラフィの工程により行うので、工
程数の増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現
することができる。
と同様のフォトリソグラフィの工程により行うので、工
程数の増加にはならず、導波路素子の低コスト化を実現
することができる。
【図１】本発明の光導波路を用いた光導波路モジュール
の一実施の形態を示す分解斜視図である。
の一実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示した光導波路モジュールの平面図であ
る。
る。
【図３】（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２
のＢ−Ｂ線断面図である。
のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の光導波路の製造方法の一実施の形態を
示す工程図である。
示す工程図である。
【図５】光導波路と光ファイバとの接続損失を示す図で
ある。
ある。
【図６】従来の光導波路モジュールの分解斜視図であ
る。
る。
【図７】従来のコア径の拡大方法を説明するための説明
図である。
図である。
１０ 光導波路 １１ 基板 １２ バッファ層 １３ コア １４ クラッド層 １５ 光ファイバ
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に形成された光導波路の入力側端
面或いは出力側端面におけるコアが、各端面に近づくに
つれて横幅のみテーパ状に広がる形状であることを特徴
とする光導波路。 - 【請求項２】 上記テーパ導波路と導波路端面との間に
直線導波路が形成され、光導波路端面に研磨代を有する
請求項１記載の光導波路。 - 【請求項３】 上記テーパ導波路のテーパ広がり角が３
°以内である請求項１又は２に記載の光導波路。 - 【請求項４】 基板上に形成された光導波路の入力側端
面或いは出力側端面と光ファイバとが接続された光導波
路モジュールにおいて、上記光導波路の入力側端面或い
は出力側端面におけるコアが、端面に近づくにつれて横
幅のみテーパ状に広がる形状であることを特徴とする光
導波路モジュール。 - 【請求項５】 上記光導波路の比屈折率が光ファイバの
比屈折率よりも大きい請求項４記載の光導波路モジュー
ル。 - 【請求項６】 基板上にコア膜を形成し、フォトリソグ
ラフィ工程により該コア膜を矩形断面形状のコアに形成
し、該コアをクラッドで覆う光導波路の製造方法におい
て、上記光導波路の入力側端面或いは出力側端面におけ
るコアが、各端面に近づくにつれて横幅のみテーパ状に
広がる形状を有するテーパ導波路の形成を、光導波路を
形成するフォトリソグラフィの工程と同一工程で行うこ
とを特徴とする光導波路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11275396A JPH09297235A (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11275396A JPH09297235A (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09297235A true JPH09297235A (ja) | 1997-11-18 |
Family
ID=14594695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11275396A Pending JPH09297235A (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光導波路モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09297235A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1996
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