JPH1048479A - 光接続装置 - Google Patents

光接続装置

Info

Publication number
JPH1048479A
JPH1048479A JP20000596A JP20000596A JPH1048479A JP H1048479 A JPH1048479 A JP H1048479A JP 20000596 A JP20000596 A JP 20000596A JP 20000596 A JP20000596 A JP 20000596A JP H1048479 A JPH1048479 A JP H1048479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
substrate
optical fiber
groove
core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP20000596A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Mori
一男 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP20000596A priority Critical patent/JPH1048479A/ja
Publication of JPH1048479A publication Critical patent/JPH1048479A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に形成された光導波路や発光、受光素
子等の光素子と、これに隣接して基板に固定された光フ
ァイバとの高効率な光結合に好適な光接続装置を得る。 【解決手段】 Si(100)基板1上に光導波路2が
形成されており、その端部に隣接して形成されたV溝
(V型ガイド溝)3上に、先端クラッド部をV溝3の端
部(111)結晶面5の傾斜角、54.7°に合せて円
錐面(テーパー角約109.4°)6に研磨加工した光
ファイバ4が、そのクラッド傾斜面6とV溝3の端部
(111)結晶面5とが接触するように固定されてい
る。これによって光ファイバ4のコア端部を自由に光導
波路2端部に近づけることができるようになり、高い結
合効率が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光導波路や発光素子、受
光素子などの光素子と光ファイバとの高効率な光結合に
好適な光接続装置に関し、特に光素子が形成されている
基板上に光ファイバを固定結合するための構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、Si基板上に形成された光素子と
光ファイバとを光学的に結合するための光接続装置とし
て、例えば光素子としての光導波路を形成したSi基板
に異方性化学エッチングを用いてV型の溝を位置決め形
成し、これに光ファイバを固定して結合させる方法が広
く知られている。図5はその一例であり、Si基板11
上に光導波路12と光ファイバ14を支持するV溝13
が形成されている。V溝13の加工には簡便に高精度微
細加工が行える異方性化学エッチングを利用する。Si
基板11の結晶面には(100)面を用い、V溝13は
2つの(111)面より構成される。そして、このV溝
13に光ファイバ14の端部を内装し、かつ固定する。
これにより、V溝13に対して光ファイバ14はそのコ
アを光導波路12に対して軸合わせした状態での固定が
実現される。
【0003】しかしながら、このようにSi基板に異方
性化学エッチングを用いて形成されるV溝は、その光導
波路側の終端部に(111)結晶面15(傾き角度θ=
54.7°)が形成される。このため、この終端部(1
11)結晶面15が光ファイバ14の先端面の周縁部と
干渉され、光ファイバの先端面を光導波路12に近づけ
ることが出来なくなる。例えば、市販の外径125μm
の光ファイバを用いた場合、光導波路12と光ファイバ
14との間隔は約40μmにも開いてしまう。このた
め、光導波路12と光ファイバ14との光結合効率は極
端に小さくなってしまうという問題が生じている。
【0004】この問題を解決するために、例えば特開平
1−126608号公報では、図6のようにV溝13の
終端部にほぼ垂直の壁を持つ凹型の溝16を設けた技術
が提案されているまた、この垂直の壁を形成するため
に、特開平1−94305号公報では凹溝に代えて基板
に垂直方向の穴を開設する技術も提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これらの公報に提案さ
れている技術では、光ファイバの先端面を凹溝や穴の端
面に当接させることが可能であるため、光ファイバを光
導波路等の光素子に近接させることが可能となり、前記
した光結合効率を改善する上では有効となる。しかしな
がら、V溝13の終端部にほぼ垂直の壁を持つ凹型の溝
16を設ける技術では、この様な高精度でかつ100μ
m近い深い溝や穴を加工するには、例えば高性能なドラ
イエッチング装置が必要であり,しかも硬いSi基板の
加工速度は極めて遅いため、装置にもよるが加工には数
〜数十時間もかかるなど、量産性の面で問題があり、実
用的ではないという問題がある。
【0006】本発明の目的は加工を容易なものとし、か
つ光導波路や発光素子、受光素子などの光素子と光ファ
イバとの高効率な光結合に好適な光接続装置を実現する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に形成
した光素子と、この光素子に隣接する位置の前記基板上
に形成したガイド溝上に固定される光ファイバとを互い
に対向配置させて光学的に結合させてなる光接続装置に
おいて、前記光ファイバの先端面が前記ガイド溝の端部
に生じている傾斜面の角度に合わせて円錐状に加工され
ていることを特徴とする。すなわち、光ファイバは中心
位置のコアと、このコアの周囲に設けられているクラッ
ドとで構成され、前記クラッド部分の少なくとも一部が
円錐状に加工してあり、この円錐状の端面がガイド溝の
端部の傾斜面に当接されるように構成する。この場合、
コアの端面はファイバ軸に対して垂直な平面として、あ
るいはコアの端面がレンズ作用を有する曲面として形成
される。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施形
態の分解斜視図であり、図2(a)〜(c)はその正面
図、平面図、右側面図である。この実施形態では、Si
(100)基板1上に形成した光導波路2と、Si基板
上に形成されたガイド溝としてのV溝3上に固定した光
ファイバ4との光接続に本発明を適用した例を示してい
る。前記光導波路2の端部に隣接して形成されたV溝3
は、Si(100)面方位基板上に異方性化学エッチン
グを用いて2つの(111)側壁からなるV型の溝を形
成している。このため、V溝の側面はもとより、その終
端部の(111)結晶面(以下、終端面)5は、このエ
ッチング方位によって、Si基板の上面に対して54.
7゜で傾斜された斜面として形成されることになる。な
お、Siは硬く丈夫であるため基板として適しており、
かつV溝3を形成するための異方性化学エッチング方法
はSi基板1の(100)面と(111)面とのエッチ
ング速度差を非常に大きくでき精密加工に最適である。
【0009】そして、このV溝3内に固定する光ファイ
バ4は、その先端面を円錐台状に研磨しており、この円
錐面6が前記V溝3の終端面5に密接されるように形成
している。すなわち、光ファイバ4の先端クラッド部4
bをV溝3の終端面5の傾斜角54.7゜に合せてテー
パ角約109.4°に研磨加工している。また、コア4
aは研磨しておらず、平坦面として形成している。した
がって、光ファイバ4の先端面の円錐面6をV溝の終端
面5に密接させることで、光ファイバ4の先端面を光導
波路2の終端部に一層近接させることが可能となり、コ
アの先端面を光導波路に近接ないし接触させることが可
能となる。これによって光ファイバ4のコア端部と光導
波路2との間の光結合の効率を高めることが可能とな
る。
【0010】ここで、光導波路2の形成材料としては誘
電体、半導体、磁性体等の色々のものを適用することが
可能であるが、損失特性および光ファイバとの整合性に
優れているという点で石英系ガラスが最も一般的に用い
られる。石英光導波路の形成方法としては、例えば石英
系ガラス膜の化学気相堆積とフォトリソグラフィおよび
ドライエッチングによるパターニングを組み合わせた方
法が一般的であるが、石英系液状物質の塗布と焼結によ
る簡便な方法も選択できる。また損失は大きいが取り扱
いが容易で加工性も良いポリマー系光導波路を選択する
ことも出来る。またSi基板上にヘテロエピタキシャル
成長した半導体層を光導波路に加工しても良い。
【0011】また光ファイバ4をSi基板1のV溝3上
に機械的に挿入するだけで安定に保持でき、精密かつ再
現性良く位置も決まる。なお実際にはクラッド傾斜加工
部の角度をV溝3の終端面5に完全に合せることは難し
いが、その程度は数度程度であり、光ファイバ4を光導
波路2に近接させる効果としては十分なものが得られ
る。そして、この様な光ファイバ先端の研磨加工には市
販の小型かつ安価な装置を用いることができ、またバッ
チ処理が可能で研磨時間も数分程度と短く、従って高性
能かつ高価なドライエッチング装置なども必要なく、容
易にかつ安価に製造を行うことが可能となる。
【0012】なお、この実施形態では、光導波路をSi
基板上に形成する場合を例に説明したが、別の基板に作
製した光導波路チップをV溝を形成したSi基板上にボ
ンディングして固定しても良い。または別の基板に作製
した光導波路をSi基板上に転写する、または別の基板
に作製した光導波路構造をSi基板上に転写後、後プロ
セスで光導波路に加工しても良い。
【0013】図3(a)は本発明をSi基板上にフリッ
プチップボンディングした半導体レーザ素子とV溝上に
固定した光ファイバとの光接続に適用した場合の一例と
しての装置構成を示している。この実施形態では、光フ
ァイバ4の先端のクラッド部分を円錐面6として研磨加
工することで、光ファイバの先端面をV溝3の終端面5
に近接させることは第1の実施形態と同じである。一
方、電極パッド7によりSi基板1上に搭載されレーザ
素子8は大きなビーム放射角度を持つため、図3(b)
に拡大図示するように光ファイバの先端面におけるコア
4aの先端面を球面9として加工してレンズ作用を持た
せてある。この場合はコア先端面における球面9のレン
ズ作用による光の集束効果により、レーザ素子8の端面
とV溝3の端部との間隔を調節することでレーザ素子8
の端面と光ファイバ4のコア先端面との間隔を、最も高
い結合効率が得られる位置に設定することができる。
【0014】図4は本発明の第3の実施形態を示してお
り、Si基板1上に形成した薄膜半導体レーザ素子10
とV溝3上に固定した光ファイバ4との光接続に適用し
た場合の一例としての装置構成である。この構成では、
光ファイバ4の先端のクラッド部分を円錐面6に研磨加
工した上で、さらにコア先端面を球面9に加工すること
でレンズ作用を持たせる点は、第2の実施形態と同じで
ある。この実施形態では、薄膜状のレーザ素子10は例
えば化合物半導体基板上に形成したレーザ構造層部分の
みをSi基板上に転写形成した後、後プロセスで例えば
リッジ型ストライプ構造等に加工することで形成でき
る。その他、Si基板上に直接化合物半導体レーザ構造
層をヘテロエピタキシャル成長してレーザ素子に加工す
る方法もあるが、現状では高品質な結晶を得ることが困
難である。このように、基板がSiである場合などは、
特に発光、受光素子など一般に化合物半導体材料からな
る光素子を直接形成することは結晶品質の確保などの点
から難しい。その様な場合には別の化合物半導体基板上
に形成した光素子構造層部分のみをSi基板上に分離転
写した後、後プロセスで加工してSi基板上に光素子を
形成すれば良く、直接形成する場合と同様に光素子と光
ファイバとの光軸合せをプロセスレベルの精密さでウエ
ハ一括で行うことが出来る。
【0015】ここで、化合物半導体基板上に形成したレ
ーザ構造層をSi基板上に転写する方法としては例えば
結晶同士を原子レベルで張り合わせる直接接合法などが
用いられる。化合物半導体基板の除去は、例えばレーザ
構造層との間に選択エッチング層を挿入しておくことで
容易に行える。レーザ構造層のSi基板上への固定をフ
ァンデルワールス力で行う方法もあるが、この場合はS
i基板とレーザ素子間の導電性は確保しにくい。レーザ
構造層をレーザ素子に加工後、化合物半導体基板を除去
してSi基板上に転写する方法もあるが、この場合の光
軸合せは実施例2で説明したフリップチップボンディン
グによる方法と同様に個別に行う必要がある。
【0016】なお、前記各実施形態では、Si(10
0)面方位基板上にV溝を形成する場合について説明し
たが、光ファイバを精密に固定できれば(100)面か
ら特定方向に傾斜させた面方位基板や、別の面方位の基
板を用いても良い。この場合も光ファイバ用ガイド溝の
端部の傾斜角に合せて光ファイバの先端クラッド部分を
研磨加工すれば良い。あるいは、Si以外の素材からな
る基板を用いた場合でも、光ファイバ固定用に形成した
溝端部に何らかの理由で一定の傾斜面が存在する場合は
本発明を適用することが可能である。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光ファイ
バの端面を、ガイド溝の端部の傾斜面に合わせて円錐状
に形成しているので、光ファイバの円錐面をガイド溝の
傾斜面に当接させることが可能となり、光ファイバの端
面を光素子に近接した状態に固定することが可能とな
る。これにより、光素子と光ファイバとを近接状態に対
向配置でき、光素子と光ファイバとの高効率な光結合に
好適な光接続装置が実現できる。したがって、ガイド溝
に垂直面を形成する必要がなく、ガイド溝の形成工程が
簡略化でき、かつ製造を容易にして、光結合効率の高い
光接続装置の実現が可能となる。また、光ファイバのコ
アの端面を曲面に形成してレンズ作用をもたせること
で、光素子との光結合効率を更に高めることが可能とな
る。さらに、光素子を転写法により形成することで、製
造プロセスの簡易化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の光接続装置を示す部
分分解斜視図である。
【図2】第1の実施形態の組み立て状態の正面図、平面
図、右側面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の光接続装置を示す正
面図とその拡大図である。
【図4】本発明の第3の実施形態の光接続装置を示す正
面図である。
【図5】従来の光接続装置の一例を示す正面図である。
【図6】従来の光接続装置の他の例を示す正面図であ
る。
【符号の説明】
1 Si(100)基板 2 光導波路 3 V溝 4 光ファイバ 5 終端部の(111)結晶面 6 円錐面 7 電極パッド 8 レーザ素子 9 球面 10 薄膜レーザ素子

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に形成した光素子と、この光素子
    に隣接する位置の前記基板上に形成したガイド溝上に固
    定される光ファイバとを互いに対向配置させて光学的に
    結合させてなる光接続装置において、前記光ファイバの
    先端面が前記ガイド溝の端部に生じている傾斜面の角度
    に合わせて円錐状に加工されていることを特徴とする光
    接続装置。
  2. 【請求項2】 光ファイバは中心位置のコアと、このコ
    アの周囲に設けられているクラッドとで構成され、前記
    クラッド部分の少なくとも一部が円錐状に加工してある
    請求項1の光接続装置。
  3. 【請求項3】 コアの端面はファイバ軸に対して垂直な
    平面である請求項2の光接続装置。
  4. 【請求項4】 コアの端面がレンズ作用を有する曲面状
    に形成されてなる請求項2の光接続装置。
  5. 【請求項5】 前記基板がSiであり,前記ガイド溝を
    異方性化学エッチングにより加工してなる請求項1ない
    し4のいずれかの光接続装置。
  6. 【請求項6】 光素子は、前記基板とは異なる第二の基
    板上に形成した光素子構造層部分のみを前記基板上に分
    離転写した後、後プロセスで加工して形成してある請求
    項1ないし5のいずれかの光接続装置。
JP20000596A 1996-07-30 1996-07-30 光接続装置 Pending JPH1048479A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20000596A JPH1048479A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 光接続装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20000596A JPH1048479A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 光接続装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1048479A true JPH1048479A (ja) 1998-02-20

Family

ID=16417217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20000596A Pending JPH1048479A (ja) 1996-07-30 1996-07-30 光接続装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1048479A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006276081A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 導波路の接続構造および光分岐結合素子
CN100412587C (zh) * 2005-12-31 2008-08-20 中国科学院物理研究所 单模透镜光纤与平板脊形波导的有源对准固定装置及方法
WO2017135099A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 古河電気工業株式会社 光ファイバと半導体レーザとの光結合構造
CN107037546A (zh) * 2015-07-23 2017-08-11 福州高意通讯有限公司 一种光纤阵列与pd阵列的耦合结构

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006276081A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Tokyo Univ Of Agriculture & Technology 導波路の接続構造および光分岐結合素子
JP4528970B2 (ja) * 2005-03-28 2010-08-25 国立大学法人東京農工大学 導波路の接続構造および光分岐結合素子
CN100412587C (zh) * 2005-12-31 2008-08-20 中国科学院物理研究所 单模透镜光纤与平板脊形波导的有源对准固定装置及方法
CN107037546A (zh) * 2015-07-23 2017-08-11 福州高意通讯有限公司 一种光纤阵列与pd阵列的耦合结构
WO2017135099A1 (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 古河電気工業株式会社 光ファイバと半導体レーザとの光結合構造
US10670819B2 (en) 2016-02-04 2020-06-02 Furukawa Electric Co., Ltd. Optical coupling structure between optical fiber and semiconductor laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5907650A (en) High precision optical fiber array connector and method
US6118917A (en) Optical fiber passive alignment apparatus using alignment platform
US5357593A (en) Method of attaching optical fibers to opto-electronic integrated circuits on silicon substrates
JP5131856B2 (ja) 薄型soicmos光電集積回路内への広帯域光学結合
US6879757B1 (en) Connection between a waveguide array and a fiber array
JPH0894891A (ja) 光電素子と光ガイドの結合装置
JP2006058369A (ja) 光部品とその接続方法、及び光モジュール
US6847764B2 (en) Optical interconnect having alignment depression
US20030063861A1 (en) Precisely configuring optical fibers and other optical elements using an apertured wafer positioner
US6597843B2 (en) Fiber pivot for optical alignment
JPH1048479A (ja) 光接続装置
EP0846966A2 (en) Optical waveguide
WO2002073269A2 (en) Optical coupling for mounting an optical fibre on a substrate
JPH1048454A (ja) 光ファイバの位置決め・保持方法及び装置
JP2003202464A (ja) 光ファイバーとその回転位置決め方法およびその加工方法
US20020131715A1 (en) Optical coupling
JPS6068301A (ja) 光デバイスの装着方法
JPH10111426A (ja) 光ファイバ結合器
JP3758762B2 (ja) 光接続部品
JP3221172B2 (ja) 光結合装置
JPH1184181A (ja) 光結合器
JPS5936214A (ja) 球レンズ付きフアイバアレイ
JPH0593824A (ja) 光コネクタ及びその製造方法
JPS58176612A (ja) 単一偏波光フアイバの接続方法
JPS61166504A (ja) 光回路デバイス