JPH1090565A - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents

光学素子及びその製造方法

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JPH1090565A
JPH1090565A JP9229862A JP22986297A JPH1090565A JP H1090565 A JPH1090565 A JP H1090565A JP 9229862 A JP9229862 A JP 9229862A JP 22986297 A JP22986297 A JP 22986297A JP H1090565 A JPH1090565 A JP H1090565A
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    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment

Abstract

(57)【要約】 【目的】ミラーとフィルタを含む光学ブロックを低コス
トで量産する。 【構成・作用】ガラスなどの透明材料でできたブロック
70の表面にフィルタ74とミラー76を形成する。透
明材料でできた別のブロック72をフィルタ74で貼り
合わせた後、線90,91,92に沿ってこれらのブロ
ックを切断する。これにより、ミラーとフィルタを含む
同じ構造を持った光学素子を量産できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバまたは
フォトニクス・モジュールに関するものである。とりわ
け、本発明は少なくとも光学フィルタとミラーを備えた
光学素子の製造に関するものである。
【0002】
【従来技術及びその問題点】光通信システムは、低エラ
ー・レートかつ低コストで、極めて多量の情報を長距離
に伝送するために広く使用されている。このため、フォ
トニクス・パッケージまたはモジュールといった光通信
システムのコンポーネントについてのかなりの開発がな
されてきた。フォトニクスとは、電子属性と光学属性の
両方を兼ね備えるデバイス一般のことを言う。これらの
デバイスは、電子信号に応答してコヒーレントな光を発
生するレーザ・デバイスや光に応答して電子信号を発生
する光検出器であってよい。
【0003】一般に、双方向フォトニクス・モジュール
は、エッジ発光半導体レーザ及び表面検出型光検出器を
使用している(図1参照)。図1からわかるように、エ
ッジ発光レーザ11は放射角度が比較的広いので、通
常、光学結合の効率を高めるため、レンズ12がレーザ
11と光ファイバ13の間に挿入される。更に、光ファ
イバ13と光検出器15の間にもレンズ17が挿入され
るのが普通である。レンズ17を挿入することによっ
て、光ファイバ13と光検出器15の間の光学的結合効
率が向上する。フォトニクス・モジュールは双方向性モ
ジュールであるため、光ファイバ13から放出された光
ビームをレンズ17に反射し、またレンズ12からの光
ビームが光ファイバ13に到達できるようにするため、
光学フィルタ18が用いられる。もう1つの光検出器1
9が、レーザ11の後部ファセット・モニタとして用い
られる。
【0004】フォトニクス・モジュール10を作成する
に当っては、レーザ11、レンズ12、光学フィルタ1
8及び光ファイバ13は、互いに正確にあらかじめ定め
られた位置合わせ関係になければならない。更に、光フ
ァイバ13、光学フィルタ18、レンズ17及び光検出
器15は、互いに正確に予め定められたアラインメント
をとらなければならない。これを実現するため、図2に
示すように、コンポーネントを正しい位置にまた互いに
位置合わせして保持するため、一般に、固定具(fixtur
e)及び/または取り付け具(mount)が必要になる。
【0005】図2からわかるように、固定具21は、レ
ンズ12を正しい位置に、かつこれもやはり固定具21
に取り付けられるレーザ11とあらかじめ定められたア
ラインメントのとれた状態に保持するために用いられ
る。この固定具21は、更に光ファイバ13及び光学フ
ィルタ18を正しい位置に保持するもう1つの固定具2
2に結合される。レンズ17を正しい位置であって光検
出器15と位置合わせのとれた状態に保持するため、第
3の固定具20が使用される。固定具20は、光検出器
15の取り付け及び固定も行う。光検出器15は(図3
に示すように)表面検出型光検出器であるため、図2に
示すように入射光に対して垂直に固定具20に取り付け
られる。固定具20は固定具22にも結合される。レー
ザ11、レンズ12及び17、光検出器15、光学フィ
ルタ18及び光ファイバ13のアラインメントは、固定
具20〜22によって実現される。
【0006】こうしたフォトニクス・モジュールまたは
パッケージの欠点の1つは、比較的高い精度を必要とす
るため固定具の作成が高くつくということである。もう
1つの欠点は、一般に、固定具を用いてフォトニクス・
モジュールアセンブルするのに時間がかかるので、生産
性が低くなるということである。更に、フォトニクス・
モジュールのアセンブル時にアラインメントを取りまた
調整を行うための時間も必要になるかもしれない。これ
は、一般に、それほど熟練しているわけではないオペレ
ータが、必要とされる位置合わせ基準を維持しながら大
量生産を行うに当って障害になる。これらの要素は、一
般に、フォトニクス・モジュールのコスト削減の妨げと
なる。
【0007】単一のシリコン取り付け部材にいくつかの
コンポーネント(例えば、レーザ及び球面レンズ)を取
り付ける試みが、これまでになされてきた。しかし、一
般に、従来の取り付け機構を利用して取り付け部材の平
らな表面に図1〜2の光学フィルタ10のような平面光
学素子を正確に取り付けてアライメントをとるのは、取
り付け部材の平らな表面上で平面光学素子の3次元配置
を決めるのが難しいため、困難である。取り付け部材の
平らな表面に平面光学素子を取り付けるには、能動的ア
ライメントと、複雑なボンディング及びパッケージング
・ステップが必要になる。更に、取付をいっそう複雑に
するミラーのような追加光学素子も必要になることがあ
る。
【0009】
【概要】本発明によれば、単一光学素子取り付け部材に
少なくとも1つのミラーと1つの光学フィルタが低コス
トで組み込まれる。
【0010】本発明によれば、バッチ処理によって、少
なくとも1つの光学フィルタ及び1つのミラーを備えた
一体化光学素子を製造することができる。本発明によれ
ば、他の光学素子に対する光学フィルタ及びミラーのア
ライメントを正確に決めることができる。
【0011】本発明によれば、少なくとも1つのミラー
と1つの光学フィルタを、ミラーと光学フィルタとの間
の距離を製造時に正確に求めることができるように単一
の光学素子に組み込む。
【0012】以下の(1)及び(2)を含む一体化光学
素子について解説する:(1)第1と第2の側部表面を
備え、第1と第2の側部表面の間が予め定められた厚さ
になっている透明材料でできた第1のブロックと、
(2)透明材料でできた第2のブロック。第1のブロッ
クの第1の側部表面にミラーが被着されている。光学フ
ィルタは第1と第2のブロックの間に位置するように、
(1)第1のブロックの第2の側部表面と(2)第2の
ブロックにが取り付けられている。第1と第2のブロッ
クは、予め定められた角度で光学フィルタ及びミラーと
交差する前部表面及び後部表面を有している。
【0013】本発明の他の特徴及び利点については、本
発明の原理を例示した添付の図面に関連して記述される
以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【0014】
【実施例】図3は、本発明のある実施例に従って、単一
光学素子に少なくとも1つの光学フィルタ43と1つの
ミラー44が組み込まれた一体化光学素子42を備える
フォトニクス・モジュール30の平面図である。更に詳
細に後述するように、ミラー44と光学フィルタ43と
の間の距離が正確に決められるように、光学フィルタ4
3とミラー44が単一光学素子42に組み込まれる。更
に、一体化によって、フォトニクス・モジュール30の
他の光学素子に対する光学フィルタ43とミラー44の
アライメントを正確にあらかじめ決めることができる。
更に、一体化によって、バッチ処理を用いて光学素子4
2を低コストで製造することもできる。図4Aは一体化
光学素子42の透視図である。図4Bは光学素子42の
平面図と正面図である。図4C及び図4Dは、図3〜図
4Bの光学素子42の代替実施例を示す。図5〜図9
は、本発明のある実施例に従って一体化光学素子42を
製造するプロセスを示す。
【0015】図3からわかるように、フォトニクス・モ
ジュール30は双方向性フォトニクス・モジュールであ
る。こうする代わりに、フォトニクス・モジュールは双
方向性でなくてもよい。例えば、フォトニクス・モジュ
ールは三方向性または単方向性であってもよい。
【0016】フォトニクス・モジュール30には、一体
化光学素子42以外に、レーザ40、光検出器33、モ
ニタ41及び球面レンズ36及び39が含まれている。
モニタ41は、レーザ40のの後部ファセット・モニタ
として機能する光検出器である。レーザ40、光検出器
33、モニタ41及び球面レンズ36及び39は、取り
付け部材32に取り付けられている。更に、光ファイバ
31が、取り付け部材32に取り付けられたフォトニク
ス・モジュール30のコンポーネントに対して光学的に
結合される。ある実施例では、球面レンズ36及び39
は、それぞれ、ボール・レンズである。
【0017】ある実施例では、取り付け部材32は半導
体材料から造られる。取り付け部材に半導体材料を用い
ると、取り付け部材32上でのフォトニクス・モジュー
ルのコンポーネントの位置を極めて正確に決めることが
できるフォトリソグラフィック・マスキング及び異方性
エッチング・プロセスによって、取り付け部材32を処
理することができる。これによって、更に、フォトニク
ス・モジュール30を極めて小さく造ったり、バッチ処
理によってシリコン・ウェーハから造ることもできる。
【0018】取り付け部材32は、上部及び下部表面が
両方とも<100>結晶表面である<100>単結晶シ
リコンから製造するのが望ましい。このようにする代わ
りに、他の結晶半導体材料を用いて取り付け部材32を
形成することもできる。
【0019】取り付け部材32には、2つのほぼ角錐形
の空洞37及び38が含まれている。角錐形空洞37〜
38はレンズ36及び39を収容するように形成され
る。角錐形空洞37〜38は、フォトリソグラフィック
・マスキング及び異方性エッチング・プロセスを利用し
て、それぞれの側壁が取り付け部材32の<111>結
晶平面上に位置するように形成される。角錐形空洞37
〜38は、それぞれ、ほぼ正方形の開口部を備えてい
る。レーザ40が、角錐形空洞37の対角線とアライメ
ントがとれるようにして取り付け部材32の上部表面に
接着される。同様に、光検出器33が、角錐形空洞38
の対角線とアライメントがとれるようにして取り付け部
材32の上部表面に接着される。球面レンズ36及び3
9は、それぞれ、角錐形空洞37及び38の一方に納め
られる。角錐形空洞37の位置は、球面レンズ39を空
洞37に納めたとき球面レンズ39がレーザ40の焦点
に位置するように決められる。同様に、角錐形空洞38
の位置は、球面レンズ36を空洞38に納めたとき光検
出器33が球面レンズ36の焦点に位置するように決め
られる。
【0020】光学フィルタ43は、波長依存光学フィル
タである。これは、光学フィルタ43がλ1の波長の光
を通すように設計されている場合、光学フィルタ43は
λ1の波長の光だけしか通さず、λ1以外の波長を有す
る光を反射するということである。換言すれば、光学フ
ィルタ43は、λ1以外の波長を有する光に対してはミ
ラーの働きをするが、λ1の波長を備えた光に対しては
透明になる。
【0021】光ファイバ31からフォトニクス・モジュ
ールへの光路を分割するため、フォトニクス・モジュー
ル30には光学フィルタ43とミラー44が必要にな
る。この場合、レーザ40から光ファイバ31への光は
光学フィルタ43を通過するが、光ファイバ31からの
光は光学フィルタ43及びミラー44によって光検出器
33に向けて反射される。
【0022】光学フィルタ43が適正に機能するように
するため、光学フィルタ43は球面レンズ39と光ファ
イバ31の間の光路内に挿入される。更に、光学フィル
タ43は球面レンズ39に隣接して配置する必要があ
る。光学フィルタ43は、球面レンズ39及び光ファイ
バ31と光学的にアライメントがとれている必要があ
る。光学フィルタ43のこの光学的アライメントには、
一般に、ヨー(yaw)(すなわち、回転)アライメント、
ピッチ(pitch)(すなわち、垂直)アライメント及びラ
テラル(lateral)・アライメントが含まれている。ヨー
・アライメントによって、例えば、光学フィルタ43
が、レーザ40及び球面レンズ39の光学軸と適切な角
度で交差するか否かが決まる。ある実施例では、適切な
角度は45゜である。別の実施例では、適切な角度は4
5゜より大きくてもあるいは45゜未満としてもよい。
例えば適切な角度は54゜とすることができる。
【0023】ピッチ・アライメントによって、光学フィ
ルタ43が適切な角度(例えば90゜)で、取り付け部
材32の上部表面と交差するか否かが決まる。ラテラル
・アライメントによって、球面レンズ39からの光学フ
ィルタ43の距離が決まる。
【0024】同様に、適正に光を球面レンズに反射する
ため、ミラー44は球面レンズ36に隣接し、球面レン
ズ36及び光学フィルタ43とアライメントが取れるよ
うに配置する必要がある。ミラー44の光学アライメン
トにもまた、ヨー・アライメント、ピッチ・アライメン
ト及びラテラル・アライメントが含まれている。
【0025】ある実施例では、光学フィルタ43及びミ
ラー44のヨー・アライメントはクリティカルなアライ
メントであり、ピッチ・アライメント及びラテラル・ア
ライメントはそれほどクリティカルではない。このよう
にする代わりに、垂直及び/またはラテラル・アライメ
ントをクリティカルなアライメントにすることもでき
る。
【0026】以上のアライメントを単純化するため、光
学素子42は単一素子に光学フィルタ43及びミラー4
4を組み込んでいる(図4A、図4Bに示す)。光学フ
ィルタ43とミラー44の間隔は、球面レンズ36と3
9との間の距離に対応するように設定される。光学素子
42の下方部分150は、パッケージング中に取り付け
部材32の側部表面46に単に取り付けるかあるいは接
着することで、能動的アラインメントなしで光学フィル
タ43が球面レンズ39と光学的アライメントがとれま
たミラー44が球面レンズ36と光学的アライメントが
とれるようにすることができる。
【0027】ある実施例では、光学素子42の下方部分
150は、エポキシまたは他の接着剤を用いて取り付け
部材32の側部表面46に接着される。このようにする
代わりに、光学素子42の下方部分150を、他の既知
の手段によって取り付け部材32の側部表面46に取り
付けることができる。
【0028】光学フィルタ43及びミラー44を光学素
子42に組み込むことによって、パッケージング時に光
学フィルタ43及びミラー44を取り付け部材32に取
り付けるのに必要な時間が短縮される。これによって、
ミラー44と光学フィルタ43との間の距離を正確に設
定し、また光学フィルタ43及びミラー44が互いに平
行で取り付け部材32の上部表面に対して垂直になるよ
うにすることができる。これによって、更に、パッケー
ジング時における2つの素子間の能動的アライメント及
び調整が不要になる。更に、この一体化によって、光学
素子42を取り付け部材32に取り付ける際、能動的調
整を必要とすることなく、光学フィルタ43をミラー4
4をそれぞれ球面レンズ36及び39に簡単に光学的ア
ライメントをとることができる。更に、光学素子42は
低コストかつバッチ処理によって製造することができ
る。図4A、図4Bには、以下で更に詳細に後述する一
体化光学素子42を示す。
【0029】次に、図4A、図4Bを参照すると、光学
素子42の光学フィルタ43は、第1の透明なブロック
50と第2の透明なブロック52の間に配置される。第
1の透明なブロックは光学フィルタ43とミラー44の
間にあらかじめ決められたスペースを設けるために用い
られ、従ってスペーシング・ブロックと呼ぶことができ
る。第2の透明なブロックは工学フィルタ43を保護す
るために使用され、従って保護ブロックと呼ぶことがで
きる。スペーシング・ブロック50と保護ブロック52
は屈折率がほぼ同じである。光学フィルタ43には複数
の誘電体層が含まれており、誘電体スタックとも呼ぶこ
とができる。光学フィルタ43は任意の既知の方法で製
造することができる。
【0030】ある実施例では、スペーシング・ブロック
50及び保護ブロック52は、4つの矩形表面及び2つ
の平行四辺形表面を備えた平行六面体である。このよう
にする代わりに、スペーシング・ブロック50及び保護
ブロック52を他の多面体とすることもできる。
【0031】ある実施例では、光学フィルタ43は、ス
ペーシング・ブロック50の側部表面57の1つに被着
される。次に、保護ブロック52の側部表面67が、例
えば屈折率一致エポキシを用いて、光学フィルタ43に
接着される。屈折率一致エポキシは、スペーシング・ブ
ロック50及び保護ブロック52とほぼ同じ屈折率を備
えている。別の実施例では、光学フィルタ43は保護ブ
ロック52の側部表面67に被着される。次に、スペー
シング・ブロック50が側部表面57から光学フィルタ
43に接着される。
【0032】ミラー44は、スペーシング・ブロック5
0のもう1つの側部表面58に沿って形成される。この
表面は光学フィルタ43と平行であり、従ってミラー4
4が光学フィルタ43と平行になる。スペーシング・ブ
ロック50は、ミラー44が光学フィルタ43から予め
定められた距離だけ離れた位置になるように、予め定め
られた厚さになっている。この予め定められた距離は角
錐形空洞37及び38の中心間の距離にほぼ等しい。ミ
ラー44は、スペーシング・ブロック50の側部表面5
8に金属層を被着させることによって形成される。第1
の透明ブロック50の側部表面57〜58は光学的に充
分な品質を備えている。側部表面57,58が光学的に
充分な品質を持っているとは、これらの側部表面が入射
光を拡散させたりあるいは歪ませたりしないということ
を意味する。保護ブロック52の側部表面67、68も
光学的に充分な品質を持っている。
【0033】ある実施例ではミラー44は側部表面58
上の金の層である。別の実施例ではアルミニウムを利用
してミラー44が形成される。このようにする代わり
に、他の金属を用いてミラーを形成することもできる。
別の実施例ではミラー44は光学的に充分な品質の側部
表面58自体によって形成され、側部表面58には金属
層は被着されない。
【0034】ある実施例では、第2のミラー(図4A、
図4B)を保護ブロック52の側部表面68に形成する
ことができる。この第2のミラーは、光学フィルタ43
の背面によって反射された光を反射する。このようにす
る代わりに、側部表面68に単純に反射防止コーティン
グをかけて、光学フィルタ43の背面で反射された光が
光学素子42から出ていくことができるようにしてもよ
い。
【0035】更に、光学素子42が、1つの光学フィル
タと1つのミラーの一体化に限定されないという点に留
意されたい。図4C及び4Gには、2つの光学フィルタ
及びミラーを単一光学素子(すなわち、光学素子200
または300)に組み込む2つの代替実施例が示されて
いる。図4Cは、代替実施例の1つに従って、光学素子
200を示す平面図であり、図4D及び図4Eは、光学
素子200の製造プロセスを示す。図4Fは、フォトニ
クス・モジュール280における光学素子200の利用
形態を示す。
【0036】図4Cからわかるように、光学素子200
は、透明ブロック250の側部表面に被着されたミラー
243を含む。光学フィルタ244は2つの透明ブロッ
ク250及び252によって挟まれており、もう1つの
光学フィルタ245は2つの透明ブロック252及び2
53によって挟まれている。光学フィルタ244はλ1
の波長の光を通すためのものであり、光学フィルタ24
5はλ2の波長の光を通すためのものである。もう1つ
のミラーが透明ブロック247の側部表面に被着されて
いる。図4D及び図4Eは光学素子200の製造プロセ
スを示す。図4Fはフォトニクス・モジュール280に
おける光学素子200の適用例の1つを示す。
【0037】図4Fからわかるように、フォトニクス・
モジュール280には、レーザ283、モニタ284、
球面レンズ282及び286、光検出器287及びシー
ルド285が配置されている。光学素子200は取り付
け部材281の側部表面に取り付けられている。図4F
からわかるように、光学フィルタ244は、予め定めら
れた波長(例えば、λ2)の光だけを光検出器287に
到達させるために用いられる。
【0038】図4Gは、もう1つの代替実施例による光
学素子300を示す平面図である。図4Gからわかるよ
うに、光学素子300には、2つの透明ブロック350
及び351によって挟まれたミラー347と、2つの透
明ブロック350及び352によって挟まれた光学フィ
ルタ装置343が含まれている。ブロック350は主と
してスペーシング・ブロックの働きをし、ブロック35
1〜353は主として保護ブロックの働きをする。光学
フィルタ装置343には2つの光学フィルタ344及び
345が含まれている。光学フィルタの1つはλ1の波
長の光を通すフィルタであり、もう1つはλ2の波長の
光を通すフィルタである。λ2の波長の光を光学フィル
タ345に反射するため、第2のミラー346が設けら
れている。ミラー346は保護ブロック352及び35
3によって挟まれている。図4Gに示す光学素子300
は、例えば多方向性フォトニクス・モジュールに用いる
ことができる。
【0039】もう一度図4A、図4Bを参照すると、ス
ペーシング・ブロック50の前部表面60及び後部表面
62と、保護ブロック52の前部表面64及び後部表面
66に、更に、第1と第2のガラス・スライド54及び
56が取り付けられている。ある実施例では、第1と第
2のガラス・スライド54及び56はそれぞれガラスで
造られている。代替案では、第1と第2のガラス・スラ
イド54及び56はそれぞれ他のタイプの透明材料から
造られる。
【0040】第1と第2のガラス・スライド54及び5
6は、それぞれ、スペーシング・ブロック50及び保護
ブロック52のそれぞれとほぼ同じ屈折率を備えてい
る。更に、第1と第2のガラス・スライド54及び56
のそれぞれの主表面は、光学的に充分な品質である。ス
ペーシング・ブロック50及び保護ブロック52に第1
と第2のガラス・スライド54及び56を取り付けると
いうことは、ブロック50及び52の前部及び後部表面
60、62、64及び66自体は光学的に充分な品質を
備える必要がないということである。このようにするこ
とによって、光学素子42の製造時にブロック50及び
52の該表面を研磨するためのコストがかからなくな
る。
【0041】第1のガラス・スライド54は、前部表面
60及び64をカバーするため、スペーシング・ブロッ
ク50及び保護ブロック52に取り付けられる。第2の
ガラス・スライド56は、後部表面62及び66をカバ
ーするため、スペーシング・ブロック50及び保護ブロ
ック52に取り付けられる。図4A、図4Bからわかる
ように、ミラー44及び光学フィルタ43は、それぞ
れ、45゜の角度で、スペーシング・ブロック50及び
保護ブロック52の表面60、62、64及び66と交
差している。このようにする代わりに、この角度は45
゜より大きくても小さくてもよい。例えば、この角度を
約54゜とすることができる。
【0042】ある実施例では、スペーシング・ブロック
50及び保護ブロック52と第1のガラス・スライド5
4及び第2のガラス・スライド56を形成するために利
用される透明材料は、ガラスである。このようにする代
わりに、他の透明材料を利用してスペーシング・ブロッ
ク50及び保護ブロック52と第1のガラス・スライド
54及び第2のガラス・スライド56を形成することも
できる。例えば、エポキシまたは他の透明有機材料を用
いて、スペーシング・ブロック50及び保護ブロック5
2と第1のガラス・スライド54及び第2のガラス・ス
ライド56を形成することができる。
【0043】ある実施例では、第1のガラス・スライド
54及び第2のガラス・スライド56は、屈折率の整合
するエポキシを用いてスペーシング・ブロック50及び
保護ブロック52に接着される。このことは、第1のガ
ラス・スライド54及び第2のガラス・スライド56と
スペーシング・ブロック50及び保護ブロック52の接
着に用いられるエポキシの屈折率が、スペーシング・ブ
ロック50及び保護ブロック52と第1のガラス・スラ
イド54及び第2のガラス・スライド56の屈折率と一
致することを意味している。上述のように、第1のガラ
ス・スライド54及び第2のガラス・スライド56の屈
折率は、スペーシング・ブロック50及び保護ブロック
52の屈折率に一致する。このようにする代わりに、第
1のガラス・スライド54及び第2のガラス・スライド
56は、他の既知の手段によってスペーシング・ブロッ
ク50及び保護ブロック52に取り付けることもでき
る。
【0044】ある実施例では、第1のガラス・スライド
54及び第2のガラス・スライド56のうちの、スペー
シング・ブロック50及び保護ブロック52に取り付け
られない各主表面に、反射防止コーティング(図4A、
図4Bには示されていない)をかける。代替案では、第
1のガラス・スライド54及び第2のガラス・スライド
56のそれぞれの両主表面のいずれにも反射防止コーテ
ィングをかけない。更に、所望によりまた必要に応じ
て、他のコーティング(例えば、反射率の高いコーティ
ング)をかけることもできる。
【0045】図5〜図9を参照し、以下では、本発明の
一実施例による、バッチ処理を利用して図4A、図4B
の光学素子42を製造するプロセスについて更に詳細に
述べる。図5からわかるように、光学フィルタ74及び
ミラー76は第1のガラス・バー70の2つの互いに対
抗する側部表面80及び82に沿って形成される。ガラ
ス・バー70は、側部表面80と82の間に予め定めら
れた厚さを備えている。
【0046】次に、第2のガラス・バー72が、屈折率
の一致するエポキシを用いて光学フィルタ74に接着さ
れ、これにより光学フィルタ74はガラス・バー70と
71の間に挟まれる(図6参照)。第1及び第2のバー
70及び72は、屈折率が同じであり、屈折率の一致す
るエポキシは、第1及び第2のバー70及び72と同じ
屈折率を有している。このようにする代わりに、他の透
明材料を用いてバー70及び72を製造することもでき
る。例えば、エポキシまたは他のタイプの有機材料を用
いてバー70及び72を形成することもできる。
【0047】ある実施例では、光学フィルタ74は、特
定の波長の光を通す1つの光学フィルタを含む。別の実
施例では、光学フィルタ74は、夫々特定の波長の光を
通す2つの光学フィルタを含む。これは、側部表面80
に2つの異なる光学フィルタ・スタックを被着すること
によって実現される。ここで、各スタックは側部表面8
0の一部に被着される。このようにする代わりに、光学
フィルタ74に夫々特定の波長を通す3つ以上のフィル
タを含むこともできる。
【0048】更に、ミラー76に第3のガラス・バー
(図示せず)を接着し、ミラー76が2つのガラス・バ
ーによって挟まれて、損傷を受けないようにすることが
できる。更に、第2のガラス・バー72の表面83に第
2のミラー(やはり、図示せず)を形成し、更に第2の
ガラス・バー72と第2のミラーに接着される第4のガ
ラス・バー(図示せず)によって挟むこともできる。
【0049】もう1度図5及び図6を参照すると、第1
及び第2のガラス・バー70及び72は、夫々6つの矩
形表面を備えた六面体であることが望ましい。このよう
にする代わりに、ガラス・バー70の側部表面80及び
82が互いに平行である限り、第1及び第2のガラス・
バーを他の多面体形状にすることもできる。
【0050】図6からわかるように、次に、接着された
第1と第2のバー70及び72を切断することによっ
て、いくつかの平行線90〜92に沿っていくつかの一
体化フィルタ/ミラー素子(例えば、一体化フィルタ/
ミラー素子100、101)が得られる。平行線90〜
92によって、一体化フィルタ/ミラー素子のそれぞれ
に関するヨー・アライメント及びピッチ・アライメント
が決まる。平行線90〜92は、45゜の角度で光学フ
ィルタ74及びミラー76のそれぞれと交差する。この
ようにする代わりに、また上で述べたように、平行線9
0〜92は光学フィルタ74及びミラー76の夫々と別
の角度をなすようにすることもできる。平行線90〜9
2は、各一体化フィルタ/ミラー素子の切断表面間にお
ける厚さが予め定められた値になるように、間隔があけ
られている。図7には、一体化フィルタ/ミラー素子1
00が示されている。
【0051】図6及び図7を参照すると、接着された第
1と第2のバー70及び72は、例えばダイシング・ソ
ー(図示せず)を用いて切断することができる。これに
よって、各一体化フィルタ/ミラー素子の切断表面(一
体化フィルタ/ミラー素子100の切断表面110及び
111のような)は粗くなるので、光学的に充分な品質
にはなっていない。切断表面の粗さをなくすため、屈折
率の一致するエポキシを用いて、第1と第2のガラス・
スライド(例えば、ガラス・スライド120及び12
1)を各一体化フィルタ/ミラー素子の切断表面のそれ
ぞれに接着する。エポキシによって切断表面とそれぞれ
のガラス・スライドのギャップが充填される。その結
果、各一体化フィルタ/ミラー素子(例えば、一体化フ
ィルタ/ミラー素子100)の切断表面を研磨する必要
がなくなる。これによって、一体化フィルタ/ミラー素
子の製造に関するコストが最小限に抑えられる。このよ
うにする代わりに、ガラス・スライドを切断表面に接着
しないようにすることもできる。この場合、(研磨プロ
セスのような)他の既知の手段を利用して光学的に充分
な品質の切断表面を造ることができる。
【0052】図7〜図9からわかるように、ガラス・ス
ライド120〜121には反射防止コーティング(すな
わち、コーティング122及び123)をかける。その
代わりに、各ガラス・スライド120〜121に他のタ
イプのコーティングをかけることもできる。更に、ガラ
ス・スライド120〜121のそれぞれに、選択的に異
なるコーティングをかけることができる。図8は、ガラ
ス・スライド120、121が接着された一体化フィル
タ/ミラー素子100を示す平面図である。次に、光学
フィルタ74及びミラー76に対して垂直ないくつかの
平行線(例えば、図9のライン130a〜130c)に
沿って一体化フィルタ/ミラー素子100を切断するこ
とによって、それぞれ図4A、図4Bの光学素子42と
することが可能ないくつかの同一の光学素子(例えば、
光学素子100a〜100d)が得られる。以上で、低
コストで大量かつ高精度な、図4A、図4Bの光学素子
42の完全な製造プロセスが示される。
【0053】コスト削減については、下記のように説明
できる。光学フィルタ74とミラー76を一体化するこ
とによって、それぞれ光学素子42と同一のN個の光学
素子をもたらすM個の一体化フィルタ/ミラー素子が得
られるものと仮定すると、光学フィルタ74及びミラー
76を一体化するコストはM×N分の1になる。同様
に、光学フィルタ74とミラー76のアライメントを設
定するコストもM×N分の1になる。この結果、バッチ
処理のために、各光学素子の製造コストが大幅に低下す
る。
【0054】図10は、図9の一体化フィルタ/ミラー
素子100の切断の別の実施例を示す。図10からわか
るように、フィルタ/ミラー素子400には、ミラー4
01及び404と、光学フィルタ402及び403が含
まれている。次に、いくつかの平行な切断線(例えば、
切断線411及び412)に沿ってフィルタ/ミラー4
00を切断することによって、例えば一体化光学素子4
00aが得られる。図10からわかるように、切断線4
11及び412は、例えば8゜の角度で水平線410と
交差する。水平線410はミラー及び光学フィルタ40
1〜404に対して垂直である。このため、図11から
わかるように、光学フィルタ及びミラー401〜404
は、それぞれ切断線411及び412に沿った一体化光
学素子400aの切断表面に対して8゜の角度で傾斜す
る。図11は、一体化光学素子400aの正面図を示
す。
【0055】このようにする代わりに、この角度は、8
゜より大きくても小さくてもよい。例えば、この角度を
12゜または0゜とすることができる。
【0056】図11〜図13には、フォトニクス・モジ
ュール500の取り付け部材501に結合された一体化
光学素子400aが示されている。図11は正面図であ
り、図12はフォトニクス・モジュール500の側面図
である。図13はフォトニクス・モジュール500の平
面図である。図11〜13からわかるように、傾斜した
光学フィルタ及びミラー401〜404は、光検出器5
02の光学軸を高くするのを助ける。
【0057】以上では、本発明の特定の実施例に関する
説明を行ってきた。しかし、当該技術の熟練者には明ら
かなように、本発明のより一般的な精神及び範囲を逸脱
することなく、さまざまな修正及び変更を加えることが
できる。従って、本明細書及び図面は制限ではなく例示
を意味するものとみなされなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】先行技術による双方向性フォトニクス・モジュ
ールの概略図。
【図2】図1の双方向性フォトニクス・モジュールのパ
ッケージを示す側断面図。
【図3】本発明のある実施例に基づき、光学フィルタと
ミラーを一体化した一体化光学素子を備える双方向性フ
ォトニクス・モジュールの平面図。
【図4A】図3の一体化光学素子を示す図。
【図4B】図3の一体化光学素子を示す図。
【図4C】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図4D】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図4E】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図4F】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図4G】図3〜図4Bの一体化光学素子の更に他の実
施例を示す図。
【図5】バッチ処理を利用して、図3〜図4Bの一体化
光学素子を製造するプロセスを示す図。
【図6】バッチ処理を利用して、図3〜図4Bの一体化
光学素子を製造するプロセスを示す図。
【図7】バッチ処理を利用して、図3〜図4Bの一体化
光学素子を製造するプロセスを示す図。
【図8】バッチ処理を利用して、図3〜図4Bの一体化
光学素子を製造するプロセスを示す図。
【図9】バッチ処理を利用して、図3〜図4Bの一体化
光学素子を製造するプロセスを示す図。
【図10】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図11】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図12】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【図13】図3〜図4Bの一体化光学素子の他の実施例
を示す図。
【符号の説明】
30:フォトニクス・モジュール 31:光ファイバ 32:取り付け部材 33:光学検出器 36:球面レンズ 37、38:角錐形空洞 39:球面レンズ 40:レーザ 41:モニタ 42:光学素子 43:光学フィルタ 44:ミラー 50:スペーシング・ブロック 52:保護ブロック 54、56:ガラス・スライド 57、58:スペーシング・ブロックの側部表面 60、64:スペーシング・ブロックの前部表面 62:スペーシング・ブロックの後部表面 66:保護ブロックの後部表面 67、68:保護ブロックの側部表面 70:第1のガラス・バー 72:第2のガラス・バー 74:光学フィルタ 76:ミラー 80、82:第1のガラス・バーの側部表面 83:第1のガラス・バーの表面 100:一体化フィルタ/ミラー素子 110、111:切断表面 120、121:ガラス・スライド 122、123:コーティング 200:光学素子 221:取り付け部材 243:ミラー 244、245:光学フィルタ 247、250、252:透明ブロック 280:フォトニクス・モジュール 281:取り付け部材 282:球面レンズ 283:レーザ 285:シールド 286:球面レンズ 287:光検出器 300:光学素子 343:光学フィルタ装置 344、345:光学フィルタ 350:スペーシング・ブロック 351、352、353:保護ブロック 400:フィルタ/ミラー素子 401:ミラー 402、403、404:光学フィルタ 500:フォトニクス・モジュール 501:取り付け部材 502:光検出器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】以下のステップ(A)ないし(C)を設
    け、一体化光学素子を製造する方法: (A)透明材料でできた第1のブロックの第1の側部表
    面と第2の側部表面に、それぞれ、光学フィルタ及びミ
    ラーを設ける:前記第1の側部表面と前記第2の側部表
    面の間の厚さは予め定められた値を取る; (B)前記光学フィルタに透明材料でできた第2のブロ
    ックの第1の側部表面を取り付け、前記光学フィルタが
    前記第1のブロックと前記第2のブロックの間に位置す
    るようにする; (C)前記第1のブロックと前記第2のブロックを切断
    し、前記第1のブロックと前記第2のブロックの前部切
    断表面及び後部切断表面のそれぞれが予め定められた角
    度で前記光学フィルタ及び前記ミラーと交差するように
    する。
  2. 【請求項2】前記前部切断表面と前記後部切断表面に対
    して、それぞれ、透明材料の第1と第2のシートを取り
    付けるステップを設けたことを特徴とする請求項1に記
    載の方法。
  3. 【請求項3】バッチ処理によって一体化光学素子を生産
    するため、90゜±αに等しい角度で前記光学フィルタ
    及び前記ミラーと交差する複数のラインのそれぞれに沿
    って切断するステップを設け、 前記αが0゜〜12゜の範囲内であり、 前記予め定められた角度が約45゜であることを特徴と
    する請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】第1のシートと第2のシートのそれぞれの
    第2の主表面に少なくとも1つのコーティングをかけ、 前記第1のシートと前記第2のシートのそれぞれの第2
    の主表面が光学的に充分な品質であり、 前記第1のシートと前記第2のシートのそれぞれの第1
    の主表面と平行であることを特徴とする請求項1に記載
    の方法。
  5. 【請求項5】以下のステップ(I)と(II)を設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の方法: (I)前記第2のブロックの第1の側部表面から予め定
    められた距離をあけた第2の側部表面に第2の光学フィ
    ルタを取り付ける; (II)前記第2の光学フィルタに透明材料でできた第
    3のブロックの第1の側部表面を取り付け、前記第2の
    光学フィルタを前記第2のブロックと前記第3のブロッ
    クの間に位置せしめる。
  6. 【請求項6】前記ステップ(A)は、 前記第1のブロックの第1の側部表面に複数の光学フィ
    ルタを設けるステップと、 前記第2のブロックの第1の側部表面に、第2のミラー
    と前記複数の光学フィルタが平行になるように前記第2
    のミラーを設けるステップを含むことを特徴とする請求
    項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】以下の(A)ないし(D)を設けた一体化
    光学素子: (A)第1の側部表面と第2の側部表面を備え、前記第
    1の側部表面と前記第2の側部表面の間が予め定められ
    た厚さになっている透明材料でできた第1のブロック; (B)透明材料でできた第2のブロック (C)前記第1のブロックの前記第1の側部表面に設け
    られたミラー; (D)前記第1のブロックの第2の側部表面と前記第2
    のブロックの第1の側部表面に設けられ、前記第1のブ
    ロックと前記第2のブロックの間に位置する光学フィル
    タ前記第1のブロックと前記第2のブロックの前部切断
    表面及び後部切断表面が、予め定められた角度で前記光
    学フィルタ及び前記ミラーと交差する。
  8. 【請求項8】それぞれ、前部切断表面及び後部切断表面
    に取り付けられた透明材料でできた第1のシート及び第
    2のシートと、 前記第1のシート及び前記第2のシートのそれぞれの第
    1の主表面にかけられたコーティングとを設け、 前記第1のシート及び前記第2のシートのそれぞれの第
    1の主表面が光学的に充分な品質であるとともに、 前記第1のシート及び前記打2のシートのそれぞれの前
    記第1の主表面が前記第1のブロック及び前記第2のブ
    ロックの前記前部切断表面及び前記後部切断表面に取り
    付けられた前記第1のシート及び前記第2のシートのそ
    れぞれの第2の主表面に対して平行であることを特徴と
    する請求項7に記載の一体化光学素子。
  9. 【請求項9】前記光学フィルタは、第1のブロックの第
    2の側部表面に設けられ、それぞれ特定の波長の光を通
    す複数の光学フィルタを含み一体化光学素子は、前記第
    2のブロックの第1の側部表面から離れた前記第2のブ
    ロックの第2の側部表面に設けられ、前記複数の光学フ
    ィルタに対して平行な第2のミラーを含むことを特徴と
    する請求項7に記載の一体化光学素子。
  10. 【請求項10】前記光学フィルタ及び前記ミラーが、9
    0゜±α(αは0゜〜12゜の範囲内)の角度で前記第
    1及び第2のブロックのそれぞれの上部表面及び下部表
    面と交差することを特徴とする先行請求項7〜9のいず
    れかに記載の一体化光学素子。
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