JPH1090577A

JPH1090577A - 光学素子取り付け方法

Info

Publication number: JPH1090577A
Application number: JP9231640A
Authority: JP
Inventors: Gary R Trott; ゲリー・アール・トロット; Kent W Carey; ケント・ダブリュー・キャリー; Long Yang; ロン・ヤン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2017-08-28
Also published as: EP0826992A3; EP0826992A2; US5862283A; EP0826992B1; DE69731044T2; DE69731044D1; JP3168297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバまたはフォトニクス・モジュールに
おいて、取り付け部材上に平面光学コンポーネントを組
み立てる際に、比較的高い精度を必要とするため、固定
具の製造が高くつき、さらにこの固定具を用いて、フォ
トニクス・モジュールをアセンブルおよび調整するのに
時間がかかり生産効率が低くなる。本発明の目的は、取
り付け部材に対する平面光学コンポーネントの位置決め
及び組み立てを正確かつ制御可能に行うことである。【解決手段】複数のボールを取り付け部材に配置し幾何
学的平面を正確に形成する。次に、取り付け部材の各ボ
ールに押し当てて、平面光学コンポーネントを配置し、
平面光学コンポーネントを取り付け部材に形成された幾
何学的平面に沿った位置で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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。さらに詳細
には、本発明は、取り付け部材上に平面光学コンポーネ
ント（例えば、ミラーまたは光学フィルタ）を正確に組
み立てることに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信システムは、エラー・レートの低
い、低コストによる、極めて多量の情報の長距離伝送に
おいて広く利用されている。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
コンポーネントが、かなり開発されてきた。フォトニク
スは、一般に、電子属性と光学属性の両方を共有する素
子を表している。これらの素子は、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素子、及び、光に応
答して、電子信号を発生する光検出器とすることが可能
である。

【０００３】図１のフォトニクス・モジュール１０のよ
うな一般的なフォトニクス・モジュールは、エッジ発光
半導体レーザ及び表面検出光検出器を利用している。図
１から明らかなように、エッジ発光レーザ１１は、放射
角度が比較的広いので、一般に、光学結合の効率を高め
るため、レーザ１１と光ファイバ１３の間にレンズ１２
が挿入される。さらに、光ファイバ１３と光検出器１５
の間にも、レンズ１７が挿入されている。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
の間における光学結合の効率が改善される。フォトニク
ス・モジュール１０は、例えば、双方向モジュールとし
て機能することができるので、フォトニクス・モジュー
ル１０に光学フィルタ１８を挿入し、所望の動作が得ら
れるように、３つの素子１１、１３、及び、１５の間に
光ビームを向けることが望ましい場合もある。

【０００４】フォトニクス・モジュール１０を製造する
場合、レーザ１１、レンズ１２、光学フィルタ１８、及
び、光ファイバ１３は、互いに正確に所定のアライメン
トをとらなければならない。さらに、光ファイバ１３、
光学フィルタ１８、レンズ１７、及び、光検出器１５
も、互いに正確に所定のアライ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
ポーネントを所定位置に互いにアライメントがとれた状
態に保持するのに、一般に、固定具及び／または取り付
け具が必要になる。

【０００５】図２から明らかなように、固定具２１は、
レンズ１２を所定の位置に、かつ、やはり固定具２１に
取り付けられるレーザ１１と所定のアライメントがとれ
た状態に保持するために用いられる。この固定具２１
は、さらに、光ファイバ１３及び光学フィルタ１８を所
定位置に保持するもう１つの固定具２２に結合される。
レンズ１７を所定の位置に、かつ、光検出器１５とアラ
イメントのとれた状態に保持するために、第３の固定具
２０が用いられる。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、表面検出光検出
器（図２に示すように）であるため、光検出器１５は、
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、また、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
イメントは、固定具２０〜２２によって実現する。

【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、一般に、比較的高い精度を
必要とするため、固定具の製造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・モジュールをアセンブルするのに時間がか
かるので、生産効率が低くなるということである。さら
に、フォトニクス・モジュールのアセンブル時における
アライメント及び調整にも、時間が必要になる可能性が
ある。これは、一般に、通常の技能レベルを備えたオペ
レータによるフォトニクス・モジュールの大量生産を妨
げ、同時に、必要なアライメント基準の維持を妨げるこ
とになる。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を制限する。

【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るのは、取り付け部材の平
らな表面上において平面光学素子の３次元配置を決める
のが難しいので、困難である。さらに、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、取り
付け部材に対する平面光学コンポーネントの位置決め及
び組み立てを正確かつ制御可能に行うことにある。

【０００９】本発明の目的は、能動的アライメントを必
要とせずに、取り付け部材に対する平面光学コンポーネ
ントの位置決め及び組み立てを正確かつ制御可能に行う
ことにある。

【００１０】本発明の目的は、取り付け部材に対する平
面光学コンポーネントの配置及び位置を精密に規定でき
るようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】取り付け部材に対して平
面光学コンポーネントを正確に取り付ける方法について
説明を行う。該方法には、複数のボールを取り付け部材
に配置し、幾何学的平面を正確に形成するステップが含
まれる。次に、取り付け部材の各ボールに押し当てて、
平面光学コンポーネントを配置し、平面光学コンポーネ
ントが、取り付け部材に形成された幾何学的平面に沿っ
た位置につくようにする。

【００１２】さらに、取り付け部材に対して平面光学コ
ンポーネントを正確に取り付けるもう１つの方法につい
て説明を行う。該方法には、取り付け部材にグルーブを
形成するステップが含まれる。次に、グルーブの少なく
とも１つの壁面に合うように、平面光学コンポーネント
の端部が整形される。次に、平面光学コンポーネントを
グルーブ内に配置し、その整形された端部がグルーブの
壁面に押し当てられた状態で納まるようにすることが可
能である。

【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及び４には、本発明の実施例の１つに従
って、取り付け部材３１に対してフォトニクス・モジュ
ール３０の平面光学素子３２を正確かつ制御可能に組み
立て、取り付ける構成が示されている。図３は、フォト
ニクス・モジュール３０の透視図であり、図４は、フォ
トニクス・モジュール３０の平面図である。この構成に
よれば、取り付け部材３１にいくつかの球面位置決めボ
ール（例えば、球面レンズ３４及び球面ボール４０及び
４１）を配置して、幾何学的平面５５が形成される。代
替案では、位置決めボールは、球形である必要はない。
例えば、各位置決めボールは、楕円形にすることも可能
である。もう１つの例として、各位置決めボールは、多
面体とすることも可能である。

【００１５】次に、各球面ボールに押し当てて、取り付
け部材３１に平面光学素子３２を配置し、平面光学素子
３２が形成された幾何学的平面５５に沿った位置につく
ようにする。この結果、取り付け部材３１に対して、平
面光学素子３２を正確かつ制御可能に取り付けることが
可能になる。図３および４に示す構成については、さら
に詳細に後述する。

【００１６】図３には、平面光学素子３２は、光学フィ
ルタとして示されている。代わりに、平面光学素子３２
は、平らな表面またはエッジを備えた他のタイプの光学
素子とすることも可能である。例えば、平面光学素子３
２は、平面ミラー、アイソレータ、または、プリズムと
することが可能である。

【００１７】実施例の１つでは、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。代替案では、フォトニクス・モジュール３０は、双
方向性としないことも可能である。例えば、フォトニク
ス・モジュール３０は、単なる単方向性フォトニクス・
モジュールとすることが可能である。

【００１８】図３および４から明らかなように、フォト
ニクス・モジュール３０には、平面光学素子３２以外
に、レーザ３８、光検出器３７、モニタ３６、及び、球
面レンズ３４および３５が含まれている。もう１つの実
施例の場合、球面レンズ３４は、光学レンズ及び球面位
置決めボールの両方の働きをする。光学フィルタ３３
は、平面光学素子３２を介して球面レンズ３４および３
５に光学的に結合される。球面位置決めボール４０及び
４１も設けられている。コンポーネント３４〜３８の全
てが、取り付け部材３１に取り付けられている。モニタ
３６は、レーザ３８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。

【００１９】実施例の１つでは、取り付け部材３１は、
＜１００＞結晶表面を備える結晶シリコンから造られ
る。以下では、このタイプのシリコンを＜１００＞シリ
コンと呼ぶことにする。取り付け部材３１にシリコンを
利用すると、約１ミクロンの公差で、取り付け部材３１
における各コンポーネントの位置及び配置を正確に決め
ることが可能なフォトリソグラフィック・マスキング及
びエッチング・プロセスによって、取り付け部材３１に
処理を施すことが可能になる。さらに、フォトニクス・
モジュール３０のサイズは、単一取り付け部材３１にコ
ンポーネントを集積するので、極めて小さくなり、一括
処理して単一シリコン・ウェーハから多数の取り付け部
材を製造することが可能である。代わりに、他のタイプ
の材料から取り付け部材３１を製造することも可能であ
る。例えば、金属またはセラミック材料を利用して、取
り付け部材３１を製造することが可能である。

【００２０】レーザ３８は、球面レンズ３４と光学的に
アライメントがとられる。光検出器３７は、球面レンズ
３５と光学的にアライメントがとられる。平面光学素子
３２は、球面レンズ３４および３５と光学的にアライメ
ントがとれる必要がある。平面光学素子３２の光学的ア
ライメントには、ヨー・アライメント(yaw alignmen
t)、ピッチ・アライメント(pitch alignment)、及び、
ラテラル・アライメント(lateral alignment)が含まれ
る。例えば、ヨー・アライメントによって、平面光学素
子３２が、適正な角度でレーザ３８及び球面レンズ３４
の光学軸と交差するか否かが決まる。実施例の１つで
は、適正な角度は４５゜である。代替実施例の場合、適
正な角度は、４５゜を超えるか、または、４５゜未満に
することが可能である。例えば、適正な角度を５４．７
とすることができる。

【００２１】ピッチ・アライメントによって、平面光学
素子３２が、所定の角度（例えば、９０゜）で取り付け
部材３１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３４および３５
からの平面光学素子３２の距離が決まる。

【００２２】取り付け部材３１に対する平面光学素子３
２の正確な配置及びアライメントを実施するため、取り
付け部材３１における平面光学素子３２の３次元位置を
正確に決める必要がある。本発明の実施例の１つによれ
ば、これは、平面光学素子３２を配置すべき幾何学的平
面を形成することによって実現される。形成される幾何
学的平面５５は、取り付け部材３１における他のコンポ
ーネントと光学的にアライメントがとられる。形成され
た幾何学的平面５５に平面光学素子を配置すると、平面
光学素子３２の正確な取り付け及びアライメントが実施
される。

【００２３】上述のように、位置決めレンズ及びボール
３４及び４０〜４１を利用して、幾何学的平面５５が形
成される。取り付け部材３１に位置決めレンズ及びボー
ル３４及び４０〜４１を正確に配置すると、幾何学的平
面５５が正確に形成される。これによって、位置決めレ
ンズ及びボール３４及び４０〜４１のそれぞれに押し当
てて、平面光学素子を取り付け部材に配置すると、必ず
形成された幾何学的平面５５内に平面光学素子３２を納
めることが可能になる。この結果、取り付け部材３１に
対する平面光学素子３２の正確な取り付け及びアライメ
ントが可能になる。

【００２４】図３及び４から明らかなように、幾何学的
平面５５を形成するため、位置決めレンズ及びボール３
４及び４０〜４１は、さまざまなサイズを備えている。
既知のように、幾何学的平面は、直線内に位置しない３
つのポイントによって形成される。位置決めレンズ及び
ボール３４及び４０〜４１が、全て同じサイズの場合、
直線（幾何学的平面ではない）だけが形成される。

【００２５】代替実施例の場合、球面レンズ３４を球面
位置決めボール及び光学レンズの両方に利用することは
できない。この場合、球面レンズ３４は、平面光学素子
３２から離して位置決めされるので、光学レンズの働き
だけしかしない。従って、球面位置決めボール４０〜４
１との幾何学的平面の形成を助けるため、球面レンズ３
４の代わりに、追加球面位置決めボールが利用される。

【００２６】実施例の１つでは、形成される幾何学的平
面５５は、取り付け部材３１の上部表面に対してほぼ垂
直である。代替実施例の場合、形成される幾何学的平面
は、垂直位置から傾斜した幾何学的平面とすることが可
能である。

【００２７】位置決めレンズ及びボール３４及び４０〜
４１のそれぞれを取り付け部材３１に正確に取り付ける
ため、取り付け部材３１に角錐形空洞５０〜５２を形成
して、位置決めレンズ及びボール４０〜４１が収容され
る。角錐形空洞５０〜５２は、それぞれ、取り付け部材
３１上におけるレンズ及びボール３４及び４０〜４１の
それぞれの位置を正確に規定する精密に形成された空洞
である。実施例の１つでは、角錐形空洞５０〜５２は正
方形の開口部を備えている。

【００２８】実施例の１つでは、取り付け部材３１が、
＜１００＞シリコンから造られる場合、角錐形空洞５０
〜５２は、取り付け部材３１にフォトリソグラフィック
・マスキング及びエッチングを施すことによって形成さ
れる。その場合、角錐形空洞５０〜５２は、ＫＯＨ（す
なわち、水酸化カリウム）エッチング液を利用して、異
方性エッチングによって形成される。異方性エッチング
の速度は、条件によっては１０００対１になる可能性が
ある。これは、シリコン取り付け部材３１に対する垂直
方向のエッチング速度が、シリコン取り付け部材３１の
＜１１１＞結晶平面に向かうエッチング速度より１００
０倍速いことを表している。換言すれば、＜１１１＞結
晶平面はエッチング・ストップの働きをする。異方性エ
ッチングによって、角錐形空洞５０〜５２のそれぞれの
エッチングを施された側壁が、取り付け部材３１の＜１
１１＞結晶平面上位に位置することになる。従って、こ
の結果として、角錐形空洞５０〜５２が正確に規定さ
れ、形成される。フォトリソグラフィック・マスキング
及びエッチングを用いることによって、約１ミクロンの
公差で空洞５０〜５２を形成することが可能になる。代
わりに、他の既知の方法を利用して、角錐形空洞５０〜
５２を形成することも可能である。

【００２９】位置決めレンズ及びボール３４及び４０〜
４１が角錐形空洞５０〜５２のそれぞれに収容される
と、位置決めレンズ及びボール３４及び４０〜４１のそ
れぞれに押し当てて、平面光学素子３２の位置決めを行
うことが可能になる。これによって、平面光学素子３２
が形成された幾何学的平面５５内に納まることになる。
この時点において、平面光学素子３２のアライメントを
とるために、能動的アライメントは必要とされない。次
に、例えば、接着剤を用いて、平面光学素子３２と取り
付け部材３１を接着することができる。代わりに、他の
既知の手段または方法によって、取り付け部材３１に対
する平面光学素子３２の接着または取り付けを実施する
ことも可能である。

【００３０】図５及び６には、図３および４の構成の代
替実施例が示されている。図５は、平面図であり、図６
は、図５のライン６−６に沿った側面図である。図３〜
６から明らかなように、図５〜６の構成には、さらに、
精密に形成された角錐形空洞６１に納められた球面プッ
シュ・ボール６０が用いられているという点を除けば、
図５〜６に示す構成は、図３および４に示す構成と同一
である。図５〜６に示すように、プッシュ・ボール６０
は、位置決めレンズ及びボール７３〜７５のそれぞれに
平面光学素子７２を押しつけ、平面光学素子７２が、球
面位置決めレンズ及びボール７３〜７５によって形成さ
れる幾何学的平面６２に沿った位置につくようにするの
を助ける。プッシュ・ボール６０は、また、平面光学素
子７２を取り付け部材７１に固定するのも助ける。プッ
シュ・ボール６０は、角錐形空洞６１内に収容される。
位置決めレンズ及びボール７３〜７５のために、角錐形
空洞６１と角錐形空洞８０〜８２は同じやり方で形成す
ることが可能である。

【００３１】図７及び８には、図５〜６の構成の代替実
施例が示されている。図７は、平面図であり、図８は、
図７のライン８−８に沿った側面図である。図５〜８か
ら明らかなように、図７〜８の構成には、さらに、取り
付け具１０１のグルーブ１００が含まれているという点
をのぞけば、図７〜８に示す構成は、図５〜６に示す構
成と同一である。用途によっては、平面光学素子１０２
の下部が、取り付け部材１０１の上部表面の下方にくる
ようにすることが必要になる場合があるので、グルーブ
１００は、平面光学素子１０２の一部を受ける。

【００３２】図８から明らかなように、グルーブ１００
の底部１１５は半円形である。実施例の１つでは、図８
に示すように、平面光学素子１０２をグルーブ１００内
に位置決めするのを助けるため、円筒形グラス・ファイ
バ１１８が、底部１１５に接触するようにしてグルーブ
１００内に納められる。代替案として、グラス・ファイ
バ１１８をグルーブ１００内に納めないことも可能であ
る。その場合、平面光学素子１０２は、例えば、エポキ
シまたは他の接着剤によって、グルーブ１００に接着さ
れる。

【００３３】さらに、レンズ及びボール１１１〜１１４
を用いずに、平面光学素子１０２の規定及び配置が可能
である。この場合、平面光学素子１０２をグルーブ１０
０の垂直方向の側壁に押し当てて位置決めするだけでよ
い。

【００３４】実施例の１つでは、グルーブ１００は、方
形切断鋸を用いて形成される。代わりに、他の手段によ
ってグルーブ１００を形成することも可能である。

【００３５】図９は、本発明のもう１つの実施例に従っ
て、取り付け部材１５１にフォトニクス・モジュール１
５０の平面光学素子（すなわち、平面光学フィルタ１５
２及び平面ミラー１５３）を組み立て、取り付けるもう
１つの構成を示す透視図である。図９から明らかなよう
に、平面光学フィルタ１５２及び平面ミラー１５３は、
位置決めボールの助けを借りずに、取り付け部材１５１
に組み立てられ、取り付けられる。さらに、光学フィル
タ１５２及びミラー１５３の位置決めを助けるために、
球面レンズ１５５及び１５６が利用されることはない。
この構成については、さらに詳細に後述する。光学フィ
ルタ１５２及びミラー１５３は、同じやり方で取り付け
部材１５１に取り付けられる。従って、以下では、、光
学フィルタ１５２だけに関連して、この構成の説明を行
うことにする。

【００３６】図１０には、図９の構成がさらに詳細に示
されている。図１０は、図９のライン１０−１０に沿っ
た取り付け部材１５１及び光学フィルタ１５２の断面図
である。図１０には、本発明の構成をより明確に示すた
め、結合位置における取り付け部材１５１及び光学フィ
ルタ１５２が示されている。

【００３７】図１０に示すように、平面光学フィルタ１
５２を納めるため、取り付け部材１５１にはグルーブ１
６１が設けられている。グルーブ１６１は、例えば、Ｖ
字形グルーブであり、平面光学フィルタ１５２は、Ｖ字
形グルーブ１６１にぴったりと合うＶ字形端部１６２を
備えている。光学フィルタ１５２をグルーブ１６１に納
めた後、グルーまたは他の接着剤を利用して、光学フィ
ルタ１５２を接着することが可能である。

【００３８】グルーブ１６１は、取り付け部材１５１に
精密に形成されたグルーブである。これは、取り付け部
材１５１におけるグルーブ１６１の位置が正確に決めら
れているということも表している。グルーブ１６１に光
学フィルタ１５２を取り付けると、取り付け部材１５１
に対する光学フィルタの取り付け及びアライメントも正
確に行われる。

【００３９】ある実施例の場合、取り付け部材１５１
は、＜１００＞シリコンから造られる。これによって、
フォトリソグラフィック・マスキング及びエッチングを
利用して、取り付け部材１５１にＶ字形グルーブ１６１
を形成することが可能になる。その場合、グルーブ１６
１は、異方性エッチングを利用して形成され、グルーブ
１６１の側壁（例えば、側壁１６３及び１６４）は、シ
リコン取り付け部材１５１の＜１１１＞結晶平面上に位
置するようになる。これによって、＜１１１＞平面が、
取り付け部材１５１の＜１００＞表面と約５４゜の角度
で交差するので、側壁１６３〜１６４は、取り付け部材
１５１の上部表面と約５４゜の角度で交差する。光学フ
ィルタ１５２のＶ字形端部１６２は、例えば、方形切断
鋸を用いて、２回の鋸引き切断で形成することが、可能
である。代わりに、他の既知の手段によって、Ｖ字形端
部１６２を形成することも可能である。

【００４０】光学フィルタ１５２を取り付け部材１５１
に垂直に取り付けるべき場合には、Ｖ字形端部１６２
は、５４゜の対称性切断によって形成される。光学フィ
ルタ１５２を取り付け部材１５１において傾斜させるべ
き場合には、Ｖ字形端部１６２は、２つの異なる角度
で、２回の非対称性切断を施すことによって形成され
る。

【００４１】図１１に示す代替実施例の場合、光学フィ
ルタ１５２に鋸引き切断を１回施して、傾斜端部１６６
を形成し、傾斜端部１６６の表面が、Ｖ字形グルーブ１
６１の側壁の１つ（すなわち、側壁１６３）に接触する
ようにする。やはり、光学フィルタ１５２を取り付け部
材１５１に垂直に取り付けるべき場合には、５４゜の鋸
引き切断によって、傾斜端部１６６が形成される。光学
フィルタ１５２を取り付け部材１５１において傾斜させ
るべき場合には、５４゜以外の角度で鋸引き切断を施す
ことが可能である。

【００４２】次に、光学フィルタ１５２をグルーブ１６
１内の所定位置に保持するのを助けるため、Ｖ字形グル
ーブ１６１内に球面プッシュ・ボール１６５が配置され
る。代わりに、２つ以上のプッシュ・ボールを用いて、
グルーブ１６１における光学フィルタ１５２の固定を助
けることも可能である。グルーブ１６１内のプッシュ・
ボール１６５は、側壁１６４及び光学フィルタ１５２の
表面の１つに接触し、光学フィルタ１５２がグルーブ１
６１内の所定位置に保持されるようにする。さらに、グ
ルーブ１６１内において、光学フィルタ１５２と取り付
け部材１５１を接着することが可能になる。

【００４３】図１２には、図９〜１０の構成の代替実施
例が示されている。図１２から明らかなように、取り付
け部材１７１のグルーブ１８１は、Ｖ字形グルーブでは
ない。代わりに、グルーブ１８１は、フラットな底部表
面１８２と２つの傾斜側壁１８３及び１８４を備えた切
頭Ｖ字形グルーブである。光学フィルタ１７２がグルー
ブ１８１内に納められると、光学フィルタ１７２の下部
１７３が、グルーブ１８１のフラットな底部表面１８２
に接触する。次に、光学フィルタ１７２と側壁１８３〜
１８４の間のギャップに沿って、グルーブ１８１にグル
ーまたは他の接着剤を塗布し、光学フィルタ１７２がグ
ルーブ１８１内で接着される。サイズが小さいので、光
学フィルタ１７２は、グルーブ１８１内の所定位置に留
まるが、グルーまたは他の接着剤を利用して、光学フィ
ルタ１７２の接着が行われる。

【００４４】図１２のグルーブ１８１は、図１０のグル
ーブ１６１とほぼ同じやり方で形成することが可能であ
る。これは、グルーブ１８１も、異方性エッチングを利
用して形成されるということである。エッチング条件に
従って、図１２の切頭Ｖ字形グルーブ１８１または図１
０のＶ字形グルーブ１６１が形成される。図１３には、
エッチング・プロセスが示されている。図１３から明ら
かなように、グルーブ１８１は、不完全な異方性エッチ
ングの実施時に形成される。完全な異方性エッチングを
実施すると、Ｖ字形グルーブ１９０が形成される。図１
０及び１３から明らかなように、図１０のＶ字形グルー
ブ１６１は、Ｖ字形グルーブ１９０と同じ形状を備えて
いる。

【００４５】図１４〜１６には、本発明のもう１つの実
施例に従って、取り付け部材２２１に平面光学素子２２
０を取り付けるもう１つの代替実施例が示されている。
取り付け部材２２１は、＜１００＞シリコンから造られ
る。図１４は、取り付け部材２２１の平面図である。図
１５は、平面光学素子２２０が取り付けられた、図１４
のライン１５−１５に沿った断面図である。図１６は、
平面光学素子２２０が取り付けられた、図１４のライン
１６−１６に沿ったもう１つの断面図である。

【００４６】図１５から明らかなように、取り付け部材
２２１には、平面光学素子２２０を納めるための空洞２
２２が形成される。空洞２２２は、底部とコーナが切断
された、ほぼ角錐形の空洞である。これは、空洞２２２
は、垂直側壁２４２とフラットな底部表面２４３を備え
ているということである。平面光学素子２２０は、垂直
側壁２４２に押し当てて、空洞２２２内に配置される。
平面光学素子を空洞２２２内の所定位置に保持するた
め、空洞２２２には、球面プッシュ・ボール２２３も配
置される。次に、空洞２２２に塗布されたグルーまたは
他の接着剤によって、平面光学素子２２０を接着するこ
とができる。

【００４７】図１４Ａから明らかなように、空洞２２２
は、まず、取り付け部材２２１の上部表面２２４に被着
させたマスク層２５１に三角形開口部を規定して、エッ
チングを施し、取り付け部材２２１の上部表面２２４に
おける三角形開口部２３１を露出させることによって形
成される。三角形開口部２３１は、開口部の公差が約１
ミクロンになるように、フォトリソグラフィによって形
成される。三角形開口部２３１は、シリコン取り付け部
材２２１の結晶軸に沿って、マスク層２５１に形成され
る。三角形開口部２３１の２つのエッジが、シリコン取
り付け部材２２１の２つの＜１１１＞結晶平面上に位置
している。次に、例えば、ＫＯＨエッチング液を用い
て、開口部２３１を介して、取り付け部材２２１に異方
性エッチングが施される。異方性エッチングの速度は、
例えば、１０００対１とすることが可能であり、その結
果、垂直側壁２４２（図１５）は、三角形開口部２３１
の斜辺と平行に、マスク層２５１の下方を水平に延びる
ことになる。垂直側壁２４２に食い込むエッチング速度
は、垂直方向のエッチング速度とほぼ同じである。エッ
チングは、最終的には、垂直側壁２４２が消失すると、
空洞２２２内において自己停止する。この時点におい
て、角錐形空洞２２２は、その４つの側壁が、全て、＜
１１１＞結晶平面によって形成された正方形の開口部２
５２を備えている。異方性エッチングが、エッチング・
プロセスの初期段階で停止されると、垂直側壁２４２
（図１５に示す）によって形成された切頭コーナを備え
る角錐形空洞２２２が形成される。

【００４８】上記明細書では、特定の実施例に関連して
本発明の説明を行ってきた。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
ることが可能である。従って、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すべきである。

【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
ールの概略を示す図である。

【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である。

【図３】本発明の実施例の１つに基づき、取り付け部材
に平面光学素子を正確に取り付けられた双方向性フォト
ニクス・モジュールの透視図である。

【図４】平面光学素子の取り付けを示す図３の取り付け
部材の一部の平面図である。

【図５】図３および４の構成の変形の一例を示す図であ
る。

【図６】図３および４の構成の変形の一例を示す図であ
る。

【図７】図３および４の構成の変形の一例を示す図であ
る。

【図８】図３および４の構成の変形の一例を示す図であ
る。

【図９】本発明の他の１つの実施例に従って、２つの平
面光学素子が取り付け部材に正確に取り付けられた、他
の１つの双方向性フォトニクス・モジュールの透視図で
ある。

【図１０】図９のライン１０−１０に沿ったフォトニク
ス・モジュールの断面図である。

【図１１】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【図１２】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【図１３】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【図１４】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【図１４Ａ】図９および１０の構成の変形の一例を示す
図である。

【図１５】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【図１６】図９および１０の構成の変形の一例を示す図
である。

【符号の説明】３０、１５０：フォトニクス・モジュール３１、１０１、１５１、１７１、２２１：取り付け部
材３２、７２、１０２、２２０：平面光学素子３３、１５２、１７２：光学フィルタ３４、３５、４０、４１、１５５、１５６：球面レン
ズ３６：モニタ３７：光検出器３８：レーザ５０、５１、５２、６１：角錐形空洞５５、６２、１２５：幾何学的平面６０、１６５：プッシュ・ボール７３、７４、７５：位置決めレンズ及びボール８０、８１、８２：角錐形空洞１００、１６１、１８１、１９０：グルーブ１１１、１１２、１１３、１１４：レンズ及びボール１１５：グルーブの底部１１８：円筒形グラス・ファイバ１５３：平面ミラー１６２：Ｖ字形端部１６３、１６４、１８３、１８４：側壁１６６：傾斜端部１８２、２４３：底部表面２２２：空洞２２４：上部表面２３１：三角形開口部２４２：垂直側壁２５１：マスク層２５２：正方形開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面光学コンポーネントを取り付け部材に
正確かつ制御可能に取り付ける方法であって、該方法は
以下（Ａ）および（Ｂ）を含むことを特徴とする、
（Ａ）複数のボールを前記取り付け部材に配置して、幾
何学的平面を正確に形成するステップと、（Ｂ）前記取
り付け部材に配置された前記ボールに押し当てて前記平
面光学コンポーネントを配置し、該平面光学コンポーネ
ントが、前記取り付け部材に形成された前記幾何学的平
面内に位置するようにするステップ。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、さらに以
下のステップを含むことを特徴とする方法、ステップ
（Ａ）の前にボールを納めるために、取り付け部材に複
数の空洞を形成するステップが含まれ、前記取り付け部
材が、結晶シリコン材料から造られ、空洞を形成するス
テップが、リソグラフィによって実施される。
【請求項３】請求項１または２に記載の方法であって、
さらに、次のステップが含まれることを特徴とする方
法、プッシュ・ボールを前記取り付け部材に配置し、前
記平面光学コンポーネントを複数のボールに押しつけ、
前記平面光学コンポーネントが前記複数のボールと前記
プッシュ・ボールによって固定されるようにするステッ
プ。
【請求項４】平面光学コンポーネントを取り付け部材に
正確に取り付ける方法であって、以下（Ａ）ないし
（Ｂ）のステップを含むことを特徴とする方法、（Ａ）
前記取り付け部材にグルーブを形成するステップと、
（Ｂ）前記グルーブの少なくとも１つの壁面に合うよう
に、前記平面光学コンポーネントの端部を整形するステ
ップと、（Ｃ）前記平面光学コンポーネントを前記グル
ーブ内に納め、前記平面光学コンポーネントの前記整形
された端部が前記グルーブの前記壁面に押し当てられた
位置に配置するステップ。
【請求項５】請求項４に記載の方法であって、前記取り
付け部材が結晶シリコン材料から造られることと、前記
ステップ（Ａ）がリソグラフィによって実施されること
と、さらに、前記グルーブに接着剤を塗布して、前記平
面光学コンポーネントを前記グルーブに接着するステッ
プが含まれることを特徴とする方法。
【請求項６】請求項４または５に記載の方法であって、
該方法はさらに次のステップを含むことを特徴とする方
法、前記平面光学コンポーネントに押し当てて、前記グ
ルーブ内にプッシュ・ボールを配置し、前記平面光学コ
ンポーネントの固定を助けるステップ。
【請求項７】請求項６に記載の方法であって、前記グル
ーブがＶ字形または台形のグルーブであることを特徴と
する方法。
【請求項８】平面光学コンポーネントを取り付け部材に
正確かつ制御可能にに取り付ける方法であって、以下
（Ａ）ないし（Ｂ）のステップを含むことを特徴とする
方法、（Ａ）前記取り付け部材に空洞を形成するステッ
プと、（Ｂ）前記空洞の第１の側壁に押し当てて前記平
面光学コンポーネントを配置するステップと、（Ｃ）前
記空洞内にボールを納め、球面ボールが前記平面光学コ
ンポーネント及び前記空洞の第２の側壁に押し当てられ
て、前記平面光学コンポーネントの固定を助けるように
するステップ。
【請求項９】請求項８に記載の方法であって、前記空洞
が、前記第１の側壁がほぼ垂直な角錐形であることと、
ボールが球形であることを特徴とする方法。
【請求項１０】請求項８または９に記載の方法であっ
て、前記取り付け部材が＜１００＞シリコンからつくら
れる、前記ステップ（Ａ）は、さらに、以下の（ａ）な
いし（ｃ）のステップを含むことを特徴とする方法、
（ａ）前記取り付け部材においてほぼ三角形の露出を行
うステップと、（ｂ）前記露出した三角形を介して、正
方形の開口部を備えた空洞を形成しするエッチングのス
テップであって、該エッチングは異方性で、主として前
記取り付け部材の結晶面に沿って行なうステップと、
（ｃ）前記正方形の開口部が完全に形成される前に、エ
ッチングを中止し、前記空洞の前記第１の垂直方向の側
壁が得られるようにするステップ。