JPH1114846A - Single-mode optical waveguide and its manufacture, and optical module using the same - Google Patents

Single-mode optical waveguide and its manufacture, and optical module using the same

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JPH1114846A
JPH1114846A JP16621497A JP16621497A JPH1114846A JP H1114846 A JPH1114846 A JP H1114846A JP 16621497 A JP16621497 A JP 16621497A JP 16621497 A JP16621497 A JP 16621497A JP H1114846 A JPH1114846 A JP H1114846A
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waveguide
optical waveguide
mode optical
light
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JP16621497A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Moriwaki
和幸 森脇
Yoshinori Hibino
善典 日比野
Yasubumi Yamada
泰文 山田
Masahiro Okawa
正浩 大川
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Hiroaki Okano
広明 岡野
Tatsuo Teraoka
達夫 寺岡
Tomoyuki Nishio
友幸 西尾
Taisuke Iwato
泰典 岩藤
Tatsunori Kanetani
達憲 金谷
Tsutomu Kuroiwa
勉 黒岩
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Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the single-mode optical waveguide which has high position precision as to a positioning index, a thin groove for filter insertion, etc., and small-sized constitution and can prevent a clad mode from leaking to a reflection port, and its manufacture and the optical module using it. SOLUTION: A bench 25 for mounting a light emitting element 22 and a light receiving element 19 is formed on a substrate 11, a buffer layer 27 is formed except at benches 25 and 46 on the substrate 11, and a height adjustment layer 28 for optical axis alignment with both the elements 22 and 19 is formed on the buffer layer 27; and a waveguide core 12 is formed on the height adjustment layer 28, the alignment index for both the elements 19 and 22 is formed on the bench 25, and a clad layer 13 is formed on the substrate 11 where the index is formed. Then a deep groove for exposing the benches 25, 42a, and 46 is formed on the clad layer 13, and electrodes 39 to 41 for supplying a current to the light emitting element 22 and leading a current out of the photodetecting element 19 are formed on the bench 25 to obtain the single-mode optical waveguide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単一モード光導波
路及びその製造方法並びにそれを用いた光モジュールに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single mode optical waveguide, a method for manufacturing the same, and an optical module using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバ通信の普及、特に光加入者系
の普及のためには光モジュールの小型化と低価格化とが
重要な課題である。この課題を解決するためにはSi基
板上に導波路を形成し、チップレベルのLD(レーザダ
イオード)、PD(フォトダイオード)及びMPD(モ
ニタ用フォトダイオード)を表面実装した光モジュール
が検討されている。
2. Description of the Related Art For the spread of optical fiber communication, particularly for the spread of optical subscriber systems, it is important to reduce the size and cost of optical modules. In order to solve this problem, an optical module in which a waveguide is formed on a Si substrate and a chip-level LD (laser diode), PD (photodiode) and MPD (monitoring photodiode) are surface-mounted has been studied. I have.

【0003】図8はLDを表面実装した光モジュールの
プラットフォーム構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a platform structure of an optical module on which an LD is surface-mounted.

【0004】この表面実装型の光モジュール1は、テラ
ス構造付きSi基板2上に、バッファ層3を形成し、バ
ッファ層3の上に導波路コア4及びクラッド層5からな
る埋め込み型石英系導波路素子6を形成し、Siベンチ
7上にLD8を配置したものである。この光モジュール
1のSiベンチ7には半導体素子の実装用基板だけでな
くヒートシンクとしての機能も期待されている。
In this surface-mount type optical module 1, a buffer layer 3 is formed on a Si substrate 2 having a terrace structure, and a buried quartz-based waveguide comprising a waveguide core 4 and a cladding layer 5 is formed on the buffer layer 3. Waveguide element 6 is formed, and LD 8 is arranged on Si bench 7. The Si bench 7 of the optical module 1 is expected to function not only as a substrate for mounting semiconductor elements but also as a heat sink.

【0005】光モジュール1に形成される光回路の構造
は、映像信号(波長λ1)と通信信号(波長λ2、λ2
≠λ1)とを合分波する場合、その導波路上に、波長λ
2の光を透過し、波長λ1の光を反射する特性を有する
フィルタを挿入する方法が検討されている。
[0005] The structure of the optical circuit formed in the optical module 1 includes a video signal (wavelength λ1) and a communication signal (wavelength λ2, λ2).
合 λ1), the wavelength λ is added to the waveguide.
A method of inserting a filter having a characteristic of transmitting the light of No. 2 and reflecting the light of the wavelength λ1 is being studied.

【0006】図9は従来の光モジュールの外観斜視図で
ある。
FIG. 9 is an external perspective view of a conventional optical module.

【0007】同図に示す光モジュール10は、Si基板
11上には導波路コア12及びクラッド層13からなる
y字型石英ガラス系単一モードの光導波路素子14が形
成され、y字の分岐部には、波長λ2の光を透過し波長
λ1(λ2≠λ1)の光を反射するフィルタ15が設け
られている。
In the optical module 10 shown in FIG. 1, a Y-shaped quartz glass single-mode optical waveguide element 14 comprising a waveguide core 12 and a cladding layer 13 is formed on a Si substrate 11, and a Y-shaped branch is formed. The unit is provided with a filter 15 that transmits light of wavelength λ2 and reflects light of wavelength λ1 (λ2 ≠ λ1).

【0008】このような光モジュール10の導波路コア
12を伝搬する光を順をおって説明する。
The light propagating through the waveguide core 12 of the optical module 10 will be described in order.

【0009】まず、共通ポート16から入射された波長
λ2の光は導波路コア12を通ってフィルタ15を透過
し、Y分岐光タップ17で所望の分配比で分岐され、P
Dポート18を通過してPD19へ達する。
First, the light of wavelength λ2 incident from the common port 16 passes through the waveguide core 12, passes through the filter 15, and is branched by the Y branch optical tap 17 at a desired distribution ratio.
It reaches the PD 19 through the D port 18.

【0010】共通ポート16から入射された波長λ1の
光は、導波路コア12を通ってフィルタ15で反射され
て反射ポート20へ導波されて光ファイバ21内を伝搬
する。
The light of wavelength λ1 incident from the common port 16 passes through the waveguide core 12, is reflected by the filter 15, is guided to the reflection port 20, and propagates through the optical fiber 21.

【0011】LD22から出射された波長λ2の光は、
LDポート23、Y分岐光タップ17、フィルタ15を
通過して共通ポート16、光ファイバ21へと導波され
る。
The light of wavelength λ2 emitted from LD 22 is
The light passes through the LD port 23, the Y-branch optical tap 17, and the filter 15 and is guided to the common port 16 and the optical fiber 21.

【0012】従来はPD19、LD22及びMPD24
等の素子と導波路コア12との光軸調整の方法には光出
力をモニタしながら光軸調整を行っていたが、このよう
な方法ではなく、高精度にPD19、LD22及びMP
D24の位置決めを行うパッシブアライメント実装方法
が検討されている。この方法は、PD19、LD22及
びMPD24を実装するSi基板11に設けたマーカ
(図示せず)を認識することにより、素子を位置決め実
装するものであり、量産化、低コスト化に期待されてい
る。
Conventionally, PD19, LD22 and MPD24
In the method of adjusting the optical axis between the device and the waveguide core 12, the optical axis is adjusted while monitoring the optical output. However, the PD19, the LD22, and the MP22 are accurately adjusted.
A passive alignment mounting method for positioning D24 has been studied. In this method, the device is positioned and mounted by recognizing a marker (not shown) provided on the Si substrate 11 on which the PD 19, the LD 22 and the MPD 24 are mounted, and is expected to be mass-produced and reduced in cost. .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Si基
板11上に光導波路素子14を形成した光モジュール1
0は、各工程におけるフォトマスクの位置合わせを正確
に行い、それぞれの工程で形成されるSiベンチ25、
導波路コア12、PD19、LD22等の位置合わせ用
インデックス、フィルタ挿入用の細溝26等の相対位置
合わせを精度良く行う必要がある。
However, an optical module 1 having an optical waveguide element 14 formed on a Si substrate 11
0 indicates that the alignment of the photomask in each step is accurately performed, and the Si bench 25 formed in each step is
It is necessary to accurately perform relative positioning of the waveguide core 12, the PD 19, the index for positioning of the LD 22, and the like, and the relative positioning of the narrow groove 26 for inserting a filter and the like.

【0014】また、Si基板11上に形成される単一モ
ードの光導波路素子14では、LD22から出射する光
が導波路コア12との結合部や光導波路素子14で放射
モードを生じ、この放射モードが、クラッド層13内に
閉じ込められ、クラッドモードとなってLD22と対向
する反射ポート20へ漏れ込んでしまう。
In the single-mode optical waveguide element 14 formed on the Si substrate 11, light emitted from the LD 22 generates a radiation mode at a coupling portion with the waveguide core 12 and at the optical waveguide element 14, and the radiation mode is generated. The mode is confined in the cladding layer 13 and becomes a cladding mode and leaks into the reflection port 20 facing the LD 22.

【0015】さらに、より一層の量産化、低コスト化の
ためには光導波路素子14を小型化する必要がある。
Further, for further mass production and cost reduction, it is necessary to reduce the size of the optical waveguide element 14.

【0016】そのための方法として、光導波路素子14
の導波路コア12(屈折率nco)とクラッド層13
(屈折率ncl)の比屈折率差Δ(Δ=(nco−nc
l)/nco×100%)を単一モード光ファイバの比
屈折率差Δ=0.3%より大きくする方法が考えられる
が、光導波路素子14の比屈折率差Δを大きくすると、
光ファイバ21とのモードフィールドのミスマッチによ
り、接続損失が大きくなってしまい、光モジュール10
全体としての損失が増加してしまうといった問題が生じ
る。
As a method for achieving this, the optical waveguide element 14
Waveguide core 12 (refractive index nco) and cladding layer 13
(Refractive index ncl) relative refractive index difference Δ (Δ = (nco−nc
1) / nco × 100%) may be considered to be larger than the relative refractive index difference Δ = 0.3% of the single mode optical fiber. However, when the relative refractive index difference Δ of the optical waveguide element 14 is increased,
Due to the mode field mismatch with the optical fiber 21, the connection loss increases, and the optical module 10
There is a problem that the loss as a whole increases.

【0017】そこで、本発明の目的は、上記課題のいず
れか或いは全てを解決し、位置合わせ用インデックス、
フィルタ挿入用細溝等の位置精度が向上、小型化、クラ
ッドモードの反射ポートへの漏れ込み防止のいずれか或
いは全てを実現できる単一モード光導波路及びその製造
方法並びにそれを用いた光モジュールを提供することに
ある。
Accordingly, an object of the present invention is to solve any or all of the above-mentioned problems, and to provide an index for positioning,
A single mode optical waveguide capable of realizing any or all of the improvement of the positional accuracy of a filter insertion narrow groove and the like, miniaturization, and prevention of leakage of a clad mode into a reflection port, a method of manufacturing the same, and an optical module using the same. To provide.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の単一モード光導波路は、基板上に単一モード
の光導波路素子を形成した単一モード光導波路におい
て、発光素子及び受光素子をマウントするためのベンチ
が基板の表面に形成され、基板上のベンチ以外の部分に
バッファ層が形成され、バッファ層上に発光素子及び受
光素子との光軸合わせのための高さ調整層が形成され、
高さ調整層上に導波路コアが形成され、ベンチに発光素
子及び受光素子のアライメント用インデックスが形成さ
れ、高さ調整層上及び導波路コア上にクラッド層が形成
され、ベンチ上に発光素子への電流供給と受光素子から
の電流を取り出すための電極が形成されているものであ
る。
In order to achieve the above object, a single mode optical waveguide according to the present invention comprises a single mode optical waveguide having a single mode optical waveguide element formed on a substrate. A bench for mounting the element is formed on the surface of the substrate, a buffer layer is formed on a portion other than the bench on the substrate, and a height adjustment layer for aligning an optical axis with the light emitting element and the light receiving element is formed on the buffer layer. Is formed,
A waveguide core is formed on the height adjustment layer, an index for alignment of the light emitting element and the light receiving element is formed on the bench, a cladding layer is formed on the height adjustment layer and the waveguide core, and the light emitting element is formed on the bench. An electrode for supplying a current to the device and extracting a current from the light receiving element is formed.

【0019】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、高さ調整層上にy字型導波路が形成され、y字分
岐部には細溝が形成され、細溝には波長λ1の光を反射
し波長λ2(λ1≠λ2)の光を透過するフィルタが配
置され、y字導波路とベンチとの間には波長λ2の光を
任意の分岐比に分けるY分岐光タップが形成されている
のが好ましい。
In addition to the above configuration, the single mode optical waveguide of the present invention has a y-shaped waveguide formed on the height adjusting layer, a narrow groove formed at the y-branch portion, and a wavelength λ1 in the narrow groove. A filter that reflects light of wavelength λ2 and transmits light of wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2) is provided, and a Y-branch light tap that divides light of wavelength λ2 into an arbitrary branching ratio is formed between the y-shaped waveguide and the bench. It is preferred that

【0020】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、細溝の形成とフィルタの挿入とを行うためのフィ
ルタ用インデックスが基板上に形成されているのが好ま
しい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, a filter index for forming a narrow groove and inserting a filter is preferably formed on a substrate.

【0021】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路コアの周辺に、溝を形成すると共に溝内に
遮光性部材を挿入するのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, it is preferable to form a groove around the waveguide core and insert a light-shielding member in the groove.

【0022】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、フィルタと導波路端面との間に、遮光性部材を挿
入した溝を少なくとも一か所形成するのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, it is preferable that at least one groove into which a light-shielding member is inserted is formed between the filter and the end face of the waveguide.

【0023】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路端面を斜め研磨するのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, it is preferable that the end face of the waveguide is obliquely polished.

【0024】本発明の単一モード光導波路は、基板上に
単一モードの光導波路素子を形成した単一モード光導波
路において、発光素子及び受光素子をマウントするため
のベンチが基板の表面に形成され、基板上のベンチ以外
の部分にバッファ層が形成され、バッファ層上に発光素
子及び受光素子との光軸合わせのための高さ調整層が形
成され、高さ調整層上にy字型の導波路コアが形成さ
れ、Y分岐部には細溝が形成され、細溝には波長λ1の
光を反射し波長λ2(λ1≠λ2)の光を透過するフィ
ルタが配置され、導波路コアの湾曲部の曲率半径がフィ
ルタの前後で異なっており、高さ調整層上及び導波路コ
ア上に導波路コアを覆うようにクラッド層が形成され、
ベンチ上に発光素子への電流供給と受光素子からの電流
を取り出すための電極が形成されているものである。
According to the single mode optical waveguide of the present invention, in a single mode optical waveguide having a single mode optical waveguide element formed on a substrate, a bench for mounting a light emitting element and a light receiving element is formed on the surface of the substrate. A buffer layer is formed on a portion other than the bench on the substrate, a height adjustment layer for optical axis alignment with the light emitting element and the light receiving element is formed on the buffer layer, and a y-shape is formed on the height adjustment layer. Is formed in the Y-branch, and a filter that reflects light of wavelength λ1 and transmits light of wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2) is disposed in the narrow groove. The radius of curvature of the curved portion of the filter is different before and after the filter, a cladding layer is formed on the height adjustment layer and on the waveguide core so as to cover the waveguide core,
An electrode for supplying current to the light emitting element and extracting current from the light receiving element is formed on the bench.

【0025】上記構成に加え、本発明の単一モード光導
波路は、単一モード光導波路の比屈折率差Δを0.42
〜0.47%、導波路コアの寸法を6.8×6.8μm
2 〜7.2×7.2μm2 とするのが好ましい。
In addition to the above configuration, the single mode optical waveguide of the present invention has a relative refractive index difference Δ of the single mode optical waveguide of 0.42.
~ 0.47%, the size of the waveguide core is 6.8 × 6.8 μm
It is preferable that the thickness be 2 to 7.2 × 7.2 μm 2 .

【0026】上記構成に加え、本発明の単一モード光導
波路は、導波路コアの湾曲部の曲率半径をフィルタの前
で10〜15mm、フィルタの後で6〜9mmとするの
が好ましい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, the radius of curvature of the curved portion of the waveguide core is preferably 10 to 15 mm before the filter and 6 to 9 mm after the filter.

【0027】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、コアの湾曲部の変曲点がオフセット構造を有する
のが好ましい。
In addition to the above configuration, the single mode optical waveguide of the present invention preferably has an inflection point at the inflection point of the curved portion of the core.

【0028】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路コアのオフセット構造のオフセット量をフ
ィルタの前後で変化させるのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the single mode optical waveguide of the present invention, it is preferable that the offset amount of the offset structure of the waveguide core is changed before and after the filter.

【0029】本発明の光導波路モジュールは、発光素子
及び受光素子をマウントするためのベンチが基板の表面
に形成され、基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が
形成され、バッファ層上に発光素子及び受光素子との光
軸合わせのための高さ調整層が形成され、高さ調整層上
に導波路コアが形成され、ベンチに発光素子及び受光素
子のアライメント用インデックスが形成され、高さ調整
層上及び導波路コア上にクラッド層が形成され、ベンチ
上に発光素子への電流供給と受光素子からの電流を取り
出すための電極が形成され、ベンチ上に発光素子及び受
光素子がマウントされているものである。
In the optical waveguide module of the present invention, a bench for mounting a light emitting element and a light receiving element is formed on a surface of a substrate, a buffer layer is formed on a portion other than the bench on the substrate, and the light emitting element is formed on the buffer layer. And a height adjustment layer for optical axis alignment with the light receiving element is formed, a waveguide core is formed on the height adjustment layer, an alignment index for the light emitting element and the light receiving element is formed on the bench, and height adjustment is performed. A cladding layer is formed on the layer and the waveguide core, electrodes for supplying current to the light emitting element and extracting current from the light receiving element are formed on the bench, and the light emitting element and the light receiving element are mounted on the bench. Is what it is.

【0030】上記構成に加え本発明の光導波路モジュー
ルは、導波路端面に光ファイバを接続するのが好まし
い。
In addition to the above configuration, the optical waveguide module of the present invention preferably has an optical fiber connected to the end face of the waveguide.

【0031】本発明の単一モード光導波路製造方法は、
基板上に単一モード光導波路素子を形成する単一モード
光導波路の製造方法において、発光素子及び受光素子を
マウントするためのベンチとフィルタ挿入用のインデッ
クスを形成するベンチとが残るように基板の表面をエッ
チングするエッチング工程と、基板上のベンチ以外の部
分にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、バッ
ファ層の上に発光素子及び受光素子との光軸合わせのた
めの高さ調整層を形成する高さ調整層形成工程と、高さ
調整層の上に導波路コアを形成する導波路コア形成工程
と、ベンチに発光素子及び受光素子のアライメント用イ
ンデックス並びにフィルタ挿入用のインデックスを同時
に形成するインデックス形成工程と、インデックスが形
成された基板上にクラッド層を形成するクラッド層形成
工程と、ベンチを露出させるためクラッド層に深溝エッ
チングを施す深溝エッチング工程と、ベンチ上に発光素
子への電流供給と受光素子からの電流を取り出すための
電極を形成する電極形成工程とを備えたものである。
The method for manufacturing a single mode optical waveguide according to the present invention comprises:
In a method for manufacturing a single-mode optical waveguide in which a single-mode optical waveguide element is formed on a substrate, a substrate for mounting a light-emitting element and a light-receiving element and a bench for forming an index for inserting a filter are left on the substrate. An etching step of etching the surface, a buffer layer forming step of forming a buffer layer on a portion other than the bench on the substrate, and a height adjustment layer for aligning an optical axis with the light emitting element and the light receiving element on the buffer layer. Forming a height adjusting layer, forming a waveguide core on the height adjusting layer, and simultaneously forming an index for aligning a light emitting element and a light receiving element and an index for inserting a filter on a bench. An index forming step, a clad layer forming step of forming a clad layer on the substrate on which the index is formed, and a bench. A deep groove etching step of performing deep grooves etched in cladding layer for out, in which an electrode forming step of forming an electrode for taking out current from the light receiving element current supply to the light emitting element on the bench.

【0032】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路製造方法は、基板上にベンチを形成すると同時にマー
クを形成し、各工程においてこのマークを目印として位
置合わせを行うのが好ましい。
In addition to the above configuration, in the method of manufacturing a single mode optical waveguide of the present invention, it is preferable that a mark is formed at the same time as forming a bench on a substrate, and alignment is performed in each step using the mark as a mark.

【0033】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路製造方法は、高さ調整層上へのフォトリソグラフィに
よる導波路コア形成のための露光と、ベンチ上のインデ
ックス形成のための露光とを1枚のフォトマスクを用い
て同時に行い、導波路コアと発光素子及び受光素子のア
ライメント用並びに上記フィルタ挿入用のインデックス
との相対的な位置合わせを行うのが好ましい。
In addition to the above configuration, the method for manufacturing a single mode optical waveguide of the present invention comprises the steps of: exposing a waveguide core on a height adjusting layer by photolithography and exposing an index on a bench. It is preferable that the alignment is performed simultaneously using one photomask, and the relative alignment between the waveguide core and the index for aligning the light emitting element and the light receiving element and the index for inserting the filter is performed.

【0034】上記構成によって、最初の工程であるSi
ベンチの形成工程の際にマスクの位置合わせの目印とな
るマークを形成しておき、このマークとフォトマスク上
に印字したマークとを合わせることにより、フォトマス
クの位置合わせが正確、容易、かつ短時間に行われる。
With the above configuration, the first step, Si
A mark that serves as a mark for mask alignment is formed during the bench formation process, and by aligning this mark with the mark printed on the photomask, the alignment of the photomask is accurate, easy, and short. Done on time.

【0035】[0035]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0036】図1は本発明の単一モード光導波路を用い
た光モジュールの一実施の形態を示す外観斜視図であ
る。図2(a)は図1の平面図、図2(b)は図2
(a)のA−A線断面図、図2(c)は図2(a)のB
−B線断面図、図2(d)は図2(a)のC−C線断面
図である。尚、図8に示した従来例と同様の部材には共
通の符号を用いた。
FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of an optical module using a single mode optical waveguide according to the present invention. FIG. 2A is a plan view of FIG. 1, and FIG.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA, and FIG.
FIG. 2D is a sectional view taken along line CC of FIG. 2A. Note that the same members as those of the conventional example shown in FIG.

【0037】図1に示すようにSi単結晶からなりSi
ベンチ25が形成されたSi基板11上にバッファ層2
7が形成されている。バッファ層27の上に高さ調整層
28が形成され、高さ調整層28の上に導波路コア12
及びクラッド層13からなる単一モードの光導波路素子
14が形成されている。
As shown in FIG.
The buffer layer 2 is formed on the Si substrate 11 on which the bench 25 is formed.
7 are formed. A height adjustment layer 28 is formed on the buffer layer 27, and the waveguide core 12 is formed on the height adjustment layer 28.
In addition, a single-mode optical waveguide element 14 including the cladding layer 13 is formed.

【0038】バッファ層27、高さ調整層28及びクラ
ッド層13の屈折率n1 を1.458とし、導波路コア
12の屈折率n2 を通常の光ファイバの比屈折率差(Δ
=0.3%)より高い1.4653(比屈折率差Δ=
0.5%)とすることにより光導波路素子14の小型化
が図られている。コア寸法は、波長λ2(1.3μm
帯)で単一モードにするため、6×6μmとした。
The refractive index n 1 of the buffer layer 27, the height adjusting layer 28, and the cladding layer 13 is set to 1.458, and the refractive index n 2 of the waveguide core 12 is set to the relative refractive index difference (Δ
= 46% (relative refractive index difference Δ =
0.5%), the size of the optical waveguide element 14 is reduced. The core size is wavelength λ2 (1.3 μm
The band was set to 6 × 6 μm in order to make a single mode.

【0039】光導波路素子14のコア端面には光ファイ
バ21が接続され、Siベンチ25上にはPD19、L
D22及びMPD24がマウントされている。導波路コ
ア12の近傍には導波路コア12と交差する方向に幅約
300μmの溝29が形成され、溝29内には遮光性部
材(例えば黒色樹脂)30が挿入されている。Y分岐部
31には導波路コア12と交差する細溝26が形成さ
れ、細溝26にはフィルタ15が挿入されている。Si
ベンチ25側のクラッド層13の上には電極32が形成
されて光モジュール33が形成されている。尚、クラッ
ド層13の幅wが約60μmと狭いため、遮光性部材3
0の断面は実際には破線L(図2(c))のようになる
がブロッキングの効果に変わりはない。
An optical fiber 21 is connected to the core end face of the optical waveguide element 14, and PDs 19, L
D22 and MPD24 are mounted. A groove 29 having a width of about 300 μm is formed near the waveguide core 12 in a direction crossing the waveguide core 12, and a light-shielding member (for example, a black resin) 30 is inserted in the groove 29. A narrow groove 26 intersecting with the waveguide core 12 is formed in the Y branch portion 31, and the filter 15 is inserted in the narrow groove 26. Si
An electrode 32 is formed on the cladding layer 13 on the bench 25 side, and an optical module 33 is formed. Since the width w of the cladding layer 13 is as small as about 60 μm,
The cross section of 0 is actually as shown by the broken line L (FIG. 2C), but the effect of the blocking remains unchanged.

【0040】PD19、LD22、MPD24のマウン
ト部は、ガラスエッチングによりSi基板11が露出し
ており、LD22の発光時の熱放出効率の向上が図られ
ている。LD22への電流供給は電極32及びワイヤ3
4により行い、PD19からの信号電流の取出しはワイ
ヤ35,36により行う。MPD24からの信号電流の
取出しはワイヤ37,38により行い、電極32及び各
ワイヤ34〜38はICボード等の外部電極ピン(図示
せず)とボンディングされている。このようにクラッド
層13上の電極32はワイヤの中継を行う役目を果た
し、特にSiベンチ25上の電極39,40,41と外
部電極ピンとの間の距離が長い場合にワイヤの長さを抑
えることができ有用である。
In the mount portions of the PD 19, the LD 22, and the MPD 24, the Si substrate 11 is exposed by glass etching, so that the heat emission efficiency of the LD 22 during light emission is improved. The current supply to the LD 22 is performed by the electrode 32 and the wire 3
4 and the extraction of the signal current from the PD 19 is performed by the wires 35 and 36. Extraction of the signal current from the MPD 24 is performed by wires 37 and 38, and the electrodes 32 and the wires 34 to 38 are bonded to external electrode pins (not shown) such as an IC board. As described above, the electrode 32 on the cladding layer 13 plays a role of relaying the wire, and particularly when the distance between the electrode 39, 40, 41 on the Si bench 25 and the external electrode pin is long, the length of the wire is suppressed. Can be useful.

【0041】光導波路素子14の端面は、光ファイバ2
1との接続損失低減対策及び端面での反射戻り光対策と
して、垂直面に対して8°で斜め研磨されている。
The end face of the optical waveguide element 14 is
As a countermeasure for reducing the connection loss with 1 and a countermeasure for reflected return light at the end face, it is polished at an angle of 8 ° with respect to the vertical face.

【0042】図2に示すように導波路コア12のパター
ンは、分岐角度20°のy字型の光導波路とY分岐光タ
ップ17で構成されている。Y分岐部31に設けられた
フィルタ15は波長λ2(1.3μm帯)の光を透過
し、波長λ1(1.55μm帯)の光を反射する短波長
域通過型の誘電体多層膜構造のフィルタである。Y分岐
光タップ17は、Y分岐光タップ17の分岐点からコア
幅の広がる増加率を変えた構造で、任意に分岐比を変え
ることができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the pattern of the waveguide core 12 is composed of a Y-shaped optical waveguide having a branch angle of 20 ° and a Y-branch optical tap 17. The filter 15 provided in the Y branch portion 31 has a short-wavelength band pass type dielectric multilayer film structure that transmits light of wavelength λ2 (1.3 μm band) and reflects light of wavelength λ1 (1.55 μm band). Filter. The Y-branch optical tap 17 has a structure in which the rate of increase of the core width from the branch point of the Y-branch optical tap 17 is changed, and the branching ratio can be arbitrarily changed.

【0043】ここで、共通ポート16から入射される波
長λ1(1.55μm)の光は、フィルタ15で反射さ
れて反射ポート20へ導波される。このパスにおいて、
フィルタ15の位置が数μmずれていると、そのずれに
よる損失が生じる。そこでフィルタ挿入用の細溝26を
加工するためのインデックス42を形成し、このインデ
ックス42を目印として画像認識することにより細溝2
6の加工精度が向上する。さらにインデックス42と導
波路コア12との相対位置精度を向上させるため、イン
デックス42と導波路コア12とを同一マスクによって
形成するのが好ましい。この結果、目標位置に対して±
1μmの精度での細溝26の加工が可能となった。
Here, the light of wavelength λ1 (1.55 μm) incident from the common port 16 is reflected by the filter 15 and guided to the reflection port 20. In this pass,
If the position of the filter 15 is shifted by several μm, a loss due to the shift occurs. Therefore, an index 42 for processing the narrow groove 26 for inserting a filter is formed, and the index 42 is used as a mark to recognize an image, whereby the narrow groove 2 is formed.
The processing accuracy of No. 6 is improved. In order to further improve the relative positional accuracy between the index 42 and the waveguide core 12, it is preferable to form the index 42 and the waveguide core 12 using the same mask. As a result, ±
The processing of the narrow groove 26 with an accuracy of 1 μm became possible.

【0044】ところで、図1に示した光モジュールで
は、共通ポート16或いは反射ポート20からフィルタ
15、フィルタ15からY分岐光タップ17、Y分岐光
タップ17からLDポート23或いはPDポート18ま
で導波路コア12を単一曲率で引き回している。
In the optical module shown in FIG. 1, a waveguide is provided from the common port 16 or the reflection port 20 to the filter 15, from the filter 15 to the Y branch optical tap 17, from the Y branch optical tap 17 to the LD port 23 or the PD port 18. The core 12 is routed with a single curvature.

【0045】単一曲率で導波路コア12を引き回すと曲
げ損失を伴う。曲げ損失は、曲率半径と導波路コア12
を導波する光の波長に依存し、曲率半径が小さくなるに
伴い増加する。
When the waveguide core 12 is routed with a single curvature, bending loss is involved. The bending loss depends on the radius of curvature and the waveguide core 12.
And increases as the radius of curvature decreases.

【0046】一方、導波路コア12内を伝搬する光の波
長が短くなるに従って曲げ損失は減少する。図1に示し
た光モジュールの導波路構造では、フィルタ15により
波長λ1(1.55μm)の光は反射されるので、フィ
ルタ15の後(図では右側)には波長λ2(1.31μ
m)の光のみ導波される。
On the other hand, the bending loss decreases as the wavelength of the light propagating in the waveguide core 12 decreases. In the waveguide structure of the optical module shown in FIG. 1, light having a wavelength λ1 (1.55 μm) is reflected by the filter 15.
Only the light of m) is guided.

【0047】つまり、フィルタ15の後では波長λ2
(1.31μm)の光のみの曲げ損失を考えればよい。
That is, after the filter 15, the wavelength λ2
The bending loss of only (1.31 μm) light may be considered.

【0048】そこで、フィルタ15の前(図では左側)
の導波路コア12の曲率半径R1に比べ、フィルタ15
の後の曲率半径R2を小さくする構造とした。
Therefore, before the filter 15 (left side in the figure)
Compared to the radius of curvature R1 of the waveguide core 12 of FIG.
The radius of curvature R2 after is reduced.

【0049】図3(a)は、導波路コアの曲率半径がフ
ィルタの前後で等しい場合を示す光モジュールの平面
図、図3(b)は、導波路コアの曲率半径がフィルタの
前後で異なる場合を示す光モジュールの平面図、図3
(c)は図3(b)の円D内の拡大図である。
FIG. 3A is a plan view of the optical module showing a case where the radius of curvature of the waveguide core is equal before and after the filter. FIG. 3B is a diagram showing the radius of curvature of the waveguide core before and after the filter. FIG. 3 is a plan view of an optical module showing a case;
FIG. 3C is an enlarged view of the inside of a circle D in FIG.

【0050】導波路コア12の曲率半径がフィルタ15
の前後で等しい場合(すべてR1、図3(a))に比
べ、導波路コア12の曲率半径がフィルタ15の前後で
異なる場合(R1>R2、図3(b))の方が光モジュ
ールを小型化できるのが分かる。
The radius of curvature of the waveguide core 12 is
3 (a), the optical module is different when the radius of curvature of the waveguide core 12 is different before and after the filter 15 (R1> R2, FIG. 3 (b)). It can be seen that the size can be reduced.

【0051】比屈折率差Δ=0.43%、コア寸法=
7.2×7.2μm2 の光導波路構造の場合における曲
率半径と曲げ損失との関係を図4に示す。本光導波路素
子では、単一曲率による引き回し部が短いため、フィル
タ15の前での曲率半径R1を13mm、フィルタ15
の後での曲率半径R2を8mmとした。尚、導波路コア
12の湾曲部の変曲点43には、遷移損失を小さくする
ため、オフセット構造が用いられている。フィルタ15
の前後の曲率半径が異なるためオフセット量を変えた構
造となっている。
Specific refractive index difference Δ = 0.43%, core size =
FIG. 4 shows the relationship between the radius of curvature and the bending loss in the case of an optical waveguide structure of 7.2 × 7.2 μm 2 . In the present optical waveguide device, since the leading portion with a single curvature is short, the radius of curvature R1 in front of the filter 15 is 13 mm, and
After that, the radius of curvature R2 was set to 8 mm. Note that an offset structure is used at the inflection point 43 of the curved portion of the waveguide core 12 in order to reduce transition loss. Filter 15
Since the radius of curvature before and after is different, the offset amount is changed.

【0052】導波路素子小型化に用いられる導波路パラ
メータの従来例は、比屈折率差Δ=0.5%、コア寸法
=6×6μm2 とし、波長1.3μm帯で単一モードと
する方法が一般的である。しかし、この構造では、単一
モード光ファイバとのミスマッチによる接続損失が約
0.3dB/箇所となってしまう。そこで、Δ=0.4
2〜0.47%、コア寸法6.8×6.8μm2 〜7.
2×7.2μm2 とすることにより、ファイバとの接続
損失を約0.1dB/箇所と低減できる。しかし、本導
波路構造パラメータではカットオフ波長が1.4〜1.
5μmとなり、波長1.3μm帯では、単一モードとな
らない。そこで、導波路コアの引き回し部における曲率
半径を小さくすることで高次モードを意図的に放射させ
ることができる。なお、曲率半径を小さくしすぎると、
曲げ損失を増加させてしまうため、本構造の曲率半径
は、波長1.5μm帯が伝搬するフィルタ部前では10
〜15mm、波長1.5μm帯が伝搬しないフィルタ部
後では6〜9mmが最適値である。
Conventional examples of waveguide parameters used for miniaturization of a waveguide element are: a relative refractive index difference Δ = 0.5%, a core size = 6 × 6 μm 2, and a single mode in a wavelength 1.3 μm band. The method is general. However, in this structure, the connection loss due to the mismatch with the single mode optical fiber is about 0.3 dB / point. Therefore, Δ = 0.4
2 to 0.47%, core size 6.8 × 6.8 μm 2 to 7.
By setting it to 2 × 7.2 μm 2 , the connection loss with the fiber can be reduced to about 0.1 dB / point. However, in the present waveguide structure parameters, the cutoff wavelength is 1.4 to 1.
5 μm, and does not become a single mode in the wavelength band of 1.3 μm. Therefore, a higher-order mode can be intentionally radiated by reducing the radius of curvature in the routing portion of the waveguide core. If the radius of curvature is too small,
In order to increase the bending loss, the radius of curvature of the present structure is set to 10 in front of the filter portion where the wavelength of 1.5 μm propagates.
The optimum value is 6 to 9 mm after the filter portion where the wavelength band of 1.5 to 15 mm does not propagate.

【0053】LD22から出射した波長λ2(1.31
μm)の光は、LDポート23、Y分岐光タップ17及
びフィルタ15を通過して共通ポート16、光ファイバ
21へと導波される。このときLD22と導波路コア1
2との結合部、Y分岐光タップ17及びy字型の光導波
路の分岐部31においてクラッドモードが生じる。この
クラッドモードは、Si基板11とクラッド層13上部
の空気層との間に閉じ込められて伝搬するが、溝29に
挿入した遮光性部材30とSiベンチ46とによってブ
ロックされる。このため、クラッドモードが反射ポート
20の光ファイバ21へ漏れ込むのを抑えることができ
る。
The wavelength λ2 (1.31) emitted from the LD 22
μm) passes through the LD port 23, the Y-branch optical tap 17 and the filter 15, and is guided to the common port 16 and the optical fiber 21. At this time, the LD 22 and the waveguide core 1
2, a clad mode occurs at the junction with the Y-branch 2, the Y-branch optical tap 17, and the branch 31 of the y-shaped optical waveguide. This cladding mode is confined and propagated between the Si substrate 11 and the air layer above the cladding layer 13, but is blocked by the light shielding member 30 inserted in the groove 29 and the Si bench 46. Therefore, it is possible to suppress the cladding mode from leaking into the optical fiber 21 of the reflection port 20.

【0054】図1に示した光モジュールでは、LD22
から出射した波長λ2(1.31μm)の光の反射ポー
ト20側の光ファイバ21への漏れ込みは55dBであ
り、溝29及び遮光性部材30の無い従来例(漏れ込み
40dB)と比べて15dB改善できた。
In the optical module shown in FIG.
Of light having a wavelength λ2 (1.31 μm) emitted from the optical fiber 21 on the reflection port 20 side is 55 dB, which is 15 dB as compared with the conventional example (leakage 40 dB) without the groove 29 and the light shielding member 30. I could improve it.

【0055】図5は本発明の光モジュールの他の実施の
形態を示す外観斜視図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing another embodiment of the optical module of the present invention.

【0056】図1に示した実施の形態との相違点は、光
導波路素子14と光ファイバ21とを接続する際、接着
強度を増すため、図4に示すように補強板44とファイ
バブロック45とを使用して接着面を広くした点であ
る。
The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that when the optical waveguide element 14 and the optical fiber 21 are connected, the reinforcing plate 44 and the fiber block 45 as shown in FIG. This is the point that the bonding surface is widened using.

【0057】このような構造に形成しても図1に示した
光モジュールと同様な効果が得られる。
Even with such a structure, the same effects as those of the optical module shown in FIG. 1 can be obtained.

【0058】次に、本発明の単一モード光導波路の製造
方法について説明する。
Next, a method for manufacturing a single mode optical waveguide according to the present invention will be described.

【0059】図6(a)〜図6(j)は本発明の単一モ
ード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。
FIGS. 6A to 6J are process diagrams showing one embodiment of a method for manufacturing a single-mode optical waveguide according to the present invention.

【0060】Si基板11にPD19、LD22及びM
PD24をマウントするためのSiベンチ25、クラッ
ドモードを除去するためのSiベンチ46及びフィルタ
挿入用のインデックス42を形成するためのSiベンチ
42aが残るようにSi基板11の周囲をエッチングす
る(図6(a)、(b))。
The PD 19, the LD 22 and the M
The periphery of the Si substrate 11 is etched so that the Si bench 25 for mounting the PD 24, the Si bench 46 for removing the cladding mode, and the Si bench 42a for forming the index 42 for inserting the filter remain (FIG. 6). (A), (b)).

【0061】Si基板11上にバッファ層27を形成す
る(図6(c))。
The buffer layer 27 is formed on the Si substrate 11 (FIG. 6C).

【0062】Siベンチ25,42a,46を露出させ
るためバッファ層27を研磨して平坦化する(図6
(d))。
The buffer layer 27 is polished and flattened to expose the Si benches 25, 42a and 46 (FIG. 6).
(D)).

【0063】バッファ層27上にPD19及びLD22
との光軸合わせのための高さ調整層28を形成する(図
6(e))。
The PD 19 and LD 22 are formed on the buffer layer 27.
Then, a height adjustment layer 28 for optical axis alignment is formed (FIG. 6E).

【0064】高さ調整層28上に導波路コア12を形成
すると共に、PD19、LD22及びMPD24のマウ
ント用のインデックス43及びフィルタ挿入用のインデ
ックス42を形成するためのマスク47をSiベンチ2
5,42a上に形成する(図6(f))。
The waveguide core 12 is formed on the height adjustment layer 28, and the mask 47 for forming the index 43 for mounting the PD 19, the LD 22 and the MPD 24 and the index 42 for inserting the filter is formed on the Si bench 2.
5, 42a (FIG. 6 (f)).

【0065】Siベンチ25上にPD19、LD22及
びMPD24のマウント用のインデックス43を形成す
ると共に、Siベンチ42a上にフィルタ挿入用のイン
デックス42を形成する(図6(g))。
An index 43 for mounting the PD 19, the LD 22, and the MPD 24 is formed on the Si bench 25, and an index 42 for inserting a filter is formed on the Si bench 42a (FIG. 6 (g)).

【0066】導波路コア12、高さ調整層28及びSi
ベンチ25,42a,46上にクラッド層13を形成す
る(図6(h))。
The waveguide core 12, the height adjusting layer 28 and the Si
The clad layer 13 is formed on the benches 25, 42a, 46 (FIG. 6 (h)).

【0067】Siベンチ25,42a,46の表面が露
出するようにクラッド層13に深溝エッチングを施す
(図6(i))。
The deep groove etching is performed on the clad layer 13 so that the surfaces of the Si benches 25, 42a and 46 are exposed (FIG. 6 (i)).

【0068】クラッド層13及びSiベンチ25上に電
極32,39,40,41を形成する(図6(j))。
The electrodes 32, 39, 40 and 41 are formed on the cladding layer 13 and the Si bench 25 (FIG. 6 (j)).

【0069】以上の製造工程において、フォトリソグラ
フィによる露光が数回行われる。そのため、それぞれの
フォトマスクの正確な位置合わせを行わないと、各工程
での位置ずれが生じてしまい、性能の良い光導波路や光
モジュールを製造することができない。
In the above manufacturing process, exposure by photolithography is performed several times. Therefore, if the respective photomasks are not accurately aligned, misalignment occurs in each step, and an optical waveguide or optical module with good performance cannot be manufactured.

【0070】そこで、本実施の形態では最初の工程であ
るSiベンチ25,42a,46の形成時(図6
(b))にフォトマスクの位置合わせの目印となるマー
クを設けておく。
Therefore, in the present embodiment, the first step is the formation of Si benches 25, 42a, 46 (FIG. 6).
In (b)), a mark serving as a mark for alignment of the photomask is provided.

【0071】ここでSiベンチ25,42a,46及び
マーク48を形成した後のSiウェハ11aの上面図を
図7に示す。尚、説明を簡単にするため4素子分しか図
示されていないが、実際には3インチウェハで約100
素子が配置されている。
FIG. 7 shows a top view of the Si wafer 11a after the Si benches 25, 42a, 46 and the mark 48 have been formed. Although only four elements are shown for the sake of simplicity of explanation, in actuality, about 100
An element is arranged.

【0072】図7(a)は図1に示した光モジュールの
基板を形成するためのSiウェハ11aの平面図であ
り、図7(b)は図7(a)のE−E線断面図である。
FIG. 7A is a plan view of the Si wafer 11a for forming the substrate of the optical module shown in FIG. 1, and FIG. 7B is a sectional view taken along line EE of FIG. It is.

【0073】Siウェハ11aのマーク48と、フォト
マスク(図示せず)の上に印字した目印とを合わせるこ
とにより、引き続き行われる工程でのフォトマスクの位
置合わせが正確、容易かつ短時間で行える。電極32,
39〜40が形成された後、Siウェハ11aをダイシ
ングすることにより光導波路素子14が形成されたSi
基板11が得られる。
By aligning the mark 48 on the Si wafer 11a with the mark printed on the photomask (not shown), the photomask can be accurately, easily and quickly adjusted in the subsequent steps. . Electrode 32,
After the formation of 39 to 40, the Si wafer 11a is diced to form the Si on which the optical waveguide element 14 is formed.
The substrate 11 is obtained.

【0074】また、導波路コア12とPD19、LD2
2及びMPD24との位置合わせ及び導波路コア12と
フィルタ15との位置合わせには、インデックス位置合
わせ方法を用いているので、導波路コア12とインデッ
クス42との相対位置をサブミクロンの精度で合わせる
必要がある。
The waveguide core 12, PD 19, LD2
2 and the MPD 24 and the waveguide core 12 and the filter 15 are aligned by the index alignment method, so that the relative positions of the waveguide core 12 and the index 42 are adjusted with submicron accuracy. There is a need.

【0075】そこで、これらのインデックス形成のため
の露光は、導波路コア形成の露光と同時、つまり、同一
マスクで行えばよい。このことにより、インデックス4
2と導波路コア12との相対位置が正確になるだけでな
く、フォトマスクの位置合わせが不要となるだけでな
く、工程数を減少することもできる。
Therefore, the exposure for forming the index may be performed simultaneously with the exposure for forming the waveguide core, that is, using the same mask. This allows index 4
Not only is the relative position between the waveguide core 12 and the waveguide core 12 accurate, but also the photomask alignment is not required, and the number of steps can be reduced.

【0076】以上において、本発明によれば、Siベン
チ、導波路コア、LD、PD位置合わせ用インデック
ス、フィルタ挿入用細溝等を相対位置精度良く形成する
ことができる。また、クラッドモードが反射ポートに漏
れ込むことを抑えると共に光導波路の小型化を実現する
ことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to form the Si bench, the waveguide core, the LD and PD alignment index, the filter insertion narrow groove, and the like with high relative positional accuracy. In addition, it is possible to suppress the clad mode from leaking into the reflection port and to realize the miniaturization of the optical waveguide.

【0077】[0077]

【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。
In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0078】最初の工程であるSiベンチの形成工程の
際にマスクの位置合わせの目印となるマークを形成して
おき、このマークとフォトマスク上に印字したマークと
を合わせることにより、位置合わせ用インデックス、フ
ィルタ挿入用細溝等の位置精度が高く、しかも小型で、
クラッドモードの反射ポートへの漏れ込みを防止できる
単一モード光導波路及びその製造方法並びにそれを用い
た光モジュールの提供を実現することができる。
In the first step of forming the Si bench, a mark serving as a mark for positioning the mask is formed, and this mark is aligned with the mark printed on the photomask to provide a positioning mark. The positioning accuracy of the index, filter insertion groove, etc. is high and compact.
It is possible to realize a single-mode optical waveguide, a method of manufacturing the same, and an optical module using the same that can prevent the clad mode from leaking into the reflection port.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の単一モード光導波路を用いた光モジュ
ールの一実施の形態を示す外観斜視図である。
FIG. 1 is an external perspective view showing an embodiment of an optical module using a single mode optical waveguide according to the present invention.

【図2】(a)は図1の平面図、(b)は(a)のA−
A線断面図、(c)は(a)のB−B線断面図、(d)
は(a)のC−C線断面図である。
2A is a plan view of FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view of FIG.
A sectional view taken along line A, (c) is a sectional view taken along line BB of (a), (d)
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line CC of FIG.

【図3】(a)は、導波路コアの曲率半径がフィルタの
前後で等しい場合を示す光モジュールの平面図、(b)
は、導波路コアの曲率半径がフィルタの前後で異なる場
合を示す光モジュールの平面図、(c)は(b)の円D
内の拡大図である。
FIG. 3A is a plan view of the optical module showing a case where the radius of curvature of the waveguide core is equal before and after the filter, and FIG.
Is a plan view of the optical module showing a case where the radius of curvature of the waveguide core is different before and after the filter, and (c) is a circle D in (b).
It is an enlarged view inside.

【図4】曲率半径と曲げ損失との関係を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a radius of curvature and a bending loss.

【図5】本発明の光モジュールの他の実施の形態を示す
外観斜視図である。
FIG. 5 is an external perspective view showing another embodiment of the optical module of the present invention.

【図6】(a)〜(j)は本発明の単一モード光導波路
の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。
FIGS. 6A to 6J are process diagrams showing one embodiment of a method for manufacturing a single-mode optical waveguide according to the present invention.

【図7】(a)は図1に示した光モジュールの基板を形
成するためのSiウェハの平面図であり、(b)は
(a)のE−E線断面図である。
7A is a plan view of a Si wafer for forming the substrate of the optical module shown in FIG. 1, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.

【図8】LDを表面実装した光モジュールのプラットフ
ォーム構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a platform structure of an optical module on which an LD is surface-mounted.

【図9】従来の光モジュールの外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view of a conventional optical module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 基板(Si基板) 12 導波路コア 13 クラッド層 19 受光素子(PD) 22 発光素子(LD) 25,46 ベンチ(Siベンチ) 27 バッファ層 28 高さ調整層 32,39〜41 電極 Reference Signs List 11 substrate (Si substrate) 12 waveguide core 13 clad layer 19 light receiving element (PD) 22 light emitting element (LD) 25, 46 bench (Si bench) 27 buffer layer 28 height adjustment layer 32, 39 to 41 electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日比野 善典 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 山田 泰文 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 大川 正浩 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 岡野 広明 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 西尾 友幸 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 岩藤 泰典 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 金谷 達憲 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 黒岩 勉 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshinori Hibino, Inventor 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Japan Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yasufumi Yamada 3-192, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. Within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Masahiro Okawa 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Opto-Systems Research Laboratory, Hitachi Cable, Ltd. (72) Inventor Naoto Uezuka Hidaka, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 5-1-1, Machi-cho, Hitachi Cable, Ltd. Opto-System Research Laboratory (72) Inventor Hiroaki Okano 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi, Ibaraki Prefecture, Hitachi Cable, Opto-System Research Laboratory (72) Inventor Tatsuo Teraoka 5-1-1, Hidakacho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi Cable, Ltd. Optosystem Research Laboratory (72) Inventor Tomoyuki Nishio Hitachi Cable, Ltd. Opto-Systems Research Laboratories 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture (72) Inventor Yasunori Iwato 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Hitachi, Ltd. ) Inventor Tatsunori Kanaya 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Information and Communication Division of Hitachi, Ltd.

Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に単一モードの光導波路素子を形
成した単一モード光導波路において、発光素子及び受光
素子をマウントするためのベンチが基板の表面に形成さ
れ、該基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が形成さ
れ、該バッファ層上に上記発光素子及び上記受光素子と
の光軸合わせのための高さ調整層が形成され、該高さ調
整層上に導波路コアが形成され、上記ベンチに上記発光
素子及び上記受光素子のアライメント用インデックスが
形成され、上記高さ調整層上及び導波路コア上にクラッ
ド層が形成され、上記ベンチ上に上記発光素子への電流
供給と上記受光素子からの電流を取り出すための電極が
形成されていることを特徴とする単一モード光導波路。
In a single mode optical waveguide in which a single mode optical waveguide element is formed on a substrate, a bench for mounting a light emitting element and a light receiving element is formed on a surface of the substrate, and a bench other than the bench on the substrate is provided. A buffer layer is formed in the portion, a height adjustment layer for optical axis alignment with the light emitting element and the light receiving element is formed on the buffer layer, and a waveguide core is formed on the height adjustment layer. An alignment index for the light emitting element and the light receiving element is formed on the bench, a cladding layer is formed on the height adjustment layer and the waveguide core, and current supply to the light emitting element is performed on the bench. A single mode optical waveguide, wherein an electrode for extracting a current from a light receiving element is formed.
【請求項2】 上記高さ調整層上にy字型導波路が形成
され、y字分岐部には細溝が形成され、該細溝には波長
λ1の光を反射し波長λ2(λ1≠λ2)の光を透過す
るフィルタが配置され、上記y字導波路と上記ベンチと
の間には波長λ2の光を任意の分岐比に分けるY分岐光
タップが形成されている請求項1記載の単一モード光導
波路。
2. A y-shaped waveguide is formed on the height adjusting layer, a narrow groove is formed in the y-branch, and light having a wavelength of λ1 is reflected on the narrow groove and a wavelength of λ2 (λ1 ≠). 2. The filter according to claim 1, further comprising a filter that transmits light of λ2), and a Y-branch light tap for dividing the light of wavelength λ2 into an arbitrary branch ratio between the y-shaped waveguide and the bench. Single mode optical waveguide.
【請求項3】 上記細溝の形成と上記フィルタの挿入と
を行うためのフィルタ用インデックスが上記基板上に形
成されている請求項2に記載の単一モード光導波路。
3. The single mode optical waveguide according to claim 2, wherein a filter index for forming the narrow groove and inserting the filter is formed on the substrate.
【請求項4】 上記導波路コアの周辺に、溝を形成する
と共に該溝内に遮光性部材を挿入した請求項2から3の
いずれかに記載の単一モード光導波路。
4. The single mode optical waveguide according to claim 2, wherein a groove is formed around the waveguide core, and a light blocking member is inserted in the groove.
【請求項5】 上記フィルタと導波路端面との間に、遮
光性部材を挿入した溝を少なくとも一か所形成した請求
項4に記載の単一モード光導波路。
5. The single mode optical waveguide according to claim 4, wherein at least one groove in which a light-shielding member is inserted is formed between the filter and the end face of the waveguide.
【請求項6】 導波路端面を斜め研磨した請求項1から
5のいずれかに記載の単一モード光導波路。
6. The single mode optical waveguide according to claim 1, wherein an end face of the waveguide is obliquely polished.
【請求項7】 基板上に単一モードの光導波路素子を形
成した単一モード光導波路において、発光素子及び受光
素子をマウントするためのベンチが基板の表面に形成さ
れ、該基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が形成さ
れ、該バッファ層上に上記発光素子及び上記受光素子と
の光軸合わせのための高さ調整層が形成され、該高さ調
整層上にy字型の導波路コアが形成され、Y分岐部には
細溝が形成され、該細溝には波長λ1の光を反射し波長
λ2(λ1≠λ2)の光を透過するフィルタが配置さ
れ、上記導波路コアの湾曲部の曲率半径が上記フィルタ
の前後で異なっており、上記高さ調整層上及び導波路コ
ア上に該導波路コアを覆うようにクラッド層が形成さ
れ、上記ベンチ上に上記発光素子への電流供給と上記受
光素子からの電流を取り出すための電極が形成されてい
ることを特徴とする単一モード光導波路。
7. In a single-mode optical waveguide having a single-mode optical waveguide element formed on a substrate, a bench for mounting a light-emitting element and a light-receiving element is formed on a surface of the substrate. A height adjustment layer for optical axis alignment with the light emitting element and the light receiving element is formed on the buffer layer, and a y-shaped waveguide is formed on the height adjustment layer. A core is formed, a narrow groove is formed in the Y branch portion, and a filter that reflects light of wavelength λ1 and transmits light of wavelength λ2 (λ1 ≠ λ2) is disposed in the fine groove. The radius of curvature of the curved portion is different before and after the filter, a cladding layer is formed on the height adjustment layer and on the waveguide core so as to cover the waveguide core, and the light emitting element on the bench is formed on the bench. Supply current and extract current from the photo detector Single mode optical waveguide, wherein the electrode for are formed.
【請求項8】 上記単一モード光導波路の比屈折率差Δ
は0.42〜0.47%、上記導波路コアの寸法は6.
8×6.8μm2 〜7.2×7.2μm2 である請求項
7に記載の単一モード光導波路。
8. The relative refractive index difference Δ of the single mode optical waveguide.
Is 0.42 to 0.47%, and the dimension of the waveguide core is 6.
Single mode optical waveguide according to claim 7 8 a × 6.8μm 2 ~7.2 × 7.2μm 2.
【請求項9】 上記導波路コアの湾曲部の曲率半径は、
フィルタの前が10〜15mm、フィルタの後が6〜9
mmである請求項7または8に記載の単一モード光導波
路。
9. A radius of curvature of a curved portion of the waveguide core is:
10-15 mm before the filter, 6-9 after the filter
The single mode optical waveguide according to claim 7 or 8, wherein
【請求項10】 上記導波路コアの湾曲部の変曲点がオ
フセット構造を有する請求項7に記載の単一モード光導
波路。
10. The single mode optical waveguide according to claim 7, wherein an inflection point of the curved portion of the waveguide core has an offset structure.
【請求項11】 上記導波路コアのオフセット構造のオ
フセット量をフィルタの前後で変化させた請求項10に
記載の単一モード光導波路。
11. The single mode optical waveguide according to claim 10, wherein an offset amount of the offset structure of the waveguide core is changed before and after the filter.
【請求項12】 発光素子及び受光素子をマウントする
ためのベンチが基板の表面に形成され、該基板上のベン
チ以外の部分にバッファ層が形成され、該バッファ層上
に上記発光素子及び上記受光素子との光軸合わせのため
の高さ調整層が形成され、該高さ調整層上に導波路コア
が形成され、上記ベンチに上記発光素子及び上記受光素
子のアライメント用インデックスが形成され、上記高さ
調整層上及び導波路コア上にクラッド層が形成され、上
記ベンチ上に上記発光素子への電流供給と上記受光素子
からの電流を取り出すための電極が形成され、上記ベン
チ上に発光素子及び受光素子がマウントされている光導
波路モジュール。
12. A bench for mounting a light emitting element and a light receiving element is formed on a surface of a substrate, a buffer layer is formed on a portion other than the bench on the substrate, and the light emitting element and the light receiving element are formed on the buffer layer. A height adjustment layer for optical axis alignment with the element is formed, a waveguide core is formed on the height adjustment layer, an alignment index for the light emitting element and the light receiving element is formed on the bench, A cladding layer is formed on the height adjustment layer and on the waveguide core, electrodes for supplying current to the light emitting element and extracting current from the light receiving element are formed on the bench, and the light emitting element is formed on the bench. And an optical waveguide module on which a light receiving element is mounted.
【請求項13】 導波路端面に光ファイバを接続した請
求項12に記載の光導波路モジュール。
13. The optical waveguide module according to claim 12, wherein an optical fiber is connected to an end face of the waveguide.
【請求項14】 基板上に単一モード光導波路素子を形
成する単一モード光導波路の製造方法において、発光素
子及び受光素子をマウントするためのベンチとフィルタ
挿入用のインデックスを形成するベンチとが残るように
基板の表面をエッチングするエッチング工程と、上記基
板上のベンチ以外の部分にバッファ層を形成するバッフ
ァ層形成工程と、該バッファ層の上に上記発光素子及び
上記受光素子との光軸合わせのための高さ調整層を形成
する高さ調整層形成工程と、該高さ調整層の上に導波路
コアを形成する導波路コア形成工程と、上記ベンチに発
光素子及び受光素子のアライメント用インデックス並び
にフィルタ挿入用のインデックスを同時に形成するイン
デックス形成工程と、該インデックスが形成された基板
上にクラッド層を形成するクラッド層形成工程と、上記
ベンチを露出させるため上記クラッド層に深溝エッチン
グを施す深溝エッチング工程と、上記ベンチ上に上記発
光素子への電流供給と上記受光素子からの電流を取り出
すための電極を形成する電極形成工程とを備えたことを
特徴とする単一モード光導波路製造方法。
14. A method for manufacturing a single mode optical waveguide in which a single mode optical waveguide element is formed on a substrate, wherein a bench for mounting a light emitting element and a light receiving element and a bench for forming an index for inserting a filter are provided. An etching step of etching the surface of the substrate so as to remain; a buffer layer forming step of forming a buffer layer on a portion other than the bench on the substrate; and an optical axis of the light emitting element and the light receiving element on the buffer layer. A height adjustment layer forming step of forming a height adjustment layer for alignment, a waveguide core forming step of forming a waveguide core on the height adjustment layer, and alignment of the light emitting element and the light receiving element on the bench Forming an index for inserting a filter and an index for inserting a filter simultaneously, and forming a cladding layer on the substrate on which the index is formed. Forming a clad layer, forming a deep groove on the clad layer to expose the bench, and forming a deep groove on the bench, supplying an electric current to the light emitting element and extracting an electric current from the light receiving element on the bench. Forming a single mode optical waveguide.
【請求項15】 上記基板上に上記ベンチを形成すると
同時にマークを形成し、各工程においてこのマークを目
印として位置合わせを行う請求項14に記載の単一モー
ド光導波路製造方法。
15. The method for manufacturing a single mode optical waveguide according to claim 14, wherein a mark is formed at the same time as the bench is formed on the substrate, and alignment is performed using the mark as a mark in each step.
【請求項16】 上記高さ調整層上へのフォトリソグラ
フィによる導波路コア形成のための露光と、上記ベンチ
上のインデックス形成のための露光とを1枚のフォトマ
スクを用いて同時に行い、上記導波路コアと上記発光素
子及び上記受光素子のアライメント用並びに上記フィル
タ挿入用のインデックスとの相対的な位置合わせを行う
請求項14又は15に記載の単一モード光導波路製造方
法。
16. An exposure for forming a waveguide core by photolithography on the height adjustment layer and an exposure for forming an index on the bench are simultaneously performed using a single photomask. 16. The method for manufacturing a single-mode optical waveguide according to claim 14, wherein relative alignment between the waveguide core and the index for alignment of the light emitting element and the light receiving element and the index for inserting the filter is performed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100478800B1 (en) * 2001-12-04 2005-03-25 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Optical package substrate, and optical device and module using this optical package substrate
JP2007271704A (en) * 2006-03-30 2007-10-18 Nec Corp Variable light control device and variable light control method
JP2020149022A (en) * 2019-03-15 2020-09-17 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 Optical device, optical module using the same, and method of testing optical device
WO2024080380A1 (en) * 2022-10-14 2024-04-18 セーレンKst株式会社 Combined beam generation device

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