JPS61133911A - 受発光素子と光導波路との結合方法 - Google Patents
受発光素子と光導波路との結合方法Info
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- JPS61133911A JPS61133911A JP25537184A JP25537184A JPS61133911A JP S61133911 A JPS61133911 A JP S61133911A JP 25537184 A JP25537184 A JP 25537184A JP 25537184 A JP25537184 A JP 25537184A JP S61133911 A JPS61133911 A JP S61133911A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔曜憤上の利用分野〕
本発明は、光A[や光情報処理の分野における基本構成
要素でおる受発光素子と光導波路とを効率よく光結合す
る方法に関するものである。
要素でおる受発光素子と光導波路とを効率よく光結合す
る方法に関するものである。
光通儒や光情快処理分野で必要となる各種の光回路部品
の小形化、高信頼性化、低価格化をねらいとして、基数
上に多数個一括形成した光導波路を用いて、いわゆる導
波形光部品を開発する動きが活発である。導波形光部品
を利用するに際しては、光導波路と半導体レーザ、発光
ダイオード、フォトダイオード等の受発光素子とを効率
良く結合することが必要でめる。従来、実用的な結合方
法として、受発光素子と光導波路との間に光ファイバを
介する方法がよく用いられてきた。この方法は、光導波
路端面に光ファイバを接続し、光ファイバの他端に受発
光素子を結合するものである。
の小形化、高信頼性化、低価格化をねらいとして、基数
上に多数個一括形成した光導波路を用いて、いわゆる導
波形光部品を開発する動きが活発である。導波形光部品
を利用するに際しては、光導波路と半導体レーザ、発光
ダイオード、フォトダイオード等の受発光素子とを効率
良く結合することが必要でめる。従来、実用的な結合方
法として、受発光素子と光導波路との間に光ファイバを
介する方法がよく用いられてきた。この方法は、光導波
路端面に光ファイバを接続し、光ファイバの他端に受発
光素子を結合するものである。
しかし、この方法では、光導波路と受発光素子の間に1
0cm〜/鶏長程度の光ファイバが存在し、導波形光部
品の小形化の方向に反するという問題があり九。また、
特に光情報処理の分骨では10国〜/鴇長の光ファイバ
での光遅延時間が、光部品の情報処理速度を制限すると
いう欠点をともなった。
0cm〜/鶏長程度の光ファイバが存在し、導波形光部
品の小形化の方向に反するという問題があり九。また、
特に光情報処理の分骨では10国〜/鴇長の光ファイバ
での光遅延時間が、光部品の情報処理速度を制限すると
いう欠点をともなった。
上記の問題点を解決するために、光導波路端部1に直接
、受発光素子を結合させる試みもなされてきた。第9図
(a) 、 Tb)は、従来の結合方法例の説明図であ
り、lは基板、2け、先導波路、8は半導体レーザであ
る。
、受発光素子を結合させる試みもなされてきた。第9図
(a) 、 Tb)は、従来の結合方法例の説明図であ
り、lは基板、2け、先導波路、8は半導体レーザであ
る。
第ダ図(a)は、基板端面1gを利用して、半導体レー
ザ8と光導波路2を結合した例である。また、第弘図(
blは、基板端面に制約さnずく、基板上の任意の場所
で、光導波路2と半導体レーザ8を結合しようとする試
みである。
ザ8と光導波路2を結合した例である。また、第弘図(
blは、基板端面に制約さnずく、基板上の任意の場所
で、光導波路2と半導体レーザ8を結合しようとする試
みである。
上記第弘図(alに示す結合方法では、半導体レーザa
を発光ダイオードや、受光用のフォトダイオードで置き
喚えることもでき、簡便な方法であるが、結合場所が基
板端面に制約されるという欠点があり、光回路設計上の
問題となっていた。また、第q図(blに示す方法では
、半導体レーザ8も基板l上に設置されており゛、なる
ほど結合場所を基板上の任意の位fK設けることができ
るが、半導体レーザの代わりに、発光ダイオードや、フ
ォトダイオードのような平面状の受発光面を有する光素
子と光導波路とを結合しにくいという問題点が6つt0
第S図は、平面−状の受発光面を有する受発光素子の構
造例であるが、/開角程度の半導体基板81上に形成さ
れた700μ鶏φ程度の受発光面z2から成っている。
を発光ダイオードや、受光用のフォトダイオードで置き
喚えることもでき、簡便な方法であるが、結合場所が基
板端面に制約されるという欠点があり、光回路設計上の
問題となっていた。また、第q図(blに示す方法では
、半導体レーザ8も基板l上に設置されており゛、なる
ほど結合場所を基板上の任意の位fK設けることができ
るが、半導体レーザの代わりに、発光ダイオードや、フ
ォトダイオードのような平面状の受発光面を有する光素
子と光導波路とを結合しにくいという問題点が6つt0
第S図は、平面−状の受発光面を有する受発光素子の構
造例であるが、/開角程度の半導体基板81上に形成さ
れた700μ鶏φ程度の受発光面z2から成っている。
このような受発光素子を、第ダ図(blにおいて高さが
数μ焦〜700μ鴇程度の光導波路2の端部に基板l上
で結合させることは不可能であった。すなわち、第弘図
tb>の方法は、半導体レーザのように半導体基板面に
平行な方向に光を出射あるいは入射する素子には適用で
きるが、半導体基板面に垂直に方向に光を出射あるいは
入射する素子には適用できないという問題があった。
数μ焦〜700μ鴇程度の光導波路2の端部に基板l上
で結合させることは不可能であった。すなわち、第弘図
tb>の方法は、半導体レーザのように半導体基板面に
平行な方向に光を出射あるいは入射する素子には適用で
きるが、半導体基板面に垂直に方向に光を出射あるいは
入射する素子には適用できないという問題があった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、基板上に
形成した光導波路と受発光素子を光結合するに際し、該
光導波路の端部近傍の基板上に、基板面に対して略aS
°の角度をなす反射面を有する微小反射鏡を設置し、こ
の微小反射鏡を介して光結合するようにしたことを特徴
としている。
形成した光導波路と受発光素子を光結合するに際し、該
光導波路の端部近傍の基板上に、基板面に対して略aS
°の角度をなす反射面を有する微小反射鏡を設置し、こ
の微小反射鏡を介して光結合するようにしたことを特徴
としている。
第1図+8) 、 (b)は本発明の一実施例を示す図
であり、第1図(a)は受発光素子と光導波路との結合
方法を示す説明図、第1図(b)は光結合部の側面図で
ある。こnらの図において、81は微小反射鏡、82は
受発光素子である。なシ、第1図ないし第3図の参照符
号で、第を図、第5図に示す符号と同一のものは同一構
成要素を示す。微小反射鏡81は、光導波路2の端部の
基板l上に設置され、その反射面81aは、基[21面
に対して、略!、t’の角度をなしている。微小反射鏡
81の上部に受発光素子8zを配置することにより光導
波路2と受発光素子82とが結合する。例えは、受発光
素子8zとして、フォトダイオードを配した場合、光導
波路2の内部を伝わってきた信号光は、反射面81aに
て、方向を略9Q0変換され、フォトダイオードの受光
面z2に効率曳く入射し、隠気信号に変換される。フォ
トダイオードの代わりに発光ダイオードや半導体レーザ
を配置して、逆に光導波路内に信号光を入射し得ること
はもちろんである。
であり、第1図(a)は受発光素子と光導波路との結合
方法を示す説明図、第1図(b)は光結合部の側面図で
ある。こnらの図において、81は微小反射鏡、82は
受発光素子である。なシ、第1図ないし第3図の参照符
号で、第を図、第5図に示す符号と同一のものは同一構
成要素を示す。微小反射鏡81は、光導波路2の端部の
基板l上に設置され、その反射面81aは、基[21面
に対して、略!、t’の角度をなしている。微小反射鏡
81の上部に受発光素子8zを配置することにより光導
波路2と受発光素子82とが結合する。例えは、受発光
素子8zとして、フォトダイオードを配した場合、光導
波路2の内部を伝わってきた信号光は、反射面81aに
て、方向を略9Q0変換され、フォトダイオードの受光
面z2に効率曳く入射し、隠気信号に変換される。フォ
トダイオードの代わりに発光ダイオードや半導体レーザ
を配置して、逆に光導波路内に信号光を入射し得ること
はもちろんである。
本発明の結合方法の実際の応用に際しては、微小反射鏡
81を光導波路2の端部に精度良く設置するため、微小
反射鏡位置決め用のガイド構造を採用するのが得策であ
る。第一図は、ガイド構造を利用した結合方法の一実施
例の説明図であり、Y分岐形の光回路を構成している光
導波路2の端部に微小反射鏡81を設置するに際し、あ
らかじめ、光導波路2の形成と同時あるいは別に、微小
反射鏡位置決め用のガイドΦlを形成しておくものであ
る。ガイド41に微小反射鏡att−はめ込むことによ
り、精度良い位置決めができる。
81を光導波路2の端部に精度良く設置するため、微小
反射鏡位置決め用のガイド構造を採用するのが得策であ
る。第一図は、ガイド構造を利用した結合方法の一実施
例の説明図であり、Y分岐形の光回路を構成している光
導波路2の端部に微小反射鏡81を設置するに際し、あ
らかじめ、光導波路2の形成と同時あるいは別に、微小
反射鏡位置決め用のガイドΦlを形成しておくものであ
る。ガイド41に微小反射鏡att−はめ込むことによ
り、精度良い位置決めができる。
本発明を適用できる光導波路としては、ガラス材料、プ
ラスチック材料、半導体材料、強誘電体材料等から成る
光導波路をあげることができる。
ラスチック材料、半導体材料、強誘電体材料等から成る
光導波路をあげることができる。
また微小反射鏡としては、ガラス薄板の端部を帖0程度
の角度に斜め研磨し、研磨面に、kt、Cr。
の角度に斜め研磨し、研磨面に、kt、Cr。
Au等の反射金属膜をコーティングしたものや、多層誘
電体膜を蒸着したもの全使用できるウガラス以外のたと
えばプラスチックを使用して成戯により、微小反射鏡を
作ることもできる。受発光素子としては、むき出しの素
子を使用することもできるが、信頼性、素子寿命等を考
慮して、適切な容器内に封じたものを使用することもで
きる。この場合、微小反射鏡を受発光素子容器にあらか
じめ、とりつけておくこともできる。第3図は、微小反
射−31を受発光素子容器51の窓部52にとりつけ一
体化したものを、基板l上の光導波路2の端部に設置す
る実施例であシ、本発明に含まnる。なお、受発光素子
容器51の内部に光結合効率を高めるための集束光学系
を設けることも可能である。
電体膜を蒸着したもの全使用できるウガラス以外のたと
えばプラスチックを使用して成戯により、微小反射鏡を
作ることもできる。受発光素子としては、むき出しの素
子を使用することもできるが、信頼性、素子寿命等を考
慮して、適切な容器内に封じたものを使用することもで
きる。この場合、微小反射鏡を受発光素子容器にあらか
じめ、とりつけておくこともできる。第3図は、微小反
射−31を受発光素子容器51の窓部52にとりつけ一
体化したものを、基板l上の光導波路2の端部に設置す
る実施例であシ、本発明に含まnる。なお、受発光素子
容器51の内部に光結合効率を高めるための集束光学系
を設けることも可能である。
次に、第2図に基づきより具体的な実施例について述べ
る。
る。
光導波路として、シリコン基板上に形成した石英系光導
波路を用い九。シリコン基板上に、バッフ7層、コア層
、−クラッド層の順で火炎直接堆積法で堆積した石英系
光導波膜の不要部分を反応性イオンエツチング法でシリ
コン基板面が露出する程度にまで除去することにより、
光導波路2およびガイド41を形成した。バッファ層、
コア層、クラッド層のガラス組成および厚さは以下の通
りである。コア層とバッファ層との比屈効率差は7%で
ある。
波路を用い九。シリコン基板上に、バッフ7層、コア層
、−クラッド層の順で火炎直接堆積法で堆積した石英系
光導波膜の不要部分を反応性イオンエツチング法でシリ
コン基板面が露出する程度にまで除去することにより、
光導波路2およびガイド41を形成した。バッファ層、
コア層、クラッド層のガラス組成および厚さは以下の通
りである。コア層とバッファ層との比屈効率差は7%で
ある。
バッファ層・・・・・・8 i 0sガラス、 7
5〃m厚コアl婦 ・・・・・・8i0=・TiQ、
ガラス、弘3μ亀厚クラッド層・・・・・・5insガ
ラス、 lOμm厚反応性イオンエツチング深さは
りOμ渦であシ、先導波路20幅はダOμ鶏とした。ま
た、微小反射鏡用のガイド41の間隔はSSOμ負であ
り、ここに幅500μ鶏の微小反射#!81をそう人し
た。微小反射鏡は、厚さIOθμ風の石英ガラス板の斜
め研WiIrIMにAjを蒸着した後、500μm幅に
切り出したものである。本実施例では、受発光素子の一
例として、8iアパラ/シエホトダイオードを用いた。
5〃m厚コアl婦 ・・・・・・8i0=・TiQ、
ガラス、弘3μ亀厚クラッド層・・・・・・5insガ
ラス、 lOμm厚反応性イオンエツチング深さは
りOμ渦であシ、先導波路20幅はダOμ鶏とした。ま
た、微小反射鏡用のガイド41の間隔はSSOμ負であ
り、ここに幅500μ鶏の微小反射#!81をそう人し
た。微小反射鏡は、厚さIOθμ風の石英ガラス板の斜
め研WiIrIMにAjを蒸着した後、500μm幅に
切り出したものである。本実施例では、受発光素子の一
例として、8iアパラ/シエホトダイオードを用いた。
受光面の直径は、300μmであり、直径≠鴫の円筒状
の容器に収められている。容器の窓材はす7アイヤガラ
スである。ガイド41にそう人した微小反射鏡81の上
部に、受光面が下部になるようホトダイオードを装着し
たところ、光導波路2からの出射光を略100%受光面
にとらえることができた。
の容器に収められている。容器の窓材はす7アイヤガラ
スである。ガイド41にそう人した微小反射鏡81の上
部に、受光面が下部になるようホトダイオードを装着し
たところ、光導波路2からの出射光を略100%受光面
にとらえることができた。
以上説明したように、本発明の方法によれば、基板上の
任意の位置で微小反射鏡を介して、受発光素子と光導波
路とを結合させることができ、光回路設計上の自由度を
大幅に向上することができる。41?に本発明の方法は
、面状の受発光面を有する光素子、すなわち発光ダイオ
ードやアバランシェホトダイオード、PINホトダイオ
ード等と光導波路との結合に有効であり、光導波路を利
用した多様な混成光集積回路の実現に資するところが大
である。
任意の位置で微小反射鏡を介して、受発光素子と光導波
路とを結合させることができ、光回路設計上の自由度を
大幅に向上することができる。41?に本発明の方法は
、面状の受発光面を有する光素子、すなわち発光ダイオ
ードやアバランシェホトダイオード、PINホトダイオ
ード等と光導波路との結合に有効であり、光導波路を利
用した多様な混成光集積回路の実現に資するところが大
である。
第1図(a) 、 (b)は本発明の一実施例を示す図
であって、第1図(a)は受発光素子と光導波路との結
合方法を示す説明図、@/図(b)は光結合部の側面図
、第2図、第3図はいずれも本発明の・別の実施例を示
す説明図、第弘図(1) 、 (b)はいずれも従来の
受発光素子と光導波路との結合方法を示す説明図、第S
図は面状の受発光面を有する受発光素子の斜視図である
。 【・・・・・・基板、2・・・・・・光導波路、8■・
・・・・・微小反射鏡、81a・・・・・・反射面、8
z・・・・・・受発光素子。 第1図 第2図 第4図 (a) 手続補正書(1引 昭和 年 月 日
であって、第1図(a)は受発光素子と光導波路との結
合方法を示す説明図、@/図(b)は光結合部の側面図
、第2図、第3図はいずれも本発明の・別の実施例を示
す説明図、第弘図(1) 、 (b)はいずれも従来の
受発光素子と光導波路との結合方法を示す説明図、第S
図は面状の受発光面を有する受発光素子の斜視図である
。 【・・・・・・基板、2・・・・・・光導波路、8■・
・・・・・微小反射鏡、81a・・・・・・反射面、8
z・・・・・・受発光素子。 第1図 第2図 第4図 (a) 手続補正書(1引 昭和 年 月 日
Claims (1)
- 基板上に形成した光導波路と受発光素子を光結合するに
際し、該光導波路の端部近傍の基板上に基板面に対して
略45°の角度をなす反射面を有する微小反射鏡を設置
し、この微小反射鏡を介して光結合することを特徴とす
る受発光素子と光導波路との結合方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25537184A JPS61133911A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 受発光素子と光導波路との結合方法 |
CA000486477A CA1255382A (en) | 1984-08-10 | 1985-07-08 | Hybrid optical integrated circuit with alignment guides |
US06/753,632 US4750799A (en) | 1984-08-10 | 1985-07-10 | Hybrid optical integrated circuit |
EP85108730A EP0171615B1 (en) | 1984-08-10 | 1985-07-12 | Hybrid optical integrated circuit and fabrication method thereof |
DE8585108730T DE3575208D1 (de) | 1984-08-10 | 1985-07-12 | Optischer, integrierter hybridschaltkreis und verfahren zu seiner herstellung. |
US07/038,127 US4735677A (en) | 1984-08-10 | 1987-04-02 | Method for fabricating hybrid optical integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25537184A JPS61133911A (ja) | 1984-12-03 | 1984-12-03 | 受発光素子と光導波路との結合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61133911A true JPS61133911A (ja) | 1986-06-21 |
Family
ID=17277837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25537184A Pending JPS61133911A (ja) | 1984-08-10 | 1984-12-03 | 受発光素子と光導波路との結合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61133911A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6473305A (en) * | 1987-09-14 | 1989-03-17 | Fujitsu Ltd | Photodetector structure |
JPH0210242A (ja) * | 1988-03-03 | 1990-01-16 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光学装置アセンブリの製造、操作および保守における試験 |
US5701374A (en) * | 1995-05-12 | 1997-12-23 | Fujitsu Limited | Integrated optical module including a waveguide and a photoreception device |
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