JPS62222207A - 光デバイスパツケ−ジ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光集積化デバイスなどと光ファイバーとを
光軸を合せて結合させるために、光学部品保持機能と光
軸調整機能とを持たせたパッケージに係り、特に、シリ
コン単結晶の異方性エツチングによる小型で微細な加工
技術を利用するため、非常に精度良く短時間で光軸合せ
が可能となり、さらに、複数の機能的光学部品をハイブ
リッド方式で集積化する場合の光軸を合せるに十分な精
度で応用可能な光デバイスパッケージに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、光集積化デバイスに光ファイバーを装着する場合
、たとえば昭和６０年５月に開催された応用物理学会の
微小光学セミナー■の日本電気の近藤氏及び阪口氏によ
る「光導波路の材料と製法；誘電体材料」で発表されて
いるように、ファイバー結合用の溝の形成方法では、基
板上に光ファイバーの入る溝を形成し光軸の調整を行っ
た後、接着剤等を用いて固着する技術が用いられた。

第２図はこの具体的な方法を示しており。３次元導波路
１　（以下、チャンネル導波路という。）の延長上の基
板２に光ファイバー３の入る溝４を形成し、該溝４の中
に前記光ファイバー３をうめ込む。次に光軸の調整を微
動台等を用いて行い、調整終了後接着剤等で固着する技
術である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第２図に示した従来の技術は、基板の切削加工に精度を
要する。特に、近接した平行導波路へ装着する場合など
切削加工の難易度が非常に高いという欠点がある。また
、光導波路とファイバーの光の結合効率を高くするため
には切削加工面の光学的研磨処理が必要となるが、通常
の研磨方法では段差がついているため研磨が不可能であ
り、特別な装置を必要とすることとなるためにコストが
高くなってしまう。その上に入力側と出力側ファイバー
と光集積化デバイスの平行度を出し、光軸を同時に合わ
せるのは難しい等の諸問題がある。

これらをまとめると従来の技術には次のような問題点が
あった。

第１に、光ファイバー同程度の大きさく１２５μｍ程度
）の基板切削加工の精度が必要である。

第２に、光ファイバーと導波路の光の結合効率を高くす
るためには切削加工面の光学的ｕｔｌが必要となるが、
通常の光学的研磨方法では不可能であり、特別な機械を
必要とする。そのためコストが高くなる。

第３に入力側ファイバーと光集積化デバイスと出力側フ
ァイバーの平行度を同時に合わせ光軸調整するのが困難
である。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、このような実状を打開するためになされた
もので、ファイバーの保持を正方形のフェルール（光フ
ァイバを保持するため台座をいう。）でおこなうように
したために、通常の光学的研磨処理だけで光デバイスの
端面処理は済むようになり、また、結晶のもつ方向性を
巧みに利用した異方性エツチングによる微細なバターニ
ング技術を使って加工を行うために、精度の良い平行平
面度を得られるようになった。そのため、入力側ファイ
バー、光デバイス及び出力側ファイバーの平行度を同時
に調整ができ、短時間で光軸合せを可能としたシリコン
異方性エツチング加工を利用した光デバイスパッケージ
を提供するものである。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である光学デバイスパッケ
ージの構造図である。

図において、５は平行平面度が非常に良いシリコンウェ
ハより切り出した小片に光集積化デバイスの高さ調整用
に貫通穴８をあけ、該入力側フェルール６と該出力側フ
ェルール７をスライドさせるためのスライド溝９を設け
た。該入力側フェルール６及び出力側フェルール７はパ
ッケージに収納する光デバイスの各端部となる。また、
パフケージからの接着剤のもれを防ぐためとパッケージ
強度をまず目的で多量の接着剤を入れるだめの接着剤受
け溝１０をシリコン台の最外部に設けた。

それぞれの加工は、異方性エツチングにより行い、使用
したシリコンは、２５０　μｍ厚のものを用いて７０μ
ｍ／２時間の割合いでエツチングをくり返し行った。エ
ツチング加工により実現した該シリコン台５の左右対称
性及び平行平面度は初期の高精度セ維持させた。

前記入力側フェルール６及び前記出力側フェルール７は
各々高精度の平行平面研磨した正方形の２枚のシリコン
基板により作製し、従来の光学研摩処理法で研磨した。

２枚のうち下部シリコンフェルール１１は光軸合わせの
ための前期スライド溝９の凹部に一致する梯形突部１３
を設けた。

また、これに対向する面に光ファイバー保持用のＶ溝１
４゛を設けた。前記Ｖ溝１４間隔は２００μｍ間隔で３
本設け、同様に上部シリコンフェルール１２にも２００
μｍ間隔で前記Ｖ溝１５を設けた。前記下部シリコンフ
ェルール１１は前記■溝１４を有する面が対面するよう
に組み合わせ、上部シリコンフェルール１２及び下部シ
リコンフェルール１１の組み合わされた■溝で形成され
る中空部分に光ファイバーを配置した。さらにまた、前
記シリコン台のスライド溝９と前記入力側フェルール６
及び前記出力側フェルール７の前記下部シリコンフェル
ール１１の凹凸部分を重ねるようにし、前記入力側フェ
ルール６及び出力側フェルール７の光軸の高さを一致さ
せた。その後、シリコン台５の加工面と光デバイスの光
軸を並行に並べて、前記入力側フェルール６と前記出力
側フェルール７を光デバイスの端面にスライドさせ近づ
け光デバイスの高さの調整だけで光軸合わせ固着した。

〔作用〕

この発明の作用について、第１図に基づき以下説明する
。

シリコンの異方性エツチング加工はＬＳＩ等で用いるホ
ｌ−マスクと同様に高精度のホトマスクを使用してホト
リソグラフィー技術により行うために非常に微細な加工
が可能である。しかも、結晶方向によってエツチングレ
イトが違うため、結晶レベルでのエツチングの深さの制
御も可能である。

すなわち、シリコンの異方性エツチング技術を利用する
ことでシリコンウェハの（００１）面を用いると、その
面内で＜１１０＞方向が直交しているため（１１１）面
で囲まれた台形のエツチングが選択的に行われる。（０
０１）面と（１１１）面とのなす角度は、５４°７７“
と決まっているため一定形状を高精度に加工することが
可能である。

一定形状を高精度に加工できることから■溝の深さを光
ファイバーの半径に、また、横幅を■溝の斜面に接する
ように作成することで安定なファイバーの保持ができる
ようにする。

パフケージはシリコン台５と入力側フェルール６となる
光ファイバ導入部と出力側フェルール７となる光ファイ
バ導入部から成り、この両光ファイバ導入°部にはさま
れた部分とでパッケージに収納される光デバイス堕が形
成されている。

該シリコン台５は非常に精度良く平行に平面研摩したシ
リコンウェハに、該光デバイス２０の高さ調整用穴８を
あけ、該入力側フェルール６と該出力側フェルール７を
スライドさせるためのスライド溝９を設けたものである
。また、パフケージからの接着剤ちれと接着強度を増す
ため、多量の接着剤を入れることを可能とする接着側受
け溝１０を該シリコン台５の最外部に設けた。これらの
加工はすべてエツチング加工により実現できるため、該
シリコン台５の左右の対称性及び平行平面度も高精度に
加工することが可能である。前記入力側フェルール６及
び前記出力側フェルール７は各々高精度の平行平面研磨
された２枚のシリコン基板より作製し、下部シリコンフ
ェルール１１と上部シリコンフェルール１２とから構成
される。該下部シリコンフェルール１１は光軸合わせの
ための前記スライド溝９の凹部に一致する凸部１３を設
けた。

また、前記下部シリコンフェルール１１は該凸部１３と
対向する面に光ファイバー保持用の■溝１４を設けであ
る。一方、前記上部シリコンフェルール１２は前記下部
シリコンフェルール１１の該Ｖ溝１４と同じ間隔で■溝
１５を設けた。前記上部シリコンフェルール１２と前記
下部シリコンフェルール１１はそれぞれのＶ溝１４．１
５を有する面が対向するように組み合わせ、前記上部シ
リコンフェルール１２と前記下部シリコンフェルール１
１の組み合された■溝１４．１５で形成される中空部分
に光ファイバーを配置して固定する構成とした。さらに
また、前記シリコン台５のスライド溝９と前記入力側フ
ェルール６と前記出力側フェルール７の凹凸部分を重ね
るようにし、前記入力側フェルール６と前記出力側フェ
ルール７が光デバイスの端面に対し垂直方向のみに動く
ように構成した。

このような構成にすることにより、前記入力側フェルー
ル６及び前記出力側フェルール７の光軸の高さを一致さ
せることとした。その後、シリコン台５のエツチング加
工面と光デバイス２０の導波路を並行にならべ、前記入
力側フェルール６と光デバイスと前記出力側フェルール
７を光デバイス２０側に近づけ高さの調整だけで光軸が
合うようにした。

本発明の方式によれば平行平面研磨の精度が良好なシリ
コンウェハを使用することにより簡単な光軸調整で入力
側と出力側のファイバーの光軸を同時に合わすことが可
能となる。

〔発明の効果〕

以上、説明したようにシリコンの異方性エツチング技術
を用いたことにより、傾斜角度が結晶学的に分子のレベ
ルで決定される５４°７７＃という高精度の梯形台突部
と梯形台溝とを作成することができた。非常に微細な加
工が可能となったため非常に精度良く短時間で光軸合わ
せが可能となり、さらに、ハイブリッド集積化した機能
的光学部品をモールドし光軸を合わせる場合にも十分な
精度で応用ができるようになった。また、光学的研磨処
理も従来の方法を導入でき、ホトリソグラフィー技術を
用いることで大量の同品質のものができるためコストが
かからず工業的生産性の向上が期待できるようになった
。

【図面の簡単な説明】

第１図は光デバイスパッケージの一実施例を示す。第２
図は従来の技術によるファイバー結合用の溝の形成方式
を示す。図において、１はチャンネル導波路、２は基板
、３は光ファイバー、４は光ファイバー結合用溝、５は
シリコン台、６は入力側フェルール、７は出力側フェル
ール、８は光デバイスの高さ調整用穴、９はスライド溝
、１０は接着側受け溝、１１は下部シリコンフェルール
、１２は上部シリコンフェルール、１３は梯形突部、１
４．１５は■溝をそれぞれ示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光デバイスの少なくとも一部を受け入れ可能とした貫通
   穴（８）と、該貫通穴（８）を挿んだ両側にそれぞれ設
   けられた傾斜角がほぼ５４°である凹形のスライド溝（
   ９）と、該貫通穴（８）を挿んだ他の両側にそれぞれ設
   けられた傾斜角がほぼ５４°である接着剤受け溝（１０
   ）とを備えたシリコン台（５）と、前記光デバイスの両
   端部にそれぞれ設けられた上部シリコンフェルール（１
   ２）及び下部シリコンフェルール（１１）とからなる光
   ファイバ導入部（６及び７）とから成り、該下部シリコ
   ンフェルール（１１）はその下側に該スライド溝（９）
   に摺動可能に嵌合する傾斜角がほぼ５４°である梯形突
   部（１３）を有し、かつ、その上側には光ファイバを受
   入可能とした傾斜角がほぼ５４°であるＶ溝（１４）を
   有し、また、上部シリコンフェルール（１２）はその下
   側に該Ｖ溝（１４）と整合して、光ファイバを受入可能
   とする傾斜角がほぼ５４°であるＶ溝（１５）を有する
   ことを特徴とする光デバイスパッケージ。