KR20070024440A - 광도파로 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

광도파로 기판 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20070024440A
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다카후미 요키노
가츠미 시바야마
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 간이한 구성 및 공정에 의해 광학 부품을 수지로 된 광도파로층 내부에 매입 가능하게 하기 위한 구조를 구비함과 동시에, 광도파로층 표면을 평탄화도 가능하게 하는 구조를 구비한 광도파로 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 해당 광도파로 기판은, 기판과, 기판 상에서 서로 교차하는 방향에 따라 뻗는 제 1 및 제 2 코어부와, 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반(傳搬)한 빛을 다른쪽으로 반사하는 반사면을 가지는 광학 부품을 구비한다. 광도파로층은, 광학 부품을 사이에 둔 상태로 유지하는 제 1 및 제 2 지지부를 가진다. 이들 제 1 및 제 2 지지부 각각은, 제 1 및 제 2 코어부와 같은 재료로 이루어지고, 또 이 제 1 및 제 2 코어부와 함께 기판의 주면 위에 형성되어 있다. 또, 광학 부품은 제 1 및 제 2 코어부와 함께 클래드부에 의해 덮여 있다.

Description

광도파로 기판 및 그 제조 방법{OPTICAL WAVEGUIDE SUBSTRATE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
도 1은 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 1 실시예의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 나타낸 광도파로 기판에 있어서의 중심부 부근의 구성을 나타내는 평면도.
도 3a 및 도 3b는 도 2에 나타낸 광도파로 기판의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 4는 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 1).
도 5a 및 도 5b는 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 2).
도 6a 및 도 6b는 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 3).
도 7은 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 4).
도 8은 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사 시도(그 중 5).
도 9는 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 6).
도 10은 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 7).
도 11은 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 1 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 12는 제 1 변형예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정에서 사용되는, 제 1 및 제 2 지지부를 에칭에 의해 형성하기 위한 마스크의 형상을 나타내는 사시도.
도 13은 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 2 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 14는 제 2 변형예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정에서 사용되는, 제 1 및 제 2 지지부를 에칭에 의해 형성하기 위한 마스크의 형상을 나타내는 사시도.
도 15는 제 1 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 3 변형예의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 16a 및 도 16b는 제 2 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 1).
도 17은 제 2 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 2).
도 18은 제 2 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사 시도(그 중 3).
도 19는 제 2 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 4).
도 20은 제 2 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 5).
도 21은 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 3 실시예의 구성을 나타내는 사시도.
도 22는 도 21에 타나낸 광도파로 기판에 있어서의 중심부 부근의 구성을 나타내는 평면도.
도 23a 및 도 23b는 도 22에 나타낸 광도파로 기판의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 24는 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 1).
도 25는 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 2).
도 26은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 3).
도 27은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 4).
도 28은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사 시도(그 중 5).
도 29는 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 6).
도 30은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제조 공정을 설명하기 위한 사시도(그 중 7).
도 31은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 1 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 32는 제 3 실시예의 제 1 변형예에 관한 광도파로 기판의 다른 일례의 구성을 나타내는 평면도.
도 33은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 2 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 34는 제 3 실시예의 제 2 변형예에 관한 광도파로 기판의 다른 일례의 구성을 나타내는 평면도.
도 35는 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 3 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 36은 제 3 실시예에 관한 광도파로 기판의 제 4 변형예의 구성을 나타내는 평면도.
도 37은 제 4 실시예에 관한 광도파로 기판의 개략 구성을 나타내는 평면도.
도 38은 제 4 실시예에 관한 광도파로 기판의 쌍방향 통신에 있어서의 동작을 설명하기 위한 평면도.
도 39는 제 4 실시예에 관한 광도파로 기판의 변형예의 개략 구성을 나타내는 평면도.
도 40은 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 5 실시예의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도.
본 발명은 광도파로 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광섬유 등의 광전송 매체 속을 전반(傳搬)하는 빛을 분기 혹은 결합하기 위해 종래부터 광도파로 기판이 이용되어 왔다. 예를 들면, 매입형 광도파로 기판은 Si 등으로 된 기판에 빛을 전반하기 위한 코어 및 이 코어를 가리는 클래드로 이루어진 폴리머제 광도파로층을 구비한다. 그리고, 이와 같은 광도파로 기판에서는, 코어의 길이 방향과 교차하도록 파장 필터 등의 광학 부품이 설치되는 경우가 있다. 일반적으로, 광학 부품은 예컨대 광도파로 기판의 소정의 위치에 형성된 홈에 삽입된 상태로 고정된다.
예를 들면, 이하의 특허문헌 1~6에는, 상술한 바와 같은 구조를 갖춘 광도파로 기판이 개시되어 있다. 종래의 광도파로 기판의 상당수는, 기판상에 형성된 광도파로층에 다이싱에 의한 홈을 형성하고, 이 홈에 광학 부품을 삽입함으로써 이 광학 부품이 광도파로층 및 기판에 고정된다. 또, 이하의 특허문헌 7에는, 다이싱 홈에의 광학 부품(광학 필터)의 삽입 시에, 광학 부품의 휘어진 상태를 교정하기 위한 압입재(壓入材)를 광학 부품과 함께 다이싱 홈에 삽입하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 상기 이외의 구성예로는, 이하의 특허문헌 8에, 2장의 광도파로 기판 사이에 광학 부품(필터)을 끼운 상태로 고정하는 광합분파기가 개시되어 있다.
특허문헌 1：특개평 11－38240
특허문헌 2：특개평 11－52150
특허문헌 3：특개평 11－287916
특허문헌 4：특개 2000－131527
특허문헌 5：특개 2000－75155
특허문헌 6：특개 2002－243960
특허문헌 7：특개 2002－303772
특허문헌 8：특개 2005－77933
발명자들은 상술한 바와 같은 종래의 광도파로 기판을 검토한 결과, 이하와 같은 과제를 발견했다.
즉, 상술한 특허문헌에 기재된 종래의 광도파로 기판의 상당수는, 자외선 경화 수지 등의 접착제에 의해 광학 부품이 다이싱 홈에 고정되어 있다. 그런데, 상기 특허문헌 2에 기재된 것처럼, 광도파로 기판에 이용되는 접착제에는 충분한 내습성·내열성을 갖추는 것이 적어, 광도파로 기판의 신뢰성이 손상되어 버린다. 또, 광도파로 기판의 표면에는 광학 부품이나 접착제에 의한 요철이 생기면, 예를 들면 포토다이오드 등의 광디바이스를 광도파로 기판상에 안정되게 배치하는 것이 어려워진다.
발명자들은 종래의 광도파로 기판이 가지는 이러한 문제를 해결하기 위해 수지로 된 광도파로층의 내부에 광학 부품이 파묻힌(매입된) 광도파로 기판을 제안하고 있다. 광도파로층의 내부에 광학 부품을 매입함으로써, 내습성·내열성을 구비함과 동시에 신뢰성이 뛰어난 광도파로 기판을 제공할 수 있다. 또, 광도파로층의 표면을 평탄화할 수 있기 때문에, 포토다이오드 등의 디바이스를 광도파로 기판상에 안정되어 배치할 수도 있다.
그렇지만, 광도파로층이 수지로 이루어진 경우, 광도파로층은, 층두께를 균일하게 정리하기 위해서, 예를 들면 스핀 코트라고 하는 방법에 의해 도포 형성되는 경우가 많다. 따라서, 광학 부품이 광도파로층 내에 파묻힐 때, 광학 부품이 밀려나지 않도록 광학 부품은 소정 위치에 미리 지지되어 있는 것이 바람직하다. 또, 스핀 코트법을 이용하지 않는 경우여도, 광학 부품의 위치가 어긋나면 광학 부품과 코어와의 광결합 효율이 저하하므로, 광학 부품이 광도파로층 내에 파묻힐 때에 이 광학 부품은 미리 소정 위치에 지지되어 있는 것이 바람직하다.
한편, 상기 특허문헌 7에서는, 압입재와 함께 광학 필터가 홈 내에 압접되는 것에 의하여, 이 광 필터가 기판에 고정된다. 그렇지만, 이와 같은 고정 방법에서는, 별도의 압입재가 필요하게 되기 때문에 부품수가 증가하는 것 외, 광 부품의 홈에의 삽입 작업에 수고나 시간이 걸리는 등의 과제가 있었다.
본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 간이한 구성 및 공정에 의해서, 광학 부품을 수지로 된 광도파로층 내부에 매입 가능하 게 하기 위한 구조를 가짐과 동시에, 광도파로층 표면의 평탄화도 가능하게 하는 구조를 갖춘 광도파로 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 광도파로 기판은, 주면을 가지는 기판과, 이 기판의 주면 위에 설치된 광도파로층과, 광 부품을 구비한다. 광도파로층은, 기판의 주면 위에 설치된 수지로 이루어진 층에 있어서, 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부와, 이 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 가리는(덮는) 클래드부를 가진다. 광 부품은, 소정 파장의 빛을 반사하는 반사면을 가진다. 또, 광학 부품은, 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 반사면이 다른쪽으로 반사하도록 기판의 주면 위에 설치되어 있다. 특히, 본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 광도파로층은, 광학 부품을 사이에 둔 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부를 더 구비한다. 이들 제 1 및 제 2 지지부 각각은, 제 1 및 제 2 코어부와 같은 재료로 이루어지며, 또 이 제 1 및 제 2 코어부와 함께 기판의 주면 위에 형성되어 있다. 또, 광학 부품은 제 1 및 제 2 코어부와 함께 클래드부에 의해 덮여 있다.
상술한 바와 같은 구조를 가지는 해당 광도파로 기판의 경우, 광도파로층이 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부를 가지고 있다. 그리고, 이들 제 1 및 제 2 지지부가 제 1 및 제 2 코어부와 같은 재료로 되고, 또 이 제 1 및 제 2 코어부와 함께 기판의 주면 위에 형성되어 있다. 따라서, 제 1 코어부, 제 2 코어부, 제 1 지지부, 및 제 2 지지부가 기판의 주면 위에 동시 에 형성된 후에, 광학 부품을 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 끼운 상태(제 1 및 제 2 지지부가 광학 부품을 소정 위치에 유지한 상태)로, 제 1 코어부, 제 2 코어부, 제 1 지지부, 제 2 지지부, 및 광학 부품 각각을 동시에 덮도록 수지로 이루어진 클래드부가 형성 가능하게 된다. 이와 같이, 해당 광도파로 기판에 의하면, 간이하게 형성 가능한 제 1 및 제 2 지지부에 의해 광학 부품을 지지하면서 이 광학 부품을 클래드부로 덮을 수 있으므로, 예를 들면 스핀 코팅에 의해 클래드부가 형성되는 경우에도 수지에 밀려나지 않고, 광학 부품이 간이한 구성에 의해 광도파로층 내부에 매입된다. 이로써, 용이하게 제작 가능하고, 내습성·내열성을 가지며, 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 광학 부품이 접착제에 의해 홈에 고정되는 종래의 광도파로 기판과는 달리, 본 발명에 관한 광도파로 기판에서는, 광학 부품이 클래드부에 의해 덮여 있으므로, 해당 광도파로층 표면의 평탄화도 용이하게 실현될 수 있다.
또, 본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 제 1 및 제 2 지지부 각각은, 제 1 및 제 2 코어부와 같은 재료로 이루어지고, 또 이들 제 1 및 제 2 코어부와 함께 기판의 주면 위에 형성된 부분을 포함한다. 그 때문에, 제 1 및 제 2 코어부가 형성될 때의 마스크를 이용하여 제 1 및 제 2 지지부도 동시에 형성함으로써, 제 1 및 제 2 코어부에 대해 제 1 및 제 2 지지부의 형성 위치를 고정밀도로 조절할 수 있다. 이 경우, 해당 광도파로 기판에 의하면, 적은 공정에 의해서 정밀도 좋게 광학 부품의 위치 결정이 가능하게 된다. 나아가, 본 발명에 관한 광도파로 기판에서는, 제 1 및 제 2 코어부를 가리는 클래드부에 의해서 광학 부품도 덮여 있으므로, 제 1 코어부, 제 2 코어부, 및 광학 부품의 반사면과의 틈새에의 티끌이나 먼지의 침입이 클래드부에 의해 방지됨과 동시에, 클래드부에 의해 이 틈새가 묻힌다. 이 경우, 해당 광도파로 기판에 의하면, 광학 부품과 코어부와의 틈새에 굴절율 조정용의 접착제 등을 주입하는 공정을 줄일 수 있다. 이 경우, 제조 공정을 늘리지 않고 제 1 및 제 2 코어부와 광학 부품 간 광 손실을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명에 관한 광도파로 기판은, 2 종류의 클래드부를 가지는 광도파로층을 구비하여도 좋다. 즉, 해당 광도파로 기판은, 주면을 가지는 기판, 기판의 주면 위에 설치된 수지로 된 광도파로층 및 광 부품을 구비한다. 광도파로층은, 서로 교차하는 방향을 따라 뻗는 제 1 및 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 가리는 제 1 클래드부와, 이 제 1 클래드부 및 광학 부품을 가리는 제 2 클래드부를 가진다. 이 때, 광도파로층에 있어서, 제 1 클래드부는 광학 부품을 수용하는 광학 부품 수용 홈과 광학 부품 수용 홈의 측면에 형성된 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부를 가진다.
상술한 바와 같은 구조를 갖춘 해당 광도파로 기판에서는, 제 1 클래드부가 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부를 가진다. 따라서, 제 1 및 제 2 코어부와 함께 제 1 클래드부가 주면 위에 형성된 기판에 대해, 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 끼운 상태로 광학 부품 수용 홈 내에 지지된 광학 부품과 함께 제 1 클래드부를 가리도록 수지로 된 제 2 클래드부가 형성된다. 이 경우, 해당 광도파로 기판에 의하면, 간이하게 형성 가능한 제 1 및 제 2 지지부에 의해서 광학 부품을 지지하면서 이 광학 부품을 제 2 클래드부로 가릴 수 있다. 예를 들면, 스핀 코팅에 의해 제 2 클래드부가 형성되는 경우에도 수지에 밀려나지 않고 광학 부품이 간이한 구성에 의해 광도파로층 내부에 파묻힌다. 이 결과, 용이하게 제작할 수 있음과 동시에, 내습성·내열성을 가지고 또 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 광학 부품을 접착제에 의해서 홈에 고정하는 종래의 광도파로 기판과는 달리, 본 발명에 관한 광도파로 기판에서는, 광학 부품이 제 2 클래드부에 의해서 덮여(광도파로층 내에 파묻혀 있음) 있으므로, 해당 광도파로층 표면의 평탄화가 용이하게 실현될 수 있다.
나아가, 소정 파장의 빛을 반사하는 반사면은, 전(全)반사면에 한정되는 것이 아니고, 적어도 도달한 빛의 일부를 반사하는 면도 포함한다. 이와 같은 면을 가지는 광학 부품으로는, 예를 들면 빛에 포함되는 파장 성분을 이 파장에 따라 선택적으로 반사 또는 투과하는 파장 필터나, 광량의 일부를 반사하고 나머지를 투과 하는 반투명경 등이 포함된다.
또, 본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 제 1 지지부는, 광학 부품의 반사면과 접하는 제 1 접촉면을 가지는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 2 지지부는, 반사면과 대향하는 광학 부품의 이면과 접하는 제 2 접촉면을 가진다. 광학 부품은, 이들 제 1 및 제 2 접촉면에 의해 지지되어 있다. 이 경우, 제 1 및 제 2 지지부는 광학 부품을 안정적으로 지지할 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 접촉면의 간격은, 광학 부품에 있어서의 반사면에 직교하는 방향의 광학 부품의 두께보다 작게 설정되어 있고, 광학 부품은 이들 제 1 접촉면과 제 2 접촉면 사이에 압입(壓入)되 는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 및 제 2 지지부에 의해서 광학 부품이 강고하게 지지된다.
본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 제 1 지지부는, 광학 부품의 반사면과 대면하는 제 1 지지면, 및 제 1 지지면으로부터 기판의 주면을 따라 돌출한 철상부(凸像部)를 가져도 좋다. 마찬가지로, 제 2 지지부는, 반사면과 대향하는 광학 부품의 이면에 대면하는 제 2 지지면, 및 제 2 지지면으로부터 기판의 주면을 따라 돌출한 철상부를 가져도 좋다. 이 때, 광학 부품은, 제 1 및 제 2 지지면의 철상부에 접한다. 이와 같은 구성에서는, 제 1 및 제 2 지지부와 광학 부품과의 접촉 면적을 작게 할 수 있으므로, 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 광학 부품을 삽입할 때의 광학 부품의 손상(특히 반사면의 손상)이 저감될 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 지지부 각각에 형성된 철상부간의 거리는, 반사면에 직교하는 방향에 따른 광학 부품의 두께보다 짧게 설정되어 있고, 광학 부품은 제 1 지지부의 철상부와 제 2 지지부의 철상부 사이에 압입된다. 이 결과, 제 1 및 제 2 지지부에 의해 광학 부품이 강고하게 지지된다.
본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 광학 부품은, 반사면에 직교하는 방향에 따른 광학 부품의 두께가 기판으로 향해 서서히 작아지도록 테이퍼 형상이어도 좋다. 이 경우, 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에의 광학 부품의 삽입이 용이하게 된다. 또, 반사면과 대향하는 광학 부품의 이면의 적어도 일부는, 이 반사면에 대해서 경사져 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 반사면의 평탄성이 유지된 상태로, 광학 부품에 있어서의 기판에 가까운 부분을 테이퍼 형상으로 가공할 수 있 다.
본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 1 제조 방법은, 제 1 클래드층 형성 공정과, 코어 형성 공정과, 에칭 공정과, 광학 부품 설치 공정과, 제 2 클래드층 형성 공정을 포함한다. 제 1 클래드층 형성 공정에서는, 준비된 기판의 주면 위에 수지로 된 제 1 클래드층이 형성된다. 코어층 형성 공정은, 제 1 클래드층보다 고굴절율의 수지로 된 코어층이 이 제 1 클래드층 위에 형성된다. 에칭 공정에서는, 우선, 기판의 주면 위에 있어서의 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부의 평면형상, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부의 평면형상, 이들 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 광학 부품의 반사면에 의해 다른쪽으로 반사시키도록 배치되는 해당 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부의 평면형상이 형성된 마스크가 준비된다. 그리고, 준비된 마스크를 이용해 코어층 및 제 1 클래드층에 대해 에칭을 함으로써, 제 1 및 제 2 코어부와 함께 제 1 및 제 2 지지부가 형성된다. 광학 부품 설치 공정에서는, 광학 부품이 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 삽입된다. 제 2 클래드층 형성 공정에서는, 제 1 코어부, 제 2 코어부, 제 1 지지부, 제 2 지지부, 및 광학 부품의 각각을 가리도록, 코어층보다 저굴절율의 수지로 된 제 2 클래드층이 형성된다.
상술한 바와 같은 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에서는, 에칭 공정 시, 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부가 형성되므로, 다음의 광학 부품 설치 공정 시에, 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 광학 부품을 끼움으로써, 이 광학 부품이 소정 위치에 지지된다. 그리고, 계속 이어지는 제 2 클래드층 형성 공정 시에, 광학 부품이 제 1 및 제 2 지지부 사이에 의해서 지지된 상태로, 제 1 코어부, 제 2 코어부, 제 1 지지부, 제 2 지지부, 및 광학 부품 각각을 가리도록 수지로 된 제 2 클래드층이 형성된다. 이와 같이, 해당 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에 의하면, 간이하게 형성 가능한 제 1 및 제 2 지지부에 의해 광학 부품이 지지된 상태로 이 광학 부품이 제 2 클래드층으로 덮이므로, 예를 들면 스핀 코팅에 의해 제 2 클래드층이 형성되는 경우에도 수지에 밀려나는 일 없이, 광학 부품이 간이한 공정에 의해 제 2 클래드층 내부에 매우 적합하게 파묻힌다. 이 결과, 용이하게 제작할 수 있으면서도, 내습성·내열성을 가지고 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 광학 부품을 접착제에 의해서 홈에 고정하는 종래의 제조 방법과는 달리, 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에서는, 광학 부품이 제 2 클래드층에 의해서 덮이는(매입되는) 것으로, 해당 광도파로 기판 표면의 평탄화가 용이하게 실현될 수 있다.
또, 상술한 바와 같은 해당 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에서는, 제 1 및 제 2 코어부를 형성하기 위한 마스크를 공용하는 것으로 제 1 및 제 2 지지부의 평면형상도 동시에 형성되므로, 제 1 및 제 2 코어부에 대해서 제 1 및 제 2 지지부의 형성 위치를 고정밀도로 조절할 수 있다. 따라서, 해당 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에 의하면, 제 1 및 제 2 코어부에 대해서 광학 부품을 적은 공정에 의해서 정밀도 좋게 위치 결정할 수 있다. 나아가, 해당 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에 있어서는, 제 2 클래드층 형성 공정 시, 제 1 및 제 2 코어부뿐만 아니라 광학 부품도 가리도록 제 2 클래드층이 형성되므로, 제 1 및 제 2 코어부와 광학 부 품의 반사면과의 틈새에의 티끌이나 먼지의 침입이 효과적으로 방지될 수 있음과 동시에, 제 2 클래드층에 의해 이 틈새를 매입할 수 있다. 그 결과, 해당 광도파로 기판의 제 1 제조 방법에 의하면, 광학 부품과 코어부와의 틈새에 굴절율 조정용의 접착제 등을 주입하는 공정을 줄일 수 있으므로, 제조 공정을 늘리지 않고 제 1 및 제 2 코어부와 광학 부품 간의 광손실을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 2 제조 방법은, 에칭 공정과 광학 부품 설치 공정과 제 2 클래드층 형성 공정을 포함한다. 에칭 공정에서는, 우선, 준비된 기판의 주면 위에 설치된 수지로 된 적층부에 있어서, 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부와, 이 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 가리는 제 1 클래드부를 가지는 적층부에 대해 에칭을 한다. 이 때, 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 광학 부품의 반사면에 의해 다른쪽으로 반사하도록 배치된 이 광학 부품을 수용하는 광학 부품 수용 홈의 평면형상, 광학 부품 수용 홈의 측면에 형성되어 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부의 평면형상이 형성된 마스크가 이용된다. 이와 같은 마스크가 이용됨으로써, 광학 부품 수용 홈과 함께 제 1 및 제 2 지지부가 적층부에 형성된다. 광학 부품 설치 공정에서는, 광학 부품이 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 삽입된다. 또, 제 2 클래드층 형성 공정에서는, 적층부 및 광학 부품을 가리도록, 제 1 및 제 2 코어부보다 저굴절율의 수지로 된 제 2 클래드부가 형성된다.
상술한 바와 같은 구조를 갖춘 해당 광도파로 기판의 제 2 제조 방법에서는, 에칭 공정 시, 광학 부품을 사이에 둔 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부가 적층부에 형성되므로, 다음의 광학 부품 설치 공정 시에, 제 1 지지부와 제 2 지지부 사이에 끼운 광학 부품이 소정 위치에 지지된다. 그리고, 계속 이어지는 제 2 클래드부 형성 공정 시, 광학 부품이 제 1 및 제 2 지지부 사이에 지지된 상태로 적층부 및 광학 부품을 가리도록 수지로 된 제 2 클래드부가 형성된다. 이와 같이, 해당 광도파로 기판의 제 2 제조 방법에 의하면, 간이하게 형성 가능한 제 1 및 제 2 지지부에 의해서 광학 부품을 지지하면서 이 광학 부품을 제 2 클래드부가 직접 가릴 수 있으므로, 예를 들면 스핀 코팅에 의해서 제 2 클래드부가 형성되는 경우에도 수지에 밀려나지 않고 광학 부품을 간이한 공정에 의해서 제 2 클래드부의 내부에 매우 적합하게 매입할 수 있다. 이 결과, 용이하게 제작할 수 있으면서도, 내습성·내열성을 가지고 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 광학 부품을 접착제에 의해서 홈에 고정하는 종래의 제조 방법과는 달리, 해당 광도파로 기판의 제 2 제조 방법에서는, 광학 부품이 제 2 클래드부에 의해서 덮이는(매입되는) 것으로, 해당 광도파로 기판 표면의 평탄화가 용이하게 실현될 수 있다.
나아가, 본 발명에 관한 각 실시예는, 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 더욱 충분하게 이해할 수 있게 된다. 이들 실시예는 단지 예시를 위해 나타낸 것으로, 본 발명을 한정하는 것이라고 생각해서는 안된다.
또, 본 발명의 새로운 응용범위는, 이하의 상세한 설명으로부터 밝혀진다. 그렇지만, 상세한 설명 및 특정 사례는 본 발명의 매우 적합한 실시예를 나타내는 것이지만, 예시를 위해 나타낸 것으로서, 본 발명의 사상 및 범위에 있어서의 여러가지 변형 및 개량이 본 상세한 설명으로부터 당업자에게는 자명하다 함은 분명하다.
이하, 본 발명에 관한 광도파로 기판 및 그 제조 방법의 각 실시예를, 도 1~2, 도 3a~3b, 도 4, 도 5a, 도 6b, 도 7~15, 도 16a~16b, 도 17~22, 도 23a~23b, 및 도 24~40을 이용하여 상세하게 설명한다. 참고로, 도면의 설명에 있어서 동일 요소, 동일 부위에는 동일 부호를 교부하고, 중복되는 설명을 생략한다.
(제 1 실시예)
우선, 본 발명에 관한 광도파로 기판 및 그 제조 방법의 제 1 실시예에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 1 실시예의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1에 나타낸 광도파로 기판(1a)에 있어서의 중심부 부근의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 3a 및 도 3b는 도 2에 나타낸 광도파로 기판(1a)의 단면 구조를 나타내는 도면이며, 특히, 도 3a는 도 2에 나타낸 I－I선, II－II선, 및 III－III선에 따른 광도파로 기판(1a)의 단면을 나타내고, 도 3b는 도 2에 나타낸 IV－IV선, 및 V－V선에 따른 광도파로 기판(1a)의 단면을 나타낸다. 한편, 이 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)은 이른바 매입형 광도파로 기판이다.
도 1~2 및 도 3a~3b를 참조하면, 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)은 기판(2), 광도파로층(3), 및 파장 필터(4)를 구비한다. 기판(2)은 구형의 평면형상을 가지며, 주면(2a)를 가진다. 기판(2)은, 예를 들면 실리콘, 폴리이미드, 유 리, 석영, 유리 엑폭시, 세라믹 등의 재료로 이루어져 있다. 광도파로층(3)이 집합체(폴리머)로 이루어진 경우, 광도파로층(3)을 열경화시킬 때에 광도파로층(3)은 수축한다. 그 때문에, 기판(2)과 광도파로층(2)의 열팽창율을 정합시킨다면, 기판(2)의 재료도 광도파로층(3)과 동종의 재료로 하는 것이 좋다. 또, 기판(2)의 재료가 광도파로층(3)의 재료와 다른 경우(예를 들면 폴리이미드의 광도파로층(3)에 대해서 실리콘 기판이나 유리 기판이 이용되는 경우 등)에는, 광도파로층(3)의 수축에 기인한 광도파로 기판(1a)의 휘어진 상태를 억제하기 위해, 기판(2)의 두께를 비교적 두껍게(예를 들면 두께 300㎛ 이상 1mm 이하) 하는 것이 바람직하다.
광도파로층(3)은, 빛이 전반하는 코어부(32a~32c)를 포함하는 층이며, 기판(2)의 주면(2a) 위에 설치되어 있다. 광도파로층(3)은, 예를 들면 폴리이미드, 실리콘, 엑폭시, 아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리벤조옥사졸과 같은 유기계 재료 중 적어도 한 종류의 재료를 주제로 하는 집합체를 포함하고 있다. 혹은, 광도파로층(3)은 전반하는 빛의 파장에 따른 최적의 투과 특성을 얻기 위해 이들 유기계 재료의 C－H기에서의 H가 중수소로 치환된 중수소 화물(예：중수소화 실리콘)이나, C－H기에서의 H가 불소로 치환된 불소 화물(예：불소화 폴리이미드)을 주제로 하는 집합체를 포함해도 된다(한편, 이하의 설명에서, 이러한 유기계 재료 혹은 그 중수소 화물, 불소 화물을 주제로 하는 집합체를 간단히 「폴리이미드 등의 집합체」라고 함). 이상과 같은 재료 조성에 의해, 광도파로층(3)의 내부에 파장 필터(4)를 용이하게 묻을 수 있다. 또, 광도파로층(3)은, 이들 유기계 재료 중에도 유리 전위 온도가 높고 내열성이 뛰어난 폴리이미드를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 광도파로층(3)이 폴리이미드를 포함함으로써, 광도파로층(3)의 신뢰성이 장기간에 걸쳐 유지되고, 광도파로층(3) 위에 전자 디바이스 등이 설치되는 경우의 납땜에도 견딜 수 있다. 한편, 더욱 바람직하게는, 광도파로층(3)은 광투과율, 굴절율 특성 등을 고려하여 불소화 폴리이미드를 포함해도 좋다.
광도파로층(3)은, 클래드부(35)와, 클래드부(35)보다 높은 굴절율을 가지는 코어부(32a~32c)를 가진다. 클래드부(35)는 기판(2)의 주면(2a) 위에 층상으로 형성되어 있으며, 코어부(32a~32c)는 클래드부(35)로 덮여 있다. 코어부(32a)는 이 제 1 실시예에 있어서의 제 1 코어부이며, 소정의 광축 A(도 2 참조)에 따른 제 1 방향으로 뻗어 있다. 또, 코어부(32b)는 이 제 1 실시예에 있어서의 제 2 코어부이며, 코어부(32a)의 길이 방향(즉, 광축 A에 따른 제 1 방향)과 교차하는 소정의 광축 B(도 2 참조)에 따른 제 2 방향으로 뻗어 있다. 코어부(32a)의 일단은 코어부(32b)의 일단과 연결되어 있고, 단면(32h, 도 2 참조)이 코어부(32a 및 32b)의 공통의 단면으로 되어 있다. 코어부(32a 및 32b)의 타단은 각각 광도파로 기판(1a)의 측면에 있어서 클래드부(35)로부터 노출된 광입출사단(5a 및 5b)이다. 또, 코어부(32c)는 코어부(32a)에 대해 소정의 광축 A에 따른 제 1 방향으로 늘어서 설치되어 있으며, 소정의 광축 A에 따른 제 1 방향을 따라 뻗어 있다. 코어부(32c)의 일단은 소정의 간격을 열어 코어부(32a)의 일단과 대향하는 단면(32i, 도 2 참조)으로 되어 있다. 코어부(32c)의 타단은, 광도파로 기판(1a)의 측면에 있어서 클래드부(35)로부터 노출된 광입출사단(5c)이다.
클래드부(35)는, 하층 클래드부(31a~31c) 및 상층 클래드부(33)를 포함하고 있다. 하층 클래드부(31a~31c)는 코어부(32a~32c)와 기판(2) 사이에 설치되어 있다. 하층 클래드부(31a~31c)는 후술하는 제조 공정에 나타낸 바와 같이 코어부(32a~32c)가 에칭에 의해 형성될 때에 동시에 에칭 형성된다. 따라서, 하층 클래드부(31a~31c)의 평면형상은, 각각 코어부(32a~32c)의 평면형상과 같은 형상으로 되어 있다. 또, 상층 클래드부(33)은, 코어부(32a~32c) 및 하층 클래드부(31a~31c)를 가리도록 주면(2a) 위의 전면(全面)에 걸쳐서 형성되어 있다. 한편, 도 1에서는, 광도파로층(3)의 내부 구성을 설명하기 위해 상층 클래드부(33)이 가상선(일점 쇄선)으로 나타나 있다. 또, 도 2에 있어서는, 상층 클래드부(33)은 도시되어 있지 않다.
파장 필터(4)는 전반광에 포함되는 파장 성분을 이 파장에 따라 선택적으로 반사하는 광학 부품이며, 본 발명에 있어서의 광학 부품의 일례이다. 도 2 및 도 3b를 참조하면, 파장 필터(4)는 파장에 따라 선택적으로 빛을 반사하는 반사면(4a), 및 반사면(4a)과 대향하는 이면(4b)을 가진다. 파장 필터(4)는 코어부(32a)를 전반한 빛을 코어부(32b)로 반사면(4a)이 반사하도록(반대로 말하면, 코어부(32b)를 전반한 빛을 코어부(32a)로 반사면(4a)이 반사하도록), 기판(2)의 주면(2a) 위에 배치되어 있다. 구체적으로는, 파장 필터(4)는, 소정의 광축 A와 광축 B와의 형성 각을 반사면(4a)의 법선이 이등분하도록 배치되어 있다. 반사면(4a)은 코어부(32a)(32b)의 단면(32h)에 대면하고 있으며, 이면(4b)은 코어부(32c)의 단면(32i)에 대면하고 있다. 파장 필터(4)의 반사면(4a), 이면(4b), 측면(4c), 및 표면은, 상층 클래드부(33)에 의해 덮여 있다. 따라서, 반사면(4a)과 단면(32h)과의 틈새 및 이면(4b)과 단면(32i)과의 틈새는 상층 클래드부(33)의 구성 재료에 의해 채워져 있다.
파장 필터(4)는 기초부(41) 및 기초부(41)의 반사면(4a)측에 설치된 유전체 다층막(42)에 의해 구성된다. 유전체 다층막(42)은, 소정의 두께 및 굴절율을 가지는 복수의 유전체층이 적층되어 있으며, 파장에 따라 선택적으로 빛을 반사할 수 있다. 또, 기초부(41)는 다층막(42)의 기계적 강도를 유지하기 위한 부분이며, 예를 들면 코어부(32a~32c)를 전반하는 빛의 파장에 대해서 투명한 재료로 이루어져 있다. 한편, 파장 필터(4)는 이 제 1 실시예와 같이 기판(2)의 주면(2a) 위에 직접 설치되는 것이 바람직하지만, 예를 들면 클래드부(35)의 일부를 주면(2a) 사이에 개재시켜 설치해도 괜찮다. 또, 파장 필터(4)로서 유전체 다층막을 이용하는 것에 의하여, 파장 필터(4)에서 반사되지 않고 투과하는 빛의 광축은 파장 필터(4)에 입사하기 전의 빛의 광축 A에 대해서 조금 어긋난다.
또, 광도파로층(3)이 폴리이미드 등의 집합체(폴리머)로 된 경우, 광도파로층(3)을 열경화시킬 때에 광도파로층(3)은 수축한다. 그 때문에, 열팽창율을 정합 시키기 위해서 파장 필터(4)도 광도파로층(3)과 같이 폴리이미드 등의 집합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이로써, 광도파로층(3, 특히 상층 클래드부(33))을 경화시킬 때의 수축에 의한 코어부(32a, 32b 및 32c)와 파장 필터(4)와의 위치 편차가 억제된다. 나아가, 더욱 바람직하게는, 파장 필터(4)와 상층 클래드부(33)가 동종의 재료를 포함하는 것이 좋다. 예를 들면, 상층 클래드부(33)가 불소화 폴리이미드를 주제로 하는 집합체로 된 경우, 파장 필터(4)도 불소화 폴리이미드를 주제로 하는 집합체로 되는 것이 바람직하다.
여기서, 광도파로층(3)은, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)를 더 구비한다. 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 파장 필터(4)를 서로의 사이에 끼운 상태로 이 파장 필터(4)를 지지한다. 제 1 지지부(36a, 36b)는, 기판(2)의 주면(2a) 위에서 파장 필터(4)의 길이 방향을 따라 늘어서서 형성되어 있으며, 파장 필터(4)의 양단 부근에 배치되어 있다. 제 2 지지부(37a, 37b)도 마찬가지로 기판(2)의 주면(2a) 위에서 파장 필터(4)의 길이 방향을 따라 늘어서서 형성되어 있으며, 파장 필터(4)의 양단 부근에 배치되어 있다. 제 1 지지부(36a, 36b)는 파장 필터(4)의 반사면(4a)에 접하는 측면(36c, 36d)을 각각 가진다. 측면(36c, 36d)은 이 제 1 실시예에 있어서의 제 1 접촉면이다. 또, 제 2 지지부(37a, 37b)는 파장 필터(4)의 이면(4b)에 접하는 측면(37c, 37d)을 각각 가진다. 측면(37c, 37d)은 이 제 1 실시예에 있어서의 제 2 접촉면이다.
측면(36c)와 측면(37c)은 파장 필터(4)를 사이에 두고 서로 마주 본 상태로 배치되어 있다. 또, 측면(36d)와 측면(37d) 모두 파장 필터(4)를 사이에 두고 서로 마주 본 상태로 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단은 측면(36c)과 측면(37c)에 개입됨과 동시에, 파장 필터(4)의 타단은 측면(36d)과 측면(37d)에 개입됨으로써 각각 지지된다. 또, 파장 필터(4)와 제 1 지지부(36a, 36b)와의 접촉 위치(즉, 반사면(4a)과 측면(36c, 36d)의 접촉 위치), 및 파장 필터(4)와 제 2 지지부(37a, 37b)와의 접촉 위치(즉, 이면(4b)와 측면(37c, 37d)와의 접촉 위치)는 파장 필터(4)를 사이에 두고 서로 대칭으로 배치되게 된다. 이로써, 파장 필터(4) 가 안정적으로 지지된다. 그리고, 파장 필터(4)의 반사면(4a)의 위치 및 각도는, 측면(36c, 36d) 및 측면(37c, 37d)에 의해 규정된다. 한편, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 후술하는 제조 공정에 나타낸 바와 같이 코어부(32a~32c)와 동시에(같은 마스크를 이용해서) 형성된다.
여기서, 도 3b에 나타낸 바와 같이, 이 제 1 실시예에서는, 측면(36c)와 측면(37c)의 간격(측면(36d)와 측면(37d)와의 간격) Wa는 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께 t보다 작아지도록 설정되어 있다. 그리고, 파장 필터(4)는 측면(36c)와 측면(37c) 사이(측면(36d)와 측면(37d)와의 사이)에 압입되어 있다. 따라서, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해 파장 필터(4)가 강고하게 지지된다. 나아가, 이 제 1 실시예에서, 제 1 지지부(36a) 및 제 2 지지부(37a)는 제 1 지지부(36a) 및 제 2 지지부(37a)와 같은 층에 형성된 연결부(38a)에 의해 서로 연결되어 있다. 제 1 지지부(36b) 및 제 2 지지부(37b)도 또한 제 1 지지부(36b) 및 제 2 지지부(37b)와 같은 층에 형성된 연결부(38b)에 의해 서로 연결되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)의 기계적 강도가 증가하여, 파장 필터(4)를 압입할 때에 있어서의 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)의 박리를 방지할 수 있다. 또, 파장 필터(4)를 압입할 때에 있어서의 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)의 박리를 방지하기 위해서는, 제 1 지지부(36a, 36b)와 기판(2)의 주면(2a)과의 접촉면의 폭 및 제 2 지지부(37a, 37b)와 기판(2)의 주면(2a)과의 접촉면의 폭을 각각 파장 필터(4)의 두께 t와 동일한 정도 이상으로 설정하는 것도 유효하다.
또, 이 제 1 실시예에 있어서, 광도파로층(3)은 폴리이미드 등의 집합체를 포함하고 있고, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)도 또한 마찬가지로 폴리이미드 등의 집합체를 포함하고 있다. 이와 같이, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)가 비교적 연질 재료인 집합체(폴리머)를 포함하는 것에 의해서, 파장 필터(4)를 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b)와의 사이에 삽입할 때의 파장 필터(4)의 손상(특히 반사면(4a)의 손상)이 저감된다. 또, 위에서 설명한 바와 같이, 이 제 1 실시예에 있어서, 파장 필터(4)도 또한 폴리이미드 등의 집합체를 포함하고 있으므로, 파장 필터(4)가 삽입될 때의 파장 필터(4)의 손상이 더욱 저감된다.
제 1 지지부(36a)는 제 1 부분(31d)과, 이 제 1 부분(31d) 위에 설치된 제 2 부분(32d)을 가진다. 마찬가지로, 제 1 지지부(36b)는 제 1 부분(31e)과, 이 제 1 부분(31e) 위에 설치된 제 2 부분(32e)을 가진다. 제 1 부분(31d, 31e)은 하층 클래드부(31a~31c)와 같은 층에 위치함과 동시에 이 하층 클래드부(31a~31c)와 같은 재료로 이루어져 있다. 한편, 제 2 부분(32d, 32e)은 코어부(32a~32c)와 같은 층에 위치함과 동시에 이 코어부(32a~32c)와 같은 재료로 이루어져 있다. 또, 제 2 지지부(37a)는 제 1 부분(31f)과, 이 제 1 부분(31f) 위에 설치된 제 2 부분(32f)를 가진다. 마찬가지로 제 2 지지부(37b)는 제 1 부분(31g)과, 이 제 1 부분(31g) 위에 설치된 제 2 부분(32g)을 가진다. 제 1 부분(31f, 31g)은 하층 클래드부(31a~31c)과 같은 층에 위치함과 것과 동시에 이 하층 클래드부(31a~31c)와 같은 재료로 이루어져 있다. 한편, 제 2 부분(32f, 32g)는 코어부(32a~32c)와 같은 층에 위치함과 동시에 이 코어부(32a~32c)와 같은 재료로 이루어져 있다.
한편, 제 2 부분(32d, 32e, 32f, 32g)은 코어부(32a~32c)와 같은 층에 위치하고, 같은 재료로 되어 있다. 그 때문에, 코어부(32a~32c)로부터 너무 가까운 위치에 형성되면 코어부(32a~32c)를 전반하는 빛의 일부를 흡수할 우려가 있다. 따라서, 제 2 부분(32d, 32e, 32f, 32g)과 코어부(32a~32c) 사이에는, 충분한 간격(예를 들면 코어부(32a~32c)의 폭이나 높이가 5 내지 8㎛로 형성되는 경우, 제 2 부분(32d, 32e, 32f, 32g)과의 간격은 50㎛)을 마련하는 것이 바람직하다.
다음에, 상술한 바와 같은 구조를 갖춘 광도파로 기판(1a)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 4, 도 5a~6b, 및 도 7~10은 이 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)의 제조 공정을 순서대로 설명하기 위한 사시도이다.
우선, 도 4에 나타낸 바와 같이, 주면(2a)을 가지는 기판(2)이 준비된다. 한편, 이해를 용이하게 하기 위해 도 4에는 하나의 광도파로 기판(1a)에 이용되는 구형의 기판(2)이 도시되어 있다. 그렇지만, 기판(2)보다 큰 웨이퍼상에 이하에 설명되는 제조 공정에 의해 광도파로층(3)이 형성된 후에, 이 웨이퍼를 칩 상태에 절단 하는 것으로써, 복수의 광도파로 기판(1a)을 동시에 제조할 수 있다.
이어서, 도 5a 및 이 도 5a의 일부를 확대한 도 5b에 나타낸 바와 같이, 기판(2)의 주면(2a) 위에 수지로 된 제 1 클래드층(51)이 형성된다(제 1 클래드층 형성 공정). 이 때, 제 1 클래드층(51)은 폴리이미드 등의 집합체인 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 클래드층(51)은 주면(2a) 위에 도포(바람직하게는 스핀 코팅)되는 것으로 형성된다.
이어서, 도 6a 및 이 도 6a의 일부를 확대한 도 6b에 나타낸 바와 같이, 제 1 클래드층(51) 위에 수지로 된 코어층(52)이 형성된다(코어층 형성 공정). 이 때, 코어층(52)의 재료는 제 1 클래드층(51)보다 고굴절율을 가진다. 본 공정도에서 코어층(52)는 폴리이미드 등의 집합체인 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 클래드층(51)과 마찬가지로 코어층(52)은 제 1 클래드층(51) 위에 도포(바람직하게는 스핀 코팅)되는 것에 의해 형성된다.
이어서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 코어층(52) 위에 마스크(61)가 형성된다(마스크 형성 공정). 이 마스크(61)는 도 1 및 도 2에 나타낸 코어부(32a~32c) 각각의 평면형상(코어 패턴)에 일치한 형상의 마스크 부분(61a~61c)과, 제 1 지지부(36a, 36b) 각각의 평면형상에 일치한 형상의 마스크 부분(61d, 61e)과, 제 2 지지부(37a, 37b) 각각의 평면형상에 일치한 형상의 마스크 부분(61f, 61g)과, 연결부(38a, 38b) 각각의 평면형상에 일치한 형상의 마스크 부분(61h, 61i)을 포함하도록 형성된다. 또, 마스크 부분(61d, 61e)은 제 1 지지부(36a, 36b)에 있어서의 측면(36c, 36d)에 대응하는 측부(61j, 61k)를 포함하도록 형성된다. 마찬가지로 마스크 부분(61f, 61g)은 제 2 지지부(37a, 37b)에 있어서의 측면(37c, 37d)에 대응하는 측부(61m, 61n)를 포함하도록 형성된다. 또, 측부(61j)와 측부(61m)와의 간격 및 측부(61k)와 측부(61n)와의 간격은 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께 t(도 3b참조)보다 작아지도록 설정되어 있다. 본 공정도에서는, 이 마스크(61)를 예를 들면 통상의 포토리소그래피 기술을 이용해 형성하면 된다. 또, 마스크(61)의 마스크 재료로는, 예를 들면 레지스터나 금속 박막(Al, Ti, Cr, WSi 등)이 이용 가능하다.
이어서, 마스크(61)를 이용하여 코어층(52) 및 제 1 클래드층(51)을 에칭하여, 도 8에 나타낸 바와 같이 코어부(32a~32c), 하층 클래드부(31a~31c), 제 1 지지부(36a)(제 1 부분(31d) 및 제 2 부분(32d)), 제 1 지지부(36b)(제 1 부분(31e) 및 제 2 부분(32e)), 제 2 지지부(37a)(제 1 부분(31f) 및 제 2 부분(32f)), 및 제 2 지지부(37b)(제 1 부분(31g) 및 제 2 부분(32g))가 형성된다(에칭 공정). 또, 이 때, 제 1 지지부(36a, 36b)에는, 파장 필터(4)의 반사면(4a)(도 1, 도 2, 및 도 3a~3b 참조)와 접하기 위한 측면(36c, 36d)이 각각 형성됨과 동시에, 제 2 지지부(37a, 37b)에도 파장 필터(4)의 이면(4b)(도 1, 도 2, 도 3a~3b 참조)과 접하기 위한 측면(37c, 37d)이 각각 형성된다. 본 공정도에서는, 코어층(52) 및 제 1 클래드층(51)은 드라이 에칭에 의해 에칭되는 것이 바람직하다. 또, 코어층(52) 및 제 1 클래드층(51)이 에칭될 때의 에칭 깊이는, 이 코어층(52)의 두께보다 깊다. 한편, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)의 높이를 확보하기 위해, 이 에칭 깊이는 보다 깊은(예를 들면 기판(2)의 주면(2a)이 노출하도록 에칭됨) 것이 바람직하다. 이로써, 다음의 공정에서 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b) 사이에 삽입되는 파장 필터(4)를 강고하게 지지할 수 있다.
이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b) 사이에 파장 필터(4)가 삽입된다(광학 부품 설치 공정). 이 때, 측면(36c)와 측면(37c)과의 간격 및 측면(36d)와 측면(37d)과의 간격이 파장 필터(4)의 두께보다 좁아지고 있는 경우에는, 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b) 사이에 파장 필터(4)가 압입된다. 또한, 다음의 공정으로 형성되는 상층 클래드부(33)가 폴리이미드 등의 집합체를 포함한 경우에는, 똑같이 폴리이미드 등의 집합체를 포함한 파장 필터(4)가 삽입되는 것이 좋다. 또, 더욱 바람직하게는, 상층 클래드부(33)와 동종의 재료를 포함한 파장 필터(4)가 삽입되는 것이 좋다.
이어서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 코어부(32a~32c)보다 저굴절율의 수지로 된 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)이 형성된다(제 2 클래드층 형성 공정). 이 때, 상층 클래드부(33)는 주면(2a), 하층 클래드부(31a~31c), 코어부(32a~32c), 제 1 지지부(36a, 36b), 제 2 지지부(37a, 37b) 및 파장 필터(4) 전부를 덮도록 형성된다. 이로써, 하층 클래드부(31a~31c) 및 상층 클래드부(33)로 이루어진 클래드부(35)가 형성된다. 본 공정도에 있어서, 상층 클래드부(33)는 폴리이미드 등의 집합체인 것이 바람직하고, 이 경우, 상층 클래드부(33)는 도포(바람직하게는 스핀 코팅)에 의해 형성된다. 그 때, 상층 클래드부(33)의 표면은, 그 위에 전기 배선을 형성하거나 광소자를 탑재하기 위해 평탄하게 형성되는 것이 바람직하다. 스핀 코팅에 의해 상층 클래드부(33)가 형성됨으로써 상층 클래드부(33)의 표면의 평탄화가 가능하게 된다. 또, 파장 필터(4), 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 적절한 경도와 탄력을 가진 폴리머 등의 집합체이므로, 갈라지거나 빠지거나 하지 않으며, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 파장 필터(4)를 지지할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 기판(2), 광도파로층(3) 및 파장 필터(4)를 구비한 광도파로 기판(1a)을 얻을 수 있다.
또한, 빛을 싱글 모드로 전반시키는 경우, 상술한 제 1 클래드층 형성 공정(도 5a 및 5b)에서 형성되는 제 1 클래드층(51)의 두께는, 예를 들면 10㎛ 이상 20㎛ 이하인 것이 바람직하다. 특히, 광도파로층(3)의 재료가 불소화 폴리이미드인 경우에는, 제 1 클래드층(51)의 매우 적합한 두께는 예를 들면 15㎛이다. 또, 코어층 형성 공정(도 6a 및 6b)에서 형성되는 코어층(52)의 두께는, 예를 들면 5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 특히, 광도파로층(3)의 재료가 불소화 폴리이미드인 경우에는, 코어층(52)의 매우 적합한 두께는 예를 들면 9㎛이다. 또, 제 2 클래드층 형성 공정(도 10)에서 형성되는 상층 클래드부(33)의 두께는, 예를 들면 코어부(32a~32c)의 표면으로부터 10㎛ 이상 30㎛ 이하인 것이 바람직하다. 특히, 상층 클래드부(33)의 재료가 불소화 폴리이미드인 경우에는, 상층 클래드부(33)의 매우 적합한 두께는 예를 들면 코어부(32a~32c)의 표면으로부터 20㎛이다.
또, 빛을 멀티 모드로 전반시키는 경우, 제 1 클래드층(51), 코어층(52) 및 상층 클래드부(33)의 두께는 예를 들면 10㎛~수백㎛의 넓은 범위에 걸쳐서 자유롭게 설정할 수 있고 용도에 따라 결정된다.
또, 광학 부품 설치 공정에서 설치되는 파장 필터(4)의 두께는 예를 들면 파장 필터(4)의 재료가 폴리이미드인 경우 30㎛~100㎛ 정도가 바람직하다. 다만, 파장 필터(4)를 투과하는 빛의 손실을 억제하기 위해서는, 파장 필터(4)의 두께는 얇을 정도 좋다(예를 들면 30㎛~40㎛). 또, 파장 필터(4)는 상층 클래드부(33)에 의해 덮일 필요가 있으므로, 파장 필터(4)의 높이(즉 주면(2a)의 법선 방향에 있어서의 파장 필터(4)의 폭)는, 예를 들면 30㎛~50㎛ 정도인 것이 바람직하다. 또, 파장 필터(4)의 길이 방향의 폭은, 파장 필터(4)의 설치 안정성이나 설치 스페이스의 넓이에 따라 적당히 결정할 수 있으며, 예를 들면 200㎛~400㎛ 정도가 좋다.
다음에, 이상 설명한 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a) 및 그 제조 방법이 가지는 효과에 대해 설명한다. 이 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)에서는, 광도파로층(3)이 파장 필터(4)를 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)를 가진다. 그리고, 이들 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)가 코어부(32a~32c)와 같은 층에 위치하고 이 코어부(32a~32c)와 같은 재료로 된 제 2 부분(32d~32g)을 포함한다. 따라서, 상술한 제조 방법에 나타낸 바와 같이, 에칭 공정에서 코어부(32a~32c), 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)가 기판(2)의 주면(2a) 위에 동시에 형성되고, 파장 필터 설치 공정에서 파장 필터(4)가 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b) 사이에 끼워진 상태로 소정 위치에 지지된다. 그리고, 이 상태에서, 코어부(32a~32c), 제 1 지지부(36a, 36b), 제 2 지지부(37a, 37b), 및 파장 필터(4) 전부를 가리도록 수지로 된 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)가 형성될 수 있다.
이상과 같이, 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a) 및 그 제조 방법에 의하면, 코어부(32a~32c)를 형성하기 위한 마스크(61)를 공용하여 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)도 간이하게 형성 가능하다. 또, 이와 같은 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해 파장 필터(4)가 지지된 상태로 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)가 형성된다. 그 때문에, 예를 들면 스핀 코팅에 의해서 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)가 형성되는 경우에도 파장 필터(4)가 수지에 밀려나지 않으며, 간이한 구성(공정)에 의해 파장 필터(4)가 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)의 내부에 매우 적합하게 파묻힌다. 이 경우, 제작이 용이하고, 내습성·내열성을 가지고 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 파장 필터(4)를 접착제에 의해서 홈에 고정하는 종래의 제조 방법과는 달리, 파장 필터(4)가 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)에 의해 덮이므로(매입됨), 광도파로 기판(1a)의 표면 평탄화도 용이하게 실현될 수 있다.
또, 이 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)에서는, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)가, 코어부(32a~32c)와 같은 층(즉 도 6a 및 도 6b에 나타낸 코어층(52))에 위치하면서 코어부(32a~32c)와 같은 재료로 된다. 따라서, 상술한 제조 방법(도 7)에 나타낸 바와 같이, 코어부(32a~32c)가 형성될 때의 마스크(61)를 그대로 이용하여 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)가 코어부(32a~32c)와 함께 형성될 수 있다. 이와 같이, 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a) 및 그 제조 방법에 의하면, 코어부(32a~32c)에 대한 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)의 위치 정밀도가 마스크(61) 형성 시의 치수 정밀도와 동등하게 높게 되므로, 파장 필터(4)의 반사면(4a)은 코어부(32a~32c)에 대해 매우 정밀도 좋게 배치 가능하게 된다.
나아가, 자음대(子音大) 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a) 및 그 제조 방법에 의하면, 코어부(32a~32c)를 가리는 상층 클래드부(33)에 의해서 파장 필터(4)가 덮이므로, 코어부(32a~32c)와 파장 필터(4)의 반사면(4a)과의 틈새에의 티 끌이나 먼지의 침입이 방지되어 광손실이 효과적으로 저감된다. 또, 상층 클래드부(33)가 형성되는 공정(제 2 클래드층 형성 공정)에 의해서 이 틈새가 묻히므로, 이 틈새를 묻기 위한 별도의 공정(예를 들면 굴절율 조정용의 수지 접착제를 부착시키는 공정 등)은 불필요해지며, 제조 공정이 간략화된다.
또, 이 제 1 실시예와 같이, 광도파로 기판(1a)이 코어부(32a~32c)를 전반한 빛에 포함되는 파장 성분을 이 파장에 따라 선택적으로 반사하는 파장 필터(4)를 구비함으로써, 파장에 따라 빛을 분기 또는 결합하는, 광손실이 적은 광합분파기(광커플러)가 실현될 수 있다.
(제 1 실시예의 제 1 변형예)
도 11은 이 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)의 제 1 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 제 1 변형예와 상술한 제 1 실시예와의 차이점은, 제 1 및 제 2 지지부의 형상이다. 본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서, 제 1 및 제 2 지지부는 상술한 바와 같은 제 1 실시예에 한정하지 않고, 해당 제 1 변형예와 같은 형상이어도 파장 필터(4)가 적절히 개입되며, 안정적으로 지지된다.
즉, 이 제 1 변형예에 있어서의 제 1 지지부(36e, 36f)는, 파장 필터(4)의 반사면(4a)과 대면하는 측면(36g, 36h)을 각각 가짐과 동시에, 측면(36g, 36h)으로부터 돌출한 철상부(36i, 36j)를 각각 가진다. 또한, 측면(36g, 36h)는 이 제 1 변형예에 있어서의 제 1 지지면이다. 그리고, 파장 필터(4)의 반사면(4a)은 철상부(36i, 36j)의 첨단에 접하고 있다. 마찬가지로 이 제 1 변형예에 있어서의 제 2 지지부(37e, 37f)는 파장 필터(4)의 이면(4b)과 대면하는 측면(37g, 37h)을 각각 가짐과 동시에, 측면(37g, 37h)으로부터 돌출한 철상부(37i, 37j)를 각각 가진다. 측면(37g, 37h)은 이 제 1 변형예에 있어서의 제 2 지지면이다. 그리고, 파장 필터(4)의 이면(4b)은 철상부(37i, 37j)의 첨단에 접하고 있다.
철상부(36i)와 철상부(37i)는 파장 필터(4)를 끼워넣기 위해서 서로 대면하도록 배치되어 있다. 또, 철상부(36j)와 철상부(37j)는 파장 필터(4)를 끼워넣기 위해서 서로 대면하도록 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단은 철상부(36i)와 철상부(37i)에 끼운 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단은 철상부(36j)와 철상부(37j)에 끼운 상태로 지지된다. 또, 파장 필터(4)와 제 1 지지부(36e, 36f)와의 접촉 위치(즉 반사면(4a)과 철상부(36i, 36j)와의 접촉 위치) 및 파장 필터(4)와 제 2 지지부(37e, 37f)와의 접촉 위치(즉 이면(4b)과 철상부(37i, 37j)와의 접촉 위치)는 파장 필터(4)를 사이에 두고 서로 마주 보게 배치되어 있다. 이로써, 파장 필터(4)가 안정적으로 지지된다.
또, 이 제 1 변형예에서, 철상부(36i)와 철상부(37i) 간의 거리(철상부(36j)와 철상부(37j) 간의 거리)는 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께(도 3b중에에 나타낸 t)보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 파장 필터(4)는 철상부(36i)와 철상부(37i)와의 사이(철상부(36j)와 철상부(37j)와의 사이)에 압입되는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 지지부(36e, 36f) 및 제 2 지지부(37e, 37f)에 의해서 파장 필터(4)가 강고하게 지지되게 된다.
도 12는 제 1 변형예와 관련되는 광도파로 기판의 제조 공정에서 사용되는, 제 1 지지부(36e, 36f) 및 제 2 지지부(37e, 37f)를 에칭에 의해 형성하기 위한 마 스크(62)의 형상을 나타내는 사시도이다. 이 제 1 변형예에 있어서의 제 1 지지부(36e, 36f) 및 제 2 지지부(37e, 37f)는 상술한 제조 방법에 있어서의 마스크(61)(도 7 참조)에 대신해서 마스크(62)를 이용하는 것에 의해 용이하게 형성된다.
마스크(62)는 코어부(32a~32c) 각각의 평면형상(코어 패턴)에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(62a~62c)과, 제 1 지지부(36e, 36f) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(62d, 62e)과, 제 2 지지부(37e, 37f) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(62f, 62g)과, 연결부(38a, 38b) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(62h, 62i)을 포함한다. 또, 마스크 부분(62d, 62e)은 제 1 지지부(36e, 36f)에 있어서의 측면(36g, 36h)에 대응하는 측부(62j, 62k)를 포함하도록 형성된다. 마찬가지로, 마스크 부분(62f, 62g)은 제 2 지지부(37e, 37f)에 있어서의 측면(37g, 37h)에 대응하는 측부(62m, 62n)를 포함하도록 형성된다. 측부(62j)와 측부(62m)와의 간격 및 측부(62k)와 측부(62n)와의 간격은 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께 t(도 3b참조)보다 크게 설정된다. 또, 마스크 부분(62d, 62e)은 제 1 지지부(36e, 36f)에 있어서의 철상부(36i, 36j)에 대응하는 철상부(62p, 62q)를 포함하도록 형성된다. 마찬가지로, 마스크 부분(62f, 62g)은 제 2 지지부(37e, 37f)에 있어서의 철상부(37i, 37j)에 대응하는 철상부(62r, 62s)를 포함하도록 형성된다. 마스크(62)는 예를 들면 통상의 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성된다. 또, 마스크(62)의 마스크 재료로는, 예를 들면 레지스터나 금속 박막(Al, Ti, Cr, WSi 등)이 이용 가능하다.
(제 1 실시예의 제 2 변형예)
도 13은 상기 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)의 제 2 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 이 제 2 변형예와 상술한 제 1 변형예와의 차이점은, 제 2 지지부(37e, 37f)에 있어서의 철상부의 배치이다. 본 발명에 관한 광도파로 기판에 있어서의 제 1 및 제 2 지지부는 이 제 2 변형예의 같은 형상이어도 파장 필터(4)가 적절히 개입되고, 안정적으로 지지된다.
즉, 이 제 2 변형예에 있어서의 제 2 지지부(37e)는 측면(37g)으로부터 돌출한 2개의 철상부(37k, 37m)를 가진다. 마찬가지로 제 2 지지부(37f)는 측면(37h)으로부터 돌출한 2개의 철상부(37n, 37p)를 가진다. 그리고, 파장 필터(4)의 이면(4b)은 철상부(37k, 37m, 37n, 37p) 각각의 첨단에 접하고 있다.
제 2 지지부(37e)의 철상부(37k, 37m)는 제 1 지지부(36e)의 철상부(36i)에 대해, 파장 필터(4)를 사이에 두도록 배치되어 있다. 또, 제 2 지지부(37f)의 철상부(37n, 37p)도 제 1 지지부(36f)의 철상부(36j)에 대해 파장 필터(4)를 사이에 두도록 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단은, 철상부(36i)와 철상부(37k, 37m)에 끼워진 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단은 철상부(36j)와 철상부(37n, 37p)에 끼워진 상태로 지지된다. 또, 파장 필터(4)와 제 1 지지부(36e, 36f)와의 접촉 위치(즉 반사면(4a)와 철상부(36i, 36j)와의 접촉 위치) 및 파장 필터(4)와 제 2 지지부(37e, 37f)와의 접촉 위치(즉 이면(4b)와 철상부(37k, 37m, 37n, 37p)와의 접촉 위치)는, 파장 필터(4)의 영수(永手) 방향을 따라 교대로 배치되어 있다. 이로써, 제 1 지지부(36e, 36f)와 제 2 지지부(37e, 37f) 사이에 파장 필터(4)가 용이하게 삽입될 수 있다.
도 14는 이 제 2 변형예에 광도파로 기판의 제조 공정에서 사용되는, 제 1 지지부(36e, 36f) 및 제 2 지지부(37e, 37f)를 에칭에 의해 형성하기 위한 마스크(63)의 형상을 나타내는 사시도이다. 이 제 2 변형예에 있어서의 제 1 지지부(36e, 36f) 및 제 2 지지부(37e, 37f)는, 상술한 제조 방법에 있어서의 마스크(61)(도 7 참조)에 대신하여 마스크(63)를 이용함으로써 용이하게 형성된다.
마스크(63)는 코어부(32a~32c) 각각의 평면형상(코어 패턴)에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(63a~63c)과, 제 1 지지부(36e, 36f) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(63d, 63e)과, 제 2 지지부(37e, 37f) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(63f, 63g)과, 연결부(38a, 38b) 각각의 평면형상에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(63h, 63i)을 포함하도록 형성된다. 또, 마스크 부분(63d, 63e)은 제 1 지지부(36e, 36f)에 있어서의 측면(36g, 36h)에 대응하는 측부(63j, 63k)를 포함하도록 형성된다. 마찬가지로 마스크 부분(63f, 63g)은 제 2 지지부(37e, 37f)에 있어서의 측면(37g, 37h)에 대응하는 측부(63m, 63n)를 포함하도록 형성된다. 측부(63j)와 측부(63m)와의 간격 및 측부(63k)와 측부(63n)와의 간격은 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께 t(도 3b 참조)보다 크게 설정되어 있다. 또, 마스크 부분(63d, 63e)은 제 1 지지부(36e, 36f)에 있어서의 철상부(36i, 36j)에 대응하는 철상부(63p, 63q)를 포함하도록 형성된다. 마스크 부분(63f)은 제 2 지지부(37e)에 있어서의 철상부(37k, 37m)에 대응하는 철상부(63t, 63u)를 포함하도록 형성된다. 마찬가지로, 마스크 부분(63g)은 제 2 지지부(37f)에 있어서의 철상부(37n, 37p)에 대응하는 철상부(63ｖ, 63w)를 포함하도록 형성된다. 마스크(63)는, 예를 들면 통상의 포토리소그래피 기술을 이용하여 형성된다. 또한, 마스크(63)의 마스크 재료로는, 예를 들면 레지스터나 금속 박막(Al, Ti, Cr, WSi등)이 이용 가능하다.
(제 1 실시예의 제 3 변형예)
도 15는 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)의 제 3 변형예의 구성을 나타내는 측단면도이다. 한편, 도 15는 도 2에 나타낸 광도파로 기판(1a)의 IV－IV선 및 V－V선에 따른 단면에 상당하는 단면을 나타내고 있다. 이 제 3 변형예와 상술한 제 1 실시예와의 차이점은, 파장 필터의 형상이다. 이 제 3 변형예에 있어서의 파장 필터(43)는 파장에 따라 선택적으로 빛을 반사하는 반사면(43a) 및 반사면(43a)과는 반대측의 이면(43b)을 가진다. 파장 필터(43)는 기초부(44) 및 기초부(44)의 반사면(43a)측에 설치된 유전체 다층막(45)에 의해 구성된다.
이 제 3 변형예에서, 파장 필터(43)는 기판(2)에 가까운 부분의 두께가 기판(2)로 향해 작아지도록 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 제 1 지지부(36a, 36b)와 제 2 지지부(37a, 37b) 사이에 파장 필터(43)가 용이하게 삽입될 수 있다. 또, 이 제 3 변형예에서, 파장 필터(43)의 반사면(43a)은 평탄하게 형성되어 있고, 파장 필터(43)의 이면(43b) 중 기판(2)에 가까운 영역은 반사면(43a)에 대해서 경사져 있다. 이 경우, 반사면(43a)의 평탄성이 유지되는 것으로 빛을 매우 적합하게 반사하면서, 파장 필터(43)를 테이퍼 형상으로 성형할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음으로, 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 2 실시예 및 그 제조 방법에 대해 설명한다. 도 16a~16b 및 도 17~20은 이 제 2 실시예와 관련되는 광도파로 기판의 제조 공정을 순서대로 나타내는 사시도이다.
우선, 상술한 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판의 제조 방법과 마찬가지로, 주면(2a)을 가지는 기판(2)이 준비되어 주면(2a) 위에 제 1 클래드층(51) 및 코어층(52)이 형성된다(제 1 클래드층 형성 공정 및 코어층 형성 공정). 또한, 이 제 2 실시예에 있어서도, 기판(2)보다 큰 웨이퍼가 이용되는 경우, 이 웨이퍼상에 광도파로층이 형성된 후에 이 웨이퍼를 칩 상태로 절단함으로써 복수의 광도파로 기판이 동시에 제조될 수 있다.
이어서, 도 16a 및 그 일부를 확대한 도 16b에 나타낸 바와 같이, 코어층(52) 위에 제 3 클래드층(53)이 형성된다. 이 때, 제 3 클래드층(53)의 재료는, 코어층(52)보다 저굴절율의 재료이다. 또, 제 3 클래드층(53)의 재료가 폴리이미드 등의 집합체인 경우, 제 3 클래드층(53)은 코어층(52) 위에 도포(바람직하게는 스핀 코팅)되는 것으로 형성되는 것이 좋다.
이어서, 도 17에 나타낸 바와 같이, 제 3 클래드층(53) 위에 마스크(61)가 형성된다(마스크 형성 공정). 이 마스크(61)는 상술한 제 1 실시예에 있어서의 마스크(61)(도 7 참조)와 같은 형상, 재료, 및 방법으로 형성되므로, 여기서는 상세한 설명을 생략한다.
이어서, 마스크(61)를 이용해 제 3 클래드층(53), 코어층(52) 및 제 1 클래드층(51)이 에칭된다. 이로써, 도 18에 나타낸 바와 같이 하층 클래드부(31a~31c), 코어부(32a~32c) 및 상층 클래드부의 일부분(33a~33c)이 형성됨과 동시에, 순서대로 적층된 제 1 부분(31d), 제 2 부분(32d) 및 제 3 부분(33d)에 의해 구성되는 제 1 지지부(36q)과, 순서대로 적층된 제 1 부분(31e), 제 2 부분(32e) 및 제 3 부분(33e)으로 된 제 1 지지부(36r)와, 순서대로 적층된 제 1 부분(31f), 제 2 부분(32f) 및 제 3 부분(33f)에 의해 구성되는 제 2 지지부(37q)와, 순서대로 적층된 제 1 부분(31g), 제 2 부분(32g), 및 제 3 부분(33g)에 의해 구성된 제 2 지지부(37r)가 형성된다(에칭 공정). 또, 이 때, 제 1 지지부(36q, 36 r) 각각의 측면(36c, 36d) 및 제 2 지지부(37q, 37r) 각각의 측면(37c, 37d)이 형성된다.
이어서, 도 19에 나타낸 바와 같이, 제 1 지지부(36q, 36 r)와 제 2 지지부(37q, 37r) 사이에 파장 필터(4)가 삽입된다(광학 부품 설치 공정). 이 때, 측면(36c)과 측면(37c)의 간격 및 측면(36d)과 측면(37d)의 간격이 파장 필터(4)의 두께보다 좁은 경우, 제 1 지지부(36q, 36 r)와 제 2 지지부(37q, 37r) 사이에 파장 필터(4)가 압입된다.
이어서, 도 20에 나타낸 바와 같이, 코어부(32a~32c)보다 저굴절율의 수지로 된 상층 클래드부의 나머지의 부분(33h)이 형성되는 것에 의해, 각 부분(33a~33c 및 33h)에 의해 구성된 상층 클래드부(제 2 클래드층)(33)이 형성된다(제 2 클래드층 형성 공정). 이 때, 상층 클래드부(33)의 부분(33h)은 주면(2a), 하층 클래드부(31a~31c), 코어부(32a~32c), 제 1 지지부(36q, 36 r), 제 2 지지부(37q, 37r) 및 파장 필터(4)를 모두 가리도록 형성된다. 이로써, 하층 클래드부(31a~31c) 및 상층 클래드부(33)에 의해 구성된 클래드부(35)가 형성된다. 한편, 상층 클래드 부(33)의 재료가 폴리이미드 등의 집합체인 경우, 이 부분(33h)은 도포(바람직하게는 스핀 코팅)에 의해 형성되는 것이 좋다.
이상과 같은 제조 방법에 의해서, 상술한 제 1 실시예와 같은 광도파로 기판(1a)이 적절히 제조될 수 있다. 또, 이 제 2 실시예와 관련되는 광도파로 기판에서는, 제 1 실시예와 마찬가지로, 제 1 지지부(36q, 36 r)와 제 2 지지부(37q, 37r) 사이에 파장 필터(4)가 끼워진 상태로 지지되므로, 상층 클래드부(33)의 나머지의 부분(33h)이 도포 형성될 때에, 파장 필터(4)는 소정 위치에 적절히 지지된다.
(제 3 실시예)
다음에, 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 3 실시예에 대해 설명한다. 도 21은, 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 22는 도 21에 나타낸 광도파로 기판(1b)에 있어서의 중심부 부근의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 23a는 도 22에 나타낸 광도파로 기판(1b)의 VI－VI선, VII－VII선 및 VIII－VIII선에 따른 단면 구조를 나타내는 도면이다. 도 23b는 도 22에 나타낸 광도파로 기판(1b)의 IX－IX선 및 X－X선에 따른 단면 구조를 나타내는 도면이다. 한편, 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b) 역시 제 1 및 제 2 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)과 마찬가지로 이른바 매입형 광도파로 기판이다.
도 21~22 및 도 23a~23b를 참조하면, 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)은 기판(2), 광도파로층(3b), 및 파장 필터(4)를 갖춘다. 기판(2) 및 파장 필터(4)는 각각 제 1 실시예와 같은 재료로 이루어지고, 또, 같은 형상 및 구성을 가진다. 광도파로층(3b)은 빛이 전반하는 코어부(32a~32c)를 포함하는 층이며, 기판(2)의 주면(2a) 위에 설치되어 있다. 광도파로층(3b)은 수지로 이루어지고, 예를 들면 폴리이미드 등의 집합체를 포함한다. 이 경우, 광도파로층(3b)의 내부에, 파장 필터(4)가 용이하게 파묻힌다. 또, 광도파로층(3b)은 유리 전위 온도가 높고 내열성이 뛰어난 폴리이미드를 포함하는 것이 바람직하다. 광도파로층(3b)이 폴리이미드를 포함하는 것에 의해, 광도파로층(3b)의 신뢰성이 장기간에 걸쳐 유지됨과 동시에, 광도파로층(3b) 위에 전자 디바이스 등이 설치되는 경우의 납땜에도 견딜 수 있다. 한편, 더욱 바람직하게는, 광도파로층(3b)은 광투과율, 굴절율 특성 등을 고려해 불소화 폴리이미드를 포함하는 것도 좋다.
광도파로층(3b)은 기판(2)의 주면(2a) 위에 형성된 적층부(34)와 이 적층부(34)상에 형성된 제 2 클래드부(39b)를 가진다. 또한, 광도파로층(3b)의 내부 구성을 설명하기 위해, 도 22에서는 제 2 클래드부(39b)가 생략되어 있다.
적층부(34)는 제 1 클래드부(39a)와, 제 1 클래드부(39a)보다 높은 굴절율의 코어부(32a~32c)를 가진다. 한편, 제 1 클래드부(39a) 및 제 2 클래드부(39b)는 모두 같은 굴절율의 재료로 된 것이 바람직하다. 제 1 클래드부(39a)는 기판(2)의 주면(2a) 위에 층상으로 형성되어 있고, 코어부(32a~32c)는 제 1 클래드부(39a)에 덮여 있다. 코어부(32a)는 이 제 3 실시예에 있어서의 제 1 코어부이며, 소정의 광축 A(도 22 참조)에 따른 방향으로 뻗어 있다. 또, 코어부(32b)는 이 제 3 실시예에 있어서의 제 2 코어부이며, 코어부(32a)의 길이 방향(즉 광축 A에 따른 방향)과 교 차하는 소정의 광축 B(도 22 참조)에 따른 방향으로 뻗어 있다. 코어부(32a)의 일단은 코어부(32b)의 일단과 연결되어 있으며, 단면(32h)(도 22 참조)이 코어부(32a, 32b)의 공통의 단면으로 되어 있다. 코어부(32a, 32b)의 타단은 각각 광도파로 기판(1b)의 측면에서 제 1 클래드부(39a)로부터 노출해 있으며, 광입출사단(5a, 5b)으로 되어 있다. 또, 코어부(32c)는 코어부(32a)에 대해 소정의 광축 A에 따른 방향으로 늘어서서 설치되어 있으며, 소정의 광축 A에 따른 방향으로 뻗어 있다. 코어부(32c)의 일단은 소정의 간격을 열어 코어부(32a)의 일단과 대면하는 단면(32i)(도 22 참조)으로 되어 있다. 코어부(32c)의 타단은 광도파로 기판(1b)의 측면에 있어서 제 1 클래드부(39a)로부터 노출해 있으며, 광입출사단(5c)으로 되어 있다.
제 1 클래드부(39a)는 하층 클래드부(31) 및 상층 클래드부(33)를 포함한다. 이 제 3 실시예에 있어서, 하층 클래드부(31)는 제 1 실시예의 하층 클래드부(31a~31c)와는 달리, 기판(2)의 주면(2a)의 전면에 걸쳐서 층상으로 형성되어 있다. 그리고, 코어부(32a~32c)는 하층 클래드부(31) 위에 설치되어 있다. 상층 클래드부(33)는 코어부(32a~32c) 및 하층 클래드부(31)를 가리도록 주면(2a) 위의 전면에 걸쳐서 층상으로 형성되어 있다.
도 22및 도 23b에 나타낸 바와 같이, 적층부(34)의 제 1 클래드부(39a)에는, 파장 필터(4)를 수용하기 위한 광학 부품 수용 홈(34a)이 형성되어 있다. 광학 부품 수용 홈(34a)은 코어부(32a 및 32b)와 코어부(32c) 사이를 횡단하도록 형성되어 있다. 그리고, 파장 필터(4)는 반사면(4a)이 코어부(32a)(32b)의 단면(32h)에 대면 하고, 이면(4b)이 코어부(32c)의 단면(32i)에 대면하도록, 광학 부품 수용 홈(34a) 내에 삽입되어 있다. 즉, 파장 필터(4)는 코어부(32a)를 전반한 빛이 반사면(4a)을 통해 코어부(32b)로 반사되도록(반대로 말하면, 코어부(32b)를 전반한 빛이 반사면(4a)을 통해 코어부(32a)에 반사되도록), 기판(2)의 주면(2a) 위에 설치된다.
제 1 클래드부(39a)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에 형성되며, 파장 필터(4)를 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 지지부(34b, 34c), 및 제 2 지지부(34d, 34e)를 가진다. 제 1 지지부(34b)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단에 있어서, 코어부(32a, 32b)측의 측면에 형성되어 있다. 제 1 지지부(34c)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단에서, 코어부(32a, 32b)측의 측면에 형성되어 있다. 또, 제 2 지지부(34d)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단에 있어서, 코어부(32c)측의 측면에 형성되어 있다. 제 2 지지부(34e)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 타단에 있어서, 코어부(32c)측의 측면으로 형성되어 있다. 그리고, 광학 부품 수용 홈(34a)의 일단은, 제 1 지지부(34b) 및 제 2 지지부(34d)에 의해 협착되어 있으며, 광학 부품 수용 홈(34a)의 타단은 제 1 지지부(34c) 및 제 2 지지부(34e)에 의해 협착되어 있다. 제 1 지지부(34b, 34c)는 파장 필터(4)의 반사면(4a)에 접하는 측면(34f, 34g)을 각각 가진다. 측면(34f, 34g)은 이 제 3 실시예에 있어서의 제 1 접촉면이다. 제 2 지지부(34d, 34e)는 파장 필터(4)의 이면(4b)에 접하는 측면(34h, 34i)을 각각 가진다. 측면(34h, 34i)은 이 제 3 실시예에 있어서의 제 2 접촉면이다.
측면(34f)과 측면(34h)은 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 마찬가지로 측면(34g)과 측면(34i)도 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단은, 측면(34f)과 측면(34h)에 끼운 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단은, 측면(34g)과 측면(34i)에 끼운 상태로 지지된다. 또, 파장 필터(4)와 제 1 지지부(34b, 34c)와의 접촉 위치(즉 반사면(4a)과 측면(34f, 34g)의 접촉 위치) 및 파장 필터(4)와 제 2 지지부(34d, 34e)와의 접촉 위치(즉 이면(4b)과 측면(34h, 34i)의 접촉 위치)는 파장 필터(4)를 사이에 두고 서로 대면하도록 배치된다. 이 경우, 파장 필터(4)는 안정적으로 지지된다. 한편, 파장 필터(4)의 반사면(4a)의 위치 및 각도는 측면(34f, 34g) 및 측면(34h, 34i)에 의해 규정된다.
여기서, 도 23b에 나타낸 바와 같이, 이 제 3 실시예에 있어서, 측면(34f)과 측면(34h)의 간격(측면(34g)과 측면(34i)의 간격) Wb는 반사면(4a)에 직교하는 방향을 따라 뻗는 파장 필터(4)의 두께 t보다 작게 설정되어 있다. 그리고, 파장 필터(4)는 측면(34f)과 측면(34h)의 사이(측면(34g)과 측면(34i)의 사이)에 압입되어 있다. 따라서, 파장 필터(4)는 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)에 의해 강고하게 지지되게 된다.
또, 이 제 3 실시예에 있어서, 광도파로층(3b)은 폴리이미드 등의 집합체를 포함하고 있으며, 제 1 클래드부(39a)에 형성되는 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)도 또한 똑같이 폴리이미드 등의 집합체를 포함하고 있다. 이와 같이, 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)가 비교적 연질 재료인 집합체(폴리머)를 포함하는 것에 의해서, 파장 필터(4)를 제 1 지지부(34b, 34c)와 제 2 지지부(34d, 34e) 사이에 삽입할 때의 파장 필터(4)의 손상(특히 반사면(4a)의 손상)이 줄어든다. 또, 파장 필터(4)의 재료도 또한 폴리이미드 등의 집합체인 경우에는, 파장 필터(4)를 삽입할 때의 파장 필터(4)의 손상이 더욱 줄어든다.
제 2 클래드부(39b)는 적층부(34) 위에 층상으로 형성되어 있으며, 파장 필터(4)의 반사면(4a), 이면(4b), 측면(4c) 및 표면을 덮고 있다. 따라서, 반사면(4a)과 단면(32h)의 틈새 및 이면(4b)과 단면(32i)의 틈새는 제 2 클래드부(39b)의 구성 재료에 의해 채워지게 된다. 제 2 클래드부(39b)는 폴리이미드 등의 집합체로 이루어지고, 제 1 클래드부(39a)와 같은 굴절율의 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
광도파로층(3b)이 폴리이미드 등의 집합체(폴리머)로 된 경우, 광도파로층(3b)을 열경화시킬 때에 광도파로층(3b)이 수축하기 때문에, 열팽창율을 정합시키기 위해 파장 필터(4)도 광도파로층(3b)과 같이 폴리이미드 등의 집합체를 포함하는 것이 바람직하다. 이 경우, 광도파로층(3b)(특히 제 2 클래드부(39b))을 경화시킬 때의 수축에 의한 코어부(32a, 32b 및 32c)와 파장 필터(4)와의 위치 차이가 효과적으로 억제된다. 한편, 더욱 바람직하게는, 파장 필터(4)와 제 2 클래드부(39b)는 동종의 재료를 포함하면 좋다. 예를 들면, 제 2 클래드부(39b)가 불소화 폴리이미드를 주제로 하는 집합체로 된 경우, 파장 필터(4)도 불소화 폴리이미드를 주제로 하는 집합체로 되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구조를 갖춘 광도파로 기판(1b)의 제조 방법에 대해 설명한다. 도 24~도 30은 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제조 공정을 순서 대로 나타내는 사시도이다.
우선, 상술한 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)의 제조 방법과 마찬가지로, 주면(2a)을 가지는 기판(2)이 준비되고 수지로 된(바람직하게는 폴리이미드 등의 집합체로 됨) 제 1 클래드층(51) 및 제 1 클래드층(51)보다 고굴절율의 코어층(52)이 주면(2a) 위에 형성된다. 또한, 이 제 3 실시예에 있어서도, 기판(2)보다 큰 웨이퍼가 이용되는 경우, 이 웨이퍼상에 광도파로층이 형성된 후에 이 웨이퍼를 칩 상태로 절단하여 복수의 광도파로 기판을 동시에 제조할 수 있다.
이어서, 도 24에 나타낸 바와 같이, 코어층(52) 위에 마스크(64)가 형성된다(제 1 마스크 형성 공정). 이 마스크(64)는 도 21 및 도 22에 나타낸 코어부(32a~32c) 각각의 평면형상(코어 패턴)에 따른 형상을 가지는 마스크 부분(64a~64c)을 포함하도록 형성된다. 본 공정도에서, 이 마스크(61)는 예를 들면 통상의 포토리소그래피 기술을 이용해 형성하면 된다. 또, 마스크(61)의 마스크 재료로는, 예를 들면 레지스터나 금속 박막(Al, Ti, Cr, WSi등)이 이용 가능하다.
이어서, 마스크(64)를 이용해 코어층(52)이 에칭되어, 도 25에 나타낸 바와 같이 코어부(32a~32c)가 형성된다(제 1 에칭 공정). 이 제 3 실시예에 있어서, 코어층(52)의 에칭은, 제 1 실시예와 달리, 제 1 클래드층(51)의 표면이 노출한 시점에서 정지한다. 이 경우, 제 1 클래드층(51)이 층상의 하층 클래드부(31)으로서 기능한다. 본 공정도에서는, 코어층(52)를 드라이 에칭에 의해 에칭하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 26에 나타낸 바와 같이, 코어부(32a~32c)보다 저굴절율의 수지로 된 상층 클래드부(33)가 형성된다. 이 때, 상층 클래드부(33)는 하층 클래드부(31) 및 코어부(32a~32c)를 가리도록 층상으로 형성된다. 그 결과, 하층 클래드부(31) 및 상층 클래드부(33)에 의해 구성된 제 1 클래드부(39a)가 형성됨과 동시에, 제 1 클래드부(39a) 및 코어부(32a~32c)에 의해 구성된 적층부(34)가 형성된다. 상층 클래드부(33)가 폴리이미드 등의 집합체로 된 경우, 상층 클래드부(33)는 도포(바람직하게는 스핀 코팅)에 의해 형성되는 것이 좋다.
이어서, 도 27에 나타낸 바와 같이, 적층부(34) 위에 마스크(65)가 형성된다(제 2 마스크 형성 공정). 이 마스크(65)는 도 21및 도 22에 나타낸 광학 부품 수용 홈(34a)의 평면형상에 따른 개구(65a)를 포함하도록 형성된다. 그리고, 이 개구(65a)의 가장자리에는, 제 1 지지부(34b, 34c) 각각이 가지는 측면(34f, 34g)에 대응하는 측부(65b, 65c), 및 제 2 지지부(34d, 34e) 각각이 가지는 측면(34h, 34i)에 대응하는 측부(65d, 65e)가 포함되어 있다. 측부(65b)와 측부(65d)의 간격 및 측부(65c)와 측부(65e)의 간격은 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께 t(도 23 참조)보다 작게 설정된다. 본 공정도에서는, 마스크(65)는 예를 들면 통상의 포토리소그래피 기술을 이용해 형성된다. 또, 마스크(65)의 마스크 재료로는, 예를 들면 레지스터나 금속 박막(Al, Ti, Cr, WSi등)이 이용 가능하다.
이어서, 마스크(65)를 이용해 적층부(34)의 제 1 클래드부(39a)가 에칭되는 것에 의하여, 도 28에 나타내는 바와 같이, 광학 부품 수용 홈(34a)이 형성된다. 이와 동시에, 파장 필터(4)의 반사면(4a)과 접하기 위한 측면(34f, 34g)을 각각 가 지는 제 1 지지부(34b, 34c)와, 파장 필터(4)의 이면(4b)과 접하기 위한 측면(34h, 34i)을 가지는 제 2 지지부(34d, 34e)가 형성된다(제 2 에칭 공정). 본 공정도에서는, 적층부(34)의 제 1 클래드부(39a)는 드라이 에칭에 의해 에칭되는 것이 바람직하다. 또, 제 1 클래드부(39a)가 에칭될 때의 에칭 깊이는, 코어층(52)의 저면보다 깊게 설정된다. 한편, 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)의 높이(깊이)를 확보하기 위해서, 이 에칭 깊이는 보다 깊게 설정되는 것이 바람직하다(예를 들면 기판(2)의 주면(2a)이 노출하도록 에칭을 한다). 이로써, 다음의 공정에 있어서 제 1 지지부(34b, 34c)와 제 2 지지부(34d, 34e) 사이에 삽입되는 파장 필터(4)가 강고하게 지지된다.
이어서, 도 29에 나타낸 바와 같이, 광학 부품 수용 홈(34a)에 파장 필터(4)가 수용되면서, 제 1 지지부(34b, 34c)와 제 2 지지부(34d, 34e) 사이에 파장 필터(4)가 삽입된다(광학 부품 설치 공정). 이 때, 측면(34f)과 측면(34h)의 간격 및 측면(34g)과 측면(34i)의 간격(모두 도 28 참조)이 파장 필터(4)의 두께보다 좁은 경우, 제 1 지지부(34b, 34c)와 제 2 지지부(34d, 34e) 사이에 파장 필터(4)가 압입된다. 한편, 다음의 공정으로 형성되는 제 2 클래드부(39b)가 폴리이미드 등의 집합체를 포함한 경우, 똑같이 폴리이미드 등의 집합체를 포함한 파장 필터(4)가 삽입되는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는, 제 2 클래드부(39b)와 동종의 재료를 포함한 파장 필터(4)가 삽입되는 것이 좋다.
이어서, 도 30에 나타낸 바와 같이, 코어부(32a~32c)보다 저굴절율의 수지로 된 제 2 클래드부(39b)가 형성된다(제 2 클래드부 형성 공정). 이 때, 제 2 클래드 부(39b)는 적층부(34)(제 1 클래드부(39a)) 및 파장 필터(4)를 모두 가리도록 층상으로 형성된다. 이 경우, 파장 필터(4)가 파묻혀 제 1 클래드부(39a), 제 2 클래드부(39b) 및 코어부(32a~32c)에 의해 구성된 광도파로층(3b)이 형성된다. 제 2 클래드부(39b)가 폴리이미드 등의 집합체로 된 경우, 제 2 클래드부(39b)는 도포(바람직하게는 스핀 코팅)에 의해 형성되는 것이 좋다. 그 때, 제 2 클래드부(39b)의 표면은, 그 위에의 전기 배선의 형성이나 광소자의 탑재를 가능하게 하기 위해 평탄한 것이 좋다. 스핀 코팅에 의해 제 2 클래드부(39b)가 형성되는 것에 의하여, 제 2 클래드부(39b)의 표면은 평탄하게 된다. 또, 파장 필터(4), 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)는 적절한 경도와 탄력을 겸비한 폴리머 등의 집합체로 되므로, 갈라지거나 빠지거나 하는 일 없이, 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)는 파장 필터(4)를 안정적으로 지지할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 기판(2), 광도파로층(3b) 및 파장 필터(4)를 갖춘 광도파로 기판(1b)을 얻을 수 있다.
이상 설명한 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b) 및 그 제조 방법의 효과에 대해 설명한다. 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)에서는, 제 1 클래드부(39a)가 파장 필터(4)를 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)를 광학 부품 수용 홈(34a)에 가진다. 또, 이 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제조 방법에서는, 코어부(32a~32c) 및 코어부(32a~32c)를 가리는 제 1 클래드부(39a)가 그 주면(2a) 위에 형성되어 있는 기판(2)에 대해서, 광학 부품 수용 홈(34a)이 형성됨과 동시에, 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)가 형성된다. 따라서, 상술한 제조 방법에 나타난 것처럼, 파장 필터(4)가 제 1 지지부(34b, 34c)와 제 2 지지부(34d, 34e) 사이에 끼워진 상태로 광학 부품 수용 홈(34a) 내에 지지된 채 제 1 클래드부(39a) 및 파장 필터(4)를 가리도록 수지로 이루어진 제 2 클래드부(39b)가 형성된다.
이와 같이, 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b) 및 그 제조 방법에 의하면, 광학 부품 수용 홈(34a)을 형성하기 위한 마스크(65)를 공용하는 것에 의해 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)도 간이하게 형성 가능하다. 또, 이와 같은 제 1 지지부(34b, 34c) 및 제 2 지지부(34d, 34e)에 의하여 파장 필터(4)를 지지하면서 제 2 클래드부(39b)가 형성되므로, 예를 들면 스핀 코팅에 의해서 제 2 클래드부(39b)가 형성되는 경우에도 파장 필터(4)가 수지에 밀려나는 일 없이 간이한 공정에 의해서 파장 필터(4)를 제 2 클래드부(39b)의 내부에 적절히 매입할 수 있다. 따라서, 제작이 용이하고, 내습성·내열성을 가지고 높은 신뢰성을 가지는 광도파로 기판을 얻을 수 있다. 또, 파장 필터(4)를 접착제에 의해서 홈에 고정하는 종래의 제조 방법과는 달리, 파장 필터(4)가 제 2 클래드부(39b)에 의해서 덮이므로(매입됨), 광도파로 기판(1b)의 표면 평탄화가 용이하게 된다.
(제 3 실시예의 제 1 변형예)
도 31은 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제 1 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 참고로, 도 31에서는, 이해를 용이하게 하기 위해서 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)는 생략되어 있다. 이 제 1 변형예와 제 3 실시예와의 차이점은, 제 1 및 제 2 지지부의 형상이다. 본 발명에 있어서의 제 1 및 제 2 지지부는 상술한 제 3 실시예에 한정하지 않고, 이 제 1 변형예의 같은 형상이어도 파장 필터(4)를 적절히 개입한 상태로 지지한다.
즉, 이 제 3 실시예의 제 1 변형예에 있어서, 제 1 클래드부(39a)는 제 1 지지부(34j, 34k) 및 제 2 지지부(34m, 34n)를 가진다. 제 1 지지부(34j)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단 부근에 있어서, 코어부(32a, 32b)측의 측면에서 돌출하도록 형성되어 있다. 제 1 지지부(34k)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 타단 부근에 있어서, 코어부(32a, 32b)측의 측면으로부터 돌출하도록 형성되어 있다. 제 2 지지부(34m)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단 부근 에 있어서, 코어부(32c)측의 측면으로부터 돌출하도록 형성되어 있다. 제 2 지지부(34n)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 타단 부근에 있어서, 코어부(32c)측의 측면으로부터 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고, 광학 부품 수용 홈(34a)의 일부는 제 1 지지부(34j) 및 제 2 지지부(34m)에 의해서 협착되어 있고, 광학 부품 수용 홈(34a)의 다른 일부는 제 1 지지부(34k) 및 제 2 지지부(34n)에 의해서 협착되어 있다. 또, 제 1 지지부(34j, 34k)는 파장 필터(4)의 반사면(4a)에 접하는 측면(34p, 34q)을 각각 가진다. 측면(34p, 34q)은 이 제 1 변형예에 있어서의 제 1 접촉면이다. 제 2 지지부(34m, 34n)는 파장 필터(4)의 이면(4b)에 접하는 측면(34r, 34s)을 각각 가진다. 측면(34r, 34s)은 이 제 1 변형예에 있어서의 제 2 접촉면이다.
측면(34p)과 측면(34r)은 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 또, 측면(34q)과 측면(34s)은 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단 부근의 일부분은, 측면(34p)과 측면(34r)에 끼워진 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단 부근의 일부분은 측면(34q)과 측면(34s)에 끼워진 상태로 지지된다. 또, 파장 필터(4)와 제 1 지지부(34j, 34k)의 접촉 위치(즉 반사면(4a)와 측면(34p, 34q)와의 접촉 위치) 및 파장 필터(4)와 제 2 지지부(34m, 34n)의 접촉 위치(즉 이면(4b)와 측면(34r, 34s)와의 접촉 위치)는 파장 필터(4)를 사이에 둔 상태로 대향하도록 배치되게 된다. 이로써, 파장 필터(4)가 안정적으로 지지된다. 한편, 파장 필터(4)의 반사면(4a)의 위치 및 각도는 측면(34p, 34q) 및 측면(34r, 34s)에 의해 규정된다.
이 제 3 실시예의 제 1 변형예에서, 측면(34p)과 측면(34r) 사이의 거리(측면(34q)와 측면(34s) 사이의 거리)는 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께(도 23b에 나타낸 t)보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 파장 필터(4)는 측면(34p)과 측면(34r) 사이(측면(34q)와 측면(34s) 사이)에 압입되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 지지부(34j, 34k) 및 제 2 지지부(34m, 34n)에 의해서 파장 필터(4)가 강고하게 지지되게 된다.
한편, 이 제 3 실시예의 제 1 변형예에서, 제 1 지지부(34j, 34k) 및 제 2 지지부(34m, 34n)를 형성하기 위해서는, 제 2 에칭 공정(도 27 참조)에서 마스크(65)에 대신하여 제 1 지지부(34j, 34k) 및 제 2 지지부(34m, 34n)의 평면형상에 따른 마스크 부분을 가지는 마스크가 이용되는 것이 좋다.
도 32는 제 3 실시예의 제 1 변형예와 관련되는 광도파로 기판의 다른 일례 의 구성을 나타내는 평면도이다. 참고로, 도 32에 있어서도 이해를 용이하게 하기 위해서 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)가 생략되어 있다. 해당 다른 변형예에서는, 도 32에 나타낸 바와 같이, 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에서의 제 1 지지부(34j, 34k)의 돌출 높이와 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에서의 제 2 지지부(34m, 34n)의 돌출 높이가 달라도 괜찮다. 이와 같은 구성이어도, 파장 필터(4)가 적절히 개입된 상태로 지지된다. 특히, 제 1 지지부(34j, 34k)의 돌출 높이를 제 2 지지부(34m, 34n)의 돌출 높이보다 낮게 설정하는 것에 의하여, 코어부(32a, 32b)의 단면(32h)(도 22 참조)과 파장 필터(4)의 반사면(4a)과의 간격을 좁힐 수 있다. 그 결과, 광전반 손실이 효과적으로 저감된다.
(제 3 실시예의 제 2 변형예)
도 33은 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제 2 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 참고로, 도 33에서 이해를 용이하게 하기 위해서 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)는 생략되어 있다. 이 제 2 변형예와 제 3 실시예와의 차이점은, 제 1 및 제 2 지지부의 형상이다. 본 발명에 있어서의 제 1 및 제 2 지지부는 이 제 2 변형예와 같은 형상이어도 파장 필터(4)를 적절히 사이에 둔 상태로 지지한다.
즉, 이 제 2 변형예에서, 제 1 클래드부(39a)는 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)를 가진다. 제 1 지지부(34t)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단 부근에서 코어부(32a, 32b)측의 측면으로부터 반원주 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 제 1 지지부(34u)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방 향의 타단 부근에서 코어부(32a, 32b)측의 측면으로부터 반원주 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 제 2 지지부(34v)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 일단 부근에서 코어부(32c)측의 측면으로부터 반원주 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 제 2 지지부(34w)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 타단 부근에서 코어부(32c)측의 측면으로부터 반원주 형상으로 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고, 광학 부품 수용 홈(34a)의 일부는 제 1 지지부(34t) 및 제 2 지지부(34v)에 의해서 협착되어 있고, 광학 부품 수용 홈(34a)의 다른 일부는 제 1 지지부(34u) 및 제 2 지지부(34w)에 의해 협착되어 있다.
이 제 3 실시예의 제 2 변형예에서는, 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 측면이 반원주 상태로(둥근 형태를 띰) 형성된다. 이로써, 파장 필터(4)가 제 1 지지부(34t, 34u)와 제 2 지지부(34ｖ, 34w) 사이에 삽입될 때, 유전체 다층막(42)의 파손이나 박리 등이 효과적으로 저감된다.
또, 제 1 지지부(34t)와 제 2 지지부(34v)는 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 또, 제 1 지지부(34u)와 제 2 지지부(34w)는 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단 부근의 일부분은 제 1 지지부(34t)의 반원주 상태의 측면과 제 2 지지부(34v)의 반원주 상태의 측면에 끼워진 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단 부근의 일부분은 제 1 지지부(34u)의 반원주 상태의 측면과 제 2 지지부(34w)의 반원주 상태의 측면에 끼워진 상태로 지지된다. 또, 파장 필터(4)의 반사면(4a)과 제 1 지지부(34t, 34u)의 접촉 위치 및 파장 필터(4)의 이면(4b)과 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 접촉 위치는 파장 필터(4)를 사이에 두고 대향 배치되게 된다. 이로써, 파장 필터(4)는 안정적으로 지지된다. 그리고, 파장 필터(4)의 반사면(4a)의 위치 및 각도는 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)에 의해 규정된다.
또, 이 제 3 실시예의 제 2 변형예에 있어서, 제 1 지지부(34t)와 제 2 지지부(34v) 사이의 거리(제 1 지지부(34u)와 제 2 지지부(34w) 사이의 거리)는 반사면(4a)에 직교하는 방향에 따른 파장 필터(4)의 두께(도 23b에 나타낸 t)보다 짧게 설정되는 것이 바람직하다. 그리고, 파장 필터(4)는 제 1 지지부(34t)와 제 2 지지부(34v)와의 사이(제 1 지지부(34u)와 제 2 지지부(34w)와의 사이)에 압입되는 것이 바람직하다. 이 경우, 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)에 의해서 파장 필터(4)가 강고하게 지지된다.
한편, 이 제 3 실시예의 제 2 변형예에서의 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 형성에는, 제 2 에칭 공정(도 27 참조)에 있어서, 마스크(65)에 대신하여 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 평면형상에 따른 마스크 부분을 가지는 마스크가 이용되는 것이 좋다.
도 34는 제 3 실시예의 제 2 변형예와 관련되는 광도파로 기판의 다른 일례의 구성을 나타내는 평면도이다. 한편, 도 34에 있어서도 이해를 용이하게 하기 위해서 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)는 생략되어 있다. 이와 같은 다른 변형예에서는, 도 34에 나타낸 바와 같이, 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에서의 제 1 지지부(34t, 34u)의 돌출 높이와 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에서의 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 돌출 높이가 달라도 괜찮다. 이와 같은 구성이어도, 파장 필터(4) 는 적절히 끼워진 상태로 지지된다. 특히, 제 1 지지부(34t, 34u)의 돌출 높이가 제 2 지지부(34ｖ, 34w)의 돌출 높이보다 낮게 설정되는 것에 의하여, 코어부(32a, 32b)의 단면(32h)(도 22 참조)과 파장 필터(4)의 반사면(4a) 간격을 좁힐 수 있다. 그 결과, 광전반 손실이 효과적으로 줄어든다.
(제 3 실시예의 제 3 변형예)
도 35는 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제 3 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 참고로, 도 35에서도 이해를 용이하게 하기 위해 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)는 생략되어 있다. 이 제 3 변형예와 제 3 실시예와의 차이점은, 제 1 및 제 2 지지부의 형상이다. 본 발명에 있어서의 제 1 및 제 2 지지부는 이 제 3 실시예의 제 3 변형예의 같은 형상이어도 파장 필터(4)를 적절하게 개입시킨 상태로 지지한다.
즉, 이 제 3 실시예의 제 3 변형예에 있어서, 제 1 클래드부(39a)는 제 1 지지부(34t, 34u) 및 제 2 지지부(34x)를 가진다. 제 1 지지부(34t, 34u)의 형상은, 상술한 제 3 실시예의 제 2 변형예와 같다. 제 2 지지부(34x)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 길이 방향의 중심 부근에 있어서 코어부(32c)측의 측면으로부터 반원주 형상으러 돌출하도록 형성되어 있다. 그리고, 파장 필터(4)로 제 1 지지부(34t, 34u)와의 접촉 위치(즉 제 1 지지부(34t, 34u)의 첨단부) 및 파장 필터(4)로 제 2 지지부(34x)와의 접촉 위치(즉 제 2 지지부(34x)의 첨단부)는 파장 필터(4)의 영수 방향을 따라 교대로 배치되어 있다. 이로써, 광학 부품 수용 홈(34a)에 파장 필터(4)가 수용될 때, 파장 필터(4)의 각도를 바꾸면서 제 1 지지부(34t, 34u)와 제 2 지지부(34x) 사이에 파장 필터(4)가 용이하게 삽입된다.
(제 3 실시예의 제 4 변형예)
도 36은 제 3 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1b)의 제 4 변형예의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 36에 있어서도 이해를 용이하게 하기 위해서 제 2 클래드부(39b) 및 파장 필터(4)는 생략되어 있다. 이 제 4 변형예와 제 3 실시예와의 차이점은, 제 1 및 제 2 지지부의 형상이다. 본 발명에 있어서의 제 1 및 제 2 지지부는 이 제 3 실시예의 제 4 변형예와 같은 형상이어도 파장 필터(4)를 적절히 개입시킨 상태로 지지한다.
즉, 이 제 3 실시예의 제 4 변형예에서, 제 1 클래드부(39a)는 제 1 지지부(34y) 및 제 2 지지부(34z)를 가진다. 제 1 지지부(34y)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에 있어서의 네 귀퉁이 가운데, 코어부(32a, 32b)측의 2구석에 형성되어 있다. 제 1 지지부(34y)는 파장 필터(4)의 반사면(4a)에 대해서 비스듬하게 형성된 측면을 가진다. 또, 제 2 지지부(34z)는 광학 부품 수용 홈(34a)의 측면에 있어서의 네 귀퉁이 가운데, 코어부(32c)측의 2구석에 형성되어 있다. 제 2 지지부(34z)는 파장 필터(4)의 이면(4b)에 대해 비스듬하게 형성된 측면을 가진다.
이 구성에 의해, 파장 필터(4)의 일단은 한쪽의 제 1 지지부(34y)와 제 2 지지부(34z)에 끼워진 상태로 지지되는 한편, 파장 필터(4)의 타단은 다른쪽의 제 1 지지부(34y)와 제 2 지지부(34z)에 끼워진 상태로 지지된다. 그리고, 파장 필터(4)의 반사면(4a)의 위치 및 각도는 제 1 지지부(34y) 및 제 2 지지부(34z)에 의해서 규정된다.
한편, 이 제 3 실시예의 제 4 변형예에 있어서의 제 1 지지부(34y) 및 제 2 지지부(34z)의 형성에는, 제 2 에칭 공정(도 27 참조)에서 마스크(65)에 대신하여 제 1 지지부(34y) 및 제 2 지지부(34z)의 평면형상에 따른 마스크 부분을 가지는 마스크가 이용되는 것이 좋다.
(제 4 실시예)
다음에, 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 4 실시예에 대해 설명한다. 도 37은 이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)의 구성을 개략적으로 가리키는 평면도이다. 도 37을 참조하면, 광도파로 기판(1c)에서는, 소정의 광축 A와 이 광축 A로부터 분기됨과 동시에 서로 평행으로 뻗는 복수의 광축 B1~B4가 설정되어 있다. 그리고, 광도파로 기판(1c)은 광축 A에 따른 코어부(91a)(제 1 코어부)와, 광축 B1~B4 각각에 따른 복수의 코어부(91b~91e)(제 2 코어부)와, 코어부(91b~91e)의 각각과 코어부(91a)와의 결합 위치에 배치된 복수의 파장 필터(71~74)를 구비한다. 한편, 코어부(91a~91e) 및 파장 필터(71~74)는 클래드부에 의해 덮여 있다.
파장 필터(71~74)는 코어부(91a)를 전반하는 빛의 파장 성분 λ1~λ5 중 각각 파장 성분 λ1~λ4를 선택적으로 반사하는 반사면(71a~74a)을 가진다. 파장 필터(71)의 반사면(71a)은 전반광의 파장 성분 λ1을 코어부(91a)로부터 코어부(91b)로 반사하도록 설치되어 있다. 파장 필터(72)의 반사면(72a)은 전반광의 파장 성분 λ2를 코어부(91a)로부터 코어부(91c)로 반사하도록 설치되어 있다. 파장 필터(73) 의 반사면(73a)는 전반광의 파장 성분 λ3을 코어부(91a)로부터 코어부(91d)로 반사하도록 설치되어 있다. 파장 필터(74)의 반사면(74a)은 전반광의 파장 성분 λ4를 코어부(91a)로부터 코어부(91e)로 반사하도록 설치되어 있다.
또, 파장 필터(71~74) 각각은 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해서 지지되어 있다. 한편, 이 제 4 실시예에 있어서의 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 각각 제 1 실시예와 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.
이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)에서는, 파장 성분 λ1~λ5를 포함한 빛이 코어부(91a)의 광입출사단(5d)으로부터 입사되면, 이 빛은 코어부(91a)를 광축 A에 따라서 전반한다. 그리고, 파장 성분 λ1~λ4는 각각 반사면(71a~74a)에서 반사된다. 그 후, 파장 성분 λ1~λ4는 각각 코어부(91b~91e)를 광축 B1~B4에 따라 전반하고, 코어부(91b~91e)의 광입출사단(5e~5h)으로부터 출사된다. 또, 파장 성분 λ5는 파장 필터(71~74)를 투과하여, 코어부(91a)의 광입출사단(5i)으로부터 출사된다. 한편, 광입출사단(5e~5h)에는, 예를 들면 포토다이오드라고 하는 광검출 소자가 장착되면 좋다.
이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)에 의하면, 상술한 바와 같은 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)과 마찬가지로, 간이한 공정에 의해 파장 필터(71~74)를 클래드부의 내부에 매우 적합하게 매입할 수 있다. 또, 광도파로 기판(1c)의 표면의 평탄화가 용이하게 달성할 수 있다. 또한, 코어부(91a~91e)에 대해 파장 필터(71~74)가 정밀도 좋게 위치 결정됨과 동시에, 파장 필터(71~74)와 코어부(91a~91e) 사이의 광손실이 효과적으로 줄어든다. 따라서, 예를 들면 파장 다중(WDM：Wavelength Division Multiplexing) 통신에 적용되는, 보다 저손실인 합분파 모듈을 실현할 수 있다. 또, 파장 필터(71~74)가 비교적 좁은 간격으로 설치되는 것에 의하여, 예를 들면 맛하트다형과 비교하여, 소형의 합분파 모듈이 실현된다. 예를 들면, 광축 A에 따른 방향에 있어서의 광도파로 기판(1c)의 매우 적합한 길이 W1은 예를 들면 4mm~10mm이다. 광축 B1~B4에 따른 방향에 있어서의 광도파로 기판(1c)의 적절한 폭 W2는 예를 들면 4 mm이다.
이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)은 쌍방향 통신에의 적용도 가능하다. 도 38은 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)의 쌍방향 통신에 있어서의 동작을 설명하기 위한 평면도이다. 즉, 광도파로 기판(1c)에서는, 파장 성분λ1, λ2, λ5를 포함한 빛이 예를 들면 통신용 광섬유로부터 코어부(91a)의 광입출사단(5d)에 입사되면, 이 빛은 코어부(91a)를 광축 A에 따라서 전반한다. 그리고, 파장 성분 λ1, λ2는 각각 반사면(71a, 72a)에서 반사된다. 그 후, 파장 성분 λ1, λ2는 각각 코어부(91b, 91c)를 광축 B1, B2에 따라서 전반하여, 광입출사단(5e, 5f)으로부터 출사된다. 파장 성분 λ5는 파장 필터(71~74)를 투과한 후 광입출사단(5i)으로부터 출사된다. 또한, 광입출사단(5e, 5f)에는, 예를 들면 포토다이오드 라고 하는 광검출 소자가 장착되는 것이 좋다.
또, 광입출사단(5g)에 파장 λ3의 빛이 입사되면, 이 빛은 코어부(91d)를 광축 B3에 따라서 전반하여, 반사면(73a)에서 반사된다. 마찬가지로 광입출사단(5h)에 파장 λ4의 빛이 입사되면, 이 빛은 코어부(91e)를 광축 B4에 따라서 전반하고, 반사면(74a)에서 반사된다. 이렇게 하여, 반사면(73a, 74a)의 각각에서 반사된 파장 λ3,λ4의 빛은, 광축 A에 따라서 코어부(91a)를 전반하고, 광입출사단(5d)으로부터 예를 들면 통신용 광섬유에 출사된다. 또한 광입출사단(5g, 5h)에는, 예를 들면 레이저 다이오드라고 하는 발광소자가 장착되는 것이 좋다.
이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)에 의하면, 이와 같은 쌍방향 통신 모듈에 있어서, 간이한 공정에 의해 파장 필터(71~74)가 클래드부의 내부에 적절히 파묻힌다. 또, 광도파로 기판(1c)의 표면 평탄화가 용이하게 실현된다. 또, 저손실 또한 소형의 구성이 실현된다.
한편, 이 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)에서, 파장 필터(71~74)는 제 1 실시예와 같은 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해서 지지되어 있지만, 다른 실시예 또는 변형예에 의한 제 1 및 제 2 지지부에 의해서 지지되어도 괜찮다.
(제 4 실시예의 변형예)
도 39는 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판의 변형예의 구성을 개략적으로 가리키는 평면도이다. 이 변형예와 관련되는 광도파로 기판(1d)과 제 4 실시예 와 관련되는 광도파로 기판(1c)의 차이점은, 광축 A와 광축 B1~B4와의 이루는 각도(코어부(91a)의 길이 방향과 코어부(91b~91e)의 길이 방향의 이루는 각도)이다. 즉, 이 제 4 실시예의 변형예와 관련되는 광도파로 기판(1d)에서는, 광축 A와 광축 B1~B4가 직각보다 작은 소정의 각도 θ를 이루도록 설정되어 있다. 그리고, 코어부(91a)와 코어부(91b~91e)가 이 소정의 각도 θ로 결합되고, 반사면(71a~74a)의 법선이 이 소정의 각도 θ를 2등분 하도록 파장 필터(71~74)가 설치되어 있다. 이 제 4 실시예의 변형예와 같이, 광축 A와 광축 B1~B4의 이루는 각은 직각에 한정하지 않고 여러가지 각도로 설정할 수 있다.
또, 이 변형예와 관련되는 광도파로 기판(1d)과 제 4 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1c)의 다른 차이점은, 광축 B1~B4와 광입출사단(5e~5h)의 이루는 각도(코어부(91b~91e)의 길이 방향과 광입출사단(5e~5h)의 이루는 각도)이다. 즉, 이 제 4 실시예의 변형예와 관련되는 광도파로 기판(1d)에서는, 광축 B1~B4(코어부(91b~91e)의 길이 방향)와 광입출사단(5e~5h)이 수직이 아닌 소정의 각도 θ로 교차하고 있다. 이로써, 광입출사단(5e~5h)에 있어서의 플레넬 반사가 효과적으로 방지된다. 나아가, 각도 θ는 임의이지만, 예를 들면 82도(즉 광입출사단(5e~5h)의 수직선과 광축 B1~B4의 이루는 각이 8도) 정도로 설정되는 것이 좋다.
(제 5 실시예)
다음으로, 본 발명에 관한 광도파로 기판의 제 5 실시예에 대해 설명한다. 도 40은 본 발명에 관한 광도파로 기판(1e)의 제 5 실시예의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 40을 참조하면, 광도파로 기판(1e)에서는, 소정의 광축 A1, A2와 광축 A1으로부터 분기되는 것과 동시에 서로 평행으로 뻗는 복수의 광축 B1~B4와 광축 A2로부터 분기되는 것과 동시에 서로 평행으로 뻗는 복수의 광축 B5~B8가 설정되어 있다. 그리고, 광도파로 기판(1e)은 광축 A1, A2 각각에 따른 코어부(91i, 91j)(제 1 코어부)와, 광축 B1~B8 각각에 따른 코어부(91k~91s)(제 2 코어부)와, 코어부(91k~91n) 각각과 코어부(91i)와의 결합 위치에 배치된 파장 필터(81~84)와, 코어부(91p~91s) 각각과 코어부(91j)와의 결합 위치에 배치된 파장 필터(85~88)를 구비한다. 코어부(91j)의 일단은 코어부(91i)와 결합되어 있다. 한편, 코어부(91i~91s) 및 파장 필터(81~88)는 클래드부에 의해 덮여 있다.
파장 필터(81~84)는 파장 성분 λ1~λ4를 각각 선택적으로 반사하는 반사면(81a~84a)을 가진다. 또, 파장 필터(85~88)는 파장 성분 λ6~λ9를 각각 선택적으로 반사하는 반사면(85a~88a)을 가진다. 반사면(81a~84a) 각각은, 전반광의 파장 성분 λ1~λ4를 코어부(91i)로부터 코어부(91k~91n)로 각각 반사하도록 설치되어 있다. 반사면(85a~88a)은 각각 파장 λ6~λ9의 빛을 코어부(91p~91s)로부터 코어부(91j)에 반사하도록 설치되어 있다.
또, 파장 필터(81~88) 각각은, 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해 지지되어 있다. 또한, 이 제 5 실시예에 있어서의 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)는 각각 제 1 실시예와 같은 구성을 가지는 것이 바람직하다.
이 제 5 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1e)에서는, 파장 성분 λ1~λ5를 포함한 빛이 코어부(91i)의 광입출사단(5j)으로부터 입사되면, 이 빛은 코어부(91i)를 광축 A에 따라서 전반한다. 그리고, 파장 성분 λ1~λ4는 각각 반사면(81a~84a)에서 반사된다. 그 후, 파장 성분 λ1~λ4는 각각 코어부(91k~91n)를 광축 B1~B4에 따라서 전반하여, 코어부(91k~91n)의 광입출사단(5k~5n)으로부터 출사된다. 또, 파장 성분 λ5는, 파장 필터(81~84)를 투과한 후, 코어부(91i)의 광입출사단(5t)으로부터 출사된다. 덧붙여 각 광입출사단(5k~5n)에는, 예를 들면 포토 다이오드라고 하는 광검출 소자가 장착되는 것이 좋다.
또, 코어부(91p~91s)에 있어서의 광입출사단(5p~5s)에 파장 λ6~λ9의 빛이 각각 입사되면, 이러한 빛은 각각 코어부(91p~91s)를 광축 B5~B8에 따라서 전반하여, 각각 반사면(85a~88a)에서 반사된다. 이렇게 하여, 반사면(85a~88a)의 각각에서 반사된 파장 λ6~λ9의 빛은 광축 A2에 따라서 코어부(91j)를 전반한 후, 광축 A1에 따라서 코어부(91i)를 전반하는 파장 λ5의 빛과 결합된다. 그리고, 이 결합ㄱ광, 광입출사단(5t)으로부터 출사된다. 한편, 광입출사단(5p~5s)에는, 예를 들면 레이저 다이오드라고 하는 발광소자를 장착되는 것이 좋다.
이 제 5 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1e)에 의하면, 상술한 제 1 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1a)와 마찬가지로, 간이한 공정에 의해서 파장 필터(81~88)을 클래드부의 내부에 매우 적합하게 묻을 수 있다. 또, 광도파로 기판(1e)의 표면 평탄화가 용이하게 실현된다. 나아가, 코어부(91i~91s)에 대해서 파장 필터(81~88)가 정밀도 좋게 위치 결정됨과 동시에, 파장 필터(81~88)와 코어부(91i~91s) 사이의 광손실이 효과적으로 줄어든다. 따라서, 예를 들면 WDM 통신 에 있어서 다른 파장의 광신호를 추출 및 부가하기 위한, 보다 저손실인 WDM 모듈이 실현 가능하다. 한편, 광축 A1, A2에 따른 방향에 있어서의 광도파로 기판(1e)의 적합한 길이 W3은 예를 들면 10mm~30mm이다. 또, 광축 B1~B8에 따른 방향에 있어서의 광도파로 기판(1e)의 적합한 폭W4는 예를 들면 4mm이다.
한편, 이 제 5 실시예와 관련되는 광도파로 기판(1e)에 있어서, 파장 필터(81~88)는 제 1 실시예와 마찬가지로 제 1 지지부(36a, 36b) 및 제 2 지지부(37a, 37b)에 의해서 지지되고 있지만, 다른 실시예 또는 변형예에 의한 제 1 및 제 2 지지부에 의해서 지지되어도 괜찮다.
본 발명에 관한 광도파로 기판 및 그 제조 방법은, 상술한 바와 같은 실시예에 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상술한 각 실시예에서는 광학 부품으로서 파장 필터가 예시되어 있지만, 본 발명에 적용 가능한 광학 부품으로는, 그 밖에도 반사면을 가지는 여러가지 부품(예를 들면 반투명경) 이어도 된다.
또, 상술한 실시예 및 변형예에 있어서, 제 1 및 제 2 지지부는 각각 광학 부품(파장 필터)의 반사면 및 이면에 접하도록 설치되어 있지만, 제 1 및 제 2 지지부는 광학 부품의 길이 방향의 양단면(예를 들면, 도 1에 나타낸 측면(4c))에 접하도록 설치되어도 된다. 또, 이들 제 1 및 제 2 지지부는, 광학 부품의 네 귀퉁이에 맞닿도록 설치되어도 괜찮다.
또, 상술한 각 실시예 및 변형예는, 광학 부품(파장 필터)의 평면형상을 장방형으로 했을 경우에 대해 설명되어 있지만, 광학 부품의 형상은 이것에 한정되는 것이 아니고, 삼각형 등 여러가지 형상의 광학 부품에 대해서 적용 가능하다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 광도파로 기판 및 그 제조 방법에 의하면, 간이한 구성 및 공정에 의해서, 광학 부품을 수지로 된 광도파로층 내부에 매입하는 한편 광도파로층의 표면 평탄화가 가능하게 된다.
이상의 본 발명의 설명으로부터, 본 발명을 여러가지로 변형할 수 있는 점은 분명하다. 그러한 변형은, 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈하는 것이라고는 인정되지 않으며, 모든 당업자에게 있어서 자명한 개량은 이하의 청구범위에 포함되는 것이다.
본 발명에 관한 광도파로 기판 및 그 제조 방법에 의하면, 간이한 구성 및 공정에 의해서, 광학 부품을 수지로 된 광도파로층 내부에 매입하는 한편 광도파로층의 표면 평탄화가 가능하게 된다.

Claims (14)

  1. 주면을 가지는 기판;
    상기 기판의 상기 주면 위에 설치되고 수지로 된 광도파로층으로서, 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부와, 이 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 덮는 클래드부를 가지는 광도파로층; 및
    소정 파장의 빛을 반사하는 반사면을 가지는 광학 부품으로서, 상기 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반(傳搬)한 빛을 상기 반사면을 통하여 다른쪽으로 반사하도록, 상기 기판의 상기 주면 위에 배치된 광학 부품을 구비한 광도파로 기판에 있어서,
    상기 광도파로층은, 상기 광학 부품을 사이에 둔 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부로서 각각이 상기 제 1 및 제 2 코어부와 같은 재료로 이루어지고 또 상기 제 1 및 제 2 코어부와 함께 상기 기판의 상기 주면 위에 형성된 제 1 및 제 2 지지부를 더 가지며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 및 제 2 코어부와 함께 상기 클래드부에 의해서 덮여 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부는, 상기 광학 부품의 상기 반사면과 대면하고 있는 제 1 지지면과, 이 제 1 지지면으로부터 상기 기판의 상기 주면을 따라 돌출한 철상부(凸像部)를 가지고,
    상기 제 2 지지부는, 상기 반사면과 대향하는 상기 광학 부품의 이면에 대면한 제 2 지지면과, 이 제 2 지지면으로부터 상기 기판의 상기 주면을 따라 돌출한 철상부를 가지며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 및 제 2 지지면 각각에 설치된 상기 철상부에 접해 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 지지부 각각에 설치된 철상부끼리의 거리는, 상기 반사면과 직교하는 방향에 따른 상기 광학 부품의 두께보다 짧고,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 지지부의 상기 철상부와 상기 제 2 지지부의 상기 철상부 사이에 압입(壓入)되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부는, 상기 광학 부품의 상기 반사면과 접하는 제 1 접촉면을 가지고,
    상기 제 2 지지부는, 상기 반사면과 대향하는 상기 광학 부품의 이면과 접하는 제 2 접촉면을 가지며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 및 제 2 접촉면에 지지되어 있는 것을 특징으 로 하는 광도파로 기판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접촉면의 간격은, 상기 반사면에 직교하는 방향에 따른 상기 광학 부품의 두께보다 작으며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 접촉면과 상기 제 2 접촉면 사이에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 부품은, 상기 반사면에 직교하는 방향에 따른 이 광학 부품의 두께가 상기 기판으로 향해 서서히 작아지는 테이퍼 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광학 부품에 있어서의 이면 중 적어도 일부는, 상기 반사면에 대해서 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  8. 주면을 가지는 기판;
    상기 기판의 상기 주면 위에 설치된 수지로 된 광도파로층으로서, 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부와, 이 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 덮는 제 1 클래드부를 가지는 광도파로층; 및
    소정 파장의 빛을 반사하는 반사면을 가지는 광학 부품으로서, 상기 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 상기 반사면을 통하여 다른쪽으로 반사하도록, 상기 기판의 상기 주면 위에 설치된 광학 부품을 갖춘 광도파로 기판에 있어서,
    상기 광도파로층에 있어서의 상기 제 1 클래드부는, 상기 광학 부품을 수용하는 광학 부품 수용 홈과, 상기 광학 부품 수용 홈의 측면에 설치된, 상기 광학 부품을 서로의 사이에 끼워 지지하는 제 1 및 제 2 지지부를 가지며,
    상기 광도파로층은, 상기 제 1 클래드부 및 상기 광학 부품을 덮는 제 2 클래드부를 더 가지는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부는, 상기 광학 부품의 상기 반사면과 접하는 제 1 접촉면을 가지고,
    상기 제 2 지지부는, 상기 반사면과 대향하는 상기 광학 부품의 이면과 접하는 제 2 접촉면을 가지며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 및 제 2 접촉면에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 접촉면의 간격은, 상기 반사면에 직교하는 상기 광학 부품의 두께보다 작으며,
    상기 광학 부품은, 상기 제 1 접촉면과 상기 제 2 접촉면 사이에 압입되어 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 광학 부품은, 상기 반사면에 직교하는 방향에 따른 이 광학 부품의 두께가 상기 기판을 향하여 서서히 작아지는 테이퍼 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광학 부품에 있어서의 이면 중 적어도 일부는, 상기 반사면에 대해 경사져 있는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판.
  13. 준비된 기판의 주면 위에 수지로 된 제 1 클래드층을 형성하는 제 1 클래드층 형성 공정;
    상기 제 1 클래드층보다 고굴절율의 수지로 된 코어층을, 상기 제 1 클래드층상으로 형성하는 코어층 형성 공정;
    상기 기판의 상기 주면 위에 있어서의 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부의 평면형상, 이 제 1 방향과 교차하는 이 주면 위에 있어서의 제 2 방향으로 뻗는 제 2 코어부의 평면형상 및 이들 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 광학 부품의 반사면에 의해 다른쪽으로 반사하도록 배치된 이 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부의 평면형상이 각각 형성된 마스크를 이용하여 상기 코어층 및 상기 제 1 클래드층에 대해 에칭을 실시하는 것에 의하여, 상기 제 1 코어부, 상기 제 2 코어부, 상기 제 1 지지부 및 상기 제 2 지지부를 형성하는 에칭 공정;
    상기 광학 부품을 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 사이에 삽입하는 광학 부품 설치 공정; 및
    상기 제 1 코어부, 상기 제 2 코어부, 상기 제 1 지지부, 상기 제 2 지지부 및 광학 부품 각각을 가리도록, 상기 코어층보다 저굴절율의 수지로 된 제 2 클래드층을 형성하는 제 2 클래드층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
  14. 준비된 기판의 주면 위에 설치된 수지로 된 적층부로서, 제 1 방향을 따라 뻗는 제 1 코어부와, 제 1 방향과 교차하는 제 2 방향을 따라 뻗는 제 2 코어부와, 이들 제 1 및 제 2 코어부를 가리는 제 1 클래드부를 가지는 적층부에 대해, 상기 제 1 및 제 2 코어부 중 한쪽을 전반한 빛을 광학 부품의 반사면에 의해서 다른쪽으로 반사하도록 배치되는 이 광학 부품을 수용하는 광학 부품 수용 홈의 평면형상과, 상기 광학 부품 수용 홈의 측면에 형성되어 상기 광학 부품을 서로의 사이에 끼운 상태로 지지하는 제 1 및 제 2 지지부의 평면형상이 각각 형성된 마스크를 이 용하여 에칭을 실시하는 것에 의하여, 상기 광학 부품 수용 홈, 상기 제 1 지지부 및 상기 제 2 지지부 각각을 상기 적층부에 형성하는 에칭 공정과, 상기 광학 부품을 상기 제 1 지지부와 상기 제 2 지지부 사이에 삽입하는 광학 부품 설치 공정과, 상기 적층부 및 상기 광학 부품 각각을 덮도록 상기 제 1 및 제 2 코어부보다 저굴절율의 수지로 된 제 2 클래드부를 형성하는 제 2 클래드부 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로 기판의 제조 방법.
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