WO2015107918A1 - 光路変換付き平面導波回路とその製造方法 - Google Patents

光路変換付き平面導波回路とその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015107918A1
WO2015107918A1 PCT/JP2015/050055 JP2015050055W WO2015107918A1 WO 2015107918 A1 WO2015107918 A1 WO 2015107918A1 JP 2015050055 W JP2015050055 W JP 2015050055W WO 2015107918 A1 WO2015107918 A1 WO 2015107918A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mirror
core
planar waveguide
optical path
mirror support
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/050055
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
近藤　信行
柳澤　雅弘
圭一 守田
小川　育生
Original Assignee
Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社, 日本電信電話株式会社 filed Critical Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社
Publication of WO2015107918A1 publication Critical patent/WO2015107918A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/136—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by etching
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12002—Three-dimensional structures
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
    • G02B6/132—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method by deposition of thin films
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12035—Materials
    • G02B2006/12061—Silicon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B2006/12083—Constructional arrangements
    • G02B2006/12104—Mirror; Reflectors or the like
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device

Definitions

  • the present invention relates to a planar waveguide circuit with optical path conversion and a method of manufacturing the same.
  • planar waveguide circuits are used to construct and integrate optical functional components.
  • optical coupling for inputting light from an optical element to the planar waveguide circuit is required. It also requires optical coupling to extract some or all of the light from the planar waveguide circuit for input to other optical elements.
  • an integrated integrated module such as a conventional integrated integrated receiving front end module
  • light output from the side surface of the planar waveguide circuit is received by an optical element disposed on the side surface without light path conversion.
  • light is input to the side surface of the planar waveguide circuit using an optical element.
  • optical elements include Laser Diode (LD) and Photo Diode (PD).
  • LD Laser Diode
  • PD Photo Diode
  • a vertical input / output structure has been proposed as an optical coupling structure between a planar waveguide circuit and an optical element.
  • an optical path changing mirror for converting an optical path is provided in part of the planar waveguide circuit, and light is input / output in a direction perpendicular to the traveling direction of light in the planar waveguide circuit. Therefore, the module can be miniaturized if the optical element is mounted on the surface and light is input to and output from the optical element to the planar waveguide circuit having the vertical input / output structure.
  • the mirror provided in the planar waveguide circuit with optical path conversion shown in Patent Document 1 includes processing with a laser or the like in the manufacturing process, and it has been difficult to manufacture with high accuracy. Furthermore, there is a problem that the yield of mirrors is not high.
  • the present invention aims at providing a flat waveguide circuit with a light path conversion with low manufacturing cost, and its manufacturing method.
  • planar waveguide circuit with optical path conversion in order to achieve the above object, a mirror is formed on a mirror support using wafer process and anisotropic etching.
  • the planar waveguide circuit with optical path conversion according to the present invention is a planar waveguide circuit with optical path conversion manufactured by the method for manufacturing a planar waveguide circuit with optical path conversion according to the present invention.
  • a method of manufacturing a circuit comprising forming an inclined surface for providing a mirror by anisotropically etching at least a part of a mirror support leaving at least a part of a mirror support disposed on a lower clad.
  • the mirror support formation step and the mirror formation step are included, the mirror can be manufactured with high accuracy and high yield.
  • the core formation step and the upper clad formation step are included, it is possible to provide a method of manufacturing a planar waveguide circuit with optical path conversion having a mirror with high accuracy and high yield.
  • a method of manufacturing a circuit comprising forming an inclined surface for providing a mirror by anisotropically etching at least a part of a mirror support leaving at least a part of a mirror support disposed on a lower clad.
  • the waveguide hole forming step of removing the de may have a mirror forming step of forming a mirror on at least a part of the slope in order.
  • the method of manufacturing a planar waveguide circuit with optical path conversion according to the present invention includes the mirror support formation step and the mirror formation step, a mirror with high accuracy and high yield can be manufactured.
  • the core formation step, the upper clad formation step, and the waveguide hole formation step are provided, a planar waveguide circuit with optical path conversion with a small amount of light loss at the time of optical path conversion is provided. can do.
  • the slope in the mirror support formation step, may be made concave by performing anisotropic etching of the mirror support while applying a voltage to the mirror support.
  • the mirror support in the method of manufacturing a planar waveguide circuit with optical path conversion according to the present invention, is laminated so that the crystal plane of the mirror support is inclined to the lower cladding, and the slope is exposed. Etching may be performed as follows.
  • a lower cladding layer disposed on a substrate and a lower cladding layer are disposed on a crystal plane inclined with respect to the upper surface of the lower cladding layer.
  • a mirror support, a mirror formed on an inclined surface along a crystal plane of the mirror support, and a lower cladding layer disposed to guide light reflected by the mirror or light incident on the mirror A waveguide core and an upper cladding disposed above the core.
  • the mirror support has an inclined crystal face, and the mirror is disposed on the slope of the mirror support, so that the planar waveguide circuit with optical path conversion with high surface flatness and high yield can be provided. .
  • At least a part of the slope of the mirror may be concave.
  • the light emitting module of the present invention includes a planar waveguide circuit with optical path conversion, and a light emitting element for emitting light toward a mirror.
  • the light emitting module according to the present invention includes the planar waveguide circuit with light path conversion and the light emitting element, the light loss is small, and the optical axis adjustment can be facilitated.
  • the light receiving module of the present invention comprises a planar waveguide circuit with optical path conversion and a light receiving element for receiving light from a mirror.
  • the light receiving module according to the present invention includes the planar waveguide circuit with light path conversion and the light receiving element, the light loss is small, and the optical axis adjustment can be facilitated.
  • FIG. 1 shows an example of a planar waveguide circuit with optical path conversion according to a first embodiment of the present invention.
  • stacked a mirror support body and an etching prevention layer on a lower clad among the mirror support body formation processes which concern on 1st embodiment of this invention is shown.
  • a resist is laminated
  • An example of the state which formed the mirror by lift-off among the mirror formation processes which concern on 1st embodiment of this invention is shown.
  • stacked the core is shown among the core formation processes which concern on 1st embodiment of this invention.
  • stacking a core among the core formation processes which concern on 1st embodiment of this invention is shown.
  • stacked the upper clad among the upper clad formation processes which concern on 1st embodiment of this invention is shown.
  • An example of the planar waveguide circuit with optical path conversion which concerns on 2nd embodiment of this invention is shown.
  • stacked the core is shown among the core formation processes which concern on 2nd embodiment of this invention.
  • stacking a core among the core formation processes which concern on 2nd embodiment of this invention is shown.
  • stacked the upper clad among the upper clad formation processes which concern on 2nd embodiment of this invention is shown.
  • An example of the state which formed the waveguide hole among the waveguide hole formation processes which concern on 2nd embodiment of this invention is shown.
  • An example of the state in which the mirror was formed among the mirror formation processes which concern on 2nd embodiment of this invention is shown.
  • An example of a structure of the light emitting module which concerns on 3rd embodiment of this invention is shown.
  • the example of a structure of the light emitting module which concerns on 4th embodiment of this invention is shown.
  • An example of a structure of the light reception module which concerns on 5th embodiment of this invention is shown.
  • the example of a structure of the light reception module which concerns on 6th embodiment of this invention is shown.
  • FIG. 1 shows a planar waveguide circuit 10 with optical path conversion according to a first embodiment of the present invention.
  • the planar waveguide circuit 10 with optical path conversion according to this embodiment includes a substrate 11, a lower cladding 12, a mirror support 13, a core 14, an upper cladding 15, and a mirror 16.
  • the lower cladding 12 is disposed on the substrate 11.
  • a mirror support 13, a mirror 16 and a core 14 are disposed on the lower cladding 12.
  • An upper cladding 15 is disposed on the mirror support 13, the mirror 16 and the core 14.
  • Reference numeral 111 denotes an example of light which enters the mirror 16 from the upper cladding 15 and is reflected by the mirror 16 or light guided through the core 14 reflected by the mirror 16.
  • 112 is an example of light guided through the core 14 and reflected by the mirror 16 or light reflected by the mirror 16 and guided through the core 14. What is indicated by 111 is light reflected to the upper side of the substrate 11 by the mirror 16 or light incident on the mirror 16 from the upper side of the substrate 11.
  • the arrangement direction of the mirror 16 is not limited to the direction in which the light is reflected and incident to the upper side of the substrate 11, and the light is reflected and incident to the front side or the back side with respect to the sheet of FIG. It may be a direction.
  • the lower surface of the mirror support 13 is one surface of the mirror support 13 in contact with the lower cladding 12, and the upper surface of the mirror support 13 is the other surface facing the lower surface of the mirror support 13.
  • the upper surface of the lower cladding 12 is a surface in contact with the mirror support 13 or the core 14, and the lower surface of the lower cladding 12 is the other surface facing the upper surface of the lower cladding 12.
  • the lower surface of the core 14 is a surface in contact with the lower cladding 12, and the upper surface of the core 14 is the other surface in contact with the upper cladding 15.
  • the upper surface of the substrate 11 is a surface in contact with the lower cladding 12.
  • the method of manufacturing the planar waveguide circuit with optical path conversion 10 has a mirror support formation step, a mirror formation step, a core formation step, and an upper cladding formation step in this order.
  • the mirror support formation step at least a portion of the mirror support 13 is anisotropically etched leaving at least a portion of the mirror support 13 on the lower cladding 12 to form a slope for providing the mirror 16. It is a process.
  • the mirror formation step is a step of forming the mirror 16 on at least a part of the slope formed in the mirror support formation step.
  • the core 14 is laminated on the upper surface of the lower cladding 12 and the portion where the mirror support 13 is not formed, and the light reflected by the mirror 16 is guided to the waveguide or the mirror 16 This is a step of forming a waveguide for guiding incident light.
  • the upper cladding formation step is a step of laminating the upper cladding 15 on the mirror 16 and the upper surface of the core 14.
  • the lower clad 12 is stacked on a flat substrate 11.
  • An example of the substrate 11 is a Si substrate.
  • An example of the lower cladding 12 is a Buried Oxide (BOX) layer in a Silicon On Insulator (SOI) structure.
  • the BOX layer is an oxide film layer, and SiO 2 or SiO is used.
  • the mirror support 13 is laminated on the lower clad 12.
  • An example of the mirror support 13 is a mirror support 13 made of Si. When Si is used for the mirror support 13, lamination is performed such that the (100) plane of the Si crystal is the upper surface of the mirror support 13 after lamination.
  • the etching prevention layer 31 is laminated on the upper surface of the mirror support 13.
  • the etching prevention layer 31 include an oxide layer such as SiO, and a metal layer.
  • the lower clad 12 and the mirror support 13 are stacked on the substrate 11, but an SOI substrate manufactured by bonding having a similar structure may be used.
  • the SOI substrate already has a structure corresponding to the substrate 11, the lower cladding 12 and the mirror support 13. The process from the SOI substrate to the structure of FIG. 3 is only the process of laminating the etching preventing layer 31 on the upper surface of the mirror support 13.
  • the step of anisotropically etching at least a part of the mirror support 13 will be described. Specifically, the steps from the state of FIG. 2 to the state of FIG. 3 and the steps from the state of FIG. 3 to the state of FIG. Forming a slope for providing
  • a resist 32 is applied on the etching prevention layer 31, and the resist 32 other than the upper portion of the etching prevention layer 31 held even after the etching is removed.
  • An example of the resist 32 is a photoresist.
  • a photoresist is a compound which is used in photolithography, and whose physical properties such as solubility are changed by ultraviolet light and the like.
  • a photoresist is applied to the surface of the material to protect the surface of the material from subsequent processing, such as etching.
  • the etching prevention layer 31 not having the resist 32 thereon is removed by etching.
  • etching of the mirror support 13 not protected by the etching prevention layer 31 is performed from the upper surface of the mirror support 13.
  • the etching performed is anisotropic wet etching.
  • Potassium hydroxide (KOH) is mentioned as an example of etching liquid used for wet etching.
  • KOH uses a 40% etching solution at a mass percent concentration.
  • the temperature at the time of etching is, for example, 80.degree.
  • the anisotropic wet etching forms the mirror support surface 41 which is a slope having a small surface roughness. Furthermore, a voltage may be applied to the mirror support 13 at the time of etching. An example of the voltage applied to the mirror support 13 is 6V. When a voltage is applied to the mirror support 13 during etching, the mirror support surface 41 can be made concave.
  • a single crystal of Si has a diamond structure, and Si atoms inside the crystal are covalently bonded by four bonds.
  • the Si atoms on the crystal surface have different bonding states depending on the crystal plane appearing on the surface. For example, in the (100) plane of Si, two out of the four bonds of Si atoms are broken and connected by two bonds. However, in the (111) plane of Si, Si atoms are connected by three bonds, and only one bond is broken. Therefore, the (111) plane is more difficult to etch than the (100) plane, and the etching rate is slower. As a result, when the Si single crystal is wet-etched from the (100) plane of Si, the (111) plane which is hard to be etched appears on the surface. The surface remaining after etching is a smooth surface along the crystal plane.
  • the mirror support 13 is a single crystal of Si
  • the mirror support surface 41 is the (111) plane of Si. That is, the crystal plane of the mirror support 13 is exposed so as to be inclined with respect to the lower cladding 12 by etching.
  • the direction of the (111) plane of Si is determined by the direction of the crystal axis of the mirror support 13 which is a Si single crystal. Therefore, by changing the direction of the crystal axis when laminating the mirror support 13, the direction of the (111) plane of the exposed Si can be changed. That is, by changing the direction of the (111) plane of the exposed Si, it is possible to select the direction in which the light incident on the mirror 16 is reflected.
  • the mirror support 13 whose surface is the Si (100) surface is etched with KOH from the upper surface, that is, from the upper side in FIG. 3, the angle ⁇ of the mirror support surface 41 shown in FIG. In the etching for applying a voltage to the mirror support 13, the mirror support surface 41 is concave, so the mirror 16 also has a light collecting effect.
  • KOH tetramethyl ammonium hydroxide
  • TMAH tetramethyl ammonium hydroxide
  • a mixed solution of nitric acid, hydrofluoric acid, and acetic acid may be mentioned as another example of the etching solution.
  • the mirror formation step is a step from the state of FIG. 4 to the state of FIG. 5, and the mirror 16 is formed on at least a part of the mirror support surface 41 which is a slope provided on the mirror support 13.
  • metal reflection films are stacked by lift-off to form the mirror 16.
  • Lift-off is a method in which metal is deposited on a pattern made of photoresist and the pattern of the metal is left only on the portion where there was no photoresist when the photoresist is removed later.
  • the metal is deposited only on the portion forming the mirror 16 which performs the light path conversion by the lift-off. Examples of metals used as a reflective film include gold and aluminum.
  • the mirror 16 transforms the optical path by reflecting light.
  • the process of laminating the core 14 on the upper surface of the lower cladding 12 will be described. Specifically, the process from the state of FIG. 5 to the state of FIG. 6 is a process of laminating the core 14 on the upper surface of the lower cladding 12. First, the etching prevention layer 31 is removed. Next, the core 14 is laminated on the upper surfaces of the mirror support 13, the mirror 16, and the lower cladding 12.
  • the process from the state of FIG. 6 to the state of FIG. 7 is a process of forming a waveguide that guides the light reflected by the mirror 16 or a waveguide that guides the light entering the mirror 16. is there.
  • a resist 71 is applied to a part of the upper surface of the core 14.
  • the part of the upper surface of the core 14 to which the resist 71 is applied is the upper surface of the core 14 opposite to the lower surface of the core 14 in contact with the lower cladding 12 or the mirror 16.
  • the core 14 on the top surface of which the resist 71 is not applied is etched to remove the core 14 on the mirror support 13.
  • the core 14 on the mirror 16 may be flat as in the core 14 shown in FIG.
  • the waveguide is completed with the completion of the core formation process.
  • the upper cladding formation step is a step of laminating the upper cladding 15 on the mirror 16 and the upper surface of the core 14, and corresponds to the step from the state of FIG. 7 to the state of FIG. Specifically, first, the resist 71 is removed. Next, the upper clad 15 is laminated on the upper surface of the mirror support 13, the mirror 16 for optical path conversion, and the core 14. Although not shown in FIG. 8, like the core 14 and the upper cladding 15 shown in FIG. 1, the core 14 on the mirror 16 that performs optical path conversion and the upper cladding 15 that is on the mirror 16 that performs optical path conversion The protrusion may be flat.
  • the thickness of the lower cladding 12 is 15 ⁇ m or more
  • the thickness of the core 14 is 5 ⁇ m
  • the thickness of the upper cladding 15 is 15 ⁇ m or more.
  • the thickness of the lower cladding 12 and the upper cladding 15 is determined by the difference ⁇ in refractive index with the core 14. Therefore, by increasing the refractive index of the core 14, it is also possible to make the thicknesses of the lower cladding 12 and the upper cladding 15 thinner than 15 ⁇ m.
  • FIG. 9 shows a planar waveguide circuit 20 with optical path conversion according to a second embodiment of the present invention.
  • the planar waveguide circuit 20 with optical path conversion according to the present embodiment includes the substrate 11, the lower cladding 12, the mirror support 13, the core 14, the upper cladding 15, the mirror 16, and the waveguide hole 21.
  • the planar waveguide circuit 10 with optical path conversion according to the first embodiment further includes the waveguide hole 21.
  • the method of manufacturing the planar waveguide circuit with optical path conversion 20 includes a mirror support formation step, a core formation step, an upper cladding formation step, a waveguide hole formation step, and a mirror formation step in order.
  • the core formation step is performed after the mirror formation step.
  • the mirror formation step is performed after the upper cladding formation step.
  • a waveguide hole forming step is provided between the upper clad forming step and the mirror forming step.
  • the waveguide hole forming step is a step of removing the core 14 and the upper cladding 15 on the mirror support surface 41 which is a slope.
  • the mirror support formation process according to the present embodiment is the same as the mirror support formation process according to the first embodiment.
  • the core forming process will be described.
  • the core 14 is laminated on the upper surface of the mirror support 13 and the upper surface of the lower clad 12 to form the core 14 as shown in FIG.
  • a resist 71 is applied and etching is performed. Forming the core 14 is the same as in the first embodiment.
  • the upper cladding formation process according to the present embodiment is the same as the upper cladding formation process according to the first embodiment.
  • An upper cladding 15 as shown in FIG. 12 is formed by the upper cladding formation step.
  • the waveguide hole forming process will be described.
  • the core 14 and the upper cladding 15 on the mirror support surface 41 which is a slope are removed.
  • a resist 72 is applied to the upper surface of the upper cladding 15 as shown in FIG. 12 formed in the upper cladding forming step, except for the upper portion of the mirror support surface 41 which is a slope.
  • a metal film may be used.
  • the core 14 and the upper cladding 15 on the mirror support surface 41 which is a slope are removed by dry etching to form the waveguide hole 21 shown in FIG. Since dry etching is used, the core 14 and the upper cladding 15 are removed by etching, but the mirror support 13 is not etched because it is different in material from the core 14 and the upper cladding 15.
  • the mirror 16 is formed on at least a part of the mirror support surface 41 which is a slope.
  • the mirror 16 is formed, for example, by laminating a metal reflection film.
  • the lamination of the metal reflective film is performed, for example, by vapor deposition.
  • the resist 72 is removed to form the planar waveguide circuit 20 with optical path conversion shown in FIG.
  • the resist 72 is removed after the formation of the mirror 16
  • the mirror 16 may be formed after the resist 72 is removed.
  • FIG. 15 shows an example of a light emitting module according to the third embodiment of the present invention.
  • the light emitting module according to the present embodiment includes the planar waveguide circuit 10 with optical path conversion, the light emitting element 91, and the optical element support substrate 93.
  • the optical element support substrate 93 is a substrate for supporting the light emitting element 91.
  • Reference numeral 92 denotes a reflection surface for guiding the output light of the light emitting element 91 to the optical path 911 when the light emitting element 91 is an end surface light emitting element such as LD.
  • the light emitting element 91 is a surface light emitting element and the light emitting surface faces the upper cladding 15, the reflecting surface 92 is not necessary.
  • Reference numeral 911 denotes an optical path until the light output from the light emitting element 91 is reflected by the mirror 16, and 912 denotes an optical path after the light output from the light emitting element 91 is reflected by the mirror 16.
  • the light output from the light emitting element 91 passes through the upper cladding 15, is input to the core 14, is reflected by the mirror 16, and is guided inside the core 14.
  • the reflecting surface 92 is inserted in the light path 911 between the light emitting element 91 and the upper cladding 15.
  • FIG. 16 shows an example of a light emitting module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the light emitting module according to the present embodiment includes a planar waveguide circuit 20 with optical path conversion, a light emitting element 91, and an optical element support substrate 93.
  • the light emitting module according to the third embodiment includes the planar waveguide circuit 10 with light path conversion, but the light emitting module according to the present embodiment includes the planar waveguide circuit 20 with light path conversion.
  • FIG. 17 shows an example of a light receiving module according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the light receiving module according to the present embodiment includes the planar waveguide circuit 10 with optical path conversion and the light receiving element 1001.
  • the third embodiment includes the light emitting element 91, but the present embodiment includes the light receiving element 1001.
  • optical paths of light received by the light receiving element are set to 1011 and 1012.
  • 1011 is an optical path after the light received by the light receiving element 1001 is reflected by the mirror 16
  • 1012 is an optical path before the light received by the light receiving element 1001 is reflected by the mirror 16.
  • the light guided through the core 14 is reflected by the mirror 16, passes through the upper cladding 15, and is input to the light receiving element 1001.
  • FIG. 18 shows an example of a light receiving module according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the light receiving module according to the present embodiment includes the planar waveguide circuit 20 with optical path conversion and the light receiving element 1001.
  • the light receiving module according to the fifth embodiment includes the planar waveguide circuit 10 with optical path conversion, but the light receiving module according to the present embodiment includes the planar waveguide circuit 20 with optical path conversion having the waveguide hole 21.
  • planar waveguide circuit with optical path conversion of the present invention and the method of manufacturing the same can be applied to the communication industry.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

　本発明は、作製が容易で精度の高い光路変換付き平面導波回路を提供することを目的とする。　本発明の、光路変換付き平面導波回路の製造方法は、製造が容易で精度の高いミラー角度及び、表面粗さの小さいミラー面を備えた平面導波回路光路変換ミラー構造体を提供する。具体的には、ウエハプロセスにより光路変換を行うミラーを備える平面導波回路を提供できる。そのため、光路変換を行うミラーの実装が不要となり、製造コストの低い一体集積モジュールを製造することができる。

Description

光路変換付き平面導波回路とその製造方法
　本発明は、光路変換付き平面導波回路とその製造方法に関する。
　光通信分野では、平面導波回路を用い、光機能部品を構成して集積することが行われている。このような平面導波回路を用いて光通信を行うためには、光学素子から平面導波回路へと光を入力する光学的結合を要する。また、平面導波回路から光の一部又は全部を取り出して、他の光学素子に入力するための光学的結合を要する。
　従来の一体集積型受信フロントエンドモジュール等の一体集積モジュールでは、平面導波回路側面より出力される光を、光路変換することなく側面に配置した光学素子で受光する。また、平面導波回路の側面へ光学素子を用いて光が入力される。光学素子の例としてＬａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ（ＬＤ）や、Ｐｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ（ＰＤ）が挙げられる。モジュールを小型化するためには、光路変換機能をモジュールに備え、かつ、光学素子を表面実装する必要がある。そこで、平面導波回路と光学素子との光学的結合構造として、垂直入出力構造が提案されている。垂直入出力構造では、平面導波回路の一部に光路を変換するための光路変更ミラーを設け、平面導波回路内での光の進行方向と垂直方向に光を入出力する。そのため、光学素子を表面実装し、垂直入出力構造を備える平面導波回路へ光学素子から光が入出力されるようにすればモジュールの小型化が可能である。しかし、特許文献１に示されている光路変換付き平面導波回路が備えるミラーは、製造工程にレーザー等による加工を含み、高精度な作製が困難であった。さらに、ミラーの歩留まりも高くないという問題があった。
　そこで、特許文献２の、基板上に形成された平面導波回路内に樹脂を用いてミラー支持体を形成し、ミラー支持体に金属を蒸着等することによりミラーを形成する手法が提案された。しかし、特許文献２に示されているミラー支持体は樹脂を用いるため、熱耐性に劣り、環境条件によりミラーが変形する場合があった。さらに、樹脂を用いるプロセスを有するため、コストが上昇する欠点があった。
特開平１１－１５３７１９号公報 特開２００７－２４０７８１号公報
　前記課題を解決するために、本発明は、製造コストの低い光路変換付き平面導波回路とその製造方法を提供することを目的とする。
　本願発明に係る光路変換付き平面導波回路の製造方法では、上記目的を達成するため、ウエハプロセス及び異方性エッチングを用いてミラー支持体にミラーを形成する。本願発明に係る光路変換付き平面導波回路は、本願発明に係る光路変換付き平面導波回路の製造方法で製造された光路変換付き平面導波回路である。
　具体的には、本願発明の光路変換付き平面導波回路の製造方法は、コアと、上部クラッドと、下部クラッドを備える平面導波回路内にミラーが設けられた光路変換機能を有する平面導波回路の製造方法であって、下部クラッドの上に配置されたミラー支持体のうち少なくとも一部を残してミラー支持体の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラーを設けるための斜面を形成するミラー支持体形成工程と、斜面の少なくとも一部にミラーを形成するミラー形成工程と、下部クラッドの上であり、かつ、ミラー支持体が形成されていない部分及び前記斜面の上にコアを積層し、ミラーの反射した光を導波する導波路、又は、ミラーへ入射する光を導波する導波路を形成するコア形成工程と、ミラー及びコアの上に、上部クラッドを積層する上部クラッド形成工程とを順に有する。
　ミラー支持体形成工程とミラー形成工程とを有するので、ミラーを高精度で歩留まりも高く作製できる。また、コア形成工程、上部クラッド形成工程を有するので、高精度で歩留まりの高いミラーを有する光路変換付き平面導波回路の製造方法を提供できる。
　具体的には、本願発明の光路変換付き平面導波回路の製造方法は、コアと、上部クラッドと、下部クラッドを備える平面導波回路内にミラーが設けられた光路変換機能を有する平面導波回路の製造方法であって、下部クラッドの上に配置されたミラー支持体のうち少なくとも一部を残してミラー支持体の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラーを設けるための斜面を形成するミラー支持体形成工程と、下部クラッドの上であり、かつ、ミラー支持体が形成されていない部分及び前記斜面の上にコアを積層し、ミラーの反射した光を導波する導波路、又は、ミラーへ入射する光を導波する導波路を形成するコア形成工程と、斜面の上及びコアの上に、上部クラッドを積層する上部クラッド形成工程と、斜面の上にあるコア及び上部クラッドを取り除く導波穴形成工程と、斜面の少なくとも一部にミラーを形成するミラー形成工程とを順に有してもよい。
　本願発明の光路変換付き平面導波回路の製造方法は、ミラー支持体形成工程とミラー形成工程とを有するので、高精度で歩留まりの高いミラーを作製できる。また、コア形成工程、上部クラッド形成工程、導波穴形成工程を有するので、高精度で歩留まりの高いミラーを有し、さらに、光路変換時の光損失の少ない光路変換付き平面導波回路を提供することができる。
　本願発明の光路変換付き平面導波回路の製造方法では、ミラー支持体形成工程において、ミラー支持体に電圧を印加しながらミラー支持体の異方性エッチングを行うことで斜面を凹面にしてもよい。
　本願発明の光路変換付き平面導波回路の製造方法では、ミラー支持体形成工程において、ミラー支持体の結晶面が、下部クラッドに対して傾斜するようにミラー支持体を積層し、斜面が表出するようにエッチングを行ってもよい。
　具体的には、本願発明の光路変換付き平面導波回路は、基板上に配置された下部クラッド層と、下部クラッド層の上に配置され、下部クラッド層の上面に対して傾斜した結晶面を有するミラー支持体と、ミラー支持体の結晶面に沿った斜面に形成されたミラーと、下部クラッド層の上に配置され、ミラーの反射した光を導波し、又は、ミラーへ入射する光を導波するコアと、コアの上に配置された上部クラッドとを備える。
　ミラー支持体は傾斜した結晶面を有し、ミラー支持体が有する斜面にミラーが配置されるので、表面の平坦性が高く、さらに歩留まりの高い光路変換付き平面導波回路を提供することができる。
　本願発明の光路変換付き平面導波回路は、ミラーの斜面の少なくとも一部が凹面であってもよい。
　具体的には、本願発明の発光モジュールは、光路変換付き平面導波回路と、ミラーに向かって光を出射させる発光素子とを備える。
　本願発明に係る発光モジュールは、光路変換付き平面導波回路と、発光素子とを備えるので、光損失が小さく、さらに、光軸調整を容易とすることができる。
　具体的には、本願発明の受光モジュールは、光路変換付き平面導波回路と、ミラーからの光を受光する受光素子とを備える。
　本願発明に係る受光モジュールは、光路変換付き平面導波回路と、受光素子とを備えるので、光損失が小さく、さらに、光軸調整を容易とすることができる。
　本発明によれば、製造コストの低い光路変換付き平面導波回路とその製造方法を提供することができる。
本願発明の第一の実施形態に係る光路変換付き平面導波回路の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るミラー支持体形成工程のうち、下部クラッド上にミラー支持体及びエッチング防止層を積層している状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るミラー支持体形成工程のうち、エッチング防止層の上にレジストを積層し、一部のエッチング防止層を除去した状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るミラー支持体形成工程のうち、ミラー支持面を異方性エッチングで形成した状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るミラー形成工程のうち、リフトオフでミラーを形成した状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るコア形成工程のうち、コアを積層した状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係るコア形成工程のうち、コアを積層した後、ミラー支持体の上にあるコアを除去した状態の一例を示す。 本願発明の第一の実施形態に係る上部クラッド形成工程のうち、上部クラッドを積層した状態の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係る光路変換付き平面導波回路の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係るコア形成工程のうち、コアを積層した状態の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係るコア形成工程のうち、コアを積層した後、ミラー支持体の上にあるコアを除去した状態の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係る上部クラッド形成工程のうち、上部クラッドを積層した状態の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係る導波穴形成工程のうち、導波穴を形成した状態の一例を示す。 本願発明の第二の実施形態に係るミラー形成工程のうち、ミラーを形成した状態の一例を示す。 本願発明の第三の実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を示す。 本願発明の第四の実施形態に係る発光モジュールの構成の一例を示す。 本願発明の第五の実施形態に係る受光モジュールの構成の一例を示す。 本願発明の第六の実施形態に係る受光モジュールの構成の一例を示す。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
　（第一の実施形態）
　図１に、本発明の第一の実施形態に係る光路変換付き平面導波回路１０を示す。本実施形態に係る光路変換付き平面導波回路１０は、基板１１と、下部クラッド１２と、ミラー支持体１３と、コア１４と、上部クラッド１５と、ミラー１６とを備える。基板１１の上に下部クラッド１２が配置される。下部クラッド１２の上にミラー支持体１３と、ミラー１６と、コア１４が配置される。ミラー支持体１３と、ミラー１６と、コア１４の上に、上部クラッド１５が配置される。
　１１１は、上部クラッド１５からミラー１６へと入射してミラー１６で反射される光、又はミラー１６で反射されたコア１４を導波する光の例である。１１２はコア１４を導波してミラー１６で反射される光、又はミラー１６で反射されてコア１４を導波する光の例である。１１１で示したのは、ミラー１６により基板１１の上側へと反射された光、又は基板１１の上側からミラー１６へと入射する光である。しかし、ミラー１６の配置方向は、基板１１の上側へと光を反射及び入射する方向に限定されるわけではなく、図１の紙面に対して手前側又は奥側へと光を反射及び入射する方向であってもよい。
　ミラー支持体１３の下面とは、ミラー支持体１３が下部クラッド１２と接する一方の面であり、ミラー支持体１３の上面とは、ミラー支持体１３の下面と対向する他方の面である。下部クラッド１２の上面とは、ミラー支持体１３又はコア１４と接する面であり、下部クラッド１２の下面とは、下部クラッド１２の上面に対向する他方の面である。コア１４の下面とは、下部クラッド１２と接する面であり、コア１４の上面とは、上部クラッド１５と接する他方の面である。基板１１の上面とは、下部クラッド１２と接する面である。
　本実施形態に係る光路変換付き平面導波回路１０の製造方法について説明する。光路変換付き平面導波回路１０の製造方法は、ミラー支持体形成工程と、ミラー形成工程と、コア形成工程と、上部クラッド形成工程とを順に有する。
　ミラー支持体形成工程は、下部クラッド１２の上のミラー支持体１３のうち少なくとも一部を残してミラー支持体１３の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラー１６を設けるための斜面を形成する工程である。ミラー形成工程は、ミラー支持体形成工程で形成した斜面の少なくとも一部にミラー１６を形成する工程である。コア形成工程は、下部クラッド１２の上面であり、かつ、ミラー支持体１３が形成されていない部分にコア１４を積層し、ミラー１６の反射した光を導波する導波路、又は、ミラー１６へ入射する光を導波する導波路を形成する工程である。上部クラッド形成工程は、ミラー１６の上及びコア１４の上面に、上部クラッド１５を積層する工程である。
　先ず、ミラー支持体形成工程について説明する。図２に示すように、平坦な基板１１の上に下部クラッド１２を積層する。基板１１の例として、Ｓｉ基板が挙げられる。下部クラッド１２の例として、Ｓｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）構造におけるＢｕｒｉｅｄ　Ｏｘｉｄｅ（ＢＯＸ）層が挙げられる。ＢＯＸ層は酸化膜層でありＳｉＯ２やＳｉＯが用いられる。次に、下部クラッド１２の上にミラー支持体１３を積層する。ミラー支持体１３の例として、Ｓｉによるミラー支持体１３が挙げられる。ミラー支持体１３にＳｉを用いる場合、積層後にＳｉ結晶の（１００）面がミラー支持体１３の上面となるように積層する。
　次に、図２に示すように、ミラー支持体１３の上面にエッチング防止層３１を積層する。エッチング防止層３１の例として、例えばＳｉＯのような酸化層や、金属層が挙げられる。ここでは、基板１１の上に下部クラッド１２及びミラー支持体１３を積層しているが、同じような構造を有する貼り合わせで作製されたＳＯＩ基板を用いてもよい。一般的には、ＳＯＩ基板は基板１１と下部クラッド１２とミラー支持体１３に対応する構造を既に有している。ＳＯＩ基板から図３の構造へ至る工程は、ミラー支持体１３の上面にエッチング防止層３１を積層する工程のみである。
　次に、ミラー支持体形成工程のうち、ミラー支持体１３の少なくとも一部を異方性エッチングする工程について説明する。具体的には、図２の状態から図３の状態へ至る工程、及び図３の状態から図４の状態に至る工程が、ミラー支持体１３の少なくとも一部を異方性エッチングしてミラー１６を設けるための斜面を形成する工程である。
　まず、図２の状態から図３の状態へ至る工程について説明する。エッチング防止層３１の上にレジスト３２を塗布し、エッチング後でも保持するエッチング防止層３１の上部以外のレジスト３２は除去する。レジスト３２の例として、フォトレジストが挙げられる。フォトレジストとは、フォトリソグラフィにおいて使用される、紫外線等で溶解性などの物性が変化する化合物である。フォトレジストは物質表面に塗布され、後に続くエッチングなどの処理から物質表面を保護する。次に、レジスト３２を上に有しないエッチング防止層３１を、エッチングにより除去する。
　次に、図３の状態から図４の状態に至る工程を説明する。まず、レジスト３２を除去する。次に、エッチング防止層３１で保護されていないミラー支持体１３のエッチングを、ミラー支持体１３の上面より行う。行うエッチングは、異方性のウェットエッチングである。ウェットエッチングに用いるエッチング液の例として、水酸化カリウム（ＫＯＨ）が挙げられる。ＫＯＨを用いるエッチングでは、ＫＯＨが質量パーセント濃度で４０％のエッチング液を用いる。エッチングの際の温度は、例えば、８０℃である。
　異方性のウェットエッチングにより、表面粗さの小さい斜面であるミラー支持面４１が形成される。さらに、エッチングの際にはミラー支持体１３に電圧を加えてもよい。ミラー支持体１３に加える電圧の例として、６Ｖが挙げられる。エッチングの際にミラー支持体１３に電圧を加えると、ミラー支持面４１を凹面とすることができる。
　異方性エッチングについて簡単に説明する。例えば、Ｓｉの単結晶はダイヤモンド構造をしており、結晶内部のＳｉ原子はそれぞれ４本のボンドで共有結合している。結晶表面のＳｉ原子は、表面に現れる結晶面によって結合状態が異なる。例えばＳｉの（１００）面では、Ｓｉ原子の４本のボンドのうち２本のボンドが切れて２本のボンドでつながっている。しかし、Ｓｉの（１１１）面ではＳｉ原子は３本のボンドでつながっていて、１本のボンドだけ切れている。このため、（１１１）面の方が（１００）面よりエッチングされにくく、エッチング速度が遅くなる。結果として、Ｓｉ単結晶をＳｉの（１００）面からウェットエッチングすると、表面にエッチングされにくい（１１１）面が現れる。エッチング後に残る面は、結晶面に沿った平滑面となる。
　ミラー支持体１３がＳｉの単結晶である場合、ミラー支持体１３の上面より異方性のウェットエッチングを行っているので、ミラー支持面４１はＳｉの（１１１）面となる。つまり、ミラー支持体１３の結晶面が、エッチングによって下部クラッド１２に対して傾斜するように表出する。しかし、Ｓｉの（１１１）面の向きはＳｉ単結晶であるミラー支持体１３の結晶軸の向きで決まる。そのため、ミラー支持体１３を積層する際の結晶軸の向きを変更することにより、表出するＳｉの（１１１）面の向きを変更することができる。つまり、表出するＳｉの（１１１）面の向きを変更することにより、ミラー１６へ入射した光が反射する方向を選択することができる。
　Ｓｉ（１００）面が表面であるミラー支持体１３を上面、つまり図３では上側からＫＯＨでエッチングすると、図４に示したミラー支持面４１の角度αは約５５度となる。ミラー支持体１３に電圧を加えるエッチングでは、ミラー支持面４１が凹面となるので、ミラー１６は集光効果も備える。ここでは、ＫＯＨを用いるエッチングについて述べたが、エッチング液の他の例として、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）や、硝酸とフッ酸と酢酸の混合液が挙げられる。
　次に、ミラー形成工程について説明する。ミラー形成工程は、図４の状態から図５の状態に至る工程であり、ミラー支持体１３に設けた斜面であるミラー支持面４１の少なくとも一部にミラー１６を形成する。例えば、リフトオフにより、金属の反射膜を積層させ、ミラー１６を形成する。リフトオフとは、フォトレジストで作ったパターンに金属を蒸着し、後でフォトレジストを取り去ると、フォトレジストがなかった部分にだけ金属のパターンが残る手法である。リフトオフにより光路変換を行うミラー１６を形成する部分にのみ、金属が蒸着される。反射膜として用いられる金属の例として、金、アルミニウムが挙げられる。ミラー１６は光を反射することにより光路を変換する。
　次に、コア形成工程のうち、下部クラッド１２の上面にコア１４を積層する工程を説明する。具体的には、図５の状態から図６の状態に至る工程が、下部クラッド１２の上面にコア１４を積層する工程である。まず、エッチング防止層３１を除去する。次に、ミラー支持体１３と、ミラー１６と、下部クラッド１２の上面にコア１４を積層する。
　次に、コア形成工程のうち、ミラー１６の反射した光を導波する導波路、又は、ミラー１６へ入射する光を導波する導波路を形成する工程について説明する。具体的には、図６の状態から図７の状態に至る工程がミラー１６の反射した光を導波する導波路、又は、ミラー１６へ入射する光を導波する導波路を形成する工程である。
　図６において、コア１４の上面の一部にレジスト７１を塗布する。レジスト７１を塗布するコア１４の上面の一部とは、下部クラッド１２又はミラー１６と接するコア１４の下面と対向するコア１４の上面である。次に、上面にレジスト７１が塗布されていないコア１４をエッチングし、ミラー支持体１３の上にあるコア１４を除去する。図７では示していないが、図１に示したコア１４のように、ミラー１６の上にあるコア１４を平坦にしてもよい。コア形成工程の終了とともに導波路が完成する。
　次に上部クラッド形成工程について説明する。上部クラッド形成工程は、ミラー１６の上及びコア１４の上面に、上部クラッド１５を積層する工程であり、図７の状態から図８の状態に至る工程に対応する。具体的には、先ず、レジスト７１を除去する。次に、ミラー支持体１３と、光路変換を行うミラー１６と、コア１４の上面に上部クラッド１５を積層する。図８では示していないが、図１に示したコア１４と上部クラッド１５のように、光路変換を行うミラー１６の上にあるコア１４及び光路変換を行うミラー１６の上にある上部クラッド１５の突起部分を平坦にしてもよい。
　第一の実施形態では、例えば、下部クラッド１２の厚さは１５μｍ以上、コア１４の厚さは５μｍ、上部クラッド１５の厚さは１５μｍ以上とする。下部クラッド１２及び上部クラッド１５の厚さは、コア１４との屈折率の差δによって決まる。そのため、コア１４の屈折率を高くすることにより、下部クラッド１２及び上部クラッド１５の厚さを１５μｍより薄くすることも可能である。
（第二の実施形態）
　図９に、本発明の第二の実施形態に係る光路変換付き平面導波回路２０を示す。本実施形態に係る光路変換付き平面導波回路２０は、基板１１と、下部クラッド１２と、ミラー支持体１３と、コア１４と、上部クラッド１５と、ミラー１６と、導波穴２１とを備える。本実施形態に係る光路変換付き平面導波回路２０は、第一の実施形態に係る光路変換付き平面導波回路１０が、導波穴２１をさらに備えたものである。
　本実施形態に係る光路変換付き平面導波回路２０の製造方法について説明する。光路変換付き平面導波回路２０の製造方法は、ミラー支持体形成工程と、コア形成工程と、上部クラッド形成工程と、導波穴形成工程と、ミラー形成工程とを順に有する。第一の実施形態では、ミラー形成工程の後にコア形成工程を行うが、本実施形態では、上部クラッド形成工程の後にミラー形成工程を行う。これに伴って、本実施形態では、上部クラッド形成工程とミラー形成工程の間に、導波穴形成工程を有する。導波穴形成工程は、斜面であるミラー支持面４１の上にあるコア１４及び上部クラッド１５を取り除く工程である。
　まず、ミラー支持体形成工程について説明する。本実施形態に係るミラー支持体形成工程は、第一の実施形態に係るミラー支持体形成工程と同じである。
　次に、コア形成工程について説明する。本実施形態に係るコア形成工程は、ミラー支持体１３の上面と、下部クラッド１２の上面にコア１４を積層して、図１０のようなコア１４を形成する。図１１のようなコア１４の積層後、レジスト７１を塗布して、エッチングを行う。コア１４を形成するのは、第一の実施形態と同じである。
　次に、上部クラッド形成工程について説明する。本実施形態に係る上部クラッド形成工程は、第一の実施形態に係る上部クラッド形成工程と同じである。上部クラッド形成工程により、図１２のような上部クラッド１５が形成される。
　次に、導波穴形成工程について説明する。導波穴形成工程では、斜面であるミラー支持面４１の上にあるコア１４及び上部クラッド１５を取り除く。具体的には、上部クラッド形成工程で形成された図１２のような上部クラッド１５の上面のうち、斜面であるミラー支持面４１の上部以外の部分にレジスト７２を塗布する。レジスト７２の代わりに金属膜を用いてもよい。その後、ドライエッチングで斜面であるミラー支持面４１の上にあるコア１４及び上部クラッド１５を取り除いて、図１３に示した導波穴２１を形成する。ドライエッチングを用いるので、コア１４及び上部クラッド１５はエッチングで取り除かれるが、ミラー支持体１３はコア１４及び上部クラッド１５と材質が異なるので、エッチングされない。
　次に、ミラー形成工程について説明する。本実施形態に係るミラー形成工程では、図１３のように導波穴２１を形成した後、斜面であるミラー支持面４１の少なくとも一部に、ミラー１６を形成する。ミラー１６の形成は、例えば、金属の反射膜を積層させることで行う。金属の反射膜の積層は、例えば、蒸着で行う。その後、レジスト７２を除去して、図１４に示した光路変換付き平面導波回路２０を形成する。ここでは、ミラー１６の形成後にレジスト７２を除去したが、レジスト７２を除去してからミラー１６を形成してもよい。
　（第三の実施形態）
　図１５に、本発明の第三の実施形態に係る発光モジュールの一例を示す。本実施形態に係る発光モジュールは、光路変換付き平面導波回路１０と、発光素子９１と、光学素子支持基板９３とを備える。光学素子支持基板９３は発光素子９１を支持する基板である。９２は発光素子９１がＬＤ等の端面発光素子の場合に、発光素子９１の出力光を光路９１１へと導くための反射面である。発光素子９１が面発光素子であり、発光面が上部クラッド１５に面している場合には、反射面９２は不要である。９１１は発光素子９１が出力した光がミラー１６で反射されるまでの光路、９１２は発光素子９１が出力した光がミラー１６で反射された後の光路である。
　発光素子９１が出力する光は、上部クラッド１５を通り、コア１４へ入力され、ミラー１６により反射され、コア１４の内部を導波する。発光素子９１が反射面９２を有する場合には、発光素子９１と上部クラッド１５の間の光路９１１に反射面９２が挿入される。
　（第四の実施形態）
　図１６に、本発明の第四の実施形態に係る発光モジュールの一例を示す。本実施形態に係る発光モジュールは、光路変換付き平面導波回路２０と、発光素子９１と、光学素子支持基板９３とを備える。第三の実施形態に係る発光モジュールは、光路変換付き平面導波回路１０を備えるが、本実施形態に係る発光モジュールは光路変換付き平面導波回路２０を備える。
　（第五の実施形態）
　図１７に、本発明の第五の実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。本実施形態に係る受光モジュールは、光路変換付き平面導波回路１０と、受光素子１００１とを備える。第三の実施形態は、発光素子９１を備えるが、本実施形態は受光素子１００１を備える。ここで、受光素子が受光する光の光路を１０１１及び１０１２とした。１０１１は受光素子１００１が受光する光がミラー１６で反射された後の光路、１０１２は受光素子１００１が受光する光がミラー１６で反射される前の光路である。コア１４を導波する光は、ミラー１６により反射され、上部クラッド１５を通り受光素子１００１に入力される。
（第六の実施形態）
　図１８に本発明の第六の実施形態に係る受光モジュールの一例を示す。本実施形態に係る受光モジュールは、光路変換付き平面導波回路２０と、受光素子１００１とを備える。第五の実施形態に係る受光モジュールは、光路変換付き平面導波回路１０を備えるが、本実施形態に係る受光モジュールは、導波穴２１を有する光路変換付き平面導波回路２０を備える。
　本発明の光路変換付き平面導波回路とその製造方法は、通信産業に適用することができる。
１０：光路変換付き平面導波回路
１１：基板
１２： 下部クラッド
１３：ミラー支持体
１４：コア
１５：上部クラッド
１６：ミラー
１１１：光路
１１２：光路
２０：光路変換付き平面導波回路
２１：導波穴
３１：エッチング防止層
３２：レジスト
４１：ミラー支持面
７１：レジスト
７２：レジスト
９１：発光素子
９２：反射面
９３：光学素子支持基板
９１１：光路
９１２：光路
１００１：受光素子
１０１１：光路
１０１２：光路

Claims (8)

  1. 　コアと、上部クラッドと、下部クラッドを備える平面導波回路内にミラーが設けられた光路変換機能を有する平面導波回路の製造方法であって、
    　前記下部クラッドの上に配置されたミラー支持体のうち少なくとも一部を残して前記ミラー支持体の少なくとも一部を異方性エッチングして前記ミラーを設けるための斜面を形成するミラー支持体形成工程と、
    　前記斜面の少なくとも一部に前記ミラーを形成するミラー形成工程と、
    　前記下部クラッドの上であり、かつ、前記ミラー支持体が形成されていない部分及び前記斜面の上に前記コアを積層し、前記ミラーの反射した光を導波する導波路、又は、前記ミラーへ入射する光を導波する導波路を形成するコア形成工程と、
    　前記ミラー及び前記コアの上に、前記上部クラッドを積層する上部クラッド形成工程と、
    　を順に有する
    　光路変換付き平面導波回路の製造方法。
  2. 　コアと、上部クラッドと、下部クラッドを備える平面導波回路内にミラーが設けられた光路変換機能を有する平面導波回路の製造方法であって、
    　前記下部クラッドの上に配置されたミラー支持体のうち少なくとも一部を残して前記ミラー支持体の少なくとも一部を異方性エッチングして前記ミラーを設けるための斜面を形成するミラー支持体形成工程と、
    　前記下部クラッドの上であり、かつ、前記ミラー支持体が形成されていない部分及び前記斜面の上に前記コアを積層し、前記ミラーの反射した光を導波する導波路、又は、前記ミラーへ入射する光を導波する導波路を形成するコア形成工程と、
    　前記斜面の上及び前記コアの上に、前記上部クラッドを積層する上部クラッド形成工程と、
    　前記斜面の上にある前記コア及び前記上部クラッドを取り除く導波穴形成工程と、
    　前記斜面の少なくとも一部に前記ミラーを形成するミラー形成工程と、
    　を順に有する
    　光路変換付き平面導波回路の製造方法。
  3. 　前記ミラー支持体形成工程において、前記ミラー支持体に電圧を印加しながら前記ミラー支持体の異方性エッチングを行うことで前記斜面を凹面にする、
    　請求項１又は２に記載の光路変換付き平面導波回路の製造方法。
  4. 　前記ミラー支持体形成工程において、前記ミラー支持体の結晶面が、前記下部クラッドに対して傾斜するように前記ミラー支持体を積層し、
    　前記斜面が表出するようにエッチングを行う、
    　請求項１から３のいずれかに記載の光路変換付き平面導波回路の製造方法。
  5. 　基板上に配置された下部クラッド層と、
    　前記下部クラッド層の上に配置され、前記下部クラッド層の上面に対して傾斜した結晶面を有するミラー支持体と、
    　前記ミラー支持体の前記結晶面に沿った斜面に形成されたミラーと、
    　前記下部クラッド層の上に配置され、前記ミラーの反射した光を導波し、又は、前記ミラーへ入射する光を導波するコアと、
    　前記コアの上に配置された上部クラッドと、
    　を備える
    　光路変換付き平面導波回路。
  6. 　前記ミラーの前記斜面の少なくとも一部が凹面である
    　請求項５に記載の光路変換付き平面導波回路。
  7. 　請求項５又は６に記載の光路変換付き平面導波回路と、
    　前記ミラーに向かって光を出射させる発光素子と、
    　を備える
    　発光モジュール。
  8. 　請求項５又は６に記載の光路変換付き平面導波回路と、
    　前記ミラーからの光を受光する受光素子と、
    　を備える
    　受光モジュール。
PCT/JP2015/050055 2014-01-17 2015-01-05 光路変換付き平面導波回路とその製造方法 WO2015107918A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014006623A JP2015135402A (ja) 2014-01-17 2014-01-17 光路変換付き平面導波回路とその製造方法
JP2014-006623 2014-01-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015107918A1 true WO2015107918A1 (ja) 2015-07-23

Family

ID=53542809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/050055 WO2015107918A1 (ja) 2014-01-17 2015-01-05 光路変換付き平面導波回路とその製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2015135402A (ja)
WO (1) WO2015107918A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020052067A (ja) * 2018-09-21 2020-04-02 沖電気工業株式会社 光導波路モジュール

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08293617A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Nippondenso Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2000047044A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Sony Corp 光信号伝送システムおよびその製造方法
JP2005164801A (ja) * 2003-12-01 2005-06-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路フィルムおよびその作製方法
JP2006301610A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Fuji Xerox Co Ltd 光結合装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08293617A (ja) * 1995-04-24 1996-11-05 Nippondenso Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
JP2000047044A (ja) * 1998-07-31 2000-02-18 Sony Corp 光信号伝送システムおよびその製造方法
JP2005164801A (ja) * 2003-12-01 2005-06-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路フィルムおよびその作製方法
JP2006301610A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Fuji Xerox Co Ltd 光結合装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015135402A (ja) 2015-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI493239B (zh) 光元件模組及其製造方法
JP3302458B2 (ja) 集積化光装置及び製造方法
US20130114924A1 (en) Optical Arrangement and a Method of Forming the Same
US9482816B2 (en) Radiation coupler
EP3308206B1 (en) Self-alignment for apparatus comprising photonic device
JP4796884B2 (ja) 光導波路デバイスの製造方法
US7991251B2 (en) Optical module mounted with WDM filter
JP5739224B2 (ja) 光学部品の製造方法及び光学部品
US20130308906A1 (en) System and method for dense coupling between optical devices and an optical fiber array
US9557555B2 (en) Optical module and production method for same
JP2000089054A (ja) Ｓｏｉ光導波路を利用したハイブリッド光集積回路用基板の製造方法
JP2003107273A (ja) 相互自己整列された多数のエッチング溝を有する光結合器及びその製造方法
WO2014087122A1 (en) Apparatus comprising at least one optical device optically coupled to at least one waveguide on an optical chip
JP2000304956A (ja) 光導波路装置の製造方法および光導波路装置
JP6384152B2 (ja) 光デバイス及びその製造方法
WO2015107918A1 (ja) 光路変換付き平面導波回路とその製造方法
US9709748B2 (en) Frontside coupled waveguide with backside optical connection using a curved spacer
JP4069856B2 (ja) 光半導体素子実装用基板及びその製造方法
JP2012208371A (ja) 光デバイス
JP6239989B2 (ja) 光路変換構造体、発光モジュール及び受光モジュール
JP2010266662A (ja) 光学素子が搭載された光導波路基板及びその製造方法
CN110192134B (zh) 光设备及其制造方法
JP2016018147A (ja) ミラー付き光回路及びミラー付き光回路の製造方法
JP6325941B2 (ja) 光回路
CA2318667C (en) Monolithic semiconductor photo-coupler incorporating an optical fiber alignment groove

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15737237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15737237

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1