WO2020209284A1 - 光導波路部品及びその製造方法 - Google Patents

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WO2020209284A1
WO2020209284A1 PCT/JP2020/015805 JP2020015805W WO2020209284A1 WO 2020209284 A1 WO2020209284 A1 WO 2020209284A1 JP 2020015805 W JP2020015805 W JP 2020015805W WO 2020209284 A1 WO2020209284 A1 WO 2020209284A1
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optical waveguide
mirror surface
optical
reflective film
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PCT/JP2020/015805
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優生 倉田
Original Assignee
日本電信電話株式会社
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
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    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214Packages, 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
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    • G02B6/425Optical features

Definitions

  • the present invention relates to an optical waveguide component using a plane lightwave circuit (Planar Lightwave Circuit: hereinafter referred to as PLC) or the like, and more specifically, it is provided with an optical path conversion unit suitable for mounting an optical element and can be applied to an optical communication system.
  • PLC Planar Lightwave Circuit
  • PLC quartz-based PLC as an optical waveguide component
  • PLC is a waveguide type optical device having excellent features such as low loss, high reliability, and high degree of freedom in design.
  • the transmission device at the optical communication transmission end is equipped with a PLC that integrates functions such as a demultiplexer and a branch / combiner.
  • a photodiode (Photo Diode: hereinafter referred to as PD) and a laser diode (Laser Diode: hereinafter referred to as LD) that convert light and an electric signal are used.
  • Optical elements such as are also installed.
  • a highly functional optoelectronic integrated device that integrates an optical waveguide such as a PLC that processes an optical signal and an optical device such as a PD that performs photoelectric conversion.
  • PLC is promising as a platform for such optoelectronic integrated devices.
  • As a well-known technique there is an "optical waveguide component and a method for manufacturing the same" in which PD and PLC chips are integrated in a hybrid (see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a 45-degree mirror as an optical path conversion unit is provided in a part of the optical waveguide, and the PD is mounted on the optical waveguide.
  • a technique is disclosed in which light propagating in an optical waveguide is vertically converted into an optical path by a 45-degree mirror to perform optical coupling with PD.
  • An optoelectronic integrated device in which an optical path converter for optical coupling and an optical element such as a PD are mounted on such a PLC has advantages in terms of miniaturization and flexibility in circuit design. Furthermore, in recent years, in order to further expand the communication capacity, a plurality of arrayed optical elements are combined so as to have a low loss in a PLC having an optical signal demultiplexing function, and the number of channels (ch) is increased. The function to obtain is required for the optoelectronic integrated device.
  • the optical waveguide component that is the optoelectronic integrated device of Patent Document 1 described above, it is assumed that, for example, light that has been subjected to optical path conversion by an optical path conversion unit is emitted from a PLC.
  • the light that leaks from the core that is the path of light and propagates through the cladding causes crosstalk between channels. It is basically necessary to avoid such light (hereinafter referred to as stray light) from being converted into an optical path by the optical path conversion unit.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating PLC10A which employs a stray light countermeasure structure as an optical waveguide component which is a well-known photoelectron integrated device (a structure which is not an invention which is publicly known but can be easily conceived by a person skilled in the art). Is.
  • the PLC 10A is configured by covering the upper surface of a substrate (wafer) 1 made of silicon, silicon dioxide or the like with a thin film made of silicon dioxide or the like to form an optical waveguide 2.
  • the optical waveguide 2 is formed by depositing thin films of the underclad 2a, the core 3, and the overclad 2b on the surface of the substrate 1 in this order.
  • the underclad 2a and the overclad 2b can be collectively regarded as a clad covering the core 3.
  • the film thickness of the underclad 2a and the overclad 2b is about 20 ⁇ m
  • the film thickness of the core 3 between them is selected in the range of about 3 to 10 ⁇ m.
  • a plurality of light-shielding portions 5 are provided around the linearly extending portion of the substantially S-shaped core 3 in the vicinity of the optical path conversion unit 4. It is installed side by side. These light-shielding portions 5 are formed by forming a plurality of light-shielding grooves with respect to the overclad 2b of the optical waveguide 2 and then filling each light-shielding groove with a light-shielding material.
  • the optical path conversion unit 4 is formed on the exit side of the core 3 of the optical waveguide 2.
  • each light-shielding portion 5 is arranged on both sides of the above-mentioned linearly extending portion of the core 3 for 4 channels. With such an arrangement, it is possible to prevent the reflected light other than the signal light when the light propagating in the core 3 is reflected by the optical path conversion unit 4 and the optical path is converted.
  • the optical path conversion unit 4 is formed by adhering a metal reflective film such as an aluminum film to a portion to be a mirror surface on the inclined surface of the dedicated inclined groove formed in the optical waveguide 2.
  • a configuration is also conceivable in which a dedicated mirror for removing stray light is provided so that the stray light is emitted into the space, and the stray light is removed from the plane of the optical waveguide in the PLC.
  • the required items are functions that can realize highly efficient optical coupling of the mounted optical element and suppress crosstalk between channels.
  • the present invention has been made to solve such a problem.
  • the technical problem is to provide an optical waveguide component capable of realizing highly efficient optical coupling of optical elements and suppressing crosstalk between channels at the time of hybrid integration, and an accurate and simple manufacturing method thereof. ..
  • one embodiment of the present invention includes an optical waveguide provided on the upper surface of a substrate and including a core and a clad covering the core, and an optical element formed and mounted on a part of the optical waveguide.
  • It is an optical waveguide component including an optical path conversion unit that converts an optical signal into and from the light path between the two, and the optical path conversion unit intersects the emission direction of the optical signal in the core and is in a direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate.
  • the inclined groove formed deeper than the core is provided with an input / output portion having a local portion of the inclined surface on the side of the core as a mirror surface, and the inclined groove is on the side of the opposite inclined surface facing the mirror surface.
  • the offset portion in the horizontal direction of the substrate is provided so as to communicate with the inclined groove, and the offset portion is such that the distance between the mirror surface and the region exceeding the opposed inclined surface on the extension line of the core intersecting the mirror surface is the facing inclined surface. It is characterized in that it is formed so as to be longer than the distance between the area other than the area exceeding the above and the mirror surface.
  • another embodiment of the present invention is provided on the upper surface of the substrate and is formed and mounted on an optical waveguide including a core and a clad covering the core, and a part of the optical waveguide. It is a method of manufacturing an optical waveguide component including an optical path conversion unit that converts an optical path between an optical element and an optical path to input and output the optical path.
  • the optical waveguide intersects with the emission direction of the optical signal in the core of the substrate.
  • the optical path conversion unit is provided so as to form an inclined groove deeper than the core in the direction perpendicular to the horizontal direction and to have an input / output unit having a local portion of the inclined surface on the side of the core in the inclined groove as a mirror surface.
  • a groove is provided on the side of the opposite inclined surface of the inclined groove facing the mirror surface of the optical waveguide, and the offset portion in the horizontal direction of the substrate is formed so as to communicate with the inclined groove. It has an offset portion forming step, and in the offset portion forming step, a region other than a region where the distance between the mirror surface and the region exceeding the facing inclined surface on the extension line of the core intersecting the mirror surface exceeds the facing inclined surface. It is characterized in that the offset portion is formed so as to be longer than the distance between the light and the mirror surface.
  • the present invention according to the above configuration, it is possible to obtain an optical waveguide component capable of realizing highly efficient optical coupling of optical elements and suppressing crosstalk between channels during hybrid integration. Further, by the process of the above method, the optical waveguide component is manufactured accurately and easily.
  • FIG. 2 It is a perspective view which illustrates the PLC which adopted the stray light countermeasure structure as an optical waveguide component which becomes a well-known photoelectron integrated device. It is a perspective view which shows the PLC which adopted the offset structure as the optical waveguide component which becomes the optoelectronic integrated device which concerns on Embodiment 1 of this invention, including PD of the optical element to be mounted. It is an enlarged perspective view which shows the basic structure of the optical path conversion part provided in the PLC shown in FIG. 2 partially broken and seen through. It is a flowchart which showed the process of manufacturing the PLC which concerns on Embodiment 1 step by step.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view showing a state of an optical path conversion portion, which is a main part of a PLC after a reflective film forming step in FIG. 9, by partially breaking and seeing through. It is a characteristic diagram which shows the result of having measured the light receiving intensity of PD at the time of inputting light only to the specific channel of the core of the optical waveguide of PLC which concerns on Embodiment 2.
  • optical waveguide component of the present invention and the method for manufacturing the same will be described in detail with reference to the drawings with reference to some embodiments.
  • FIG. 2 is a perspective view showing PLC10B adopting an offset structure as an optical waveguide component which is an optoelectronic integrated device according to the first embodiment of the present invention, including PD6 of an optical element to be mounted.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view showing the basic structure of the optical path conversion unit 40 provided in the PLC 10B by partially breaking and seeing through.
  • this PLC10B has an additional core 30 for 8 channels as compared with the PLC10A shown in FIG. 1, and has an offset structure in the optical path conversion unit 40 formed in a part of the optical waveguide 20. It is different from the point adopted.
  • a multi-channel surface-type high-speed PD6 which is an optical element in which a plurality of light receiving units R are arranged side by side, is mounted on the optical path conversion unit 40 of the optical waveguide 20, and is configured as an optoelectronic integrated device.
  • the PLC10B itself is configured by covering the upper surface of a substrate (wafer) 1 made of silicon, silicon dioxide, or the like with a thin film of an underclad 20a, a core 30, and an overclad 20b to form an optical waveguide 20.
  • a substrate (wafer) 1 made of silicon, silicon dioxide, or the like
  • the optical path conversion unit 40 is formed on the exit side of the core 30 of the optical waveguide 20.
  • each part of the PLC 10B will be described with the long side direction as the length and the short side direction as the width in the horizontal direction of the substrate 1.
  • an inclined groove 40a is formed in the optical waveguide 20 for forming the optical path conversion unit 40.
  • the optical path conversion unit 40 includes an input / output unit IO in which a local portion of the inclined surface S1 on the core 30 side in the inclined groove 40a is a mirror surface M.
  • the inclined groove 40a intersects the emission direction of the optical signal in the core 30, and is formed deeper than the core 30 with respect to the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1.
  • the inclined groove 40a is provided so that the offset portion 40b in the horizontal direction of the substrate 1 communicates with the inclined groove 40a on the side of the opposed inclined surface S2 facing the local mirror surface M of the inclined surface S1.
  • Eight offset portions 40b are provided corresponding to the eight channels of the core 30.
  • the inclined groove 40a for forming the optical path conversion unit 40 has an inclined surface S1 having a preset angle, and an opposed inclined surface S2 having the same angle facing the inclined surface S1.
  • the angle set here is usually selected from the range of 30 to 60 degrees.
  • a local portion on the core 30 side of the inclined surface S1 intersecting the emission direction of the optical signal in the core 30 of the inclined groove 40a is designated as a mirror surface M, and an optical path conversion is performed by the reflective film 7 formed on the mirror surface M.
  • Such a configuration shows that in the input / output unit IO of the optical path conversion unit 40 formed in the optical waveguide 20, the reflection film 7 is provided only in the local region of the inclined surface S1 that reflects the input / output light. Further, an offset portion 40b is formed on the side of the facing inclined surface S2 facing the mirror surface M so as to communicate with the inclined groove 40a.
  • the distance between the mirror surface M and the region on the extension line of the core 30 intersecting the mirror surface M that exceeds the facing inclined surface S2 is larger than the distance between the mirror surface M and the region other than the region that exceeds the facing inclined surface S2. Is also formed to be long.
  • This specification is for the purpose of enabling the formation of the reflective film 7 with high accuracy and simplicity by forming the offset portion 40b, as will be described later.
  • the groove width Wb in the direction orthogonal to the extension line of the core 30 intersecting the mirror surface M of the offset portion 40b is set to be at least twice the mode field of the light propagating through the core 30 projected on the mirror surface M.
  • the reflective film 7 formed on the mirror surface M is more than twice as large as the mode field of the light propagating on the core 30 projected on the mirror surface M in the horizontal direction and the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1.
  • the inclined groove 40a is filled with a transparent resin in the infrared region. The distance specified for the formation of the offset portion 40b, the groove width Wb of the offset portion 40b, the size of the reflective film 7, and the resin filled in the inclined groove 40a facilitate the formation of the reflective film 7 with high accuracy and stray light. It is effective to take sufficient measures.
  • the optical signal input to the core 30 is bounced up by the reflective film 7 of the mirror surface M of the input / output unit IO in the optical path conversion unit 40, and then incident on the PD6. Therefore, in PD6, if the crosstalk between channels is obtained based on the detection result of the light receiving intensity, the performance of the stray light countermeasure by the offset structure can be evaluated.
  • the evaluation result is that in the case of PLC10B, by inputting and outputting the optical signal, the stray light is not reflected by the reflecting film 7 on the mirror surface M, but only the optical signal is reflected by the reflecting film 7 on the mirror surface M, and the stray light is emitted. It was shown that crosstalk can be suppressed. A specific example of this will be described later.
  • a mirror surface M having an angle of 45 degrees is formed by the optical path conversion unit 40 in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 with respect to the optical waveguide 20 on the upper surface of the substrate 1 of the PLC 10B, and propagates through the optical waveguide 20. It is assumed that the light to be emitted is bounced up by the mirror surface M. In this case, the distance between the beam center and the end of the mirror surface M in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 of the overclad 20b is exactly 20 ⁇ m. In order to efficiently reflect this beam, attention is paid to the beam diameter at that time regarding the size of the optical waveguide 20 for forming the reflective film 7 on the mirror surface M when viewed from the cross-sectional direction.
  • This beam diameter indicates the total width that is 1 / e 2 of the beam intensity distribution when a Gaussian beam is assumed. Therefore, it is desirable that the size of the reflective film 7 is at least twice the width and height of the substrate 1 in the horizontal direction and in the direction perpendicular to the horizontal direction with respect to the beam diameter.
  • the beam diameter is about 10 ⁇ m, so the guideline for the width and height of the reflective film 7 is 20 ⁇ m or more.
  • This beam diameter is nothing but indicating a mode field in the horizontal direction and the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 of the light propagating through the core 30 described above.
  • a method of obliquely applying vapor deposition, sputtering, or the like to the inclined surface S1 having the mirror surface M of the inclined groove 40a can be mentioned.
  • the region where the reflective film 7 is required is a region of several tens of ⁇ m, but it is necessary to allow an error of about 10 ⁇ m in the work of mounting the shielding mask. Therefore, it is necessary to increase the transmission region of the shielding mask, and as a result, the reflection region becomes wide, so that stray light is easily reflected by the reflection film 7. In such cases, crosstalk occurs.
  • the optical conversion unit 40 is devised to have an offset structure. That is, in the light conversion unit 40, the local portion of the inclined groove 40a on the core 30 side of the inclined surface S1 is a mirror surface M, and the reflective film 7 is formed only on the mirror surface M. Further, an offset portion 40b communicating with the inclined groove 40a is formed on the side of the facing inclined surface S2 facing the mirror surface M. In this way, if the offset portion 40b communicating with the inclined groove 40a is present, the reflective film 7 can be easily formed.
  • the offset portion 40b serves as a passage for metal gas when the reflective film 7 is adhered, and the reflective film 7 is difficult to form.
  • the reflective film 7 can be formed only on the mirror surface M facing the offset portion 40b.
  • the reflective film 7 is hardly formed on the opposed inclined surface S2.
  • the step of removing the excess reflective film 7 from the upper surface direction of the substrate 1 of the PLC 10B by milling, etching, etc. is not an additional step because it is a step that originally exists when the film is deposited diagonally.
  • the reflective film 7 can be formed with high accuracy only in a necessary region without requiring a complicated process such as installing a shielding mask.
  • both the inclined groove 40a and the dedicated groove for the offset portion 40b are provided in the optical waveguide 20 as in the PLC10B, the efficiency of the etching rate can be improved.
  • the reflective film 7 can be accurately formed on the local mirror surface M of the inclined surface S1. It is desirable that the groove width Wb of the offset portion 40b is equal to or larger than the width of the reflective film 7 and is at least twice the mode field of the light propagating through the core 30 projected on the mirror surface M as described above.
  • the depth of the inclined groove 40a in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 and the depth D of the groove of the offset portion 40b may be substantially the same, and it is desirable that the height is equal to or higher than the set height of the reflective film 7. .. Further, it is desirable that the groove width Wa of the inclined groove 40a is larger than the depth of the mirror surface M in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1.
  • a specific example of the groove length Lb of the offset portion 40b shown in FIG. 3 will be described later together with the groove length La of the inclined groove 40a.
  • the region for forming the reflection film 7 on the mirror surface M can be easily accurately determined. It is possible to limit it well. As a result, when the optical element is hybrid-integrated in the optical waveguide 20 provided with the optical path conversion unit 40 having the reflective film 7, the input / output of the optical signal between the PLC 10B and the optical element can be optically coupled with low crosstalk.
  • the manufacturing method of the PLC10B in the case where the optical waveguide 20 formed on the upper surface of the substrate 1 made of quartz-based PLC10B silicon is improved.
  • the size of the optical waveguide 20 is 5 mm in length indicating the directions of the groove widths Wa and Wb, 10 mm in width indicating the direction of the groove length Lb, and the diameter of the core 30 is 3.5 ⁇ m.
  • the film thickness of the overclad 20b seen from the upper surface of the optical waveguide 20 of the core 30 is 16.5 ⁇ m
  • the film thickness of the underclad 20a on the lower surface of the core 30 is 20 ⁇ m.
  • the difference in refractive index between the core 30, the underclad 20a and the overclad 20b is set to 2.5%. It should be noted that the whole is appropriately referred to as a chip regardless of the manufacturing process of PLC10B.
  • the optical input of the PLC 10B is performed from the core 30 of the end face of the optical waveguide 20 on one short side of the chip, and the optical path conversion unit 40 is close to the end face of the optical waveguide 20 on the other short side of the chip.
  • the core 30 is provided at a pitch of 250 ⁇ m for 8 channels, and has a substantially S-shaped waveguide structure between the optical input unit and the optical path conversion unit 40, respectively.
  • the vicinity of the optical path conversion portion 40 of the core 30 is a portion extending linearly.
  • the process of forming the optical waveguide 20 on the upper surface of the substrate 1 is not a feature of the present invention as well as various well-known techniques can be applied, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the process of manufacturing the PLC 10B according to the first embodiment step by step.
  • step S401 the design process (step S401) of the optical path conversion unit / offset unit is carried out.
  • this step in addition to setting the light mode field, mirror angle, groove length La, groove width Wa, etc. for making the inclined groove 40b of the optical path conversion unit 40 function as a mirror, a reflective film 7 is formed on the mirror surface M. Determine the tilted installation angle.
  • the groove width Wb, the groove length Lb, the depth D, etc. at the time of forming the offset portion 40b are determined.
  • step S402 the process of forming the optical path conversion unit / offset unit (step S402) is performed.
  • an inclined groove 40a for forming the optical path conversion unit 40 is formed in the optical waveguide 20 according to the design contents. That is, when the optical path conversion unit 40 is formed, the inclined surface S1 and the opposed inclined surface intersect with the emission direction of the optical signal in the core 30 and are deeper than the core 30 in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1.
  • An inclined groove 40a having S2 is formed.
  • the optical path conversion unit 40 is provided with an input / output unit IO having the local portion of the inclined surface S1 on the core 30 side in the inclined groove 40a as the mirror surface M.
  • the angle of the inclined surface S1 with respect to the horizontal plane defined in the horizontal direction of the substrate 1 may be set as the mirror angle, and here, the mirror surface M having an angle of 45 degrees is formed.
  • the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-42515 is applied to the formation of the inclined groove 40a having the inclined surface S1 and the opposed inclined surface S2 so that the depth becomes deeper than the core 30 by dry etching.
  • the formation of the inclined surface S1 and the opposed inclined surface S2 of the inclined groove 40a does not directly contribute to the action and effect of the present invention, but if it is manufactured by dry etching, a mirror layout with high accuracy and a high degree of freedom is possible. It becomes.
  • the inclined groove 40a has a groove width Wa.
  • an offset portion 40b is formed with respect to the optical waveguide 20 so as to communicate with the inclined groove 40a.
  • a dedicated groove is provided on the side of the inclined groove 40a facing the facing inclined surface S2 facing the mirror surface M so that this groove becomes the offset portion 40b in the horizontal direction of the substrate 1.
  • the groove of the offset portion 40b is provided so that the groove length Lb is larger than the groove width Wb in the region on the extension line of the core 30.
  • the offset portion 40b includes a region other than the region where the distance between the mirror surface M and the region on the extension line of the core 30 intersecting the mirror surface M exceeds the facing inclined surface S2 and the mirror surface M and the mirror surface M. It is formed so as to be longer than the distance from.
  • the groove width Wb in the direction orthogonal to the extension line of the core 30 intersecting the mirror surface M of the offset portion 40b is set to be at least twice the mode field of the light propagating through the core 30 projected on the mirror surface M.
  • the groove width Wa of the inclined groove 40a was set to 2000 ⁇ m, and the groove width Wb of the offset portion 40b in the same direction was set to 25 ⁇ m. Further, the groove length Lb of the offset portion 40b on the extension line of the core 30 was set to 250 ⁇ m, and the groove length La of the inclined groove 40a in the same direction was set to 50 ⁇ m.
  • the optical path conversion unit 40a and the offset unit 40b are generally formed at the same time, but they can also be formed separately.
  • the reflective film forming step (step S403) is carried out.
  • the angle formed by the input / output direction of the optical signal in the input / output unit IO of the core 30 intersecting the mirror surface M and the horizontal plane defined in the horizontal direction of the substrate 1 is used as a reference.
  • the reflective film 7 is formed with respect to the inclined surface S1 by targeting the mirror surface M through the offset portion 40b from that angle.
  • the chip may be tilted to such an angle, the tilted installation angle may be maintained, and the reflective film 7 may be formed with respect to the tilted surface S1 through the offset portion 40b.
  • a metal such as gold or aluminum is adhered to the inclined surface S1 through the offset portion 40b from the direction of the set angle by vapor deposition, sputtering, or the like to form the reflective film 7 on the mirror surface M.
  • the reflective film 7 is formed to function as a mirror for optical path conversion of the beams entering and exiting at the input / output unit IO on the inclined surface S1 side of the core 30.
  • the reflective film 7 is formed on the inclined surface S1 having an angle of 45 degrees.
  • a setting in which the chip is tilted with respect to the vapor deposition source or the sputtering target at an angle of 8 degrees in the groove depth D direction, which is a direction perpendicular to the horizontal plane of the substrate 1, can be exemplified.
  • the reflective film 7 is formed on the inclined surface S1 through the offset portion 4b from the direction of the inclined angle of 8 degrees on the short side of the chip, the reflection film 7 is reflected only at a depth shallower than the core 30 in the other regions.
  • the film 7 is formed.
  • the surface of the optical waveguide 20 was scraped by milling the chip from the direction of the upper surface perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 with an Ar beam, and formed in the regions of the inclined surface S1 and the opposed inclined surface S2 of the inclined groove 40a. The excess portion of the reflective film 7 is removed.
  • FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the state of the optical path conversion unit 40, which is the main part of the PLC 10B after the reflective film forming step (step S403) in FIG. 4, by partially breaking and seeing through.
  • the reflective film forming step step S403
  • an extra portion of the reflective film 7 remains in the upper region of the inclined surface S1.
  • this angle ⁇ is the inclined installation angle described above, it can be regarded as indicating the adhesion direction V of the reflective film 7.
  • the reflective film 7 when the reflective film 7 is formed, it may be formed on the facing inclined surface S2, but it is hardly formed in practice. Even if a thin film is formed, the excess portion can be sufficiently removed by carrying out the finishing step described later.
  • a finishing step is performed after the reflective film 7 is formed on the inclined surface S1 of the inclined groove 40a.
  • the surface of the optical waveguide 20 is scraped from the direction of the upper surface of the chip, and the excess portion of the reflective film 7 formed on the surface of the inclined groove 40a is removed.
  • most of the extra portion of the reflective film 7 exists in the upper region of the inclined surface S1.
  • the reflective film 7 has a width and height of at least twice the horizontal direction of the substrate 1 and the mode field in the direction perpendicular to the horizontal direction of the light propagating through the core 30 projected on the mirror surface M.
  • step S404 the inclined groove 40a after the formation of the reflective film 7 is filled with a transparent resin in the infrared region.
  • the center of the beam emitted from the optical path conversion unit 40 in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate 1 and the light receiving center of the PD6 are aligned. Arranged to match. Further, the PD6 is mounted on the optical path conversion unit 40 of the PLC 10B so that the height of 5 ⁇ m is the light receiving surface of the light receiving unit R of the PD6 with reference to the upper surface of the overclad 20b.
  • the resin filled in the inclined groove 40a in the resin filling step (step S404) plays a role of fixing the PD6.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the result of measuring the light receiving intensity of PD6 when light is input only to a specific channel 5 of the core 30 of the optical waveguide 20 of the PLC 10B for each channel.
  • the light receiving intensity when light having a wavelength of 1.55 ⁇ m is input only to the channel 5 of the core 30 is as high as 38 dBm or more as compared with the light receiving strength of the other channels. You can see that. It is considered that this is a result of being able to easily form the reflective film 7 only in the required region of the inclined surface S1 as in the PLC10B according to the first embodiment. With such a configuration, stray light reflected by the reflective film 7 of the optical path conversion unit 40 toward the upper surface of the substrate 1 can be suppressed.
  • the inclined groove 40a is filled with the transparent resin, the in-plane stray light of the optical waveguide 20 in the horizontal direction passes through the inclined groove 40a without being reflected on the upper surface side of the substrate 1. As a result, it becomes possible to suppress crosstalk between PLC10B and PD6.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the result of measuring the light receiving intensity of PD6 when light is input only to a specific channel 5 of the core 30 of the PLC optical waveguide 20 according to the comparative example for each channel.
  • the optical waveguide component according to the first embodiment can realize highly efficient optical coupling of optical elements and suppress crosstalk between channels at the time of hybrid integration. Further, in the manufacturing method, an optical waveguide component having such performance can be manufactured accurately and easily.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a PLC10C adopting an offset structure as an optical waveguide component which is an optoelectronic integrated device according to a second embodiment of the present invention, including a PD6'of an optical element to be mounted.
  • the same reference reference numerals are given to the same components as the PLC10B according to the first embodiment to simplify the description, and mainly different parts will be described.
  • the PLC10C according to the second embodiment is different from the PLC10B according to the first embodiment in the detailed structure of the optical path conversion unit 40'. That is, the offset portion 40b'of the optical path conversion portion 40'is formed so as to lack a wall surface on the side of the facing inclined surface S2 on the extension line of the core 30 intersecting the mirror surface M.
  • the end face side of the short side near the optical path conversion unit 40'of the chip of the PLC10C is a cut surface C.
  • the core 30 existing on the end surface of the short side of the optical waveguide 20'opposing the cut surface C is used for inputting light. Therefore, the size of the PLC10C chip in the long side direction is slightly larger than that of the PLC10B chip in anticipation of the cut portion in advance.
  • the optical path conversion unit 40' is formed on the exit side of the core 30 of the optical waveguide 20'.
  • the PD6'mounted on the optical path conversion unit 40' has a different light receiving diameter as compared with the PD6.
  • the other component configurations and the setting requirements for those components are the same as in the case of PLC10B.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the process of manufacturing the PLC 10C according to the second embodiment step by step.
  • step S901 of the optical path conversion unit / offset unit is carried out as in the case of the first embodiment.
  • various settings are made to make the inclined groove 40b of the optical path conversion portion function as a mirror, and the size at the time of forming the offset portion is determined.
  • the inclined installation angle when forming the reflective film 7 on the mirror surface M becomes unnecessary. This will be explained later.
  • step S902 the process of forming the optical path conversion unit / offset unit (step S902) is performed.
  • the inclined groove 40a for forming the optical path conversion portion is formed in the optical waveguide according to the design contents.
  • the structural requirements at the time of forming the optical path conversion unit are the same as in the case of PLC10B, and it is assumed that the mirror surface M having an angle of 45 degrees is formed here as well.
  • an offset portion is formed with respect to the optical waveguide so as to communicate with the inclined groove 40a.
  • the structural requirements for forming the offset portion are the same as in the case of PLC10B.
  • the step of forming the optical path conversion portion / offset portion includes a cutting step of cutting the chip after forming the offset portion in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate.
  • the chip is cut by dicing, cleavage, etc. in the direction perpendicular to the horizontal direction of the substrate when viewed from the surface of the PLC10C.
  • the offset portion 40b' is formed so as to lack the wall surface on the side of the facing inclined surface S2 on the extension line of the core 30.
  • the optical path conversion section 40'in which the substrate 1', the optical waveguide 20', and the offset section 40b'shown in FIG. 8 are formed is manufactured by carrying out the cutting step.
  • the cut surface C of the offset portion 40b'in the cutting step is used as a reference, and the mirror surface M is targeted from the cut surface C through the offset portion 40b'to the inclined surface S1.
  • the reflective film 7 is formed. Specifically, a metal such as gold or aluminum is adhered to the inclined surface S1 through the offset portion 40b'from the direction perpendicular to the cut surface C by vapor deposition, sputtering or the like, and the reflective film 7 is formed on the mirror surface M. To do.
  • the cut surface C is in the direction perpendicular to the horizontal plane of the substrate 1'and the offset portion 40b' is exposed, it is not necessary to incline the chip.
  • the reflective film 7 is also formed so as to function as a mirror for optical path conversion of the beam input / output in the input / output unit IO on the inclined surface S1 side of the core 30.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view showing a state of the optical path conversion unit 40', which is a main part of the PLC 10C after the above-mentioned reflection film forming step (step S903), partially broken and seen through.
  • a groove of the offset portion 40b'that lacks the wall surface is formed on the side of the opposed inclined surface S2 on the extension line of the core 30, and the adhesion direction of the reflective film 7 is formed through these offset portions 40b'. It shows a state in which a metal is adhered to the inclined surface S1 at V. As a result, the reflective film 7 is formed only on the inclined surface S1 facing the offset portion 40b'.
  • step S903 it is preferable to carry out the finishing step after forming the reflective film 7 on the inclined surface S1 of the inclined groove 40a.
  • the finishing step the excess portion of the reflective film 7 formed on the surface of the inclined groove 40a is scraped off from the direction of the upper surface of the chip. Since the offset portion 40b'which does not have a wall surface on the extension line of the core 30 serves as a highly efficient loophole for the metal gas for forming the reflective film 7 on the opposed inclined surface S2 where the offset portion 40b'exists, the reflective film 7 Is more difficult to form.
  • the reflective film 7 has a width and height of the light propagating through the core 30 projected on the mirror surface M, which is at least twice the width and height of the mode field in the horizontal direction and the direction perpendicular to the substrate 1'.
  • step S904 the inclined groove 40a after the formation of the reflective film 7 is filled with a transparent resin in the infrared region.
  • the resin filled in the inclined groove 40a in the resin filling step (step S904) plays a role of fixing PD6'.
  • FIG. 11 is a characteristic diagram showing the result of measuring the light receiving intensity of PD6'when light is input only to a specific channel 5 of the core 30 of the optical waveguide 20'of PLC10C for each channel.
  • the light receiving intensity when light having a wavelength of 1.55 ⁇ m is input only to the channel 5 of the core 30 is as high as 40 dBm or more as compared with the light receiving strength of the other channels. You can see that there is. It is considered that this is a result of being able to easily form the reflective film 7 only in the required region of the inclined surface S1, as in the case of the PLC 10B according to the first embodiment. With such a configuration, stray light reflected in the upper surface direction of the substrate 1'by the reflective film 7 of the optical path conversion unit 40' can be suppressed.
  • the inclined groove 40a is filled with the transparent resin, the stray light in the horizontal direction of the optical waveguide 20'passes through the inclined groove 40a without being reflected on the upper surface of the substrate 1'. To do. As a result, it becomes possible to suppress crosstalk between PLC10C and PD6'.
  • the reflective film 7 was not adhered to the facing inclined surface S2 of the inclined groove 40a from the observation result. Therefore, for example, in the PLC10C, the cross is higher because the extra portion of the reflective film 7 is eliminated than in the PLC10B according to the first embodiment in which a slight extra portion of the reflective film 7 may remain in the upper region of the inclined surface S1. It is considered to have the effect of suppressing talk. That is, by adopting an offset structure such as the PLC10C according to the second embodiment and using the manufactured optical waveguide component having the optical path conversion unit 40', it is possible to provide an optical device having a lower crosstalk characteristic which has never been seen before.
  • optical waveguide component according to the second embodiment highly efficient optical coupling of optical elements can be realized and crosstalk between channels can be suppressed at the time of hybrid integration. Further, in the manufacturing method, an optical waveguide component having such performance can be manufactured accurately and easily.
  • step S902 of FIG. 9 can be replaced with the step of forming the optical path conversion unit / offset portion of FIG. 4 according to the first embodiment (step S402).
  • step S402 in the design process (step S402) of the optical path conversion unit / offset unit, it is not necessary to determine the inclined installation angle when forming the reflective film 7 on the mirror surface M.
  • the reflective film forming step (step S402) the reflective film 7 is formed on the mirror surface M through the offset portion 40b'with reference to the cut surface C.
  • the PLC10C according to the second embodiment can be manufactured instead of the PLC10B according to the first embodiment. ..
  • 1,1'Substrate (wafer) 2 20, 20'Optical waveguide 2a, 20a Underclad 2b, 20b Overclad 3,30 Core 4,40,40' Optical path conversion part 40a Inclined groove 40b, 40b'Offset part 5 Shading part 6,6' PD 7 Reflective film 10A, 10B, 10C PLC C Cutting surface D Depth IO Input / output section La, Lb Groove length M Mirror surface S1 Inclined surface S2 Opposing inclined surface V Adhesion direction Wa, Wb Groove width ⁇ Angle

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Abstract

ハイブリッド集積に際して、光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制し得る光導波路部品を提供する。オフセット構造を採用した光導波路部品のPLCは、光素子が搭載される光路変換部(40)の傾斜溝(40a)におけるコア(30)の側の傾斜面(S1)の局部をミラー面(M)とする入出力部(IO)を備える。傾斜溝(40a)は、コア(30)における光信号の出射方向と交わり、基板の水平方向と垂直な方向に対してコア(30)よりも深く形成されている。傾斜溝(40a)には、傾斜面(S1)の局部のミラー面(M)と対向する対向傾斜面(S2)の側に基板の水平方向におけるオフセット部(40b)が傾斜溝(40a)に連通するように設けられる。オフセット部(40b)を通してミラー面(M)に反射膜(7)を被着させると、反射膜(7)を精度良く簡便に形成できる。

Description

光導波路部品及びその製造方法
 本発明は、平面光波回路(Planar Lightwave Circuit:以下、PLCと表記する)等を用いた光導波路部品に関し、詳しくは、光素子の実装に好適な光路変換部を備え、光通信システムに応用可能な光導波路部品及びその製造方法に関する。
 近年、光ファイバ伝送技術の普及に伴い、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められている。その一つとして、光導波路部品としての石英系のPLCが知られている。PLCは、低損失、高信頼性、高い設計自由度といった優れた特徴を有する導波路型光デバイスである。実際に、光通信伝送端における伝送装置には、合分波器、分岐・結合器等の機能を集積したPLCが搭載されている。
 また、伝送装置内には、PLC以外の光デバイスとして、光と電気信号とを変換するフォトダイオード(Photo Diode:以下、PDと表記する)、レーザーダイオード(Laser Diode:以下、LDと表記する)等の光素子も搭載されている。さらに、通信容量の拡大に向けて、光信号の処理を行うPLC等の光導波路と、光電変換を行うPD等の光デバイスと、を集積した高機能な光電子集積型デバイスが求められている。
 このような光電子集積型デバイスのプラットフォームとして、PLCは有望である。その周知技術には、PD及びPLCのチップをハイブリッドに集積した「光導波路部品およびその作製方法」(特許文献1参照)が挙げられる。
特開2005-70365号公報
 この特許文献1では、光導波路の一部の領域に光路変換部としての45度ミラーを設け、その光導波路上にPDを実装している。これにより、光導波路を伝搬する光を45度ミラーで垂直に光路変換し、PDとの光結合を行う技術を開示している。
 こうしたPLC上に光結合用の光路変換部、PD等の光素子を実装する光電子集積型デバイスでは、小型化、回路設計の自由度の面で利点がある。さらに、近年では、通信容量を一層拡大させるため、光信号の合分波機能を持たせたPLCにおいて、アレイ化した複数の光素子を低損失となるように結合し、多チャネル(ch)化し得る機能が光電子集積型デバイスに求められている。
 上述した特許文献1の光電子集積型デバイスとなる光導波路部品において、例えばPLCから光路変換部で光路変換した光を出射する場合を仮定する。この場合、光の通り路となるコアから漏れてクラッドを伝搬する光がチャネル間クロストークを引き起こす。こうした光(以下、迷光と表記する)は、基本的に光路変換部で光路変換されることを避ける必要がある。
 そこで、迷光を対策するための技術も考慮されている。例えば、光路変換部付近のPLCにおける光導波路の表面に信号光以外の反射光を妨げる遮光板を設ける場合が挙げられる。また、図1は、周知の光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としての迷光対策構造を採用したPLC10Aを例示した斜視図(公然周知に係る発明でないが、当業者が容易に着想し得る構造)である。
 図1を参照すれば、PLC10Aは、シリコン、二酸化シリコン等による基板(ウェハ)1の上面を、二酸化シリコン等による薄膜で覆って光導波路2を形成して構成される。光導波路2は、基板1の表面上にアンダークラッド2a、コア3、及びオーバークラッド2bの薄膜を、この順で堆積して形成される。光導波路2において、アンダークラッド2a及びオーバークラッド2bは、合わせてコア3を覆うクラッドとみなすことができる。汎用例として、アンダークラッド2a及びオーバークラッド2bの膜厚を約20μmとした場合、それらの間のコア3の膜厚は、約3~10μmの範囲で選定する。
 このPLC10Aでは、さらに、迷光対策構造として、光路変換部4付近における略S字型のコア3の直線状に延びる部分の周囲に対し、複数(図1中では総計5個)の遮光部5を並設している。これらの遮光部5は、複数の遮光溝を光導波路2のオーバークラッド2bに対して形成した後、各遮光溝内に遮光材を充填して形成される。図1に示すPLC10Aでは、手前側に示される短辺の端面をコア3の光入力用とした場合、光導波路2のコア3の出射側に光路変換部4が形成される。
 細部構成を説明すれば、図1の迷光対策構造の場合には、各遮光部5は、4チャネル分のコア3の上述した直線状に延びる部分の両側にそれぞれ配置されている。このような配置により、コア3を伝播する光が光路変換部4で反射されて光路変換される際の信号光以外の反射光を妨げることができる。因みに、光路変換部4は、光導波路2に形成された専用の傾斜溝の傾斜面におけるミラー面とする箇所に対し、アルミニウム膜等の金属の反射膜を被着することによって、形成される。
 ところが、このような迷光対策構造の場合、遮光部5を作成するためには、別途に専用の遮光溝を設け、遮光溝に遮光材を充填する必要がある。このため、製造プロセス上、煩雑な工程になることを回避できない上、そのためのスペース確保が必要となってしまう。こうした構成によれば、光電子集積型デバイスに要求される小型化、実装の簡便化を困難にしてしまう。
 さらに、別例として、迷光除去用の専用のミラーを設けて迷光を空間に出射するようにし、迷光をPLCにおける光導波路の面内から除去する構成も考えられる。
 しかしながら、係る構成を適用すると、空間に出射された迷光が信号光に混合する可能性があるため、基本的にクロストークの発生を回避するための好適な手法とは云えない。
 要するに、周知の光導波路部品において、PLCをプラットフォームとした光素子とのハイブリッド集積を行う場合、現状では、要求される事項の具現化が困難になっている。その要求される事項とは、実装される光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制できる機能である。
 本発明は、このような問題点を解決すべくなされたものである。その技術的課題は、ハイブリッド集積に際して、光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制し得る光導波路部品及びその精度良く簡便な製造方法を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため、本発明の一実施態様は、基板の上面に設けられ、コア及び当該コアを覆うクラッドを含む光導波路と、光導波路の一部に形成され、実装される光素子との間で光信号を光路変換して入出力する光路変換部と、を備える光導波路部品であって、光路変換部は、コアにおける光信号の出射方向と交わり、基板の水平方向と垂直な方向に対して当該コアよりも深く形成された傾斜溝における当該コアの側の傾斜面の局部をミラー面とする入出力部を備え、傾斜溝には、ミラー面と対向する対向傾斜面の側に基板の水平方向におけるオフセット部が傾斜溝に連通するように設けられ、オフセット部は、ミラー面と交わるコアの延長線上の対向傾斜面を超える領域と当該ミラー面との距離が、当該対向傾斜面を超える領域以外の領域と当該ミラー面との距離よりも長くなるように形成されたことを特徴とする。
 また、上記目的を達成するため、本発明の他の実施態様は、基板の上面に設けられ、コア及び当該コアを覆うクラッドを含む光導波路と、光導波路の一部に形成され、実装される光素子との間で光信号を光路変換して入出力する光路変換部と、を備える光導波路部品の製造方法であって、光導波路に対し、コアにおける光信号の出射方向と交わり、基板の水平方向と垂直な方向に対して当該コアよりも深く傾斜溝を形成し、当該傾斜溝における当該コアの側の傾斜面の局部をミラー面とする入出力部を備えるように、光路変換部を形成する光路変換部形成工程と、光導波路に対し、傾斜溝のミラー面と対向する対向傾斜面の側に溝を設け、基板の水平方向におけるオフセット部を当該傾斜溝に連通するように形成するオフセット部形成工程と、を有し、オフセット部形成工程では、ミラー面と交わるコアの延長線上の対向傾斜面を超える領域と当該ミラー面との距離が、当該対向傾斜面を超える領域以外の領域と当該ミラー面との距離よりも長くなるように、当該オフセット部を形成することを特徴とする。
 本発明によれば、上記構成により、ハイブリッド集積に際して、光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制し得る光導波路部品が得られる。また、上記方法のプロセスにより、係る光導波路部品が精度良く簡便に作製される。
周知の光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としての迷光対策構造を採用したPLCを例示した斜視図である。 本発明の実施形態1に係る光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としてのオフセット構造を採用したPLCを、実装される光素子のPDを含めて示す斜視図である。 図2に示すPLCに備えられる光路変換部の基本構造を一部破断・透視して示す拡大斜視図である。 実施形態1に係るPLCを製造する工程を段階別に示したフローチャートである。 図4中の反射膜形成工程の後のPLCの要部となる光路変換部の様子を一部破断・透視して示した拡大斜視図である。 実施形態1に係るPLCの光導波路のコアの特定のチャネルにのみ、光を入力した際のPDの受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。 比較例に係るPLCの光導波路のコアの特定のチャネルにのみ、光を入力した際のPDの受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。 本発明の実施形態2に係る光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としてのオフセット構造を採用したPLCを、実装される光素子のPDを含めて示す斜視図である。 実施形態2に係るPLCを製造する工程を段階別に示したフローチャートである。 図9中の反射膜形成工程の後のPLCの要部となる光路変換部の様子を一部破断・透視して示した拡大斜視図である。 実施形態2に係るPLCの光導波路のコアの特定のチャネルにのみ、光を入力した際のPDの受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。
 以下、本発明の光導波路部品及びその製造方法について、幾つかの実施形態を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。
(実施形態1)
 図2は、本発明の実施形態1に係る光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としてのオフセット構造を採用したPLC10Bを、実装される光素子のPD6を含めて示す斜視図である。また、図3は、このPLC10Bに備えられる光路変換部40の基本構造を一部破断・透視して示す拡大斜視図である。
 図2を参照すれば、このPLC10Bは、図1に示したPLC10Aと比べ、コア30を8チャネル分として増設した点と、光導波路20の一部に形成される光路変換部40にオフセット構造を採用した点と、が相違している。この上で、複数の受光部Rが並設された光素子である複数チャネルの面型の高速PD6が光導波路20の光路変換部40に搭載され、光電子集積型デバイスとして構成される。
 PLC10B自体は、シリコン、二酸化シリコン等による基板(ウェハ)1の上面を、アンダークラッド20a、コア30、及びオーバークラッド20bの薄膜で覆い、光導波路20を形成して構成される。図2に示すPLC10Bについても、手前側の短辺の端面をコア30の光の入力用とした場合、光導波路20のコア30の出射側に光路変換部40が形成される。尚、以下はPLC10Bの各部について、基板1の水平方向において、長辺の方向を長さ、短辺の方向を幅として説明する。
 さらに、図3を参照すれば、光導波路20には、光路変換部40の形成用に傾斜溝40aが形成されている。光路変換部40は、傾斜溝40aにおけるコア30の側の傾斜面S1の局部をミラー面Mとする入出力部IOを備える。ここで、傾斜溝40aは、コア30における光信号の出射方向と交わり、基板1の水平方向と垂直な方向に対してコア30よりも深く形成されている。また、傾斜溝40aには、傾斜面S1の局部のミラー面Mと対向する対向傾斜面S2の側に基板1の水平方向におけるオフセット部40bが傾斜溝40aに連通するように設けられている。このオフセット部40bは、コア30の8チャネル分に対応して8個分設けられる。
 即ち、PLC10Bでは、基板1の水平方向を基準として、光路変換部40の形成用の傾斜溝40aが予め設定された角度の傾斜面S1と、これに対向する同角度の対向傾斜面S2と、を有する。ここで設定される角度は、通常30~60度の範囲から選定される。傾斜溝40aのコア30における光信号の出射方向と交わる傾斜面S1のコア30の側の局部をミラー面Mとし、このミラー面Mに形成された反射膜7で光路変換を行う。係る構成は、光導波路20に形成される光路変換部40の入出力部IOにおいて、入出力光を反射する傾斜面S1の局部の領域にのみ、反射膜7が設けられることを示す。また、ミラー面Mと対向する対向傾斜面S2の側には、オフセット部40bが傾斜溝40aと連通して形成されている。
 オフセット部40bは、ミラー面Mと交わるコア30の延長線上の対向傾斜面S2を超える領域とミラー面Mとの距離が、対向傾斜面S2を超える領域以外の領域とミラー面Mとの距離よりも長くなるように形成されている。この規定は、後文で説明するように、オフセット部40bの形成により、反射膜7の形成を精度良く簡便に可能とするためである。因みに、オフセット部40bのミラー面Mと交わるコア30の延長線と直交する方向の溝幅Wbは、ミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光のモードフィールドの2倍以上とされる。
 加えて、ミラー面Mに形成される反射膜7は、ミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光の、基板1の水平方向及び水平方向と垂直な方向のモードフィールドの2倍以上の幅及び高さを有する。このような構成上の設定を満たした上、傾斜溝40aには、赤外領域で透明な樹脂が充填される。オフセット部40bの形成用に規定される距離、オフセット部40bの溝幅Wb、反射膜7のサイズ、及び傾斜溝40aに充填される樹脂は、反射膜7の形成を精度良く容易にし、且つ迷光対策を充分とするために有効となる。
 係る構成の光導波路部品としてのPLC10Bでは、コア30に入力された光信号が光路変換部40における入出力部IOのミラー面Mの反射膜7で跳ね上げられた後、PD6に入射される。そこで、PD6において、受光強度の検出結果に基づいて、チャネル間のクロストークを求めれば、オフセット構造による迷光対策の性能を評価できる。評価結果は、PLC10Bの場合、光信号の入出力を行うことで、迷光がミラー面Mの反射膜7で反射されることなく、光信号のみがミラー面Mの反射膜7で反射され、迷光によるクロストークを抑制できることを示した。この具体例は、後文で説明する。
 一例として、PLC10Bの基板1の上面の光導波路20に対し、基板1の水平方向と垂直な方向に光路変換部40で光路変換する角度45度のミラー面Mを形成し、光導波路20を伝搬する光をミラー面Mで跳ね上げたと想定する。この場合、オーバークラッド20bの基板1の水平方向と垂直な方向におけるビーム中心とミラー面Mの端との距離が丁度20μmとなる。このビームを効率的に反射させるため、ミラー面Mに反射膜7を形成するための光導波路20の断面方向から見たサイズについて、その際のビーム径に着目する。このビーム径は、ガウシアンビームを想定した際、ビーム強度分布の1/e2の強度となる全幅を示す。そこで、係るビーム径に対し、反射膜7のサイズとして、基板1の水平方向及び水平方向と垂直な方向でその2倍以上の幅及び高さとすることが望ましい。
 一般に、ビーム径は10μm程度であるから、反射膜7の幅及び高さの目安は20μm以上となる。このビーム径は、上述したコア30を伝搬する光の基板1の水平方向とそれと垂直な方向とにおけるモードフィールドを示すことに他ならない。通常、傾斜溝40aのミラー面Mに反射膜7を形成するためには、傾斜溝40aのミラー面Mを有する傾斜面S1に対して、斜めに蒸着、スパッタリング等を適用する手法が挙げられる。
 さらに、反射領域のみに反射膜7を設けるためには、蒸着、スパッタリング等を適用する際に、不要な領域をカバーする遮蔽マスクを設置した上で、反射膜7を形成する必要がある。反射膜7が必要な領域は、上述したように数10μmの領域であるが、遮蔽マスクを搭載する作業の誤差も10μm程度を見込む必要がある。このため、遮蔽マスクの透過領域を大きくする必要があり、その結果として、反射領域が広くなることにより、迷光が反射膜7で反射され易くなってしまう。こうした場合には、クロストークが発生する。
 また、遮蔽マスクを設置する作業自体も煩雑であり、PLC作製効率を劣化させてしまう。因みに、図1を参照して説明した遮光部5を設ける迷光対策構造では、遮光材が充填される遮光溝の境界面での反射によりPLC10Aにおける光導波路2の面内に迷光が残ってしまう問題があった。また、光路変換部4のミラー面の手前に遮光溝を設けるための追加のスペースが必要となってしまうという問題等もあった。
 これに対し、実施形態1に係るPLC10Bの場合には、光変換部40を工夫し、オフセット構造を持たせている。即ち、この光変換部40では、傾斜溝40aの傾斜面S1のコア30の側の局部をミラー面Mとし、このミラー面Mにのみ、反射膜7を形成している。また、ミラー面Mと対向する対向傾斜面S2の側に傾斜溝40aと連通するオフセット部40bを形成している。このように、傾斜溝40aと連通するオフセット部40bが存在すれば、反射膜7を形成し易くなる。
 具体的に云えば、オフセット部40が形成される対向傾斜面S2の方が、ミラー面Mが形成される傾斜面S1と比べ、蒸着、スパッタリング等を行う方向へ、斜めにターゲットを設置した際の開口部が広くなる。このため、設置角度的に傾斜面S1に対して反射膜7を形成し易くなり、主にその上部領域を対象として反射膜7が形成されることになる。オフセット部40bの存在する対向傾斜面S2では、反射膜7を被着させるときにオフセット部40bが金属のガスの抜け路となり、反射膜7が形成され難くなる。
 この後、基板1の水平方向と垂直な上面方向からミリング、エッチング等で、傾斜面S1及び対向傾斜面S2の領域に付着した余分な反射膜7を除去する際、傾斜面S1の上部領域に付着した部分の深さまでエッチングする。これにより、オフセット部40bに対向するミラー面Mにのみ、反射膜7を形成できる。但し、傾斜面S1のミラー面Mへの反射膜7の形成に際して、対向傾斜面S2には、殆ど反射膜7が形成されない。
 ところで、余分な反射膜7をPLC10Bの基板1の上面方向からミリング、エッチング等により落とす工程は、斜めに蒸着する際には元来存在する工程であるため、追加工程にはならない。このようなPLC10Bの作製手順を採用することにより、遮蔽マスクを設置するといった煩雑な工程を要することなく、必要な領域にのみ、高精度に反射膜7を形成することができる。
 尚、PLC10Bの作製において、エッチングにより、コア30よりも深い傾斜溝40aを形成する際、エッチング時の開口が小さいとエッチングレートが下がり、効率的な加工が難しくなる。この点については、仮にオフセット部40bの溝のみを形成した構造を想定した場合についても同様である。エッチングレートの効率を考慮すれば、或る程度の開口を有する設計が必要となる。
 そこで、PLC10Bのように、傾斜溝40a及びオフセット部40bのための専用の溝の両方を光導波路20に設ければ、エッチングレートの効率が高められる。これにより、傾斜面S1の局部のミラー面Mに反射膜7を精度良く形成することができる。オフセット部40bの溝幅Wbは、反射膜7の幅以上であって、上述したようにミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光のモードフィールドの2倍以上であることが望ましい。
 また、基板1の水平方向と垂直な方向の傾斜溝40aの深さとオフセット部40bの溝の深さDとは、ほぼ同じにして良く、設定した反射膜7の高さ以上とすることが望ましい。さらに、傾斜溝40aの溝幅Waは、基板1の水平方向と垂直な方向のミラー面Mの深さより大きくすることが望ましい。尚、図3中に示されるオフセット部40bの溝長Lbの具体例については、傾斜溝40aの溝長Laと共に、後文で説明する。
 このように、PLC10Bでは、傾斜溝40aのミラー面Mと対向する対向傾斜面S2の側に設けたオフセット部40bを用いることにより、ミラー面Mへの反射膜7を形成する領域を簡易に精度良く限定することが可能となる。この結果、係る反射膜7を有する光路変換部40を備えた光導波路20に光素子をハイブリッド集積した際、PLC10B及び光素子間の光信号の入出力を低クロストークで光結合可能となる。
 以下は、PLC10Bの製造方法について、石英系のPLC10Bのシリコンによる基板1の上面に形成された光導波路20を改良した場合についての具体例を説明する。前提事項として、光導波路20は、サイズが溝幅Wa、Wbの方向を示す縦5mm、溝長Lbの方向を示す横10mmで、コア30の径が3.5μmとする。また、コア30の光導波路20の上面からみたオーバークラッド20bの膜厚が16.5μm、コア30の下面のアンダークラッド20aの膜厚が20μmとする。さらに、コア30とアンダークラッド20a、オーバークラッド20bとの屈折率差を2.5%とする。尚、PLC10Bの製造工程に依らず、適宜全体をチップと呼ぶ。
 その他、PLC10Bの光入力は、チップの一短辺側となる光導波路20の端面のコア30から行い、光路変換部40をチップの対向する他の短辺側となる光導波路20の端面に近い位置に形成する。コア30は、8チャネル用として、250μmピッチで設けられ、それぞれ光入力部から光路変換部40に至るまでの間に略S字型の導波路構造となっている。因みに、コア30の光路変換部40付近は、直線状に延びる部分となっている。
 PLC10Bの製造工程について、基板1の上面に光導波路20を形成する迄の工程は、周知技術を種々適用することができる上、本発明の特徴箇所でないため、説明を省略する。
 図4は、実施形態1に係るPLC10Bを製造する工程を段階別に示したフローチャートである。
 図4を参照すれば、PLC10Bの製造工程では、まず、光路変換部・オフセット部の設計工程(ステップS401)を実施する。この工程では、光路変換部40の傾斜溝40bをミラーとして機能させるための光のモードフィールド、ミラー角度、溝長La、溝幅Wa等を設定する他、ミラー面Mに反射膜7を形成する際の傾斜設置角を確定する。また、合わせて、オフセット部40bの形成に際しての溝幅Wb、溝長Lb、深さD等を確定する。
 次に、光路変換部・オフセット部の形成工程(ステップS402)を実施する。この工程では、設計内容に従って、光導波路20に対し、光路変換部40を形成するための傾斜溝40aを形成する。即ち、光路変換部40の形成に際しては、コア30における光信号の出射方向と交わり、基板1の水平方向と垂直な方向に対してコア30よりも深くなるように、傾斜面S1及び対向傾斜面S2を有する傾斜溝40aを形成する。そして、傾斜溝40aにおけるコア30の側の傾斜面S1の局部をミラー面Mとする入出力部IOを光路変換部40が備えるようにする。このとき、基板1の水平方向で規定される水平面に対する傾斜面S1の角度をミラー角度とすれば良く、ここでは角度45度のミラー面Mを形成する。
 例えば、傾斜面S1及び対向傾斜面S2を有する傾斜溝40aの形成には、特開2012-42515号公報に開示された技術を適用し、ドライエッチングにより深さがコア30よりも深くなるようにする。因みに、傾斜溝40aの傾斜面S1及び対向傾斜面S2の形成は、本発明の作用効果に直接寄与するものではないが、ドライエッチングにより作製すれば、高精度且つ自由度の高いミラーレイアウトが可能となる。傾斜溝40aが溝幅Waを有することは、上記した通りである。
 同時に、光導波路20に対し、傾斜溝40aに連通するようにオフセット部40bを形成する。オフセット部40bの形成に際しては、傾斜溝40aのミラー面Mと対向する対向傾斜面S2の側に専用の溝を設け、この溝が基板1の水平方向におけるオフセット部40bとなるようにする。オフセット部40bの溝は、コア30の延長線上の領域で溝長Lbが溝幅Wbよりも大となるように設けられる。
 オフセット部40bは、上述した通り、ミラー面Mと交わるコア30の延長線上の対向傾斜面S2を超える領域とミラー面Mとの距離が、対向傾斜面S2を超える領域以外の領域とミラー面Mとの距離よりも長くなるように形成する。そして、オフセット部40bのミラー面Mと交わるコア30の延長線と直交する方向における溝幅Wbは、ミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光のモードフィールドの2倍以上とする。
 傾斜溝40a及びオフセット部40bのサイズについて、傾斜溝40aの溝幅Waを2000μmとし、同じ方向のオフセット部40bの溝幅Wbを25μmとした。また、コア30の延長線上のオフセット部40bの溝長Lbを250μmとし、同じ方向の傾斜溝40aの溝長Laを50μmとした。光路変換部40a及びオフセット部40bの形成は、同時に行うのが一般的であるが、別々に行うことも可能である。
 さらに、反射膜形成工程(ステップS403)を実施する。この工程では、ミラー面Mに交わるコア30の入出力部IOにおける光信号の入出力方向と、基板1の水平方向で規定される水平面とが成す角度を基準とする。そして、その角度からオフセット部40bを通して、ミラー面Mを標的として傾斜面S1に対して反射膜7を形成する。このとき、係る角度にチップを傾けた状態とし、その傾斜設置角を保持し、オフセット部40bを通して傾斜面S1に対して反射膜7を形成すれば良い。
 このように、設定した角度の方向からオフセット部40bを通して傾斜面S1に対し、蒸着、スパッタリング等により、金、アルミニウム等の金属を被着させ、ミラー面Mに反射膜7を形成する。この反射膜7は、コア30の傾斜面S1の側の入出力部IOにおいて入出射されるビームを光路変換するためのミラーとして機能させるために形成する。ここでは、角度45度の傾斜面S1に対して反射膜7が形成されるものとする。
 具体的に云えば、蒸着源又はスパッタリングターゲットに対して、チップを基板1の水平面に対し、それと垂直な方向である溝の深さD方向へ角度8度で傾斜させる設定を例示できる。この設定において、チップの短辺側の傾斜された角度8度の方向からオフセット部4bを通して傾斜面S1に反射膜7を形成すると、それ以外の領域にはコア30より浅い深さにのみ、反射膜7が形成される。そして、チップを基板1の水平方向と垂直な上面の方向からArビームによるミリングを行うことで光導波路20の表面を削り、傾斜溝40aの傾斜面S1及び対向傾斜面S2の領域に形成された反射膜7の余分箇所を除去する。
 図5は、図4中の反射膜形成工程(ステップS403)の後のPLC10Bの要部となる光路変換部40の様子を一部破断・透視して示した拡大斜視図である。図5を参照すれば、ここでは、反射膜形成工程(ステップS403)の後、傾斜面S1の上部領域に反射膜7の余分箇所が残っている様子を示している。
 そこで、傾斜面S1の上部領域に形成された反射膜7の余分箇所について、チップへの基板1の水平方向と垂直な上面の方向からミリングにより、その部分の深さまで除去する。これにより、オフセット部40bに対向するミラー面Mにのみ、反射膜7が形成されることになる。尚、図5中には、反射膜形成工程(ステップS403)で設定するチップを傾斜させる角度θ=8°を示している。この角度θは、上述した傾斜設置角であるが、反射膜7の被着方向Vを示すものとみなせる。因みに、反射膜7の形成に際して、対向傾斜面S2にも成膜される可能性はあるが、実際には殆ど形成されない。仮に薄膜程度が成膜されたとしても、後述する仕上げ工程を実施することによって、余分箇所は十分に除去することができる。
 要するに、反射膜形成工程(ステップS403)では、傾斜溝40aの傾斜面S1への反射膜7の形成後に、仕上げ工程を実施する。この仕上げ工程では、チップの上面の方向から光導波路20の表面を削り、傾斜溝40aの表面に形成された反射膜7の余分箇所を除去する。但し、実施形態1の場合には、反射膜7の余分箇所の殆どが傾斜面S1の上部領域に存在することになる。これにより、ミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光の、基板1の水平方向及び水平方向と垂直な方向のモードフィールドの2倍以上の幅及び高さを有するように、反射膜7を形成する。
 最後に、樹脂充填工程(ステップS404)では、反射膜7の形成後の傾斜溝40aに対し、赤外領域で透明な樹脂を充填する。
 このようにして、作製されたPLC10Bへの受光径50μmの面型PD6の実装時には、光路変換部40から基板1の水平方向と垂直な方向に出射されるビームの中心とPD6との受光中心が一致するように配置される。また、オーバークラッド20bの上面を基準として、5μmの高さがPD6の受光部Rの受光面となるように、PLC10Bの光路変換部40にPD6が搭載される。因みに、樹脂充填工程(ステップS404)で傾斜溝40aに充填される樹脂は、PD6を固定する役割を担う。
 そこで、PLC10Bの光導波路20のコア30に対し、波長1.55μの光を光ファイバで入力し、PD6の受光強度をチャネル毎に測定し、プロットした結果を調べた。図6は、PLC10Bの光導波路20のコア30の特定のチャネル5にのみ、光を入力した際のPD6の受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。
 図6を参照すれば、コア30のチャネル5にのみ、波長1.55μmの光を入力した際の受光強度は、それ以外のチャネルの受光強度と比べると、38dBm以上の高い受光強度が確保されていることが判る。これは、実施形態1に係るPLC10Bのように、傾斜面S1の必要な領域にのみ、反射膜7を簡便に形成できた成果であると考察される。係る構成により、光路変換部40の反射膜7で基板1の上面方向に反射される迷光を抑制することができる。
 また、傾斜溝40aが透明な樹脂で充填されていることにより、光導波路20の水平方向における面内の迷光は、傾斜溝40aで基板1の上面側に反射されることなく通過する。このような結果として、PLC10B及びPD6間のクロストークを抑制することが可能となる。
 これに対し、比較例として、オフセット部40bを持たない直線型ミラーによる光路変換部を有する光導波路部品としてのPLCを作製し、そのPLCの光路変換部にPD6を搭載した。図7は、比較例に係るPLCの光導波路20のコア30の特定のチャネル5にのみ、光を入力した際のPD6の受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。
 図7を参照すれば、コア30のチャネル5にのみ、波長1.55μmの光を入力した際、光を入力していないそれ以外のチャネルの受光強度は、図6の特性と比べると、全体的に増加しており、クロストークの発生が予測される。特にチャネル5に隣接するチャネル4、チャネル6の受光強度が増加し、30dBm程度の受光強度となっていることが判る。これは、迷光が基板1の上面側に反射され、クロストークを引き起こしている結果であると考察される。
 以上に説明した図6及び図7の特性対比により、実施形態1に係るPLC10Bにおけるクロストーク向上の効果を確認できた。即ち、実施形態1に係るPLC10Bのようなオフセット構造を採用し、作製した反射膜7を有する光路変換部40を備えた光導波路部品を用いれば、従来に無い低クロストーク特性を有する光デバイスを提供できる。
 結果として、実施形態1に係る光導波路部品は、ハイブリッド集積に際して、光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制し得る。また、その製造方法では、係る性能の光導波路部品を精度良く簡便に作製することができる。
(実施形態2)
 図8は、本発明の実施形態2に係る光電子集積型デバイスとなる光導波路部品としてのオフセット構造を採用したPLC10Cを、実装される光素子のPD6´を含めて示す斜視図である。尚、実施形態2に係るPLC10Cにおいて、実施形態1に係るPLC10Bと同様な構成部分には、同じ参照符号を付して説明を簡略し、主に相違する部分について説明する。
 図8を参照すれば、実施形態2に係るPLC10Cは、実施形態1に係るPLC10Bと比べ、光路変換部40´の細部構造が相違している。即ち、光路変換部40´のオフセット部40b´は、ミラー面Mと交わるコア30の延長線上の対向傾斜面S2の側で壁面を欠くように形成されている。
 このような構成とするため、PLC10Cのチップの光路変換部40´付近の短辺の端面側が切断された切断面Cとなっている。この切断面Cに対向する光導波路20´の短辺の端面に存在するコア30が光の入力用とされる。このため、PLC10Cのチップは、PLC10Bのチップと比べ、長辺方向のサイズが予め切断部分を見込んで若干大きくなっている。
 また、図8のPLC10Cにおいても、手前側の短辺の端面をコア30の光の入力用とした場合、光導波路20´のコア30の出射側に光路変換部40´が形成される。さらに、光路変換部40´に搭載されるPD6´は、PD6と比べ、受光径が相違している。それ以外の各部構成、並びにそれらの構成部分への設定要件は、PLC10Bの場合と同様になっている。
 図9は、実施形態2に係るPLC10Cを製造する工程を段階別に示したフローチャートである。
 図9を参照すれば、PLC10Cの製造工程では、まず、実施形態1の場合と同様に、光路変換部・オフセット部の設計工程(ステップS901)を実施する。ここでも、光路変換部の傾斜溝40bをミラーとして機能させるための各種設定を行う他、オフセット部の形成に際してのサイズを確定する。但し、ミラー面Mに反射膜7を形成する際の傾斜設置角は不要となる。これについては後文で説明する。
 次に、光路変換部・オフセット部の形成工程(ステップS902)を実施する。ここでも、設計内容に従って、PLC10Bの場合と同様に、光導波路に対し、光路変換部を形成するための傾斜溝40aを形成する。この光路変換部の形成時の構成的な要件は、PLC10Bの場合と同様であり、ここでも角度45度のミラー面Mを形成するものとする。
 同時に、光導波路に対し、傾斜溝40aに連通するようにオフセット部を形成する。オフセット部の形成時の構成的な要件についても、PLC10Bの場合と同様である。
 但し、この光路変換部・オフセット部の形成工程(ステップS902)は、オフセット部の形成後のチップを基板の水平方向と垂直な方向に切断する切断工程を含んでいる。この切断工程は、PLC10Cの表面から見てチップを基板の水平方向と垂直な方向でダイシング、劈開等で切断するものである。この切断工程を実施することにより、コア30の延長線上の対向傾斜面S2の側で壁面を欠くようにオフセット部40b´が形成される。図8に示した基板1´、光導波路20´、及びオフセット部40b´が形成された光路変換部40´は、係る切断工程を実施して作製されたものである。
 さらに、反射膜形成工程(ステップS903)において、切断工程でのオフセット部40b´の切断面Cを基準とし、その切断面Cからオフセット部40b´を通してミラー面Mを標的として傾斜面S1に対して反射膜7を形成する。具体的に云えば、切断面Cと垂直な方向からオフセット部40b´を通して傾斜面S1に対し、蒸着、スパッタリング等により金、アルミニウム等の金属を被着させ、ミラー面Mに反射膜7を形成する。ここでは、切断面Cが基板1´の水平面と垂直な方向となっており、オフセット部40b´を露呈させているため、チップを傾斜させる必要がない。この反射膜7についても、コア30の傾斜面S1の側の入出力部IOにおいて入出射されるビームを光路変換するためのミラーとして機能させるために形成する。
 図10は、上述した反射膜形成工程(ステップS903)の後のPLC10Cの要部となる光路変換部40´の様子を一部破断・透視して示した拡大斜視図である。図10を参照すれば、ここでは、コア30の延長線上の対向傾斜面S2の側で壁面を欠くオフセット部40b´の溝が形成され、これらのオフセット部40b´を通して反射膜7の被着方向Vで傾斜面S1に金属が被着された様子を示している。この結果、オフセット部40b´と対向する傾斜面S1のみに反射膜7が形成された状態を示している。
 この反射膜形成工程(ステップS903)においても、傾斜溝40aの傾斜面S1への反射膜7の形成後に、仕上げ工程を実施することが好ましい。仕上げ工程では、チップの上面の方向から傾斜溝40aの表面に形成された反射膜7の余分箇所を削って除去する。オフセット部40b´の存在する対向傾斜面S2には、コア30の延長線上で壁面を持たないオフセット部40b´が反射膜7の形成用の金属ガスに対する効率高い抜け路となるため、反射膜7が一層形成され難くなる。
 このように、実施形態2の場合には、反射膜7の形成時に余分箇所が殆ど存在しなくなるが、若干薄膜が成膜される可能性を完全には排除できない。このため、それを除去するために仕上げ工程の実施が有効となる。これにより、ミラー面Mに投影されるコア30を伝搬する光の、基板1´の水平方向及びこれと垂直な方向のモードフィールドの2倍以上の幅及び高さを有するように、反射膜7を形成する。
 最後に、樹脂充填工程(ステップS904)では、反射膜7の形成後の傾斜溝40aに対し、赤外領域で透明な樹脂を充填する。
 このようにして、作製されたPLC10Cへの受光径50μmの面型PD6´の実装時には、光路変換部40´から基板1´の垂直方向に出射されるビームの中心とPD6´との受光中心が一致するように配置される。また、オーバークラッド20bの上面を基準として、5μmの高さがPD6´の受光部Rの受光面となるように、PLC10Cの光路変換部40´にPD6´が搭載される。因みに、樹脂充填工程(ステップS904)で傾斜溝40aに充填される樹脂は、PD6´を固定する役割を担う。
 そこで、PLC10Cの光導波路20´のコア30に対し、波長1.55μの光を光ファイバで入力し、PD6´の受光強度をチャネル毎に測定し、プロットした結果を調べた。図11は、PLC10Cの光導波路20´のコア30の特定のチャネル5にのみ、光を入力した際のPD6´の受光強度をチャネル毎に測定した結果を示す特性図である。
 図11を参照すれば、コア30のチャネル5にのみ、波長1.55μmの光を入力した際の受光強度は、それ以外のチャネルの受光強度と比べると40dBm以上の高い受光強度が確保されていることが判る。これは、実施形態1に係るPLC10Bの場合と同様に、傾斜面S1の必要な領域にのみ、反射膜7を簡便に形成できた成果であると考察される。係る構成により、光路変換部40´の反射膜7で基板1´の上面方向に反射される迷光を抑制することができる。
 また、ここでも、傾斜溝40aが透明な樹脂で充填されていることにより、光導波路20´の水平方向における面内の迷光は、傾斜溝40aで基板1´の上面に反射されることなく通過する。このような結果として、PLC10C及びPD6´間のクロストークを抑制することが可能となる。
 加えて、実施形態2に係るPLC10Cでは、観察結果から傾斜溝40aの対向傾斜面S2には反射膜7が全く被着されない状態であった。このため、例えば、傾斜面S1の上部領域に反射膜7の余分箇所が僅かに残る可能性のある実施形態1に係るPLC10Bよりも、PLC10Cでは、反射膜7の余分箇所が無くなる分、高いクロストーク抑制の効果があると考察される。即ち、実施形態2に係るPLC10Cのようなオフセット構造を採用し、作製した光路変換部40´を有する光導波路部品を用いれば、従来に無い一層低クロストーク特性を有する光デバイスを提供できる。
 結果として、実施形態2に係る光導波路部品についても、ハイブリッド集積に際して、光素子の高効率な光結合を実現し、且つチャネル間クロストークを抑制し得る。また、その製造方法では、係る性能の光導波路部品を精度良く簡便に作製することができる。
 因みに、図9の光路変換部・オフセット部の形成工程(ステップS902)は、実施形態1に係る図4の光路変換部・オフセット部の形成工程(ステップS402)に置換することができる。そうした場合、光路変換部・オフセット部の設計工程(ステップS402)では、ミラー面Mに反射膜7を形成する際の傾斜設置角の確定が不要となる。また、反射膜形成工程(ステップS402)では、切断面Cを基準としてオフセット部40b´を通してミラー面Mへ反射膜7を形成することになる。そして、予め長辺方向のサイズが切断部分を見込んで若干大きいサイズのチップを用いることを前提とすれば、実施形態1に係るPLC10Bに代えて、実施形態2に係るPLC10Cを作製することができる。
 尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されず、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記各実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そうした場合にも、これらは添付した特許請求の範囲に含まれるものである。
 1、1´ 基板(ウェハ)
 2、20、20´ 光導波路
 2a、20a アンダークラッド
 2b、20b オーバークラッド
 3、30 コア
 4、40、40´ 光路変換部
 40a 傾斜溝
 40b、40b´ オフセット部
 5 遮光部
 6、6´ PD
 7 反射膜
 10A、10B、10C PLC
 C 切断面
 D 深さ
 IO 入出力部
 La、Lb 溝長
 M ミラー面
 S1 傾斜面
 S2 対向傾斜面
 V 被着方向
 Wa、Wb 溝幅
 θ 角度

Claims (8)

  1.  基板の上面に設けられ、コア及び当該コアを覆うクラッドを含む光導波路と、前記光導波路の一部に形成され、実装される光素子との間で光信号を光路変換して入出力する光路変換部と、を備える光導波路部品であって、
     前記光路変換部は、前記コアにおける前記光信号の出射方向と交わり、前記基板の水平方向と垂直な方向に対して当該コアよりも深く形成された傾斜溝における当該コアの側の傾斜面の局部をミラー面とする入出力部を備え、
     前記傾斜溝には、前記ミラー面と対向する対向傾斜面の側に前記基板の水平方向におけるオフセット部が前記傾斜溝に連通するように設けられ、
     前記オフセット部は、前記ミラー面と交わる前記コアの延長線上の前記対向傾斜面を超える領域と当該ミラー面との距離が、当該対向傾斜面を超える領域以外の領域と当該ミラー面との距離よりも長くなるように形成された
     ことを特徴とする光導波路部品。
  2.  前記オフセット部は、前記ミラー面と交わる前記コアの延長線と直交する方向における溝幅が、当該ミラー面に投影される当該コアを伝搬する光のモードフィールドの2倍以上である
     ことを特徴とする請求項1に記載の光導波路部品。
  3.  前記ミラー面に形成され、当該ミラー面に投影される前記コアを伝搬する光の、前記基板の水平方向及び当該水平方向と垂直な方向のモードフィールドの2倍以上の幅及び高さを有する反射膜を備えた
     ことを特徴とする請求項1又は2に記載の光導波路部品。
  4.  前記オフセット部は、前記ミラー面と交わる前記コアの延長線上の前記対向傾斜面の側で壁面を欠くように形成された
     ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の光導波路部品。
  5.  基板の上面に設けられ、コア及び当該コアを覆うクラッドを含む光導波路と、前記光導波路の一部に形成され、実装される光素子との間で光信号を光路変換して入出力する光路変換部と、を備える光導波路部品の製造方法であって、
     前記光導波路に対し、前記コアにおける前記光信号の出射方向と交わり、前記基板の水平方向と垂直な方向に対して当該コアよりも深く傾斜溝を形成し、当該傾斜溝における当該コアの側の傾斜面の局部をミラー面とする入出力部を備えるように、前記光路変換部を形成する光路変換部形成工程と、
     前記光導波路に対し、前記傾斜溝の前記ミラー面と対向する対向傾斜面の側に溝を設け、前記基板の水平方向におけるオフセット部を当該傾斜溝に連通するように形成するオフセット部形成工程と、を有し、
     前記オフセット部形成工程では、前記ミラー面と交わる前記コアの延長線上の前記対向傾斜面を超える領域と当該ミラー面との距離が、当該対向傾斜面を超える領域以外の領域と当該ミラー面との距離よりも長くなるように、当該オフセット部を形成する
     ことを特徴とする光導波路部品の製造方法。
  6.  前記オフセット部形成工程では、前記オフセット部の前記ミラー面と交わる前記コアの延長線と直交する方向の溝幅が、当該ミラー面に投影される当該コアを伝搬する光のモードフィールドの2倍以上となるように、当該オフセット部を形成する
     ことを特徴とする請求項5に記載の光導波路部品の製造方法。
  7.  前記ミラー面と交わる前記コアの前記入出力部における前記光信号の入出力方向と、前記基板の水平方向で規定される水平面とが成す角度を基準とし、当該角度から前記オフセット部を通して、当該ミラー面を標的として前記傾斜面に対して反射膜を形成する反射膜形成工程を有し、
     前記反射膜形成工程では、前記基板の水平方向と垂直な上面の方向から前記光導波路の表面を削り、前記傾斜面の上部領域に形成された前記反射膜の余分箇所を除去することにより、前記ミラー面に投影される前記コアを伝搬する光の、当該基板の水平方向及び当該水平方向と垂直な方向のモードフィールドの2倍以上の幅及び高さを有するように、当該反射膜を形成する
     ことを特徴とする請求項5又は6に記載の光導波路部品の製造方法。
  8.  前記オフセット部形成工程では、前記ミラー面と交わる前記コアの延長線上の前記対向傾斜面の側で壁面を欠くようにオフセット部を形成するため、前記オフセット部の形成後の前記光導波路部品を前記基板の水平方向と垂直な方向に切断する切断工程を含み、
     前記反射膜形成工程では、前記切断工程での切断面を基準とし、当該切断面の方向から前記オフセット部を通して前記ミラー面を標的として前記傾斜面に対して前記反射膜を形成する
     ことを特徴とする請求項7に記載の光導波路部品の製造方法。
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