JPH02110406A - 光回路デバイスの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 光通信システムや光情報処理装置等における光回路の構
成要素としての光回路デバイスの形成方法に関し、 特性の向上と小型低価格化による生産性の向上を目的と
し、 導波路基板表面に形成された光導波路上の一部にバッフ
ァ層を介して該導波路基板と同じ材料よりなる平板ブロ
ックを密着固定し、該平板ブロック上面から該光導波路
と直交する方向に該平板ブロックごと光導波路を切断す
る溝を形成し、該溝内の上記光導波路光軸を遮断する位
置に線溝に沿って平板状の光回路素子を固定して形成す
る。

また導波路基板表面に形成された光導波路上の一部にバ
ッファ層を介して該導波路基板と同じ材料よりなる平板
ブロックを密着固定し、該平板ブロック上面から該光導
波路と直交する方向に該平板ブロックごと光導波路を切
断する溝を形成し、該溝内の上記光導波路光軸を遮断す
る位置に線溝に沿って溝幅より薄い平板状の光回路素子
を固定した後、該光回路素子と上記溝壁面との間の雨空
間部分の該光導波路の露出端面を含む領域に感光性被膜
を充填形成し、各被膜に接する光導波路を通して該被膜
に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光導波路を光軸
中心とするレンズ機能を持たせて形成する。

または光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔を備えた
基材の該貫通孔に光ファイバを貫通させた後、該貫通孔
に沿った長手方向ほぼ中央部に該貫通孔を垂直に切断す
る溝を形成し、該溝内の上記光ファイバ光軸を遮断する
位置に線溝に沿って溝幅より薄い平板状の光回路素子を
固定した後、該光回路素子と上記溝壁面との間の雨空間
部分の該ファイバの露出端面を含む領域に感光性被膜を
充填形成し、各被膜に接する光ファイバを通して該被膜
に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光ファイバのコ
アを光軸中心とするレンズ機能を持たせて形成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光通信システムや光情報処理装置等における光
回路の構成要素としての光デバイスに係り、特に特性の
向上と小型低価格化による生産性の向上を図った光回路
デバイスの形成方法に関する。

近年、光技術の発展と共に光通信の分野では、光スィッ
チ、光アイソレータ等の新機能素子が必要とされており
、これら量産化して低価格で製造する技術が注目されて
いる。

また光ディスクの分野では波長板、レンズ、偏光子等か
らなる光ヘッドを小型軽量化して低価格で製造する技術
の開発が必要とされている。

〔従来の技術〕

第４図は従来の光回路デバイスの構成例を示した概念図
であり、例として光アイソレータの場合を示している。

第４図で、（１）は従来の光導波路への光回路素子実装
方法をまた（Ｂ）は光ファイバ間への光回路素子実装方
法をそれぞれ例示したものである。

第４図（Ａ）で、■は導波路基板、２は該導波路基板１
の表面に形成されている断面が半円形状をなす光導波路
を示し、該導波路基板１の一部には上記光導波路２を垂
直に切断する所定幅の溝３が該導波路基Ｆｊ、■の上面
から形成されている。

また４は例えばイツトリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ
）よりなる厚さ３００　ｐ　ｍ程度ノ４５度ファラデー
回転子４ａと、偏光分離膜としての誘電体多層膜が被着
形成された例えばガドリニウム・ガリウム・ガーネット
（ＣＯＧ）よりなる基板４ｂが一体化された光アイソレ
ータとしての平板状の光回路素子であり、上記ａ３の間
で且つ前記光導波路２の光軸状の所定位置に挿入固定さ
れているものである。

かかる構成になる光回路素子実装方法では、溝３の幅を
適当に設定することによって特性的に優れた小型低価格
の光デバイスを容易に得ることができる。

しかし、この場合には上記溝３を形成する際に光導波路
２の切断端面２ａ部分がダしたり欠落して光接合部にお
ける伝送損失が増加することが多い。

また光ファイバ間へ光回路素子を挿入する場合を示す図
（Ｒ）で、４は図（Ａ）同様の光回路素子。

５．５゛は光ファイバ、６．６’は光学レンズをそれぞ
れ示している。

この場合、光ファイバ５のコア５ａから射出する光線は
破線で示す如く光学レンズ６で平行光となって光回路素
子４に入射し、該光回路素子４を通った後光学レンズ６
′で収斂して光ファイバ５ｆのコアに入射するように形
成している。

かかる場合には特別な技術を必要とせずに特性のよい光
デバイスが形成できる。

しかし、レンズや光回路素子等複数の各構成要素を空間
的に配置しているため光路長が長くなりそれにつれて光
線りのビーム径を大きくする必要がある。

従って全体が大型になって価格がアップすると共に、シ
ステムとしての性能を満足させるためには各構成要素の
相対的位置関係や設置角度等アライメントを厳しく抑え
なければならず大きい工数を必要としている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光回路デバイスの形成方法では、光導波路を使用
する場合には光接合部における伝送損失が大きくなると
云う問題があり、また光ファイバを使用する場合には空
間配置なるため大型化して価格がアップすると共にその
アライメントに多くの工数を必要とすると云う問題があ
った。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、導波路基板表面に形成された光導波路上
の一部にバッファ層を介して該導波路基板と同じ材料よ
りなる平板ブロックを密着固定し、該平板ブロック上面
から該光導波路と直交する方向に該平板ブロックごと光
導波路を切断する溝を形成し、該溝内の上記光導波路光
軸を遮断する位置に線溝に沿って平板状の光回路素子を
固定する光回路デバイスの形成方法によって解決される
。

また、導波路基板表面に形成された光導波路上の一部に
バッファ層を介して該導波路基板と同じ材料よりなる平
板ブロックを密着固定し、該平板ブロック上面から該光
導波路と直交する方向に該平板ブロックとと光導波路を
切断する溝を形成し、該溝内の上記光導波路光軸を遮断
する位置に線溝に沿って溝幅より薄い平板状の光回路素
子を固定した後、該光回路素子と上記溝壁面との間の両
空間部分の該光導波路の露出端面を含む領域に感光性被
膜を充填形成し、各被膜に接する光導波路を通して該被
膜に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光導波路を光
軸中心とするレンズ機能を持たせる光回路デバイスの形
成方法によって解決される。

または光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔を備えた
基材の該貫通孔に光ファイバを貫通させた後、該貫通孔
に沿った長手方向ほぼ中央部に該貫通孔を垂直に切断す
る溝を形成し、該溝内の」１記光ファイバ光軸を遮断す
る位置に線溝に沿って溝幅より薄い平板状の光回路素子
を固定した後、該光回路素子と上記溝壁面との間の両空
間部分の該光ファイバの露出端面を含む領域に感光性被
膜を充填形成し、各被膜に接する光ファイバを通して該
被膜に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光ファイバ
のコアを光軸中心とするレンズ機能を持たせる光回路デ
バイスの形成方法によって解決される。

〔作　用〕

導波路基板表面に形成された光導波路をダしたり欠落す
ることなく切断するには、該光導波路を内部に閉じ込め
た状態でその周囲から切断することが望ましい。

本発明では導波路基板表面に露出した光導波路の一部を
バ・７フア層を介した平板ブロックで覆うことによって
切断時の該光導波路端面のブレや欠落をなくしている。

従って光接合部における光の伝送損失が発生せず特性的
に優れた光回路デバイスを得ることができる。

一方、レジストや特殊の感光剤には波長の短い光線例え
ば紫外線等を照射するとその部分の屈折率が変化するも
のがある。

そこで光導波路、光ファイバ等の光伝送路を切断したと
きその切断面に露出する該光伝送路の端面に上述の如き
感光剤よりなる被膜を形成し光伝送路側から紫外線を照
射すると、該光伝送路の端面から上記の感光膜内に放射
状に散逸する紫外線によって光伝送路の端面を中心とし
て半球状に屈折率の異なる部分が該感光膜内に形成され
る。

このことは光伝送路の切断端面に半球状のレンズが形成
されることを意味する。

本発明では、光伝送路を切断する平行な溝に該溝幅より
薄い平板状の光回路素子を固定し、溝壁と該光回路素子
の間に上記の感光材を注入して感光膜を形成し、各光伝
送路側から紫外線を照射することによって光伝送路と光
回路素子をレンズを介して一体化する構成としている。

従って、光の伝送損失がなく特性的に優れた小型低価格
の光回路デバイスを容易に形成することができる。

〔実施例〕

以下添付図によって本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明のレンズ形成状況を説明する原理図であ
り、第２図は本発明の構成例を示す図、第３図は他の構
成例を示す図である。

第１図で、（Ａ）は紫外線照射前を（Ｂ）は紫外線照射
時をまた（Ｃ）は紫外線照射後をそれぞれ示した図であ
る。

図（Ａ）で、導波路基板１０には光伝送路】１が形成さ
れており、また該光伝送路１１をその長手方向垂直面で
切断した切断面１０ａに被着形成した感光膜１２は屈折
率が１．４９のポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）を
母材としそれに屈折率が１．５９のスチレンまたは屈折
率が１．５７のヘンシルメタクリレートを約１０％程度
添加した材料よりなっている。

ここで図示矢印の紫外線ＵＶを光伝送路１１から照射す
ると、該紫外線ＵＶは図（Ｂ）の如く切断面１０ａから
四方に放射状に散逸しなから上記母材ＰＭｌ’ｌＡと添
加材としてのスチレンまたはベンジルメタクリレートを
重合させる。

そこで該感光膜１２部分をメチルアルコール中に数分間
浸漬すると未重合の上記添加材が除去されて感光膜１２
の紫外線ＵＶを受けた部分のみその屈折率が０．０２〜
０．０３大きくなることから、図（Ｃ）に示す如く該感
光膜１２内に光伝送路１１の端面を中心とする半球状の
レンズ１２ａを形成することができる。

この場合該紫外線ＵＶの強さおよび時間を適当に設定す
ると、例えば通常使用される光伝送路１１内を伝送する
波長１．３μｍの信号光りを点線で示すＬ゛の如く拡大
された平行光として該感光膜１２から射出することがで
きる。

具体的な構成例を示す第２図で、導波路基板１３はソー
ダガラス等よりなる基板１４の表面所定位置にパターン
形成した硝酸カリウムを４００°Ｃ近傍で融解し、イオ
ン交換法によって図（Ａ）に示す如く該基板１４の表面
に断面がほぼ半円状をなす径が数μｍ程度の光導波路１
５を形成したものである。

また１６は上記基板１４よりも屈折率が小さい材料で形
成された板状のブロックであり、該光導波路１５上の所
定位置に添着されている。

なお該ブロック１６の基板１４との添着面には、光導波
路１５中を伝送される光の漏洩を防止するため、酸化珪
素（ＳｉＯｚ）等のバッファ層１６ａが予め形成しであ
る。

ここで該導波路基板１３の上部から、カッティングソー
等を使用して点線で示す如く該光導波路１５を長手方向
に対してほぼ垂直に切断する溝１７を形成して断面図（
Ｂ）に示す状態とする。

なお線溝１７は、断面が所定寸法の二段の底面１７ａ、
１７ｂを持つ幅Ｗが２〜３ｍｍ、深さｄが１〜２ｍＩｒ
ｌ程度のものである。

この場合上記光導波路１５はその周囲が基板１４とブロ
ック１６で覆われているため、溝１７を形成しても液溝
１７の両壁面に露出する上記光導波路１５の端面１５ａ
はブレや欠落等が生ずることがない。

ここで底面１７ａ部分に、例えば１７４波長板１８ａと
４５度ファラデー回転子１８ｂを一体化して構成した光
アイソレータの機能を有する平板状の光回路素子１８を
固定し、該光回路素子１８の両側に形成される１７ｂを
底面とする空間に第１図における感光剤を充填して感光
性被膜１９を形成し断面図（Ｃ）に示す状態とする。

そこで導波路基板１３に形成されている光導波路１５に
両方の外側から予め設定された条件の紫外線ＵＶを入射
し、第１図で説明した方法で感光性被膜１９の部分に光
導波路１５を中心とする半球状のレンズ１９ａを形成す
る。

断面図（Ｄ）はこの状態を示したものである。

かかる構成になる光アイソレータでは、光導波路１５中
を伝送される光線りはレンズ部１９ａで拡大された平行
光となって光回路素子１８に入り、該光回路素子１８を
通過した後対向する位置にあるレンズ１９ａで収斂して
反対側の光導波路１５に入射することから、第４図（１
３）と同様の光路を辿ることになって光接合部分におけ
る光の伝送損失がなく優れたアイソレーション特性を有
する小型低価格の光アイソレータを実現することができ
る。

他の構成例を示す第３図で、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は
断面図である。

図（八）、　（Ｂ）で、２５はアルミナ（Ａ　Ａ　２０
３）等よりなる例えば円柱状の基材であり、その中心軸
上には径が１２５μｍの光ファイバが遊びのない嵌合状
に挿入できる貫通孔２５ａが形成されている。

ここで該貫通孔２５ａに光ファイバ２６を貫通固定した
状態で、該貫通孔２５ａに沿った長手方向ほぼ中央部で
該基材２５の上部からカッティングソー等を使用して該
光ファイバ２６をほぼ垂直に切１析する所定幅の溝２５
ｂを形成するが、液溝２５ｂは第２図の場合と同様に底
面が２５ｃ、２５ｄの二段になる如くくに形成している
。

この場合、液溝２５ｂの両壁面には上記光ファイバ２６
の切断面が露出した状態にある。

ここで第２図の場合と同様に溝２５ｂの底面２５ｃ部分
に例えば光アイソレータの機能を有する平板状の光回路
素子２７を固定し、該光回路素子２７の両側に形成され
る２５ｄを底面とする空間に第１図で説明した感光剤を
充填して感光性被膜１９を形成し、以下第１図と同様の
方法で咳感光性被膜１９の部分にコア２６ａを中心とす
る半球状のレンズ１９ａを形成している。

かかる構成でＷ材２５と一体化された光回路デバイスで
は、第２図の場合と全く同様の効果を得ることができる
。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、小型低価格で特性的に優れた
光回路デバイスが容易に構成できる光回路デバイスの形
成方法を提供することができる。

第１図は本発明のレンズ形成状況を説明する原理図、 第２図は本発明の構成例を示す図、 第３図は他の構成例を示す図、 第４図は従来の光回路デバイスの構成例を示した概念図
、 である。図において、 １０、１３は導波路基板、　１０ａ、は切断面、１１は
光伝送路、　　　　１２は感光膜、１２ａは半球状レン
ズ、　１４は基板、１５は光導波路、　　　　１５ａは
端面、１６はブロック、　　　　　１６ａはバッファ層
、１７．２５ｂは溝、　　　　１７ａ、　１７ｂ、　２
５ｃ、　２５ｄは底面、１８．２７は光回路素子、　１
８ａは１７４波長板、１８ｂは４５度ファラデー回転子
、 １９は感光性被膜、　　　１９ａはレンズ、２５は基材
、　　　　　　２６は光ファイバ、２６ａはコア、

【図面の簡単な説明】

（Ａ） 本発明力レンズ形、成状ム危８地明す傳理図第 図 （Ａ） ｅ／）槙＄Ａ、４列’ｅ＊ＩＤつ 篤 凹 本発明の構へ伯］）示■２ 第 図 （Ａ） 伐Ｊｄ反１各テ゛ン＼゛イスめイ＊Ａｅ・）Σか、乙た
翫〈シ図第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導波路基板（１３）表面に形成された光導波路（
   １５）上の一部にバッファ層（１６ａ）を介して該導波
   路基板（１３）と同じ材料よりなる平板ブロック（１６
   ）を密着固定し、該平板ブロック（１６）上面から該光
   導波路（１５）と直交する方向に該平板ブロック（１６
   ）ごと光導波路（１５）を切断する溝（１７）を形成し
   、該溝（１７）内の上記光導波路光軸を遮断する位置に
   該溝（１７）に沿って平板状の光回路素子（１８）を固
   定することを特徴とした光回路デバイスの形成方法。
2. （２）導波路基板（１３）表面に形成された光導波路（
   １５）上の一部にバッファ層（１６ａ）を介して該導波
   路基板（１３）と同じ材料よりなる平板ブロック（１６
   ）を密着固定し、該平板ブロック（１６）上面から該光
   導波路（１５）と直交する方向に該平板ブロック（１６
   ）ごと光導波路（１５）を切断する溝（１７）を形成し
   、該溝（１７）内の上記光導波路光軸を遮断する位置に
   該溝（１７）に沿って溝幅より薄い平板状の光回路素子
   （１８）を固定した後、該光回路素子（１８）と上記溝
   壁面との間の両空間部分の該光導波路（１５）の露出端
   面（１５ａ）を含む領域に感光性被膜（１９）を充填形
   成し、各被膜に接する光導波路を通して該被膜（１９）
   に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光導波路（１５
   ）を光軸中心とするレンズ機能を持たせたことを特徴と
   する光回路デバイスの形成方法。
3. （３）光ファイバが遊びなく貫通できる貫通孔（２５ａ
   ）を備えた基材（２５）の該貫通孔（２５ａ）に光ファ
   イバ（２６）を貫通させた後、該貫通孔（２５ａ）に沿
   った長手方向ほぼ中央部に該貫通孔（２５ａ）を垂直に
   切断する溝（２５ｂ）を形成し、 該溝（２５ｂ）内の上記光ファイバ光軸を遮断する位置
   に該溝（２５ｂ）に沿って溝幅より薄い平板状の光回路
   素子（２７）を固定した後、該光回路素子（２７）と上
   記溝壁面との間の両空間部分の該光ファイバ（２６）の
   露出端面を含む領域に感光性被膜（１９）を充填形成し
   、各被膜に接する光ファイバ（２６）を通して該被膜（
   １９）に紫外線を照射して該被膜の内部に上記光ファイ
   バのコア（２６ａ）を光軸中心とするレンズ機能を持た
   せたことを特徴とする光回路デバイスの形成方法。