JPH03192308A - 光導波路基板の研削切断方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光波の変調、切り替えなどを行う光導波路基板
の研削切断方法に関し、さらに詳しくは基板表面に形成
された光導波路の光接続端面を形成するために行う光導
波路基板の研削切断方法に関する。

〔従来の技術］ 光通信システムの実用化が進むにつれ、さらに大容量や
多機能を持つ高度のシステムが求められており、より高
度の光信号の発生や光伝送路の切す替え、交換などの新
たな機能の付加が必要とされている。現在の実用システ
ムでは光信号は直接半導体レーザや発光ダイオードの注
入電流を変調することによって得られているが、直接変
調では緩和振動などの効果のため、ｌ０Ｃ）Ｉｚ前後以
上の高速変調が難しいこと、波長変動が発生するためコ
ヒーレント光伝送方式には適用が難しいなどの欠点があ
る。これを解決する手段としては、外部変調器を使用す
る方法があり、特に基板上に形成した光導波路により構
成した導波形の光変調器は、小型、高効率、高速という
特長がある。

一方、光伝送路の切り替えやネットワークの交換可能を
得る手段としては光スィッチが使用される。現在実用さ
れている光スィッチは、プリズム。

ミラー、ファイバーなどを機械的に移動させるものであ
り、低速であること、信頼性が不十分、形状が大きくマ
トリクス化に不適等の欠点がある。

これを解決する手段として開発が進められているものは
やはり光導波路を用いた先導形の光スィッチであり、高
速、多素子の集積化が可能、高信頼性等の点に特長があ
る。特にニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂｏ、）結晶等の強
誘電体材料を用いたものは、光吸収が小さく低損失であ
ること、大きな電気光学効果を有しているため、高効率
である等の特長があり、従来からも方向性結合器型光変
調器・スイッチ、全反射型光スイッチまたはマツハツエ
ンダ型光変調器等の種々の方式の光導波路基板が報告さ
れている。

このような光導波路基板を実際の光通信システムに適用
する場合、各基板の表面に形成された光導波路の光接続
端面同士を直接、あるいは光ファイバー等を介して相互
に端面接続することが実用−１−不可欠である。また接
続部において低損失な結合を達成するためには、光導波
路接続端面を、欠けやクラック、だれのない鏡面に加工
する必要がある。一般に光導波路基板の光導波路接続端
面は、基板をダイヤモンド砥粒等を用いた切断砥石によ
って切断加工した後、遊離砥粒を用いて切断端面の研磨
を行い鏡面に加工している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図は従来の光導波路基板の研削切断方法を示す平面
図である。ニオブ酸リチウム結晶基板１１をはじめとす
る光導波路基板は一般に硬脆材料であり、第２図（ロ）
に示すように欠け１４やクラック１９が発生しやすい材
料である。このため、従来の研削切断力法によって、切
断砥石１５を用いて機械的に結晶基板１１を切断加工す
ると、第２図（ロ）に示すように切断面２２の端部にあ
たる結晶基板ＩＩの表面、すなわち光導波路１２及び１
３の光導波路接続端面部１８の近傍に大規模な欠け１４
及びクラック１９が発生していた。

第２図（ハ）において、光導波路１２及び１３の深さの
寸法は、ニオブ酸リチウム結晶基板１１の表面から基板
の厚さ方向に高々十ミクロン程である。これに対して、
切断面の端部に発生する欠けＩ４やクラック１９の深さ
及び基板長手方向の欠け１４やクラック１９の幅しは切
断砥石１５に分布する砥粒１６の粒径や切断速度等の加
工条件によって左右されるが、加工条件を最適化しても
数ミクロン程度は発生する。このため、従来の研削切断
方法では、発生した欠けＩ４やクラック１９によって、
光導波路接続端面部１８が大きく損傷していた。光導波
路接続端面部１８が損傷すると、ニオブ酸リチウム結晶
基板１１と光ファイバ等との光接続損失は大幅に増加す
るため、研削切断加工の後工程である研磨加工によって
、この欠け１４やクラック１９を取り除いている。

なお、研磨の際使用する砥粒は、粒径が数十ミクロンか
らサブミクロンのものまでを徐々に細かくして何段階か
に分けて使用するため、最終的には光導波路接続端面部
１８に発生した欠け１４やクラック１９はほぼ取り除か
れる。しかし、研磨工程は細かい砥粒を使用した微細除
去加工であるため、光導波路接続端面部１８を鏡面に研
磨するまでには、半［Ｉ程度の長時間を要する課題があ
った。

不発【Ｉ１１の目的は、」−述の従来の光導波路基板の
研削切断方法の課題を解決して、欠けやクラックの発生
を抑制し、光導波路接続端面の研磨加工に要する時間の
低減に適した光導波路基板の研削切断方法を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 前記［１的を達成するため、本発明に係る光導波路基板
の研削切断方法においては、表面に光導波路が形成され
た光導波路基板の研削切断方法であって、前記光導波路
基板の表面を該基板の切断送り方向に対して傾斜させて
切断するものである。

［作用］ 本発明の作用を、第２図（ｒ、）に示した光導波路基板
の研削切断後の切断面斜視図を参照して説明する。

第３図において示した従来の研削切断方法では、切断砥
石１５に分布した砥粒１６は、光導波路１２及び１３が
形成されたニオブ酸リチウム結晶基板１１の表面（水平
面）に対して角度Ｏ（今後、Ｏを砥粒進入角と呼ぶ）で
光導波路１２及び１３にｉ±ｉ突し、脆性破壊による除
去加工が行われる。ここで除去部１′、は主としてクラ
ックの発生及び進展によって進行するため、第２図（ロ
）のように加工後の光導波路接続端面部１８には欠け１
４やクラック１９が残されることになる。

一方、第１図（ｎ）に示す本発明の研削切断方法では、
ニオブ酸リチウム結晶基板ＩＩは水平面に対して適切な
角度λ（今後、λを基板傾斜角と呼ぶ）だけ傾斜した状
態で、固定台１７を介して送りテーブル２１に固定され
ている。本発明の研削切断方法が従来の切断方法と大き
く異なるのは、切断砥石１５に分布した砥粒１６が、ニ
オブ酸リチウム結晶基板１１の表面に形成された光導波
路１２及び１３に対し、砥粒進入角がほば０度で擦過す
ることにある。なお適切な基板傾斜角λは、切込みｌｄ
及び切断砥石１１の外径りとの幾何学的関係から求める
ことができる。例えば第１図に示すように結晶基板ＩＩ
の幅をＷ、厚さを′ｒとすると、次式の関係が成、＋／
する。

Ｗｓｉｎλ＋’ｒｃｏｓλ＝ｄ （Ｄ＋２Ｔ）ｃｏｓλ＋Ｗ　ｓ　ｉ　ｎλ＝　Ｄ光導波
路１２及び１３の近傍における砥粒進入角をほぼ０度と
すると、１ｉｔ−砥粒１６の切込みを極めて小さくする
ことができ、従来法ではクラックの発生・進展が主であ
った除去加工゛は、砥粒１６の擦過による延性破壊を主
とした除去加工に変わる。本発明者の実験では、光導波
路１２及び１３近傍での砥粒進入角がほぼ０度になるよ
うに適切な基板傾斜角を選び、結晶基板１１をワンパス
で研削切断したところ、切断加工後の光導波路接続端面
部１８の近傍では塑性流動による研削条痕が観察され、
延性破壊を主にした除去加工が行われたことを確認した
。また第２図（ロ）のように目立った欠け１４やクラッ
クＩ９はなく、その欠陥を大幅に低減できることも確認
した。

なお従来の研削切断方法においても切断砥石１５の切込
みｆｉｄを微小にすることで、光導波路！２及び１３で
の砥粒進入角を０度に近づけ、延性破壊を主にした除去
加工を行うことは可能である。しかし微小な切込み量で
結晶基板ＩＩを完全に切断するためには、多数回の切込
み設定作業が必要になり、生産性の点で課題が生じる。

以上のように、本発明の光導波路基板の研削切断方法で
は、光導波路接続端面部に発生する欠けやクラックを大
幅に低減でき、欠けやクラックを取り除くための研磨加
工時間を大幅に低減することが可能となる。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図（荀及び（ハ）はそれぞれ本発明による光導波路
基板の研削切断方法の一実施例を示す平面図及び加工部
の断面図を示す。

まず、ニオブ酸リチウム結晶基板１１にやとい２０を接
着し、さらに結晶基板１１に基板傾斜角を与えるための
固定台１７に固定した上で、固定台１７を送りテーブル
２１にチャッキングした。ここで、やとい２０は結晶基
板１１の割れ破損の防止や切断砥石の振れを抑える補助
材等を目的として設けるものである。

次いで、外径７６ｍｍ、厚さＱ、５＋ｎａ、ダイヤモン
ド砥粒径的３０ｐ＋＊のレジンボンド切断砥石１５を使
用して、砥石回転数的２５，０００ｒｐｙａ、送り速度
６ｗｓ／ｌｉｎで結晶基板ｌｌをワンバスで研削切断し
た。本実施例では、やとい２０を含めて幅（％ｌｌ）１
０ｍｍ、厚き（Ｔ）約４．５順の結晶基板１１において
、光導波路１２及び１３近傍における砥粒進入角がほぼ
０度となるように基板傾斜角を３５度とし、切断砥石１
５の切込みｄは結晶基板Ｈの最上端から約９ｍｍとした
。

この結果、本実施例によって光導波路接続端面部１８に
発生する欠け１４やクラック１９の大幅低減が可能とな
り、第２図（ｎ）に示した欠け１４やクラック１９の大
きさしは約６ｐｍであった。なお比較のための、従来の
研削切断方法によって同一の条件でニオブ酸リチウム結
晶基板１１を研削切断したところ、第２図（ロ）に示し
た欠け１４やクラック１９の大きさしは約３５１１１１
であった。

さらに従来の方法では、研削切断によって発生した欠け
１４やクラック１９を取り除くための研磨加工では、光
導波路接続端面部１８から結晶基板１１の長手方向に５
０１１１１以上の研磨取り代を必要とし、加工時間に４
時間程度を要していた。これに対して本発明の研削切断
方法では、取り代が１５％Ｉ１１以下、研磨加工に要し
た時間は１時間以下に短縮され、大幅に生産性を向上で
きた。

〔発明の効果］ 以上述べたように、本発明の光導波路基板の研削切断方
法では、従来の研削切断方法に比べ、光導波路接続端面
部に発生する欠けやクラックを低減でき、光導波路接続
端面部の研磨加工に要する時間を低減できる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図ら）は本発明による光導波路基板の研削切断方法
の一実施例を示す平面図、第１図（ハ）は加工［部の断
面図、第２図（ａ）及び（ロ）は光導波路基板の研削切
断中の加工部において、光導波路接続端面部に発生する
欠けやクラックを、本発明による研削切断方法及び従来
の研削切断方法について比較した斜視図、第３図は従来
の光導波路基板の研削切断方法を示すＩ’ｊ１面図であ
る。 ｌ・・・ニオブ酸リチウム結晶基板 ２．１３・・・光導波路　　　　　１４・・・欠け５・
・・切断砥石　　　　　　　１６・・・砥粒７・・・回
定台　　　　　　１８・・・光導波路接続端面部９・・
・クラ・ンク　　　　　　　２０・；・やとい２１・・
・送りテーブル　　　　　２２・・・切断面箱 図 第 図 ／２；光等疲將 （，２） 第 第 ２ 図 １ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に光導波路が形成された光導波路基板の研削
   切断方法であって、前記光導波路基板の表面を該基板の
   切断送り方向に対して傾斜させて切断することを特徴と
   する光導波路基板の研削切断方法。