JPH0694937A

JPH0694937A - 基板上の導波路と光ファイバとの接続方法と光ファイバ付き導波路基板

Info

Publication number: JPH0694937A
Application number: JP5069173A
Authority: JP
Inventors: Corrado Dragone; ドラゴンコラド; Herman M Presby; プレスビーハーマン
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2011-11-20
Also published as: JP2555256B2; EP0564128B1; EP0564128A1; DE69314986D1; DE69314986T2; US5235658A

Abstract

(57)【要約】【目的】基板上の導波路と光ファイバとの当接接合を
効率よくかつ信頼性よく行い、また、そこを通過する光
信号に悪影響を及ぼすことのない接続方法及びその方法
により製造された基板を提供する。【構成】まず、導波路３４の端部の両側の基板２８部
分にノッチ３８、３９を形成する。次に、光ファイバ４
０の端部を、前記ノッチ３８、３９の間に位置する前記
導波路３４の端部と当接するように整合する。続いて、
前記当接関係に配置された前記光ファイバ４０の端部と
前記導波路３４の端部とを接着剤でカプセル化する。そ
して、前記端部同士を接着剤が硬化するまで保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板上の導波路と光ファ
イバを接続する方法及びその方法により製造された基板
に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、集積光素子の燐、硅化物、ガラ
ス、コア導波路は、光ファイバの入力及び出力端部に、
エポキシ、ＵＶ（紫外線硬化）接着剤などを用いて、当
接接合されている。光素子の導波路を光ファイバに接続
するのに使用される材料には、当接接合の際に存在する
ギャップを充填することが要求される。

【０００３】また、シリコンウェーハの上の硅化物に光
ファイバを接着するために現在行われている方法は、次
の通りである。すなわち、光ファイバの端部に適当な接
着剤を垂らしてウェット状態にし、この状態で、光ファ
イバをウェーハに接着する。その後、接着剤が硬化する
と、この接着剤によって光ファイバがウェーハに保持さ
れる。しかし、この方法は以下のような欠点を持ってい
る。すなわち、まず、この当接接合は多くの応用におい
て強度が弱すぎる。次に、接着剤が隣接する導波路の端
部の上に流れ、その導波路を光ファイバに接着する際に
問題を引き起こす。

【０００４】これに対し、導波路と光ファイバとの接着
には、前述したＵＶ（紫外線硬化）接着剤が広く用いら
れている。それは、このＵＶ接着剤が、光ファイバの整
合性に問題を起こすことなく、急速に硬化するからであ
る。しかし、このＵＶ接着剤は、安定性、すなわち、温
度、圧力、湿度等が変わったときに、安定性が悪いとい
う問題点を持っている。また、光ファイバの接合部を通
過する信号を劣化させることもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、基板上の導波路と光ファイバとの当接接合を効率よ
くかつ信頼性よく行い、また、そこを通過する光信号に
悪影響を及ぼすことのない接続方法及びその方法により
製造された基板を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による基板（２
８）上の導波路（３４）と光ファイバ（４０）との接続
方法は、次のような特徴を有する。すなわち、まず、導
波路（３４）の端部の両側の基板（２８）部分にノッチ
（３８、３９）を形成する。次に、光ファイバ（４０）
の端部を、前記ノッチ（３８、３９）の間に位置する前
記導波路（３４）の端部と当接するように整合する。続
いて、前記当接関係に配置された前記光ファイバ（４
０）の端部と前記導波路（３４）の端部とを接着剤でカ
プセル化する。そして、前記端部同士を接着剤が硬化す
るまで保持する。

【０００７】

【実施例】図１は、ＳｉＯ₂／Ｓｉ技術を用いて、シリ
コン基板上に形成された集積光スターカプラ２０を表す
図である。この集積光スターカプラ２０は、二列の導波
路２２、２４を対称的に配置した構成を持っている。こ
の二列の導波路２２、２４は、集積光スターカプラ２０
の中心に位置する自由空間領域により分離されている。
この集積光スターカプラ２０の動作時において、導波路
２２の何れかの入力信号は、導波路２４のすべてに等し
く分配される。また、この集積光スターカプラ２０は、
基板２８の上に形成されたＰ−ドープシリコンフィルム
から形成されている。集積光スターカプラ２２の導波路
の端部には、入力光ファイバ、出力光ファイバが接続さ
れる。

【０００８】入力及び出力光ファイバを基板２８の端部
２５、２６における導波路２２、２４の端部に接続する
ことは、光素子をパッケージする際の、最も重要で難し
い問題である。光ファイバの端部と基板２８の上の導波
路２２、２４とは、集積回路パッケージに要求される許
容度よりも少なくとも十倍以上の正確さで互いに整合
し、接続する必要がある。光ファイバを個々に接続する
場合には、光ファイバを導波路に接続する接着剤が近傍
の導波路の表面に流れ出し、汚染しないようにすること
が重要である。液体接着剤（エポキシ）を使用する場合
には、この液体接着剤が隣接する導波路に流れ出されな
いようにすることが重要である。導波路の端部表面と光
ファイバの寸法は極めて小さいために、光ファイバを非
常に小さな表面領域に正確に保持する必要がある。その
結果、必然的に最小強度のバットジョイント（当接接
合）が必要とされる。

【０００９】図２と３において、本発明による基板上の
導波路を光ファイバに当接接合する方法が開示されてい
る。ここには、Ｎ×Ｎのスターカプラが開示されてい
る。なお、最初のＮは入力ポート、２番目のＮは出力ポ
ートを表す。この図２に示された基板２８の大きさは約
１．５×３．０ｃｍで、その厚さは約０．５５ｍｍであ
り、ここではＮは１９である。また、入力側の端部２５
と出力側の端部２６における導波路の間隔は約２５０μ
ｍである。

【００１０】さらに、この基板２８は、導波路の両側に
ノッチを有する。このノッチは各導波路を隣接する導波
路から分離するために設けられる。例えば、ノッチ３８
は導波路３２と３４との間に配置され、ノッチ３９は導
波路３４と３６との間に配置されている。これらのノッ
チ３８、３９は、基板の端部２５から導波路３４に沿っ
て内部に伸びている。このノッチ３８、３９は、導波路
３４の端部及びその下の基板部分と、導波路３２、３６
の端部及びその下の基板部分とを物理的に隔離する。

【００１１】この実施例において、光ファイバ４０と導
波路３４との接続は、次のように行われる。すなわち、
まず、光ファイバ４０の端部が、エポキシ、ＵＶ接着剤
などの接着剤によって、コーティング、あるいは浸漬さ
れる。この光ファイバ４０のコーティングされた端部
は、導波路３４の端部とその下の基板に整合され、当接
接合される。このようにして、導波路３４と光ファイバ
４０は、その端部同士が一致するように配置される。

【００１２】この場合、光ファイバの端部の接着剤は、
光ファイバの端部と導波路の上部と側面の周囲に広が
り、基板の端部を支持する。次に、図４において、光フ
ァイバ４０が導波路３４に当接接合している状態が示さ
れている。接着剤は、光ファイバ４０の端部を囲み、ノ
ッチ３８により形成された歯４１の側面と前面と上部を
包囲している。このノッチ３８、３９は、接着剤が基板
上の隣接する導波路に到達してこの導波路に付着するこ
とを阻止する。必要ならば、適当な手段によりこの接着
剤を乾かし、迅速に硬化させることもできる。光ファイ
バと導波路の端部とを当接接合して、このようにカプセ
ル化することによって、端部同士を接着剤で接合したの
と同様の、信頼性のある強固な接着が可能となる。

【００１３】図５と６において、導波路が存在する基板
部分（歯）の幅は、光ファイバの直径以下である。しか
し、実際においては、この突出部は光ファイバの直径以
上であるのが好ましい。例えば、現在使用されている光
ファイバの直径は約１２５μｍである。従って、導波路
の幅は、一般的には、１２５μｍ以上であるのが好まし
い。しかし、ある種の応用においては、その以下の寸法
が好ましい場合もある。

【００１４】図６において、コネクタ（図示せず）は基
板６４の上に形成されたドープシリカフィルムの導波路
６２を有する。この導波路６２は、基板６４のノッチ６
６、７２側の端部では、光ファイバの直径以上の距離だ
け離間しており、基板６４の他方の端部６８では、接続
される（図示していない）素子の導波路の間隔に等しい
距離だけ離間している。

【００１５】動作時においては、導波路に近接して素子
が配置され、この素子はコネクタの端部６８に当接接合
される。基板６４の導波路６２は接続素子の対応する導
波路と接合する間隔だけ離れている。このコネクタは、
エポキシ、ＵＶ接着剤などの接着剤により他の素子に接
合される。コネクタの導波路を素子の導波路に接続する
のに使用される物質は、当接接合に際し、存在するギャ
ップを充填する。

【００１６】コネクタ６０のノッチ６６、７２間の導波
路６２端部は、入力あるいは出力の光ファイバ７０に接
続される。すなわち、光ファイバ７０は、光ファイバ４
０を導波路３４に接合するために用いた前述の方法と同
様な方法によって、基板６４のノッチ６６、７２間の導
波路６２端部に当接接合される。この図６の実施例にお
いては、ノッチ６６、７２の空間条件はそれほどクリテ
ィカルではなく、例えば、ノッチ６６、７２間の基板部
分の幅は光ファイバ７０の直径以上である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の接続方法
により、基板上の導波路と光ファイバとを効率よく、そ
して、信頼性よく当接接合することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリコンウェーハ上に形成された導波路を表
し、特に、マルチチャンネルの集積光スターカプラを表
す平面図である。

【図２】図１の集積光スターカプラにおける基板の入力
及び出力端部の導波路の両側に、本発明によってノッチ
が設けられた状態を表す平面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】本発明によって光ファイバがシリコンウェーハ
上の導波路に当接接合された状態を表す斜視図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】本発明によって複数の導波路が複数の光ファイ
バに接続された状態を表す斜視図である。

【符号の説明】

２０集積光スターカプラ２２、２４導波路２５、２６端部２８基板３２、３４、３６導波路３８、３９ノッチ４０光ファイバ４１歯６２導波路６４基板６６、７２ノッチ６８端部７０光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者コラドドラゴンアメリカ合衆国 07739 ニュージャージーリトルシルバー、ウィンザードライヴ 43 (72)発明者ハーマンプレスビーアメリカ合衆国 08904 ニュージャージーハイランドパーク、リンカーンアヴェニュー 467

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板（２８）上の導波路（３４）と光フ
ァイバ（４０）との接続方法において、（ａ）導波路（３４）の端部の両側の基板（２８）部
分にノッチ（３８、３９）を形成するステップと、（ｂ）光ファイバ（４０）の端部を、前記ノッチ（３
８、３９）の間に位置する前記導波路（３４）の端部と
当接するように整合するステップと、（ｃ）前記当接関係に配置された前記光ファイバ（４
０）の端部と前記導波路（３４）の端部とを接着剤でカ
プセル化するステップと、（ｄ）前記端部同士を接着剤が硬化するまで保持する
ステップと、を有することを特徴とする基板（２８）上
の導波路（３４）と光ファイバ（４０）との接続方法。
【請求項２】前記基板（２８）上の前記導波路（３
４）は、前記光ファイバ（４０）の直径以上離れて配置
され、隣接する前記ノッチ（３８、３９）の間の基板部分（４
１）の幅は、光ファイバ（４０）の直径以下の大きさで
あることを特徴とする請求項１の方法。
【請求項３】基板（２８）と、前記基板（２８）上に支持され、その端部にまで伸びる
導波路（３４）と、前記導波路（３４）の端部と当接して整合され接着剤で
固定接続された光ファイバ（４０）と、を有する光ファ
イバ付き導波路基板において、前記導波路（３４）の端部の両側の基板（２８）部分に
ノッチ（３８、３９）が形成されたことを特徴とする光
ファイバ付き導波路基板。
【請求項４】前記基板（２８）上の前記導波路（３
４）は、前記光ファイバ（４０）の直径以上離れて配置
され、隣接する前記ノッチ（３８、３９）の間の基板部分（４
１）の幅は、光ファイバ（４０）の直径以下の大きさで
あることを特徴とする請求項３の基板。