JPH1054917A - 光導波路型モジュール - Google Patents

光導波路型モジュール

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JPH1054917A
JPH1054917A JP21147896A JP21147896A JPH1054917A JP H1054917 A JPH1054917 A JP H1054917A JP 21147896 A JP21147896 A JP 21147896A JP 21147896 A JP21147896 A JP 21147896A JP H1054917 A JPH1054917 A JP H1054917A
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靖之 井上
Masahiro Yanagisawa
雅弘 柳澤
Hiroshi Terui
博 照井
Masahiro Okawa
正浩 大川
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Tatsunori Kanetani
達憲 金谷
Taisuke Iwato
泰典 岩藤
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246Bidirectionally operating package structures

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 LD−光導波路結合部及び光導波路素子内で
発生するクラッドモードが、LDと対向する光ファイバ
に漏れ込まない光導波路型モジュールを提供する。 【解決手段】 LD−光導波路結合部及び光導波路素子
内で生じる波長λ2の光の放射モードが、Siからなる
基板10とクラッド層21の上部の空気の層で閉じ込め
られ、クラッドモードとなっても、遮光性の金属膜30
が施された溝28で反射又は吸収されるので、クラッド
モードがLDと対向する光ファイバ18への漏れ込みが
抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光導波路型モジュ
ールに関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信、特に光加入者系の普及
のためには光導波路型モジュールの小型化と低価格化と
が重要な課題である。この課題の解決のためにSi基板
上に光導波路を形成し、チップレベルのLD(レーザダ
イオード)、PD(フォトダイオード)を表面実装する
光導波路型モジュールが検討されている(SiO2 /S
iハイブリッド光集積プラットフォームを用いたLDチ
ップ表面実装;1994年信学春季大会C−287参
照)。
【0003】図4はLDを基板上に表面実装した光導波
路型モジュールのプラットフォーム構造の概略図であ
り、図5は図4に示したプラットフォーム構造の光導波
路型モジュールの従来例を示す外観斜視図である。
【0004】図4に示す光導波路型モジュールのプラッ
トフォーム構造は、コア1、バッファ層2及びクラッド
層3からなる埋め込み型石英系の光導波路とテラス構造
付きSi基板4とを組み合わせたものである。Siベン
チからなるテラス5は半導体素子(LD)6を支持する
と共にヒートシンクとしての機能も有している。
【0005】光導波路型モジュールは、映像信号(波長
λ1)と通信信号(波長λ2:λ2≠λ1)とを、光導
波路上に挿入された波長λ2の光を透過し、波長λ1の
光を反射する特性を持つフィルタで合分波する方法が検
討されており、図5に示すようなものが用いられてい
る。
【0006】図5に示す光導波路型モジュールは、Si
からなる基板10上にy字型石英ガラス系の単一モード
の光導波路11を形成し、y字型の分岐部12aに、波
長λ2の光を透過し、波長λ1(λ1≠λ2)の光を反
射するフィルタ13を配置したものである。
【0007】次にこのような光導波路型モジュールを伝
搬する光を順をおって説明する。
【0008】共通ポート14に光ファイバ15から波長
λ1の光と波長λ2の光とを入射すると、波長λ2の光
は光導波路11のコアを通ってフィルタ13を透過し、
分岐部12bで所望の分配比で分岐され、PDポート1
6を通ってPDへ達する。共通ポート14に入射された
波長λ1の光は、光導波路11のコアを通ってフィルタ
13で反射され、反射ポート17へ導波されて光ファイ
バ18に入射される。
【0009】一方、LDから波長λ2の光が出射される
と波長λ2の光は、LDポート19、分岐部12b及び
フィルタ13を透過して共通ポート14へ導波される。
【0010】尚、20はバッファ層、21はクラッド
層、22はPDからの信号電流を取り出すための金属膜
としてのPD用電極、23は斜めカット、24は気密用
蓋、27はLDへの電流を供給するための金属膜として
のLD用電極をそれぞれ示す。
【0011】次にこのような光導波路型モジュールの製
造工程について説明する。
【0012】図6は図5に示した光導波路型モジュール
の製造工程図である。
【0013】まず、Siからなる基板10を準備する
(図6(a))。
【0014】基板10をエッチングすることによりLD
及びPDをマウントする位置に素子側ベンチ25を形成
する(図6(b))。
【0015】素子側ベンチ25を形成した基板10上
に、この素子側ベンチ25が露出するようにバッファ層
20を形成し、バッファ層20及び素子側ベンチ25の
上にコア26及びクラッド層21を形成することにより
石英ガラス系の光導波路11を形成する(図6
(c))。
【0016】クラッド層21をエッチングすることによ
り素子側ベンチ25を露出させる(図6(d))。
【0017】露出した素子側ベンチ25にPD用電極2
2とLD用電極27とを形成すると共にクラッド層21
にもPD用電極22とLD用電極27とを形成する(図
6(e))。
【0018】その後、フィルタ13の配置工程、LD及
びPDアライメント工程等実装工程を経て光導波路型モ
ジュールが形成される。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板1
0上に形成する石英系光導波路は、LD−光導波路結合
部及び光導波路素子内で生じる波長λ2の光の放射モー
ドが、基板10とクラッド層21上部の空気の層で閉じ
込められ、クラッドモードとなってLDと対向する反射
ポート17に接続された光ファイバ18へ漏れ込んでし
まい、現在の通信システムにおいては、その光通信の品
質に悪影響を与えてしまうという問題があった。
【0020】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、LD−光導波路結合部及び光導波路素子内で発生す
るクラッドモードが、LDと対向する光ファイバに漏れ
込まない光導波路型モジュールを提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光ファイバに接続するための光導波路を基
板上に形成し、その光導波路に発光素子及び受光素子を
接続した光導波路型モジュールにおいて、光導波路の両
側に光導波路を横切る方向の溝を形成し、その溝の内壁
に遮光性の膜を施したものである。
【0022】上記構成に加え本発明は、基板にSiを用
い、発光素子にレーザダイオードを用い、受光素子にフ
ォトダイオードを用いると共に、基板にレーザダイオー
ド及びフォトダイオードを搭載するための素子側ベンチ
を形成し、かつ溝が形成される位置に溝側ベンチを形成
するのが好ましい。
【0023】上記構成に加え本発明は、レーザダイオー
ドへの電流供給とフォトダイオードからの信号電流を取
り出すための金属膜を素子側ベンチ及びクラッド層に形
成し、かつ、遮光性の膜に金属膜を用いるのが好まし
い。
【0024】上記構成に加え本発明は、溝を、その深さ
が基板まで達するように形成するのが好ましい。
【0025】上記構成に加え本発明は、光導波路をy字
型導波路に形成し、y字型の分岐部に波長λ2の光を透
過すると共に波長λ2と異なる波長λ1の光を反射する
フィルタを配置し、フィルタによって反射される光の出
射側光導波路端面と分岐部との間に少なくとも一つの溝
を形成するのが好ましい。
【0026】上記構成によって、LD−光導波路結合部
及び光導波路素子内で生じる波長λ2の光の放射モード
が、Si基板とクラッド層上部の空気の層で閉じ込めら
れ、クラッドモードとなっても、遮光性の膜が施された
溝で反射又は吸収されるので、クラッドモードがLDと
対向する光ファイバへの漏れ込みが抑制される。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
【0028】図1は本発明の光導波路型モジュールの一
実施の形態を示す外観斜視図であり、図2(a)は図1
のA−A線断面図、図2(b)は図1のB−B線断面
図、図2(c)は図1のC−C線断面図である。尚、図
5に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用い
た。
【0029】光導波路型モジュールは、Si単結晶から
なる基板10上にバッファ層20を形成し、バッファ層
20の上にクラッド層21及び後述するコア26(図2
(a))を形成することにより石英系の光導波路11が
形成され、さらに基板10上にLD及び、PDを配置
し、LD及びPDを気密用蓋24で覆い、PD用電極2
2及びLD用電極27を形成し、光導波路11を横切る
ようにフィルタ13を配置し、かつ、光導波路11の両
側のクラッド層21に光導波路11を横切る方向の溝2
8を形成したものである(図では溝28が2組形成され
ているがこれに限定されるものではない)。
【0030】LDのマウント部はガラスエッチングによ
って基板10が露出しているので、LDの発光時の熱が
効率的に放出される。光導波路11の端面の斜めカット
23は、光導波路11の端面からLDへの戻り光及び光
導波路11の端面からの反射減衰量を低減するためのも
のである。
【0031】光導波路11は、y字型に形成されてお
り、分岐部12aには波長(λ2)1.3μmの光を透
過し、波長(λ2)1.55μmの光を反射する短波長
域透過型の誘電体多層膜構造のフィルタ13が配置され
ている。反射ポート17側の光導波路11の端面とy字
型光導波路の分岐部12aとの間と、y字型光導波路の
分岐部12aと分岐部12bとの間には幅約300μm
の溝28が形成されており、この溝28の内壁には両電
極22,27と同じ材質からなる金属膜30が蒸着され
ている。
【0032】このような光導波路型モジュールの製造工
程について図3(a)〜図3(e)を参照して説明す
る。図3(a)〜図3(e)は図1に示した光導波路型
モジュールの製造工程図である。
【0033】まず、Siからなる基板10を準備する
(図3(a))。
【0034】基板10をエッチングすることによりLD
及びPDをマウントする位置に素子側ベンチ25を形成
すると共に、溝28を形成する位置に溝側ベンチ29を
形成する(図3(b))。
【0035】両ベンチ25,29を形成した基板10上
に両ベンチ25,29が露出するようにバッファ層20
を形成し、バッファ層20及び素子側ベンチ25の上に
コア26及びクラッド層21からなる石英ガラス系の光
導波路11を形成する(図3(c))。
【0036】クラッド層21をエッチングすることによ
り両ベンチ25,29を露出させる(図3(d))。
【0037】クラッド層21及び露出した素子側ベンチ
25にPD用電極22とLD用電極27とを形成し、溝
28の内壁に遮光性膜としての金属膜30を蒸着により
形成する(図3(e))。
【0038】その後、フィルタ13の配置工程、LD及
びPDアライメント工程等実装工程を経て光導波路型モ
ジュールが形成される。
【0039】このような光導波路型モジュールが動作す
ると、LDから出射される波長(λ2)1.3μmの光
は、LDポート19、分岐部12b、フィルタ13を透
過して共通ポート14へと導波される。このとき、LD
と光導波路11との結合部、分岐部12a及びy字型導
波路の分岐部12bにおいてクラッドモードが生じる。
このクラッドモードは、基板10とクラッド層21の上
部の空気層との間に閉じ込められて伝搬するが、金属膜
30が施された溝28で反射又は吸収され、かつ溝側ベ
ンチ29で遮断される。このため、LDからのクラッド
モードが反射ポート17の光ファイバ18へ漏れ込むの
を抑えることができる。本実施の形態では、LDからの
波長(λ2)1.3μmの光の反射ポート側の光ファイ
バへの漏れ込み損失が55dBであり、溝のない従来の
光導波路型モジュールの漏れ込み損失40dBに比べて
15dB改善された。
【0040】以上において本発明によれば、光導波路の
両側に光導波路を横切る方向の溝を形成し、その溝の内
壁に遮光性の膜を施すことにより、光導波路を伝搬する
クラッドモードがブロックされ、光の漏れ込みの少ない
光導波路型モジュールが得られ、これにより高アイソレ
ーションを得ることができる。
【0041】尚、本実施の形態では金属膜を蒸着によっ
て形成したが、これに限定されるものではなく、溝に光
を吸収する材料を挿入してもよい。また、溝に灰色系の
シリコーン樹脂を施したところ、LDからの波長(λ
2)1.3μmの光の反射ポート側の光ファイバへの漏
れ込み損失が55dBであった。このように溝に施す遮
光性の膜は反射材、吸収材のいずれでもよい。さらに、
本実施の形態では光の波長を1.3μm及び1.55μ
mの場合で説明したが、これに限定されるものではな
い。
【0042】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0043】光導波路型モジュールの光導波路の両側に
光導波路を横切る方向の溝を形成し、その溝の内壁に遮
光性の膜を施したので、LD−光導波路結合部及び光導
波路素子内で発生するクラッドモードが、LDと対向す
る光ファイバに漏れ込まない光導波路型モジュールを実
現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光導波路型モジュールの一実施の形態
を示す外観斜視図である。
【図2】(a)は図1のA−A線断面図、(b)は図1
のB−B線断面図、(c)は図1のC−C線断面図であ
る。
【図3】(a)〜(e)は図1に示した光導波路型モジ
ュールの製造工程図である。
【図4】LDを基板上に表面実装した光導波路型モジュ
ールのプラットフォーム構造の概略図である。
【図5】図4に示したプラットフォーム構造の光導波路
型モジュールの従来例を示す外観斜視図である。
【図6】図5に示した光導波路型モジュールの製造工程
図である。
【符号の説明】
10 基板 18 光ファイバ 21 クラッド層 30 遮光性膜(金属膜) LD レーザダイオード PD フォトダイオード
フロントページの続き (72)発明者 柳澤 雅弘 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 照井 博 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 大川 正浩 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 金谷 達憲 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 岩藤 泰典 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバに接続するための光導波路を
    基板上に形成し、その光導波路に発光素子及び受光素子
    を接続した光導波路型モジュールにおいて、上記光導波
    路の両側に光導波路を横切る方向の溝を形成し、その溝
    の内壁に遮光性の膜を施したことを特徴とする光導波路
    型モジュール。
  2. 【請求項2】 上記基板にSiを用い、上記発光素子に
    レーザダイオードを用い、上記受光素子にフォトダイオ
    ードを用いると共に、上記基板にレーザダイオード及び
    フォトダイオードを搭載するための素子側ベンチを形成
    し、かつ上記溝が形成される位置に溝側ベンチを形成し
    た請求項1に記載の光導波路型モジュール。
  3. 【請求項3】 上記レーザダイオードへの電流供給と上
    記フォトダイオードからの信号電流を取り出すための金
    属膜を上記素子側ベンチ及びクラッド層に形成し、か
    つ、上記遮光性の膜に金属膜を用いた請求項1又は2に
    記載の光導波路型モジュール。
  4. 【請求項4】 上記溝を、その深さが基板まで達するよ
    うに形成した請求項1から3のいずれかに記載の光導波
    路型モジュール。
  5. 【請求項5】 上記光導波路をy字型導波路に形成し、
    y字型の分岐部に波長λ2の光を透過すると共に波長λ
    2と異なる波長λ1の光を反射するフィルタを配置し、
    上記フィルタによって反射される光の出射側光導波路端
    面と上記分岐部との間に少なくとも一つの溝を形成した
    請求項1から4のいずれかに記載の光導波路型モジュー
    ル。
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