JPH11194237A - 光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素子の結合構造 - Google Patents

光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素子の結合構造

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JPH11194237A
JPH11194237A JP9361105A JP36110597A JPH11194237A JP H11194237 A JPH11194237 A JP H11194237A JP 9361105 A JP9361105 A JP 9361105A JP 36110597 A JP36110597 A JP 36110597A JP H11194237 A JPH11194237 A JP H11194237A
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core
hole
light receiving
core portion
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Masaaki Funahashi
正昭 舟橋
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, 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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    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/2804—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers
    • G02B6/2852—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals forming multipart couplers without wavelength selective elements, e.g. "T" couplers, star couplers using tapping light guides arranged sidewardly, e.g. in a non-parallel relationship with respect to the bus light guides (light extraction or launching through cladding, with or without surface discontinuities, bent structures)

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化することができ、しかも生産性に優れ
た光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素子の接
合構造を提供する。 【解決手段】 コア部２と、コア部２を取り囲むように
設けられたクラッド部３とを備えた光導波路１１におい
て、光導波路１１のコア部２に平行な一主面に、内面が
コア部２に対して傾斜した穴１３をコア部２の一部また
は全部を横断するように形成し、穴１３に、コア部２よ
り高い屈折率を有する材料１４を充填したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信技術に用い
て好適な光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素
子の結合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、光導波路と受光素子の接合構造と
しては、例えば、図３に示す接合構造が一般的である。
この構造は、シリコン基板等からなるベース１上に、屈
折率の高い断面正方形あるいは長方形の長尺のコア２を
屈折率の低いクラッド３で取り囲んだ構造の石英系の光
導波路４を形成し、前記コア２の一端面２ａとフォトダ
イオード（ＰＤ：受光素子）５の受光面６を対向配置
し、前記コア２の一端面２ａの中心とフォトダイオード
５の受光面６の中心が略一致するように位置決めした
後、該フォトダイオード５を前記ベース１上に固定した
ものである。
【０００３】この構造では、前記コア２の一端面２ａの
中心とフォトダイオード５の受光面６の中心が略一致す
るように位置決めをする必要があるために、光導波路４
とフォトダイオード５をベース１上に固定する際に、予
め前記ベース１上に光導波路４及びフォトダイオード５
それぞれの位置を示すマーカ（印）を形成しておき、各
マーカに合わせて光導波路４とフォトダイオード５を固
定する方法が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の光導波路と受光素子の接合構造においては、光導波
路４とフォトダイオード５とを、シリコン基板等からな
るベース１上に固定する必要があるために、ベース１と
いう余分な部材が必要になり、小型化し難いという問題
点があった。また、ベース１を用いているために、その
分コストダウンを図ることが難しいという問題点があっ
た。
【０００５】また、この構造では、ベース１上に光導波
路４及びフォトダイオード５それぞれの位置を示すマー
カを形成し、各マーカに合わせて光導波路４とフォトダ
イオード５を固定する方法が用いられているが、この場
合、ベース１上に形成したそれぞれのマーカの位置のバ
ラツキが大きく、また、これらのマーカに光導波路４と
フォトダイオード５を固定する際の位置決めにおけるバ
ラツキも大きい。したがって、光導波路４のコア２とフ
ォトダイオード５の受光面６の相対的な位置ずれが更に
拡大されることとなり、この位置ずれに起因する製品不
良が生じ、製品の歩留まりを低下させる要因になるとい
う問題点があった。
【０００６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、小型化することができ、しかも生産性に優
れた光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素子の
接合構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の様な光導波路とその製造方法及び光導
波路と受光素子の接合構造を提供する。すなわち、請求
項１記載の光導波路は、コア部と、該コア部を取り囲む
ように設けられたクラッド部とを備えた光導波路におい
て、該光導波路の前記コア部に平行な一主面に、内面が
前記コア部に対して傾斜した穴を該コア部の一部または
全部を横断するように形成し、前記穴に、前記コア部よ
り高い屈折率を有する材料を充填したものである。
【０００８】請求項２記載の光導波路は、請求項１記載
の光導波路において、前記穴を、円錐状、角錐状、楔状
のいずれか１種としたものである。
【０００９】請求項３記載の光導波路は、請求項１記載
の光導波路において、前記材料を樹脂としたものであ
る。
【００１０】請求項４記載の光導波路は、請求項３記載
の光導波路において、前記樹脂を紫外線硬化型樹脂とし
たものである。
【００１１】請求項５記載の光導波路の製造方法は、コ
ア部と、該コア部を取り囲むように設けられたクラッド
部とを備えた光導波路の製造方法において、前記光導波
路の前記コア部に平行な一主面に、内面が前記コア部に
対して傾斜した穴を該コア部の一部または全部を横断す
るように形成する工程と、前記穴に、前記コア部より高
い屈折率を有する材料を充填する工程とを有する方法で
ある。
【００１２】請求項６記載の光導波路と受光素子の接合
構造は、請求項１、２、３または４記載の光導波路の穴
に、受光素子の受光面を対向配置し、該受光素子を前記
光導波路に固定したものである。
【００１３】請求項７記載の光導波路と受光素子の接合
構造は、請求項６記載の光導波路と受光素子の接合構造
において、前記光導波路及び前記受光素子それぞれに位
置合わせ用の印を形成し、前記光導波路の印と前記受光
素子の印とを合わせることにより、前記光導波路と前記
受光素子の位置合わせを行なうものである。
【００１４】本発明の光導波路では、該光導波路の前記
コア部に平行な一主面に、内面が前記コア部に対して傾
斜した穴を該コア部の一部または全部を横断するように
形成し、前記穴に、前記コア部より高い屈折率を有する
材料を充填している。ここで、前記穴に、前記コア部よ
り高い屈折率を有する材料が充填されていない場合、前
記コア部の屈折率は、空気の屈折率（約１．００）より
も大きく、前記コア部を伝搬する光は、該コア部と前記
穴との界面で一部が反射し、それ以外の光はスネルの法
則に従い前記穴の頂点の方向に屈折して進む。したがっ
て、この光は前記穴から外方へ出射し難くなる。
【００１５】一方、前記穴に、前記コア部より高い屈折
率を有する材料を充填した場合、前記コア部を伝搬する
光は、該コア部と前記穴との界面で反射すること無く該
穴内に進入し、前記穴の頂点と反対の方向に屈折して進
む。この光は、その後前記穴の内面で反射し、該穴の外
方に向かって出射する。これにより、前記コア部を伝搬
する光を、該コア部に対し略垂直方向に立ち上げること
が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の光導波路とその製造方法
及び光導波路と受光素子の接合構造の一実施形態につい
て図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態の
光導波路と受光素子の接合構造を示す分解斜視図、図２
は同光導波路の要部断面図である。この光導波路１１
は、コア２とクラッド３が石英系ガラスにより構成さ
れ、この石英系ガラスは基板１２上にＣＶＤ法等により
成膜されたものである。
【００１７】コア２とクラッド３の比屈折率差、及びコ
ア２の幅と高さは、１．３μｍ以上の波長領域で単一モ
ード動作するように調整されている。例えば、コア２の
断面は、高さが６μｍ、幅が６μｍの正方形で、コア２
とクラッド３の比屈折率差は０．３％である。また、前
記基板１２としては、シリコン基板が好適であるが、石
英板やセラミック基板等も用いられる。
【００１８】光導波路１１の上面（コア２に平行な一主
面）には、円錐状の穴１３がコア２の全部を横断するよ
うに形成されており、該穴１３には、コア２より高い屈
折率を有する樹脂１４が充填されている。この樹脂１４
は、１．３μｍ及び１．５５μｍの波長帯域で透明であ
る必要があり、接着剤あるいはポッティング剤、特に、
屈折率が１．５の紫外線硬化型接着剤が好適に用いられ
る。前記穴１３には、フォトダイオード５の受光面６が
対向配置されており、フォトダイオード５は光導波路１
１に接着剤等により固定されている。
【００１９】この接合構造では、光導波路１１とフォト
ダイオード５を効率的に光学的に結合することが可能で
ある。図２に示すように、コア２の屈折率ｎ1と、クラ
ッド３の屈折率ｎ2と、樹脂１４の屈折率ｎ3との間に
は、 ｎ3＞ｎ1＞ｎ2 の関係がある。
【００２０】コア２を伝搬する光Ｌは、コア２と穴１３
との界面で反射すること無く、穴１３内に進入し、穴１
３の頂点１５と反対の方向に屈折して進む。この光Ｌ
は、その後穴１３の内面で反射し、穴１３の外方に向か
って出射する。したがって、コア２を伝搬する光Ｌを、
コア２に対し垂直方向に立ち上げることができる。
【００２１】次に、光導波路１１の製造方法について説
明する。まず、シリコン等の基板１２上に、コア２及び
クラッド３となる石英系ガラスを、ＴＥＯＳ（テトラエ
トキシシラン：Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）−ＣＶＤ法により
成膜する。この石英系ガラスの膜厚は約３０μｍであ
る。また、成膜方法は、火炎堆積法、電子ビーム蒸着、
スパッタ法等を用いても可能である。
【００２２】次に、円錐形状の砥石を回転させ、コア２
及びクラッド３に対し垂直方向から押し当て、少しずつ
該砥石の円錐の頂点をコア２に向かって進行させ、円錐
形状の砥石の先端がコア２を完全に切断するまで切削を
行い、コア２に円錐形状の穴１３を形成する。この切削
の替わりにエッチング等を用いても、穴１３の加工は可
能である。次に、該穴１３に樹脂１４を充填する。例え
ば、屈折率が１．５の紫外線硬化型接着剤を充填した場
合、紫外線を照射し硬化させる。
【００２３】この光導波路１１にフォトダイオード５を
接合するには、光導波路１１の穴１３にフォトダイオー
ド５の受光面６を対向配置し、フォトダイオード５を光
導波路１１に接着固定する。この場合、予め光導波路１
１及びフォトダイオード５それぞれに位置合わせ用のマ
ーカ（印）を形成しておき、これらマーカ同士を合わせ
ることとすれば、光導波路１１とフォトダイオード５と
の位置合わせが容易になるとともに、その位置合わせ精
度も向上する。その結果、製品歩留まりが向上し、コス
トダウンが可能になる。
【００２４】以上説明したように、本実施形態では、光
導波路１１のコア２を伝搬する光Ｌを、光導波路１１の
平面に対し略垂直に立ち上げることができる。また、光
導波路１１から出射される光をフォトダイオード５で受
光する際に、フォトダイオード５を直接光導波路１１に
固定することができ、フォトダイオード５の位置決めが
容易となる。
【００２５】なお、本実施形態では、光導波路１１の上
面に円錐状の穴１３をコア２の全部を横断するように形
成したが、この穴１３は、コア２を伝搬する光を、コア
２に対し略垂直方向に立ち上げることができればよく、
円錐状の他、四角錐等の多角錐状、楔状のいずれであっ
てもよい。また、穴１３がコア２の全部を横断するよう
に形成したが、コア２の一部を横断するように形成して
もよい。
【００２６】また、本実施形態では図示していないが、
光導波路１１及びフォトダイオード５それぞれに形成す
る位置合わせ用のマーカの形状や数は、光導波路１１及
びフォトダイオード５の形状に合わせて適宜設計するこ
とが可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の光導波路に
よれば、光導波路の前記コア部に平行な一主面に、内面
が前記コア部に対して傾斜した穴を該コア部の一部また
は全部を横断するように形成し、前記穴に、前記コア部
より高い屈折率を有する材料を充填したので、前記コア
部を伝搬する光を、該コア部に対し略垂直方向に立ち上
げることができる。
【００２８】本発明の光導波路の製造方法によれば、前
記光導波路の前記コア部に平行な一主面に、内面が前記
コア部に対して傾斜した穴を該コア部の一部または全部
を横断するように形成する工程と、前記穴に、前記コア
部より高い屈折率を有する材料を充填する工程とを有す
るので、前記コア部を伝搬する光を該コア部に対し略垂
直方向に立ち上げることができる光導波路を容易に作製
することができる。
【００２９】本発明の光導波路と受光素子の接合構造に
よれば、請求項１、２、３または４記載の光導波路の穴
に、受光素子の受光面を対向配置し、該受光素子を前記
光導波路に固定したので、この接合構造の占める面積は
光導波路の占める面積と略同等となり、小型化が可能と
なる。また、受光素子を直接光導波路に固定することが
できるので、受光素子の位置決めが容易となり、歩留ま
りが向上し、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の光導波路と受光素子の
接合構造を示す分解斜視図である。
【図２】 本発明の一実施形態の光導波路の要部を示す
断面図である。
【図３】 従来の光導波路と受光素子の接合構造を示す
斜視図である。
【符号の説明】
１ ベース ２ コア ２ａ 一端面 ３ クラッド ４ 石英系の光導波路 ５ フォトダイオード（ＰＤ：受光素子） ６ 受光面 １１ 光導波路 １２ 基板 １３ 円錐状の穴 １４ 樹脂 １５ 頂点 Ｌ 光 ｎ1 コアの屈折率 ｎ2 クラッドの屈折率 ｎ3 樹脂の屈折率

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コア部と、該コア部を取り囲むように設
    けられたクラッド部とを備えた光導波路において、 該光導波路の前記コア部に平行な一主面に、内面が前記
    コア部に対して傾斜した穴が該コア部の一部または全部
    を横断するように形成され、前記穴には、前記コア部よ
    り高い屈折率を有する材料が充填されていることを特徴
    とする光導波路。
  2. 【請求項２】 前記穴は、円錐状、角錐状、楔状のいず
    れか１種であることを特徴とする請求項１記載の光導波
    路。
  3. 【請求項３】 前記材料は、樹脂であることを特徴とす
    る請求項１記載の光導波路。
  4. 【請求項４】 前記樹脂は、紫外線硬化型樹脂であるこ
    とを特徴とする請求項３記載の光導波路。
  5. 【請求項５】 コア部と、該コア部を取り囲むように設
    けられたクラッド部とを備えた光導波路の製造方法にお
    いて、 前記光導波路の前記コア部に平行な一主面に、内面が前
    記コア部に対して傾斜した穴を該コア部の一部または全
    部を横断するように形成する工程と、前記穴に、前記コ
    ア部より高い屈折率を有する材料を充填する工程とを有
    することを特徴とする光導波路の製造方法。
  6. 【請求項６】 請求項１、２、３または４記載の光導波
    路の穴に、受光素子の受光面を対向配置し、該受光素子
    を前記光導波路に固定してなることを特徴とする光導波
    路と受光素子の接合構造。
  7. 【請求項７】 前記光導波路及び前記受光素子それぞれ
    に位置合わせ用の印を形成し、前記光導波路の印と前記
    受光素子の印とを合わせることにより、前記光導波路と
    前記受光素子の位置合わせを行なうことを特徴とする請
    求項６記載の光導波路と受光素子の接合構造。
JP9361105A 1997-12-26 1997-12-26 光導波路とその製造方法及び光導波路と受光素子の結合構造 Pending JPH11194237A (ja)

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