JPS6039201B2 - 集積光結合装置の製造方法 - Google Patents
集積光結合装置の製造方法Info
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- JPS6039201B2 JPS6039201B2 JP15022777A JP15022777A JPS6039201B2 JP S6039201 B2 JPS6039201 B2 JP S6039201B2 JP 15022777 A JP15022777 A JP 15022777A JP 15022777 A JP15022777 A JP 15022777A JP S6039201 B2 JPS6039201 B2 JP S6039201B2
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Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、厚膜を用いた集積光結合装置の製造方法に
関する。
関する。
集積光回路は、光通信装置あるいは光情報処理装置の小
型化、堅牢化に必要な装置である。
型化、堅牢化に必要な装置である。
光通信装置では、レーザー、光フアィバ、光検出器に加
えて、光偏向変調器、光スイッチ等の光制御素子や、光
分岐素子、光分波器の如き受動光素子が必要とされてい
る。これらの光制御素子や受動光素子を実現させるため
に、最近光学的に透明な物質の表面に周囲よりも屈折率
を高めて成る二次元若しくは三次元光ガイドを用いた集
積光回略が開発されている。これらの、集積光回路は複
数個の制御素子や受動光素子を前記二次元もしくは三次
元光ガイドで連結して、単一の基板上に組込むことが出
来るため、光装置が小型化、堅牢化するという利点を有
する。更に、これらの集積光回路は主として従来のＩＣ
技術及びこれに関連する微細加工技術によって製造し得
るため、バッチ処理が可能であり、低価格化が可能であ
るという利点をも有する。ところで、上記集積光回路を
光通信装置もしくは光情報処理装置に使用する場合、い
よいよ光ファイバー等の外部光伝送体、もくは半導体レ
ーザー等の外部光源との効率良い結合方法が望まれてい
た。
えて、光偏向変調器、光スイッチ等の光制御素子や、光
分岐素子、光分波器の如き受動光素子が必要とされてい
る。これらの光制御素子や受動光素子を実現させるため
に、最近光学的に透明な物質の表面に周囲よりも屈折率
を高めて成る二次元若しくは三次元光ガイドを用いた集
積光回略が開発されている。これらの、集積光回路は複
数個の制御素子や受動光素子を前記二次元もしくは三次
元光ガイドで連結して、単一の基板上に組込むことが出
来るため、光装置が小型化、堅牢化するという利点を有
する。更に、これらの集積光回路は主として従来のＩＣ
技術及びこれに関連する微細加工技術によって製造し得
るため、バッチ処理が可能であり、低価格化が可能であ
るという利点をも有する。ところで、上記集積光回路を
光通信装置もしくは光情報処理装置に使用する場合、い
よいよ光ファイバー等の外部光伝送体、もくは半導体レ
ーザー等の外部光源との効率良い結合方法が望まれてい
た。
従来知られている集積光回路と外部光との代表的な結合
構造としては、前記光ガイド表面に設けたグレーティン
グカプラー及び高屈折率のガラス又は単結晶をプリズム
状に加工して前記光ガイド表面に圧接して用いるプリズ
ムカプラーが挙げられる。
構造としては、前記光ガイド表面に設けたグレーティン
グカプラー及び高屈折率のガラス又は単結晶をプリズム
状に加工して前記光ガイド表面に圧接して用いるプリズ
ムカプラーが挙げられる。
グレーティングカプラーは光ガイド表面に凹凸の溝を形
成するだけで得られるため構造が簡単であるという利点
を有する。反面、不要の高次回折光が現われるため結合
効率が減少するという欠点がある。又プリズムカプラー
はグレーティングカプラーに比べて理論上の結合効率は
大きいという利点を有する反面、光ガイドの表面にこれ
と別の個体であるプリズムを圧接するため、構造が複雑
で集積化に適さないという欠点がある。これに対し、埋
め込み型三次元光ガィド‘こ外部光を効率良く注入する
場合、該光ガィド‘こ沿って上部表面の一部に光重合性
材料で厚膜カプラーを作製し、該厚膜カプラーの側壁か
ら光を注入する構造が考えられる。か）る厚脇カプラ−
を従来知られた方法により製造するには、予め作製され
た三次元光ガイドの上部表面に光重合性フィルムを熱圧
着もしくは塗布した後、所望のカプラ−のパターンを有
するフオトマスクを前記フィルムに密着させ、上方から
露光し、その後現象処理を行う方法が知られていた。而
してこの方法は、フオトマスクを光ガイドパターンに目
合せする必要があるため、工程に煩雑さを招くばかりか
、厚膜カプラー形成時の寸法精度も劣るという欠点があ
った。
成するだけで得られるため構造が簡単であるという利点
を有する。反面、不要の高次回折光が現われるため結合
効率が減少するという欠点がある。又プリズムカプラー
はグレーティングカプラーに比べて理論上の結合効率は
大きいという利点を有する反面、光ガイドの表面にこれ
と別の個体であるプリズムを圧接するため、構造が複雑
で集積化に適さないという欠点がある。これに対し、埋
め込み型三次元光ガィド‘こ外部光を効率良く注入する
場合、該光ガィド‘こ沿って上部表面の一部に光重合性
材料で厚膜カプラーを作製し、該厚膜カプラーの側壁か
ら光を注入する構造が考えられる。か）る厚脇カプラ−
を従来知られた方法により製造するには、予め作製され
た三次元光ガイドの上部表面に光重合性フィルムを熱圧
着もしくは塗布した後、所望のカプラ−のパターンを有
するフオトマスクを前記フィルムに密着させ、上方から
露光し、その後現象処理を行う方法が知られていた。而
してこの方法は、フオトマスクを光ガイドパターンに目
合せする必要があるため、工程に煩雑さを招くばかりか
、厚膜カプラー形成時の寸法精度も劣るという欠点があ
った。
本発明の目的は、従来の欠点を改良した新しい集積光結
合装置の製造方法を提供するものである。
合装置の製造方法を提供するものである。
本発明によれば、光学的に透明な基板の表面に光学的に
不透明な物質から成るマスクフィルムパターンを製造す
る工程と、該マスクフィルムパターンを用いて前記基板
に光ガイド部を形成する工程と、該基板表面に光重合性
物質から成る厚膜を付着する工程と、該基板の裏面に前
記光ガイドの一部を遮蔽するための手段を設けて前記基
板の裏面側から光学露光を行い、前記厚膜をフオトェッ
チングする工程とを含むことを特徴とする集積光結合装
置の製造方法が得られる。
不透明な物質から成るマスクフィルムパターンを製造す
る工程と、該マスクフィルムパターンを用いて前記基板
に光ガイド部を形成する工程と、該基板表面に光重合性
物質から成る厚膜を付着する工程と、該基板の裏面に前
記光ガイドの一部を遮蔽するための手段を設けて前記基
板の裏面側から光学露光を行い、前記厚膜をフオトェッ
チングする工程とを含むことを特徴とする集積光結合装
置の製造方法が得られる。
次に図面を用いて本発明の詳細を説明する。
第１図は、本発明実施例の主要な工程の概略図である。
同図ａにおいて、溶融石英基板１１の表面に光ガイド領
域３３を残して金Ａｕの蒸着膜から成るマスクフィルム
３１が通常のフオトェツチングにより形成されている。
基板の上方からヘリウムイオンＨｅ十３２が照射され、
前記光ガイド領域３３のみが注入される。この時のイオ
ン加速エネルギーは約１６０ＫｅＶの単一エネルギーで
あり、注入量は約２×１び５／めである。この結果、同
図ｂ‘こ示す如く中心部の深さが約０．８ミクロンでガ
イド幅が約５０ミクロン埋め込み型光ガイド３４が形成
される。ここに矢印５０の方向が光ガイドの伝搬方向で
ある。次に、同図ｂにおいてアクリル樹脂を主成分とし
、ベースフィルム３６上に塗布された光重合性フィルム
３５が基板表面に熱圧着される。
同図ａにおいて、溶融石英基板１１の表面に光ガイド領
域３３を残して金Ａｕの蒸着膜から成るマスクフィルム
３１が通常のフオトェツチングにより形成されている。
基板の上方からヘリウムイオンＨｅ十３２が照射され、
前記光ガイド領域３３のみが注入される。この時のイオ
ン加速エネルギーは約１６０ＫｅＶの単一エネルギーで
あり、注入量は約２×１び５／めである。この結果、同
図ｂ‘こ示す如く中心部の深さが約０．８ミクロンでガ
イド幅が約５０ミクロン埋め込み型光ガイド３４が形成
される。ここに矢印５０の方向が光ガイドの伝搬方向で
ある。次に、同図ｂにおいてアクリル樹脂を主成分とし
、ベースフィルム３６上に塗布された光重合性フィルム
３５が基板表面に熱圧着される。
次に同図ｃに示す如く基板裏面に、前記光ガイドの一部
が遮蔽されるべく暗部３８を有するようなフオトマスク
３７が密着されて、裏面全面にアルゴン〜レーザーから
の平行光３９が照射される。この場合レーザー光３９は
、前記ガイド光の伝搬方向５０の向きにのみ傾斜して基
板裏面を照射している。か）る密着光学露光の工程で、
前記フィルム３５はマスクフィルム３１及びフオトマス
ク暗部３８により選択的露光を受ける。この後現象処理
により同図ｄに示す如く埋め込み光ガイドの真上に前記
アクリル樹脂の厚膜パターン４０が形成される。最後に
同図ｅに示す如く不要のマスクフィルム３１を除去して
該厚膜パターン４０が所望の厚膜カプラーとなる。この
時端面４１の傾斜角は露光ビーム３９の傾斜角に依存す
る。第２図は本発明の具体的実施例によって得られた集
積光結合装置の動作原理を示す構造概略図である。
が遮蔽されるべく暗部３８を有するようなフオトマスク
３７が密着されて、裏面全面にアルゴン〜レーザーから
の平行光３９が照射される。この場合レーザー光３９は
、前記ガイド光の伝搬方向５０の向きにのみ傾斜して基
板裏面を照射している。か）る密着光学露光の工程で、
前記フィルム３５はマスクフィルム３１及びフオトマス
ク暗部３８により選択的露光を受ける。この後現象処理
により同図ｄに示す如く埋め込み光ガイドの真上に前記
アクリル樹脂の厚膜パターン４０が形成される。最後に
同図ｅに示す如く不要のマスクフィルム３１を除去して
該厚膜パターン４０が所望の厚膜カプラーとなる。この
時端面４１の傾斜角は露光ビーム３９の傾斜角に依存す
る。第２図は本発明の具体的実施例によって得られた集
積光結合装置の動作原理を示す構造概略図である。
同図において、溶融石英基板２１の表面近傍に上述のイ
オン注入法により埋め込み光ガイド２２が形成されてい
る。該光ガイド２２はイオン注入により周囲より屈折率
が高められており、低屈折率層２８を隔て）上述の方法
にて得られた厚膜カプラー２３と近接している。該厚膜
カプラー２３、低屈折率層２８、光ガイド２２、基板２
１の各屈折率をｎｃ，ｎ６，ｎＷ，ｎｓとすると、これ
らの関係はｎＣ＞ｎＷ＞ｎｇ〜〉ｎＳ となっている。
オン注入法により埋め込み光ガイド２２が形成されてい
る。該光ガイド２２はイオン注入により周囲より屈折率
が高められており、低屈折率層２８を隔て）上述の方法
にて得られた厚膜カプラー２３と近接している。該厚膜
カプラー２３、低屈折率層２８、光ガイド２２、基板２
１の各屈折率をｎｃ，ｎ６，ｎＷ，ｎｓとすると、これ
らの関係はｎＣ＞ｎＷ＞ｎｇ〜〉ｎＳ となっている。
このため外部光２５が前記厚膜カプラー２３の端面２４
を通して内部に入射されると、入射光２６は低屈折率層
２８を介して前記光ガイド２２を伝搬する伝搬モード光
２７に徐々に変換され、所謂分布結合を起こす。このこ
とは従来のプリズムカプラーを用いた光ガイド伝搬光の
注入と同様の事情によるものである。而して従釆のプリ
ズムカプラーは、ガラス又は単結晶体をプリズム状に成
形して、これを光ガイド部に圧援もしくは接着して用い
られたものであり、本発明中の表面低屈折率層２８が前
記プリズムと基板表面との空気間隔層もしくは接着層に
対応するものであった。か）る空気間隔層又は接着層の
厚みは、いまいまプリズム設置条件によって変動するた
め、実用性に欠けるものであった。これに対し本発明に
おける前記厚膜カプラ−２３は基板に直接熱圧着されて
おり本給合装置において重要なパラメーターである前記
低屈折率層２８の厚みは前述のイオン注入条件で決まり
良好に制御され得るものである。以上説明したように本
発明の製造方法には幾つかの利点がある。
を通して内部に入射されると、入射光２６は低屈折率層
２８を介して前記光ガイド２２を伝搬する伝搬モード光
２７に徐々に変換され、所謂分布結合を起こす。このこ
とは従来のプリズムカプラーを用いた光ガイド伝搬光の
注入と同様の事情によるものである。而して従釆のプリ
ズムカプラーは、ガラス又は単結晶体をプリズム状に成
形して、これを光ガイド部に圧援もしくは接着して用い
られたものであり、本発明中の表面低屈折率層２８が前
記プリズムと基板表面との空気間隔層もしくは接着層に
対応するものであった。か）る空気間隔層又は接着層の
厚みは、いまいまプリズム設置条件によって変動するた
め、実用性に欠けるものであった。これに対し本発明に
おける前記厚膜カプラ−２３は基板に直接熱圧着されて
おり本給合装置において重要なパラメーターである前記
低屈折率層２８の厚みは前述のイオン注入条件で決まり
良好に制御され得るものである。以上説明したように本
発明の製造方法には幾つかの利点がある。
第１の利点は、予め形成された光ガイドの真上に厚膜カ
プラーを光学露光によって作製する工程で、光ガイドと
厚膜カプラ−の両パターンの精密な目合わせが不要なこ
とである。
プラーを光学露光によって作製する工程で、光ガイドと
厚膜カプラ−の両パターンの精密な目合わせが不要なこ
とである。
第１図ｃにおいて、従来の方法では厚膜カプラーのパタ
ーンを有するフオトマスクをベースフィルム３６の表面
に密着ごて上方から露光を行っていた。この場合、いま
いまベースフィルム３６及び光重合性フィルム３５の厚
みは数１０ミクロンを越えるものであるため本工程での
前記目合わせが困難であった。これに対し本発明の方法
によれば、光ガイドを作製する際に用いられたマスクフ
ィルム３１が厚膜カプラー作製の際のマスクフィルムと
して併用される。本発明中、厚膜カプラー４０の長さを
制御するために前記フオトマスク３７が必要であるが、
該厚膿カプラー長は高精度の制御を必要としない。以上
の理由により本発明には精密なフオトマスク目合わせが
不要で製造工程が簡略できる。本発明の第２の利点は厚
膜カプラー４０の寸法精度が良好なことである。第１図
ｃにおいて従来の方法では、上述の如く厚み数ミクロン
に達するベースフィルム３６を隔てて光重合性フィルム
３５を密着露光していた為、前記ベースフィルムの表面
もしくは内部にいよいよ存在する散乱体により、前記露
光中の光ガイドが散乱を受け、所望のパターン形成に寸
法誤差を生ぜしめていた。これに対し本発明では、か）
る寸法誤差の要因は除去されている為、精度良く良好な
微４・パターン形成ができる高集積化が可能となる。以
上、本発明の実施例に用いた埋め込み型光ガイドとして
はイオン注入法によるものを用いたが本発明の適用範囲
はこれに限定されるものではなく他の方法、例えばイオ
ン交換法、熱拡散法による光ガイド‘こ対しても本発明
は有効である。
ーンを有するフオトマスクをベースフィルム３６の表面
に密着ごて上方から露光を行っていた。この場合、いま
いまベースフィルム３６及び光重合性フィルム３５の厚
みは数１０ミクロンを越えるものであるため本工程での
前記目合わせが困難であった。これに対し本発明の方法
によれば、光ガイドを作製する際に用いられたマスクフ
ィルム３１が厚膜カプラー作製の際のマスクフィルムと
して併用される。本発明中、厚膜カプラー４０の長さを
制御するために前記フオトマスク３７が必要であるが、
該厚膿カプラー長は高精度の制御を必要としない。以上
の理由により本発明には精密なフオトマスク目合わせが
不要で製造工程が簡略できる。本発明の第２の利点は厚
膜カプラー４０の寸法精度が良好なことである。第１図
ｃにおいて従来の方法では、上述の如く厚み数ミクロン
に達するベースフィルム３６を隔てて光重合性フィルム
３５を密着露光していた為、前記ベースフィルムの表面
もしくは内部にいよいよ存在する散乱体により、前記露
光中の光ガイドが散乱を受け、所望のパターン形成に寸
法誤差を生ぜしめていた。これに対し本発明では、か）
る寸法誤差の要因は除去されている為、精度良く良好な
微４・パターン形成ができる高集積化が可能となる。以
上、本発明の実施例に用いた埋め込み型光ガイドとして
はイオン注入法によるものを用いたが本発明の適用範囲
はこれに限定されるものではなく他の方法、例えばイオ
ン交換法、熱拡散法による光ガイド‘こ対しても本発明
は有効である。
但し熱拡散法による場合には第１図のマスクフィルム３
１の材料としては光ガイド形成に寄与しない程度に拡散
速度の遅い金属薄膜を用い、この上に拡散用金属膜を付
着して熱拡散を行い、その後該拡散用金属膜のみを除去
する等の工程を追加すれば、以下、全く本発明の実施は
有効となる。更に、上記実施例の厚膜カプラーとしては
、アクリル樹脂を主成分とした光重合性フィルムを用い
たが、他の光重合性材料、例えばケィ皮酸ビニル系成分
を主体とした市販のフオトェジスト材料を用いても本発
明は実施可能である。
１の材料としては光ガイド形成に寄与しない程度に拡散
速度の遅い金属薄膜を用い、この上に拡散用金属膜を付
着して熱拡散を行い、その後該拡散用金属膜のみを除去
する等の工程を追加すれば、以下、全く本発明の実施は
有効となる。更に、上記実施例の厚膜カプラーとしては
、アクリル樹脂を主成分とした光重合性フィルムを用い
たが、他の光重合性材料、例えばケィ皮酸ビニル系成分
を主体とした市販のフオトェジスト材料を用いても本発
明は実施可能である。
第１図は本発明実施例の主要な工程概略図、第２図は本
発明実施例によって得られる集積光結合装置の構造概略
図である。 なお、図において１１，２１は溶融石英基板、２２，３
４は埋め込み型光ガイド、２３，４川ま厚膜カプラー３
１はマスクフィルム、３２は注入イオンビーム、３９は
光ビームである。 が２図 オー図
発明実施例によって得られる集積光結合装置の構造概略
図である。 なお、図において１１，２１は溶融石英基板、２２，３
４は埋め込み型光ガイド、２３，４川ま厚膜カプラー３
１はマスクフィルム、３２は注入イオンビーム、３９は
光ビームである。 が２図 オー図
Claims (1)
- １ 外部光を光ガイドに結合する光結合装置の製造方法
に於いて、光学的に透明な基板の表面に、光学的に不透
明な物質から成るマスクフイルムパターンを製造する工
程と、該マスクフイルムパターンを用いて、前記基板に
光ガイド部を形成する工程と、該基板表面に光重合性物
質から成る厚膜を付着する工程と、該基板の裏面に前記
光ガイドの一部を遮蔽する為の手段を設けて、前記基板
の裏面側から光学露光を行い、前記厚膜をフオトエツチ
ングする工程とを含むことを特徴とする集積光結合装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15022777A JPS6039201B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 集積光結合装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15022777A JPS6039201B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 集積光結合装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5482252A JPS5482252A (en) | 1979-06-30 |
| JPS6039201B2 true JPS6039201B2 (ja) | 1985-09-05 |
Family
ID=15492312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15022777A Expired JPS6039201B2 (ja) | 1977-12-13 | 1977-12-13 | 集積光結合装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039201B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192223U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-07 | ||
| JPS62192222U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-07 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100418919C (zh) | 2000-12-20 | 2008-09-17 | 株式会社村田制作所 | 透光性陶瓷及其制造方法和光学元件 |
-
1977
- 1977-12-13 JP JP15022777A patent/JPS6039201B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62192223U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-07 | ||
| JPS62192222U (ja) * | 1986-05-27 | 1987-12-07 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5482252A (en) | 1979-06-30 |
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