JP3900921B2 - Manufacturing method of optical waveguide coupling plate - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバと光導波路の結合又は光導波路同士の結合の際に結合損失を低減する技術に関し、更に詳しくは光導波路結合板の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、光導波路と光ファイバ又は他の光導波路とを結合する方法としては、透光性接着剤により両者の端面同士を接着固定する方法が知られている。
【0003】
例えば、光ファイバと光導波路とを結合する場合、図18に示すように光ファイバ1の端面と光導波路2の端面とを接着剤層3により接着固定する。光ファイバ1は、クラッド1Rの内部に中心線に沿ってコア1aを配置した構成であり、光導波路2は、層状の下クラッド2Lの上に形成したコア2Aを層状の上クラッド2Uで被覆した構成である。接着剤層3としては、コア1a,2Aと屈折率が一致又は近似したものが用いられる。なお、光導波路2に対しては、光ファイバ1の代りに他の光導波路を接着剤層3により結合することもある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、光導波路2と光ファイバ1(又は他の光導波路)とで対向するコア端面のサイズ又は形状が一致しないため、結合部(接着剤層3の配置個所)で光が外部に漏れてしまい、結合損失が大きい(結合効率が低い)という問題点がある。
【0005】
例えば、光ファイバ1のコア1aの端面は、直径が8〜10μmの円形であるのに対し、光導波路2のコア2Aの端面は、一辺の長さが4〜6μmの方形(角型)である。また、光導波路の構造や構成材料によって光の伝搬モードが異なるため、コアの光スポットの直径が結合相手のコアの直径と異なったり、コアの端面形状が円形ではなく、楕円形であったりする。従って、コアの端面同士を接着剤層3で単に接着しただけでは、光の漏出を免れない。
【0006】
図19〜24は、図18の結合系について行なわれたコンピュータシミュレーションの結果を示すものである。図19は、実効屈折率の分布状況の一例を示すもので、この例では、コア1aの直径を9μmとすると共にコア2Aを6μm角とし、コア1a,2A間に50μmの厚さの接着剤層3を介在配置した場合を示す。コア1a、接着剤層3、コア2Aの実効屈折率は、それぞれ1.45、1.44、1.45であり、接着剤層3の実効屈折率1.44は、クラッド1R,2U,2Lの実効屈折率と等しい。また、図20は、実効屈折率の分布が図19の状態にある場合の光振幅の分布状況を示し、図21は、図19,20において距離が0.30である断面について実効屈折率N1及び光振幅A1の分布を示す。図21によれば、光振幅のピークレベルが低く、ピーク部が分裂して伝搬光がマルチモード化しているのがわかる。
【0007】
図22は、実効屈折率の分布状況の他の例を示すもので、コア1a,2Aのサイズ及び接着剤層3の厚さは図19に関して前述したと同様である。コア1a、接着剤層3、コア2Aの実効屈折率は、それぞれ1.45、1.45、1.45であり、クラッド1R,2U,2Lの実効屈折率は、1.44である。また、図23は、実効屈折率の分布が図22の状態にある場合の光振幅の分布状況を示し、図24は、図22,23において距離が0.30である断面について実効屈折率N2及び光振幅A2の分布を示す。図24によれば、光振幅のピークレベルが低く、ピーク部が分裂して伝搬光がマルチモード化しているのがわかる。
【0008】
この発明の目的は、結合損失を低減した光導波路結合板の製法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光導波路結合板の製法は、
基板の一主面に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の上に底部より頂部が細いテーパー状のレジスト層を形成する工程であって、前記犠牲層の上に形成したレジスト内の前記基板の表面に近い位置にフォーカス位置を設定した状態で前記レジストに露光処理を施した後、露光後のレジストに現像処理を施し、更に現像後のレジストにベーク処理を施すことにより前記テーパー状のレジスト層を得る工程と、
前記レジスト層を覆って前記犠牲層の上に板構成層を被着する工程と、
前記板構成層を少なくとも前記レジスト層が露呈するまで平坦状に除去して前記レジスト層及び前記板構成層を所定の厚さで残存させる工程と、
前記所定の厚さで残存するレジスト層を除去することにより前記所定の厚さで残存する板構成層にテーパー状の貫通孔を形成する工程と、
前記犠牲層を除去することにより前記貫通孔を有する板構成層を前記基板から分離する工程と、
前記分離する工程の後、前記貫通孔の一端及び他端を結ぶテーパー状導光路を構成するように前記貫通孔にコア部材を装填する工程と
を含むものである。
【0015】
この発明の光導波路結合板の製法によれば、通常の薄膜プロセスを用いて簡単に光導波路結合板を製作することができる。また、光が伝搬する光軸方向とレジスト層の厚さ方向及び板構成層の厚さ方向とが一致しているので、設計の自由度が高く、種々の光ファイバや光導波路に対応可能である。すなわち、レジスト層の厚さや板構成層の被着厚さ及び除去厚さを適宜設定するだけで結合板の厚さ(貫通孔の長さ)を例えば100μm以下で任意の厚さに設定できる。また、レジスト層の底部及び頂部についてサイズ又は形状を適宜設定するだけで貫通孔の一端及び他端における開口サイズ又は開口形状を任意に設定できる。特にレジスト層を形成する際に頂部の形状を底部の形状と異ならせると、テーパー状の貫通孔において、一端側の開口形状が他端側の開口形状と異なるようになり、コア形状又は光スポット形状の変換が可能になる。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の一実施形態に係る光導波路結合系を示すもので、図1のX−X’線断面は、図2に示されている。
【0017】
図1,2の光導波路結合系において、光ファイバ10Aは、長手方向に直交する断面が円環状のクラッド10Rと、長手方向に直交する断面が円形状のコア10aとを備え、クラッド10Rの内部に中心線に沿ってコア10aを配置した構成になっている。一例として、クラッド10R及びコア10aの屈折率は、それぞれ1.44及び1.45である。光ファイバ10B〜10Dは、光ファイバ10Aと同様に構成されたもので、それぞれコア10b〜10dを有する。光ファイバ10A〜10Dは、平行に延長するように配置されている。
【0018】
光導波路12は、層状のクラッド12Lの上に4本のコア12A〜12Dを並設すると共に、コア12A〜12Dを覆ってクラッド12Lの上に層状のクラッド12Uを配置した構成になっている。コア12Aは、長手方向に直交する断面が正方形状のもので、所定の光伝搬モードにおける光スポット12aは、光伝搬方向に直交する断面が円形状である。一例として、クラッド12L,12U及びコア12Aの屈折率は、それぞれ1.44及び1.45である。コア12B〜12Dは、コア12Aと同様に構成されたもので、コア12Aと同様に光スポットの断面が円形状である。なお、クラッド12Lは、図示しない基板上に設けられている。
【0019】
並設された4本の光ファイバ10A〜10Dと光導波路12は、各々の端面が対向するように配置されており、光ファイバ10A〜10D及び光導波路12の対向する端面間には光導波路結合板14が介在配置されている。
【0020】
光導波路結合板14は、厚さが100μm以下(例えば50μm)の酸化シリコン等からなる長方形状の薄板であり、光ファイバ10Aのコア10aの端面と光導波路12のコア12Aの端面とを連通させるように光ファイバ側の主面と光導波路側の主面との間を貫通してテーパー状の貫通孔14aが設けられている。同様にして光ファイバ10B〜10Dのコア10b〜10dの端面と光導波路12のコア12B〜12Dの端面とをそれぞれ連通させるようにテーパー状の貫通孔14b〜14dが結合板14に設けられている。結合板14において、光ファイバ側の主面における14a等の各貫通孔の開口サイズ及び開口形状は、10a等のコアの端面サイズ及び端面形状にそれぞれ適合(一致又は近似)し、光導波路側の主面における14a等の各貫通孔の開口サイズ及び開口形状は、12a等の光スポットのサイズ及び形状にそれぞれ適合(一致又は近似)している。
【0021】
貫通孔14a内には、透光性接着剤を充填してコア部材14Aが形成されている。同様にして貫通孔14b〜14d内にも、コア部材14B〜14Dが形成されている。14A等の各コア部材は、10a等の各コアの端面と12A等の各コアの端面とを結ぶテーパー状の導光路を構成する。一例として、結合板14の屈折率を1.44とし、14A等の各コア部材の屈折率を1.45とすることができる。コア部材14A〜14Dとして接着剤からなるものを用いると、光ファイバ10A〜10Dと光導波路12とを光学的に結合すると同時に光ファイバ10A〜10D、結合板14及び光導波路12の接着固定を達成することができる。
【0022】
コア部材としては、図1に示すように予め貫通孔に適合するように形成された栓状コア部材14A’を用いてもよい。この場合、栓状コア部材14A’は、14a等の貫通孔に嵌入される。コア部材14A’としては、加熱処理等により接着性を持つものを用いてもよく、このようにすると、光学的結合と接着固定とを同時に達成できる。コア部材14A’として接着性を持たないものを用いるときは、光ファイバ10A〜10D、結合板14及び光導波路12の接着固定処理を別途行なえばよい。
【0023】
上記した実施形態によれば、10A等の各光ファイバと光導波路12との間に結合板14が介在配置されるので、10a等のコアと12A等のコアは、コア部材14A(又は14A’)により構成されるテーパー状の導光路により光学的に滑らかに結合される。このため、結合部における光漏出が防止され、結合損失の低減(結合効率の向上)が可能となる。なお、光の伝搬方向は、光ファイバ側から光導波路側へ又は光導波路側から光ファイバ側へのいずれでもよい。
【0024】
図3,4は、図2の結合系について行われたコンピュータシミュレーションの結果を示すものである。図3は、実効屈折率の分布状況の一例を示すもので、この例では、コア10aの直径を9μmとすると共にコア12Aの光スポット12aの直径を6μmとし、コア10a,12A間に50μmの厚さの結合板14で保持されたコア部材14Aを介在配置した場合を示す。コア10a、コア部材14A、コア12Aの実効屈折率は、いずれも1.45であり、クラッド10R,12U,12Lの実効屈折率は、いずれも1.44である。また、図4は、実効屈折率の分布が図3の状態にある場合の光振幅の分布状況を示し、図5は、図3,4において距離が0.30である断面について実効屈折率N11及び光振幅A11の分布を示す。図5によれば、光振幅のピークレベルが高く、光がシングルモードで伝搬しているのがわかる。
【0025】
上記した実施形態では、14a等の各貫通孔において、一端の開口サイズ及び開口形状を対応する光ファイバのコアの端面サイズ及び端面形状に適合させると共に、他端の開口サイズ及び開口形状を光導波路において対応するコアの光スポットのサイズ及び形状に適合させたが、各貫通孔の一端の開口サイズ及び開口形状は、対応する光ファイバのコアの光スポットのサイズ及び形状に適合させてもよく、各貫通孔の他端の開口サイズ及び開口形状は、光導波路において対応するコアの端面サイズ及び端面形状に適合させてもよい。
【0026】
また、上記した実施形態では、光ファイバ10A〜10Dの代りに、コア10a〜10dに相当する4本のコアを有する他の光導波路(図示してないが便宜上符号を12’とする)を結合板14を介して光導波路12に結合させるようにしてもよい。この場合、結合板14において、光導波路12側の主面における14a等の各貫通孔の開口サイズ及び開口形状を光導波路路12において対応するコアの端面サイズ及び端面形状(又は該コアの光スポットのサイズ及び形状)に適合させ、光導波路12’側の主面における14a等の各貫通孔の開口サイズ及び開口形状を光導波路12’において対応するコアの端面サイズ及び端面形状(又は該コアの光スポットのサイズ及び形状)に適合させる。
【0027】
上記した実施形態では、結合板14における14a等の貫通孔の一端及び他端の開口形状としてはいずれも円形状を例示したが、これに限定されない。すなわち、貫通孔の一端及び他端の開口形状は、結合相手のコアの端面形状(又は該コアの光スポットの形状)に応じて適宜決定されるものであり、例えば、図6(A),(B)に示すような形状もありうる。
【0028】
図6(A)は、貫通孔14aにおいて、一端の開口形状S1を円形にすると共に、他端の開口形状S2を楕円形としたものである。他の例としては、S1を楕円形とし、S2を円形としてもよい。図6(B)は、貫通孔14aにおいて、一端の開口形状S1を円形にすると共に、他端の開口形状S2を正方形等の方形としたものである。他の例としては、S1を方形とし、S2を円形又は楕円形としてもよい。
【0029】
図7〜11は、この発明に係る光導波路結合板の第1の製法を示すもので、この製法は、一端及び他端の開口形状が相似である(例えば図1に示したように円形である)貫通孔を有する結合板を製作するに好適なものである。
【0030】
図7の工程では、ガラス又はセラミック等の基板20の表面にスパッタ法によりCr層22及びCu層24を順次に形成する。Cr層22は、犠牲層としてのCu層24が基板20に密着するのを助けるために用いられる密着層である。
【0031】
次に、基板上面には、周知のホトリソグラフィ処理により所望のテーパー状の貫通孔に対応するレジスト層26a〜26dを形成する。各レジスト層は、底部より頂部が細いテーパー状のもので、ステッパ(露光装置)のフォーカス位置をレジスト内の基板表面に近い位置に設定して露光を行ない、現像後にベーク(又は紫外線を当てながらベーク)することにより得られる。
【0032】
図8の工程では、基板上面にレジスト層26a〜26dを覆って酸化シリコンからなる板構成層28をスパッタ法により形成する。板構成層28の厚さは、100μm以下で適宜設定することができ、例えば50μmとすることができる。
【0033】
図9の工程では、板構成層28を少なくともレジスト層26a〜26dの頂部に達するまで平面的に除去して板構成層28及びレジスト層26a〜26dを所定の厚さで残存させる。平面的除去法としては、化学機械研磨処理又はエッチバック処理等を用いることができる。
【0034】
図10の工程では、残存するレジスト層26a〜26dを薬液処理等により除去することにより残存する板構成層28にテーパー状の貫通孔28a〜28dを形成する。
【0035】
図11の工程では、Cu層24をエッチング処理により除去することにより貫通孔28a〜28dを有する板構成層28を基板20から分離する。板構成層28は、図1,2に示した光導波路結合板14として用いることができる。Cr層22を有する基板20は、図7の工程に戻って反復使用することができる。
【0036】
図12〜17は、この発明に係る光導波路結合板の第2の製法を示すもので、この製法は、一端及び他端の開口形状が相似でない(例えば図6に示すように異なる形状である)貫通孔を有する結合板を製作するに好適なものである。
【0037】
図12の工程では、図7に関して前述したと同様に基板20の上にCr層22を介してCu層24を形成した後、Cu層24の上に回転塗布法等によりレジスト層30を形成する。そして、レジスト層30に対してマスクM1を介して紫外光UVを照射することにより露光部30A〜30Dを得る。露光部30A〜30Dは、露光部30Aについて代表的に示すようにいずれも円柱状に露光する。レジスト露光時には、フォーカス位置をレジスト内の基板表面に近い位置に設定し、露光量を底面の円形を崩さないように設定する。
【0038】
図13の工程では、レジスト層30に対してマスクM2を介して紫外光UVを照射することにより露光部30A〜30Dにそれぞれ楕円形のパターン30A’を転写する。このときのフォーカス位置は、レジスト層30の表面に近い位置とする。
【0039】
図14の工程では、二重露光されたレジスト層30に現像処理を施して所望のテーパー状の貫通孔に対応するレジスト層30a〜30dを得る。
【0040】
図15の工程では、図8に関して前述したと同様に基板上面にレジスト層30a〜30dを覆って酸化シリコンからなる板構成層32をスパッタ法により形成する。
【0041】
図16の工程では、図9に関して前述したと同様に板構成層32を少なくともレジスト層30a〜30dの頂部に達するまで平面的に除去して板構成層32及びレジスト層30a〜30dを所定の厚さで残存させる。
【0042】
図17の工程では、残存するレジスト層30a〜30dを薬液処理等により除去することにより残存する板構成層32にテーパー状の貫通孔32a〜32dを形成する。32a等の各貫通孔は、下面側の開口形状が円形状であり、上面側の開口形状が楕円形状である。この後、Cu層24をエッチング処理により除去することにより貫通孔32a〜32dを有する板構成層32を基板20から分離する。板構成層32は、図6(A)に関して前述した貫通孔14aを有する光導波路結合板として用いることができる。
【0043】
上記した光導波路結合板の製法によれば、薄膜プロセスを用いて高精度且つ簡単に光導波路結合板を製作することができ、テーパー状の貫通孔の長さ、孔端部の開口サイズ又は開口形状としても、レジスト厚さ、レジストパターン等を変更するだけで種々のものを得ることができる。
【0044】
なお、板構成層28,32の材料としては、酸化シリコン等の絶縁材に限らず、Ni−Fe合金等の導電材を用いてもよく、被着法としてもメッキ法等を利用可能である。
【0045】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光導波路と光ファイバ(又は他の光導波路)の対向する端面間に光導波路結合板を介在配置して両者のコアを結合板の貫通孔内のテーパー状導光路を介して光学的に結合する構成にしたので、結合部での光漏出が防止され、結合損失の低減(結合効率の向上)が可能になる効果が得られる。
【0046】
また、この発明の光導波路結合板の製法によれば、テーパー状の貫通孔の長さ、孔端部のサイズ又は形状等が種々異なる光導波路結合板を薄膜プロセスにより簡単に製作できる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施形態に係る光導波路結合系を示す斜視図である。
【図2】 図1のX−X’線に沿う断面図である。
【図3】 図2の結合系における実効屈折率の分布状況の一例を示すグラフである。
【図4】 図2の結合系において実効屈折率の分布が図3の状態にある場合の光振幅の分布状況を示すグラフである。
【図5】 図3,4において距離が0.30である断面について実効屈折率及び光振幅の分布状況を示すグラフである。
【図6】 光導波路結合板における貫通孔の変形例を示す斜視図である。
【図7】 この発明に係る光導波路結合板の第1の製法におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図8】 図7の工程に続く板構成層形成工程を示す断面図である。
【図9】 図8の工程に続く研磨工程を示す断面図である。
【図10】 図9の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図11】 図10の工程に続く結合板分離工程を示す断面図である。
【図12】 この発明に係る光導波路結合板の第2の製法における第1のレジスト露光工程を示す断面図である。
【図13】 図12の工程に続く第2のレジスト露光工程を示す断面図である。
【図14】 図13の工程に続くレジスト現像工程を示す断面図である。
【図15】 図14の工程に続く板構成層形成工程を示す断面図である。
【図16】 図15の工程に続く研磨工程を示す断面図である。
【図17】 図16の工程に続くレジスト除去工程及び結合板分離工程を示す断面図である。
【図18】 従来の光導波路結合系を示す断面図である。
【図19】 図18の結合系における実効屈折率の分布状況の一例を示すグラフである。
【図20】 図18の結合系において実効屈折率の分布が図19の状態にある場合の光振幅の分布状況を示すグラフである。
【図21】 図19,20において距離が0.30である断面について実効屈折率及び光振幅の分布状況を示すグラフである。
【図22】 図18の結合系における実効屈折率の分布状況の他の例を示すグラフである。
【図23】 図18の結合系において実効屈折率の分布が図22の状態にある場合の光振幅の分布状況を示すグラフである。
【図24】 図22,23において距離が0.30である断面について実効屈折率及び光振幅の分布状況を示すグラフである。
【符号の説明】
10A〜10D:光ファイバ、12:光導波路、14:光導波路結合板、14a〜14d,28a〜28d,32a〜32d:貫通孔、14A〜14D:コア部材、14A’:栓状コア部材、20:基板、22:Cr層、24:Cu層、26a〜26d,30,30a〜30d:レジスト層、28,32:板構成層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for reducing coupling loss when coupling an optical fiber and an optical waveguide or between optical waveguides, and more particularly to a method of manufacturing an optical waveguide coupling plate .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for coupling an optical waveguide and an optical fiber or another optical waveguide, a method in which both end surfaces are bonded and fixed with a translucent adhesive is known.
[0003]
For example, when the optical fiber and the optical waveguide are coupled, the end face of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above-described conventional technology, the size or shape of the core end faces facing each other between the
[0005]
For example, the end face of the
[0006]
19 to 24 show the results of the computer simulation performed on the coupled system of FIG. FIG. 19 shows an example of the distribution of effective refractive index. In this example, the diameter of the
[0007]
FIG. 22 shows another example of the effective refractive index distribution, and the sizes of the
[0008]
The purpose of the invention is to provide a method of optical waveguide coupling plate with a reduced coupling loss.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the optical waveguide coupling plate according to the present invention is as follows:
Forming a sacrificial layer on one principal surface of the substrate;
A step of forming a tapered resist layer whose top is narrower than the bottom on the sacrificial layer, with the focus position set at a position close to the surface of the substrate in the resist formed on the sacrificial layer. After the resist is exposed to light, the exposed resist is subjected to development, and the resist after development is further baked to obtain the tapered resist layer;
Covering the resist layer and depositing a plate component layer on the sacrificial layer;
Removing the plate constituent layer flatly until at least the resist layer is exposed, and leaving the resist layer and the plate constituent layer in a predetermined thickness; and
Forming a tapered through hole in the plate constituting layer remaining at the predetermined thickness by removing the resist layer remaining at the predetermined thickness;
Separating the plate-constituting layer having the through hole from the substrate by removing the sacrificial layer;
After the step of separating, a step of loading a core member into the through hole so as to constitute a tapered light guide that connects one end and the other end of the through hole;
Is included.
[0015]
According to the method for manufacturing an optical waveguide coupling plate of the present invention, an optical waveguide coupling plate can be easily manufactured using a normal thin film process. In addition, since the optical axis direction in which light propagates matches the thickness direction of the resist layer and the thickness direction of the plate component layer, the degree of freedom in design is high and it can be used for various optical fibers and optical waveguides. is there. That is, the thickness of the coupling plate (the length of the through hole) can be set to an arbitrary thickness of, for example, 100 μm or less simply by appropriately setting the thickness of the resist layer, the deposition thickness of the plate constituent layer, and the removal thickness. Moreover, the opening size or opening shape in the one end and other end of a through-hole can be arbitrarily set only by setting a size or a shape suitably about the bottom part and top part of a resist layer. In particular, when forming the resist layer, if the shape of the top portion is different from the shape of the bottom portion, in the tapered through hole, the opening shape on one end side becomes different from the opening shape on the other end side, and the core shape or light spot Shape conversion is possible.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an optical waveguide coupling system according to an embodiment of the present invention, and a cross section taken along line XX ′ of FIG. 1 is shown in FIG.
[0017]
1 and 2, the
[0018]
The
[0019]
The four optical fibers 10 </ b> A to 10 </ b> D and the
[0020]
The optical
[0021]
A
[0022]
As the core member, a plug-
[0023]
According to the above-described embodiment, since the
[0024]
3 and 4 show the results of computer simulation performed on the coupled system of FIG. FIG. 3 shows an example of the distribution of the effective refractive index. In this example, the diameter of the
[0025]
In the above-described embodiment, in each through hole such as 14a, the opening size and the opening shape at one end are matched with the end surface size and the end surface shape of the corresponding optical fiber core, and the opening size and the opening shape at the other end are matched with the optical waveguide. In the above, the size and shape of the light spot of the corresponding core are adapted to each other, but the opening size and the opening shape of one end of each through hole may be adapted to the size and shape of the light spot of the corresponding optical fiber core, The opening size and opening shape at the other end of each through hole may be adapted to the end face size and end face shape of the corresponding core in the optical waveguide.
[0026]
In the above-described embodiment, instead of the
[0027]
In the above-described embodiment, the opening shape of one end and the other end of the through hole such as 14a in the
[0028]
6 (A) is in the through-
[0029]
FIGS. 7 to 11 show a first manufacturing method of the optical waveguide coupling plate according to the present invention, and this manufacturing method is similar in opening shape at one end and the other end (for example, circular as shown in FIG. 1). It is suitable for manufacturing a coupling plate having a through hole.
[0030]
In the process of FIG. 7, a
[0031]
Next, resist
[0032]
In the process of FIG. 8, a
[0033]
In the process of FIG. 9, the
[0034]
In the process of FIG. 10, tapered through-
[0035]
In the step of FIG. 11, the
[0036]
12 to 17 show a second manufacturing method of the optical waveguide coupling plate according to the present invention, and this manufacturing method is not similar in opening shape at one end and the other end (for example, different shapes as shown in FIG. 6). ) Suitable for manufacturing a coupling plate having a through hole.
[0037]
In the process of FIG. 12, after the
[0038]
In the process of FIG. 13, the resist
[0039]
In the process of FIG. 14, the resist
[0040]
In the step of FIG. 15, as described above with reference to FIG. 8, the
[0041]
In the step of FIG. 16, the
[0042]
In the step of FIG. 17, tapered through
[0043]
According to the manufacturing method of the optical waveguide coupling plate described above, the optical waveguide coupling plate can be easily manufactured with high accuracy using a thin film process, and the length of the tapered through hole, the opening size of the hole end, or the opening Various shapes can be obtained simply by changing the resist thickness, resist pattern, and the like.
[0044]
The material of the plate constituent layers 28 and 32 is not limited to an insulating material such as silicon oxide, and a conductive material such as a Ni-Fe alloy may be used, and a plating method or the like can be used as a deposition method. .
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optical waveguide coupling plate is interposed between the opposing end faces of the optical waveguide and the optical fiber (or other optical waveguide), and both cores are tapered in the through hole of the coupling plate. Since the optical coupling is performed via the optical waveguide, it is possible to prevent light leakage at the coupling portion and to reduce coupling loss (improve coupling efficiency).
[0046]
In addition, according to the method for manufacturing an optical waveguide coupling plate of the present invention, an effect of easily manufacturing optical waveguide coupling plates having different lengths of tapered through holes, hole end sizes or shapes, etc. by a thin film process is obtained. It is done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical waveguide coupling system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG.
FIG. 3 is a graph showing an example of an effective refractive index distribution in the coupled system of FIG. 2;
4 is a graph showing the distribution state of light amplitude when the effective refractive index distribution is in the state of FIG. 3 in the coupled system of FIG. 2;
5 is a graph showing the distribution of effective refractive index and light amplitude for a cross section with a distance of 0.30 in FIGS. 3 and 4. FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the through hole in the optical waveguide coupling plate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a resist layer forming step in the first manufacturing method of the optical waveguide coupling plate according to the present invention.
8 is a cross-sectional view showing a plate constituent layer forming step that follows the step of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a polishing step following the step of FIG. 8;
10 is a cross-sectional view showing a resist removal step subsequent to the step of FIG.
11 is a cross-sectional view showing a coupling plate separating step subsequent to the step of FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a first resist exposure step in the second manufacturing method of the optical waveguide coupling plate according to the present invention.
13 is a cross-sectional view showing a second resist exposure process following the process of FIG. 12. FIG.
14 is a cross-sectional view showing a resist development step subsequent to the step of FIG.
15 is a cross-sectional view showing a plate constituent layer forming step that follows the step of FIG. 14;
16 is a cross-sectional view showing a polishing process subsequent to the process in FIG. 15. FIG.
17 is a cross-sectional view showing a resist removal step and a bonding plate separation step that follow the step of FIG. 16. FIG.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a conventional optical waveguide coupling system.
19 is a graph showing an example of an effective refractive index distribution in the coupled system of FIG.
20 is a graph showing the distribution state of light amplitude when the effective refractive index distribution is in the state of FIG. 19 in the coupled system of FIG.
FIG. 21 is a graph showing the distribution of effective refractive index and light amplitude for a cross section having a distance of 0.30 in FIGS.
22 is a graph showing another example of effective refractive index distribution in the coupled system of FIG.
23 is a graph showing the distribution state of light amplitude when the effective refractive index distribution is in the state of FIG. 22 in the coupled system of FIG.
24 is a graph showing the distribution of effective refractive index and light amplitude for a cross section having a distance of 0.30 in FIGS. 22 and 23. FIG.
[Explanation of symbols]
10A to 10D: optical fiber, 12: optical waveguide, 14: optical waveguide coupling plate, 14a to 14d, 28a to 28d, 32a to 32d: through hole, 14A to 14D: core member, 14A ': plug-shaped core member, 20 : Substrate, 22: Cr layer, 24: Cu layer, 26a-26d, 30, 30a-30d: resist layer, 28, 32: plate constituent layer.
Claims (1)
前記犠牲層の上に底部より頂部が細いテーパー状のレジスト層を形成する工程であって、前記犠牲層の上に形成したレジスト内の前記基板の表面に近い位置にフォーカス位置を設定した状態で前記レジストに露光処理を施した後、露光後のレジストに現像処理を施し、更に現像後のレジストにベーク処理を施すことにより前記テーパー状のレジスト層を得る工程と、A step of forming a tapered resist layer whose top is narrower than the bottom on the sacrificial layer, the focus position being set at a position close to the surface of the substrate in the resist formed on the sacrificial layer; Steps for obtaining the tapered resist layer by subjecting the resist to an exposure treatment, subjecting the resist after the exposure to a development treatment, and further subjecting the resist after the development to a baking treatment;
前記レジスト層を覆って前記犠牲層の上に板構成層を被着する工程と、Covering the resist layer and depositing a plate component layer on the sacrificial layer;
前記板構成層を少なくとも前記レジスト層が露呈するまで平坦状に除去して前記レジスト層及び前記板構成層を所定の厚さで残存させる工程と、Removing the plate constituent layer flatly until at least the resist layer is exposed, and leaving the resist layer and the plate constituent layer in a predetermined thickness; and
前記所定の厚さで残存するレジスト層を除去することにより前記所定の厚さで残存する板構成層にテーパー状の貫通孔を形成する工程と、Forming a taper-shaped through hole in the plate constituting layer remaining at the predetermined thickness by removing the resist layer remaining at the predetermined thickness;
前記犠牲層を除去することにより前記貫通孔を有する板構成層を前記基板から分離する工程と、Separating the plate constituent layer having the through-hole from the substrate by removing the sacrificial layer;
前記分離する工程の後、前記貫通孔の一端及び他端を結ぶテーパー状導光路を構成するように前記貫通孔にコア部材を装填する工程とAfter the step of separating, a step of loading a core member into the through hole so as to constitute a tapered light guide that connects one end and the other end of the through hole;
を含む光導波路結合板の製法。Of an optical waveguide coupling plate comprising:
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