JP7736080B2 - Optical element, optical integrated element, and method for manufacturing optical integrated element - Google Patents
Optical element, optical integrated element, and method for manufacturing optical integrated elementInfo
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Description
本発明は、光素子を接続するための光素子、光集積素子および光集積素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element for connecting optical elements, an optical integrated element, and a method for manufacturing an optical integrated element.
光通信ネットワークの進展に伴い光通信デバイスの高機能化、経済化が求められている。光通信デバイスとして、ドライバ、スイッチ、電気増幅回路などの電気素子や、半導体レーザ、光スイッチ、光ファイバなどの光素子が必要となる。 As optical communication networks advance, there is a demand for more sophisticated and cost-effective optical communication devices. Optical communication devices require electrical elements such as drivers, switches, and electrical amplifier circuits, as well as optical elements such as semiconductor lasers, optical switches, and optical fibers.
ここで、それぞれの光素子をディスクリートに接続する光接続工程において、低損失な光接続の実現には、光素子間の精密な位置決めが重要である。そのため、例えば汎用的に用いられている光コネクタなどにおいても、導波路コア間の光軸ずれを1μm以下とする高精度な部品が使用されている。このように、光通信デバイスを製造する上で、厳しい公差を考慮した設計・精密部品が重要となる。 In the optical connection process where each optical element is discretely connected, precise positioning between optical elements is important to achieve low-loss optical connections. For this reason, even commonly used optical connectors use high-precision components that achieve optical axis misalignment between waveguide cores of 1 μm or less. Thus, when manufacturing optical communication devices, designs and precision components that take strict tolerances into account are important.
とくに、SiPh(Silicon Photonics)は、光実装の位置決め精度を課題としている。SiPhは半導体材料をコアとした光デバイスであり、超小型かつ経済性の高い光回路を作製可能なだけでなく、電気回路素子との高密度集積も可能である。 In particular, SiPh (Silicon Photonics) poses a challenge in terms of optical mounting positioning accuracy. SiPh is an optical device with semiconductor materials at its core, which not only enables the creation of ultra-compact, highly economical optical circuits, but also allows for high-density integration with electrical circuit elements.
しかしながら、SiPhにおいては、従来のPLC(Planar lightwave circuit)に代表される石英系コアのデバイス以上の接続時の位置決め精度や厳しい公差が要求され、光接続の工程負荷が増大することが問題となっている。なぜなら、光のモードフィールド径(Mode filed diameter、以下「MFD」という。)が小さいほど光接続時の公差要求が厳しくなるため、微小なMFDをもつ半導体系光回路デバイスであるSiPhの光接続には、より高精度な位置決め技術が必要とされるからである。However, SiPh requires higher alignment accuracy and stricter tolerances during connection than conventional silica-core devices such as PLCs (Planar Lightwave Circuits), posing a problem of increased process load for optical connections. This is because the smaller the optical mode field diameter (MFD), the stricter the tolerance requirements during optical connection. Therefore, optical connections for SiPh, which are semiconductor-based optical circuit devices with a minute MFD, require more precise alignment technology.
一方、MFDを拡大することで、位置決め精度を緩和できる。しかしながら、SiPhにおいては製造時の各層の膜厚が制約され、半導体導波路特有の高屈折率により導波路側壁粗さに起因した高い損失が生じるので、従来のPLCなどに代表される光素子と比較して、一般的な光ファイバと同等の低損失かつ高歩留まりのMFDを得ることは難しい。 On the other hand, increasing the MFD allows for more relaxed positioning accuracy. However, with SiPh, the thickness of each layer during manufacturing is limited, and the high refractive index inherent in semiconductor waveguides causes high loss due to roughness on the waveguide sidewalls. Therefore, compared to conventional optical elements such as PLCs, it is difficult to achieve an MFD with low loss and high yield comparable to that of conventional optical fibers.
そこで、従来の光ファイバの10μm程度のMFDより小さい4μm程度のMFDに光素子(チップ)と光ファイバのMFDを変換する方法が、低損失の光接続に用いられる。しかしながら、この方法を用いた場合、MFDが小さいのでサブミクロン程度の高い位置決め精度が必要とされるため、光接続時の位置決め精度や光部品に求められる公差が厳しくなる。 For this reason, a method of converting the MFD of the optical element (chip) and optical fiber to an MFD of approximately 4 μm, smaller than the approximately 10 μm MFD of conventional optical fibers, is used for low-loss optical connections. However, when using this method, the small MFD requires high positioning accuracy on the submicron level, which means stricter positioning accuracy during optical connection and tolerances required for optical components.
この接続に必要な位置決め精度を緩和できる技術として、自己形成導波路(Self-written waveguide、以下、「SWW」という。)が開示されている(非特許文献1)。 Self-written waveguides (hereinafter referred to as "SWW") have been disclosed as a technology that can alleviate the positioning accuracy required for this connection (Non-Patent Document 1).
本技術は、光硬化性の樹脂を用いた光接続技術であり、以下のように、導波路コアと導波路コアとの間を接続することができる。ここで、少なくとも一方の導波路コア端面からは光通信の信号光として使われる光(以下、「信号光」という。)が出射される。 This technology is an optical connection technology that uses a photocurable resin and can connect waveguide cores as follows: Here, light used as signal light for optical communications (hereinafter referred to as "signal light") is emitted from the end face of at least one of the waveguide cores.
SWWの形成において、初めに、導波路コア間の間隙に光硬化性樹脂を滴下する。 To form the SWW, first, photocurable resin is dripped into the gaps between the waveguide cores.
次に、両方又はいずれか一方の導波路コアから光硬化性樹脂を硬化するための光である樹脂硬化光を照射する。このとき、光硬化性樹脂の特性である光の強度が高い箇所から順次硬化する性質のために、それぞれの導波路コア端面から順次SWWのコア(以下、「SWWコア」という。)が形成される。これにより、導波路コアの端面にSWWコアが形成される。Next, resin curing light, which is light for curing the photocurable resin, is irradiated from both or one of the waveguide cores. At this time, due to the property of photocurable resin, which is to cure sequentially from the area with the highest light intensity, SWW cores (hereinafter referred to as "SWW cores") are formed sequentially from the end face of each waveguide core. As a result, SWW cores are formed at the end faces of the waveguide cores.
また、樹脂硬化光の伝搬経路に従ってSWWコアが形成されるので、導波路コア間に光軸ずれが生じても、光軸ずれを補償するようにS字曲げ形状のSWWコアが形成され、低損失な光接続が実現できる。 In addition, since the SWW core is formed according to the propagation path of the resin curing light, even if an optical axis misalignment occurs between the waveguide cores, an S-shaped bent SWW core is formed to compensate for the optical axis misalignment, thereby achieving low-loss optical connection.
最後に、必要に応じて、光硬化性樹脂の未硬化部分を洗浄するなど除去した後に、除去後の部分(SWWコア周囲)にクラッド用の樹脂を滴下し適宜硬化させることでSWWのクラッド(以下、「SWWクラッド」という。)を形成して、SWWによる接続は完了する。 Finally, if necessary, remove any uncured portions of the photocurable resin by cleaning or other means, then drip cladding resin onto the removed portion (around the SWW core) and allow it to harden appropriately to form the SWW cladding (hereinafter referred to as "SWW cladding"), completing the SWW connection.
このように、本技術は、導波路コア間の接続損失の要因である導波路コア間の間隙や光軸ずれ下にあっても、低損失な接続が実現できる軸ずれ補償効果を有する。したがって、SWWによる光接続技術は、光デバイスを構成する部品への公差要求を緩和でき、簡易な光集積や高歩留まりかつ低損失な実装を実現できる。 In this way, this technology has the effect of compensating for axial misalignment, enabling low-loss connections even when there is a gap between waveguide cores or misalignment of the optical axis, which are factors that cause connection loss between waveguide cores. Therefore, SWW optical connection technology can relax tolerance requirements for the components that make up optical devices, enabling simple optical integration and high-yield, low-loss implementation.
また、SWWの形成過程により、異なるMFDを持つ導波路コア間の接続に欠かせない、SSC(Spot-size converter)を形成可能である。これは、MFDが小さいSiPhチップへの光ファイバ実装において有用である。 The SWW formation process also enables the formation of spot-size converters (SSCs), which are essential for connecting waveguide cores with different MFDs. This is useful for optical fiber implementation on SiPh chips with small MFDs.
SWWは、図22に示すように、SiPhチップ等の光素子71と光ファイバ等の光導波路素子72_1、72_2との光接続に適用される。SiPhチップ等の光素子は、第1導波路コア711と第2導波路コア712_1、712_2からなる光平面回路から構成される。 As shown in Figure 22, the SWW is applied to the optical connection between an optical element 71 such as a SiPh chip and optical waveguide elements 72_1 and 72_2 such as optical fibers. The optical element such as a SiPh chip is composed of an optical planar circuit consisting of a first waveguide core 711 and second waveguide cores 712_1 and 712_2.
また、SiPhチップ(光素子)には、光合分波部714が形成されている。図22ではY字形状の導波路構造によりY分岐構造が形成される例を示すが、同様の機能を有する光合分波部であれば公知の構造のいずれでもよい。光合分波部714は、図23に示すように、第1導波路コア711と、第1導波路コア711の一端部に作製されているモードフィールド変換部713と、それを覆う第2導波路コア712_2によって構成されている。モードフィールド変換部713によって、第1導波路コア711と第2導波路コア712_2間を信号光2が遷移する。 An optical multiplexer/demultiplexer 714 is also formed on the SiPh chip (optical element). Figure 22 shows an example in which a Y-branch structure is formed using a Y-shaped waveguide structure, but any known optical multiplexer/demultiplexer structure with similar functionality can be used. As shown in Figure 23, the optical multiplexer/demultiplexer 714 is composed of a first waveguide core 711, a mode field conversion section 713 fabricated at one end of the first waveguide core 711, and a second waveguide core 712_2 that covers it. The mode field conversion section 713 allows signal light 2 to transition between the first waveguide core 711 and the second waveguide core 712_2.
図24、図25それぞれに、図23におけるXXIV-XXIV’断面図とXXV-XXV’断面図を示す。光合分波部714では、下部クラッド部710_2上にフォトリソグラフィなどによって第1導波路コア711が形成される。また、第1導波路コア711を覆うように第2導波路コア712_2が形成され、その上面を覆うように上部クラッド部710が形成されている。 Figures 24 and 25 show cross-sectional views taken along lines XXIV-XXIV' and XXV-XXV' in Figure 23, respectively. In the optical multiplexing/demultiplexing section 714, a first waveguide core 711 is formed on the lower cladding section 710_2 by photolithography or the like. A second waveguide core 712_2 is formed to cover the first waveguide core 711, and an upper cladding section 710 is formed to cover the upper surface of the second waveguide core 712_2.
光合分波部714の断面は、XXIV-XXIV’断面のように第2導波路コア712_2のみで形成されている部分(図24)と、XXV-XXV’断面のように第1導波路コア711を有する部分(図25)の2つの部分によって構成されている。 The cross section of the optical multiplexing/demultiplexing section 714 is composed of two parts: a part formed only by the second waveguide core 712_2, as shown in the XXIV-XXIV' cross section (Figure 24), and a part having the first waveguide core 711, as shown in the XXV-XXV' cross section (Figure 25).
SiPhチップ(光素子)においては、SiPhに集積可能かつ、SWWに用いられる可視光に対して透明な導波路材料を用いることで導波路端面からの可視光の出射を実現している。これは、SiPhのSi導波路では、樹脂硬化光1(主に可視光)が材料吸収の影響によりほとんど伝搬できないため、別の透明な材料を利用することでSWWの適用を実現しているためである。 In SiPh chips (optical elements), visible light is emitted from the waveguide end face by using a waveguide material that can be integrated into SiPh and is transparent to the visible light used in SWW. This is because resin curing light 1 (mainly visible light) is barely able to propagate through the Si waveguide in SiPh due to material absorption, so the use of a different transparent material makes it possible to apply SWW.
このように、SiPhチップ(光素子)は光合分波部714を備え、SWWによる光接続上重要である、信号光(光通信に用いられる波長帯の光)2と樹脂硬化光1とを同じ導波路コアに結合できる。光合分波部714には、例えばY分岐構造等を用いることができる。光合分波部714を用いることで、外部から樹脂硬化光1を信号光2と同じ導波路(第2導波路コア712_2)に結合しSiPhチップ端面からの樹脂硬化光1を出射できる。 In this way, the SiPh chip (optical element) is equipped with an optical multiplexer/demultiplexer 714, which allows signal light (light in the wavelength band used for optical communications) 2 and resin curing light 1, which are important for optical connections via SWW, to be coupled into the same waveguide core. The optical multiplexer/demultiplexer 714 can use, for example, a Y-branch structure. By using the optical multiplexer/demultiplexer 714, resin curing light 1 can be coupled from the outside into the same waveguide (second waveguide core 712_2) as signal light 2, and resin curing light 1 can be emitted from the end face of the SiPh chip.
また、信号光2が伝搬する第1導波路コア711と別に、第2導波路コア712_1、712_2が形成されている。第2導波路コア712_1、712_2は可視光伝送用に形成されたものであり、第2導波路コア712_1に光ファイバ(樹脂硬化光入射用光ファイバ)72_1などによって樹脂硬化光1を入射することで、信号光入出力用光ファイバ72_2に対向する光素子の導波路コア端面から光を出射できる。これにより、信号光入出力用光ファイバ72_2とそれに対向する光素子71の端面それぞれから樹脂硬化光1を出射でき、SWWによる光接続を実現できる。 In addition, second waveguide cores 712_1 and 712_2 are formed separately from the first waveguide core 711 through which signal light 2 propagates. The second waveguide cores 712_1 and 712_2 are formed for visible light transmission, and by inputting resin curing light 1 into the second waveguide core 712_1 using an optical fiber (optical fiber for inputting resin curing light) 72_1 or the like, light can be emitted from the waveguide core end face of the optical element facing the signal light input/output optical fiber 72_2. This allows resin curing light 1 to be output from each of the end faces of the signal light input/output optical fiber 72_2 and the optical element 71 facing it, achieving optical connection via SWW.
図22に示す構成においては、樹脂硬化光入射用光ファイバ72_1を用意することで、図23に示す経路で信号光入出力用光ファイバ72_2に対向する光素子の導波路端面から樹脂硬化光1を出射することが可能になる。これにより、接続する導波路間の両導波路端面からの樹脂硬化光1の出射が可能になり、SWWによる光接続を実現できる。 In the configuration shown in Figure 22, by providing an optical fiber 72_1 for inputting resin curing light, it becomes possible to emit resin curing light 1 from the waveguide end face of the optical element facing the optical fiber 72_2 for inputting and outputting signal light via the path shown in Figure 23. This makes it possible to emit resin curing light 1 from both waveguide end faces between the connecting waveguides, thereby realizing optical connection using SWW.
しかしながら、上述の構成では、信号光入出力用光ファイバと別に、樹脂硬化光入射用光ファイバを用意する必要があった。このように、SWWによる光接続においては、位置決め精度の緩和が可能である一方で、光通信に使用しない光ファイバを別途用意する必要があるという問題があった。However, with the above configuration, it was necessary to prepare an optical fiber for inputting and outputting the resin curing light separately from the optical fiber for inputting and outputting the signal light. Thus, while optical connections using SWW allow for relaxed positioning accuracy, there was a problem in that it was necessary to prepare a separate optical fiber that was not used for optical communications.
上述したような課題を解決するために、本発明に係る光素子は、1組の光導波路素子と1組の第3の導波路コアを介して接続する光素子であって、1組の第1の導波路コアと、1組の第2の導波路コアと、接続導波路とを備え、前記第1の導波路コアの屈折率が、前記第2の導波路コアの屈折率より大きく、前記第1の導波路コアがモードフィールド変換部を有し、少なくとも前記モードフィールド変換部が前記第2の導波路コアに覆われ、前記接続導波路が、光合分波部を介して前記1組の第2の導波路を接続し、一方の前記第2の導波路コアが、前記光素子の所定の端面で、一方の前記光導波路素子と、一方の前記第3の導波路コアを介して接続し、他方の前記第2の導波路コアが、前記所定の端面で、他方の前記光導波路素子と、他方の前記第3の導波路コアを介して接続し、前記第3の導波路コアが、前記1組の光導波路素子と前記1組の第2の導波路コアとの間隙に配置された1組の光硬化性樹脂において、1組の樹脂硬化光が照射されて屈折率が変化した部分であって、一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される一方の前記光硬化性樹脂に照射され、他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記一方の前記光硬化性樹脂に照射され、前記他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される前記他方の前記光硬化性樹脂に照射され、前記一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記一方の前記第3の導波路コアと前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射されることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, an optical element according to the present invention is an optical element connected to a set of optical waveguide elements via a set of third waveguide cores, and comprises a set of first waveguide cores, a set of second waveguide cores, and a connecting waveguide, wherein the refractive index of the first waveguide core is greater than the refractive index of the second waveguide core, the first waveguide core has a mode field converting portion, at least the mode field converting portion is covered by the second waveguide core, and the connecting waveguide is connected to a front end of the first waveguide element via an optical multiplexing/demultiplexing portion. The set of second waveguides is connected, one of the second waveguide cores is connected to one of the optical waveguide elements at a predetermined end face of the optical element via one of the third waveguide cores, the other of the second waveguide cores is connected to the other of the optical waveguide elements at the predetermined end face via the other of the third waveguide cores, and the third waveguide core is connected to a set of photocurable resins arranged in a gap between the set of optical waveguide elements and the set of second waveguide cores, the refractive index of which is changed by irradiation of a set of resin curing light. one of the resin curing lights is emitted from the one of the optical waveguide elements and irradiated onto one of the photocurable resins arranged on the predetermined end face, and the other of the resin curing lights is emitted from the other of the optical waveguide elements, propagates through the other of the second waveguide cores, the connection waveguide, and the one of the second waveguide cores in order, is emitted from an end face of the one of the second waveguide cores at the predetermined end face, is irradiated onto one of the photocurable resins, and is irradiated onto the other of the resin curing lights. light is emitted from the other optical waveguide element and irradiated onto the other photocurable resin arranged on the predetermined end face, and the one resin curing light is emitted from the one optical waveguide element, propagates in order through the one third waveguide core, the one second waveguide core, the connecting waveguide, and the other second waveguide core, is emitted from an end face of the other second waveguide core at the predetermined end face, and is irradiated onto the other photocurable resin .
また、本発明に係る光集積素子は、1組の第1の導波路コアと1組の第2の導波路コアと接続導波路とを有する光素子と、光通信用信号が入出力される、1組の光導波路素子と、第3の導波路コアを有する、1組の光接続部とを備え、一方の前記第2の導波路コアと、一方の前記光導波路素子とが、前記光素子の所定の端面で、一方の前記光接続部の前記第3の導波路コアを介して接続し、他方の前記第2の導波路コアと、他方の前記光導波路素子とが、前記所定の端面で、他方の前記光接続部の前記第3の導波路コアを介して接続し、前記第1の導波路コアがモードフィールド変換部を有し、前記第2の導波路コアに覆われ、前記接続導波路が、光合分波部を介して前記1組の第2の導波路を接続し、前記第3の導波路コアが、前記1組の光導波路素子と前記1組の第2の導波路コアとの間隙に配置された1組の光硬化性樹脂において、1組の樹脂硬化光が照射されて屈折率が変化した部分であって、一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される一方の前記光硬化性樹脂に照射され、他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記一方の前記光硬化性樹脂に照射され、前記他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される前記他方の前記光硬化性樹脂に照射され、前記一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記一方の前記光接続部の前記第3の導波路コアと前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射されることを特徴とする。 Furthermore, an optical integrated device according to the present invention comprises an optical device having a set of first waveguide cores, a set of second waveguide cores, and a connecting waveguide; a set of optical waveguide elements for inputting and outputting optical communication signals; and a set of optical connecting portions having a third waveguide core, wherein one of the second waveguide cores and one of the optical waveguide elements are connected at a predetermined end face of the optical device via the third waveguide core of one of the optical connecting portions, and the other of the second waveguide cores and the other of the optical waveguide elements are connected at the predetermined end face . the first waveguide core has a mode field conversion section and is covered by the second waveguide core, the connecting waveguide connects the set of second waveguides via an optical multiplexing/demultiplexing section, the third waveguide core is a part in which a refractive index is changed by irradiation of a set of resin curing light in a set of photocurable resin arranged in a gap between the set of optical waveguide elements and the set of second waveguide cores, and one of the resin curing light is The resin curing light is emitted from one of the optical waveguide elements and irradiated onto one of the photocurable resins arranged on the predetermined end face, and the other resin curing light is emitted from the other of the optical waveguide elements and propagates through the other of the second waveguide cores, the connecting waveguide, and one of the second waveguide cores in order, and is emitted from an end face of one of the second waveguide cores at the predetermined end face and irradiated onto one of the photocurable resins ... then transmitted to the other of the optical waveguide elements. the resin-curing light is emitted from one of the optical waveguide elements, propagates through the third waveguide core of the one of the optical connection parts, the second waveguide core of the one of the optical waveguide elements, the connecting waveguide, and the second waveguide core of the other of the optical connection parts, and is emitted from an end face of the other of the second waveguide cores at the predetermined end face, and is irradiated onto the other of the photo-curing resins .
また、本発明に係る光集積素子の製造方法は、1組の第1の導波路コアと1組の第2の導波路コアと当該1組の第2の導波路コアを接続する接続導波路とを有する光素子の端面と、1組の光導波路素子の端面とを対向させて配置する工程と、前記第2の導波路コアの中心と、前記光導波路素子の中心との位置合わせを行う工程と、前記光素子の端面における一方の前記第2の導波路コアの端面と、一方の前記光導波路素子の端面との間隙に一方の光硬化性樹脂を配置する工程と、前記光素子の端面における他方の前記第2の導波路コアの端面と、他方の前記光導波路素子の端面との間隙に他方の光硬化性樹脂を配置する工程と、一方の樹脂硬化光を、前記一方の前記光導波路素子に入射し、前記一方の光硬化性樹脂に照射し、一方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、他方の樹脂硬化光を、前記他方の前記光導波路素子に入射し、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとに伝搬させ、前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射させ、前記一方の光硬化性樹脂に照射し、前記一方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、前記他方の前記樹脂硬化光を、前記他方の前記光導波路素子に入射し、前記他方の光硬化性樹脂に照射する工程し、他方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、前記一方の前記樹脂硬化光を、前記一方の前記光導波路素子に入射し、順に、前記一方の自己形成導波路と前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとに伝搬させ、前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射させ、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射し、前記他方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程とを備える。
Furthermore, a method for manufacturing an optical integrated element according to the present invention includes the steps of: arranging an end face of an optical element having a set of first waveguide cores, a set of second waveguide cores, and a connecting waveguide connecting the set of second waveguide cores, and an end face of a set of optical waveguide elements so as to face each other; aligning the center of the second waveguide core with the center of the optical waveguide elements; disposing one photocurable resin in a gap between an end face of one of the second waveguide cores at the end face of the optical element and an end face of one of the optical waveguide elements; disposing the other photocurable resin in a gap between an end face of the other of the second waveguide cores at the end face of the optical element and an end face of the other optical waveguide element; irradiating one resin curing light onto the one optical waveguide element and irradiating the one photocurable resin to at least partially form one self-forming waveguide; and irradiating the other resin curing light onto the other optical waveguide element. the resin-curing light is incident on the other optical waveguide element, and is irradiated onto the other photo-curable resin, thereby at least partially forming the other self-forming waveguide; and the resin-curing light is incident on the one optical waveguide element, and is propagated into the one self -forming waveguide, the one second waveguide core, the connecting waveguide, and the other second waveguide core, thereby exiting from the end face of the other second waveguide core, and is irradiated onto the other photo-curable resin, thereby at least partially forming the other self-forming waveguide.
本発明によれば、従来必要であった樹脂硬化光入射用光ファイバが不要になるので、光素子および光集積素子の製造コストを低減でき、光素子および光集積素子に搭載する信号用光ファイバを増加できる。 According to the present invention, the optical fiber for inputting resin curing light, which was previously required, is no longer necessary, thereby reducing the manufacturing costs of optical elements and optical integrated elements and allowing for an increase in the number of signal optical fibers that can be mounted on optical elements and optical integrated elements.
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態に係る光素子および光集積素子について図1~図9を参照して説明する。
First Embodiment
An optical element and an optical integrated element according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子10は、図1に示すように、光素子11と、光ファイバ12と、光接続部13とを備える。
<Configuration of optical integrated device>
As shown in FIG. 1, an optical integrated device 10 according to this embodiment includes an optical device 11, an optical fiber 12, and an optical connection portion 13.
光素子11は、2つの導波路部と、その上下に上部クラッド部110と下部クラッド部(図示せず)とを備える。一方の導波路部は、第1導波路コア111_1と、第2導波路コア112_1とを備え、第1導波路コア111_1の先端部にモードフィールド変換部113_1を有する。また、第2導波路コア112_1に光合分波部114_1を有する。The optical element 11 comprises two waveguide sections, an upper cladding section 110 and a lower cladding section (not shown) above and below them. One of the waveguide sections comprises a first waveguide core 111_1 and a second waveguide core 112_1, and has a mode field conversion section 113_1 at the tip of the first waveguide core 111_1. The second waveguide core 112_1 also has an optical multiplexing/demultiplexing section 114_1.
同様に、他方の導波路部は、第1導波路コア111_2と、第2導波路コア112_2とを備え、第1導波路コア111_2の先端部にモードフィールド変換部113_2を有する。また、第2導波路コア112_2に光合分波部114_2を有する。Similarly, the other waveguide section has a first waveguide core 111_2 and a second waveguide core 112_2, and has a mode field conversion section 113_2 at the tip of the first waveguide core 111_2. Also, the second waveguide core 112_2 has an optical multiplexing/demultiplexing section 114_2.
一方の導波路部の第2導波路コア112_1と他方の導波路部の第2導波路コア112_2とは、それぞれ、光合分波部114_1、114_2を介して、接続導波路115で接続される。ここで、接続導波路115は、第2導波路コア112_1、112_2と同じ構成を有する。 The second waveguide core 112_1 of one waveguide section and the second waveguide core 112_2 of the other waveguide section are connected by a connecting waveguide 115 via optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2, respectively. Here, the connecting waveguide 115 has the same configuration as the second waveguide cores 112_1 and 112_2.
光素子11の入出射端面において、一方の光ファイバ12_1、他方の光ファイバ12_2がそれぞれ、一方の第2導波路コア112_1、他方の第2導波路コア112_2に、光接続部13_1、13_2を介して接続される。 At the input/output end face of the optical element 11, one optical fiber 12_1 and the other optical fiber 12_2 are connected to one second waveguide core 112_1 and the other second waveguide core 112_2, respectively, via optical connection portions 13_1 and 13_2.
一方の光接続部13_1、他方の光接続部13_2はそれぞれ、第3導波路コア131_1、131_2と、その周囲に第3導波路クラッド132_1、132_2とを備える。 One optical connection portion 13_1 and the other optical connection portion 13_2 each have a third waveguide core 131_1, 131_2 and a third waveguide clad 132_1, 132_2 surrounding it.
光素子11は、モードフィールド変換部113_1、113_2を備えた第1導波路コア111_1、111_2をそれぞれ第2導波路コア112_1、112_2が覆う回路構造によって構成される。また、光素子11の上部クラッド部110、下部クラッド部には、例えば酸化シリコンを用い、クラッド部としての役割を果たせば他の材料であってもよい。The optical element 11 has a circuit structure in which first waveguide cores 111_1 and 111_2, each equipped with a mode field conversion section 113_1 and 113_2, are covered by second waveguide cores 112_1 and 112_2. The upper cladding section 110 and the lower cladding section of the optical element 11 are made of, for example, silicon oxide, but may be made of other materials that function as cladding sections.
光素子11において、例えば第1導波路コア111_1、111_2としてはSi、第2導波路コア112_1、112_2としては酸化シリコンに窒素を加えることで作製されるSiON等を用いる。In the optical element 11, for example, the first waveguide cores 111_1 and 111_2 are made of Si, and the second waveguide cores 112_1 and 112_2 are made of SiON, which is made by adding nitrogen to silicon oxide.
または、第1導波路コア111_1、111_2としてInP、第2導波路コア112_1、112_2としてSiOxや樹脂材料等を用いてもよい。 Alternatively, InP may be used for the first waveguide cores 111_1 and 111_2, and SiOx or a resin material may be used for the second waveguide cores 112_1 and 112_2.
ここで、第1の導波路コア111_1、111_2の屈折率が、第2の導波路コア112_1、112_2の屈折率より高ければよい。 Here, the refractive index of the first waveguide cores 111_1 and 111_2 must be higher than the refractive index of the second waveguide cores 112_1 and 112_2.
また、第1導波路コア111_1、111_2を第2導波路コア112_1、112_2が覆い、第2導波路コア112_1、112_2が可視光に対して透明であればよい。 Furthermore, the first waveguide cores 111_1 and 111_2 are covered by the second waveguide cores 112_1 and 112_2, and the second waveguide cores 112_1 and 112_2 are transparent to visible light.
第1導波路コア111_1、111_2と第2導波路コア112_1、112_2とモードフィールド変換部113_1、113_2とを備える構造は、異なる断面積を持つコアに断熱的に光を遷移させる構造である。すなわち、モードフィールド変換部113_1、113_2によって異なるMFDを有する導波路間を低損失で結合できる。 The structure comprising first waveguide cores 111_1 and 111_2, second waveguide cores 112_1 and 112_2, and mode field conversion sections 113_1 and 113_2 adiabatically transfers light to cores with different cross-sectional areas. In other words, the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 enable low-loss coupling between waveguides with different MFDs.
モードフィールド変換部113_1、113_2において、第1導波路コア111_1、111_2のテーパ部の先端に向かってコア幅が徐々に狭くなるにしたがって、第1導波路コア111_1、111_2に閉じ込められた信号光は光の閉じ込めが弱くなり、MFDが徐々に第2導波路コア112_1、112_2内へと拡大する。 In the mode field conversion sections 113_1 and 113_2, as the core width gradually narrows toward the tip of the tapered section of the first waveguide cores 111_1 and 111_2, the signal light confined in the first waveguide cores 111_1 and 111_2 becomes weaker, and the MFD gradually expands into the second waveguide cores 112_1 and 112_2.
引き続き、信号光は、第2導波路コア112_1、112_2内を伝搬する光のモードへと遷移しその内部を伝搬する。これにより、第2導波路コア112_1、112_2へと遷移した信号光が、光素子11の出射端面から出射される。 The signal light then transitions to an optical mode propagating within the second waveguide cores 112_1 and 112_2 and propagates therethrough. As a result, the signal light that has transitioned to the second waveguide cores 112_1 and 112_2 is emitted from the output end face of the optical element 11.
ここで、第1導波路コア111_1、111_2において少なくともモードフィールド変換部113_1、113_2が第2導波路コア112_1、112_2に覆われていれば、上述のように信号光を伝搬できる。 Here, if at least the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 in the first waveguide cores 111_1 and 111_2 are covered by the second waveguide cores 112_1 and 112_2, the signal light can be propagated as described above.
また、モードフィールド変換部113_1、113_2は、図2に示す第1導波路コア111_1、111_2の先端に近づくにつれてコア幅が細くなる単純なテーパ構造以外でも、3つ又の先端を有するテーパ構造などの構造であってもよい。 In addition, the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 may have a structure other than the simple tapered structure in which the core width narrows as it approaches the tip of the first waveguide cores 111_1 and 111_2 shown in Figure 2, such as a tapered structure with a three-pronged tip.
また、光合分波部114_1、114_2は、モードフィールド変換部113_1、113_2から光素子11の内部方向(第1導波路コアの先端側と反対側、すなわち第1導波路コアの基端側)に数十μm以上離れた位置に配置することが好ましい。以下、光素子11の内部方向を、「第1導波路コア(または第2導波路コア)の基端側」という。 It is also preferable to position the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 at a distance of several tens of μm or more from the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 toward the interior of the optical element 11 (the side opposite the tip end of the first waveguide core, i.e., the base end side of the first waveguide core). Hereinafter, the interior side of the optical element 11 will be referred to as the "base end side of the first waveguide core (or second waveguide core)."
これにより、光合分波部114_1、114_2において、信号光のMFDを拡大するモードフィールド変換機能への影響を抑えて、樹脂硬化光を結合できる。詳細を以下に説明する。This allows the resin curing light to be coupled in the optical multiplexing/demultiplexing units 114_1 and 114_2 while minimizing the impact on the mode field conversion function that expands the MFD of the signal light. Details are explained below.
仮に、光合分波部をモードフィールド変換部に配置した場合、第1導波路コアを伝搬する信号光が第2導波路コアに徐々に染み出すため、信号光が光合分波部のY分岐の影響を受け、信号光の伝搬(信号の伝送)時に損失やモードフィールド変換への影響を及ぼす。 If the optical multiplexing/demultiplexing section were placed in the mode field conversion section, the signal light propagating through the first waveguide core would gradually seep into the second waveguide core, causing the signal light to be affected by the Y-branch of the optical multiplexing/demultiplexing section, resulting in losses and affecting mode field conversion during signal light propagation (signal transmission).
一方、光合分波部114_1、114_2を、モードフィールド変換部113_1、113_2から離れた位置に配置した場合、信号光は、第1導波路コア111_1、111_2のモードフィールド変換部113_1、113_2より基端側に十分に閉じ込められている。 On the other hand, when the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 are positioned away from the mode field conversion sections 113_1 and 113_2, the signal light is sufficiently confined to the base end side of the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 of the first waveguide cores 111_1 and 111_2.
ここで、第1導波路コア111_1、111_2の側面と第2導波路コア112_1、112_2側面とは光学的に影響を及ぼさない程度にコアの幅方向に離れている。例えば、第1導波路コア111_1、111_2の幅が約400nmに対して第2導波路コア112_1、112_2の幅は約3μmである。 Here, the side surfaces of the first waveguide cores 111_1 and 111_2 and the side surfaces of the second waveguide cores 112_1 and 112_2 are separated in the width direction of the cores to an extent that they do not have an optical effect. For example, the width of the first waveguide cores 111_1 and 111_2 is approximately 400 nm, while the width of the second waveguide cores 112_1 and 112_2 is approximately 3 μm.
このように、Y字形状の光合分波部114_1、114_2は、信号光が閉じ込められている領域から1μm以上離れている。その結果、上述の光合分波部114_1、114_2の配置により、信号光は光学的に光合分波部114_1、114_2のY分岐の影響を受けない。 In this way, the Y-shaped optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 are more than 1 μm away from the region where the signal light is confined. As a result, due to the above-mentioned arrangement of the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2, the signal light is not optically affected by the Y branching of the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2.
したがって、光合分波部114_1、114_2を、モードフィールド変換部113_1、113_2から第2導波路コアの基端側に離れた位置に配置することが好ましい。 Therefore, it is preferable to position the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 away from the mode field conversion sections 113_1 and 113_2 toward the base end of the second waveguide core.
光素子11の構造は、図2に示すように、第2導波路コア112_1、112_2と同じ構成を有し、曲げ導波路を有する接続導波路115により、隣接する光合分波部114_1、114_2が接続されている点で従来構造と異なる。この構造により、信号光入出力用光ファイバを樹脂硬化光入射用光ファイバとして使用できるため、接続に必要なファイバ心数を減らすことできる。 As shown in Figure 2, the structure of the optical element 11 has the same configuration as the second waveguide cores 112_1 and 112_2, and differs from conventional structures in that adjacent optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 are connected by a connecting waveguide 115 having a curved waveguide. This structure allows the optical fiber for inputting and outputting signal light to be used as the optical fiber for inputting resin curing light, thereby reducing the number of fiber cores required for connection.
<光集積素子の製造方法>
本実施の形態に係る光集積素子10の製造方法について、図3~図6を参照して説明する。
<Method of manufacturing an optical integrated device>
A method for manufacturing the integrated optical device 10 according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
初めに、光素子11と2本の信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2とを配置して、それぞれの信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2の中心を光素子11の第2導波路コア112_1、112_2の中心に対して位置合わせを行う(図3)。 First, the optical element 11 and two optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are positioned, and the centers of the optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are aligned with the centers of the second waveguide cores 112_1 and 112_2 of the optical element 11 (Figure 3).
ここで、位置合わせの工程には、公知の調心方法を用いればよい。例えば、信号光を用いてアクティブ調心を実施してもよいし、チップやファイバの外径を基準とする画像調心でもよい。また、SiONコアを用いる場合は、可視光により画像調心を行う方法もある。例えば、樹脂硬化光を出射しながら画像調心を行い、SiONコアにおける樹脂硬化光の散乱が強く出る座標を目印として、粗調心を行うことが可能である。 The alignment process can be performed using known alignment methods. For example, active alignment can be performed using signal light, or image alignment can be performed using the outer diameter of the chip or fiber as a reference. Furthermore, when using a SiON core, image alignment can also be performed using visible light. For example, image alignment can be performed while emitting resin curing light, and rough alignment can be performed using as a marker the coordinates where the resin curing light is strongly scattered in the SiON core.
次に、図4に示すように、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子11の第2導波路コア112_1との間隙に光硬化性樹脂14_1を滴下する。本工程は、例えばディスペンサなどによって実現できる。 Next, as shown in Figure 4, photocurable resin 14_1 is dripped into the gap between one of the signal light input/output optical fibers 12_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11. This process can be performed using, for example, a dispenser.
ここで、光硬化性樹脂の樹脂硬化光に対する吸収損失は、材料にも依存するが、10dB以上の大きな損失に及ぶ場合がある。そこで、両方の間隙に光硬化性樹脂を滴下すると樹脂硬化光の損失が大きくなるので、いずれか一方の間隙のみに光硬化性樹脂を滴下する方が好ましい。詳細は後述する。 The absorption loss of the photocurable resin with respect to the resin curing light depends on the material, but can be as large as 10 dB or more. Therefore, since dripping photocurable resin into both gaps results in a large loss of resin curing light, it is preferable to drip photocurable resin into only one of the gaps. Details will be provided later.
次に、それぞれの信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2へ樹脂硬化光1_1、1_2を入射し、それぞれの光ファイバ12_1、12_2の端面から樹脂硬化光1_1、1_2を出射する。これは、例えば外部のピグテイルファイバ付属半導体レーザを用意し、その光源に付属した光ファイバと、信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2間を光コネクタにより接続することにより実現可能である。Next, resin curing light 1_1, 1_2 is incident on each of the signal light input/output optical fibers 12_1, 12_2, and the resin curing light 1_1, 1_2 is emitted from the end face of each of the optical fibers 12_1, 12_2. This can be achieved, for example, by preparing an external semiconductor laser attached to a pigtail fiber and connecting the optical fiber attached to that light source to the signal light input/output optical fibers 12_1, 12_2 using an optical connector.
これにより、一方の光ファイバ12_1の端面から樹脂硬化光1_1が出射され、光素子11の第2導波路コア112_1の端面から樹脂硬化光1_2が出射され、光硬化性樹脂14_1に照射される(図4)。 As a result, resin curing light 1_1 is emitted from the end face of one optical fiber 12_1, and resin curing light 1_2 is emitted from the end face of the second waveguide core 112_1 of the optical element 11 and irradiated onto the photocurable resin 14_1 (Figure 4).
図5に示すように、光硬化性樹脂において樹脂硬化光1_1、1_2が照射された部分は屈折率が変化し硬化して、第3導波路コア(SWWコア)131_1が形成される。その結果、光ファイバ12_1のコアと光素子11の第2導波路コア112_1との間が接続される。 As shown in Figure 5, the refractive index of the photocurable resin changes in the portions irradiated with resin curing light 1_1 and 1_2, causing the resin to harden and form a third waveguide core (SWW core) 131_1. As a result, a connection is made between the core of optical fiber 12_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11.
ここで、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1から樹脂硬化光1_1が出射される。 Here, resin curing light 1_1 is emitted from one of the signal light input/output optical fibers 12_1.
また、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2から出射された樹脂硬化光1_2は、他方の第2導波路コア112_2の端面から結合し、光素子11の一方の第2導波路コア112_1の端面から出射される。 In addition, the resin curing light 1_2 emitted from the other signal light input/output optical fiber 12_2 is coupled from the end face of the other second waveguide core 112_2 and is emitted from the end face of one of the second waveguide cores 112_1 of the optical element 11.
このように、樹脂硬化光入射用光ファイバを用いることなく、信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2のみで接続対象の導波路コア両端面からの樹脂硬化光1_1、1_2の出射を実現し、SWWによる光接続を実現することが可能である。 In this way, it is possible to realize the emission of resin curing light 1_1 and 1_2 from both end faces of the waveguide core to be connected using only optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light, without using an optical fiber for inputting and outputting resin curing light, thereby realizing optical connection using SWW.
また、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と第2導波路コア112_2の端面には間隙が存在する。その結果、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2から出射された光は、第2導波路コア112_2に結合する際に、回折損失を伴う。 In addition, there is a gap between the end face of the other optical fiber 12_2 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_2. As a result, light emitted from the other optical fiber 12_2 for inputting and outputting signal light experiences diffraction loss when coupled to the second waveguide core 112_2.
しかしながら、(1)SWWに必要な樹脂硬化光の強度が低くてもよいこと(例えば、本接続に用いられるような厚さ3μm、幅3μm程度のコア径に対して数μw)、(2)SWWを形成する間隙として用いられる100μmの間隙を仮定した際の回折損失が数dBであること、(3)市販のLDの出力が数mwであり、SWWに必要な樹脂硬化光の強度(パワー)よりも1桁以上高いことにより、上述の間隙においてもSWWを形成することは可能である。 However, (1) the intensity of the resin curing light required for the SWW can be low (for example, a few μW for a core diameter of approximately 3 μm thick and 3 μm wide, as used in this connection), (2) the diffraction loss is a few dB when assuming a gap of 100 μm used as the gap to form the SWW, and (3) the output of commercially available LDs is a few mW, which is more than an order of magnitude higher than the intensity (power) of the resin curing light required for the SWW, so it is possible to form a SWW even in the above-mentioned gap.
次に、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と光素子11の第2導波路コア112_2との間隙に、光硬化性樹脂を滴下し、樹脂硬化光1_1、1_2を照射して第3導波路コア(SWWコア)131_2を形成する(図6)。Next, photocurable resin is dripped into the gap between the other optical fiber 12_2 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_2 of the optical element 11, and resin curing light 1_1 and 1_2 are irradiated to form a third waveguide core (SWW core) 131_2 (Figure 6).
このとき、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子11の第2導波路コア112_1との間隙に、硬化波長の光の吸収を示す光硬化性樹脂による第3導波路コア(SWWコア)131_1が形成されているが、他方の間隙に第3導波路コア(SWWコア)131_2を形成するのに十分な樹脂硬化光1_1を結合できる。 At this time, a third waveguide core (SWW core) 131_1 made of a photocurable resin that absorbs light of the curing wavelength is formed in the gap between one of the signal light input/output optical fibers 12_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11, but sufficient resin curing light 1_1 can be coupled into the other gap to form a third waveguide core (SWW core) 131_2.
これは、硬化後の光硬化性樹脂のSWWコアにおいては、未硬化の状態と比較して硬化波長における吸収損失が低減しているためである。この吸収損失の低減は、硬化波長における吸収損失の要因である重合開始剤の量が樹脂硬化により減少していることに起因する。重合開始剤は硬化性樹脂に含まれており、光などの外的要因によって活性化することで樹脂硬化反応を引き起こしている。This is because the SWW core of the cured photocurable resin has reduced absorption loss at the curing wavelength compared to the uncured state. This reduction in absorption loss is due to the reduction in the amount of polymerization initiator, which is the cause of absorption loss at the curing wavelength, as the resin cures. Polymerization initiators are contained in the curable resin and are activated by external factors such as light, causing the resin curing reaction.
また、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子11の第2導波路コア112_1との間隙において、第3導波路コア(SWWコア)131_1の形成により回折損失が低減されるので、他方の間隙に第3導波路コア(SWWコア)131_2を形成するのに十分な樹脂硬化光1_1を結合できる。 In addition, since the diffraction loss is reduced by forming a third waveguide core (SWW core) 131_1 in the gap between one of the signal light input/output optical fibers 12_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11, sufficient resin curing light 1_1 can be coupled into the other gap to form a third waveguide core (SWW core) 131_2.
最後に、第3導波路コア131_1、131_2を形成した後に、第3導波路コア131_1、131_2の周囲に第3導波路クラッド(SWWクラッド)132_1、132_2を形成することより、図1に示す光集積素子10が製造される。 Finally, after forming the third waveguide cores 131_1 and 131_2, the third waveguide clads (SWW clads) 132_1 and 132_2 are formed around the third waveguide cores 131_1 and 131_2, thereby manufacturing the optical integrated device 10 shown in Figure 1.
例えば、第3導波路コア131_1、131_2の周囲の未硬化樹脂142をエタノールの等の有機溶媒で洗浄して、洗浄後に接着剤用樹脂を滴下し光照射により硬化する。これにより、第3導波路クラッド132_1、132_2を形成し、光素子11と光ファイバ12_1、12_2とを固定できる。For example, the uncured resin 142 around the third waveguide cores 131_1 and 131_2 is washed with an organic solvent such as ethanol, and then adhesive resin is dripped onto the cores and cured by light irradiation. This forms the third waveguide clads 132_1 and 132_2, and fixes the optical element 11 and the optical fibers 12_1 and 12_2.
ここで、第3導波路クラッド132_1、132_2の形成に接着剤用樹脂を用いる例を示したが、これに限らず、第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2よりも屈折率が低く硬化できる材料であればよい。 Here, an example has been shown in which adhesive resin is used to form the third waveguide clads 132_1 and 132_2, but this is not limited to this. Any material that has a lower refractive index than the third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 and can be hardened can be used.
このように、第3導波路において、第3導波路コア131_1、131_2を形成した後に、第3導波路コア131_1、131_2の周囲の未硬化部分142を除去して樹脂等の他の材料に置換する方法(樹脂置換方法)によって、第3導波路クラッド132_1、132_2を形成する。 In this way, in the third waveguide, after the third waveguide cores 131_1 and 131_2 are formed, the third waveguide clads 132_1 and 132_2 are formed by a method (resin replacement method) in which the uncured portions 142 around the third waveguide cores 131_1 and 131_2 are removed and replaced with another material such as resin.
第3導波路クラッド132_1、132_2は、樹脂置換方法に限らず、以下に示すように、2種類の樹脂を利用することで形成してもよい。 The third waveguide clads 132_1 and 132_2 may be formed not only by the resin replacement method, but also by using two types of resin, as shown below.
この場合、初めに、第1の波長(λ1)で硬化する樹脂と、第2の波長(λ2)で硬化する樹脂を混合し、混合した樹脂を一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子11の第2導波路コア112_1との間隙に滴下する。In this case, first, a resin that hardens at a first wavelength (λ1) and a resin that hardens at a second wavelength (λ2) are mixed, and the mixed resin is then dripped into the gap between one of the optical fibers 12_1 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11.
次に、λ1の波長で硬化する樹脂を導波路コア端面から出射した第1の樹脂硬化光(波長λ1)により硬化し、第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2を形成する。 Next, the resin that hardens at a wavelength of λ1 is hardened by the first resin hardening light (wavelength λ1) emitted from the end face of the waveguide core to form third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2.
最後に、未硬化の部分、すなわちλ2の波長で硬化される樹脂の部分を第2の樹脂硬化光(波長λ2)を外部(SWWの周辺)から照射することで硬化させて、第3導波路クラッド132_1、132_2を形成する。 Finally, the uncured portions, i.e., the portions of the resin that are cured at a wavelength of λ2, are cured by irradiating them with a second resin curing light (wavelength λ2) from the outside (around the SWW) to form the third waveguide clads 132_1 and 132_2.
このように、2種類の樹脂を利用することで第3導波路クラッド132_1、132_2を形成できる。 In this way, the third waveguide clads 132_1 and 132_2 can be formed by using two types of resin.
ここで、第3導波路クラッドを形成する例を示したが、これに限らず、第3導波路を第3導波路コアのみで構成しても光集積素子を動作できる。 Here, we have shown an example of forming a third waveguide clad, but this is not limiting, and the optical integrated element can operate even if the third waveguide is composed of only a third waveguide core.
また、接続導波路115は形状を問わない。例えば、図7のように曲げ導波路コアと直線導波路コアを組合わせて、2つの隣接する光合分波部114_1、114_2を接続してもよい。また、それぞれの光合分波部114_1、114_2を接続する導波路コアの幅は、樹脂硬化光において導波路として機能する幅であればよい。 The connecting waveguide 115 can have any shape. For example, as shown in Figure 7, a curved waveguide core and a straight waveguide core may be combined to connect two adjacent optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2. The width of the waveguide cores connecting the optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1 and 114_2 need only be such that they function as waveguides in the resin curing light.
また、本実施の形態に係る光集積素子10_3の構造は、図8に示すように、2本の光ファイバ12_1、12_2それぞれと接続された光素子11の第2導波路コア112_1、112_2とを1組として、任意の組数(N組)に対してSWWによる光接続部13_1~13_Nにより接続して多芯化することができる。 Furthermore, as shown in Figure 8, the structure of the optical integrated element 10_3 in this embodiment can be made multi-core by connecting any number (N sets) of second waveguide cores 112_1, 112_2 of the optical element 11 connected to two optical fibers 12_1, 12_2 using optical connection parts 13_1 to 13_N using a SWW.
本実施の形態で、SWWを形成する樹脂硬化光に、例えば405nmの波長の光を用いることができる。これに限らず、350nm以上の波長の光を用いてもよく、SWW材料の屈折率を変化させ硬化できる波長の光であればよい。In this embodiment, light with a wavelength of 405 nm, for example, can be used as the resin curing light for forming the SWW. This is not limited to this, and light with a wavelength of 350 nm or more can also be used, as long as it has a wavelength that can change the refractive index of the SWW material and harden it.
また、SWWとして用いる媒体は、光硬化性樹脂に限らず、光誘起の屈折率変化を起こす材料であればよい。例えば光反応により屈折率が上昇する性質を有する固体の樹脂や結晶材料を用いても導波路コアを形成できる。 The medium used as the SWW is not limited to photocurable resin; any material that undergoes a light-induced change in refractive index can be used. For example, the waveguide core can be formed using a solid resin or crystalline material that exhibits an increase in refractive index due to photoreaction.
また、光素子における上部クラッド部、下部クラッド部を含む導波路構造(回路構造)は基板上に形成される。また、これに限らず、導波路構造は基板上に形成されなくとも、ガラス等の材料に埋め込まれて形成されてもよい。 In addition, the waveguide structure (circuit structure) including the upper cladding and lower cladding in the optical element is formed on a substrate. However, this is not limited to this, and the waveguide structure does not have to be formed on a substrate, but may be embedded in a material such as glass.
また、本実施の形態では、光素子が第1導波路コアを第2導波路コアが覆う導波路構造により構成される例を示したが、これに限らない。図9に示すように、第1導波路コアの基端側で第2導波路コアが導波路構造を有さず、第1導波路コア上に層状構造116が積層される構成であってもよい。 In addition, in this embodiment, an example has been shown in which the optical element is configured with a waveguide structure in which the second waveguide core covers the first waveguide core, but this is not limited to this. As shown in Figure 9, a configuration in which the second waveguide core does not have a waveguide structure at the base end side of the first waveguide core, and a layered structure 116 is laminated on the first waveguide core, is also possible.
<第1の実施例>
本発明の第1の実施例に係る光素子11および光集積素子10の製造方法を説明する。
First Example
A method for manufacturing the optical element 11 and the integrated optical element 10 according to the first embodiment of the present invention will be described.
初めに、本実施例に係る光素子11を製造する。まず、基板の上に、下部クラッド部の材料を堆積し、その上に第1導波路コア111_1、111_2の材料を堆積する。このとき、基板の材料としてはSi、下部クラッド部の材料としてはSiO2、第1導波路コア111_1、111_2の材料としてはSiなどである。First, the optical element 11 according to this embodiment is manufactured. First, the material for the lower cladding is deposited on a substrate, and then the material for the first waveguide cores 111_1 and 111_2 is deposited on top of that. In this case, the substrate is made of Si, the lower cladding is made of SiO2, and the first waveguide cores 111_1 and 111_2 are made of Si or the like.
次に、フォトリソグラフィを用いてSiを第1導波路コア111_1、111_2に加工する。 Next, photolithography is used to process the Si into first waveguide cores 111_1 and 111_2.
次に、第1導波路コア111_1、111_2上に、第2導波路コア112_1、112_2の材料、例えばSiONを積層する。ここで、SiONは、酸化シリコン成膜時に窒素を加えることで形成できる。Next, the material of the second waveguide cores 112_1 and 112_2, such as SiON, is laminated on the first waveguide cores 111_1 and 111_2. SiON can be formed by adding nitrogen when depositing silicon oxide.
次に、通常のフォトリソグラフィを用いてSiONを第2導波路コア112_1、112_2に加工する。 Next, the SiON is processed into second waveguide cores 112_1 and 112_2 using conventional photolithography.
最後に、第2導波路コア112_1、112_2を覆うように、上部クラッド部110を、材料に例えば酸化シリコンを用いて形成する。以上より、本発明の実施例に係る光素子11を製造する。Finally, the upper cladding section 110 is formed using a material such as silicon oxide so as to cover the second waveguide cores 112_1 and 112_2. This completes the manufacturing process of the optical element 11 according to the embodiment of the present invention.
次に、本発明の実施例に係る光素子11を用いて光集積素子10を製造する。 Next, an optical integrated element 10 is manufactured using an optical element 11 according to an embodiment of the present invention.
まず、前述の光接続素子の第2導波路コア112_1の端面に、SWWの材料、例えば光硬化性樹脂を滴下(配置)する。 First, a SWW material, such as a photocurable resin, is dripped (placed) on the end face of the second waveguide core 112_1 of the aforementioned optical connection element.
次に、前述したような工程で、第2導波路コア112_1、112_2に樹脂硬化光1_1、1_2を伝搬させ、光硬化性樹脂に樹脂硬化光1_1、1_2を照射して光硬化させ、第3の導波路コア(SWWコア)131_1、131_2を形成する。 Next, in the process described above, resin curing light 1_1, 1_2 is propagated through the second waveguide cores 112_1, 112_2, and the photocurable resin is irradiated with the resin curing light 1_1, 1_2 to photo-cure it, thereby forming third waveguide cores (SWW cores) 131_1, 131_2.
次に、例えば、光硬化性樹脂において樹脂硬化光1_1、1_2が照射されず硬化しなかった部分142を洗浄等して除去する。 Next, for example, the portions 142 of the photocurable resin that were not irradiated with the resin curing light 1_1 and 1_2 and therefore not cured are removed by cleaning or the like.
最後に、光硬化した光硬化性樹脂すなわち第3の導波路コア(SWWコア)131_1、131_2の周囲に樹脂を滴下(配置)して第3の導波路クラッド132_1、132_2を形成する。 Finally, the photocured photocurable resin, i.e., the resin is dripped (placed) around the third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 to form third waveguide clads 132_1 and 132_2.
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態に係る光素子および光集積素子について図10~図12を参照して説明する。
Second Embodiment
An optical element and an optical integrated element according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子20は、図10に示すように、光素子21と、光ファイバ12_1、12_2と、光接続部13_1、13_2とを備える。光集積素子20では、信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2がV溝211_1、211_2に配置される。
<Configuration of optical integrated device>
10, an optical integrated device 20 according to this embodiment includes an optical device 21, optical fibers 12_1 and 12_2, and optical connecting portions 13_1 and 13_2. In the optical integrated device 20, the optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are arranged in V-grooves 211_1 and 211_2.
光素子21は、第1の実施の形態と同様の構成を基板210上に備える。基板210において、第2導波路コア112_1、112_2の端面に対向して信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2の端面を配置できるように、V溝211_1、211_2が形成される。The optical element 21 has a configuration similar to that of the first embodiment on a substrate 210. V-grooves 211_1 and 211_2 are formed in the substrate 210 so that the end faces of the optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light can be positioned opposite the end faces of the second waveguide cores 112_1 and 112_2.
ここで、例えば、V溝211_1、211_2は、基板210にSi基板を用いて異方性エッチングを行うことにより形成される。V溝211_1、211_2は半導体のウェハプロセスで形成されるため、高精度に信号光入出力用光ファイバに対して位置決めできる。 Here, for example, V-grooves 211_1 and 211_2 are formed by anisotropic etching using a Si substrate on substrate 210. Because V-grooves 211_1 and 211_2 are formed using a semiconductor wafer process, they can be positioned with high precision relative to the optical fibers for inputting and outputting signal light.
<光集積素子の製造方法>
本実施の形態に係る光集積素子20の製造方法について説明する。
<Method of manufacturing an optical integrated device>
A method for manufacturing the integrated optical device 20 according to this embodiment will be described.
初めに、V溝211_1、211_2に光ファイバ12_1、12_2を接着固定するための光硬化性樹脂を滴下する。 First, photocurable resin is dripped into the V-grooves 211_1 and 211_2 to adhesively fix the optical fibers 12_1 and 12_2.
引き続き、2本の信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2をそれぞれ、V溝211_1、211_2に配置する。その結果、光ファイバ12_1、12_2とV溝211_1、211_2との間に光硬化性樹脂が浸透され充填される。Next, the two optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are placed in the V-grooves 211_1 and 211_2, respectively. As a result, the photocurable resin penetrates and fills the gap between the optical fibers 12_1 and 12_2 and the V-grooves 211_1 and 211_2.
ここで、信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2がV溝211_1、211_2に高精度で配置されるように、ガラスリッド22などにより信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2を上面から押さえつけることが好ましい。 Here, it is preferable to press the optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light from above using a glass lid 22 or the like so that the optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are positioned in the V-grooves 211_1 and 211_2 with high precision.
次に、光ファイバ接着固定用の樹脂を、UVランプ光照射により硬化させ、V溝211_1、211_2と光ファイバ12_1、12_2とを接着固定する。このとき、ガラスリッド22も同様に接着剤で固定してもよい。Next, the resin used to adhesively fix the optical fibers is cured by irradiating it with UV lamp light, adhesively fixing the V-grooves 211_1 and 211_2 to the optical fibers 12_1 and 12_2. At this time, the glass lid 22 may also be fixed with adhesive in the same way.
次に、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2と光素子21の第2導波路コア112_1との間隙に光硬化性樹脂を滴下する。この際、第1の実施の形態と同様に、いずれか一方の間隙のみに光硬化性樹脂を滴下するほうが好ましい。Next, photocurable resin is dripped into the gap between one of the signal light input/output optical fibers 12_1, 12_2 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 21. In this case, as in the first embodiment, it is preferable to drip the photocurable resin into only one of the gaps.
次に、それぞれの信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2へ樹脂硬化光1_1、1_2を入射し、それぞれの光ファイバ12_1、12_2の端面から樹脂硬化光1_1、1_2を出射する。これにより、第1の実施の形態と同様に、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子21の第2導波路コア112_1との間隙に第3導波路コア(SWWコア)131_1が形成される。Next, resin curing light 1_1, 1_2 is incident on each of the signal light input/output optical fibers 12_1, 12_2, and the resin curing light 1_1, 1_2 is emitted from the end face of each of the optical fibers 12_1, 12_2. As a result, as in the first embodiment, a third waveguide core (SWW core) 131_1 is formed in the gap between one of the signal light input/output optical fibers 12_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 21.
次に、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と光素子21の第2導波路コア112_2との間隙に樹脂を滴下し、それぞれの信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2の端面から樹脂硬化光1_1、1_2を出射する。これにより、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と光素子21の第2導波路コア112_2との間隙に第3導波路コア(SWWコア)131_2が形成される。Next, resin is dripped into the gap between the other signal light input/output optical fiber 12_2 and the second waveguide core 112_2 of the optical element 21, and resin curing light 1_1, 1_2 is emitted from the end faces of the signal light input/output optical fibers 12_1, 12_2. This forms a third waveguide core (SWW core) 131_2 in the gap between the other signal light input/output optical fiber 12_2 and the second waveguide core 112_2 of the optical element 21.
最後に、第1の実施の形態と同様に、適宜未硬化部の樹脂を別の接着用の樹脂に置換して硬化すること等により、第3導波路クラッド132_1、132_2を形成する。 Finally, as in the first embodiment, the third waveguide clads 132_1 and 132_2 are formed by replacing the uncured resin with another adhesive resin as appropriate and curing it.
本実施の形態では、光ファイバを固定した後に、SWWを形成する例を示したが、これに限らず、SWW形成後に光ファイバを固定してもよい。また、SWWを形成する樹脂を、そのまま光ファイバとV溝との接着に使用してもよい。 In this embodiment, an example is shown in which the SWW is formed after the optical fiber is fixed, but this is not limited to this; the optical fiber may be fixed after the SWW is formed. Furthermore, the resin that forms the SWW may be used directly to bond the optical fiber to the V-groove.
また、本実施の形態では、ガラスリッドを使用する例を示したが、リッドの材料を問わず、同様の効果を得ることができる。例えばポリマー材質のリッドを用いてもよい。また、ガラスリッドを固定する例を示したが、固定せずに取り外してもよい。例えば、最後に、SWW用の樹脂を置換する前の工程でリッドを取り外してもよい。 In addition, while this embodiment shows an example in which a glass lid is used, the same effect can be achieved regardless of the lid material. For example, a lid made of a polymer material may be used. Also, while an example in which the glass lid is fixed is shown, it may be removed without being fixed. For example, the lid may be removed in the final process before the resin for the SWW is replaced.
また、図11に示すように、隣接するV溝211_1、211_2間に樹脂退避用溝212_1を形成してもよい。これは、一方の信号光入出力用光ファイバ12_1と光素子21の第2導波路コア112_1との間隙に第3導波路コア(SWWコア)131_1を形成する際に、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と光素子21の第2導波路コア112_2との間隙に樹脂が浸透することを防ぐ効果を有する。11, a resin evacuation groove 212_1 may be formed between adjacent V-grooves 211_1 and 211_2. This has the effect of preventing resin from penetrating into the gap between the optical fiber 12_2 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_2 of the optical element 21 when forming a third waveguide core (SWW core) 131_1 in the gap between the optical fiber 12_1 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_1 of the optical element 21.
本実施の形態では、第1の実施の形態と異なり、隣接する信号光入出力用光ファイバ12_1、12_2が空間を隔てずに同一基板210に配置されている。そのため、例えば、V溝211_1、211_2に樹脂を充填したとき、又はV溝211_1、211_2に一方の光ファイバ12_1を配置したときにV溝211_1から溢れた樹脂が、他方の信号光入出力用光ファイバ12_2と光素子21の第2導波路コア112_2との間隙に浸透する。 In this embodiment, unlike the first embodiment, adjacent optical fibers 12_1 and 12_2 for inputting and outputting signal light are arranged on the same substrate 210 without any space between them. Therefore, for example, when V-grooves 211_1 and 211_2 are filled with resin, or when one optical fiber 12_1 is arranged in V-groove 211_1 and 211_2, the resin that overflows from V-groove 211_1 penetrates into the gap between the other optical fiber 12_2 for inputting and outputting signal light and the second waveguide core 112_2 of the optical element 21.
そこで、隣接するV溝211_1、211_2の間に樹脂を退避させるための溝(樹脂退避用溝)212_1を形成することで、前述の意図しない樹脂の浸透を防止できる。ここで、樹脂退避用溝212_1は、V溝211_1、211_2と同様に異方性エッチングを用いることにより容易に形成できる。Therefore, by forming a groove (resin evacuation groove) 212_1 for evacuating the resin between adjacent V-grooves 211_1 and 211_2, the unintended penetration of resin as described above can be prevented. Here, resin evacuation groove 212_1 can be easily formed using anisotropic etching, just like V-grooves 211_1 and 211_2.
また、本実施の形態においても、例えば図12に示すように、多芯一括での接続形態を実現することができる。 In addition, in this embodiment, a multi-core connection configuration can be achieved, for example, as shown in Figure 12.
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態に係る光素子および光集積素子について、図13~図15を参照して説明する。
Third Embodiment
An optical element and an optical integrated element according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子30は、図13に示すように、光素子11と、光ファイバアレイ31とが、光接続部13_1,13_2を介して接続される構成を有する。
<Configuration of optical integrated device>
As shown in FIG. 13, an optical integrated device 30 according to this embodiment has a configuration in which an optical device 11 and an optical fiber array 31 are connected via optical connecting portions 13_1 and 13_2.
光集積素子30では、信号光入出力用光ファイバ32_1、32_2の接続側が光ファイバアレイ化される。他の構成は、第1および第2の実施の形態と同様である。In the optical integrated device 30, the connection side of the optical fibers 32_1 and 32_2 for inputting and outputting signal light is made into an optical fiber array. The other configurations are the same as those of the first and second embodiments.
この光ファイバアレイ化する構成によって、光素子11と信号光入出力用光ファイバ32_1、32_2との接着面積を増大できる。また、信号光入出力用光ファイバ32_1、32_2を容易に調心用の治具に固定できる。This optical fiber array configuration increases the bonding area between the optical element 11 and the optical fibers 32_1 and 32_2 for inputting and outputting signal light. Furthermore, the optical fibers 32_1 and 32_2 for inputting and outputting signal light can be easily fixed to an alignment jig.
また、光集積素子30_2においても、図14に示すように、光ファイバアレイ31における隣接する光ファイバ32_1、32_2の間に樹脂退避用溝33_1を作製してもよい。これにより、一方の信号光入出力用光ファイバ32_1と光素子11の第2導波路コア112_1との間を、SWWによる光接続部13_1により接続する際に、他方の信号光入出力用光ファイバ32_2と光素子11の第2導波路コア112_2の間隙に樹脂が浸透することを防ぐ効果を有する。 Also, in the optical integrated element 30_2, as shown in Figure 14, a resin evacuation groove 33_1 may be formed between adjacent optical fibers 32_1, 32_2 in the optical fiber array 31. This has the effect of preventing resin from penetrating into the gap between the other signal light input/output optical fiber 32_2 and the second waveguide core 112_2 of the optical element 11 when connecting one signal light input/output optical fiber 32_1 and the second waveguide core 112_1 of the optical element 11 using the optical connection section 13_1 by SWW.
光ファイバアレイ31における樹脂退避用溝33_1は、例えば、信号光入出力用光ファイバアレイ31を作製後に、その端面をダイシングなどで機械的に加工することにより作製できる。 The resin evacuation groove 33_1 in the optical fiber array 31 can be produced, for example, by mechanically processing the end face of the optical fiber array 31 for signal light input/output after it has been produced, using dicing or other methods.
また、本実施の形態においても、図15に示すように多芯化することで、多芯一括での接続が可能となる。 In addition, in this embodiment, by increasing the number of cores as shown in Figure 15, it is possible to connect multiple cores at once.
<第4の実施の形態>
本発明の第4の実施の形態に係る光素子および光集積素子について図16、図17を参照して説明する。
<Fourth embodiment>
An optical element and an optical integrated element according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子40は、図16に示すように、光素子41と、光ファイバ12_1、12_2と、光接続部13_1、13_2とを備える。
<Configuration of optical integrated device>
As shown in FIG. 16, an optical integrated device 40 according to this embodiment includes an optical device 41, optical fibers 12_1 and 12_2, and optical connecting portions 13_1 and 13_2.
光集積素子40は、2本の接続導波路115、415と、2組の光合分波部(第1の光合分波部114_1、114_2、第2の光合分波部414_1、414_2)とを備える。他の構成は第1の実施の形態と同様である。The optical integrated device 40 comprises two connecting waveguides 115, 415 and two sets of optical multiplexing/demultiplexing units (first optical multiplexing/demultiplexing units 114_1, 114_2, second optical multiplexing/demultiplexing units 414_1, 414_2). The other configurations are the same as those of the first embodiment.
例えば、第1の実施の形態では、図17に示すように、光素子11の端面から他方の第2導波路コア112_2へ入射された樹脂硬化光1_2が、光合分波部114_2に達し、接続導波路115へ分岐し伝搬後、一方の第2導波路コア112_1の端面から出射される。一方、入射された樹脂硬化光1_2にうち一部は、接続導波路115へ分岐せずに、第2導波路コア112_2の直進する方向の導波路に結合する。 For example, in the first embodiment, as shown in Figure 17, resin curing light 1_2 incident from the end face of the optical element 11 to the other second waveguide core 112_2 reaches the optical multiplexing/demultiplexing section 114_2, branches into the connecting waveguide 115, propagates, and is then emitted from the end face of one of the second waveguide cores 112_1. On the other hand, a portion of the incident resin curing light 1_2 does not branch into the connecting waveguide 115, but is coupled to the waveguide in the straight direction of the second waveguide core 112_2.
光素子11に入射された樹脂硬化光1_2のうち直進方向に結合する光は、一方の第2導波路コア112_1に結合せず第3導波路コア(SWWコア)131_1の形成には寄与しない。その結果、樹脂硬化光1_2の一方の第2導波路コア112_1への結合効率が低下して、その分が樹脂硬化光1_2において損失となる。 The resin curing light 1_2 incident on the optical element 11 that couples in the straight direction does not couple to one of the second waveguide cores 112_1 and does not contribute to the formation of the third waveguide core (SWW core) 131_1. As a result, the coupling efficiency of the resin curing light 1_2 to one of the second waveguide cores 112_1 decreases, resulting in a loss in the resin curing light 1_2.
ここで、低い光の強度でSWWコアを形成できる場合には、上述のように樹脂硬化光において損失があっても、SWWによる光接続を十分に実施することができる。一方、樹脂硬化光に対する感度が弱い樹脂を用いてSWWコアを形成する場合、例えば、SWWの長手方向の長さが樹脂硬化光に対する材料吸収によって制限される場合には、高い樹脂硬化光の強度が必要とされる。 Here, if the SWW core can be formed with low light intensity, optical connection using the SWW can be sufficiently performed even if there is loss in the resin curing light as described above. On the other hand, if the SWW core is formed using a resin that has low sensitivity to the resin curing light, for example, if the longitudinal length of the SWW is limited by the material's absorption of the resin curing light, a high intensity of the resin curing light is required.
したがって、長い間隙をSWWによって接続する場合、樹脂に対して感度が低くかつ、樹脂硬化反応を引き起こしうる波長でSWWコアを形成する。この場合、樹脂硬化光に対して感度が低い光を使用するため、高い光強度の樹脂硬化光が必要となる。Therefore, when connecting long gaps with SWW, the SWW core is formed with a wavelength that is insensitive to the resin but can cause a resin curing reaction. In this case, light that is insensitive to the resin curing light is used, so resin curing light with high light intensity is required.
その結果、図17に示すように、SWWコア131_1の形成に寄与しない経路、つまり直進方向に樹脂硬化光1_2が結合して損失が生じる場合には、所望の端面から十分な強度の樹脂硬化光1_2を結合できない。As a result, as shown in Figure 17, if resin curing light 1_2 is coupled in a path that does not contribute to the formation of SWW core 131_1, i.e., in a straight direction, causing loss, resin curing light 1_2 cannot be coupled with sufficient intensity from the desired end face.
光集積素子40では、図16に示すように、2段(2組)のY分岐形状の光合分波部(第1の光合分波部114_1、114_2、第2の光合分波部414_1、414_2)を介して、2本の接続導波路115、415を備える。 As shown in Figure 16, the optical integrated element 40 has two connecting waveguides 115, 415 connected via two stages (two sets) of Y-branch shaped optical multiplexing/demultiplexing sections (first optical multiplexing/demultiplexing sections 114_1, 114_2, second optical multiplexing/demultiplexing sections 414_1, 414_2).
これにより、例えば、他方の第2導波路コア112_2に入射された樹脂硬化光1_2のうち、他方の第1の光合分波部114_2で直進方向に結合する光を、他方の第2の光合分波部414_2を介して接続導波路415を伝搬させて、一方の第2の光合分波部414_1を介して一方の第2導波路コア112_1に結合させることができる。 As a result, for example, of the resin curing light 1_2 incident on the other second waveguide core 112_2, the light that is coupled in a straight direction by the other first optical multiplexing/demultiplexing section 114_2 can be propagated through the connecting waveguide 415 via the other second optical multiplexing/demultiplexing section 414_2 and coupled to one second waveguide core 112_1 via one second optical multiplexing/demultiplexing section 414_1.
したがって、上述の樹脂硬化光1_2における損失を低減させ、第3導波路コア(SWWコア)131_1の形成における実質的な樹脂硬化光の結合効率を向上できる。 Therefore, the loss in the above-mentioned resin curing light 1_2 can be reduced, and the actual coupling efficiency of the resin curing light in forming the third waveguide core (SWW core) 131_1 can be improved.
また、本実施の形態では、2段の光合分波部と2本の接続導波路とを備える例を示したが、さらに多段の光合分波部と複数の接続導波路とを備えてもよい。これにより、導波路を構成する材料による吸収損失や、導波路による散乱損失に依存するが、SWWコアの形成に寄与する第2導波路コアに対する結合効率を向上できる。 In addition, while this embodiment shows an example with a two-stage optical multiplexer/demultiplexer and two connecting waveguides, it is also possible to provide multiple stages of optical multiplexers/demultiplexers and multiple connecting waveguides. This will depend on the absorption loss due to the material that makes up the waveguide and the scattering loss due to the waveguide, but it is possible to improve the coupling efficiency to the second waveguide core that contributes to the formation of the SWW core.
<第5の実施の形態>
本発明の第5の実施の形態に係る光素子および光集積素子について、図18A、Bを参照して説明する。
Fifth Embodiment
An optical element and an optical integrated element according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 18A and 18B.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子50は、図18Aに示すように、光素子51と、光ファイバ12_1、12_2と、光接続部13_1、13_2とを備える。
<Configuration of optical integrated device>
As shown in FIG. 18A, an optical integrated device 50 according to this embodiment includes an optical device 51, optical fibers 12_1 and 12_2, and optical connecting portions 13_1 and 13_2.
光素子51では、光合分波部514_1、514_2が光スイッチにより構成される。例えば、図18Aに示すように、光合分波部514_1、514_2の近傍で、第2導波路コア112_1、112_2において光合分波部514_1、514_2より基端側の直進方向の第2導波路コアの近傍に、金属薄膜電極によるヒータ52_1、52_2が集積される。In the optical element 51, the optical multiplexing/demultiplexing units 514_1 and 514_2 are configured with optical switches. For example, as shown in FIG. 18A, heaters 52_1 and 52_2 made of metal thin-film electrodes are integrated near the second waveguide cores 112_1 and 112_2 in the linear direction proximal to the optical multiplexing/demultiplexing units 514_1 and 514_2.
このヒータ52_1、52_2を加熱することにより、熱光学効果による屈折率変化によって、光合分波部514_1、514_2において分岐されるそれぞれの導波路に対する結合効率を変化させることができる。その結果、第3導波路コア(例えば、SWWコア131_1)の形成に寄与する経路(例えば、一方の第2導波路コア112_1)に対する樹脂硬化光の結合効率を向上できる。 By heating these heaters 52_1 and 52_2, the refractive index changes due to the thermo-optic effect, which changes the coupling efficiency for each waveguide branched in the optical multiplexing/demultiplexing units 514_1 and 514_2. As a result, the coupling efficiency of the resin curing light for the path (e.g., one of the second waveguide cores 112_1) that contributes to the formation of the third waveguide core (e.g., SWW core 131_1) can be improved.
詳細には、第2導波路コア112_1、112_2や上部クラッド部110、下部クラッド部(図示せず)は、加熱により屈折率が低下する特性を有するポリマー材料で構成される。例えば、図18Bに示すように、光合分波部514_2における第2導波路コア112_2の直進方向の導波路(以下、「直進方向の第2導波路コア」という。)近傍にヒータ52_2を配置して、52_2で加熱すると直進方向の第2導波路コアの屈折率が低下する。In particular, the second waveguide cores 112_1 and 112_2, the upper cladding portion 110, and the lower cladding portion (not shown) are made of a polymer material whose refractive index decreases when heated. For example, as shown in Figure 18B, heater 52_2 is disposed near the waveguide in the straight direction of second waveguide core 112_2 in optical multiplexing/demultiplexing section 514_2 (hereinafter referred to as the "second waveguide core in the straight direction"). Heating with heater 52_2 decreases the refractive index of the second waveguide core in the straight direction.
その結果、樹脂硬化光1_2にうち直進方向の第2導波路コアに結合する光が低減し、樹脂硬化光1_2は接続導波路115へ分岐し接続導波路115を伝搬後、一方の第2導波路コア112_1の端面から出射され、第3導波路コア(SWWコア)131_1の形成に寄与する。これにより、SWWに寄与する経路(一方の第2導波路コア112_1)に対する樹脂硬化光の結合効率を向上できる。As a result, the amount of resin curing light 1_2 that couples to the second waveguide core in the straight direction is reduced, and the resin curing light 1_2 branches into the connecting waveguide 115, propagates through the connecting waveguide 115, and is then emitted from the end face of one of the second waveguide cores 112_1, contributing to the formation of the third waveguide core (SWW core) 131_1. This improves the coupling efficiency of the resin curing light to the path that contributes to the SWW (one of the second waveguide cores 112_1).
なお、本実施の形態では、ヒータを有する光スイッチを用いる例を示したが、光スイッチとしての機能を有する構造であればよい。例えば、マッハツェンダ型の光スイッチやMEMSミラーを有する光スイッチを用いてもよい。 In this embodiment, an example is shown in which an optical switch with a heater is used, but any structure that functions as an optical switch will do. For example, a Mach-Zehnder optical switch or an optical switch with a MEMS mirror may also be used.
このように、光素子51において光合分波部514_1、514_2を光スイッチにより構成することにより、光の伝搬方向を切り替えて、SWWコアの形成に寄与する経路に対する樹脂硬化光の結合効率を向上できる。 In this way, by configuring the optical multiplexing/demultiplexing sections 514_1 and 514_2 in the optical element 51 using optical switches, the propagation direction of light can be switched, thereby improving the coupling efficiency of resin curing light to the path that contributes to the formation of the SWW core.
<第6の実施の形態>
本発明の第5の実施の形態に係る光素子および光集積素子について図19~図21を参照して説明する。
Sixth Embodiment
An optical element and an optical integrated element according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<光集積素子の構成>
本実施の形態に係る光集積素子60は、図19に示すように、光素子61と、光ファイバ12_1、12_2と、光接続部13_1、13_2とを備える。
<Configuration of optical integrated device>
As shown in FIG. 19, an optical integrated device 60 according to this embodiment includes an optical device 61, optical fibers 12_1 and 12_2, and optical connecting portions 13_1 and 13_2.
光素子61は、隣接する導波路間を結ぶ接続導波路115に、光機能ブロック62を備える。光集積素子60において、他の構成は第1の実施の形態と同様である。 The optical element 61 includes an optical function block 62 in a connecting waveguide 115 that connects adjacent waveguides. The other configurations of the optical integrated element 60 are the same as those of the first embodiment.
SWWコアの形成において、適切な強度の樹脂硬化光を照射するとき、一定の径でSWWコアを形成できる。一方、樹脂硬化光の強度が適切な強度より高い場合や低い場合には、SWWコアはテーパ形状になる。When forming a SWW core, if the resin curing light is irradiated with an appropriate intensity, the SWW core can be formed with a constant diameter. On the other hand, if the intensity of the resin curing light is higher or lower than the appropriate intensity, the SWW core will have a tapered shape.
そこで、光機能ブロック62により、一定の径で第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2を形成する場合に、樹脂硬化光の強度を適切な強度に調整することができる。また、光機能ブロック62で樹脂硬化光の強度を変化させることにより、第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2をテーパ形状等の多様な形状に形成できる。Therefore, when forming third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 with a constant diameter using the optical function block 62, the intensity of the resin curing light can be adjusted to an appropriate intensity. Furthermore, by changing the intensity of the resin curing light using the optical function block 62, the third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 can be formed into a variety of shapes, such as a tapered shape.
図20に、光機能ブロック62の一例として、接続導波路115に、変調器電極63を有するマッツェンダ変調器が光スイッチとして集積される例を示す。光スイッチにより、例えば、一方の第2導波路コア112_1から他方の第2導波路コア112_2への樹脂硬化光の強度を制御することができる。 Figure 20 shows an example of an optical function block 62 in which a Mazzoni modulator having a modulator electrode 63 is integrated as an optical switch in the connecting waveguide 115. The optical switch can control, for example, the intensity of the resin curing light from one second waveguide core 112_1 to the other second waveguide core 112_2.
樹脂硬化光の強度に応じて第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2の形状が変化する。そこで、光スイッチにより樹脂硬化光の強度を変化させ、SWWの形成条件を精密に制御できる。なお、光スイッチは、マッツェンダ変調器以外でも、光スイッチとしての機能を有するものであればよい。 The shape of the third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 changes depending on the intensity of the resin curing light. Therefore, the intensity of the resin curing light can be changed using an optical switch, allowing for precise control of the SWW formation conditions. Note that the optical switch may be anything other than a Mazzender modulator, as long as it functions as an optical switch.
図21に、光機能ブロック62の一例として、接続導波路115に溝64を備える例を示す。この溝64に所定の光機能素子を挿入することで、樹脂硬化光を制御できる。例えば、樹脂硬化光で吸収を有する樹脂を充填することで、一方の導波路コアから他方の導波路コアへの樹脂硬化光の結合強度を制御できる。 Figure 21 shows an example of an optical function block 62 in which a groove 64 is provided in the connection waveguide 115. By inserting a specific optical function element into this groove 64, the resin curing light can be controlled. For example, by filling it with a resin that absorbs the resin curing light, the coupling strength of the resin curing light from one waveguide core to the other waveguide core can be controlled.
これにより、樹脂硬化光の強度に応じて第3導波路コア(SWWコア)131_1、131_2の形状を制御できる。 This allows the shape of the third waveguide cores (SWW cores) 131_1 and 131_2 to be controlled according to the intensity of the resin curing light.
溝64を用いる光機能ブロックは、スイッチの集積が難しい場合にも適用できる。また、吸収損失を持つ樹脂の充填が不要であった場合は、屈折率整合剤を導入することで、溝64における回折損失の影響を低減できる。 Optical function blocks using grooves 64 can be applied even when it is difficult to integrate switches. Furthermore, if filling with resin, which has absorption losses, is not necessary, the effect of diffraction loss in the grooves 64 can be reduced by introducing a refractive index matching agent.
本発明の実施の形態では、光集積素子の製造方法について、一方の第2の導波路コアと一方の光ファイバとの間隙にSWW材料を配置して、樹脂硬化光を照射して、一方のSWWコアを形成して、引き続き、他方の第2の導波路コアと他方の光ファイバとの間隙にSWW材料を配置して、樹脂硬化光を照射して、他方のSWWコアを形成する例を示したが、これに限らない。一方の第2の導波路コアと光ファイバの間隙と他方の第2の導波路コアと光ファイバの間隙にSWW材料を配置した後に樹脂硬化光を照射して、一方のSWWコアと他方のSWWコアを一括で形成してもよい。 In the embodiment of the present invention, an example of a method for manufacturing an optical integrated device is shown in which a SWW material is placed in the gap between one second waveguide core and one optical fiber, resin curing light is applied to form one SWW core, and then a SWW material is placed in the gap between the other second waveguide core and the other optical fiber, resin curing light is applied to form the other SWW core. However, this is not limited to this. It is also possible to place a SWW material in the gap between one second waveguide core and the optical fiber and in the gap between the other second waveguide core and the optical fiber, and then irradiate resin curing light to form one SWW core and the other SWW core simultaneously.
本発明の実施の形態では、光素子と接続する素子として光ファイバを用いる例を示したが、これに限らず、光導波路を有する素子(光導波路素子)であればよい。 In the embodiment of the present invention, an example is shown in which an optical fiber is used as the element to be connected to the optical element, but this is not limited to this and any element having an optical waveguide (optical waveguide element) can be used.
本発明の実施の形態では、光素子および光集積素子の構成、製造方法などにおいて、各構成部の構造、寸法、材料等の一例を示したが、これに限らない。光素子および光集積素子の機能を発揮し効果を奏するものであればよい。 In the embodiments of the present invention, examples of the structure, dimensions, materials, etc. of each component in the configuration and manufacturing method of the optical element and optical integrated element are shown, but this is not limiting. Anything that can demonstrate the functions and effects of the optical element and optical integrated element will suffice.
本発明は、光素子を接続するための光素子、光集積素子および光集積素子の製造方法に関するものであり、光通信デバイス、光通信ネットワークシステムに適用することができる。 The present invention relates to optical elements for connecting optical elements, optical integrated elements, and methods for manufacturing optical integrated elements, and can be applied to optical communication devices and optical communication network systems.
11 光素子
111_1、111_2 第1の導波路コア
112_1、112_2 第2の導波路コア
115 接続導波路
113_1、113_2 モードフィールド変換部
114_1、1114_2 光合分波部
12 光導波路素子(光ファイバ)
131_1、131_2 第3の導波路コア
11 Optical element 111_1, 111_2 First waveguide core 112_1, 112_2 Second waveguide core 115 Connection waveguide 113_1, 113_2 Mode field conversion section 114_1, 114_2 Optical multiplexing/demultiplexing section 12 Optical waveguide element (optical fiber)
131_1, 131_2 third waveguide core
Claims (9)
1組の第1の導波路コアと、
1組の第2の導波路コアと、
接続導波路と
を備え、
前記第1の導波路コアの屈折率が、前記第2の導波路コアの屈折率より大きく、
前記第1の導波路コアがモードフィールド変換部を有し、少なくとも前記モードフィールド変換部が前記第2の導波路コアに覆われ、
前記接続導波路が、光合分波部を介して前記1組の第2の導波路を接続し、
一方の前記第2の導波路コアが、前記光素子の所定の端面で、一方の前記光導波路素子と、一方の前記第3の導波路コアを介して接続し、
他方の前記第2の導波路コアが、前記所定の端面で、他方の前記光導波路素子と、他方の前記第3の導波路コアを介して接続し、
前記第3の導波路コアが、前記1組の光導波路素子と前記1組の第2の導波路コアとの間隙に配置された1組の光硬化性樹脂において、1組の樹脂硬化光が照射されて屈折率が変化した部分であって、
一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される一方の前記光硬化性樹脂に照射され、
他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記一方の前記光硬化性樹脂に照射され、
前記他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される前記他方の前記光硬化性樹脂に照射され、
前記一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記一方の前記第3の導波路コアと前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射される
ことを特徴とする光素子。 An optical element connected to a set of optical waveguide elements via a set of third waveguide cores,
a set of first waveguide cores;
a set of second waveguide cores;
a connecting waveguide;
the refractive index of the first waveguide core is greater than the refractive index of the second waveguide core;
the first waveguide core has a mode field converting portion, and at least the mode field converting portion is covered by the second waveguide core;
the connecting waveguide connects the set of second waveguides via an optical multiplexing/demultiplexing section;
one of the second waveguide cores is connected to one of the optical waveguide elements at a predetermined end face of the optical element via one of the third waveguide cores;
the other second waveguide core is connected to the other optical waveguide element at the predetermined end face via the other third waveguide core,
the third waveguide core is a portion in which a refractive index is changed by irradiation of a set of resin curing light in a set of photocurable resin disposed in a gap between the set of optical waveguide elements and the set of second waveguide cores,
one of the resin curing lights is emitted from one of the optical waveguide elements and irradiated onto one of the photocurable resins arranged on the predetermined end face;
the other resin curing light is emitted from the other optical waveguide element, propagates through the other second waveguide core, the connecting waveguide, and the one of the second waveguide cores in order, is emitted from an end face of the one of the second waveguide cores at the predetermined end face, and is irradiated onto the one of the photocurable resins,
the other resin curing light is emitted from the other optical waveguide element and irradiated onto the other photocurable resin arranged on the predetermined end face,
the resin curing light is emitted from one of the optical waveguide elements, propagates in order through the one of the third waveguide cores, the one of the second waveguide cores, the connecting waveguide, and the other of the second waveguide cores, is emitted from an end face of the other of the second waveguide cores at the predetermined end face, and is irradiated onto the other of the photocurable resins.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光素子。 The optical element according to claim 1 or 2, comprising a plurality of said connection waveguides.
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光素子。 The optical element according to claim 1 , wherein the optical multiplexing/demultiplexing unit is configured by an optical switch.
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の光素子。 The optical element according to claim 1 , wherein the connecting waveguide comprises an optical function block.
光通信用信号が入出力される、1組の光導波路素子と、
第3の導波路コアを有する、1組の光接続部と
を備え、
一方の前記第2の導波路コアと、一方の前記光導波路素子とが、前記光素子の所定の端面で、一方の前記光接続部の前記第3の導波路コアを介して接続し、
他方の前記第2の導波路コアと、他方の前記光導波路素子とが、前記所定の端面で、他方の前記光接続部の前記第3の導波路コアを介して接続し、
前記第1の導波路コアがモードフィールド変換部を有し、前記第2の導波路コアに覆われ、
前記接続導波路が、光合分波部を介して前記1組の第2の導波路を接続し、
前記第3の導波路コアが、前記1組の光導波路素子と前記1組の第2の導波路コアとの間隙に配置された1組の光硬化性樹脂において、1組の樹脂硬化光が照射されて屈折率が変化した部分であって、
一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される一方の前記光硬化性樹脂に照射され、
他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記一方の前記光硬化性樹脂に照射され、
前記他方の前記樹脂硬化光が、前記他方の前記光導波路素子から出射され、前記所定の端面に配置される前記他方の前記光硬化性樹脂に照射され、
前記一方の前記樹脂硬化光が、前記一方の前記光導波路素子から出射され、順に、前記一方の前記光接続部の前記第3の導波路コアと前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとを伝搬して、前記所定の端面における前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射され、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射される
ことを特徴とする光集積素子。 an optical element having a set of first waveguide cores, a set of second waveguide cores, and a connecting waveguide;
a pair of optical waveguide elements for inputting and outputting optical communication signals;
a set of optical connections having a third waveguide core;
one of the second waveguide cores and one of the optical waveguide elements are connected at a predetermined end face of the optical element via the third waveguide core of one of the optical connection parts;
the other second waveguide core and the other optical waveguide element are connected at the predetermined end face via the third waveguide core of the other optical connecting portion,
the first waveguide core has a mode field conversion portion and is covered by the second waveguide core;
the connecting waveguide connects the set of second waveguides via an optical multiplexing/demultiplexing section;
the third waveguide core is a portion in which a refractive index is changed by irradiation of a set of resin curing light in a set of photocurable resin disposed in a gap between the set of optical waveguide elements and the set of second waveguide cores,
one of the resin curing lights is emitted from one of the optical waveguide elements and irradiated onto one of the photocurable resins arranged on the predetermined end face;
the other resin curing light is emitted from the other optical waveguide element, propagates through the other second waveguide core, the connecting waveguide, and the one of the second waveguide cores in order, is emitted from an end face of the one of the second waveguide cores at the predetermined end face, and is irradiated onto the one of the photocurable resins,
the other resin curing light is emitted from the other optical waveguide element and irradiated onto the other photocurable resin arranged on the predetermined end face,
the resin curing light is emitted from one of the optical waveguide elements, propagates in order through the third waveguide core of the one of the optical connection parts, the second waveguide core of the one of the optical waveguide elements, the connecting waveguide, and the second waveguide core of the other of the optical integrated elements, is emitted from an end face of the second waveguide core of the other of the optical integrated elements at the predetermined end face, and is irradiated onto the photocurable resin of the other of the optical integrated elements.
前記1組の光導波路素子が、前記基板におけるV溝に配置されている
ことを特徴とする請求項6に記載の光集積素子。 the optical element comprises a substrate;
7. The optical integrated device according to claim 6, wherein the set of optical waveguide elements is disposed in a V-groove in the substrate.
ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の光集積素子。 8. The optical integrated element according to claim 6, further comprising a resin escape groove provided between the pair of optical waveguide elements.
前記第2の導波路コアの中心と、前記光導波路素子の中心との位置合わせを行う工程と、
前記光素子の端面における一方の前記第2の導波路コアの端面と、一方の前記光導波路素子の端面との間隙に一方の光硬化性樹脂を配置する工程と、
前記光素子の端面における他方の前記第2の導波路コアの端面と、他方の前記光導波路素子の端面との間隙に他方の光硬化性樹脂を配置する工程と、
一方の樹脂硬化光を、前記一方の前記光導波路素子に入射し、前記一方の光硬化性樹脂に照射し、一方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、
他方の樹脂硬化光を、前記他方の前記光導波路素子に入射し、順に、前記他方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記一方の前記第2の導波路コアとに伝搬させ、前記一方の前記第2の導波路コアの端面から出射させ、前記一方の光硬化性樹脂に照射し、前記一方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、
前記他方の前記樹脂硬化光を、前記他方の前記光導波路素子に入射し、前記他方の光硬化性樹脂に照射する工程し、他方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と、
前記一方の前記樹脂硬化光を、前記一方の前記光導波路素子に入射し、順に、前記一方の自己形成導波路と前記一方の前記第2の導波路コアと前記接続導波路と前記他方の前記第2の導波路コアとに伝搬させ、前記他方の前記第2の導波路コアの端面から出射させ、前記他方の前記光硬化性樹脂に照射し、前記他方の自己形成導波路を少なくとも部分的に形成する工程と
を備える光集積素子の製造方法。 a step of arranging an end face of an optical element having a set of first waveguide cores, a set of second waveguide cores, and a connecting waveguide connecting the set of second waveguide cores, so as to face an end face of the set of optical waveguide elements;
a step of aligning a center of the second waveguide core with a center of the optical waveguide element;
a step of disposing one photocurable resin in a gap between an end face of one of the second waveguide cores at the end face of the optical element and an end face of one of the optical waveguide elements;
a step of disposing another photocurable resin in a gap between an end face of the other second waveguide core at the end face of the optical element and an end face of the other optical waveguide element;
a step of irradiating one of the resin curing lights onto the one of the optical waveguide elements and irradiating the one of the photocurable resins to at least partially form one of the self-forming waveguides;
a step of making the other resin curing light incident on the other optical waveguide element, propagating sequentially through the other second waveguide core, the connecting waveguide, and the one second waveguide core, and outputting the light from an end face of the one second waveguide core to irradiate the one photocurable resin, thereby at least partially forming the one self-forming waveguide;
a step of irradiating the other resin curing light onto the other optical waveguide element and the other photocurable resin, thereby at least partially forming the other self-forming waveguide;
a step of causing the one of the resin curing light to be incident on the one of the optical waveguide elements, to propagate through the one of the self-forming waveguides, the one of the second waveguide cores, the connecting waveguide, and the other of the second waveguide cores, to emit the resin curing light from an end face of the other of the second waveguide cores, and to irradiate the other of the photo-curable resins, thereby at least partially forming the other of the self-forming waveguides.
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| SAITO, Yohei et al.,Tapered self-written waveguide between silicon photonics chip and standard single-mode fiber,2020 Optical Fiber Communication Conferences and Exhibition (2020),W1A.2,2020年03月08日,pp. 1 - 3,DOI: 10.1364/OFC.2020.W1A.2 |
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