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JP5904901B2 - Optical coupling circuit element and manufacturing method thereof - Google Patents

Optical coupling circuit element and manufacturing method thereof Download PDF

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JP5904901B2 JP2012176355A JP2012176355A JP5904901B2 JP 5904901 B2 JP5904901 B2 JP 5904901B2 JP 2012176355 A JP2012176355 A JP 2012176355A JP 2012176355 A JP2012176355 A JP 2012176355A JP 5904901 B2 JP5904901 B2 JP 5904901B2
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Description

本発明は、光結合回路素子及びその作製方法に関する。より詳細には、本発明は、光の光路を変換しフォトダイオード(本明細書では「PD」ともいう)に結合させるためのミラー構造を備えた光結合回路素子及びその作製方法に関する。   The present invention relates to an optical coupling circuit element and a manufacturing method thereof. More specifically, the present invention relates to an optical coupling circuit element including a mirror structure for converting an optical path of light and coupling it to a photodiode (also referred to as “PD” in this specification) and a manufacturing method thereof.

近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、多数の光機能素子を高密度に集積する技術が求められている。その技術の一つとして、石英系平面光導波路回路(以下、PLC(Planar Lightwave Circuit)ともいう)が知られている。PLCは低損失、高信頼性、高い設計自由度といった優れた特徴を有し、複合機能一体集積のプラットフォームとして有望である。   In recent years, with the spread of optical fiber transmission, a technique for integrating a large number of optical functional elements at a high density is required. As one of such techniques, a quartz-based planar optical waveguide circuit (hereinafter also referred to as PLC (Planar Lightwave Circuit)) is known. The PLC has excellent features such as low loss, high reliability, and high design freedom, and is promising as a platform for integrating multiple functions.

実際に伝送端局における光受信装置にはPDなどの受光素子からなる光モジュールや、レーザーダイオード(以下、LDともいう。)などの発光素子と、合分波器、分岐・結合器、光変調器などの機能素子が形成されたPLCとが光結合により実装されている。また、例えば、波長多重分割伝送方式におけるノード装置においては、PLCの中の複数の光導波路についての光強度を監視するために、多数のPDが集積化されて実装されている。   Actually, the optical receiver at the transmission terminal station includes an optical module including a light receiving element such as a PD, a light emitting element such as a laser diode (hereinafter also referred to as an LD), a multiplexer / demultiplexer, a branching / coupling device, an optical modulation A PLC on which a functional element such as a container is formed is mounted by optical coupling. Further, for example, in a node device in the wavelength division multiplexing transmission system, a large number of PDs are integrated and mounted in order to monitor the light intensity of a plurality of optical waveguides in the PLC.

光導波路と受(発)光素子の光結合を可能とする構造として、図1に示すような、光導波路の一部の領域に、基板面に対して垂直方向に光路を変換する反射ミラーを設ける構造が提案されている。図1に示すように、下部クラッド102と、コア103と、上部クラッド104とから構成された光導波路を進行する光が、ミラー105で基板面に対して垂直に反射されてPD受光部106に結合する構造が提案されている。   As a structure that enables optical coupling between the optical waveguide and the light receiving and emitting optical element, a reflection mirror that converts the optical path in a direction perpendicular to the substrate surface as shown in FIG. Proposed structures have been proposed. As shown in FIG. 1, light traveling through an optical waveguide composed of a lower clad 102, a core 103, and an upper clad 104 is reflected perpendicularly to the substrate surface by a mirror 105 to the PD light receiving unit 106. Bonding structures have been proposed.

光路変換ミラーの作製時に要求される条件について説明する。例えば、上述したノード装置の光導波回路で使用される光路変換ミラーは、下記のような多様な条件を満たす必要がある。   The conditions required when manufacturing the optical path conversion mirror will be described. For example, the optical path conversion mirror used in the optical waveguide circuit of the above-described node device needs to satisfy the following various conditions.

第一に、ノード装置には監視対象となる光導波路と監視対象外の光導波路とが混在しているので、監視対象外の光導波路に対して物理的にも光学的にも影響を与えることなく、任意の光導波路の光を取り出すことができなければならない。   First, the node device has both optical waveguides to be monitored and optical waveguides that are not monitored, so that the optical waveguides that are not monitored are affected both physically and optically. It must be possible to extract light from any optical waveguide.

第二に、アレイ型のPDとの光学的結合のために、高い位置精度、角度精度が要求される。   Secondly, high positional accuracy and angular accuracy are required for optical coupling with the array type PD.

第三に、PDにおける受光損失の増大、クロストークの劣化を防ぐために、高い鏡面粗さ精度が要求される。   Thirdly, high mirror surface roughness accuracy is required to prevent an increase in light receiving loss and deterioration of crosstalk in the PD.

第四に、小型化、集積化のために、光路変換ミラーに近接してPDを実装可能であることが求められる(例えば、受光径20μmのPD受光部では、光導波路端部からPD受光部までの距離が10μm〜100μmであることが望ましい)。   Fourth, for miniaturization and integration, it is required that the PD can be mounted in the vicinity of the optical path conversion mirror (for example, in a PD light receiving part having a light receiving diameter of 20 μm, the PD light receiving part extends from the end of the optical waveguide. The distance is preferably 10 μm to 100 μm).

第五に、PDを実装するときのアライメントおよび使用環境条件において位置ズレを起こさないように、ミラーを固定することが望ましい。   Fifth, it is desirable to fix the mirror so as not to cause misalignment in alignment and usage environment conditions when the PD is mounted.

第六に、光導波回路の高機能化のために、ミラーは、レンズ効果、フィルタ効果を追加可能であることが望ましい。   Sixth, it is desirable that the mirror can be added with a lens effect and a filter effect in order to increase the functionality of the optical waveguide circuit.

光結合回路において光を反射させる構造を作製する方法について説明する。このような方法として、(1)PLCにダイシングソー等の機械加工により基板垂直方向に対して斜めに傾いた溝を形成し、この溝の中に、薄膜反射フィルタを挿入する方法、(2)ポリマ導波路の一端部にレーザブレーションによりマイクロミラーを形成する方法、(3)導波路端部にエッチングにより基板面まで溝を掘り、溝の中に樹脂の表面張力を用いた斜面を形成し、この斜面にミラーを設置する方法、(4)導波路端部にエッチングにより基板垂直方向に対して斜めに傾いた溝を形成しその端面に金属蒸着膜等による反射体を形成する方法等が提案されている。   A method for manufacturing a structure that reflects light in an optical coupling circuit will be described. As such a method, (1) a method of forming a groove inclined in the direction perpendicular to the substrate by machining with a dicing saw or the like in the PLC, and inserting a thin film reflection filter into the groove, (2) A method of forming a micromirror by laser ablation at one end of a polymer waveguide. (3) A groove is dug to the substrate surface by etching at the end of the waveguide, and a slope using the surface tension of the resin is formed in the groove. (4) a method of forming a mirror on this slope, (4) a method of forming a groove inclined at an angle with respect to the vertical direction of the substrate by etching at the end of the waveguide, and forming a reflector by a metal vapor deposition film or the like on the end surface. Proposed.

(1)の方法は、簡便なものの、導波路端部において、所望の光導波路以外の光導波路を、一緒に切断してしまう恐れがあり、用途が限定されるという問題がある。   Although the method (1) is simple, there is a possibility that the optical waveguide other than the desired optical waveguide may be cut together at the end of the waveguide, and there is a problem that the application is limited.

(2)の方法は、ポリマ導波路のみに適用でき、実用的なPLCとして最も期待される石英系光導波路では、レーザブレーションによる加工が極めて難しいという問題がある。   The method (2) can be applied only to polymer waveguides, and there is a problem that processing by laser ablation is extremely difficult in a silica-based optical waveguide that is most expected as a practical PLC.

(3)の方法は、石英系光導波路をはじめとする各種導波路材料に幅広く適用でき、作製が容易な構造も提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1には、樹脂斜面をミラー支持体とする構造であり、ミラーの鏡面精度、光導波路とのアライメント精度が高く、高性能かつ生産性の高い光路変換ミラーが提案されている。しかし、光が光素子へ到達するまでに屈折率の異なる複数の界面を通過するために、挿入損失や反射損失が高くなる恐れがある。   The method (3) can be widely applied to various waveguide materials including a silica-based optical waveguide, and a structure that can be easily manufactured has also been proposed (see, for example, Patent Document 1). Patent Document 1 proposes an optical path conversion mirror having a structure in which a resin inclined surface is used as a mirror support, and having high mirror surface accuracy and high alignment accuracy with an optical waveguide, and has high performance and high productivity. However, since light passes through a plurality of interfaces having different refractive indexes before reaching the optical element, there is a possibility that insertion loss and reflection loss are increased.

(4)の方法は、光素子の素となるエピタキシャル膜を張り付けた後に光素子の加工を行った上でミラー加工を行う方法であり、ウェハプロセスを採用することが可能である。従って、高精度のPD加工とミラー加工とを両立することができる点で有利である(例えば、非特許文献1、非特許文献2を参照)。   The method (4) is a method of performing mirror processing after processing an optical element after attaching an epitaxial film which is an element of the optical element, and a wafer process can be adopted. Therefore, it is advantageous in that both high-precision PD processing and mirror processing can be achieved (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

特開2012−042515号公報JP 2012-042515 A

倉田優生、那須悠介、田村宗久、村本好史、横山春喜,"ヘテロジニアス技術による高速InP-PD集積型石英系PLCデバイス", 信ソ会,2011, C-3-33 (2011)Yuki Kurata, Keisuke Nasu, Munehisa Tamura, Yoshifumi Muramoto, Haruki Yokoyama, "High-speed InP-PD integrated silica-based PLC device using heterogeneous technology", Shinsokai, 2011, C-3-33 (2011) Kurata, Yu; Nasu, Yusuke; Tamura, Munehisa; Yokoyama, Haruki; Muramoto, Yoshifumi, "Heterogeneous Integration of High-Speed InP PDs on Silica-Based Planar Lightwave Circuit Platform", Proc. ECOC2011, Th.12, LeSaleve.5, (2011)Kurata, Yu; Nasu, Yusuke; Tamura, Munehisa; Yokoyama, Haruki; Muramoto, Yoshifumi, "Heterogeneous Integration of High-Speed InP PDs on Silica-Based Planar Lightwave Circuit Platform", Proc. ECOC2011, Th.12, LeSaleve.5 , (2011)

しかしながら、上記(4)の導波路端部にエッチングにより基板垂直方向に対して斜めに傾いた溝を形成しその端面に金属蒸着膜等による反射体を形成する方法では、高精度のPD加工とミラー加工とが両立可能であるものの、平面のミラーしか形成できないため、ミラー反射後の光の散乱角が大きくなるという問題があった(図2(a)を参照)。光の散乱角が大きくなると、PD受光部206の受光径を大きくしなければならず、PD素子帯域が十分に得られないという問題があった(PD素子帯域は、受光面積に反比例する)。   However, in the method (4) in which the groove inclined to the vertical direction of the substrate is formed by etching at the end of the waveguide and the reflector made of a metal vapor deposition film or the like is formed on the end surface, high-precision PD processing and Although mirror processing is compatible, there is a problem that the scattering angle of light after mirror reflection becomes large because only a flat mirror can be formed (see FIG. 2A). When the light scattering angle is increased, the light receiving diameter of the PD light receiving unit 206 has to be increased, and there is a problem that a PD element band cannot be obtained sufficiently (the PD element band is inversely proportional to the light receiving area).

本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、上述のノード装置の光導波回路で使われる光路変換ミラーに対する要求を満たし、且つ、集光性のある光路変換ミラーを備えた光導波回路及びその作製方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to satisfy the requirements for the optical path conversion mirror used in the optical waveguide circuit of the node device described above, and to have a light collecting property. And an optical waveguide circuit including the same.

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成され、ミラーは、前記光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲しており、前記光学素子は、フォトダイオード(以下、PDとする)であり、前記PDの受光部は、pコンタクト層及びnコンタクト層から構成され、前記pコンタクト層は、円形であり、前記nコンタクト層は、前記pコンタクト層の円形形状に沿った湾曲構造を持つことを特徴とする。
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and bonded only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light that propagates through the optical waveguide and couple it to the optical element. And an optical coupling circuit including a core and a clad, and the mirror is in a normal direction (z-axis direction) of a surface of the substrate on which the optical waveguide is formed. And the optical element is a photodiode (hereinafter referred to as PD), and the light receiving portion of the PD includes a p-contact layer and an n-contact layer, and the p-contact layer Is circular, and the n-contact layer has a curved structure along the circular shape of the p-contact layer .

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成されたマルチモード導波路であり、光導波路の端面にモード毎に反射方向が異なる複数の湾曲面を有するミラーを具備し、ミラーは、光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする。
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and bonded only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light that propagates through the optical waveguide and couple it to the optical element. The optical waveguide is a multimode waveguide composed of a core and a clad , and a plurality of reflection directions differ from mode to mode on the end face of the optical waveguide. A mirror having a curved surface is provided, and the mirror is curved with respect to a normal direction (a z-axis direction) of a surface of the substrate on which the optical waveguide is formed .

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成され、ミラーは、光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲しており、光導波路の光が出射するコア端部から離れて形成されていることを特徴とする。
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and bonded only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light that propagates through the optical waveguide and couple it to the optical element. An optical coupling circuit including a core and a clad, and the mirror is in a normal direction (z-axis direction and the normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed) And is formed away from the end of the core from which the light of the optical waveguide is emitted .

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成され、コアからy軸方向に沿って所定距離離れた2箇所に高ドーパント層を更に備え、ミラーは、光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and only bonded to a convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light coupled to the optical waveguide and couple it to the optical element. The optical waveguide includes a core and a clad, and further includes a high dopant layer at two positions separated from the core in the y-axis direction by a predetermined distance. The mirror has a direction (y-axis) perpendicular to two axes of the normal direction (z-axis direction) of the surface of the substrate on which the optical waveguide is laminated and the extension direction (x-axis direction) of the optical waveguide. Characterized by being curved with respect to the direction)

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成され、ミラーは、光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲しており、光学素子は、フォトダイオード(以下、PDとする)であり、前記PDの受光部は、pコンタクト層及びnコンタクト層から構成され、前記pコンタクト層は、円形であり、前記nコンタクト層は、前記pコンタクト層の円形形状に沿った湾曲構造を持つことを特徴とする。
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and only bonded to a convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light coupled to the optical waveguide and couple it to the optical element. An optical coupling circuit including a core and a clad, and the mirror is in a normal direction (z-axis direction) of a surface of a substrate on which the optical waveguide is stacked. ) And a direction perpendicular to the two axes of the optical waveguide extension direction (referred to as the x-axis direction) (referred to as the y-axis direction), and the optical element is a photodiode (hereinafter referred to as PD). The PD light receiving portion is composed of a p-contact layer and an n-contact layer, the p-contact layer is circular, and the n-contact layer is along the circular shape of the p-contact layer. Characterized by having a curved structure .

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成されたマルチモード導波路であり、光導波路の端面にモード毎に反射方向が異なる複数の湾曲面を有するミラーを具備し、ミラーは、光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする
The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and only bonded to a convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light coupled to the optical waveguide and couple it to the optical element. The optical waveguide is a multimode waveguide composed of a core and a clad , and a plurality of reflection directions differ from mode to mode on the end face of the optical waveguide. A mirror having a curved surface is provided, and the mirror has two axes: a normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is stacked (referred to as the z-axis direction) and an extension direction of the optical waveguide (referred to as the x-axis direction) It is characterized by being curved with respect to a direction perpendicular to the y-axis direction.

本発明は、基板と、基板上に形成された光導波路と、光導波路上の光学素子と、光導波路を伝播する光を反射して光学素子に結合させるために光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーとを備えた光結合回路であって、光導波路は、コア及びクラッドから構成され、ミラーは、光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲しており、光導波路の光が出射するコア端部から離れて形成されることを特徴とする。 The present invention relates to a substrate, an optical waveguide formed on the substrate, an optical element on the optical waveguide, and only bonded to a convex end surface of the optical waveguide in order to reflect light coupled to the optical waveguide and couple it to the optical element. An optical coupling circuit including a core and a clad, and the mirror is in a normal direction (z-axis direction) of a surface of a substrate on which the optical waveguide is stacked. ) And the end of the core from which the light of the optical waveguide exits , which is curved with respect to a direction (referred to as the y-axis direction) perpendicular to two axes of the optical waveguide extension direction (referred to as the x-axis direction) It is formed away from.

本発明では、形成するミラーの角度に応じてミラー形成部におけるレジスト膜を形成する位置を変えることで、湾曲したミラー面を形成する。かかる湾曲したミラー面により光の集光性を大幅に向上させることが可能である(図2(b)を参照)。その結果、PD受光部206の受光径を小さくすることができる。   In the present invention, the curved mirror surface is formed by changing the position where the resist film is formed in the mirror forming portion in accordance with the angle of the mirror to be formed. Such a curved mirror surface can greatly improve the light condensing property (see FIG. 2B). As a result, the light receiving diameter of the PD light receiving unit 206 can be reduced.

また、ミラー作製位置付近の光導波路の近傍に光導波路部分よりもエッチング速度が速い高ドーパント層を配置することで湾曲したミラー面を形成することが可能であり、上記と同様の効果が得られる。   In addition, it is possible to form a curved mirror surface by arranging a high dopant layer having an etching rate faster than that of the optical waveguide portion in the vicinity of the optical waveguide in the vicinity of the mirror manufacturing position, and the same effect as described above can be obtained. .

本発明の方法は、光導波路部に光学素子を配置した後にミラー面を形成することが可能であるため、個々の光学素子の作製状態に合わせて、高精度にミラーの形成条件・形状を変えることが可能である。   According to the method of the present invention, the mirror surface can be formed after the optical element is arranged in the optical waveguide portion. Therefore, the mirror formation conditions and shape can be changed with high accuracy in accordance with the production state of each optical element. It is possible.

従来技術に係る、光を反射してPDに結合させる反射ミラーを備えた構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure provided with the reflective mirror which reflects light and couple | bonds with PD based on a prior art. (a)は従来技術の課題を説明する図であり、(b)は本発明の効果を説明する図である。(A) is a figure explaining the subject of a prior art, (b) is a figure explaining the effect of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る、光結合回路素子の基本構造を説明する図である。It is a figure explaining the basic structure of the optical coupling circuit element based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る、光結合回路素子を作製する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to produce the optical coupling circuit element based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る、光結合回路素子を作製する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to produce the optical coupling circuit element based on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る、光結合回路素子を作製する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method to produce the optical coupling circuit element based on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る、光結合回路素子を作製するために使用する光導波路の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the optical waveguide used in order to produce the optical coupling circuit element based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る、光結合回路素子を作製するために使用する光導波路を説明する図である。It is a figure explaining the optical waveguide used in order to produce the optical coupling circuit element based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る、光結合回路素子の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the optical coupling circuit element based on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る、光結合回路素子を構成するPDを説明するための図である。It is a figure for demonstrating PD which comprises the optical coupling circuit element based on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る、光結合回路素子の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the optical coupling circuit element based on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る、光結合回路素子を説明する図である。It is a figure explaining the optical coupling circuit element based on the 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図3に、本実施形態に係る光結合回路素子の基本構成を示す。本実施形態に係る光結合回路素子は、基板301と、基板301上に成膜された光導波路と、光導波路上に配置された光学素子306とから構成される。光学素子306付近の光導波路端において、湾曲面のミラー305が形成される。
(First embodiment)
FIG. 3 shows a basic configuration of the optical coupling circuit element according to the present embodiment. The optical coupling circuit element according to this embodiment includes a substrate 301, an optical waveguide formed on the substrate 301, and an optical element 306 disposed on the optical waveguide. A curved mirror 305 is formed at the end of the optical waveguide near the optical element 306.

基板301は、Si基板を使用する。   As the substrate 301, a Si substrate is used.

光導波路は、下部クラッド302と、コア303と、上部クラッド304とから構成される。光導波路の材料は石英系ガラスである。なお、石英系導波路を用いた(平面)光回路を石英系PLC(Planar Lightwave Circuit)と呼んでいる。   The optical waveguide includes a lower clad 302, a core 303, and an upper clad 304. The material of the optical waveguide is quartz glass. A (planar) optical circuit using a silica-based waveguide is called a silica-based PLC (Planar Lightwave Circuit).

ミラー305は、異方性エッチングにより光導波路に斜めの溝を形成することと、光導波路端に金属を蒸着することによって作製する。異方性エッチングの例としては例えば異方性プラズマエッチングがある。蒸着する金属としてAu,Al等を使用することができる。ミラーの作製方法は、後で詳細に説明する。ミラー305は湾曲面を有し、光導波路のコア部303又は光学素子306付近で伝搬光に対して焦点位置を持つ。   The mirror 305 is produced by forming an oblique groove in the optical waveguide by anisotropic etching and depositing a metal on the end of the optical waveguide. An example of anisotropic etching is anisotropic plasma etching. Au, Al, etc. can be used as the metal to be deposited. A method for manufacturing the mirror will be described in detail later. The mirror 305 has a curved surface, and has a focal position with respect to propagating light near the core portion 303 or the optical element 306 of the optical waveguide.

光学素子306は、PD又はLDである。   The optical element 306 is PD or LD.

光導波路を進行する光は、ミラー305で反射されて光学素子306に結合する。ミラー305が光学素子付近に焦点位置を持つので、光はミラー305によって反射された後、集光されて光学素子306に結合することとなる。従って、光学素子がPDであれば、PDを高速化することができる。   Light traveling through the optical waveguide is reflected by the mirror 305 and coupled to the optical element 306. Since the mirror 305 has a focal position in the vicinity of the optical element, the light is reflected by the mirror 305 and then condensed and coupled to the optical element 306. Therefore, if the optical element is a PD, the speed of the PD can be increased.

図4に、本発明に係る光結合回路素子を作製する方法の一例を示す。   FIG. 4 shows an example of a method for producing an optical coupling circuit element according to the present invention.

最初に、Si基板401上で、下部クラッド402(厚さ:30μm)と、コア403(厚さ:4.5μm、幅:4.5μm)と、上部クラッド404(厚さ:20μm)とを順次成膜して、光導波路を作製し、作製した光導波路上に光学素子を配置する。図4に示す例では、光学素子としてPD405を使用している(図4(a)を参照)。   First, on the Si substrate 401, a lower clad 402 (thickness: 30 μm), a core 403 (thickness: 4.5 μm, width: 4.5 μm), and an upper clad 404 (thickness: 20 μm) are sequentially formed. A film is formed to produce an optical waveguide, and an optical element is placed on the produced optical waveguide. In the example shown in FIG. 4, a PD 405 is used as an optical element (see FIG. 4A).

次いで、石英系導波路が搭載されたSi基板全体(光導波路及びPD405を含む)に対してフォトレジスト406を塗布する。露光後、現像を行い、ミラーを形成するための溝(本明細書では「ミラー溝」ともいう)を形成する部分のフォトレジストを除去する。ミラー溝を形成するためにフォトレジストが除去された部分をミラー開口部407という(図4(b)を参照)。   Next, a photoresist 406 is applied to the entire Si substrate (including the optical waveguide and the PD 405) on which the quartz-based waveguide is mounted. After the exposure, development is performed to remove the photoresist in a portion where a groove for forming a mirror (also referred to as “mirror groove” in this specification) is formed. A portion from which the photoresist is removed to form the mirror groove is referred to as a mirror opening 407 (see FIG. 4B).

残っているフォトレジスト406をマスクとして、ミラー開口部407より異方性プラズマエッチングを行うことにより、光導波路伸長方向に対する角度が30度のミラー溝408を形成する(図4(c)を参照)。   Using the remaining photoresist 406 as a mask, anisotropic plasma etching is performed from the mirror opening 407 to form a mirror groove 408 having an angle of 30 degrees with respect to the extending direction of the optical waveguide (see FIG. 4C). .

この異方性プラズマエッチングを用いたミラー溝加工(斜め溝加工)は以下のように行われる。エッチングチャンバー(以下、「チャンバー」ともいう。)を真空まで排気した後、エッチングガスを流入し、高周波電圧を印加することでチャンバー内にプラズマを発生させる。その後、チャンバー上部と下部に電極面が平行になるように設けられた電極に電圧を印加することでチャンバー内に電界を誘起する。すると、プラズマ中のイオンが電界に従って電極へと引き寄せられる。イオンはチャンバー底面(下部電極)に対し、垂直に引き寄せられ、加速するため、エッチング対象に対して一方向からのみ衝突し、異方性のエッチングが進行する。したがって、チャンバー内に加工対象であるPLCを傾けて設置することでイオンが斜めにPLCに衝突し、斜めにエッチングが行われ、斜め溝加工が可能となる。   The mirror groove processing (oblique groove processing) using this anisotropic plasma etching is performed as follows. After the etching chamber (hereinafter also referred to as “chamber”) is evacuated to a vacuum, an etching gas is introduced and a high frequency voltage is applied to generate plasma in the chamber. Thereafter, an electric field is induced in the chamber by applying a voltage to electrodes provided so that the electrode surfaces are parallel to the upper and lower portions of the chamber. Then, ions in the plasma are attracted to the electrode according to the electric field. Since ions are attracted and accelerated perpendicularly to the bottom surface (lower electrode) of the chamber, the ions collide with the object to be etched only from one direction, and anisotropic etching proceeds. Accordingly, by inclining and installing the PLC to be processed in the chamber, the ions collide obliquely with the PLC, the etching is performed obliquely, and oblique groove processing becomes possible.

次いで、レジスト除去液によりフォトレジストを洗浄し、全てのレジストを一旦除去する。レジストを除去した後、Si基板全体(光導波路及びPD405を含む)に対してフォトレジスト406を再度塗布する。この際、ミラー開口部407の幅が、前にミラー開口部を形成したときより(図4(b))、PD405方向に20μm程度広くなるように露光・現像を行う。(図4(d)を参照)。   Next, the photoresist is washed with a resist removing solution to remove all the resist once. After removing the resist, the photoresist 406 is applied again to the entire Si substrate (including the optical waveguide and the PD 405). At this time, exposure / development is performed so that the width of the mirror opening 407 is about 20 μm wider in the direction of the PD 405 than when the mirror opening was previously formed (FIG. 4B). (See FIG. 4 (d)).

フォトプロセスにより、ミラー開口部を形成した後、異方性プラズマエッチングにより、光導波路伸長方向に対する角度が45度のミラー溝408を形成する(図4(e)を参照)。   After forming the mirror opening by a photo process, a mirror groove 408 having an angle of 45 degrees with respect to the optical waveguide extension direction is formed by anisotropic plasma etching (see FIG. 4E).

次いで、レジスト除去液によりフォトレジストを洗浄し、全てのレジストを一旦除去する。レジストを除去した後、Si基板全体(光導波路及びPD405を含む)に対してフォトレジスト406を再度塗布する。この際、ミラー開口部407の幅が、前にミラー開口部を形成したときより(図4(d))、PD405方向に11μm程度広くなるように露光・現像を行う。(図4(f)を参照)。   Next, the photoresist is washed with a resist removing solution to remove all the resist once. After removing the resist, the photoresist 406 is applied again to the entire Si substrate (including the optical waveguide and the PD 405). At this time, exposure / development is performed so that the width of the mirror opening 407 is about 11 μm wider in the PD 405 direction than when the mirror opening was previously formed (FIG. 4D). (See FIG. 4 (f)).

フォトプロセスにより、ミラー開口部を形成した後、異方性プラズマエッチングにより、光導波路伸長方向に対する角度が60度のミラー溝408を形成する。これにより、PD405付近の光導波路端において、3面から成る面を得ることができる(図4(g)を参照)。ウェットエッチングは化学薬品を使用し、エッチング部位との化学反応により
エッチングが進行する。酸化膜のエッチング溶液としては、NH4F:HF:H2Oの水溶液、HF:H2Oの水溶液等がある。溶液の混合比率を変えることでエッチングレートを調節することができる。
After forming the mirror opening by a photo process, a mirror groove 408 having an angle of 60 degrees with respect to the direction of extension of the optical waveguide is formed by anisotropic plasma etching. Thereby, the surface which consists of three surfaces can be obtained in the optical waveguide end near PD405 (refer FIG.4 (g)). Wet etching uses chemicals, and the etching proceeds by a chemical reaction with the etching site. Examples of the oxide film etching solution include an NH4F: HF: H2O aqueous solution and an HF: H2O aqueous solution. The etching rate can be adjusted by changing the mixing ratio of the solution.

次いで、3面から成る面にAuを蒸着し高反射率のミラーを形成する。Au蒸着前に、ウェットエッチングを行うことにより、全体的に湾曲したミラー面を得ることができる(図4(h)を参照)。   Next, Au is vapor-deposited on the surface consisting of three surfaces to form a highly reflective mirror. By performing wet etching before Au deposition, an entirely curved mirror surface can be obtained (see FIG. 4H).

作製されたミラーは、光導波路より伝搬してきた光を反射して、波長1300nm付近を中心にPD受光面で焦点を結ぶように湾曲面が形成されている。   The manufactured mirror reflects the light propagating from the optical waveguide, and has a curved surface so as to focus on the PD light receiving surface centering around the wavelength of about 1300 nm.

図4に示した例では、異方性プラズマエッチングを3回行うことによって、3面から成るミラー面を得たが、異方性プラズマエッチングを3回より多く行うことによって、より多面なミラー面を得ることができる。この場合、次の(式1)を満たす必要がある。   In the example shown in FIG. 4, a three-sided mirror surface was obtained by performing anisotropic plasma etching three times, but a more versatile mirror surface by performing anisotropic plasma etching more than three times. Can be obtained. In this case, it is necessary to satisfy the following (Formula 1).

ここで、nは1以上の整数であり、Dn+1=0とする。以下、図5を参照しながら(式1)を説明する。 Here, n is an integer equal to or greater than 1, and D n + 1 = 0. Hereinafter, (Equation 1) will be described with reference to FIG.

は、n回目の異方性プラズマエッチングの際にフォトレジストをどこまで塗布するかを示すパラメータであり、PDからn回目の異方性プラズマエッチングの際に設定されるミラー開口部までの距離を表す。 L n is a parameter indicating the extent to which the photoresist is applied in the n-th anisotropic plasma etching, and the distance from the PD to the mirror opening set in the n-th anisotropic plasma etching Represents.

は、n回目の異方性プラズマエッチングの際にどの程度の深さまでミラー溝を形成するのかを示すパラメータであり、PDが配置された光導波路の面とn回目の異方性プラズマエッチングで形成されるミラー面の下端との間の距離を表す。 D n is a parameter indicating the depth to which the mirror groove is formed in the n-th anisotropic plasma etching, and the surface of the optical waveguide on which the PD is disposed and the n-th anisotropic plasma etching. Represents the distance between the lower end of the mirror surface formed by

θは、n回目の異方性プラズマエッチングの際のエッチング角度を示すパラメータであり、n回目の異方性プラズマエッチングで形成されるミラー面の光導波路伸長方向に対する角度を表す。 θ n is a parameter indicating the etching angle at the n-th anisotropic plasma etching, and represents the angle of the mirror surface formed by the n-th anisotropic plasma etching with respect to the optical waveguide extension direction.

上述した本実施形態の場合(異方性プラズマエッチングを3回行うことによって、3面から成るミラー面を得る場合)、n=1〜3であり、D=50μm,D=29μm,D=27μm,θ=30°,θ=45°,θ=60°,L=86.6μm,L=65.4μm,L=54.0μmであった。 In the case of the above-described embodiment (when a mirror surface having three surfaces is obtained by performing anisotropic plasma etching three times), n = 1 to 3, D 1 = 50 μm, D 2 = 29 μm, D 3 = 27 μm, θ 1 = 30 °, θ 2 = 45 °, θ 3 = 60 °, L 1 = 86.6 μm, L 2 = 65.4 μm, and L 3 = 54.0 μm.

また、本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、0.7dB(1300nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.7 dB (1300 nm).

(第2の実施形態)
上記第1の実施形態では、異方性プラズマエッチングを複数回行って多面から成るミラー面を得た後でウェットエッチングを行い、全体的に湾曲した面を得た。本実施形態では、図6に示すように、異方性プラズマエッチングを複数回行って多面から成るミラー面を得た後で、ミラー面の各頂点の周辺のみをウェットエッチングにより削り込むことにより、複数の湾曲した面から成るミラー面を形成する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, anisotropic plasma etching is performed a plurality of times to obtain a multi-surface mirror surface, and then wet etching is performed to obtain a generally curved surface. In this embodiment, as shown in FIG. 6, after obtaining a mirror surface composed of multiple surfaces by performing anisotropic plasma etching a plurality of times, by cutting only the periphery of each vertex of the mirror surface by wet etching, A mirror surface comprising a plurality of curved surfaces is formed.

ミラー面の各頂点の周辺のみをウェットエッチングするので、本実施形態のウェットエッチングでは第1の実施形態の場合と比較すると、基本的にエッチング量は少なくなる。また、ミラー面形成後、必要に応じて金属膜(Au,Al等)を蒸着し、反射率を向上することが可能である。   Since only the periphery of each vertex of the mirror surface is wet-etched, the wet etching of this embodiment basically reduces the etching amount as compared with the case of the first embodiment. Further, after forming the mirror surface, a metal film (Au, Al, etc.) can be deposited as necessary to improve the reflectance.

このような複数の湾曲した面から成るミラー面を持つ光結合回路素子は、マルチモードを分離する受信回路に応用することができる。図7を参照すると、本実施形態に係る光結合回路素子は、Si基板701と、Si基板701上に成膜された光導波路(下部クラッド702(厚さ:20μm)と、コア703(厚さ:6.0μm、幅:12.0μm)と、上部クラッド704(厚さ:20μm)とから構成される)と、光導波路上に配置された基本モード受信PD705及び高次モード受信PD706と、ミラー707とから構成される。ミラー707は、複数の湾曲面を有している。   Such an optical coupling circuit element having a mirror surface composed of a plurality of curved surfaces can be applied to a receiving circuit for separating multimodes. Referring to FIG. 7, an optical coupling circuit device according to this embodiment includes an Si substrate 701, an optical waveguide (lower cladding 702 (thickness: 20 μm)) formed on the Si substrate 701, and a core 703 (thickness). : 6.0 μm, width: 12.0 μm), upper clad 704 (thickness: 20 μm)), fundamental mode reception PD 705 and higher order mode reception PD 706 arranged on the optical waveguide, and mirror 707. The mirror 707 has a plurality of curved surfaces.

図7に示すように、光伝播分布は、基本モードの光がコアの中心付近に多く分布する一方、高次モードの光はより広い範囲で分布している。従って、ミラー面を形成する複数の湾曲面を夫々、基本モードの光伝播分布が高い位置又は高次モードの光伝播分布が高い位置に形成することにより、基本モードの光が反射する方向と高次モードの光が反射する方向とが夫々異なるようにすることができる。ミラー707で反射された基本モードの光708は、基本モード受信PD705に結合する。ミラー707で反射された高次モードの光709は、高次モード受信PD706に結合する。   As shown in FIG. 7, in the light propagation distribution, a large amount of light in the fundamental mode is distributed near the center of the core, while light in the higher order mode is distributed in a wider range. Therefore, by forming the curved surfaces forming the mirror surface at positions where the light propagation distribution of the fundamental mode is high or positions where the light propagation distribution of the higher order mode is high, the direction in which the light of the fundamental mode is reflected and the height of the reflection are high. The direction in which the light of the next mode is reflected can be made different. The fundamental mode light 708 reflected by the mirror 707 is coupled to the fundamental mode reception PD 705. The higher-order mode light 709 reflected by the mirror 707 is coupled to the higher-order mode reception PD 706.

当然のことであるが、基本モード受信PDに高次モード光の一部が結合する場合はあるが、高次モード受信PDの受信特性と比較することで、基本モード受信PDにおける基本モード光の成分のみを抽出し、受信特性を向上することができる。   As a matter of course, in some cases, a part of the higher-order mode light is coupled to the fundamental mode reception PD, but by comparing with the reception characteristics of the higher-order mode reception PD, the fundamental mode light in the fundamental mode reception PD Only components can be extracted to improve reception characteristics.

また、本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、基本モード受信PDにおいて0.7dB(1550nm)であり、高次モード受信PDにおいて1.0dB(1550nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.7 dB (1550 nm) in the fundamental mode reception PD, and 1.0 dB (1550 nm) in the high-order mode reception PD.

(第3の実施形態)
図8に示すように、本実施形態に係る光結合回路素子は、Si基板801と、Si基板801上の第1の導波路層802と、第1の導波路層802上の第2の導波路層803と、第2の導波路層803上の第3の導波路層804と、第3の導波路層804上に配置されたPD806と、複数の湾曲面を有するミラー807とから構成された光結合回路素子であって、高ドーパント層805が、第1の導波路層802と第2の導波路層803との間及び第2の導波路層803と第3の導波路層804との間に積層されている。ドーパント物質として、Ge,B,P,F等を用いることができる。これらのドーパント物質は光導波路のコアもしくはクラッド部に添加される場合もあるので、その場合にはそれらの添加量より高くする必要がある。ただし添加する物質により単位体積あたり添加量が同じでもエッチング速度が異なるため、必要なエッチング量に応じてドーパント物質を選択する必要がある。またある程度高いエッチングレートを得たい場合には、1mol%以上添加するのが望ましい。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 8, the optical coupling circuit element according to the present embodiment includes a Si substrate 801, a first waveguide layer 802 on the Si substrate 801, and a second conductor on the first waveguide layer 802. It comprises a waveguide layer 803, a third waveguide layer 804 on the second waveguide layer 803, a PD 806 disposed on the third waveguide layer 804, and a mirror 807 having a plurality of curved surfaces. A high-dopant layer 805 is provided between the first waveguide layer 802 and the second waveguide layer 803 and between the second waveguide layer 803 and the third waveguide layer 804. It is laminated between. Ge, B, P, F, etc. can be used as the dopant material. Since these dopant substances may be added to the core or the clad portion of the optical waveguide, in that case, it is necessary to make them higher than their addition amount. However, since the etching rate differs even if the addition amount per unit volume is the same depending on the substance to be added, it is necessary to select a dopant substance according to the required etching amount. In addition, when a high etching rate is desired, it is desirable to add 1 mol% or more.

第1の導波路層802を通る光と、第2の導波路層803を通る光と、第3の導波路層804を通る光とは夫々、ミラー807で異なる方向に反射されて、対応する個別のPDに結合する。   The light that passes through the first waveguide layer 802, the light that passes through the second waveguide layer 803, and the light that passes through the third waveguide layer 804 are reflected in different directions by the mirror 807 and correspond to each other. Combine to individual PD.

図9に本実施形態に係る光結合回路素子を作製する方法を示す。本実施形態においても、上記の実施形態と同様、異方性プラズマエッチングを複数回行って多面から成るミラー面を得、次いでウェットエッチングにより湾曲したミラー面を形成する。ただし、本実施形態に係る構造では、導波路層と導波路層との間に高ドーパント層が積層されているために、ウェットエッチングプロセスにおいて高ドーパント層の部分が優先的に削られることとなる。この性質を利用することによって、複数の湾曲面を有するミラーが得られる。   FIG. 9 shows a method for producing the optical coupling circuit element according to this embodiment. Also in this embodiment, similarly to the above-described embodiment, anisotropic plasma etching is performed a plurality of times to obtain a multi-surface mirror surface, and then a curved mirror surface is formed by wet etching. However, in the structure according to the present embodiment, since the high dopant layer is stacked between the waveguide layer, the portion of the high dopant layer is preferentially shaved in the wet etching process. . By utilizing this property, a mirror having a plurality of curved surfaces can be obtained.

また、本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、第1導波路層が0.8dB(1480nm)であり、第2導波路層が0.9dB(1300nm)であり、第3導波路層が1.0dB(1550nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.8 dB (1480 nm) for the first waveguide layer and 0.9 dB (1300 nm) for the second waveguide layer. The waveguide layer was 1.0 dB (1550 nm).

(第4の実施形態)
上記の、第1乃至第3の実施形態では、光導波路が形成された基板の面の法線方向に対して湾曲したミラー面(本明細書では「縦方向に湾曲したミラー面」ともいう)を形成した。本実施形態では、光導波路が形成された基板の面の法線方向とコアの伸長方向との両方に垂直な方向に対して湾曲したミラー面(本明細書では「水平方向に湾曲したミラー面」又は「横方向に湾曲したミラー面」ともいう)を形成する。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments described above, the mirror surface curved with respect to the normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed (also referred to as “vertically curved mirror surface” in this specification). Formed. In this embodiment, a mirror surface that is curved with respect to a direction perpendicular to both the normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed and the extension direction of the core (in this specification, “mirror surface that is curved in the horizontal direction”). Or “mirror surface curved in the lateral direction”).

水平方向に湾曲したミラー面を得るために、本実施形態で使用する光導波路は、図10に示す構造を持つ。   In order to obtain a mirror surface curved in the horizontal direction, the optical waveguide used in this embodiment has a structure shown in FIG.

図10(a)は、本実施形態で使用する光導波路の上面図である。図10(b)は、本実施形態で使用する光導波路の正面図である。図10(c)は、本実施形態で使用する光導波路の、図10(a)の断面線A−A’における断面図である。図10では、コアが伸長する方向がx軸方向、導波路が配置される基板の面(図示せず)の法線方向がz軸方向、x軸及びz軸に垂直な方向がy軸方向となるように座標軸を設定している。この座標軸は、以後の説明において同様に設定されるものとする。   FIG. 10A is a top view of the optical waveguide used in the present embodiment. FIG. 10B is a front view of the optical waveguide used in this embodiment. FIG. 10C is a cross-sectional view of the optical waveguide used in this embodiment, taken along a cross-sectional line A-A ′ in FIG. In FIG. 10, the direction in which the core extends is the x-axis direction, the normal direction of the surface (not shown) of the substrate on which the waveguide is disposed is the z-axis direction, and the direction perpendicular to the x-axis and z-axis is the y-axis direction. The coordinate axes are set so that This coordinate axis is set similarly in the following description.

本実施形態で使用する光導波路が、コア1001と、クラッド1002とから構成されることは第1の実施形態と同様である(図10(c)を参照)。しかし、本実施形態で使用する光導波路は、将来的にPDが配置される場所付近の光導波路端部において、コア1001周辺部に高ドーパント層1003−1,1003−2を備えており、この点において第1の実施形態と相違する(図10(a)及び図10(b)を参照)。   The optical waveguide used in this embodiment is composed of a core 1001 and a clad 1002 as in the first embodiment (see FIG. 10C). However, the optical waveguide used in this embodiment is provided with high dopant layers 1003-1 and 1003-2 in the periphery of the core 1001 at the end of the optical waveguide near the location where the PD will be disposed in the future. This is different from the first embodiment in terms of points (see FIGS. 10A and 10B).

図10(a)及び図10(b)に示すように、本実施形態で使用する光導波路は、コア1001からy軸方向に沿って所定距離離れた箇所(コアを中心にして2箇所が存在する)に高ドーパント層1003−1,1003−2を備えている。   As shown in FIG. 10A and FIG. 10B, the optical waveguide used in this embodiment is located at a predetermined distance from the core 1001 along the y-axis direction (two locations around the core). High dopant layers 1003-1 and 1003-2.

図10で示す光導波路は、一般的な導波路作製と同様、膜堆積等により作製することができる。また、図10で示す光導波路は、コア及びクラッドから成る光導波路を作製した後にドーパントを注入することにより作製することもできる。ドーパントとして、Ge,B,P,Fを使用することができる。これらのドーパント物質は光導波路のコアもしくはクラッド部に添加される場合もあるので、その場合にはそれらの添加量より高くする必要がある。ただし添加する物質により単位体積あたり添加量が同じでもエッチング速度が異なるため、必要なエッチング量に応じてドーパント物質を選択する必要がある。またある程度高いエッチングレートを得たい場合には、1mol%以上添加するのが望ましい。   The optical waveguide shown in FIG. 10 can be manufactured by film deposition or the like, as in general waveguide manufacturing. Further, the optical waveguide shown in FIG. 10 can also be manufactured by injecting a dopant after preparing an optical waveguide composed of a core and a clad. Ge, B, P, and F can be used as the dopant. Since these dopant substances may be added to the core or the clad portion of the optical waveguide, in that case, it is necessary to make them higher than their addition amount. However, since the etching rate differs even if the addition amount per unit volume is the same depending on the substance to be added, it is necessary to select a dopant substance according to the required etching amount. In addition, when a high etching rate is desired, it is desirable to add 1 mol% or more.

図11に、本実施形態で使用する光導波路の正面図(図11(a))と、y軸方向の位置に対するドーパント(B)濃度のグラフ(図11(b))とを示す。   FIG. 11 shows a front view (FIG. 11A) of the optical waveguide used in the present embodiment and a graph of the dopant (B) concentration with respect to the position in the y-axis direction (FIG. 11B).

図10及び図11で示した光導波路を使用して作製した光結合回路素子について説明する。Si基板上に本実施形態で使用する光導波路を作製し、作製した光導波路上にPDを配置する。次いで、異方性プラズマエッチングを1回行い、光導波路に対して斜めの溝を形成する。次いで、異方性プラズマエッチングにより形成した面に金属膜(Au,Al等)を蒸着してミラーを形成する。異方性プラズマエッチングを行う回数が1回であること、並びに、使用する光導波路の構造が異なることを除けば、作製プロセスは第1の実施形態と同様である。   An optical coupling circuit element manufactured using the optical waveguide shown in FIGS. 10 and 11 will be described. An optical waveguide used in this embodiment is manufactured on a Si substrate, and a PD is arranged on the manufactured optical waveguide. Next, anisotropic plasma etching is performed once to form an oblique groove with respect to the optical waveguide. Next, a metal film (Au, Al, etc.) is deposited on the surface formed by anisotropic plasma etching to form a mirror. The manufacturing process is the same as that of the first embodiment except that the number of times of anisotropic plasma etching is one and the structure of the optical waveguide to be used is different.

図12に、作製プロセス後の本実施形態に係る光結合回路素子の構成を示す。図12は、本実施形態に係る光結合回路素子の上面図である(基板は図示せず)。   FIG. 12 shows the configuration of the optical coupling circuit element according to this embodiment after the manufacturing process. FIG. 12 is a top view of the optical coupling circuit element according to the present embodiment (the substrate is not shown).

前述したように、本実施形態で使用する光導波路は、PDが配置される場所付近の光導波路端部において、コア周辺部に高ドーパント層を備えた構成を持つ。ミラー面形成のための異方性プラズマエッチングの際は、高ドーパント層が優先的に削られるので、コア付近よりもクラッドと高ドーパント層のエッジ付近の方がより削られることとなる。この性質を利用することにより、平面方向に湾曲した面を形成することができる。   As described above, the optical waveguide used in this embodiment has a configuration in which a high dopant layer is provided around the core at the end of the optical waveguide near the location where the PD is disposed. In the anisotropic plasma etching for forming the mirror surface, the high dopant layer is preferentially cut, so that the vicinity of the cladding and the edge of the high dopant layer is cut more than the vicinity of the core. By utilizing this property, it is possible to form a surface curved in the plane direction.

また、本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、0.7dB(1300nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.7 dB (1300 nm).

本実施形態は、第1の実施形態と共に使用することができる。具体的には、本実施形態で使用する光導波路に対して、異方性プラズマエッチングを複数回行うことにより、縦方向と水平方向との両方に対して湾曲したミラー面を形成することができる。これにより、光が反射するミラー部の形状を球面形状にすることができる。   This embodiment can be used with the first embodiment. Specifically, a mirror surface curved in both the vertical direction and the horizontal direction can be formed by performing anisotropic plasma etching a plurality of times on the optical waveguide used in the present embodiment. . Thereby, the shape of the mirror part in which light reflects can be made into a spherical shape.

図13は、球面形状のミラーを備えた光結合回路素子の構造を示す図である。図13(a)は、光結合回路素子の上面図である。図13(b)は、光結合回路素子の正面図である。図13(c)は、光結合回路素子の、図13(a)の断面線A−A’における断面図である。球面形状のミラー構造により、信号光を、縦方向及び横方向に集光することが可能である。   FIG. 13 is a diagram illustrating a structure of an optical coupling circuit element including a spherical mirror. FIG. 13A is a top view of the optical coupling circuit element. FIG. 13B is a front view of the optical coupling circuit element. FIG. 13C is a cross-sectional view of the optical coupling circuit element taken along a cross-sectional line A-A ′ in FIG. With the spherical mirror structure, the signal light can be condensed in the vertical direction and the horizontal direction.

なお、上述の本実施形態では、水平方向に湾曲したミラーを形成するために高ドーパント層を備えた光導波路を使用したが、高ドーパント層の代わりに、湾曲構造が形成できるよう設計したフォトマスクを使用することによっても水平方向に湾曲したミラーを形成することができる。   In the above-described embodiment, an optical waveguide provided with a high dopant layer is used to form a mirror that is curved in the horizontal direction. However, a photomask designed so that a curved structure can be formed instead of the high dopant layer. A mirror curved in the horizontal direction can also be formed by using.

(第5の実施形態)
本実施形態では、第4の実施形態に係る水平方向に湾曲したミラー構造を、特定の構造を持つPDと共に用いる。これにより、集光特性の向上を実現しつつ複数のPDを近接して配置することが可能となる。
(Fifth embodiment)
In this embodiment, the mirror structure curved in the horizontal direction according to the fourth embodiment is used together with a PD having a specific structure. As a result, it is possible to arrange a plurality of PDs close to each other while improving the light collecting characteristics.

図14(a)は、従来の構造のPD受光部に、平面ミラーで反射した光が結合される様子を上から見た図である。なお、図14(a)及び後述の図14(b)では、説明のために、ミラー及び受光部以外の構成要素は省略して図示した。PD受光部は、pコンタクト層1401とnコンタクト層1402とから構成される。pコンタクト層1401は、上から見て円形の形状に構成されている。平面ミラー1403で反射された光1411は特に集光されないので、nコンタクト層1402は、平面ミラー1403の面に沿った直線形状を備えていなければならない(図14(a)を参照)。   FIG. 14A is a top view of a state in which light reflected by a plane mirror is coupled to a PD light receiving unit having a conventional structure. In FIG. 14A and later-described FIG. 14B, the components other than the mirror and the light receiving unit are omitted for illustration. The PD light receiving unit includes a p contact layer 1401 and an n contact layer 1402. The p contact layer 1401 has a circular shape when viewed from above. Since the light 1411 reflected by the plane mirror 1403 is not particularly collected, the n-contact layer 1402 must have a linear shape along the plane of the plane mirror 1403 (see FIG. 14A).

これに対し、本実施形態では、湾曲したミラー1404で反射した光1411を集光してPD受光部に結合させる(図14(b)を参照)。pコンタクト層1401は、上から見て円形の形状に構成されている。nコンタクト層1402は、pコンタクト層1401が持つ円形の形状に沿った湾曲形状を持つ。かかる構成により、ミラー面からPD受光部までの距離を等距離かつ短尺にすることが可能であるので、受信光のPDへの結合率や高速信号の受光特性を改善することが可能である。   On the other hand, in this embodiment, the light 1411 reflected by the curved mirror 1404 is collected and coupled to the PD light receiving unit (see FIG. 14B). The p contact layer 1401 has a circular shape when viewed from above. The n contact layer 1402 has a curved shape along the circular shape of the p contact layer 1401. With this configuration, the distance from the mirror surface to the PD light receiving unit can be made equal and short, so that it is possible to improve the coupling rate of received light to the PD and the light receiving characteristics of high-speed signals.

また、nコンタクト層にpコンタクト層が持つ円形の形状に沿った湾曲形状を持たせることで、PDのサイズを従来のPDのサイズより小さくすることができる(図14(c)を参照)。   In addition, by providing the n contact layer with a curved shape along the circular shape of the p contact layer, the size of the PD can be made smaller than the size of the conventional PD (see FIG. 14C).

また、光導波路からPDへの結合損失は、図14(a)に示す構造において0.9dB(1550nm)、図14(b)に示す構造において0.5dB(1550nm)であり、図14(a)の受信帯域が25GHzであるのに対し、図14(b)が54GHzであった。   Further, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.9 dB (1550 nm) in the structure shown in FIG. 14A, and 0.5 dB (1550 nm) in the structure shown in FIG. 14B. ) Was 25 GHz, whereas FIG. 14B was 54 GHz.

(第6の実施形態)
本実施形態では、第4の実施形態で説明した水平方向に湾曲したミラー構造を、マルチモード導波路と共に用いる。本実施形態に係る光結合回路素子を、図15に示す。
(Sixth embodiment)
In the present embodiment, the mirror structure curved in the horizontal direction described in the fourth embodiment is used together with the multimode waveguide. An optical coupling circuit element according to this embodiment is shown in FIG.

図15(a)は、本実施形態に係る光結合回路素子の上面図である。図15(b)は、本実施形態に係る光結合回路素子の正面図である。図15(c)は、本実施形態に係る光結合回路素子の、図15(a)の断面線A−A’における断面図である。   FIG. 15A is a top view of the optical coupling circuit element according to the present embodiment. FIG. 15B is a front view of the optical coupling circuit element according to the present embodiment. FIG. 15C is a cross-sectional view of the optical coupling circuit element according to the present embodiment taken along a cross-sectional line A-A ′ in FIG.

図15に示すように、本実施形態に係る光結合回路素子は、コア1501及びクラッド1502から成る光導波路と、PD1504と、ミラー1505とから構成される。   As shown in FIG. 15, the optical coupling circuit element according to this embodiment includes an optical waveguide composed of a core 1501 and a clad 1502, a PD 1504, and a mirror 1505.

本実施形態では、コア1501及びクラッド1502から成る光導波路は、マルチモード導波路である。図15(b)に示すように、光伝播方向と垂直なコア1501の断面は、横長の矩形である。   In this embodiment, the optical waveguide composed of the core 1501 and the clad 1502 is a multimode waveguide. As shown in FIG. 15B, the cross section of the core 1501 perpendicular to the light propagation direction is a horizontally long rectangle.

ミラー1505は水平方向に湾曲した構造を持つ。異方性プラズマエッチングの際、高ドーパント層1503−1,1503−2が優先的に削られる性質を利用して水平方向に湾曲した構造を得ることは、(第4の実施形態)で説明した。光導波路を伝播するマルチモードの光は、湾曲ミラー1505で反射されてPD1504に結合する。   The mirror 1505 has a structure curved in the horizontal direction. In the anisotropic plasma etching, it is described in the (fourth embodiment) to obtain a structure curved in the horizontal direction by utilizing the property that the high dopant layers 1503-1 and 1503-2 are preferentially shaved. . Multimode light propagating through the optical waveguide is reflected by the curved mirror 1505 and coupled to the PD 1504.

本実施形態では、水平方向に湾曲したミラーと、マルチモード導波路とを併せ持った光結合回路素子を使用する。図16(b)は、断面が矩形のマルチモード導波路を伝播するマルチモード信号光の強度分布を示す図である。図16(c)は、ミラーで反射されたマルチモード信号光がPDに結合する際の強度分布を示す図である。図16(b)及び図16(c)に示すように、マルチモード信号光は、湾曲したミラー1604により横方向に集光される。従って、楕円形の光フィールド分布を円形の光フィールド分布に変換することができる。よって、作製技術が円熟している円形PD受光部に合わせて光フィールドの形状を変換できるため、PDの小型化、高速化、及び高感度化に資する。   In the present embodiment, an optical coupling circuit element having both a horizontally curved mirror and a multimode waveguide is used. FIG. 16B is a diagram illustrating the intensity distribution of multimode signal light propagating through a multimode waveguide having a rectangular cross section. FIG. 16C is a diagram showing the intensity distribution when the multimode signal light reflected by the mirror is coupled to the PD. As shown in FIGS. 16B and 16C, the multimode signal light is collected in the lateral direction by a curved mirror 1604. Therefore, the elliptical light field distribution can be converted into a circular light field distribution. Therefore, since the shape of the optical field can be converted in accordance with a circular PD light receiving unit whose manufacturing technique is mature, it contributes to miniaturization, speeding up, and high sensitivity of the PD.

また本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、0.7dB(1480nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD was 0.7 dB (1480 nm).

(第7の実施形態)
図17に、本実施形態に係る光結合回路素子の構造を示す。図17に示すように、ミラー1704は、コア1701の端部から離れた場所に形成される。図17に示す光導波路は、一般的な導波路作製と同様、膜堆積等により作製することができる。
(Seventh embodiment)
FIG. 17 shows the structure of the optical coupling circuit element according to this embodiment. As shown in FIG. 17, the mirror 1704 is formed at a location away from the end of the core 1701. The optical waveguide shown in FIG. 17 can be manufactured by film deposition or the like, as in general waveguide manufacturing.

コア1701を伝播する光は、コア1701端部から出射され、コア1701端部とミラー1704との間の導波路を伝播し、ミラー1704で反射され、PD1703に結合する。ミラー1704がコア1701端部から離れた場所にあるため、光は、コア1701端部からミラー1705へ向かって伝搬し、一旦拡散してミラー面で反射された後、集光されPD1704へ結合する。拡散して伝播する光は、コア端面がミラー面に一致している場合の反射光と比較すると、より大きな面積の範囲に亘ってミラーで反射されるため、ミラー面の面粗さの影響を抑制することが可能である。従って、光の集光精度を向上させることができる。   Light propagating through the core 1701 is emitted from the end portion of the core 1701, propagates through the waveguide between the end portion of the core 1701 and the mirror 1704, is reflected by the mirror 1704, and is coupled to the PD 1703. Since the mirror 1704 is located away from the end of the core 1701, the light propagates from the end of the core 1701 toward the mirror 1705, is once diffused and reflected by the mirror surface, and then collected and coupled to the PD 1704. . Compared with the reflected light when the core end face coincides with the mirror surface, the light that diffuses and propagates is reflected by the mirror over a larger area, so the influence of the surface roughness of the mirror surface is reduced. It is possible to suppress. Therefore, the light collection accuracy can be improved.

また、本実施形態において、光導波路からPDへの結合損失は、0.6dB(1480nm)であった。   In this embodiment, the coupling loss from the optical waveguide to the PD is 0.6 dB (1480 nm).

100 PLC
101 基板
102 下部クラッド
103 コア
104 上部クラッド
105 ミラー
106 PD受光部
107 PD

200 PLC
201 基板
202 下部クラッド
203 コア
204 上部クラッド
205 ミラー
206 PD受光部
207 PD

301 基板
302 下部クラッド
303 コア
304 上部クラッド
305 ミラー
306 光学素子

401 Si基板
402 下部クラッド
403 コア
404 上部クラッド
405 PD
406 フォトレジスト
407 ミラー開口部
408 ミラー溝

501 PD

601 Si基板
602 下部クラッド
603 コア
604 上部クラッド
605 ミラー

701 Si基板
702 下部クラッド
703 コア
704 上部クラッド
705 基本モード受信PD
706 高次モード受信PD
707 ミラー
708 ミラーで反射された基本モードの光
709 ミラーで反射された高次モードの光

801 Si基板
802 第1の導波路層
803 第2の導波路層
804 第3の導波路層
805 高ドーパント層
806 PD
807 ミラー

1001 コア
1002 クラッド
1003−1,1003−2 高ドーパント層

1101 コア
1102 クラッド
1103−1,1103−2 高ドーパント層

1201 コア
1202 クラッド
1203−1,1203−2 高ドーパント層
1204 PD
1205 ミラー

1301 コア
1302 クラッド
1303−1,1303−2 高ドーパント層
1304 PD
1305 球面ミラー

1401 pコンタクト層
1402 nコンタクト層
1403 平面ミラー
1404 湾曲したミラー
1411 反射された光

1501 コア
1502 クラッド
1503−1,1503−2 高ドーパント層
1504 PD
1505 湾曲したミラー

1601 コア
1602 クラッド
1603 PD
1604 湾曲したミラー

1701 コア
1702 クラッド
1703 PD
1704 ミラー
100 PLC
101 Substrate 102 Lower clad 103 Core 104 Upper clad 105 Mirror 106 PD light receiving portion 107 PD

200 PLC
201 Substrate 202 Lower clad 203 Core 204 Upper clad 205 Mirror 206 PD light receiving unit 207 PD

301 Substrate 302 Lower clad 303 Core 304 Upper clad 305 Mirror 306 Optical element

401 Si substrate 402 Lower clad 403 Core 404 Upper clad 405 PD
406 Photoresist 407 Mirror opening 408 Mirror groove

501 PD

601 Si substrate 602 Lower clad 603 Core 604 Upper clad 605 Mirror

701 Si substrate 702 Lower clad 703 Core 704 Upper clad 705 Basic mode reception PD
706 High-order mode reception PD
707 Mirror 708 Fundamental mode light reflected by mirror 709 High-order mode light reflected by mirror

801 Si substrate 802 First waveguide layer 803 Second waveguide layer 804 Third waveguide layer 805 High dopant layer 806 PD
807 mirror

1001 Core 1002 Clad 1003-1, 1003-2 High dopant layer

1101 Core 1102 Clad 1103-1, 1103-2 High dopant layer

1201 Core 1202 Clad 1203-1, 1203-2 High dopant layer 1204 PD
1205 mirror

1301 Core 1302 Clad 1303-1, 1303-2 High dopant layer 1304 PD
1305 Spherical mirror

1401 p contact layer 1402 n contact layer 1403 plane mirror 1404 curved mirror 1411 reflected light

1501 Core 1502 Clad 1503-1, 1503-2 High dopant layer 1504 PD
1505 curved mirror

1601 Core 1602 Clad 1603 PD
1604 curved mirror

1701 Core 1702 Clad 1703 PD
1704 mirror

Claims (7)

基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成され、
前記ミラーは、前記光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲しており、
前記光学素子は、フォトダイオード(以下、PDとする)であり、
前記PDの受光部は、pコンタクト層及びnコンタクト層から構成され、
前記pコンタクト層は、円形であり、
前記nコンタクト層は、前記pコンタクト層の円形形状に沿った湾曲構造を持つことを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is composed of a core and a clad,
The mirror is curved with respect to the normal direction (the z-axis direction) of the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed,
The optical element is a photodiode (hereinafter referred to as PD),
The light receiving portion of the PD is composed of a p contact layer and an n contact layer,
The p-contact layer is circular;
The n-type contact layer has a curved structure along the circular shape of the p-type contact layer.
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成されたマルチモード導波路であり、前記光導波路の端面にモード毎に反射方向が異なる複数の湾曲面を有するミラーを具備し、
前記ミラーは、前記光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is a multi-mode waveguide composed of a core and a clad , and includes a mirror having a plurality of curved surfaces having different reflection directions for each mode on an end surface of the optical waveguide ,
The optical coupling circuit , wherein the mirror is curved with respect to a normal direction (a z-axis direction) of a surface of the substrate on which the optical waveguide is formed .
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面 にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成され、
前記ミラーは、前記光導波路が形成された基板の面の法線方向(z軸方向とする)に対して湾曲しており、前記光導波路の光が出射するコア端部から離れて形成されていることを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is composed of a core and a clad,
The mirror is curved with respect to the normal direction (z-axis direction) of the surface of the substrate on which the optical waveguide is formed, and is formed apart from the core end portion from which the light of the optical waveguide is emitted. An optical coupling circuit.
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成され、前記コアからy軸方向に沿って所定距離離れた2箇所に高ドーパント層を更に備え
前記ミラーは、前記光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、前記光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is composed of a core and a clad, and further includes a high dopant layer at two positions away from the core along the y-axis direction ,
The mirror has a direction perpendicular to two axes (a normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is laminated (referred to as z-axis direction) and an extension direction of the optical waveguide (referred to as x-axis direction)). An optical coupling circuit which is curved with respect to the y-axis direction) .
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成され、
前記ミラーは、前記光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、前記光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲しており、
前記光学素子は、フォトダイオード(以下、PDとする)であり、
前記PDの受光部は、pコンタクト層及びnコンタクト層から構成され、
前記pコンタクト層は、円形であり、
前記nコンタクト層は、前記pコンタクト層の円形形状に沿った湾曲構造を持つことを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is composed of a core and a clad,
The mirror has a direction perpendicular to two axes (a normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is laminated (referred to as z-axis direction) and an extension direction of the optical waveguide (referred to as x-axis direction)). curved in the y-axis direction)
The optical element is a photodiode (hereinafter referred to as PD),
The light receiving portion of the PD is composed of a p contact layer and an n contact layer,
The p-contact layer is circular;
The n-type contact layer has a curved structure along the circular shape of the p-type contact layer.
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成されたマルチモード導波路であり、前記光導波路の端面にモード毎に反射方向が異なる複数の湾曲面を有するミラーを具備し、
前記ミラーは、前記光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、前記光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲していることを特徴とする光結合回路。
A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is a multi-mode waveguide composed of a core and a clad , and includes a mirror having a plurality of curved surfaces having different reflection directions for each mode on an end surface of the optical waveguide ,
The mirror has a direction perpendicular to two axes (a normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is laminated (referred to as z-axis direction) and an extension direction of the optical waveguide (referred to as x-axis direction)). An optical coupling circuit which is curved with respect to the y-axis direction) .
基板と、
前記基板上に形成された光導波路と、
前記光導波路上の光学素子と、
前記光導波路を伝播する光を反射して前記光学素子に結合させるために前記光導波路の凸端面にのみ接合するように形成されたミラーと
を備えた光結合回路であって、
前記光導波路は、コア及びクラッドから構成され、
前記ミラーは、前記光導波路が積層する基板の面の法線方向(z軸方向とする)と、前記光導波路の伸長方向(x軸方向とする)の2つの軸に対して垂直な方向(y軸方向とする)に対して湾曲しており、前記光導波路の光が出射するコア端部から離れて形成されることを特徴とする光結合回路。

A substrate,
An optical waveguide formed on the substrate;
An optical element on the optical waveguide;
A mirror formed so as to be joined only to the convex end surface of the optical waveguide in order to reflect and propagate the light propagating through the optical waveguide to the optical element;
An optical coupling circuit comprising:
The optical waveguide is composed of a core and a clad,
The mirror has a direction perpendicular to two axes (a normal direction of the surface of the substrate on which the optical waveguide is laminated (referred to as z-axis direction) and an extension direction of the optical waveguide (referred to as x-axis direction)). The optical coupling circuit is curved with respect to the y-axis direction) and is formed away from the end of the core from which the light of the optical waveguide is emitted.

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