(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体基板に形成された、第１及び第２の光導波路を伝搬する光を受光する光集積回路であって、
第２の誘電体基板の表面に、前記第１の光導波路から前記光を受光可能に形成された第３の光導波路と、
前記第２の誘電体基板の前記表面に形成され、前記第３の光導波路の先端面を一部として含み、前記第３の光導波路を伝搬する前記光の伝搬方向を、前記第２の誘電体基板の厚さ方向に変化させる切り込みと、
前記第２の誘電体基板の前記表面に、前記切り込みと交叉して設けられ、前記第２の光導波路から前記光を受光可能に設けられた光ファイバと、
前記切り込みにより伝搬方向が変化した前記光を受光し、電気信号を生成する受光部と
を備えたことを特徴とする光集積回路。
【請求項２】
前記第３の光導波路は、前記第２の誘電体基板に埋設されることを特徴とする請求項１に記載の光集積回路。
【請求項３】
前記切り込みが前記第３の光導波路に垂直に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光集積回路。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記第３の光導波路に対して略平行に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光集積回路。
【請求項５】
前記第２の誘電体基板の前記表面に、前記切り込みと直交して形成された、前記光ファイバを収容する収容溝を有することを特徴とする請求項４に記載の光集積回路。
【請求項６】
前記光ファイバは、前記収容溝に接着されたことを特徴とする請求項５に記載の光集積回路。
【請求項７】
前記第２の誘電体基板は、前記第１の誘電体基板と同一の材料により形成されたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光集積回路。
【請求項８】
前記切り込みは、前記光の伝搬方向を、前記第２の誘電体基板から離れる方向に変化させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光集積回路。
【請求項９】
前記受光部は、前記第２の誘電体基板における前記第３の光導波路が形成された面に対向して設けられたことを特徴とする請求項８に記載の光集積回路。
【請求項１０】
前記切り込みは、前記光の伝搬方向を、前記第２の誘電体基板を透過する方向に変化させることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光集積回路。
【請求項１１】
前記受光部は、前記第２の誘電体基板における前記第３の光導波路が形成された面の裏面に対向して設けられたことを特徴とする請求項１０に記載の光集積回路。
【請求項１２】
第１の誘電体基板に形成された第１及び第２の光導波路に光を受け渡す光集積回路であって、
第２の誘電体基板の表面に、前記第１の光導波路と前記光を受け渡し可能に形成された第３の光導波路と、
前記第２の誘電体基板の厚さ方向に進行する光を発する発光部と、
前記第２の誘電体基板の前記表面に形成され、前記第３の光導波路の先端面を一部として含み、前記発光部が発した光を前記第３の光導波路に案内する切り込みと、
前記第２の誘電体基板の表面に、前記切り込みと交叉して設けられ、前記第２の光導波路と前記光を受け渡し可能に設けられた光ファイバと
を備えたことを特徴とする光集積回路。
【請求項１３】
前記第３の光導波路は、前記第２の誘電体基板に埋設されることを特徴とする請求項１２に記載の光集積回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光集積回路及び光伝搬装置に関する。特に本発明は、光導波路を狭い間隔で配置できる光集積回路及び光伝搬装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
誘電体基板に形成された光導波路を伝搬した光を検出する従来の光集積回路として、光導波路の長手方向に対して、フォトダイオードの受光面を垂直に配置することにより、光導波路の端部から放出された光を受光する光集積回路がある。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光集積回路において、光導波路を狭い間隔で配置するという課題を解決する。
【０００３】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる光集積回路及び光伝搬装置を提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態によると、光を検出する光集積回路であって、第１の誘電体基板に形成された、前記光が伝搬する第１及び第２の光導波路と、第２の誘電体基板に、前記第１の光導波路と前記光を受け渡し可能に形成された第３の光導波路と、前記第２の誘電体基板上に、前記第２の光導波路と前記光を受け渡し可能に設けられた光ファイバと、前記第３の光導波路を伝搬する前記光の伝搬方向を、前記第２の誘電体基板の厚さ方向に変化させる光路変換部と、前記光路変換部により伝搬方向が変化した前記光を受光し、電気信号を生成する受光部とを備えたことを特徴とする光集積回路を提供する。
【０００５】
前記光路変換部は、前記第３の光導波路の先端面であることが望ましい。また、前記第３の光導波路は、前記第２の誘電体基板に埋設されており、前記光路変換部は、前記第２の誘電体基板に形成された切り込みであってよい。
【０００６】
前記光ファイバは、前記切り込みと交叉して設けられることが好ましく、更に好ましくは、切り込みが第３の光導波路に垂直に形成される。また、前記第２の誘電体基板は、前記切り込みと直交して形成された、前記光ファイバを収容する収容溝を有することが好ましい。この場合、前記光ファイバは、前記収容溝に接着されてよい。
【０００７】
前記光ファイバは、前記第３の光導波路に対して略平行に設けられてよい。また、前記第２の誘電体基板は、前記第１の誘電体基板と同一の材料により形成されてもよい。
【０００８】
前記光路変換部は、前記光の伝搬方向を、前記誘電体基板から離れる方向に変化させてよい。この場合、前記受光部は、前記第２の誘電体基板における前記第３の光導波路が形成された面に対向して設けられるのが望ましい。
【０００９】
また、前記光路変換部は、前記光の伝搬方向を、前記誘電体基板を透過する方向に変化させてもよい。この場合、前記受光部は、前記第２の誘電体基板における前記第３の光導波路が形成された面の裏面に対向して設けられるのが望ましい。
【００１０】
本発明の第２の形態によれば、光を伝搬する光伝搬装置であって、第１の誘電体基板に形成された、前記光が伝搬する第１及び第２の光導波路と、第２の誘電体基板に、前記第１の光導波路と前記光を受け渡し可能に形成された第３の光導波路と、前記第２の誘電体基板上に、前記第２の光導波路と前記光を受け渡し可能に設けられた光ファイバと、前記第３の光導波路を伝搬する前記光の伝搬方向を、前記第２の誘電体基板の厚さ方向に変化させる光路変換部とを備えたことを特徴とする光伝搬装置を提供する。
【００１１】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る光集積回路１００を示す。図１（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ光集積回路１００の平面図、ＡＡ’断面図、ＢＢ’断面図、及び底面図を示す。また、図１（ｅ）は、光集積回路１００を図１（ａ）における方向Ｃから見た図を示す。光集積回路１００は、光を伝搬する光伝搬装置１０１と、光伝搬装置１０１を伝搬した光を受光する受光装置１０２とを備える。
【００１４】
光伝搬装置１０１は、第１の誘電体基板７２と、第１の誘電体基板７２に形成された第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４と、第２の誘電体基板２２と、第２の誘電体基板２２の形成された第３の光導波路２０と、第３の光導波路２０を伝搬する光の伝搬方向を第２の誘電体基板２２の厚さ方向に変化させる光路変換部の一例である切り込み３０とを備える。
【００１５】
第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４は、第１の誘電体基板７２に埋設されるのが好ましい。また、第３の光導波路２０は、第２の誘電体基板２２に埋設されるのが好ましい。本例において第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２２は、ＬｉＮｂＯ３基板である。また、第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４、並びに第３の光導波路２０は、それぞれＬｉＮｂＯ３基板である第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２２に、例えばチタンを熱拡散することにより形成される。
【００１６】
第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４は、例えば波長分割多重方式の光通信における光信号等の光を伝搬する。第３の光導波路２０は、第１の光導波路７０と光を受け渡し可能に、第２の誘電体基板２２に形成される。第３の光導波路２０は、第１の光導波路７０と光軸が略一致するように形成されるのが望ましい。
【００１７】
第３の光導波路２０は、一端が第２の誘電体基板２２の端部において、第１の光導波路７０と光を受け渡し可能に形成されており、また、他端の先端面３２は第３の光導波路２０の長手方向に対して斜めに形成される。本例において第３の光導波路２０の先端面３２は、図１（ｂ）に示すように、切り込み３０の一部であって、第２の誘電体基板２２及び第３の光導波路２０を、例えばダイシングソーを用いて切削することにより形成される。切り込み３０は、第３の光導波路２０の長手方向と略垂直な方向の断面がＶ字形状を有することが望ましい。さらに望ましくは、切り込み３０は、第３の光導波路２０の先端面３２が光を全反射する角度、例えば第３の光導波路２０の長手方向に対して約４５度の角度を持つように形成される。この場合、切り込み３０はＶ字型のブレードを用いて第２の誘電体基板２２及び第３の光導波路２０を切削することにより形成されるのが好ましい。また、他の例においては切り込み３０は、エッチング等のマイクロマシンや半導体プロセスにより形成されてもよい。
【００１８】
光ファイバ７８は、図１（ｅ）に示すように光を伝搬するコア８６と、当該を囲んで設けられ、コア８６を伝搬する光を反射するクラッド８８とを有する。光ファイバ７８は、第２の光導波路７４と光を受け渡し可能に、第２の誘電体基板２２に設けられる。具体的には、図１（ｃ）に示すように、光ファイバ７８の断面の中心が、第１の誘電体基板７２に形成された第２の光導波路７４の断面の中心と略一致するように、光ファイバ７８は第２の誘電体基板２２に設けられるのが好ましい。
【００１９】
本例において第２の誘電体基板２２は、光ファイバ７８を収容する収容溝７６を有する。収容溝７６は、収容される光ファイバ７８の光軸が、第１の誘電体基板７２に形成された第２の光導波路７４の光軸と略一致するような深さに形成される。具体的には、収容溝７６は、光ファイバ７８の断面の中心が、第２の誘電体基板２２の表面近傍に位置するような深さに形成されてよい。例えば第２の光導波路７４の断面の中心が、第１の誘電体基板７２の表面から約１〜３ｕｍの深さに形成されている場合、光ファイバ７８の断面の中心は第２の誘電体基板２２の表面から当該深さと略一致するように、収容溝７６を所定の深さに形成する。
【００２０】
収容溝７６は、例えばダイシングソーや精密研削装置等の精密機械加工により形成される。また、本例において収容溝７６は、図１（ｅ）に示すように、断面がＶ字形状に形成されており、Ｖ字型のブレードを用いて第２の誘電体基板２２を切削することにより形成される。また、他の例においては収容溝７６は、エッチング等のマイクロマシンや半導体プロセスにより形成されてもよい。また、収容溝７６は、図１（ｃ）に示すように、第２の誘電体基板２２において切り込み３０よりも浅く形成されてよく、また、深く形成されてもよい。
【００２１】
収容溝７６は、第２の誘電体基板２２において、第３の光導波路２０と略平行に、第１の誘電体基板７２との接触面から、当該接触面と対向する面に渡って形成されるのが好ましい。この場合、光ファイバ７８は、当該対向する面において第２の誘電体基板２２から突出するように設けられてよい。
【００２２】
また、収容溝７６は、第２の誘電体基板２２において切り込み３０と交叉するように形成される。本例において切り込み３０は、第３の光導波路２０に対して略垂直に形成されており、収容溝７６は、切り込み３０に対して略垂直に形成される。
【００２３】
光ファイバ７８は、第２誘電体基板２２に対して接着されることにより固定されるのが望ましい。光ファイバ７８は、例えば紫外光を照射することにより硬化する紫外線硬化樹脂を接着部材として誘電体基板２２に固定されてよい。本例において光ファイバは、図１（ｅ）に示すように、収容溝７６において例えば紫外線硬化樹脂等の接着部材８７により、第２の誘電体基板２２に対して固定される。
【００２４】
本実施形態において、一端において光路変換部により伝搬する光の伝搬方向が変化される光導波路に隣接して、光ファイバを設けることにより、光導波路の配置の自由度を大きくすることができる。
【００２５】
光伝搬装置１０１は、第１の誘電体基板７２において第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４が形成された面において、第２の誘電体基板２２と接合される端部に第１の研磨用部材８０を有する。同様に光伝搬装置１０１は、第２の誘電体基板２２において第３の光導波路２０が形成された面において、第１の誘電体基板７２と接合される端部において第２の研磨用部材８２を有する。また、本例において第２の研磨用部材８２は、第２の誘電体基板２２において収容溝７６が形成された領域に対応して、光ファイバ７８を挟み込むための溝を有する。
【００２６】
第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２２は、接合される面を研磨した後に接合されるのが望ましい。本例においては、まず第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２０に、それぞれ第１の研磨用部材８０及び第２の研磨用部材８２を接合する。そして、第１の誘電体基板７２と第２の誘電体基板とが互いに接合される面、及び第１の研磨用部材８０と第２の研磨用部材８２とが互いに接合される面が、所定の平坦度を有するように研磨する。この場合、第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４、並びに第３の光導波路２０に対して、接合面９０がそれぞれ所定の角度を有するように研磨する。
【００２７】
本例において第１の研磨用部材８０及び第２の研磨用部材８２は、第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２２と同一の材料により形成される。そして、第１の誘電体基板７２及び第２の誘電体基板２２は、接合面９０がそれぞれ第１の光導波路７０及び第２の光導波路７４、並びに第３の光導波路２０に対して、約３から７度の角度を有するように研磨される。そして、第１の誘電体基板７２及び第２の誘電基板２２は、例えば紫外線硬化樹脂等の、光を透過する接合部材を用いて接合される。
【００２８】
本実施形態において研磨用部材を用いて誘電体基板を研磨することにより、誘電体基板を接合する接合面と、光導波路が形成された面とが形成する角部を削ることなく接合面を研磨することができる。
【００２９】
受光装置１０２は、光伝搬装置１０１の切り込み３０により伝搬方向が変化した光を受光し、電気信号を生成する受光部の一例であるフォトダイオード１０と、生成された電気信号を伝搬する伝送路４０とを備える。また、本例において受光装置１０２は、伝送路４０を伝搬した電気信号を増幅する増幅回路基板５０を更に備える。
【００３０】
フォトダイオード１０は、図１（ｂ）及び（ｄ）に示すように、第２の誘電体基板２２において第３の光導波路２０が設けられる面に対向する面に設けられる。本例においてフォトダイオード１０は、半田バンプ６０により第２の誘電体基板２２に固定される。
【００３１】
伝送路４０は、フォトダイオード１０により生成された電気信号を伝送する。伝送路４０は、フォトダイオード１０のアノード電極に電気的に接続されたアノード伝送路４４と、フォトダイオード１０のカソード電極に電気的に接続され、アノード伝送路４４を挟んで設けられた複数のカソード伝送路４２とを有する。伝送路４０は、第２の誘電体基板２２を形成する材料の誘電率に応じて、コプレーナ構造やマイクロストリップ構造等により、例えば５０Ωといった予め定められたインピーダンスを有するように形成される。増幅用回路基板５０は、第２の誘電体基板２２において第３の光導波路２０に略平行な面に設けられてよく、伝送路４０を伝送した電気信号を増幅する増幅回路を有する。
【００３２】
光集積回路１００の動作について説明する。
第１の光導波路７０を伝搬した光は、第１の誘電体基板７２と第２の誘電体基板２２との接合面９０を通過し、第３の光導波路２０を伝搬する。そして、第３の光導波路２０を伝搬した光は、第３の光導波路２０の端部において、光路変換部の一例である切り込み３０に形成された第３の光導波路２０の先端面３２により、第２の誘電体基板２２の厚さ方向に光路が変換される。
【００３３】
光路が変換された光は、第２の誘電体基板２２を透過し、フォトダイオード１０に照射される。フォトダイオード１０は、照射された光を検出し、照射された光の強度等に基づく電気信号を生成する。そして伝送路４０は、当該電気信号を伝送し、増幅用回路基板５０に電気信号を供給する。増幅用回路基板５０は、電気信号を増幅して、他の外部装置等に増幅された電気信号を供給する。
【００３４】
図２は、光集積回路１００の他の例を示す。光集積回路１００は、第１の誘電体基板７２の一端において接合された第３の誘電体基板９４と、第３の誘電体基板９４に形成された第４の光導波路９２と、第４の光導波路９２を伝搬する光を発生する発光部の一例である発光素子１１と、発光素子１１において発生した光を第４の光導波路９２に案内する光路変換部の一例である切り込み３１及び先端面３３とを更に備える。第３の誘電体基板９４は、第２の誘電体基板２２と同様に、接合面９１を介して第１の誘電体基板７２と接合されてよい。
【００３５】
切り込み３１は第３の誘電体基板９４に形成される。また、第４の光導波路９２は、第１の光導波路７０と光を受け渡し可能に形成される。つまり、第４の光導波路９２は、第１の光導波路７０に対して、第３の光導波路２０と同様に形成されてよい。また、光集積回路１００は、第３の誘電体基板９４に設けられた光ファイバを更に備えてもよい。この場合、当該光ファイバは、第２の誘電体基板２２に設けられた光ファイバ７８と同様に、第３の誘電体基板９４に設けられてよい。
【００３６】
発光素子１１は、発した光が第３の誘電体基板９４の厚さ方向に進行するように配置される。本例において発光素子１１は、第３の誘電体基板９４において第４の光導波路９２が形成された面の裏面に対向して配置される。具体的には、発光素子１１は、発した光が第３の誘電体基板９４を透過して、光路変換部の一例である先端面３３に照射されるように、半田ボール６０を介して第３の誘電体基板９４に固定される。
【００３７】
また、発光素子１１は、面型発光素子であってもよい。この場合、光集積回路１００は、発光素子１１が発した光を集束するレンズを、発光素子１１と先端面３３との間に備えてもよい。
【００３８】
図３は、光集積回路１００の更に他の例における、切り込み３０の近傍の拡大図を示す。本例においてフォトダイオード１０は、第２の誘電体基板２２において、第３の光導波路２０が形成された光導波路形成面に対向して設けられる。また、フォトダイオード１０は、フォトダイオード１０に設けられた接合用パッド１２と、第２の誘電体基板２２に設けられた接合用パッド２４と、接合用パッド１２及び２４の間に挟んで設けられた半田ボール６０とにより第２の誘電体基板２２に固定される。
【００３９】
接合用パッド１２及び２４は、例えばチタンやクロムと金との積層膜である。第２の誘電体基板２４において接合用パッド２４は、第３の光導波路２０が形成された領域以外の領域に設けられるのが望ましい。
【００４０】
本例において光路変換部の一例である先端面３２は、第３の光導波路２０を伝搬した光が、第２の誘電体基板２２の厚さ方向であって、第２の誘電体基板２２から離れる方向に光路を変換する。先端面３２を形成する切り込み３０は、第２の誘電体基板２２及び第３の光導波路２０が庇形状を有するように形成されるのが好ましい。また、光集積回路１００は、第２の誘電体基板２２における第３の光導波路２０が形成された面において、先端面３２近傍を覆うように設けられた反射防止膜３４を備えてもよい。反射防止膜３４は、光が第３の光導波路２０から外部で放射されるときに、屈折率の不整合により第３の光導波路２０の表面において反射することを防止する反射防止手段の一例である。
【００４１】
第３の光導波路２０を伝搬した光は、反射ミラーとして機能する先端面３２において反射する。本例において先端面３２は、第２の誘電体基板２２において第３光導波路２０が形成された光導波路形成面に対して約４５度に形成されており、先端面３２で反射した光は、光導波路形成面に対して約９０度の角度で光路が変更される。そして反射防止膜３４を通過した光が、フォトダイオード１０の受光面に照射されることにより、照射された光が有する情報を電気信号に変換することができる。
【００４２】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４３】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば光導波路を狭い間隔で配置することができる光集積回路及び光伝搬装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る光集積回路１００を示す。
【図２】  光集積回路１００の他の例を示す。
【図３】  光集積回路１００の他の例における、切り込み３０の近傍の拡大図を示す。
【符号の説明】
１０・・・フォトダイオード、１１・・・発光素子、１２・・・接合用パッド、２０・・・第３の光導波路、２２・・・第２の誘電体基板、２４・・・接合用パッド、３０、３１・・・切り込み、３２、３３・・・先端面、３４・・・反射防止膜、４０・・・伝送路、４２・・・カソード伝送路、４４・・・アノード伝送路、５０・・・増幅回路基板、６０・・・半田ボール、７０・・・第１の光導波路、７２・・・第１の誘電体基板、７４・・・第２の光導波路、７６・・・収容溝、７８・・・光ファイバ、８０・・・第１の研磨用部材、８２・・・第２の研磨用部材、８６・・・コア、８７・・・接着部材、８８・・・クラッド、９０、９１・・・接合面、９２・・・第４の光導波路、９４・・・第３の誘電体基板、１００・・・光集積回路、１０１・・・光伝搬装置、１０２・・・受光装置
【図１】
0003699919.tif 000002
【図２】
0003699919.tif 000003
【図３】
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