(57)【要約】【課題】  光結合効率の向上を図ることができる光結合装置を提供すること。【解決手段】  クラッド層２及びコア層３との接合体からなる光導波路４と、発光素子等の光素子５とを光結合してなる光結合装置において、光素子５に対する光結合面６に、複数の異なる光に対応してコア層３の端面部７が複数個それぞれ形成され、複数個のコア層端面部７に共通に光素子５がそれぞれ配置されていることを特徴とする、光結合装置１。クラッド層２及びコア層３との接合体からなる光導波路４と、発光素子等の光素子５とを光結合してなる光結合装置において、複数の異なる光素子５に対応してコア層３の端面部７が、異なる光結合面６にそれぞれ形成され、これらの光結合面６に存在するコア層端面部７が光導波方向に互いにずれた位置に配置されていることを特徴とする、光結合装置１。【選択図】          図１
2006024625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層及びコア層との接合体からなる光導波路と、光素子とを光結合してなる光結合装置において、
前記光素子に対する光結合面に、複数の異なる光に対応して前記コア層の端面部が複  数個それぞれ形成され、
前記複数個のコア層端面部に共通に前記光素子がそれぞれ配置されている
ことを特徴とする、光結合装置。
【請求項２】
前記コア層端面部が２次元に配列され、これらのコア層端面部が、前記共通の光素子に関して一方向に配列されている、請求項１に記載した光結合装置。
【請求項３】
前記光導波路が支持体に対して凹凸接合によって位置固定され、前記支持体上に固定された前記光素子に対して前記コア層が位置合せされている、請求項１に記載した光結合装置。
【請求項４】
クラッド層及びコア層との接合体からなる光導波路と、光素子とを光結合してなる光結合装置において、
複数の異なる光素子に対応して前記コア層の端面部が、異なる光結合面にそれぞれ形  成され、
これらの光結合面に存在する前記コア層端面部が光導波方向に互いにずれた位置に配  置されている
ことを特徴とする、光結合装置。
【請求項５】
前記コア層端面部が前記光導波方向とは異なる方向に積層されている、請求項４に記載した光結合装置。
【請求項６】
前記コア層端面部が斜面端面に形成されており、この斜面端面による反射を介して前記光導波路と前記光素子との光結合が行われる、請求項４に記載した光結合装置。
【請求項７】
前記光導波路が支持体に対して凹凸接合によって位置固定され、前記支持体上に固定された前記光素子に対して前記コア層が位置合せされている、請求項４に記載した光結合装置。
【請求項８】
前記支持体に凹部が形成され、この凹部内の所定位置に前記光素子が固定されている、請求項７に記載した光結合装置。
【請求項９】
前記支持体に段部が複数個形成され、これらの段部に前記光素子がそれぞれ配置されており、前記コア層端面部から前記光素子までの距離が同等となるように構成されている、請求項７に記載した光結合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信、ディスプレイ等に好適な光結合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、比較的短距離間の情報伝達は、主に電気信号により行われてきたが、集積回路の性能を更に向上させるためには、信号の高速化や信号配線の高密度化が必要となる。しかし、電気信号配線においては、配線の時定数による信号遅延や、ノイズ発生等の問題から、電気信号の高速化や電気信号配線の高密度化が困難である。
【０００３】
こうした問題を解決する光配線（光インターコネクション）が注目されている。光配線は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能であり、例えばチップ間のような短距離間の信号の伝送には、チップが搭載されている基板上に光導波路を形成し、信号変調されたレーザ光等の伝送路とした光伝送・通信システムを構築することができる。
【０００４】
例えば、図１１に示すように、光導波路５０はクラッド層５１とコア層５２との接合体からなり、コア層５２は並列に複数個配置されている。そして、レーザやＬＥＤ（light-emitting diode：発光ダイオード）等の発光素子（図示省略）が、コア層５２の光入射端面５３にそれぞれ対応した位置に配置される。
【０００５】
一方、図１２に示すように、クラッド層５１とコア層５２とからなる接合体が、複数個積層されてなる光導波路５０’が提案されている（例えば、後記の特許文献１参照。）。また、この光導波路５０’の光入射側の端面５４は４５°ミラー面に形成されており、各コア層５２の光入射端面５３の中心線の直下に発光素子５６がそれぞれ配置されている。この場合、発光素子５６からコア層５２の光入射端面５３に入射した光が、光入射端面５３で反射され、コア層５２の内部へ導かれる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１８５７５２号公報（３頁４欄２７行目〜５頁７欄２８行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示すような従来例による光伝送結合技術では、光源として用いられるレーザ光やＬＥＤ（light-emitting diode：発光ダイオード）光の発光域５５が広がったビーム形状となるため、光損失が大きく、光結合効率が低い。また、互いに隣接する光源５５のクロストークを避けるため、コア層５２の高密度集積化が困難であり、多チャネル化が難しい。
【０００８】
一方、図１２に示すような従来例による光伝送結合技術では、クラッド層５１とコア層５２とからなる接合体を積層することにより、コア層５２の高密度集積化、即ち多チャネル化が可能となるが、図示するように、発光素子５６からの発光光５７が対応するコア層５２に到達するまでに、他のクラッド層及びコア層を透過する必要がある。これにより、発光光５７が目的とするコア層５２に到達するまでに他のクラッド層及びコア層に吸光され、光量が低下し、光結合効率が低下する。また、光導波路５０’の高さ方向における、互いに隣接するコア層５２の光入射端面５３がクラッド層５１を介して連なっているため、クロストークが発生し易く、更に光結合効率が低下する。
【０００９】
本発明は、上述したような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光結合効率の向上を図ることができる光結合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
即ち、本発明は、クラッド層及びコア層との接合体からなる光導波路と、光素子とを光結合してなる光結合装置において、
前記光素子に対する光結合面に、複数の異なる光に対応して前記コア層の端面部が複  数個それぞれ形成され、
前記複数個のコア層端面部に共通に前記光素子がそれぞれ配置されている
ことを特徴とする、光結合装置に係るものである（以下、本発明の第１の光結合装置と称することがある。）。
【００１１】
また、クラッド層及びコア層との接合体からなる光導波路と、光素子とを光結合してなる光結合装置において、
複数の異なる光素子に対応して前記コア層の端面部が、異なる光結合面にそれぞれ形  成され、
これらの光結合面に存在する前記コア層端面部が光導波方向に互いにずれた位置に配  置されている
ことを特徴とする、光結合装置に係るものである（以下、本発明の第２の光結合装置と称することがある。）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の光結合装置によれば、前記光素子に対する光結合面に、複数の異なる光に対応して前記コア層の端面部が複数個それぞれ形成され、前記複数個のコア層端面部に共通に前記光素子がそれぞれ配置されているので、前記コア層への入射光又は前記コア層からの出射光が広がったビーム形状であっても、図１１に示すような従来例による光結合装置と比べて光損失が低減され、光結合効率の向上を図ることができる。
【００１３】
一方、本発明の第２の光結合装置によれば、複数の異なる前記光素子に対応して前記コア層の端面部が、異なる光結合面にそれぞれ形成され、これらの光結合面に存在する前記コア層端面部が光導波方向に互いにずれた位置に配置されているので、図１２の従来例による光結合装置に比べ、前記コア層への入射光又は前記コア層からの出射光の光量が低下するのを効果的に防ぐことができ、また、クロストークを大幅に低減することができ、光結合効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の第１の光結合装置において、前記コア層端面部が２次元に配列され、これらのコア層端面部が、前記共通の光素子（例えば、発光素子又は受光素子）に関して一方向に配列されていることが望ましい。これにより、前記コア層の高密度集積化を行っても、従来例による光結合装置のような光のクロストークが生じ難く、多チャネル化を実現することができる。
【００１５】
また、前記光導波路が支持体に対して凹凸接合によって位置固定され、前記支持体上に固定された前記光素子に対して前記コア層が位置合せされていることが好ましい。これにより、前記光導波路は、セルフアレンジメントで前記支持体の所定の位置に正しく位置固定され、前記支持体を介して前記光素子と正確に位置合せされる。このため、マーカなどを用いる位置合せに比べ大幅に手間が軽減され、生産性が向上し、光結合装置の低コスト化が実現される。
【００１６】
本発明に基づく第１の光結合装置によれば、前記光素子に対する光結合面に、複数の異なる光に対応して前記コア層の端面部が複数個それぞれ形成され、前記複数個のコア層端面部に共通に前記光素子がそれぞれ配置されているので、前記コア層への入射光又は前記コア層からの出射光が広がったビーム形状であっても、上記した図１１の従来例による光結合装置と比べて光損失が低減され、光結合効率の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明の第２の光結合装置において、前記コア層端面部が前記光導波方向とは異なる方向に積層されていることが望ましい。これにより、前記コア層の高密度集積化を行っても、従来例による光結合装置のような光のクロストークが生じ難く、多チャネル化を実現することができる。
【００１８】
また、前記コア層端面部が約４５度に傾斜した斜面端面に形成されており、この斜面端面による反射を介して前記光導波路と前記光素子（例えば、発光素子又は受光素子）との光結合が行われることが望ましい。前記斜面端面の中心線の直下に前記光素子の発光又は受光部が配置されているのが、前記光導波路と前記光素子とが適正に光結合されている状態である。このとき、前記光素子が発光素子であれば、発光素子の発光部から前記斜面端面に入射した光が、前記斜面端面で反射され、前記コア層の内部へ導かれる。また、前記光素子が受光素子である場合には、前記コア層の内部を伝搬してきた光が、前記斜面端面で反射され、受光素子の受光部へと導かれる。このように、前記斜面端面による反射を利用すると、上面に発光部をもつ、後述する垂直共振器型面発光レーザなどの安価な発光素子（発光領域の大きさは、例えば１０μｍ）を用いることができる利点がある。
【００１９】
さらに、前記光導波路が支持体に対して凹凸接合によって位置固定され、前記支持体上に固定された前記光素子に対して前記コア層が位置合せされていることが好ましい。これにより、前記光導波路は、セルフアレンジメントで前記支持体の所定の位置に正しく位置固定され、前記支持体を介して前記光素子と正確に位置合せされる。このため、マーカなどを用いる位置合せに比べ大幅に手間が軽減され、生産性が向上し、光結合装置の低コスト化が実現される。
【００２０】
また、前記支持体に凹部が形成され、この凹部内の所定位置に前記光素子が固定されていることが好ましい。或いは、前記支持体に段部が複数個形成され、これらの段部に前記光素子がそれぞれ配置されており、前記コア層端面部から前記光素子までの距離が同等となるように構成されていてもよい。
【００２１】
本発明に基づく第２の光結合装置によれば、複数の異なる前記光素子に対応して前記コア層の端面部が、異なる光結合面にそれぞれ形成され、これらの光結合面に存在する前記コア層端面部が光導波方向に互いにずれた位置に配置されているので、図１２の従来例による光結合装置に比べ、前記コア層への入射光又は前記コア層からの出射光の光量が低下するのを効果的に防ぐことができ、また、クロストークを大幅に低減することができ、光結合効率の向上を図ることができる。
【００２２】
本発明に基づく光結合装置において、前記発光素子としては、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））等の面発光レーザが好適に用いられる。このＶＣＳＥＬの構造は、例えば特開２００３−２９８１８０２号公報に示されるように、基板上に、下部反射層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層が順次積層されたものである。
【００２３】
このＶＣＳＥＬは、光が共振する方向が基板面に対して垂直であり、光インターコネクションを始め通信用光源として、またその他の様々なアプリケーションデバイスとして注目されている。また、このＶＣＳＥＬの利点としては、その構造から１波長程度の超短共振器を供えているために、発振するレーザ光内に存在できる波長が基本波のみとなる。従って、分布帰還型レーザ等の端面発光レーザよりも単一縦モードを安定的に維持することが容易である。さらに、ＦＦＰ（Far Field Pattern）が等方で狭い値を得ることが可能であり、相対強度雑音も低いことなど、分布帰還型レーザ等よりも本質的に光通信等に適したレーザ素子として注目されている。
【００２４】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００２５】
第１の実施の形態
本実施の形態は、前記クラッド層及び前記コア層との接合体からなる前記光導波路と、前記光素子とを光結合してなる光結合装置において、前記光素子に対する光結合面に、複数の異なる光に対応して前記コア層の端面部が複数個それぞれ形成され、前記複数個のコア層端面部に共通に前記光素子がそれぞれ配置されていることを特徴とする、本発明に基づく第１の光結合装置である。
【００２６】
図１（ａ）は、本実施の形態による光結合装置の光導波路の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、本実施の形態による光結合装置の概略断面図であり、図１（ａ）のＸ−Ｘ’線概略断面図を含む。
【００２７】
図１に示すように、光結合装置１は、クラッド層２（２ａ及び２ｂ）及びコア層３との接合体からなる光導波路４と、前記光素子としての発光素子（例えばＬＥＤ）５とを光結合してなる光結合装置である。そして、発光素子（例えばＬＥＤ）５に対する光結合面６に、複数の異なる光（赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ））に対応してコア層３の端面部７が複数個それぞれ形成され、複数個のコア層端面部７に共通に発光素子５がそれぞれ配置されている。
【００２８】
また、コア層端面部７が２次元に配列され、これらのコア層端面部７が、共通の発光素子５に関して一方向に配列されていることが望ましい。これにより、コア層３の高密度集積化を行っても、発光素子５からの入力光８のクロストークが生じ難く、多チャネル化を実現することができる。
【００２９】
また、光導波路４が支持体９に対して凹凸接合によって位置固定され、電極パッド１４を介して支持体９上に固定された発光素子５に対してコア層３が位置合せされていることが好ましい。これにより、光導波路４は、セルフアレンジメントで支持体９の所定の位置に正しく位置固定され、支持体９を介して発光素子５と正確に位置合せされる。このため、マーカなどを用いる位置合せに比べ大幅に手間が軽減され、生産性が向上し、光結合装置１の低コスト化が実現される。
【００３０】
具体的には、光導波路４のクラッド層２ａに前記凹凸接合のための凸部１０が形成され、かつ支持体９に凸部１０に対応した凹部１１が形成されているのがよい。このようにすると、基板を持たない薄型の構造を保ったまま、光導波路４を支持体９に前記凹凸接合によって容易に位置固定することができる。
【００３１】
なお、図示省略したが、各コア層３の出射端面部１３にそれぞれ、光ファイバーを結合し、光導波路４からの出力光１２をこの光ファイバーに入力してもよく、或いは、コア層３の出射端面部１３にそれぞれ対応して受光素子（例えばフォトダイオード）を配置し、光導波路４からの出力光１２を前記受光素子に入力させることも勿論可能である。
【００３２】
支持体９としては、例えば、結晶方位（１００）の単結晶シリコンウエハを用いる。この場合、０．０５Ωｃｍ以下の低抵抗シリコン基板を用いれば、基板全体を電気的なグラウンド（接地電極）にすることが可能となり、信号ラインへの雑音を低減でき、高周波動作が可能となる。また、支持体９としての前記シリコン基板には熱酸化膜１５を予め形成しておく。
【００３３】
電極パッド１４は、例えば、下からチタン／白金／金の３層構造で、厚さは０．６〜１μｍ弱である。この構造では、金層が導電材として用いられ、チタン層は支持体９との密着性を高めるために用いられ、白金層はアニール時の拡散ストップ層として用いられている。
【００３４】
本発明に基づく第１の光結合装置１によれば、前記光素子としての発光素子５に対する光結合面６に、複数の異なる光に対応してコア層３の端面部７が複数個それぞれ形成され、複数個のコア層端面部７に共通に発光素子５がそれぞれ配置されているので、コア層３への入射光８が広がったビーム形状であっても、上記した図１１の従来例による光結合装置と比べて光損失が低減され、光結合効率の向上を図ることができる。
【００３５】
ここで、図２（ａ）に示すように、コア層３が光入射側端面部７から光出射側端面部１３にかけて直線状に形成されていてもよく、或いは、図２（ｂ）に示すように、コア層３が、光入射側端面部７の周辺域又は光出射側端面部１３の周辺域において、分岐状に形成されていてもよい（以下、他の実施の形態でも同様。）。光入射側端面部７の周辺域においてコア層３が分岐状に形成されている場合、各コア層光入射側端面部７にて入力光８を各コア層３の内部にそれぞれ導き、これを光出射側端面部１３にて効果的に合波することができる。また、光出射側端面部１３の周辺域において、コア層３が分岐状に形成されている場合、コア層３によって導波された光を光出射側端面部１３にて効果的に分波することができる。
【００３６】
以下に、図１に示すような、本発明に基づく第１の光結合装置１の製造方法の一例を図３〜図５を参照して説明する。
【００３７】
まず、図３（ａ）に示すように、低抵抗のシリコンウエハ（結晶方位１００）からなる支持体９の表面に熱酸化膜１５を形成し、更にこの熱酸化膜１５上に、所定の部分が開口するようにフォトレジスト１６をパターニングする。そして、フッ素系ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、フォトレジスト１６の開口部分の熱酸化膜１５を除去し、マスクとして用いたフォトレジスト１６を酸素プラズマによるアッシングによって除去する。
【００３８】
次に、図３（ｂ）に示すように、７０℃のＫＯＨ水溶液（濃度２０質量％）中で、シリコンの異方性エッチングを行い、凹部１１を作製する。
【００３９】
次に、図３（ｃ）に示すように、前記光素子を実装する所定の位置に電極パッド１４を形成する。電極パッド１４はチタン／白金／金の３層構造とし、蒸着法によって各金属層を形成することができ、またフォトレジストを用いたリフトオフ工程により電極パターンを形成することができる。なお、各金属層の形成方法としては、他にもメッキやスパッタなどが挙げられる。また、電極パターンの形成方法は、金属層を全面に形成した後、エッチングによって所定のパターンに形成してもよい。
【００４０】
次に、図示省略したが、熱酸化膜１５付きのシリコン基板１７の所定の位置に、図３（ａ）〜（ｂ）と同様の方法によって凹部１１’を形成する。この凹部１１’は、図３（ａ）〜（ｂ）の工程で支持体９上に形成した凹部１１に対応する形状である。
【００４１】
次に、図４（ｄ）に示すように、シリコン基板１７の凹部１１’を含む全面に、スピンコートによって高分子有機材料を塗布し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、クラッド層２ａを形成する。
【００４２】
次に、図４（ｅ）に示すように、クラッド層２ａ上に、クラッド層２ａよりも屈折率の高い高分子有機材料を塗付し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、コア層３を形成する。コア層３の形成の際には、マスクによって紫外線照射領域を制限したり、全面にコア材を塗布した後、フォトレジストによってパターン形成を行い、ＲＩＥによって不要部分のコア材を取り除いたりして、コア層３を所望の光回路パターンに形成することができる。
【００４３】
次に、図４（ｆ）に示すように、コア層３上に、クラッド層２ａと同じ高分子有機材料を塗布し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、クラッド層２ｂを形成する。
【００４４】
次に、図４（ｇ）に示すように、別途作製したクラッド層２ａ、２ｂ及びコア層３からなる接合体１８を、図４（ｆ）で形成したクラッド層２ｂ上に積層する。さらに、図４（ｈ）に示すように、更に別途作製した接合体１８’を、図４（ｇ）で積層した接合体１８上に積層する。
【００４５】
そして、図５（ｉ）に示すように、クラッド層２ａ、２ｂに挟持されたコア層３が複数個積層されてなる光導波路４を、シリコン基板１７から剥離する。
【００４６】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）で作製した支持体９上に、上記のようにして作製した光導波路４を凹凸接合によって位置固定する。そして、支持体９の電極パッド１４上に発光素子５を接続固定する。以上のようにして、本発明に基づく第１の光結合装置１を製造することができる。
【００４７】
なお、支持体９、及び光導波路４を作製するための基板１７として結晶方位（１００）の低抵抗シリコン基板を用い、異方性エッチングを利用して高精度に位置決めして凹部１１、１１’を形成する例を挙げて説明したが、シリコンの異方性エッチングによる方法以外にも、高精度ダイシング加工等によって基板（この場合はシリコンに限らない。）を加工することにより、上記と同様の凹部１１、１１’を形成することも可能である。
【００４８】
また、光導波路４のクラッド層２ａに凸部１０を形成する例を挙げて説明したが、クラッド層２ａに凹部を形成し、これに対応する凸部を前記支持体に形成し、前記光導波路と前記支持体とを前記凹凸接合によって位置固定することも勿論可能である。
【００４９】
第２の実施の形態
本実施の形態は、前記クラッド層及び前記コア層との接合体からなる前記光導波路と、前記光素子とを光結合してなる光結合装置において、前記複数の異なる光素子に対応して前記コア層の端面部が、異なる光結合面にそれぞれ形成され、これらの光結合面に存在する前記コア層端面部が光導波方向に互いにずれた位置に配置されていることを特徴とする、本発明に基づく第２の光結合装置である。
【００５０】
図６（ａ）は、本実施の形態による光結合装置の概略断面図であり、図６（ｂ）は、光結合装置の概略斜視図であり、図６（ｃ）は、前記光導波路の光出射側端面部に接続固定される光ファイバーの概略斜視図である。
【００５１】
図６に示すように、光結合装置１は、クラッド層２ａ、２ｂ及びコア層３との接合体からなる光導波路４と、前記光素子としての発光素子５とを光結合してなる光結合装置である。そして、複数の異なる発光素子５に対応してコア層３の端面部７が、異なる光結合面６にそれぞれ形成され、これらの光結合面６に存在するコア層端面部７が光導波方向に互いにずれた位置に配置されている。
【００５２】
また、コア層端面部７が前記光導波方向とは異なる方向に、接着剤層２２を介して積層されていることが望ましい。これにより、コア層３の高密度集積化を行っても、従来例による光結合装置のような光のクロストークが生じ難く、多チャネル化を実現することができる。
【００５３】
また、コア層端面部７が約４５度に傾斜した斜面端面に形成されており、この斜面端面による反射を介して光導波路４と発光素子５との光結合が行われることが望ましい。前記斜面端面の中心線の直下に発光素子５が配置されているのが、光導波路４と発光素子５とが適正に光結合されている状態である。このとき、発光素子５の発光部から前記斜面端面に入射した光が、前記斜面端面で反射され、コア層３の内部へ導かれる。このように、前記斜面端面による反射を利用すると、上面に発光部をもつ垂直共振器型面発光レーザなどの安価な発光素子（発光領域の大きさは、例えば１０μｍ）を用いることができる利点がある。
【００５４】
また、光導波路４が支持体９に対して凹凸接合によって位置固定され、支持体９上に電極パッド１４を介して固定された発光素子５に対してコア層３が位置合せされていることが好ましい。これにより、光導波路４は、セルフアレンジメントで支持体９の所定の位置に正しく位置固定され、支持体９を介して発光素子５と正確に位置合せされる。このため、マーカなどを用いる位置合せに比べ大幅に手間が軽減され、生産性が向上し、光結合装置１の低コスト化が実現される。
【００５５】
具体的には、光導波路４のクラッド層２ａに前記凹凸接合のための凸部１０が形成され、かつ支持体９に凸部１０に対応した凹部１１が形成されているのがよい。このようにすると、基板を持たない薄型の構造を保ったまま、光導波路４を支持体９に前記凹凸接合によって容易に位置固定することができる。
【００５６】
また、支持体９に凹部１１”が形成され、この凹部１１”内の所定位置に、電極パッド１４を介して発光素子５が固定されていることが好ましい。
【００５７】
なお、各コア層３の光出射側端面部にはそれぞれ、光ファイバー固定手段１９を介して光ファイバー２０が結合されており、光導波路４からの出力光が光ファイバー２０に入力される。但し、コア層３の光出射側端面部にそれぞれ対応して受光素子（例えばフォトダイオード）を配置し、光導波路４からの出力光を前記受光素子に入力させることも勿論可能である（図示省略）。
【００５８】
支持体９としては、例えば、結晶方位（１００）の単結晶シリコンウエハを用いる。この場合、０．０５Ωｃｍ以下の低抵抗シリコン基板を用いれば、基板全体を電気的なグラウンド（接地電極）にすることが可能となり、信号ラインへの雑音を低減でき、高周波動作が可能となる。
【００５９】
電極パッド１４は、例えば、下からチタン／白金／金の３層構造で、厚さは０．６〜１μｍ弱である。この構造では、金層が導電材として用いられ、チタン層は支持体９との密着性を高めるために用いられ、白金層はアニール時の拡散ストップ層として用いられている。
【００６０】
発光素子５としては、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser））等の面発光レーザが好適に用いられる。このＶＣＳＥＬの構造は、例えば特開２００３−２９８１８０２号公報に示されるように、基板上に、下部反射層、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層が順次積層されたものである。
【００６１】
このＶＣＳＥＬは、光が共振する方向が基板面に対して垂直であり、光インターコネクションを始め通信用光源として、またその他の様々なアプリケーションデバイスとして注目されている。また、このＶＣＳＥＬの利点としては、その構造から１波長程度の超短共振器を供えているために、発振するレーザ光内に存在できる波長が基本波のみとなる。従って、分布帰還型レーザ等の端面発光レーザよりも単一縦モードを安定的に維持することが容易である。さらに、ＦＦＰ（Far Field Pattern）が等方で狭い値を得ることが可能であり、相対強度雑音も低いことなど、分布帰還型レーザ等よりも本質的に光通信等に適したレーザ素子として注目されている。
【００６２】
本発明に基づく第２の光結合装置によれば、複数の異なる発光素子５に対応してコア層３の端面部７が、異なる光結合面６にそれぞれ形成され、これらの光結合面６に存在するコア層端面部７が光導波方向に互いにずれた位置に配置されているので、図１２の従来例による光結合装置に比べ、コア層３への入射光の光量が低下するのを効果的に防ぐことができ、また、クロストークを大幅に低減することができ、光結合効率の向上を図ることができる。
【００６３】
以下に、図６に示すような、本発明に基づく第２の光結合装置１の製造方法の一例を図７〜図９を参照して説明する。
【００６４】
まず、図７（ａ）に示すように、低抵抗のシリコンウエハ（結晶方位１００）からなる支持体９の表面に熱酸化膜１５を形成し、更にこの熱酸化膜１５上に、所定の部分が開口するようにフォトレジスト１６をパターニングする。そして、フッ素系ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により、フォトレジスト１６の開口部分の熱酸化膜１５を除去し、マスクとして用いたフォトレジスト１６を酸素プラズマによるアッシングによって除去する。
【００６５】
次に、図７（ｂ）に示すように、７０℃のＫＯＨ水溶液（濃度２０質量％）中で、シリコンの異方性エッチングを行い、凹部１１及び１１”を作製する。
【００６６】
次に、図７（ｃ）に示すように、支持体９の凹部１１”における、前記光素子を実装する所定の位置に電極パッド１４を形成する。電極パッド１４はチタン／白金／金の３層構造とし、蒸着法によって各金属層を形成することができ、またフォトレジストを用いたリフトオフ工程により電極パターンを形成することができる。なお、各金属層の形成方法としては、他にもメッキやスパッタなどが挙げられる。また、電極パターンの形成方法は、金属層を全面に形成した後、エッチングによって所定のパターンに形成してもよい。
【００６７】
次に、図７（ｄ）に示すように、上記のようにして作製した電極パッド１４上に、前記光素子としての発光素子５を接続固定する。
【００６８】
次に、図示省略したが、熱酸化膜１５付きのシリコン基板１７の所定の位置に、図７（ａ）〜（ｂ）と同様の方法によって凹部１１’を形成する。この凹部１１’は、図７（ａ）〜（ｂ）の工程で支持体９上に形成した凹部１１に対応する形状である。
【００６９】
次に、図８（ｅ）に示すように、シリコン基板１７の凹部１１’を含む全面に、スピンコートによって高分子有機材料を塗布し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、クラッド層２ａを形成する。
【００７０】
次に、図８（ｆ）に示すように、クラッド層２ａ上に、クラッド層２ａよりも屈折率の高い高分子有機材料を塗付し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、コア層３を形成する。コア層３の形成の際には、マスクによって紫外線照射領域を制限したり、全面にコア材を塗布した後、フォトレジストによってパターン形成を行い、ＲＩＥによって不要部分のコア材を取り除いたりして、コア層３を所望の光回路パターンに形成することができる。
【００７１】
次に、図８（ｇ）に示すように、コア層３上に、クラッド層２ａと同じ高分子有機材料を塗布し、これを紫外線照射や加熱により硬化させ、クラッド層２ｂを形成する。
【００７２】
次に、図８（ｈ）に示すように、ダイシングによって、クラッド層２ａ、２ｂ及びコア層３からなる接合体１８ａの端面部を、約４５度に傾斜した斜面端面に形成する。そして、図８（ｉ）に示すように、接合体１８ａをシリコン基板１７から剥離する。
【００７３】
次に、図９（ｊ）に示すように、クラッド層２ａ、２ｂ及びコア層３とからなる接合体１８ｂを別途作製する。そして、図９（ｋ）に示すように、この接合体１８ｂを、図８（ｉ）で作製した接合体１８ａのクラッド層２ｂ上に積層する。このとき、複数の異なる発光素子５に対応してコア層３の端面部７を、異なる光結合面６にそれぞれ形成し、これらの光結合面６に存在するコア層端面部６を光導波方向に互いにずれた位置に配置する。
【００７４】
さらに、図９（ｌ）に示すように、更に別途作製した接合体１８ｃを、図９（ｋ）で積層した接合体１８ｂ上に積層する。このとき、図９（ｋ）と同様にして、複数の異なる発光素子５に対応してコア層３の端面部７を、異なる光結合面６にそれぞれ形成し、これらの光結合面６に存在するコア層端面部７を光導波方向に互いにずれた位置に配置する。以上のようにして、光導波路４を作製することができる。
【００７５】
そして、図７（ａ）〜（ｄ）で作製した支持体９上に、上記のようにして作製した光導波路４を前記凹凸接合によって位置固定する。以上のようにして、本発明に基づく第２の光結合装置１を製造することができる。
【００７６】
ここで、本発明の第２の光結合装置は、図１０に示すように、支持体９に段部２１が複数個形成され、これらの段部２１に前記光素子としての発光素子５がそれぞれ、電極パッド１４を介して配置されており、コア層端面部７から発光素子５までの距離が同等となるように構成されていてもよい。
【００７７】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明の光結合装置は、電子機器間、電子機器内のボード間又はボード内のチップ間など、種々の個所に適用可能な光配線において好適に用いられ、フレキシブルな光伝送・通信システムの構築に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による、本発明に基づく第１の光結合装置の概略図である。
【図２】同、光導波路のコア層の形状を示す模式図である。
【図３】同、本発明に基づく第１の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図４】同、本発明に基づく第１の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図５】同、本発明に基づく第１の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態による、本発明に基づく第２の光結合装置の概略図である。
【図７】同、本発明に基づく第２の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図８】同、本発明に基づく第２の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図９】同、本発明に基づく第２の光結合装置の製造方法の一例を工程順に示す概略断面図である。
【図１０】同、本発明に基づく第２の光結合装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１１】従来例による、光導波路の模式図である。
【図１２】同、光結合装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１…光結合装置、２、２ａ、２ｂ…クラッド層、３…コア層、４…光導波路、
５…発光素子、６…光結合面、７…コア層端面部、８…入力光、９…支持体、
１０…凸部、１１、１１’、１１”…凹部、１２…出力光、１３…コア層出射側端面部、
１４…電極パッド、１５…熱酸化膜、１６…フォトレジスト、１７…シリコン基板、
１８、１８’、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…接合体、１９…光ファイバー固定手段、
２０…光ファイバー、２１…段部、２２…接着剤層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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