(57)【要約】【課題】本発明は、対向ミラー構成を必要としないことにより、斜め蒸着プロセスを２回行うことなく、且つ、ＬＤやＰＤのモジュールサイズに合わせて不必要に回路長を長くすることがなく、且つ、電子回路のノイズ対策の点で実装性に優れた光反射回路を安価に提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る光反射回路は、光反射回路の上部溝に設置されたミラーを透明体の斜面に形成されている反射膜とし、当該反射膜の直下に位置する基板を透明とするか、又は下部溝を設けることで、光反射回路の下面からも導波光を入出射できるようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
2008040261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な基板と、
前記基板の上面に順に積層された下部クラッド層及び上部クラッド層と、
前記下部クラッド層と前記上部クラッド層とで挟まれ、導波光を伝搬するコアと、
前記上部クラッド層の上面から前記下部クラッド層に達する深さを有し、前記コアに交差する位置に設置されている上部溝と、
前記上部溝に現れる２つの前記コアの端部の間に配置され、前記一方のコアの端部から出射される導波光を前記上部溝の上方に反射し、前記他方のコアの端部から出射される導波光を前記基板に向けて反射する反射膜と、を備えることを特徴とする光反射回路。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上面に順に積層された下部クラッド層及び上部クラッド層と、
前記下部クラッド層と前記上部クラッド層とで挟まれ、導波光を伝搬するコアと、
前記上部クラッド層の上面から前記下部クラッド層に達する深さを有し、前記コアに交差する位置に設置されている上部溝と、
前記上部溝の直下の前記基板を前記基板の下面から貫通し、前記下部クラッド層に設置されている前記上部溝の手前までに達する深さを有する下部溝と、
前記上部溝に現れる２つの前記コアの端部の間に配置され、前記一方のコアの端部から出射される導波光を前記上部溝の上方に反射し、前記他方のコアの端部から出射される導波光を前記下部溝に向けて反射する反射膜と、を備えることを特徴とする光反射回路。
【請求項３】
前記上部溝は、前記コアの光軸と直交する上部側面を有し、
前記上部側面に、前記上部側面に対して４５°傾斜している４５°斜面を有し、かつ、前記上部溝の底面及び前記上部側面と密着する透明体が設けられており、
前記反射膜は、前記透明体の前記４５°斜面の表面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光反射回路。
【請求項４】
前記透明体は、前記導波光に対して透明なエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項３に記載の光反射回路。
【請求項５】
前記下部溝を満たす透明充填材と、
前記透明充填材によって前記下部溝の下部に固定されている球レンズと、をさらに備え、
前記基板は、（１００）シリコン単結晶基板であり、
前記下部溝に、＜１１０＞方向及びそれと等価な方向を辺とする正方形開口と、（１１１）面を側壁とする位置合わせ用Ｖ溝とが設けられており、
前記球レンズは、前記Ｖ溝に嵌合設置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光反射回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光情報処理の分野で用いられる光回路の内で、特に光導波路のコアを伝播する光信号を回路面に垂直に取り出したり逆に回路面に垂直な伝搬方向の光をコア内に導入したりする垂直光路変換ミラーを備える光反射回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光反射回路は、図１４に示すような断面のものであった（例えば、特許文献１参照。）。基板８１上に形成された光反射回路中の左側コア８２の端部に矩形断面の溝８３が設けられている。この溝８３に現れているコア端対向部には、液状硬化樹脂で成る透明体８４が設置されており、その表面には反射膜８５がコーティングされている。さらに反射膜８５への塵埃の混入を防止するために、溝８３に現れているコア８２の端と反射膜８５の間は保護樹脂８６で埋められている。さらに、保護樹脂８６の上に透明保護板８７が被せられている。このような構造でコア８２と図１４の上方との垂直光路変換機能が実現されていた。
【０００３】
これをデバイスに適用した従来例が図１５、図１６である。ここでは光アクセスシステムに適用されるトライプレクサの例を述べる。トライプレクサは、光加入者システムの光電変換端末として用いられる。トライプレクサは、図１６に示すように、１．３μｍ発光ＬＤ１６が波長１．３μｍの光を発光し、１．４９μｍ受光ＰＤ１８又は１．５５μｍ受光ＰＤ１７が光を受光する機能を有する。この場合、光反射回路は、図１５に示すような回路構成となっている。すなわち光反射回路はマッハツェンダー型１．３／１．４９、１．５５μｍ波長分離回路８８と、波長分離回路８８の長波長側に接続されたフィルタ挿入型１．４９／１．５５μｍ波長分離回路８９とから成っている。
【０００４】
ＬＤ（半導体レーザ）からの１．３μｍ光は、右側４５°のミラー１１ｂに垂直に入射し、光反射回路中を右方へ伝搬して出力光となる。一方右端の入出力端から入射した１．４９、１．５５μｍ光は光分離回路８８を通過して回路左側のフィルタ挿入型１．４９／１．５５μｍ光分離回路８９に入射する。１．４９μｍ光は光分離回路８９で透過され、回路の左端から出射される。一方１．５５μｍ光は光分離回路８９で反射され、左側４５°ミラー１１ａから回路に垂直に上方に出射される。この回路に受発光素子であるＬＤやＰＤ（フォトダイオード）を実装した形態が図１６である。
【特許文献１】特許３４０５０６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、このような従来型のトライプレクサでは以下のような問題があった。まず、ミラー１１ａとミラー１１ｂの向きが互いに反対向きであることである。ミラー１１ａとミラー１１ｂの反射膜（図１４の符号８５）は特許３４０５０６５号に示す斜め蒸着法による液状硬化樹脂の濡れ性制御によって形成されるが、斜め蒸着プロセスを２回行う必要があり手間がかかる点である。もう一つの問題は、図１６をみれば判るように、１．３μｍ発光ＬＤ１６と１．５５μｍ受光ＰＤ１７のモジュールサイズに合わせて回路長を長くする必要がある点である。この二つの問題点によって光反射回路の価格が高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
さらに、１．３μｍ発光ＬＤ１６と１．５５μｍ受光ＰＤ１７を並べて配置する構成となっているため、これらに直近して配置する必要がある駆動電子回路１２が隣接してしまい、高速、広ダイナミックレンジ光バースト伝送のような高い機能が要求される際に、駆動電子回路１２の間に十分な電気的アイソレーションが確保できないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みて、対向ミラー構成を必要とせず、且つ、電子回路のノイズ対策の点で実装性に優れた光反射回路を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を実現するため、本発明に係る光反射回路は、光反射回路の上部に反射させるミラーを透明体の斜面に形成されている反射膜とし、当該反射膜の直下に位置する基板を透明とするか、又は基板を貫通する溝を設けることで、光反射回路の下面からも導波光を入出射できるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
具体的には、本発明に係る光反射回路は、透明な基板と、前記基板の上面に順に積層された下部クラッド層及び上部クラッド層と、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層とで挟まれ、導波光を伝搬するコアと、前記上部クラッド層の上面から前記下部クラッド層に達する深さを有し、前記コアに交差する位置に設置されている上部溝と、前記上部溝に現れる２つの前記コアの端部の間に配置され、前記一方のコアの端部から出射される導波光を前記上部溝の上方に反射し、前記他方のコアの端部から出射される導波光を前記基板に向けて反射する反射膜と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
反射膜が上部溝及び透明基板に導波光を反射するので、光反射回路の上下両面に受光素子を設置することが可能となる。これにより光反射回路の回路面積が半分にでき、小型化できる。また、受光素子と発光素子を基板の反射側に設置できるため、駆動電子回路のノイズを減少させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る光反射回路は、基板と、前記基板の上面に順に積層された下部クラッド層及び上部クラッド層と、前記下部クラッド層と前記上部クラッド層とで挟まれ、導波光を伝搬するコアと、前記上部クラッド層の上面から前記下部クラッド層に達する深さを有し、前記コアに交差する位置に設置されている上部溝と、前記上部溝の直下の前記基板を前記基板の下面から貫通し、前記下部クラッド層に設置されている前記上部溝の手前までに達する深さを有する下部溝と、前記上部溝に現れる２つの前記コアの端部の間に配置され、前記一方のコアの端部から出射される導波光を前記上部溝の上方に反射し、前記他方のコアの端部から出射される導波光を前記下部溝に向けて反射する反射膜と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
反射膜が上部溝及び下部溝に導波光を反射するので、光反射回路の上下両面に受光素子を設置することが可能となる。ここで、基板を貫通する下部溝を設けているので、透明でない基板や高屈折率の基板を用いる場合であっても、光反射回路の回路面積が半分にでき、小型化できる。また、受光素子と発光素子を基板の反射側に設置できるため、駆動電子回路のノイズを減少させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る光反射回路では、前記上部溝は、前記コアの光軸と直交する上部側面を有し、前記上部側面に、前記上部側面に対して４５°傾斜している４５°斜面を有し、かつ、前記上部溝の底面及び前記上部側面と密着する透明体が設けられており、前記反射膜は、前記透明体の前記４５°斜面の表面に形成されていることが好ましい。本発明により、４５°斜面を有する透明体をさらに備えることで、反射膜の実装を容易にすることができる。光軸合わせをするための遊び部分が必要なくなるので、光反射回路の面積をさらに小さくすることができる。
【００１４】
また、本発明に係る光反射回路では、前記透明体は、前記導波光に対して透明なエポキシ樹脂からなることが好ましい。透明体が液状硬化樹脂であるエポキシ樹脂からなることで、濡れ性制御によって４５°斜面を形成することができる。
【００１５】
また、本発明に係る光反射回路では、前記下部溝を満たす透明充填材と、前記透明充填材によって前記下部溝の下部に固定されている球レンズと、をさらに備え、前記基板は、（１００）シリコン単結晶基板であり、前記下部溝に、＜１１０＞方向及びそれと等価な方向を辺とする正方形開口と、（１１１）面を側壁とする位置合わせ用Ｖ溝とが設けられており、前記球レンズは、前記Ｖ溝に嵌合設置されていることが好ましい。光反射回路が球レンズをさらに備えることで、平行光となった導波光を、基板の下から出射することができる。また、球レンズをさらに備えることで、基板の下から球レンズに入射した平行光を、コアの端面に集光することができる。さらに、（１００）シリコン単結晶基板を採用し、さらに（１１１）面を側壁とするＶ溝を基板に設けることで、Ｖ溝を出射光軸に合わせ込まれた正方形開口とすれば、球レンズをＶ溝に嵌合設置することで、球レンズを無調整で実装することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、光反射回路のミラー直下の基板が透明であるか、又は、光反射回路のミラー直下の基板を貫通させた下部溝を設けることで、光反射回路のミラー直下の基板の下面からも導波光を入出射できるようにしたので、光反射回路の上下両面に受光素子を設置することが可能となる。これにより光反射回路の回路面積が半分にでき、小型化できる。また、受光素子と発光素子を基板の反射側に設置できるため、駆動電子回路のノイズを減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００１８】
図１は、第一の実施形態の光反射回路の断面図である。図１に示す光反射回路９１は、透明な基板１’上に、下部クラッド層２１と、コア２と、上部クラッド層２２とが順に積層されて形成された光回路に、コア２を切ってコア２ａ、２ｂとなるように矩形断面の上部溝３が設けられている。上部溝３は、上部クラッド層２２の上面から下部クラッド層２１に達する深さを有し、コア２ａとコア２ｂをつなぐ直線に交差する位置に設置されている。ここで、上面は光反射回路９１の上方向に配置されている面であり、下面は光反射回路９１の下方向に配置されている面である。光反射回路９１の上下方向は、基板１’に対して下部クラッド層２１の配置されている方向が上方向であり、下部クラッド層２１に対して基板１’の配置されている方向が下方向である。この上部溝３によって現れる２箇所のコア２ａ、２ｂの端部のうち、コア２ｂの端部の現れている上部側面２３と上部溝の底面２４とで構成されるコーナー部に透明な物質で成る透明体４が設置されている。透明体４は、コア２ａとコア２ｂをつなぐ直線に対して４５°傾斜している４５°斜面を有し、４５°斜面の表面には反射膜５がコーティングされている。さらに反射膜５への塵埃の混入を防止するために、コア２ａの端と反射膜５の間は透明樹脂６で埋められた上に透明な透明保護板７が被せられている。反射膜５の一方の面は、一方のコア２ａの端部から出射される導波光を上部溝３の上方に反射する。また、反射膜５の他方の面は、他方のコア２ｂの端部から出射される導波光を基板１’に向けて反射する。
【００１９】
図１４に示す従来例と異なるのは、反射膜５のコーティングされている４５°斜面を形成している透明体４がコア２ｂにて伝搬される導波光に対して透明であることと、基板１’もコア２ｂにて伝搬される導波光に対して透明であることである。このようにすれば、コア２ａとの垂直光入出力は従来通り図の垂直上方と結合するが、これに加えて、コア２ｂとの垂直光入出力機能が基板１’の下面側とで実現され、この２つの機能が一つの反射膜５で可能になる。
【００２０】
さらに、上部側面２３は、コア２ｂの光導波路と直交していることが好ましい。この場合、透明体４は、上部溝３の底面２４及び上部側面２３と密着しており、上部側面２３に対して４５°傾斜している４５°斜面の表面に反射膜５が形成されていることが好ましい。上部側面２３がコア２ｂの光導波路と直交しており、さらに透明体４が４５°斜面を有するので、透明体４を上部側面２３に密着させればコア２ａとコア２ｂを結ぶ直線に対して４５°傾斜している反射面を容易に形成することができる。これにより、反射膜５の実装が容易になる。また、光軸調整用の遊びを小さくできるので、光反射回路９１の面積をさらに小さくすることができる。
【００２１】
図２は、第二の実施形態の光反射回路の断面図である。基板１が不透明な場合や、シリコンなどの高屈折率材料であって、基板１側に出射する際に光反射回路９２の下部クラッド層２１と基板１表面との境界面での反射が大きい場合には、基板１側出射部に部分的に入出射用の下部溝１３を設け、ここに塵埃等の混入を防止するため、コア２ａ、２ｂと近い屈折率の透明充填材１４を埋めれば、図１と同等の機能が得られる。ここで、上部溝３は、上部クラッド層２２の上面から下部クラッド層２１に達する深さを有し、コア２と交差する位置に設置されている。また、下部溝１３は、上部溝３の直下の基板１を基板１の下面から貫通し、下部クラッド層２１に設置されている上部溝３の手前までに達する深さを有する。下部溝１３は、後述の実施例で述べるように、穴のあけ代の余裕をみてあらかじめ所望の厚みだけ下部クラッド層２１及び基板１に下面側からサンドブラスト法やダイヤモンドドリルで穴あけ作業を行えば形成可能である。
【００２２】
図３は第三の実施形態の光反射回路の断面図である。基板１には（１００）シリコン単結晶基板を想定している，コア２ｂから基板１の下面側への垂直出射光の光軸にほぼ一致するように、下部溝１３が設置されている。下部溝１３は、基板下面の表面から光反射回路の下部クラッド層２１の界面まで達しており、しかも図３に示すように、下部溝１３の開口径は２段構造となっている。基板１の下面の表面側から見て１段目は、あらかじめ入出射光の光軸に一致するように合わせ込まれた正方形開口の位置あわせ用Ｖ溝３１となっており、Ｖ溝３１の側壁によって球レンズ１５が位置決め保持されている。それより上方の２段目は、Ｖ溝３１より小さい半径の下部クラッド層２１まで達する穴で反射膜５からの反射光を導入するためのものである。下部溝１３とＶ溝３１は透明充填材１４で満たされており、球レンズ１５は透明充填材１４でＶ溝３１に固定されている。すなわち、球レンズ１５は、透明充填材１４によって下部溝１３の下部のＶ溝３１に嵌合設置されている。このようにあらかじめ基板１側出射光軸に合わせ込まれた正方形開口のＶ溝３１と球レンズ１５を用いれば、球レンズ１５の実装時には無調整で基板１側への出射光を平行光束として取り出して共焦点系を構成したり、出射光をＰＤの受光面に集光したりすることが可能である。
【００２３】
今、共焦点系を組むために、コア２ｂから出射した導波光が平行ビームとなって基板下面側に出射する条件を考える。そのためには、コア２ｂの端部が球レンズ１５の焦点となるようにすればよい。焦点距離ｆは、外界、球レンズ１５、および透明充填材１４の屈折率をｎ１、ｎ２、およびｎ３とし、球レンズ１５の半径をｒ、とすると次の（１）式で与えられる。
【数１】
2008040261.tif 000003
【００２４】
ここで、球レンズ１５のパラメータとＶ溝３１の形状との関係について図４、図５によって説明する。反射膜５は４５°斜面に形成されているので４５°反射であり、焦点距離ｆは、図４及び図５において球レンズ１５の中心から光反射回路の上部クラッド層の表面までの距離となればよいので、コア２の厚み、シリコン基板１の厚み、およびＶ溝３１の角度をそれぞれｔ、Ｔ、およびθとすると、次の（２）式が成り立つ必要がある。
【数２】
2008040261.tif 000004
【００２５】
ここでｄは球レンズ１５とＶ溝３１の接触点の基板１下面の表面からの距離であり、正方形開口の開口長をａとすると、次の（３）式で与えられる。
【数３】
2008040261.tif 000005
【００２６】
下部溝１３の２段目は、図４に示すように基板１の下面の表面から距離ｄより深いところから開いていれば球レンズ１５はＶ溝３１で支えられることになる。よって、図５に示すように２段目の穴の半径ｂは、次の（４）式を満たせば必要なＶ溝領域を壊さずに空けることができる。
【数４】
2008040261.tif 000006
【００２７】
球レンズ１５は方向性が無く、その中心が光軸に合ってさえいればよいので、実装の際も転がしてＶ溝３１にはめこむだけでよく、簡便である。性能の面では、球レンズ１５は収差が残る問題があるが、これは球対称な屈折率分布型のレンズであるＧＲＩＮ球レンズを使用すれば解決される（例えば、「高分子」、４０巻、１９９１年１０月号、ｐ．６９０参照）。
【００２８】
上記の図１、図２、図３に示す透明体４は、液状硬化樹脂を用いれば、特許３４０５０６５にある斜め蒸着法を用いた樹脂の濡れ性制御によって実現できる。導波光の波長域として光通信に用いられる近赤外領域である波長１．２８〜１．６５μｍを想定した場合、この波長域で透明なエポキシ樹脂を選択して用いればよい。
【００２９】
さて、以上説明したように、本実施形態に係る光反射回路９１、９２、９３は、基板下面側から光の入出射が可能になるので、図６に示す回路構成が可能となる。図６は、本実施形態に係る光反射回路９２を適用した３波ＷＤＭ光反射回路の一例であり、図６（Ａ）は断面構造の模式図を示し、図６（Ｂ）は上面構造の模式図を示す。図１５に示す従来例と比較すると明らかなように、図６では図１５で示すミラー１１ａが１個だけでよいことになる。１個のミラー１１ａに、波長分離回路９からの１．５５μｍ光を上方から取り出し、一方１．３μｍ光は同じミラー１１ａの基板１下面から入射させればよい。
【００３０】
ここで、図１、図２、図３では、反射膜５がコア２ａ、２ｂの光軸に対して４５°に傾斜している例を示したが、光反射回路９１、９２、９３の上下両面に反射できれば、４５°からずれていてもよい。例えば、図１に示す基板１’の下に１．３μｍ発光ＬＤを配置し、当該１．３μｍ発光ＬＤの出射した１．３μｍ光を、基板１’を介して反射膜５へ入射させる場合、図１に示す反射膜５の傾斜が４５°からずれていることで、１．３μｍ発光ＬＤから出射された１．３μｍ光が基板１’の下面に対して垂直入射でなくなる。このため、１．３μｍ発光ＬＤからの出射光が基板１’の下面で反射されて１．３μｍ発光ＬＤへ戻ることを防止することができる。
【００３１】
以上のように、光反射回路９２を使用すれば前述の図１５、図１６で説明したトライプレクサは図７や図８に示す構成となる。１．３μｍ発光ＬＤ１６と１．５５μｍ受光ＰＤ１７を二つ並べるために要するＰＬＣの長さは考慮する必要は無くなり、ＰＬＣチップサイズは現実には半分以下となる。また、ＬＤとＰＤは対向させて配置できるため、駆動電子回路１２のノイズ問題も大幅に緩和される。
【００３２】
次に本実施形態の構造を実際に実現した光反射回路９１、９２、９３の実施例について述べる。まず、複数列ある実施例に共通する部分を述べる。ここでは本発明を適用した光反射回路として、基板１又は基板１’上にＳｉＯ２を主成分とするガラスから成る石英系光導波回路を火炎直接堆積法、及びドライエッチング法にて形成したものを用いた。コア−クラッド間の比屈折率差は０．５％、下部クラッド層２１の厚みは２０μｍ以上、コア２は７μｍ角、上下両クラッド層を含む全厚みは４０μｍ以上である。この光反射回路に、コア２を直角に切ってコア２ａとコア２ｂとなるように幅６０μｍの矩形断面の上部溝３をドライエッチング法で形成した。
【００３３】
この上部溝３によって現れる２箇所の光導波路端であるコア２ａ、コア２ｂの端部のうち、コア２ｂの端を含む上部側面２３と底面２４とでなるコーナー部に特願平８−１３４５８５「光導波回路及びその製造方法」に記述してあるように、エポキシ樹脂の濡れ性制御によって液状硬化樹脂であるエポキシ樹脂によって透明体４を形成し、しかる後に金蒸着膜を０．２μｍの厚みに付着、パターン化して反射膜５を形成した。次に、透明ＵＶ硬化樹脂を、上部溝３を埋める透明樹脂６および光反射回路上部に張る透明保護板７の接着剤として用いて本発明の光反射回路を形成した。透明保護板７としては、厚み０．２ｍｍの両面研磨ＢＫ７ガラスを用いた。
【実施例１】
【００３４】
本実施例は図１に示す光反射回路９１に関するものである。透明基板１’として厚み１ｍｍの両面研磨石英板を用いた。また透明体４を形成するためには無着色、無充填の光学用透明エポキシ樹脂を用いた。かような光反射回路９１のコア２ａ、２ｂに波長１．５５μｍの同一強度の光をコア２ａの端部とコア２ｂの端部から入射させ、上部溝３からの上方出射光強度Ｐ（２）と透明基板１’側出射光強度Ｐ（２’）の比Ｐ（２’）／Ｐ（２）を測定したところ、−０．１ｄＢ以下であり、従来の上方出射と比較して同等の基板側出射機能が得られた。
【実施例２】
【００３５】
本実施例は図２に示す光反射回路９２に関するものである。基板１として厚み１ｍｍの片面研磨（１００）シリコン単結晶基板を用いた。まずこの基板１の研磨側に２０μｍの厚みに下部クラッド層２１を火炎直接堆積法で形成した。次に基板１の下面側にサンドブラスト法によって以下の手順で下部溝１３を形成した。まず基板１の下面側に厚み１００μｍのドライフィルムレジストを貼り付け、ホトプロセスでレジストをパターン化して、下部溝１３を空けるべき所定の位置のレジストを５００μｍφの開口で除去した。その際、後に反対側に光導波路をパターン化する時のために、ウェーハの端にマーカーも形成しておいた。
【００３６】
次に粒径１０μｍのシリコンカーバイト粉末を砥粒として、スリット型ノズルを用い、基板１の下面全体をスキャンして穴明け作業を行った。作業は２段階で行い、まず２気圧の噴射圧で１０μｍ／分の掘削速度で９５分間、０．９５ｍｍまで掘り進んだ後、噴射圧を０．５気圧に下げて掘削速度を２．５μｍ／分に落として２０分間堀り進んだ。かようにして得られた下部溝１３の形状は基板１の下面表面側で５２０μｍφ、基板１と下部クラッド層２１との界面で１００μｍφのすり鉢型であった。基板１と下部クラッド層２１との界面から下部クラッド層２１側へのオーバーエッチング量は５μｍ以下であった。
【００３７】
次にレジストを所定の手順で除去してからこれを７０℃の５％水酸化カリウム液に１分間浸漬して掘削穴内のシリコン残滓を除去洗浄した。最後に下部溝１３を透明なＵＶ硬化樹脂で埋めて透明充填材１４として図２に示す形態を実現した。
【００３８】
かような光反射回路のコア２ａ、２ｂに波長１．５５μｍの同一強度の光をコア２ａの端部とコア２ｂの端部から入射させ、上方出射光強度Ｐ（２）と基板側出射光強度Ｐ（２’）の比Ｐ（２’）／Ｐ（２）を測定したところ、前記実施例１と同様に−０．１ｄＢ以下であり、従来の上方出射と比較して同等の基板側出射機能が得られた。
【実施例３】
【００３９】
本実施例は図３、図４、図５に示す光反射回路９３についてのものであり、球レンズ１５を用いてコア２ｂとの間に平行光ビームの垂直入出射を可能にする実際例を明らかにする。まず想定波長であるが、ここでは光通信で多用される１．５５μｍとした。この波長において、図３に示す外界、球レンズ１５、及び透明充填材１４の屈折率はそれぞれｎ１＝１．００、ｎ２＝１．５０、ｎ３＝１．５０とした。屈折率ｎ２はＢＫ７ガラス、ｎ３は汎用アクリル系透明ＵＶ硬化樹脂の値である。基板１には厚み１ｍｍの（１００）シリコン単結晶基板を使用した。そのため、焦点距離も１ｍｍとした。これらの諸数値を前述の（１）式に代入すると基板１の下面表面から球レンズ１５とＶ溝側壁の接触点までの距離ｄは０．３２９ｍｍとなる。すると（３）式より正方形開口の開口長ａは１．２８２ｍｍとなる。以上の前検討に基づき、図９、図１０、図１１、図１２、図１３に示す工程で図３に示すような球レンズ付光反射回路９３を作製した。
【００４０】
図９に示す第１工程では、まず厚さ１．０４ｍｍの両面研磨で０．０２ｍｍの両面熱酸化膜付の（１００）シリコン単結晶基板を用いた。シリコン部分の厚みは丁度１ｍｍとなる。これの下面の所定の位置にホトリソ工程で熱酸化膜をエッチングして、＜１１０＞方向を辺とする開口長１．２８２ｍｍの正方形開口をあけてＶ溝３１を形成した。次にこれを７２℃の２０％水酸化カリウム水溶液に６時間１６分浸漬し、距離ｄ＝３５０μｍの深さのＶ溝を形成した。
【００４１】
次に、図１０に示す第２工程では、（４）式を満たす半径の値として、半径０．３ｍｍのダイヤモンドドリルで中央部にＶ溝底から反対側の熱酸化膜の界面まで達する穴をあけた。その後、これを７０℃の５％水酸化カリウム液に１分間浸漬して掘削穴内のシリコン残滓を除去洗浄した。
【００４２】
次に、図１１に示す第３工程では、（１００）シリコン単結晶基板１の上面側に前述した工程で石英系光反射回路を形成した。その際、下面の下部溝１３と光反射回路のパターン合わせには両面アライナを用いた。光反射回路の総厚みはあらかじめ付いていた熱酸化膜の厚みも含めて４０μｍとした。次に、図１２に示す第４工程では、上部溝３に透明エポキシ樹脂で透明体４とその表面に反射膜５を形成した。
【００４３】
次に、図１３に示す第５工程では、透明樹脂６として透明ＵＶ硬化樹脂を用いて上部溝３を埋めた上に透明保護板７として厚み０．２ｍｍのＢＫ７ガラスを貼り付けた。最後に下面の下部溝１３に透明充填材１４としての透明ＵＶ硬化樹脂を流し込んでから、無調芯で半径０．５ｍｍのＢＫ７球レンズ１５をはめ込み、固定した。
【００４４】
かような光反射回路９３のコア２ａ、２ｂに波長１．５５μｍの同一強度の光２５をコアの端部から入射させ、上方出射光強度Ｐ（２）と基板側出射光強度Ｐ（２’）の比Ｐ（２’）／Ｐ（２）を測定したところ、前記実施例１及び実施例２と同様に−０．１ｄＢ以下であり、従来の上方出射と比較して同等の基板１側出射機能が得られた。また下面出射光は、基板１の下面表面から１０ｍｍの距離までビーム径２００μｍの平行光束として出射しており、レンズ効果も確認された。
【００４５】
以上述べたように、本発明によれば、以下のような効果が期待できる。まず、従来の上方垂直入出射に加えて、下面側入出射機能が加わるため、回路レイアウトを工夫すれば光反射回路に従来の２倍の機能を盛り込める。これはすなわち回路面積の縮小とコストダウンにつながることは明らかである。
【００４６】
また、電子回路との実装性も格段に向上する。例えば前記したトライプレクサに本発明を適用した場合、図７に示すような実装レイアウトが可能となる。１個のＬＤと２個のＰＤをその駆動電子回路１２とともに実装しようとする場合、本発明を適用すれば光反射回路を挟んだ完全直交配置となり、相互の電子回路のアイソレーションを確保する上で理想的な配置が実現できる。これは、ますます高性能化する高速、広ダイナミックレンジ光バースト信号送受信端末を実現する上での必須なものである。さらに、図８に示すように、高精度位置決め固定が要求されるＬＤと光導波路の結合において、共焦点系が構成できる点である。しかも球レンズ１５と光導波路の位置合わせは、ホトリソプロセスでのマスク合わせで実現されて、実装時には何らの位置あわせ作業が要らないため、極めて量産性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は低価格、高機能な通信用光デバイス開発に資する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第一の本実施形態の光反射回路の断面図である。
【図２】第二の本実施形態の光反射回路の断面図である。
【図３】第三の本実施形態の光反射回路の断面図である。
【図４】第三の本実施形態の光反射回路の断面構造を示す説明図である。
【図５】第三の本実施形態の光反射回路の基板下面の構造を示す説明図である。
【図６】本実施形態に係る光反射回路を適用した３波ＷＤＭ光反射回路の一例であり、図６（Ａ）は断面構造の模式図を示し、図６（Ｂ）は上面構造の模式図を示す。
【図７】第一の本実施形態の光反射回路を適用したトライプレクサの構成図である。
【図８】第三の本実施形態の光反射回路を適用したトライプレクサの構成図である。
【図９】第三の本実施形態の光反射回路の作製の第１工程を示す説明図であり、図９（Ａ）は断面構造を示し、図９（Ｂ）は下面構造の模式図を示す。
【図１０】第三の本実施形態の光反射回路の作製の第２工程を示す説明図であり、図１０（Ａ）は断面構造を示し、図１０（Ｂ）は下面構造の模式図を示す。
【図１１】第三の本実施形態の光反射回路の作製の第３工程を示す説明図であり、図１１（Ａ）は断面構造を示し、図１１（Ｂ）は下面構造の模式図を示す。
【図１２】第三の本実施形態の光反射回路の作製の第４工程を示す説明図であり、図１２（Ａ）は断面構造を示し、図１２（Ｂ）は下面構造の模式図を示す。
【図１３】第三の本実施形態の光反射回路の作製の第５工程を示す説明図であり、図１３（Ａ）は断面構造を示し、図１３（Ｂ）は下面構造の模式図を示す。
【図１４】従来の光反射回路の断面図である。
【図１５】従来の３波ＷＤＭ光反射回路の一例であり、図１５（Ａ）は断面構造の模式図を示し、図１５（Ｂ）は上面構造の模式図を示す。
【図１６】従来の光反射回路を適用したトライプレクサの構成図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
１’  透明な基板
２、２ａ、２ｂ  コア
３  上部溝
４  透明体
５  反射膜
６  透明樹脂
７  透明保護板
９  波長分離回路
１１ａ、１１ｂ  ミラー
１２  駆動電子回路
１３  下部溝
１４  透明充填材
１５  球レンズ
１６  １．３μｍ発光ＬＤ
１７  １．５５μｍ受光ＰＤ
１８  １．４９μｍ受光ＰＤ
２１  下部クラッド層
２２  上部クラッド層
２３  上部溝の上部側面
２４  上部溝の底面
２５  光
３１  Ｖ溝
８１  基板
８２  コア
８３  溝
８４  透明体
８５  反射膜
８６  保護樹脂
８７  透明保護板
８８  マッハツェンダー型１．３／１．４９、１．５５μｍ波長分離回路
８９  フィルタ挿入型１．４９／１．５５μｍ波長分離回路
９１、９２、９３  光反射回路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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