(57)【要約】【課題】  隣接する光回路のクロストークを低減する。【解決手段】  基板上には複数本の主光導波路２とモニタ用光導波路３が配列され、モニタ用光導波路３の端部に対向して垂直光路変換ミラー７が形成されて、光タップ回路が構成されている。垂直光路変換ミラー７は、２本の樹脂供給溝５を介してミラー溝４に液状硬化樹脂６を供給することにより形成される。液状硬化樹脂６は遮光材としての機能も有している。隣接する光回路同士を分断する状態で形成された樹脂供給溝５及びミサー溝４に、遮光材としての樹脂が充填されるため、この遮光材としての樹脂により、隣接する光回路間のクロストークを低減することができる。【選択図】        図１（ａ）
2005156947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた光導波路と、前記基板内の所望の光導波路の端部に臨む状態で設けられたミラー溝と、このミラー溝のうち前記光導波路の端部に対向する部分に設けられた液状硬化樹脂で成る斜面を利用した垂直光路変換ミラーと、前記ミラー溝に液状硬化樹脂を供給するためにこのミラー溝に連結された樹脂供給溝とから成るアレイ状の光回路において、
前記ミラー溝及びこれに連結された前記樹脂供給溝が、隣接する光回路同士を分断するように隣接する光回路の間に配置され、前記樹脂供給溝には液状硬化樹脂が充填され、この液状硬化樹脂は光吸収性であって光回路内で発生した散乱光を吸収遮断する遮光材であるとともに前記垂直光路変換ミラーの斜面を形成する材料を兼ねていることを特徴とする光回路。
【請求項２】
基板上に設けられた複数本の主光導波路と、前記基板に設けられており隣接する主光導波路の間の部分に配置された複数本のモニタ用光導波路と、このモニタ用光導波路の端部に臨む状態で設けられたミラー溝と、このミラー溝のうち前記モニタ用光導波路の端部に対向する部分に設けられた液状硬化樹脂で成る斜面を利用した垂直光路変換ミラーと、前記ミラー溝に液状硬化樹脂を供給するためにこのミラー溝に連結された樹脂供給溝とから成るアレイ状の光回路において、
前記ミラー溝及びこれに連結された前記樹脂供給溝が、主光導波路とモニタ用光導波路でなる隣接する一方の光回路と主光導波路とモニタ用光導波路からなる隣接する他方の光回路同士を分断するように隣接する光回路の間に配置され、前記樹脂供給溝には液状硬化樹脂が充填され、この液状硬化樹脂は光吸収性であって光回路内で発生した散乱光を吸収遮断する遮光材であるとともに前記垂直光路変換ミラーの斜面を形成する材料を兼ねていることを特徴とする光回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光回路において、前記液状硬化樹脂は、カーボン、四三酸化鉄、亜酸化銅、もしくは酸化チタン系の黒色顔料粉末を混合分散させた樹脂であることを特徴とする光回路。
【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に関するものであり、特に主光導波路中を伝播する光信号の一部を取り出してモニタするための光タップ回路に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１「特開平１１−０８４１８３号公報」に記載されたものと類似する従来の例として、図４（ａ），図４（ｂ）に示すような４アレイの光タップ回路について述べる。平坦な基板１上に、主光導波路２とモニタ用光導波路３からなる４アレイの方向性結合光回路が形成されている。モニタ用光導波路３の端部には、断面図である図４（ｂ）に示すように、ミラー溝４が設けられており、このミラー溝４内の導波路端と対向する壁面には樹脂供給溝５を伝わって供給された液状硬化樹脂６で形成された４５度斜面を利用した垂直光路変換ミラー７が形成されている。この垂直光路変換ミラー７によって、主光導波路２中の伝播光の一部がモニタ用光導波路３を通って基板面に垂直に取り出され、モニタＰＤ等に入射するようになっている。
【０００３】
なお本明細書でいう上記「液状硬化樹脂」とは、上記ミラー溝４への供給時には液体状であり、供給完了後に加熱や紫外線照射などの所定の工程によって硬化することにより、ミラー斜面を形成する樹脂材料を指すものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−０８４１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来構造では以下のような問題があった。光回路内には、光ファイバと導波路の接続部で導波路内に結合し損ねた光や、導波路の曲がり部で発生した放射光、さらには散乱損失分の光が迷光として散乱している。この散乱光も図４（ｂ）に示すように、垂直光路変換ミラー７によってモニタ光とともに導波路上部に取り出されてＰＤに入射する。それによってモニタ光には、隣接さらにはより離れた光回路の信号光成分も混じり、クロストークが劣化することになる。特にモニタ回路の場合には、方向性結合回路の結合度（分岐比）は通常１０：１程度に設定されているため、元々モニタ側にタップされる信号光強度が弱く、それだけクロストーク劣化が深刻となるという問題があった。これを回避する方法としてはアレイ間隔を離せばよいわけであるが、これでは回路サイズが大きくなり、量産性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、モニタ光のクロストーク劣化の原因となる光回路内迷光の影響を遮断する構造を提案し、より低いクロストークで小型高性能な光回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の構成は、基板上に設けられた光導波路と、前記基板内の所望の光導波路の端部に臨む状態で設けられたミラー溝と、このミラー溝のうち前記光導波路の端部に対向する部分に設けられた液状硬化樹脂で成る斜面を利用した垂直光路変換ミラーと、前記ミラー溝に液状硬化樹脂を供給するためにこのミラー溝に連結された樹脂供給溝とから成るアレイ状の光回路において、
前記ミラー溝及びこれに連結された前記樹脂供給溝が、隣接する光回路同士を分断するように隣接する光回路の間に配置され、前記樹脂供給溝には液状硬化樹脂が充填され、この液状硬化樹脂は光吸収性であって光回路内で発生した散乱光を吸収遮断する遮光材であるとともに前記垂直光路変換ミラーの斜面を形成する材料を兼ねていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の構成は、基板上に設けられた複数本の主光導波路と、前記基板に設けられており隣接する主光導波路の間の部分に配置された複数本のモニタ用光導波路と、このモニタ用光導波路の端部に臨む状態で設けられたミラー溝と、このミラー溝のうち前記モニタ用光導波路の端部に対向する部分に設けられた液状硬化樹脂で成る斜面を利用した垂直光路変換ミラーと、前記ミラー溝に液状硬化樹脂を供給するためにこのミラー溝に連結された樹脂供給溝とから成るアレイ状の光回路において、
前記ミラー溝及びこれに連結された前記樹脂供給溝が、主光導波路とモニタ用光導波路でなる隣接する一方の光回路と主光導波路とモニタ用光導波路からなる隣接する他方の光回路同士を分断するように隣接する光回路の間に配置され、前記樹脂供給溝には液状硬化樹脂が充填され、この液状硬化樹脂は光吸収性であって光回路内で発生した散乱光を吸収遮断する遮光材であるとともに前記垂直光路変換ミラーの斜面を形成する材料を兼ねていることを特徴とする。
【０００９】
また本発明の構成は、前記光回路において、前記液状硬化樹脂は、カーボン、四三酸化鉄、亜酸化銅、もしくは酸化チタン系の黒色顔料粉末を混合分散させた樹脂であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、垂直光路変換ミラーの斜面形成材料としてのエポキシに遮光機能を付与することで、２５０μｍという狭いアレイ間隔でも４０ｄＢ以下の低クロストークな１０：１タップ光回路の実現が可能となった。
つまり、隣接する光導波路同士を分断するように光導波路の間に樹脂供給溝を形成し、この樹脂供給溝に光吸収性の樹脂を充填することにより、光回路で発生した散乱光を、樹脂供給溝内の光吸収性樹脂にて遮蔽し、隣接する光導波路間のクロストークを極めて低くすることができる。また、樹脂供給溝に供給する液状硬化樹脂は、光路を垂直に変換する垂直光路変換ミラーを形成する材料も兼ねており、液状硬化樹脂の供給により垂直光路変換ミラーの形成と、樹脂供給溝への樹脂充填が同時に行われ、容易に本発明の光回路を製造することができる。
【００１１】
本発明は、何ら従来例に比較して、遮光機能を付与するための構造を付加することや工程数を増加することなく実現できる。従って、本発明によれば量産性に優れた小型で安価な光タップ回路が実現でき、光伝送部品の低価格化、さらには多機能化に資するところ大であることは明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の光回路を、平面図である図１（ａ）、及び垂直光路変換ミラー７付近の断面図である図１（ｂ）に示す。図１（ａ），図１（ｂ）に示すように、平坦な基板１上に、主光導波路２とモニタ用光導波路３から成る方向性結合回路の４アレイが形成されている。主光導波路２は、左右導波路端まで伸びている。一方、モニタ用光導波路３は隣接する主光導波路２間に設けられたミラー溝４中に形成された垂直光路変換ミラー７に達している。
【００１３】
即ち、基板１上には、複数本（本例では４本）の主光導波路２が所定間隔を保ちつつ平行状態となるように形成されており、隣接する主光導波路２の間の部分に、複数本（本例では４本）のモニタ用光導波路３が形成されている。そして主光導波路２の一部とモニタ用光導波路３の一部とが近接することにより、光カプラが形成されて光導波路２，３間で光結合が行われるようになっている。また、基板１のうち、隣接する主光導波路２の間に位置すると共に、モニタ用光導波路３の端部に臨む状態となる位置に、ミラー溝４が形成されている。そして、このミラー溝４内には垂直光路変換ミラー７が形成されている。
【００１４】
ミラー溝４は、モニタ用光導波路２の端部に臨む位置に形成されており、その深さ（ミラー溝深さ）は基板１にまで達している。このミラー溝４のうちモニタ用光導波路２の端部に対向する部分には、垂直光路変換ミラー７が形成されており、ミラー角度は、断面図である図１（ｂ）に示すように、４５度に設定されていて、モニタ光は回路面に垂直に出射するようになっている。
【００１５】
このような構造になっているため、主光導波路２中を左方から伝播してきた信号光は、光カプラを介してモニタ用光導波路３に入って伝播し、モニタ用光導波路３の端部から出射し垂直変換ミラー７で反射されて、モニタされるようになっている。
【００１６】
垂直光路変換ミラー７の４５度斜面は液状硬化樹脂６によって形成されており、液状硬化樹脂６はミラー斜面形成時に、ミラー溝４に連結された図１の左右２本の樹脂供給溝５から供給される。樹脂供給にはこの２本の樹脂供給溝５の内いずれか１本あればよい。実際、従来例では樹脂供給溝は、図４に示すように１本であった。
【００１７】
しかし本発明では、図１（ａ）に示すように２本の樹脂供給溝５を備えており、ちょうどミラー溝４とこれに繋がった２本の樹脂供給溝５で、隣接する光回路同士（主光導波路２とモニタ用光導波路３でなる隣接する一方の光回路と、主光導波路２とモニタ用光導波路３からなる隣接する他方の光回路同士）を分断するようになっている。したがって、２つの樹脂供給溝５を介して液状硬化樹脂６をミラー溝４に供給し、ミラー溝４に供給した液状硬化樹脂６を硬化させることにより垂直光路変換ミラー７を形成している。なお、ミラー溝４内に供給した液状硬化樹脂６を硬化する際に、樹脂供給溝５に供給されていた液状硬化樹脂６も硬化させるため、樹脂供給溝５内には液状硬化樹脂６が硬化した樹脂が充填されることになる。
【００１８】
しかも本実施の形態においては、液状硬化樹脂６として光吸収性を有する樹脂を使用していることが本発明の特徴である。このようにして、樹脂供給溝５には光吸収性の液状硬化樹脂６が充填されているため、隣接光回路同士は光学的に分離されることになり、クロストークが従来例に比較して大幅に改善されることになる。
【００１９】
液状硬化樹脂６に光吸収性能を持たせるには、以下のようにすれば可能である。液状硬化樹脂６としては後の実施例で述べるミラー斜面形成の容易さから、エポキシ樹脂が有用である。しかし一般にエポキシ樹脂は光通信に用いられる１．２５〜１．６５μｍの近赤外光に対しては透明であるため、光吸収性能を持たせるためにはこれに黒色顔料粉末を混ぜれば良い。黒色顔料粉末としては、カーボンブラック、フラーレン等のカーボン系、四三酸化鉄、亜酸化銅、酸化チタン系があり、これらをエポキシ中に粉体の適切な表面処理によって分散させればよい。
【実施例】
【００２０】
次に本発明の実施例を説明する。
まず本発明を適用した光導波路について述べる。基板１としてＳｉ基板を用い、これにＳｉＯ2を主成分とするガラスから成る石英系光導波路回路を火炎直接堆積法、及びドライエッチング法にて作製した。コア−クラッド間の比屈折率差は０．５％、下部クラッドの厚みは２０μｍ、導波路コアは７μｍ角、上下両クラッドを含む全厚みは４０μｍである。これによって結合比１０：１の４アレイ方向性結合回路を作製した。アレイ間隔は２５０μｍである。この光回路のモニタ用光導波路３の端に図２（ａ）に示すような幅Ｗが１９０μｍでコの字状の基板Ｓｉまで達する深さ４０μｍのミラー溝４を、またこれに連結され光回路端まで伸びる幅３７μｍの、樹脂供給溝５をドライエッチングによって形成した。
【００２１】
かようなミラー溝４と樹脂供給溝５を形成しておけば、周知の特開平９−３１８８５０号「光導波回路及びその製造方法」に開示された方法によって、モニタ用光導波路端の対向部に垂直光路変換ミラー７を形成することができる。
【００２２】
即ち、垂直光路変換ミラー７を形成するには、まず図２（ａ）の座標軸に示した太線矢印、すなわちｘｙ軸と４５度（χ＝４５度）をなし、且つ上方３５．３度の角度（ψ＝３５．３度）からＴｉを０．１μｍの厚みに斜め蒸着する。すると図２（ａ）の網目の部分は影となって、ここにはＴｉは付着しない。次に光回路を回転させながら、影ができないようにして全面にＣｒを０．１μｍの厚みに蒸着する。次に希フッサン液に浸漬してＴｉでＣｒをリフトオフすると、図の網目の部分すなわちＴｉ斜め蒸着の時に影になった部分にＣｒが残る。次に全面に表面処理を施して、後に使用する液状硬化樹脂６に対する接触角を４５度以上にする。次にＣｒエッチング液で表面処理膜をリフトオフすると、図２（ａ）の網目の領域は、液状硬化樹脂６に対してヌレが良く、一方それ以外の領域は接触角が４５度以上となって液状硬化樹脂６に対してヌレが悪くなる。
【００２３】
このようなヌレ性を呈するコの字状のミラー溝４に樹脂供給溝５を伝って液状硬化樹脂６を供給すると、図２（ｂ）に示すようにモニタ用光導波路３の端と対向する部位に４５度の斜面が形成される。斜面角度が４５度となるのは、上記蒸着角度の関係から図２（ａ）の座標軸に示した角度φが４５度となるからである。この斜面上に反射材として金を付着せしめて垂直光路変換ミラー７とすれば、導波路端から出射した導波路光は回路面に垂直に出射する。
【００２４】
液状硬化樹脂６としてはエポキシ樹脂を、遮光能を与える黒色顔料としては、カーボン系のハイヤーフラーレンと酸化チタン系黒色顔料を用いた。エポキシ樹脂への配合量（重量比）は、ミラー形成時の樹脂流動性が損なわれず、且つ反射散乱損失を抑制するため、硬化後樹脂表面（ミラー斜面）が光沢面を呈する範囲とする必要があり、ここではフラーレンについてはフラーレン／エポキシ＝０．１、酸化チタン系黒色顔料については酸化チタン／エポキシ＝０．５とした。
【００２５】
いずれの材料もこの配合量ではエポキシ中に良好に分散した。この条件での波長１．５５μｍでの黒色顔料混合エポキシの遮光能はフラーレンで０．５ｄＢ／μｍ、酸化チタン系黒色顔料では２．５ｄＢ／μｍであった。従って上記した幅３７μｍの樹脂供給溝５には垂直入射する光回路内迷光に対して、フラーレン使用で１８．５ｄＢ、酸化チタン系黒色顔料使用で９２．５ｄＢの遮光能をもたせることができた。
【００２６】
上記ミラー形成工程の実際は、図３に示す構成で行った。すなわち、ウエーハ状態において、４アレイからなる光回路の境界を樹脂供給溝５として、ウエーハ上の周囲部に樹脂滴下部８を設けて各回路に液状硬化樹脂６を供給した。
【００２７】
かようにして作製した２５０μｍ４アレイ１０：１光タップ回路の波長１．５５μｍでのクロストークはフラーレン使用で−４０ｄＢ以下、酸化チタン系黒色顔料使用では−６５ｄＢ以下であった。一方、透明エポキシ樹脂を用いた図４に示す従来例では−１７ｄＢ以下であった。ここで、フラーレンよりも酸化チタン系の方がより低クロストークであったが、これはエポキシへの混合量の差異によるものであり、遮光材としての性能を云々するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１（ａ）】本発明の最良の実施の形態を示す平面図。
【図１（ｂ）】本発明の最良の実施の形態を示す断面図。
【図２（ａ）】ミラー作製過程を示す斜視図。
【図２（ｂ）】ミラー作製過程を示す斜視図。
【図３】液状硬化樹脂の具体的な供給法を示す平面図。
【図４（ａ）】従来技術を示す平面図。
【図４（ｂ）】従来技術を示す断面図。
【符号の説明】
【００２９】
１  基板
２  主光導波路
３  モニタ用光導波路
４  ミラー溝
５  樹脂供給溝
６  液状硬化樹脂
７  垂直光路変換ミラー
８  樹脂滴下部
【図１（ａ）】
2005156947.tif 000003
【図１（ｂ）】
2005156947.tif 000004
【図２（ａ）】
2005156947.tif 000005
【図２（ｂ）】
2005156947.tif 000006
【図３】
2005156947.tif 000007
【図４（ａ）】
2005156947.tif 000008
【図４（ｂ）】
2005156947.tif 000009