JP2000131543A - 光送受信モジュール及びその製造方法 - Google Patents
光送受信モジュール及びその製造方法Info
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
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- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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- G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造容易で光損失の少ない光送受信モジュー
ル及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 多波長の光信号から少なくとも1つの波
長帯の光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送受
信モジュールであって、劈開面を有しかつ劈開面との交
差部位にて劈開面の法線から等しい角度で伸長し互いに
交差する入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結晶
基板と、第1劈開性結晶基板の入力及び出力導波路の交
差部位における劈開面に接する干渉フィルタと、干渉フ
ィルタに接する劈開面を有しかつ交差部位の近傍から伸
長するとともに互いに分岐する受信及び送信導波路を有
する送受信導波路を担持する第2劈開性結晶基板と、を
備える。
ル及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 多波長の光信号から少なくとも1つの波
長帯の光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送受
信モジュールであって、劈開面を有しかつ劈開面との交
差部位にて劈開面の法線から等しい角度で伸長し互いに
交差する入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結晶
基板と、第1劈開性結晶基板の入力及び出力導波路の交
差部位における劈開面に接する干渉フィルタと、干渉フ
ィルタに接する劈開面を有しかつ交差部位の近傍から伸
長するとともに互いに分岐する受信及び送信導波路を有
する送受信導波路を担持する第2劈開性結晶基板と、を
備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光送受信モジュー
ルに関し、特に、集積可能な光送受信モジュールに関す
る。
ルに関し、特に、集積可能な光送受信モジュールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、画像情報通信が盛んになってお
り、その通信に光ケーブル化が試みられている。その中
の一例のアクセス系光通信においては、1.3μm帯の
光を用いて複数の加入者と送信局との間で双方向通信を
行い、1.55μm帯の光を用いて送信局から加入者へ
画像情報の配信を行うシステムがある。かかるシステム
では加入者側に、WDM(Wavelength Division Multipl
exing)光送受信モジュールを設ける必要がある。
り、その通信に光ケーブル化が試みられている。その中
の一例のアクセス系光通信においては、1.3μm帯の
光を用いて複数の加入者と送信局との間で双方向通信を
行い、1.55μm帯の光を用いて送信局から加入者へ
画像情報の配信を行うシステムがある。かかるシステム
では加入者側に、WDM(Wavelength Division Multipl
exing)光送受信モジュールを設ける必要がある。
【0003】光送受信モジュールにおいては、誘電体多
層膜フィルタいわゆる反射型波長分波器を用いたもの
が、広い波長帯域のアイソレーションを実現できるの
で、注目されている(特開平8−190026号公
報)。図1に示すように従来の光送受信モジュールにお
いて、シリコン基板11上には、石英系ガラスのクラッ
ド12中に埋設されたコアのシングルモード導波路2、
3及び2'が形成されている。導波路2及び3の交わる
位置の近傍にダイシングソーにより形成された溝4が設
けられ、その中に誘電体多層膜フィルタ5が配置されて
いる。誘電体多層膜フィルタ5の導波路2,3と反対側
に形成されている導波路2'の光軸は導波路2の光軸と
一致している。
層膜フィルタいわゆる反射型波長分波器を用いたもの
が、広い波長帯域のアイソレーションを実現できるの
で、注目されている(特開平8−190026号公
報)。図1に示すように従来の光送受信モジュールにお
いて、シリコン基板11上には、石英系ガラスのクラッ
ド12中に埋設されたコアのシングルモード導波路2、
3及び2'が形成されている。導波路2及び3の交わる
位置の近傍にダイシングソーにより形成された溝4が設
けられ、その中に誘電体多層膜フィルタ5が配置されて
いる。誘電体多層膜フィルタ5の導波路2,3と反対側
に形成されている導波路2'の光軸は導波路2の光軸と
一致している。
【0004】プレーナ光波回路30には入力側のシング
ルモード光ファイバ10A、出力側のシングルモード光
ファイバ10Bがガラスブロック9に挿入固定され、ガ
ラスブロック9は光ファイバ10A,10Bの光軸が導
波路2,3の光軸と一致するように、それらの入出力ポ
ートの端面に接着固定されている。光ファイバ10Aか
らの波長多重化された1.3μm及び1.55μm帯の
光が入出力ポートから導波路2に入射され、1.55μ
mの光は誘電体多層膜フィルタ5で反射されてそのまま
導波路3に導波し、導波路端でシングルモード光ファイ
バ10Bに結合され外部に出力される。一方、導波路2
からの1.3μm帯の光は誘電体多層膜フィルタ5の反
射型波長合分波器を透過し、導波路2'に導波し、Y分
岐6で二分され、それぞれレーザダイオード7とフォト
ダイオード8に結合される。レーザダイオード7は、受
信者側からの送信信号の伝送用に、フォトダイオード8
は受信した光信号の電気信号への変換用に、それぞれ用
いられる。1.55μm帯の光は、例えば送信局から加
入者へ多チャンネルのビデオ信号を分配することに使用
され、1.3μm帯の光は各種のデータ信号の双方向通
信に使われる。
ルモード光ファイバ10A、出力側のシングルモード光
ファイバ10Bがガラスブロック9に挿入固定され、ガ
ラスブロック9は光ファイバ10A,10Bの光軸が導
波路2,3の光軸と一致するように、それらの入出力ポ
ートの端面に接着固定されている。光ファイバ10Aか
らの波長多重化された1.3μm及び1.55μm帯の
光が入出力ポートから導波路2に入射され、1.55μ
mの光は誘電体多層膜フィルタ5で反射されてそのまま
導波路3に導波し、導波路端でシングルモード光ファイ
バ10Bに結合され外部に出力される。一方、導波路2
からの1.3μm帯の光は誘電体多層膜フィルタ5の反
射型波長合分波器を透過し、導波路2'に導波し、Y分
岐6で二分され、それぞれレーザダイオード7とフォト
ダイオード8に結合される。レーザダイオード7は、受
信者側からの送信信号の伝送用に、フォトダイオード8
は受信した光信号の電気信号への変換用に、それぞれ用
いられる。1.55μm帯の光は、例えば送信局から加
入者へ多チャンネルのビデオ信号を分配することに使用
され、1.3μm帯の光は各種のデータ信号の双方向通
信に使われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここで、ダイシングソ
ーにより形成された溝4の側面は凹凸のあるものであ
る。よって、溝側面の研磨が難しい。さらに、誘電体多
層膜フィルタ5は、所定膜厚のポリイミド薄膜にSiO
2とTiO2を交互に多層蒸着して、1.3μm帯の光は
透過して1.55μm帯の光は反射するように形成され
ている。また、この誘電体多層膜フィルタのフィルムは
該溝に挿入され、シリコーン系接着剤13で固定される
ので、経時変化が生じやすい。さらに、溝側面の凹凸、
接着剤及びプラスチックフィルムを経る光の反射及び透
過の損失が大きいという問題もある。
ーにより形成された溝4の側面は凹凸のあるものであ
る。よって、溝側面の研磨が難しい。さらに、誘電体多
層膜フィルタ5は、所定膜厚のポリイミド薄膜にSiO
2とTiO2を交互に多層蒸着して、1.3μm帯の光は
透過して1.55μm帯の光は反射するように形成され
ている。また、この誘電体多層膜フィルタのフィルムは
該溝に挿入され、シリコーン系接着剤13で固定される
ので、経時変化が生じやすい。さらに、溝側面の凹凸、
接着剤及びプラスチックフィルムを経る光の反射及び透
過の損失が大きいという問題もある。
【0006】そこで、本発明の目的は、製造容易で光損
失の少ない光送受信モジュール及びその製造方法を提供
することにある。
失の少ない光送受信モジュール及びその製造方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の光送受信モジュ
ールは、多波長の光信号から少なくとも1つの波長帯の
光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送受信モジ
ュールであって、劈開面を有しかつ前記劈開面との交差
部位にて前記劈開面の法線から等しい角度で伸長し互い
に交差する入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結
晶基板と、前記第1劈開性結晶基板の入力及び出力導波
路の交差部位における前記劈開面に接する干渉フィルタ
と、前記干渉フィルタに接する劈開面を有しかつ前記交
差部位の近傍から伸長するとともに互いに分岐する受信
及び送信導波路を有する送受信導波路を担持する第2劈
開性結晶基板と、を備えたことを特徴とする。
ールは、多波長の光信号から少なくとも1つの波長帯の
光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送受信モジ
ュールであって、劈開面を有しかつ前記劈開面との交差
部位にて前記劈開面の法線から等しい角度で伸長し互い
に交差する入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結
晶基板と、前記第1劈開性結晶基板の入力及び出力導波
路の交差部位における前記劈開面に接する干渉フィルタ
と、前記干渉フィルタに接する劈開面を有しかつ前記交
差部位の近傍から伸長するとともに互いに分岐する受信
及び送信導波路を有する送受信導波路を担持する第2劈
開性結晶基板と、を備えたことを特徴とする。
【0008】本発明の光送受信モジュールにおいては、
前記入力及び出力導波路は前記第1劈開性結晶基板の他
方の劈開面にて共に終端していることを特徴とする。本
発明の光送受信モジュールにおいては、前記受信及び送
信導波路は前記第2劈開性結晶基板の他方の劈開面にて
共に終端していることを特徴とする。本発明の光送受信
モジュールにおいては、前記第1及び第2劈開性結晶基
板はInPの化合物半導体であり、前記入力及び出力導
波路並びに送受信導波路はInGaAsPであることを
特徴とする。
前記入力及び出力導波路は前記第1劈開性結晶基板の他
方の劈開面にて共に終端していることを特徴とする。本
発明の光送受信モジュールにおいては、前記受信及び送
信導波路は前記第2劈開性結晶基板の他方の劈開面にて
共に終端していることを特徴とする。本発明の光送受信
モジュールにおいては、前記第1及び第2劈開性結晶基
板はInPの化合物半導体であり、前記入力及び出力導
波路並びに送受信導波路はInGaAsPであることを
特徴とする。
【0009】本発明の光送受信モジュールにおいては、
前記第1及び第2劈開性結晶基板はGaAsの化合物半
導体からなり、前記入力及び出力導波路並びに送受信導
波路はAlGaAsからなることを特徴とする。本発明
の光送受信モジュールにおいては、前記入力及び出力導
波路並びに送受信導波路はチャネル形導波路であること
を特徴とする。
前記第1及び第2劈開性結晶基板はGaAsの化合物半
導体からなり、前記入力及び出力導波路並びに送受信導
波路はAlGaAsからなることを特徴とする。本発明
の光送受信モジュールにおいては、前記入力及び出力導
波路並びに送受信導波路はチャネル形導波路であること
を特徴とする。
【0010】本発明の光送受信モジュールにおいては、
前記干渉フィルタは、前記多波長の光信号のうちの、短
い方の波長帯の光信号を透過し、長い方の波長帯を反射
する構造を有する誘電体の多層膜からなることを特徴と
する。本発明の光送受信モジュールにおいては、前記受
信及び送信導波路にそれぞれ接続するための受光素子及
び発光素子を有することを特徴とする。
前記干渉フィルタは、前記多波長の光信号のうちの、短
い方の波長帯の光信号を透過し、長い方の波長帯を反射
する構造を有する誘電体の多層膜からなることを特徴と
する。本発明の光送受信モジュールにおいては、前記受
信及び送信導波路にそれぞれ接続するための受光素子及
び発光素子を有することを特徴とする。
【0011】本発明の光送受信モジュールにおいては、
前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方の劈開面に反射
防止膜が被覆されていることを特徴とする。また、本発
明の光送受信モジュール製造方法においては、多波長帯
の光信号から少なくとも1つの波長帯の光信号を分波し
これを受信しかつ送信する光送受信モジュールの製造方
法であって、劈開すべき所定の劈開面との交差部位にて
前記劈開面の法線から等しい角度で伸長し互いに交差す
る入力及び出力導波路並びに前記交差部位の近傍から伸
長するとともに互いに分岐する受信及び送信導波路を有
する送受信導波路を、劈開性結晶基板上に形成する導波
路形成工程と、前記交差部位を通過する方向に前記劈開
性結晶基板を劈開して、前記交差部位に劈開面を有する
前記入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結晶基板
並びに送受信導波路を担持する第2劈開性結晶基板を形
成する劈開工程と、前記第1及び第2劈開性結晶基板の
劈開面のうち、少なくとも一方の面の少なくとも導波路
端面部分に干渉フィルタを被覆する干渉フィルタ形成工
程と、前記送受信導波路が前記交差部位の近傍から伸長
させるべく、前記干渉フィルタを挟んで挟持して前記第
1及び第2劈開性結晶基板の劈開面側を接合する接合工
程と、を含むことを特徴とする。
前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方の劈開面に反射
防止膜が被覆されていることを特徴とする。また、本発
明の光送受信モジュール製造方法においては、多波長帯
の光信号から少なくとも1つの波長帯の光信号を分波し
これを受信しかつ送信する光送受信モジュールの製造方
法であって、劈開すべき所定の劈開面との交差部位にて
前記劈開面の法線から等しい角度で伸長し互いに交差す
る入力及び出力導波路並びに前記交差部位の近傍から伸
長するとともに互いに分岐する受信及び送信導波路を有
する送受信導波路を、劈開性結晶基板上に形成する導波
路形成工程と、前記交差部位を通過する方向に前記劈開
性結晶基板を劈開して、前記交差部位に劈開面を有する
前記入力及び出力導波路を担持する第1劈開性結晶基板
並びに送受信導波路を担持する第2劈開性結晶基板を形
成する劈開工程と、前記第1及び第2劈開性結晶基板の
劈開面のうち、少なくとも一方の面の少なくとも導波路
端面部分に干渉フィルタを被覆する干渉フィルタ形成工
程と、前記送受信導波路が前記交差部位の近傍から伸長
させるべく、前記干渉フィルタを挟んで挟持して前記第
1及び第2劈開性結晶基板の劈開面側を接合する接合工
程と、を含むことを特徴とする。
【0012】本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記劈開工程において、前記劈開性結晶基板
を劈開して、前記入力及び出力導波路が共に終端する前
記第1劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成することを
特徴とする。本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記劈開工程において、前記劈開性結晶基板
を劈開して、前記受信及び送信導波路が共に終端する前
記第2劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成することを
特徴とする。
おいては、前記劈開工程において、前記劈開性結晶基板
を劈開して、前記入力及び出力導波路が共に終端する前
記第1劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成することを
特徴とする。本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記劈開工程において、前記劈開性結晶基板
を劈開して、前記受信及び送信導波路が共に終端する前
記第2劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成することを
特徴とする。
【0013】本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記導波路形成工程において、前記劈開性結
晶基板上に導波路層を形成し、前記導波路層上に導波路
パターンマスクを形成し、前記導波路層をエッチング
し、リッジ形導波路を形成することを特徴とする。本発
明の光送受信モジュールの製造方法においては、前記干
渉フィルタ形成工程において、前記多波長の光信号のう
ちの、短い方の波長帯の光信号を透過し、長い方の波長
帯を反射させるべく、誘電体薄膜の複数を被覆すること
を特徴とする。
おいては、前記導波路形成工程において、前記劈開性結
晶基板上に導波路層を形成し、前記導波路層上に導波路
パターンマスクを形成し、前記導波路層をエッチング
し、リッジ形導波路を形成することを特徴とする。本発
明の光送受信モジュールの製造方法においては、前記干
渉フィルタ形成工程において、前記多波長の光信号のう
ちの、短い方の波長帯の光信号を透過し、長い方の波長
帯を反射させるべく、誘電体薄膜の複数を被覆すること
を特徴とする。
【0014】本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方の劈
開面に反射防止膜を被覆する工程を含むことを特徴とす
る。本発明の光送受信モジュールの製造方法において
は、前記接合工程おいて、第1ボンディング材によっ
て、熱伝導性基板上に前記第1及び第2劈開性結晶基板
の一方を接着し、残る劈開性結晶基板の他方を、第1ボ
ンディング材の融点よりも低い融点を有する第2ボンデ
ィング材によって、接着することを特徴とする。
おいては、前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方の劈
開面に反射防止膜を被覆する工程を含むことを特徴とす
る。本発明の光送受信モジュールの製造方法において
は、前記接合工程おいて、第1ボンディング材によっ
て、熱伝導性基板上に前記第1及び第2劈開性結晶基板
の一方を接着し、残る劈開性結晶基板の他方を、第1ボ
ンディング材の融点よりも低い融点を有する第2ボンデ
ィング材によって、接着することを特徴とする。
【0015】本発明の光送受信モジュールの製造方法に
おいては、前記熱伝導性基板上に、前記受信及び送信導
波路にそれぞれ接続するための受光素子及び発光素子を
接着する工程を有することを特徴とする。本発明の光送
受信モジュールの製造方法においては、前記熱伝導性基
板には、前記受信及び送信導波路に光軸を芯合わせるべ
く前記受光素子及び発光素子の接着部位に隆起した台場
部又は陥没した凹部が形成されることを特徴とする。
おいては、前記熱伝導性基板上に、前記受信及び送信導
波路にそれぞれ接続するための受光素子及び発光素子を
接着する工程を有することを特徴とする。本発明の光送
受信モジュールの製造方法においては、前記熱伝導性基
板には、前記受信及び送信導波路に光軸を芯合わせるべ
く前記受光素子及び発光素子の接着部位に隆起した台場
部又は陥没した凹部が形成されることを特徴とする。
【0016】本願発明によれば、導波路を劈開可能な結
晶例えばInP、InGaAsPなどの化合物半導体で
形成することで、この半導体導波路の分波する部分を劈
開により一度切断し、劈開面に誘電体多層膜すなわち多
層膜コーティングをした後、接合するので工程が簡略化
され、光送受信モジュールが簡便に作製可能になる。ま
た、劈開面に直接形成された誘電体多層膜フィルタによ
って分波を行うことで、環境耐久性が向上するととも
に、分波特性の環境温度依存性を少なくできる。
晶例えばInP、InGaAsPなどの化合物半導体で
形成することで、この半導体導波路の分波する部分を劈
開により一度切断し、劈開面に誘電体多層膜すなわち多
層膜コーティングをした後、接合するので工程が簡略化
され、光送受信モジュールが簡便に作製可能になる。ま
た、劈開面に直接形成された誘電体多層膜フィルタによ
って分波を行うことで、環境耐久性が向上するととも
に、分波特性の環境温度依存性を少なくできる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による実施例の光
送受信モジュールを図面を参照しつつ説明する。図2
に、波長多重化された1.3μm及び1.55μm帯の
多波長の光信号から1.3μm帯の光信号を分波しこれ
を受信しかつ送信する光送受信モジュールの実施例を示
す。この光送受信モジュールは、シリコン基板11上に
プレーナ光波回路100のチップが第1及び第2ボンデ
ィング材201,202によって固定された構成を有し
ている。光送受信モジュールは1.3μm帯用の受信及
び送信導波路にそれぞれ接続するための受光素子フォト
ダイオード8及び発光素子レーザダイオード7を有す
る。プレーナ光波回路100は、入力及び出力導波路2
0及び30を担持する第1基板101と、入出力導波路
20から共軸に伸長する送受信導波路20aを担持する
第2基板102と、からなり、第1及び第2基板101
及び102の劈開面の間に接して形成された干渉フィル
タ50を有している。干渉フィルタ50は、多波長の光
信号のうちの、波長の短い方の1.3μm帯の光信号を
透過し、波長の長い方の1.55μm帯光を反射する構
造を有する誘電体の多層膜からなる。第1及び第2基板
101及び102は、劈開性結晶例えば、InPの化合
物半導体からなる。入力及び出力導波路20及び30並
びに送受信導波路20aは、InP基板上にエピタキシ
ャル成長させた導波路材料膜を形成しこれをフォトリソ
グラフィ方法などにより食刻した、使用波長帯にて透光
性があるInGaAsPリッジ形導波路である。第1及
び第2基板101及び102は一体的なモノリシックI
nP平板を劈開により分割したので、それぞれ劈開面1
01a及び102aを有している。
送受信モジュールを図面を参照しつつ説明する。図2
に、波長多重化された1.3μm及び1.55μm帯の
多波長の光信号から1.3μm帯の光信号を分波しこれ
を受信しかつ送信する光送受信モジュールの実施例を示
す。この光送受信モジュールは、シリコン基板11上に
プレーナ光波回路100のチップが第1及び第2ボンデ
ィング材201,202によって固定された構成を有し
ている。光送受信モジュールは1.3μm帯用の受信及
び送信導波路にそれぞれ接続するための受光素子フォト
ダイオード8及び発光素子レーザダイオード7を有す
る。プレーナ光波回路100は、入力及び出力導波路2
0及び30を担持する第1基板101と、入出力導波路
20から共軸に伸長する送受信導波路20aを担持する
第2基板102と、からなり、第1及び第2基板101
及び102の劈開面の間に接して形成された干渉フィル
タ50を有している。干渉フィルタ50は、多波長の光
信号のうちの、波長の短い方の1.3μm帯の光信号を
透過し、波長の長い方の1.55μm帯光を反射する構
造を有する誘電体の多層膜からなる。第1及び第2基板
101及び102は、劈開性結晶例えば、InPの化合
物半導体からなる。入力及び出力導波路20及び30並
びに送受信導波路20aは、InP基板上にエピタキシ
ャル成長させた導波路材料膜を形成しこれをフォトリソ
グラフィ方法などにより食刻した、使用波長帯にて透光
性があるInGaAsPリッジ形導波路である。第1及
び第2基板101及び102は一体的なモノリシックI
nP平板を劈開により分割したので、それぞれ劈開面1
01a及び102aを有している。
【0018】また、基板としては、III−V族元素の化合
物半導体の例えばGaAsも用いられ得、この場合のリ
ッジ形導波路はAlGaAsから形成される。さらに、
以上の波長帯が伝搬するそれぞれの導波路はリッジ形導
波路に限定されず、チャネル型の3次元導波路であれば
よい。チャネル型導波路としては、例えば、使用波長帯
にて透光性を与え周囲のクラッド層よりも屈折率を高め
る材料を、基板の結晶表面から拡散させることにより、
クラッドに比べてその拡散部分の屈折率をあげる拡散方
法によって、所定パターンの3次元導波路を形成した
り、また、プロトン交換方法でチャネル型導波路を形成
することもできる。さらに、チャネル型導波路として
は、結晶基板上に予め形成した2次元導波路材料層の一
部に誘電体の所定パターンを装荷すると誘電体装荷部分
直下の導波路材料に比べて、その周囲の導波路材料の等
価屈折率が大きくなり、この部分に光を閉じ込めること
ができる装荷型3次元導波路としてもよい。
物半導体の例えばGaAsも用いられ得、この場合のリ
ッジ形導波路はAlGaAsから形成される。さらに、
以上の波長帯が伝搬するそれぞれの導波路はリッジ形導
波路に限定されず、チャネル型の3次元導波路であれば
よい。チャネル型導波路としては、例えば、使用波長帯
にて透光性を与え周囲のクラッド層よりも屈折率を高め
る材料を、基板の結晶表面から拡散させることにより、
クラッドに比べてその拡散部分の屈折率をあげる拡散方
法によって、所定パターンの3次元導波路を形成した
り、また、プロトン交換方法でチャネル型導波路を形成
することもできる。さらに、チャネル型導波路として
は、結晶基板上に予め形成した2次元導波路材料層の一
部に誘電体の所定パターンを装荷すると誘電体装荷部分
直下の導波路材料に比べて、その周囲の導波路材料の等
価屈折率が大きくなり、この部分に光を閉じ込めること
ができる装荷型3次元導波路としてもよい。
【0019】図2に示すように、第1基板101の入力
及び出力導波路20及び30は劈開面101aとの交差
部位15にて劈開面の法線から等しい角度で伸長し互い
に交差するように形成されている。入力及び出力導波路
の交差部位15における劈開面に接する干渉フィルタに
よって、1.55μm帯の光を入出力導波路20から出
力導波路30へ反射させ、導波させるためである。入力
及び出力導波路20及び30は交差部位15の反対側の
第1基板の他方の劈開面101bにて共に入力出力ポー
トとして終端している。第1基板101の他方の劈開面
101bは反射防止膜ARで被覆されている。
及び出力導波路20及び30は劈開面101aとの交差
部位15にて劈開面の法線から等しい角度で伸長し互い
に交差するように形成されている。入力及び出力導波路
の交差部位15における劈開面に接する干渉フィルタに
よって、1.55μm帯の光を入出力導波路20から出
力導波路30へ反射させ、導波させるためである。入力
及び出力導波路20及び30は交差部位15の反対側の
第1基板の他方の劈開面101bにて共に入力出力ポー
トとして終端している。第1基板101の他方の劈開面
101bは反射防止膜ARで被覆されている。
【0020】第2基板102はその劈開面102aにて
干渉フィルタ50に接する。交差部位15の近傍の劈開
面102aから伸長する送受信導波路20aは、互いに
分岐する受信及び送信導波路20R及び20Tを有して
いる。受信及び送信導波路20R及び20Tは第2基板
102の他方の劈開面102bにて共に終端している。
受信及び送信導波路20R及び20TがY分岐6で二分
され、それぞれフォトダイオード8及びレーザダイオー
ド7に結合させるためである。第2基板102の他方の
劈開面102bは予め反射防止膜ARで被覆されてい
る。
干渉フィルタ50に接する。交差部位15の近傍の劈開
面102aから伸長する送受信導波路20aは、互いに
分岐する受信及び送信導波路20R及び20Tを有して
いる。受信及び送信導波路20R及び20Tは第2基板
102の他方の劈開面102bにて共に終端している。
受信及び送信導波路20R及び20TがY分岐6で二分
され、それぞれフォトダイオード8及びレーザダイオー
ド7に結合させるためである。第2基板102の他方の
劈開面102bは予め反射防止膜ARで被覆されてい
る。
【0021】プレーナ光波回路100には入力側のシン
グルモード光ファイバ10A、出力側のシングルモード
光ファイバ10Bはガラスブロック9内に設けられた溝
に挿入固定され、ガラスブロック9は光ファイバ10
A,10Bの光軸が導波路20,30の光軸と一致する
ように、それらの入出力ポートの端面に接着固定されて
いる。光ファイバ10Aからの波長多重化された1.3
μm及び1.55μm帯の光が入出力ポートから入出力
導波路20に入射され、1.55μmの光は誘電体多層
膜フィルタ50で反射されてそのまま出力導波路30に
導波し、導波路端でシングルモード光ファイバ10Bに
結合され外部に出力される。一方、入出力導波路20か
らの1.3μm帯の光はフィルタ50を透過し、送受信
導波路20aに導波し、Y分岐6で二分された受信及び
送信導波路20R及び20Tにてそれぞれフォトダイオ
ード8とレーザダイオード7とに結合される。レーザダ
イオード7は、受信者側からの送信信号の伝送用に、フ
ォトダイオード8は受信した光信号の電気信号への変換
用に、それぞれ用いられる。
グルモード光ファイバ10A、出力側のシングルモード
光ファイバ10Bはガラスブロック9内に設けられた溝
に挿入固定され、ガラスブロック9は光ファイバ10
A,10Bの光軸が導波路20,30の光軸と一致する
ように、それらの入出力ポートの端面に接着固定されて
いる。光ファイバ10Aからの波長多重化された1.3
μm及び1.55μm帯の光が入出力ポートから入出力
導波路20に入射され、1.55μmの光は誘電体多層
膜フィルタ50で反射されてそのまま出力導波路30に
導波し、導波路端でシングルモード光ファイバ10Bに
結合され外部に出力される。一方、入出力導波路20か
らの1.3μm帯の光はフィルタ50を透過し、送受信
導波路20aに導波し、Y分岐6で二分された受信及び
送信導波路20R及び20Tにてそれぞれフォトダイオ
ード8とレーザダイオード7とに結合される。レーザダ
イオード7は、受信者側からの送信信号の伝送用に、フ
ォトダイオード8は受信した光信号の電気信号への変換
用に、それぞれ用いられる。
【0022】光送受信モジュールは以下の作製プロセス
により、製造される。まず、図3に示すように、透光性
導波路を形成できる劈開性結晶基板のウエハ90を用意
する。例えば、半導体材料としては、劈開可能なGaA
s系、InP系半導体などが挙げられる。導波路構造と
しては、リッジ型でも埋め込み型でも良い。
により、製造される。まず、図3に示すように、透光性
導波路を形成できる劈開性結晶基板のウエハ90を用意
する。例えば、半導体材料としては、劈開可能なGaA
s系、InP系半導体などが挙げられる。導波路構造と
しては、リッジ型でも埋め込み型でも良い。
【0023】InP系リッジ型導波路を例にとると、M
OCVDなどの手法により、劈開性結晶基板90上にI
nGaAsPスラブ導波路層91を結晶成長させる。こ
こで、InGaAsPスラブ導波路91は1.3μm、
1.55μmに対して透明な組成とする。そのために該
基板は使用波長帯にて透光性があるものが好ましい。次
に、図4に示すように、ウエハ表面91a上に、導波路
形状及び劈開位置を示すパターンをフォトリソグラフィ
プロセスによりニングし、さらにエッチングにより三次
元導波路P及びマーカMを加工する。このとき同時にマ
ーカMもエッチング加工される。マーカMの中で、特
に、劈開マーカは、劈開予定の光分波位置CLを示すた
め、マーカによる位置決めが特に重要である。このよう
にしてエッチングにより図2に示すような、リッジ形導
波路20、30及び20aを形成し、三次元導波路を形
成する。
OCVDなどの手法により、劈開性結晶基板90上にI
nGaAsPスラブ導波路層91を結晶成長させる。こ
こで、InGaAsPスラブ導波路91は1.3μm、
1.55μmに対して透明な組成とする。そのために該
基板は使用波長帯にて透光性があるものが好ましい。次
に、図4に示すように、ウエハ表面91a上に、導波路
形状及び劈開位置を示すパターンをフォトリソグラフィ
プロセスによりニングし、さらにエッチングにより三次
元導波路P及びマーカMを加工する。このとき同時にマ
ーカMもエッチング加工される。マーカMの中で、特
に、劈開マーカは、劈開予定の光分波位置CLを示すた
め、マーカによる位置決めが特に重要である。このよう
にしてエッチングにより図2に示すような、リッジ形導
波路20、30及び20aを形成し、三次元導波路を形
成する。
【0024】次に、図5に示すように、劈開可能な厚さ
まで劈開性結晶基板90の裏面91bを研磨する。次
に、図6に示すように、劈開予定の光分波位置CLのマー
カ位置で劈開して、劈開性結晶基板90をバー状に分割
して加工し、導波路バー95が作製される。次に、図7
に示すように、真空蒸着法、マグネトロンスパッタ法な
どにより、図2に示す第1基板101となるべき導波路
バー95の劈開面101aに、SiO2及びTiO2など
を交互に積層して干渉フィルタ50の誘電体多層膜の積
層を行ない、分波用干渉フィルタ50を形成する。これ
ら劈開面のうち、少なくとも一方の面の少なくとも導波
路端面部分に干渉フィルタを被覆すればよい。誘電体多
層膜50は後に接合して光回路モジュールとなす時に挟
持されるので、いずれの導波路バー95及び95aの対
向する劈開面101a及び102aに形成してもよい。
まで劈開性結晶基板90の裏面91bを研磨する。次
に、図6に示すように、劈開予定の光分波位置CLのマー
カ位置で劈開して、劈開性結晶基板90をバー状に分割
して加工し、導波路バー95が作製される。次に、図7
に示すように、真空蒸着法、マグネトロンスパッタ法な
どにより、図2に示す第1基板101となるべき導波路
バー95の劈開面101aに、SiO2及びTiO2など
を交互に積層して干渉フィルタ50の誘電体多層膜の積
層を行ない、分波用干渉フィルタ50を形成する。これ
ら劈開面のうち、少なくとも一方の面の少なくとも導波
路端面部分に干渉フィルタを被覆すればよい。誘電体多
層膜50は後に接合して光回路モジュールとなす時に挟
持されるので、いずれの導波路バー95及び95aの対
向する劈開面101a及び102aに形成してもよい。
【0025】さらに、導波路バー95の反対側の劈開面
101bに1.3及び1.55μm波用の反射防止膜A
Rを形成、被膜する。また、図2に示す第2基板102
となるべき他方の導波路バー95aの反対側の劈開面1
02bに1.3μm用の反射防止膜ARを形成、被膜す
る。次に、図8の破線に示すように、導波路バーを第1
及び第2基板101及び102毎にさらに劈開し、個別
の導波路チップにする。
101bに1.3及び1.55μm波用の反射防止膜A
Rを形成、被膜する。また、図2に示す第2基板102
となるべき他方の導波路バー95aの反対側の劈開面1
02bに1.3μm用の反射防止膜ARを形成、被膜す
る。次に、図8の破線に示すように、導波路バーを第1
及び第2基板101及び102毎にさらに劈開し、個別
の導波路チップにする。
【0026】両方の導波路チップに予め位置合わせ用の
アラインメントマーカをパターニングしてあるので、マ
ーカに合わせて個別のチップを、例えば、シリコン基板
などの熱伝導性基板上にて接合する。その他、導波路バ
ーに光を導波させながら位置合わせを行ないつつ個別の
導波路チップを接合するなどの方法もある。次に、図9
に示すように、第1及び第2基板を接着する工程におい
て、導波路チップを接続する時に一方の導波路チップを
シリコン基板11に固定しておく必要があるため、シリ
コン基板11上に融点の異なる第1及び第2ボンディン
グ材201及び202を蒸着しておく。ここでは、第1
ボンディング材201の融点が第2ボンディング材20
2のものより高い。
アラインメントマーカをパターニングしてあるので、マ
ーカに合わせて個別のチップを、例えば、シリコン基板
などの熱伝導性基板上にて接合する。その他、導波路バ
ーに光を導波させながら位置合わせを行ないつつ個別の
導波路チップを接合するなどの方法もある。次に、図9
に示すように、第1及び第2基板を接着する工程におい
て、導波路チップを接続する時に一方の導波路チップを
シリコン基板11に固定しておく必要があるため、シリ
コン基板11上に融点の異なる第1及び第2ボンディン
グ材201及び202を蒸着しておく。ここでは、第1
ボンディング材201の融点が第2ボンディング材20
2のものより高い。
【0027】次に、図10に示すように、シリコン基板
11を第1ボンディング材201の融点以上に加熱しく
し、一方の導波路チップ例えば第2基板102を、マー
カに沿って、シリコン基板11上にボンディングする。
次に、図11に示すように、低い融点の第2ボンディン
グ材202だけが溶ける温度にして他方の導波路チップ
の第1基板101を、送受信導波路20aが交差部位1
5の近傍から入出力導波路20の光軸と一致して伸長す
るように芯合わせしつつ又はボンディングする。
11を第1ボンディング材201の融点以上に加熱しく
し、一方の導波路チップ例えば第2基板102を、マー
カに沿って、シリコン基板11上にボンディングする。
次に、図11に示すように、低い融点の第2ボンディン
グ材202だけが溶ける温度にして他方の導波路チップ
の第1基板101を、送受信導波路20aが交差部位1
5の近傍から入出力導波路20の光軸と一致して伸長す
るように芯合わせしつつ又はボンディングする。
【0028】次に、図2に示すように、対応導波路の端
部に送信用レーザダイオード7と受信用フォトダイオー
ド8とをそれぞれシリコン基板11上に固定する。送信
用レーザダイオード7と受信用フォトダイオード8は対
応導波路への高さ合わせ及び放熱のために、シリコン基
板11上に隆起した台場部としてSiテラス11aを設
けることもできる。また、Siテラス11aの他に、受
信及び送信導波路に光軸を芯合わせるように、レーザダ
イオード7とフォトダイオード8の接着部位に陥没した
凹部を形成してもよい。
部に送信用レーザダイオード7と受信用フォトダイオー
ド8とをそれぞれシリコン基板11上に固定する。送信
用レーザダイオード7と受信用フォトダイオード8は対
応導波路への高さ合わせ及び放熱のために、シリコン基
板11上に隆起した台場部としてSiテラス11aを設
けることもできる。また、Siテラス11aの他に、受
信及び送信導波路に光軸を芯合わせるように、レーザダ
イオード7とフォトダイオード8の接着部位に陥没した
凹部を形成してもよい。
【図1】従来の光送受信モジュールの概略斜視図。
【図2】本発明による実施例の光送受信モジュールの概
略斜視図。
略斜視図。
【図3】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
【図4】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
【図5】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
造方法における結晶基板ウエハの概略斜視図。
【図6】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における導波路バーの概略斜視図。
造方法における導波路バーの概略斜視図。
【図7】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における導波路バーの概略斜視図。
造方法における導波路バーの概略斜視図。
【図8】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における導波路バーの概略斜視図。
造方法における導波路バーの概略斜視図。
【図9】本発明による実施例の光送受信モジュールの製
造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略斜
視図。
造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略斜
視図。
【図10】本発明による実施例の光送受信モジュールの
製造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略
斜視図。
製造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略
斜視図。
【図11】本発明による実施例の光送受信モジュールの
製造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略
斜視図。
製造方法における熱伝導性基板及び導波路チップの概略
斜視図。
6 Y分岐 7 発光素子レーザダイオード 8 受光素子フォトダイオード 11a Siテラス 15 交差部位 20 入出力導波路 20a 送受信導波路 20R 受信導波路 20T 送信導波路 30 出力導波路 50 干渉フィルタ 90 劈開性結晶基板ウエハ 91 スラブ導波路層 95、95a 導波路バー 100 プレーナ光波回路 101 第1基板 101a、101b、102a、102b 劈開面 102 第2基板 201,202 ボンディング材 P 三次元導波路 M マーカ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 農 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 竹間 清文 埼玉県鶴ヶ島市富士見6丁目1番1号パイ オニア株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 2H047 KA05 KA12 KA15 LA18 MA05 MA07 PA21 PA24 QA02 QA07 TA35 TA43
Claims (18)
- 【請求項1】多波長の光信号から少なくとも1つの波長
帯の光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送受信
モジュールであって、 劈開面を有しかつ前記劈開面との交差部位にて前記劈開
面の法線から等しい角度で伸長し互いに交差する入力及
び出力導波路を担持する第1劈開性結晶基板と、 前記第1劈開性結晶基板の入力及び出力導波路の交差部
位における前記劈開面に接する干渉フィルタと、 前記干渉フィルタに接する劈開面を有しかつ前記交差部
位の近傍から伸長するとともに互いに分岐する受信及び
送信導波路を有する送受信導波路を担持する第2劈開性
結晶基板と、を備えたことを特徴とする光送受信モジュ
ール。 - 【請求項2】前記入力及び出力導波路は前記第1劈開性
結晶基板の他方の劈開面にて共に終端していることを特
徴とする請求項1記載の光送受信モジュール。 - 【請求項3】前記受信及び送信導波路は前記第2劈開性
結晶基板の他方の劈開面にて共に終端していることを特
徴とする請求項1又は2記載の光送受信モジュール。 - 【請求項4】前記第1及び第2劈開性結晶基板はInP
の化合物半導体からなり、前記入力及び出力導波路並び
に送受信導波路はInGaAsPからなることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1記載の光送受信モジュー
ル。 - 【請求項5】前記第1及び第2劈開性結晶基板はGaA
sの化合物半導体からなり、前記入力及び出力導波路並
びに送受信導波路はAlGaAsからなることを特徴と
する請求項1〜3のいずれか1記載の光送受信モジュー
ル。 - 【請求項6】前記入力及び出力導波路並びに送受信導波
路はチャネル形導波路であることを特徴とする請求項1
〜5のいずれか1記載の光送受信モジュール。 - 【請求項7】前記干渉フィルタは、前記多波長の光信号
のうちの、短い方の波長帯の光信号を透過し、長い方の
波長帯を反射する構造を有する誘電体の多層膜からなる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1記載の光送
受信モジュール。 - 【請求項8】前記受信及び送信導波路にそれぞれ接続す
るための受光素子及び発光素子を有することを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか1記載の光送受信モジュー
ル。 - 【請求項9】前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方の
劈開面に反射防止膜が被覆されていることを特徴とする
請求項1〜8のいずれか1記載の光送受信モジュール。 - 【請求項10】多波長帯の光信号から少なくとも1つの
波長帯の光信号を分波しこれを受信しかつ送信する光送
受信モジュールの製造方法であって、 劈開すべき所定の劈開面との交差部位にて前記劈開面の
法線から等しい角度で伸長し互いに交差する入力及び出
力導波路並びに前記交差部位の近傍から伸長するととも
に互いに分岐する受信及び送信導波路を有する送受信導
波路を、劈開性結晶基板上に形成する導波路形成工程
と、 前記交差部位を通過する方向に前記劈開性結晶基板を劈
開して、前記交差部位に劈開面を有する前記入力及び出
力導波路を担持する第1劈開性結晶基板並びに送受信導
波路を担持する第2劈開性結晶基板を形成する劈開工程
と、 前記第1及び第2劈開性結晶基板の劈開面のうち、少な
くとも一方の面の少なくとも導波路端面部分に干渉フィ
ルタを被覆する干渉フィルタ形成工程と、 前記送受信導波路が前記交差部位の近傍から伸長させる
べく、前記干渉フィルタを挟んで挟持して前記第1及び
第2劈開性結晶基板の劈開面側を接合する接合工程と、
を含むことを特徴とする光送受信モジュールの製造方
法。 - 【請求項11】前記劈開工程において、前記劈開性結晶
基板を劈開して、前記入力及び出力導波路が共に終端す
る前記第1劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成するこ
とを特徴とする請求項10記載の製造方法。 - 【請求項12】前記劈開工程において、前記劈開性結晶
基板を劈開して、前記受信及び送信導波路が共に終端す
る前記第2劈開性結晶基板の他方の劈開面を形成するこ
とを特徴とする請求項10又は11記載の製造方法。 - 【請求項13】前記導波路形成工程において、前記劈開
性結晶基板上に導波路層を形成し、前記導波路層上に導
波路パターンマスクを形成し、前記導波路層をエッチン
グし、リッジ形導波路を形成することを特徴とする請求
項10〜12のいずれか1記載の製造方法。 - 【請求項14】前記干渉フィルタ形成工程において、前
記多波長の光信号のうちの、短い方の波長帯の光信号を
透過し、長い方の波長帯を反射させるべく、誘電体薄膜
の複数を被覆することを特徴とする請求項10〜13の
いずれか1記載の製造方法。 - 【請求項15】前記第1及び第2劈開性結晶基板の他方
の劈開面に反射防止膜を被覆する工程を含むことを特徴
とする請求項10〜14のいずれか1記載の製造方法。 - 【請求項16】前記接合工程おいて、第1ボンディング
材によって、熱伝導性基板上に前記第1及び第2劈開性
結晶基板の一方を接着し、残る劈開性結晶基板の他方
を、第1ボンディング材の融点よりも低い融点を有する
第2ボンディング材によって、接着することを特徴とす
る請求項10〜15のいずれか1記載の製造方法。 - 【請求項17】前記熱伝導性基板上に、前記受信及び送
信導波路にそれぞれ接続する受光素子及び発光素子を接
着する工程を有することを特徴とする請求項16記載の
製造方法。 - 【請求項18】前記熱伝導性基板には、前記受信及び送
信導波路に光軸を芯合わせるべく前記受光素子及び発光
素子の接着部位に隆起した台場部又は陥没した凹部が形
成されることを特徴とする請求項16又は17記載の製
造方法。
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