JP2012078407A - 光導波路素子および光導波路素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電膜が形成された基板に光硬化型接着剤を用いて受光素子を固定することが可能な光導波路素子および光導波路素子の製造方法を提供する。
【解決手段】光導波路素子１は、電気光学効果を有する基板１０と、基板１０の表面に形成された光導波路１０１〜１０４と、基板１０の表面に形成され光導波路１０１〜１０４を伝搬する光波を制御する電極１０５〜１０７と、光硬化型接着剤により基板１０に固定され光導波路１０１〜１０４を伝搬する光波の一部をモニタする受光素子２０と、基板１０の光導波路１０１〜１０４が形成された面の対向面および他の面に形成された導電膜１１０，１２０と、を備え、前記対向面の一部に導電膜１２０を形成しない導電膜非形成部１３０を設け、前記対向面の側から基板１０を介して前記光硬化型接着剤に光を照射可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路素子および光導波路素子の製造方法に関する。

基板の表面に光導波路を形成した光導波路素子において、光導波路を伝搬する光波を制御するために、光導波路の伝搬光をモニタすることが行われている。伝搬光のモニタ方法として、光導波路を分岐させて伝搬光の一部をタップした光、あるいは光導波路の合波部から光導波路外へ放射される放射モード光を、基板側面に配置した受光素子で受光する方法や、光導波路の周囲に滲み出しているエバネセント光を、光導波路の上部に配置した受光素子で受光する方法（例えば、特許文献１参照）等が知られている。

一方、基板に誘電体基板を用いた場合には、焦電効果によって基板表面に電荷が蓄積して光導波路素子の光学特性を劣化させてしまうことがある。これの対策として、基板の裏面（光導波路を形成した面と反対側の面）と側面に導電膜を形成した構成が知られている。この構成によれば、基板表面に溜まった電荷をこの導電膜経由で基板外へ放電させて逃がすことができ、上記のような特性劣化を防止可能である。

特開２００１−２１５３７１号公報

ところで、受光素子を基板に固定するに当たっては、熱硬化型接着剤や光硬化型接着剤等が用いられている。熱硬化型接着剤は一般に硬化時間が長い。そのため、接着工程に要する時間が長くなるという問題や、硬化中に位置ずれの影響を受けやすくなり実装位置精度の低下ひいては特性劣化を招いてしまうという問題がある。よって、受光素子と基板の固定には光硬化型接着剤を用いることが好ましいと考えられる。

しかしながら、上述のように基板の裏面や側面に導電膜が形成されている構造においては、導電膜が光を遮断してしまうため、基板裏面側から光を照射できず、受光素子と基板の間に塗布された接着剤を硬化させることができない。なお、受光素子と基板の間からはみ出した接着剤は、受光素子の斜め側方から光を照射し硬化させることができるが、それだけでは硬化後の強度が不十分である。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電膜が形成された基板に光硬化型接着剤を用いて受光素子を固定することが可能な光導波路素子および光導波路素子の製造方法を提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電気光学効果を有する基板と、前記基板の表面に形成された光導波路と、前記基板の表面に形成され前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、光硬化型接着剤により前記基板に固定され前記光導波路を伝搬する光波の一部をモニタする受光素子と、前記基板の前記光導波路が形成された面の対向面および他の面に形成された導電膜と、を備える光導波路素子において、前記対向面の一部に前記導電膜を形成しない導電膜非形成部を設け、前記対向面の側から前記基板を介して前記光硬化型接着剤に光を照射可能としたことを特徴とする光導波路素子である。

この構成によれば、導電膜非形成部を通して、受光素子と基板の間の光硬化型接着剤に光を照射することができ、接着剤を硬化させることができる。よって、導電膜が形成された基板であっても、光硬化型接着剤を用いて受光素子を基板に固定することができる。

また、本発明は、上記の光導波路素子において、前記導電膜非形成部は、前記対向面のうち、前記基板表面の前記電極が形成された作用部と対向する部分を除いた部分に設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、電極の近くには導電膜が存在しており、導電膜非形成部が存在する箇所は電極から離れた箇所に限られる。よって、電極近傍で焦電効果により発生した電荷を、導電膜を経由して効率よく基板外へ逃がすことができる。

また、本発明は、上記の光導波路素子において、前記導電膜非形成部は、前記導電膜内に形成された開口であることを特徴とする。

この構成によれば、開口を通して受光素子と基板の間の光硬化型接着剤に光を照射することができる。また、導電膜非形成部の面積を必要以上に広くしなくてすむので、導電膜の面積を広くとることができ、焦電効果により発生した電荷を効率よく基板外へ逃がすことができる。

また、本発明は、上記の光導波路素子において、前記開口の形状は円形、矩形、または前記受光素子の接着面と略相似形であることを特徴とする。

また、本発明は、電気光学効果を有する基板と、前記基板の表面に形成された光導波路と、前記基板の表面に形成され前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、光硬化型接着剤により前記基板に固定され前記光導波路を伝搬する光波の一部をモニタする受光素子と、前記基板の前記光導波路が形成された面の対向面および他の面に形成された導電膜と、を備える光導波路素子の製造方法において、前記対向面の一部に設けられた導電膜非形成部から前記基板を介して前記光硬化型接着剤に光を照射する工程を含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法である。

また、本発明は、上記の光導波路素子の製造方法において、前記光を照射する工程の前または後に、前記導電膜非形成部を通して前記光硬化型接着剤の厚さの状態を示す干渉縞を検査する工程を含むことを特徴とする。

この構成によれば、干渉縞の検査によって受光素子と基板の接着状態に関して良品と不良品を的確に判別することができる。

また、本発明は、上記の光導波路素子の製造方法において、前記光硬化型接着剤の粘度は１０００ｃｐ以下であり、前記光硬化型接着剤を硬化させる際に前記受光素子を前記基板に対して押圧する圧力は５０〜１０００ｇ／ｍｍ^２であることを特徴とする。

本発明によれば、導電膜が形成された基板に光硬化型接着剤を用いて受光素子を固定することが可能である。

本発明の第１の実施形態による光導波路素子の構成を示す図である。 受光素子を基板に固定する工程を説明する図である。 本発明の第２の実施形態による光導波路素子の構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による光導波路素子１の構成を示す図である。

図１において、光導波路素子１は、基板１０および受光素子２０を有し構成されている。

基板１０は、電気光学効果を有する基板であり、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）やタンタル酸リチウム（ＬＴ）等の誘電体結晶である。

基板１０の表面には、図１の上面図に示されるように、光導波路１０１〜１０４および電極１０５〜１０７が形成されている。

入力導波路１０１は、第１分岐導波路１０２の一端と第２分岐導波路１０３の一端に接続されている。第１分岐導波路１０２の他端と第２分岐導波路１０３の他端は、出力導波路１０４に接続されている。これにより、マッハツェンダー型導波路が構成されている。

第１電極１０５は、第１分岐導波路１０２に沿って、第１分岐導波路１０２と基板１０の縁端との間に設けられている。第２電極１０６は、第１分岐導波路１０２および第２分岐導波路１０３に沿って、第１分岐導波路１０２と第２分岐導波路１０３との間に設けられている。第３電極１０７は、第２分岐導波路１０３に沿って、第２分岐導波路１０３と基板１０の縁端との間に設けられている。これら各電極１０５〜１０７には、不図示の電気配線を介して光導波路素子１の外部から所定の電圧が供給される。

このように、光導波路素子１は、マッハツェンダー型導波路の第１分岐導波路１０２および第２分岐導波路１０３に対して第１電極１０５，第２電極１０６，第３電極１０７から電界を印加して、電気光学効果により第１分岐導波路１０２および第２分岐導波路１０３の屈折率を変化させる構成となっている。すなわち、光導波路素子１は、第１分岐導波路１０２および第２分岐導波路１０３を伝搬する光波を各電極１０５〜１０７からの電界によって変調する変調器として構成されている。

ここで、図１の上面図において点線の枠囲みで示した領域、すなわち、マッハツェンダー型導波路の第１分岐導波路１０２および第２分岐導波路１０３を伝搬する光波が各電極１０５〜１０７による電界の作用を受ける領域を、「作用部」と定義する。

基板１０の側面には、図１の側面図に示されるように、導電膜１１０が側面全体にわたって形成されている。

基板１０の裏面（光導波路および電極が形成されている面と対向する面）には、図１の底面図に示されるように、導電膜１２０が裏面の一部を除いて形成されている。導電膜１２０が形成されていない部分を、導電膜非形成部１３０と称することとする。導電膜非形成部１３０の位置は、図１の底面図に示されるように、後述する受光素子２０の固定位置と対面する位置であり、基板１０の作用部（図１の上面図参照）と相対しない位置である。換言すると、作用部と対面する裏面の部分には、導電膜１２０が存在しており、導電膜非形成部１３０は、作用部から離れた箇所に位置している。

側面の導電膜１１０および裏面の導電膜１２０の材質は、例えば、Ａｕ，Ｔｉ，Ｓｉ等である。

このように導電膜１１０，１２０が基板１０の側面と裏面に形成されていることによって、焦電効果により基板１０の表面に溜まった電荷をこれら導電膜１１０，１２０経由で基板１０の外へ放電させて逃がすことが可能である。ここで、焦電効果は電極１０５〜１０７の近傍で発生しやすいが、基板裏面のうち電極１０５〜１０７に近い部分には導電膜１２０が存在しているため、基板１０に溜まった電荷を効率よく放電可能である。なお、導電膜１１０，１２０の少なくとも一方は、導電性接着剤等を介して導電性の筐体（不図示）と電気的に接続されている。

受光素子２０は、図１の上面図および側面図に示されるように、出力導波路１０４の上部において基板１０の表面と接するようにして基板１０と固定されている。受光素子２０の受光面は、基板１０の側に向けられている。この受光素子２０は、出力導波路１０４を伝搬する光波のパワーをモニタするために用いられるものであり、出力導波路１０４から滲み出したエバネセント光が受光素子２０の受光面から取り込まれて、そのパワーが検知される。

受光素子２０の基板１０への固定には、光硬化型接着剤を使用する。以下、図２を参照して、受光素子２０を基板１０に固定する工程について説明する。

まず、工程（Ａ）として、受光素子２０の受光面を基板１０の側に向けた状態で受光素子２０（の受光面）と基板１０の間に光硬化型接着剤（粘度１０００ｃｐ以下）を塗布し、受光素子２０と基板１０を密着させて受光素子２０を基板１０に圧力５０〜１０００ｇ／ｍｍ^２で押圧する。そして、受光素子２０の斜め上方からＵＶ光（紫外光）を照射して、受光素子２０の周囲に漏れ出した接着剤を硬化させる。ＵＶ光の照射時間は、例えば１分以内であり、好ましくは１０秒程度である。この状態では、受光素子２０の周囲に漏れ出した接着剤のみが硬化し（仮固定の状態）、受光素子２０と基板１０の接触面に塗布されている接着剤は、ＵＶ光が届かないため硬化していない。そのため、受光素子２０と基板１０との接着強度は十分ではないが、大きな力を加えない限り、受光素子２０が基板１０から引き剥がされてしまうことはない。ここで、押圧圧力を上記の範囲とすることで、接着剤の剥離や破断を防止できる。また、ＵＶ光の照射時間（接着剤の硬化時間）が短いため、硬化中の受光素子２０と基板１０との位置ずれは小さく、高精度な位置決めが可能である。

次に、工程（Ｂ）として、基板１０の裏面側から導電膜非形成部１３０を通して、受光素子２０と基板１０の間の接着剤が未硬化の部分を観察し、当該部分に現れる干渉縞を検査する。干渉縞の様子は、受光素子２０と基板１０の間の接着剤の厚さやその均一性を反映している。この干渉縞の検査により、接着剤の塗布状態が適切な状態となっているか否かを知ることができ、良品と不良品を判別することができる。なお、不良品の場合は、次の工程（Ｃ）へ進まずに、受光素子２０と基板を一旦引き剥がして、再度、工程（Ａ）を実施すればよい。

次に、工程（Ｃ）として、受光素子２０と基板１０の間に未硬化のまま残っている接着剤に導電膜非形成部１３０を通して基板１０の裏面側からＵＶ光を照射して、接着剤を硬化させる。ＵＶ光の照射時間は、例えば１〜数分程度である。この工程により、受光素子２０と基板１０の接触面に塗布されている接着剤全部が硬化し、受光素子２０と基板１０は十分な接着強度で固定される。なお、先の工程（Ａ）で接着剤の一部が既に硬化しているため、本工程（Ｃ）の接着剤硬化の際には、受光素子２０を基板１０に対して押圧しなくてもよいが、接着剤の剥離や破断を確実に防止するために、工程（Ａ）と同様に受光素子２０を基板１０に圧力５０〜１０００ｇ／ｍｍ^２で押圧するようにしてもよい。

次に、工程（Ｄ）として、工程（Ｂ）と同様に、基板１０の裏面側から導電膜非形成部１３０を通して、受光素子２０と基板１０の間の接着剤を観察し、当該部分に現れる干渉縞を検査する。この干渉縞の検査により、接着剤の硬化状態が適切な状態となっているか否かを知ることができ、良品と不良品を判別することができる。

以上のように、本実施形態の光導波路素子１によれば、導電膜非形成部１３０を通して、受光素子２０と基板１０の間の光硬化型接着剤にＵＶ光を照射することができ、接着剤を硬化させることができる。また、工程（Ｂ）における接着剤の硬化は短時間で済むため、受光素子２０の固定位置の精度を向上させることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態による光導波路素子２の構成を示す図である。
本実施形態の光導波路素子２と第１の実施形態の光導波路素子１の相違点は、導電膜非形成部１４０の形状である。

図３の底面図に示されるように、光導波路素子２の基板１０の裏面には、導電膜非形成部１４０の形状が円形の開口となるように導電膜１２０が形成されている。導電膜非形成部１４０の位置は、第１の実施形態と同様、受光素子２０の固定位置と対面する位置であり、基板１０の作用部（図３の上面図参照）と相対しない位置である。

このような構成の光導波路素子２によっても、第１の実施形態の光導波路素子１と同じ効果を得られる。さらに、本実施形態の光導波路素子２によれば、導電膜１２０の面積が第１の実施形態より広いため、焦電効果で基板１０に溜まった電荷を第１の実施形態よりも効率よく放電可能である。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、図３において導電膜非形成部１４０（開口）の形状は円形であるが、受光素子２０の底面形状に合わせた形状（略相似の形状）であってもよいし、矩形でもよい。
また、受光素子２０を基板１０に接着する位置は、出力導波路１０４の上部に限定されず、入力導波路１０１等の上部であってもよい。
また、光導波路の構成は、図１や図３に示されるようなマッハツェンダー型導波路以外の構成であってもよい。
さらに、光導波路の構成に応じて、受光素子２０を基板１０の側面に接着する構成としてもよい。

１，２…光導波路素子 １０…基板 ２０…受光素子 １０１…入力導波路 １０２…第１分岐導波路 １０３…第２分岐導波路 １０４…出力導波路 １０５…第１電極 １０６…第２電極 １０７…第３電極 １１０，１２０…導電膜 １３０，１４０…導電膜非形成部

Claims (7)

1. 電気光学効果を有する基板と、前記基板の表面に形成された光導波路と、前記基板の表面に形成され前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、光硬化型接着剤により前記基板に固定され前記光導波路を伝搬する光波の一部をモニタする受光素子と、前記基板の前記光導波路が形成された面の対向面および他の面に形成された導電膜と、を備える光導波路素子において、
   前記対向面の一部に前記導電膜を形成しない導電膜非形成部を設け、前記対向面の側から前記基板を介して前記光硬化型接着剤に光を照射可能としたことを特徴とする光導波路素子。
2. 前記導電膜非形成部は、前記対向面のうち、前記基板表面の前記電極が形成された作用部と対向する部分を除いた部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光導波路素子。
3. 前記導電膜非形成部は、前記導電膜内に形成された開口であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光導波路素子。
4. 前記開口の形状は円形、矩形、または前記受光素子の接着面と略相似形であることを特徴とする請求項３に記載の光導波路素子。
5. 電気光学効果を有する基板と、前記基板の表面に形成された光導波路と、前記基板の表面に形成され前記光導波路を伝搬する光波を制御する電極と、光硬化型接着剤により前記基板に固定され前記光導波路を伝搬する光波の一部をモニタする受光素子と、前記基板の前記光導波路が形成された面の対向面および他の面に形成された導電膜と、を備える光導波路素子の製造方法において、
   前記対向面の一部に設けられた導電膜非形成部から前記基板を介して前記光硬化型接着剤に光を照射する工程を含むことを特徴とする光導波路素子の製造方法。
6. 前記光を照射する工程の前または後に、前記導電膜非形成部を通して前記光硬化型接着剤の厚さの状態を示す干渉縞を検査する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の光導波路素子の製造方法。
7. 前記光硬化型接着剤の粘度は１０００ｃｐ以下であり、前記光硬化型接着剤を硬化させる際に前記受光素子を前記基板に対して押圧する圧力は５０〜１０００ｇ／ｍｍ^２であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光導波路素子の製造方法。

Images