JP6636903B2 - Optical components - Google Patents
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Description
本発明は、発熱部を備えて空間光学系との間で光を入出力する平面光導波回路を備える光部品に関する。 The present invention relates to an optical component including a planar optical waveguide circuit that includes a heating unit and inputs and outputs light to and from a spatial optical system.
情報通信トラフィックの大容量化に対応するため、光ファイバを用いた通信ネットワークでは、波長多重伝送が実現されている。また、波長多重伝送に対応する多くの光通信デバイスが、実用化されているが、今後の更なる大容量化に対応するために、更なる高機能化が望まれている。 In order to cope with an increase in the capacity of information communication traffic, wavelength division multiplex transmission is realized in a communication network using optical fibers. Further, many optical communication devices that support wavelength multiplex transmission have been put into practical use, but further higher functionality is desired in order to cope with a further increase in capacity in the future.
このような光通信デバイスとして、平面型光導波路がある。平面型光導波路は、光の合分波機能、分岐機能、スイッチ機能などが高精度で実装できるため、広く利用されている。特に、石英ガラス系からなる石英系の平面光導波回路(Planar Lightwave Circuit:PLC)は、光ファイバとの結合に優れ、材料の信頼性も高いため、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチなど光通信用の多種多様な機能素子へ応用されている。また、半導体材料からなる光導波路や、シリコンをコアとしたSi光導波路による光機能素子も、受発光素子との集積性や小型化に優れていることから、広く応用がなされている。 As such an optical communication device, there is a planar optical waveguide. 2. Description of the Related Art A planar optical waveguide is widely used because a light multiplexing / demultiplexing function, a branching function, a switching function, and the like can be mounted with high accuracy. In particular, a silica-based planar lightwave circuit (PLC) made of silica glass has excellent coupling with optical fibers and high material reliability, and is therefore used as a splitter, wavelength multiplexer / demultiplexer, optical switch, etc. It is applied to a wide variety of functional devices for optical communication. Further, optical waveguides made of semiconductor materials and optical functional devices using Si optical waveguides having a silicon core as cores have been widely applied because of their excellent integration with light receiving and emitting devices and miniaturization.
特に、光スイッチにおいては、ROADM(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer)システムが導入されている。従来の光スイッチでは、伝送されてきた光信号を電気信号に変換した後に、電気スイッチにより経路切り替えを行う方法が主流であった。これに対し、ROADMシステムでは、高速で広帯域であるという光信号の特徴を生かし、光スイッチなどを用いて光信号のまま、アド・ドロップなどを行っている。 Particularly, in optical switches, a ROADM (Reconfigurable Optical Add / Drop Multiplexer) system has been introduced. In a conventional optical switch, a method in which a transmitted optical signal is converted into an electric signal and then the path is switched by the electric switch has been mainly used. On the other hand, in the ROADM system, the characteristics of an optical signal such as high speed and wide band are utilized, and an optical switch or the like is used to perform an add / drop operation using the optical signal as it is.
ROADMシステムでは、光ファイバによる波長多重ネットワークをリング型として、リングネットワークの各ノードにおいて、光信号のアド・ドロップを行うとともに、アド・ドロップの必要がないものは、光信号のまま通過させる処理が行われている。このROADMシステムに必要なデバイスとして、方向性結合器あるいは方向性結合器を用いたマッハツェンダ型導波路と、位相シフタなどとを用いてポート間を切り替える光導波路型光スイッチなどが知られている。 In a ROADM system, a wavelength-division multiplexing network using optical fibers is made into a ring type, and at each node of the ring network, a process of adding and dropping an optical signal and passing an optical signal that does not need to be added or dropped as an optical signal is performed. Is being done. Known devices required for the ROADM system include a directional coupler or a Mach-Zehnder type waveguide using a directional coupler, and an optical waveguide type optical switch for switching between ports using a phase shifter or the like.
代表的な構成として、ヒータ(電熱器)を用いるスイッチング素子がある(特許文献1参照)。このスイッチング素子は、マッハツェンダ光回路中の光導波路にヒータを形成し、ヒータに熱を加えることで光導波路の屈折率変化を生じさせて位相を変化させ、出力する光のON・OFFや光の強度調整、位相変調を行っている。このヒータを用いる技術は、熱位相シフタとも呼ばれている。 As a typical configuration, there is a switching element using a heater (electric heater) (see Patent Document 1). This switching element forms a heater in the optical waveguide in the Mach-Zehnder optical circuit, and changes the phase by changing the refractive index of the optical waveguide by applying heat to the heater, thereby turning ON / OFF the output light and controlling the light. Intensity adjustment and phase modulation are performed. This technique using a heater is also called a thermal phase shifter.
この他にも、電気光学効果やキャリア注入によるプラズマ効果などによる位相シフタも知られている。いずれの位相シフタも、光導波路近傍に配置し、位相シフタを電気制御するための電気配線を光導波路上に形成している。また、半導体PLCでは、半導体光増幅効果や、光導波路の光吸収を電気で制御する電界吸収を用いた光導波路型光スイッチなども知られている。 In addition, phase shifters based on an electro-optic effect, a plasma effect due to carrier injection, and the like are known. Each of the phase shifters is arranged near the optical waveguide, and electric wiring for electrically controlling the phase shifter is formed on the optical waveguide. Further, in a semiconductor PLC, an optical waveguide type optical switch using an optical amplification effect of a semiconductor or electric field absorption for electrically controlling light absorption of an optical waveguide is also known.
更に、上述した光導波路型光スイッチ以外にも、より高機能な光スイッチとして、波長多重信号を波長チャンネル単位で切り替えることができる波長選択スイッチ(Wavelength selective switch:WSS)モジュールなども知られている。WSSモジュールは、光ファイバからなる入出力系、回折格子やレンズなどからなる空間光学系、および空間光スイッチング素子であるMEMSや位相変調素子、例えばLCOS(Liquid Crystal On Silicon)などから構成されている。 Further, in addition to the above-described optical waveguide type optical switch, a wavelength selective switch (WSS) module capable of switching a wavelength multiplexed signal in units of wavelength channels is also known as a more sophisticated optical switch. . The WSS module includes an input / output system including an optical fiber, a spatial optical system including a diffraction grating and a lens, and a MEMS or a phase modulation element that is a spatial light switching element, such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon). .
また、近年では、光ファイバの入出力系に、前述の石英系PLCによる平面型光導波路を用いてレンズ機能や回折格子機能などを集積した高機能WSSモジュールも提案されている(非特許文献1参照)。このモジュールでは、光導波路の一方に光ファイバが接続され、光ファイバからの入出力された光が光導波路を通過することでビーム径や位相などが制御されている。ビーム径や位相などが制御された光ビームは、光導波路の一方から空間光学系に入出力され、レンズなどを通過する。更に、非特許文献1に記載されているように、光導波路に熱位相シフタを配した光導波路型光スイッチを集積して入出力系とし、WSSなどに用いられる空間光学系や位相変調素子と組み合わせ、ROADM用の高機能なアド・ドロップスイッチに用いるといった応用が報告されている。 In recent years, a high-performance WSS module in which a lens function, a diffraction grating function, and the like are integrated in an input / output system of an optical fiber by using the above-described planar optical waveguide formed of a silica PLC has been proposed (Non-Patent Document 1). reference). In this module, an optical fiber is connected to one of the optical waveguides, and light input and output from the optical fiber passes through the optical waveguide to control a beam diameter, a phase, and the like. The light beam whose beam diameter and phase are controlled is input / output to / from a spatial optical system from one of the optical waveguides and passes through a lens or the like. Further, as described in Non-Patent Document 1, an optical waveguide type optical switch in which a thermal phase shifter is arranged in an optical waveguide is integrated to form an input / output system, and a spatial optical system or a phase modulation element used for WSS or the like is used. It has been reported that the combination and application to a high-performance add / drop switch for ROADM are available.
また、光スイッチ以外にも、特許文献1に記載のように、平面型光導波路とレーザやフォトダイオードなどの受発光素子とを、空間光学系を介して集積させる応用なども報告されており、平面型光導波路と空間光学系との融合が進展している。 In addition to the optical switch, as described in Patent Document 1, there has been reported an application of integrating a planar optical waveguide and a light receiving / emitting element such as a laser or a photodiode via a spatial optical system. The fusion of planar optical waveguides and spatial optics is advancing.
上述した平面型光導波路を空間光学系用途として用いる場合、平面型光導波路と空間光学系との間で光ビームが入出力されることになり、実用的に用いるためには、光ビームの出射位置、出射角度、およびビーム形状などが安定であることが重要となる。このために、一般には、平面型光導波路における光ビームの入出力部を、接着剤やはんだなどを用いてパッケージなどに固定することで信頼性を確保している。 When the above-described planar optical waveguide is used for a spatial optical system, a light beam is input and output between the planar optical waveguide and the spatial optical system. It is important that the position, emission angle, beam shape, and the like be stable. For this reason, in general, reliability is secured by fixing the input / output portion of the light beam in the planar optical waveguide to a package or the like using an adhesive or solder.
しかしながら、非特許文献1に記載のように、熱位相シフタを平面型光導波路に組み合わせて入出力系とした場合、光ビームの出射位置、出射角度、ビーム形状の安定性に問題が発生する。熱位相シフタを用いる技術では、発生する熱がビーム入出力部に加わることとなる。このため、以下に示すような問題が発生する。第1に、光導波路チップ自体が熱膨張し、結果として光ビームの出射位置がずれる。第2に、接着剤など用いた固定部に熱変化に伴う応力が加わり、固定部の信頼性が劣化する。第3に、入出力部に形成された光導波路の屈折率が熱などにより変化し、入出力部で光の干渉状態などが変化し、光ビームの品質が変化する。 However, as described in Non-Patent Document 1, when a thermal phase shifter is combined with a planar optical waveguide to form an input / output system, problems arise in the stability of the emission position, emission angle, and beam shape of a light beam. In the technique using the thermal phase shifter, generated heat is applied to the beam input / output unit. For this reason, the following problems occur. First, the optical waveguide chip itself thermally expands, and as a result, the emission position of the light beam shifts. Second, a stress due to a thermal change is applied to a fixing portion using an adhesive or the like, and the reliability of the fixing portion is deteriorated. Third, the refractive index of the optical waveguide formed in the input / output unit changes due to heat or the like, the state of interference of light in the input / output unit changes, and the quality of the light beam changes.
上述した問題により、空間光学系との整合がとれずに、系全体として光学特性や信頼性が劣化するという課題があった。 Due to the above-mentioned problem, there is a problem that the optical characteristics and reliability of the entire system are deteriorated without matching with the spatial optical system.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、熱位相シフタなどの発熱部からの熱の影響による空間光学系との間で入出力される光ビームの光学特性や信頼性の劣化が抑制できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has been made in consideration of the optical characteristics of a light beam input / output to / from a spatial optical system due to the influence of heat from a heating unit such as a thermal phase shifter. And to prevent deterioration of reliability.
本発明に係る光部品は、基板の主表面上に形成された光導波路を備える光導波路形成層と、光導波路形成層の一部に配置された熱を発する発熱部と、光導波路形成層の一端に設けられ、光導波路形成層より空間に光ビームを出射し、空間からの光ビームを光導波路形成層に入射するための空間光ビーム入出力部と、空間光ビーム入出力部と発熱部との間の基板の裏面に形成された溝部とを備える。 An optical component according to the present invention includes an optical waveguide forming layer including an optical waveguide formed on a main surface of a substrate, a heat generating portion that emits heat disposed in a part of the optical waveguide forming layer, and an optical waveguide forming layer. A spatial light beam input / output unit, provided at one end, for emitting a light beam from the optical waveguide forming layer to the space and for allowing the light beam from the space to enter the optical waveguide forming layer; a spatial light beam input / output unit and a heating unit And a groove formed on the back surface of the substrate.
上記光部品において、基板よりも熱伝導率が低い物質から構成されて溝部に充填された補強部材を備える。 In the optical component, Ru provided with a reinforcing member that is filled in the groove is constructed from a low material thermal conductivity than the substrate.
上記光部品において、発熱部が形成されている領域における基板の裏面に接続する放熱部品を備えるようにしてもよい。 The optical component may include a heat radiating component connected to the back surface of the substrate in a region where the heat generating portion is formed.
上記光部品において、溝部より空間光ビーム入出力部が配置されている側の基板の裏面に接続して基板を保持する保持構造体を備えるようにしてもよい。 In the above optical component, a holding structure for holding the substrate by connecting to the back surface of the substrate on the side where the spatial light beam input / output unit is arranged from the groove may be provided.
上記光部品において、発熱部は、光導波路形成層の光導波路の一部を加熱する薄膜ヒータである。また、発熱部は、半導体レーザである。 In the above optical component, the heat generating portion is a thin film heater for heating a part of the optical waveguide of the optical waveguide forming layer. The heating section is a semiconductor laser.
上記記載の光部品において、基板は、単結晶Si、多結晶Si、アモルファスSi、タングステン、タングステンシリサイド、石英、タンタル酸リチウム、窒化アルミニウム、インジウムリン、水晶のいずれかから構成されていればよい。 In the optical component described above, the substrate may be made of any one of single-crystal Si, polycrystalline Si, amorphous Si, tungsten, tungsten silicide, quartz, lithium tantalate, aluminum nitride, indium phosphide, and quartz.
以上説明したように、本発明によれば、空間光ビーム入出力部と発熱部との間の基板裏面に溝部を設けるようにしたので、熱位相シフタなどの発熱部からの熱の影響による空間光学系との間で入出力される光ビームの光学特性や信頼性の劣化が抑制できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the groove is provided on the back surface of the substrate between the spatial light beam input / output unit and the heat generating unit, the space due to the influence of heat from the heat generating unit such as the thermal phase shifter is provided. An excellent effect is obtained that deterioration of the optical characteristics and reliability of the light beam input / output to / from the optical system can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[実施の形態1]
はじめに、本発明の実施の形態1について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1における光部品の構成を示す構成図である。図1では、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102を備える。光導波路形成層102は、例えば複数の光導波路を備えて光回路が構成されている。例えば、単結晶シリコン(Si)から構成された基板101の上に、ガラス(酸化シリコン)より構成された光導波路形成層102により平面光波回路(PLC)が構成されている。
[Embodiment 1]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an optical component according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 schematically shows a cross section. This optical component includes an optical
また、この光部品は、光導波路形成層102の一部に配置された熱を発する発熱部103を備える。また、この光部品は、光導波路形成層102一端に設けられた空間光ビーム入出力部104を備える。空間光ビーム入出力部104は、光導波路形成層102に設けられている光導波路の光入出射端の部分である。空間光ビーム入出力部104により、光導波路形成層102の一端側の光導波路の端部より空間121に光ビームを出射する。また、空間光ビーム入出力部104により、空間121からの光ビームを光導波路形成層102の一端側の光導波路の端部に入射する。
Further, this optical component includes a
例えば、空間光ビーム入出力部104より、図示しないレンズ、位相変調素子などによる空間光学系を介し、WSSなどに適用され、またフォトダイオードなどの光受光部(不図示)へと光接続されることで、光受信器に適用されるように構成されている。光ビームが入出力する空間光ビーム入出力部104は、必要に応じて、光導波路形成層102のコア径を徐々に変化させるテーパ光導波路などを用い、ビーム径を広げるようにしてもよい。また、あるいは、非特許文献1に記載のように、アレイ光導波路やスラブ光導波路などを空間光ビーム入出力部104に組み合わせ、レンズ機能または回折格子機能を持たせるようにしてもよい。
For example, the spatial light beam input /
ここで、例えば、光導波路形成層102は、図2の平面図に示すように、第1コア111aおよび第2コア111bを備える。第1コア111aおよび第2コア111bは、2つの方向性結合器112を備え、マッハツェンダ干渉計を構成している。図3の一部断面図にも示すように、第1コア111aおよび第2コア111bは、クラッド層113に埋め込まれている。各コアにより光導波路が構成される。
Here, for example, the optical
また、発熱部103において、第1コア111aの上部のクラッド層113上には、薄膜ヒータ114aが形成されている。薄膜ヒータ114aには、配線115aが接続され、電流が印加可能とされている。同様に、発熱部103において、第2コア111bの上部のクラッド層113上には、薄膜ヒータ114bが形成されている。薄膜ヒータ114bには、配線115bが接続され、電流が印加可能とされている。電流印加により、薄膜ヒータ114a、薄膜ヒータ114bは発熱する。これらで、熱位相シフタが構成されている。実施の形態1では、上述したように、光導波路形成層102のいずれかの光導波路の一部を加熱する薄膜ヒータが発熱部103となる。
In the
各配線は、光部品上で取り回されており、光部品に設けたパッド(不図示)と接続され、更にパッドはワイヤボンディングなどを用いて電気的に外部と接続されている。上述した例では、2つの薄膜ヒータによりマッハツェンダ型光スイッチあるいは光可変減衰器などの光回路を形成している。薄膜ヒータによりコアに熱を加えることで、コアの屈折率が変化する。この結果、一方の方向性結合器における干渉条件を制御することが可能である。これを利用して、光スイッチや光可変減衰器などとして用いられている。また、この構成を連続的につなげることで、任意の1×Mスイッチ(Mは整数)を形成することが可能である。この例では薄膜ヒータは、マッハツェンダの2つの光導波路に形成しているが、いずれか一方のみに形成してもよい。 Each wiring is routed on the optical component, is connected to a pad (not shown) provided on the optical component, and the pad is electrically connected to the outside using wire bonding or the like. In the above-described example, an optical circuit such as a Mach-Zehnder optical switch or an optical variable attenuator is formed by two thin film heaters. By applying heat to the core by the thin film heater, the refractive index of the core changes. As a result, it is possible to control the interference condition in one directional coupler. Utilizing this, it is used as an optical switch or an optical variable attenuator. Further, by connecting this configuration continuously, an arbitrary 1 × M switch (M is an integer) can be formed. In this example, the thin film heater is formed on two optical waveguides of Mach-Zehnder, but may be formed on only one of them.
上記構成に加え、実施の形態1における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。溝部105は、基板101の裏面において、空間光ビーム入出力部104の配置領域と、発熱部103の配置領域とを区画するように形成する。溝部105は、図1に示すように、光導波路形成層102側に基板の一部を僅かに残す状態としてもよい。また、溝部105は、基板101を貫通して形成してもよい。ただし、溝部105は、基板101を貫通して形成することにより、後述する断熱構造として最も高い断熱効果が得られるようになる。
In addition to the above configuration, the optical component according to the first embodiment includes a
実施の形態1では、光導波路形成層102の他端に設けられた光入出力部106を備える。光入出力部106には、光ファイバ107が光接続されている。光ファイバ107は、光入出力部106に設けられている光導波路に光接続している。また、光ファイバ107は、固定部品108により、基板101および基板101に取り付けられた補助部品109に固定されている。固定部品108は、接着剤による接着層110で、基板101の側面および補助部品109に接着されている。光入出力部106と光ファイバ107とは、空間光学系を介して接続してもよい。
In the first embodiment, the optical input /
ここで、実施の形態1における光部品の動作例について説明する。例えば、薄膜ヒータ114aを駆動すると、この部分の第1コア111aは、薄膜ヒータ114bを駆動していない第2コア111bと比べて、おおよそ温度差で10〜50℃程度の差が生じる。薄膜ヒータ114aからの熱は、第1コア111a周囲のクラッド層113へと、おおよそ等方的に伝わっていく。このようにして伝導していく熱は、第1コア111a下部のクラッド層113へ伝導したのち、更に基板101へと伝わる。
Here, an operation example of the optical component according to the first embodiment will be described. For example, when the
ここで、単結晶Siからなる基板101の熱伝導率は、ガラスの熱伝導率よりも2桁程度大きい。このため、基板101においては、相対的に熱伝導が早く進行し、直ちに基板101の全体に熱が伝わることとなる。この結果、薄膜ヒータ114aから基板101に熱が到達するまでの時間では、各コアおよびクラッド層113におおよそ等方的に熱が伝わる。しかしながら、ひとたび基板101に熱が達すると、熱の流れは基板101が支配的となり、各コア部およびクラッド層113における熱の伝導は一部領域を除いて行われないことを意味する。
Here, the thermal conductivity of the
また、Auなどの金属からなる配線は、熱伝導率が非常に大きいため、ヒータの熱がすぐに伝導することになる。このため、配線直下においても、前述と同様の現象が起こる。 Further, the wiring made of a metal such as Au has a very high thermal conductivity, so that the heat of the heater is immediately conducted. Therefore, the same phenomenon as described above occurs immediately below the wiring.
光スイッチでは、ヒータは複数配置され、配線も多数形成されることになるため、ヒータ近傍や配線近傍からの熱も、基板へ伝わることとなる。結果として、図4Aに示す溝がない構成では、基板101を経由して空間光ビーム入出力部104へも熱が伝わる。このため、例えば、光スイッチ動作を行うたびに発生する熱により光部品が熱膨張し、光ビームの出射位置が変化する。また、熱膨張による応力が、光ファイバ107などを固定する部分に加わり、固定部の信頼性が低下する。あるいは、空間光ビーム入出力部104における光導波路形成層102の屈折率が熱により変化し、空間光ビーム入出力部104での光の干渉状態などが変化し、光ビームの品質が変化する。この結果、空間光学系との整合がとれずに、系全体として光学特性やその信頼性が劣化するという問題があった。
In the optical switch, a plurality of heaters are arranged and a large number of wirings are formed, so that heat from near the heaters and near the wirings is also transmitted to the substrate. As a result, in the configuration having no groove shown in FIG. 4A, heat is also transmitted to the spatial light beam input /
薄膜ヒータを駆動する素子数や温度は、スイッチの切り替えなどの機能ごとに動的に異なるため、駆動が異なるたびに熱が変化することとなり、駆動のたびに、上述した問題が起きることになる。 Since the number of elements and the temperature for driving the thin film heater are dynamically different for each function such as switch switching, the heat changes each time the drive is different, and the above-described problem occurs for each drive. .
上述した問題に対し、本発明の実施の形態1によれば、断熱構造である溝部105を設けたので、発熱部103で発生して基板101に到達した熱は、溝部105で基板を介した伝導が遮られ、基板101の空間光ビーム入出力部104の側には伝達しにくい状態となっている。このため、発熱部103で発生した熱の大半は、基板101の発熱部側を伝わり、空間へと伝達されることになる。
In order to solve the above problem, according to the first embodiment of the present invention, since the
発熱部103と溝部105との距離が、光導波路形成層102の厚さよりも大きく一定以上離れていれば、ほとんどの熱が、発熱部103が配置されている領域の基板101へ伝わり、基板101の露出面(裏面など)から伝達、輻射されていく。この結果、実施の形態1では、発熱部103からの熱は、空間光ビーム入出力部104に伝わるまでの時間が相対的に非常に遅くなる。この結果、上述した問題が、抑制できるようになる。
If the distance between the
更に、熱伝達をより効率的に起こさせるような放熱部品を、熱伝導グリースなどを介して発熱部103が形成されている領域における基板101の裏面に接続させることで、ほぼすべての熱が放熱部品に伝わるようになる。この結果、発熱部103からの熱は、空間光ビーム入出力部104にはほとんど伝わることがなく、前述した問題をより効果的に抑制できるようになる。
Furthermore, by connecting a heat radiating component that causes heat transfer more efficiently to the back surface of the
次に、従来技術の断熱構造との相違点について述べる。従来、光導波路上に配置されたヒータを断熱する技術として、図4Bおよび図4Cに示す構造が知られている。図4Bおよび図4Cは、導波方向に垂直な断面を示している。これらの構造は、いずれも放熱量を抑制し、ヒータからこの直下のコアに効率よく熱を加えるという用途で用いられており、本構造とは根本的に異なる。例えば、図14Bに示す構成では、ヒータの直下には、基板が設けられていない。このため、ヒータより発生する熱は、基板に伝わりにくい状態であり、ヒータ直下のコアに対して効率的に熱が印加される。この結果、ヒータ直下のコアによる光導波路の屈折率変化をより低消費電力で行える。 Next, differences from the heat insulating structure of the related art will be described. Conventionally, a structure shown in FIGS. 4B and 4C is known as a technique for insulating a heater arranged on an optical waveguide. 4B and 4C show cross sections perpendicular to the waveguide direction. Each of these structures is used for the purpose of suppressing heat radiation and efficiently applying heat from the heater to the core immediately below the heater, and is fundamentally different from this structure. For example, in the configuration shown in FIG. 14B, no substrate is provided immediately below the heater. For this reason, the heat generated from the heater is hardly transmitted to the substrate, and the heat is efficiently applied to the core immediately below the heater. As a result, the refractive index of the optical waveguide can be changed by the core immediately below the heater with lower power consumption.
また、図14Cに示す構成では、ヒータが配置されるコアの光導波路は、他のコアによる光導波路と分離している。このため、ヒータからの熱が、他の光導波路を介して基板に伝わることがなく、ヒータ直下のコアに対して効率的に熱が印加される。この結果、この構成においても、ヒータ直下のコアによる光導波路の屈折率変化をより低消費電力で行える。 In the configuration shown in FIG. 14C, the optical waveguide of the core where the heater is arranged is separated from the optical waveguide of another core. Therefore, heat from the heater is not transmitted to the substrate via another optical waveguide, and heat is efficiently applied to the core immediately below the heater. As a result, also in this configuration, the refractive index of the optical waveguide can be changed by the core immediately below the heater with lower power consumption.
これらの技術では、結果として基板側には熱が伝わるため、光部品の全体には熱が伝導していく構造である。また、分離している構造は、導波方向に沿っているため、配線部などを介してチップ全体に熱が伝導していく構造となっている。 In these technologies, heat is transmitted to the substrate side as a result, and thus the heat is transmitted to the entire optical component. Further, since the separated structure is along the waveguide direction, heat is conducted to the entire chip via a wiring portion or the like.
これらに対し、本発明は、コアの進行方向と垂直あるいは異なる方向で基板を分断するもので、その目的とするところが根本的に異なるという違いを有する。 On the other hand, the present invention divides the substrate in a direction perpendicular to or different from the traveling direction of the core, and has a difference that the purpose is fundamentally different.
次に、実施の形態1における光部品の製造方法について、簡単に説明する。例えば、よく知られたSOI(Silicon on Insulator)基板を用い、公知のフォトリソグラフィー技術およびエッチング技術などにより表面Si層をパターニングし、光導波路(光回路)を構成するコア層を形成する。次に、例えば、プラズマCVD法などのよく知られた堆積法により、酸化Siを堆積してクラッド層を形成し、光導波路を形成する。次いで、所定の箇所に薄膜ヒータを形成し、また、薄膜ヒータに接続する配線などを形成する。 Next, a method for manufacturing an optical component according to the first embodiment will be briefly described. For example, using a well-known SOI (Silicon on Insulator) substrate, the surface Si layer is patterned by a known photolithography technique and etching technique to form a core layer constituting an optical waveguide (optical circuit). Next, for example, a well-known deposition method such as a plasma CVD method is used to deposit Si oxide to form a cladding layer, thereby forming an optical waveguide. Next, a thin film heater is formed at a predetermined location, and a wiring or the like connected to the thin film heater is formed.
なお、光導波路の形成方法については、上記の他に、Si基板上に火炎堆積法などを用いてアンダークラッドとなるガラス層を形成し、フォトリソグラフィー技術およびエッチング技術により、屈折率がクラッドよりも高いコアとなるガラス材料を埋め込んだのちに、再度ガラス層を堆積させて、コア埋め込み型の光導波路を形成する方法などでもよい。 In addition, regarding the method of forming the optical waveguide, in addition to the above, a glass layer to be an under clad is formed on a Si substrate using a flame deposition method or the like, and the refractive index is higher than that of the clad by a photolithography technique and an etching technique. A method of embedding a glass material to be a high core and then depositing a glass layer again to form a core-embedded optical waveguide may be used.
以上のようにして、基板101の上に光導波路形成層102および発熱部103などを形成した後、基板101の裏面に溝部105を形成する。例えば、溝部105に開口を有するマスクパターンを形成し、マスクパターンを用いて選択的に基板101の裏面をエッチング除去することで、溝部105が形成できる。エッチング法としては、ディープRIE法あるいは、ウェットエッチングのいずれも用いることができる。また、ダイシング技術を用い、基板101裏面より切り込みを入れることで、溝部105を形成してもよい。
As described above, after the optical
溝部105は、延在方向の断面を矩形としているが、これに限るものではなく、図5に示すように、延在方向の断面形状を三角形とし、光導波路形成層102に近づくほど幅が狭くなる溝部105aとしてもよい。例えば、主表面の面方位が(100)とされている単結晶Siからなる基板101の裏面より、上記マスクパターンを用い、アルカリ水溶液で選択的にエッチングすると、約55度の傾斜角度を持つ(111)面を露出するようにエッチングされる。これにより、断面三角形の溝部105aが形成できる。また、斜め形状のブレードを用いたダイシング加工により、溝部105aを形成してもよい。
The
この場合においても、溝部105aは、光導波路形成層102側に基板の一部を僅かに残す状態としてもよく、基板101を貫通して形成してもよい。ただし、溝部105aも、基板101を貫通して形成することにより、断熱構造として最も高い断熱効果が得られるようになる。
Also in this case, the
また、溝部105により、発熱部103が形成される領域の基板101と、空間光ビーム入出力部104が設けられている基板101とが熱的に分離すればよい。例えば、上述した例では、図6の(a)に示すように、平面視で直線状に延在する溝部105を形成してもよく、図6の(b)に示すように、平面視でコの字状の溝部205を形成してもよい。
Further, the
また、図6の(c)に示すように、発熱部103が形成される領域と、空間光ビーム入出力部104が形成されている領域との間の溝部205aに加え、光導波路形成層102の他端側と発熱部103との間の基板101裏面に、発熱部103の形成領域を分離するように、溝部205bを形成してもよい。
As shown in FIG. 6C, in addition to the
また、基板101の発熱部103が形成されている領域を平面視で囲う溝部205cを形成してもよい。空間光ビーム入出力部104は、溝部205cの外側に配置される。
Further, a
[実施の形態2]
次に、本発明の実施の形態2について、図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2における光部品の構成を示す構成図である。図7は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102を備える。また、光部品は、光導波路形成層102の一部に設けられた発熱部103を備える。また、この光部品は、光導波路形成層102一端に設けられた空間光ビーム入出力部104を備える。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a configuration of an optical component according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 7 schematically shows a cross section. This optical component includes an optical
また、実施の形態2における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。また、光導波路形成層102の他端には、光入出力部106を備える。光入出力部106には、光ファイバ107が光接続されている。また、光ファイバ107は、固定部品108により、基板101および基板101に取り付けられた補助部品109に固定されている。固定部品108は、接着剤による接着層110で、基板101の側面および補助部品109に接着されている。
Further, the optical component according to the second embodiment includes a
上述した構成は、前述した実施の形態1と同様である。実施の形態2では、基板101よりも熱伝導率が低い物質から構成されて溝部105に充填された補強部材301を備える。基板101を、単結晶Siから構成する場合、補強部材301は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂などから構成すればよい。これら樹脂は、混合物が無い限りは、熱伝導率がガラスやSiなどよりも十分低く、かつヤング率も小さいため好適である。
The configuration described above is the same as in the first embodiment. In the second embodiment, there is provided a reinforcing
実施の形態2によれば、前述した実施の形態1と同様に、空間への光ビーム出射位置の変動や光ビームの品質劣化、あるいは接着固定部における熱印加の影響・劣化が抑制できるようになる。補強部材301は、熱伝導率が小さいため、補強部材301を介する熱伝導はごくわずかである。更に、熱伝達をより効率的に起こさせるような放熱部品を、熱伝導グリースなどを介して基板101に接続させることで、ほぼすべての熱が放熱部品に伝わるようになる。この結果、発熱部103からの熱は、空間光ビーム入出力部104にはほとんど伝わることがなく、前述した問題をより効果的に抑制できるようになる。
According to the second embodiment, similarly to the above-described first embodiment, it is possible to suppress the fluctuation of the light beam emission position to the space, the deterioration of the light beam quality, or the influence / deterioration of the heat application to the adhesive fixing portion. Become. Since the reinforcing
更に、実施の形態2によれば、溝部105を補強部材301で充填するので、基板101の溝部105における機械的強度の低下や変形を防ぐことが可能となる。この結果、この部分における光導波路形成層102の機械的強度の低下や変形を防ぐことが可能となり、より高信頼な光部品が実現できる。ここで、補強部材301、高分子樹脂から構成し、溝部105を形成した後で充填することで形成することが望ましい。特に、熱硬化樹脂や光硬化樹脂を用い、溝部105をこれら材料で充填した後、加熱や光照射により硬化させることで、補強部材301を形成することが好ましい。補強部材301のヤング率は小さいほど基板101や光導波路形成層102への応力の影響が小さいため好ましく、より具体的には、補強部材301のヤング率は、常温(25℃)で1×109Pa以下程度が好ましい。
Furthermore, according to the second embodiment, since the
[実施の形態3]
次に、本発明の実施の形態3について、図8を用いて説明する。図8は、本発明の実施の形態3における光部品の構成を示す構成図である。図8は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102と、光導波路形成層102の一部に配置された発熱部103と、光導波路形成層102の一端に設けられた空間光ビーム入出力部104とを備える。
[Embodiment 3]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a configuration diagram illustrating a configuration of an optical component according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 8 schematically shows a cross section. This optical component was provided on an optical
また、実施の形態3における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。また、この光部品は、光導波路形成層102の他端に設けられた光入出力部106を備える。光入出力部106には、光ファイバ107が光接続されている。また、光ファイバ107は、固定部品108により、基板101および基板101に取り付けられた補助部品109に固定されている。固定部品108は、接着剤による接着層110で、基板101の側面および補助部品109に接着されている。
The optical component according to the third embodiment includes a
上述した構成は、前述した実施の形態1と同様である。これらに加え、実施の形態3では、まず、発熱部103が形成されている領域における基板101の裏面に接続するヒートシンク(放熱部品)401を備える。また、実施の形態3では、溝部105より空間光ビーム入出力部104が配置されている側の基板101の裏面に接続して基板101を保持する保持構造体402を備える。保持構造体402は、ヒートシンク401とは熱的に分離している。
The configuration described above is the same as in the first embodiment. In addition to these, in the third embodiment, first, a heat sink (heat dissipating component) 401 connected to the back surface of the
ヒートシンク401は、放熱面にはフィンや複数の棒を備え、放熱面の反対側の熱伝導面で基板101の裏面に接続する。フィンなどを設けることで表面積を拡大させ、熱伝達や輻射熱がより大きくなるようにするとよい。例えば、伝熱接着剤による接着層403でヒートシンク401の熱伝導面が、基板101の裏面に接着固定されている。接着層403は、伝熱グリース、フィルム型の接着剤などから構成してもよい。また、接着層403は、はんだから構成してもよい。また、接着層403として、金属バンプなどを用い、基板101の裏面にヒートシンク401を接合してもよい。ヒートシンク401は、アルミニウムや銅など、熱伝導性が基板101と同等あるいは基板101以上の金属から構成すればよい。
The
また、ヒートシンク401と基板101との間に、熱制御用ヒータや熱制御用ペルチェ素子などを設けてもよい。
Further, a heat control heater, a heat control Peltier element, or the like may be provided between the
上述したように、ヒートシンク401を設けることで、基板101に伝導した熱が、ヒートシンク401に伝わるようになり、空間光ビーム入出力部104が形成されている側の基板101へより伝達しにくくなる。
As described above, by providing the
また、保持構造体402は、溝部105より空間光ビーム入出力部104が配置されている側の基板101の裏面に、はんだや接着剤などによる接着層404により接合している。保持構造体402は、光部品を保持する筐体やパッケージなどと同一あるいは一体化されていることが好ましい。保持構造体402は、SUSなどの汎用的な金属や、適宜筐体、パッケージの用途に応じた合金から構成すればよい。ここで、保持構造体402を構成する材料は、基板101と熱膨張係数が近いことが好ましい。このため、基板101をSiから構成した場合、保持構造体402は、コバールやインバーなどから構成することが好ましい。また、保持構造体402は、ガラスなどの酸化物や、セラミック、低熱膨張セラミックなどから構成してもよい。
Further, the holding
保持構造体402を設けることで、実施の形態3における光部品は、保持構造体402に固定された構造となり、保持構造体402を基準として空間へ出射する光ビームの位置ずれを抑制することが可能である。例えば、保持構造体402は、空間光学系に配したレンズや位相変調素子あるいはフォトダイオードの固定部に接続させることができる。この構成とすることで、空間光学系と光部品との相対的な位置を、発熱部103からの熱の影響を受けることなく、安定させることが可能となる。
By providing the holding
[実施の形態4]
次に、本発明の実施の形態4について、図9を用いて説明する。図9は、本発明の実施の形態4における光部品の構成を示す構成図である。図9は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102と、光導波路形成層102の一部に配置された発熱部103と、光導波路形成層102の一端に設けられた空間光ビーム入出力部104とを備える。また、実施の形態4における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。
[Embodiment 4]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of an optical component according to Embodiment 4 of the present invention. FIG. 9 schematically shows a cross section. This optical component was provided on an optical
上述した構成は、前述した実施の形態1〜3と同様である。実施の形態4では、光導波路形成層102の他端に、半導体レーザからなるレーザ光源501を備える。例えば、光導波路形成層102の他端側における基板101の主表面に、一部の基板101を薄くしてテラス部101aを形成し、テラス部101aにレーザ光源501を実装する。テラス部101aにレーザ光源501を設けることで、レーザ光源501と光導波路形成層102との光軸を一致させる。
The configuration described above is similar to the first to third embodiments. In the fourth embodiment, a
また、レーザ光源501が設けられた基板101の裏面側に、ヒータ502を備える。ヒータ502により、レーザ光源501における発振波長を安定化させる。
Further, a
実施の形態4では、レーザ光源501およびヒータ502が発熱部103となる。レーザ光源501から出力されたレーザ光は、光導波路形成層102に入射して伝搬し、空間光ビーム入出力部104より空間に光ビームとして出射される。なお、レーザ光源501と空間光ビーム入出力部104との間の光導波路形成層102には、波長合分波器や偏波合分波器、光導波路型アイソレータなどといった機能素子が集積されていてもよい。なお、レーザ光源501を駆動するための電気配線(不図示)などが、基板101の上、また、光導波路形成層102の上に形成されている。
In the fourth embodiment, the
レーザ光源501を駆動すると一定の熱が発生するが、溝部105が設けられているため、この熱が空間光ビーム入出力部104へ伝導することが抑制されている。また、レーザ波長安定化のためのヒータ502からの熱も、溝部105が設けられているため、空間光ビーム入出力部104へ伝わることが抑制されている。従って、実施の形態4によれば、ヒータ温度、レーザ光源501の温度などの熱伝導の影響を取り除くことができる。また、実施の形態4によれば、ヒータ502による温度制御を、より効率的に行うことも可能である。
When the
[実施の形態5]
次に、本発明の実施の形態5について、図10を用いて説明する。図10は、本発明の実施の形態5における光部品の構成を示す構成図である。図10は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102と、光導波路形成層102の一部に配置された発熱部103と、光導波路形成層102の一端に設けられた空間光ビーム入出力部104とを備える。また、実施の形態4における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。
[Embodiment 5]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of an optical component according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 10 schematically shows a cross section. This optical component was provided on an optical
上述した構成は、前述した実施の形態1〜4と同様である。実施の形態5では、光導波路形成層102の他端側に、光導波路型の半導体レーザ601を備える。半導体レーザ601が発熱部103となる。半導体レーザ601は、例えば、よく知られた分布帰還型(Distributed Feedback:DFB)レーザである。また、半導体レーザ601は、例えば、よく知られた分布ブラッグ反射型(Distributed Bragg Reflector:DBR)レーザである。
The configuration described above is the same as in the first to fourth embodiments. In the fifth embodiment, an optical waveguide
実施の形態5において、光導波路形成層102は、例えば、InPなどの半導体から構成されている。光導波路形成層102の一部に活性領域を形成し、この活性領域に対して共振器構造を組み込めば、半導体レーザ601とすることができる。活性領域には駆動電極602が設けられ、駆動電極602には配線603が接続されている。例えば、活性領域の上に回折格子を共振器構造として組み合わせれば、DFBレーザとすることができる。また、活性領域の延長線上に回折格子を配置すればDBRレーザとすることができる。これらは、公知の半導体プロセルにより製造可能である。
In the fifth embodiment, the optical
また、実施の形態5では、発熱部103が形成されている領域における基板101の裏面に、放熱部品401aを介してヒータ502aを備えている。放熱部品401aは、例えば、アルミニウムや銅などの金属から構成する。ヒータ502aは、半導体レーザ601の熱安定用に用いられる。半導体レーザ601より出力された光は、同一の光部品に集積された光導波路形成層102に出力されて導波し、空間光ビーム入出力部104より回路外へ光ビームとして出射される。このように駆動される半導体レーザ601からは、一定の熱が発生する。この熱は、前述した実施の形態4と同様に、溝部105が設けられているため、空間光ビーム入出力部104へ伝導することが抑制されている。
Further, in the fifth embodiment, the
また、レーザ波長安定化のためのヒータ502aからの熱も、溝部105が設けられているため、空間光ビーム入出力部104へ伝導することが抑制されている。従って、実施の形態5においても、ヒータ温度、半導体レーザ601による温度などの伝導の影響を取り除くことができる。また、実施の形態5においても、ヒータ502aによる温度制御を、より効率的に行うことも可能である。
Further, since the
[実施の形態6]
次に、本発明の実施の形態6について、図11を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態6における光部品の構成を示す構成図である。図11は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101aの主表面上に形成された光導波路形成層102と、光導波路形成層102の一部に配置された発熱部103と、光導波路形成層102の一端に設けられた空間光ビーム入出力部104とを備える。また、実施の形態4における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101aの裏面に形成された溝部105を備える。実施の形態6において、基板101aは、実施の形態3における基板101を薄層化している。
Embodiment 6
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a configuration diagram showing a configuration of an optical component according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 11 schematically shows a cross section. This optical component was provided on an optical
また、光導波路形成層102の他端には、光入出力部106が備えられている。光入出力部106には、光ファイバ107が光接続されている。また、光ファイバ107は、固定部品108により、基板101aおよび基板101aに取り付けられた補助部品109に固定されている。固定部品108は、接着剤による接着層110で、基板101aの側面および補助部品109に接着されている。
An optical input /
また、実施の形態6でも、発熱部103が形成されている領域における基板101aの裏面に接続するヒートシンク401を備える。また、実施の形態6でも、溝部105より空間光ビーム入出力部104が配置されている側の基板101の裏面に接続する保持構造体402を備える。保持構造体402は、ヒートシンク401とは熱的に分離している。
The sixth embodiment also includes a
基板101a以外の上述した構成は、実施の形態3と同様である。実施の形態6は、より薄くした基板101aを用いることで、発熱部103で発生した熱が、基板側により素早く伝わることとなり、基板101aを介したヒートシンク401への熱伝導が、実施の形態3よりも効率よく行うことができる。なお、実施の形態6では、熱伝導性を備えかつ弾性変形する接着剤による弾性接着層403aにより、ヒートシンク401の熱伝導面が、基板101aの裏面に接着固定されている。この構造では、基板101aとヒートシンク401との間に発生する応力を、弾性接着層403aにより吸収する。
The above-described configuration other than the substrate 101a is the same as that of the third embodiment. In the sixth embodiment, by using a thinner substrate 101a, the heat generated in the
[実施の形態7]
次に、本発明の実施の形態7について、図12を用いて説明する。図12は、本発明の実施の形態7における光部品の構成を示す構成図である。図12は、断面を模式的に示している。この光部品は、基板101の主表面上に形成された光導波路形成層102と、光導波路形成層102の一部に配置された発熱部103と、光導波路形成層102の一端に設けられた空間光ビーム入出力部104とを備える。また、実施の形態4における光部品は、空間光ビーム入出力部104と発熱部103との間の基板101の裏面に形成された溝部105を備える。
Embodiment 7
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a configuration diagram showing a configuration of an optical component according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 12 schematically shows a cross section. This optical component was provided on an optical
上述した構成は、前述した実施の形態と同様である。実施の形態7では、まず、光導波路形成層102の他端に設けられた空間光ビーム入出力部106aを備える。空間光ビーム入出力部106aにより、光導波路形成層102の他端側のいずれかの光導波路の端部より空間に光ビームを出射する。また、空間光ビーム入出力部104により、空間からの光ビームを光導波路形成層102の他端側のいずれかの光導波路の端部に入射する。
The configuration described above is the same as in the above-described embodiment. In the seventh embodiment, first, a spatial light beam input /
また、実施の形態7では、空間光ビーム入出力部106aと発熱部103との間の部分で、基板101の裏面に形成された溝部701を備える。
In the seventh embodiment, a groove 701 formed on the back surface of the
なお、実施の形態7において、ヒートシンク401は、溝部105と溝部701との間における基板101の裏面に設けられている。また、実施の形態7において、保持構造体402は、溝部105より空間光ビーム入出力部104が配置されている側の基板101の裏面、および空間光ビーム入出力部106aと溝部701との間の基板101の裏面に接続している。
In the seventh embodiment, the
上述した実施の形態7では、光導波路形成層102の両端に、空間光ビーム入出力部104および空間光ビーム入出力部106aを設け、一端側に加え他端側においても、空間に光ビームを入出力する構成している。また、両端の空間光ビーム入出力部104および空間光ビーム入出力部106aを、溝部105および溝部701で熱的に分離している。従って、他端側の空間光ビーム入出力部106aにおいても、前述した問題が抑制された状態となっている。
In the above-described seventh embodiment, the spatial light beam input /
以上に説明したように、本発明によれば、空間光ビーム入出力部と発熱部との間の基板裏面に溝部を設けるようにしたので、熱位相シフタなどの発熱部からの熱の影響による空間光学系との間で入出力される光ビームの光学特性や信頼性の劣化が抑制できるようになる。 As described above, according to the present invention, since the groove is provided on the back surface of the substrate between the spatial light beam input / output unit and the heat generating unit, the groove is provided by the influence of heat from the heat generating unit such as the thermal phase shifter. Deterioration of optical characteristics and reliability of a light beam input / output to / from the spatial optical system can be suppressed.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications and combinations can be made by those having ordinary knowledge in the art without departing from the technical concept of the present invention. That is clear.
例えば、石英ガラスに限らず、有機物からなるポリマーを用いた光導波路でもよい。また、Si、インジウムリン(InP)などの半導体あるいは化合物半導体による光導波路でもよい。また、ニオブ酸リチウム(LN)などから構成した光導波路でもよい。また、光導波路は、埋め込み型光導波路に限らず、リブ型光導波路、リッジ型光導波路、メサ型光導波路、ハイメサ型光導波路、フォトニック結晶導波路などでも同様である。 For example, an optical waveguide using a polymer made of an organic material is not limited to quartz glass. Further, an optical waveguide made of a semiconductor such as Si or indium phosphide (InP) or a compound semiconductor may be used. Further, an optical waveguide made of lithium niobate (LN) or the like may be used. Further, the optical waveguide is not limited to the embedded optical waveguide, and the same applies to a rib-type optical waveguide, a ridge-type optical waveguide, a mesa-type optical waveguide, a high-mesa-type optical waveguide, a photonic crystal waveguide, and the like.
基板101は、光導波路を構成する材料よりも熱伝導率が高い材料から構成すればよい。例えば、単結晶Si、多結晶Si、アモルファスSi、タングステン、タングステンシリサイド、石英、タンタル酸リチウム、窒化アルミニウム、インジウムリン、水晶などが基板101の材料として好適である。
The
また、平面型光導波路の光導波路形成層には、コアとクラッドが形成されており、更に、発熱体として位相シフタが形成されているが、レーザ光源などの発熱体がプロセス的に一体形成あるいは、光導波路形成層を形成した後に集積して一体化された構造でもよい。また、外部からの電気的応答などにより、光導波路に機能を付与するものであって、発熱するものであれば、その種類によらない。例えば、電気光学効果を用いた位相シフタや、キャリア効果による位相シフタ、また、半導体光増幅器などでもよい。また、当然本形態は回路構成や回路の機能によらない。また、光導波路にはその用途に応じて、適切な光回路が形成されていてもよい。 Further, a core and a clad are formed in the optical waveguide forming layer of the planar optical waveguide, and a phase shifter is formed as a heating element. Alternatively, a structure in which the optical waveguide forming layer is formed and then integrated and integrated may be used. In addition, the type does not depend on the type as long as it gives a function to the optical waveguide by an external electrical response or the like and generates heat. For example, a phase shifter using the electro-optic effect, a phase shifter using the carrier effect, or a semiconductor optical amplifier may be used. In addition, this embodiment does not depend on the circuit configuration or the function of the circuit. Further, an appropriate optical circuit may be formed in the optical waveguide according to its use.
101…基板、102…光導波路形成層、103…発熱部、104…空間光ビーム入出力部、105…溝部、106…光入出力部、107…光ファイバ、108…固定部品109、109…補助部品、110…接着層、121…空間。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光導波路形成層の一部に配置された熱を発する発熱部と、
前記光導波路形成層の一端に設けられ、前記光導波路形成層より空間に光ビームを出射し、前記空間からの光ビームを前記光導波路形成層に入射するための空間光ビーム入出力部と、
前記空間光ビーム入出力部と前記発熱部との間の前記基板の裏面に形成された溝部と、
前記基板よりも熱伝導率が低い物質から構成されて前記溝部に充填された補強部材と
を備えることを特徴とする光部品。 An optical waveguide forming layer including an optical waveguide formed on the main surface of the substrate,
A heat-generating portion that emits heat disposed in a part of the optical waveguide forming layer;
A spatial light beam input / output unit that is provided at one end of the optical waveguide forming layer, emits a light beam from the optical waveguide forming layer to a space, and allows the light beam from the space to enter the optical waveguide forming layer;
A groove formed on the back surface of the substrate between the spatial light beam input / output unit and the heating unit ;
An optical component, comprising: a reinforcing member made of a substance having a lower thermal conductivity than the substrate and filled in the groove .
前記発熱部が形成されている領域における前記基板の裏面に接続する放熱部品を備えることを特徴とする光部品。 An optical component according to claim 1 Symbol placement,
An optical component, comprising: a heat radiating component connected to a back surface of the substrate in a region where the heat generating portion is formed.
前記溝部より空間光ビーム入出力部が配置されている側の前記基板の裏面に接続されて前記基板を保持する保持構造体を備えることを特徴とする光部品。 An optical component according to claim 1 or 2, wherein,
An optical component, comprising: a holding structure that is connected to a back surface of the substrate on a side where a spatial light beam input / output unit is arranged from the groove and holds the substrate.
前記発熱部は、前記光導波路形成層の光導波路の一部を加熱する薄膜ヒータであることを特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 1 to 3 ,
The optical component, wherein the heat generating portion is a thin film heater that heats a part of the optical waveguide of the optical waveguide forming layer.
前記発熱部は、半導体レーザであることを特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 1 to 3 ,
An optical component, wherein the heat generating part is a semiconductor laser.
前記基板は、単結晶Si、多結晶Si、アモルファスSi、タングステン、タングステンシリサイド、石英、タンタル酸リチウム、窒化アルミニウム、インジウムリン、水晶のいずれかから構成されていることを特徴とする光部品。 The optical component according to any one of claims 1 to 5 ,
An optical component, wherein the substrate is made of any one of single crystal Si, polycrystalline Si, amorphous Si, tungsten, tungsten silicide, quartz, lithium tantalate, aluminum nitride, indium phosphide, and quartz.
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