JPH1114846A

JPH1114846A - 単一モード光導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光モジュール

Info

Publication number: JPH1114846A
Application number: JP16621497A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Moriwaki; 和幸森脇; Yoshinori Hibino; 善典日比野; Yasubumi Yamada; 泰文山田; Masahiro Okawa; 正浩大川; Naoto Uetsuka; 尚登上塚; Hiroaki Okano; 広明岡野; Tatsuo Teraoka; 達夫寺岡; Tomoyuki Nishio; 友幸西尾; Taisuke Iwato; 泰典岩藤; Tatsunori Kanetani; 達憲金谷
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】位置合わせ用インデックス、フィルタ挿入用
細溝等の位置精度が高く、しかも小型で、クラッドモー
ドの反射ポートへの漏れ込みを防止できる単一モード光
導波路及びその製造方法並びにそれを用いた光モジュー
ルを提供する。【解決手段】発光素子22及び受光素子19をマウントす
るためのベンチ25を基板11上に形成し、基板11上のベン
チ25，42ａ，46以外の部分にバッファ層27を形成し、バ
ッファ層27上に両素子22，19との光軸合わせのための高
さ調整層28を形成し、高さ調整層28上に導波路コア12を
形成し、ベンチ25に両素子19，22のアライメント用イン
デックスを形成し、そのインデックスが形成された基板
11上にクラッド層13を形成し、クラッド層13にベンチ2
5，42ａ，46を露出させるための深溝を形成し、ベンチ2
5上に発光素子22への電流供給と受光素子19からの電流
を取り出すための電極39〜41を形成することにより単一
モード光導波路が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、単一モード光導波
路及びその製造方法並びにそれを用いた光モジュールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信の普及、特に光加入者系
の普及のためには光モジュールの小型化と低価格化とが
重要な課題である。この課題を解決するためにはＳｉ基
板上に導波路を形成し、チップレベルのＬＤ（レーザダ
イオード）、ＰＤ（フォトダイオード）及びＭＰＤ（モ
ニタ用フォトダイオード）を表面実装した光モジュール
が検討されている。

【０００３】図８はＬＤを表面実装した光モジュールの
プラットフォーム構造を示す図である。

【０００４】この表面実装型の光モジュール１は、テラ
ス構造付きＳｉ基板２上に、バッファ層３を形成し、バ
ッファ層３の上に導波路コア４及びクラッド層５からな
る埋め込み型石英系導波路素子６を形成し、Ｓｉベンチ
７上にＬＤ８を配置したものである。この光モジュール
１のＳｉベンチ７には半導体素子の実装用基板だけでな
くヒートシンクとしての機能も期待されている。

【０００５】光モジュール１に形成される光回路の構造
は、映像信号（波長λ１）と通信信号（波長λ２、λ２
≠λ１）とを合分波する場合、その導波路上に、波長λ
２の光を透過し、波長λ１の光を反射する特性を有する
フィルタを挿入する方法が検討されている。

【０００６】図９は従来の光モジュールの外観斜視図で
ある。

【０００７】同図に示す光モジュール１０は、Ｓｉ基板
１１上には導波路コア１２及びクラッド層１３からなる
ｙ字型石英ガラス系単一モードの光導波路素子１４が形
成され、ｙ字の分岐部には、波長λ２の光を透過し波長
λ１（λ２≠λ１）の光を反射するフィルタ１５が設け
られている。

【０００８】このような光モジュール１０の導波路コア
１２を伝搬する光を順をおって説明する。

【０００９】まず、共通ポート１６から入射された波長
λ２の光は導波路コア１２を通ってフィルタ１５を透過
し、Ｙ分岐光タップ１７で所望の分配比で分岐され、Ｐ
Ｄポート１８を通過してＰＤ１９へ達する。

【００１０】共通ポート１６から入射された波長λ１の
光は、導波路コア１２を通ってフィルタ１５で反射され
て反射ポート２０へ導波されて光ファイバ２１内を伝搬
する。

【００１１】ＬＤ２２から出射された波長λ２の光は、
ＬＤポート２３、Ｙ分岐光タップ１７、フィルタ１５を
通過して共通ポート１６、光ファイバ２１へと導波され
る。

【００１２】従来はＰＤ１９、ＬＤ２２及びＭＰＤ２４
等の素子と導波路コア１２との光軸調整の方法には光出
力をモニタしながら光軸調整を行っていたが、このよう
な方法ではなく、高精度にＰＤ１９、ＬＤ２２及びＭＰ
Ｄ２４の位置決めを行うパッシブアライメント実装方法
が検討されている。この方法は、ＰＤ１９、ＬＤ２２及
びＭＰＤ２４を実装するＳｉ基板１１に設けたマーカ
（図示せず）を認識することにより、素子を位置決め実
装するものであり、量産化、低コスト化に期待されてい
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｓｉ基
板１１上に光導波路素子１４を形成した光モジュール１
０は、各工程におけるフォトマスクの位置合わせを正確
に行い、それぞれの工程で形成されるＳｉベンチ２５、
導波路コア１２、ＰＤ１９、ＬＤ２２等の位置合わせ用
インデックス、フィルタ挿入用の細溝２６等の相対位置
合わせを精度良く行う必要がある。

【００１４】また、Ｓｉ基板１１上に形成される単一モ
ードの光導波路素子１４では、ＬＤ２２から出射する光
が導波路コア１２との結合部や光導波路素子１４で放射
モードを生じ、この放射モードが、クラッド層１３内に
閉じ込められ、クラッドモードとなってＬＤ２２と対向
する反射ポート２０へ漏れ込んでしまう。

【００１５】さらに、より一層の量産化、低コスト化の
ためには光導波路素子１４を小型化する必要がある。

【００１６】そのための方法として、光導波路素子１４
の導波路コア１２（屈折率ｎｃｏ）とクラッド層１３
（屈折率ｎｃｌ）の比屈折率差Δ（Δ＝（ｎｃｏ−ｎｃ
ｌ）／ｎｃｏ×１００％）を単一モード光ファイバの比
屈折率差Δ＝０．３％より大きくする方法が考えられる
が、光導波路素子１４の比屈折率差Δを大きくすると、
光ファイバ２１とのモードフィールドのミスマッチによ
り、接続損失が大きくなってしまい、光モジュール１０
全体としての損失が増加してしまうといった問題が生じ
る。

【００１７】そこで、本発明の目的は、上記課題のいず
れか或いは全てを解決し、位置合わせ用インデックス、
フィルタ挿入用細溝等の位置精度が向上、小型化、クラ
ッドモードの反射ポートへの漏れ込み防止のいずれか或
いは全てを実現できる単一モード光導波路及びその製造
方法並びにそれを用いた光モジュールを提供することに
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の単一モード光導波路は、基板上に単一モード
の光導波路素子を形成した単一モード光導波路におい
て、発光素子及び受光素子をマウントするためのベンチ
が基板の表面に形成され、基板上のベンチ以外の部分に
バッファ層が形成され、バッファ層上に発光素子及び受
光素子との光軸合わせのための高さ調整層が形成され、
高さ調整層上に導波路コアが形成され、ベンチに発光素
子及び受光素子のアライメント用インデックスが形成さ
れ、高さ調整層上及び導波路コア上にクラッド層が形成
され、ベンチ上に発光素子への電流供給と受光素子から
の電流を取り出すための電極が形成されているものであ
る。

【００１９】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、高さ調整層上にｙ字型導波路が形成され、ｙ字分
岐部には細溝が形成され、細溝には波長λ１の光を反射
し波長λ２（λ１≠λ２）の光を透過するフィルタが配
置され、ｙ字導波路とベンチとの間には波長λ２の光を
任意の分岐比に分けるＹ分岐光タップが形成されている
のが好ましい。

【００２０】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、細溝の形成とフィルタの挿入とを行うためのフィ
ルタ用インデックスが基板上に形成されているのが好ま
しい。

【００２１】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路コアの周辺に、溝を形成すると共に溝内に
遮光性部材を挿入するのが好ましい。

【００２２】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、フィルタと導波路端面との間に、遮光性部材を挿
入した溝を少なくとも一か所形成するのが好ましい。

【００２３】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路端面を斜め研磨するのが好ましい。

【００２４】本発明の単一モード光導波路は、基板上に
単一モードの光導波路素子を形成した単一モード光導波
路において、発光素子及び受光素子をマウントするため
のベンチが基板の表面に形成され、基板上のベンチ以外
の部分にバッファ層が形成され、バッファ層上に発光素
子及び受光素子との光軸合わせのための高さ調整層が形
成され、高さ調整層上にｙ字型の導波路コアが形成さ
れ、Ｙ分岐部には細溝が形成され、細溝には波長λ１の
光を反射し波長λ２（λ１≠λ２）の光を透過するフィ
ルタが配置され、導波路コアの湾曲部の曲率半径がフィ
ルタの前後で異なっており、高さ調整層上及び導波路コ
ア上に導波路コアを覆うようにクラッド層が形成され、
ベンチ上に発光素子への電流供給と受光素子からの電流
を取り出すための電極が形成されているものである。

【００２５】上記構成に加え、本発明の単一モード光導
波路は、単一モード光導波路の比屈折率差Δを０．４２
〜０．４７％、導波路コアの寸法を６．８×６．８μｍ
²〜７．２×７．２μｍ²とするのが好ましい。

【００２６】上記構成に加え、本発明の単一モード光導
波路は、導波路コアの湾曲部の曲率半径をフィルタの前
で１０〜１５ｍｍ、フィルタの後で６〜９ｍｍとするの
が好ましい。

【００２７】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、コアの湾曲部の変曲点がオフセット構造を有する
のが好ましい。

【００２８】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路は、導波路コアのオフセット構造のオフセット量をフ
ィルタの前後で変化させるのが好ましい。

【００２９】本発明の光導波路モジュールは、発光素子
及び受光素子をマウントするためのベンチが基板の表面
に形成され、基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が
形成され、バッファ層上に発光素子及び受光素子との光
軸合わせのための高さ調整層が形成され、高さ調整層上
に導波路コアが形成され、ベンチに発光素子及び受光素
子のアライメント用インデックスが形成され、高さ調整
層上及び導波路コア上にクラッド層が形成され、ベンチ
上に発光素子への電流供給と受光素子からの電流を取り
出すための電極が形成され、ベンチ上に発光素子及び受
光素子がマウントされているものである。

【００３０】上記構成に加え本発明の光導波路モジュー
ルは、導波路端面に光ファイバを接続するのが好まし
い。

【００３１】本発明の単一モード光導波路製造方法は、
基板上に単一モード光導波路素子を形成する単一モード
光導波路の製造方法において、発光素子及び受光素子を
マウントするためのベンチとフィルタ挿入用のインデッ
クスを形成するベンチとが残るように基板の表面をエッ
チングするエッチング工程と、基板上のベンチ以外の部
分にバッファ層を形成するバッファ層形成工程と、バッ
ファ層の上に発光素子及び受光素子との光軸合わせのた
めの高さ調整層を形成する高さ調整層形成工程と、高さ
調整層の上に導波路コアを形成する導波路コア形成工程
と、ベンチに発光素子及び受光素子のアライメント用イ
ンデックス並びにフィルタ挿入用のインデックスを同時
に形成するインデックス形成工程と、インデックスが形
成された基板上にクラッド層を形成するクラッド層形成
工程と、ベンチを露出させるためクラッド層に深溝エッ
チングを施す深溝エッチング工程と、ベンチ上に発光素
子への電流供給と受光素子からの電流を取り出すための
電極を形成する電極形成工程とを備えたものである。

【００３２】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路製造方法は、基板上にベンチを形成すると同時にマー
クを形成し、各工程においてこのマークを目印として位
置合わせを行うのが好ましい。

【００３３】上記構成に加え本発明の単一モード光導波
路製造方法は、高さ調整層上へのフォトリソグラフィに
よる導波路コア形成のための露光と、ベンチ上のインデ
ックス形成のための露光とを１枚のフォトマスクを用い
て同時に行い、導波路コアと発光素子及び受光素子のア
ライメント用並びに上記フィルタ挿入用のインデックス
との相対的な位置合わせを行うのが好ましい。

【００３４】上記構成によって、最初の工程であるＳｉ
ベンチの形成工程の際にマスクの位置合わせの目印とな
るマークを形成しておき、このマークとフォトマスク上
に印字したマークとを合わせることにより、フォトマス
クの位置合わせが正確、容易、かつ短時間に行われる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００３６】図１は本発明の単一モード光導波路を用い
た光モジュールの一実施の形態を示す外観斜視図であ
る。図２（ａ）は図１の平面図、図２（ｂ）は図２
（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ
−Ｂ線断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線断面
図である。尚、図８に示した従来例と同様の部材には共
通の符号を用いた。

【００３７】図１に示すようにＳｉ単結晶からなりＳｉ
ベンチ２５が形成されたＳｉ基板１１上にバッファ層２
７が形成されている。バッファ層２７の上に高さ調整層
２８が形成され、高さ調整層２８の上に導波路コア１２
及びクラッド層１３からなる単一モードの光導波路素子
１４が形成されている。

【００３８】バッファ層２７、高さ調整層２８及びクラ
ッド層１３の屈折率ｎ₁を１．４５８とし、導波路コア
１２の屈折率ｎ₂を通常の光ファイバの比屈折率差（Δ
＝０．３％）より高い１．４６５３（比屈折率差Δ＝
０．５％）とすることにより光導波路素子１４の小型化
が図られている。コア寸法は、波長λ２（１．３μｍ
帯）で単一モードにするため、６×６μｍとした。

【００３９】光導波路素子１４のコア端面には光ファイ
バ２１が接続され、Ｓｉベンチ２５上にはＰＤ１９、Ｌ
Ｄ２２及びＭＰＤ２４がマウントされている。導波路コ
ア１２の近傍には導波路コア１２と交差する方向に幅約
３００μｍの溝２９が形成され、溝２９内には遮光性部
材（例えば黒色樹脂）３０が挿入されている。Ｙ分岐部
３１には導波路コア１２と交差する細溝２６が形成さ
れ、細溝２６にはフィルタ１５が挿入されている。Ｓｉ
ベンチ２５側のクラッド層１３の上には電極３２が形成
されて光モジュール３３が形成されている。尚、クラッ
ド層１３の幅ｗが約６０μｍと狭いため、遮光性部材３
０の断面は実際には破線Ｌ（図２（ｃ））のようになる
がブロッキングの効果に変わりはない。

【００４０】ＰＤ１９、ＬＤ２２、ＭＰＤ２４のマウン
ト部は、ガラスエッチングによりＳｉ基板１１が露出し
ており、ＬＤ２２の発光時の熱放出効率の向上が図られ
ている。ＬＤ２２への電流供給は電極３２及びワイヤ３
４により行い、ＰＤ１９からの信号電流の取出しはワイ
ヤ３５，３６により行う。ＭＰＤ２４からの信号電流の
取出しはワイヤ３７，３８により行い、電極３２及び各
ワイヤ３４〜３８はＩＣボード等の外部電極ピン（図示
せず）とボンディングされている。このようにクラッド
層１３上の電極３２はワイヤの中継を行う役目を果た
し、特にＳｉベンチ２５上の電極３９，４０，４１と外
部電極ピンとの間の距離が長い場合にワイヤの長さを抑
えることができ有用である。

【００４１】光導波路素子１４の端面は、光ファイバ２
１との接続損失低減対策及び端面での反射戻り光対策と
して、垂直面に対して８°で斜め研磨されている。

【００４２】図２に示すように導波路コア１２のパター
ンは、分岐角度２０°のｙ字型の光導波路とＹ分岐光タ
ップ１７で構成されている。Ｙ分岐部３１に設けられた
フィルタ１５は波長λ２（１．３μｍ帯）の光を透過
し、波長λ１（１．５５μｍ帯）の光を反射する短波長
域通過型の誘電体多層膜構造のフィルタである。Ｙ分岐
光タップ１７は、Ｙ分岐光タップ１７の分岐点からコア
幅の広がる増加率を変えた構造で、任意に分岐比を変え
ることができるようになっている。

【００４３】ここで、共通ポート１６から入射される波
長λ１（１．５５μｍ）の光は、フィルタ１５で反射さ
れて反射ポート２０へ導波される。このパスにおいて、
フィルタ１５の位置が数μｍずれていると、そのずれに
よる損失が生じる。そこでフィルタ挿入用の細溝２６を
加工するためのインデックス４２を形成し、このインデ
ックス４２を目印として画像認識することにより細溝２
６の加工精度が向上する。さらにインデックス４２と導
波路コア１２との相対位置精度を向上させるため、イン
デックス４２と導波路コア１２とを同一マスクによって
形成するのが好ましい。この結果、目標位置に対して±
１μｍの精度での細溝２６の加工が可能となった。

【００４４】ところで、図１に示した光モジュールで
は、共通ポート１６或いは反射ポート２０からフィルタ
１５、フィルタ１５からＹ分岐光タップ１７、Ｙ分岐光
タップ１７からＬＤポート２３或いはＰＤポート１８ま
で導波路コア１２を単一曲率で引き回している。

【００４５】単一曲率で導波路コア１２を引き回すと曲
げ損失を伴う。曲げ損失は、曲率半径と導波路コア１２
を導波する光の波長に依存し、曲率半径が小さくなるに
伴い増加する。

【００４６】一方、導波路コア１２内を伝搬する光の波
長が短くなるに従って曲げ損失は減少する。図１に示し
た光モジュールの導波路構造では、フィルタ１５により
波長λ１（１．５５μｍ）の光は反射されるので、フィ
ルタ１５の後（図では右側）には波長λ２（１．３１μ
ｍ）の光のみ導波される。

【００４７】つまり、フィルタ１５の後では波長λ２
（１．３１μｍ）の光のみの曲げ損失を考えればよい。

【００４８】そこで、フィルタ１５の前（図では左側）
の導波路コア１２の曲率半径Ｒ１に比べ、フィルタ１５
の後の曲率半径Ｒ２を小さくする構造とした。

【００４９】図３（ａ）は、導波路コアの曲率半径がフ
ィルタの前後で等しい場合を示す光モジュールの平面
図、図３（ｂ）は、導波路コアの曲率半径がフィルタの
前後で異なる場合を示す光モジュールの平面図、図３
（ｃ）は図３（ｂ）の円Ｄ内の拡大図である。

【００５０】導波路コア１２の曲率半径がフィルタ１５
の前後で等しい場合（すべてＲ１、図３（ａ））に比
べ、導波路コア１２の曲率半径がフィルタ１５の前後で
異なる場合（Ｒ１＞Ｒ２、図３（ｂ））の方が光モジュ
ールを小型化できるのが分かる。

【００５１】比屈折率差Δ＝０．４３％、コア寸法＝
７．２×７．２μｍ²の光導波路構造の場合における曲
率半径と曲げ損失との関係を図４に示す。本光導波路素
子では、単一曲率による引き回し部が短いため、フィル
タ１５の前での曲率半径Ｒ１を１３ｍｍ、フィルタ１５
の後での曲率半径Ｒ２を８ｍｍとした。尚、導波路コア
１２の湾曲部の変曲点４３には、遷移損失を小さくする
ため、オフセット構造が用いられている。フィルタ１５
の前後の曲率半径が異なるためオフセット量を変えた構
造となっている。

【００５２】導波路素子小型化に用いられる導波路パラ
メータの従来例は、比屈折率差Δ＝０．５％、コア寸法
＝６×６μｍ²とし、波長１．３μｍ帯で単一モードと
する方法が一般的である。しかし、この構造では、単一
モード光ファイバとのミスマッチによる接続損失が約
０．３ｄＢ／箇所となってしまう。そこで、Δ＝０．４
２〜０．４７％、コア寸法６．８×６．８μｍ²〜７．
２×７．２μｍ²とすることにより、ファイバとの接続
損失を約０．１ｄＢ／箇所と低減できる。しかし、本導
波路構造パラメータではカットオフ波長が１．４〜１．
５μｍとなり、波長１．３μｍ帯では、単一モードとな
らない。そこで、導波路コアの引き回し部における曲率
半径を小さくすることで高次モードを意図的に放射させ
ることができる。なお、曲率半径を小さくしすぎると、
曲げ損失を増加させてしまうため、本構造の曲率半径
は、波長１．５μｍ帯が伝搬するフィルタ部前では１０
〜１５ｍｍ、波長１．５μｍ帯が伝搬しないフィルタ部
後では６〜９ｍｍが最適値である。

【００５３】ＬＤ２２から出射した波長λ２（１．３１
μｍ）の光は、ＬＤポート２３、Ｙ分岐光タップ１７及
びフィルタ１５を通過して共通ポート１６、光ファイバ
２１へと導波される。このときＬＤ２２と導波路コア１
２との結合部、Ｙ分岐光タップ１７及びｙ字型の光導波
路の分岐部３１においてクラッドモードが生じる。この
クラッドモードは、Ｓｉ基板１１とクラッド層１３上部
の空気層との間に閉じ込められて伝搬するが、溝２９に
挿入した遮光性部材３０とＳｉベンチ４６とによってブ
ロックされる。このため、クラッドモードが反射ポート
２０の光ファイバ２１へ漏れ込むのを抑えることができ
る。

【００５４】図１に示した光モジュールでは、ＬＤ２２
から出射した波長λ２（１．３１μｍ）の光の反射ポー
ト２０側の光ファイバ２１への漏れ込みは５５ｄＢであ
り、溝２９及び遮光性部材３０の無い従来例（漏れ込み
４０ｄＢ）と比べて１５ｄＢ改善できた。

【００５５】図５は本発明の光モジュールの他の実施の
形態を示す外観斜視図である。

【００５６】図１に示した実施の形態との相違点は、光
導波路素子１４と光ファイバ２１とを接続する際、接着
強度を増すため、図４に示すように補強板４４とファイ
バブロック４５とを使用して接着面を広くした点であ
る。

【００５７】このような構造に形成しても図１に示した
光モジュールと同様な効果が得られる。

【００５８】次に、本発明の単一モード光導波路の製造
方法について説明する。

【００５９】図６（ａ）〜図６（ｊ）は本発明の単一モ
ード光導波路の製造方法の一実施の形態を示す工程図で
ある。

【００６０】Ｓｉ基板１１にＰＤ１９、ＬＤ２２及びＭ
ＰＤ２４をマウントするためのＳｉベンチ２５、クラッ
ドモードを除去するためのＳｉベンチ４６及びフィルタ
挿入用のインデックス４２を形成するためのＳｉベンチ
４２ａが残るようにＳｉ基板１１の周囲をエッチングす
る（図６（ａ）、（ｂ））。

【００６１】Ｓｉ基板１１上にバッファ層２７を形成す
る（図６（ｃ））。

【００６２】Ｓｉベンチ２５，４２ａ，４６を露出させ
るためバッファ層２７を研磨して平坦化する（図６
（ｄ））。

【００６３】バッファ層２７上にＰＤ１９及びＬＤ２２
との光軸合わせのための高さ調整層２８を形成する（図
６（ｅ））。

【００６４】高さ調整層２８上に導波路コア１２を形成
すると共に、ＰＤ１９、ＬＤ２２及びＭＰＤ２４のマウ
ント用のインデックス４３及びフィルタ挿入用のインデ
ックス４２を形成するためのマスク４７をＳｉベンチ２
５，４２ａ上に形成する（図６（ｆ））。

【００６５】Ｓｉベンチ２５上にＰＤ１９、ＬＤ２２及
びＭＰＤ２４のマウント用のインデックス４３を形成す
ると共に、Ｓｉベンチ４２ａ上にフィルタ挿入用のイン
デックス４２を形成する（図６（ｇ））。

【００６６】導波路コア１２、高さ調整層２８及びＳｉ
ベンチ２５，４２ａ，４６上にクラッド層１３を形成す
る（図６（ｈ））。

【００６７】Ｓｉベンチ２５，４２ａ，４６の表面が露
出するようにクラッド層１３に深溝エッチングを施す
（図６（ｉ））。

【００６８】クラッド層１３及びＳｉベンチ２５上に電
極３２，３９，４０，４１を形成する（図６（ｊ））。

【００６９】以上の製造工程において、フォトリソグラ
フィによる露光が数回行われる。そのため、それぞれの
フォトマスクの正確な位置合わせを行わないと、各工程
での位置ずれが生じてしまい、性能の良い光導波路や光
モジュールを製造することができない。

【００７０】そこで、本実施の形態では最初の工程であ
るＳｉベンチ２５，４２ａ，４６の形成時（図６
（ｂ））にフォトマスクの位置合わせの目印となるマー
クを設けておく。

【００７１】ここでＳｉベンチ２５，４２ａ，４６及び
マーク４８を形成した後のＳｉウェハ１１ａの上面図を
図７に示す。尚、説明を簡単にするため４素子分しか図
示されていないが、実際には３インチウェハで約１００
素子が配置されている。

【００７２】図７（ａ）は図１に示した光モジュールの
基板を形成するためのＳｉウェハ１１ａの平面図であ
り、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

【００７３】Ｓｉウェハ１１ａのマーク４８と、フォト
マスク（図示せず）の上に印字した目印とを合わせるこ
とにより、引き続き行われる工程でのフォトマスクの位
置合わせが正確、容易かつ短時間で行える。電極３２，
３９〜４０が形成された後、Ｓｉウェハ１１ａをダイシ
ングすることにより光導波路素子１４が形成されたＳｉ
基板１１が得られる。

【００７４】また、導波路コア１２とＰＤ１９、ＬＤ２
２及びＭＰＤ２４との位置合わせ及び導波路コア１２と
フィルタ１５との位置合わせには、インデックス位置合
わせ方法を用いているので、導波路コア１２とインデッ
クス４２との相対位置をサブミクロンの精度で合わせる
必要がある。

【００７５】そこで、これらのインデックス形成のため
の露光は、導波路コア形成の露光と同時、つまり、同一
マスクで行えばよい。このことにより、インデックス４
２と導波路コア１２との相対位置が正確になるだけでな
く、フォトマスクの位置合わせが不要となるだけでな
く、工程数を減少することもできる。

【００７６】以上において、本発明によれば、Ｓｉベン
チ、導波路コア、ＬＤ、ＰＤ位置合わせ用インデック
ス、フィルタ挿入用細溝等を相対位置精度良く形成する
ことができる。また、クラッドモードが反射ポートに漏
れ込むことを抑えると共に光導波路の小型化を実現する
ことができる。

【００７７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００７８】最初の工程であるＳｉベンチの形成工程の
際にマスクの位置合わせの目印となるマークを形成して
おき、このマークとフォトマスク上に印字したマークと
を合わせることにより、位置合わせ用インデックス、フ
ィルタ挿入用細溝等の位置精度が高く、しかも小型で、
クラッドモードの反射ポートへの漏れ込みを防止できる
単一モード光導波路及びその製造方法並びにそれを用い
た光モジュールの提供を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の単一モード光導波路を用いた光モジュ
ールの一実施の形態を示す外観斜視図である。

【図２】（ａ）は図１の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（ｄ）
は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図３】（ａ）は、導波路コアの曲率半径がフィルタの
前後で等しい場合を示す光モジュールの平面図、（ｂ）
は、導波路コアの曲率半径がフィルタの前後で異なる場
合を示す光モジュールの平面図、（ｃ）は（ｂ）の円Ｄ
内の拡大図である。

【図４】曲率半径と曲げ損失との関係を示す特性図であ
る。

【図５】本発明の光モジュールの他の実施の形態を示す
外観斜視図である。

【図６】（ａ）〜（ｊ）は本発明の単一モード光導波路
の製造方法の一実施の形態を示す工程図である。

【図７】（ａ）は図１に示した光モジュールの基板を形
成するためのＳｉウェハの平面図であり、（ｂ）は
（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

【図８】ＬＤを表面実装した光モジュールのプラットフ
ォーム構造を示す図である。

【図９】従来の光モジュールの外観斜視図である。

【符号の説明】

１１基板（Ｓｉ基板）１２導波路コア１３クラッド層１９受光素子（ＰＤ）２２発光素子（ＬＤ）２５，４６ベンチ（Ｓｉベンチ）２７バッファ層２８高さ調整層３２，３９〜４１電極

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に単一モードの光導波路素子を形
成した単一モード光導波路において、発光素子及び受光
素子をマウントするためのベンチが基板の表面に形成さ
れ、該基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が形成さ
れ、該バッファ層上に上記発光素子及び上記受光素子と
の光軸合わせのための高さ調整層が形成され、該高さ調
整層上に導波路コアが形成され、上記ベンチに上記発光
素子及び上記受光素子のアライメント用インデックスが
形成され、上記高さ調整層上及び導波路コア上にクラッ
ド層が形成され、上記ベンチ上に上記発光素子への電流
供給と上記受光素子からの電流を取り出すための電極が
形成されていることを特徴とする単一モード光導波路。
【請求項２】上記高さ調整層上にｙ字型導波路が形成
され、ｙ字分岐部には細溝が形成され、該細溝には波長
λ１の光を反射し波長λ２（λ１≠λ２）の光を透過す
るフィルタが配置され、上記ｙ字導波路と上記ベンチと
の間には波長λ２の光を任意の分岐比に分けるＹ分岐光
タップが形成されている請求項１記載の単一モード光導
波路。
【請求項３】上記細溝の形成と上記フィルタの挿入と
を行うためのフィルタ用インデックスが上記基板上に形
成されている請求項２に記載の単一モード光導波路。
【請求項４】上記導波路コアの周辺に、溝を形成する
と共に該溝内に遮光性部材を挿入した請求項２から３の
いずれかに記載の単一モード光導波路。
【請求項５】上記フィルタと導波路端面との間に、遮
光性部材を挿入した溝を少なくとも一か所形成した請求
項４に記載の単一モード光導波路。
【請求項６】導波路端面を斜め研磨した請求項１から
５のいずれかに記載の単一モード光導波路。
【請求項７】基板上に単一モードの光導波路素子を形
成した単一モード光導波路において、発光素子及び受光
素子をマウントするためのベンチが基板の表面に形成さ
れ、該基板上のベンチ以外の部分にバッファ層が形成さ
れ、該バッファ層上に上記発光素子及び上記受光素子と
の光軸合わせのための高さ調整層が形成され、該高さ調
整層上にｙ字型の導波路コアが形成され、Ｙ分岐部には
細溝が形成され、該細溝には波長λ１の光を反射し波長
λ２（λ１≠λ２）の光を透過するフィルタが配置さ
れ、上記導波路コアの湾曲部の曲率半径が上記フィルタ
の前後で異なっており、上記高さ調整層上及び導波路コ
ア上に該導波路コアを覆うようにクラッド層が形成さ
れ、上記ベンチ上に上記発光素子への電流供給と上記受
光素子からの電流を取り出すための電極が形成されてい
ることを特徴とする単一モード光導波路。
【請求項８】上記単一モード光導波路の比屈折率差Δ
は０．４２〜０．４７％、上記導波路コアの寸法は６．
８×６．８μｍ²〜７．２×７．２μｍ²である請求項
７に記載の単一モード光導波路。
【請求項９】上記導波路コアの湾曲部の曲率半径は、
フィルタの前が１０〜１５ｍｍ、フィルタの後が６〜９
ｍｍである請求項７または８に記載の単一モード光導波
路。
【請求項１０】上記導波路コアの湾曲部の変曲点がオ
フセット構造を有する請求項７に記載の単一モード光導
波路。
【請求項１１】上記導波路コアのオフセット構造のオ
フセット量をフィルタの前後で変化させた請求項１０に
記載の単一モード光導波路。
【請求項１２】発光素子及び受光素子をマウントする
ためのベンチが基板の表面に形成され、該基板上のベン
チ以外の部分にバッファ層が形成され、該バッファ層上
に上記発光素子及び上記受光素子との光軸合わせのため
の高さ調整層が形成され、該高さ調整層上に導波路コア
が形成され、上記ベンチに上記発光素子及び上記受光素
子のアライメント用インデックスが形成され、上記高さ
調整層上及び導波路コア上にクラッド層が形成され、上
記ベンチ上に上記発光素子への電流供給と上記受光素子
からの電流を取り出すための電極が形成され、上記ベン
チ上に発光素子及び受光素子がマウントされている光導
波路モジュール。
【請求項１３】導波路端面に光ファイバを接続した請
求項１２に記載の光導波路モジュール。
【請求項１４】基板上に単一モード光導波路素子を形
成する単一モード光導波路の製造方法において、発光素
子及び受光素子をマウントするためのベンチとフィルタ
挿入用のインデックスを形成するベンチとが残るように
基板の表面をエッチングするエッチング工程と、上記基
板上のベンチ以外の部分にバッファ層を形成するバッフ
ァ層形成工程と、該バッファ層の上に上記発光素子及び
上記受光素子との光軸合わせのための高さ調整層を形成
する高さ調整層形成工程と、該高さ調整層の上に導波路
コアを形成する導波路コア形成工程と、上記ベンチに発
光素子及び受光素子のアライメント用インデックス並び
にフィルタ挿入用のインデックスを同時に形成するイン
デックス形成工程と、該インデックスが形成された基板
上にクラッド層を形成するクラッド層形成工程と、上記
ベンチを露出させるため上記クラッド層に深溝エッチン
グを施す深溝エッチング工程と、上記ベンチ上に上記発
光素子への電流供給と上記受光素子からの電流を取り出
すための電極を形成する電極形成工程とを備えたことを
特徴とする単一モード光導波路製造方法。
【請求項１５】上記基板上に上記ベンチを形成すると
同時にマークを形成し、各工程においてこのマークを目
印として位置合わせを行う請求項１４に記載の単一モー
ド光導波路製造方法。
【請求項１６】上記高さ調整層上へのフォトリソグラ
フィによる導波路コア形成のための露光と、上記ベンチ
上のインデックス形成のための露光とを１枚のフォトマ
スクを用いて同時に行い、上記導波路コアと上記発光素
子及び上記受光素子のアライメント用並びに上記フィル
タ挿入用のインデックスとの相対的な位置合わせを行う
請求項１４又は１５に記載の単一モード光導波路製造方
法。