JP2005134572A - Optical waveguide circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光導波回路に関し、より詳細には、光通信システムに応用可能な平面光波回路を用いた光導波回路に関するものである。 The present invention relates to an optical waveguide circuit, and more particularly to an optical waveguide circuit using a planar lightwave circuit applicable to an optical communication system.
一般に、光通信システムとしては、インターネットなどにより通信トラフィックの大容量化が求められ波長分割多重(WDM)システムなどの光通信システムが用いられている。そのような中で光ファイバ、あるいは光導波路を用いた光回路においては、光導波路を伝送される信号の光強度を一定に保ったり、あるいはチャネル間の光強度レベルを均一にするなど、信号光の光強度を適切な値に制御するデバイスが必要とされている。このような場合、信号光の光強度を光回路中でモニタし、あるいはさらに、モニタした結果に基づき光強度を制御することが行われている。 In general, optical communication systems such as wavelength division multiplexing (WDM) systems are used because of an increase in communication traffic volume required by the Internet or the like. In such an optical circuit using an optical fiber or an optical waveguide, signal light such as keeping the light intensity of a signal transmitted through the optical waveguide constant or making the light intensity level between channels uniform. There is a need for a device that controls the light intensity of the light to an appropriate value. In such a case, the light intensity of the signal light is monitored in an optical circuit, or the light intensity is controlled based on the monitored result.
このような光信号の光強度のモニタには、従来から光導波路上に光カプラを設けて信号光の一部を分岐する方法が用いられている。しかしながら、このような光カプラを用いた場合、光導波回路を構成する光学部品の点数が増加し、それらの光学部品を融着接続する必要があるため、光導波回路の構成が複雑化するといった問題があった。 In order to monitor the light intensity of such an optical signal, a method of branching a part of the signal light by providing an optical coupler on the optical waveguide has been conventionally used. However, when such an optical coupler is used, the number of optical components constituting the optical waveguide circuit increases, and the optical components need to be fusion spliced, which complicates the configuration of the optical waveguide circuit. There was a problem.
これに対して、光カプラを用いることなく、信号光を一部反射させて光強度をモニタする方法が提案されている(例えば、特許文献1及び2参照)。この特許文献1に記載されている光デバイスは、光導波路の所定箇所に光軸に対して斜めに端面を形成し、その端面で光軸とは異なる方向に反射された信号光の一部である反射光を検出して、光強度をモニタするものである。
On the other hand, a method of monitoring the light intensity by partially reflecting the signal light without using an optical coupler has been proposed (for example, see
また、特許文献2に記載されている光ファイバは、光ファイバの所定箇所に光軸に対して垂直な端面を形成して信号光の一部を外部に出射させ、出射された光の一部を光軸に対して斜めの他の端面によって反射させて取り出して、光強度をモニタするものである。
The optical fiber described in
しかしながら、上述した特許文献1及び2に記載されているように、信号光の一部を反射させて光強度のモニタを行う場合、斜めの端面での信号光の反射率は、反射する信号光の偏波状態によって異なる値になるため、正しい光強度がモニタできないといった問題があった。
However, when the light intensity is monitored by reflecting a part of the signal light as described in
さらに、信号光の光強度のモニタには、光導波路に対して斜めに溝を形成し、ごく薄い誘電体多層膜による反射フィルタを挿入する方法が報告されている(例えば、特許文献3参照)。 Furthermore, for monitoring the light intensity of signal light, a method has been reported in which a groove is formed obliquely with respect to the optical waveguide and a reflection filter made of a very thin dielectric multilayer film is inserted (for example, see Patent Document 3). .
図8は、従来の光導波回路を説明するための構成図で、図中符号41は基板(Si)、42は石英系の光導波路、42aはコア(信号光用光導波路)、42bはクラッド、43は反射板挿入用の溝、44は反射板(反射フィルタ)、44aはポリイミド膜、44bは誘電体多層膜、45はシリコーン樹脂、46はフォトダイオード、46aは受光部、47はサブキャリアを示している。
FIG. 8 is a block diagram for explaining a conventional optical waveguide circuit. In FIG. 8,
この光導波回路においては、信号光の一部を上方に反射してフォトダイオード46の受光部46aにより受光してモニタし、残りの光はそのまま透過することができ、光導波路42が1本の直線で済むという特徴がある。
In this optical waveguide circuit, a part of the signal light is reflected upward and received and monitored by the
しかしながら、このような等方的な反射板44を用いると偏波依存性が生じるという問題があった。これは、斜め面で信号光を反射する際には、基板41の水平方向の偏波成分は反射面に対して平行であるのに対して、垂直方向の偏波成分は反射面の傾き角度θだけ異なるためである。そのため、図8に示された光導波回路では、誘電体多層膜44bを構成する各層の誘電体材料や各層の膜厚などを調整することにより、各直交偏波の反射率の差を補償しており、その形成や調整は容易ではないと推測する。
However, when such an
さらに、作製した反射板44は、使用できる角度や反射率が誘電体多層膜44bによって固定されるため、当初想定された角度や反射率でしか用いることができない。そのため、実装構造などの都合により溝43の角度を変えたり、光導波回路の用途により反射率(モニタ回路ではモニタ回路への分岐率)を変えたりするためには、反射板44自体を設計しなおす必要があるという問題があった。
Furthermore, since the angle and reflectance which can be used for the produced reflecting
一方、ダイシングやエッチングにより斜面を形成し、反射面を形成する方法も報告されている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、その時にはダイシング面やエッチング面を鏡面にしないと損失が生じたり、あるいは光が散乱して迷光の原因となるにもかかわらず、鏡面状態を作り出すことは現実には困難であるという問題があった。 On the other hand, a method of forming a slope by dicing or etching and forming a reflection surface has also been reported (see, for example, Patent Document 4). However, at that time, if the dicing surface or etching surface is not mirrored, loss occurs, or light is scattered and causes stray light, but it is actually difficult to create a mirror surface state. there were.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光カプラによりモニタ光を分岐し、分岐されたモニタ光を、反射板を介して光検出器で受光し、信号光はそのまま透過するように構成したモニタ用の光導波回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to divide the monitor light by an optical coupler, and to receive the branched monitor light by a photodetector through a reflector. An object of the present invention is to provide an optical waveguide circuit for monitoring configured to transmit signal light as it is.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、基板上にモニタ用光導波路と信号光用光導波路が形成された光導波路と、該光導波路を横切り、かつ前記基板の表面と垂直な方向から所定の傾斜角度で形成された溝と、該溝に挿入され、前記信号光用光導波路に伝搬する光を透過し、該信号光用光導波路に伝搬する光の一部が分岐された前記モニタ用光導波路に伝播する光を反射する反射板とから構成されたことを特徴とする。
The present invention has been made to achieve such an object. The invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記光導波路の所定位置に、モニタ用光導波路と信号光用光導波路とに分岐する光カプラを設け、前記反射板が、前記信号光用光導波路の信号光を透過し、前記モニタ用光導波路のモニタ光を反射することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an optical coupler branching into a monitor optical waveguide and a signal light optical waveguide is provided at a predetermined position of the optical waveguide, and the reflection plate However, the signal light of the signal light waveguide is transmitted and the monitor light of the monitor light waveguide is reflected.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記光導波路が、石英ガラスの埋め込み型光導波路であることを特徴とする。
The invention described in
また、請求項4に記載の発明は、請求項1,2又は3に記載の発明において、前記反射板としてポリイミド膜に金属膜をパターン化したものを用いることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect of the present invention, the reflective plate is a polyimide film patterned with a metal film.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記傾斜角度を略20度〜略50度にしたことを特徴とする。
The invention according to
反射板としてポリイミド膜に金反射膜を蒸着したものを用いると、その反射率は95%以上と良好であり、かつ斜めにして反射しても偏波依存性は角度に関わらず原理的に存在しない(例えば、非特許文献1参照)。
If a reflector made of a polyimide film deposited with a gold reflective film is used as the reflector, the reflectivity is as good as 95% or more, and even if it is reflected obliquely, the polarization dependence exists in principle regardless of the angle. No (see Non-Patent
その金反射膜を用いて、例えば、光モニタ回路を構成するには次のようにすればよい。まず、信号光とモニタ光とを分岐する光カプラを光回路上に形成し、信号光用光導波路とモニタ用光導波路との分離は光回路上で行う。次に、その両者を横切るごく狭い幅20μmの斜め溝を形成し、上述した反射板を挿入し、樹脂により固定する。 For example, an optical monitor circuit can be configured using the gold reflective film as follows. First, an optical coupler for branching the signal light and the monitor light is formed on the optical circuit, and the signal light optical waveguide and the monitor optical waveguide are separated on the optical circuit. Next, a very narrow oblique groove with a width of 20 μm is formed across both of them, and the above-described reflector is inserted and fixed with resin.
このような反射板を、光導波路を横切る細溝に挿入して樹脂によって固定する方法は、アレイ導波路格子(AWG)などの光導波回路の偏波無依存化において、1/2波長板を挿入する技術として、十分に実績のある方法である。ここで信号光については透過し、モニタ光については基板の表面方向に反射してフォトダイオード(PD)素子により受光してモニタする必要がある。この金反射膜を蒸着したポリイミド膜は、金反射膜をエッチングすることにより任意のパターンにすることができて、金反射膜が除去された所は低い損失で光を透過させることができる。 The method of inserting such a reflector into a narrow groove that crosses the optical waveguide and fixing it with a resin is that a half-wave plate is used in the polarization independence of an optical waveguide circuit such as an arrayed waveguide grating (AWG). This is a well-proven method for inserting technology. Here, it is necessary to transmit the signal light and to reflect the monitor light in the direction of the surface of the substrate and to receive and monitor it with a photodiode (PD) element. The polyimide film on which the gold reflective film is deposited can be formed into an arbitrary pattern by etching the gold reflective film, and light can be transmitted with low loss at the place where the gold reflective film is removed.
したがって、信号光用光導波路に対応する場所のみ、金反射膜をエッチングにより除去するようにすれば、上述した所望の特性が得られ、モニタ用光導波路のみ光量をモニタすることができる。 Therefore, if the gold reflecting film is removed only by etching at a location corresponding to the signal light optical waveguide, the desired characteristics described above can be obtained, and the amount of light can be monitored only in the monitor optical waveguide.
ここで反射面に関しては、溝の表面等が鏡面にならず多少の凹凸、欠け等があってもガラスとほぼ等しい屈折率を持つシリコーン樹脂を充填しているため散乱等の問題はなく、また、損失についても反射面(ポリイミド膜に蒸着した金反射膜)が95%以上の反射率を持つため全く問題ない。一方、金反射膜がエッチングされ信号光が透過する部分についても、例えば、0.2dBの低い損失で透過させることが可能である。 Here, with respect to the reflective surface, the surface of the groove is not a mirror surface, and even if there are some irregularities, chips, etc., there is no problem such as scattering because it is filled with a silicone resin having a refractive index almost equal to that of glass. There is no problem in terms of loss because the reflective surface (gold reflective film deposited on the polyimide film) has a reflectance of 95% or more. On the other hand, the portion through which the signal light is transmitted by etching the gold reflecting film can be transmitted with a low loss of 0.2 dB, for example.
なお、このようなポリイミド膜は、既に述べたようにAWG等の偏波無依存化に用いられている1/2波長板と材質、作製工程は基本的に同じである。また、AWGなどで実際に溝に挿入されたものが既に生産されて商品化されており、現実に使われている技術であるため作製も容易であり、信頼性も高い。 Such a polyimide film has basically the same material and manufacturing process as the half-wave plate used for polarization independence such as AWG as described above. Also, what is actually inserted into the groove by AWG or the like has already been produced and commercialized, and since it is a technology that is actually used, it is easy to manufacture and has high reliability.
以上説明したように、本発明によれば、基板上にモニタ用光導波路と信号光用光導波路が形成された光導波路と、光導波路を横切り、かつ基板の表面と垂直な方向から所定の傾斜角度で形成された溝と、この溝に挿入され、信号光用光導波路に伝搬する光を透過し、この信号光用光導波路に伝搬する光の一部が分岐されたモニタ用光導波路に伝播する光を反射する反射板とから構成されたので、反射率の偏波依存性を調整した誘電体多層膜を用いることなく、単純な金反射膜のみを用いてモニタ回路を構成できる。また、同一の反射板を用いても、光カプラの分岐率は光回路の設計により独立に自由に決めることができるという特徴がある。 As described above, according to the present invention, the optical waveguide in which the monitoring optical waveguide and the signal light optical waveguide are formed on the substrate, the predetermined inclination from the direction perpendicular to the surface of the substrate and across the optical waveguide. A groove formed at an angle and the light that is inserted into this groove and propagates to the optical waveguide for signal light is transmitted, and a part of the light that propagates to the optical waveguide for signal light is propagated to the branched optical waveguide for monitoring Therefore, the monitor circuit can be configured using only a simple gold reflection film without using a dielectric multilayer film in which the polarization dependence of the reflectance is adjusted. Further, even if the same reflector is used, the branching rate of the optical coupler can be freely determined independently by the design of the optical circuit.
また、反射面の角度が変わっても偏波依存性が生じることはないから、フォトダイオードの形状や実装の形態により、反射面の角度も自由に変えられるという特徴もある。さらにダイシングした溝の表面荒さ、欠け、形状ゆがみなどに金反射膜の反射率が影響されて劣化することはないので、溝のダイシング条件が表面を鏡面にするまで良好でなくとも良好な反射率が得られる。 In addition, since the polarization dependence does not occur even if the angle of the reflecting surface is changed, the angle of the reflecting surface can be freely changed depending on the shape of the photodiode and the mounting form. Furthermore, since the reflectance of the gold reflective film is not affected by the surface roughness, chipping, or shape distortion of the diced groove, the reflectance is good even if the groove dicing conditions are not good until the surface is mirrored. Is obtained.
さらに、安価で小型で高性能なモニタ用光モジュールや光トランシーバなどに応用可能な光導波回路を実現できる。 Furthermore, it is possible to realize an optical waveguide circuit that can be applied to an inexpensive, small and high performance optical module for monitoring, an optical transceiver, and the like.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1及び図2は、本発明に係る光導波回路の実施例1を説明するための構造図で、図1は平面図、図2は図1のA-A’線断面図である。図中符号1は基板(Si)、2は石英系の光導波路、2aはコア(モニタ用光導波路)、2bはクラッド、3は反射板挿入用の溝、4は反射板(ポリイミド)、4aはポリイミド膜、4bは金反射膜、5はシリコーン樹脂、6はフォトダイオード(PD)、6aは受光部、7はサブキャリア、8はワイヤボンダ、9はサブキャリアの位置決め用突起、10は信号光用光導波路、11は光カプラを示している。
1 and 2 are structural views for explaining an optical waveguide circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a plan view, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. In the figure,
図1において、本実施例1に係る光導波回路は、基板1上に形成された平面導波路型の8本(8チャンネル;ch1〜ch8)の光導波路を有し、この光導波路は、光入力部から光出力部に向けて互いに平行かつ等間隔に配置され、所定箇所において、光カプラ11によってモニタ用光導波路2と信号光用光導波路10とに分岐されている。分岐されたモニタ用光導波路2と信号光用光導波路10の所定箇所には、これらの光導波路2,10を横切るようにして基板1内に達するように、基板1の表面と垂直な方向から所定の角度θで傾斜して形成された溝3が設けられている。
In FIG. 1, the optical waveguide circuit according to the first embodiment has eight planar waveguide type (8 channels; ch1 to ch8) optical waveguides formed on a
この溝3には、ポリイミド膜4aと金反射膜4bからなる反射板4が挿入され、シリコーン樹脂5が充填されている。また、光導波路上でかつシリコーン樹脂5の上方には、反射板4によって反射されたモニタ光を受光部6aで受光できるようにフォトダイオード6が配置されている。また、光導波路は、石英ガラスの埋め込み型光導波路であることが望ましい。
A
また、反射板4は、光カプラ11によって分岐されたモニタ光を、フォトダイオード6の受光部6aに向けて反射させ、信号光はそのまま透過するように構成されている。シリコーン樹脂5の上には、フォトダイオード6を固定するためのサブキャリア7が設けられ、このサブキャリア7によってフォトダイオード6の高さが決まるようになっている。また、サブキャリア7の位置決めを行うための突起9が光導波路の表面に接するように設けられている。また、フォトダイオード6とサブキャリア7とはワイヤボンダ8で接続されている。
The
このように、8チャネルの石英ガラス製の比屈折率0.75%の光導波路を250μmピッチで基板1上に形成した。左側から各々のチャネルに光信号が入射され、光カプラ11により光強度10%分がモニタ光として分岐されている。この分岐率については、光導波回路で作製しているため設計により自由に変えることができる。そして全ての光導波路を横切り、光導波路面に垂直から略30度傾けた方向にダイシングソーにより、幅20μm、深さ100μmの溝3が形成されている。そして溝3には、図3に示したような反射板4が挿入され、光学的に透明なシリコーン樹脂5によって固定されている。
In this manner, an optical waveguide made of 8-channel quartz glass and having a relative refractive index of 0.75% was formed on the
ここで、この反射板4は、厚さ15μmであり、その表面に厚さ約0.5μmの金反射膜4bがスパッタにより形成され、その後、信号光用光導波路10に対応する場所はエッチングにより金反射膜を取り除いた。この厚さの反射板4は、屈折率をガラス導波路に合わせた樹脂を注入することにより、透過損失を0.2dBと極めて低く抑えられる。したがって、モニタ光についてはこの反射板4により上部に反射される。一方、信号光については低損失で透過する。
Here, the reflecting
なお、図3は反射板の構成図で、信号光の透過する部分を、表面の金反射膜4bのみを除去し、ポリイミド膜4aが見えるようにした例であるが、さらに、上述したエッチングを進めてポリイミド膜4aを全てパターン化して反射板4自体の全体の形状が、図4のようなもの、つまり、信号光の透過する部分を、金反射膜4b及びポリイミド膜4aをともに削除した部分Aであってもよい。図4のものについては、金蒸着した反射板4を型で打ち抜く機械的な方法でも作成することができる。このようなものでは、ポリイミド膜4aとガラスとのわずかな屈折率の差に起因する、図3において存在する反射を除去できるというメリットがある。
Note that FIG. 3 is a configuration diagram of the reflection plate. In this example, only the gold
以下に、モニタ光が受光される原理についてさらに詳細に説明する。
ポリイミド膜4aに金を蒸着した金反射膜4bについては、95%以上の優れた反射率を有する。そして、その反射光を受光できるように、受光径200μmの面型のフォトダイオード6が、図2のように実装されている。このフォトダイオード6は、電極の取り出しを容易にし、かつ基板1上に実装するのが容易なようにセラミック製のサブキャリア7にAuSn半田によって固定され、フォトダイオード6の表面の電極は、ワイヤボンダ8によりサブキャリア7経由で取り出している。
Hereinafter, the principle of receiving monitor light will be described in more detail.
The gold
ここでフォトダイオード6の受光部6aの表面は、反射光が余り広がらないように高さ100μmの所に固定されている。ここでこのフォトダイオード6の高さは、サブキャリア7の形状により基板1の表面を高さ基準面として、自動的に所望の高さになるようにしている。なお、このサブキャリア7自体の形状やその位置決め用突起9の場所・形状は、実装時に用いる装置、治具あるいはフォトダイオード6の形状に基づき都合のよい形状を用いればよい。あるいは、位置決め用の突起9として別の部材を用いてもよいし、基板1上に硬化性の樹脂等で作製してもよい。
Here, the surface of the
また、水平方向の位置は、サブキャリア7を固定する際、基板1上に形成されたマーカなどの何らかの位置基準を用いれば容易に±10μm以内の精度で固定することができる。通常のチップマウンタで容易に行える作業である。あるいはフォトダイオード6からの出力電流をモニタしながら調心を行う、いわゆるアクティブ調心で固定してもよい。
The horizontal position can be easily fixed with an accuracy within ± 10 μm by using some position reference such as a marker formed on the
一方、信号光用光導波路10が反射板4に接する場所は、金反射膜4bがパターン化により取り除かれており低損失で通過する。このようにして、8チャネルの導波光の光強度をモニタすることができる。図1は8チャネルの例を示したものであるが、本構造によると、例えば32chなどよりチャネル数の多いモニタ回路を1回の反射板4の挿入により作製することができるという特徴がある。
On the other hand, the place where the signal light
なお、信号光用光導波路10とモニタ用光導波路2との間隔は、250μmピッチ、各チャネル間は500μmピッチで設計した。この間隔については光導波路の設計で自由に変えることができる。
The distance between the signal light
また、反射板4は、例えば、アレイ導波路格子の偏波無依存化等に用いる1/2波長板と同等のものであり、商品として十分な実績を持つ。
Moreover, the reflecting
反射板4を溝3に挿入する際の溝内における位置精度は、モニタ用光導波路2に金反射膜4bがありさえすればよいため±50μmもあれば十分である。この程度の位置合わせは、反射板4と光導波路に何らかの印を設け顕微鏡で観察することにより容易に行える。
As for the positional accuracy in the groove when the reflecting
モニタ光を受光する受光部6aには、受光径200μmで8chのフォトダイオードアレイを用いた。このフォトダイオードアレイは、AuSn半田によりサブキャリア7に背面を固定し、ワイヤボンディングによりサブキャリア7上の電極に各フォトダイオード素子上の電極を取り出している。これらフォトダイオードアレイ素子のサブキャリア7への固定、並びにフォトダイオード素子付きサブキャリア7の光導波路基板上への実装における調心方法は、各々に形成したマーカを用いてもよいし、サブキャリア7の角のような外形的な基準点を用いてもよい。
As the
この実装精度は、±10μmで全く問題ないため通常のチップマウンタで行うことができる。光導波路側の都合により、例えば、隣接チャネル間の光クロストークを極めて低く抑えるために、モニタ用光導波路2のチャネル間距離を変える時には、アレイではなく単体のフォトダイオード素子を個々にサブキャリア7上に所望の間隔で実装してもよい。この作業もチップマウンタで容易に行える作業であり、サブキャリア7に固定した後は、通常のアレイ素子のように一括でハンドリングすることが可能である。
Since this mounting accuracy is ± 10 μm and there is no problem at all, it can be performed with a normal chip mounter. For the convenience of the optical waveguide, for example, when changing the inter-channel distance of the monitoring
以上のように、多チャネルモニタモジュールの作製が、アレイ素子実装を用いることにより多チャネル分1度に行うことができる。 As described above, the multi-channel monitor module can be manufactured at a time for the multi-channel by using the array element mounting.
このような光モニタ用モジュールにおいて、1.55μmで信号光用光導波路における反射板の透過時における過剰損失は、0.2dBと極めて低く抑えられた。また、モニタ光として取り出した光は、ほとんど損失無しに受光することができた。 In such an optical monitor module, the excess loss at the time of transmission of the reflecting plate in the signal light optical waveguide at 1.55 μm was suppressed to an extremely low 0.2 dB. Moreover, the light extracted as the monitor light could be received with almost no loss.
またさらに、光導波路の回路構成については、任意の構成が可能であり、図1に示した光導波回路に限られるわけではない。例えば、光カプラが波長の違いに基づき分岐するWDMカプラであってもよい。あるいは光入力部側にアレイ導波路格子(AWG)のような回路が加わっていても良い。光カプラが基板上になく、他の基板にであってもよい。さらには、光カプラが基板外で光ファイバ型のもので構成されていても良い。 Furthermore, the circuit configuration of the optical waveguide can be arbitrarily configured and is not limited to the optical waveguide circuit shown in FIG. For example, the optical coupler may be a WDM coupler that branches based on a difference in wavelength. Alternatively, a circuit such as an arrayed waveguide grating (AWG) may be added to the optical input unit side. The optical coupler may not be on the substrate but may be on another substrate. Furthermore, the optical coupler may be configured of an optical fiber type outside the substrate.
以上、PDアレイ素子を樹脂封止する例を示したが、PD素子またはPDアレイ素子を缶封止等により気密封止したものを用いるとさらに信頼性を向上することができる。また、本実施例1では、溝3を基板1の表面と垂直な方向から略30度傾けて作製した例を示したが、この傾斜角度は溝の加工のしやすさや実装形態により、略20度から略50度の範囲内で調製することが可能である。
As described above, an example in which the PD array element is resin-sealed has been described. However, the reliability can be further improved by using a PD element or a PD array element that is hermetically sealed by can sealing or the like. In the first embodiment, the
図5は、本発明に係る光導波回路の実施例2を説明するための構成図で、3波長のトランシーバモジュールに用いた例を示している。図中符号21は基板(Si)、22は石英系の光導波路、23は反射板挿入用の溝(垂直方向から40度傾けている)、24は反射板(ポリイミド)、26はフォトダイオード(PD)、26aは受光部、31は第1の波長フィルタ、32は第2の波長フィルタ、33はレーザダイオード(LD)、34は素子実装部(光導波路のクラッドをエッチングしたもの)を示している。
FIG. 5 is a block diagram for explaining an optical waveguide circuit according to a second embodiment of the present invention, and shows an example used in a three-wavelength transceiver module. In the figure,
この動作の概略は次の通りである。左上の光入出力部へは局側から波長1.49μm及び1.55μmの光信号が入力する。このうち波長1.55μmの光は、第1の波長フィルタ31により受信ポート1へ分波される。さらに波長1.49μmの光は、第2の波長フィルタ32により受信ポート2へ分波される。ここで受信ポート1,2に対しては、実施例1で説明したような、斜めの反射板挿入用の溝23がダイシングされ、その溝23には、図6に示すような反射板24が挿入されており、一部に金反射膜24bが形成されてモニタ光を反射し、信号光の透過する部分を、表面の金反射膜24bのみを除去し、ポリイミド膜4aが見えるようにした。
The outline of this operation is as follows. Optical signals with wavelengths of 1.49 μm and 1.55 μm are input from the station side to the upper left optical input / output unit. Among these, light having a wavelength of 1.55 μm is demultiplexed to the
一方、右側には、1.31μmのファブリペロレーザ素子33が表面実装により実装されており、1.31μmの光を出射する。この1.31μmの光は、第1及び第2の波長フィルタ31,32の透過域であるため低損失で透過し、さらにポリイミド反射板23も透過する。以上の構成で、波長1.31μmの光信号をトランシーバから局側へ、波長1.49μm、1.55μmの光信号を局側からトランシーバ側へ伝送するトランシーバを実現している。光信号速度は3波長共に1Gbit/sである。
On the other hand, a 1.31 μm Fabry-
ここで光導波路は、基板21上に比屈折率0.45%で作製されている石英系ガラスの光導波路22を用いている。また、第1及び第2の波長フィルタ31,32については、従来の光トランシーバなどでも十分に実績のある、ポリイミド膜上に誘電体多層膜を製膜して作製した波長フィルタを用いている。ここで光導波路を横切り、光導波路面に垂直な幅20μm、深さ100μmの溝23をダイシングにより形成し、その溝23に厚さ20μmの波長フィルタ31,32を挿入している。また、LD33の実装についても従来の光トランシーバ等で用いられている表面実装技術を用いている。
Here, as the optical waveguide, a quartz glass optical waveguide 22 produced on the
すなわち、LD33の実装部のオーバークラッドを上部から反応性イオンエッチングにより基板21をエッチングストップ層として削り光導波路端面を露出させた後に、素子搭載部にLD33の固定と電極取り出しに必要な、金配線とAuSn層を各々パターン化する。その後、LD33をマーカによる位置合わせで光軸を合わせてAuSn半田により表面実装している(例えば、非特許文献2参照)。
That is, the gold cladding necessary for fixing the
図7は、反射板と上部に反射された信号光を受光するためのフォトダイオードの実装構造の拡大図で、図中符号22は光導波路、22aはコア、22bはクラッド、24aはポリイミド膜、24bは金反射膜、25はシリコーン樹脂、27はサブキャリア、28はワイヤボンダ、29はサブキャリアの位置決め用突起を示している。なお、図5と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。 FIG. 7 is an enlarged view of the mounting structure of the photodiode for receiving the signal light reflected on the reflector and the upper part, in which the reference numeral 22 is an optical waveguide, 22a is a core, 22b is a cladding, 24a is a polyimide film, Reference numeral 24b denotes a gold reflecting film, 25 denotes a silicone resin, 27 denotes a subcarrier, 28 denotes a wire bonder, and 29 denotes a subcarrier positioning projection. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component which has the same function as FIG.
実施例1の光モニタと異なり、この光トランシーバでは1Gb/sの信号光を受信する必要があり、受光径80mmのPD26を用いて受光帯域を2.5Gb/sに拡大している。ちなみに光モニタなどで用いられるPD26の受光径は、例えば、300mm、帯域は30MHz程度である。このように受光径が小さくなると実施例1のように反射板24の角度が略30度では、わずかな反射板24の角度ずれ等で光軸がずれ受光感度が劣化するという問題があった。
Unlike the optical monitor of the first embodiment, this optical transceiver needs to receive signal light of 1 Gb / s, and the light receiving band is expanded to 2.5 Gb / s using a
そのため、図7では、反射板24の角度θが略40度となるように反射板挿入用の溝23をダイシングしている。このように溝23の角度が基板面に対して垂直からの傾きが大きくなるほど、図7に示したようにダイシング時の表面荒れ、鋭角部のチッピングなどが増加する。しかし、反射板24自体が反射媒体であるため、樹脂封止することにより散乱などの悪影響は回避できる。
Therefore, in FIG. 7, the
このように反射板24の角度を大きくすることにより、反射板24からPD26までの距離をより近づけることができビーム広がりを防ぎ、またPD26への入射角度がより垂直に近づいたことによりビームがより円形に近い状態で受信することができ、図2に比べてより小さい受光径のPDに対応可能になっている。このPD26の受光感度から算出した過剰損失は0.3dB程度であった。
By increasing the angle of the reflecting
本実施例2においては、1.49mm、1.55mmの信号を共に反射板24によって上部に跳ね上げ面型PD26で受信する例を示したが、その他種々の構成が可能である。例えば、1.49mmに対応する受信ポート2に対応する場所の金反射膜24bを除去して透過させ、受信用PD26を表面実装する、あるいは基板21の端面まで光導波路で導波させた後、光ファイバピグテイルの気密封止PDモジュールに接続することもありうる。反射板24は、金反射膜24bのパターニングを用いているため、その横切る光導波路のうちどの光導波路の光を上部への反射し、どの光導波路の光を透過させるかは任意であることに特徴がある。そのため上述した構成に限定されるものではなく、任意の設計、任意のレイアウトの光導波回路への応用が可能である。
In the second embodiment, an example is shown in which both 1.49 mm and 1.55 mm signals are received by the reflecting
1,21 基板(Si)
2,22 石英系の光導波路
2a,22a コア
2b,22b クラッド
3,23 反射板挿入用の溝
4,24 反射板(ポリイミド)
4a,24a ポリイミド膜
4b,24b 金反射膜
5、25 シリコーン樹脂
6,26 フォトダイオード(PD)
6a,26a 受光部
7,27 サブキャリア
8,28 ワイヤボンダ
9,29 サブキャリアの位置決め用突起
10 信号光用光導波路
11 光カプラ
31 第1の波長フィルタ
32 第2の波長フィルタ
33 レーザダイオード(LD)
34 素子実装部
41 基板(Si)
42 石英系の光導波路
42a コア(信号光用光導波路)
42b クラッド
43 反射板挿入用の溝
44 反射板(反射フィルタ)
44a ポリイミド膜
44b 誘電体多層膜
45 シリコーン樹脂
46 フォトダイオード
46a 受光部
47 サブキャリア
1,21 Substrate (Si)
2,22 Quartz-based optical waveguides 2a,
4a,
6a, 26a
34
42 Silica-based optical waveguide 42a Core (optical waveguide for signal light)
44a Polyimide film 44b
Claims (5)
5. The optical waveguide circuit according to claim 1, wherein the inclination angle is set to approximately 20 degrees to approximately 50 degrees.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003369511A JP2005134572A (en) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | Optical waveguide circuit |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003369511A JP2005134572A (en) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | Optical waveguide circuit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005134572A true JP2005134572A (en) | 2005-05-26 |
Family
ID=34646840
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003369511A Pending JP2005134572A (en) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | Optical waveguide circuit |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005134572A (en) |
-
2003
- 2003-10-29 JP JP2003369511A patent/JP2005134572A/en active Pending
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