JP2019197126A

JP2019197126A - 光デバイスおよび光結合方法

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Publication number: JP2019197126A
Application number: JP2018090419A
Authority: JP
Inventors: 浩司武田; Koji Takeda; 悠太上田; Yuta Ueda; 石井　啓之; Hiroyuki Ishii; 啓之石井; 拓志風間; Takushi Kazama; 斉脇田; Hitoshi Wakita
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2018-05-09
Filing date: 2018-05-09
Publication date: 2019-11-14
Also published as: WO2019216169A1; US20210181407A1

Abstract

【課題】ウエハの状態で、かつ取り外し可能な形で容易に光結合を得る。【解決手段】光デバイス１０は、導波路コア４とクラッド層２，５とから構成される導波路を備える。この導波路の結合部６の表面と導波路コア４との間の上部クラッド層５の厚さは、結合部６の表面の近傍にモニタ用の導波路あるいは光ファイバが配置されたときに、モニタ用の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さに設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、光デバイスの光結合形態に関するものである。

On board optics（OBO）では、光トランシーバをパッケージ化せずに、その部品群を直接、通信装置内のプリント基板・ボードに貼り付ける形態である。このＯＢＯでは、光部品をチップレベルでパッケージングするウエハレベルパッケージ（ＷＬＰ：Wafer Level Packaging）がよく用いられる。しかしチップ化より先んじてパッケージ工程が行われるため、ウエハの状態のまま素子端面から光を取り出す素子のパッケージ前検査が困難である。そこで、光デバイスに対し、ウエハの状態で、かつ取り外し可能な形で光結合を得る必要がある。

従来の導波路型光デバイスでは、ウエハの状態で光入出力を検査しようとすると、グレーティングカプラ（ＧＣ：Grating Coupler）（非特許文献１参照）や、４５度程度の角度を持つ跳ね上げミラー（４５度ミラー）（非特許文献２参照）が用いられていた。

しかし、ＧＣはＳｉ導波路に代表されるように、導波路コアとクラッドの屈折率差が数倍異なっている場合にしか用いることができないという問題があった。
また、４５度ミラーはその導波路の出力の光路を９０度曲げてしまうため、実際に動作に用いる導波路には適用できないという問題があった。

Frederik Van Laere et al.， "Compact Focusing Grating Couplers for Silicon-on-Insulator Integrated Circuits"，IEEE Photonics Technology Letters，Vol.19，No.23，pp.1919-1921，2007 W.-J.Lee et al.，"Surface Input/Output Optical Splitter Film for Multilayer Optical Circuits"，IEEE Photonics Technology Letters，Vol.24，No.6，pp.2012-2014，2012

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ウエハの状態で、かつ取り外し可能な形で容易に光結合を得ることができる光デバイスを提供することを目的とする。

本発明の光デバイスは、光を導くコアとこのコアを囲むクラッドとから構成される第１の導波路を備え、前記第１の導波路の結合部の表面と前記コアとの間の前記クラッドの厚さは、前記結合部の表面の近傍にモニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバが配置されたときに、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さであることを特徴とするものである。
また、本発明の光デバイスの１構成例において、前記第１の導波路のクラッドの厚さは、前記結合部以外の領域から前記結合部に向かって漸次薄くなることを特徴とするものである。
また、本発明の光デバイスの１構成例において、前記結合部における前記第１の導波路の光伝播方向と垂直な方向のコアの幅は、前記結合部以外の領域におけるコアの幅よりも狭いことを特徴とするものである。

また、本発明の光デバイスの１構成例において、前記結合部は、光デバイスの集積回路構成部品間を接続する前記第１の導波路の領域、または光デバイスの集積回路構成部品に光を入出力する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とするものである。
また、本発明の光デバイスの１構成例において、前記集積回路構成部品は、レーザと、このレーザからの光を変調する光変調器であり、前記結合部は、前記レーザと前記光変調器間を接続する前記第１の導波路の領域と、前記光変調器から光を出力する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とするものである。
また、本発明の光デバイスの１構成例において、前記集積回路構成部品は、レーザと、主信号光と前記レーザからの局発光とを混合する９０度ハイブリッドと、この９０度ハイブリッドの出力光を受光するフォトダイオードであり、前記結合部は、前記９０度ハイブリッドに前記主信号光を入力する前記第１の導波路の領域と、前記レーザと前記９０度ハイブリッド間を接続する前記第１の導波路の領域と、前記９０度ハイブリッドと前記フォトダイオード間を接続する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とするものである。

また、本発明の光デバイスの光結合方法は、第１のコアとこの第１のコアを囲む第１のクラッドとから構成される第１の導波路を備えた光デバイスに対して、第２のコアとこの第２のコアを囲む第２のクラッドとから構成されるモニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバを、前記第１の導波路の結合部の表面の近傍に配置し、前記第１の導波路の結合部の表面と前記第１のコアとの間の前記第１のクラッドの厚さは、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さであり、前記結合部の表面と向かい合う、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバの表面と前記第２のコアとの間の前記第２のクラッドの厚さは、前記第１の導波路と光学的にエバネッセント結合可能な厚さであることを特徴とするものである。
また、本発明の光デバイスの光結合方法の１構成例において、前記第１の導波路は、前記第１のコアおよび前記第１のクラッドが化合物半導体からなる化合物半導体導波路であり、前記第１の導波路の結合部の表面近傍に配置されるモニタ用の第２の導波路は、少なくとも第２のコアが半導体からなる半導体導波路である。

本発明によれば、光デバイスの第１の導波路の結合部の表面とコアとの間のクラッドの厚さを、モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さとすることにより、モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバとの光結合を容易に得ることができる。本発明では、取り外し可能なモニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバを用いることができ、ウエハの状態のまま光デバイスとの間で光を入出力することができるので、ウエハレベルでの光デバイスの検査を容易に実現することができる。

図１は、本発明の第１の実施例に係る光デバイスのモニタ用の結合部の作製方法を説明する縦断面図および横断面図である。図２は、本発明の第１の実施例に係る光デバイスの結合部の上面にモニタ用の光ファイバを近接させた状態を示す断面図である。図３は、本発明の第１の実施例に係る光デバイスとモニタ用の光ファイバとの光結合定数および結合長を、クラッドの厚さを変化させながら計算した結果を示す図である。図４は、本発明の第２の実施例に係る光デバイスの構造を示す断面図である。図５は、本発明の第３の実施例に係る光デバイスの構造を示す断面図である。図６は、本発明の第３の実施例に係る光デバイスの別の構造を示す平面図である。図７は、本発明の第４の実施例に係る光デバイスの結合部の上面にモニタ用の光ファイバを近接させた状態を示す断面図である。図８は、本発明の第４の実施例に係る光デバイスとモニタ用の光ファイバとの光結合定数および結合長を、クラッドの厚さを変化させながら計算した結果を示す図である。図９は、本発明の第５の実施例に係る光デバイスの結合部の作製方法を説明する断面図である。図１０は、本発明の第５の実施例に係る光デバイスの結合部の別の作製方法を説明する断面図である。図１１は、本発明の第６の実施例に係る光デバイスの結合部の上面にモニタ用の導波路を近接させた状態を示す断面図である。

［発明の原理］
上記課題を解決するために、本発明では、光デバイスの導波路の上部クラッドを一部薄くする。この上部クラッドの厚さは、同じようにクラッドを薄くしたモニタ用の導波路あるいは光ファイバとエバネッセント結合可能な程度とする。光デバイスの導波路の上部クラッドを薄くした箇所にモニタ用の導波路あるいは光ファイバを近づけると、ウエハ垂直方向の方向性結合器として作用するため、光デバイスの導波路の出力光をモニタ用の導波路あるいは光ファイバに出力したり、モニタ用の導波路あるいは光ファイバからの入力光を光デバイスの導波路に入力したりすることができる。また、モニタ用の導波路あるいは光ファイバを遠ざけるようにすれば、光デバイスとしてそのまま動作させることができる。

［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｅ）は本発明の第１の実施例に係る光デバイスのモニタ用の結合部の作製方法を説明する縦断面図、図１（Ｆ）〜図１（Ｊ）はそれぞれ図１（Ａ）〜図１（Ｅ）の光デバイスをＡの位置で切断したときの横断面図である。

ここでは光デバイスの例として、誘電体の光導波路を挙げる。本実施例の光デバイスのモニタ用の結合部の作製方法は以下のとおりである。
まず、図１（Ａ）、図１（Ｆ）に示すように、基板１上に下部クラッド層２およびコア層３をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング、蒸着等の方法で成膜する。続いて、リソグラフィおよびエッチングを用いて、コア層３を加工し、図１（Ｂ）、図１（Ｇ）に示すように導波路コア４を形成する。

次に、図１（Ｃ）、図１（Ｈ）に示すように導波路コア４全体を覆うように上部クラッド層５を成膜する。そして、図１（Ｄ）、図１（Ｉ）に示すようにモニタ用の結合部６の領域のみ上部クラッド層５をエッチングする。最後に、必要に応じて上部クラッド層５を研磨し、図１（Ｅ）、図１（Ｊ）に示すように上部クラッド層５の膜厚が急激に変化しないようにする。

以上のような方法でモニタ用の結合部６の上部クラッド層５が薄くなった光デバイス１０を作製することができる。このような結合部６に対し、同じようにクラッド層を薄くしたモニタ用の導波路あるいは光ファイバを上面から近接させることで、光デバイス１０とモニタ用の導波路あるいは光ファイバとの光結合を得ることができる。

光デバイス１０中を伝播する光は、下部クラッド層２と導波路コア４と上部クラッド層５とからなる導波路のコア４に閉じ込められているが、クラッド層２，５の領域にも染み出ることがある。図１（Ｄ）のように上部クラッド層５の膜厚が急峻に変化していると、上部クラッド層５に染み出た光が散乱して損失となることがある。さらに、上部クラッド層５の膜厚が急峻に変化している点で光が反射してしまう要因ともなり得る。そこで、図１（Ｅ）のように上部クラッド層５の斜面をなだらかにすることでこのような散乱や反射を抑制することができる。

なお、本実施例では一部ドーピングされたＳｉＯ₂やＳｉＯｘ等をクラッド層の材料として用いる誘電体光導波路を想定しているが、ポリマーをクラッド層の材料として用いるポリマー導波路、あるいは半導体をコアおよびクラッド層の材料として用いる半導体導波路に本実施例を適用しても構わない。
また、後述するパワーモニタ、レーザ、変調器等は化合物半導体で作製することができるため、化合物半導体の導波路をその結合用の導波路として用いればモノリシックに集積が図れる。

次に、本実施例の効果を説明するための光モード計算結果を示す。図２は本実施例の光デバイス１０の結合部の上面にモニタ用の光ファイバ２０を近接させた状態を示す断面図である。モニタ用の光ファイバ２０は、コア２１と、クラッド２２とから構成される。光デバイス１０の結合部の上面と近接する面のクラッド２２は、光デバイス１０とエバネッセント結合可能な程度に薄く加工されている。

ここでは、光デバイス１０とモニタ用の光ファイバ２０とは、ギャップなしで接しているものと仮定した。また、クラッド層２，５およびクラッド２２の屈折率として１．４５を仮定し、コア４とクラッド層２，５との屈折率比およびコア２１とクラッド２２との屈折率比として３％を仮定した。また、コア４，２１の断面寸法を３μｍ角とした。

以上のような条件で光デバイス１０の結合部の薄化された上部クラッド層５および当該上部クラッド層５と接する薄化されたクラッド２２のそれぞれの厚さ（Clad thickness）を変化させながら、光デバイス１０と光ファイバ２０との結合係数（Coupling coefficient）および結合長（Coupling length）を、光モード解析により算出した結果を図３に示す。図３の３０は結合係数を示し、３１は結合長を示している。結合長は、光エネルギーが完全に光デバイス１０から光ファイバ２０に移るために必要な距離であり、図２の例では紙面に垂直な方向の長さである。

図３によれば、光デバイス１０の結合部の薄化された上部クラッド層５および当該上部クラッド層５と接する薄化されたクラッド２２のそれぞれの厚さが１．０μｍであったとしても、結合長が７５０μｍあれば、光デバイス１０から光を取り出すことができる。また、上部クラッド層５およびクラッド２２のそれぞれの厚さを０．５μｍまで薄くすることができれば、２４０μｍの結合長で光デバイス１０から光を取り出すことができる。
なお、モニタ用の光ファイバ２０の代わりに、光デバイス１０の結合部の上面と近接する面のクラッド層を薄化したモニタ用の導波路を用いてもよいことは言うまでもない。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図４は本発明の第２の実施例に係る光デバイスの構造を示す断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。第１の実施例では、光デバイス１０として単純な導波路１つを想定した。本実施例の光デバイス１０ａは、通信用の送信側光集積回路であり、基板１上にレーザ７と、レーザ７の出力を検出するパワーモニタ８と、レーザ７からの光を変調する光変調器９とを集積したものである。

本実施例では、レーザ７と光変調器９との間を接続する導波路の領域、および光変調器９と次段素子（不図示）との間を接続する導波路の領域にそれぞれ結合部６ａを設け、第１の実施例と同様に結合部６ａの上部クラッド層５を、モニタ用の光ファイバあるいは導波路とエバネッセント結合可能な程度に薄く加工しておくことにより、レーザ７から光変調器９に入力される光および光変調器９から次段素子に入力される光をチップ化せずに直接測定することができる。モニタ用の光ファイバあるいは導波路との結合方法は第１の実施例で説明したとおりである。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図５は本発明の第３の実施例に係る光デバイスの構造を示す断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の光デバイス１０ｂは、通信用の受信側光集積回路であり、基板１上に局発光生成用のレーザ７ｂと、レーザ７ｂの出力を検出するパワーモニタ８と、主信号光とレーザ７ｂからの局発光とを混合して信号光を直交成分に分離して出力する９０度ハイブリッド１１と、９０度ハイブリッド１１の出力光を受光するフォトダイオード１２とを集積したものである。

本実施例では、レーザ７ｂと９０度ハイブリッド１１との間を接続する導波路の領域、および９０度ハイブリッド１１とフォトダイオード１２との間を接続する導波路の領域にそれぞれ結合部６ｂを設け、第１の実施例と同様に結合部６ｂの上部クラッド層５を、モニタ用の光ファイバあるいは導波路とエバネッセント結合可能な程度に薄く加工しておくことにより、レーザ７ｂから９０度ハイブリッド１１に入力される光および９０度ハイブリッド１１からフォトダイオード１２に入力される光をチップ化せずに直接測定することができる。モニタ用の光ファイバあるいは導波路との結合方法は第１の実施例で説明したとおりである。

なお、図５では主信号光の入力ポートは省略しているが、想定される構成の平面図を図６に示す。図６に示す光デバイス１０ｃでは、９０度ハイブリッド１１に主信号光を入力する導波路の領域（図６の左上の領域）と、レーザ７ｂと９０度ハイブリッド１１との間を接続する導波路の領域と、９０度ハイブリッド１１とフォトダイオード１２との間を接続する導波路の領域にそれぞれ結合部６ｃを設け、第１の実施例と同様に結合部６ｃの上部クラッド層５を薄化している。

このような領域に結合部６ｃを設けておくことで、光デバイス１０ｃの外部から９０度ハイブリッド１１に入力される主信号光、レーザ７ｂから９０度ハイブリッド１１に入力される光、および９０度ハイブリッド１１からフォトダイオード１２に入力される光をチップ化せずに直接測定することができる。

［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図７は本発明の第４の実施例に係る光デバイス１０ｄの結合部の上面にモニタ用の光ファイバ２０ｄを近接させた状態を示す断面図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。第１〜第３の実施例では、光デバイス１０〜１０ｃの導波路コア４およびモニタ用の光ファイバ２０（あるいは導波路）のコア２１の断面形状として、正方形を仮定していた（図２の例では３μｍ角）が、コアの寸法を変えることでより広い範囲で光結合を得ることができる。

本実施例では、光デバイス１０ｄの導波路コア４ｄおよび光ファイバ２０ｄのコア２１ｄの光伝播方向と垂直な方向の幅（図７左右方向の寸法）をそれぞれ１μｍとし、高さを図２と同様に３μｍとしている。図２と同様に、光デバイス１０ｄとモニタ用の光ファイバ２０ｄとは、ギャップなしで接しているものと仮定した。また、クラッド層２，５およびクラッド２２の屈折率として１．４５を仮定し、コア４ｄとクラッド層２，５との屈折率比およびコア２１ｄとクラッド２２との屈折率比として３％を仮定した。

以上のような条件で光デバイス１０ｄの結合部の薄化された上部クラッド層５および当該上部クラッド層５と接する薄化されたクラッド２２のそれぞれの厚さ（Clad thickness）を変化させながら、光デバイス１０ｄと光ファイバ２０ｄとの結合係数（Coupling coefficient）および結合長（Coupling length）を、光モード解析により算出した結果を図８に示す。図８の８０は結合係数を示し、８１は結合長を示している。図２の例と同様に、結合長は図８の紙面に垂直な方向の長さである。

図８によれば、図２の例と比べて光デバイス１０ｄの結合部の薄化された上部クラッド層５および当該上部クラッド層５と接する薄化されたクラッド２２が厚くなった場合においても、結合定数が大きく、結合長が短いことが分かる。

図７に示したような構造を作製する場合には、結合部以外では断面形状が正方形のコアを作製しておき、結合部ではコアの幅を狭くすればよい。例えば図６の例では、結合部６ｃ以外の領域では断面形状が正方形の導波路コア４を作製しておき、３箇所の結合部６ｃでは導波路コア４の幅を狭くすればよい。
なお、モニタ用の光ファイバ２０ｄの代わりに、光デバイス１０ｄの結合部の上面と近接する面のクラッド層を薄化したモニタ用の導波路を用いてもよいことは言うまでもない。

［第５の実施例］
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図９（Ａ）、図９（Ｂ）は本発明の第５の実施例に係る光デバイスの結合部の作製方法を説明する断面図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。第１の実施例においてポリマー（樹脂）をクラッド層の材料として用いるポリマー導波路について触れた。本実施例の光デバイス１０ｅは、下部クラッド層および上部クラッド層を樹脂で形成したものである。

上部クラッド層５ｅを樹脂で形成する場合の、他のクラッド材料に比べての利点を以下に説明する。例えばＳｉＯ₂を上部クラッド層５として用いる場合、図１（Ｅ）に示したように上部クラッド層５の厚さを滑らかに変化させるための研摩工程が必要であった。

これに対して、本実施例では、図９（Ａ）に示すように樹脂からなる上部クラッド層５ｅを結合部６ｅの領域のみエッチングした後に、この上部クラッド層５ｅを覆うようにスピンコート等の手法で樹脂１３を塗布する。樹脂１３そのものが段差構造を平坦化するような機能を持つため、研磨工程を行わずに急峻な段差の無い上部クラッド層５ｆを得ることができる（図９（Ｂ））。ここで用いる樹脂１３としては、導波路コア４よりも屈折率が小さく、塗布によって成膜が可能なものであれば何でも構わない。

クラッド材料として樹脂を用いるもう１つの利点を図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）を用いて説明する。ここでは図４や図５のように複数の機能素子が接続された構成を想定する。図４や図５の構成において滑らかに厚さが変化する上部クラッド層を形成するためには、上部クラッド層の材質がＳｉＯ₂等の硬い物質であった場合、（ア）例えばレーザや変調器、フォトダイオード等の集積回路構成部品を搭載した後に上部クラッド層を成膜し研磨する方法、（イ）予め研磨され滑らかに厚さが変化する上部クラッド層を有する導波路に対して集積回路構成部品を搭載する方法、のいずれかの方法が考えられる。

いずれの方法においても実現は可能であるが、（ア）の方法の場合は集積回路構成部品の上面を研磨してしまうことになるため、当該部品に対して不要な圧力や引き剥がし応力等がかかってしまい、部品の劣化が懸念される。（イ）の方法の場合には集積回路構成部品への劣化要因は少ないと考えられるが、上部クラッド層の上面を滑らかにするという研磨の特性上、図１０（Ａ）に示すように集積回路構成部品１４，１５を搭載する端部においても上部クラッド層５に目減り１６が発生してしまうことが想定される。

一方、樹脂等の塗布可能な材料を用いると、上記２点の懸念を回避することができる。図１０（Ｂ）に示すように、本実施例の光デバイス１０ｇでは、上部クラッド層が無いか、極めて薄い状態の導波路に対して集積回路構成部品１４，１５を搭載する。その後で、下部クラッド層２と導波路コア４と集積回路構成部品１４，１５とを覆うようにスピンコート等の手法で樹脂１３を塗布する。

こうして、本実施例では、急峻な段差がなく、滑らかに厚さが変化し、結合部６ｇにおいてモニタ用の光ファイバあるいは導波路とエバネッセント結合可能な程度に薄くなる上部クラッド層５ｇを自動的に得ることができる。本実施例では、研磨による集積回路構成部品１４，１５への応力発生や、導波路と集積回路構成部品１４，１５との境界部における上部クラッド層５ｇの目減りを防ぐことができるという利点がある。

［第６の実施例］
次に、本発明の第６の実施例について説明する。図１１は本発明の第６の実施例に係る光デバイス１０ｈの結合部の上面にモニタ用の導波路２３を近接させた状態を示す断面図であり、図１、図２と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の光デバイス１０ｈは、化合物半導体からなる導波路コア４ｈと、化合物半導体からなるクラッド層５ｈとを備えた化合物半導体導波路である。

化合物半導体導波路においても、エッチング等で結合部６ｈ（図１１の例では上面）のクラッド層５ｈを部分的に薄くすることは可能である。しかし、本発明のように光を基板上面方向から近接するモニタ用の光ファイバあるいは導波路に結合させるためには、光デバイス１０ｈと、モニタ用の光ファイバあるいは導波路の光伝搬定数（あるいは等価屈折率）が近い必要がある。化合物半導体で導波路を構成すると、一般にガラス等の誘電体よりも屈折率が高くなってしまうため、ガラスを中心とする光ファイバや導波路では光の結合が得られにくいという問題がある。

そこで、光デバイス１０ｈの結合部６ｈに上面側から近接させるモニタ用の光ファイバあるいは導波路も半導体を用いて構成する組み合わせが考えられる。
図１１の例では、モニタ用の導波路２３として、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）ウエハを用いたリブ導波路を光デバイス１０ｈに近接させた場合を示している。この導波路２３は、Ｓｉ基板２４と、ＳｉＯ₂からなるクラッド層２５と、Ｓｉからなる導波路層２６と、ＳｉＯ₂からなるクラッド層２７とから構成される。２８はリブ導波路のコアである。光デバイス１０ｈの結合部６ｈと近接する面のクラッド層２７は、光デバイス１０ｈとエバネッセント結合可能な程度に薄く加工されている。

このようにモニタ用の導波路２３としてＳｉ導波路を採用すれば、その厚さや幅等の寸法を調節することで、化合物半導体とも同程度の伝搬定数を得ることができ、比較的高い屈折率を持つ化合物半導体からも光を取り出すことができる。パワーモニタ、レーザ、変調器等の集積回路構成部品は化合物半導体で作製することができるため、図１１に示した化合物半導体導波路（光デバイス１０ｈ）を集積回路構成部品の結合用の導波路として用いるようにすれば、モノリシックに集積が図れる。

本発明は、光デバイスをウエハの状態で検査する技術に適用することができる。

１…基板、２，２ｅ…下部クラッド層、３…コア層、４，４ｄ，４ｈ…導波路コア、５，５ｅ〜５ｈ…上部クラッド層、６，６ａ〜６ｃ，６ｅ，６ｇ，６ｈ…結合部、７，７ｂ…レーザ、８…パワーモニタ、９…光変調器、１０，１０ａ〜１０ｈ…光デバイス、１１…９０度ハイブリッド、１２…フォトダイオード、１３…樹脂、１４，１５…集積回路構成部品、２０，２０ｄ…光ファイバ、２１，２１ｄ，２８…コア、２２…クラッド、２３…導波路、２４…Ｓｉ基板、２５，２７…クラッド層、２６…導波路層。

Claims

光を導くコアとこのコアを囲むクラッドとから構成される第１の導波路を備え、
前記第１の導波路の結合部の表面と前記コアとの間の前記クラッドの厚さは、前記結合部の表面の近傍にモニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバが配置されたときに、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さであることを特徴とする光デバイス。
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記第１の導波路のクラッドの厚さは、前記結合部以外の領域から前記結合部に向かって漸次薄くなることを特徴とする光デバイス。
請求項１または２記載の光デバイスにおいて、
前記結合部における前記第１の導波路の光伝播方向と垂直な方向のコアの幅は、前記結合部以外の領域におけるコアの幅よりも狭いことを特徴とする光デバイス。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記結合部は、光デバイスの集積回路構成部品間を接続する前記第１の導波路の領域、または光デバイスの集積回路構成部品に光を入出力する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とする光デバイス。
請求項４記載の光デバイスにおいて、
前記集積回路構成部品は、レーザと、このレーザからの光を変調する光変調器であり、
前記結合部は、前記レーザと前記光変調器間を接続する前記第１の導波路の領域と、前記光変調器から光を出力する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とする光デバイス。
請求項４記載の光デバイスにおいて、
前記集積回路構成部品は、レーザと、主信号光と前記レーザからの局発光とを混合する９０度ハイブリッドと、この９０度ハイブリッドの出力光を受光するフォトダイオードであり、
前記結合部は、前記９０度ハイブリッドに前記主信号光を入力する前記第１の導波路の領域と、前記レーザと前記９０度ハイブリッド間を接続する前記第１の導波路の領域と、前記９０度ハイブリッドと前記フォトダイオード間を接続する前記第１の導波路の領域に設けられることを特徴とする光デバイス。
第１のコアとこの第１のコアを囲む第１のクラッドとから構成される第１の導波路を備えた光デバイスに対して、第２のコアとこの第２のコアを囲む第２のクラッドとから構成されるモニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバを、前記第１の導波路の結合部の表面の近傍に配置し、
前記第１の導波路の結合部の表面と前記第１のコアとの間の前記第１のクラッドの厚さは、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバと光学的にエバネッセント結合可能な厚さであり、
前記結合部の表面と向かい合う、前記モニタ用の第２の導波路あるいは光ファイバの表面と前記第２のコアとの間の前記第２のクラッドの厚さは、前記第１の導波路と光学的にエバネッセント結合可能な厚さであることを特徴とする光デバイスの光結合方法。
請求項７記載の光デバイスの光結合方法において、
前記第１の導波路は、前記第１のコアおよび前記第１のクラッドが化合物半導体からなる化合物半導体導波路であり、
前記第１の導波路の結合部の表面近傍に配置されるモニタ用の第２の導波路は、少なくとも第２のコアが半導体からなる半導体導波路であることを特徴とする光デバイスの光結合方法。