JPH08179155A - Method for coupling lens with optical fiber and production of lens substrate - Google Patents
Method for coupling lens with optical fiber and production of lens substrateInfo
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- JPH08179155A JPH08179155A JP32291494A JP32291494A JPH08179155A JP H08179155 A JPH08179155 A JP H08179155A JP 32291494 A JP32291494 A JP 32291494A JP 32291494 A JP32291494 A JP 32291494A JP H08179155 A JPH08179155 A JP H08179155A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レンズと光ファイバと
の結合方法及びレンズ基板の作成方法に関し、より詳細
には、光通信等に用いる光モジュールにおけるレンズと
光ファイバとの結合方法及びレンズ基板の作成方法に関
する。例えば、光通信、光情報処理及び光インターコネ
クション等に適用されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for coupling a lens and an optical fiber and a method for producing a lens substrate, and more particularly to a method for coupling a lens and an optical fiber in an optical module used for optical communication and the like. The present invention relates to a method of making a substrate. For example, it is applied to optical communication, optical information processing, optical interconnection, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体レーザと光ファイバの高効率結合
は、加入者系、ＬＡＮ（Ｌocal ＡreaＮetwork）やＣＡ
ＴＶ（Ｃable Ｔelevision）などの伝送システムを構築
する上で不可欠な技術である。しかし、このためにはフ
ァイバ位置の精密調整が必要であり、ファイバにＬＤ
（Ｌaser Ｄiode）からの光を自動的に結合することは
容易ではない。これまでの方法とし、 直接結合、 ファイバ端面加工結合、 有限系単レンズ結合、 無限系対レンズ結合、 などがある。2. Description of the Related Art High-efficiency coupling between a semiconductor laser and an optical fiber is carried out by a subscriber system, a LAN (Local Area Network) or a CA.
This is an indispensable technology in constructing a transmission system such as a TV (Cable Television). However, this requires precise adjustment of the fiber position, and the LD
It is not easy to automatically combine the light from (Laser Diode). The conventional methods include direct coupling, fiber end face processing coupling, finite system single lens coupling, infinite system lens coupling, and so on.
【０００３】従来の光ファイバとレンズとの結合方法に
ついて記載した公知文献としては、例えば、「平板マイ
クロレンズとＳｉガイド孔を用いた半導体レーザと光フ
ァイバアレー結合」（小西秀広 外１名、電子情報通信
学会技術研究報告ＣＡＰ９１−４７）がある。As a known document describing a conventional method of coupling an optical fiber and a lens, for example, "Coupling of a semiconductor laser and an optical fiber array using a flat plate microlens and a Si guide hole" (Hidehiro Konishi, 1 person, Electronics) The Institute of Information and Communication Technology Technical Report CAP91-47) is available.
【０００４】図６は、前記文献に記載された半導体レー
ザと光ファイバアレーの結合方法を説明するための図
で、図中、４１は半導体レーザ、４２はコリメートレン
ズ、４３はＳｉガイド孔、４４は平板マイクロレンズア
レー、４５は光ファイバアレーである。コリメートされ
た半導体レーザ４１からの出射光を平板マイクロレンズ
アレー４４により分配し、光ファイバアレー４５の各コ
アに集光する。基本的には無限系対レンズ結合に属す
る。ここで、平板マイクロレンズと光ファイバとの光軸
合わせを容易にするために、平板マイクロレンズの焦点
面にあらかじめ光ファイバのガイド孔４３を設けてお
き、そのガイド孔４３に複数の光ファイバを一括調整で
容易に結合する。FIG. 6 is a diagram for explaining the method of coupling the semiconductor laser and the optical fiber array described in the above-mentioned document. In the figure, 41 is a semiconductor laser, 42 is a collimating lens, 43 is a Si guide hole, and 44. Is a flat plate microlens array, and 45 is an optical fiber array. The collimated light emitted from the semiconductor laser 41 is distributed by the flat plate microlens array 44 and focused on each core of the optical fiber array 45. Basically, it belongs to the infinite system lens combination. Here, in order to facilitate the optical axis alignment between the flat microlens and the optical fiber, a guide hole 43 for the optical fiber is provided in the focal plane of the flat microlens in advance, and a plurality of optical fibers are provided in the guide hole 43. Easy to combine by batch adjustment.
【０００５】すなわち、用いる平板マイクロレンズアレ
ー４４に対応したガイド孔４３をＳｉ結合基板上にフォ
トリソグラフィの手法と異方性エッチングによる加工方
法により作製し、レンズ基板とＳｉガイド孔基板とを位
置合わせした後、このガイド孔４３に光ファイバアレー
４５を挿入させることにより、コリメートレンズ４２と
光ファイバアレー４５との位置合わせを行う。That is, the guide holes 43 corresponding to the flat plate microlens array 44 to be used are formed on the Si-bonded substrate by a photolithography method and a processing method by anisotropic etching, and the lens substrate and the Si guide hole substrate are aligned. After that, the optical fiber array 45 is inserted into the guide hole 43 to align the collimator lens 42 and the optical fiber array 45.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
レンズと光ファイバとの結合方法及びレンズ基板の作成
方法において、Ｓｉガイド孔を用いる図６のような方法
では、組み付けする際に、Ｓｉガイド孔基板とレンズア
レーとの高精度な位置合わせの工程が必要であり、生産
性に問題が残る。また、高価な結晶基板を用いることか
ら、安価なユニットを提供することができないなどの問
題点がある。As described above, in the conventional method for coupling the lens and the optical fiber and the method for producing the lens substrate, in the method as shown in FIG. 6 which uses the Si guide hole, when assembling, A process of highly accurate alignment between the Si guide hole substrate and the lens array is required, and there remains a problem in productivity. Moreover, since an expensive crystal substrate is used, there is a problem that an inexpensive unit cannot be provided.
【０００７】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、位置合わせを簡素化することが可能になり、
生産性に優れ、安価なレンズと光ファイバとの結合方法
及びそのレンズ基板の作製方法を提供することを目的と
している。The present invention has been made in view of such circumstances, and it becomes possible to simplify the alignment.
It is an object of the present invention to provide a method for coupling a lens and an optical fiber, which is excellent in productivity and is inexpensive, and a method for manufacturing the lens substrate.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）透明な基板の一方の基板表面に、
レンズを１つもしくは複数アレー状に配置したレンズ基
板と、該レンズ基板のレンズ配置に対応した１つもしく
は複数の光ファイバとを結合する結合方法であって、フ
ォトリソグラフィの手法とエッチングの手法による加工
方法で、レンズ面と対向する基板表面のレンズの光軸上
に基板表面を一部除去して所定の凹部を形成し、前記レ
ンズ基板の前記凹部に光ファイバを挿入させて位置決め
を行うこと、更には、（２）前記結合方法において、光
ファイバ端面に凸部を形成し、前記レンズ基板の凹部に
前記ファイバ端面の凸部を挿入させることにより位置決
めを行うこと、更には、（３）前記結合方法において、
前記レンズ基板の凹部に基板もしくは光ファイバのコア
部の屈折率に概略一致する屈折率を有する光もしくは熱
により硬化する樹脂を充填後、光ファイバを挿入させて
位置決めを行い、光もしくは熱により前記樹脂を硬化さ
せて固定すること、或いは、（４）前記レンズ基板にお
いて、レンズ面と対向する基板表面にレジストを塗布
後、フォトリソグラフィの手法を用い、レンズ側から選
択的にレンズ部のみに平行光を照射するか、もしくは前
記開口部を形成する際にレンズ基板のレンズに対応した
配置を有する１つもしくは複数のレンズを通して、レン
ズ側から選択的にレンズ部のみに収束光もしくは発散光
のいずれかを照射することにより、所定の開口部を形成
した後、エッチングの手法により所定の凹部を形成する
こと、或いは、（５）前記レンズ基板において、レンズ
面と対向する基板表面にレジストを塗布後、フォトリソ
グラフィの手法を用いて開口部を形成する際に、あらか
じめレンズ形成面側のレンズ部分を除く基板上に遮光用
の不透明な膜を形成して、レンズ側から選択的にレンズ
部のみに前記平行光、収束光もしくは発散光を照射する
ことにより、所定の開口部を形成した後、エッチングの
手法により所定の凹部を形成することを特徴としたもの
である。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides (1) one surface of a transparent substrate,
A coupling method for coupling a lens substrate having one or a plurality of lenses arranged in an array with one or a plurality of optical fibers corresponding to the lens arrangement of the lens substrate by a photolithography method and an etching method. In the processing method, a part of the substrate surface is removed on the optical axis of the lens on the substrate surface facing the lens surface to form a predetermined concave portion, and an optical fiber is inserted into the concave portion of the lens substrate for positioning. Further, (2) in the coupling method, positioning is performed by forming a convex portion on the end surface of the optical fiber and inserting the convex portion of the fiber end surface into the concave portion of the lens substrate, and (3) In the binding method,
After filling the concave portion of the lens substrate with a resin that has a refractive index approximately equal to the refractive index of the substrate or the core portion of the optical fiber and is cured by light or heat, the optical fiber is inserted and positioned, and the light or heat Curing the resin to fix it, or (4) In the lens substrate, apply resist to the surface of the substrate that faces the lens surface, and then use photolithography to selectively parallel the lens portion from the lens side. Either convergent light or divergent light from the lens side selectively to the lens part through one or a plurality of lenses having an arrangement corresponding to the lens of the lens substrate when irradiating light or forming the opening. By irradiating with or, a predetermined opening is formed, and then a predetermined recess is formed by an etching method, or (5 In the lens substrate, when a resist is applied to the surface of the substrate facing the lens surface and then an opening is formed by using a photolithography method, an opaque material for light shielding is previously formed on the substrate except the lens portion on the lens forming surface side. Film is formed and the parallel light, convergent light or divergent light is selectively irradiated from the lens side to the parallel light, convergent light or divergent light to form a predetermined opening, and then a predetermined recess is formed by an etching method. It is characterized by doing.
【０００９】[0009]
【作用】前記構成を有する本発明のレンズと光ファイバ
との結合方法は、（１）透明な基板の一方の基板表面
に、レンズを１つもしくは複数アレー状に配置したレン
ズ基板と、該レンズ基板のレンズ配置に対応した１つも
しくは複数の光ファイバとを結合する結合方法であっ
て、フォトリソグラフィの手法とエッチングの手法によ
る加工方法でレンズ面と対向する基板表面のレンズの光
軸上に基板表面を一部除去して所定の凹部を形成し、レ
ンズ基板の前記凹部に光ファイバを挿入させて位置決め
を行うので、位置合わせを簡素化することが可能にな
り、生産性に優れ、かつ安価なレンズと光ファイバとの
結合方法が得られる。According to the method of coupling a lens and an optical fiber of the present invention having the above-described structure, (1) a lens substrate having one or more lenses arranged in an array on one substrate surface of a transparent substrate, and the lens A coupling method for coupling one or a plurality of optical fibers corresponding to a lens arrangement of a substrate, which is formed on the optical axis of the lens on the substrate surface facing the lens surface by a processing method by a photolithography method and an etching method. A part of the substrate surface is removed to form a predetermined concave portion, and the optical fiber is inserted into the concave portion of the lens substrate to perform positioning, so that it becomes possible to simplify the alignment, and the productivity is excellent, and An inexpensive lens-optical fiber coupling method is obtained.
【００１０】（２）前記結合方法において、光ファイバ
端面に凸部を形成し、前記レンズ基板の凹部に前記ファ
イバ端面の凸部を挿入させることにより位置決めを行う
ので、位置合わせを簡素化するとともに、高精度な光軸
合わせが可能になり、生産性に優れ、かつ高精度なレン
ズと光ファイバとの結合方法が得られる。 （３）前記結合方法において、前記レンズ基板の凹部
に、基板もしくは光ファイバのコア部の屈折率に概略一
致する屈折率を有する光もしくは熱により硬化する樹脂
を充填後、光ファイバを挿入させて位置決めを行い、光
もしくは熱により前記樹脂を硬化させて固定するので、
結合部での散乱損失を低減することが可能となり、生産
性に優れ、かつ高効率なレンズと光ファイバとの結合方
法が得られる。(2) In the coupling method, the positioning is performed by forming the convex portion on the end face of the optical fiber and inserting the convex portion of the fiber end face into the concave portion of the lens substrate, thereby simplifying the alignment. A highly accurate optical axis alignment is possible, and a highly accurate and highly accurate coupling method between a lens and an optical fiber can be obtained. (3) In the coupling method, the optical fiber is inserted into the concave portion of the lens substrate after being filled with a resin that is cured by light or heat and has a refractive index that approximately matches the refractive index of the substrate or the core portion of the optical fiber. Since positioning is performed and the resin is cured by light or heat and fixed,
It is possible to reduce the scattering loss at the coupling portion, and it is possible to obtain a highly efficient coupling method between a lens and an optical fiber with excellent productivity.
【００１１】（４）前記レンズ基板において、レンズ面
と対向する基板表面にレジストを塗布後、フォトリソグ
ラフィの手法を用い、レンズ側から選択的にレンズ部の
みに平行光を照射するか、もしくは前記開口部を形成す
る際にレンズ基板のレンズに対応した配置を有する１つ
もしくは複数のレンズを通して、レンズ側から選択的に
レンズ部のみに収束光もしくは発散光のいずれかを照射
することにより、所定の開口部を形成した後、エッチン
グの手法により所定の凹部を形成するので、レンズ自身
を用いた露光方法により凹面加工用マスクパターンがレ
ンズ配置に対し高精度に位置合わせされて凹面位置の高
精度な制御が可能になり、生産性に優れ、安価で高精度
なレンズ基板を作製することができる。(4) In the lens substrate, after applying a resist to the surface of the substrate facing the lens surface, a parallel light is selectively irradiated from the lens side only to the lens portion using a photolithography technique, or By irradiating either the convergent light or the divergent light only on the lens portion from the lens side through one or a plurality of lenses having an arrangement corresponding to the lens of the lens substrate when forming the opening, After forming the opening of the, the predetermined concave portion is formed by the etching method, so the mask pattern for concave surface processing is aligned with the lens arrangement with high accuracy by the exposure method using the lens itself, and the concave surface position is highly accurate. It is possible to manufacture a lens substrate with high productivity, low cost, and high precision.
【００１２】（５）前記レンズ基板において、レンズ面
と対向する基板表面にレジストを塗布後、フォトリソグ
ラフィの手法を用いて開口部を形成する際に、あらかじ
めレンズ形成面側のレンズ部分を除く基板上に遮光用の
不透明な膜を形成して、レンズ側から選択的にレンズ部
のみに前記平行光、収束光もしくは発散光を照射するこ
とにより、所定の開口部を形成した後、エッチングの手
法により所定の凹部を形成するので、凹面形成時の加工
工程が簡略化でき、また実際にモジュールなどに用いる
際に隣接レンズやレンズ以外の場所からのもれ光などの
迷光を低減することが可能になり、生産性に優れ、かつ
安価なレンズ基板の作製方法が得られるとともに高性能
なレンズと光ファイバとの結合方法が得られる。(5) In the lens substrate, after the resist is applied to the surface of the substrate facing the lens surface, when the opening is formed by the photolithography method, the substrate excluding the lens portion on the lens forming surface side is previously prepared. After forming an opaque film for shading and selectively irradiating the parallel light, convergent light or divergent light from the lens side only to the lens part, a predetermined opening is formed, and then an etching method Since a predetermined recess is formed by, the processing steps when forming a recess can be simplified, and when actually used in a module, it is possible to reduce stray light such as leakage light from adjacent lenses or places other than the lens. Thus, it is possible to obtain a method of manufacturing a lens substrate which is excellent in productivity and is inexpensive, and a method of coupling a high-performance lens and an optical fiber.
【００１３】[0013]
【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１（ａ）,（ｂ）は、本発明によるレンズと光
ファイバとの結合方法及びレンズ基板の作成方法の一実
施例を説明するための構成図で、レンズと光ファイバと
の結合方法を説明するための概念図である。図１（ａ）
は斜視図、図１（ｂ）は側面図である。図中、１はレン
ズ基板、２はレンズ、３は光ファイバ、４は位置決め用
凹部である。Embodiments will be described below with reference to the drawings. 1 (a) and 1 (b) are configuration diagrams for explaining one embodiment of a method for coupling a lens and an optical fiber and a method for producing a lens substrate according to the present invention. It is a conceptual diagram for explaining. FIG. 1 (a)
Is a perspective view, and FIG. 1B is a side view. In the figure, 1 is a lens substrate, 2 is a lens, 3 is an optical fiber, and 4 is a positioning recess.
【００１４】本発明によるレンズと光ファイバとの結合
方法では、図１に示すように透明なレンズ基板１の一方
の基板表面にレンズ２（ここでは基板表面に球面を有す
る部分を設けた凸レンズ）を１つもしくは複数アレー状
に配置した（ここでは４つ一列に配置した）レンズ基板
１と、該レンズ基板１のレンズ配置に対応した複数の光
ファイバ３（ここでは４つテープ状に配置したファイバ
アレー）とを結合する結合方法であって、レンズ面と対
向する基板表面のレンズ２の光軸上に概略レンズの焦点
位置までフォトリソグラフィの手法と通常の化学的加工
方法で基板１を除去して凹部４を設け、前記レンズ基板
１に形成した凹部４に光ファイバ３を挿入してファイバ
を固定することにより、自己整合的に位置決めを行う。In the method of coupling a lens and an optical fiber according to the present invention, as shown in FIG. 1, a lens 2 (here, a convex lens having a portion having a spherical surface on the substrate surface) is formed on one substrate surface of a transparent lens substrate 1. 1 or a plurality of them are arranged in an array (here, four are arranged in a row), and a plurality of optical fibers 3 corresponding to the lens arrangement of the lens substrate 1 (here, four are arranged in a tape shape). A fiber array), which removes the substrate 1 by a photolithography method and a normal chemical processing method up to the focal point of the lens on the optical axis of the lens 2 on the surface of the substrate facing the lens surface. Then, a concave portion 4 is provided, and the optical fiber 3 is inserted into the concave portion 4 formed in the lens substrate 1 to fix the fiber, thereby performing positioning in a self-aligned manner.
【００１５】図２（ａ）〜（ｅ）は、レンズ基板の加工
方法について説明するためための図で、図２（ａ）〜
（ｄ）は、図２（ｅ）に示すレンズ基板の平面図のＡ−
Ａ断面図である。図中、１１はレジスト、１２は露光
部、１３は平行光、１４はマスク開口部で、その他、図
１と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。FIGS. 2A to 2E are views for explaining a method of processing the lens substrate, and FIGS.
2D is a plan view of the lens substrate shown in FIG.
FIG. In the figure, 11 is a resist, 12 is an exposed portion, 13 is parallel light, 14 is a mask opening, and other parts having the same functions as in FIG.
【００１６】レンズ基板１には通常の光学ガラスなどが
可能であるが、本実施例では、用いるレンズの焦点距離
よりも厚さを有した石英ガラス基板を用いている。レン
ズ２には、基板の所定の組成を選択的に置換して得られ
る分布屈折率型のマイクロレンズやフォトレジストを円
形にパターニングした後、加熱処理をした際の溶融した
レジストの表面張力を利用して作製されたレジスト凸レ
ンズや前記凸レンズをマスクに異方性のドライエッチン
グの手法により作製される凸レンズ等があるが、本実施
例では、前記レジスト凸レンズもしくはドライエッチン
グにより作製されたマイクロレンズなどの凸レンズとし
た。Although ordinary optical glass or the like can be used for the lens substrate 1, in this embodiment, a quartz glass substrate having a thickness larger than the focal length of the lens used is used. For the lens 2, the surface tension of the melted resist when heat treatment is applied after circularly patterning a distributed index type microlens or photoresist obtained by selectively substituting a predetermined composition of the substrate Although there is a resist convex lens manufactured by the above and a convex lens manufactured by an anisotropic dry etching method using the convex lens as a mask, in the present embodiment, the resist convex lens or the microlens manufactured by dry etching is used. It was a convex lens.
【００１７】本発明による加工方法では、まず、前記ガ
ラス基板１のレンズ面と対向する基板表面にフォトレジ
スト１１をスピンコートなどにより塗布後（工程ａ：図
２（ａ））、フォトリソグラフィーの手法を用いレンズ
側から選択的にレンズ部２のみに平行光１３を照射する
（工程ｂ：図２（ｂ））。入射した光によりレジストは
所定の大きさの円形１２に露光され、現像により所定の
開口部１４を形成する（工程ｃ：図２（ｃ））。この
後、この開口部１４をマスクに緩衝ふっ酸により深さ方
向を概略レンズの焦点位置までエッチングを行い、所定
の凹部４を形成する（工程ｄ：図２（ｄ））。このよう
に、本発明による結合方法では、前記レンズ基板１の凹
部４に光ファイバを挿入させることにより、レンズと光
ファイバとの位置合わせを行う。In the processing method according to the present invention, first, the photoresist 11 is applied to the surface of the substrate facing the lens surface of the glass substrate 1 by spin coating or the like (step a: FIG. 2A), and then the photolithography method. The collimated light 13 is selectively irradiated from the lens side to the lens portion 2 by using (Step b: FIG. 2B). The incident light exposes the resist into a circle 12 of a predetermined size, and develops a predetermined opening 14 (step c: FIG. 2C). After that, using the opening 14 as a mask, etching is performed in the depth direction up to the focal position of the lens with buffer hydrofluoric acid to form a predetermined concave portion 4 (step d: FIG. 2D). As described above, in the coupling method according to the present invention, the lens and the optical fiber are aligned by inserting the optical fiber into the concave portion 4 of the lens substrate 1.
【００１８】図３（ａ）〜（ｄ）は、レンズ基板の他の
加工方法を説明するための図で、図中、２０は露光用レ
ンズ、２１は遮光マスク、２２は遮光膜でその他、図２
と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。FIGS. 3A to 3D are views for explaining another method of processing the lens substrate. In the figure, 20 is an exposure lens, 21 is a light-shielding mask, 22 is a light-shielding film, and others. Figure 2
The same reference numerals are attached to the parts having the same functions as.
【００１９】本実施例の結合方法では、まず、前記ガラ
ス基板１のレンズ面と対向する基板表面に前記方法でレ
ジスト１１を塗布後、フォトリソグラフィーの手法を用
い、レンズ側から選択的にレンズ部２のみに光を照射す
る。この時、前記のような平行光ではなく、レンズ基板
１のレンズ２に対応した配置を有するレンズ（もしくは
レンズアレー）２０を通して、レンズ側から選択的にレ
ンズ部のみに収束光もしくは発散光のいずれかを照射す
ることにより、前記レンズ基板のレンズ性能に制限され
ることなく、任意の大きさの円形１２に露光して（工程
ａ：図３（ａ））、現像後、所定の開口部１４を形成す
る（工程ｂ：図３（ｂ））。In the bonding method of this embodiment, first, the resist 11 is applied to the surface of the substrate facing the lens surface of the glass substrate 1 by the method described above, and then the lens portion is selectively selected from the lens side by using a photolithography technique. Only 2 is illuminated. At this time, instead of the parallel light as described above, through the lens (or lens array) 20 having an arrangement corresponding to the lens 2 of the lens substrate 1, either the convergent light or the divergent light is selectively emitted from the lens side only to the lens portion. By irradiating with, the circular shape 12 having an arbitrary size is exposed without being limited by the lens performance of the lens substrate (step a: FIG. 3A), and after development, a predetermined opening 14 is formed. Are formed (step b: FIG. 3B).
【００２０】さらにここでは凹部を形成する方法として
異方性を有するドライエッチングの手法の一つであるＥ
ＣＲ（Ｅlectrom Ｃycrotron Ｒesonance）エッチング
による方法を用いている。ＣＨＦ3＋Ｏ2の混合ガスを用
い、適当なエッチング条件下でエッチングを行うことに
より、レジストマスク開口部の形状を光軸方向に変倍し
た形で基板表面に転写して凹部４を形成でき（工程ｃ：
図３（ｃ））、ファイバ端面の突き当たる凹部４の底辺
を平坦化することが可能になり、ファイバとの固定部を
安定にすることが可能になる。Further, here, as a method of forming the concave portion, one of the methods of dry etching having anisotropy E
A CR (Electrom Cyclotron Resonance) etching method is used. By etching using a mixed gas of CHF 3 + O 2 under appropriate etching conditions, the shape of the opening of the resist mask can be transferred to the surface of the substrate in a form in which the shape is scaled in the optical axis direction to form the recess 4. Process c:
As shown in FIG. 3C, it is possible to flatten the bottom of the concave portion 4 that abuts the end face of the fiber, and to stabilize the fixed portion with the fiber.
【００２１】また、前記加工方法において、選択的にレ
ンズ部のみに光を照射する方法として、図３（ａ）に示
すような遮光マスク２１を用いるのではなく、図３
（ｄ）に示すように、レンズ面に遮光膜２２を加工前に
形成しておくことも可能である。形成方法としては、例
えば、リフトオフ法を用いて作製することが可能であ
る。Further, in the above-mentioned processing method, as a method of selectively irradiating only the lens portion with light, instead of using the light shielding mask 21 as shown in FIG.
As shown in (d), the light shielding film 22 may be formed on the lens surface before processing. As a forming method, for example, a lift-off method can be used.
【００２２】すなわち、レンズ作製後、フォトリソグラ
フィの手法を用いてレンズ面以外のレジストを除去する
パターニングを行った後、遮光膜として適当な金属膜を
蒸着等により形成し、レンズ表面のレジストを除去する
ことにより遮光膜を形成する。この遮光膜２２を形成す
ることにより、凹面４形成時の加工工程（特に、遮光マ
スク２１のアライメント作業を省略できる）が簡略化で
き、また、実際にモジュールなどに用いる際に、隣接レ
ンズからのもれ光やレンズ部以外からの背景光などの迷
光を低減することが可能になる。That is, after the lens is manufactured, patterning is performed to remove the resist other than the lens surface using a photolithography technique, and then a suitable metal film is formed as a light-shielding film by vapor deposition or the like, and the resist on the lens surface is removed. By doing so, a light shielding film is formed. By forming the light-shielding film 22, the processing step (particularly, the alignment work of the light-shielding mask 21 can be omitted) when forming the concave surface 4 can be simplified, and when actually used in a module or the like, the process from the adjacent lens can be performed. It is possible to reduce stray light such as leak light and background light from other than the lens portion.
【００２３】図４は、本発明によるレンズと光ファイバ
との他の結合方法を示す概念図で、図中、３１はコア突
出部で、その他、図１と同じ作用をする部分は同一の符
号を付してある。本実施例の結合方法では、光ファイバ
の端面を緩衝ふっ酸によるファイバコア部の組成比によ
るエッチングレートの違いを利用し、概略球面に加工し
て、基板表面に等方性のエッチングにより、凹部４を形
成する際に形成される半円形の凹部４を前記コア突出部
３１の形状にほぼ一致させることにより、挿入した際の
レンズとファイバとの光軸の無調整化を可能にすること
ができる。FIG. 4 is a conceptual view showing another method of coupling a lens and an optical fiber according to the present invention. In the figure, 31 is a core protrusion, and other parts having the same functions as those in FIG. Is attached. In the coupling method of the present embodiment, the end surface of the optical fiber is processed into a substantially spherical surface by utilizing the difference in the etching rate due to the composition ratio of the fiber core portion due to the buffer hydrofluoric acid, and the concave portion is formed by the isotropic etching on the substrate surface. By making the semi-circular recessed portion 4 formed when forming 4 substantially conform to the shape of the core protruding portion 31, it is possible to make adjustment of the optical axes of the lens and the fiber when inserted. it can.
【００２４】図５（ａ）,（ｂ）は、本発明によるレン
ズと光ファイバとの固定方法を説明するための図で、図
中、３２は樹脂、３３はファイバ保持部材で、その他、
図４と同じ作用をする部分は同一の符号を付してある。5 (a) and 5 (b) are views for explaining a method of fixing a lens and an optical fiber according to the present invention, in which 32 is a resin, 33 is a fiber holding member, and the like.
Portions having the same functions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals.
【００２５】図５に示すように、前記レンズ基板の凹部
に、基板もしくは光ファイバのコア部の屈折率に概略一
致する屈折率を有する光もしくは熱により硬化する樹脂
３２を充填し（工程ａ：図５（ａ））、Ｓｉ結晶基板上
に前記レンズ基板の凹部４の配置に対応した位置にフォ
トリソグラフィと異方性エッチングの手法により、Ｖ溝
を作製した基板３３に、ファイバ先端部分を所定量突出
させて実装されたファイバ保持部材の前記光ファイバ先
端部を凹部４に挿入させて位置決めを行い、光もしくは
熱により前記樹脂を硬化させて固定する（工程ｂ：図５
（ｂ））方法がある。As shown in FIG. 5, the concave portion of the lens substrate is filled with a resin 32 which is hardened by light or heat and has a refractive index substantially matching the refractive index of the substrate or the core of the optical fiber (step a: 5 (a)), the fiber tip portion is located on a substrate 33 having a V groove formed on the Si crystal substrate at a position corresponding to the arrangement of the concave portion 4 of the lens substrate by a method of photolithography and anisotropic etching. The optical fiber tip portion of the fiber holding member mounted by projecting a fixed amount is inserted into the recess 4 for positioning, and the resin is cured by light or heat and fixed (step b: FIG. 5).
(B)) There is a method.
【００２６】この時、基板もしくは光ファイバのコア部
の屈折率に概略一致する屈折率を有する樹脂を用いるこ
とにより、エッチング加工時の加工表面の荒れを前記樹
脂３２で埋めることにより、この部分での散乱損失を低
減でき、高効率な結合を実現することが可能になる。本
発明は前述の方法に限らず、その他、この精神に逸脱す
ることなく種々の変形が可能である。At this time, by using a resin having a refractive index that substantially matches the refractive index of the substrate or the core portion of the optical fiber, the roughness of the processed surface during etching processing is filled with the resin 32, so that It is possible to reduce the scattering loss and to realize highly efficient coupling. The present invention is not limited to the above method, and various modifications can be made without departing from this spirit.
【００２７】[0027]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 （１）請求項１に対応する効果：位置合わせを簡素化す
ることが可能になり、生産性に優れ、かつ安価なレンズ
と光ファイバとの結合方法を提供することができる。 （２）請求項２に対応する効果：位置合わせを簡素化す
るとともに高精度な光軸合わせが可能になり、生産性に
優れ、かつ高精度なレンズと光ファイバとの結合方法を
提供することができる。 （３）請求項３に対応する効果：結合部での散乱損失を
低減することが可能となり、生産性に優れ、かつ高効率
なレンズと光ファイバとの結合方法を提供することがで
きる。 （４）請求項４に対応する効果：レンズ自身を用いた露
光方法により、凹面加工用マスクパターンがレンズ配置
に対し、高精度に位置合わされて凹面位置の高精度な制
御が可能になり、生産性に優れ、安価で高精度なレンズ
基板を作製することができる。 （５）請求項５に対応する効果：凹面形成時の加工工程
が簡略化でき、また実際にモジュールなどに用いる際
に、隣接レンズやレンズ以外の場所からのもれ光などの
迷光を低減することが可能になり、生産性に優れ、かつ
安価なレンズ基板の作製方法を提供するとともに、高性
能なレンズと光ファイバとの結合方法を提供することが
できる。As is apparent from the above description, the present invention has the following effects. (1) Effect corresponding to claim 1: It becomes possible to simplify the alignment, and it is possible to provide an inexpensive method of coupling a lens and an optical fiber with excellent productivity. (2) Effect corresponding to claim 2: To provide a method of coupling a lens and an optical fiber, which simplifies positioning and enables highly accurate optical axis alignment, is excellent in productivity, and has high accuracy. You can (3) Effect corresponding to claim 3: It is possible to reduce the scattering loss at the coupling part, and it is possible to provide a highly efficient method of coupling a lens and an optical fiber with excellent productivity. (4) Effect corresponding to claim 4: By the exposure method using the lens itself, the concave surface processing mask pattern is aligned with the lens arrangement with high accuracy, and the concave surface position can be controlled with high accuracy. It is possible to manufacture a lens substrate that is excellent in properties, inexpensive, and highly accurate. (5) Effect corresponding to claim 5: The processing step for forming the concave surface can be simplified, and when actually used in a module or the like, stray light such as leakage light from an adjacent lens or a place other than the lens is reduced. It is possible to provide a method for producing a lens substrate that is excellent in productivity and is inexpensive, and a method for coupling a high-performance lens and an optical fiber.
【図１】 本発明によるレンズと光ファイバとの結合方
法の一実施例を説明するための概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining an example of a method of coupling a lens and an optical fiber according to the present invention.
【図２】 本発明によるレンズ基板の加工方法を説明す
るための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a lens substrate processing method according to the present invention.
【図３】 本発明によるレンズ基板の他の加工方法を説
明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining another method for processing the lens substrate according to the present invention.
【図４】 本発明によるレンズと光ファイバとの他の結
合方法を説明するための概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining another method of coupling the lens and the optical fiber according to the present invention.
【図５】 本発明によるレンズと光ファイバとの固定方
法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of fixing a lens and an optical fiber according to the present invention.
【図６】 従来の半導体レーザと光ファイバアレーの結
合方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional method for coupling a semiconductor laser and an optical fiber array.
１…レンズ基板、２…レンズ、３…光ファイバ、４…位
置決め用凹部、１１…レジスト、１２…露光部、１３…
平行光、１４…マスク開口部、２０…露光用レンズ、２
１…遮光マスク、２２…遮光膜、３１…コア突出部、３
２…樹脂、３３…ファイバ保持部材。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lens substrate, 2 ... Lens, 3 ... Optical fiber, 4 ... Positioning recessed part, 11 ... Resist, 12 ... Exposure part, 13 ...
Parallel light, 14 ... Mask opening, 20 ... Exposure lens, 2
1 ... Shading mask, 22 ... Shading film, 31 ... Core protrusion, 3
2 ... Resin, 33 ... Fiber holding member.
Claims (5)
を１つもしくは複数アレー状に配置したレンズ基板と、
該レンズ基板のレンズ配置に対応した１つもしくは複数
の光ファイバとを結合する結合方法であって、フォトリ
ソグラフィの手法とエッチングの手法による加工方法
で、レンズ面と対向する基板表面のレンズの光軸上に基
板表面を一部除去して所定の凹部を形成し、前記レンズ
基板の前記凹部に光ファイバを挿入させて位置決めを行
うことを特徴とするレンズと光ファイバとの結合方法。1. A lens substrate having one or more lenses arranged in an array on one substrate surface of a transparent substrate,
A coupling method for coupling one or a plurality of optical fibers corresponding to the lens arrangement of the lens substrate, which is a processing method using a photolithography method and an etching method, and is used for the light of the lens on the substrate surface facing the lens surface. A method for coupling a lens and an optical fiber, wherein a part of the substrate surface is removed on the axis to form a predetermined concave portion, and an optical fiber is inserted into the concave portion of the lens substrate to perform positioning.
に凸部を形成し、前記レンズ基板の凹部に前記ファイバ
端面の凸部を挿入させることにより位置決めを行うこと
を特徴とする請求項１記載のレンズと光ファイバとの結
合方法。2. The positioning method according to claim 1, wherein in the coupling method, a convex portion is formed on the end face of the optical fiber, and the convex portion of the fiber end face is inserted into the concave portion of the lens substrate. Method of coupling lens and optical fiber.
の凹部に基板もしくは光ファイバのコア部の屈折率に概
略一致する屈折率を有する光もしくは熱により硬化する
樹脂を充填後、光ファイバを挿入させて位置決めを行
い、光もしくは熱により前記樹脂を硬化させて固定する
ことを特徴とする請求項１記載のレンズと光ファイバと
の結合方法。3. In the coupling method, the optical fiber is inserted into the concave portion of the lens substrate after being filled with a resin that is hardened by light or heat and has a refractive index substantially matching the refractive index of the substrate or the core portion of the optical fiber. 2. The method for coupling a lens and an optical fiber according to claim 1, wherein the resin is cured by light or heat and fixed.
向する基板表面にレジストを塗布後、フォトリソグラフ
ィの手法を用い、レンズ側から選択的にレンズ部のみに
平行光を照射するか、もしくは前記開口部を形成する際
にレンズ基板のレンズに対応した配置を有する１つもし
くは複数のレンズを通して、レンズ側から選択的にレン
ズ部のみに収束光もしくは発散光のいずれかを照射する
ことにより、所定の開口部を形成した後、エッチングの
手法により所定の凹部を形成することを特徴とするレン
ズ基板の作成方法。4. In the lens substrate, a resist is applied to the surface of the substrate facing the lens surface, and then a photolithography method is used to selectively irradiate only the lens portion with parallel light, or the opening. When forming the portion, a predetermined or predetermined light is radiated from the lens side selectively through either one or a plurality of lenses having an arrangement corresponding to the lens of the lens substrate to the convergent light or the divergent light. A method for producing a lens substrate, which comprises forming a predetermined recess by an etching method after forming an opening.
向する基板表面にレジストを塗布後、フォトリソグラフ
ィの手法を用いて開口部を形成する際に、あらかじめレ
ンズ形成面側のレンズ部分を除く基板上に遮光用の不透
明な膜を形成して、レンズ側から選択的にレンズ部のみ
に前記平行光、収束光もしくは発散光を照射することに
より、所定の開口部を形成した後、エッチングの手法に
より所定の凹部を形成することを特徴とする請求項４記
載のレンズ基板の作成方法。5. In the lens substrate, when a resist is applied to the surface of the substrate opposite to the lens surface and an opening is formed by using a photolithography method, the lens portion on the lens formation surface side is removed in advance on the substrate. By forming an opaque film for light shielding on the lens side, and selectively irradiating the lens portion only with the parallel light, convergent light or divergent light to form a predetermined opening, and then by an etching method. The method for producing a lens substrate according to claim 4, wherein a predetermined recess is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32291494A JPH08179155A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Method for coupling lens with optical fiber and production of lens substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32291494A JPH08179155A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Method for coupling lens with optical fiber and production of lens substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179155A true JPH08179155A (en) | 1996-07-12 |
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ID=18149041
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|---|---|---|---|
| JP32291494A Pending JPH08179155A (en) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | Method for coupling lens with optical fiber and production of lens substrate |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08179155A (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252038A (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Array type photosensitive component |
| US11076489B2 (en) | 2018-04-10 | 2021-07-27 | 3D Glass Solutions, Inc. | RF integrated power condition capacitor |
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-
1994
- 1994-12-26 JP JP32291494A patent/JPH08179155A/en active Pending
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