JPH10307221A - Semiconductor optical coupling device and its assembling method - Google Patents
Semiconductor optical coupling device and its assembling methodInfo
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- JPH10307221A JPH10307221A JP9119060A JP11906097A JPH10307221A JP H10307221 A JPH10307221 A JP H10307221A JP 9119060 A JP9119060 A JP 9119060A JP 11906097 A JP11906097 A JP 11906097A JP H10307221 A JPH10307221 A JP H10307221A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光結合装置
及びその組立方法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor optical coupling device and an assembling method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、双方向の光送受信機能と波長多重
合分波機能を兼ね備えた装置において、例えば、１９９
５年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大
会，Ｃ−２２９，“石英系ＰＬＣを用いた誘電体多層膜
フィルタ反射型ＷＤＭ”に記載のように、Ｓｉ基板上に
は石英系ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）導波路が
形成されている。ＰＬＣ端面には所定位置にＬＤ（Lase
r Diode)，ＰＤ（PhotoDiode)，ファイバがそれぞれ光
学的に結合するように配置し接合されている。石英系導
波路の途中に挿入されるフィルタは、反射型ＷＤＭ(Wav
elength DivisionMultiplexing）フィルタで、誘電体多
層膜で構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, in an apparatus having both a bidirectional optical transmission / reception function and a wavelength multiplication / demultiplexing function, for example, 199
As described in the 5th IEICE Electronics Society Conference, C-229, “Dielectric multilayer film filter reflection type WDM using silica-based PLC”, a silica-based PLC (Planar Lightwave Circuit) was introduced on a Si substrate. A wave path is formed. LD (Lase)
r Diode), PD (Photo Diode), and fiber are arranged and joined so as to be optically coupled to each other. The filter inserted in the middle of the silica-based waveguide is a reflective WDM (Wav
eDivision Division Multiplexing) filter, which is composed of a dielectric multilayer film.
【０００３】送受信の方法は、まず、受信側では、ファ
イバを通して送信されてきた１.３と１.５μｍ 帯の多
重光をコモンポートから入射し、フィルタで１.３μｍ
帯の光と１.５μｍ 帯の光を分離するとともに１.５μ
ｍ 帯の光を反射させ、導波路に入れる。１.３μｍ 帯
の光は、フィルタを透過して導波路を通ってＹ分岐でＰ
Ｄ素子，ＬＤ素子に結合される。[0003] A transmitting and receiving method is as follows. First, on the receiving side, multiplexed light of 1.3 and 1.5 μm band transmitted through a fiber is incident from a common port, and 1.3 μm is filtered by a filter.
1.5μm band light and 1.5μm band light
The light in the m band is reflected and enters the waveguide. The light in the 1.3 μm band passes through the filter, passes through the waveguide, and is Y-branched.
It is coupled to D element and LD element.
【０００４】一方、送信側では、ＬＤ素子から発信し、
導波路を伝播した光はフィルタを透過して所定の導波路
に入り、コモンポートファイバに再入射される構造とな
っていた。ＷＤＭフィルタはＳｉ基板に溝を設け、この
中に短冊状フィルタを挿入固定した構造で、導波路交差
角が２０度の時フィルタを４μｍ以内に挿入すると結合
損失の少ない組み立てができるとの開示がなされてい
た。On the other hand, on the transmitting side, a signal is transmitted from the LD element,
The light propagating through the waveguide is transmitted through the filter, enters a predetermined waveguide, and is incident again on the common port fiber. The WDM filter has a structure in which a groove is formed in a Si substrate, and a strip-shaped filter is inserted and fixed in the groove. When the waveguide crossing angle is 20 degrees, if the filter is inserted within 4 μm, it is possible to assemble with less coupling loss. Had been done.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、Ｗ
ＤＭフィルタがＳｉ基板に設けた１０から３０μｍのわ
ずかな溝に深さ５００μｍ程度の深さで挿入される。Ｗ
ＤＭフィルタサイズが例えば１.５×０.５×０.０２ の
大きさである。フィルタ挿入の方法については、何ら開
示されていない。したがって、極わずかな溝にフィルタ
を挿入し、導波路間の光結合を極微少のフィルタを保持
しながら調節する方法について、フィルタ保持方法，光
軸調整方法，作業性がなどが不明であった。導波路間に
溝を設けるには、Ｓｉの異方性エッチング，ドライエッ
チング，ブレードを使った切断などが考えられるが、精
度よく切断する方法について、なんら説明がなされてい
なかった。また、例え精度よく加工できても、フィルタ
を光軸合わせし、極微少のフィルタを精度よく固定する
方法は明らかでなかった。The above prior art is based on W
A DM filter is inserted into a slight groove of 10 to 30 μm provided on the Si substrate at a depth of about 500 μm. W
The DM filter size is, for example, 1.5 × 0.5 × 0.02. No method of filter insertion is disclosed. Therefore, as to the method of inserting a filter into a very small groove and adjusting the optical coupling between the waveguides while holding the very small filter, the method of holding the filter, the method of adjusting the optical axis, and the workability are unknown. . In order to provide the groove between the waveguides, anisotropic etching of Si, dry etching, cutting using a blade, and the like are conceivable. However, no description has been given on a method of cutting with high accuracy. Further, even if the processing can be performed with high accuracy, it is not clear how to align the optical axis of the filter and fix the very small filter with high accuracy.
【０００６】本発明の目的は、光ファイバを介して光の
伝送を行う光集積回路，光導波路，光合分波器，光スイ
ッチなどの光素子を内在してなる半導体光結合装置にお
いて、光導波路途中に溝を設けフィルタ挿入し、安定し
て固定できるに好適な半導体光結合装置及びその組立方
法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical waveguide in a semiconductor optical coupling device including optical elements such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch for transmitting light through an optical fiber. It is an object of the present invention to provide a semiconductor optical coupling device and a method for assembling the semiconductor optical coupling device, which can be stably fixed by providing a groove in the middle and inserting a filter.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は基板上に形成された光導波路と、前記光素
子の光入力端に光結合するように設けられたＬＤ素子，
ＰＤ素子と、光出力端に光結合するように設けられた光
ファイバと、光伝送路の波長選択，光路切り替えを行う
フィルタからなる半導体光結合装置において、前記光素
子光伝送路の一部に各種形状の溝を設け、前記溝に各種
形状をしたフィルタを挿入し、接合固定する。In order to achieve the above object, the present invention provides an optical waveguide formed on a substrate, an LD element provided for optically coupling to an optical input end of the optical element,
In a semiconductor optical coupling device comprising a PD element, an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end, and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission path and switching an optical path, a part of the optical element optical transmission path is provided. Grooves of various shapes are provided, and filters of various shapes are inserted into the grooves and fixed.
【０００８】すなわち、本発明は、基板上に形成された
光集積回路，光導波路，光合分波器，光スイッチなどの
光素子と、前記光素子の光入力端に光結合するように設
けられた半導体素子と、光出力端に光結合するように設
けられた光ファイバと、光伝送路の波長選択，光路切り
替えを行うフィルタからなる半導体光結合装置におい
て、前記光素子光伝送路の一部に溝を設け、前記溝にフ
ィルタを挿入した。That is, the present invention provides an optical element such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical switch and the like formed on a substrate, and optically coupled to an optical input end of the optical element. A semiconductor optical device comprising a semiconductor device, an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end, and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path. And a filter was inserted into the groove.
【０００９】また、本発明は、基板上に形成された光集
積回路，光導波路，光合分波器，光スイッチなどの光素
子と、前記光素子の光入力端に光結合するように設けら
れた半導体素子と、光出力端に光結合するように設けら
れた光ファイバと、光伝送路の波長選択，光路切り替え
を行うフィルタからなる半導体光結合装置において、前
記光素子光伝送路の一部に溝を設け、前記フィルタの一
部に角形ブロック接合後、前記溝にブロック付フィルタ
を挿入して接着固定した。Further, the present invention provides an optical element such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch formed on a substrate, and optically coupled to an optical input end of the optical element. A semiconductor optical device comprising a semiconductor device, an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end, and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path. After the rectangular block was joined to a part of the filter, a filter with a block was inserted into the groove and fixed.
【００１０】また、本発明は、基板上に形成された光集
積回路，光導波路，光合分波器，光スイッチなどの光素
子と、前記光素子の光入力端に光結合するように設けら
れた半導体素子と、光出力端に光結合するように設けら
れた光ファイバと、光伝送路の波長選択，光路切り替え
を行うフィルタからなる半導体光結合装置において、前
記光素子光伝送路の一部に溝を設け、前記フィルタの両
側に角形ブロック接合後、前記溝にフィルタを挿入して
接着固定した。Further, the present invention provides an optical element such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch formed on a substrate, and optically coupled to an optical input end of the optical element. A semiconductor optical device comprising a semiconductor device, an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end, and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path. After a rectangular block was bonded to both sides of the filter, the filter was inserted into the groove and fixed by bonding.
【００１１】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、フィルタが１.５μｍ 帯の波長光を反射させる
誘電体多層膜，多層膜を支持する基板，多層膜と基板と
の間のバッファ膜の３層構造とした。Further, the present invention provides the semiconductor optical coupling device, wherein the filter is a dielectric multilayer film for reflecting light having a wavelength of 1.5 μm band, a substrate supporting the multilayer film, a buffer film between the multilayer film and the substrate. In a three-layer structure.
【００１２】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、フィルタの誘電体多層膜は、ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ
2 などの酸化物，基板は、ポリイミド，Ｓｉ単結晶，ホ
ウケイ酸ガラス，石英ガラス，バッファ膜は、Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ａｌなどの金属膜で形成した。Further, according to the present invention, in the semiconductor optical coupling device, the dielectric multilayer film of the filter is made of TiO 2 , SiO 2
2 etc., substrate: polyimide, Si single crystal, borosilicate glass, quartz glass, buffer film: Ni, C
It was formed of a metal film such as u, Al.
【００１３】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、溝形状がＴ字形，Ｕ字形，半円形，三角形とし
た。According to the present invention, in the semiconductor optical coupling device, the groove shape is T-shaped, U-shaped, semicircular, or triangular.
【００１４】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、フィルタ断面形状がＴ字形，Ｕ字形，円形，三
角形，四角形，Ｈ字形とした。According to the present invention, in the semiconductor optical coupling device, the cross-sectional shape of the filter is T-shaped, U-shaped, circular, triangular, square, or H-shaped.
【００１５】基板上に形成された光集積回路，光導波
路，光合分波器，光スイッチなどの光素子と、前記光素
子の光入力端に光結合するように設けられた半導体素子
と、光出力端に光結合するように設けられた光ファイバ
と、光伝送路の波長選択，光路切り替えを行うフィルタ
からなる半導体光結合装置において、前記光素子光伝送
路の一部に溝を設けた後、光素子の光入力端所定位置に
半導体素子を接合し、次に、光出力端に光ファイバを光
軸調整固定し、光ファイバから入射したモニタ光を使っ
て前記光素子光伝送路の溝にフィルタを挿入し、位置合
わせして固定する組み立てを行う。An optical element such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, or an optical switch formed on a substrate; a semiconductor element provided for optical coupling to an optical input end of the optical element; In a semiconductor optical coupling device comprising an optical fiber provided for optical coupling to an output end and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path, after forming a groove in a part of the optical element optical transmission line, A semiconductor element is bonded to a predetermined position of an optical input end of an optical element, and an optical fiber is adjusted and fixed to an optical output end, and a groove of the optical element optical transmission path is formed using monitor light incident from the optical fiber. Insert the filter into the, and align and fix it.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施例を図
１により説明する。図１は、半導体光結合装置を示す斜
視図である。図１によると、Ｓｉ基板１上に光導波路を
形成してＬＤ素子２，ＰＤ素子３と光ファイバ４，５と
を光学的に結合し組み立てている。光導波路である光伝
送路６は、８×８μｍ角のコアガラスとその周りはクラ
ッドガラスから形成され、屈折率差を設けて光を閉じこ
め伝送を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor optical coupling device. According to FIG. 1, an optical waveguide is formed on a Si substrate 1 and an LD element 2, a PD element 3 and optical fibers 4 and 5 are optically coupled and assembled. The optical transmission line 6, which is an optical waveguide, is made of a core glass of 8 × 8 μm square and a clad glass around the core glass, and provides a difference in refractive index to confine and transmit light.
【００１７】ファイバ４，５と光伝送路６１，６２との
光結合は、予めファイバ端部にブロック９，１０で挟み
込んで接合しておき、一方の伝送路６１，６２端部にも
ブロック１１を接合しておく。このように端面どうしを
成形したものを光結合調整して接合する。ファイバ端面
と伝送路とが直角で光結合すると、ファイバ端面，伝送
路端面でフレネル反射が発生し、伝送路と光結合を起こ
し伝送障害となることがある。そこで、反射を抑制する
方法として、光の伝搬方向に対して８°あるいはそれ以
上傾けるようにブロック９，１０を端面研磨することが
適している。ファイバ端部を固定するブロックの材質
は、光導波路を形成する基板と同一のＳｉ単結晶，サフ
ァイアガラス，ホウケイ酸ガラスなどが適している。ま
た、ブロックにファイバ固定する時、溝を加工しこの中
にファイバ挿入して固定するが、溝形成は、Ｖあるいは
半円形状をダイシング加工あるいは異方性エッチングす
る方法が適している。The optical coupling between the fibers 4 and 5 and the optical transmission lines 61 and 62 is preliminarily joined by sandwiching the ends of the fibers between the blocks 9 and 10, and the blocks 11 and 62 are also connected to the ends of the transmission lines 61 and 62. Is joined. The end faces thus formed are adjusted by optical coupling and joined. If the fiber end face and the transmission path are optically coupled at a right angle, Fresnel reflection occurs at the fiber end face and the transmission path end face, causing optical coupling with the transmission path and causing transmission failure. Therefore, as a method for suppressing reflection, it is suitable to polish the end faces of the blocks 9 and 10 so that the blocks 9 and 10 are inclined at an angle of 8 ° or more with respect to the light propagation direction. As the material of the block for fixing the end of the fiber, the same single crystal of silicon, sapphire glass, borosilicate glass or the like as the substrate forming the optical waveguide is suitable. When the fiber is fixed to the block, a groove is formed and the fiber is inserted into the groove and the fiber is fixed. Dicing or anisotropic etching of a V or semicircular shape is suitable for forming the groove.
【００１８】光ファイバ４を通って入射される受信光
は、１.３ 及び１.５μｍ 帯の多重光である。光ファイ
バは、単一モードファイバ（コア径８μｍ）が適してい
る。この多重光が光伝送路６１と光結合されてフィルタ
７に入射すると、１.３μｍ 帯の光はフィルタ透過する
ように、１.５μｍ 帯の光は全反射を起こし、光伝送路
６２から光ファイバ５に入るようにスパッタリング膜を
形成している。フィルタ７はＳｉ基板１に設けた溝８に
挿入され、固定されている。フィルタ寸法は、例えば、
１.５×０.５×０.０２のものを使用する。溝の幅は０.
０２より大きいことが望ましいが、大きすぎると、図２
に示すように、フィルタ７が溝８の中で不安定となり、
全反射した時、光伝送路６２への結合が劣化する可能性
がある。前記の公知例によると、光伝送路角６０が２０
°の時４μｍ以内に合わせることが必要であると報告さ
れている。The received light incident through the optical fiber 4 is a multiplexed light in the 1.3 and 1.5 μm bands. As the optical fiber, a single mode fiber (core diameter 8 μm) is suitable. When the multiplexed light is optically coupled to the optical transmission line 61 and enters the filter 7, the 1.5 μm band light undergoes total reflection so that the 1.3 μm band light passes through the filter. A sputtering film is formed so as to enter the fiber 5. The filter 7 is inserted and fixed in a groove 8 provided in the Si substrate 1. The filter dimensions are, for example,
Use the one with 1.5 × 0.5 × 0.02. The width of the groove is 0.
02 is desirable, but if too large, FIG.
As shown in the figure, the filter 7 becomes unstable in the groove 8,
When the light is totally reflected, the coupling to the optical transmission line 62 may be deteriorated. According to the known example, the optical transmission path angle 60 is 20
It is reported that it is necessary to adjust within 4 μm in °.
【００１９】そこで、図３に示すように、予めフィルタ
７の一部にフィルタホルダ７１，７２を調整し接合固定
したＴ字形形状としておき、この部材を基板１上の溝８
におきフィルタホルダと基板との間を接合する。この
際、フィルタ７と溝８との間に接合剤を注入してもよ
い。このようにフィルタを固定すると、フィルタが溝８
の中だけの固定からフィルタホルダ７１，７２、の固
定、さらにはホルダと基板１との間接的固定からフィル
タの不安定はなく、さらには長期固定信頼性を得ること
ができる。フィルタホルダ７１，７２は、図３に示すよ
うに、ホルダのコーナに溝を付けた形が適している。ま
た、フィルタホルダとフィルタとの固定は、フィルタホ
ルダ７１との固定だけでもよい。Therefore, as shown in FIG. 3, filter holders 71 and 72 are previously adjusted and joined to a part of the filter 7 to form a T-shape which is joined and fixed.
The filter holder and the substrate are joined together. At this time, a bonding agent may be injected between the filter 7 and the groove 8. When the filter is fixed in this manner, the filter is
There is no instability of the filter due to the fixing of the filter holders 71 and 72 from the fixing only in the inside and the indirect fixing of the holder and the substrate 1, and further, the long-term fixing reliability can be obtained. As shown in FIG. 3, the filter holders 71 and 72 preferably have a shape in which a groove is formed in a corner of the holder. Further, the fixing between the filter holder and the filter may be merely the fixing with the filter holder 71.
【００２０】フィルタ７を固定する形状として、短冊状
での構造を示したが、この他の実施例を図４ないし図７
に示す。Although a strip-shaped structure is shown as a shape for fixing the filter 7, other embodiments are shown in FIGS.
Shown in
【００２１】図４はフィルタをＵ字形状となるように短
冊フィルタの底部を加工したフィルタ７３で、溝も底部
をＵ字溝８１としている。FIG. 4 shows a filter 73 obtained by processing the bottom of a strip filter so that the filter has a U-shape. The groove also has a U-shaped groove 81 at the bottom.
【００２２】図５は円柱状フィルタ７４に半円形溝８２
としている。このような形状の組み合わせでは、フィル
タの溝への挿入が容易であり、接合固定しても鋭角な接
合部がないため、応力集中を起こすことがなく、安定し
た接合が得られる。また、フィルタの作成においても連
続して作成することができ、自動化もしやすくなる。FIG. 5 shows a semicircular groove 82 formed in a cylindrical filter 74.
And In such a combination of shapes, it is easy to insert the filter into the groove, and since there is no acute-angled joint portion even when the joint is fixed, a stable joint can be obtained without causing stress concentration. In addition, filters can be continuously created, and automation can be easily performed.
【００２３】図６はフィルタ形状を短冊形から四角形に
近い形状とした。短冊状では溝に立てることはむずかし
いが、板厚を増していくと安定して立てるようになる。
したがって、フィルタ７５は正方形である必要はなく、
例えば、０.５ のフィルタ幅に対し、０.２５〜０.５の
厚さが適している。すなわち幅の５０％以上が適してい
る。In FIG. 6, the shape of the filter is changed from a rectangular shape to a shape close to a square. It is difficult to set it up in a groove in a strip shape, but it becomes more stable as the plate thickness increases.
Therefore, the filter 75 need not be square,
For example, a thickness of 0.25 to 0.5 is suitable for a filter width of 0.5. That is, 50% or more of the width is suitable.
【００２４】図７はフィルタの底の部分に溝を設け、フ
ィルタをＨ形状に近いフィルタ７６とするとともに、溝
コーナに面取りをした溝８４とする。フィルタの溝に入
っている部分にできるだけ凹凸を付けることにより、接
着固定する時の界面でのはがれを起こしにくい形状を提
供する。In FIG. 7, a groove is provided at the bottom of the filter, and the filter is a filter 76 having a substantially H shape, and a groove 84 is formed by chamfering a groove corner. By providing as much unevenness as possible in the portion of the filter that is in the groove, a shape that is less likely to peel off at the interface when bonding and fixing is provided.
【００２５】図８はフィルタ形状をくさび形あるいは三
角形状のフィルタ７７とし、溝のフィルタ７７にあった
形状の溝８５としている。FIG. 8 shows a wedge-shaped or triangular filter 77 as a filter shape, and a groove 85 having a shape corresponding to the groove filter 77.
【００２６】このように、図４ないし図８のようなフィ
ルタと溝との組み合わせで構成することにより、フィル
タの挿入，固定を容易でしかも安定したものとすること
ができる。As described above, by using a combination of the filter and the groove as shown in FIGS. 4 to 8, it is possible to easily and stably insert and fix the filter.
【００２７】このフィルタと溝との組み合わせは、これ
に限るものではなく、例えば、溝８にフィルタ７３を挿
入し、フィルタの固定にフィルタホルダ７１，７２を使
用してもよい。The combination of the filter and the groove is not limited to this. For example, the filter 73 may be inserted into the groove 8 and the filter holders 71 and 72 may be used for fixing the filter.
【００２８】フィルタ７の材質は、図９に示すように、
ポリイミドフィルム７ａをベースとし、この上にＳｉＯ
2 ，ＴｉＯ2 などのスパッタリング膜７ｃをつけてフィ
ルタとしているが、さらには、ポリイミドとスパッタリ
ング膜との間に、Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌなどの膜７ｂを付け
るとさらによい。これは、ポリイミドフィルムの線膨張
係数が８０×１０~6（／℃）であるのに対し、スパッタ
リング膜の線膨張係数は５×１０~6（／℃）となるた
め、膜を付けると大きな熱ひずみがポリイミドに発生す
る。その結果、ポリイミドがそったり、熱ひずみが大き
い場合には、破壊することがある。これを抑えるため
に、Ｎｉなどのバッファ層７ｂを設けて熱ひずみを吸収
する。さらには、スパッタリング膜を付けた後、さらに
ポリイミドフィルムをつけて、変形を緩和する。The material of the filter 7 is as shown in FIG.
Based on polyimide film 7a, SiO2
Although a filter is formed by attaching a sputtering film 7c of 2 , TiO 2 or the like, it is more preferable to attach a film 7b of Ni, Cu, Al or the like between the polyimide and the sputtering film. This is because the linear expansion coefficient of the polyimide film is 80 × 10 to 6 (/ ° C.), whereas the linear expansion coefficient of the sputtering film is 5 × 10 to 6 (/ ° C.). Thermal strain occurs in polyimide. As a result, if the polyimide is warped or has a large thermal strain, it may be broken. In order to suppress this, a buffer layer 7b of Ni or the like is provided to absorb the thermal strain. Further, after the sputtering film is formed, a polyimide film is further formed to alleviate the deformation.
【００２９】溝８の形成方法は、Ｓｉの異方性エッチン
グを使う方法，ドライエッチングを使う方法，ダイシン
グで切断する方法がある。図４ないし図８の溝形成に対
しては、ダイシング切断が、高速で短時間切断でき、し
かもいろいろな形状の切断が可能であるが、表面性状で
はかならずしも最善ではない。切断部分には、光を伝搬
させる光伝送路６があり、結合損失を最小にするために
も低速での切断、あるいは、切断後のひずみ取り研磨あ
るいはエッチングが必要である。異方性エッチングでは
端面はひずみがない面が得られるが、エッチングに時間
がかかる。したがって、ダイシング切断でひずみを生じ
ない速度での切断が適している。The method of forming the groove 8 includes a method using anisotropic etching of Si, a method using dry etching, and a method of cutting by dicing. For the groove formation shown in FIGS. 4 to 8, dicing can be performed at high speed for a short time and can be performed in various shapes, but the surface properties are not always the best. The cut portion has an optical transmission path 6 for propagating light, and requires cutting at a low speed, or strain removal polishing or etching after cutting to minimize the coupling loss. In the anisotropic etching, a surface without distortion can be obtained at the end face, but it takes time for etching. Therefore, cutting at a speed that does not cause distortion in dicing cutting is suitable.
【００３０】本実施例の組み立ては、次のように行う。
まず、Ｓｉ基板１に形成されたＬＤ素子２，ＰＤ素子３
実装用ピットにそれぞれの素子を接合する。接合時に
は、光伝送路６との光軸調整が必要であり、Ｓｉ基板
１，ＬＤ素子２，ＰＤ素子３のそれぞれにマーカを設け
ておき、このマーカの位置合わせで光軸が合う設計とな
っている。各素子のＳｉ基板への接合はＡｕ−Ｓｎはん
だで行う。次に、光ファイバ４，５の光伝送路６１，６
２端面への接合を行う。予め、ファイバ先端部にはブロ
ック９，１０を使って挟み込んで固定する。このブロッ
ク９，１０の端面を適切な角度に研磨しておく。光伝送
路６１，６２側にもブロック１１を接合し、研磨する。
光伝送路とファイバ先端との光軸調整は、フィルタ７の
部分に仮のフィルタを設け、ファイバ４から１.５μｍ
帯のモニタ光を入射させながら光軸合わせ，固定を行
う。次に、仮のフィルタ７を溝８に光軸合わせして固定
する。最後に、ＬＤ素子，ＰＤ素子の電気配線を行う。
ＬＤ素子，ＰＤ素子配線後の実使用では、完全気密環境
での動作が望ましい。したがって、素子ピット上にガラ
スキャップの接合さらにはＳｉ基板全体を金属ケースに
収納する構造が適している。The assembly of this embodiment is performed as follows.
First, the LD element 2 and the PD element 3 formed on the Si substrate 1
Each element is joined to the mounting pit. At the time of joining, it is necessary to adjust the optical axis with the optical transmission line 6, and a marker is provided on each of the Si substrate 1, the LD element 2, and the PD element 3, and the optical axis is adjusted by aligning the markers. ing. The bonding of each element to the Si substrate is performed with Au-Sn solder. Next, the optical transmission lines 61 and 6 of the optical fibers 4 and 5 are used.
Bonding to two end surfaces is performed. In advance, the fibers are clamped and fixed to the fiber end using the blocks 9 and 10. The end faces of the blocks 9 and 10 are polished at an appropriate angle. The block 11 is also joined to the optical transmission paths 61 and 62 and polished.
To adjust the optical axis between the optical transmission line and the fiber end, a temporary filter is provided at the filter 7 and 1.5 μm from the fiber 4.
The optical axis is aligned and fixed while the monitor light in the band is incident. Next, the temporary filter 7 is aligned with the optical axis of the groove 8 and fixed. Finally, electrical wiring of the LD element and the PD element is performed.
In actual use after the wiring of the LD element and the PD element, operation in a completely airtight environment is desirable. Therefore, a structure in which a glass cap is bonded on the element pit and the entire Si substrate is housed in a metal case is suitable.
【００３１】本実施例によれば、光伝送路６の途中に設
けた溝８の形状をＴ字形，Ｕ字形，半円形，三角形と
し、フィルタ７の形状をＴ字形，Ｕ字形，円形，三角
形，四角形などとする。フィルタの断面形状は、多層
膜，バッファ層，ベース層の三層構造とする。さらに
は、フィルタ７の溝への固定前にフィルタホルダ７１，
７２との固定を行う。このように構成して、溝８とフィ
ルタ７とを接合すると、フィルタは不安定になることも
なく、確実に溝に固定できる。しかも長期間の使用に対
しても接合部ではく離を起こすこともない。また、多層
膜を積層したフィルタも変形あるいは破壊を起こすこと
もない。また、半導体光結合装置に温度変化が生じても
光結合劣化を起こすこともない。また、ＬＤ，ＰＤ素子
は気密構造であり、長期の使用で寿命劣化することもな
い。According to the present embodiment, the shape of the groove 8 provided in the middle of the optical transmission line 6 is T-shaped, U-shaped, semicircular or triangular, and the shape of the filter 7 is T-shaped, U-shaped, circular or triangular. , Square, etc. The cross-sectional shape of the filter has a three-layer structure of a multilayer film, a buffer layer, and a base layer. Further, before the filter 7 is fixed to the groove, the filter holder 71,
72 is fixed. When the groove 8 and the filter 7 are joined in such a configuration, the filter can be securely fixed to the groove without becoming unstable. In addition, the joint does not peel off even when used for a long time. Further, the filter in which the multilayer films are stacked does not deform or break. Further, even if a temperature change occurs in the semiconductor optical coupling device, optical coupling deterioration does not occur. In addition, the LD and PD elements have an airtight structure, and the life thereof does not deteriorate after long-term use.
【００３２】本実施例では、光導波路を使った半導体光
結合装置を中心に説明したが、この他に光集積回路，光
合分波器，光スイッチを使った半導体光結合装置でも同
様の効果がある。In this embodiment, the semiconductor optical coupling device using an optical waveguide has been mainly described. However, the same effect can be obtained by a semiconductor optical coupling device using an optical integrated circuit, an optical multiplexer / demultiplexer, and an optical switch. is there.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、光伝送路の途中に設け
た溝の形状をＴ字形，Ｕ字形，半円形，三角形とし、フ
ィルタの形状をＴ字形，Ｕ字形，円形，三角形，四角形
などとする。フィルタの断面形状は、多層膜，バッファ
層，ベース層の三層構造とする。さらには、フィルタの
溝への固定前にフィルタホルダとの固定を行う。このよ
うに構成して、溝とフィルタとを接合すると、フィルタ
は確実に溝に固定できる効果がある。また、フィルタ形
状をコンパクトにしており、溝への固定の容易さあるい
は自動化を図れる効果がある。しかも長期間の使用に対
しても接合部ではく離を起こすこともない。また、多層
膜を積層したフィルタも変形あるいは破壊を起こさない
効果がある。また、半導体光結合装置に温度変化が生じ
ても光結合劣化を起こさない効果がある。また、ＬＤ，
ＰＤ素子は気密構造であり、長期の使用寿命がある効果
がある。このように半導体光結合装置を構成することに
より、双方向伝送を一台の装置で行える。According to the present invention, the shape of the groove provided in the middle of the optical transmission line is T-shaped, U-shaped, semicircular or triangular, and the shape of the filter is T-shaped, U-shaped, circular, triangular or square. And so on. The cross-sectional shape of the filter has a three-layer structure of a multilayer film, a buffer layer, and a base layer. Further, the filter is fixed to the filter holder before the filter is fixed to the groove. When the groove and the filter are joined in such a configuration, the filter can be securely fixed to the groove. In addition, the filter shape is made compact, and there is an effect that the fixing to the groove can be facilitated or automation can be achieved. In addition, the joint does not peel off even when used for a long time. Also, a filter in which a multilayer film is laminated has an effect of not causing deformation or destruction. Further, even if a temperature change occurs in the semiconductor optical coupling device, there is an effect that optical coupling deterioration does not occur. LD,
The PD element has an airtight structure, and has an effect of having a long service life. By configuring the semiconductor optical coupling device in this way, bidirectional transmission can be performed by one device.
【図１】本発明の一実施例の斜視図。FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例のフィルタ挿入の状況を示す
断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state of filter insertion according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一実施例の断面図。FIG. 3 is a sectional view of one embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第二実施例の断面図。FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第三実施例の断面図。FIG. 5 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第四実施例の断面図。FIG. 6 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第五実施例の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a fifth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第六実施例の断面図。FIG. 8 is a sectional view of a sixth embodiment of the present invention.
【図９】フィルタの他の実施例の断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of another embodiment of the filter.
１…Ｓｉ基板、２…ＬＤ素子、３…ＰＤ素子、４…光フ
ァイバ、６…光伝送路、７…フィルタ、８…溝、９，１
０…ブロック。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Si substrate, 2 ... LD element, 3 ... PD element, 4 ... optical fiber, 6 ... optical transmission line, 7 ... filter, 8 ... groove, 9.1
0 ... Block.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 和之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 石川 忠明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 寺岡 達夫 茨城県日立市日高町五丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 青木 聰 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 岩藤 泰典 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 井上 靖之 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 日比野 善典 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazuyuki Fukuda 502 Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratories, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Tadaaki Ishikawa 502-Kindachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Inside the Machinery Research Laboratory (72) Inventor Tatsuo Teraoka 5-1-1 Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Opto-System Research Laboratory, Hitachi Cable, Ltd. (72) Inventor Satoshi Aoki 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd.Information and Communication Division (72) Inventor Yasunori Iwato 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture, Ltd.Information and Communication Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasuyuki Inoue 3-chome Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo 19-2 Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Yoshinori Hibino 3-2-1 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation in the
Claims (7)
路，光合分波器，光スイッチなどの光素子と、前記光素
子の光入力端に光結合するように設けられた半導体素子
と、光出力端に光結合するように設けられた光ファイバ
と、光伝送路の波長選択，光路切り替えを行うフィルタ
からなる半導体光結合装置において、前記光伝送路の一
部に溝を設け、前記フィルタの一部に角形ブロック接合
後、前記溝にブロック付フィルタを挿入して接着固定す
ることを特徴とする半導体光結合装置。An optical device such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, or an optical switch formed on a substrate, and a semiconductor device provided to be optically coupled to an optical input terminal of the optical device. A semiconductor optical coupling device comprising an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path, wherein a groove is provided in a part of the optical transmission line; A semiconductor optical coupling device, wherein after a rectangular block is joined to a part of a filter, a filter with a block is inserted into the groove to be bonded and fixed.
路，光合分波器，光スイッチなどの光素子と、前記光素
子の光入力端に光結合するように設けられた半導体素子
と、光出力端に光結合するように設けられた光ファイバ
と、光伝送路の波長選択，光路切り替えを行うフィルタ
からなる半導体光結合装置において、前記光伝送路の一
部に溝を設け、前記フィルタの両側に角形ブロック接合
後、前記溝にフィルタを挿入して接着固定することを特
徴とする半導体光結合装置。2. An optical device such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, or an optical switch formed on a substrate, and a semiconductor device provided to be optically coupled to an optical input terminal of the optical device. A semiconductor optical coupling device comprising an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path, wherein a groove is provided in a part of the optical transmission line; A semiconductor optical coupling device, wherein a rectangular block is bonded to both sides of a filter, and the filter is inserted into the groove and fixed by bonding.
が１.５μｍ 帯の波長光を反射させる誘電体多層膜，多
層膜を支持する基板，多層膜と基板との間のバッファ膜
の３層構造である半導体光結合装置。3. The filter according to claim 1, wherein the filter has three layers: a dielectric multilayer film reflecting a wavelength of 1.5 μm band, a substrate supporting the multilayer film, and a buffer film between the multilayer film and the substrate. A semiconductor optical coupling device having a structure.
ルタの誘電体多層膜は、ＴｉＯ2 ，ＳｉＯ2 などの酸化
物，前記基板は、ポリイミド，Ｓｉ単結晶，ホウケイ酸
ガラス，石英ガラス，前記バッファ膜は、Ｎｉ，Ｃｕ，
Ａｌなどの金属膜で形成した半導体光結合装置。4. The filter according to claim 1, 2 or 3, wherein the dielectric multilayer film of the filter is an oxide such as TiO 2 or SiO 2, and the substrate is a polyimide, Si single crystal, borosilicate glass, quartz glass, The buffer film is made of Ni, Cu,
A semiconductor optical coupling device formed of a metal film such as Al.
がＴ字形，Ｕ字形，半円形，三角形である半導体光結合
装置。5. The semiconductor optical coupling device according to claim 1, wherein the shape of the groove is T-shaped, U-shaped, semicircular, or triangular.
形状がＴ字形，Ｕ字形，円形，三角形，四角形，Ｈ字形
である半導体光結合装置。6. A semiconductor optical coupling device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the filter is T-shaped, U-shaped, circular, triangular, square, or H-shaped.
路，光合分波器，光スイッチなどの光素子と、前記光素
子の光入力端に光結合するように設けられた半導体素子
と、光出力端に光結合するように設けられた光ファイバ
と、光伝送路の波長選択，光路切り替えを行うフィルタ
からなる半導体光結合装置において、前記光伝送路の一
部に溝を設けた後、前記光素子の光入力端所定位置に半
導体素子を接合し、次に、光出力端に光ファイバを光軸
調整固定し、前記光ファイバから入射したモニタ光を使
って前記光素子光伝送路の溝にフィルタを挿入し、位置
合わせして固定することを特徴とする半導体光結合装置
の組立方法。7. An optical device such as an optical integrated circuit, an optical waveguide, an optical multiplexer / demultiplexer, or an optical switch formed on a substrate, and a semiconductor device provided to be optically coupled to an optical input terminal of the optical device. In a semiconductor optical coupling device comprising an optical fiber provided for optical coupling to an optical output end and a filter for selecting a wavelength of an optical transmission line and switching an optical path, after forming a groove in a part of the optical transmission line, A semiconductor element is bonded to a predetermined position of an optical input end of the optical element, and then an optical fiber is adjusted and fixed to an optical output end, and the optical element optical transmission line is formed using monitor light incident from the optical fiber. A method for assembling a semiconductor optical coupling device, comprising: inserting a filter into a groove, and positioning and fixing the filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9119060A JPH10307221A (en) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Semiconductor optical coupling device and its assembling method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9119060A JPH10307221A (en) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Semiconductor optical coupling device and its assembling method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10307221A true JPH10307221A (en) | 1998-11-17 |
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ID=14751921
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| JP9119060A Pending JPH10307221A (en) | 1997-05-09 | 1997-05-09 | Semiconductor optical coupling device and its assembling method |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10307221A (en) |
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