JP2701326B2 - Method for connecting optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide connecting portion - Google Patents
Method for connecting optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide connecting portionInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光ファイバと光導波路あるいは光導波路同
志の接続方法に関し、さらに詳細には、光導波路端面に
位置決め用加工を行う光導波路の接続方法に関するもの
である。Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for connecting an optical fiber to an optical waveguide or optical waveguides, and more particularly, to connecting an optical waveguide to an end face of the optical waveguide for processing for positioning. It is about the method.
また、これら光導波路同士の接合のために用いられる
光導波路接続部分の製造方法に関するものである。The present invention also relates to a method for manufacturing an optical waveguide connecting portion used for joining these optical waveguides.
［従来技術］ 近年、光導波路を用いた光集積化技術の進歩に伴い、
さまざまな機能をもつ光導波路を相互に接続したり、光
導波路と光ファイバを簡単に、しかも信頼性よく接続す
ることが重要になってきている。従来、光ファイバと光
導波路の接続方法としては例えば第８図に示すようにＶ
溝をもつSiやエポキシ等の基板81に光ファイバ82を固定
し、光ファイバ端面83を光導波路端面84につき合わせ光
ファイバのコア85と光導波路端面84とが一致するように
位置合わせを行い紫外線硬化型接着剤等で固定してい
た。また、他の接続法としては、第９図のように基板91
にイオンビームエッチングやレーザ加工により光ファイ
バ93のコア94と光導波路95とが一致するような幅と深さ
をもつ溝92を形成し、その溝92に光ファイバ93をはめ込
み紫外線硬化型接着剤等で固定していた。[Prior Art] In recent years, with the progress of optical integration technology using optical waveguides,
It has become important to connect optical waveguides having various functions to each other, and to connect optical waveguides and optical fibers easily and with high reliability. Conventionally, as a connection method between an optical fiber and an optical waveguide, for example, as shown in FIG.
An optical fiber 82 is fixed to a substrate 81 made of silicon or epoxy having a groove, an optical fiber end face 83 is aligned with an optical waveguide end face 84, and alignment is performed so that the optical fiber core 85 and the optical waveguide end face 84 coincide with each other. It was fixed with a curable adhesive or the like. As another connection method, as shown in FIG.
A groove 92 having a width and a depth is formed by ion beam etching or laser processing so that the core 94 of the optical fiber 93 and the optical waveguide 95 coincide with each other. The optical fiber 93 is fitted into the groove 92, and an ultraviolet curable adhesive is used. Etc. were fixed.
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、光導波路と光ファイバをつき合わせる
方法では光導波路端面と、光ファイバコアとを１μｍ以
下の精度で一致させる必要があり、位置合わせに手間が
かかり、また、再現性に乏しい。さらに、紫外線硬化型
接着剤等で接続部を固定する場合、接着剤を塗布する時
や、接着剤の硬化時の収縮により位置ずれが生じたり、
また、接続部が機械的に弱く信頼性が低い。光導波路端
部に溝を形成し、光ファイバをはめ込む方法では、光導
波路と溝の位置を正確に一致させることが困難であり、
溝の深さも１μｍ以下の精度で制御する必要がある。ま
た、溝の幅と光ファイバの直径を一致させることも困難
であり、位置ずれの原因となる。さらに、溝壁面を鏡面
状態とすることも困難であり、散乱損失の原因となる。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the method of associating the optical waveguide with the optical fiber, it is necessary to match the end face of the optical waveguide with the optical fiber core with an accuracy of 1 μm or less. , Poor reproducibility. Furthermore, when fixing the connection portion with an ultraviolet curable adhesive or the like, when the adhesive is applied, or when the adhesive is contracted during curing, misalignment occurs,
Also, the connection is mechanically weak and has low reliability. In the method of forming a groove at the end of the optical waveguide and fitting the optical fiber, it is difficult to exactly match the position of the optical waveguide and the groove,
It is also necessary to control the depth of the groove with an accuracy of 1 μm or less. Also, it is difficult to make the width of the groove coincide with the diameter of the optical fiber, which causes displacement. Further, it is difficult to make the groove wall surface mirror-like, which causes scattering loss.
本発明は上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、光導波路を伝搬してきた導波光により露光さ
れたフォトレジストを利用して光導波路の端面にそれぞ
れ形成された凹部と凸部をかみ合わせることにより位置
合わせが簡単で且つ位置決め精度が高く信頼性の高い光
導波路の接続方法および光導波路接続部分の製造方法を
提供することにある。The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a concave portion and a convex portion respectively formed on an end face of an optical waveguide using a photoresist exposed by guided light propagating through the optical waveguide. An object of the present invention is to provide a method for connecting an optical waveguide and a method for manufacturing an optical waveguide connection portion, which are easy to align by engaging with each other, have high positioning accuracy, and are highly reliable.
［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために請求項１の光導波路の接続
方法は、第１の光導波路の一方の端面にポジ型フォトレ
ジストを塗布し、当該光導波路の他方の端面から光導波
路内に光を入射し、光導波路内を導波させた後に前記一
方の端面から出射させることにより前記ポジ型フォトレ
ジストを露光し、その後現像することにより当該光導波
路のポジ型フォトレジスト塗布部分を凹部に形成し、第
２の光導波路の一方の端面にネガ型フォトレジストを塗
布し、当該光導波路の他方の端面から光導波路内に入射
した光を前記一方の端面から出射させることにより前記
ネガ型フォトレジストを露光し、その後現像することに
より当該光導波路のネガ型フォトレジスト塗布部分を凸
部に形成し、形成した凹部と凸部を噛み合わせることに
より第１の光導波路と第２の光導波路とを接続するもの
である。[Means for Solving the Problems] To achieve this object, a method for connecting an optical waveguide according to claim 1 is to apply a positive type photoresist to one end face of the first optical waveguide and to apply the other side to the other end of the optical waveguide. The light is incident on the light guide from the end face of the light guide, and after the light is guided through the light guide, the light is emitted from the one end face to expose the positive type photoresist, and then developed to develop the positive type of the light guide. A photoresist-coated portion is formed in the concave portion, a negative photoresist is applied to one end face of the second optical waveguide, and light incident into the optical waveguide from the other end face of the optical waveguide is emitted from the one end face. The negative photoresist is exposed to light by exposure, and then developed to form a negative photoresist coating portion of the optical waveguide on the convex portion, and the formed concave portion and convex portion are engaged with each other. By doing so, the first optical waveguide and the second optical waveguide are connected.
また、請求項２の光導波路接続部分の製造方法は、第
１の光導波路と第２の光導波路とを接続するための、光
導波路接続部分の製造方法であって、光導波路の一方の
端面にポジ型あるいはネガ型フォトレジストを塗布し、
当該光導波路の他方の端面から光導波路内に光を入射
し、光導波路内を導波させた後に前記一方の端面から出
射させることにより前記ポジ型あるいはネガ型フォトレ
ジストを露光して現像することにより当該光導波路のポ
ジ型フォトレジスト塗布部分やネガ型フォトレジスト塗
布部分に凹部あるいは凸部を形成するものである。The method for manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 2 is a method for manufacturing an optical waveguide connecting portion for connecting a first optical waveguide and a second optical waveguide, wherein one end face of the optical waveguide is provided. Apply a positive or negative photoresist to the
Exposure and development of the positive-type or negative-type photoresist by injecting light into the optical waveguide from the other end face of the optical waveguide, guiding the light through the optical waveguide, and then emitting the light from the one end face. Thus, a concave portion or a convex portion is formed in a positive photoresist applied portion or a negative photoresist applied portion of the optical waveguide.
また、請求項３の光導波路接続部分の製造方法は、請
求項２記載の製造方法であって、前記凹部あるいは凸部
は、前記ポジ型あるいはネガ型フォトレジストの現像後
に、前記光導波路端面に残留したフォトレジストをマス
クとして前記光導波路端面の露出部分をエッチング処理
して、当該露出部分を除去し、その後に前記残留したフ
ォトレジストを除去するものである。The method of manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 3 is the manufacturing method according to claim 2, wherein the concave portion or the convex portion is formed on an end surface of the optical waveguide after developing the positive or negative photoresist. The exposed portion of the end face of the optical waveguide is etched by using the remaining photoresist as a mask to remove the exposed portion, and thereafter, the remaining photoresist is removed.
また、請求項４の光導波路接続部分の製造方法は、請
求項２記載の製造方法であって、前記凹部は、前記ネガ
型フォトレジストの現像後に前記光導波路端面上に薄膜
を形成し、その後、前記光導波路端面上に残留したフォ
トレジストを除去して形成したものである。The method for manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 4 is the manufacturing method according to claim 2, wherein the concave portion forms a thin film on the end surface of the optical waveguide after developing the negative photoresist, and thereafter, The photoresist is formed by removing the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide.
また、請求項５の光導波路接続部分の製造方法は、請
求項２記載の製造方法であって、前記凹部は、前記ネガ
型フォトレジストの現像後に前記光導波路端面上に薄膜
を形成し、その後、前記光導波路端面に残留したフォト
レジストを除去し、その後、当該薄膜をマスクとして当
該フォトレジスト除去により露出した光導波路端面をエ
ッチング処理して形成したものである。The method of manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 5 is the manufacturing method according to claim 2, wherein the concave portion forms a thin film on the end surface of the optical waveguide after developing the negative photoresist, and thereafter, The photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed, and then the end face of the optical waveguide exposed by removing the photoresist is etched using the thin film as a mask.
［作用］ 上記の構成を有する請求項１の光導波路の接続方法に
おいては、第１の光導波路については、その一方の端面
にポジ型フォトレジストを塗布し、当該光導波路の他方
の端面から光導波路内に光を入射し、光導波路内を導波
させた後に前記一方の端面から出射させることにより前
記ポジ型フォトレジストを露光し、その後現像すること
により当該光導波路のポジ型フォトレジスト塗布部分を
凹部に形成する。つまり、一方の端面に塗布されたポジ
型フォトレジストに直接光を照射するのではなく、光導
波路の他方の端面側から光を入射し、当該光導波路に導
波された光を前記一方の端面から出射させることにより
前記ポジ型フォトレジストを露光するのである。こうす
ることにより、ポジ型フォトレジストは、光導波路の光
を導波する部分（光の導波層やコア）からのみ出射され
た指向性のある光により露光されるので、現像すれば前
記光導波路のポジ型フォトレジスト塗布部分に位置ずれ
なく凹部を形成することができる。ここで、位置ずれと
は、光導波路の端面中において光を導波する部分と、前
記凹部の底面部分とがずれがないことを意味する。[Operation] In the method for connecting an optical waveguide according to claim 1 having the above configuration, a positive photoresist is applied to one end face of the first optical waveguide, and the light guide is applied from the other end face of the optical waveguide. The light is incident on the waveguide, and after being guided in the optical waveguide, the light is emitted from the one end face to expose the positive photoresist, and then developed to develop the positive photoresist coated portion of the optical waveguide. Is formed in the recess. That is, instead of directly irradiating light to the positive photoresist applied to one end face, light is incident from the other end face side of the optical waveguide, and light guided to the optical waveguide is applied to the one end face. The positive photoresist is exposed by emitting light from the positive photoresist. By doing so, the positive type photoresist is exposed to directional light emitted only from the light guide portion (light guide layer or core) of the optical waveguide. The concave portion can be formed in the portion of the waveguide where the positive type photoresist is applied without displacement. Here, the positional deviation means that there is no deviation between the portion that guides light in the end surface of the optical waveguide and the bottom surface portion of the concave portion.
これと同様にして、第２の光導波路については、その
一方の端面にネガ型フォトレジストを塗布し、当該光導
波路の他方の端面から光導波路内に光を入射し、光導波
路内を導波させた後に前記一方の端面から出射させるこ
とにより前記ネガ型フォトレジストを露光し、その後現
像することにより当該光導波路のネガ型フォトレジスト
塗布部分を凸部に形成する。つまり、一方の端面に塗布
されたネガ型フォトレジストに直接光を照射するのでは
なく、光導波路の他方の端面側から光を入射し、当該光
導波路に導波された光を前記一方の端面から出射させる
ことにより前記ネガ型フォトレジストを露光するのであ
る。こうすることにより、ネガ型フォトレジストは、光
導波路の光を導波する部分（光の導波層やコア）からの
み出射された指向性のある光により露光されるので、現
像すれば前記光導波路のネガ型フォトレジスト塗布部分
に位置ずれなく凸部を形成することができる。ここで、
位置ずれとは、光導波路の端面中において光を導波する
部分と、前記凸部の突出面部分とがずれないことを意味
する。Similarly, for the second optical waveguide, a negative photoresist is applied to one end face of the second optical waveguide, light is incident on the other end face of the optical waveguide into the optical waveguide, and the light is guided through the optical waveguide. Then, the negative photoresist is exposed by emitting light from the one end face, and then developed to form a negative photoresist coated portion of the optical waveguide on the convex portion. That is, instead of directly irradiating light to the negative photoresist coated on one end face, light is incident from the other end face side of the optical waveguide, and light guided to the optical waveguide is applied to the one end face. The negative type photoresist is exposed by emitting light from the negative photoresist. By doing so, the negative type photoresist is exposed by the directional light emitted only from the light guiding portion (light guiding layer or core) of the optical waveguide. Protrusions can be formed on the negative photoresist-coated portion of the wave path without displacement. here,
The displacement means that a portion for guiding light in the end face of the optical waveguide does not deviate from a protruding surface portion of the convex portion.
このようにして凹部と凸部が形成された光導波路同士
を、その凹部と凸部とを噛み合わせることにより容易に
結合することが可能となり、この時、凹部の底面と光導
波路の光を導波する部分との間の位置ずれがなく、しか
も凸部の突出面と光導波路の光を導波する部部との間の
位置ずれがないので第１の光導波路と第２の光導波路と
の間の光の導波（伝搬）効率が低減することはない。The optical waveguide having the concave and convex portions formed in this manner can be easily coupled to each other by engaging the concave portion and the convex portion. At this time, the light guides the bottom surface of the concave portion and the optical waveguide. There is no displacement between the wavy portion and the projecting surface of the convex portion and the portion for guiding the light of the optical waveguide, so that the first optical waveguide and the second optical waveguide are The waveguide (propagation) efficiency of light during the period is not reduced.
一方、上記の構成を有する請求項２の光導波路接続部
分の製造方法は、光導波路の一方の端面にポジ型あるい
はネガ型フォトレジストを塗布し、当該光導波路の他方
の端面から光導波路内に光を入射し、光導波路内を導波
させた後に前記一方の端面から出射させることにより前
記ポジ型あるいはネガ型フォトレジストを露光して現像
することにより当該光導波路のポジ型フォトレジスト塗
布部分やネガ型フォトレジスト塗布部分に凹部あるいは
凸部を形成する。つまり、他方の端面から入射させた光
は一方の端面から出射するとき、ポジ型あるいはネガ型
フォトレジスト部分では指向性を有するので、確実にフ
ォトレジスト塗布部分に位置ずれなく凹部あるいは凸部
を形成することができる。このため、光が光導波路から
凹部や凸部を通過して出射するときや、光が凹部や凸部
を通過して光導波路に入射するときに、光の導波（伝
搬）効率が低減することがない。On the other hand, in the method for manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 2 having the above configuration, a positive or negative photoresist is applied to one end face of the optical waveguide, and the other end face of the optical waveguide is applied to the inside of the optical waveguide. By injecting light, exposing the positive-type or negative-type photoresist by emitting it from the one end face after being guided in the optical waveguide and developing it, the positive-type photoresist-coated portion of the optical waveguide or A concave portion or a convex portion is formed in the negative photoresist application portion. In other words, when light incident from the other end face is emitted from one end face, it has directivity in the positive type or negative type photoresist part, so that a concave part or a convex part is surely formed in the photoresist applied part without displacement. can do. For this reason, when light passes from the optical waveguide through the concave or convex portion and exits, or when light passes through the concave or convex portion and enters the optical waveguide, the light guiding (propagation) efficiency is reduced. Nothing.
また、上記の構成を有する請求項３の光導波路接続部
分の製造方法は、請求項２記載の製造方法であって、前
記凹部あるいは凸部は、前記ポジ型あるいはネガ型フォ
トレジストの現像後に、前記光導波路端面を残留したフ
ォトレジストをマスクとして前記光導波路端面の露出部
分をエッチング処理して、当該露出部分を除去し、その
後に前記残留したフォトレジストを除去する。つまり、
請求項２の方法では光導波路端面に凹部や凸部を形成す
るためのフォトレジストを残留したままの状態であるの
で、光はフォトレジストを通過して導波されることにな
り、その導波効率は若干低下するが、この方法によれ
ば、残留したフォトレジストは光導波路の光を導波する
部分（光導波層やコア）に対して位置ずれがないため、
このフォトレジストをマスクとしてエッチング処理を行
ってからマスクとしてのフォトレジストを除去すれば導
波効率が改善されるのである。The method for manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 3 having the above configuration is the manufacturing method according to claim 2, wherein the concave portion or the convex portion is formed after developing the positive or negative photoresist. The exposed portion of the end face of the optical waveguide is etched by using the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide as a mask to remove the exposed portion, and then the remaining photoresist is removed. That is,
In the method according to the second aspect, since the photoresist for forming the concave portion and the convex portion on the end face of the optical waveguide is left, the light is guided through the photoresist and is guided. Although the efficiency is slightly reduced, according to this method, the remaining photoresist does not have a displacement with respect to the light waveguide portion (optical waveguide layer or core) of the optical waveguide.
The waveguide efficiency is improved by removing the photoresist as a mask after performing an etching process using the photoresist as a mask.
また、上記の構成を有する請求項４の光導波路接続部
分の製法方法は、請求項２記載の製造方法であって、前
記凹部は、前記ネガ型フォトレジストの現像後に前記光
導波路端面上に薄膜を形成し、その後、前記光導波路端
面上に残留したフォトレジストを除去して形成する。つ
まり、前記ネガ型フォトレジストを現像すると、光導波
路の端面にフォトレジストによる凸部が形成される。し
かしながら、接合すべき相手方の光導波路がその端面形
状が凸部の時は接合できなくなってしまうが、この方法
のように、一旦形成した凸部を有する光導波路端面に薄
膜を形成し、その後、前記光導波路端面上に残留したフ
ォトレジストを除去してやれば、光導波路端面の形状を
凸部から凹部に変換することができる。従って、ネガ型
フォトレジストを使用すれば接合する相手方の光導波路
端面の凹凸がどちらであっても対応可能である。The method of manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 4 having the above configuration, wherein the concave portion has a thin film on the end surface of the optical waveguide after developing the negative photoresist. Is formed, and then the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed. In other words, when the negative photoresist is developed, a projection made of the photoresist is formed on the end face of the optical waveguide. However, when the end face of the optical waveguide to be joined has a convex portion, the joining cannot be performed. However, as in this method, a thin film is formed on the end face of the optical waveguide having the once formed convex portion, and thereafter, If the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed, the shape of the end face of the optical waveguide can be changed from a convex portion to a concave portion. Therefore, if a negative photoresist is used, it is possible to cope with any irregularities on the end face of the optical waveguide to be joined.
また、上記の構成を有する請求項５の光導波路接続部
分の製造方法は、請求項２記載の製造方法であって、前
記凹部は、前記ネガ型フォトレジストの現像後に前記光
導波路端面上に薄膜を形成し、その後、前記光導波路端
面に残留したフォトレジストを除去し、その後、当該薄
膜をマスクとして当該フォトレジスト除去により露出し
た光導波路端面をエッチング処理して形成する。つま
り、前記ネガ型フォトレジストを現像すると、光導波路
の端面にフォトレジストによる凸部が形成される。しか
しながら、接合すべき相手方の光導波路がその端面形状
が凸部の時は接合できなくなってしまうが、この方法の
ように、一旦形成した凸部を有する光導波路端面に薄膜
を形成し、その後、前記光導波路端面上に残留したフォ
トレジストを除去してやれば、光導波路端面の形状を凸
部から凹部に変換することができる。また、薄膜を厚く
形成しなくても深い凹部を形成することができる。従っ
て、ネガ型フォトレジストを使用すれば接合する相手方
の光導波路端面の凹凸がどちらであっても対応可能であ
る。The manufacturing method of an optical waveguide connecting portion according to claim 5 having the above configuration, wherein the concave portion has a thin film on the end surface of the optical waveguide after developing the negative photoresist. After that, the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed, and then the end face of the optical waveguide exposed by removing the photoresist is etched using the thin film as a mask. In other words, when the negative photoresist is developed, a projection made of the photoresist is formed on the end face of the optical waveguide. However, when the end face of the optical waveguide to be joined has a convex portion, the joining cannot be performed. However, as in this method, a thin film is formed on the end face of the optical waveguide having the once formed convex portion, and thereafter, If the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed, the shape of the end face of the optical waveguide can be changed from a convex portion to a concave portion. In addition, a deep recess can be formed without forming a thin film. Therefore, if a negative photoresist is used, it is possible to cope with any irregularities on the end face of the optical waveguide to be joined.
［実施例］ 以下本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図に本発明の一実施例である光導波路の接続方法
の手順について示す。第１図（ａ）のようにSiO2,Al
2O3,ガラス等の誘電体基板11上にスパッタ法や真空蒸着
法等によって作製されたZnO,As2S3,Nb2O5,Ta2O5等の薄
膜12及びSiO2,Al2O3,ガラス等を用いた保護層13から成
る光導波路14の端面にポジ型フォトレジスト15をスピン
コート等により塗布する。一方、コア16とクラッド17か
ら成る光ファイバ18の端面にも同様にしてネガ型フォト
レジスト19を塗布する。フォトレジストの厚さは数μｍ
〜数10μｍである。次に第１図（ｂ）のように光導波路
14の他方の端面よりレンズ20等を用いて光導波路14にレ
ーザ光21を導波させる。光導波路14は、薄膜12の屈折率
を基板11や保護層13の屈折率よりも高いため、レーザ光
21は、薄膜12中に閉じ込められ伝搬しフォトレジスト15
を塗布した端面から出射する。ここでレーザ光21として
比較的波長の短いArレーザ等を用いることにより、フォ
トレジストを感光させることができる。従って、フォト
レジスト15は、導波層である薄膜12の付近のみ露光され
る。同様にして、光ファイバ18の図示されない他端から
入射したレーザ光はコア16中に閉じ込められて光ファイ
バ中を導波し、フォトレジスト19のコア付近のみ露光す
る。フォトレジストを以上のように露光後現象すると第
１図（ｃ）のようにポジ型フォトレジスト15は、レーザ
光で露光された部分のみ除去され、凹部22が形成され
る。一方、ネガ型フォトレジスト19ではレーザ光で露光
された部分のみ残り凸部23が形成される。この凹部22と
凸部23を第１図（ｄ）のようにかみ合わせることにより
位置決めを行い接続する。接続後は、光導波路及び光フ
ァイバを図示されない治具等で機械的に固定してもよ
い。さらに接続部を紫外線硬化樹脂等で固めてもよい。
このとき、凹部と凸部はかみ合っているため位置ずれを
生じることはない。また、フォトレジストを光導波路の
導波層あるいは、光ファイバのコアを伝送されたレーザ
光で露光するので凹部凸部の位置の導波層、コアの位置
とは、正確に一致しているため、無調整で非常に高い位
置決めを行うことができる。FIG. 1 shows a procedure of an optical waveguide connection method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), SiO 2 , Al
Thin films 12 such as ZnO, As 2 S 3 , Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 and SiO 2 , Al 2 formed on a dielectric substrate 11 such as 2 O 3 or glass by sputtering or vacuum evaporation. A positive photoresist 15 is applied by spin coating or the like to the end face of the optical waveguide 14 formed of the protective layer 13 using O 3 , glass or the like. On the other hand, a negative photoresist 19 is similarly applied to the end face of the optical fiber 18 composed of the core 16 and the clad 17. Photoresist thickness is a few μm
~ Several tens of μm. Next, as shown in FIG.
The laser light 21 is guided from the other end face of the optical waveguide 14 to the optical waveguide 14 using the lens 20 or the like. Since the refractive index of the thin film 12 is higher than the refractive index of the substrate 11 or the protective layer 13, the optical waveguide 14
The photoresist 21 is confined in the thin film 12 and propagates therethrough.
Is emitted from the end face on which is applied. Here, by using an Ar laser or the like having a relatively short wavelength as the laser beam 21, the photoresist can be exposed. Therefore, the photoresist 15 is exposed only in the vicinity of the thin film 12, which is a waveguide layer. Similarly, the laser light incident from the other end (not shown) of the optical fiber 18 is confined in the core 16 and guided in the optical fiber, exposing only the photoresist 19 near the core. As shown in FIG. 1C, when the phenomenon occurs after the photoresist is exposed as described above, only the portion of the positive photoresist 15 that has been exposed to the laser beam is removed, and a concave portion 22 is formed. On the other hand, in the negative photoresist 19, only the portion exposed to the laser beam remains, and the convex portion 23 is formed. The concave portion 22 and the convex portion 23 are engaged with each other as shown in FIG. After the connection, the optical waveguide and the optical fiber may be mechanically fixed with a jig (not shown) or the like. Further, the connection portion may be solidified with an ultraviolet curable resin or the like.
At this time, since the concave portion and the convex portion are engaged with each other, no displacement occurs. In addition, since the photoresist is exposed to the waveguide layer of the optical waveguide or the laser beam transmitted to the core of the optical fiber, the position of the waveguide layer at the position of the concave portion and the position of the core exactly match. Very high positioning can be performed without adjustment.
第１図に示した方法では、光導波路端面と光ファイバ
とがフォトレジストを介して接続されているため、光導
波路あるいは、光ファイバから出射した光は、回折によ
りひろがり、結合効率がやや低下する。そこで第１図
（ｃ）の状態で、フッ酸等のエッチング液による化学エ
ッチング、あるいは、プラズマエッチング、スパッタエ
ッチング、イオンビームエッチング等により光導波路14
の導波層12及び光ファイバ18のクラッド17をエッチング
しフォトレジストを除去すると第２図（ａ）のように凹
部及び凸部が形成される。これらをかみ合わせると、光
ファイバのコア部と光導波路の導波層とが直接接触する
ため効率のよく接続することができる。また、第２図
（ｂ）のように光ファイバの先端部をフッ酸等でエッチ
ングしテーパ状としてもよい。In the method shown in FIG. 1, since the end face of the optical waveguide and the optical fiber are connected via the photoresist, the light emitted from the optical waveguide or the optical fiber is spread by diffraction, and the coupling efficiency is slightly lowered. . Therefore, in the state shown in FIG. 1C, the optical waveguide 14 is formed by chemical etching using an etchant such as hydrofluoric acid, or plasma etching, sputter etching, ion beam etching, or the like.
When the waveguide layer 12 and the clad 17 of the optical fiber 18 are etched to remove the photoresist, concave portions and convex portions are formed as shown in FIG. When these are engaged with each other, the core portion of the optical fiber and the waveguide layer of the optical waveguide are in direct contact with each other, so that efficient connection can be achieved. Further, as shown in FIG. 2B, the tip of the optical fiber may be tapered by etching it with hydrofluoric acid or the like.
フォトレジストは熱的及び機械的に強くないため第３
図（ａ）のように光導波路端面にSiO2,Al2O3,Ta2O5等の
薄膜31をスパッタ法、蒸着法等により作製し、第１図と
同様にしてフォトレジスト15をパターニングする。さら
にフォトレジスト15をマスクとして薄膜31をエッチング
して第３図（ｂ）のように凹部を形成してもよい。Photoresist is not thermally and mechanically
As shown in FIG. 1A, a thin film 31 of SiO 2 , Al 2 O 3 , Ta 2 O 5 or the like is formed on the end face of the optical waveguide by sputtering, vapor deposition, or the like, and the photoresist 15 is patterned in the same manner as in FIG. I do. Further, the thin film 31 may be etched using the photoresist 15 as a mask to form a concave portion as shown in FIG.
第１図の実施例では、ポジ型レジストにより凹部をネ
ガ型レジストにより凸部を形成したが、それらの組合せ
は限定しない。例えば、ネガ型フォトレジストを現像す
ると、光導波路の端面に光を導波する部分にのみフォト
レジストが残留して凸部となる。しかしながら、この凸
部を凸部に変換することも可能である。こうすればたと
え相手側の光導波路の端面が凸部になっていても接合が
可能になるからである。この凸部から凹部への変換は、
次のように行うことができる。即ち、第４図のように光
導波路14端面に第１図と同様の方法でネガ型フォトレジ
スト41により凸部を第４図（ａ）のように形成する。そ
の上に、SiO2,Ta2O3等の薄膜42を第４図（ｂ）のように
形成し、この時、光導波路の端面が露出した部分と端面
上に残留したフォトレジスト41上に両方に薄膜42が形成
されることとなる。この後、フォトレジスト41上の薄膜
を除去しフォトレジストを除去すると、前記薄膜形成前
に光導波路の端面が露出していた部分にのみ薄膜42が付
着された形態（第４図（ｃ））が形成される。つまり光
導波路の端面に凹部が形成されることとなる。さらに第
５図のように導波層をエッチングしてもよい。尚、導波
層やクラッドをエッチングする場合、導波層付近の基板
及び上層部あるいは、クラッドの近くのコアもエッチン
グしてもさしつかえない。In the embodiment of FIG. 1, the concave portions are formed by the positive resist and the convex portions are formed by the negative resist, but the combination thereof is not limited. For example, when a negative type photoresist is developed, the photoresist remains only on a portion where light is guided on the end face of the optical waveguide, and becomes a projection. However, it is also possible to convert this projection to a projection. This is because bonding can be performed even if the end face of the optical waveguide on the other side is convex. This conversion from convex to concave is
It can be performed as follows. That is, as shown in FIG. 4, a convex portion is formed on the end face of the optical waveguide 14 by a negative photoresist 41 as shown in FIG. A thin film 42 of SiO 2 , Ta 2 O 3 or the like is formed thereon as shown in FIG. 4 (b). The thin films 42 are formed on both. Thereafter, when the thin film on the photoresist 41 is removed to remove the photoresist, the thin film 42 is attached only to the portion where the end face of the optical waveguide was exposed before the thin film was formed (FIG. 4 (c)). Is formed. That is, a concave portion is formed on the end face of the optical waveguide. Further, the waveguide layer may be etched as shown in FIG. When the waveguide layer and the clad are etched, the substrate and the upper layer near the waveguide layer or the core near the clad may be etched.
また、光導波路端面に光重合性硬化樹脂を塗布し、光
導波路を導波したレーザ光により重合させ、凸部を形成
してもよい。Alternatively, a convex portion may be formed by applying a photopolymerizable curable resin to the end surface of the optical waveguide and polymerizing the resin with a laser beam guided through the optical waveguide.
以上の実施例では光導波路と光導波路の１つである光
ファイバとの接続について説明したが、第１図（ａ）の
左側に示した光導波路同志も全く同様にして接続するこ
とができる。さらに、LiNbO3などの基板にTi等を拡散し
た、いわゆる拡散導波路についても同様に接続すること
ができる。導波路形状にも限定はなく、スラブ型、リッ
ジ型、装荷型等についても同様に接続することができ
る。さらに、第６図のように複数の導波路61についても
同様に凹部あるいは凸部を形成することができる。In the above embodiment, the connection between the optical waveguide and the optical fiber which is one of the optical waveguides has been described. However, the optical waveguides shown on the left side of FIG. 1A can be connected in exactly the same manner. Furthermore, a so-called diffusion waveguide in which Ti or the like is diffused in a substrate such as LiNbO 3 can be similarly connected. The shape of the waveguide is not limited, and a slab type, a ridge type, a loaded type, and the like can be similarly connected. Further, as shown in FIG. 6, a plurality of waveguides 61 can be similarly formed with concave portions or convex portions.
フォトレジストの種類、厚さについても限定しない。
例えば凹部と比べて凸部を厚くしてもよい。さらに、第
１図（ｃ）においてフォトレジスト19の屈折率のフォト
レジスト15より大きくすることで結合率が高くなる。ま
た、凹部凸部の形状についても限定しない。すなわち、
導波層12からの出射光は、第７図（ａ）のように中央部
の強度が大きく、回折により、端面から離れるに従い広
がっていく。このため、光強度を十分大きくすることに
より第７図（ｂ）の斜線の部分が露光され例えば第７図
（ｃ）のような凹部22が形成される。また、光強度が比
較的小さい場合第７図（ｄ）の斜線の部分が露光され、
例えば第７図（ｅ）のような凸部23が形成される。この
ように、レーザ光強度により凹部あるいは凸部の形状を
制御することができる。本来の光導波路と同じ基板上に
１つあるいは複数個の位置決め用光導波路を作製し、こ
の位置決め用光導波路を伝搬する光を利用して凹部や凸
部を作製してもよい。この場合、例えば、第３図のよう
に光導成波路面で凹部あるいは凸部を形成する薄膜とし
て、光吸収の大きな材料、あるいは金属を用いることが
できる。露光用レーザ光の種類及び波長についても限定
しない。The type and thickness of the photoresist are not limited.
For example, the protrusion may be thicker than the recess. Further, in FIG. 1C, the coupling ratio is increased by making the refractive index of the photoresist 19 larger than that of the photoresist 15. Further, the shape of the concave convex portion is not limited. That is,
The light emitted from the waveguide layer 12 has a large intensity at the center as shown in FIG. 7 (a), and spreads away from the end face by diffraction. For this reason, by increasing the light intensity sufficiently, the hatched portions in FIG. 7B are exposed to form, for example, concave portions 22 as shown in FIG. 7C. In the case where the light intensity is relatively small, the hatched portion in FIG.
For example, a projection 23 as shown in FIG. 7 (e) is formed. As described above, the shape of the concave portion or the convex portion can be controlled by the laser beam intensity. One or a plurality of positioning optical waveguides may be manufactured on the same substrate as the original optical waveguide, and the concave portion or the convex portion may be manufactured using light propagating through the positioning optical waveguide. In this case, as shown in FIG. 3, for example, a material or a metal having high light absorption can be used as the thin film for forming the concave portion or the convex portion on the optical waveguide surface. The type and wavelength of the exposure laser beam are not limited.
［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、請求項１の光
導波路の接続方法においては、第１の光導波路の一方の
端面に塗布されたポジ型フォトレジストは、当該一方の
端面上の光導波路の光を導波する部分（光の導波層やコ
ア）からのみ出射された指向性のある光により露光され
るので、位置ずれなく凹部を形成することができ、しか
も、第２の光導波路の一方の端面に塗布されたネガ型フ
ォトレジストは、当該一方の端面上の光導波路の光を導
波する部分（光の導波層やコア）からのみ出射された指
向性のある光により露光されるので、位置ずれなく凸部
を形成することができる。このため、第１の光導波路と
第２の光導波路とを接続するときに互いの位置決めが容
易になるとともに、凹部の底面と光導波路の光を導波す
る部分との間の位置ずれがなく、しかも凸部の突出面と
光導波路の光を導波する部分との間の位置ずれがないの
で第１の光導波路と第２の光導波路との間の光の導波
（伝搬）効率が低減することはないという大変優れた効
果を奏する。[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the method for connecting an optical waveguide according to the first aspect, the positive photoresist applied to one end face of the first optical waveguide includes the positive photoresist. Since the light is exposed by the directional light emitted only from the light guide portion (light guide layer or core) of the optical waveguide on the end face, the concave portion can be formed without displacement, and The negative photoresist applied to one end face of the second optical waveguide has directivity emitted only from the light guide portion (light guide layer or core) of the optical waveguide on the one end face. Since the light is exposed to the light having the irregularity, the convex portion can be formed without displacement. For this reason, when connecting the 1st optical waveguide and the 2nd optical waveguide, it is easy to position each other, and there is no displacement between the bottom surface of the concave portion and the optical waveguide portion of the optical waveguide. In addition, since there is no displacement between the projecting surface of the convex portion and the portion of the optical waveguide that guides the light, the light guiding (propagating) efficiency between the first optical waveguide and the second optical waveguide is reduced. This is a very excellent effect that it is not reduced.
また、請求項２の光導波路接続部分の製造方法におい
ては、他方の端面から入射させた光は一方の端面から出
射するとき、ポジ型あるいはネガ型フォトレジスト部分
では指向性を有するので、確実にフォトレジスト塗布部
分に位置ずれなく凹部あるいは凸部を形成することがで
きる。このため、光が光導波路から凹部や凸部を通過し
て出射するときや、光が凹部や凸部を通過して光導波路
に入射するときに、光の導波（伝搬）効率が低減するこ
とがないという大変優れた効果を奏する。In the method for manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 2, when the light incident from the other end surface is emitted from one end surface, the positive or negative photoresist portion has directivity, so that it is surely provided. A concave portion or a convex portion can be formed in the photoresist applied portion without displacement. For this reason, when light passes from the optical waveguide through the concave or convex portion and exits, or when light passes through the concave or convex portion and enters the optical waveguide, the light guiding (propagation) efficiency is reduced. It has a very good effect that it does not occur.
また、請求項３の光導波路接続部分の製造方法におい
ては、請求項２の効果に加え、光導波路の端面に残留し
たフォトレジストを除去しているので、光がフォトレジ
ストを通過して導波されることがなくなり、導波効率が
向上するという効果を奏する。In the method of manufacturing an optical waveguide connecting portion according to the third aspect, in addition to the effect of the second aspect, since the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide is removed, light passes through the photoresist and is guided. And the waveguide efficiency is improved.
また、請求項４の光導波路接続部分の製造方法におい
ては、請求項２の効果に加え、光導波路端面の形状を凸
部から凹部に変換することができる。従って、ネガ型フ
ォトレジストを使用すれば接合する相手方の光導波路端
面の凹凸がどちらであっても対応できるという効果を奏
する。Further, in the method of manufacturing the optical waveguide connecting portion according to the fourth aspect, in addition to the effect of the second aspect, the shape of the end face of the optical waveguide can be changed from a convex portion to a concave portion. Therefore, the use of a negative photoresist has the effect of being able to cope with any irregularities on the end face of the optical waveguide to be joined.
また、請求項５の光導波路接続部分の製造方法におい
ては、請求項２の効果に加え、光導波路端面の形状を凸
部から凹部に変換することができる。また、薄膜を厚く
形成しなくても深い凹部を形成することができる。従っ
て、ネガ型フォトレジストを使用すれば接合する相手方
の光導波路端面の凹凸がどちらであっても対応できると
いう効果を奏する。Further, in the method of manufacturing the optical waveguide connecting portion according to the fifth aspect, in addition to the effect of the second aspect, the shape of the end face of the optical waveguide can be changed from a convex portion to a concave portion. In addition, a deep recess can be formed without forming a thin film. Therefore, the use of a negative photoresist has the effect of being able to cope with any irregularities on the end face of the optical waveguide to be joined.
第１図から第７図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本発明の光導波路の接続法を示す断
面図、第２図，第３図，第４図及び第５図は本発明の他
の実施例を示す断面図、第６図は本発明の変形例を示す
斜面図、第７図は本発明の他の変形例を示す説明図、第
８図は従来の光導波路の接続法を示す斜面図、第９図は
従来の光導波路の他の接続法を示す斜視図である。 図中、11は基板、12は薄膜（導波層）、13は保護層、14
は光導波路、15はフォトレジスト、16はコア、17はクラ
ッド、18は光ファイバ、19はフォトレジスト、20はレン
ズ、21はレーザ光、22は凹部、23は凸部である。1 to 7 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of connecting an optical waveguide according to the present invention, and FIGS. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the present invention, FIG. 7 is an explanatory view showing another modification of the present invention, FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a conventional optical waveguide connection method, and FIG. 9 is a perspective view showing another conventional optical waveguide connection method. In the figure, 11 is a substrate, 12 is a thin film (waveguide layer), 13 is a protective layer, 14
Is an optical waveguide, 15 is a photoresist, 16 is a core, 17 is a clad, 18 is an optical fiber, 19 is a photoresist, 20 is a lens, 21 is a laser beam, 22 is a concave portion, and 23 is a convex portion.
Claims (5)
トレジストを塗布し、当該光導波路の他方の端面から光
導波路内に光を入射し、光導波路内を導波させた後に前
記一方の端面から出射させることにより前記ポジ型フォ
トレジストを露光し、その後現像することにより当該光
導波路のポジ型フォトレジスト塗布部分を凹部に形成
し、 第２の光導波路の一方の端面にネガ型フォトレジストを
塗布し、当該光導波路の他方の端面から光導波路内に入
射した光を前記一方の端面から出射させることにより前
記ネガ型フォトレジストを露光し、その後現像すること
により当該光導波路のネガ型フォトレジスト塗布部分を
凸部に形成し、 形成した凹部と凸部を噛み合わせることにより第１の光
導波路と第２の光導波路とを接続するようにしたことを
特徴とした光導波路の接続方法。1. A positive photoresist is applied to one end face of a first optical waveguide, light enters the optical waveguide from the other end face of the optical waveguide, and is guided through the optical waveguide. The positive type photoresist is exposed by emitting light from one end face, and then developed to form a positive photoresist coated portion of the optical waveguide in a concave portion, and a negative type is formed on one end face of the second optical waveguide. A negative photoresist of the optical waveguide is exposed by applying a photoresist, exposing the light incident on the optical waveguide from the other end surface of the optical waveguide through the one end surface, and exposing the negative photoresist, followed by development. Forming a mold photoresist application portion on a convex portion, and connecting the first optical waveguide and the second optical waveguide by engaging the formed concave portion with the convex portion. Method of connecting optical waveguides characterized.
するための、光導波路接続部分の製造方法であって、 光導波路の一方の端面にポジ型あるいはネガ型フォトレ
ジストを塗布し、 当該光導波路の他方の端面から光導波路内に光を入射
し、光導波路内を導波させた後に前記一方の端面から出
射させることにより前記ポジ型あるいはネガ型フォトレ
ジストを露光して現像することにより当該光導波路のポ
ジ型フォトレジスト塗布部分やネガ型フォトレジスト塗
布部分に凹部あるいは凸部を形成することを特徴とする
光導波路接続部分の製造方法。2. A method for manufacturing an optical waveguide connecting portion for connecting a first optical waveguide and a second optical waveguide, wherein a positive or negative photoresist is applied to one end face of the optical waveguide. Then, light enters the optical waveguide from the other end face of the optical waveguide, and is guided through the optical waveguide and then emitted from the one end face to expose and develop the positive or negative photoresist. Forming a concave portion or a convex portion in a portion of the optical waveguide to which a positive photoresist is applied or a portion in which a negative photoresist is applied.
いはネガ型フォトレジストの現像後に、前記光導波路端
面に残留したフォトレジストをマスクとして前記光導波
路端面の露出部分をエッチング処理して、当該露出部分
を除去し、その後に前記残留したフォトレジストを除去
することにより形成されていることを特徴とする請求項
２に記載の光導波路接続部分の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein after the development of the positive or negative photoresist, the exposed portion of the end face of the optical waveguide is etched using the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide as a mask. 3. The method of manufacturing an optical waveguide connecting portion according to claim 2, wherein the portion is formed by removing an exposed portion and thereafter removing the remaining photoresist.
現像後に前記光導波路端面上に薄膜を形成し、その後、
前記光導波路端面上に残留したフォトレジストを除去し
て形成したことを特徴とする請求項２に記載の光導波路
接続部分の製造方法。4. The method according to claim 1, wherein the concave portion forms a thin film on the end face of the optical waveguide after the development of the negative photoresist.
3. The method according to claim 2, wherein the photoresist remaining on the end surface of the optical waveguide is removed.
現像後に前記光導波路端面上に薄膜を形成し、その後、
前記光導波路端面に残留したフォトレジストを除去し、
その後、当該薄膜をマスクとして当該フォトレジスト除
去により露出した光導波路端面をエッチング処理して形
成したことを特徴とする請求項２に記載の光導波路接続
部分の製造方法。5. The concave portion forms a thin film on the end face of the optical waveguide after developing the negative photoresist, and thereafter,
Removing the photoresist remaining on the end face of the optical waveguide,
3. The method of manufacturing an optical waveguide connection part according to claim 2, wherein the end face of the optical waveguide exposed by removing the photoresist is etched using the thin film as a mask.
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| JP63157859A JP2701326B2 (en) | 1988-06-24 | 1988-06-24 | Method for connecting optical waveguide and method for manufacturing optical waveguide connecting portion |
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