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JP2004310066A - Optical element assembly and method of manufacturing the same - Google Patents

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JP2004310066A
JP2004310066A JP2004076667A JP2004076667A JP2004310066A JP 2004310066 A JP2004310066 A JP 2004310066A JP 2004076667 A JP2004076667 A JP 2004076667A JP 2004076667 A JP2004076667 A JP 2004076667A JP 2004310066 A JP2004310066 A JP 2004310066A
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optical element
optical
mounting surface
component
mounting
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JP2004076667A
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Mitsuko Suzuki
晃子 鈴木
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

【課題】光の入出射面の寸法(縦又は横あるいは直径)が10μm程度以下の微小な光素子にこれと光結合すべき光部品を簡易にかつ高精度に位置合わせすることを可能とする。
【解決手段】
単結晶シリコンのプラットフォーム11にV溝12が、結晶異方性ウエットエッチングにより形成され、そのV溝12の中間部に光素子チップ21の凸部が嵌め合わされて取付けられる。単結晶シリコンウエハに対し異方性ウエットエッチングにより多数の四角錐台形の凸部が縦横に配列形成され、これら各凸部の突出面にフォトニック結晶よりなるフィルタ素子が、光素子として形成され、その後光素子ごとにウエハが分割されて上記光素子チップ21が作成される。チップ21の両側でV溝12に光ファイバ31及び32がそれぞれ配置されると、これら光ファイバのコアと光素子の光入出射面が一直線上に位置する
【選択図】 図4
An optical component to be optically coupled to a small optical element having a light entrance / exit surface dimension (length, width, or diameter) of about 10 μm or less can be easily and accurately positioned. .
[Solution]
A V-groove 12 is formed on a single-crystal silicon platform 11 by crystal anisotropic wet etching, and a convex portion of an optical element chip 21 is fitted and attached to an intermediate portion of the V-groove 12. A large number of truncated quadrangular pyramids are formed vertically and horizontally on the single-crystal silicon wafer by anisotropic wet etching, and a filter element made of a photonic crystal is formed as an optical element on the protruding surface of each of these projections. Thereafter, the wafer is divided for each optical element, and the optical element chips 21 are formed. When the optical fibers 31 and 32 are respectively arranged in the V-grooves 12 on both sides of the chip 21, the cores of these optical fibers and the light input / output surface of the optical element are located on a straight line.

Description

この発明は例えば光通信等の分野において用いられ、フォトニック結晶光素子のごとき微小な光素子と光ファイバ等の光部品との高精度な位置合わせを可能とする光素子のアセンブリ及びその製造方法に関する。   The present invention is used, for example, in the field of optical communication and the like, and an optical element assembly and a method for manufacturing the same that enable highly accurate alignment between a micro optical element such as a photonic crystal optical element and an optical component such as an optical fiber. About.

光通信の分野において、光の波長程度の周期で屈折率が変化する人工結晶材料(フォトニック結晶)が注目されている。フォトニック結晶を用いると、従来は不可能であった高度な光制御機能素子、例えば低損失急激曲げ光導波路、低しきい値レーザ、波長分割多重素子等を、一辺100μm以下の大きさで実現できると期待されている。微細加工技術の急速な発展に伴って、光通信波長帯で動作する、3次元のフォトニック結晶や2次元フォトニック結晶を用いた超小型光素子の試作が報告されるようになった。
2次元フォトニック結晶を用いた光素子の代表例として、スラブ型フォトニック結晶光導波路がある。スラブ型フォトニック結晶は、薄膜状の高屈折率材質の中に2次元周期的な空孔を配列した構造のものと、高屈折率材料の柱が低屈折率材料の中に2次元周期的に配列された構造のものが典型的で、共に特定の周期条件を満たすとフォトニックバンドギャップが生ずる。周期構造の中に空孔または柱の配列がない部分、つまり結晶欠陥を導入すると、その部分のみを光が伝搬する光の導波路ができる。そのため、低損失の超小型光導波路を実現する方法として有望視されている。
2. Description of the Related Art In the field of optical communication, an artificial crystal material (photonic crystal) whose refractive index changes at a period of about the wavelength of light has attracted attention. By using photonic crystals, advanced optical control function elements, such as low-loss sharp-bending optical waveguides, low-threshold lasers, and wavelength-division multiplexing elements, which were impossible in the past, can be realized with a size of 100 μm or less on each side. It is expected to be possible. With the rapid development of microfabrication technology, trial production of ultra-small optical devices using a three-dimensional photonic crystal or a two-dimensional photonic crystal operating in an optical communication wavelength band has been reported.
A typical example of an optical device using a two-dimensional photonic crystal is a slab-type photonic crystal optical waveguide. The slab type photonic crystal has a structure in which two-dimensional periodic holes are arranged in a thin film-like high-refractive index material, and two-dimensional periodic holes are formed in a high-refractive index material in a low-refractive index material. Are typical, and a photonic band gap occurs when both satisfy a specific periodic condition. When a portion having no arrangement of holes or columns, that is, a crystal defect is introduced into the periodic structure, a light waveguide in which light propagates only in that portion is formed. Therefore, it is considered promising as a method for realizing a low-loss micro optical waveguide.

しかしながら、このようなスラブ型フォトニック結晶光導波路の光入出射面の大きさ(厚さ)は1μm以下程度と光ファイバのコア径(単一モードで4〜10μm程度)に比べて小さいため、光ファイバとの高精度な位置合わせが難しく、高効率な光入力が困難である。また、高屈折率材料に周期的な空孔を配列したフォトニック結晶光導波路の場合は空気中から高屈折率材料に光を入射させるため、その入射面での反射率が高く、結合損失が大きい。
以上のように、フォトニック結晶を用いた光素子は超小型であることが大きな利点であるが、実際にフォトニック結晶を光素子として利用するために不可欠となる信号伝送用光ファイバや微小レンズ等の光部品との簡便で有効な結合方法や結合損失を小さくする方法の検討はほとんど行われていないのが現状である。
However, the size (thickness) of the light input / output surface of such a slab type photonic crystal optical waveguide is about 1 μm or less, which is smaller than the core diameter of the optical fiber (about 4 to 10 μm in a single mode). It is difficult to perform high-precision alignment with an optical fiber, and it is difficult to input light with high efficiency. In addition, in the case of a photonic crystal optical waveguide in which periodic holes are arranged in a high-refractive-index material, since light is incident on the high-refractive-index material from the air, the reflectance at the incident surface is high, and coupling loss is reduced. large.
As described above, an optical element using a photonic crystal has a great advantage in that it is ultra-small. However, signal transmission optical fibers and microlenses are indispensable for actually using a photonic crystal as an optical element. At present, almost no studies have been made on a simple and effective coupling method with an optical component such as the above or a method for reducing the coupling loss.

従来から光素子と、光ファイバなどの光部品とを高精度に光結合する方法として単結晶シリコン基板に形成されたV溝構造を用いる手法が広く利用されている。単結晶シリコンにおいてはその結晶方位によるエッチング特性の異方性を利用した、いわゆる単結晶シリコン異方性エッチングによりV溝を簡単に形成することができる。その単純な例では単結晶シリコン基板のV溝に光ファイバの一端部を固定し、単結晶シリコン基板から光ファイバが導出されている側と反対側のV溝が形成されていない部分上に半導体レーザなどの光素子を直接固定して光ファイバと光素子との位置合わせを行う方法が例えば、特許文献1に示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a method using a V-groove structure formed in a single crystal silicon substrate has been widely used as a method for optically coupling an optical element and an optical component such as an optical fiber with high precision. In single-crystal silicon, V-grooves can be easily formed by so-called single-crystal silicon anisotropic etching utilizing anisotropy of etching characteristics depending on the crystal orientation. In a simple example, one end of the optical fiber is fixed to the V-groove of the single-crystal silicon substrate, and the semiconductor is placed on a portion where the V-groove is not formed on the side opposite to the side where the optical fiber is led out from the single-crystal silicon substrate. A method of aligning an optical fiber and an optical element by directly fixing an optical element such as a laser is disclosed in Patent Document 1, for example.

また例えば特許文献2に示す方法もある。
この方法を簡単に述べる。単結晶シリコンのウエハの主面を結晶面(100)又は(110)とし、フォトリソグラフィ、その後のエッチング技術を用い、単結晶シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、同一大きさの方形凹部を多数縦横に配列形成し、この各方形凹部の内面形状は、四角錐台形を逆さにした外形と同様になっており、その各方形凹部の中心を縦、横に切るように、ウエハをダイシング切断して図1中に示す光素子キャリア1を多数個作る。光素子キャリア1の図1において底面には、前記異方性エッチングによる方形凹部の形成に基づく、十字型突起2が形成され、その十字型突起2の各側面は、異方性エッチングによる高い精度のテーパ面となっており、つまり十字型突起2はその突出端面(前記ウエハの主面)に近づくに従って幅狭となっている。この光素子キャリア1の1側面(前記ウエハの厚み部分)に光半導体素子3が取付けられる。
Also, for example, there is a method disclosed in Patent Document 2.
This method is briefly described. The main surface of the single crystal silicon wafer is a crystal plane (100) or (110), and the same size square is formed by photolithography and subsequent anisotropic etching using the crystal orientation of the single crystal silicon using an etching technique. A large number of recesses are arrayed vertically and horizontally, and the inner surface shape of each square recess is the same as the outer shape of the inverted truncated pyramid, and the wafer is cut vertically and horizontally so that the center of each square recess is cut off. By dicing, many optical element carriers 1 shown in FIG. 1 are produced. 1, a cross-shaped protrusion 2 is formed on the bottom surface of the optical element carrier 1 in FIG. 1 based on the formation of the rectangular recess by the anisotropic etching, and each side surface of the cross-shaped protrusion 2 has high precision by the anisotropic etching. In other words, the cross-shaped projection 2 becomes narrower as it approaches the protruding end surface (the main surface of the wafer). The optical semiconductor element 3 is mounted on one side surface (thickness portion of the wafer) of the optical element carrier 1.

単結晶シリコンプラットフォーム4に十字型V溝5と、その一方溝の延長線上に、この溝より小さいファイバ用V溝6とが、同様に単結晶シリコン異方性エッチングによりそれぞれ形成される。十字型V溝5とファイバ用V溝6との間にこれらと連通した方形溝7が直角に形成される。なおこのプラットフォームも、単結晶シリコンウエハを用いて多数個を同様の手法により同時に形成する。このプラットフォーム4の十字型V溝5にキャリア1の十字型突起2が嵌め合わせられて取付けられ、ファイバ用V溝6に光ファイバ8が位置決めされて取付られる。十字型突起2と十字型V溝5は高い寸法精度を有しており、その機械的精度を利用してプラットフォーム4にキャリア1を著しく精度よく配置することが可能となる。従ってキャリア1に取付けられた光半導体素子3は、V溝6に配置された光ファイバ8のコアとの光結合が良好に行われる。   A cross-shaped V-groove 5 on the single-crystal silicon platform 4 and a fiber V-groove 6 smaller than this groove on the extension of one of the grooves are similarly formed by single-crystal silicon anisotropic etching. A rectangular groove 7 communicating with the cross-shaped V groove 5 and the fiber V groove 6 is formed at a right angle. In addition, this platform is also formed simultaneously using a single crystal silicon wafer by a similar method. The cross-shaped protrusion 2 of the carrier 1 is fitted and attached to the cross-shaped V groove 5 of the platform 4, and the optical fiber 8 is positioned and attached to the fiber V-groove 6. The cruciform projection 2 and the cruciform V-groove 5 have high dimensional accuracy, and it is possible to arrange the carrier 1 on the platform 4 with extremely high precision by using the mechanical accuracy. Therefore, the optical semiconductor element 3 attached to the carrier 1 is favorably optically coupled with the core of the optical fiber 8 arranged in the V-groove 6.

しかし、前記特許文献1の方法は光素子を、V溝基板に対し、また特許文献2の方法はキャリアに対し、いずれもそれぞれ取付けられるべき側に予め形成したマーカを利用して視覚的にフリップチップボンディングなどの方法で固定される。そのため、位置合わせ精度はこの際のボンディング精度に依存し、異方性エッチングにより形成されるV溝や凹凸構造(突起・溝)の嵌せ合わせ精度より悪くなる。
一方、この問題を避ける方法として、単結晶シリコン基板の一部にV溝が形成され、その基板のV溝が形成されていない部分上に、V溝の一端と一端が対向した光導波路を直接成膜形成することにより、微細加工精度での位置合わせを可能とすることが例えば特許文献3に示されている。
However, the method of Patent Document 1 visually flips the optical element to the V-groove substrate, and the method of Patent Document 2 visually flips the optical element to the carrier by using a marker formed in advance on the side to be attached. It is fixed by a method such as chip bonding. For this reason, the positioning accuracy depends on the bonding accuracy at this time, and is worse than the fitting accuracy of the V-groove or the uneven structure (projections / grooves) formed by anisotropic etching.
On the other hand, as a method for avoiding this problem, an optical waveguide in which a V-groove is formed in a part of a single crystal silicon substrate and one end of the V-groove faces directly on a portion of the substrate where the V-groove is not formed. For example, Patent Document 3 discloses that a film can be formed to perform alignment with fine processing accuracy.

フォトニック結晶素子のような微小な光素子は、特許文献1及び2に示す方法で実装することはまず困難であり、実装できたとしても上述したように位置合わせ精度がボンディング精度に依存する問題がある。一方、特許文献3に示す方法で直接V溝基板にフォトニック結晶素子のような微小な光素子を作り込むと、V溝基板全体に対する微小光素子部分の割合が非常に小さくなり、コストが高くなる。つまりこの方法は微小光素子を多数一括して基板上に作製した後、個々に切り出し、分割して利用するような技術を利用できないため、一括大量生産によるコストダウンを図ることができず、光素子が微小であることの利点を生かせない。
特開平9−281360号公報(1997年10月31日発行) 特開2002−14258号公報(2002年1月18日発行) 特開平8−313756号公報(1996年11月29日発行)
It is difficult to mount a small optical element such as a photonic crystal element by the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, and even if it can be mounted, the positioning accuracy depends on the bonding accuracy as described above. There is. On the other hand, when a minute optical element such as a photonic crystal element is directly formed in a V-groove substrate by the method disclosed in Patent Document 3, the ratio of the minute optical element portion to the entire V-groove substrate becomes very small, and the cost increases. Become. In other words, this method does not allow the use of a technique in which a large number of micro-optical elements are collectively manufactured on a substrate, then individually cut out and divided and used, so that cost reduction cannot be achieved by batch mass production. The advantage of a small element cannot be used.
JP-A-9-281360 (issued October 31, 1997) JP-A-2002-14258 (issued on January 18, 2002) JP-A-8-313756 (published November 29, 1996)

この発明の目的は光の入出射面の寸法(縦又は横あるいは直径)が10μm程度以下の微小な光素子にこれと光結合すべき光部品を簡易にかつ高精度に位置合わせすることを可能とし、かつその微小な光素子を一括大量生産可能とする光素子アセンブリ及びその製造方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to easily and accurately align an optical component to be optically coupled to a small optical element having a light entrance / exit surface dimension (length, width, or diameter) of about 10 μm or less. It is another object of the present invention to provide an optical element assembly and a method of manufacturing the optical element assembly, which enable mass production of the minute optical element.

この発明の光素子アセンブリにおいては、光素子チップがプラットフォームの素子取付け部に取付けられ、光素子チップのチップ本体の一面に凸部又は凹部が形成され、その凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子が形成され、上記光素子チップはその凸部又は凹部と上記素子取付け部との嵌め合わせによりプラットフォームに取付けられ、この取付けにより上記光素子の、プラットフォームの光素子チップ取付け面(以下実装面という)に対する位置決めがなされ、プラットフォームの上記実装面には、光部品が位置決めされて取付けられ、光素子とその光部品とを光結合させる部品用凹部が形成されている。   In the optical element assembly according to the present invention, the optical element chip is mounted on the element mounting portion of the platform, and a convex portion or a concave portion is formed on one surface of the chip main body of the optical element chip. An optical element is formed, and the optical element chip is mounted on the platform by fitting the convex or concave portion of the optical element chip with the element mounting section. With this mounting, the optical element chip mounting surface of the platform (hereinafter, mounting surface) The optical component is positioned and mounted on the mounting surface of the platform, and a component recess for optically coupling the optical element and the optical component is formed.

この発明の製造方法によれば、ウエハの一面に、その面を基準として所定の高さ又は深さの凸部又は凹部を、リソグラフィ技術及びその後のエッチング技術により、縦横に多数配列形成し、これら各凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子をそれぞれ形成し、その後、上記ウエハを各光素子ごとに分割して多数の光素子チップとし、プラットフォームの光部品が実装されるべき実装面に、素子取付け部と、上記光部品が位置決めされて取付けられる部品用凹部を、リソグラフィ技術及びその後のエッチング技術によりそれぞれ形成し、上記光素子チップを、その凸部又は凹部と上記素子取付け部との嵌め合わせによりプラットフォームに取付ける。   According to the manufacturing method of the present invention, on one surface of the wafer, a large number of projections or depressions having a predetermined height or depth with respect to the surface are formed by lithography technology and subsequent etching technology to form a large number of rows and columns. Optical elements are respectively formed on the protruding end surfaces of the respective convex portions or the bottom surfaces of the concave portions, and thereafter, the wafer is divided for each optical element into a number of optical element chips, and the mounting surface on which optical components of the platform are to be mounted is mounted. , An element mounting portion, and a component concave portion to which the optical component is positioned and mounted are formed by a lithography technique and a subsequent etching technology, respectively, and the optical element chip is formed between the convex portion or the concave portion and the element mounting portion. Attach to the platform by fitting.

この発明の光素子アセンブリは上記構成であるため、光素子はプラットフォームの実装面に位置決めされ、また部品用凹部が光部品を実装面に対し位置決めする構造となっているため、部品用凹部に光部品を取付けると、光部品が自動的に実装面に対して位置決めされ、光部品と光素子との光結合が精度高く行われる。つまり光素子は光素子チップの凸部突出端面又は凹部の底面に形成されているため、ウエハ上に多数の凸部又は凹部を一括作製し、またその凸部の突出端面又は凹部の底面に光素子をそれぞれ一括作製し、その後、光素子ごとに分割して光素子チップとすることができ、同一寸法形状のものを高精度に安価に作ることができ、光素子チップの嵌め合わせによるプラットフォームへの取付けにより実装面に高い精度で位置決めされたものが得られ、従って、光部品をその部品用凹部に取付けると、光部品と光素子の光結合が良好に行われることになる。しかも、光素子を安価に作ることができる。   Since the optical element assembly of the present invention has the above-described configuration, the optical element is positioned on the mounting surface of the platform, and the component recess is configured to position the optical component with respect to the mounting surface. When the component is mounted, the optical component is automatically positioned with respect to the mounting surface, and optical coupling between the optical component and the optical element is performed with high accuracy. In other words, since the optical element is formed on the protruding end surface or the bottom surface of the concave portion of the optical element chip, a large number of convex portions or concave portions are formed at once on the wafer, and the light is formed on the protruding end surface or the bottom surface of the concave portion of the convex portion. The elements can be manufactured at once and then divided into individual optical elements to form optical element chips. The same size and shape can be manufactured with high precision at low cost. By mounting the optical component, a component positioned on the mounting surface with high precision can be obtained. Therefore, when the optical component is mounted in the component recess, the optical coupling between the optical component and the optical element is performed well. In addition, the optical element can be manufactured at low cost.

以下にこの発明の実施例を説明するが、まず凸部をもつ光素子チップを用いる実施例につき述べる。
実施例1
実施例1は光素子としてフォトニック結晶により構成された波長フィルタを光素子とする例である。図2に示すようにプラットフォーム11の一面、つまり実装面11aに形成された素子取付け部12aに、光素子チップ21が実装面11aに対し位置決めされてプラットフォーム11に取付けられる。光素子チップ21のプラットフォーム11への固定は例えば接着により行われ、この例ではプラットフォーム11の実装面11aにV溝12が一端から他端まで形成され、そのV溝12の中間部が素子取付け部12aとされている。V溝12の素子取付け部12aの両側はそれぞれ部品用凹部12b及び12cとされ、この例では光部品として光ファイバ31及び32の各一端部が部品用凹部12b及び12cに挿入されて実装面11aに対し位置決めされてプラットフォーム11に取付けられる。光ファイバ31及び32のプラットフォーム11への固定は例えば接着により行われるが、この光ファイバ31,32の取付けはこの光素子アセンブリを利用するユーザが行ってもよい。
An embodiment of the present invention will be described below. First, an embodiment using an optical element chip having a convex portion will be described.
Example 1
The first embodiment is an example in which a wavelength filter composed of a photonic crystal is used as an optical element. As shown in FIG. 2, the optical element chip 21 is positioned on the one surface of the platform 11, that is, the element mounting portion 12a formed on the mounting surface 11a, and is mounted on the platform 11 with respect to the mounting surface 11a. The optical element chip 21 is fixed to the platform 11 by, for example, bonding. In this example, a V groove 12 is formed from one end to the other end on the mounting surface 11a of the platform 11, and an intermediate portion of the V groove 12 is an element mounting portion. 12a. On both sides of the element mounting portion 12a of the V groove 12, component recesses 12b and 12c are provided, respectively. In this example, one end of each of optical fibers 31 and 32 is inserted into the component recesses 12b and 12c as an optical component, and the mounting surface 11a is formed. And is attached to the platform 11. The fixing of the optical fibers 31 and 32 to the platform 11 is performed by, for example, bonding, but the mounting of the optical fibers 31 and 32 may be performed by a user using the optical element assembly.

光素子チップ21はこの例では図3に示すように、方形板状チップ本体22の一面に凸部23が一体に形成され、凸部23の突出端面に光素子24が形成されている。この例では光素子24としてフォトニック結晶により波長フィルタを構成した場合である。つまり高屈折率材質の層中に空孔25が2次元周期的に配列され、その空孔25の1列が形成されず代わりに大きさの異なる1つの空孔が形成されている部分があり、この部分が特定の波長の光を選択透過させる波長選択性光導波路26を構成している。またこの例では凸部23の側面は四角錐台形の外周形状をしており、つまり凸部23のチップ本体22側端と突出端は相似した方形であり、4つの側面は傾斜面とされている。   In this example, as shown in FIG. 3, the optical element chip 21 has a projection 23 integrally formed on one surface of a rectangular plate-shaped chip main body 22, and an optical element 24 formed on a protruding end face of the projection 23. In this example, a wavelength filter is formed of a photonic crystal as the optical element 24. That is, the holes 25 are two-dimensionally and periodically arranged in the layer of the high refractive index material, and there is a portion where one row of the holes 25 is not formed but one hole having a different size is formed instead. This portion constitutes a wavelength-selective optical waveguide 26 for selectively transmitting light of a specific wavelength. Further, in this example, the side surface of the convex portion 23 has a truncated quadrangular pyramid outer shape, that is, the end of the convex portion 23 on the chip body 22 side and the protruding end are similar squares, and the four side surfaces are inclined surfaces. I have.

図4及び図5に示すように、光素子チップ21の凸部23がプラットフォーム11の素子取付け部12aに挿入嵌め合わされて、光素子24の実装面11aに対する位置決めがなされて光素子チップ21がプラットフォーム11に取付けられる。なお、これらの図4及び図5において、プラットフォーム11のV溝12より下の厚さを縮小して示してある。以下の対応する図も同様である。
素子取付け部12aのV溝の両壁面12a及び12aがなす角度と、凸部23の対向する一対の側面23a及び23bがなす角度とが等しく、従って素子取付け部12aに挿入された凸部23は壁面12a及び12aの間隔が側面23a及び23bの光素子24側の端縁の間隔と一致した状態で壁面12a及び12aと側面23a及び23bとが図5に示すように互いに面接触して凸部23が素子取付け部12aに嵌め合わされた状態になる。この嵌め合わされた状態における光素子24の実装面11aよりの深さD1、つまり実装面11aと垂直な方向における光素子24の実装面11aに対する位置が決定される。また光素子24の側面23a及び23b間の中心線が、素子取付け部12aの壁面12aと12aとの真中に位置し実装面11aと平行な面内でのV溝12の延長方向と直角方向における光素子24の位置が決定される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the projection 23 of the optical element chip 21 is inserted and fitted into the element mounting portion 12a of the platform 11, and the optical element 24 is positioned with respect to the mounting surface 11a. 11 is attached. 4 and 5, the thickness of the platform 11 below the V-shaped groove 12 is reduced. The same applies to the following corresponding figures.
And both walls 12a 1 and 12a angle 2 forms a V groove of the element mounting portion 12a, equal to the angle formed by the pair of side surfaces 23a and 23b of opposed protrusions 23, thus protruding portion inserted into the element attaching portion 12a 23 to each other as shown in the wall 12a 1 and 12a 2 and the side surfaces 23a and 23b Togazu 5 in a state in which intervals of the wall 12a 1 and 12a 2 matches the spacing of the edges of the optical device 24 side surface 23a and 23b The convex portions 23 are brought into surface contact with each other and fitted to the element mounting portion 12a. The depth D1 of the optical element 24 in the fitted state from the mounting surface 11a, that is, the position of the optical element 24 with respect to the mounting surface 11a in a direction perpendicular to the mounting surface 11a is determined. The center line between the side surfaces 23a and 23b of the optical element 24, extending perpendicular to the direction of the V-groove 12 in a plane parallel to the position and the mounting surface 11a in the middle of the wall surface 12a 1 and 12a 2 of the element mounting portion 12a The position of the optical element 24 in the direction is determined.

更に光素子24は実装面11aと平行となる。つまり凸部23を素子取付け部12aに嵌め合わせることにより光素子24の実装面11aに対する位置決めが自動的に行われる。
光ファイバ31及び32は部品用凹部12b及び12cに挿入されると、光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aは部品用凹部12b及び12cの各V溝の両壁面間の真中に位置し、かつ実装面11aからの深さ(距離)D2も決まる。つまり光ファイバ31及び32を部品用凹部12b及び12cにそれぞれ挿入取付けると、光ファイバ31及び32は実装面11aに対する位置決めが自動的に行われる。
Further, the optical element 24 is parallel to the mounting surface 11a. That is, the positioning of the optical element 24 with respect to the mounting surface 11a is automatically performed by fitting the convex portion 23 to the element mounting portion 12a.
When the optical fibers 31 and 32 are inserted into the component recesses 12b and 12c, the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 are located in the middle between both wall surfaces of the V grooves of the component recesses 12b and 12c, Further, the depth (distance) D2 from the mounting surface 11a is also determined. That is, when the optical fibers 31 and 32 are inserted and attached to the component concave portions 12b and 12c, respectively, the optical fibers 31 and 32 are automatically positioned with respect to the mounting surface 11a.

つまり光ファイバ31及び32は市販のものを用い、その径は予め知られているから、光ファイバ31及び32を部品用凹部12b及び12cに取付けた時の、これらコア31a及び32aの実装面11aからの距離(深さ)D2における部品用凹部12b及び12cのV溝の両壁面間の間隔W1と、凸部23の側面23a及び23bの光素子24側端縁間の間隔W2とが一致するように、また側面23a及び23bの各傾斜をV溝12の壁面の傾斜と一致させられており、コア31aと光素子24とコア32aとが同一直線上に位置し、光素子24と光ファイバ31及び32との光結合が自動的に良好に行われる。   That is, since the optical fibers 31 and 32 are commercially available and their diameters are known in advance, the mounting surfaces 11a of the cores 31a and 32a when the optical fibers 31 and 32 are attached to the component recesses 12b and 12c. The distance W1 between the two wall surfaces of the V-grooves of the component concave portions 12b and 12c at a distance (depth) D2 from the device and the distance W2 between the side edges of the side surfaces 23a and 23b of the convex portion 23 on the optical element 24 side match. As described above, the inclinations of the side surfaces 23a and 23b are matched with the inclination of the wall surface of the V-groove 12, and the core 31a, the optical element 24, and the core 32a are located on the same straight line, and the optical element 24 and the optical fiber Optical coupling with 31 and 32 is automatically and successfully performed.

この実施例によれば光素子チップ21の凸部23をプラットフォーム11の素子取付け部12aに嵌め合わせにより取付けると、光素子24の実装面11aに対する垂直方向及び1つの平行方向における位置が決定され、かつ光素子24が実装面11aと平行となり、部品用凹部13b及び13cに光ファイバ31及び32に取付けると、光ファイバ31及び32は実装面11aに対する前記垂直方向及び1つの平行方向における各位置と同一となり、光ファイバ31及び32と光素子24とが精度よく光結合することになる。
この構成において光ファイバ31より伝搬された光はフォトニック結晶光素子24に入射され、この光素子24の構成により決る波長の光成分のみが光素子24を透過して光ファイバ32に入射伝搬される。
製造方法実施例
前述した実施例1の光素子アセンブリの製造方法の実施例を以下に説明する。
According to this embodiment, when the convex part 23 of the optical element chip 21 is fitted to the element mounting part 12a of the platform 11 by fitting, the positions of the optical element 24 in the vertical direction and one parallel direction with respect to the mounting surface 11a are determined, Also, when the optical element 24 is parallel to the mounting surface 11a and is attached to the optical fibers 31 and 32 in the component recesses 13b and 13c, the optical fibers 31 and 32 move to the respective positions in the vertical direction and one parallel direction with respect to the mounting surface 11a. As a result, the optical fibers 31 and 32 and the optical element 24 are optically coupled with high precision.
In this configuration, light propagated from the optical fiber 31 is incident on the photonic crystal optical element 24, and only a light component having a wavelength determined by the configuration of the optical element 24 is transmitted through the optical element 24 and is incident on the optical fiber 32 and propagated. You.
A description will be given of an embodiment of a manufacturing method of the production method in Example aforementioned optical element assembly of Example 1 below.

図6−1Aに示すように、例えば単結晶シリコンウエハ20の結晶面(100)上にレジスト層41を形成し、このレジスト層41に対し、紫外線又は電子線リソグラフィによりパターニングし、レジスト層41を現像する。この際、凸部23を形成するためのパターニングと、フォトニック結晶素子、この例では空孔25及び波長選択性光導波路26のためのパターニングを同時に行う。つまり図6−1Bに示すように、多数配列された方形レジスト41aが多数残され、これら方形レジスト41aには図3に示した多数の空孔25と大きさの異なる1つの空孔とが形成される。図6−1Bでは便宜上これら空孔を区別することなく単に点として示した。   As shown in FIG. 6-1A, for example, a resist layer 41 is formed on the crystal plane (100) of the single crystal silicon wafer 20, and the resist layer 41 is patterned by ultraviolet or electron beam lithography to form the resist layer 41. develop. At this time, patterning for forming the convex portions 23 and patterning for the photonic crystal element, in this example, the holes 25 and the wavelength-selective optical waveguide 26 are simultaneously performed. That is, as shown in FIG. 6-1B, a large number of arranged rectangular resists 41a are left, and in these rectangular resists 41a, a large number of holes 25 shown in FIG. 3 and one hole having a different size are formed. Is done. In FIG. 6-1B, these holes are simply shown as dots without distinction for convenience.

これら方形レジスト41aを含むウエハ20上に保護膜を形成し、この保護膜に対しフォトリソグラフィによりパターニングして各方形レジスト41a上に図6−1Cに示すように保護膜61を形成する。
次にKOH液により保護膜61及び方形レジスト41aをマスクとしてウエハ20をエッチングする。単結晶シリコンの結晶方位異方性により図6−1Dに示すように縦横格子溝62が形成されて溝62で囲まれた四角錐台形の凸部23が多数、縦横に配列形成される。保護膜61を除去した後、ウエハ20上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによりパターニングして、図6−2Eに示すように、縦横格子溝62を保護するレジスト部63を形成し、かつ凸部23の突出端面(頂面)上のフォトニック結晶のパターンが形成されている方形レジスト41aを露出させる。
A protective film is formed on the wafer 20 including these rectangular resists 41a, and the protective film is patterned by photolithography to form a protective film 61 on each rectangular resist 41a as shown in FIG. 6-1C.
Next, the wafer 20 is etched with a KOH solution using the protective film 61 and the square resist 41a as a mask. Due to the crystal orientation anisotropy of the single crystal silicon, vertical and horizontal lattice grooves 62 are formed as shown in FIG. 6-1D, and a large number of truncated quadrangular pyramid-shaped protrusions 23 surrounded by the grooves 62 are arranged vertically and horizontally. After removing the protective film 61, a resist is applied on the wafer 20 and patterned by photolithography to form a resist portion 63 for protecting the vertical and horizontal lattice grooves 62, as shown in FIG. The rectangular resist 41a on which the pattern of the photonic crystal is formed on the protruding end surface (top surface) of 23 is exposed.

誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチング法を用いて方形レジスト41aをマスクとして凸部23の頂面にフォトニック結晶光素子24を加工形成する。その後方形レジスト41aおよび保護レジスト部を除去し、図6−2Fに示すように、凸部23の頂面にフォトニック結晶光素子(波長選択性導波路素子)24が直接作り込まれた構造が完成する。保護膜61および保護レジスト部63をパターニングする際の露光マスクとウエハの相対的な位置合わせは、例えば、凸部23とフォトニック結晶光素子をパターニングした際にこれらと同時に位置決めされたマーカを用いて行う。   The photonic crystal optical element 24 is formed on the top surface of the projection 23 by dry etching such as inductively coupled plasma etching using the square resist 41a as a mask. Thereafter, the rectangular resist 41a and the protective resist portion are removed, and as shown in FIG. 6-2F, a structure in which the photonic crystal optical element (wavelength selective waveguide element) 24 is directly formed on the top surface of the convex part 23 is obtained. Complete. The relative alignment between the exposure mask and the wafer when patterning the protective film 61 and the protective resist portion 63 is performed, for example, by using a marker positioned at the same time when the convex portion 23 and the photonic crystal optical element are patterned. Do it.

フォトニック結晶の加工は上述したリソグラフィによるものに限らず、例えばフェムト秒レーザ加工等の方法を用いることもできる。この場合は例えば凸部23を作製するためのフォトリソグラフィ用のマスクで凸部23と同時に位置決めがされたマーカを形成し、その後、そのマーカ部分をエッチングによりウエハに貫通孔を形成し、その複数貫通孔を透過するフェムト秒レーザの光強度をモニタして、ウエハ20に対するレーザビームの位置を知り、位置決めレーザ加工をする。
各凸部23の頂面にフォトニック結晶光素子24が形成されたウエハ20をダイシングすることにして図5に示したような光素子チップ21の多数個とする。
The processing of the photonic crystal is not limited to the above-described lithography, and a method such as femtosecond laser processing can be used. In this case, for example, a marker positioned at the same time as the convex portion 23 is formed using a photolithography mask for manufacturing the convex portion 23, and then the marker portion is etched to form a through-hole in the wafer. By monitoring the light intensity of the femtosecond laser transmitted through the through hole, the position of the laser beam with respect to the wafer 20 is known, and positioning laser processing is performed.
The wafer 20 having the photonic crystal optical element 24 formed on the top surface of each projection 23 is diced to obtain a large number of optical element chips 21 as shown in FIG.

プラットフォーム11も例えば単結晶シリコンウエハ上にその結晶方位異方性エッチングを利用して多数のV溝12を平行に配列形成し、その後、ウエハをダイシングして、図2に示したプラットフォーム11を多数個作製する。
この製造方法に示すように、V溝12を形成する際のレジストマスクの幅で、光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aが位置する実装面11aよりの深さD2が精度よく決めることができる。またその深さD2におけるV溝12の両壁面の間隔W1が決り、凸部23の形成時の側面23a及び23bの形成を決定するレジストマスクの幅を、光素子24の凸部23の側面23a及び23b側の各端間の間隔W2と等しくしておき、この精度も高く決めることができる。V溝12の両壁面がなす角と側面23a及び23bがなす角度とは同一になる。
For example, a plurality of V-grooves 12 are formed in parallel on a single-crystal silicon wafer by utilizing its crystal orientation anisotropic etching, and then the wafer is diced to form a plurality of platforms 11 shown in FIG. Make pieces.
As shown in this manufacturing method, the depth D2 from the mounting surface 11a where the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 are located is determined with high precision by the width of the resist mask when the V groove 12 is formed. it can. Also, the distance W1 between the two wall surfaces of the V-groove 12 at the depth D2 is determined, and the width of the resist mask that determines the formation of the side surfaces 23a and 23b at the time of forming the convex portion 23 is set to the side surface 23a And the interval W2 between the respective ends on the side of the .23b and 23b, this accuracy can be determined to be high. The angle formed by both wall surfaces of the V-groove 12 and the angle formed by the side surfaces 23a and 23b are the same.

光素子24の素子取付け部12aに対する挿入位置、つまり実装面11aに対する位置を決める、側面23a及び23bの端縁間の間隔W2を決定する基準と、光素子24の光素子チップ21に対する形成時の位置、この例では特に光素子24の波長選択性光導波路26の光入出射面の位置を決める基準も図6−1及び図6−2を参照して述べたように、光素子チップ21の作製時のフォトリソグラフィに用いるマスクの同一基準点であるため、光素子チップ21をプラットフォーム11に取付けた時に、光素子24が高い精度でプラットフォーム11に対し位置決めされる。またプラットフォーム11における素子取付け部12aと、部品用凹部12b及び12cとの実装面11aに対する位置及び形状も、そのフォトリソグラフィを用いての形成時の同一のマスクが基準となるためこれらも高い精度のものになる。従って光素子24、この例では波長選択性光導波路26の入出射面と、光ファイバ31のコア31aと光ファイバ32のコア32aとを精度よく一直線上に位置し、光素子24と光ファイバのコア31a及び32aとが極めて良好に光結合する。   The criterion for determining the insertion position of the optical element 24 with respect to the element mounting portion 12a, that is, the position with respect to the mounting surface 11a, for determining the distance W2 between the edges of the side surfaces 23a and 23b, and for the formation of the optical element 24 with respect to the optical element chip 21 As described with reference to FIGS. 6-1 and 6-2, the position, in this example, particularly, the criterion for determining the position of the light input / output surface of the wavelength-selective optical waveguide 26 of the optical element 24 is also determined. Since the optical element chip 21 is attached to the platform 11 at the same reference point of the mask used for photolithography at the time of fabrication, the optical element 24 is positioned with high precision with respect to the platform 11. Also, the position and shape of the element mounting portion 12a and the component concave portions 12b and 12c with respect to the mounting surface 11a on the platform 11 are based on the same mask at the time of formation using the photolithography. Become something. Accordingly, the input / output surface of the optical element 24, in this example, the wavelength-selective optical waveguide 26, the core 31a of the optical fiber 31, and the core 32a of the optical fiber 32 are accurately aligned on a straight line. The cores 31a and 32a are very well optically coupled.

前記のように単結晶シリコンウエハの異方性ウエットエッチングを用いれば、原子層レベルで平坦かつ寸法精度の高い側面形状を得ることができる。従って、この実施例によれば光素子24の光入出射面と光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aとの光結合をさせるための位置合わせを1μm程度以下という高い精度で行うことができ、光入出射面の大きさ(厚さ)が1μm以下程度のスラブ型フォトニック結晶光導波路に対しても高い精度の位置合わせが可能となる。しかも光素子チップ21を一括した多量生産することができ、そのプラットフォーム11への取付けも嵌め合わせにより頗る簡単に行うことができる。   When anisotropic wet etching of a single crystal silicon wafer is used as described above, a side surface shape that is flat at the atomic layer level and has high dimensional accuracy can be obtained. Therefore, according to this embodiment, the alignment for optically coupling the light entrance / exit surface of the optical element 24 and each of the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 can be performed with high accuracy of about 1 μm or less. In addition, high-precision positioning can be performed even on a slab-type photonic crystal optical waveguide in which the size (thickness) of the light input / output surface is about 1 μm or less. In addition, the optical element chips 21 can be mass-produced in a lump, and can be mounted on the platform 11 very easily by fitting.

図3に示したように、光素子24として高屈折率材質層に空孔25が配列された2次元フォトニック結晶光素子を用いる場合は、低屈折率の空気と高屈折率の光素子24の間で光の入出射が行われるため、大きな反射損失が発生するおそれがある。よってフォトニック結晶光素子24の光入出射面に反射防止膜を形成しておくとよい。図3では凸部23の波長選択性光導波路26と垂直な側面に反射防止膜29a及び29bが形成されている。この反射防止膜29a及び29bは例えば図6−1及び図6−2を参照して説明した光素子チップ作製過程の途中で凸部23を形成後、ウエハ20が分割される前に各凸部23に同時に形成すればよい。
実施例2
この実施例2は素子取付け部12aのV溝幅を、部品用凹部12b及び12cより狭くし、凸部23の突出長を短くして、1枚のウエハ20(図6−1及び図6−2)から光素子チップ21の作製数を増加させることを可能としたものである。この実施例2のプラットフォーム11の例を図7に示す。それぞれV溝で構成された素子取付け部12aと、部品用凹部12b及び12cとの各中心線は実装面11aと垂直な方向から見て同一直線上に位置しているが、素子取付け部12aの溝幅W3は、部品用凹部12b及び12cの各溝幅W4より小さくされてある。これらV溝を単結晶シリコンの結晶方位異方性を利用したウエットエッチングにより構成する場合は、素子取付け部12aの両端が深さ方向に斜めに部品用凹部12b,12c側に出張るため、これが邪魔になりそれだけ光ファイバ31及び32を光素子24に近づけられない。この例では素子取付け部12aと部品用凹部12b及び12cとの各境界位置で各V溝と直角にカッタにより細溝13a及び13bを形成し、素子取付け部12aの部品用凹部12b及び12cの各面を実装面11aに対して垂直にしてある。
As shown in FIG. 3, when a two-dimensional photonic crystal optical element having holes 25 arranged in a high refractive index material layer is used as the optical element 24, air having a low refractive index and optical element 24 having a high refractive index are used. Since light enters and exits during the period, a large reflection loss may occur. Therefore, it is preferable to form an anti-reflection film on the light entrance / exit surface of the photonic crystal optical element 24. In FIG. 3, antireflection films 29a and 29b are formed on the side surfaces of the projection 23 perpendicular to the wavelength-selective optical waveguide 26. The anti-reflection films 29a and 29b are formed, for example, after the projections 23 are formed during the optical device chip manufacturing process described with reference to FIGS. 6-1 and 6-2, and before the wafer 20 is divided. 23 may be formed simultaneously.
Example 2
In the second embodiment, the width of the V-groove of the element mounting portion 12a is made narrower than the concave portions 12b and 12c for components, and the protruding length of the convex portion 23 is shortened. This makes it possible to increase the number of manufactured optical element chips 21 from 2). FIG. 7 shows an example of the platform 11 according to the second embodiment. The respective center lines of the element mounting portion 12a and the component concave portions 12b and 12c, each of which is formed by a V groove, are located on the same straight line when viewed from a direction perpendicular to the mounting surface 11a. The groove width W3 is smaller than each groove width W4 of the component concave portions 12b and 12c. When these V-grooves are formed by wet etching utilizing the crystal orientation anisotropy of single-crystal silicon, both ends of the element mounting portion 12a travel obliquely in the depth direction to the component concave portions 12b and 12c. The optical fibers 31 and 32 cannot be brought closer to the optical element 24 because they are in the way. In this example, narrow grooves 13a and 13b are formed by a cutter at right angles to the respective V-grooves at respective boundary positions between the element mounting portion 12a and the component concave portions 12b and 12c, and each of the component concave portions 12b and 12c of the element mounting portion 12a is formed. The surface is perpendicular to the mounting surface 11a.

図4及び図5とにそれぞれ対応するこの実施例2の断面図を図8及び図9に示す。図9からわかるように、光素子24から実装面11aまで距離D1と、光ファイバのコア31a及び32aから実装面11aまでの距離D2とは等しいが、凸部23の素子取付け部12aへ挿入の深さが位置決めされる側面23a及び23bの端縁の間隔W2は素子取付け部12aの狭いV溝により決められ、凸部23の挿入深さD1は実施例1と同一であるが、間隔W2は実施例1の場合より狭くなる。なお実施例1ではW2はコア31a,32aの位置におけるV溝の壁面間隔W1と等しい。従って凸部23の突出端面の大きさを、実施例1より小さくすることができる。
実施例3
実施例3は光部品として微小レンズを用いた例である。実施例1における図4の断面と対応する、実施例3の断面を図10に示し、そのプラットフォーム11の例を図11に示す。プラットフォーム11の実装面11aに方形の部品用凹部14が形成され、また部品用凹部14とその一辺においてこれと直角に連通したV溝15が形成され、そのV溝15の一部15aが素子取付け部15aとされている。この例ではV溝15は、その延長線上において素子取付け部15aと反対側においてもV溝15bとして延長形成され、つまりV溝15の両端面はプラットフォーム11の外側に開口されている。これら部品用凹部14及びV溝15は例えば単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより同時に形成することができる。
FIGS. 8 and 9 are cross-sectional views of the second embodiment corresponding to FIGS. 4 and 5, respectively. As can be seen from FIG. 9, the distance D1 from the optical element 24 to the mounting surface 11a is equal to the distance D2 from the cores 31a and 32a of the optical fibers to the mounting surface 11a. The distance W2 between the edges of the side surfaces 23a and 23b at which the depth is positioned is determined by the narrow V-groove of the element mounting portion 12a, and the insertion depth D1 of the convex portion 23 is the same as that of the first embodiment, but the distance W2 is It becomes narrower than in the case of the first embodiment. In the first embodiment, W2 is equal to the wall interval W1 of the V-groove at the positions of the cores 31a and 32a. Therefore, the size of the protruding end surface of the convex portion 23 can be made smaller than in the first embodiment.
Example 3
Embodiment 3 is an example in which a minute lens is used as an optical component. A cross section of the third embodiment corresponding to the cross section of FIG. 4 in the first embodiment is shown in FIG. 10, and an example of the platform 11 is shown in FIG. A rectangular component concave portion 14 is formed on the mounting surface 11a of the platform 11, and a component concave portion 14 and a V-groove 15 communicating with the component concave portion 14 at one side thereof at right angles thereto are formed. The portion 15a is provided. In this example, the V-groove 15 is formed so as to extend as a V-groove 15 b on the side opposite to the element mounting portion 15 a on the extension line, that is, both end surfaces of the V-groove 15 are opened outside the platform 11. These component recesses 14 and V-grooves 15 can be formed simultaneously by, for example, wet etching of crystal orientation anisotropic single crystal silicon.

図10に示すように、微小球状レンズ33が部品用凹部14内に配され、部品用凹部14により位置決めされて、球状レンズ33の光軸34の実装面11aに対する位置が決まる。つまり部品用凹部14の、この例では4つの壁面14a〜14dと球状レンズ33がそれぞれ接触して、それより挿入されない状態になり、光軸34の実装面11aまでの距離D3、つまり実装面11aと垂直な方向における位置が決まると共に実装面11aと垂直かつ、壁面14aと14cとの中心線を含む面内に光軸34が位置決めされる。つまり球状レンズ33は部品用凹部14により実装面11aに対する位置決めが自動的に行われる。球状レンズ33のプラットフォーム11への固定は例えば接着により行う。   As shown in FIG. 10, the minute spherical lens 33 is disposed in the component concave portion 14, and is positioned by the component concave portion 14, and the position of the optical axis 34 of the spherical lens 33 with respect to the mounting surface 11a is determined. That is, in this example, four wall surfaces 14a to 14d of the component concave portion 14 and the spherical lens 33 are in contact with each other and are not inserted therefrom, and the distance D3 of the optical axis 34 to the mounting surface 11a, that is, the mounting surface 11a The optical axis 34 is positioned within a plane perpendicular to the mounting surface 11a and including the center line of the wall surfaces 14a and 14c. That is, the positioning of the spherical lens 33 with respect to the mounting surface 11a is automatically performed by the component concave portion 14. The spherical lens 33 is fixed to the platform 11 by, for example, adhesion.

光素子チップ21は例えば実施例1と同様の構成とされている。従って光素子チップ21の凸部23をV溝の素子取付け部15aに挿入して取付けると、その一対の対向側面(実施例1中の側面23a及び23bと対する側面)が、V溝15の両壁面と面接触し、前記一対の対向側面の光素子24側の端縁間の間隔(実施例中の間隔W2と対応)により挿入深さD1が決まり、実施例1と同様に光素子24の実装面11aに対する位置決めが行われる。従って実施例1と同様な手法により光素子24の深さD1と光軸34の深さD3とが等しくなるようにし、実装面11aと垂直な面で、凹部14の壁面14a及び14c間の中心軸を含む面と、V溝15の両壁面間の2等分線を含む面とが一致するようにする。これはプラットフォーム11に対しては例えば単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより部品用凹部14とV溝15を形成することにより容易に達成できる。   The optical element chip 21 has, for example, the same configuration as in the first embodiment. Therefore, when the convex portion 23 of the optical element chip 21 is inserted into and attached to the device mounting portion 15a of the V groove, the pair of opposed side surfaces (the side surfaces corresponding to the side surfaces 23a and 23b in the first embodiment) are both The insertion depth D1 is determined by the space between the pair of opposing side surfaces on the optical element 24 side (corresponding to the distance W2 in the embodiment), and the insertion depth D1 is determined in the same manner as in the first embodiment. Positioning with respect to the mounting surface 11a is performed. Therefore, the depth D1 of the optical element 24 is made equal to the depth D3 of the optical axis 34 by the same method as in the first embodiment, and the center between the wall surfaces 14a and 14c of the concave portion 14 is perpendicular to the mounting surface 11a. The plane including the axis and the plane including the bisector between both wall surfaces of the V-groove 15 are made to coincide with each other. This can be easily achieved for the platform 11 by forming the component concave portion 14 and the V-groove 15 by, for example, wet-etching the crystal orientation of single-crystal silicon.

また球状レンズ33の焦点が、光素子24の球状レンズ33側の光入出射面と一致するようにすることが好ましい。部品用凹部14の球状レンズ33と光素子24の配列方向に並んでいる壁面14bと14dとの間を2等分する面から、球状レンズ33の焦点距離D4だけ離れた位置に光素子24の光入出射面が位置するように、例えば実装面11a上の光素子取付け部15aの近辺に例えばチップ本体22の凸部23側の面が実装面11aに対向するように前記2等分する面を基準に図11に示すように少なくとも2個所にマーカ16a及び16bを、この例ではV溝15を挟んで等距離に形成する。このマーカ16a及び16bは、例えば部品用凹部14及びV溝15をフォトリソグラフィ技術を利用して形成する際に、同様にフォトリソグラフィ技術を利用して金属膜により形成すればよい。このマーカ16a及び16bを基準に光素子チップ21を取付け部15aに取付けるには、例えばフリップチップボンディング技術で行われていると同様に顕微鏡により、マーカ16a及び16bと、チップ本体22の凸部23側の面の両角部とを位置合わせして凸部23を素子取付け部15aに挿入すればよい。光素子チップ21とプラットフォーム11との固定は例えば接着により行う。   It is preferable that the focal point of the spherical lens 33 coincides with the light input / output surface of the optical element 24 on the spherical lens 33 side. The optical element 24 is located at a position separated by the focal length D4 of the spherical lens 33 from a plane that bisects the wall surface 14b and 14d of the component concave portion 14 between the spherical lens 33 and the optical element 24 in the arrangement direction. The surface bisecting the light so that the light incident / exit surface is located, for example, near the optical element mounting portion 15a on the mounting surface 11a such that the surface of the chip body 22 on the side of the convex portion 23 faces the mounting surface 11a. As shown in FIG. 11, the markers 16a and 16b are formed at the same distance from each other with the V groove 15 interposed therebetween in at least two places as shown in FIG. The markers 16a and 16b may be formed of a metal film by using the photolithography technique when the component recess 14 and the V-groove 15 are formed by using the photolithography technique. In order to attach the optical element chip 21 to the attachment portion 15a based on the markers 16a and 16b, the markers 16a and 16b and the projections 23 The protrusion 23 may be inserted into the element mounting portion 15a by aligning the two corners of the side surface. The optical element chip 21 and the platform 11 are fixed by, for example, bonding.

この光素子アセンブリは球状レンズ33の光軸34が光素子24と平行一致し、かつ球状レンズ33の焦点が光素子24のレンズ側の光入出射面に位置する。つまり球状レンズ33と光素子24との光結合が良好に行われる。球状レンズ33に光素子24と反対側から入射された光は球状レンズ33で集束されて、光素子24に入射され、この例ではその入射光の特定の波長成分のみが波長フィルタとして作用する光素子24を透過する。この実施例3においても実施例1と同様の作用効果が得られることは容易に理解されよう。
実施例4
実施例4は光素子24として、フォトニック結晶により光導波路を構成した素子を用いる例である。その例の要部の平面図を図12に示す。図12において光素子チップ21はその光素子24側を紙面側として伏せた状態を2点鎖線で示した。プラットフォーム11の実装面11aに大きさ形状が同一のV溝12及び17が直交して形成され、その交差部が素子取付け部18とされ、V溝12及び17の各素子取付け部18により分断された一方がそれぞれ部品用凹部12b及び17aとされる。つまり部品用凹部12b及び17aが直角に形成され、その角が素子取付け部18とされる。
In this optical element assembly, the optical axis 34 of the spherical lens 33 coincides with the optical element 24 in parallel, and the focal point of the spherical lens 33 is located on the light entrance / exit surface on the lens side of the optical element 24. That is, the optical coupling between the spherical lens 33 and the optical element 24 is favorably performed. Light incident on the spherical lens 33 from the side opposite to the optical element 24 is focused by the spherical lens 33 and incident on the optical element 24. In this example, light in which only a specific wavelength component of the incident light acts as a wavelength filter. It passes through the element 24. It can be easily understood that the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained in the third embodiment.
Example 4
The fourth embodiment is an example in which an element in which an optical waveguide is formed of a photonic crystal is used as the optical element 24. FIG. 12 is a plan view of a main part of the example. In FIG. 12, a state where the optical element chip 21 is turned down with its optical element 24 side as the paper surface side is indicated by a two-dot chain line. V-grooves 12 and 17 having the same size and shape are formed orthogonally on the mounting surface 11 a of the platform 11, and the intersection is an element mounting part 18, which is divided by the element mounting parts 18 of the V-grooves 12 and 17. One of them is the component recess 12b or 17a. That is, the component concave portions 12b and 17a are formed at right angles, and the corners are used as the element mounting portions 18.

光素子チップ21は実施例1のそれとほぼ同様であるが、光素子24としてフォトニック結晶により構成され、直角に曲げられた光導波路27が形成されている点が異なる。光導波路27は例えば高屈折率材質層に2次元周期的な空孔が配列されるが、直角に空孔が形成されていない部分があり、その空孔が形成されていない部分が光導波路27となる。
光素子24、特に光導波路27を含めた実装面11aに対する位置決めは実施例1の場合と同様である。つまり光素子チップ21の凸部23の一対の対向側面と、素子取付け部18の部品用凹部12bの延長されたV溝の両壁面との嵌め合わせにより、実装面11aよりの深さ方向(垂直方向)及びV溝12の延長方向と直角で実装面11aと平行方向における各位置が決まり、また光素子チップ21の凸部23の他の一対の対向側面と、素子取付け部18の部品用凹部17aの延長されたV溝の両壁面との嵌め合わせにより、実装面11aよりの深さ及びV溝17の延長方向と直角で実装面11aと平行方向における各位置が決まる。この場合、これら実装面11aからの両深さ位置は同一値とされる。つまり凸部23の突出端面は正方形とされている。
The optical element chip 21 is almost the same as that of the first embodiment, except that the optical element 24 is formed of a photonic crystal and an optical waveguide 27 bent at a right angle is formed. The optical waveguide 27 has, for example, two-dimensional periodic holes arranged in a high refractive index material layer. However, there is a portion where no holes are formed at a right angle, and the portion where the holes are not formed is the optical waveguide 27. It becomes.
The positioning with respect to the mounting surface 11a including the optical element 24, particularly the optical waveguide 27, is the same as that in the first embodiment. That is, the fitting of the pair of opposing side surfaces of the convex portion 23 of the optical element chip 21 with the two wall surfaces of the extended V-groove of the component concave portion 12b of the element mounting portion 18 causes the depth direction (vertical direction) from the mounting surface 11a. Direction), and each position in a direction parallel to the mounting surface 11 a at right angles to the extension direction of the V-groove 12, and another pair of opposing side surfaces of the convex portion 23 of the optical element chip 21 and the component concave portion of the element mounting portion 18. The fitting of the extended V-groove 17a with both wall surfaces determines the depth from the mounting surface 11a and each position in a direction perpendicular to the extending direction of the V-groove 17 and in a direction parallel to the mounting surface 11a. In this case, the two depth positions from the mounting surface 11a have the same value. That is, the protruding end face of the convex portion 23 is square.

部品用凹部12bに光ファイバ31の一端部が、実施例1と同様に位置決めされて取付けられ、部品用凹部17aに光ファイバ32の一端部が同様に位置決めされて取付けられる。従って、コア31aを含む実装面11aと垂直な断面は図4中から光ファイバ32を除いた状態とほぼ一致し、またコア32aを含む実装面11aと垂直な断面に図4中から光ファイバ31を除いた状態とほぼ一致し、光導波路17の曲り角でコア31a及び実装面11aとそれぞれ垂直な断面は図5とほぼ一致する。ただし図5中の波長選択性光導波路26の代りに光導波路27となる。   One end of the optical fiber 31 is positioned and attached to the component recess 12b in the same manner as in the first embodiment, and one end of the optical fiber 32 is similarly positioned and attached to the component recess 17a. Therefore, the cross section perpendicular to the mounting surface 11a including the core 31a substantially matches the state in which the optical fiber 32 is removed from FIG. 4, and the cross section perpendicular to the mounting surface 11a including the core 32a is illustrated in FIG. 5 and the cross sections perpendicular to the core 31a and the mounting surface 11a at the bending angle of the optical waveguide 17 substantially correspond to FIG. However, an optical waveguide 27 is used instead of the wavelength-selective optical waveguide 26 in FIG.

このように構成されているから、実施例1で説明したと同様に、光素子24の光導波路27と光ファイバ31のコア31aとが精度よく一直線上に位置し、また光素子24の光導波路27と光ファイバ32のコア32aとが精度よく一直線上に位置し、光ファイバ31のコア31aと光ファイバ32のコア32aとが光素子24の光導波路27を介して良好に光結合することになる。
実施例5
光素子24はフォトニック結晶を利用したものに限らないが、その例として面発光レーザ(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)を用いる場合の例を実施例5に示す。面発光レーザは例えば日本国雑誌レーザ研究第29巻第12号(2001年12月)PP.773〜778に示されている。面発光レーザの光出射面の大きさとして3μm径程度のものもあり、このレーザと光部品との位置合わせも可成り高精度に行うことが望まれる。
With this configuration, the optical waveguide 27 of the optical element 24 and the core 31a of the optical fiber 31 are accurately aligned on a straight line, as described in the first embodiment. 27 and the core 32a of the optical fiber 32 are accurately aligned on a straight line, and the core 31a of the optical fiber 31 and the core 32a of the optical fiber 32 are optically coupled well through the optical waveguide 27 of the optical element 24. Become.
Example 5
The optical element 24 is not limited to the one using a photonic crystal, but an example in which a vertical-cavity surface-emitting laser (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) is used is shown in a fifth embodiment. A surface emitting laser is disclosed in, for example, Japanese Journal of Laser Science Vol. 29, No. 12, December 2001, pp. 773-778. Some light emitting surfaces of surface-emitting lasers have a diameter of about 3 μm, and it is desired that the positioning of the laser and the optical component be performed with considerably high accuracy.

図13及び図14はこの実施例5を示し、図13は、図14の13−13線切断をプラットフォーム11のみに対し行い、その他は切断しない断面を示し、図14に図13の左側面を示す。プラットフォーム11の実装面11aにはV溝12が図2に示したと同様に形成され、そのV溝12の一部は素子取付け部12aとされ、V溝12の素子取付け部12aより一方側、図13で左側は部品用凹部12bとされる。光素子チップ21の外形形状は実施例1とほぼ同様であるが、その凸部23の突出端面に光素子24として面発光レーザ28が形成されている点が異なる。この光素子チップ21は、例えば単結晶GaAsウエハに、フォトリソグラフィ技術その後の結晶方位異方性ウエットエッチングにより、図6−1及び図6−2を参照して説明したと同様な方法により多数の凸部23を縦横に配列形成し、その後、各凸部23の突出端面上に面発光レーザ28としてフォトリソグラフィによるパターニング、結晶成長による薄膜形成及びエッチングを利用して化合物半導体レーザを形成し、次にウエハを各面発光レーザ28ごとに分割して光素子チップ21を得る。   13 and 14 show the fifth embodiment. FIG. 13 shows a cross section taken along line 13-13 of FIG. 14 for only the platform 11 and the other sections are not cut. FIG. 14 is a left side view of FIG. Show. A V-groove 12 is formed on the mounting surface 11a of the platform 11 in the same manner as shown in FIG. 2, and a part of the V-groove 12 is used as an element mounting portion 12a. In FIG. 13, the left side is a component recess 12b. The outer shape of the optical element chip 21 is substantially the same as that of the first embodiment, except that a surface emitting laser 28 is formed as an optical element 24 on the protruding end face of the convex portion 23. The optical element chip 21 is formed on a single-crystal GaAs wafer, for example, by photolithography and subsequent crystal orientation anisotropic wet etching by a method similar to that described with reference to FIGS. 6-1 and 6-2. The projections 23 are formed vertically and horizontally, and then a compound semiconductor laser is formed on the projecting end face of each projection 23 as a surface emitting laser 28 using patterning by photolithography, thin film formation by crystal growth, and etching. The optical element chips 21 are obtained by dividing the wafer for each surface emitting laser 28.

この光素子チップ21はその凸部23が素子取付け部12aにそのV溝と嵌め合わせにより位置決めされて取付けられる。つまり実施例1と同様に凸部23の側面23a及び23bのレーザ28側の端縁間の間隔W1により決まる深さにレーザ28が実装面11aに対して自動的に位置決めされる。また図13及び図14中には示していないが、例えば図11を参照して説明したように光素子チップ21はV溝12の長さ方向における実装面11a上の位置がマーカ16a,16b(図11参照)に合わせて予め決めた位置に取付けられる。   The optical element chip 21 is mounted with its convex portion 23 positioned in the element mounting portion 12a by fitting with the V-groove. That is, similarly to the first embodiment, the laser 28 is automatically positioned with respect to the mounting surface 11a at a depth determined by the interval W1 between the side edges 23a and 23b of the protrusion 23 on the laser 28 side. Although not shown in FIGS. 13 and 14, for example, as described with reference to FIG. 11, the position of the optical element chip 21 on the mounting surface 11 a in the length direction of the V-groove 12 is determined by the markers 16 a and 16 b ( (See FIG. 11).

光ファイバ31の一端部が、部品用凹部12bにそのV溝により位置決めされて実施例1と同様に取付けられる。光素子24の部品用凹部12bと反対側においてV溝12にミラー35が位置決めされてプラットフォーム11に取付けられる。ミラー35は例えば十分な直径精度をもつ金属、セラミックス、ガラスなどの円柱の一端が斜めに切断され、その切断面に金属膜が形成されてミラー面35aとされる。そのミラー面35aは光素子24としての面発光レーザ28の光放射面及び光ファイバ31のコア31aと対向している。これらの位置関係は、面発光レーザ28から放射した光はミラー面35aに入射し、ミラー面35aで反射されてコア31aに入射するようにされる。   One end of the optical fiber 31 is positioned in the component concave portion 12b by the V-groove and attached in the same manner as in the first embodiment. The mirror 35 is positioned in the V-groove 12 on the side opposite to the component concave portion 12b of the optical element 24 and attached to the platform 11. The mirror 35 is formed by cutting one end of a cylinder made of, for example, metal, ceramics, glass, or the like having sufficient diameter accuracy diagonally, and forming a metal film on the cut surface to form a mirror surface 35a. The mirror surface 35 a faces the light emitting surface of the surface emitting laser 28 as the optical element 24 and the core 31 a of the optical fiber 31. The positional relationship is such that light emitted from the surface emitting laser 28 enters the mirror surface 35a, is reflected by the mirror surface 35a, and enters the core 31a.

つまりミラー35はその円柱形状によりV溝12により実装面11aからの深さが位置決めされるが、その際、光ファイバ31のコア31aの深さD2の位置にミラー面35aのいずれかの部分が位置すればよく、そのようにミラー35の太さを選定する。またミラー面35aが面発光レーザ28と対応するように視覚的にミラー35を位置させ、面発光レーザ28を発光させ、光ファイバ31からの出射光の強度をモニタして、その強度が最大になるようにミラー35をその軸心まわりに回転し、また光ファイバ31との距離を微調節して、ミラー35をプラットフォーム11に例えば接着固定する。このミラー35の位置調節は比較的簡単に行うことができる。   That is, the depth of the mirror 35 from the mounting surface 11a is determined by the V-shaped groove 12 due to its cylindrical shape. At this time, any part of the mirror surface 35a is positioned at the depth D2 of the core 31a of the optical fiber 31. The thickness of the mirror 35 is selected in such a manner. Further, the mirror 35 is visually positioned so that the mirror surface 35a corresponds to the surface emitting laser 28, the surface emitting laser 28 emits light, and the intensity of the light emitted from the optical fiber 31 is monitored. The mirror 35 is rotated about its axis so that the distance between the mirror 35 and the optical fiber 31 is finely adjusted. The position adjustment of the mirror 35 can be performed relatively easily.

つまりこの実施例では面発光レーザ28は凸部23の突出端面に形成され、この突出端面及び凸部23はエッチングの際のマスクにより決められて、つまり同一基準点に基づき形成され、凸部23に対し面発光レーザ28は凸部23の突出端面の中心に高い精度で位置されている。凸部23の側面23a及び23bとV溝12の面壁面とにより面発光レーザ28は位置決めされるため、面発光レーザ28はV溝12を2等分し、実装面11aと垂直な面に精度よく位置する。またこの垂直な面内に光ファイバ31のコア31aも精度よく位置する。よって面発光レーザ28と光ファイバ31とは良好に光結合することになる。   That is, in this embodiment, the surface emitting laser 28 is formed on the protruding end surface of the convex portion 23, and the protruding end surface and the convex portion 23 are determined by a mask at the time of etching, that is, formed based on the same reference point. On the other hand, the surface emitting laser 28 is positioned with high accuracy at the center of the protruding end face of the projection 23. Since the surface emitting laser 28 is positioned by the side surfaces 23a and 23b of the convex portion 23 and the surface wall surface of the V groove 12, the surface emitting laser 28 divides the V groove 12 into two equal parts, and has a precision in a plane perpendicular to the mounting surface 11a. Well located. Also, the core 31a of the optical fiber 31 is accurately located in this vertical plane. Therefore, the surface emitting laser 28 and the optical fiber 31 are optically coupled well.

実施例1〜4において光ファイバに代えて、実施例5と同様に微小レンズと光素子24とを光結合させる構成としてもよい。
実施例6
この実施例6は光素子チップとしてそのチップ本体の一面に凹部が形成され、その凹部の底面に光素子が形成されたものが用いられる。つまりこの発明において、光素子チップはチップ本体の一面に凸部又は凹部が形成され、その凸部の突出面又は凹部の底面に光素子が形成されているものである。以下に凹部の底面に光素子が形成された光素子チップを用いる実施例を説明する。
Instead of the optical fiber in the first to fourth embodiments, a configuration in which the microlens and the optical element 24 are optically coupled to each other may be employed as in the fifth embodiment.
Example 6
In the sixth embodiment, an optical element chip having a concave portion formed on one surface of the chip body and an optical element formed on the bottom surface of the concave portion is used. That is, in the present invention, the optical element chip has a projection or a depression formed on one surface of the chip body, and an optical element is formed on the projection surface of the projection or the bottom of the depression. An embodiment using an optical element chip having an optical element formed on the bottom surface of a concave portion will be described below.

図15及び図16にこの実施例6の図4及び図5とそれぞれ対応する断面を示す。プラットフォーム11の実装面11aに凸状素子取付け部41が形成され、その素子取付け部41に光素子チップ21が嵌め合わせにより取付けられる。つまり光素子チップ21のチップ本体22の一面に凹部51が形成され、凹部51の底面に光素子24が形成されている。凹部51と素子取付け部41とが嵌め合わされてプラットフォーム11に取付けられ、光素子24が前記嵌め合わせにより、実装面11aに対し自動的に位置決めされる。光素子チップ21はこの光素子アセンブリで用いる光に対して透過性材料により構成されている。   15 and 16 show cross sections corresponding to FIGS. 4 and 5 of the sixth embodiment, respectively. A convex element mounting part 41 is formed on the mounting surface 11a of the platform 11, and the optical element chip 21 is mounted on the element mounting part 41 by fitting. That is, the concave portion 51 is formed on one surface of the chip body 22 of the optical element chip 21, and the optical element 24 is formed on the bottom surface of the concave portion 51. The concave portion 51 and the element mounting portion 41 are fitted and mounted on the platform 11, and the optical element 24 is automatically positioned with respect to the mounting surface 11a by the fitting. The optical element chip 21 is made of a material that transmits light used in the optical element assembly.

実装面11aの素子取付け部41の両側に部品用凹部42及び43が互いに反対方向に延長形成され、部品用凹部42及び43内に光部品としての光ファイバ31及び32の各端部が配置されて取付けられ、部品用凹部42,43により光ファイバ31,32の各コア31a,32aが実装面11aに対して自動的に位置決めされる。
図17にこの実施例6に用いられる光素子チップ21の例を示す。チップ本体22の一面に内壁面の形状が、四角錐台形を逆さにした状態の凹部51が形成され、その底面に光素子24として、例えば図3に示したように高屈折率材質層に空孔25が2次元に周期的に配列形成され、かつそれに波長選択性光導波路26が形成されたフォトニック結晶光素子が形成されている。この光素子チップ21は図6−1及び図6−2を参照して説明した場合と同様の方法で多数個を一括作製することができる。ただこの場合、例えば図19に示すように、単結晶シリコンウエハ20に、方形開口をもつマスクを利用してその結晶方位異方性エッチングにより多数の凹部51を多数形成し、その各凹部51の底面に光素子24としてのフォトニック結晶光素子を形成する。各凹部51のウエハ20と垂直な断面は逆台形状となり、つまり図17中の凹部51が形成される。ウエハ20を各光素子24ごとに分割して、光素子チップ21を得る。
Component recesses 42 and 43 are formed on both sides of the element mounting portion 41 of the mounting surface 11a so as to extend in opposite directions, and respective ends of the optical fibers 31 and 32 as optical components are arranged in the component recesses 42 and 43. The cores 31a, 32a of the optical fibers 31, 32 are automatically positioned with respect to the mounting surface 11a by the component concave portions 42, 43.
FIG. 17 shows an example of the optical element chip 21 used in the sixth embodiment. On one surface of the chip body 22, a concave portion 51 is formed in which the shape of the inner wall surface is inverted from a truncated quadrangular pyramid, and on the bottom surface thereof, as an optical element 24, for example, an empty space is formed in a high refractive index material layer as shown in FIG. A photonic crystal optical device is formed in which holes 25 are periodically arranged two-dimensionally and a wavelength-selective optical waveguide 26 is formed therein. A large number of the optical element chips 21 can be manufactured collectively by the same method as that described with reference to FIGS. 6-1 and 6-2. However, in this case, as shown in FIG. 19, for example, a large number of concave portions 51 are formed on the single crystal silicon wafer 20 by using a mask having a rectangular opening by crystal orientation anisotropic etching. A photonic crystal optical device as the optical device 24 is formed on the bottom surface. The cross section of each recess 51 perpendicular to the wafer 20 has an inverted trapezoidal shape, that is, the recess 51 in FIG. 17 is formed. The wafer 20 is divided for each optical element 24 to obtain an optical element chip 21.

図18にプラットフォーム11の例を示す。実装面11aの中央部に断面が逆台形の方形枠溝44が形成されて、方形枠溝44に囲まれた四角錐台形状の凸部、つまり素子取付け部41が形成される。素子取付け部41を2等分する線上において、素子取付け部41の両側に、方形枠溝44と連通したV溝が部品用凹部42及び43として形成される。例えばプラットフォーム11は単結晶シリコンで構成され、単結晶シリコンの結晶方位異方性ウエットエッチングにより、素子取付け部41及び部品用凹部42及び43を容易に形成することができる。   FIG. 18 shows an example of the platform 11. A rectangular frame groove 44 having an inverted trapezoidal cross section is formed at the center of the mounting surface 11a, and a truncated quadrangular pyramid-shaped projection surrounded by the rectangular frame groove 44, that is, an element mounting portion 41 is formed. On the line that bisects the element mounting portion 41, V-grooves communicating with the rectangular frame grooves 44 are formed as component concave portions 42 and 43 on both sides of the element mounting portion 41. For example, the platform 11 is made of single crystal silicon, and the element mounting portion 41 and the concave portions 42 and 43 for components can be easily formed by anisotropic wet etching of single crystal silicon.

図16に示すように、素子取付け部41の一対の対向側面41a及び41bの突出端縁間の間隔W6に、光素子チップ21の凹部51の一対の対向壁面51a及び51bの間隔がなる所で側面41a及び41bと壁面51a及び51bとが互いに面接触して、素子取付け部41と凹部51とが互いに嵌め合わされた状態になる。この時の実装面11aに対する光素子24の高さ(距離)をH1とする。一方、光ファイバ31及び32は部品用凹部42及び43にそのV溝構造により位置決めされて取付けられる。その時の光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aの実装面11aに対する高さ(距離)をH2とする。凹部51の深さD3が、その壁面51a及び51bの間隔がW6となる深さD4との差がH1になり、H1とH2が等しくなるように、V溝42,43の深さ、あるいは凹部51の深さD3が設定されている。また素子取付け部41の側面41aと41bとの中心線上に部品用凹部42及び43の各V溝の中心線とが同一直線上に位置するようにされている。   As shown in FIG. 16, a space W6 between a pair of opposed side walls 41a and 51b of the concave portion 51 of the optical element chip 21 is equal to a space W6 between a pair of opposed side surfaces 41a and 41b of the element mounting portion 41. The side surfaces 41a and 41b and the wall surfaces 51a and 51b are in surface contact with each other, and the element mounting portion 41 and the concave portion 51 are fitted to each other. The height (distance) of the optical element 24 with respect to the mounting surface 11a at this time is H1. On the other hand, the optical fibers 31 and 32 are positioned and attached to the component concave portions 42 and 43 by the V-groove structure. The height (distance) of each of the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 with respect to the mounting surface 11a at that time is defined as H2. The depths of the V-grooves 42 and 43 or the recesses are set so that the difference D3 between the depth D3 of the recess 51 and the depth D4 at which the distance between the wall surfaces 51a and 51b becomes W6 becomes H1, and H1 and H2 become equal. A depth D3 of 51 is set. Further, the center lines of the V grooves of the component concave portions 42 and 43 are positioned on the same straight line on the center line of the side surfaces 41a and 41b of the element mounting portion 41.

この構成によれば、一方の光ファイバ31より伝搬されて来た光は光素子24、特に波長選択性光導波路26に入射し、特定の波長成分が光素子24を通過して光ファイバ32に入射される。
光素子24は凹部51の底面に形成されるから、光素子24の形成位置の基準点は、凹部51の形成時の位置基準点と同一となり、凹部51に対し、光素子24を著しく高い精度で形成することができる。光素子チップ21を素子取付け部41に嵌め合わせにより取付けると、光素子24の実装面11aに対し自動的に位置決めされ、この精度は実施例1と同様に非常に高いものとすることができ、同様に光ファイバ31及び32も部品用凹部42及び43に取付けると、その各コア31a及び32aの実装面11aに対し自動的に高い精度で位置決めされる。従って光素子24と光ファイバ31及び32とは良好に光結合するものとなる。その他実施例1と同様の作用効果が得られることは容易に理解されよう。図17に示すように光素子チップ21の光ファイバ31及び32とそれぞれ対向する側面にそれぞれ反射防止膜29a及び29bを形成しておくとよい。
According to this configuration, light transmitted from one optical fiber 31 enters the optical element 24, particularly the wavelength-selective optical waveguide 26, and a specific wavelength component passes through the optical element 24 and enters the optical fiber 32. Incident.
Since the optical element 24 is formed on the bottom surface of the concave portion 51, the reference point of the formation position of the optical element 24 is the same as the position reference point at the time of forming the concave portion 51. Can be formed. When the optical element chip 21 is mounted on the element mounting portion 41 by fitting, the optical element chip 21 is automatically positioned with respect to the mounting surface 11a of the optical element 24, and this accuracy can be made very high as in the first embodiment. Similarly, when the optical fibers 31 and 32 are also mounted in the component concave portions 42 and 43, the optical fibers 31 and 32 are automatically positioned with high accuracy with respect to the mounting surface 11a of each of the cores 31a and 32a. Therefore, the optical element 24 and the optical fibers 31 and 32 are optically coupled well. It will be easily understood that the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. As shown in FIG. 17, antireflection films 29a and 29b are preferably formed on the side surfaces of the optical element chip 21 facing the optical fibers 31 and 32, respectively.

光素子チップ21の凹部51の底面に形成する光素子24としては、図12中に示したフォトニック結晶よりなる光導波路素子でもよく、フォトニック結晶を利用したレーザでもよく、実施例5で説明した、化合物半導体の面発光レーザなどでもよい。これら使用する光素子24の種類に対応して、先の各実施例で説明したようにプラットフォーム11の素子取付け部41の構造、プラットフォーム11に、光部品、つまり光ファイバや微小レンズを取付けるための部品用凹部の構造、配置などの変更がなされることになる。
変形例
光素子チップ21の凸部23の突出面と垂直な断面は台形ではなく、方形でもよい、つまり凸部23は軸が短かい四角柱でもよい。その例を光素子24として波長選択性光導波路とした場合について図20及び図21を参照して説明する。図20及び図21はそれぞれ図4及び図5と対応するものである。これらと異なる点は光素子24の凸部23が短かい四角柱とされ、これに伴い、V溝の代りに、断面が方形の方形溝45とされ、その中央部の幅W7が狭くされ素子取付け部45aとされ、その両側のW7より広い幅W8の部分が部品用凹部45b及び45cとされている。幅W7は凸部23の一対の対向側面23a及び23bの間隔W9と同一とされ、凸部23と素子取付け部45aとが嵌め合わされて光素子チップ21がプラットフォーム11に取付けられる。凸部23の突出長H3は凸部23の突出面を基準に設定され、チップ本体22がプラットフォーム11の実装面11aに対接される。
The optical element 24 formed on the bottom surface of the concave portion 51 of the optical element chip 21 may be an optical waveguide element made of the photonic crystal shown in FIG. 12 or a laser using the photonic crystal, which will be described in the fifth embodiment. Alternatively, a surface emitting laser of a compound semiconductor may be used. According to the type of the optical element 24 to be used, the structure of the element mounting portion 41 of the platform 11 and the optical component, that is, the optical fiber or the microlens for mounting the optical fiber on the platform 11 as described in the above embodiments. The structure, arrangement and the like of the component concave portion will be changed.
The cross section perpendicular to the protruding surface of the projection 23 of the optical element chip 21 may be not a trapezoid but a square, that is, the projection 23 may be a square pole having a short axis. An example in which a wavelength-selective optical waveguide is used as the optical element 24 will be described with reference to FIGS. FIGS. 20 and 21 correspond to FIGS. 4 and 5, respectively. The difference from these is that the convex portion 23 of the optical element 24 is a short rectangular column, and accordingly, instead of the V groove, a rectangular groove 45 having a rectangular cross section is used, and the width W7 of the central portion is narrowed, and The mounting portion 45a is formed, and the portions having a width W8 wider than W7 on both sides thereof are formed as component concave portions 45b and 45c. The width W7 is the same as the distance W9 between the pair of opposing side surfaces 23a and 23b of the convex portion 23. The optical device chip 21 is mounted on the platform 11 by fitting the convex portion 23 and the element mounting portion 45a. The protrusion length H3 of the protrusion 23 is set based on the protrusion surface of the protrusion 23, and the chip body 22 is brought into contact with the mounting surface 11a of the platform 11.

部品用凹部45b及び45cに光ファイバ31及び32がそれぞれ、位置決め配置される。つまり各光ファイバ31,32は、その周面が部品用凹部45b及び45cの各底面と、各方形溝の実装面11a側の角とにそれぞれ線接触して、実装面11aに対する位置が決められる。この状態での光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aの実装面11aに対し距離H4は光素子24の実装面11aに対する距離H3と等しく、かつコア31a及び32aは光素子24、特に波長選択性光導波路26の光入出射面と対向されている。   The optical fibers 31 and 32 are positioned and arranged in the component concave portions 45b and 45c, respectively. That is, each of the optical fibers 31 and 32 has its peripheral surface in line contact with each of the bottom surfaces of the component concave portions 45b and 45c and the corner of each rectangular groove on the mounting surface 11a side, and the position with respect to the mounting surface 11a is determined. . In this state, the distance H4 to the mounting surface 11a of each of the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 is equal to the distance H3 to the mounting surface 11a of the optical element 24, and the cores 31a and 32a are the optical element 24, particularly And the light input / output surface of the conductive optical waveguide 26.

この例における光素子チップ21のウエハからの多数個一括作製時における凸部23の形成や、プラットフォーム11に対する部品用凹部45a,45b,45cの形成は例えばドライエッチングなどにより行うことができる。
光素子チップ21の凹部51の内面形状を短かい四角柱としてもよい。その例を光素子24として波長選択性光導波路とした場合について図22及び図23を参照して説明する。図22及び図23はそれぞれ図16及び図18と対応したものである。実施例6と異なる点は、光素子チップ21の凹部51がその内面形状が短い四角柱であり、これに伴い素子取付け部41の凸部が短かい四角柱であり、チップ本体22が枠状溝44の底面と対接されている。部品用凹部42及び43は断面が方形の溝、つまり溝の両壁面が実装面11aに対し垂直とされ、また底面が実装面11aと平行とされている。枠状溝44の4つの壁面も実装面11aと垂直とされ、底面は実装面11aと平行とされている。光ファイバ31及び32の周面は部品用凹部42及び43の各底面と、各壁面の実装面11a側の角とにそれぞれ線接触している。
In this example, the formation of the projections 23 and the formation of the component recesses 45a, 45b, and 45c on the platform 11 at the time of batch production of a large number of optical element chips 21 from a wafer can be performed by, for example, dry etching.
The inner shape of the concave portion 51 of the optical element chip 21 may be a short rectangular column. An example in which a wavelength-selective optical waveguide is used as the optical element 24 will be described with reference to FIGS. FIGS. 22 and 23 correspond to FIGS. 16 and 18, respectively. The difference from the sixth embodiment is that the concave portion 51 of the optical element chip 21 is a quadrangular prism having a short inner surface shape, and accordingly, the convex portion of the element mounting portion 41 is a short rectangular column. It is in contact with the bottom surface of the groove 44. The component concave portions 42 and 43 have a rectangular cross section, that is, both wall surfaces of the groove are perpendicular to the mounting surface 11a, and the bottom surface is parallel to the mounting surface 11a. The four wall surfaces of the frame-shaped groove 44 are also perpendicular to the mounting surface 11a, and the bottom surface is parallel to the mounting surface 11a. The peripheral surfaces of the optical fibers 31 and 32 are in line contact with the bottom surfaces of the component concave portions 42 and 43 and the corners of the wall surfaces on the mounting surface 11a side, respectively.

光素子24の深さH5はその凹部51が形成された面を基準に設定され、チップ本体22が枠状溝44の底面と接触して実装面11aに対する光素子24の位置が決まり、枠状溝44の深さH6は実装面11aを基準に設定される。光ファイバ31及び32の実装面11aに対する位置は部品用凹部42,43により決まり、光ファイバ31及び32の各コア31a及び32aが光素子24の光入出射面、特にこの例では波長選択性光導波路の光入出射面と対向し、つまりこれらの光軸が互いに同一直線上に位置するように各部の寸法が設定されている。   The depth H5 of the optical element 24 is set based on the surface on which the concave portion 51 is formed, and the chip body 22 contacts the bottom surface of the frame-shaped groove 44 to determine the position of the optical element 24 with respect to the mounting surface 11a. The depth H6 of the groove 44 is set based on the mounting surface 11a. The positions of the optical fibers 31 and 32 with respect to the mounting surface 11a are determined by the component concave portions 42 and 43, and the cores 31a and 32a of the optical fibers 31 and 32 serve as light input / output surfaces of the optical element 24, in particular, in this example, wavelength-selective light guides. The dimensions of each part are set so as to be opposite to the light input / output surface of the wave path, that is, these optical axes are located on the same straight line.

上述した光素子チップ21として凸部23又は凹部51を備えるものについても、その光素子24としては光導波路、面発光素子など他のものでもよい。また光部品としては微小レンズその他のものでもよい。
上述では光素子チップ21及びプラットフォーム11をそれぞれ単結晶シリコンにより構成したものを示したが、ウエハ及びプラットフォームの材料としてはGaAsや水晶、セラミックス、ガラス、プラスチックなどでもよい。ただし光素子チップ21に凹部を設けるものとしては光通信波長帯などのその光素子アセンブリでの使用波長帯の光に対して透明の必要がある。これらの材料に対し、ドライエッチングにより光素子チップの凸部や凹部、プラットフォームの素子取付け部や部品用凹部を形成することができる。特に単結晶GaAsや水晶の場合はその結晶方位に基づく異方性ウエットエッチングも可能である。プラットフォームの作製はプラスチックの場合、成形加工によって作ることができる。シリコンやガラスにより光素子チップ及びプラットフォームを構成する場合はこれらを互いに融着固定してもよい。なお、この発明において光素子アセンブリとしてはプラットフォームに光素子チップが取付けられたもの、あるいはこれに対して光部品が取付けられたもののいずれでもよい。上述では光素子チップやプラットフォームの作成にフォトリソグラフィ技術を用いたが、紫外線リソグラフィや電子線リソグラフィ技術を用いてもよい。
As for the above-described optical element chip 21 having the convex portion 23 or the concave portion 51, the optical element 24 may be another type such as an optical waveguide or a surface light emitting element. The optical component may be a minute lens or other components.
In the above description, the optical element chip 21 and the platform 11 are each made of single-crystal silicon. However, the material of the wafer and the platform may be GaAs, quartz, ceramics, glass, plastic, or the like. However, in order to provide a concave portion in the optical element chip 21, it is necessary to be transparent to light in a wavelength band used in the optical element assembly, such as an optical communication wavelength band. For these materials, the protrusions and recesses of the optical element chip, the element mounting portions of the platform, and the recesses for parts can be formed by dry etching. In particular, in the case of single crystal GaAs or quartz, anisotropic wet etching based on the crystal orientation is also possible. In the case of plastic, the platform can be made by molding. When the optical element chip and the platform are made of silicon or glass, they may be fused and fixed to each other. In the present invention, the optical element assembly may be either an optical element chip mounted on a platform or an optical element mounted on the platform. In the above description, the photolithography technology is used for producing the optical element chip and the platform, but ultraviolet lithography and electron beam lithography may be used.

従来の光素子アセンブリを示す分解斜視図。FIG. 9 is an exploded perspective view showing a conventional optical element assembly. 凸部をもつ光素子チップを備えるこの発明の実施例を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention including an optical element chip having a convex portion. 図2中の光素子チップの拡大斜視図。FIG. 3 is an enlarged perspective view of the optical element chip in FIG. 2. 図2に示す実施例の一部の拡大断面であり、図5中の4−4線断面図。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a part of the embodiment illustrated in FIG. 2, and is a cross-sectional view taken along line 4-4 in FIG. 5. 図4中の5−5線断面図。FIG. 5 is a sectional view taken along line 5-5 in FIG. 4. Aはレジスト膜が形成されたウエハの一部の断面図、Bはウエハ上のレジスト膜に対しパターニングした例の一部を示す斜視図、Cは方形レジスト41a上に保護膜61を形成したウエハの一部の拡大断面図、Dは複数の凸部を形成したウエハの一部を示す斜視図である。A is a cross-sectional view of a part of a wafer on which a resist film is formed, B is a perspective view showing a part of an example of patterning the resist film on the wafer, and C is a wafer having a protective film 61 formed on a square resist 41a. Is a perspective view showing a part of a wafer on which a plurality of convex portions are formed. Eは凸部が形成されたウエハ上に、パターニングにより溝保護レジスト部を形成した一部の拡大断面図、Fは各凸部上に光素子を形成したウエハの一部を示す斜視図である。E is an enlarged cross-sectional view of a part in which a groove protection resist part is formed by patterning on a wafer on which a convex part is formed, and F is a perspective view showing a part of the wafer in which an optical element is formed on each convex part. . プラットフォームの他の例を示す斜視図。The perspective view showing other examples of a platform. 図7に示したプラットフォームを用いた実施例の一部の拡大断面であり、図9の8−8線断面図。9 is an enlarged cross-sectional view of a part of the embodiment using the platform shown in FIG. 7 and a cross-sectional view taken along line 8-8 in FIG. 9; 図8の9−9線断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along line 9-9 of FIG. 8. 光部品として微小レンズを用いる実施例を示す拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an embodiment using a microlens as an optical component. 図10中のプラットフォームを示す斜視図。The perspective view which shows the platform in FIG. 光導波路の光素子を用いる実施例を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing an embodiment using an optical element of an optical waveguide. 光素子として面発光素子を用いた実施例を示し、図14中の13−13線断面図。14 shows an example using a surface emitting element as an optical element, and is a cross-sectional view taken along line 13-13 in FIG. 図13の左側面図。FIG. 14 is a left side view of FIG. 13. 凹部をもつ光素子チップを用いる実施例を示し、図16の15−15線断面図。16 shows an embodiment using an optical element chip having a concave portion, and is a cross-sectional view taken along line 15-15 of FIG. 図15の16−16線断面図。FIG. 16 is a sectional view taken along line 16-16 of FIG. 15. 図15の光素子チップを示す斜視図。FIG. 16 is a perspective view showing the optical element chip of FIG. 15. 図15に示した実施例中のプラットフォームを示す斜視図。FIG. 16 is a perspective view showing a platform in the embodiment shown in FIG. 15. 図17に示した光素子チップの多数個をウエハ上に形成した一部を示す斜視図。FIG. 18 is a perspective view showing a part of a large number of the optical element chips shown in FIG. 17 formed on a wafer. 図21の20−20線断面図。FIG. 22 is a sectional view taken along line 20-20 of FIG. 21. 図20の21−21線断面図。FIG. 21 is a sectional view taken along line 21-21 of FIG. 20. 凹部に光素子を形成した光素子チップを用いる図16と対応した断面図。FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 16 using an optical element chip in which an optical element is formed in a concave portion. 図22中のプラットフォームの例を示す斜視図。FIG. 23 is a perspective view showing an example of the platform in FIG. 22.

Claims (14)

光素子チップが取付けられたプラットフォームに、上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリであって、
上記光素子チップはチップ本体の一面に凸部が形成され、その凸部の突出端面に上記光素子が形成され、
上記プラットフォームの上記光部品が実装されるべき実装面に、凹部が素子取付け部として形成され、
上記光素子チップが、その凸部と上記素子取付け部とが嵌め合わされて取付けられて、上記光素子は上記実装面に対し位置決めされ、
上記光部品が上記実装面に対し位置決めされて取付けられ、その光部品と上記光素子とを光結合させる部品用凹部が上記プラットフォームの上記実装面に形成されていることを特徴とする光素子アセンブリ。
An optical element assembly in which an optical component optically coupled to an optical element of the optical element chip is mounted on a platform on which the optical element chip is mounted,
In the optical element chip, a convex portion is formed on one surface of the chip body, and the optical element is formed on a protruding end surface of the convex portion,
On the mounting surface of the platform on which the optical component is to be mounted, a concave portion is formed as an element mounting portion,
The optical element chip is mounted with its convex portion and the element mounting portion fitted together, and the optical element is positioned with respect to the mounting surface,
An optical element assembly, wherein the optical component is positioned and attached to the mounting surface, and a component recess for optically coupling the optical component and the optical element is formed on the mounting surface of the platform. .
請求項1記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記光素子を、上記実装面より所定の深さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と平行な1方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記光部品の光軸を上記所定の深さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と上記平行な方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 1,
The positioning of the optical element with respect to the mounting surface is such that the optical element is parallel to the mounting surface at a predetermined depth from the mounting surface, and is a position in one direction parallel to the mounting surface. The optical element assembly is characterized in that the positioning with respect to the mounting surface is such that the optical axis of the optical component is parallel to the mounting surface at the predetermined depth and in a direction parallel to the mounting surface.
請求項1記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記凸部の一対の対向側面と、上記素子取付け部の一対の対向壁面とが互いに面接触して決まる、上記実装面と平行とし、かつ上記側面及び壁面の各配列方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記部品用凹部の、上記素子取付け部の上記一対の対向壁面とそれぞれ平行な対向壁面が上記光部品と接触して決まる、これら対向壁面の配列方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 1,
The positioning of the optical element with respect to the mounting surface is determined by a pair of opposing side surfaces of the convex portion and a pair of opposing wall surfaces of the element mounting portion being in surface contact with each other. Positions of the wall surfaces in the respective arrangement directions, and positioning of the optical component with respect to the mounting surface is such that opposing wall surfaces of the component concave portion, which are respectively parallel to the pair of opposing wall surfaces of the element mounting portion, come into contact with the optical component. An optical element assembly, wherein the position is determined in the arrangement direction of the opposed wall surfaces.
請求項3記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部は上記実装面に形成されたV溝の一部であり、上記凸部の上記面接触する一対の側面の上記光素子側の端縁の間隔で上記光素子の上記実装面に対する深さが決まり、かつ光素子が上記実装面に対し平行とされ、上記部品用凹部は上記V溝の両壁面とそれぞれ平行した対向壁面があり、これら対向壁面と上記光部品との上記接触により上記光部品の光軸の上記実装面に対する深さが決まることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 3,
The element mounting portion is a part of a V-shaped groove formed on the mounting surface, and the distance between the pair of side surfaces of the pair of side surfaces of the convex portion on the optical element side with respect to the mounting surface of the optical element. The depth is determined, and the optical element is made parallel to the mounting surface. The component recess has opposing wall surfaces parallel to both wall surfaces of the V-groove, respectively. An optical element assembly wherein a depth of an optical axis of the optical component with respect to the mounting surface is determined.
請求項4記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部及び上記部品用凹部は共通のV溝の互いに異なる部分であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 4,
An optical element assembly according to claim 1, wherein said element mounting portion and said component concave portion are mutually different portions of a common V groove.
請求項4記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部及び上記部品用凹部はそれぞれ上記実装面と垂直な面内で互いに平行したV溝であり、上記素子取付け部のV溝の幅は上記部品用凹部のV溝の幅より小さいことを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 4,
The element mounting portion and the component concave portion are V grooves parallel to each other in a plane perpendicular to the mounting surface, and the width of the V groove of the element mounting portion is smaller than the width of the V groove of the component concave portion. An optical element assembly characterized by the above-mentioned.
光素子チップが取付けられたプラットフォームに、上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリであって、
上記光素子チップはチップ本体の一面に凹部が形成され、その凹部の底面に上記光素子が形成され、
上記プラットフォームの上記光部品が実装されるべき実装面に、凸部が素子取付け部として形成され、
上記光素子チップが、その凹部と上記素子用凸部とが嵌め合わされて取付けられて、上記光素子は上記実装面に対し位置決めされ、
上記光部品が上記実装面に対し位置決めされて取付けられ、その光部品と上記光素子とを光結合させる部品用凹部が上記プラットフォームの上記実装面に形成されていることを特徴とする光素子アセンブリ。
An optical element assembly in which an optical component optically coupled to an optical element of the optical element chip is mounted on a platform on which the optical element chip is mounted,
The optical element chip has a concave portion formed on one surface of the chip body, and the optical element is formed on the bottom surface of the concave portion,
On the mounting surface of the platform on which the optical component is to be mounted, a convex portion is formed as an element mounting portion,
The optical element chip, the concave portion and the convex portion for the element are fitted and mounted, the optical element is positioned with respect to the mounting surface,
An optical element assembly, wherein the optical component is positioned and attached to the mounting surface, and a component recess for optically coupling the optical component and the optical element is formed on the mounting surface of the platform. .
請求項7記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記光素子を、上記実装面より所定の高さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と平行な1方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記光部品の光軸を上記所定の高さで上記実装面と平行とし、かつ上記実装面と上記平行な方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 7,
The positioning of the optical element with respect to the mounting surface is such that the optical element is positioned at a predetermined height from the mounting surface and parallel to the mounting surface, and is a position in one direction parallel to the mounting surface. The optical element assembly according to claim 1, wherein the positioning with respect to the mounting surface is such that the optical axis of the optical component is parallel to the mounting surface at the predetermined height and in a direction parallel to the mounting surface.
請求項3又は8記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の光入出射面と上記光部品の光軸とが同一直線上にあることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 3 or 8,
An optical element assembly, wherein a light input / output surface of the optical element and an optical axis of the optical component are on the same straight line.
請求項7記載の光素子アセンブリにおいて、
上記光素子の上記実装面に対する位置決めは、上記凹部の一対の対向壁面と、上記素子取付け部の一対の対向側面とが互いに面接触して決まる、上記実装面と平行とし、かつ上記側面及び壁面の各配列方向における位置であり、上記光部品の上記実装面に対する位置決めは、上記部品用凹部の、上記素子取付け部の上記一対の対向側面とそれぞれ平行な対向壁面が上記光部品と接触して決まる、これら対向壁面の配列方向における位置であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 7,
Positioning of the optical element with respect to the mounting surface is determined by a pair of opposing wall surfaces of the concave portion and a pair of opposing side surfaces of the element mounting portion being in surface contact with each other. The positioning in the arrangement direction of the optical component with respect to the mounting surface is performed by contacting the opposing wall surfaces of the component concave portion, each of which is parallel to the pair of opposing side surfaces of the element mounting portion, with the optical component. An optical element assembly, wherein the position is determined in the arrangement direction of the opposed wall surfaces.
請求項10記載の光素子アセンブリにおいて、
上記素子取付け部は上記実装面に形成された方形枠状V溝に囲まれた四角錐台形であり、上記素子取付け部の上記面接触する一対の側面の上記実装面側の端縁の間隔で上記光素子の上記実装面に対する高さが決まり、かつ光素子が上記実装面に対し平行とされ、上記部品用凹部は上記面接触する両側面の配列方向と直角な方向とそれぞれ平行した対向壁面があり、これら対向壁面と上記光部品の上記接触により上記光部品の光軸の上記実装面に対する高さが決まることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 10,
The element mounting portion is a truncated quadrangular pyramid surrounded by a rectangular frame-shaped V-shaped groove formed on the mounting surface, and the distance between the pair of side surfaces of the element mounting portion on the mounting surface side of the pair of side surfaces in contact with each other. The height of the optical element with respect to the mounting surface is determined, and the optical element is parallel to the mounting surface, and the component recesses are opposed wall surfaces parallel to the direction perpendicular to the arrangement direction of the two side surfaces in contact with the surface. The height of the optical axis of the optical component with respect to the mounting surface is determined by the contact between the opposing wall surface and the optical component.
請求項11記載の光素子アセンブリにおいて、
上記部品用凹部はV溝であることを特徴とする光素子アセンブリ。
The optical element assembly according to claim 11,
An optical element assembly according to claim 1, wherein said component recess is a V-shaped groove.
光素子チップが取付けられたプラットフォームに上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリの製造方法であって、
ウエハの一面にその面を基準として所定の高さの凸部をリソグラフィ及びエッチング技術により縦横に多数配列形成する工程と、
上記各凸部の突出端面に、その少なくとも一対の対向側面に対し、所定の位置関係に、光素子を形成する工程と、
上記ウエハを上記各光素子ごとに分割して多数の光素子チップを得る工程と、
プラットフォームの光部品実装面に、凹部を素子取付け部として、また上記光部品を位置決めする部品用凹部とを上記実装面を基準としてリソグラフィ及びエッチング技術により形成する工程と、
上記光素子チップの1つを、その凸部を上記素子取付け部に嵌め合わせ、上記光素子が上記実装面に対し位置決めされて上記プラットフォームに取付ける工程と
を有することを特徴とする光素子アセンブリの製造方法。
A method for manufacturing an optical element assembly in which an optical component optically coupled to an optical element of the optical element chip is mounted on a platform on which the optical element chip is mounted,
A step of forming a large number of projections of a predetermined height on one surface of the wafer by lithography and etching techniques in a matrix in a vertical and horizontal manner,
A step of forming an optical element on a protruding end surface of each of the convex portions, at least a pair of opposing side surfaces thereof, in a predetermined positional relationship,
A step of dividing the wafer for each of the optical elements to obtain a number of optical element chips,
Forming a concave portion as an element mounting portion on the optical component mounting surface of the platform, and a component concave portion for positioning the optical component by lithography and etching with reference to the mounting surface;
Fitting one of the optical element chips with its convex portion to the element mounting portion, positioning the optical element with respect to the mounting surface, and mounting the optical element to the platform. Production method.
光素子チップが取付けられたプラットフォームに上記光素子チップの光素子と光結合される光部品が実装される光素子アセンブリの製造方法であって、
ウエハの一面にその面を基準として所定の高さの凹部をリソグラフィ及びエッチング技術により縦横に多数配列形成する工程と、
上記各凹部の底面に、その少なくとも一対の対向壁面に対し、所定の位置関係に、光素子を形成する工程と、
上記ウエハを上記各光素子ごとに分割して多数の光素子チップを得る工程と、
プラットフォームの光部品実装面に、凸部を素子取付け部として、また上記光部品を位置決めする部品用凹部とを上記実装面を基準としてリソグラフィ及びエッチング技術により形成する工程と、
上記光素子チップの1つを、その凹部を上記素子取付け部に嵌め合わせ、上記光素子が上記実装面に対し位置決めされて上記プラットフォームに取付ける工程と
を有することを特徴とする光素子アセンブリの製造方法。
A method for manufacturing an optical element assembly in which an optical component optically coupled to an optical element of the optical element chip is mounted on a platform on which the optical element chip is mounted,
A step of forming a large number of concave and convex portions of a predetermined height on one surface of the wafer by lithography and etching technology based on the surface,
A step of forming an optical element on a bottom surface of each of the concave portions and at least a pair of opposed wall surfaces in a predetermined positional relationship;
A step of dividing the wafer for each of the optical elements to obtain a number of optical element chips,
A step of forming a convex portion as an element mounting portion on the optical component mounting surface of the platform, and a component concave portion for positioning the optical component by lithography and etching with reference to the mounting surface;
A step of fitting one of the optical element chips into a concave portion of the element mounting portion, positioning the optical element with respect to the mounting surface, and mounting the optical element to the platform. Method.
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CN116710392A (en) * 2020-10-30 2023-09-05 Npl管理有限公司 Chip component and method for manufacturing chip component

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