[发明专利]光波导部件、其制造方法及光波导设备

说明书

技术领域

本文中讨论的实施方式涉及光波导部件、其制造方法及光波导设备，并且例如涉及用于期望高速、高容量信号传输的信息通信设备的光波导部件、其制造方法及光波导设备。

背景技术

光信号适合于高速、高容量的信号传输并且已在长距离干线通信系统中实施。此外，由于也用于信息设备如计算机的信号的速度的增加，所以光信号已在这样的设备中实施，并且在设备中和在电路板中引入光信号即将到来。

光纤作为连接不同位置的布线构件在性能和价格方面是优异的。然而，期望处理光信号的部分如光收发器、光耦合器、分光器以及阵列波导光栅(AWG)等形成为光波导。

另外，目前也在采用硅光子学。这具有可以通过使用半导体制造工艺精细地处理硅来在非常小的区域内形成相同的功能的优点。在这样的衬底上形成的单独光波导部件用途有限，但是通过与上述光纤连接，可以将经光波导处理的光信号传输至目标位置。

伴随着这样的光波导部件的功能和集成程度的提高，连接光纤的数量显著增加。一般地，光波导和光纤通过使用被称为光纤阵列的部件来连接，在光纤阵列中，光纤被粘合固定在以规律间隔形成的V形槽中(例如，参见日本公开特许公报第2011-247913号)。

为了低损耗地连接光波导和光纤，必须精确地控制其位置关系。在单模中期望约1μm的位置精度，并且即使在多模中也期望几个微米内的位置精度。光纤已被对准的光纤阵列具有可以同时连接大量光纤的优点；然而，为了满足目标位置精度，期望的不仅是关于XYZ三轴移动的而且是关于包括轴的转动的总共六个轴的精确对准。特别地，转动方向的精度随着在光纤阵列中对准的光纤的数量增加而变得非常严格。

这种关于对准精度的问题广为人知，并且已有大量的提议用于通过在光波导衬底中形成用于光纤的对准的V形槽来实现光纤连接工作的位置精度和简易性两者(例如，参见日本公开特许公报第2006-119627号、日本公开特许公报第08-313756号、日本公开特许公报第2005-308918号、日本公开特许公报第01-126608号以及日本公开特许公报第2004-151391号)。

为了形成V形槽，使用单晶硅衬底作为用于光波导衬底的材料。通过对该单晶硅衬底执行各向异性蚀刻，可以获得具有由晶体平面的角度确定的精确形状的V形槽。接着通过使用光刻技术以确定蚀刻图案，可以形成具有与光波导的芯接近的准确尺寸的V形槽。

然而，产生了是首先形成光波导还是首先形成V形槽的问题。如果首先形成V形槽，则在100μm或更大的非常大的沟槽的端截面中形成几微米到几十微米的芯；然而，难以形成形状没有任何变形的芯。

因此，为了避免此类问题，已提出了一种在预成形的V形槽被暂时用树脂填充的状态下形成芯的方法(例如，参见日本公开特许公报第2006-119627号)。可替代地，已提出了一种在将盖子布置在预成形的V形槽上的状态下形成芯的方法(例如，参见日本公开特许公报第08-313756号)。

然而，这些V形槽被暂时填充的方法具有费力和其效果不充分的缺点。例如，当采用树脂填充时，完全平滑是不大可能的并且芯的形状变得变形。另一方面，当使用盖子进行覆盖时，如果没有控制盖子被布置的位置精度和盖子的厚度等，则存在其中盖子使芯的形状变形的可能性很高的问题。

比较而言，已提出了一种后形成V形槽的方法(例如，参见日本公开特许公报第2005-308918号)。然而，对于硅的各向异性蚀刻必须在高浓度的碱性溶液中进行长时间的沸腾，并且没有很多光波导材料能够承受这个处理。具体地，虽然存在二氧化硅(SiO₂)型光波导，但是如果不采取有力的保护措施的话，则即使这些光波导也会被损坏。

此外，采用硅的各向异性蚀刻的另一缺点是光波导芯的壁表面也变得倾斜，而无法使光纤与芯紧密靠近。为了避免这个问题，已提出通过单独的处理形成竖直沟槽(例如，参见日本公开特许公报第01-126608号)，以及使光纤形成为与斜面对应的形状(例如，参见日本公开特许公报第2004-151391号)。

然而，对于前一提议，必须使用两种类型的处理，因此形成步骤费时。另一方面，后一提议的问题在于不仅光纤的末端处理本身很困难，而且必须将光纤布置在其转动方向取向被对准的V形槽中。如上所述，如果可以在光波导衬底中形成V形槽，则效果是相当显著的；然而，存在的问题是该形成本身非常困难。

因此，在光波导部件、其制造方法及光波导设备中，一个目的是在不使用先进处理技术或必须位置对准大量转动轴的情况下以高度精确的相对方式布置光波导和光纤对准沟槽。