專利名稱：光波導(dǎo)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光波導(dǎo)設(shè)備，尤其涉及如下的光波導(dǎo)設(shè)備，其具有擴(kuò)散波導(dǎo)，在電介質(zhì)基板上熱擴(kuò)散高折射率材料而形成；和受光元件，配置在該擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在 該擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠帧?br> 背景技術(shù)：
通過(guò)具有光波導(dǎo)的光調(diào)制器等光波導(dǎo)設(shè)備，直接監(jiān)視在光波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊?部分(稱為“直接監(jiān)視方式”)，或監(jiān)視從光波導(dǎo)的合波部等光波導(dǎo)放出的放射模式光。例 如，為了使光調(diào)制器的輸出光保持為恒定輸出的狀態(tài)，監(jiān)視光調(diào)制器的輸出光，與輸出光的 變化對(duì)應(yīng)地控制施加到光調(diào)制器的調(diào)制電壓、直流偏壓等的大小。在具有馬赫-曾德?tīng)栃凸獠▽?dǎo)的光調(diào)制器中，監(jiān)視調(diào)制器的偏壓點(diǎn)時(shí)一直使用 的、監(jiān)視從光合波部放射的放射模式光的方式，雖然具有抑制信號(hào)光的損失的優(yōu)點(diǎn)，但有以 下缺點(diǎn)(1)信號(hào)光和監(jiān)視光反相，且相位差偏離η ； (2)為了高效取出放射模式光，結(jié)構(gòu)變 得復(fù)雜，難于在基板上配置受光元件，難于實(shí)現(xiàn)小型化及低成本化；(3)配置有多個(gè)光調(diào)制 部的多段型光調(diào)制器中，除了最終段的光合波部以外，難于正確監(jiān)視放射模式光。而直接監(jiān)視在光波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠值耐啾O(jiān)視方式下，不僅沒(méi)有與信號(hào) 光的相位差，而且通過(guò)多段型光調(diào)制器也可在最終段的光合波部以外監(jiān)視光調(diào)制部的信號(hào) 光。作為同相監(jiān)視方式的例子包括以下方法如專利文獻(xiàn)1所示，在光波導(dǎo)的一部分 形成切口作為反射鏡，接收反射光；如專利文獻(xiàn)2所示，在S字光波導(dǎo)中產(chǎn)生放射光，并接收 該放射光；如專利文獻(xiàn)3所示，在光波導(dǎo)上形成圓錐狀等孔，向該孔中填充高折射率材料， 將光波導(dǎo)出到光波導(dǎo)的上方，并接收該光波。這些方法中，從波導(dǎo)光取出的光在原理上無(wú)法全部接收，因此受光元件可接收的 光的光功率較小，波導(dǎo)光的損失也較大，即產(chǎn)生多余損失較大的問(wèn)題。另一方面，提出了倏逝波耦合型的受光元件。其將折射率比光波導(dǎo)(實(shí)際折射率 為nf)高的受光元件(構(gòu)成受光元件的高折射率基板，折射率為np)靠近光波導(dǎo)而配置，從 而倏逝波與波導(dǎo)形成角度SirT1(IifAip)而入射到受光元件。通過(guò)在入射光的光路上配置受 光元件的受光部，可檢測(cè)出倏逝波。倏逝波耦合型的受光元件的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)受光元件的設(shè)計(jì)，理論上可將多余損失 降低至0%并受光。受光靈敏度(受光元件的接收光功率+在波導(dǎo)中傳輸?shù)墓夤β?取 決于和光波導(dǎo)接觸的部分的長(zhǎng)度、光波導(dǎo)與受光元件的間隙。因此，如果受光元件的形狀確 定，則可通過(guò)調(diào)整光波導(dǎo)和受光部(受光元件)的間隙來(lái)調(diào)整接收光功率。作為倏逝波耦合型的受光元件的例子，如專利文獻(xiàn)4所示，提出了使用半導(dǎo)體波 導(dǎo)設(shè)備的受光元件。在半導(dǎo)體波導(dǎo)設(shè)備中，通過(guò)晶體生長(zhǎng)形成光波導(dǎo)及受光元件，因此可高 精度地控制各層的厚度，并且可提高結(jié)構(gòu)的重現(xiàn)性，能夠確保穩(wěn)定的接收光功率。而為了通過(guò)形成在電介質(zhì)基板上的擴(kuò)散波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件，可考慮使用粘合劑或直接結(jié)合而將受光元件粘貼到光波導(dǎo)表面。但如上所述，受光靈敏度取決于光波導(dǎo)和用于吸收光的高折射材料即受光元件的間隙。因此，為了穩(wěn)定確保受光靈敏度， 必須進(jìn)行高精度的間隙調(diào)整。并且，在擴(kuò)散波導(dǎo)的情況下，光波導(dǎo)的表面突起，不平坦。因 此擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙控制變得更困難。并且，為了確?？煽啃远鴮⑹芄庠宰?夠的強(qiáng)度粘合到電介質(zhì)基板時(shí)，需要一定程度的粘合劑的厚度和面積。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2006-047894號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平5-224044號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)平11-194237號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2005-129628號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是解決上述問(wèn)題，提供一種光波導(dǎo)設(shè)備，相對(duì)于形成在電介 質(zhì)基板上的擴(kuò)散波導(dǎo)，能夠高精度地配置受光元件，實(shí)現(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件。為了解決上述課題，技術(shù)方案1涉及的發(fā)明是一種光波導(dǎo)設(shè)備，具有電介質(zhì)基 板；擴(kuò)散波導(dǎo)，在該電介質(zhì)基板上熱擴(kuò)散高折射率材料而形成；以及受光元件，配置在上述 擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在上述擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠?，上述光波?dǎo)設(shè)備的特征在 于，在形成上述擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，以預(yù)定圖案在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的附近配置與上述高折射率材料 相同的高折射率材料，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，從而形成用于將上述受光元件支撐在上述電介質(zhì)基 板上的底座的至少一部分。技術(shù)方案2涉及的發(fā)明的特征在于，技術(shù)方案1所述的光波導(dǎo)設(shè)備中，上述電介質(zhì) 基板是鈮酸鋰，上述高折射率材料是鈦。技術(shù)方案3涉及的發(fā)明的特征在于，技術(shù)方案1或2所述的光波導(dǎo)設(shè)備中，上述預(yù) 定圖案是在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的至少一側(cè)隔著間隙而配置的島狀圖案，能夠從該間隙排出或?qū)?入將上述受光元件粘合到上述電介質(zhì)基板上的粘合劑。技術(shù)方案4涉及的發(fā)明的特征在于，技術(shù)方案1至3中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)設(shè)備 中，上述預(yù)定圖案被設(shè)置為，與上述受光元件的下部接觸的底座部分的總面積為受光元件 的下部的整體面積的60%以下。技術(shù)方案5涉及的發(fā)明的特征在于，技術(shù)方案1至4中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)設(shè)備 中，在由高折射率材料形成的底座或上述受光元件的朝向底座的相對(duì)面中的任意一方或雙 方上，配置有用于調(diào)整波導(dǎo)與受光元件下表面的間隙的膜體。根據(jù)技術(shù)方案1涉及的發(fā)明，光波導(dǎo)設(shè)備具有電介質(zhì)基板；擴(kuò)散波導(dǎo)，在該電介 質(zhì)基板上熱擴(kuò)散高折射率材料而形成；以及受光元件，配置在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在 上述擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠?，在形成上述擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，以預(yù)定圖案在上述擴(kuò)散波 導(dǎo)的附近配置與上述高折射率材料相同的高折射率材料，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，從而形成用于將 上述受光元件支撐在上述電介質(zhì)基板上的底座的至少一部分，因此，底座的高度能夠被正 確地控制為與擴(kuò)散波導(dǎo)的表面的突起相同的高度，能夠相對(duì)于擴(kuò)散波導(dǎo)高精度地配置受光 元件。這樣一來(lái)，在使用擴(kuò)散波導(dǎo)的光波導(dǎo)設(shè)備中，也能夠?qū)崿F(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件。根據(jù)技術(shù)方案2涉及的發(fā)明，電介質(zhì)基板是鈮酸鋰，高折射率材料是鈦，因此使用 在光調(diào)制器等光波導(dǎo)設(shè)備中普遍使用的材料，能夠?qū)崿F(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件。
根據(jù)技術(shù)方案3涉及的發(fā)明，底座的預(yù)定圖案是在擴(kuò)散波導(dǎo)的至少一側(cè)隔著間隙而配置的島狀圖案，能夠從該間隙排出或?qū)雽⑹芄庠澈系诫娊橘|(zhì)基板上的粘合劑， 因此能夠抑制粘合劑存在于底座和受光元件之間，防止因粘合劑的厚度而引起擴(kuò)散波導(dǎo)與 受光元件的間隙變動(dòng)。因此，能夠相對(duì)于擴(kuò)散波導(dǎo)高精度地配置受光元件。根據(jù)技術(shù)方案4涉及的發(fā)明，底座的預(yù)定圖案被設(shè)置為，與上述受光元件的下部 接觸的底座部分的總面積為受光元件的下部的整體面積的60%以下，因此能夠確保足夠的 受光靈敏度，并且確保受光元件和電介質(zhì)基板之間所需的粘合面積，以足夠的機(jī)械強(qiáng)度粘 合兩者。根據(jù)技術(shù)方案5涉及的發(fā)明，在由高折射率材料形成的底座或上述受光元件的朝 向底座的相對(duì)面中的任意一方或雙方上，配置有用于調(diào)整波導(dǎo)與受光元件下表面的間隙的 膜體，因此能夠通過(guò)其他的膜體高精度地彌補(bǔ)與擴(kuò)散波導(dǎo)同時(shí)形成的底座的高度中不足的 高度，能夠正確地控制擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙。


圖1是表示本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備的概要的俯視圖。圖2是圖1中的箭頭A-A’剖視圖，是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的圖。圖3是圖1中的箭頭A-A’剖視圖，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的圖。圖4是圖1中的箭頭A-A’剖視圖，是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的圖。圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備中的擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙等的 圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的光波導(dǎo)設(shè)備。圖1表示本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備的俯視圖，圖2是圖1中的箭頭A-A’剖視圖， 表示本發(fā)明的第1實(shí)施例。本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備具有電介質(zhì)基板1 ；擴(kuò)散波導(dǎo)2，在該電介質(zhì)基板上熱 擴(kuò)散高折射率材料而形成；以及受光元件4，配置在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在該擴(kuò)散波 導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠?，上述光波?dǎo)設(shè)備的特征在于，在形成上述擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，以預(yù)定圖 案在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的附近配置與上述高折射率材料相同的高折射率材料，并進(jìn)行熱擴(kuò)散， 從而形成用于將上述受光元件支撐在上述電介質(zhì)基板上的底座(3、5)的至少一部分(3)。作為光波導(dǎo)設(shè)備中使用的電介質(zhì)基板，優(yōu)選使用鈮酸鋰、鈮酸鈦等。并且，作為形 成擴(kuò)散波導(dǎo)的高折射率材料，優(yōu)選使用Ti。在本發(fā)明中，形成擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，形成支撐受光元件的底座的全部或一部分。形成方 法是，在電介質(zhì)基板的表面形成光掩模圖案，濺射Ti，形成與圖1所示的光波導(dǎo)2及底座3 對(duì)應(yīng)的圖案。接著，去除光掩模后，在約1000°C的高溫下熱擴(kuò)散Ti，形成擴(kuò)散波導(dǎo)2和底座 3。底座3的高度與擴(kuò)散波導(dǎo)2的表面的突起大致相同，通過(guò)使用該底座，可相對(duì)于擴(kuò) 散波導(dǎo)高精度地配置受光元件。僅靠底座3的高度，幾乎沒(méi)有擴(kuò)散波導(dǎo)2的表面和受光元 件4的間隙，取出光功率可能過(guò)強(qiáng)(損失過(guò)大)。這種情況下，如圖2所示，將用于調(diào)整高度的膜體5形成在Ti擴(kuò)散的底座3上。此外，在受光元件4中，受光部40配置在高折射率材 料的基板42的預(yù)定位置。這種情況下，膜體使用Si02。SiO2作為緩沖層通常用作附著于電極下方的膜體，由 于可用相同的裝置形成，因此方便。膜體的材料可以是任意的，需要形成用于覆蓋波導(dǎo)部分 的圖案，以使膜體不覆蓋擴(kuò)散波導(dǎo)的部分，或者在不形成圖案時(shí)設(shè)置低折射率的膜體，以不 對(duì)光波導(dǎo)的光造成影響。前一情況下，當(dāng)然可以采用在底座3上進(jìn)一步形成Ti膜，使底座 3的高度高于擴(kuò)散波導(dǎo)2的方法，但這種情 況下需要考慮熱擴(kuò)散造成的高度變動(dòng)。優(yōu)選的是，底座3的預(yù)定圖案是在擴(kuò)散波導(dǎo)的至少一側(cè)隔著間隙配置的島狀圖 案。在圖1中，在擴(kuò)散波導(dǎo)的兩側(cè)形成有島狀圖案。將受光元件粘合到電介質(zhì)基板上時(shí)，在 受光元件和電介質(zhì)基板之間夾入粘合劑7，尤其是從島狀圖案的間隙排出不需要的粘合劑， 在受光元件4和底座(3、5)之間不存在粘合劑，可相對(duì)于擴(kuò)散波導(dǎo)高精度地配置受光元件。并且，底座部分的總面積限制為受光元件的下部面積的60%以下，確保足夠的受 光靈敏度，并且通過(guò)流入到間隙部分的粘合劑，在受光元件和電介質(zhì)基板之間可確保所需 的粘合面積，以足夠的機(jī)械強(qiáng)度粘合。作為在擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件之間夾入粘合劑的方法，不僅有向擴(kuò)散波導(dǎo)2上涂敷 粘合劑并配置受光元件4的方法，還包括以下方法在底座上配置受光元件，利用受光元件 和電介質(zhì)基板的間隙所具有的毛細(xì)管現(xiàn)象，向兩者的間隙導(dǎo)入粘合劑。接著，參照?qǐng)D3說(shuō)明調(diào)整擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙的其他實(shí)施例。圖3是圖1 中的箭頭A-A’剖視圖，是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的圖。在第2實(shí)施例中，在受光元件4的朝向底座3的相對(duì)面上，形成氮化物膜作為低折 射率材料的模體6。在圖3中，由于不形成膜體圖案，因此需要所使用的膜體是低折射率的 膜體。協(xié)調(diào)底座3及膜體6而形成擴(kuò)散波導(dǎo)2的表面和受光元件4的間隙。此外，在標(biāo)號(hào) 8所示的空間，可以與圖2同樣配置粘合劑。接著，參照?qǐng)D4說(shuō)明用于調(diào)整擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙的其他實(shí)施例。圖4是 圖1中的箭頭A-A’剖視圖，是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的圖。在第3實(shí)施例中，受光元件由高折射率材料42和受光部40構(gòu)成，該高折射率材料 42在與擴(kuò)散波導(dǎo)2相對(duì)的部分形成有凹部。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可使擴(kuò)散波導(dǎo)2和高折射率材料 42的間隔保持預(yù)定的距離。此外，標(biāo)號(hào)8所示的空間，可以與圖2同樣配置粘合劑。圖5是說(shuō)明本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備中的擴(kuò)散波導(dǎo)與受光元件的間隙等的圖。標(biāo) 號(hào)d表示擴(kuò)散波導(dǎo)2的表面與受光元件4的表面的距離。通常需要使距離d保持適當(dāng)?shù)拈g 隔，但在受光元件4的表面層41為低折射率膜、標(biāo)號(hào)42的層配置為高折射率膜時(shí)，擴(kuò)散波 導(dǎo)2和層42的距離h成為決定光波的吸收狀態(tài)的重要因素。在監(jiān)視用途中需要接收數(shù)％ 的光的情況下，受光部沿著擴(kuò)散波導(dǎo)的長(zhǎng)度為1000 μ m以下時(shí)，距離h是2000 2500 A的 范圍，小于該范圍時(shí)，在擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ拇蟛糠直贿^(guò)度吸取，光損失變大。此外，大 于該范圍時(shí)，接收光功率變小，難于進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)視。并且，對(duì)于擴(kuò)散波導(dǎo)2和底座3的距離S，需要將兩者分離為，在擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)?光波不靠向底座3的程度，因此優(yōu)選確保50 μ m以上的距離。如上所述，根據(jù)本發(fā)明涉及的光波導(dǎo)設(shè)備，可提供一種光波導(dǎo)設(shè)備，相對(duì)于形成在 電介質(zhì)基板上的擴(kuò)散波導(dǎo)，能夠高精度地配置受光元件，實(shí)現(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件。
權(quán)利要求
一種光波導(dǎo)設(shè)備，具有電介質(zhì)基板；擴(kuò)散波導(dǎo)，在該電介質(zhì)基板上熱擴(kuò)散高折射率材料而形成；以及受光元件，配置在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在上述擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠郑鲜龉獠▽?dǎo)設(shè)備的特征在于，在形成上述擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，以預(yù)定圖案在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的附近配置與上述高折射率材料相同的高折射率材料，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，從而形成用于將上述受光元件支撐在上述電介質(zhì)基板上的底座的至少一部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光波導(dǎo)設(shè)備，其特征在于，上述電介質(zhì)基板是鈮酸鋰，上述高折射率材料是鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光波導(dǎo)設(shè)備，其特征在于，上述預(yù)定圖案是在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的至少一側(cè)隔著間隙而配置的島狀圖案，能夠從該間 隙排出或?qū)雽⑸鲜鍪芄庠澈系缴鲜鲭娊橘|(zhì)基板上的粘合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)設(shè)備，其特征在于，上述預(yù)定圖案被設(shè)置為，與上述受光元件的下部接觸的底座部分的總面積為受光元件 的下部的整體面積的60%以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的光波導(dǎo)設(shè)備，其特征在于，在由高折射率材料形成的底座或上述受光元件的朝向底座的相對(duì)面中的任意一方或 雙方上，配置有用于調(diào)整波導(dǎo)與受光元件下表面的間隙的膜體。
全文摘要
提供一種光波導(dǎo)設(shè)備，相對(duì)于形成在電介質(zhì)基板上的擴(kuò)散波導(dǎo)，能夠高精度地配置受光元件，實(shí)現(xiàn)倏逝波耦合型的受光元件。該光波導(dǎo)設(shè)備具有電介質(zhì)基板(1)；擴(kuò)散波導(dǎo)(2)，在該電介質(zhì)基板上熱擴(kuò)散高折射率材料而形成；以及受光元件(4)，配置在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的上方，接收在該擴(kuò)散波導(dǎo)中傳輸?shù)墓獠ǖ囊徊糠?，上述光波?dǎo)設(shè)備的特征在于，在形成上述擴(kuò)散波導(dǎo)時(shí)，以預(yù)定圖案在上述擴(kuò)散波導(dǎo)的附近配置與上述高折射率材料相同的高折射率材料，并進(jìn)行熱擴(kuò)散，從而形成用于將上述受光元件支撐在上述電介質(zhì)基板上的底座(3、5)的至少一部分(3)。
文檔編號(hào)G02B6/13GK101840026SQ20101014334
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者市川潤(rùn)一郎, 近藤勝利, 須藤正明 申請(qǐng)人:住友大阪水泥股份有限公司