JP2006284714A - Optical monitor array and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信システムや光パワー伝送システムにおいて、光信号若しくは光パワーの監視に用いられる光モニタに関する。 The present invention relates to an optical monitor used for monitoring an optical signal or optical power in an optical communication system or an optical power transmission system.
光通信システムや光パワー伝送システムにおいては、それらのシステムの動作状況を監視する必要がある。より具体的には、光アンプ（増幅器）、光アッテネータ（減衰器）、光ゲインイコライザ（増幅・減衰器）等の光信号処理機における光パワーの大きさの監視や、光切替装置における切替経路を確認する必要がある。また一連のシステムにおいては複数個所でシステムの動作状況を監視する必要があるので、システムの動作状況を監視する素子は、複数個がアレイ化されていることが望まれる。また同時にアレイ化による大型化を最小限に抑え、小型であることも望まれる。 In optical communication systems and optical power transmission systems, it is necessary to monitor the operating status of these systems. More specifically, the monitoring of the optical power level in an optical signal processor such as an optical amplifier (amplifier), optical attenuator (attenuator), optical gain equalizer (amplifier / attenuator), and switching path in an optical switching device It is necessary to confirm. In a series of systems, it is necessary to monitor the operation status of the system at a plurality of locations. Therefore, it is desirable that a plurality of elements for monitoring the operation status of the system are arrayed. At the same time, miniaturization is desired by minimizing the increase in size due to the array.
上記の目的を達するために、例えば、平面導波路型光回路において、光導波路を横切るように形成された斜めの溝の内側に反射フィルタを設置し、反射フィルタからの反射光を光検出器アレイの光検出器で検出して、信号光の光強度をモニタするデバイスが開示されている(特許文献１)。 To achieve the above object, for example, in a planar waveguide type optical circuit, a reflection filter is installed inside an oblique groove formed so as to cross the optical waveguide, and the reflected light from the reflection filter is detected by a photodetector array. A device that monitors the light intensity of signal light by detecting with a photodetector is disclosed (Patent Document 1).
しかしながら上記構造のデバイスには、近接した複数の光導波路または光ファイバを横切る溝が形成されているので、この溝を介して隣接するチャネル間に光学的なクロストークが発生する懸念がある。即ち、ある光路からの反射光が隣接する光路からの反射光に混入し該隣接する光路用の光検出器でノイズとして検出されること、さらにはその隣の光路の反射光へと混入し該光路用の光検出器でもノイズとして検出されることが懸念される。アレイ化したチャネル間の光学的クロストークは、光モニタにおいてノイズとして作用する。そのため光モニタの最重要機能である伝搬光のモニタリングにおいて、モニタ精度を低下させることになり、場合によってはモニタとして機能できなくなる。そのため特許文献１においては、各チャネル間の溝に光遮蔽手段を設けることでクロストークの抑制を図っているが、このとき一旦作製した溝を再び塞ぐという工程の複雑化を招いている。 However, since the device having the above structure is formed with grooves that cross a plurality of adjacent optical waveguides or optical fibers, there is a concern that optical crosstalk may occur between adjacent channels through the grooves. That is, the reflected light from a certain optical path is mixed with the reflected light from the adjacent optical path and detected as noise by the photodetector for the adjacent optical path, and further mixed into the reflected light of the adjacent optical path. There is a concern that even a photodetector for an optical path may be detected as noise. Optical crosstalk between the arrayed channels acts as noise in the optical monitor. For this reason, in the monitoring of propagating light, which is the most important function of the optical monitor, the monitoring accuracy is lowered, and in some cases, it cannot function as a monitor. For this reason, in Patent Document 1, crosstalk is suppressed by providing light shielding means in the grooves between the channels, but this complicates the process of reclosing the grooves once formed.
本発明は、上記の課題に鑑み、隣接するチャネル間のクロストークを抑制した光モニタアレイと、それを簡便に製造する方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical monitor array in which crosstalk between adjacent channels is suppressed, and a method for simply manufacturing the same.
［１］本発明は、光ファイバを伝播する光の量を検出する光モニタを複数配列した光モニタアレイにおいて、前記光モニタは光ファイバのコアを伝播する光の一部を漏洩光として光ファイバ外へ漏洩させて該漏洩光を受光素子で検出し、隣接する光ファイバ間には遮蔽体が配されたことを特徴とする光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間の高アイソレーションが実現できる。また、光モニタ間隔を大きくしなくても高いアイソレーションを実現できるので、光モニタアレイの小型化を図ることができる。 [1] The present invention provides an optical monitor array in which a plurality of optical monitors for detecting the amount of light propagating through an optical fiber are arranged, wherein the optical monitor uses a part of the light propagating through the core of the optical fiber as leakage light. The light monitor array is characterized in that the leaked light is leaked to the outside and the leaked light is detected by a light receiving element, and a shield is disposed between adjacent optical fibers. With this configuration, high isolation between adjacent optical monitors can be realized. In addition, since high isolation can be realized without increasing the optical monitor interval, the optical monitor array can be reduced in size.
［２］本発明は、光ファイバを収容する複数の溝が配列して形成された第１の基板を有し、隣接する前記溝の間に形成される凸部が前記遮蔽体の少なくとも一部であることを特徴とする前記[１]に記載の光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間の高アイソレーションが簡便に実現できる。また、隣接する溝の間に形成される凸部が前記遮蔽体としても機能するために、構造を簡略化し、光モニタアレイの小型化を図ることができる。 [2] The present invention includes a first substrate formed by arranging a plurality of grooves for accommodating optical fibers, and a convex portion formed between adjacent grooves is at least a part of the shield. The optical monitor array according to [1], which is characterized in that With this configuration, high isolation between adjacent optical monitors can be easily realized. Moreover, since the convex part formed between adjacent groove | channels functions also as the said shielding body, a structure can be simplified and size reduction of an optical monitor array can be achieved.
［３］本発明は、前記溝の断面形状がＶ字型であり、前記凸部の少なくとも一部が前記溝に収容した光ファイバの最上面よりも高いことを特徴とする前記[２]に記載の光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間の高アイソレーションが簡便に高めることできる。 [3] In the above [2], the cross-sectional shape of the groove is V-shaped, and at least a part of the convex portion is higher than the uppermost surface of the optical fiber accommodated in the groove. It is an optical monitor array of description. With this configuration, high isolation between adjacent optical monitors can be easily increased.
［４］本発明は、前記溝の断面形状がＵ字型であり、前記凸部の少なくとも一部が前記溝に収容した光ファイバの最上面よりも高いことを特徴とする前記[２]に記載の光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間の高アイソレーションが簡便に高めることができる。 [4] In the above [2], the cross-sectional shape of the groove is U-shaped, and at least a part of the convex portion is higher than the uppermost surface of the optical fiber accommodated in the groove. It is an optical monitor array of description. With this configuration, high isolation between adjacent optical monitors can be easily increased.
［５］本発明は、複数の受光素子を固定した第２の基板を有し、該第２の基板と光ファイバを収容した前記第１の基板とを対置させて生じる、前記凸部と前記第２の基盤との間隙のうち少なくとも一部が充填材料で充填されていることを特徴とする前記[２]〜[４]のいずれかに記載の光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間のアイソレーションをより高めることができる。 [5] The present invention has a second substrate on which a plurality of light receiving elements are fixed, the convex portion generated by placing the second substrate and the first substrate containing an optical fiber facing each other, and the The optical monitor array according to any one of [2] to [4], wherein at least a part of the gap with the second base is filled with a filling material. With this configuration, the isolation between adjacent optical monitors can be further increased.
［６］本発明は、前記受光素子の受光面の、前記第１の基板上の光ファイバの長手方向の長さが、光ファイバの長手方向に直角方向の長さよりも長いことを特徴とする前記[２]〜[５]のいずれかに記載の光モニタアレイである。かかる構成によって、隣接する光モニタ間の高アイソレーションが簡便に実現できる。 [6] The present invention is characterized in that the length of the light receiving surface of the light receiving element in the longitudinal direction of the optical fiber on the first substrate is longer than the length perpendicular to the longitudinal direction of the optical fiber. The optical monitor array according to any one of [2] to [5]. With this configuration, high isolation between adjacent optical monitors can be easily realized.
［７］本発明は、前記光モニタは、光ファイバのクラッドの一部を該光ファイバのコアの屈折率よりも屈折率の大きな置換材料で置換することによって、光ファイバのコアを伝播する光の一部を漏洩させ、該漏洩光を受光素子で検出することを特徴とする前記[１]〜[６]のいずれかに記載の光モニタアレイである。前記構成の光モニタは小型化に有利であり、これを用いることにより隣接する光モニタ間のアイソレーションが高く、かつ小型の光モニタアレイが実現できる。 [7] In the optical monitor according to the present invention, the light transmitted through the core of the optical fiber is replaced by replacing a part of the cladding of the optical fiber with a replacement material having a refractive index larger than that of the core of the optical fiber. The optical monitor array according to any one of [1] to [6], wherein a part of the light is leaked and the leaked light is detected by a light receiving element. The optical monitor having the above configuration is advantageous for miniaturization, and by using this, an isolation between adjacent optical monitors is high, and a small optical monitor array can be realized.
［８］第１の基板に複数の溝を配列して形成し、光ファイバを収容する工程と、前記光ファイバのクラッドの一部をドライエッチングで除去する工程と、ドライエッチングで除去したクラッド部分を前記光ファイバのコアの屈折率よりも屈折率の大きい置換材料で置換する工程と、受光素子を前記置換材料に対置させる工程を有し、前記光ファイバのクラッドの一部をドライエッチングで除去する工程において、隣接する前記溝の間に形成される凸部の少なくとも一部をマスクで覆いドライエッチングを行なうことを特徴とする光モニタアレイの製造方法である。かかる製法によって、隣接する光モニタ間のアイソレーション高く、かつ小型の光モニタを簡便に作製できる。 [8] A step of forming a plurality of grooves on the first substrate and accommodating the optical fiber, a step of removing a part of the clad of the optical fiber by dry etching, and a clad portion removed by dry etching A replacement material having a refractive index larger than the refractive index of the core of the optical fiber, and a step of facing a light receiving element to the replacement material, and removing a part of the cladding of the optical fiber by dry etching In this step, at least a part of the projections formed between the adjacent grooves is covered with a mask and dry etching is performed. By this manufacturing method, a small optical monitor with high isolation between adjacent optical monitors can be easily produced.
本発明によれば、隣接するチャネル間のクロストークを抑制した光モニタアレイおよびそれを簡便に製造する方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical monitor array which suppressed the crosstalk between adjacent channels, and the method of manufacturing it easily can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。なお、これら実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by these Examples.
図１は、本発明に係る光モニタについての、紙面奥行き方向に光ファイバが整列した状態での断面図に相当する。図９は光モニタアレイデバイス全体の外観を示し、図１はそのＢ−Ｂ´における断面を示したものである。なお、図１および図９においては４つの光モニタをアレイ化した状態を図示しているが、光モニタのアレイ数が４つに限定されることを意味するものではない。本発明の光モニタは、光ファイバのコアを伝播する光の一部を光ファイバの外へ漏洩させて、該漏洩光を受光素子で検出する。光の漏洩のさせ方、すなわち取り出し方としては、光ファイバのコアを伝播する光の一部を漏洩させることができる構成であればよく、例えば、光ファイバのクラッドの一部を除去または置換して光を漏洩させる構成、光ファイバの不連続界面からの反射光として漏洩させる構成などを用いることができる。このうち、光ファイバのクラッドの一部を置換して光を漏洩させる構成が、光モニタアレイ全体の小型化のために好ましい。図１に示す例では、主な構成要素として、光ファイバ101a〜101dを有する第１の基板121と、受光素子109a〜109dを有する第２の基板122を有する。該光ファイバ101a〜101dはシングルモードの光ファイバーであっても良く、マルチモードの光ファイバであっても良い。前記光ファイバ101a〜101dは前記第１の基板121に略平行に形成された溝131a〜131dに配列する。光ファイバ101a〜101dのクラッド105a〜105dの一部は置換材料114a〜114dで置換する。置換材料114a〜114dとしては、コア103a〜103dの屈折率より高い屈折率を持つ材料を用いる。光ファイバ101a〜101dを伝搬する伝搬光の一部は、置換材料114a〜114dで置換されたクラッドの一部(以下、置換領域106a〜106dと称する)を介して、漏洩光108a〜108dとして光ファイバ外へ漏洩する。漏洩光108a〜108dは、主として、溝の開口側、即ち底部の反対側へ伝搬する。 FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view of an optical monitor according to the present invention in a state where optical fibers are aligned in the depth direction of the drawing. FIG. 9 shows the appearance of the entire optical monitor array device, and FIG. 1 shows a cross section taken along the line BB '. Although FIG. 1 and FIG. 9 show a state in which four optical monitors are arrayed, this does not mean that the number of optical monitor arrays is limited to four. The optical monitor of the present invention leaks a part of the light propagating through the core of the optical fiber to the outside of the optical fiber, and detects the leaked light by the light receiving element. As a method of leaking light, that is, a method of taking out light, any configuration that can leak a part of the light propagating through the core of the optical fiber may be used. For example, a part of the cladding of the optical fiber is removed or replaced. For example, a configuration for leaking light and a configuration for leaking light reflected from a discontinuous interface of an optical fiber can be used. Among these, a configuration in which a part of the cladding of the optical fiber is replaced to leak light is preferable for downsizing the entire optical monitor array. In the example illustrated in FIG. 1, the main substrate includes a first substrate 121 having optical fibers 101a to 101d and a second substrate 122 having light receiving elements 109a to 109d. The optical fibers 101a to 101d may be single-mode optical fibers or multi-mode optical fibers. The optical fibers 101a to 101d are arranged in grooves 131a to 131d formed substantially in parallel with the first substrate 121. Part of the clads 105a to 105d of the optical fibers 101a to 101d is replaced with replacement materials 114a to 114d. As the replacement materials 114a to 114d, materials having a refractive index higher than that of the cores 103a to 103d are used. Part of the propagating light propagating through the optical fibers 101a to 101d is transmitted as leaked light 108a to 108d through a part of the cladding replaced with the replacement materials 114a to 114d (hereinafter referred to as replacement regions 106a to 106d). Leak out of fiber. The leaked lights 108a to 108d mainly propagate to the opening side of the groove, that is, the side opposite to the bottom.
第２の基板122は前記第１の基板121に対向して配置する。該第２の基板122には、前記第１の基板に配列した光ファイバ101a〜101dの配列ピッチに対応した配列ピッチで受光素子109a〜109dを配置する。漏洩光は、光ファイバの置換領域に対置された受光素子によって検出される。該受光素子109a〜109dの受光面は隣接する溝に干渉しない大きさとする。望ましくは、受光素子のピッチ方向の長さは溝開口幅程度とすることで隣接チャネルからの漏洩光を受光することを防止する。受光量を増加させるためには、受光素子の光ファイバの軸方向の長さは、溝開口幅よりも大きくすることが好ましい。受光素子の受光面形状の例を図８に示した。前記受光素子109a〜109が漏洩光108a〜108dを最も効率良く受光できる位置に、第１の基板121と第２の基板122を対向配置させる。 The second substrate 122 is disposed to face the first substrate 121. On the second substrate 122, light receiving elements 109a to 109d are arranged at an arrangement pitch corresponding to the arrangement pitch of the optical fibers 101a to 101d arranged on the first substrate. The leaked light is detected by the light receiving element disposed in the replacement region of the optical fiber. The light receiving surfaces of the light receiving elements 109a to 109d are sized so as not to interfere with adjacent grooves. Desirably, the length of the light receiving element in the pitch direction is set to about the groove opening width, thereby preventing leakage light from the adjacent channel from being received. In order to increase the amount of received light, the length of the light receiving element in the axial direction of the optical fiber is preferably larger than the groove opening width. An example of the shape of the light receiving surface of the light receiving element is shown in FIG. The first substrate 121 and the second substrate 122 are arranged to face each other at a position where the light receiving elements 109a to 109 can receive the leakage lights 108a to 108d most efficiently.
光モニタ単体として、上述の光ファイバのクラッドの一部を置換して光を漏洩させる構成をさらに詳述する。図１０は本発明の単体の光モニタの構成例を示す概略図である。図１０（ａ）は光モニタ側面の断面図に相当する。図１０（ｂ）は図１０（ａ）におけるＡ-Ａ´断面の断面図に相当する。光モニタ１００は光ファイバ１０１と光検出器１０２を有する。光ファイバ１０１は直線配置されている。光検出器１０２は該検出器の受光素子１０９の受光面の法線が光ファイバ１０１の軸と直交するように、すなわち受光素子の受光面が光ファイバの軸と平行に配置されている。光ファイバ１０１のクラッド１０５の一部を切り欠き状に除去し置換領域1０６とする。前記切り欠き状とは、光モニタを構成した状態で切り欠き形状を有していることを意味し、置換領域を切り欠き状とすることで、光の漏洩を該部分に集中させ、それ以外の部分からの無駄な漏洩を防ぐことができる。該置換領域1０６はコア１０３よりも大きな屈折率を持つ置換材料で充填する。ここで、光ファイバは、クラッドの屈折率がコアの屈折率よりも若干低いので、コア内に光信号を閉じ込め伝搬させることができる。ただし、光信号はコア内だけに閉じ込められているのではなく、一部がコア周辺のクラッドへ、エバネッセント光としてしみ出している。そのためエバネッセント光がしみ出しているコア周辺のクラッドを、コアの屈折率以上の屈折率を有する置換材料で置換することで、光ファイバを伝搬する伝搬光１０４を、光ファイバ外部へ漏洩光１０８として取り出すことができる。置換領域は、図１０（ａ）のように断面が矩形である他、台形形状等であってもよい。 A configuration for leaking light by replacing a part of the clad of the above-described optical fiber as a single optical monitor will be described in further detail. FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a single optical monitor according to the present invention. FIG. 10A corresponds to a sectional view of the side surface of the optical monitor. FIG. 10B corresponds to a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. The optical monitor 100 includes an optical fiber 101 and a photodetector 102. The optical fibers 101 are arranged in a straight line. The photodetector 102 is arranged such that the normal line of the light receiving surface of the light receiving element 109 of the detector is orthogonal to the axis of the optical fiber 101, that is, the light receiving surface of the light receiving element is parallel to the axis of the optical fiber. A part of the clad 105 of the optical fiber 101 is removed in a cutout shape to form a replacement region 106. The notch shape means that the optical monitor is configured to have a notch shape, and the replacement region is notched so that light leakage is concentrated on the portion, and the rest It is possible to prevent useless leakage from the portion. The replacement region 1006 is filled with a replacement material having a higher refractive index than the core 103. Here, since the refractive index of the cladding of the optical fiber is slightly lower than the refractive index of the core, an optical signal can be confined and propagated in the core. However, the optical signal is not confined only in the core, but part of the optical signal oozes out to the cladding around the core as evanescent light. Therefore, by replacing the cladding around the core where the evanescent light oozes out with a replacement material having a refractive index equal to or higher than the refractive index of the core, the propagating light 104 propagating through the optical fiber is leaked to the outside of the optical fiber as the leaked light 108. It can be taken out. The replacement region may have a trapezoidal shape or the like in addition to a rectangular cross section as shown in FIG.
なお、図１には第一の基板121に深溝を形成した例を示したが、該第一の基板121に形成する溝は浅い溝でも良い。図１１に該第一の基板121に形成した浅い溝131に光ファイバを収容した例を示す。図１１においては第二の基板122に突起部分が形成されており、この突起部分が遮蔽体を構成する。次に、図１に示す深溝の場合の例についてさらに説明する。前記第１の基板121に形成する溝131a〜131dの深さhは光ファイバ101a〜101dが収容できる深さとすることが好ましい。すなわち、図２(a)に示すように、該溝131a〜131dの断面形状がＶ字型(以下、V溝と称する)である場合、光ファイバ101a〜101dの半径をrとし、V溝底部角度2θとしたとき、溝深さhと溝開口幅Wがh > ｒ(1+1/sinθ)、tanθ=0.5W/hで表されることが好ましい。円柱状の光ファイバをV溝に収容することで、光ファイバの配列ピッチをV溝ピッチと一致させることができる。またV溝開口幅Wを管理することで光ファイバの高さ方向の位置管理ができる。従って、V溝を形成した第一の基板121の面内方向の精度管理をするだけで、光ファイバの平面位置と高さ位置の管理が可能となる。溝ピッチPは溝開口幅W以上にして、溝の間に形成される凸部132A〜132Cに(P-W)の幅を持たせる。溝ピッチPが溝開口幅W未満であると、溝の凸部が低くなり、凸部による遮蔽効果が低下するので望ましくない。 Although FIG. 1 shows an example in which a deep groove is formed in the first substrate 121, the groove formed in the first substrate 121 may be a shallow groove. FIG. 11 shows an example in which an optical fiber is accommodated in a shallow groove 131 formed in the first substrate 121. In FIG. 11, a protrusion is formed on the second substrate 122, and this protrusion constitutes a shield. Next, an example in the case of the deep groove shown in FIG. 1 will be further described. The depth h of the grooves 131a to 131d formed in the first substrate 121 is preferably set to a depth that can accommodate the optical fibers 101a to 101d. That is, as shown in FIG. 2A, when the cross-sectional shapes of the grooves 131a to 131d are V-shaped (hereinafter referred to as V-grooves), the radius of the optical fibers 101a to 101d is r, and the bottom of the V-groove When the angle is 2θ, the groove depth h and the groove opening width W are preferably represented by h> r (1 + 1 / sinθ) and tanθ = 0.5 W / h. By accommodating the cylindrical optical fiber in the V-groove, the arrangement pitch of the optical fibers can be matched with the V-groove pitch. In addition, by managing the V groove opening width W, the position of the optical fiber in the height direction can be managed. Therefore, the planar position and height position of the optical fiber can be managed only by managing the accuracy in the in-plane direction of the first substrate 121 in which the V-groove is formed. The groove pitch P is set to be equal to or greater than the groove opening width W so that the convex portions 132A to 132C formed between the grooves have a width of (P-W). If the groove pitch P is less than the groove opening width W, the convex portion of the groove is lowered, and the shielding effect by the convex portion is lowered, which is not desirable.
第１の基板121と第２の基板122は、該第１の基板121の凸部132A〜132Cを第２の基板122上の受光素子109a〜109dの隙間に近接させて、望ましくは接触させて、対向配置する。このとき、該凸部132A〜132Cは漏洩光108a〜108dが隣接する溝に混入することを抑制する遮蔽体として機能する。該凸部132A〜132Cと第２の基板122が近接している場合、該凸部132A〜132Cの幅が広いほど、該凸部132A〜132Cと第２の基板122の間隙を通過して隣接する溝に混入する漏洩光を抑制できる。従って、該凸部132A〜132Cと第２の基板122が近接している場合、該凸部幅が大きい程、クロストーク抑制に有効である。しかし、一方で、V溝ピッチが拡大することでデバイスサイズが大きくなる懸念もある。そのため、両者のバランスをとる必要がある。ここで、V溝の構造上の特性に着目することで、V溝底部角度が小さい方が、同じ溝ピッチに対して、広い凸部幅が得られることが判った。よって、V溝底部角度は小さくすることが望ましい。一方、該凸部132A〜132Cと第２の基板122が接触している場合、該凸部132A〜132Cは漏洩光108a〜108dが隣接するチャネルに混入することを効果的に抑制する。なお、前記凸部その他の遮蔽体は、光モニタにおいて、隣接する光ファイバ間の光ファイバ長手方向の少なくとも一部を遮蔽する位置に、より好ましくは少なくとも光漏洩部分および受光部分を遮蔽する位置に、さらに好ましくは光モニタ内の光ファイバ間全体に渡って配される。 The first substrate 121 and the second substrate 122 are arranged so that the convex portions 132A to 132C of the first substrate 121 are brought close to the gaps between the light receiving elements 109a to 109d on the second substrate 122, and preferably contacted with each other. , To face each other. At this time, the convex portions 132A to 132C function as a shield that suppresses the leakage light 108a to 108d from being mixed into adjacent grooves. When the protrusions 132A to 132C and the second substrate 122 are close to each other, the wider the protrusions 132A to 132C, the more adjacent the protrusions 132A to 132C pass through the gap between the second substrate 122. Leakage light mixed into the groove to be suppressed can be suppressed. Therefore, when the convex portions 132A to 132C and the second substrate 122 are close to each other, the larger the convex portion width is, the more effective for suppressing crosstalk. On the other hand, however, there is a concern that the device size increases as the V-groove pitch increases. Therefore, it is necessary to balance both. Here, by paying attention to the structural characteristics of the V-groove, it was found that a wider convex portion width can be obtained for the same groove pitch when the V-groove bottom angle is smaller. Therefore, it is desirable to make the V groove bottom angle small. On the other hand, when the convex portions 132A to 132C are in contact with the second substrate 122, the convex portions 132A to 132C effectively suppress the leakage light 108a to 108d from being mixed into adjacent channels. In addition, in the optical monitor, the convex portion and other shielding bodies are at positions that shield at least a part of the longitudinal direction of the optical fiber between adjacent optical fibers, more preferably at positions that shield at least the light leakage portion and the light receiving portion. More preferably, it is arranged over the entire optical fiber in the optical monitor.
図２(b)に溝形状の別の変形例を示す。本変形例の溝形状は、狭溝ピッチに対し広溝凸部幅が得られる点で、デバイスの小型化に有利で、かつ、クロストークの抑制に有効である。本変形例では溝形状をU字型(以下、U溝と称する)としている。この場合、光ファイバを完全に収容するためには、光ファイバ直径２rとすると、溝深さhと溝開口幅Wは、それぞれh>2r、W>2rであればよい。したがって、同じ溝ピッチに対して、凸部幅をV溝に比べて広く取ることができるため、クロストークの抑制、小型化にU溝を用いることが好ましい。 FIG. 2B shows another modification of the groove shape. The groove shape of this modification is advantageous in reducing the size of the device and effective in suppressing crosstalk in that a wide groove protrusion width can be obtained with respect to a narrow groove pitch. In this modification, the groove shape is U-shaped (hereinafter referred to as a U-groove). In this case, in order to completely accommodate the optical fiber, if the optical fiber diameter is 2r, the groove depth h and the groove opening width W may be h> 2r and W> 2r, respectively. Therefore, the width of the protrusion can be made wider than that of the V-groove with respect to the same groove pitch. Therefore, it is preferable to use the U-groove for suppressing crosstalk and reducing the size.
図３に、本発明に係る光モニタアレイの別の形態を示す。図３は、第１の基板121の凸部132と第２の基板122の近接部分を拡大した図である。図示していない部分は図１と同様である。第２の基板122上の第１の受光素子109と第２の受光素子109bの隙間に、充填材料として、弾性充填材料133を配置する。該弾性充填材料133としては、例えば、板バネやゴムなどを用いることができるが、図では金属の板バネを用いた例を示している。第１の基板121と第２の基板122を対向配置させたとき、該弾性充填材料133は、弾性材料であるので、例えば第１の基板121のうねりに起因する凸部132の高さばらつき、加工ばらつきに起因するに接触する凸部132の高さばらつき、第２の基板122のうねりに起因するばらつきその他の高さばらつきに依らず、第１の基板121と第２の基板122が該弾性充填材料133を介して、実質的に空隙を有することなく対向する。即ち、凸部132と該弾性充填材料133とが遮蔽体として機能することで、漏洩光108が隣接するチャネルに混入することを阻止する。このように、隣接する溝の間に形成される凸部が前記遮蔽体の少なくとも一部を形成し、他の部分を弾性充填材料で形成してもよい。 FIG. 3 shows another embodiment of the optical monitor array according to the present invention. FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion 132 of the first substrate 121 and the second substrate 122. The parts not shown are the same as in FIG. An elastic filling material 133 is disposed as a filling material in the gap between the first light receiving element 109 and the second light receiving element 109b on the second substrate 122. As the elastic filling material 133, for example, a leaf spring, rubber, or the like can be used, but in the figure, an example using a metal leaf spring is shown. When the first substrate 121 and the second substrate 122 are arranged to face each other, the elastic filling material 133 is an elastic material, and therefore, for example, the height variation of the convex portion 132 caused by the undulation of the first substrate 121, The first substrate 121 and the second substrate 122 are elastic regardless of the height variation of the convex portion 132 that comes into contact with the processing variation, the variation due to the waviness of the second substrate 122, and other height variations. Opposing through the filling material 133 substantially without any voids. That is, the convex portion 132 and the elastic filling material 133 function as a shield, thereby preventing the leakage light 108 from being mixed into an adjacent channel. Thus, the convex part formed between adjacent grooves may form at least a part of the shield, and the other part may be formed of an elastic filling material.
図４に、本発明の別の形態を示す。図４は、第１の基板121の凸部132と第２の基板122の近接部分を拡大した図である。図示していない部分は図１と同様である。本発明においては、第１の基板121の溝の凸部132と該凸部が近接する第２の基板122間に、充填材料として、間隙充填材料136を配置する。該間隙充填材料136としては、例えば樹脂を、望ましくは光学的に不透明な樹脂を用いる。該間隙充填材料136は作製工程上、溝の凸部132に配置してもよく、第２の基板122上に配置してもよく、あるいは、該溝凸部132と第２の基板122を近接した後で配置してもよい。また該間隙充填材料は充填直後は流動性を有し、加熱または紫外線照射または時間経過によって硬化する材料とすることが好ましい。第１の基板121と第２の基板122を対向配置させた直後は、該間隙充填材料136は、流動性を持つので、例えば第１の基板121のうねりに起因する溝の凸部132の高さばらつき、加工ばらつきに起因する接触する該凸部132の高さばらつき、第２の基板122のうねりに起因するばらつきその他の高さばらつきに依らず、該間隙充填材料136を介して、第１の基板121と第２の基板122が実質的に空隙を有することなく対向する。即ち、凸部132と該間隙充填材料136とが遮蔽体として機能することで、漏洩光108が隣接するチャネルに混入することを阻止する。 FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion 132 of the first substrate 121 and the second substrate 122. The parts not shown are the same as in FIG. In the present invention, a gap filling material 136 is disposed as a filling material between the convex portion 132 of the groove of the first substrate 121 and the second substrate 122 close to the convex portion. As the gap filling material 136, for example, a resin, preferably an optically opaque resin is used. The gap filling material 136 may be disposed on the convex portion 132 of the groove in the manufacturing process, or may be disposed on the second substrate 122, or the groove convex portion 132 and the second substrate 122 are close to each other. You may arrange after. Further, the gap filling material is preferably a material that has fluidity immediately after filling and is cured by heating, ultraviolet irradiation, or passage of time. Immediately after the first substrate 121 and the second substrate 122 are arranged to face each other, the gap filling material 136 has fluidity. For example, the height of the convex portion 132 of the groove due to the undulation of the first substrate 121 is increased. Regardless of the height variation of the convex portion 132 in contact due to the variation in the thickness, the variation in processing, the variation due to the waviness of the second substrate 122, and other height variations, the first filling via the gap filling material 136 is performed. The substrate 121 and the second substrate 122 face each other substantially without a gap. That is, the convex portion 132 and the gap filling material 136 function as a shield, thereby preventing the leakage light 108 from being mixed into an adjacent channel.
図５に、本発明の別の形態を示す。図５は、第１の基板121の凸部132と第２の基板122の近接部分を拡大した図である。図示していない部分は図１と同様である。本発明においては、第１の基板121の凸部132と該凸部が近接する第２の基板122間に、充填材料として、間隙充填材料136を配置する。該間隙充填材料136としては、例えば樹脂を、望ましくは光学的に不透明な樹脂を用いる。該間隙充填材料136は作製工程上、凸部132に配置してもよく、第２の基板122上に配置してもよく、あるいは、該溝凸部132と第２の基板122を近接した後で配置してもよい。また該間隙充填材料は充填直後は流動性を有し、加熱、紫外線照射または時間経過によって硬化する材料であっても良いし、充填前から剛体であっても良い。第１の基板121の凸部132上、または、第２の基板122上、またはその両方には浅溝134、135を有する。該浅溝134、135は、前記間隙充填材料136を保持する機能、あるいは、第１の基板121と第２の基板122を対向位置した後に前記間隙充填材料136を配置することを容易にする機能を有しているので、作製工程を簡易にできる。さらに、浅溝に遮蔽体が入り込むことによって、漏洩光108が隣接するチャンネルに混入することをさらに効果的に防ぐことができる。浅溝の断面形状は、例えば、Ｖ字型、Ｕ字型、角型、半円型などを用いることができるが、図ではＶ字型の場合を示している。前記間隙充填材料136が充填直後には流動性を持つ材料である場合、第１の基板121のうねりに起因する溝の凸部132の高さばらつき、加工ばらつきに起因する接触する該凸部132の高さばらつき、第２の基板122のうねりに起因するばらつきその他の高さばらつきに依らず、該間隙充填材料136を介して、第１の基板121と第２の基板122が実質的に空隙を有することなく対向させることができる。このとき、凸部132と該間隙充填材料136とが遮蔽体として機能することで、漏洩光108が隣接するチャネルに混入することを阻止する。一方、充填直後には剛体である場合、浅溝134、135に収容された該間隙充填材料136が遮蔽体として機能することで、漏洩光108が隣接するチャネルに混入することを阻止することができる。 FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the convex portion 132 of the first substrate 121 and the second substrate 122. The parts not shown are the same as in FIG. In the present invention, a gap filling material 136 is disposed as a filling material between the convex portion 132 of the first substrate 121 and the second substrate 122 in which the convex portion is close. As the gap filling material 136, for example, a resin, preferably an optically opaque resin is used. The gap filling material 136 may be disposed on the convex portion 132 or may be disposed on the second substrate 122 in the manufacturing process, or after the groove convex portion 132 and the second substrate 122 are brought close to each other. May be arranged. The gap filling material may be a material that has fluidity immediately after filling, and may be cured by heating, ultraviolet irradiation, or passage of time, or may be a rigid body before filling. Shallow grooves 134 and 135 are formed on the convex portion 132 of the first substrate 121 and / or on the second substrate 122. The shallow grooves 134 and 135 have a function of holding the gap filling material 136 or a function of facilitating the arrangement of the gap filling material 136 after the first substrate 121 and the second substrate 122 are opposed to each other. Therefore, the manufacturing process can be simplified. Furthermore, by entering the shield into the shallow groove, it is possible to more effectively prevent the leakage light 108 from being mixed into the adjacent channel. As the cross-sectional shape of the shallow groove, for example, a V shape, a U shape, a square shape, a semicircular shape, or the like can be used, but the case of the V shape is shown in the drawing. When the gap filling material 136 is a material having fluidity immediately after filling, the height of the convex portion 132 of the groove due to the undulation of the first substrate 121, and the convex portion 132 that contacts due to processing variation The first substrate 121 and the second substrate 122 are substantially spaced from each other through the gap filling material 136 regardless of the height variation, the variation caused by the undulation of the second substrate 122, and other height variations. It can be made to oppose without having. At this time, the convex portion 132 and the gap filling material 136 function as a shield, thereby preventing leakage light 108 from being mixed into an adjacent channel. On the other hand, in the case of a rigid body immediately after filling, the gap filling material 136 accommodated in the shallow grooves 134 and 135 functions as a shield, thereby preventing leakage light 108 from being mixed into an adjacent channel. it can.
以下、本発明の光モニタアレイ1000の製造方法の例を、図６に示したフローチャートに従って説明する。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing the optical monitor array 1000 of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
『工程１』：ファイバアレイ(第１の基板側の構成)作製
ファイバアレイ、即ち第１の基板121側の構成を作製する工程を以下に説明する。酸化物その他各種焼結体あるいは単結晶材料等の光学的に不透明な材料で形成した基板を第１の基板121とし、この第１の基板121に対し、光ファイバ101が1本収容可能な溝131をダイサ加工にて略平行に複数本形成する。このときの溝深さhは、光ファイバを収容したときに光ファイバ101が溝131から出ない深さとする。さらに溝ピッチPは溝の凸部132が有限の幅を有するピッチとする。なお、光学的に不透明な基板は、光学的に透明な基板、例えばシリコン基板やガラス基板、表面に不透明膜を成膜することで作製することもできる。さらに成膜する膜が反射膜であると、通常受光素子で受光できない方向へ伝搬した漏洩光が反射膜での反射により受光できるようになるので好ましい。また、溝の作製方法として、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどの手法を用いることもできる。また、溝の凸部132に浅溝134が必要な場合、本工程で形成する。基板上に略平行に作製した溝132に光ファイバ101を収容し、接着剤で光ファイバ101を溝壁面または溝底面に固定することで光ファイバアレイを作製する。このときの固定部分は、後の工程でクラッド105を除去し置換材料114で置換する置換領域106以外の部分とする。接着剤ではなく粘着テープ等を用いた固定とすることもできる。この場合も、固定部分は後の工程でクラッド105を除去し置換材料114で置換する置換領域106以外の部分とする。
“Step 1”: Fabrication of Fiber Array (Configuration on First Substrate Side) A step of fabricating a fiber array, that is, a configuration on the first substrate 121 side, will be described below. A substrate formed of an optically opaque material such as an oxide or other various sintered bodies or a single crystal material is used as a first substrate 121, and a groove in which one optical fiber 101 can be accommodated in the first substrate 121. A plurality of 131 are formed substantially in parallel by dicing. The groove depth h at this time is a depth at which the optical fiber 101 does not come out of the groove 131 when the optical fiber is accommodated. Further, the groove pitch P is a pitch in which the groove protrusions 132 have a finite width. Note that the optically opaque substrate can also be manufactured by forming an opaque film on the surface of an optically transparent substrate such as a silicon substrate or a glass substrate. Further, it is preferable that the film to be formed is a reflective film, since leakage light that has propagated in a direction in which light cannot be normally received by the light receiving element can be received by reflection on the reflective film. Further, as a method for forming the groove, a technique such as dry etching or wet etching can be used. Further, when the shallow groove 134 is necessary for the convex portion 132 of the groove, it is formed in this step. The optical fiber 101 is housed in a groove 132 formed substantially in parallel on the substrate, and the optical fiber 101 is fixed to the groove wall surface or the groove bottom surface with an adhesive to produce an optical fiber array. The fixed portion at this time is a portion other than the replacement region 106 where the clad 105 is removed and replaced with the replacement material 114 in a later step. It is also possible to fix using an adhesive tape or the like instead of an adhesive. Also in this case, the fixed portion is a portion other than the replacement region 106 where the cladding 105 is removed and replaced with the replacement material 114 in a later step.
『工程２』：ファイバアレイ加工(エッチング)
次に信号光104の一部をモニタ光として漏洩させる構造にするために、光ファイバ101に加工を施す工程について説明する。本発明に適した構造の光モニタ100の一例として図１０に示した光モニタを用いる。図１０に示した光モニタでは、光ファイバ101のクラッド105を一部除去し、コア103の屈折率よりも大きな置換材料114で充填されている。以下、図７を用いてクラッド105の除去方法について説明する。なお、図７では第1の基板１２１は縦方向の長さは便宜上実際のものより縮小して示してある。第１の基板１２１に固定した光ファイバの位置に前記貫通孔の位置を合せて、第１の基板１２１上にメタルマスク１３７を配置する（図７（ｂ））。前記メタルマスクを配置した状態で、エッチングを行ない、クラッドの一部を除去する（図７（ｃ））。クラッド105の除去方法として、例えば、RIE(反応性イオンエッチング)加工が適用できる。RIE加工においてはエッチャントとしてCF4（四フッ化炭素）を、マスクとして金属、例えばNiの薄板(メタルマスク137)を使用することができる。Niのメタルマスクに形成する貫通孔138a、138bの光ファイバ整列方向の幅を光ファイバ101の直径以上、かつ溝ピッチ未満、望ましくは溝開口幅程度とする。こうすることにより、エッチング工程でエッチャントが第１の基板121まで加工したとしても、エッチング後にも溝と溝の間に形成されている凸部132を維持することができる。前記工程を有する本発明の製造方法は、光ファイバを配列した後に、一体的にクラッドを除去することができ、しかも光ファイバ間の凸部を遮蔽体として残すことができるので、高アイソレーション・小型化を実現することが可能であり、また、生産性も高く、漏洩光検出型光モニタアレイの製造方法として特に優れる。なお、クラッド105の除去方法としては、レーザー加工やマイクロ機械加工を用いることもできる。
"Process 2": Fiber array processing (etching)
Next, a process of processing the optical fiber 101 to make a structure in which a part of the signal light 104 is leaked as monitor light will be described. As an example of the optical monitor 100 having a structure suitable for the present invention, the optical monitor shown in FIG. 10 is used. In the optical monitor shown in FIG. 10, a part of the clad 105 of the optical fiber 101 is removed and the optical monitor 101 is filled with a replacement material 114 that is larger than the refractive index of the core 103. Hereinafter, a method of removing the clad 105 will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the length of the first substrate 121 in the vertical direction is reduced from the actual one for convenience. A metal mask 137 is placed on the first substrate 121 so that the position of the through hole is aligned with the position of the optical fiber fixed to the first substrate 121 (FIG. 7B). Etching is performed in a state where the metal mask is disposed, and a part of the clad is removed (FIG. 7C). As a method of removing the clad 105, for example, RIE (reactive ion etching) processing can be applied. In the RIE processing, CF 4 (carbon tetrafluoride) can be used as an etchant, and a metal, for example, a Ni thin plate (metal mask 137) can be used as a mask. The width in the optical fiber alignment direction of the through holes 138a and 138b formed in the Ni metal mask is set to be equal to or larger than the diameter of the optical fiber 101 and less than the groove pitch, preferably about the groove opening width. By doing so, even if the etchant is processed up to the first substrate 121 in the etching step, the protrusion 132 formed between the grooves can be maintained even after the etching. In the manufacturing method of the present invention having the above steps, the clad can be integrally removed after the optical fibers are arranged, and the convex portion between the optical fibers can be left as a shield. Miniaturization can be realized, productivity is high, and this method is particularly excellent as a method for manufacturing a leakage light detection type optical monitor array. As a method for removing the clad 105, laser processing or micromachining can be used.
『工程３』：受光素子アレイ基板(第２の基板側の構成)
次に受光素子アレイを備えた第２の基板122側の構成について説明する。受光素子アレイを備えた第２の基板122は、受光素子109からの電気信号を取り出す電極ピンが取り付けられたセラミック基板であることが望ましい。このとき、第２の基板122は、パッケージングに用いる基板も兼ねることができるので、部材数と工程数の低減に有利である。ただし、第２の基板122と電気信号を取り出す電極ピンを有するセラミック基板と受光素子が別に形成されている場合でも、両者を電気的に配線することで必要な機能が実現できる。また、受光素子の間に浅溝135が必要な場合、本工程で形成する。
“Process 3”: light receiving element array substrate (configuration on the second substrate side)
Next, the configuration on the second substrate 122 side provided with the light receiving element array will be described. The second substrate 122 having the light receiving element array is preferably a ceramic substrate to which electrode pins for taking out an electric signal from the light receiving element 109 are attached. At this time, the second substrate 122 can also serve as a substrate used for packaging, which is advantageous in reducing the number of members and the number of processes. However, even when the second substrate 122, the ceramic substrate having electrode pins for taking out electrical signals, and the light receiving element are formed separately, the necessary functions can be realized by electrically wiring the two. If a shallow groove 135 is required between the light receiving elements, it is formed in this step.
『工程４』：貼り合わせおよび屈折率調整樹脂充填
次に第１の基板121と第２の基板122との貼り合わせについて説明する。目的とする特性、より具体的には目的とする受光感度を実現するには、両者の貼り合わせ位置、特にファイバ長手方向の位置、が重要である。両基板の貼り合わせにおいては、第１の基板121と第２の基板122それぞれに形成しておいた位置合わせマークを基準とすることができる。貼り合わせは、例えば、接着剤を用いることができる。接着剤の塗布位置は、第１の基板121の外周付近で良い。または、接着剤の塗布位置を溝の凸部132としても良い。この場合、該凸部132と第２の基板122を結合する接着剤を遮蔽体の一部としても機能させることができる。これは工程の簡便化に有利である。さらに接着剤として光吸収成分を有する物を用いると、遮蔽体をより確実に機能させることができるので望ましい。
“Step 4”: Bonding and Filling of Refractive Index Adjusting Resin Next, bonding of the first substrate 121 and the second substrate 122 will be described. In order to realize the target characteristics, more specifically, the target light receiving sensitivity, the bonding position of both, particularly the position in the longitudinal direction of the fiber, is important. In bonding the two substrates, alignment marks formed on the first substrate 121 and the second substrate 122 can be used as a reference. For the bonding, for example, an adhesive can be used. The application position of the adhesive may be near the outer periphery of the first substrate 121. Alternatively, the application position of the adhesive may be the groove protrusion 132. In this case, the adhesive that bonds the convex portion 132 and the second substrate 122 can also function as a part of the shield. This is advantageous for simplification of the process. Furthermore, it is desirable to use a material having a light absorbing component as an adhesive because the shield can function more reliably.
次に、光モニタとしての機能を実現するためにクラッド除去部分を屈折率調整した置換材料114で充填する工程について説明する。クラッド除去部を屈折率調整した置換材料114で充填する方法の一つとして、第１の基板121と第２の基板122を貼り合わせるときに、予め置換材料114を充填しておく方法がある。別の方法として、貼り合せ済みの第１の基板121と第２の基板122に対して、屈折率を調整した置換材料114を注入することもできる。注入口は、V溝端で良いが、クラッド除去部の裏側に相当するV溝の底面に予め穴を形成しておき注入口とすることもできる。この場合、この穴を第１の基板と第２の基板の貼り合わせ位置の確認用に用いることもできる。あるいは、クラッド除去部分をほぼ埋める程度の置換材料114を予め塗布した後、第１の基板121と第２の基板122を貼り合わせ、その後、隙間または専用に作製した注入口から置換材料114を補充することもできる。置換材料114としては樹脂を適用することができる。該樹脂は、例えば、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂とすることができる。紫外線硬化樹脂を使用する場合、第１の基板121または第２の基板122に、紫外線が透過する経路を部分的に作製するか、紫外線に対して透明な材料を用いることが必要である。熱硬化性樹脂を用いるとデバイス全体を高温槽等で加熱すればよいので、簡易な作業で樹脂を硬化させることができる。 Next, a process of filling the clad removal portion with the replacement material 114 having the adjusted refractive index in order to realize the function as an optical monitor will be described. One method of filling the cladding removal portion with the replacement material 114 having the refractive index adjusted is to fill the replacement material 114 in advance when the first substrate 121 and the second substrate 122 are bonded together. As another method, a replacement material 114 having an adjusted refractive index can be injected into the bonded first substrate 121 and second substrate 122. The inlet may be the end of the V groove, but a hole may be formed in advance on the bottom surface of the V groove corresponding to the back side of the clad removal portion to serve as the inlet. In this case, this hole can also be used for confirming the bonding position of the first substrate and the second substrate. Alternatively, after applying in advance a replacement material 114 that fills the portion where the cladding is removed, the first substrate 121 and the second substrate 122 are bonded together, and then the replacement material 114 is replenished from a gap or a specially prepared injection port. You can also As the replacement material 114, a resin can be used. The resin can be, for example, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin. In the case of using an ultraviolet curable resin, it is necessary that a path through which ultraviolet rays are transmitted is partially formed in the first substrate 121 or the second substrate 122 or a material transparent to the ultraviolet rays is used. If a thermosetting resin is used, the entire device may be heated in a high-temperature tank or the like, so that the resin can be cured by a simple operation.
しかしながら、置換材料114は樹脂に限定されるものではない。例えば、屈折率を調整したオイルであっても良い。このようなオイルは入手が容易で、硬化の必要もない。あるいは樹脂とオイルの両者を併用することもできる。例えば、上述した、クラッド除去部分をほぼ埋める程度の置換材料を予め塗布した後、第１の基板121と第２の基板122を貼り合わせ、その後、隙間または専用に作製した注入口から置換材料114を補充する方法において、予め塗布する置換材料114を紫外線硬化樹脂または熱効硬化樹脂とし、樹脂を硬化させた後に、第１の基板と第２の基板の貼り合わせ、その後両者の隙間にオイルを第２の置換材料として充填する方法をとることができる。この場合、樹脂の硬化が容易に行なうことができ、かつ、毛細管現象を利用して小スペースへのオイル充填が行なえるので作業性に優れる。 However, the replacement material 114 is not limited to a resin. For example, it may be oil with adjusted refractive index. Such oils are readily available and do not need to be cured. Or both resin and oil can also be used together. For example, after applying a replacement material that fills the portion where the cladding is removed, the first substrate 121 and the second substrate 122 are bonded together, and then the replacement material 114 is inserted from a gap or a dedicated injection port. In this method, the replacement material 114 to be applied in advance is an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin, and after the resin is cured, the first substrate and the second substrate are bonded together, and then oil is added to the gap between the two. A filling method can be used as the second replacement material. In this case, the resin can be hardened easily, and oil can be filled into a small space using the capillary phenomenon, so that the workability is excellent.
『工程５』：パッケージング
貼り合わせ後の第１の基板121と第２の基板122をパッケージに収め、光ファイバ101a〜101dの出入り口を補強した後、パッケージを樹脂封止することで光モニタアレイが完成する。あるいは光ファイバ101a〜101dにメッキを施し、パッケージ部材とはんだ接合することで気密封止したパッケージを有する光モニタアレイとすることも可能である
“Process 5”: Packaging The first substrate 121 and the second substrate 122 after bonding are housed in a package, the entrances and exits of the optical fibers 101a to 101d are reinforced, and then the package is sealed with a resin. Is completed. Alternatively, an optical monitor array having a hermetically sealed package can be formed by plating the optical fibers 101a to 101d and soldering them to the package member.
本発明の具体的な構成例を４個のモニタを配列した例で以下に示す。光ファイバ101と受光素子109との関係を示す基本部分の構成は図1と同様であるので、基本部分については図1を参照しつつ説明する。光ファイバ101a〜101dは、クラッド105a〜105dの直径が125μm、コア103a〜103dの直径が9μmのシングルモード対応の光ファイバである。前記光ファイバ101a〜101dはフェライト製の第１の基板121に略平行に形成されたV溝131a〜131dに配列する。光ファイバ101a〜101dのクラッド105a〜105dの一部は熱硬化樹脂114a〜114dで置換する。置換材料としての前記熱硬化樹脂114a〜114dは、コア103a〜103dとの屈折率差比Δnが1.916の熱硬化樹脂を用いる。ここで屈折率差比Δnは、コアの屈折率ncと前記熱硬化樹脂の屈折率n0を用いて、Δn＝(nc−n0)／n0 × 100 [%]で表される値である。第１の基板121に形成したV溝131a〜131dの深さhは211μm、V溝底部角度2θは50 °である。このときV溝開口幅Wは197μmである。一方、V溝ピッチPは250μmであるので、V溝とV溝の間に形成される凸部の幅は53μmである。 A specific configuration example of the present invention will be described below by arranging four monitors. Since the configuration of the basic portion showing the relationship between the optical fiber 101 and the light receiving element 109 is the same as that in FIG. 1, the basic portion will be described with reference to FIG. The optical fibers 101a to 101d are single-mode optical fibers in which the clads 105a to 105d have a diameter of 125 μm and the cores 103a to 103d have a diameter of 9 μm. The optical fibers 101a to 101d are arranged in V grooves 131a to 131d formed substantially parallel to the first substrate 121 made of ferrite. Some of the clads 105a to 105d of the optical fibers 101a to 101d are replaced with thermosetting resins 114a to 114d. The thermosetting resins 114a to 114d as replacement materials are thermosetting resins having a refractive index difference ratio Δn of 1.916 from the cores 103a to 103d. Here, the refractive index difference ratio Δn is expressed by Δn = (n c −n 0 ) / n 0 × 100 [%] using the refractive index n c of the core and the refractive index n 0 of the thermosetting resin. Value. The depths h of the V grooves 131a to 131d formed on the first substrate 121 are 211 μm, and the V groove bottom portion angle 2θ is 50 °. At this time, the V groove opening width W is 197 μm. On the other hand, since the V groove pitch P is 250 μm, the width of the convex portion formed between the V grooves is 53 μm.
光ファイバ101a〜101dのクラッド105a〜105dの一部は、CF4をエッチャントとしたRIEで除去する。Ni製のメタルマスク137は250μmピッチに整列した幅150μm、長さ125μmの貫通穴を有する。ここで幅方向はピッチ方向とする。Niマスクの厚さは50μmである。第２の基板122は受光素子109a〜109dを250μmピッチで配置したセラミック基板である。該第２の基板は受光素子109a〜109dの出力信号を外部へ取り出す電極ピンを有する。該受光素子109a〜109dの受光面は紙面奥行き方向、即ち光ファイバの軸方向の受光面長さLaは300μmであり、ピッチ方向の長さは200μmである。なお、置換領域の長さLは125μmである。従ってL/La=0.417である。 A part of the clads 105a to 105d of the optical fibers 101a to 101d is removed by RIE using CF 4 as an etchant. The metal mask 137 made of Ni has through holes with a width of 150 μm and a length of 125 μm arranged at a pitch of 250 μm. Here, the width direction is the pitch direction. The thickness of the Ni mask is 50 μm. The second substrate 122 is a ceramic substrate in which the light receiving elements 109a to 109d are arranged at a pitch of 250 μm. The second substrate has electrode pins for taking out output signals of the light receiving elements 109a to 109d to the outside. The light receiving surfaces of the light receiving elements 109a to 109d have a light receiving surface length La of 300 μm in the depth direction of the paper, that is, in the axial direction of the optical fiber, and a length in the pitch direction of 200 μm. The length L of the replacement region is 125 μm. Therefore, L / La = 0.417.
第１の基板121と第２の基板122は、該第１の基板121のV溝とV溝の間に形成される凸部132A〜132Cを第２の基板122上の受光素子109a〜109dの隙間に近接させて対向配置させる。該凸部132A〜132Cと第２の基板122の間隙には、赤外領域の光に対して光学的に不透明な熱硬化樹脂を充填する。第２の基板に第１の基板を覆うようにパッケージ部材を被せる。該パッケージ部材はデバイス内部へ樹脂を充填する孔を有し、この孔からパッケージ内部に樹脂を充填する。このときパッケージ内部に充填する樹脂は低粘度の熱硬化樹脂である。 The first substrate 121 and the second substrate 122 have convex portions 132A to 132C formed between the V-grooves of the first substrate 121 and the light receiving elements 109a to 109d on the second substrate 122. It is placed close to the gap. The gap between the projections 132A to 132C and the second substrate 122 is filled with a thermosetting resin that is optically opaque to light in the infrared region. A package member is placed on the second substrate so as to cover the first substrate. The package member has a hole for filling the inside of the device with the resin, and the inside of the package is filled with the resin through the hole. At this time, the resin filled in the package is a low-viscosity thermosetting resin.
１０１：光ファイバ １０３：コア １０５：クラッド １０８：漏洩光
１０９：受光素子 １０６：置換領域 １２１：第１の基板 １２２：第２の基板
１３１：溝 １３２：凸部 １３３：弾性充填材料 １３４、１３５：浅溝
１３６：間隙充填材料 １３７：メタルマスク １３８ａ、１３８ｂ：貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101: Optical fiber 103: Core 105: Cladding 108: Leakage light 109: Light receiving element 106: Substitution area | region 121: 1st board | substrate 122: 2nd board | substrate 131: Groove 132: Convex part 133: Elastic filling material 134, 135: Shallow groove 136: gap filling material 137: metal mask 138a, 138b: through hole
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