特開 2024-144401 光学デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144401

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】光学デバイス

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/12 20060101AFI20241003BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

G02B6/12 301

G02B6/42

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024056775

(22)【出願日】2024-03-29

(31)【優先権主張番号】202310333094.3

(32)【優先日】2023-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100114937

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 健司

(72)【発明者】

【氏名】田家 裕

(72)【発明者】

【氏名】兒玉 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】福崎 亮平

【テーマコード（参考）】

2H137

2H147

【Ｆターム（参考）】

2H137AB11

2H137BA54

2H137BB02

2H137CA22F

2H137CA34

2H137CC05

2H147BA05

2H147CB03

2H147CC14

2H147DA19

2H147EA05A

2H147EA09B

2H147EA13C

2H147EA14B

2H147EA15B

2H147EA15C

2H147EA17B

2H147FA03

2H147FA09

2H147FA18

2H147FC08

2H147GA06

(57)【要約】

【課題】光学デバイスを提供する。
【解決手段】本発明の光学デバイス１は、第１の方向に対向する一対の主面１０ａ、１０ｂと、主面に隣接する端面１０ｃ、１０ｄと、一対の側面１０ｅ、１０ｆと、を有する基板１０と、基板の主面１０ａに沿って配置され、端面１０ｃが位置する平面の方向において光入射端または光出射端を有する光導波路２０と、を備え、基板１０の端面１０ｃには接続用の接着剤が塗布されており、光導波路２０と接着剤との間には、少なくとも１つの段差部ｇ１が形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の方向に対向する一対の主面と、前記主面に隣接する端面と、一対の側面と、を有する基板と、
前記基板の前記主面に沿って配置され、前記端面が位置する平面方向において光入射端または光出射端を有する光導波路と、を備え、
前記基板の前記端面には、接続用の接着剤が塗布されており、
前記光導波路と前記接着剤との間には、少なくとも１つの段差部が形成されている、光学デバイス。

【請求項2】

前記段差部は、一端が前記基板のうちの一方の前記側面に近接し、他端が前記基板の他方の前記側面に近接するように、前記基板の前記端面に形成される第１の段差部を含む、請求項１に記載の光学デバイス。

【請求項3】

前記段差部は、前記基板の前記端面に形成され、前記第１の段差部とは異なる深さを持ち、前記光導波路から離間するように前記光導波路の周囲に形成される第２の段差部をさらに含む、請求項２に記載の光学デバイス。

【請求項4】

前記第２の段差部の深さは、前記第１の段差部の深さよりも大きい、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項5】

前記段差部は、前記基板の前記端面に形成され、前記第１の段差部とは異なる深さを持ち、前記光導波路から離間するように前記光導波路の周囲に形成される第３の段差部をさらに含み、
前記第１の方向から見て、前記第２の段差部と前記第３の段差部は、前記光導波路を挟んでいる、請求項３に記載の光学デバイス。

【請求項6】

前記第３の段差部の深さは、前記第１の段差部の深さよりも大きい、請求項５に記載の光学デバイス。

【請求項7】

前記第２の段差部および／または前記第３の段差部は、前記基板の前記主面に露出している、請求項５に記載の光学デバイス。

【請求項8】

前記第１の段差部は、前記第２の段差部および前記第３の段差部にそれぞれ連通している、請求項５または７に記載の光学デバイス。

【請求項9】

前記第１の方向から見て、前記光導波路の端部は、前記基板の端部よりも内側に位置し、
前記第１の段差部は、前記基板の前記主面に露出している、請求項２から８のいずれか一項に記載の光学デバイス。

【請求項10】

前記光導波路に隣接して形成された保護層をさらに備え、
前記第２の段差部および前記第３の段差部は、さらに前記保護層に形成されている、請求項５から９のいずれか一項に記載の光学デバイス。

【請求項11】

前記第１の段差部、前記第２の段差部および前記第３の段差部は、前記保護層に露出している、請求項１０に記載の光学デバイス。

【請求項12】

前記第１の段差部、前記第２の段差部および前記第３の段差部は、前記基板の前記端面に対して凹凸に形成されている、請求項５から１１のいずれか一項に記載の光学デバイス。

【請求項13】

前記第１の段差部は、前記基板の前記主面と略平行とするように、前記基板の前記端面に形成されている、請求項２に記載の光学デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光学デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、複数の光学素子を高密度で集積する技術が求められている。この技術の１つとして、石英系平面光波回路（以下、ＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）ともいう）が知られている。石英系ＰＬＣは、低損失、高信頼性、高設計自由度などの利点があり、複合機能が一体集積化されたプラットフォームになることが期待される。

【0003】

実際には、送信側ステーションにおける受光装置において、フォトダイオード（以下、ＰＤともいう）などの受光素子からなる光モジュール、または、レーザダイオード（以下、ＬＤともいう）などの発光素子は、合分波器、分岐結合器、光変調器などの機能素子が形成されたＰＬＣと光結合によって実装されている。また、例えば、波長多重伝送方式のノード装置において、ＰＬＣにおける複数の光導波路の光強度をモニタするために、複数のＬＤ、ＰＤが集積化して実装されている。

【0004】

しかし、各チップを歩留まりよく配置するためには、例えばチップボンダ（ｃｈｉｐ ｂｏｎｄｅｒ）などの高価な実装装置が必要であり、低コストの製造プロセスの実現が課題となっている。また、光入射／出射端に接着剤が接触すると、複数回の手戻りが必要であることも課題となっている。さらに、接着剤は熱を受けやすい材料であり、接着剤における熱が光導波路に影響を与えると、導光不良を引き起こす可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開第２０１６－００１２８９号公報

【発明の概要】

【0006】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクを低減し、導光不良を抑制することができる光学デバイスを提供することを目的としている。

【0007】

本発明の一実施の形態は、第１の方向に対向する一対の主面と、主面に隣接する端面と、一対の側面とを有する基板と、基板の主面に沿って配置され、端面が位置する平面方向において光入射端または光出射端を有する光導波路と、を備え、基板の端面には、接続用の接着剤が塗布されており、光導波路と接着剤との間には、少なくとも１つの段差部が形成されている、光学デバイスを提供する。

【0008】

本発明の光電デバイスによれば、光導波路と接着剤との間に段差部を形成することにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクを低減することができ、また、段差部によれば、接着剤の熱が光導波路に伝導することを抑制し、導光不良を抑制することができる。

【0009】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、段差部は、一端が前記基板のうちの一方の前記側面に近接し、他端が前記基板の他方の前記側面に近接するように、基板の端面に形成される第１の段差部を含む。

【0010】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、段差部は、基板の端面に形成され、第１の段差部とは異なる深さを持ち、光導波路から離間するように光導波路の周囲に形成される第２の段差部をさらに含む。

【0011】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第２の段差部の深さは、第１の段差部の深さよりも大きい。

【0012】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、段差部は、基板の端面に形成され、第１の段差部とは異なる深さを持ち、光導波路から離間するように光導波路の周囲に形成される第３の段差部をさらに含み、第１の方向から見て、第２の段差部と第３の段差部は光導波路を挟んでいる。

【0013】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第３の段差部の深さは、第１の段差部の深さよりも大きい。

【0014】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第２の段差部および／または第３の段差部は、基板の主面に露出している。

【0015】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第１の段差部は、第２の段差部および第３の段差部にそれぞれ連通している。

【0016】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第１の方向から見て、光導波路の端部は、基板の端部よりも内側に位置し、第１の段差部は、基板の主面に露出している。

【0017】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、光導波路に隣接して形成された保護層をさらに備え、第２の段差部および第３の段差部は、さらに保護層に形成されている。

【0018】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第１の段差部、第２の段差部および第３の段差部は、保護層に露出している。

【0019】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第１の段差部、第２の段差部および第３の段差部は、基板の端面に対して凹凸に形成されている。

【0020】

また、本発明の光学デバイスにおいて、好ましくは、第１の段差部は、基板の主面と略平行とするように、基板の端面に形成されている。

【発明の効果】

【0021】

本発明の光学デバイスによれば、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクを低減し、導光不良を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す平面図であり、図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す正面図である。

【図3】図３（ａ）は、第２の実施形態に係る光学デバイス１Ａを示す平面図であり、図３（ｂ）は、第２の実施形態に係る光学デバイス１Ａを示す正面図である。

【図4】図４（ａ）は、第３の実施形態に係る光学デバイス１Ｂを示す平面図であり、図４（ｂ）は、第３の実施形態に係る光学デバイス１Ｂを示す正面図である。

【図5】図５（ａ）は、第４の実施形態に係る光学デバイス１Ｃを示す平面図であり、図５（ｂ）は、第４の実施形態に係る光学デバイス１Ｃを示す正面図である。

【図6】図６（ａ）は、第５の実施形態に係る光学デバイス１Ｄを示す平面図であり、図６（ｂ）は、第５の実施形態に係る光学デバイス１Ｄを示す正面図である。

【図7】接着剤がはみ出した場合の第５の実施形態に係る光学デバイス１Ｄを示す模式的斜視図である。

【図8】図８（ａ）は、第６の実施形態に係る光学デバイス１Ｅを示す平面図であり、図８（ｂ）は、第６の実施形態に係る光学デバイス１Ｅを示す正面図である。

【図9】本発明の実施形態の光学デバイスの光導波路がスラブ部とリッジ部とを含む場合を示すＸ－Ｚ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための様態を詳しく説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0024】

第１の実施形態
図１は、第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す斜視図である。図２（ａ）は、第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す平面図であり、図２（ｂ）は、第１の実施形態に係る光学デバイス１を示す正面図である。

【0025】

第１の実施形態に係る光学デバイス１は、図１に示すように、基板１０と、光導波路２０とを備える。基板１０の端面１０ｃには、接続用の接着剤が塗布されており、光導波路２０と接着剤との間には、少なくとも１つの段差部ｇ１が形成されている。光学デバイス１は、例えば、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素子からの光信号を受信するための平面光導波路（ＰＬＣ）であってもよい。接着剤は、平面光導波路（ＰＬＣ）の基板とレーザダイオード（ＬＤ）の基板を接続するために用いられる。

【0026】

以下は、基板１０、光導波路２０、接着剤、段差部ｇ１のそれぞれについて詳しく説明する。

【0027】

（基板）
基板１０は略直方体形状となっている。直方体形状には、角部および稜線部が面取りされた直方体の形状と、角部および稜線部が丸められた直方体の形状が含まれる。基板１０は、互いに対向する一対の主面１０ａ、１０ｂと、互いに対向する一対の端面１０ｃ、１０ｄと、互いに対向する一対の側面１０ｅ、１０ｆと、を有する。一対の主面１０ａ、１０ｂが対向する方向を第１の方向Ｄ１（Ｚ方向）とする。一対の端面１０ｃ、１０ｄが対向する方向を第２の方向Ｄ２（Ｙ方向）とする。一対の側面１０ｅ、１０ｆが対向する方向を第３の方向Ｄ３（Ｘ方向）とする。本実施形態では、第１の方向Ｄ１は、基板１０の高さ方向である。第２の方向Ｄ２は、基板１０の長手方向であり、第１の方向Ｄ１と直交している。第３の方向Ｄ３は、基板１０の幅方向であり、第１の方向Ｄ１および第２の方向Ｄ２と直交している。

【0028】

一対の端面１０ｃ、１０ｄは、一対の主面１０ａ、１０ｂ間を連結するように、第１の方向Ｄ１に延びている。一対の端面１０ｃ、１０ｄは、さらに、第３の方向Ｄ３（一対の主面１０ａ、１０ｂの短辺方向）に延びている。一対の端面１０ｃ、１０ｄは、主面１０ａと隣接している。一対の側面１０ｅ、１０ｆは、一対の主面１０ａ、１０ｂ間を連結するように第１の方向Ｄ１に延びている。一対の側面１０ｅ、１０ｆは、さらに、第２の方向Ｄ２（一対の主面１０ａ、１０ｂの長手方向）に延びている。

【0029】

基板１０としては、ニオブ酸リチウムより屈折率が低いものであれば特に限定されないが、ニオブ酸リチウムからなる膜をエピタキシャル膜として形成させることができる基板であることが好ましく、サファイア単結晶基板またはシリコン単結晶基板であることが好ましい。単結晶基板の結晶配向は特に限定されない。ニオブ酸リチウム膜は、さまざまな結晶方位の単結晶基板に対して、ｃ軸配向のエピタキシャル膜として形成されやすいという性質を持っている。ｃ軸配向のニオブ酸リチウム膜は３回対称の対称性を有しているので、下地である単結晶基板も同じ対称性を有していることが望ましく、サファイア単結晶基板の場合はｃ面の基板、シリコン単結晶基板の場合は（１１１）面の基板が好ましい。

【0030】

（光導波路）
光導波路２０は、ＸＹ平面に沿って延びるように、基板１０の主面１０ａに沿って設けられている。図示では、光導波路２０は第２の方向Ｄ２に延びており、光導波路２０における光伝搬方向は、第２の方向Ｄ２と同じである。しかし、光導波路２０は、必要に応じて、基板１０の主面上に斜めにまたは蛇行して設けられてもよい。光導波路２０は、基板１０の端面１０ｃ側に光入射面２０ｃを有し、端面１０ｄ側が位置する平面方向に光出射面２０ｄを有している。光出射面２０ｄは、光入射面２０ｃと同じ形状を有してもよいと理解されるべきである。光入射面２０ｃは、例えばＬＤからの光信号を受光する。以下は、光導波路２０が基板１０の端面１０ｃ側に光入射端２０ｃを有する例について説明する。

【0031】

光導波路２０としては、電気光学材料で構成されるものであれば特に限定されないので、光導波路２０を構成するフィルムを電気光学材料膜と称することもできる。しかし、光導波路２０はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）で構成されることが好ましく、それは、ニオブ酸リチウムが大きな電気光学定数を有し、光変調器などの光学デバイスの構成材料として好適であるからである。光導波路２０はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）から構成されていてもよい。また、光導波路２０がニオブ酸リチウムから構成される場合には、他の元素をドープしてもよく、例えば、ニオブ酸リチウムにＴｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｃ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕからなる群から選ばれる少なくとも１種をドープすることができる。

【0032】

ニオブ酸リチウム膜の膜厚は、２μｍ以下であることが好ましく、１．２μｍであることが好ましい。それは、膜厚が２μｍよりも厚くなると、高品質な膜を形成することが困難であり、その一方、ニオブ酸リチウム膜の膜厚が薄すぎると、ニオブ酸リチウム膜において光の閉じ込めが弱くなり、光が基板１０に漏れてしまい、ニオブ酸リチウム膜に電界を印加しても光導波路２０の実効屈折率の変化が小さくなる懸念があるからである。よって、ニオブ酸リチウム膜は、使用する光の波長の１／１０程度以上の膜厚であることが好ましい。また、ニオブ酸リチウム膜の幅は、例えば１μｍであり得る。

【0033】

ニオブ酸リチウム膜の形成方法としては、スパッタ法、ＣＶＤ法、ゾルゲル法などの膜形成方法を利用することが望ましい。ニオブ酸リチウムのｃ軸が基板１の主面に垂直に配向されていると、ｃ軸に平行に電界を印加することで、電界強度に比例して光学屈折率が変化する。単結晶基板としてサファイアを用いる場合は、サファイア単結晶基板上に直接、ニオブ酸リチウム膜をエピタキシャル成長させることができる。単結晶基板としてシリコンを用いる場合は、クラッド層（図示せず）を介して、エピタキシャル成長によりニオブ酸リチウム膜を形成する。クラッド層（図示せず）としては、ニオブ酸リチウム膜より屈折率が低く、エピタキシャル成長に適したものを用いる。例えば、クラッド層（図示せず）としてＹ_２Ｏ_３を用いる場合、高品質のニオブ酸リチウム膜を形成することができる。

【0034】

ここで、エピタキシャル膜とは、下地の基板もしくは下地膜の結晶方位に対して、揃って配向している膜のことである。膜面内をＸ－Ｙ面とし、膜厚方向をＺ軸としたとき、結晶がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向にともに揃って配向しているものである。例えば、まず２θ－θＸ線回折による配向位置でのピーク強度の確認と、次に極点の確認を行うことで、光導波路がエピタキシャル膜であることを証明できる。

【0035】

具体的には、まず２θ－θＸ線回折による測定を行ったとき、目的とする面以外の全てのピーク強度が目的とする面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である必要がある。例えば、ニオブ酸リチウムのｃ軸配向エピタキシャル膜では、（００Ｌ）面以外のピーク強度が、（００Ｌ）面の最大ピーク強度の１０％以下、好ましくは５％以下である。（００Ｌ）は、（００１）や（００２）などの等価な面を総称する表示である。

【0036】

次に、極点測定において、極点が見えることが必要である。前述の第１の配向位置でのピーク強度の確認の条件においては、一方向における配向性を示しているのみであり、前述の第１の条件を得たとしても、面内において結晶配向がそろっていない場合には、特定角度位置でＸ線の強度が高まることはなく、極点は見られない。ＬｉＮｂＯ_３は三方晶系の結晶構造であるため、単結晶におけるＬｉＮｂＯ_３（０１４）の極点は３つとなる。ニオブ酸リチウム膜の場合、ｃ軸を中心に１８０°回転させた結晶が対称的に結合した、いわゆる双晶の状態にてエピタキシャル成長することが知られている。この場合、３つの極点が対称的に２つ結合した状態になるため、極点は６つとなる。また、（１００）面のシリコン単結晶基板上にニオブ酸リチウム膜を形成した場合は、基板が４回対称となっているため、４×３＝１２個の極点が観測される。なお、本発明では、双晶の状態にてエピタキシャル成長したニオブ酸リチウム膜もエピタキシャル膜に含める。

【0037】

（接着剤）
光学デバイス１に他の光学デバイス（例えば、フォトダイオードなどの受光素子からなる光モジュール、レーザダイオードなどの発光素子）を接着する場合、端面１０ｃは他の光学デバイスと対向する接着面として規定することができる。光学デバイス１は、例えば、接着剤によって他の光学デバイスと接続している。

【0038】

基板１０の端面１０ｃでは、接続用の接着剤が接着剤塗布領域Ｒに塗布される。接着剤は、図示しないＬＤの基板と、光導波路を有する本発明の光学デバイス１の基板１０とを接続する。例えば、他の金属との共晶接合を用いて接続する。接着剤の材料としては、例えば、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）からなる群から選択される１種以上の金属、ならびに、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）の合金ＡｕＳｎ、錫（Ｓｎ）－銀（Ａｇ）－銅（Ｃｕ）系はんだ合金（ＳＡＣ）、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）の合金ＳｎＣｕ、インジウム（Ｉｎ）とビスマス（Ｂｉ）の合金ＩｎＢｉ、スズ（Ｓｎ）－パラジウム（Ｐｄ）－銀（Ａｇ）の合金ＳｎＰｄＡｇ、スズ（Ｓｎ）－ビスマス（Ｂｉ）－インジウム（Ｉｎ）の合金ＳｎＢｉＩｎ、および鉛（Ｐｂ）－ビスマス（Ｂｉ）－インジウム（Ｉｎ）の合金ＰｂＢｉＩｎのいずれかの合金を含む。

【0039】

接着剤（金属層）を形成する方法としては、公知の方法を利用することができ、特に限定されない。例えば、スパッタリング、蒸着、ペースト化した金属の塗布などの公知の方法を利用することができる。

【0040】

一例として、まずは図示しないＬＤの基板上に第１の金属層としてＡｕ層を形成し、本発明の光学デバイス１の基板１０上に第２の金属層としてＳＡＣ層を形成し、そして、第１の金属層と第２の金属層とが重なるように位置合わせを行い、基板にレーザ光を照射してＡｕ層とＳＡＣ層を溶融させ、Ａｕ層とＳＡＣ層との間に共晶層を形成することにより、ＬＤと本発明の光学デバイス１とを接着（一体化）する。

【0041】

（段差部）
光学デバイス１の端面１０ｃに他の光学デバイスを接着するとき、接着剤が押圧されて接着剤塗布領域Ｒからはみ出し、接着剤が光導波路２０の光入射端２０ｃに接触し、接着剤の熱が光導波路２０に伝導し、光導波路２０の導光性が不良になるリスクがある。

【0042】

本実施形態の光学デバイス１は、上述のリスクを低減するために、図２（ａ）に示すように、基板１０の端面１０ｃにおいて、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に段差部ｇ１が形成されている。段差部ｇ１は、一端が基板１０の一方の側面１０ｅに近接し、他端が基板１０の他方の側面１０ｆに近接するように、基板１０の端面１０ｃに形成されている。段差部ｇ１とは、段差部ｇ１の表面と基板１０の端面１０とに段差があることを意味する。ここで、段差部は高低差（段差）を有する部分を示すものであり、１つの段差部内に複数の高低差（複数の段差）があってもよい。段差部ｇ１は、光導波路２０の光入射端２０ｃから遠ざかるように、基板１０の主面１０ａと略平行に設けられている。段差部ｇ１は、例えば、ステルスダイシング（Ｓｔｅａｌｔｈ ｄｉｃｉｎｇ）、研磨（Ｇｒｉｎｄｅｒ）、積層等の方法により、基板１０の端面１０ｃに対して凹凸に形成されている。図２（ｂ）では、基板１０の端面１０ｃに対して段差部ｇ１が内側に凹んでいる場合を示しているが、段差部ｇ１は基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出していてもよい。段差部ｇ１が基板１０の端面１０ｃに対して内側に凹んでいる場合、段差部ｇ１は、接着時にはみ出した接着剤を収容することができ、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。段差部ｇ１が基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出している場合、段差部ｇ１は、接着時にはみ出した接着剤を阻止することができ、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。

【0043】

よって、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に段差部ｇ１を形成することにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクを低減し、導光不良を抑制することができる。また、接着剤は熱を受けやすい材料である。動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持するためには、接着剤の熱が光導波路２０に伝導されないことが望ましい。段差部ｇ１を設けることにより、接着剤を光導波路２０から遠ざけることができる一方、基板１０の放熱表面積を増やすことができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止することができ、さらに導光不良を抑制することができる。

【0044】

第２の実施形態
次に、第２の実施形態の光学デバイス１Ａについて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0045】

図３（ａ）は、第２の実施形態に係る光学デバイス１Ａを示す平面図であり、図３（ｂ）は、第２の実施形態に係る光学デバイス１Ａを示す正面図である。

【0046】

第２の実施形態の光学デバイス１Ａは、図３（ａ）に示すように、基板１０の端面１０ｃに段差部ｇ１が形成されていることに加え、基板１０の端面１０ｃにおいて、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に段差部ｇ２が形成されている点で、第１の実施形態の光学デバイス１と異なる。

【0047】

図３（ｂ）に示すように、段差部ｇ２は、光導波路２０から離間して光導波路２０の周囲に形成されている。段差部ｇ２は、光学デバイス１Ａの主面１０ａに露出している。段差部ｇ２の深さ（第２の方向Ｄ２における幅）は段差部ｇ１の深さと異なり、好ましくは、段差部ｇ２の深さは段差部ｇ１の深さよりも大きい。

【0048】

段差部ｇ２は、段差部ｇ１と同様に、例えば、ステルスダイシング、研磨、積層等の方法により、基板１０の端面１０ｃに対して凹凸に形成されている。図３（ｂ）では、基板１０の端面１０ｃに対して段差部ｇ２が内側に凹んでいる場合のみを示しているが、段差部ｇ２は基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出していてもよいことは、言うまでもない。段差部ｇ２が基板１０の端面１０ｃに対して内側に凹んでいる場合、段差部ｇ２は段差部ｇ１とともに、接着時にはみ出した接着剤をさらに収容し、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。段差部ｇ２が基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出している場合、段差部ｇ２は段差部ｇ１とともに、接着時にはみ出した接着剤をさらに阻止し、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。

【0049】

段差部ｇ２は光導波路２０から離間しているので、光導波路２０に接着剤が接触するのを防止することができる。また、段差部ｇ１の深さよりも深い段差部ｇ２を設けることにより、接着時にはみ出す接着剤が多い場合、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することをさらに防止することができる。

【0050】

よって、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に、段差部ｇ１が形成されていることに加え、さらに段差部ｇ２が形成されていることにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクをさらに低減し、導光不良を抑制することができる。段差部ｇ１、ｇ２を設けることにより、接着剤を光導波路２０から遠ざけることができる一方、基板１０の放熱表面積を増加させることができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0051】

第３の実施形態
次に、第３の実施形態の光学デバイス１Ｂについて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0052】

図４（ａ）は、第３の実施形態に係る光学デバイス１Ｂを示す平面図であり、図４（ｂ）は、第３の実施形態に係る光学デバイス１Ｂを示す正面図である。

【0053】

第３の実施形態の光学デバイス１Ｂは、図４（ａ）に示すように、基板１０の端面１０ｃに段差部ｇ１、段差部ｇ２が形成されていることに加え、基板１０の端面１０ｃにおいて、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に段差部ｇ３が形成されている点で、第２の実施形態の光学デバイス１Ａと異なる。

【0054】

段差部ｇ３は、図４（ｂ）に示すように、光導波路２０から離間して光導波路２０の周囲に形成されている。第１の方向Ｄ１から見て、段差部ｇ３と段差部ｇ２は光導波路２０を挟持している。段差部ｇ３は、光学デバイス１Ｂの主面１０ａに露出している。段差部ｇ３の深さ（第２の方向Ｄ２における幅）は段差部ｇ１の深さと異なり、好ましくは、段差部ｇ３の深さは段差部ｇ１の深さよりも大きい。段差部ｇ３の深さと段差部ｇ２の深さは同じでも異なってもよい。

【0055】

段差部ｇ３は、段差部ｇ１、段差部ｇ２と同様に、例えば、ステルスダイシング、研磨、積層等の方法によって、基板１０の端面１０ｃに対して凹凸に形成されている。図４（ｂ）では、段差部ｇ３が基板１０の端面１０ｃに対して内側に凹んでいる場合を示しているが、段差部ｇ３は基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出していてもよい。段差部ｇ３が基板１０の端面１０ｃに対して内側に凹んでいる場合、段差部ｇ３は、段差部ｇ１、段差部ｇ２とともに、接着時にはみ出した接着剤をさらに収容し、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。段差部ｇ３が基板１０の端面１０ｃに対して外側に突出している場合、段差部ｇ３は、段差部ｇ１、段差部ｇ２とともに、接着時にはみ出す接着剤をさらに阻止し、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。

【0056】

段差部ｇ３は光導波路２０から離間しているので、光導波路２０に接着剤が接触するのを防止することができる。また、段差部ｇ１の深さよりも深い段差部ｇ３を設けることにより、接着時にはみ出す接着剤が多い場合、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することをさらに防止することができる。

【0057】

よって、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に、段差部ｇ１、段差部ｇ２が形成されていることに加え、さらに段差部ｇ３が形成されていることにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクをさらに低減し、導光不良を抑制することができる。段差部ｇ１～ｇ３を設けることにより、接着剤を光導波路２０から遠ざけることができる一方、基板１０の放熱表面積を増加させることができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0058】

第４の実施形態
次に、第４の実施形態の光学デバイス１Ｃについて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0059】

図５（ａ）は、第４の実施形態に係る光学デバイス１Ｃを示す平面図であり、図５（ｂ）は、第４の実施形態に係る光学デバイス１Ｃを示す正面図である。

【0060】

第４の実施形態の光学デバイス１Ｃは、図５（ａ）に示すように、段差部ｇ１が段差部ｇ２および段差部ｇ３にそれぞれ連通している点で、第３の実施形態の光学デバイス１Ｂと異なる。

【0061】

図５（ａ）では、段差部ｇ１は、段差部ｇ２および段差部ｇ３にそれぞれ連通しており、全体として、Ｘ－Ｚ断面に略Ｕ字形の１つの段差部として形成されている。説明の容易性のために、図５（ａ）中の破線は、実際に見えない線を示している。段差部ｇ１は段差部ｇ２および段差部ｇ３に連通しているため、接着時にはみ出す接着剤が多い場合、段差部ｇ１、ｇ２、ｇ３はより多くの接着剤を収容または遮断することができ、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することをより一層防止することができる。

【0062】

よって、段差部ｇ１が段差部ｇ２および段差部ｇ３にそれぞれ連通していることにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクをさらに低減し、導光不良を抑制することができる。段差部ｇ１～ｇ３を設けることにより、接着剤を光導波路２０から遠ざけることができる一方、基板１０の放熱表面積を増加させることができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0063】

第５の実施形態
次に、第５の実施形態の光学デバイス１Ｄについて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0064】

図６（ａ）は、第５の実施形態に係る光学デバイス１Ｄを示す平面図であり、図６（ｂ）は、第５の実施形態に係る光学デバイス１Ｄを示す正面図である。

【0065】

第５の実施形態の光学デバイス１Ｄは、図６（ａ）に示すように、段差部ｇ１が段差部ｇ２および段差部ｇ３にそれぞれ連通していることに加えて、光導波路２０の端部が基板１０の端部よりも内側にある点で、第４の実施形態の光学デバイス１Ｃと異なる。

【0066】

第１の方向Ｄ１から見て、光導波路２０の光入射端２０ｃは基板１０の端面１０ｃよりも内側に形成されている。そして、段差部ｇ１は第１の方向Ｄ１に延び、基板１０の主面１０ａに露出している。

【0067】

光導波路２０の光入射端２０ｃは基板１０の端面１０ｃより内側にあるので、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触するのを防止することができる。

【0068】

そして、第４の実施形態の光学デバイス１Ｃにおいて段差部ｇ１、ｇ２、ｇ３からなる、Ｘ－Ｚ断面に略Ｕ字状の段差部に比べて、本実施形態の光学デバイス１Ｄにおいて段差部ｇ１、ｇ２、ｇ３からなる、Ｘ－Ｚ断面において長方形状の段差部の容積（体積）が大きく、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することをより一層防止することができる。

【0069】

図７は、接着剤がはみ出した場合の第５の実施形態に係る光学装置１Ｄを示す模式的斜視図である。図示しないＬＤの基板を本願の基板１０に接着するとき、接着剤塗布領域Ｒに塗布された接着剤は図７中のハッチング部分に示すように段差部ｇ１、ｇ２、ｇ３の主面１０ａに露出する表面にはみ出す可能性があるが、接着剤塗布領域Ｒに塗布された接着剤がはみ出したとしても、光導波路２０の光入射端２０ｃには接触しない。

【0070】

よって、光導波路２０の端部が基板１０の端部よりも内側にあり、かつ段差部ｇ１が基板１０の主面１０ａに露出することにより、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクをより一層低減し、導光不良を抑制することができる。光導波路２０の光入射端２０ｃは、基板１０の端面１０ｃよりも内側にあり、かつ段差部ｇ１～ｇ３が基板１０の主面１０ａに露出して設けられていることにより、接着剤を光導波路２０から遠ざけることができる一方、基板１０の放熱表面積を増加させることができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0071】

第６の実施形態
次に、第６の実施形態の光学デバイス１Ｅについて説明する。なお、以下の実施の形態において、上述した実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

【0072】

図８（ａ）は、第６の実施形態に係る光学装置１Ｅを示す平面図であり、図８（ｂ）は、第６の実施形態に係る光学装置１Ｅを示す正面図である。

【0073】

図８（ａ）に示すように、第６の実施形態の光学デバイス１Ｅは、保護層３０が光導波路２０に隣接して形成され、段差部ｇ２と段差部ｇ３が保護層３０に形成されている点で、第５の実施形態の光学デバイス１Ｄと異なる。説明の容易性のために、図８（ａ）及び図８（ｂ）における破線は、実際に見えない線を示す。

【0074】

（保護層）
光導波路２０を伝搬する光が基板１０または外部電極に吸収されることを防ぐために、保護層３０は光導波路２０に隣接して形成されている。本実施形態では、保護層３０は、光導波路２０の上面だけでなく、光導波路２０が形成されていない基板１０上も覆い、光導波路２０の側面も保護層３０で覆われているため、光導波路２０における光の伝搬損失を低減することができる。

【0075】

保護層３０の材料は、幅広く選択できる。例えば、保護層３０は、酸化ケイ素などの非金属酸化物、酸化アルミニウムなどの金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、ポリイミドなどの樹脂材料、セラミックスなどの絶縁材料を用いて製造することができる。保護層の材料は結晶性の材料であってよく、非晶質の材料でもよい。さらに好ましい実施形態として、保護層３０としては、屈折率が光導波路２０より低い材料を用いることができ、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＬａＡｌＯ_３、ＬａＹＯ_３、ＺｎＯ、ＨｆＯ_２、ＭｇＯ、Ｙ_２Ｏ_３などを使用してよい。光導波路２０上に形成された保護層３０の厚さは、０．２～１．２μｍ程度であってもよい。

【0076】

図８（ｂ）に示すように、段差部ｇ２と段差部ｇ３は保護層３０に形成され、保護層３０に露出している。また、段差部ｇ１も、保護層３０に形成され、保護層３０に露出してもよい。図８（ｂ）に示す例では、段差部ｇ１、ｇ２、ｇ３が保護層３０に形成され、保護層３０に露出している場合を示したが、段差部ｇ１は保護層に形成されていなくてもよい。

【0077】

第６の実施形態の光学装置１Ｅは、保護層３０が光導波路２０に隣接して形成され、段差部ｇ２と段差部ｇ３が保護層３０に形成されていることにより、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することをより一層防止することができる。また、第１～第５の実施形態の光学デバイス１、１Ａ～１Ｄが奏する効果と同様に、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクをより一層低減し、導光不良を抑制することができる。段差部ｇ１～ｇ３が保護層３０に形成される設置は、接着剤を光導波路から遠ざけることができる一方で、外部の応力や熱衝撃から光導波路２０を保護することができるので、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0078】

図９は、本発明の実施形態に係る光学デバイスの光導波路がスラブ部とリッジ部とを備える場合を示すＸ－Ｚ断面図である。

【0079】

光導波路２０は、図９に示すように、スラブ部２０ｓと、スラブ部２０ｓ上に隆起したリッジ部２０ｒとにより構成されている。スラブ部２０ｓは、基板１０上に薄く形成されており、例えば層状や平板状に形成されることができるが、これに限定されず、やや傾斜した層であってもよく、例えば台形状に形成されてもよい。リッジ部２０ｒはスラブ部２０ｓ上に隆起し、例えばスラブ部２０ｓから一定の高さだけ柱状に上向きに隆起してもよい。しかし、リッジ部２０ｒの形状はこれに限定されず、テーパ状のみで隆起してもよく、さらに複数段階で隆起してもよい。光は主に光導波路２０のリッジ部２０ｒ内を伝搬するので、接着剤は少なくとも光導波路２０のリッジ部２０ｒに接触しないことが好ましい。これにより、光導波路２０への接着剤の熱伝導を良好に阻止し、動作時に光導波路２０の温度を安定的に維持し、さらに導光不良を抑制することができる。

【0080】

実施例
図２の（ａ）、（ｂ）に示す端面１０ｃに段差部ｇ１が形成された光学デバイス１を実施例とし、図２の（ａ）、（ｂ）に示す光学デバイス１と同じ構造を有するが、端面１０ｃに段差部が形成されていない光学デバイスを比較例として、両者について導光不良率の比較を行った。その結果を表１に示す。

【0081】

表１から分かるように、端面１０ｃに段差部ｇ１を形成することにより、導光不良率を小さく抑えることができる。これは、光導波路２０と接着剤塗布領域Ｒとの間に段差部ｇ１が形成されることにより、光導波路２０の光入射端２０ｃに接着剤が接触することを防止し、光導波路の光入射／出射端に接着剤が接触するリスクを低減できるからである。

【0082】

【表1】

【0083】

以上において、図面と実施例を組み合わせて本発明について詳しく説明したが、理解されるように、上記説明は本発明のいかなる制限にもならない。例えば、上述の光学デバイス１、１Ａ～１Ｅの説明において、基板１０に沿って光導波路２０を１つ形成する場合を例に説明したが、これに限定されず、１つ以上の光導波路であってもよい。

【0084】

また、上記実施形態では、光導波路２０は基板１０の接着剤が形成されている塗布領域Ｒの端面１０ｃ側に光入射端２０ｃを有しているが、光導波路２０は基板１０の端面１０ｃ側に光出射端２０ｄを有していてもよい。

【0085】

また、上記実施形態では、１つ～３つの段差部を含む例を挙げたが、３つ以上の段差部を含む構造であってもよい。また、段差部の寸法に対して限定がない。

【0086】

当業者は本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて本発明に対し変形や変更を加えることができ、これらの変形や変更も本発明の範囲内である。

【符号の説明】

【0087】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ…光学デバイス
１０…基板
１０ａ、１０ｂ…主面
１０ｃ、１０ｄ…端面
１０ｅ、１０ｆ…側面
２０…光導波路
２０ｃ…光入射端
２０ｄ…光出射端
Ｒ…接着剤塗布領域
ｇ１、ｇ２、ｇ３…段差部
３０…保護層
第１の方向（Ｚ方向）…Ｄ１
第２の方向（Ｙ方向）…Ｄ２
第３の方向（Ｘ方向）…Ｄ３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】