(57)【要約】【課題】光ファイバを確実に固定できる光導波路を提供する。【解決手段】光導波路１は、複数本のコア３を備え、各コア３ａに対応してガイド溝５を備える。ガイド溝５は、光ファイバ４の直径と同等の幅を有するガイド部５ａと、ガイド溝５の側壁面に溝部５ｃを形成することで構成され、光ファイバ４の直径より大きな幅を有する幅広部５ｂを備える。光ファイバ４は、ガイド溝５に挿入されることで光導波路１との光学的な結合が行われる。また、光ファイバ４は接着剤６で光導波路１に固定されるが、接着剤６が幅広部５ｂに充填されることで、光ファイバ４の下面側にも接着剤６が回り込む。【選択図】        図１
2006184754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドを備え、光ファイバが接続される光導波路において、
前記光ファイバが嵌り、この光ファイバを前記コアに対して位置調芯する形状を有した少なくとも１本のガイド溝と、
前記ガイド溝の一部に形成され、前記ガイド溝に嵌められた前記光ファイバを固定する接着剤が入り込む溝部を有する幅広部と
を備えたことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記幅広部を、前記ガイド溝の延在方向に沿って複数箇所に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記幅広部を、前記光ファイバが突き当てられる前記ガイド溝の先端部に形成した
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項４】
複数の前記ガイド溝の少なくとも１本のガイド溝の前記光ファイバが突き当てられる端面の位置を、他のガイド溝の端面の位置と異ならせた
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項５】
複数の前記ガイド溝の少なくとも１本のガイド溝を、他のガイド溝に対して斜めに配置した
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項６】
前記幅広部を有する前記ガイド溝は、フォトリソグラフィプロセスにより形成される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項７】
コアとクラッドを有し、光ファイバが接続される光導波路と、前記光導波路の前記コアと結合した光素子を備えた光ファイバモジュールにおいて、
前記光導波路は、前記光ファイバが嵌り、この光ファイバを前記コアに対して位置調芯する形状を有した少なくとも１本のガイド溝と、
前記ガイド溝の一部に形成され、前記ガイド溝に嵌められた前記光ファイバを固定する接着剤が入り込む溝部を有する幅広部と
を備えたことを特徴とする光ファイバモジュール。
【請求項８】
前記幅広部を、前記ガイド溝の延在方向に沿って複数箇所に形成した
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項９】
前記幅広部を、前記光ファイバが突き当てられる前記ガイド溝の先端部に形成した
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１０】
複数の前記ガイド溝の少なくとも１本のガイド溝の前記光ファイバが突き当てられる端面の位置を、他のガイド溝の端面の位置と異ならせた
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１１】
複数の前記ガイド溝の少なくとも１本のガイド溝を、他のガイド溝に対して斜めに配置した
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１２】
前記幅広部を有する前記ガイド溝は、フォトリソグラフィプロセスにより形成される
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１３】
前記光導波路は、前記ガイド溝が形成された一の端部と対向した他の端部に傾斜端面が形成され、前記傾斜端面に露出した前記コアの端面によって反射面が形成されると共に、
前記光素子として、面型の光素子が前記反射面に対向して配置される
ことを特徴とする請求項７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１４】
コアとクラッドを備えた光導波路に形成された少なくとも２本以上のガイド溝のそれぞれに光ファイバを接続する光ファイバ実装治具において、
前記光導波路の各ガイド溝に接続される複数の前記光ファイバを、それぞれ軸方向に沿って移動自在で、かつ、前記ガイド溝の配置に合わせて支持するピッチ規定溝を備えた
ことを特徴とする光ファイバ実装治具。
【請求項１５】
前記ピッチ規定溝は、Ｖ型の断面形状を有して前記光ファイバを支持する
ことを特徴とする請求項１４記載の光ファイバ実装治具。
【請求項１６】
コアとクラッドを備えた光導波路に形成された少なくとも２本以上のガイド溝のそれぞれに光ファイバを接続する光ファイバ実装方法において、
前記光導波路の各ガイド溝に接続される複数の前記光ファイバを、前記ガイド溝の配置に合わせて支持し、前記各光ファイバを軸方向に沿って移動させて、前記各光ファイバの先端を前記各ガイド溝の端面に突き当たる位置として、前記各光ファイバと前記光導波路を光学的に結合する
ことを特徴とする光ファイバ実装方法。
【請求項１７】
前記光導波路の前記ガイド溝の配置に応じ、複数の前記光ファイバの間隔及び向きを異ならせて各光ファイバを支持して、前記各光ファイバと前記光導波路を光学的に結合する
ことを特徴とする請求項１６記載の光ファイバ実装方法。
【請求項１８】
複数の前記光ファイバの少なくとも１本の光ファイバの先端位置を、他の光ファイバの先端位置と異なる位置として、前記各光ファイバと前記光導波路を光学的に結合する
ことを特徴とする請求項１６記載の光ファイバ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを接続できるようにした光導波路、この光導波路を備えた光ファイバモジュール、この光導波路に光ファイバを実装する光ファイバ実装治具及び光ファイバ実装方法に関する。詳しくは、光ファイバを嵌めて位置調芯を行うガイド溝を光導波路に備えると共に、接着剤が入り込むようにした幅広部をガイド溝に備えて、光導波路に対して光ファイバを確実に固定できるようにしたものである。
【０００２】
また、各光ファイバの先端の位置を光導波路のガイド溝の端面の位置に合わせられるように、各光ファイバをガイド溝の配置に合わせて保持して、各ガイド溝に光ファイバを実装することで、光導波路に対して光ファイバを容易に実装できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００３】
従来より、平面型の光導波路のコアと、光ファイバのコアが光学的に結合するように、光ファイバと光導波路を接続した光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
光ファイバを光導波路と接続する際には、一般的に、Ｖ字型の溝が形成されたガイドブロックで光ファイバを支持する構成となっているものが多い。そして、光ファイバは接着剤によりガイドブロックに固定されている。
【０００５】
さて、複数本の光ファイバが接続される構成では、各光ファイバを副ガイドブロックに固定して、各光ファイバの端面を研磨等で整列させた後、光ファイバと副ガイドブロックを光導波路に固定する構成となっている。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−０８６６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、光ファイバをＶ字型等の溝で支持する形態では、接着剤が溝の内部にまで十分に回り込まず、接着強度が弱いという問題がある。光ファイバの接着強度が弱いと、光導波路との位置ずれが発生し、信頼性が低下するという問題がある。
【０００８】
また、複数本のファイバを実装する場合、複数本の光ファイバを位置合わせして予め副ガイドブロック等に固定し、先端位置を整列させてから実装しているので、実装処理の効率が低いという問題がある。
【０００９】
更に、各光ファイバの先端位置を整列させる際には、ファイバ毎に先端位置を異ならせることはできないので、光ファイバが接続される光導波路の設計自由度が低いという問題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、光ファイバを確実に固定でき、かつ実装処理の効率を向上させることができる光導波路、光ファイバモジュール、光ファイバ実装治具及び光ファイバ実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る光導波路は、コアとクラッドを備え、光ファイバが接続される光導波路において、光ファイバが嵌り、この光ファイバをコアに対して位置調芯する形状を有した少なくとも１本のガイド溝と、ガイド溝の一部に形成され、ガイド溝に嵌められた光ファイバを固定する接着剤が入り込む溝部を有する幅広部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る光導波路では、光ファイバをガイド溝に挿入すると、光ファイバが光導波路のコアに対して位置調芯され、光ファイバと光導波路が光学的に結合する。また、光ファイバは接着剤で光導波路に固定されるが、ガイド溝の幅広部では、接着剤が幅広部に充填されて光ファイバの下面側まで廻り込む。
【００１３】
本発明に係る光ファイバモジュールは、コアとクラッドを有し、光ファイバが接続される光導波路と、光導波路のコアと結合した光素子を備えた光ファイバモジュールにおいて、光導波路は、光ファイバが嵌り、この光ファイバをコアに対して位置調芯する形状を有した少なくとも１本のガイド溝と、ガイド溝の一部に形成され、ガイド溝に嵌められた光ファイバを固定する接着剤が入り込む溝部を有する幅広部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光ファイバモジュールでは、光導波路において光ファイバをガイド溝に挿入すると、光ファイバが光導波路のコアに対して位置調芯され、光ファイバと光導波路が光学的に結合する。また、光ファイバは接着剤で光導波路に固定されるが、ガイド溝の幅広部では、接着剤が幅広部に充填されて光ファイバの下面側まで廻り込む。
【００１５】
本発明に係る光ファイバ実装治具は、コアとクラッドを備えた光導波路に形成された少なくとも２本以上のガイド溝のそれぞれに光ファイバを接続する光ファイバ実装治具において、光導波路の各ガイド溝に接続される複数の光ファイバを、それぞれ軸方向に沿って移動自在で、かつ、ガイド溝の配置に合わせて支持するピッチ規定溝を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る光ファイバ実装治具では、光導波路の各ガイド溝に接続される複数の光ファイバを、ガイド溝の配置に合わせて支持することで、ガイド溝の並び方向における各光ファイバの位置合わせが行われる。また、各光ファイバを軸方向に移動自在に支持することで、各ガイド溝の端面の位置に応じて各光ファイバの位置合わせが行われる。
【００１７】
本発明に係る光ファイバ実装方法は、コアとクラッドを備えた光導波路に形成された少なくとも２本以上のガイド溝のそれぞれに光ファイバを接続する光ファイバ実装方法において、光導波路の各ガイド溝に接続される複数の光ファイバを、ガイド溝の配置に合わせて支持し、各光ファイバを軸方向に沿って移動させて、各光ファイバの先端を各ガイド溝の端面に突き当たる位置として、各光ファイバと光導波路を光学的に結合することを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る光ファイバ実装方法では、光導波路の各ガイド溝に接続される複数の光ファイバが、ガイド溝の配置に合わせて支持されることで、ガイド溝の並び方向における各光ファイバの位置合わせが行われ、各ガイド溝に光ファイバが挿入される。
【００１９】
そして、各光ファイバを軸方向に移動させることで、各ガイド溝の端面の位置に応じて各光ファイバの位置合わせが行われ、各光ファイバと光導波路が光学的に結合される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の光導波路によれば、光ファイバをガイド溝に嵌めることで、光導波路のコアと光ファイバの光学的な位置合わせが行えるので、光ファイバと光導波路の光結合をパッシブアライメントで実現できる。
【００２１】
また、ガイド溝に幅広部を備えることで、ガイド溝に嵌められた光ファイバの上面側だけでなく、下面側にも接着剤を回り込ませることができ、光導波路に対する光ファイバの固定を確実に行うことができる。これにより、接着強度不足による光ファイバの位置ずれを防ぐことができ、信頼性が高く高精度な光結合を実現することができる。
【００２２】
本発明の光ファイバモジュールによれば、上述した光導波路を備えることで、光ファイバの固定が確実に行われているので、長期間に亘る信頼性及び耐久性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の光ファイバ実装治具及び光ファイバ実装方法によれば、光導波路に形成されたガイド溝の配置に合わせて各光ファイバを保持しているので、複数本の光ファイバのガイド溝に対する位置合わせを行うことができ、各光ファイバを容易にガイド溝に嵌めることができる。
【００２４】
また、各光ファイバを軸方向に移動できるように支持しているので、光ファイバの先端をガイド溝の端面に付き当てることができる。
【００２５】
これにより、複数本の光ファイバを予め位置合わせして固定し、先端位置を揃える等の処理が不要となり、光ファイバの実装処理の効率を向上させることができる。
【００２６】
また、各光ファイバの先端位置を任意に調整できるので、光導波路側ではガイド溝の端面位置を揃える等の設計上の制約を減らすことができ、光導波路の設計自由度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の光導波路、光ファイバモジュール、光ファイバ実装治具及び光ファイバ実装方法の実施の形態について説明する。
【００２８】
＜光導波路の構成例＞
図１及び図２は本実施の形態の光導波路の一例を示す構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図である。また、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。更に、図３は本実施の形態の光導波路の要部斜視図である。
【００２９】
本実施の形態の光導波路１は、実装基板２と、実装基板２上に実装される導波路シート３と、導波路シート３に形成され、光ファイバ４が接続されるガイド溝５とを備える
実装基板２は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、表面に導波路シート３が実装される。また、実装基板２には、後述するように受発光素子等が実装される。
【００３０】
導波路シート３は高分子材料で構成され、コア３ａと下部クラッド３ｂ及び上部クラッド３ｃを備えて、コア・クラッド構造を有する。コア３ａは、屈折率が下部クラッド３ｂ及び上部クラッド３ｃより若干大きくなるように構成されて、光がコア３ａに閉じ込められて伝搬される。
【００３１】
本例では、導波路シート３には複数本のコア３ａが所定のパターンで形成され、導波路シート３の一の端部では、例えば各コア３ａが略平行に配置されている。ここで、導波路シート３の厚さは１００μｍ程度である。
【００３２】
光ファイバ４は、コア４ａとクラッド４ｂを備えて、コア・クラッド構造を有する。光ファイバ４は本例ではマルチモードの光ファイバで、導波路シート３に接続されるファイバ芯線の直径は１２５μｍ程度である。
【００３３】
ガイド溝５は、光ファイバ４が接続されるコア３ａに対応して、導波路シート３の一の端部にコア３ａと平行な向きで形成される。ガイド溝５は、断面形状が四角状で、導波路シート３の表面から実装基板２の表面まで到達しており、ガイド溝５の深さは、導波路シート３の厚さと同等である。
【００３４】
また、ガイド溝５は、ガイド部５ａと幅広部５ｂを備え、ガイド部５ａでは光ファイバ４の直径と略同等の幅を有する。幅広部５ｂは、ガイド溝５の対向する側壁面の一部に凹状の溝部５ｃを形成することで構成され、ガイド溝５は、幅広部５ｂでは光ファイバ４の直径より広い幅を有する。
【００３５】
幅広部５は、ガイド溝５の先端に形成されると共に、ガイド溝５の延在方向に沿った複数箇所に形成される。なお、ガイド溝５の先端部以外の幅広部５ｂは、溝部５ｃを交互に配置しても良い。
【００３６】
光ファイバ４は、導波路シート３に形成されたガイド溝５に挿入され、接着剤６により固定される。光ファイバ４がガイド溝５に挿入されると、図２（ａ）に示すように、ガイド部５ａでは、ガイド溝５の側壁面と光ファイバ４の外周面との間にはほとんど隙間が形成されないので、光ファイバ４の径方向の移動が規制される。
【００３７】
これにより、ガイド溝５に光ファイバ４を挿入したときに、導波路シート３のコア３ａと、光ファイバ４のコア４ａの位置が合うように、ガイド溝５の位置等を設定することで、光ファイバ４をガイド溝５に挿入すると、光ファイバ４のコア４ａが、導波路シート３のコア３ａに対して位置調芯される構成となっている。
【００３８】
また、光ファイバ４がガイド溝５に挿入されると、図２（ｂ）に示すように、幅広部５ｂでは溝部５ｃによって光ファイバ４との間に隙間が形成される。これにより、溝部５ｃによってガイド溝５に接着剤６が入り込む隙間が形成され、光ファイバ４は、溝部５ｃに充填された接着剤６により導波路シート３に固定される。
【００３９】
＜光導波路の製造工程例＞
光導波路１は、フォトリソグラフィプロセスによりガイド溝５を備えた導波路シート３が形成される。図４，図５は光導波路１の第１の製造工程例を示す説明図で、次に、本実施の形態の光導波路１の第１の製造工程について説明する。
【００４０】
まず、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、実装基板２上に下部クラッド３ｂ、コア３ａ及び上部クラッド３ｃを順次積層して、導波路シート３を作成する。
【００４１】
すなわち、図４（ａ）に示すように、実装基板２上に下部クラッド３ｂを構成する高分子材料を所定の厚さで塗布し、プリベイク、紫外線（ＵＶ）照射、ポストベイク等の処理を行って、下部クラッド３ｂを形成する。
【００４２】
次に、図４（ｂ）に示すように、コア３ａを構成する高分子材料を所定の厚さで塗布し、プリベイク、紫外線照射、現像、ポストベイク等の処理を行って、所定のパターンのコア３ａを形成する。コア３ａを構成する高分子材料は、下部クラッド３ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００４３】
次に、図４（ｃ）に示すように、上部クラッド３ｃを構成する高分子材料を所定の厚さで塗布し、プリベイク、紫外線照射、ポストベイク等の処理を行って、上部クラッド３ｃを形成する。上部クラッド３ｃを構成する高分子材料は、下部クラッド３ｂを構成する高分子材料と同じ材料を用いる。
【００４４】
次に、図５（ａ）に示すように、フォトリソグラフィ技術によって、導波路シート３の表面に、ガイド溝５のパターンを有するエッチングマスク１１を形成する。そして、図５（ｂ）に示すように、エッチングマスク１１より露出したガイド溝５の形成部位の導波路シート３を、ウエットエッチングまたはドライエッチングによって実装基板２の表面までエッチングする。このエッチング工程で、ガイド溝５のガイド部５ａと幅広部５ｂが同時に形成される。
【００４５】
最後に、エッチングマスク１１を除去して、ガイド溝５が形成された導波路シート３が完成する。なお、上述した例では導波路シート３を実装基板２上に直接形成しているが、導波路シート作成用の支持基板上に上述した工程で導波路シート３を作成し、完成した導波路シート３を支持基板から剥離して、実装基板２上に実装するようにしても良い。
【００４６】
図６〜図８は光導波路１の第２の製造工程例を示す説明図で、次に、本実施の形態の光導波路１の第２の製造工程について説明する。まず、図６（ａ）に示すように、下部クラッド３ｂを構成する感光性の高分子材料により、支持基板１２上に下部クラッド形成薄膜１３ｂを所定の膜厚で塗布する。本例では、コア３ａと、下部クラッド３ｂ及び上部クラッド３ｃを構成する高分子材料として、紫外線硬化型の高分子材料を用いる。
【００４７】
次に、図６（ｂ）に示すように、ガイド部５ａと幅広部５ｂを有するガイド溝５のパターンが形成されたマスク１４を介して下部クラッド形成薄膜１３ｂに紫外線を照射し、ガイド溝５を形成する部位以外の下部クラッド形成薄膜１３ｂを硬化させる。そして、図６（ｃ）に示すように、例えば溶液現像によって、ガイド溝５の形成部位１５を除去して、下部クラッド３ｂを形成する。
【００４８】
次に、図７（ａ）に示すように、コア３ａを構成する感光性の高分子材料により、支持基板１２上に形成した下部クラッド３ｂ上にコア形成薄膜１３ａを所定の膜厚で塗布する。コア３ａを構成する高分子材料は、下部クラッド３ｂを構成する高分子材料より若干屈折率が大きい材料を用いる。
【００４９】
次に、図７（ｂ）に示すように、コア３ａのパターンが形成されたマスク１６を介してコア形成薄膜１３ａに紫外線を照射し、コア３ａを形成する部位のコア形成薄膜１３ａを硬化させる。そして、図７（ｃ）に示すように、溶液現像によって、コア３ａの形成部位以外を除去して、コア３ａを形成する。
【００５０】
次に、図８（ａ）に示すように、上部クラッド３ｃを構成する感光性の高分子材料により、支持基板１２上に形成した下部クラッド３ｂ及びコア３ａ上に上部クラッド形成薄膜１３ｃを所定の膜厚で塗布する。上部クラッド３ｃを構成する高分子材料は、下部クラッド３ｂを構成する高分子材料と同じ材料を用いる。
【００５１】
次に、図８（ｂ）に示すように、ガイド部５ａと幅広部５ｂを有するガイド溝５のパターンが形成されたマスク１４を介して上部クラッド形成薄膜１３ｃに紫外線を照射し、ガイド溝５を形成する部位以外の上部クラッド形成薄膜１３ｃを硬化させる。そして、図８（ｃ）に示すように、溶液現像によって、ガイド溝５の形成部位を除去して、上部クラッド３ｃを形成する。
【００５２】
これにより、コア３ａが所定のパターンで形成されると共に、ガイド溝５が形成された導波路シート３が作成される。ここで、ガイド溝５の形成プロセスでは、ガイド部５ａと幅広部５ｂが同時に形成される。
【００５３】
そして、導波路シート３を支持基板１２から剥離することで、ガイド溝５が形成された導波路シート３が完成し、導波路シート３を実装基板２上に実装することで、光導波路１が作成される。
【００５４】
次に、光導波路１と光ファイバ４との固定構造について説明する。図１に示すように、光ファイバ４は導波路シート３に形成されたガイド溝５に挿入され、この光ファイバ４の先端がガイド溝５の端面に突き当てられる。
【００５５】
そして、図２に示すように、ガイド溝５に充填された接着剤６によって、光ファイバ４は光導波路１に固定される。ここで、接着剤６としては、導波路シート３のコア３ａ及び光ファイバ４のコア４ａと同等の屈折率を有し、可視領域の光（４０５，４３６ｎｍ）の照射で硬化する可視光硬化型の接着剤が使用される。
【００５６】
上述したように、ガイド溝５に光ファイバ４を挿入したときに、導波路シート３のコア３ａと、光ファイバ４のコア４ａの位置が合うように、導波路シート３の厚さ、ガイド溝５の位置及び幅等が設定される。
【００５７】
光ファイバ４がガイド溝５に挿入されると、図２（ａ）に示すように、ガイド部５ａでは、ガイド溝５の側壁面と光ファイバ４の外周面との間にはほとんど隙間が形成されないので、光ファイバ４の径方向の移動が規制される。
【００５８】
これにより、光ファイバ４がガイド溝５に挿入されると、光ファイバ４のコア４ａが、導波路シート３のコア３ａに対して位置調芯され、導波路シート３と光ファイバ４の光学的な結合が行われる。
【００５９】
従って、光導波路１と光ファイバ４との光結合を、パッシブアライメントによって実現できる。なお、光ファイバ４の接続工程の詳細は後述する。
【００６０】
さて、フォトリソグラフィプロセスで作成されたガイド溝５の幅の精度は、±数μｍ単位である。これに対して、マルチモードの光ファイバ４では、光結合時に±１０μｍ程度の誤差が許容される。これにより、フォトリソグラフィプロセスでガイド溝５を形成することで、高精度な位置合わせが可能である。
【００６１】
また、ガイド溝５の側壁面に溝部５ｃを形成して幅広部５ｂを備えることで、図２（ｂ）に示すように、ガイド溝５に嵌められた光ファイバ４の上面側だけでなく、幅広部５ｂにおける光ファイバ４の外周面との隙間から、光ファイバ４の下面側にも接着剤６を回り込ませることができ、光導波路１に対する光ファイバ４の固定を確実に行うことができる。
【００６２】
このように、ガイド溝５に挿入された光ファイバ４の全体に均一に接着剤６を回り込ませることができるので、接着強度不足による光ファイバ４の位置ずれを防ぐことができ、高温高湿環境下等でも、長期間に亘って信頼性が高く、高精度な光結合を実現することができる。
【００６３】
更に、ガイド溝５の側壁面に溝部５ｃを形成して幅広部５ｂを備えることで、ガイド溝５の側壁面が複数に分割された形態となる。これにより、温度変化により導波路シート３が熱伸縮を起こした場合に、この伸縮をガイド溝５の分割された部分で吸収することができ、ガイド溝５全体としての熱伸縮によるサイズ変化を低減することができる。従って、温度変化による導波路シート３の伸縮等の変形に対しても、光ファイバ４の位置ずれの少ない光結合を実現できる。
【００６４】
次に、ガイド溝５の先端に幅広部５ｂを形成する理由について説明する。図９はガイド溝５の先端の形状を模式的に示した拡大図で、図９（ａ）は幅広部５ｂを形成した状態を示し、図９（ｂ）は比較例として幅広部を形成していない状態を示す。
【００６５】
フォトリソグラフィプロセスでガイド溝５を形成する場合、ガイド溝５の幅が微細であるので、凹状の溝部のエッジ部分Ｅは、現像液が十分に入り込まない等の理由によって丸みを帯びた形状となる。
【００６６】
このため、図９（ｂ）に示すように、ガイド溝５の先端に幅広部５ｂを形成しない形態では、光ファイバ４をガイド溝５に挿入した時に、ガイド溝５の端面のエッジ部が丸みを帯びていることで、光ファイバ４の先端がガイド溝５の端面に突き当たらず隙間Ｇが生じる。このため、光の結合効率が低下する。
【００６７】
これに対して、図９（ａ）に示すように、ガイド溝５の先端に幅広部５ｂを形成した形態では、丸みを帯びるエッジ部分Ｅは幅広部５ｂとなり、ガイド溝５の端面において光ファイバ４が突き当てられる部分は平面で構成されることになる。
【００６８】
これにより、光ファイバ４をガイド溝５に挿入した時に、光ファイバ４の先端がガイド溝５の端面に突き当てられることになり、光ファイバ４の先端とガイド溝５の端面との間に隙間が生じない。このため、光の結合効率が向上する。
【００６９】
なお、ガイド溝５の端面は完全な平面にはならないが、導波路シート３のコア３ａ及び光ファイバ４のコア４ａと同等の屈折率を有する接着剤６を使用して、ガイド溝５の端面と光ファイバ４の先端との微細な隙間に接着剤６が入り込むようにすることで、光の結合効率の低下を抑えている。
【００７０】
＜光導波路の変形例＞
図１０は本実施の形態の光導波路の変形例を示す構成図である。図１０（ａ）に示す変形例は、ガイド溝５の端面の位置をずらすために、ガイド溝５の長さを変化させたものである。
【００７１】
光ファイバ４として、複数本のファイバ芯線を一列に並べた形態のリボンファイバを使用する場合で、ガイド溝５の間隔をリボンファイバで規定されるファイア芯線の間隔と異ならせて使用しようとした場合、リボンファイバの先端を１列に切断した後に、各光ファイバ４の間隔を広げる。このため、中心付近の光ファイバ４と、端部側の光ファイバ４では、湾曲させた分だけ端部付近の光ファイバ４の先端位置が後退する。
【００７２】
このような場合に、ガイド溝５の長さを変化させることで、各光ファイバ４の先端位置に、ガイド溝５の端面の位置を合わせることができ、各光ファイバ４の先端をガイド溝５の端面に突き当てて固定することができる。
【００７３】
図１０（ｂ）に示す変形例では、導波路シート３の複数本のコア３ａを平行ではなく角度を付けて配置したことに合わせて、ガイド溝５も角度を付けて配置したものである。
【００７４】
後述する光ファイバモジュールでは、コア３ａに光素子が結合されるが、隣接する光素子の間隔が近いと、送受信干渉を起こす可能性がある。これにより、隣接する光素子の間隔を離すため、隣接するコア３ａを角度を付けて配置する形態が考えられる。
【００７５】
このような場合に、コア３ａの向きに合わせてガイド溝５も角度を付けて配置することで、光ファイバ４をコア３ａに結合させることができる。
【００７６】
＜光ファイバモジュールの構成例＞
次に、上述した光導波路１を備えた光ファイバモジュールについて説明する。図１１は本実施の形態の光ファイバモジュールの一例を示す構成図で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【００７７】
光ファイバモジュール２１は、上述した光導波路１に、面型発光素子（ＶＣＳＥＬ）２２と、面型受光素子（ＰＤ）２３を備える。光導波路１は、上述したように実装基板２と導波路シート３を備え、本例では、導波路シート３に３本のコア３ａが平行に配置される。
【００７８】
導波路シート３は、各コア３ａに対応して一の端部に３本のガイド溝５を備える。各ガイド溝５は、光ファイバ４の直径と略同等の幅を有するガイド部５ａと、ガイド溝５の側壁面に溝部５ｃを形成して構成された幅広部５ｂを備える。幅広部５ｂは、ガイド溝５の先端に形成されると共に、ガイド溝５の延在方向に沿った複数箇所に形成される。
【００７９】
導波路シート３は、ガイド溝５が形成された一の端部と対向する他の端部に傾斜端面２４を備える。傾斜端面２４は、導波路シート３の他の端部を４５度に傾斜させて構成され、傾斜端面２４に露出するコア３ａの端面よって反射面２５が構成される。なお、導波路シート３の端部に傾斜端面２４を形成するには、導波路シート３の作成工程で、Ｖ字型のダイシングソーを利用して導波路シート３をカットすれば良い。
【００８０】
実装基板２は、導波路シート３の反射面２５に対向する位置に面型発光素子２２あるいは面型受光素子２３を備える。面型発光素子２２は、実装基板２の表面に対して鉛直方向に光を出射する。これにより、面型発光素子２２から出射した光は反射面２５で反射して、導波路シート３のコア３ａを伝搬される。
【００８１】
面型受光素子２３は、実装基板２の表面に対して鉛直方向からの光が入射される。これにより、導波路シート３のコア３ａを伝搬された光は、反射面２５で反射することで光路が切り換えられ、面型受光素子２３に入射する。
【００８２】
実装基板２は、面型発光素子２２及び面型受光素子２３が実装される位置に実装凹部２６を備える。実装凹部２６は、導波路シート３が実装される実装基板２の表面を凹状にして形成され、実装凹部２６に面型発光素子２２、面型受光素子２３及び図示しない回路等を実装して、実装基板２の表面から突出しないように構成される。
【００８３】
光ファイバ４は、導波路シート３に形成されたガイド溝５に挿入され、接着剤６により固定される。上述したように、ガイド溝５に光ファイバ４を挿入したときに、導波路シート３のコア３ａと、光ファイバ４のコア４ａの位置が合うように、導波路シート３の厚さ、ガイド溝５の位置及び幅等が設定される。
【００８４】
これにより、光ファイバ４がガイド溝５に挿入されて接着固定されると、光ファイバ４のコア４ａが、導波路シート３のコア３ａに対して位置調芯され、導波路シート３と光ファイバ４の光学的な結合が行われる。
【００８５】
ここで、導波路シート３に対する光ファイバ４の位置調芯は、導波路シート３に形成したガイド溝５の精度に依存し、導波路シート３と面型発光素子２２及び面型受光素子２３との間の位置精度には影響を受けない。これにより、実装が容易である。
【００８６】
また、ガイド溝５の側壁面に溝部５ｃを形成して幅広部５ｂを備えることで、図２（ｂ）で説明したように、ガイド溝５に嵌められた光ファイバ４の上面側だけでなく、光ファイバ４の下面側にも接着剤６を回り込ませることができ、光導波路１に対する光ファイバ４の固定を確実に行うことができる。
【００８７】
なお、本例の光ファイバモジュール２１では、導波路シート３に形成した３本のコア３ａの中で、例えば両側の２本のコア３ａに対応して面型発光素子２２が実装され、中央の１本のコア３ａに対応して面型受光素子２３が実装される。
【００８８】
図示しないが、光ファイバ４を介して接続される他の光ファイバモジュールは、３本のコアの中で両側の２本のコアに対応して面型受光素子が実装され、中央の１本のコアに対応して面型発光素子が実装される。
【００８９】
これにより、図１１に示す一の光ファイバモジュール２１から、図示しない他の光ファイバモジュールへは２チャンネルで送信が行え、他の光ファイバモジュールから一の光ファイバモジュール２１へは１チャンネルで送信が行えるシステムが構築される。
【００９０】
上述した光ファイバモジュール２１は、例えば、家庭内ネットワークを構成する光ケーブルに適用される。すなわち、光ファイバモジュール２１は光ケーブルの図示しないコネクタに内蔵される。光ケーブルのコネクタは、電気信号を光信号に変換する回路、光信号を電気信号に変換する回路、電気信号を送受する端子等を備え、光ケーブルが接続された電子機器からの電気信号を光信号に変換して、光ファイバ４で送信すると共に、光ファイバ４で受信した光信号を電気信号に変換して、電子機器に送るものである。このように、光ファイバモジュール２１は、電気信号を送受できる端子を備えた電子機器間で光通信を行えるようにしたシステムに適用することが可能である。
【００９１】
＜光ファイバモジュールの動作例＞
次に、図１１を参照して光ファイバモジュール２１の動作について説明する。面型発光素子２２から出射された信号光は、導波路シート３の下面から入射し、対向するコア３ａの反射面２５で反射することで、コア３ａを伝搬される。導波路シート３のコア３ａと光ファイバ４のコア４ａは光学的に結合しているので、導波路シート３のコア３ａを伝搬された信号光は、光ファイバ４のコア４ａに入射して、コア４ａを伝搬される。そして、光ファイバ４を介して接続された図示しない他の光ファイバモジュールで信号光が受光される。
【００９２】
光ファイバ４のコア４ａを伝搬された信号光は、導波路シート３のコア３ａと光ファイバ４のコア４ａは光学的に結合しているので、導波路シート３のコア３ａに入射して、コア３ａを伝搬される。導波路シート３のコア３ａを伝搬された信号光は、反射面２５で反射することで、反射面２５と対向する面型受光素子２３に入射する。
【００９３】
＜光ファイバ実装治具の構成例＞
次に、上述した光導波路１に光ファイバ４を実装する際に使用される光ファイバ実装治具について説明する。図１２及び図１３は光ファイバ実装治具の一例を示す構成図で、図１２は平面図、図１３（ａ）は図１２のＤ−Ｄ断面図、図１３（ｂ）は図１２のＥ−Ｅ断面図、図１３（ｃ）は図１２のＦ−Ｆ断面図である。
【００９４】
光ファイバ実装治具３１は、ガイドブロック３２とファイバ押さえ板３３を備える。ガイドブロック３２は、光ファイバ４をスライド移動できるように支持するピッチ規定溝３２ａを備える。ピッチ規定溝３２ａは、図１３（ｃ）に示すように、断面形状が例えばＶ字型の溝であり、光ファイバ４を接続する対象となる光導波路１の導波路シート３に形成されたガイド溝５の間隔及び向きに応じて形成される。
【００９５】
例えば、図１１で説明したように、光導波路１に３本の光ファイバ４を接続する構成では、ガイドブロック３２は３本のピッチ規定溝３２ａを備える。また、光導波路１において、光ファイバ４が接続される各ガイド溝５が平行に配置されている場合は、ピッチ規定溝３２ａも互いが平行となるように配置される。更に、ピッチ規定溝３２ａの間隔は、光導波路１に形成されたガイド溝５の間隔に合わせられている。
【００９６】
ファイバ押さえ板３３は、ガイドブロック３２に対して着脱自在に取り付けられ、ガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａの上部開口を覆う。ガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａに光ファイバ４を載置し、ファイバ押さえ板３３を取り付けると、光ファイバ４はピッチ規定溝３２ａに支持され、ファイバ押さえ板３３との間に多少の隙間が設けられるように構成される。
【００９７】
これにより、光ファイバ４は、ガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａに押圧されることなく支持されており、光ファイバ４は、ガイドブロック３２に対してスライド移動できるように支持される。
【００９８】
図１４は光ファイバ実装装置の一例を示す構成図である。光ファイバ実装装置３４は、上述した光ファイバ実装治具３１と、光導波路１を支持する光導波路セットステージ３５と、光ファイバ移動治具３６を備える。
【００９９】
光導波路セットステージ３５は、上述したようにガイド溝５が形成された導波路シート３を備えた光導波路１を支持し、例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向への移動と角度の調整が可能な構成を有する。
【０１００】
光ファイバ移動治具３６は、上述した光ファイバ実装治具３１で支持された光ファイバ４をクランプし、光ファイバ４をガイドブロック３２の図１３（ｃ）に示すピッチ規定溝３２ａに沿ってスライド移動させる。複数本の光ファイバ４を光導波路１に接続する構成では、光ファイバ移動治具３６は複数備えられ、各光ファイバ移動治具３６ａが独立して移動できる構成となっている。光ファイバ移動治具３６の駆動源は、モータ等を利用しても良いし、手動でも良い。
【０１０１】
＜光ファイバ実装方法の動作例＞
図１５は光ファイバの実装方法の一例を示す説明図で、次に、各図を参照して光ファイバの実装方法について説明する。まず、光ファイバ４をガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａに載置し、ガイドブロック３２にファイバ押さえ板３３を取り付ける。複数本の光ファイバ４を接続する場合は、各光ファイバ４をガイドブロック３２の所定のピッチ規定溝３２ａにセットする。また、各光ファイバ４を光ファイバ移動治具３６でクランプする。更に、光導波路セットステージ３５に光導波路１をセットする。
【０１０２】
次に、図１５（ａ）に示すように、光導波路セットステージ３５を移動させて、光ファイバ実装治具３１で支持された光ファイバ４に光導波路１の位置を合わせ、各光ファイバ移動治具３６を駆動して、各光ファイバ４を図１３（ｃ）に示すガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａに沿って矢印方向にスライド移動させる。
【０１０３】
ガイドブロック３２のピッチ規定溝３２ａは、光導波路１に形成されたガイド溝５の間隔及び向きに合わせられているので、光ファイバ４をピッチ規定溝３２ａに沿ってスライド移動させると、各光ファイバ４が対応するガイド溝５に沿ってスライド移動する。そして、各光ファイバ移動治具３６を独立して駆動することで、図１５（ｂ）に示すように、各光ファイバ４の先端を、ガイド溝５の端面に突き当てる位置に整列させることができる。
【０１０４】
上述したように、光ファイバ４がガイド溝５に挿入されると、光ファイバ４のコア４ａが、導波路シート３のコア３ａに対して位置調芯され、導波路シート３と光ファイバ４の光学的な結合が行われる。従って、光導波路１と光ファイバ４との光結合を、パッシブアライメントによって実現できる。
【０１０５】
図１６は光ファイバの固定状態を示す構成図で、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＧ−Ｇ断面図である。光ファイバ４をガイド溝５に挿入し、各光ファイバ４の先端をガイド溝５の端面に突き当てると、ガイド溝５に可視光硬化型の接着剤６を塗布し、各ガイド溝５を覆うように透明なカバー板３７を取り付けて、可視光照射で接着剤６を硬化させることで、光導波路１に各光ファイバ４が固定される。なお、光ファイバ４の固定後に、ファイバ押さえ板３３をガイドブロック３２から取り外し、また、光ファイバ４を光ファイバ移動治具３６から取り外して、光ファイバ４が固定された光導波路１を光ファイバ実装装置３４から取り外す。
【０１０６】
このように、光ファイバ実装治具３１を備えた光ファイバ実装装置３４を利用して光ファイバ４の実装を行うことで、複数本の光ファイバ４を、その先端位置を任意に整列させて、１度に光導波路１のガイド溝５に実装することができる。これにより、各光ファイバ４の先端位置を予め整列させる必要が無いので、生産性が高く、光ファイバ４の実装処理の効率を向上させることができる。
【０１０７】
なお、以上の例では、光ファイバ実装治具３１のピッチ規定溝３２ａは、互いが平行でかつ等間隔に配置される形態で説明したが、光導波路１のガイド溝５の配置に応じて、例えば、各ピッチ規定溝３２ａが非等間隔で配置されている形態でも良いし、各ピッチ規定溝３２ａの向きが異なっている形態でも良い。
【０１０８】
更に、光導波路１に形成された複数のガイド溝５の端面の位置は、一列に並んでいても、異なっていても対応できるので、図１０に示すように、光導波路１側の設計自由度が大幅に向上する。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、光ファイバを利用した通信ケーブルや、素子間の光通信等に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施の形態の光導波路の一例を示す構成図である。
【図２】本実施の形態の光導波路の一例を示す構成図である。
【図３】本実施の形態の光導波路の要部斜視図である。
【図４】光導波路の第１の製造工程例を示す説明図である。
【図５】光導波路の第１の製造工程例を示す説明図である。
【図６】光導波路の第２の製造工程例を示す説明図である。
【図７】光導波路の第２の製造工程例を示す説明図である。
【図８】光導波路の第２の製造工程例を示す説明図である。
【図９】ガイド溝の先端の形状を模式的に示した拡大図である。
【図１０】本実施の形態の光導波路の変形例を示す構成図である。
【図１１】本実施の形態の光ファイバモジュールの一例を示す構成図である。
【図１２】光ファイバ実装治具の一例を示す構成図である。
【図１３】光ファイバ実装治具の一例を示す構成図である。
【図１４】光ファイバ実装装置の一例を示す構成図である。
【図１５】光ファイバの実装方法の一例を示す説明図である。
【図１６】光ファイバの固定状態を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１・・・光導波路、２・・・実装基板、３・・・導波路シート、３ａ・・・コア、３ｂ・・・下部クラッド、３ｃ・・・上部クラッド、４・・・光ファイバ、４ａ・・・コア、４ｂ・・・クラッド、５・・・ガイド溝、５ａ・・・ガイド部、５ｂ・・・幅広部、５ｃ・・・溝部、６・・・接着剤、１１・・・エッチングマスク、１２・・・支持基板、１３ａ・・・コア形成薄膜、１３ｂ・・・下部クラッド形成薄膜、１３ｃ・・・上部クラッド形成薄膜、１４・・・マスク、１５・・・ガイド溝形成部位、１６・・・マスク、２１・・・光ファイバモジュール、２２・・・面型発光素子、２３・・・面型受光素子、２４・・・傾斜端面、２５・・・反射面、２６・・・実装凹部、３１・・・光ファイバ実装治具、３２・・・ガイドブロック、３２ａ・・・ピッチ規定溝、３３・・・ファイバ押さえ板、３４・・・光ファイバ実装装置、３５・・・光導波路セットステージ、３６・・・光ファイバ移動治具
【図１】
2006184754.tif 000003
【図２】
2006184754.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006184754.tif 000009
【図８】
2006184754.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006184754.tif 000016
【図１５】
2006184754.tif 000017
【図１６】
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