(57)【要約】【課題】  小型化した光モニタアレイにおいて、隣接する光ファイバ間に発生する光学的クロストークを簡便な方法で抑制した光モニタアレイおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  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。前記遮蔽体は好ましくは、光ファイバを収容する複数のＶ字型溝間に形成される凸部で構成する。【選択図】        図１
2006284714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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請求項１に記載の光モニタアレイ。
【請求項３】
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請求項２に記載の光モニタアレイ。
【請求項４】
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請求項２に記載の光モニタアレイ。
【請求項５】
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請求項２〜４のいずれかに記載の光モニタアレイ。
【請求項６】
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請求項２〜５のいずれかに記載の光モニタアレイ。
【請求項７】
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請求項１〜６のいずれかに記載の光モニタアレイ。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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)。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［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。
【０００８】
［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。
【０００９】
［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。
【００１０】
［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。
【００１１】
［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。
【００１２】
［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。
【００１３】
［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。
【００１４】
［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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
『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。
【００２８】
『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。
【００２９】
『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。
【００３０】
『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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
『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
【実施例】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の溝形状バリーションを示す図である。
【図３】本発明の別の構成例を示す断面図である。
【図４】本発明の別の構成例を示す断面図である。
【図５】本発明の別の構成例を示す断面図である。
【図６】本発明の作製工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の製作工程においてメタルマスクの効果を示す上面図である。
【図８】本発明に適した受光素子の受光面形状を示す断面図である。
【図９】本発明の光モニタアレイの外観の一例を示す図である。
【図１０】本発明の光モニタアレイに適応可能な光モニタの一例を示す図である。
【図１１】本発明の別の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
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
【図２】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１１】
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