(57)【要約】レンズ付ファイバ素子（２２）を位置決めするためのデバイス及び方法並びに光デバイスが開示される。デバイス及び方法は、平坦基板（１２）上に配置されたレンズグリップ素子（２０）及びファイバグリップ素子（１８）を含む。このデバイス及び方法は光ファイバとレンズのアレイ及び導波路デバイスの製造に有用である。
2005520201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ部及びレンズ部を有するレンズ付光ファイバを位置決めするためのデバイスにおいて、
前記レンズ付光ファイバの前記光ファイバ部を保持する寸法の溝を間に画定する一対のエラストマー側壁を有する、基板上のファイバグリップ素子、及び
前記レンズ付光ファイバの前記レンズ部を保持する寸法の溝を間に定める一対のエラストマー側壁を有する、前記基板上のレンズグリップ素子、
を備えることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記レンズ部がさらにネック部及び凸状端部を有し、前記レンズグリップ素子が前記ネック部を保持する寸法につくられていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスが複数のレンズグリップ素子及び複数のファイバグリップ素子を備え、前記複数のファイバグリップ素子が前記基板の表面上で平行する配列にほぼ配置され、前記ファイバグリップ素子と前記レンズグリップ素子が前記基板上で同一直線上の配列に概ね配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記基板が平坦な上面及び平坦な下面を有し、前記ファイバグリップ素子が前記上面上に配置され、前記レンズグリップ素子が前記下面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
レンズ部及び光ファイバ部を有するレンズ付光ファイバを位置決めする方法において、
前記レンズ付光ファイバの前記光ファイバ部を保持する寸法の溝を間に画定する一対のエラストマー側壁を有する、少なくとも１つのファイバグリップ素子を基板上に配置する工程、
前記レンズ付光ファイバの前記レンズ部を保持する寸法の溝を間に画定する一対のエラストマー側壁を有する、レンズグリップ素子を前記基板上に配置する工程、及び
前記レンズ付光ファイバの前記光ファイバ部を前記ファイバグリップ素子内に位置決めする工程及び前記レンズ付光ファイバの前記レンズ部を前記レンズグリップ素子内に位置決めする工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６】
前記レンズ部がネック部及び凸状端部をさらに有し、前記ネック部が前記レンズグリップ素子内に位置決めされることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
複数のファイバグリップ素子を前記基板の表面上でほぼ平行な配列に配置し、複数のレンズグリップ素子を前記ファイバグリップ素子と同一直線上の配列に配置する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
光導波路デバイスを形成する方法において、
複数本の光ファイバを、基板上に配置された複数のエラストマー材ファイバグリップ素子内にほぼ平行な関係で確実に固定する工程、及び
複数のレンズ素子を、前記レンズ素子と前記光ファイバがほぼ同一直線上にあり、光を伝えるための複数の光路を提供するために配列されるように、前記基板上に配置された複数のエラストマーのレンズグリップ素子内にほぼ平行な関係で確実に固定する工程、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
光学素子を前記光路に配置する工程をさらに含み、前記光学素子が、偏光子、光フィルタ、スイッチ、変調器及び減衰器からなる群から選ばれることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
光導波路デバイスにおいて、
基板上に配置されたエラストマーのファイバグリップ素子内にほぼ平行な関係で配置された複数本の光ファイバ、及び
複数のレンズ素子であって、前記レンズ素子と前記光ファイバがほぼ同一直線上にあり、光を伝えるための複数の光路を提供するために配列されるように、前記基板上に配置されたエラストマーのレンズグリップ素子内にほぼ平行な関係に配置された複数のレンズ素子、
を備えることを特徴とする光導波路デバイス。
【請求項１１】
前記基板が上面及び下面を有し、前記ファイバグリップ素子が前記上面上に配置され、前記レンズグリップ素子が前記下面上に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の光導波路デバイス。
【請求項１２】
前記レンズ素子がネック部及び凸状端部を有し、前記レンズグリップ素子が前記ネック部を受け入れる寸法につくられていることを特徴とする請求項１１に記載の光導波路デバイス。
【請求項１３】
前記レンズ素子が光学素子に向けられる光路を有し、前記光学素子が、ＭＥＭ（超小型電子機械）ミラー、液晶スイッチ、エレクトロホログラフスイッチ及びプリズムからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１２に記載の光導波路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、名称を「ファイバ及びレンズのグリッパ、光デバイス並びに製造方法（Fiber and Lens Grippers, Optical Devices and Methods of Manufacture）」とする、２００２年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６０/３６４４７０号、及び、名称を「ファイバ及びレンズのグリッパ、光デバイス並びに製造方法（Fiber and Lens Grippers, Optical Devices and Methods of Manufacture）」とする、２００２年７月３日に出願された米国特許出願第１０/１８８５８４号の恩典を請求する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は光ファイバ及びレンズのグリップデバイスに関する。さらに詳しくは、本発明は、光ファイバ及びレンズをアレイ配列に配置するために用いることができるエラストマーのグリップ素子、光導波路デバイス、並びに光ファイバ及びレンズのアレイ及び光導波路デバイスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光ファイバは、その優れた伝送特性により、また数ｋｍの長さに製造できることから、光を遠距離伝送する光通信分野において選ばれる媒体となっている。光は、直径を数μｍにも小さくすることができる光ファイバのコア領域を通って伝搬する。
【０００４】
光ファイバとレンズのアレイは光通信システムにおいて光ファイバと光デバイスの間で光を結合するために用いられる。従来の光ファイバとレンズのアレイは一般に、シリコンＶ溝位置決め素子に配置されたファイバのアレイを備え、ファイバの末端は、適切な高分子材料でモールド成形することができるレンズアレイに突き当てられる。このタイプのファイバとレンズのアレイの難点の１つは、レンズとファイバが別々の素子であるため、光ファイバのコア領域のレンズとの最適な位置合せが困難であり、この結果挿入損失が生じることである。
【０００５】
レンズ付光ファイバは、ファイバの末端にレンズが形成されているファイバを含むデバイスである。本発明の譲受人は、光の平行化、集束、結像及び集光のためのレンズ付ファイバを含む、ＯｐｔｉＦｏｃｕｓ（商標）製造ラインの下でレンズ付ファイバを製造している。ＯｐｔｉＦｏｃｕｓレンズ付光ファイバの一タイプには、ファイバの末端部分にレンズ端部が取り付けられている、レンズを含むモノリシックデバイスがある。ネック部がファイバの末端部分を取り囲み、レンズのネック部の直径がファイバの直径より大きい、レンズ付ファイバもある。
【０００６】
特定のタイプのレンズ付ファイバの例には、コリメーションレンズ付ファイバ、集束レンズ付ファイバ及びテーパレンズ付ファイバがあるが、これらには限定されない。コリメーションレンズ付ファイバは一般的なファイバ−レンズデバイスの４分の１にまで小さくなり、レンズ付ファイバではファイバに対するレンズの位置合せは全く必要ない。集束レンズ付ファイバは、長い作動距離で光ビームを集束してビーム寸法を約６μｍまで小さくすることができる。テーパレンズ付ファイバは、作動距離が短い大開口数用途のための高精度テーパ付レンズを備える。
【０００７】
レンズ付光ファイバの所望の性能特性を利用するには、レンズ付光ファイバを精確に位置合せしてアレイを形成するための方法及びデバイスが必要である。利用できる技術の１つは、ファイバ位置決め素子として用いられるシリコンＶ溝である。Ｖ溝は一対の上部シリコン基板及び下部シリコン基板に形成され、ファイバがこれらの溝に入れられる。上部基板及び下部基板がファイバを挟み込み、ファイバを溝に保持する、しかし、Ｖ溝デバイスにはいくつかの難点がある。例えば、Ｖ溝がつくられてしまうと、Ｖ溝はシリコン基板に対して光ファイバを位置決めするために役立つだけである。レンズを含むファイバの末端は、相変わらず、システムにおける別の光学素子に対して位置決めされなければならない。そのような位置決めは通常、顕微操作及び顕微位置決め後の接着剤の使用により達成され、これには、特に量産環境において、費用がかかり、時間がかかる。レンズ付ファイバの位置決めに対するＶ溝の別の難点は、Ｖ溝がファイバを保持するための寸法につくられ、Ｖ溝はレンズ付ファイバのレンズ部を保持するには小さすぎることである。レンズ付ファイバのファイバ部及びレンズ部の両方を所定の位置に保持するための位置合せ方法及びデバイスが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
レンズ付光ファイバのファイバ部及びレンズ付光ファイバのレンズ部のいずれをも位置合せできる、レンズ付光ファイバのための位置合せ方法及びデバイスを提供することが望まれる。さらに、接着剤または熱処理を必要とせず、レンズ付光ファイバの位置合せを達成するための複雑な製造工程または入念な顕微操作を必要としない、位置合せ方法及びデバイスの提供が必要とされている。そのような位置合せ方法及びデバイスにより、多種多様な光デバイスの製造が容易になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の様々な実施形態は、レンズ及び光ファイバのアレイを位置決めするための方法及びデバイス、レンズ付光ファイバ並びにそのようなアレイを備える光デバイスに関する。本発明の一実施形態は、光ファイバ部及びレンズ部を有するレンズ付光ファイバを位置決めするためのデバイスに関する。本実施形態は基板上のファイバグリップ素子を含み、ファイバグリップ素子は、レンズ付光ファイバの光ファイバ部を保持するための寸法につくられた溝を間に画定する一対のエラストマーの側壁を有する。本実施形態は基板上のレンズグリップ素子をさらに含み、レンズグリップ素子は、レンズ付光ファイバのレンズ部を保持するための寸法につくられた溝を間に画定する一対のエラストマーの側壁を有する。ある実施形態において、レンズ部はネック及び凸状端部をさらに有し、レンズグリップ素子はネックを保持する寸法につくられる。別の実施形態において、レンズグリップ素子及びファイバグリップ素子のエラストマー側壁は高分子材を含む材料でつくられる。
【００１０】
ある実施形態において、レンズグリップ素子の側壁はほぼ平行であり、ファイバグリップ素子の側壁はほぼ平行である。別の実施形態において、デバイスは複数のレンズグリップ素子及び複数のファイバグリップ素子を有し、複数のファイバグリップ素子は基板表面上で平行する配列に概ね配置され、ファイバグリップ素子とレンズグリップ素子は基板上で同一直線上の配列に概ね配置される。また別の実施形態において、光ファイバは被覆部分を有し、ファイバグリップ素子はファイバの被覆部分をグリップするための寸法につくられ、レンズグリップ素子は実質的にファイバグリップ素子と同一平面にある。ある実施形態において、基板は平坦な上面及び平坦な下面を有し、ファイバグリップ素子は平坦な上面上に配置され、レンズグリップ素子は平坦な下面上に配置される。別の実施形態において、基板は少なくとも３つの平坦な表面を有し、ファイバグリップ素子が平坦な上面上に配置され、レンズグリップ素子が平坦な中段面上に配置され、レンズの凸状端部が平坦な下面上に配置される。
【００１１】
本発明の別の実施形態はレンズ部およびファイバ部を有するレンズ付きファイバの位置決めに関する。一実施形態は基板上に少なくとも１つのファイバグリップ素子を配置する工程を含み、ファイバグリップ素子はレンズ付光ファイバの光ファイバ部を保持するための寸法につくられた溝を間に画定する一対のエラストマー側壁を有する。本実施形態は基板上にレンズグリップ素子を配置する工程をさらに含み、レンズグリップ素子はレンズ付光ファイバのレンズ部を保持する寸法につくられた溝を間に画定する一対のエラストマー側壁を有する。本実施形態は、レンズ付ファイバのファイバ部をファイバグリップ素子内に位置決めする工程及びレンズ付ファイバのレンズ部をレンズグリップ素子内に位置決めする工程も含む。好ましい実施形態において、レンズ部はさらにネック部および凸状端部を有し、ネック部がレンズグリップ素子内に位置決めされる。レンズとファイバのアレイが望ましければ、ある実施形態は、基板表面上に複数のファイバグリップ素子をほぼ平行な配列に配置し、複数のレンズグリップ素子をファイバグリップ素子と同一直線上の配列に配置する工程を含む。
【００１２】
レンズとファイバのアレイを提供する方法は、複数本のレンズ付ファイバをグリップ素子に位置決めする工程をさらに含むことができ、レンズ付光ファイバのアレイを提供するため、レンズ付ファイバのファイバ部がファイバグリップ素子内に位置決めされ、レンズ部がレンズグリップ素子内に配置される。ある実施形態において、基板は上面及び下面を有し、ファイバグリップ素子が上面上に配置され、レンズグリップ素子が下面上に配置される。光ファイバはある実施形態において被覆部分を有することができ、ファイバグリップ素子はファイバの被覆部分を保持するための寸法につくられる。また別の実施形態において、基板は上面、中段面及び下面を有し、ファイバグリップ素子が上面上に配置され、レンズグリップ素子が中段面上に配置される。
【００１３】
本発明の別の実施形態は、基板上に配置された複数のエラストマー材グリップ素子内に概ね平行する関係で複数本の光ファイバを位置決めする工程を含むことができる、光導波路デバイスの形成工程に関する。光導波路デバイスの形成工程は、複数のレンズ素子を、レンズ素子及び光ファイバがほぼ同一直線上にあり、光を伝えるための複数の光路を提供するために配置されるように、基板上に配置された複数のエラストマーのレンズグリップ素子内にほぼ平行する関係で位置決めする工程をさらに含むことができる。光ファイバまたは偏光子などの光学素子を光路に配置することが望ましい実施形態もあり得る。
【００１４】
本発明のまた別の実施形態は、レンズ素子及び光ファイバがほぼ同一直線上にあり、光を伝えるための複数の光路を提供するために配置されるように、基板上に配置されたエラストマー材ファイバグリップ素子内にほぼ平行する関係で配置された複数本の光ファイバ及び基板上に配置されたエラストマー材レンズグリップ素子内にほぼ平行する関係で配置された複数のレンズ素子を備えることができる、光導波路デバイスに関する。ある実施形態において、基板は上面及び下面を有し、ファイバグリップ素子が上面上に配置され、レンズグリップ素子が下面上に配置される。ある実施形態において、レンズ素子はネック部及び凸状端部を有し、レンズグリップ素子はネック部を受け入れるための寸法につくられる。
【００１５】
本発明の別の実施形態は基板上に配列された複数本のレンズ付光ファイバを備える光デバイスに関し、レンズ付ファイバはレンズ部及びファイバ部を有する。本実施形態において、レンズ部は直線パターンに配列される。可撓性グリップ素子がファイバ部を基板に保持することが好ましい。ある実施形態において、可撓性グリップ素子は、ファイバを所定の箇所に保持するための、基板上のエラストマー材ファイバグリップ素子を含む。
【００１６】
別の実施形態において、レンズ付光ファイバは中央に配置された光学素子に向けられた光路を有する。ある実施形態において、光学素子はアレイの相異なるレンズ付ファイバ間で光の向きを変えることができる。光の向きを変えるに適する素子には、ＭＥＭ（超小型電子機械）ミラー、液晶スイッチ、エレクトロホログラフスイッチ及びプリズムがあるが、これらには限定されない。別の実施形態において、レンズ付ファイバのリニアアレイは、レンズ付ファイバが対向関係にあり、光が１つのアレイから対向するアレイに伝わることができるように配列された光路を互いに対向するファイバの少なくとも一部分が有するように、可撓性グリップ素子により基板に確実に固定される。
【００１７】
本発明はレンズ付光ファイバ素子アレイ配列に位置決めするための比較的単純で費用のかからない方法及びデバイス並びにレンズ付光ファイバのアレイを提供する。本方法及びデバイスは接着剤または費用のかかるファイバの顕微位置決めを必要としない。さらに、本方法及びデバイスは、レンズ付光ファイバのレンズ部及びファイバ部のいずれをも精確に位置決めし、保持することができる。
【００１８】
別の実施形態は、可撓性グリップ素子により基板に確実に固定されたレンズ素子、レンズ素子に隣接し可撓性グリップ素子により基板に確実に固定されたフェルール及びフェルールに確実に固定された光ファイバを備える、光デバイスに関する。ある実施形態において、レンズ及びフェルールはほぼ円筒形であり、別の実施形態において、レンズは屈折率分布レンズである。
【００１９】
上記の一般的説明及び以下の詳細な説明は例示であり、特許請求される本発明を詳しく説明することを目的とするものであることは当然である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明のいくつかの例示的実施形態を説明する前に、本発明が以下の説明に述べられる構成または処理工程の内容に限定されないものであることを理解すべきである。本発明には別の実施形態も可能であり、本発明は様々な方法で実施または実行することができる。
【００２１】
本発明の様々な実施形態は、レンズ及びファイバ並びにレンズ付光ファイバをアレイ配列に位置決めするための方法及びデバイスを提供する。本明細書で用いられる「レンズ付ファイバ」は少なくとも一端にレンズが形成された光ファイバを指す。レンズは、ファイバの末端部分に一体式に取り付けられるかまたはファイバの末端部分を取り囲むほぼ円柱状のネック部及びレンズ部またはレンズ面を有する。レンズ部またはレンズ面は様々な形状をとり得るが、好ましい実施形態では、レンズ面は凸状である。本発明の方法及びデバイスは、光ファイバのアレイ及び、限定的ではないが、プリズム、スイッチ、導波路、フィルタ及び偏光子を含む他の光学素子を備える光導波路デバイスの作成に有用である。レンズ及びファイバのための位置決め素子及びその他の光学素子はいずれも共通の基板上に配置できる。
【００２２】
いずれも本明細書に参照として含まれる、米国特許第６２６６４７２号明細書及び米国特許第５３５９６８７号明細書は、光ファイバをグリップするための高分子材超小型構造及びそのような超小型構造を作成する方法を説明している。米国特許第５３５９６８７号明細書では、光ファイバをグリップし、基板上に配置された導波路に対してこれらのファイバを位置決めするために、基板上に形成された高分子材超小型構造が用いられる。米国特許第６２６６４７２号明細書は光ファイバの永久接続に用いられる高分子材グリップ素子を開示している。
【００２３】
米国特許第５３５９６８７号明細書及び米国特許第６２６６４７２号明細書に開示されているグリップデバイスは他の素子に物理的に接続されていない光ファイバのグリップには適しているが、レンズ付ファイバのレンズ部を確実に保持し、位置合せするためには、レンズ付ファイバをさらに安定化させる必要がある。本発明のある実施形態は、個々のレンズ付ファイバのファイバ部及びレンズ部の両方をアレイの形態で保持して精確に位置合せすることができ、多種多様な光デバイスの製造を可能にする。別の実施形態は、光ファイバと位置合せされたレンズ及びフェルールを保持するためのデバイスに関する。
【００２４】
図１及び２を参照すれば、ファイバ及びレンズのグリップデバイス１０が示され、グリップデバイス１０は基板１２を有する。基板１２は、ガラス、シリコン、セラミック及びプラスチックを含むがこれだけに限定されない様々な材料でつくることができる。基板１２は下面１４及び上面１６を有する段差構造を備えることが好ましい。上面１６及び下面１４は平坦面であることが好ましい。少なくとも１つのファイバグリップ素子１８、好ましくは複数のファイバグリップ素子１８が基板１２の上面１６上に配置される。少なくとも１つのレンズグリップ素子２０、好ましくは複数のファイバグリップ素子が基板の下面１４上に設けられる。レンズグリップ素子２０及びファイバグリップ素子１８は基板１２上で同一直線上に配列されることが好ましい。
【００２５】
ファイバグリップ素子１８は基板上の所定の位置に光ファイバ２２を堅固に保持する寸法につくられる。レンズグリップ素子２０は基板上の所定の箇所にレンズ２４を堅固に保持する寸法につくられる。レンズ２４は凸状部分または凸状表面２６及びネック部２８を有し、光ファイバ２２の末端に形成されることが好ましい。しかし、レンズの形状は必ずしも凸状である必要はなく、その他のレンズ形状も本発明の範囲内にあることは理解されるであろう。レンズのネック部２８はレンズ付光ファイバのファイバの直径より大きい直径を有する。基板１２の段差構造はファイバが載るための上面１６を提供する。下面１４はレンズネックが載るための表面を提供する。上面１６は下面１４と同じ材料でつくることができる。段差は研削または反応性イオンエッチングのようなエッチングを含むがこれらには限定されない技法により基板１２の下面１４となる部分を除去することで基板上に形成できる。あるいは、段差は、基板１２上に上面１６を設けるための段を積層、射出成に形、リソグラフィまたは印刷により設けることができる。段差及び上面がこのように設けられた場合には、上段及び上面１６は下面１４を形成する材料とは異なる材料でつくることもできる。
【００２６】
図３はグリップ素子３０をさらに詳細に示し、図３に示されるグリップ素子の詳細は、以下に述べられる相違点を除き、ファイバグリップ素子及びレンズグリップ素子に属するものであることは理解されるであろう。グリップ素子３０は、基板３４の表面に取り付けられた、横方向に間隔をあけたエラストマーのストリップ３２を有する。エラストマーの各ストリップは、基板３４の表面に取り付けられた底部３６，基板３４の表面に実質的に平行であることが好ましい上表面３８と、ストリップ３２間に溝４２を形成する側壁４０とを有する。基板３４の一部は溝４２の床を形成する。
【００２７】
図４を参照すれば、基板表面の一部は、溝が溝の頂部の幅ｗ１より大きい床近傍の幅ｗ２を有するように、グリップ素子に対する床４４を形成する。ファイバまたはレンズのネック部の表面を十分にグリップするため、溝頂部の幅ｗ１はファイバまたはレンズのネック部の直径ｄより小さいことが好ましい。溝の底における幅ｗ２はレンズネックまたはファイバの直径ｄより大きいことが好ましい。直径がより大きいファイバ、例えば無被覆ファイバのための被覆ファイバには、ファイバの挿入を受け入れるため並びにファイバをその軸に沿って垂直方向及び水平方向で所定の箇所に保持するために、より大きな溝が必要となることが理解されるであろう。さらに、レンズのネック部は一般にファイバより大きな直径を有し、したがって、レンズグリッパは一般にファイバグリッパより大きな溝幅を有するであろう。それぞれのストリップの側壁は、それぞれのストリップが少なくとも１点でファイバまたはレンズのネック部に接し、よってグリッパがファイバ軸に概ね垂直な力をファイバまたはレンズネックに加えるように、十分に平坦であるべきである。米国特許第５３５９６８７号明細書は普通の遠距離通信ファイバについての特定の直径に関するさらに詳しい内容が含まれている。
【００２８】
グリップ素子を形成しているストリップは、光重合性組成物等を用いる公知のリソグラフィプロセスを用いて形成される。例えば、光重合性組成物を基板表面上に実質的に一様に積層させることができる。次いで、光重合性組成物は、実質的に透明な領域及び実質的に不透明な領域からなるパターンを有するフォトマスクを用いて紫外線レーザビームまたはコリメートされたＵＶランプにより組成物の該当領域を精確に露光するためのレーザ及びコンピュータ制御ステージを用いて、パターン像毎に化学線に露光される。次いで、非露光領域を溶媒を用いて除去し、少なくとも１つのグリップ素子の形態の露光領域を基板表面上に残すことができる。
【００２９】
あるいは、エラストマーのストリップは、基板表面上に少なくとも１つのグリップ素子の形態の重合性組成物のパターンを形成するための柔軟で可撓性の型押工具を用いて形成することができる。そのような柔軟な工具は普通、シリコーンでつくられる。次いで組成物を硬化させ、工具を取り外す。グリッパに損傷を与えずに硬化した高分子材から工具を取り外すことができるように、工具の可撓性は十分でなければならない。重合性組成物は、化学線または熱のような様々な手段で硬化させることができ、工具の隆起構造と同じ形を保つための粘度を有するべきである。硬化した組成物から工具を取り外した後、パターンの特徴に依存して、少なくとも１つのグリップ素子が基板上に残るであろう。工具のパターンは、ファイバとレンズのアレイの位置合せのための基板を提供するために複数のグリップ素子を有することができる。グリップ素子の作成に適する高分子材組成物は、本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許第６２６６４７２号の明細書に開示されている。
【００３０】
本発明の様々な実施形態は、ファイバとレンズのアレイを位置決めするための、Ｖ溝技術に対する便宜のよい代替物を提供する。ファイバ及びレンズは、基板上に形成されたそれぞれのグリップ素子にかけて位置決めされ、グリップ素子に挿入される。本発明のデバイス及び方法は、対向するアレイの間に配置されたフィルタ及び偏光子などの光コンポーネントを有する、レンズ付ファイバの対向するアレイを位置決めするために有用である。対向するアレイ及び光コンポーネントのいずれも共通の基板上で位置決めすることができる。図５及び６を参照すれば、基板５２，レンズ付ファイバの第１のアレイ５４，レンズ付ファイバの第１のアレイ５４に対向する関係に配置されたレンズ付ファイバの第２のアレイ５６及び対向するアレイの間に配置されたフィルタ５８を備える、光デバイス５０が示される。基板５２は上面６０，中段面６２及び下面６４を有する。ファイバグリップ素子６６及び６８が上面６０上に配置され、レンズグリップ素子７０及び７２が中段面６２上に配置される。ファイバグリップ素子６６及び６８は光ファイバ７４及び７６をグリップする寸法につくられる。図５及び６に示される実施形態において、ファイバグリップ素子は無被覆光ファイバをグリップする寸法につくられているが、ファイバグリップ素子６６及び６８並びにグリップ素子間の溝の寸法は被覆光ファイバをグリップするために拡大され得ることは理解されるであろう。レンズグリップ素子７０及び７２はレンズ８４及び８６のネック部８０及び８２をグリップする寸法につくられる。フィルタ５８は基板５２に形成されたスロット８８内に配置される。
【００３１】
図５及び６に示されるような光デバイスを製造するためのプロセスの一例は、型押工具を用いるかあるいはエッチングまたは研削のような技法で基板の一部を除去することにより多段基板を形成する工程を含む。その上にグリップ素子が形成される基板表面は、グリップ素子の基板表面への接着強度を高めるために定着剤で処理される。グリップ素子は、米国特許第６２６６４７２号明細書に説明されるように、型押工具またはフォトマスクにより基板表面上に形成され、化学線または熱により硬化させられる。グリップ素子は、ファイバまたはレンズネックがグリップ素子の溝に挿入されるときに印加応力の下で変形するに十分な弾性強度を与えるに十分に可撓性であるべきである。次いで、スロットが鋸またはレーザを用いて基板に設けられる。フィルタ、ミラー、減衰器、変調器、回折格子、偏光子、液晶スイッチなどのスイッチまたはその他の光学素子がスロットにおかれ、接着剤で所定の箇所に保持される。液晶スイッチなどのスイッチング素子が光学素子として用いられる場合は、１つの光ファイバアレイを通って出てくる光を別のファイバアレイに向ける、すなわち、別のアレイのファイバと同一直線上にない１つのアレイのいずれか１つのファイバからの信号ビームを別のアレイのファイバに向けることができる。次いで、レンズ付光ファイバがグリップ素子に挿入されて、ファイバアレイが形成される。ファイバがファイバグリップ素子に挿入され、レンズネック部がレンズグリップ素子に挿入される。
【００３２】
レンズ及びレンズ付ファイバをアレイに位置決めするためにエラストマーのグリップ素子を用いることにより、多種多様なアレイ構成の提供が可能になる。シリコンＶ溝技術ではシリコン基板でＶ形溝が得られる材料の結晶面が限られているためにシリコンＶ溝を自由に配置することはできないから、アレイにファイバ及びレンズを位置決めするために用いられ得る構成の数が制限される。Ｖ溝は平行な構成でしか形成できない。本発明のグリップ素子では、多種多様なファイバ配置を提供する、より高いフレキシビリティが得られる。
【００３３】
図７に示される本発明の別の実施形態にしたがえば、レンズ素子１０２を基板１０４に確実に固定することにより光デバイス１００を提供することができる。グリップ素子１０６が基板上に配置され、グリップ素子１０６はレンズ素子１０２を基板に確実に固定する。グリップ素子１０６によりフェルール１０８も基板１０４に確実に固定され、フェルール１０８は光ファイバ１１０をレンズ素子１０２と位置合せするために用いられる。図７は共通のグリップ素子１０６により基板１０４に確実に固定されたレンズ素子１０２及びフェルール１０８を示す。しかし、別の実施形態において、レンズ素子１０２とフェルール１０８に対して個別のグリップ素子を設けることが望ましい場合もある。さらに、基板にファイバ１１０を確実に固定するためにグリップ素子（図示せず）を備えることが望ましいこともある。レンズ素子１０２は、図７に示されるようにほぼ円筒形とすることができ、用いられ得るレンズタイプの例には屈折率分布（ＧＲＩＮ）レンズがある。フェルール１０８もほぼ円筒形とすることができる。
【００３４】
図７に示される光デバイス１００は、グリップ素子１０６によって提供されるチャネル１０７にレンズ素子１０２を挿入することにより、集成することができる。グリップ素子はフェルール１０８及びレンズ素子１０２の寸法に適切な寸法の高さ及び開口をもって作成される。好ましい実施形態において、グリップ素子はチャネル１０７を提供するための間隔をおいて配置された一対の台形部材を有する。チャネル１０７は、基板に取り付けられる底部近傍より小さい開口を頂部近傍に有する。例えば、直径１.８ｍｍのレンズ素子には、ほぼ１.８ｍｍのグリッパ高及びほぼ１.６５ｍｍの上部チャネル幅が用いられるであろう。ファイバ１１０が一般にガラスまたはセラミック材でつくられるフェルール１０８に通常の態様で挿入される。一般に、フェルールは開口を有し、ファイバがフェルールに挿入され、接着剤により接着され、次いで、戻り反射を低減するために若干の端面角をつけて研磨される。次いで、レンズ素子１０２を挿入し、続いてファイバフェルール１０８及びファイバ１１０を挿入することができよう。必要に応じて、引っ張り強度を高めるために接着剤を施すことができよう。レンズ素子及びフェルールを基板に確実に固定するためのグリップ素子の使用は、レンズ及びフェルールを、従来の製造方法より容易にまた低費用で、位置合せして集成することができる点で有利である。従来技術の方法では、一般に、レンズ及びフェルールが金属の外装スリーブに挿入され、所定の箇所に接着される。本発明のある実施形態にしたがえば、レンズ及びスリーブコンポーネントに対して異なる材料を用いることから生じる熱効果が排除される。
【００３５】
さらに、本発明のグリップ素子の使用により、レンズ、フェルール及びファイバのアレイを、ほぼ平行配列にあるか、あるいはこれらの素子を基板の曲線パターンまたは放射状パターンにある複数のグリップ素子に確実に固定することで提供することができる。ある実施形態にしたがえば、ＧＲＩＮレンズのアレイを狭い中心間隔で製造することができる。
【００３６】
本発明の精神または範囲を逸脱することなく本発明に様々な改変及び変形がなされ得ることが当業者には明らかであろう。したがって、本発明の改変及び変形が添付される特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入れば、本発明はそのような改変及び変形を包含するとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】レンズ付ファイバを保持するファイバグリップ素子及びレンズグリップ素子を備える基板の側面図である
【図２】ファイバグリップ素子及びレンズグリップ素子を備える基板上の所定の箇所に保持されたレンズ付ファイバのアレイの上面図である
【図３】グリップ素子の端面図である
【図４】グリップ素子の溝間に配置された光ファイバを含むグリップ素子の端面図である
【図５】ファイバグリップ素子及びレンズグリップ素子により所定の箇所に保持された、対向するレンズ付光ファイバを備える光デバイスの側面図である
【図６】基板上で位置決めされた２つのレンズ付光ファイバアレイを備え、アレイ間に配置されたフィルタを有する光デバイスの上面図である
【図７】グリップ素子により基板に確実に固定され、光ファイバと位置合せされたレンズ及びフェルールを備える光デバイスの斜視図である
【符号の説明】
【００３８】
１０    グリップデバイス
１２    基板
１４    下面
１６    上面
１８    ファイバグリップ素子
２０    レンズグリップ素子
２２    光ファイバ
２４    レンズ
２６    レンズ面
２８    ネック部
【図１】
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【図２】
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【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】
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【国際調査報告】
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