(57)【要約】      （修正有）【課題】高い温度環境下でも特性を維持するように平面光波回路と光ファイバとが接続された耐熱性が高い光ファイバモジュールおよびその作製方法を提供する。【解決手段】平面光波回路１２０と少なくとも１芯以上の光ファイバ１１１とが光学的に結合された光ファイバモジュール１００であって、基板１２３上に光導波路１２１を有する平面光波回路と、少なくとも１芯以上の光ファイバと、少なくとも１芯以上の光ファイバを固定して平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品１１２と、光ファイバ接続部品の平面光波回路側の面、及び平面光波回路の光ファイバ接続部品側の面の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位に形成された導電性薄膜１０１を備え、導電性薄膜は、マイクロ波により加熱されることにより平面光波回路と光ファイバ接続部品とを接続する。【選択図】図１
2018004830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光導波路を有する平面光波回路と、
少なくとも１芯以上の光ファイバと、
前記少なくとも１芯以上の光ファイバを固定し、前記光ファイバを前記平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品と、
前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面、及び前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面の間の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位に形成された導電性薄膜と
を備え、前記導電性薄膜は、マイクロ波により加熱されることにより前記平面光波回路と前記光ファイバ接続部品とを接続し、前記平面光波回路と前記少なくとも１芯以上の光ファイバとが光学的に結合されることを特徴とする光ファイバモジュール。
【請求項２】
前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面と、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面との間の前記光の伝搬する部位に充填された樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の光ファイバモジュール。
【請求項３】
前記導電性薄膜は、金属及びカーボン等の導体の粒子、もしくは半導体粒子からなる薄膜、または導体もしくは半導体を分散させたインク及びペースト状の分散物の薄膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の光ファイバモジュール。
【請求項４】
基板上に光導波路を有する平面光波回路と少なくとも１芯以上の光ファイバとが光学的に結合された光ファイバモジュールの製造方法であって、
前記少なくとも１芯以上の光ファイバを前記平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の端面の少なくとも光の伝搬する部位を除く部位、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の端面の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位、または前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の端面の少なくとも光の伝搬する部位を除く部位と前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の端面の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位との両方に、マイクロ波照射により加熱可能な導電性薄膜をパターニングするステップと、
前記光ファイバと前記平面光波回路との光接続が可能となるように前記光ファイバと前記平面光波回路とを調芯するステップと、
前記導電性薄膜と前記平面光波回路とを接触させるステップと、
マイクロ波照射により導電性薄膜を加熱し、前記光ファイバ接続部品と前記平面光波回路とを接続するステップと
を含むことを特徴とする光ファイバモジュールの製造方法。
【請求項５】
前記光ファイバ接続部品と前記平面光波回路とを接続するステップの後に、前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面と、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面との間の前記光の伝搬する部位に樹脂を充填するステップをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の光ファイバモジュールの製造方法。
【請求項６】
前記導電性薄膜は、金属及びカーボン等の導体の粒子、もしくは半導体粒子からなる薄膜、または導体もしくは半導体を分散させたインク及びペースト状の分散物の薄膜であることを特徴とする請求項４または５に記載の光ファイバモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面光波回路と光ファイバとが接続された光ファイバモジュールおよびその作製方法に関し、より詳細には、耐熱温度を高めた高耐熱性光ファイバモジュールおよびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石英系材料、シリコン及び半導体からなる平面的な光導波路を有する平面光波回路部品は、ほとんどの場合、単体で利用されるよりも光ファイバを光の入出力端として接続した状態で利用される。平面光波回路と光ファイバとを接続するためには、光ファイバ接続用の部品が必要となる。ここで、平面光波回路と光ファイバとを接続する光ファイバ接続用の部品として、Ｖ溝をガラス基板上に形成し、Ｖ溝の所望の位置に光ファイバを接着剤で整列配置固定した光ファイバブロックが広く用いられている。
【０００３】
平面光波回路と光ファイバブロックとの接続の工程手順は、一例として、以下の通りに行う。まず、平面光波回路を固定台に配置し、光ファイバブロックを微動台に固定する。ここで、光ファイバブロックの一端側には光源に接続された光ファイバが設けられており、平面光波回路の光ファイバブロック側と反対側にはフォトダイオード（ＰＤ）が設置されている。
【０００４】
次に、光ファイバブロックを平面光波回路の一端側（光ファイバブロック側）に近接させた状態で、ＵＶ硬化接着剤を平面光波回路と光ファイバブロックとの隙間に塗布する（接着層の生成）。その後、ＰＤの受光強度が最大になるように光ファイバブロックを設置した微動台を動かす。ＰＤにおいて最大受光強度が得られた時点で、紫外線を照射し、ＵＶ硬化接着剤を硬化させて接着層を固定する。
【０００５】
必要に応じて、平面光波回路の他端にも、同様の工程により光ファイバブロックを接続することができる。この際、平面光波回路の端にＰＤを配置するのではなく、既に接続されている光ファイバからの出力をＰＤに入射すればよい。
【０００６】
このように、平面光波回路と光ファイバブロックとの固定は、低コスト、低損失化、硬化時間の短縮化等の理由から、ほとんどの場合、紫外線によって硬化するＵＶ硬化接着剤を用いてなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２５３５２０号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／１９６４４４号
【特許文献３】特開２００６−２６９９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
平面光波回路を有する光ファイバモジュールの多くは、大容量光通信を支える部品として利用されているが、他方では光センサとしても広く用いられる。光ファイバモジュールを光センサとして用いる場合、光通信の場合以上に過酷な温度条件下、例えば車のエンジンルーム内（３００℃）や、鉱山における地熱高温下（３００℃）での利用等も想定される。
【０００９】
しかしながら、ＵＶ硬化接着剤の耐熱温度が、組み上げた光ファイバモジュールの耐熱温度を決定してしまう。そのため、光ファイバモジュールを光センサとして用いる場合における、ＵＶ硬化接着剤の耐熱温度を越えるような高温環境下では、光ファイバモジュールの特性を維持することができないという問題があった。
【００１０】
例えば、石英系平面光波回路の場合、導波路が石英系材料で構成されている一方で、平面光波回路も石英系材料で構成されているため、５００℃を超える温度でも特性を維持できるとも考えられる。しかしながら、上述のように、ＵＶ硬化接着剤を使って光ファイバブロックを固定した場合には、組み上げた光ファイバモジュールの耐熱温度は、ＵＶ硬化接着剤の耐熱温度で制限される。一般的に、光ファイバモジュールの耐熱温度を超えると、ＵＶ硬化接着剤が軟化するため、位置合わせしていた光軸がずれることから、光ファイバモジュールの光損失増大につながる。また、より高温になると、ＵＶ硬化接着剤の炭化により接着層がもろくなり、接着していた光ファイバブロックが平面光波回路からはずれることにつながる（例えば、特許文献１参照）。従って、従来のＵＶ硬化接着剤を用いた石英系平面光波回路を使用した光ファイバモジュールの場合、ＵＶ硬化接着剤の耐熱温度以上である５００℃を超える温度では特性を維持できない。
【００１１】
一方で、光ファイバ同士を固定する他の技術として、融着により接続する融着接続技術がある。これは、石英光ファイバの永久接続技術として最も一般的な接続方法であり、ガラス同士を直接接合するため、高い温度領域においても利用することが可能である。この方法を石英系平面光波回路に適応して、平面光波回路と光ファイバとを直接融着接続することも研究開発されている。
【００１２】
しかし、平面光波回路基板の熱容量と光ファイバの熱容量との差が大きいため、光ファイバの融解温度では、平面光波回路の導波路を構成するガラスが融解しない。一方で、平面光波回路の導波路を構成するガラスを融解するように加熱温度を上げると、光ファイバそのものが破損してしまう場合がある。従って、平面光波回路と光ファイバとの融着による接続は困難であった。また、石英系の平面光波回路の場合は融着という手法がとれなくもないが、そもそも、シリコン及び半導体からなる平面光波回路は、この融着技術を用いて光ファイバを固定することが出来ない。
【００１３】
そこで、本発明では、平面光波回路と光ファイバとが接続された光ファイバモジュールを高い温度環境下でも特性を維持するようにした高耐熱性光ファイバモジュールおよびその作製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】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板上に光導波路を有する平面光波回路と、少なくとも１芯以上の光ファイバと、前記少なくとも１芯以上の光ファイバを固定し、前記光ファイバを前記平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品と、前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面、及び前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面の間の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位に形成された導電性薄膜とを備え、前記導電性薄膜は、マイクロ波により加熱されることにより前記平面光波回路と前記光ファイバ接続部品とを接続し、前記平面光波回路と前記少なくとも１芯以上の光ファイバとが光学的に結合されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様の光ファイバモジュールであって、前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面と、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面との間の前記光の伝搬する部位に充填された樹脂をさらに含むことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の第３の態様は、第１及び第２の態様の光ファイバモジュールであって、前記導電性薄膜は、金属及びカーボン等の導体の粒子、もしくは半導体粒子からなる薄膜、または導体もしくは半導体を分散させたインク及びペースト状の分散物の薄膜であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の第４の態様は、基板上に光導波路を有する平面光波回路と少なくとも１芯以上の光ファイバとが光学的に結合された光ファイバモジュールの製造方法であって、前記少なくとも１芯以上の光ファイバを前記平面光波回路に接続するための光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の端面の少なくとも光の伝搬する部位を除く部位、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の端面の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位、または前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の端面の少なくとも光の伝搬する部位を除く部位と前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の端面の少なくとも光の伝搬する部分を除く部位との両方に、マイクロ波照射により加熱可能な導電性薄膜をパターニングするステップと、前記光ファイバと前記平面光波回路との光接続が可能となるように前記光ファイバと前記平面光波回路とを調芯するステップと、前記導電性薄膜と前記平面光波回路とを接触させるステップと、マイクロ波照射により導電性薄膜を加熱し、前記光ファイバ接続部品と前記平面光波回路とを接続するステップとを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の第５の態様は、第４の態様の光ファイバモジュールの製造方法であって、前記光ファイバ接続部品と前記平面光波回路とを接続するステップの後に、前記光ファイバ接続部品の前記平面光波回路側の面と、前記平面光波回路の前記光ファイバ接続部品側の面との間の前記光の伝搬する部位に樹脂を充填するステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の第６の態様は、第４または第５の態様の光ファイバモジュールの製造方法であって、前記導電性薄膜は、金属及びカーボン等の導体の粒子、もしくは半導体粒子からなる薄膜、または導体もしくは半導体を分散させたインク及びペースト状の分散物の薄膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い温度環境下でも特性を維持するように平面光波回路と光ファイバとが接続された耐熱性が高い光ファイバモジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る光ファイバモジュールの基本構成を示す図である。（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ´における断面図を示し、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図を示す。
【図２】本発明の実施例１に係る光ファイバモジュールを示す図である。（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ´における断面図を示し、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ´における断面図を示す。
【図３】本発明の実施例２に係る光ファイバモジュールを示す図である。（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ´における断面図を示し、（ｃ）は（ａ）のＦ−Ｆ´における断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の構成について詳細に説明する。
【００２３】
［基本構成］
図１は、本発明に係る光ファイバモジュールの基本構成を示す図であり、図１（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ´における断面図を示し、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ´における断面図を示す。図１（ａ）の光ファイバモジュール１００は、少なくとも１芯以上の光ファイバ１１１と、平面光波回路１２０と、光ファイバ１１１を平面光波回路１２０に接続するための光ファイバ接続部品１１２と、平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合する導電性薄膜１０１とを備える。ここで、平面光波回路１２０は、基板１２３と、基板１２３上の光導波路１２１と、光導波路１２１上のヤトイ板１２２とから構成される。光導波路１２１は、コア１２１−１と、コア１２１−１の周りのクラッド１２１−２とから構成される。
【００２４】
平面光波回路１２０は、石英系材料またはシリコンで構成されている。また、光ファイバ接続部品１１２の平面光波回路１２０側の端面の少なくとも光の伝搬する部位を除く部位に、導電性薄膜１０１が形成されている。本発明に係る光ファイバモジュール１００は、導電性薄膜１０１を平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合するための接着層として用いる。これにより、導電性薄膜１０１を介して平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合することが可能となり、平面光波回路１２０と光ファイバ１１１とを光学的に結合することができる。
【００２５】
ここで、導電性薄膜１０１は、金属及びカーボン等の導体の粒子もしくは半導体粒子からなる薄膜、または導体もしくは半導体を分散させたインクやペースト状の分散物の薄膜（特許文献２参照）であり、マイクロ波照射によって瞬時に昇温できるものである。
【００２６】
平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合する際、従来のように炉等を用いて加熱処理する耐熱性接着剤を用いた場合、耐熱性接着剤の反応・硬化に少なくとも数分以上の熱処理が必要となる。そのため、接合しようとしている平面光波回路１２０及び光ファイバ接続部品１１２、またさらにこれらに接続された部品が加熱されることになる。そうすると、これらの部品を構成する部材の熱膨張係数の差により、平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２との相対位置がずれることになる。そのため、炉等の長時間の熱処理が必要な方法を用いて平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合した場合、平面光波回路１２０と光ファイバ１１１とを低損失に結合することはできない。
【００２７】
一方で、マイクロ波加熱を用いた場合には、導電性薄膜１０１のみを選択的に短時間に加熱することができる。マイクロ波照射により、導電性薄膜１０１は瞬時に昇温するため、位置合わせした平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２との相対位置をほとんど変化させることなく、平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合することが可能である。従って、導電性薄膜１０１を、平面光波回路１２０と光ファイバ接続部品１１２とを接合するための接着層として用いることができる。
【００２８】
本発明によると、導電性薄膜１０１を光ファイバモジュールの各部品の接合材料として使用することにより、高い温度環境下でも特性を維持するように光ファイバと平面光波回路が接続された耐熱性が高い光ファイバモジュールを提供することが可能となる。以下、本発明に係る各実施例を説明する。
【００２９】
［実施例１］
図２は、本発明の実施例１に係る光ファイバモジュールを示す図であり、図２（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ´における断面図を示し、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ´における断面図を示す。図２（ａ）の光ファイバモジュール２００は、１芯の光ファイバ２１１と、平面光波回路２２０と、光ファイバ２１１を平面光波回路２２０に接続するためのガラスキャピラリ２１２と、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２とを接合する導電性薄膜２０１とを備える。ここで、平面光波回路２２０は、基板２２３と、基板２２３上の光導波路２２１と、光導波路２２１上のヤトイ板２２２とから構成される。光導波路２２１は、コア２２１−１と、コア２２１−１の周りのクラッド２２１−２とから構成される。また、ガラスキャピラリ２１２の平面光波回路２２０側端面と光ファイバ２１１端面及び平面光波回路２２０のガラスキャピラリ２１２側端面とにおける光の伝搬する部位の隙間には樹脂２０２が充填されている。
【００３０】
本実施例において、平面光波回路２２０は基板２２３の材料として石英系材料を用いている。基板２２３の材料として石英系材料を用いる場合、一般的には基板上は、石英（ガラス）やシリコンの平面基板上に屈折率の高い光導波路２２１を形成し、スプリッタあるいはアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）などの光回路を形成している。本実施例では、石英の基板２２３上に下部クラッド層およびコア層を順に形成し、コア層について光導波路２２１となる部位を残してエッチングを行い、ＳｉＯ2を主成分とする上部クラッド層を堆積する方法で平面光波回路２２０を作製している。
【００３１】
ガラスキャピラリ２１２は、一般的に市場より調達可能なものを使用することができ、その多くは光ファイバの製造技術と同様に、ガラス母材を線引きし、精度よい寸法の挿入穴を作製したものである。この他に、射出成型や、機械加工により作製される場合が考えられる。本実施例では、ガラスキャピラリ２１２として、耐熱温度が５５０℃で半導体シリコンとの熱膨張係数がほぼ一致するガラスを用いたが、この限りではない。
【００３２】
ガラスキャピラリ２１２が有する挿入穴２１２−１には光ファイバ２１１が挿入されており、ガラスキャピラリ２１２の平面光波回路２２０側端面には導電性薄膜２０１がパターニングされている。ガラスキャピラリ２１２は、平面光波回路２２０側端面は平坦になっている一方、平面光波回路２２０側端面と反対側の端面には座繰り２１２−２が設けられている。光ファイバ２１１をガラスキャピラリ２１２に挿入する際、座繰り２１２−２がないと細い光ファイバをほぼ同径の挿入穴に挿入する作業が非常に困難であるが、座繰り２１２−２があれば光ファイバ２１１の挿入そのものがやりやすい。また、挿入穴２１２−１に光ファイバ２１１を挿入した際、最終的に光ファイバ２１１の被覆２１１−２の先端を収めることができる。光ファイバ２１１が素線（コア）２１１−１（ガラスがむき出し）のみの場合は折れやすいが、被覆２１１−２の一部もガラスキャピラリ２１２の挿入穴２１２−１の中に収めると光ファイバ２１１を折れにくくすることができる。
【００３３】
次に、本実施例の光ファイバモジュールのガラスキャピラリ２１２と平面光波回路２２０との接合工程について説明する。
まず、ガラスキャピラリ２１２の平面光波回路２２０側の面が水平になるよう保持可能な治具に、１又は複数のガラスキャピラリ２１２を保持し、ガラスキャピラリ２１２における平面光波回路２２０側端面に、スクリーン印刷にて、一度に導電性薄膜２０１のパターニングを行った。導電性薄膜２０１の厚みは０．３μｍとした。
【００３４】
その後、ガラスキャピラリ２１２をセラミックで構成されたＬ字型治具上に固定し、光ファイバ２１１をガラスキャピラリ２１２の挿入穴２１２−１に挿入し、Ｌ字型治具の鉛直面に光ファイバ２１１およびガラスキャピラリ２１２の突き当てを実施した。突き当てを実施することで、レーザフリットガラスの表面と光ファイバ２１１の表面の面位置を一致させることができる。本実施例では、突き当てを実施することにより両表面の面位置が一致した状態から光ファイバを意図的に５μｍ引き下げた。これは、後にガラスキャピラリ２１２と平面光波回路２２０との接続を行った際に、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２内の光ファイバ２１１との間に意図的に若干の空壁を設けるためである。光の伝搬方向に対しては結合トレランスが非常に広いため、光ファイバ２１１を引き下げて逃げを作っておくことで、外気温度が変化した際など部品の温度変化に対して、体積膨張による光学的な変動を少なくすることができる。光の伝搬方向に逃げがないと、平面光波回路２２０と光ファイバ２１１が衝突し、場合によっては光ファイバ２１１が平面光波回路２２０の基板法線方向等に動くことがあり、光接続損失の増加、変動の要因になる。ただし、光ファイバ２１１を引き下げずに、平面光波回路２２０との突き合わせを行うことにより接続しても良い。
【００３５】
次に、ガラスキャピラリ２１２と光ファイバ２１１とを固定するために、光ファイバ２１１に樹脂２０３を滴下してガラスキャピラリ２１２と光ファイバ２１１との隙間に充填した。その後、その状態を保持したままオーブンにより光ファイバモジュール２００を３５０℃で１時間加熱した。本実施例においては、被覆がポリイミドで形成され、耐熱温度が３００℃（瞬時４００℃）の光ファイバを用いる。樹脂２０３としては、３００℃以上の熱を加えると硬化するＢＣＢ（Benzocyclobutene）を用いたが、これに限ったものではなく、耐熱性の得られるものであれば良いし、また樹脂２０３を用いる代わりに、ガラスキャピラリ２１２内部および光ファイバ２１１をメタライズして固定する等の方法でも良い。
【００３６】
続いて、平面光波回路２２０をステージ上に固定し、光ファイバ２１１が固定されたガラスキャピラリ２１２を６軸位置決めステージに保持し、平面光波回路２２０と光ファイバ２１１との光接続が可能となるように位置合わせを行った。平面光波回路２２０と光ファイバ２１１との光接続を行う際の調芯方法は、従来のＵＶ硬化接着剤で固定された光ファイバブロックの調芯方法と同様である。調芯を行う際は、平行度の調整を行いながら、平面光波回路２２０の端面とガラスキャピラリ２１２端面にパターニングされた導電性薄膜２０１とを接触させ、５μｍの隙間を設け、ガラスキャピラリ２１２の移動が可能な状態で調芯を行なった。そして、調心により光が最も通る状態になってから、ガラスキャピラリ２１２を光の伝搬方向に移動させて、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２とを接触させた。
【００３７】
その後、マイクロ波加熱装置を用い、波長２．４５ＧＨｚのマイクロ波をモジュールに照射し、ガラスキャピラリ２１２端面にパターニングされた導電性薄膜２０１のみを瞬間的に選択加熱した。この加熱により、平面光波回路２２０と光ファイバ２１１が固定されたガラスキャピラリ２１２とを導電性薄膜２０１を介して拡散接合した。ガラスキャピラリ２１２に形成された導電性薄膜２０１にマイクロ波を照射すると、導電性薄膜２０１は瞬間的に１０００℃以上に加熱される一方、平面光波回路２２０の各部品の温度は上がらない。従って、導電性薄膜２０１側から平面光波回路２２０側へ一方向拡散が生じ、界面において導電性薄膜材成分と平面光波回路部品材成分の固溶・接着が起こる。また、導電性薄膜２０１とガラスキャピラリ２１２とにおいても、導電性薄膜２０１は加熱される一方、ガラスキャピラリ２１２の温度は上がらない。従って、導電性薄膜２０１側からガラスキャピラリ２１２への拡散が起こり、界面において導電性薄膜材成分とガラスキャピラリ材成分の固溶・接着が起こる。これにより、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２は十分な強度で固定される。
【００３８】
その後、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２及び光ファイバ２１１との接続端面間にある空気の層に樹脂２０２を充填する。平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２及び光ファイバ２１１との接続端面間に樹脂２０３を充填することで、平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２との接続強度が増す。また、さらに平面光波回路２２０と光ファイバ２１１との光接続の損失の低減および反射の削減が可能である。充填後、熱処理にて樹脂２０２の硬化を行う。
【００３９】
平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２との接着に導電性薄膜２０１を用いた本実施例の構成によると、平面光波回路２２０と光ファイバ２１１とを接続する際にＵＶ硬化接着剤を用いる必要がなく、全ての材料が３００℃以上の耐熱性を有しているため、従来方法に比べて組み上げた光ファイバモジュール２００の耐熱性を大きく向上させることができる。無論、高価な金属ケースやレンズ実装等を経て作った耐熱性の光ファイバモジュールに比べても小型でかつ、低価格な提供が可能である。
【００４０】
また、石英系ガラスはマイクロ波に対し透明であるため、マイクロ波を照射してもガラスキャピラリ２１２および平面光波回路２２０自体は加熱されない。そのため、導電性薄膜２０１だけが局所的に瞬間的に加熱されて拡散接合し、ガラスキャピラリ２１２と平面光波回路２２０との相対的な位置を変化させることなく固定することが可能である。
【００４１】
平面光波回路２２０とガラスキャピラリ２１２との位置合わせを行うための装置は、６軸のステージに加えて、光源や透過強度測定器なども含むが、ステージ部分のみをマイクロ波加熱装置内にセットし、ファイバはマイクロ波照射装置に設けられた開口から出し入れする。ステージは、セラミックやプラスチックなどマイクロ波を吸収しない材質から作製されている。
【００４２】
さらに、本実施例では、端面が垂直研磨されたガラスキャピラリ２１２を、同じく端面を垂直研磨した平面光波回路２２０に接続したが、接続端面による反射を減らしたい場合は、それぞれを数度（８°程度）傾けて研磨すれば、より反射減衰量を低減することが可能である。
【００４３】
［実施例２］
実施例１においては、１芯のガラスキャピラリと平面光波回路とを接続した例を示したが、実施例２では、多芯の光ファイバブロックと平面光波回路とを接続する例を示す。
【００４４】
図３は、本発明の実施例２に係る光ファイバモジュールを示す図であり、図３（ａ）は光ファイバモジュールの光の導波方向の断面図を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ´における断面図を示し、図３（ｃ）は図３（ａ）のＦ−Ｆ´における断面図を示す。図３（ａ）の光ファイバモジュール３００は、少なくとも１つ以上の光ファイバ３１１と、平面光波回路３２０と、光ファイバ３１１を平面光波回路３２０に接続するためのＶ溝基板３１２と、光ファイバ３１１をＶ溝基板３１２に押さえつけるリッド３１３と、平面光波回路２２０とＶ溝基板３１２とを接合する導電性薄膜３０１とを備える。ここで、平面光波回路３２０は、基板３２３と、基板３２３上の光導波路３２１と、光導波路３２１上のヤトイ板３２２とから構成される。光導波路３２１は、コア３２１−１と、コア３２１−１の周りのクラッド３２１−２とから構成される。また、Ｖ溝基板３１２及びリッド３１３の平面光波回路３２０側端面と、光ファイバ３１１端面及び平面光波回路３２０のＶ溝基板３１２側端面とにおける光の伝搬する部位の隙間には樹脂３０２が充填されている。
【００４５】
Ｖ溝基板３１２は、厚さ１ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ８ｍｍのガラス基板に機械加工を用いてＶ溝を形成後、先端から４ｍｍの部分に光ファイバの被覆を収める箇所の座繰りを機械加工により形成することによって作製される。光ファイバ３１１は、被覆がポリイミドで形成された耐熱性のある光ファイバであって、具体的には耐熱温度が３００℃（瞬時４００℃）のものを用いる。リッド３１３は、幅３ｍｍ、長さ４ｍｍのＶ溝基板３１２と同様のガラス基板で構成される。
【００４６】
実施例２では機械加工を用いてＶ溝基板３１２を作製したが、Ｖ溝基板３１２は従来の通信で用いられるものと何ら変わらないものであるため、プレス加工等を用いて用意してもよい。また、Ｖ溝基板３１２は、複数のＶ溝を整列させているが、実施例１と同じく１芯の光ファイバを接続するために１つのＶ溝を設けてもよい。Ｖ溝基板３１２およびリッド３１３では、耐熱温度が５５０℃であり、半導体シリコンとの熱膨張係数がほぼ一致するガラス基板を用いたが、本発明においてこれらに限定されることはない。
【００４７】
次に、本実施例の光ファイバモジュールのＶ溝基板３１２と平面光波回路３２０との接合工程について説明する。
【００４８】
まず、Ｖ溝基板３１２およびリッド３１３についてそれぞれ、最終的に光接続が行われる面に対して研磨を実施し、その研磨面に導電性薄膜３０１を形成する。Ｖ溝基板３１２およびリッド３１３の研磨面が水平になるよう保持可能な治具に、仮組したＶ溝基板３１２およびリッド３１３（光ファイバブロック）を保持し、スクリーン印刷にて、導電性薄膜３０１を形成する。導電性薄膜３０１は、リッド３１３の研磨面には研磨面の外周５０μｍを除いた全面に、Ｖ溝基板３１２の研磨面には後に光ファイバ３１１が挿入されるＶ溝付近および５０μｍの外周を除いた部分に対して形成する。導電性薄膜３０１の厚みは０．３μｍとする。
【００４９】
形成したＶ溝基板３１２を、加熱ができる真空穴が形成されたステージ上に配置し、先端被覆を剥いてクリーブした光ファイバ３１１を、図３に示されるようにＶ溝基板３１２のＶ溝に挿入した後、リッド３１３により光ファイバ３１１を押さえ付ける。光ファイバ３１１のクリーブ面と、Ｖ溝基板３１２およびリッド３１３の導電性薄膜３０１が形成された面とを任意の基準面に押し付けた状態で機械的に保持し、組みあげたＶ溝基板３１３、光ファイバ３１１およびリッド３１３の側面の片側から樹脂３０３を挿入して隙間を充填する。その後、組みあげたＶ溝基板３１２、光ファイバ３１１およびリッド３１３を２５０℃まで加熱し、その後６０分放置し、これらの部材の固定を行った。
【００５０】
次に、光ファイバ３１１の被覆を収めるＶ溝基板３１２の座繰り箇所にて、耐熱性樹脂を用いて光ファイバ３１１を被覆ごと固定することにより、実施例２に係る光ファイバブロックを作製した。
【００５１】
作製した光ファイバブロックと、石英基板３２３上に多芯の入出力導波路を設けた平面光波回路３２０とを、実施例１と同じ方法により調芯し、マイクロ波照射を行うことにより導電性薄膜３０１を瞬間的に選択加熱し、固定した。
【００５２】
本実施例のように、多芯の光ファイバ３１１が挿入された光ファイバブロックを用いた場合であっても、本発明に係る導電性薄膜３０１を用いて耐熱性を大きく向上させた光ファイバモジュールを提供することが可能である。
【００５３】
実施例１および２では、光ファイバブロック又はガラスキャピラリ側に導電性薄膜をパターニング形成しているが、逆に平面光波回路側に導電性薄膜を形成し、位置合わせしてから固定しても同じであることは言うまでもない。
【００５４】
［変形例］
実施例１および２では、平面光波回路の基板は石英系材料で構成されているが、基板をシリコンで構成した場合、シリコンはマイクロ波に対して透明ではないためマイクロ波のエネルギー吸収が起こる。吸収されたエネルギーは熱に変換されて、基板周辺の平面光波回路の温度を短時間であるが上昇させる。この温度上昇により基板を含めた平面光波回路の体積膨張が起こるために、位置合わせしていた光ファイバとの光軸がずれることが考えらえる。平面光波回路と光ファイバとの接続点におけるモードフィールドが大きい場合は多少のズレ（＜１μｍ）は問題とはならないが、モードフィールドが小さい場合などは瞬時の温度上昇と言うことができ、問題となることがある。
【００５５】
そこで、シリコン基板を平面光波回路に用いた場合は、マイクロ波加熱の選択加熱性をより強めるため、金属系粒子とカーボン系粒子が混合された材料（特許文献２および特許文献３参照）を導電性薄膜として用いればよい。それにより、マイクロ波照射により導電性薄膜のみが選択的に加熱され、シリコン基板を用いた平面光波回路であっても温度上昇を抑え、平面光波回路と光ファイバとの位置ずれを抑制することができる。
【００５６】
平面光波回路の基板がＩｎＰなどの他の半導体材料であっても、本変形例と同様に導電性薄膜にマイクロ波吸収のより強い材料を用いることで、温度上昇を抑え、平面光波回路と光ファイバとの位置ずれを抑制することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００、３００  光ファイバモジュール
１０１、２０１、３０１  導電性薄膜
１１１、２１１、３１１  光ファイバ
１１２  光ファイバ接続部品
１２０、２２０、３２０  平面光波回路
１２１、２２１、３２１  光導波路
１２１−１、２２１−１、３２１−１  コア
１２１−２、２２１−２、３２１−２  クラッド
１２２、２２２、３２２  ヤトイ板
１２３、２２３、３２３  基板
２０２、２０３、３０２、３０３  樹脂
２１１−１、３１１−１  コア
２１１−２、３１１−２  被覆
２１２  ガラスキャピラリ
２１２−１  挿入穴
２１２−２  座繰り
３１２  Ｖ溝基板
３１３  リッド
【図１】
2018004830.tif 000003
【図２】
2018004830.tif 000004
【図３】
2018004830.tif 000005