(57)【要約】【課題】光接続が容易で、光導波体の先端に欠け等の損傷の生じない信頼性の高い光伝送基板、光モジュールおよび光伝送装置を提供すること。【解決手段】光伝送基板１０は、一方表面１１ａからこれと対向する他方表面１１ｃにかけて形成された長孔１１ｂを有する基板１１と、先端１２ａを基板１１の表面１１ｃから突出させるとともに長孔１１ｂ内に複数密接させて配置された光導波体１２とを備えている。精度が良く光接続が容易な光伝送基板を容易に得ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方表面からこれと対向する他方表面にかけて形成された長孔を有する基板と、先端を前記基板の表面から突出させるとともに前記長孔内に複数密接させて配置された光導波体とを備えた光伝送基板。
【請求項２】
前記複数の光導波体の間にダミー導波体が配置されていることを特徴とする請求項１記載の光伝送基板。
【請求項３】
前記光導波体の前記先端が斜めにカットされていることを特徴とする請求項１記載の光伝送基板。
【請求項４】
前記先端の斜めカットの角度が４５°であることを特徴とする請求項３記載の光伝送基板。
【請求項５】
前記先端の斜めカット方向が同一方向であることを特徴とする請求項３または４記載の光伝送基板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の光伝送基板と、前記光導波体の後端面に光結合された光素子とを備えた光伝送モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の光伝送モジュールと、表面に光導波路が形成され、前記光導波体の先端と前記光導波路とが光結合された光導波路基板とを備えた光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路基板等との光学的な接続手段を有する光伝送基板と、これを用いた光伝送モジュール及び光導波路を有する光伝送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信分野における情報量の飛躍的増大に応じて、光通信技術の開発が活発に行なわれて来た。現在の有線通信には光通信技術が多く用いられている。また、光通信は、信号同士の間で電磁誘導を生じない特長を有することから、回路基板間および基板内での信号も光を用いた通信方式とすることが注目されている。光信号は電気信号にくらべ、信号伝搬時に雑音が混入するという問題が少なく、並列実装が行えるため、高速大容量伝送・超高密度の配線技術として適している。
【０００３】
しかし、伝送媒体が電気信号に代わり光信号となることからその取り扱いに大きな違いが生じる。例えば、キャリアが電子の場合にはハンダ等の導体によって接合してしまえば、互いの伝送路の僅かな位置ずれに関係なく電気信号の伝搬が行なわれるが、光信号の場合には発光素子から出射された光の直進性により、伝送路の接続部には厳密な位置調整が要求される。このため、光素子と光伝送基板上の光導波路との光結合をどのように行うかが非常に重要となる。
【０００４】
かかる光路変換を可能とするために先端を４５度にカットした光ファイバを用いた光伝送基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６にその例を示す。
【０００５】
従来の光伝送装置４０は、光導波路４１を有する光導波路基板４２に、あらかじめガイド穴４３が個々に設けられており、そして、光伝送モジュール４４には光接続用の光導波体４５が１本1本独立に突出させて設けられている。ガイド穴４３に光導波体４５の先端を差し込むことにより光伝送モジュール４４と光導波路４１との光接続を行うことができる。
【０００６】
また、光導波体４５には、先端部を４５度にカットした光ファイバが用いられており、光伝送モジュール４４内の光素子から伝播してきた光信号を光導波体４５から光導波路４１へ９０度光路変換する機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３１０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の光伝送装置４０において、光伝送モジュール４４から突出した光導波体４５を光導波体４５の複数のガイド穴４３に各々対応させて差し込む際に、光導波体４５の尖った先端に欠け等の破損を生じさせることがあり、また更には破断させてしまうという課題があった。
【０００９】
また、光導波体４５の先端にクラックが入り、出荷時の光導通検査では問題なかったものが、長期間の使用中にクラックが進展拡大して、光導通不良を生じるという課題もあった。
【００１０】
したがって、本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、光接続が容易で信頼性の高い光伝送基板、光モジュールおよび光伝送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る光伝送基板は、一方表面からこれと対向する他方表面にかけて形成された長孔を有する基板と、先端を前記基板の表面から突出させるとともに前記長孔内に複数密接させて配置された光導波体とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の光伝送基板の一実施形態として、前記複数の光導波体の間にダミー導波体が配置されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の光伝送基板の一実施形態として、前記光導波体の前記先端が斜めにカットされていることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の光伝送基板は、前記先端の斜めカットの角度が４５°であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の光伝送基板の一実施形態として、前記先端の斜めカット方向が同一方向であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係る光伝送モジュールは、上記いずれかに記載の光伝送基板と、前記光導波体の後端面に光結合された光素子とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一実施形態に係る光伝送装置は、上記光伝送装置と、表面に光導波路が形成され、前記光導波体の先端と前記光導波路とが光結合された光導波路基板とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一実施形態に係る光伝送基板によれば、一方表面からこれと対向する他方表面にかけて形成された長孔を有する基板と、先端を基板の表面から突出させるとともに長孔内に複数密接させて配置された光導波体とを供えているので、複数の等間隔に配置された導波体を一括して基板の長孔に挿入することができるので、光接続が容易な光伝送基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る光伝送基板の実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態に係る光伝送基板の光導波体の整列状態を示す平面図、(ｂ)は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施形態に係る光伝送基板の光導波体の整列状態を示す平面図、(ｂ)は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図４】本発明の光伝送モジュールの実施形態の一例を示す側面断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光伝送装置を示す斜視図である。
【図６】従来の光伝送装置の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態の各例について説明する。
【００２１】
図１は本発明の光伝送基板１０の実施の形態の一例を模式的に示した図である。本発明の光伝送基板１０は、一方表面１１ａからこれと対向する他方表面１１ｃにかけて形成された長孔１１ｂを有する基板１１と、先端１２ａを基板１１の表面から突出させるとともに長孔１１ｂ内に複数密接させて一列に配置された光導波体１２とを備えている。なお、長孔１１ｂとは、長方形の相対する２辺が半円で結ばれた形状のものをいう。
【００２２】
これにより、複数密接させて等間隔に配置された光導波体１２を一括して基板の長孔に挿入することができるので、光導波体１２のピッチ精度がよく、光接続が容易な光伝送基板を容易に得ることができる。また、光導波体１２を精度良く短ピッチに配置することができる。
【００２３】
複数の光導波体１２の間には、ダミー導波体１３を配置させておくとよい。ダミー導波体１３は、光導波体１２と同じ部材を用いて光導波体１２の間の所定位置に配置したものであるが、異なる部材を用いても良い。ダミー導波体１３は、隣接する光導波体１２同士の位置を規定するスペーサの機能を果たす。ダミー導波体１３は、光導波体１２間の所定ピッチに一致させるように配置される。すなわち、図１，図２に示すように、光導波体１２の間に一本ずつ交互に配置したり、２本おきや３本おき、または部分的に光導波体１２の間に配置せずに光導波体１２間のピッチを光導波体１２の直径と同じにしたりする場合もある。
【００２４】
また、光導波体１２間のピッチ（距離）を光導波体１２の直径以下にする必要がある場合には、図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、光導波体１２およびダミー導波体１３を一直線上に整列させるのではなく、千鳥配置に整列させる構成としてもよい。すなわち、間隔を設けて配列させたダミー導波体１３の間に、ダミー導波体１３の外周面と接触させて光導波体１２の列を配置させる。この場合、小型化、低背化が進む電気−光部品において、光導波体の直径以下の、例えば２５０μｍ以下の導波路ピッチにも対応が可能となる。
【００２５】
また、光導波体１２の先端は、例えば光路を９０°変換するために、光導波体１２の軸に対して４５°のカット面とされているが、ダミー導波体１３の先端１３ａは軸に対して直角にカットされている。また、ダミー導波体１３が光導波体１２よりも長く、ダミー導波体１３の先端１３ａが光導波体１２の先端１２ａ以上に下方に突出している場合には、光導波路のガイド穴３３に光導波体１２を差し込む際に、ダミー導波体１３が光導波体１２の尖った先端を保護することとなるので、光導波体１２の先端の欠け等の損傷が生じ難くなる。
【００２６】
ここで基板１１は、ジルコニアセラミックス，アルミナセラミックス等のセラミックス，ステンレス等のニッケル合金等の金属，ポリエーテルイミド（ＰＥＳ）樹脂，ポリフェニレンサルホン（ＰＰＳ）樹脂，ポリイミド（ＰＡ）樹脂，液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂等のエンジニアリングプラスチック、または、それらを主成分としたアロイ樹脂等の樹脂、あるいはほうケイ酸ガラスや結晶化ガラス等のガラスを用いることができる。
【００２７】
特にセラミックスではジルコニアセラミックスを用いることが望ましく、光導波体１２をジルコニアセラミック製の基板１１の長孔１１ｂに接着剤１１ｄにより固定したあと、一方表面１１ａ側を研磨加工することにより、複数本の光導波体１２を一方表面１１ａと面一の状態で、整列させることが可能となる。
【００２８】
また、基板１１が樹脂製であれば、ＳＵ-８（化薬マイクロケム社製の超厚膜レジスト）を用いてホトリソグラフィにより直接寸法精度のよい長孔１１ｂを作り込むことも可能である。
【００２９】
次に、光導波体１２は、先端１２ａに斜めカットの角度が４５度の傾斜端面を有していることが望ましい。この傾斜端面に光を反射させることにより、光導波体１２および光導波路基板３２に設けられた光導波路３１を伝播する光信号を９０度光路変換させて光導波体１２および光導波路３１を光接続することができる。最も簡便で効率のよい方法である。なお、光導波体１２の先端１２ａは４５度の傾斜端面に限ることなく、光導波路３１に光接続できうる角度を有するものであればよい。
【００３０】
光導波体１２は、外径が１２５μｍの石英ガラス製のマルチモード光ファイバを用いるが、これに限ることなくシングルモード光ファイバやプラスティック光ファイバ（ＰＯＦ）を用いることも可能である。
【００３１】
更に、光導波体１２としては光ファイバ以外にも、光導波部材であれば何でも良く、形状も円柱形に限らず四角柱形などでもよい。また、光導波体１２の中心で、光を伝搬する部分である、屈折率差をつけたコアは必ずしも必要ではなく、均一材料で空気との屈折率差による導波効果を有するものを用いてもよい。
【００３２】
ダミー導波体１３は、光導波体１２と同じ部材を用いることが、経済効果につながるが、これに限ることなく、光導波体１２と配列可能な線材であれば、いかなるものでもよい。
【００３３】
光導波体１２とダミー導波体１３は図２（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、一列に先端１２ａを揃えて光導波体１２およびダミー導波体１３とを交互に並べて、固定することが望ましい。光導波体１２の整列のピッチは、面発光素子のピッチが２５０μｍと規格化されているので、外径が１２５μｍ±０．１μｍの高精度に出来ている光導波体１２およびダミー導波体１３を一列に整列することで、光導波体１２を２５０μｍピッチで精度良く整列することができる。
【００３４】
光導波体１２およびダミー導波体１３の先端１２ａを揃えており、しかも光導波体１２およびダミー導波体１３は一体に接着剤で固定されているので、光導波路のガイド穴に差し込む際に、光導波体１２の先端１２ａがダミー導波体１３の先端１３ａに挟まれて保護され、破損することがなくなる。光導波体１２およびダミー導波体１３間の固定方法は、各導波体１２，１３の間の凹部に接着剤を用いることが簡便な方法である。
【００３５】
又、予め光導波体１２を２５０μｍピッチで整列しているために、光素子との光軸合わせを１本１本行う必要がなく、一括して光素子に接続することが可能である。
【００３６】
本発明の光導波体１２の先端１２ａの斜めカット方向は、先端のカットされた面の法線方向が一致するように同一方向とされていることが好ましい。これにより、光導波路１２のガイド穴３３に光導波体１２を光導波路３１に対して垂直に一括して差し込むことにより、光導波体１２から光導波路３１への光接続が一括して可能となる。
【００３７】
本発明の光伝送基板１０の製造方法としては、光導波体１２とダミー導波体１３とを先に一列に整列させて固定しておき、基板１１の長孔１１ｂに、整列させて固定された光導波体１２とダミー導波体１３との一体物の後端１２ｂを挿入し、基板１１に直角になるように光導波体１２およびダミー導波体を治具等で仮固定したあと、接着剤１１ｄを光導波体１２とダミー導波体１３との間の凹部に注入し、本固定する。その後、基板１１の一方表面１１ａを研磨加工して、一方表面１１ａと光導波体１２の後端１２ｂとを面一に仕上げる。
【００３８】
光導波体１２の先端１２ａは、円筒形の研磨治具の内孔に光導波体１２を仮固定してから研磨治具とともに光導波体の先端を４５度に研磨した後、研磨治具を取り外すことによって斜め４５度に研磨する。このとき、ダミー導波体１３の先端は、ダミー導波体１３の外周に傷をつけた後に、壁開で割断するクリーブエンドすることによって研磨されないようにする。なお、ダミー導波体１３の先端１３ａは４５度に研磨する必要はないのだけれども、光導波体１２の先端１２ａと合わせて研磨した方がよい場合は、同様に４５度の傾斜端面としてもよい。
【００３９】
ここで、光導波体１２の先端１２ａの斜めカット部の表面に金属膜または誘電体薄膜を成膜すれば、反射率を向上させることができ、光伝送効率を高めることが可能となる。
【００４０】
次に、図４を用いて、本発明の光伝送モジュールの一例について説明する。
【００４１】
本発明の光伝送モジュール２０は、上述の光伝送基板１０と、光導波体１２の後端面１２ｂに光結合された光素子２１とを備えている。
【００４２】
光素子２１は、電極、配線、集積回路素子、マウント等がパッケージ内に搭載された光半導体デバイス２２に組み込まれており、光素子２１の発光面側に、光導波体１２の後端面１２ｂを一致させて組み立てられる。予め光導波体１２を２５０μｍピッチで整列させているために、光素子２１との光軸合わせを１本１本行う必要がなく、一括して光素子２１に接続することが可能である。
【００４３】
光素子２１から出射した光信号は光導波体１２の中心のコア層内を伝搬して、先端１２ａの斜めカット部にて全反射し、光路を９０度方向に変換されて光導波体１２の外周部を通過して、光導波路３１に入射する。
【００４４】
光素子２１としては、発光体であれば面発光型のＬＥＤまたは面発光ＬＤ素子を用い、受光体であれば面受光型のホトダイオードなどを用いることができる。
【００４５】
次に、図５を用いて、本発明の光伝送装置の実施の形態の一例について説明する。
【００４６】
本発明の光伝送装置３０は、光伝送モジュール２０と、表面に光導波路３１が形成され、光導波体１２の先端１２ａが差し込まれるガイド穴３３が形成された光導波路基板３２とを備えた構造となっている。
【００４７】
ガイド穴３３は、光導波路３１を分断して長穴形状に形成されており、ガイド穴３３の内側面には光導波路３１の断面が例えば２５０μｍピッチに整列して配置されている。このガイド穴３３に光導波体１２とダミー導波体１３とが一体になった先端１２ａを挿入することにより容易に光導波体１２と光導波路３１との光接続を行うことができる。
【００４８】
以上より、予め光導波体１２を２５０μｍピッチで整列しているために、一括して２５０μｍピッチの光導波路３１に接続することが可能な、簡便な実装方法とできる。
【００４９】
光導波路基板３２の材料は主にポリマーが用いられ、ＰＭＭＡ樹脂，ポリカーボネート樹脂，Ｚ型ポリカーボネート（ＰＣＺ）樹脂，エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，フッ素樹脂などが適している。これら樹脂基板３２にホトレジストを塗布して光導波路３１パターンを露光して、エッチングすることにより光導波路３１を形成するホトリソグラフィ法、もしくは超微細金型で光導波路３１を形成する方法、もしくは紫外線硬化樹脂を利用する方法等により、光導波路３１が形成される。なお、ガイド穴３３は、光伝送基板１０の長孔１１ｂと同じようにホトリソグラフィで作製してもよい。この場合、ＳＵ−８などを光導波層３１として用いることができる。また、ガイド穴３３を形成するときに、ＫｒＦエキシマレーザ照射による加工を用いることも可能である。
【００５０】
以上のようにして、光伝送基板１０において、一方表面１１ａからこれと対向する他方表面１１ｃにかけて形成された長孔１１ｂを有する基板１１と、先端１２ａを基板１１の表面１１ｃから突出させるとともに長孔１１ｂ内に複数密接させて配置された光導波体１２とを備えることにより、精度が良く光接続が容易な光伝送基板を容易に得ることができる。
【００５１】
また、光導波体１２の間にダミー導波体１３が配置されている場合、ガイド穴３３に光導波体１２を差し込む際に、ダミー導波体１３が光導波体１２の尖った先端１２ａを保護するので、光導波体１２ａの先端の欠けや破断のない、光伝送装置４０を提供することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０：光伝送基板
１１：基板
１１ａ：一方表面
１１ｂ：長孔
１１ｃ：他方表面
１２：光導波体
１３：ダミー導波体
２０：光伝送モジュール
２１：光素子
２２：光半導体デバイス
３０：光伝送装置
３１：光導波路
３２：光導波路基板
３３：ガイド穴
４０：光伝送装置
４１：光導波路
４２：光導波路基板
４３：ガイド穴
４４：光伝送モジュール
４５：光導波体
【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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