(57)【要約】【課題】  光ガイド部を備えた基板に光アイソレータ実装する際に、ファイバ状レンズは非常に小さいため、これを取り扱う場合、組立てが困難という課題があった。【解決手段】  本発明の光モジュールの組立て方法は、第一の基板の主面にレンズ機能を有するファイバ状レンズを固定する工程と、そのファイバ状レンズと交差するように延在する凹部を第一の基板の主面に形成すると同時にファイバ状レンズを分離する工程と、分離されたファイバ状レンズの間に位置するように上記溝内に光アイソレータを配置して光アイソレータユニットを作成する工程と、二つの光ガイド部とその光軸方向に延在する位置合わせ用溝とを主面に備える第二の基板を用意して、上記ファイバ状レンズが位置合わせ用溝に当接するように光アイソレータユニットと第二の基板とを対向配置する工程を有する。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の基板の主面にレンズ機能を有するファイバ状レンズを固定する工程と、前記ファイバ状レンズと交差するように延在する凹部を前記第一の基板の前記主面に形成すると同時に前記ファイバ状レンズを分離する工程と、前記分離された前記ファイバ状レンズの間に位置するように前記溝内に光アイソレータを配置して光アイソレータユニットを作成する工程と、二つの光ガイド部とその光軸方向に延在する位置合わせ用溝とを主面に備える第二の基板を用意して、前記ファイバ状レンズが前記位置合わせ用溝に当接するように前記光アイソレータユニットと前記第二の基板とを対向配置する工程を有することを特徴とする光モジュールの組立て方法。
【請求項２】
前記第一の基板の主面には、前記ファイバ状レンズを位置決め固定するファイバ状レンズ固定用溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項３】
前記凹部の底面は前記第一の基板の前記主面と平行な平面を有し、前記凹部の側壁は前記主面と垂直な面を有するとともに前記ファイバ状レンズの分離された端面と同一面内であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項４】
前記第二の基板の前記主面には前記アイソレータを収容する溝が前記ファイバ状レンズ固定用溝よりも深く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項５】
前記光ガイド部は光導波路クラッドに囲まれた光導波路コアであることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項６】
前記光ガイド部は光ファイバであり、前記第二の基板の前記主面には前記光ファイバの位置決めをするＶ状溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項７】
前記ファイバ状レンズはグレーディッドインデックスマルチモードファイバであることを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項８】
前記アイソレータを収容する溝の延在方向は前記位置合わせ用溝の延在方向と直交していることを特徴とする請求項４に記載の光モジュールの組立て方法。
【請求項９】
前記位置合わせ用溝の断面はＶ字状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光モジュールの組立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光モジュールの組立て方法に関し、特に光アイソレータと光ガイド部とを備えた光結合構造（光モジュール）の組立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い、光通信システムは飛躍的な伸びを見せている。特にファイバの利用効率を高めるため、光信号の高速化、多波長化といった技術が進展しているが、このような技術進展に伴い、使用される部品への要求は増々厳しくなっている。一方では特にＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ  Ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）の進展に伴い、低コスト化が重要となっている。最近ではＦＴＴＨにおいても、高速化の要求が増えており、当初１００Ｍｂｐｓ程度の伝送速度だったものが、最近では２．４Ｇｂｐｓの伝送速度のものが出回り始めており、今後、伝送速度が１０Ｇｂｐｓのものも検討され始めている。
【０００３】
ＦＴＴＨにおいては、低コスト化が重要な課題であり、導波路型光回路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）上に発光素子、受光素子、フィルタ等の光部品を無調整で実装することにより低コスト化が可能である。しかしながら、近年の光信号の高速化に対応するためには、発光素子への反射戻り光を防止するための光アイソレータの搭載が不可欠である。ＰＬＣに光アイソレータを実装した発明例としては、特許文献１がある。これはＰＬＣに形成された石英導波路コアの間に光アイソレータを挿入し、更にＰＬＣに形成されたＶ溝上にファイバ状レンズとしてのグレーディッドインデックスマルチモードファイバ（以降ＧＩファイバと記載する）を実装した構成である。
【０００４】
ここでＧＩファイバを使用する理由を説明する。一般的に光アイソレータの厚さは１〜２ｍｍ程度あるため、光ガイド部としての石英導波路コアから出射された信号が対向する石英導波路コアに入射する間に、大きな損失が発生してしまう。なぜなら出射した光線は空間を伝搬する間に広がりをもつためである。この損失を抑圧するためには入出射端にレンズを形成すれば良い。最適に設計されたレンズを用いることにより、出射された光線を平行ビームに変換することができるからである。この方法であれば、空間距離が大きくなっても、大きく損失することなく、対向する石英導波路コアに入射させることができる。このようなＰＬＣとレンズを結合する技術は、例えば特許文献２に記述されている。
【０００５】
なお、レンズとしてＧＩファイバが使用される理由としては、一般的に光導波路とファイバの結合には断面がＶ字状のＶ溝を利用することにより無調芯で位置決めができるためであり、また、ＧＩファイバであれば、Ｖ溝を用いた無調芯での結合が実現できるからである。Ｖ溝を用いた無調芯での結合を実現した技術は、例えば特許文献３に記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１７０７５４  （図２、段落番号３２−３６）
【特許文献２】特開２００９−１２２４６３  （図３、段落番号３１−３３）
【特許文献３】特許第２５６５０９４号  （図３、段落番号３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示されるような光アイソレータの実装構成には、以下の課題がある。
【０００８】
第一に、光導波路コアから出射された光線を平行光に変換するために必要なＧＩファイバの長さは、一般的には数百μｍ程度しかない。さらにレンズとして使用するためには、ＧＩファイバの両端面はフラットに切断されていなければならない。通常光ファイバの端面加工としては、研磨、切断、壁開といった手法が用いられるが、数百μｍ程度の長さしかないと、このような手法を適用することは困難である。第二に、たとえ数百μｍ程度の長さに切断できたとしても、このＧＩファイバをＰＬＣに搭載することも困難を極める。数百μｍの部品としては、ＬＳＩやレーザーダイオード（ＬＤ）、フォトダイオード等があるが、これらは矩形であるため、部品の上面を吸着したり、横方向から掴むことで部品を取り上げ（Ｐｉｃｋ  ｕｐ）、所望の場所に搭載できる。しかしながら、ＧＩファイバは円柱状であるため、このようなＰｉｃｋ  ｕｐ方法を用いることが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、短尺のＧＩファイバが有する組立上の課題を解決し、光ガイド部間に確実に安定して光アイソレータを挿入実装することができる光モジュールの組立て方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光モジュールの組立て方法は、第一の基板の主面にレンズ機能を有するファイバ状レンズを固定する工程と、そのファイバ状レンズと交差するように延在する凹部を第一の基板の主面に形成すると同時にファイバ状レンズを分離する工程と、分離されたファイバ状レンズの間に位置するように上記溝内に光アイソレータを配置して光アイソレータユニットを作成する工程と、二つの光ガイド部とその光軸方向に延在する位置合わせ用溝とを主面に備える第二の基板を用意して、上記ファイバ状レンズが位置合わせ用溝に当接するように光アイソレータユニットと第二の基板とを対向配置する工程を有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果は、簡便な光アイソレータの実装方法を提供することで、光モジュールの組立てにかかる工数を削減することができ、低コスト化につながる点である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（ａ）は本発明の第一の工程の完了前の状態を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は第一の工程の完了後の状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第二の工程の完了後の状態を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第三の工程の完了後の状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における第二の基板の構成を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線に沿った断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は本発明の第１の実施の形態における第四の工程の完了前の状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は第四の工程の完了後の状態を模式的に示す断面図である。
【図６】（ａ）は本発明の他の実施形態を模式的に示す平面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施形態を模式的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。第一の工程では、図１（ａ）に示す通り、第一の基板１の一主面にファイバ状レンズとしてのＧＩ（グレーディッドインデックスマルチモード）ファイバ２を固着するための固定用溝としての第一の矩形溝３を形成する。溝３としては、矩形溝の例を示しているが、矩形に限定されるものではなく、ＧＩファイバ２を所定位置に固定できる形状であれば、矩形溝に限定されない。また、ＧＩファイバを数百μｍの長さに加工するのは困難であるが、数ｃｍから数１０ｃｍの長さに加工することは特に問題ない。更に、後述するがこの段階ではＧＩファイバの両端面がフラットに研磨されている必要はないため、入手は容易である。
【００１４】
また、図示の例では基板１のサイズに制限はないが、使用するＧＩファイバ２の長さに合わせることが望ましい。なお、基板サイズを大きくして、ＧＩファイバも長尺のものを用いると、１枚の基板から、多くの光アイソレータユニットを作成することができるため、更に低コスト化が実現できる。第一の矩形溝３の幅としてはＧＩファイバ２が溝内に精度良く収まることが望ましいため、ＧＩファイバ２の直径よりも少し幅を広めに作成しておく必要がある。次に、図１（ｂ）に示すように第一の矩形溝３にＧＩファイバ２を挿入し固着する。ＧＩファイバ２の固着には接着剤が望ましいが、塗布した接着剤がスリットの外に、はみ出ないように注意を払う必要がある。
【００１５】
第二工程においては図２に示す通り、第一工程で作成された基板１の一主面に凹部としての第二の矩形溝４をＧＩファイバ２と交差するように形成する。第二の矩形溝４を形成する時に、固着されたＧＩファイバ２も同時に切断される。これにより、ＧＩファイバ２を分離するとともに、その両側の基板をＧＩファイバ長が最適長となるように第一の基板１を切断し、所望の大きさに切り出す。この時、ＧＩファイバの特性と長さによって、光学系の損失は変化するため、使用する光アイソレータのサイズに合わせて使用するＧＩファイバの特性と長さを決定しなければならない。一般にこのような目的に用いるＧＩファイバ長は数百μｍであるが、ダイシングソーを用いることにより数μｍの精度で切断することができる。ダイシングソーを使用した場合の切断面や切断位置は非常に高い精度が得られる。ＧＩファイバ２は第一の基板１に既に固定されているため、ＧＩファイバ長として数百μｍ程度の短尺であっても、問題なく切り出すことができる。
なお、第二の矩形溝４の深さに関しては、後で搭載する光アイソレータの光学部位に信号が入射するように調整する必要がある。
【００１６】
第三工程においては、図３に示す通り、第二工程で作成した第二の矩形溝４上に光アイソレータ５を搭載して光アイソレータユニット６を作成する。光アイソレータ５を第二の矩形溝４上に固定する固着方法としては、半田、接着剤の使用などあるが、特に限定されるものではない。
【００１７】
次に、図４に示すような二つの光ガイド部としての二つの導波路を備えた第二の基板９上にこの光アイソレータユニット６を搭載することとなる。光ガイド部を備えた第二の基板９の製法については、特許文献３に開示されているように、例えば、シリコン基板９の主面上に光導波路クラッド７１に囲まれた光導波路コア７を備えた光導波路を形成した後に、光アイソレータユニット６が搭載される箇所をエッチングすることにより光導波路の端面を露出させる。また、基板９の露出面においては、ＧＩファイバ２に当接する箇所に、Ｖ溝などの位置合わせ用溝として第一のＶ溝８を形成する。さらに基板９の中央部には、光アイソレータ５を収容する溝９１が位置合わせ用溝８よりも深く形成している。
【００１８】
最後に図５に示す第四工程において、導波路とＶ溝８が形成された第二の基板９上に、光アイソレータユニット６を対向配置し（図５（ａ）参照）、光アイソレータ５が第二の基板９の第三の矩形溝９１内に位置するように位置合わせするとともに、ＧＩファイバ２が位置合わせ用溝としての第一のＶ溝８に当接するように光アイソレータユニット６と第二の基板９とを対向配置することにより、光アイソレータユニット６を第二の基板９搭載する。
【００１９】
Ｖ溝８は光導波路コア７の光軸方向に延在しているので、第三の工程で作成された光アイソレータユニット６のＧＩファイバ２を第二の基板の第一のＶ溝８に当接するように搭載することで、導波路コア７とＧＩファイバ２の光軸合わせは不要となる。
【００２０】
このように、本発明によれば、短尺のＧＩファイバを単体で取扱う場合に比べて、大幅に取扱い易さを改善することができる。
【００２１】
なお、第一工程で、塗布した接着剤がスリットの外にはみ出ないように注意を払う必要があると記載した理由は、もしはみ出した接着剤がＧＩファイバに付着すると、高精度にＶ溝８上に搭載することができず、位置ズレによる結合損失が発生するからである。
【００２２】
また、光アイソレータユニット６を第二の基板に固着する方法としては、接着剤や半田による方法があるが、特に限定されるものではない。
（本発明の他の実施の形態）
図６に本発明の他の実施の形態を示す。図６においては、第二の基板９には光ガイド部としての導波路が形成されておらず、光ファイバの位置合わせ用Ｖ溝として第二のＶ溝１１のみが形成されている。すなわち、上記実施形態での導波路形成領域には、Ｖ溝１１が形成され、光ガイド部としては、光ファイバ１０が採用され、Ｖ溝１１上に光ファイバ１０を搭載した構成となっている。光アイソレータユニット６を搭載する箇所は上記実施形態と同じであり、位置合わせ用溝および光アイソレータ５を収容する溝を備える。この実施形態においても、パッケージ化することにより、通常のインライン光アイソレータを実現することができる。
【００２３】
なお、上述した実施の形態では、第一のＶ溝および第二のＶ溝は、無調芯での位置調整容易に実現させるものであるが、Ｖ溝形状でなくとも、同一機能を有するのであれば、Ｖ溝に近似する断面形状の溝でも構わないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２４】
１    第一の基板
２    ＧＩファイバ
３    第一の矩形溝
４    第二の矩形溝
５    光アイソレータ
６    光アイソレータユニット
７    光導波路コア
７１    光導波路クラッド
８    第一のＶ溝
９    第二の基板
９１    第三の矩形溝
１０    光ファイバ
１１    第二のＶ溝
【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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