(57)【要約】【課題】物性値起因の反りを緩和し、光接続の損失の増大を抑える。【解決手段】光導波路チップの接続構造は、石英系ガラス板１１２に光導波路１１３と溝１１４とが形成されたＰＬＣ１０３と、一部がＰＬＣ１０３から突出した形で溝１１４と嵌合するスペーサ部材１０８と、石英系ガラス板１０９に光導波路１１０と溝１１１とが形成され、スペーサ部材１０８によって支持される形でＰＬＣ１０３上に積載されたＰＬＣ１０１，１０２とを備える。隣接する２つのＰＬＣ１０１，１０２は、光導波路１１０の入出射端面同士が向かい合うようにＰＬＣ１０３上に積載される。ＰＬＣ１０１，１０２，１０３は、それぞれ石英系ガラス板１０９，１１２のみからなる１層構造を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、
第２の基板に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２の基板の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、
前記ベース基板と前記複数の第１の光導波路チップとは、それぞれ前記第１、第２の基板のみからなる１層構造を有することを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板は、前記第１の基板に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項３】
第１の基板上の第１のクラッド層に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、
第２の基板上の第２のクラッド層に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２のクラッド層の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、
前記ベース基板は、前記第１の基板と前記第１のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造を有し、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記第２の基板と前記第２のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造を有することを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項４】
第１の基板上の第１のクラッド層に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、
第２の基板上の第２のクラッド層に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２のクラッド層の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、
前記ベース基板は、前記第１の基板と前記第１のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造を有し、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記第２の基板と前記第２のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造を有することを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項５】
請求項３または４記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板は、前記第１のクラッド層に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項６】
複数の第１の溝が形成されたベース基板と、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、
第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、
前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、
前記ベース基板は、前記第１の溝が形成された第１の基板の１層のみからなる第１の構造、第１の基板とこの第１の基板上に設けられた、前記第１の溝が形成された第１のクラッド層の２層のそれぞれが化合物半導体からなる第２の構造、第１の基板とこの第１の基板上に設けられた、前記第１の溝が形成された第１のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる第３の構造のいずれかの構造を有し、
前記複数の第１の光導波路チップの各々は、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２の基板の１層のみからなる第４の構造、第２の基板とこの第２の基板上に設けられた、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２のクラッド層の２層のそれぞれが化合物半導体からなる第５の構造、第２の基板とこの第２の基板上に設けられた、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる第６の構造のいずれかの構造を有することを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項７】
請求項６記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板は、前記第１の基板または前記第１のクラッド層に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項８】
請求項７記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って前記ベース基板が複数配置され、
前記複数のベース基板の各々は、前記第１の構造、前記第２の構造、前記第３の構造のいずれかの構造を有し、
隣接する２つのベース基板の第２の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように、前記複数のベース基板が配置されることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光センシングといった光信号の処理が必要な技術分野に用いられる光導波路チップ間の接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信や光センシングといった光信号処理技術を使用する産業分野は関連分野と共に急速に発展し続けている。この光信号処理技術と同様に急速な発展を続けていると同時に、光信号処理技術と組み合わせて使用されていることが多いのが電子回路技術である。しかし、この電子回路技術と比べると、光信号処理技術にはいくつか難点がある。それは、小型化と簡便な接続である。
【０００３】
シリコンを中心とする電子回路技術においては、スケーリング則により微細化がそのまま高性能化につながるため、非常に活発に微細化が推し進められてきた。しかしながら、光信号処理技術においては、空間光学系では系のサイズが非常に大きくなってしまう。また、空間光学系よりも小さな系を実現できる平面光波回路（ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuit）においても、カットオフ条件から、最も基本的な光学素子である導波路のサイズですら数μｍから数百ｎｍオーダーとなってしまい、電子回路技術と比較して大きなデバイスサイズとなりがちである。
【０００４】
次に簡便な接続という点においても、電子回路技術の場合、低周波領域では単に金属等の導体を接続するというだけで非常に簡便に信号を伝達することが可能であり、高周波領域においてもＲＦコネクタのようなプラガブルな接続技術が成熟している。しかしながら、光信号処理技術の場合、単に光信号を伝送する媒体を接続するだけでは良好な接続を実現することができない。光信号処理技術において良好な接続を得るためには、デバイス間の高精度のアライメントが不可欠であり、例えばシングルモード導波路を持つデバイスの場合、材質や設計にもよるが、サブμｍオーダーの精度でのアライメントが必要である。
【０００５】
光信号処理技術において小型化と簡便な接続を同時に実現する手法として、特許文献１のような方法が提案されている。特許文献１に開示された構造では、コネクタのように必要な時だけ光導波路チップ（石英系ＰＬＣ）を接続可能なプラガブルな接続が実現できる。このような光導波路チップの接続構造を称して、以後ＰＰＣＰ（Pluggable Photonic Circuit Platform）と呼ぶ。
【０００６】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）はＰＰＣＰの典型的な構成を示す模式図である。図１２（Ａ）はＰＰＣＰの斜視図、図１２（Ｂ）はＰＰＣＰの部品展開図、図１２（Ｃ）は石英系ＰＬＣと石英系平板の接合面を示す図、図１２（Ｄ）はＰＰＣＰをｘｙ平面で切断した断面図である。図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）では、Ｓｉ基板と導波路層とを含む石英系ガラス層により形成されている、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ１００１，１００２と、石英系ＰＬＣ１００１，１００２と同等の手法で作成された導波路の無いベース基板である石英系平板１００３と、４本のスペーサ用光ファイバ１００６（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、ＰＰＣＰを構成している。
【０００７】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示すＰＰＣＰは、入力光信号１００５を、石英系ＰＬＣ１００１ならびに石英系ＰＬＣ１００２を介して出力光信号１００４となるまで伝送することを目的とする構成となっている。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）で示されているとおり、石英系ＰＬＣ１００１と石英系ＰＬＣ１００２とは各々の入出射端面１１，１２が向かい合うように横並びに配置されており、この２つの石英系ＰＬＣ１００１，１００２が石英系平板１００３上に積載されている。
【０００８】
石英系ＰＬＣ１００１は、図１２（Ｄ）に示すように、Ｓｉ基板１００９に光導波路層１００８が形成された構造となっている。光導波路層１００８は、ＳｉＯ2からなるクラッド層１０１０と、クラッド層１０１０の中に形成されたコア１０１１とから構成される。また、クラッド層１０１０には、嵌合用溝１００７が形成されている。石英系ＰＬＣ１００２の構造も、石英系ＰＬＣ１００１と同様である。
【０００９】
石英系平板１００３のＳｉ基板１０１２には、石英系ＰＬＣ１００１，１００２を積載する面に、石英系ＰＬＣ１００１，１００２のクラッド層１０１０と同じ材料のガラス層１０１３が形成されている。このガラス層１０１３には、石英系平板１００３上に石英系ＰＬＣ１００１，１００２を積載する際に石英系ＰＬＣ１００１，１００２の嵌合用溝１００７と向かい合う位置に、嵌合用溝１０１４が形成されている。
【００１０】
図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）で示されているとおり、石英系ＰＬＣ１００１，１００２は、石英系平板１００３側の嵌合用溝１０１４と石英系ＰＬＣ１００１，１００２側の嵌合用溝１００７とに嵌合するスペーサ用光ファイバ１００６を介して石英系平板１００３に固定されている。
以上のような構造で、部材などの機械的精度のみで石英系ＰＬＣ１００１，１００２を位置合わせするパッシブアライメント実装を実現することができ、サブμｍ単位での精度で簡便な接続を実現しながら、光導波路の集積化を可能とすることで小型化も実現している。
【００１１】
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）に示したＰＰＣＰにおいて用いられている、Ｓｉ基板を持つ石英系ＰＬＣおよび石英系平板では、多くの場合ＳｉとＳｉＯ2の熱膨張係数の違いに起因する応力が発生し、反りが生じてしまう。このような反りは通常のＰＬＣの用途でも問題となる場合があるが、パッシブアライメント実装が前提となっているＰＰＣＰの場合は特に問題であり、多くの場合、ＰＬＣ間の光接続にずれが生じ、挿入損失の増大をもたらすことになる。また、ＰＰＣＰは多層構造の光導波路の集積化に用いることが可能であり、その際にＰＬＣを研磨して薄くすることがある。この研磨により通常の厚みのＰＬＣよりも反りが大きくなってしまう傾向にあるという課題があった。
【００１２】
したがって、ＰＰＣＰの特徴である小型化と簡便な接続を実現するための、薄型化とパッシブアライメントとが、材料の熱膨張係数の違いによる反りによる影響を受けてしまい、過大な挿入損失が発生するという問題を抱えていることになる
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１７−３２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは高精度で簡便な実装方法を維持しつつ、物性値起因の反りを緩和し、光接続の損失の増大を抑えることができる光導波路チップの接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光導波路チップの接続構造は、第１の基板に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、第２の基板に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２の基板の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、前記ベース基板と前記複数の第１の光導波路チップとは、それぞれ前記第１、第２の基板のみからなる１層構造を有することを特徴とするものである。
また、本発明の光導波路チップの接続構造の１構成例において、前記ベース基板は、前記第１の基板に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光導波路チップの接続構造は、第１の基板上の第１のクラッド層に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、第２の基板上の第２のクラッド層に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２のクラッド層の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、前記ベース基板は、前記第１の基板と前記第１のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造を有し、前記複数の第１の光導波路チップは、前記第２の基板と前記第２のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造を有することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の光導波路チップの接続構造は、第１の基板上の第１のクラッド層に複数の第１の溝が形成されたベース基板と、一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、第２の基板上の第２のクラッド層に第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２のクラッド層の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、前記ベース基板は、前記第１の基板と前記第１のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造を有し、前記複数の第１の光導波路チップは、前記第２の基板と前記第２のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造を有することを特徴とするものである。
また、本発明の光導波路チップの接続構造の１構成例において、前記ベース基板は、前記第１のクラッド層に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の光導波路チップの接続構造は、複数の第１の溝が形成されたベース基板と、一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、第１の光導波路が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に積載された複数の第１の光導波路チップとを備え、前記複数の第１の光導波路チップは、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って配置され、隣接する２つの第１の光導波路チップの第１の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように前記ベース基板上に積載され、前記ベース基板は、前記第１の溝が形成された第１の基板の１層のみからなる第１の構造、第１の基板とこの第１の基板上に設けられた、前記第１の溝が形成された第１のクラッド層の２層のそれぞれが化合物半導体からなる第２の構造、第１の基板とこの第１の基板上に設けられた、前記第１の溝が形成された第１のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる第３の構造のいずれかの構造を有し、前記複数の第１の光導波路チップの各々は、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２の基板の１層のみからなる第４の構造、第２の基板とこの第２の基板上に設けられた、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２のクラッド層の２層のそれぞれが化合物半導体からなる第５の構造、第２の基板とこの第２の基板上に設けられた、前記第１の光導波路および前記第２の溝が形成された第２のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる第６の構造のいずれかの構造を有することを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の光導波路チップの接続構造の１構成例において、前記ベース基板は、前記第１の基板または前記第１のクラッド層に第２の光導波路が形成された第２の光導波路チップであることを特徴とするものである。
また、本発明の光導波路チップの接続構造の１構成例は、前記ベース基板と前記第１の光導波路チップとの積載方向に対して垂直な方向に沿って前記ベース基板が複数配置され、前記複数のベース基板の各々は、前記第１の構造、前記第２の構造、前記第３の構造のいずれかの構造を有し、隣接する２つのベース基板の第２の光導波路の入出射端面同士が向かい合うように、前記複数のベース基板が配置されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１の基板に第１の溝が形成されたベース基板と、一部がベース基板から突出した形で第１の溝と嵌合するスペーサ部材と、第１の溝と向かい合う第２の基板の面にスペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成された複数の第１の光導波路チップとを設けることにより、機械的精度のみで位置合わせするパッシブアライメント実装による高精度で簡便なマルチチップ実装を実現することができ、光導波路チップの集積を可能とすることで光回路の小型化も実現することができる。さらに、本発明では、ベース基板と第１の光導波路チップとを、それぞれ第１、第２の基板のみからなる１層構造とすることにより、ベース基板と第１の光導波路チップの反りに起因する第１の光導波路チップ間のギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。また、本発明では、第１、第２の基板として、例えば石英系ＰＬＣに類似した材料系を採用すれば、これまで石英系ＰＬＣにおいて培われてきた高度な技術を光導波路チップの接続構造に適用しつつも、通常の石英系ＰＬＣが持っている反り特性を緩和することができる。
【００２１】
また、本発明では、第１の基板上の第１のクラッド層に第１の溝が形成されたベース基板と、一部がベース基板から突出した形で第１の溝と嵌合するスペーサ部材と、第１の溝と向かい合う第２のクラッド層の面にスペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成された第１の光導波路チップとを設けることにより、機械的精度のみで位置合わせするパッシブアライメント実装による高精度で簡便なマルチチップ実装を実現することができ、光導波路チップの集積を可能とすることで光回路の小型化も実現することができる。さらに、本発明では、ベース基板を、第１の基板と第１のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造とし、第１の光導波路チップを、第２の基板と第２のクラッド層のそれぞれが化合物半導体からなる２層構造とすることにより、ベース基板と第１の光導波路チップの反りに起因する第１の光導波路チップ間のギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【００２２】
また、本発明では、ベース基板を、第１の基板と第１のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造とし、第１の光導波路チップを、第２の基板と第２のクラッド層とを含む３層以上からなり、これらの積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造とすることにより、ベース基板と第１の光導波路チップの反りに起因する第１の光導波路チップ間のギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。また、本発明では、ベース基板と第１の光導波路チップの各々を、石英系ガラス、シリコン、石英系ガラスの３層構造とすれば、これまで石英系ＰＬＣにおいて培われてきた高度な技術を光導波路チップの接続構造に適用しつつも、通常の石英系ＰＬＣが持っている反り特性を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施例に係る光導波路チップを構成する材料の熱膨張係数を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施例に係る光導波路チップを構成する材料の熱膨張係数を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの他の接続構造を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施例に係る光導波路チップの他の接続構造を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施例に係る光導波路チップの他の接続構造を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の第４の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施例に係る光導波路チップの他の接続構造を示す断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第５の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、従来の光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は本発明の第１の実施例に係るＰＰＣＰの構成を示す模式図である。図１（Ａ）はＰＰＣＰの斜視図、図１（Ｂ）はＰＰＣＰの部品展開図、図１（Ｃ）は上層のＰＬＣと下層のＰＬＣの接合面を示す図、図１（Ｄ）はＰＰＣＰをｘｙ平面で切断した断面図である。図１（Ａ）〜図１（Ｄ）では、それぞれイオン交換方式光導波路を有する石英系ガラス一層のみからなる２つの光導波路チップであるＰＬＣ１０１，１０２と、同様の光導波路チップであるＰＬＣ１０３と、４本のスペーサ用光ファイバ１０８（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、ＰＰＣＰを構成している。
【００２５】
図１（Ａ）に示すようにＰＬＣ１０２に入射した入力光信号１０５は、ＰＬＣ１０２の光導波路を伝搬し、ＰＬＣ１０２を出射してＰＬＣ１０１に入射し、ＰＬＣ１０１の光導波路を伝搬して、出力光信号１０４となってＰＬＣ１０１から出射する。また、ＰＬＣ１０３に入射した入力光信号１０７は、ＰＬＣ１０３の光導波路を伝搬し、出力光信号１０６となってＰＬＣ１０３から出射する。
【００２６】
ＰＬＣ１０１は、図１（Ｄ）に示すように、支持基板であると共にクラッド層である石英系ガラス板１０９（第２の基板）の表面に、入力光信号１０５を伝送するための光導波路（コア）１１０がイオン交換方式により形成された構造となっている。また、石英系ガラス板１０９の表面には、嵌合用溝１１１が形成されている。ＰＬＣ１０２の構造も、ＰＬＣ１０１と同様である。図１（Ｃ）はＰＬＣ１０１，１０２の石英系ガラス板１０９のＰＬＣ１０３との接合面を示している。図１（Ｃ）によると、ＰＬＣ１０１，１０２のそれぞれに嵌合用溝１１１が２本形成されていることが分かる。
【００２７】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）で示されているとおり、ＰＬＣ１０１とＰＬＣ１０２とは、ＰＬＣ１０３との積載方向に対して垂直な方向に沿って横並びに配置され、各々の入出射端面１１，１２が向かい合うようにＰＬＣ１０３上に積載される。
【００２８】
ＰＬＣ１０１，１０２と同様に、ＰＬＣ１０３は、支持基板であると共にクラッド層である石英系ガラス板１１２（第１の基板）の表面に、入力光信号１０７を伝送するための光導波路（コア）１１３がイオン交換方式により形成された構造となっている。石英系ガラス板１１２の表面には、ＰＬＣ１０３上にＰＬＣ１０１，１０２を積載する際にＰＬＣ１０１，１０２の嵌合用溝１１１と向かい合う位置に、嵌合用溝１１１と同一の形状の嵌合用溝１１４が形成されている。
【００２９】
図１（Ｃ）では、石英系ガラス板１１２のＰＬＣ１０１，１０２との接合面を示している。上記のとおりＰＬＣ１０１，１０２にそれぞれ嵌合用溝１１１が２本ずつ形成されているので、ＰＬＣ１０１の嵌合用溝１１１と向かい合う位置に形成された２本とＰＬＣ１０２の嵌合用溝１１１と向かい合う位置に形成された２本の計４本の嵌合用溝１１４が石英系ガラス板１１２に形成されている。本実施例では、嵌合用溝１１１，１１４の長手方向がｚ軸方向（ＰＬＣ１０２からＰＬＣ１０１へ出射する光の光軸方向およびＰＬＣ１０３に入射する光の光軸方向であり、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）の左右方向）と平行になるようにした。
【００３０】
なお、光導波路（コア）１１０，１１３の例としては例えばＡｇ+イオン交換導波路、Ｋ+イオン交換導波路があるが、これらの材料に限るものではない。
【００３１】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、ＰＬＣ１０３の石英系ガラス板１１２に形成された４本の嵌合用溝１１４にスペーサ用光ファイバ１０８を１本ずつ嵌め込む。そして、図１（Ｂ）に示すように石英系ガラス板１１２の接合面とＰＬＣ１０１の石英系ガラス板１０９の接合面とが向き合うようにして、石英系ガラス板１１２の嵌合用溝１１４に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ１０８とＰＬＣ１０１の石英系ガラス板１０９に形成された２本の嵌合用溝１１１とを嵌合させ、ＰＬＣ１０１をＰＬＣ１０３上に積載する。
【００３２】
同様に、ＰＬＣ１０３の石英系ガラス板１１２の接合面とＰＬＣ１０２の石英系ガラス板１０９の接合面とが向き合うようにして、石英系ガラス板１１２の嵌合用溝１１４に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ１０８とＰＬＣ１０２の石英系ガラス板１０９に形成された２本の嵌合用溝１１１とを嵌合させ、ＰＬＣ１０２をＰＬＣ１０３上に積載する。
【００３３】
こうして、ＰＬＣ１０１の入出射端面１１とＰＬＣ１０２の入出射端面１２とが至近距離で向かい合うように、ＰＬＣ１０１，１０２をＰＬＣ１０３上に積載することができ、ＰＬＣ１０１とＰＬＣ１０２の光接続を実現することができる。
【００３４】
嵌合用溝１１１，１１４は、フォトリソグラフィにより形成される。したがって、嵌合用溝１１１，１１４の幅（図１（Ｄ）左右方向の寸法）と長さ（図１（Ｂ）、図１（Ｃ）左右方向の寸法）と位置については、非常に高い精度で決めることができる。これにより、光導波路１１０の基板面内方向の軸ずれを非常に高い精度で位置決めすることができる。
【００３５】
また、ＰＬＣ１０３側の４本の嵌合用溝１１４に同一径のスペーサ用光ファイバ１０８を嵌合させ、これら４本のスペーサ用光ファイバ１０８のうちの２本にＰＬＣ１０１側の嵌合用溝１１１を嵌合させ、残りの２本のスペーサ用光ファイバ１０８にＰＬＣ１０２側の嵌合用溝１１１を嵌合させるため、ＰＬＣ１０３に対するＰＬＣ１０１，１０２の傾きも無視できるほど小さくできる。
【００３６】
以上のようなＰＰＣＰの構造を採用することにより、ＰＬＣ１０３に対する２つのＰＬＣ１０１，１０２のコア位置が高精度で決まる。ＰＬＣ１０１，１０２がＰＬＣ１０３上に積載されると、２つのＰＬＣ１０１，１０２の光導波路１１０の位置が同一直線上に位置決めされることになり、光の低損失な接続が実現できる。こうして、本実施例では、光を入出力することなく、パッシブアライメント実装によるサブμｍレベルでの精度で簡便なマルチチップ実装を実現することができ、ＰＬＣ１０１，１０２の集積を可能とすることで光回路の小型化も実現することができる。
【００３７】
さらに、本実施例では、ＰＬＣ１０１〜１０３のそれぞれを石英系ガラス一層のみで実現することにより、ＰＬＣ１０１〜１０３の反りを生じさせないようにすることができ、ＰＬＣ１０１〜１０３の反りに起因するＰＬＣ１０１と１０２間のギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【００３８】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は本発明の第２の実施例に係るＰＰＣＰの構成を示す模式図であり、図２（Ａ）はＰＰＣＰの斜視図、図２（Ｂ）はＰＰＣＰの部品展開図、図２（Ｃ）は上層のＰＬＣと下層のＰＬＣの接合面を示す図、図２（Ｄ）はＰＰＣＰをｘｙ平面で切断した断面図である。図２（Ａ）〜図２（Ｄ）では、それぞれＡｌＧａＡｓ系導波路を有する２つの光導波路チップであるＰＬＣ２０１，２０２と、同様の光導波路チップであるＰＬＣ２０３と、４本のスペーサ用光ファイバ２０８（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、ＰＰＣＰを構成している。
【００３９】
ＰＬＣ２０１は、図２（Ｄ）に示すように、ＧａＡｓからなる支持基板２０９（第２の基板）の表面にＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなるクラッド層２１０が形成され、さらにクラッド層２１０の表面にＧａＡｓからなる光導波路（コア）２１１が形成された構造となっている。このように、光導波路２１１はストリップ導波路の構造となっている。また、クラッド層２１０の表面には、嵌合用溝２１２が形成されている。ＰＬＣ２０２の構造も、ＰＬＣ２０１と同様である。本実施例では、ＰＬＣ２０１，２０２のそれぞれに嵌合用溝２１２が２本形成されている。
【００４０】
ＰＬＣ２０１，２０２と同様に、ＰＬＣ２０３は、ＧａＡｓからなる支持基板２１３（第１の基板）の表面にＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなるクラッド層２１４が形成され、さらにクラッド層２１４の表面にＧａＡｓからなる光導波路（コア）２１５が形成された構造となっている。また、クラッド層２１４の表面には、ＰＬＣ２０３上にＰＬＣ２０１，２０２を積載する際にＰＬＣ２０１，２０２の嵌合用溝２１２と向かい合う位置に、嵌合用溝２１２と同一の形状の嵌合用溝２１６が形成されている。
【００４１】
図２（Ａ）に示すようにＰＬＣ２０２に入射した入力光信号２０５は、ＰＬＣ２０２の光導波路２１１を伝搬し、ＰＬＣ２０２を出射してＰＬＣ２０１に入射し、ＰＬＣ２０１の光導波路２１１を伝搬して、出力光信号２０４となってＰＬＣ２０１から出射する。また、ＰＬＣ２０３に入射した入力光信号２０７は、ＰＬＣ２０３の光導波路２１５を伝搬し、出力光信号２０６となってＰＬＣ２０３から出射する。
【００４２】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、ＰＬＣ２０３のクラッド層２１４に形成された４本の嵌合用溝２１６にスペーサ用光ファイバ２０８を１本ずつ嵌め込む。そして、クラッド層２１４の接合面とＰＬＣ２０１のクラッド層２１０の接合面とが向き合うようにして、クラッド層２１４の嵌合用溝２１６に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２０８とＰＬＣ２０１のクラッド層２１０に形成された２本の嵌合用溝２１２とを嵌合させ、ＰＬＣ２０１をＰＬＣ２０３上に積載する。
【００４３】
同様に、ＰＬＣ２０３のクラッド層２１４の接合面とＰＬＣ２０２のクラッド層２１０の接合面とが向き合うようにして、クラッド層２１４の嵌合用溝２１６に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２０８とＰＬＣ２０２のクラッド層２１０に形成された２本の嵌合用溝２１２とを嵌合させ、ＰＬＣ２０２をＰＬＣ２０３上に積載する。
【００４４】
こうして、ＰＬＣ２０１の入出射端面２１とＰＬＣ２０２の入出射端面２２とが至近距離で向かい合うように、ＰＬＣ２０１，２０２をＰＬＣ２０３上に積載することができ、第１の実施例で説明したサブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【００４５】
また、図３に示すように、支持基板２０９，２１３を構成するＧａＡｓの熱膨張係数は５．７３×１０-6／Ｋで、クラッド層２１０，２１４を構成するＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓの熱膨張係数は５．５７×１０-6／Ｋとなっている。したがって、ＰＬＣ２０１〜２０３を構成する物質の最大の熱膨張係数から最小の熱膨張係数を引いて最大の熱膨張係数で割った比熱膨張係数差は、（５．７３−５．５７）／５．７３＝０．０２８となる。
【００４６】
ＰＰＣＰの応用先として適切であると共に現在のＰＬＣ応用においても非常によく用いられている石英系ＰＬＣの場合、Ｓｉの熱膨張係数は２．６×１０-6／Ｋで、ＳｉＯ2の熱膨張係数は０．５×１０-6／Ｋとなっているので、この系の場合の比熱膨張係数差は（２．６−０．５）／２．６＝０．８１となる。
【００４７】
本実施例では、広範に光回路として用いられているものの、大きな比熱膨張係数差を有する材料からなる石英系ＰＬＣを使用せずに、より小さな比熱膨張係数差しか持たないＡｌＧａＡｓ系の材料からなる２層構造をＰＬＣ２０１〜２０３に採用することで、ＰＰＣＰにおいて挿入損失の増加の原因となるＰＬＣ２０１〜２０３の反りを低減することができる。
【００４８】
一般にＡｌＧａＡｓ材料系を代表とする化合物半導体材料系については、光導波路を形成するための成熟した技術が実用化されている。そして、ＰＬＣ２０１〜２０３のそれぞれを複数層の構造で形成する場合に、層間の比熱膨張係数差を石英系ＰＬＣよりも小さくすることができるので、良好なＰＰＣＰ接続を容易に達成できる。
【００４９】
［第３実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は本発明の第３の実施例に係るＰＰＣＰの構成を示す模式図であり、図４（Ａ）はＰＰＣＰの斜視図、図４（Ｂ）はＰＰＣＰの部品展開図、図４（Ｃ）は上層のＰＬＣと下層のＰＬＣの接合面を示す図、図４（Ｄ）はＰＰＣＰをｘｙ平面で切断した断面図である。図４（Ａ）〜図４（Ｄ）では、それぞれＳｉ系導波路を有する２つの光導波路チップであるＰＬＣ３０１，３０２と、同様の光導波路チップであるＰＬＣ３０３と、４本のスペーサ用光ファイバ３０８（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、ＰＰＣＰを構成している。
【００５０】
ＰＬＣ３０１は、図４（Ｄ）に示すように、Ｓｉからなる支持基板３０９（第２の基板）の表面にＳｉＯ2からなるクラッド層３１０が形成され、クラッド層３１０と反対側の支持基板３０９の面にＳｉＯ2層３１１が形成され、クラッド層３１０の中にＧｅドープされたＳｉＯ2からなる光導波路（コア）３１２が形成された構造となっている。また、クラッド層３１０の表面には、嵌合用溝３１３が形成されている。ＰＬＣ３０２の構造も、ＰＬＣ３０１と同様である。本実施例では、ＰＬＣ３０１，３０２のそれぞれに嵌合用溝３１３が２本形成されている。
【００５１】
ＰＬＣ３０１，３０２と同様に、ＰＬＣ３０３は、Ｓｉからなる支持基板３１４（第１の基板）の表面にＳｉＯ2からなるクラッド層３１５が形成され、クラッド層３１５と反対側の支持基板３１４の面にＳｉＯ2層３１６が形成され、クラッド層３１５の中にＧｅドープされたＳｉＯ2からなる光導波路（コア）３１７が形成された構造となっている。また、クラッド層３１５の表面には、ＰＬＣ３０３上にＰＬＣ３０１，３０２を積載する際にＰＬＣ３０１，３０２の嵌合用溝３１３と向かい合う位置に、嵌合用溝３１３と同一の形状の嵌合用溝３１８が形成されている。
【００５２】
図４（Ａ）に示すようにＰＬＣ３０２に入射した入力光信号３０５は、ＰＬＣ３０２の光導波路３１２を伝搬し、ＰＬＣ３０２を出射してＰＬＣ３０１に入射し、ＰＬＣ３０１の光導波路３１２を伝搬して、出力光信号３０４となってＰＬＣ３０１から出射する。また、ＰＬＣ３０３に入射した入力光信号３０７は、ＰＬＣ３０３の光導波路３１７を伝搬し、出力光信号３０６となってＰＬＣ３０３から出射する。
【００５３】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、ＰＬＣ３０３のクラッド層３１５に形成された４本の嵌合用溝３１８にスペーサ用光ファイバ３０８を１本ずつ嵌め込む。そして、クラッド層３１５の接合面とＰＬＣ３０１のクラッド層３１０の接合面とが向き合うようにして、クラッド層３１５の嵌合用溝３１８に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ３０８とＰＬＣ３０１のクラッド層３１０に形成された２本の嵌合用溝３１３とを嵌合させ、ＰＬＣ３０１をＰＬＣ３０３上に積載する。
【００５４】
同様に、ＰＬＣ３０３のクラッド層３１５の接合面とＰＬＣ３０２のクラッド層３１０の接合面とが向き合うようにして、クラッド層３１５の嵌合用溝３１８に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ３０８とＰＬＣ３０２のクラッド層３１０に形成された２本の嵌合用溝３１３とを嵌合させ、ＰＬＣ３０２をＰＬＣ３０３上に積載する。
【００５５】
こうして、ＰＬＣ３０１の入出射端面３１とＰＬＣ３０２の入出射端面３２とが至近距離で向かい合うように、ＰＬＣ３０１，２０２をＰＬＣ３０３上に積載することができ、第１の実施例で説明したサブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【００５６】
また、図５に示すように、支持基板３０９，３１４を構成するＳｉの熱膨張係数は２．６×１０-6／Ｋで、クラッド層３１０，３１５およびＳｉＯ2層３１１，３１６の熱膨張係数は０．５×１０-6／Ｋとなっている。したがって、ＰＬＣ３０１〜３０３の各々において、積層方向に沿った熱膨張係数の変化は、内側の層（支持基板３０９，３１４）の熱膨張係数が大きく、外側の層（クラッド層３１０，３１５およびＳｉＯ2層３１１，３１６）の熱膨張係数が小さいという特性となる。すなわち、熱膨張係数は積層方向に沿って単調に減少することもなければ単調に増加することもない。
【００５７】
したがって、本実施例では、ＰＬＣ３０１〜３０３の各々において、内側の層とその上下の層の熱膨張係数の違いにより生じる応力が内側の層に関して対称に発生するので、対称に発生した応力が互いに相殺し合うことになる。このように、本実施例では、積層方向における外側の層の熱膨張係数に対して内側の層の熱膨張係数が極値をとる構造を有するＰＬＣ３０１〜３０３を採用することで、ＰＰＣＰにおいて挿入損失の増加の原因となるＰＬＣ３０１〜３０３の反りを低減することができる。
【００５８】
なお、本実施例では、ＰＬＣ３０１〜３０３のそれぞれを３層構造としているが、４層以上としてもよい。また、本実施例では、ＰＬＣ３０１〜３０３の各々において外側の層に対して内側の層の熱膨張係数が最大値をとる例を示しているが、外側の層に対して内側の層の熱膨張係数が最小値をとる構造であってもよい。
【００５９】
第１〜第３実施例では、ＰＬＣ１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，３０２を積載する下層のベース基板についても、これらのＰＬＣと同様の構造を有するＰＣＬ１０３，２０３，３０３としたが、これに限るものではない。本発明では、上層のＰＬＣと同様に下層のベース基板の反りを抑えることができればよいので、ベース基板を、光導波路１１３，２１５，３１７が無い構造（石英系ガラス板１１２、クラッド層２１４、クラッド層３１５に光導波路１１３，２１５，３１７が形成されていない構造）としてもよい。
【００６０】
第１の実施例において、石英系ガラス板１１２に光導波路１１３が形成されていない構造のベース基板１０３ａを用いたＰＰＣＰの例を図６に示す。
第２の実施例において、クラッド層２１４に光導波路２１５が形成されていない構造のベース基板２０３ａを用いたＰＰＣＰの例を図７に示す。
第３の実施例において、クラッド層３１５に光導波路３１７が形成されていない構造のベース基板３０３ａを用いたＰＰＣＰの例を図８に示す。
【００６１】
［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。第１〜第３の実施例では、下層のベース基板と上層のＰＬＣとが同種の構造を有する例を示したが、ベース基板とＰＬＣとが異なる種類の構造を有するものであってもよい。具体的には、第１〜第３の実施例を適宜組み合わせてもよい。
【００６２】
例えば図９は、第１の実施例で説明したＰＬＣ１０３の上に第２の実施例で説明したＰＬＣ２０１を積載したＰＰＣＰの例を示している。このようなＰＰＣＰを作製するには、ＰＬＣ１０３の石英系ガラス板１１２の接合面とＰＬＣ２０１のクラッド層２１０の接合面とが向き合うようにして、石英系ガラス板１１２の嵌合用溝１１４に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ１０８とＰＬＣ２０１のクラッド層２１０に形成された２本の嵌合用溝２１２とを嵌合させ、ＰＬＣ２０１をＰＬＣ１０３上に積載すればよい。図９では、ＰＬＣ２０１のみを積載しているが、第１、第２の実施例と同様にＰＬＣ２０２もＰＬＣ１０３の上に積載されることは言うまでもない。また、ＰＬＣ１０３の代わりに、図６で説明したベース基板１０３ａを用いてもよい。
【００６３】
また、図１０は、第２の実施例で説明したＰＬＣ２０３の上に第３の実施例で説明したＰＬＣ３０１を積載したＰＰＣＰの例を示している。このようなＰＰＣＰを作製するには、ＰＬＣ２０３のクラッド層２１４の接合面とＰＬＣ３０１のクラッド層３１０の接合面とが向き合うようにして、クラッド層２１４の嵌合用溝２１６に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２０８とＰＬＣ３０１のクラッド層３１０に形成された２本の嵌合用溝３１３とを嵌合させ、ＰＬＣ３０１をＰＬＣ２０３上に積載すればよい。図１０では、ＰＬＣ３０１のみを積載しているが、第２、第３の実施例と同様にＰＬＣ３０２もＰＬＣ２０３の上に積載されることは言うまでもない。また、ＰＬＣ２０３の代わりに、図７で説明したベース基板２０３ａを用いてもよい。
【００６４】
また、第１の実施例で説明したＰＬＣ１０３の上、あるいは石英系ガラス板１１２に光導波路１１３が形成されていない構造のベース基板１０３ａの上に、第３の実施例で説明したＰＬＣ３０１，３０２を積載してもよい。
【００６５】
また、第２の実施例で説明したＰＬＣ２０３の上、あるいはクラッド層２１４に光導波路２１５が形成されていない構造のベース基板２０３ａの上に、第１の実施例で説明したＰＬＣ１０１，１０２を積載してもよい。
【００６６】
また、第３の実施例で説明したＰＬＣ３０３の上、あるいはクラッド層３１５に光導波路３１７が形成されていない構造のベース基板３０３ａの上に、第１の実施例で説明したＰＬＣ１０１，１０２、あるいは第２の実施例で説明したＰＬＣ２０１，２０２を積載してもよい。
【００６７】
［第５の実施例］
第１〜第４の実施例では、上層の複数のＰＬＣが同種である場合について説明しているが、上層の複数のＰＬＣが異なる種類であってもよい。また、第１〜第４の実施例では、下層のＰＬＣまたはベース基板が１枚の場合について説明しているが、下層が複数の同種のＰＬＣでもよく、また下層の複数のＰＬＣが異なる種類であってもよい。図１１は本発明の第５の実施例に係るＰＰＣＰの構成を示す斜視図である。
【００６８】
図１１において、１２０は第１の実施例のＰＬＣ１０３と同種の構造のＰＬＣ、１２１は第１の実施例のＰＬＣ１０１，１０２と同種の構造のＰＬＣ、２２０は第２の実施例のＰＬＣ２０１，２０２と同種の構造のＰＬＣ、３２０は第３の実施例のＰＬＣ３０３と同種の構造のＰＬＣ、３２１は第３の実施例のＰＬＣ３０１，３０２と同種の構造のＰＬＣである。
【００６９】
図１１の例は、２つのＰＬＣ１２０，３２０の上に３つのＰＬＣ１２１，２２０，３２１を第１〜第４の実施例で説明したＰＰＣＰ技術により実装したものである。隣接する２つのＰＬＣ１２０，３２０は、互いの光導波路（光導波路１１３，３１７に相当）の入出射端面同士が向かい合うように配置される。また、隣接する２つのＰＬＣ１２１，２２０は、互いの光導波路（光導波路１１０，２１１に相当）の入出射端面同士が向かい合うようにＰＬＣ１２０，３２０上に積載される。同様に、隣接する２つのＰＬＣ２２０，３２１は、互いの光導波路（光導波路２１１，３１２に相当）の入出射端面同士が向かい合うようにＰＬＣ１２０，３２０上に積載される。
【００７０】
図１１に示すようにＰＬＣ１２１に入射した入力光信号４０５は、ＰＬＣ１２１の光導波路（光導波路１１０）を伝搬し、ＰＬＣ１２１を出射してＰＬＣ２２０に入射し、ＰＬＣ２２０の光導波路（光導波路２１１）を伝搬し、ＰＬＣ２２０を出射してＰＬＣ３２１に入射し、ＰＬＣ３２１の光導波路（光導波路３１２）を伝搬して、出力光信号４０４となってＰＬＣ３２１から出射する。また、ＰＬＣ３２０に入射した入力光信号４０７は、ＰＬＣ３２０の光導波路（光導波路３１７）を伝搬し、ＰＬＣ３２０を出射してＰＬＣ１２０に入射し、ＰＬＣ１２０の光導波路（光導波路１１３）を伝搬し、出力光信号４０６となってＰＬＣ１２０から出射する。
【００７１】
上層のＰＬＣは、第１の実施例のＰＬＣ１０１，１０２と同種の構造のＰＬＣ、第２の実施例のＰＬＣ２０１，２０２と同種の構造のＰＬＣ、第３の実施例のＰＬＣ３０１，３０２と同種の構造のＰＬＣのいずれかであればよい。
同様に、下層のＰＬＣは、第１の実施例のＰＬＣ１０３と同種の構造のＰＬＣ、第２の実施例のＰＬＣ２０３と同種の構造のＰＬＣ、第３の実施例のＰＬＣ３０３と同種の構造のＰＬＣのいずれかであればよい。
【００７２】
また、下層が、ＰＬＣ１０３と同種の構造の１枚のＰＬＣ、基板１０３ａと同種の構造の１枚のベース基板、ＰＬＣ２０３と同種の構造の１枚のＰＬＣ、基板２０３ａと同種の構造の１枚のベース基板、ＰＬＣ３０３と同種の構造の１枚のＰＬＣ、あるいは基板３０３ａと同種の構造の１枚のベース基板のいずれかであってもよい。
【００７３】
下層を複数のＰＬＣにする場合には、下層のＰＬＣ同士の接続位置が上層のＰＬＣ同士の接続位置とずれていることが好ましい。
また、図１１の例では、下層を複数のＰＬＣにしているため、これら複数のＰＬＣを支える別の基台の上にＰＰＣＰを載置してもよい。
【００７４】
なお、本発明では、ＰＰＣＰに対する入力光信号がどのような形で入力されるか、あるいは出力光信号がどのような形で出力されるかについては特に限定しない。すなわち、入力光信号であれば、空間光学系による入力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる入力、ＰＬＣの端面に光信号入力面が存在せずＰＬＣ上や内部に配置されたレーザーダイオード等の発光素子・変調素子からの入力、等の任意の入力方式を用いて構わない。また、出力光信号であれば、空間光学系による出力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる出力、ＰＬＣの端面に光信号出力面が存在せずＰＬＣ上や内部に配置されたフォトダイオード等の受光素子への出力、等の任意の出力方式を用いて構わない。
【００７５】
また、本発明では、ＰＰＣＰを構成するＰＬＣがどのような光回路を持つかについては特に限定しない。第１〜第５の実施例で示した光回路は、単純な直線光導波路のみであるが、あくまで例示であり、直線光導波路以外の光回路に対しても本発明を適用可能である。すなわち、ＰＰＣＰ技術ならびに本発明は、光回路の種類や構成に対して独立したものとなっている。
【００７６】
さらに、第１〜第５の実施例では、ＰＬＣまたはベース基板を接合するための部材として全てスペーサ用光ファイバを用いているが、溝と適切に嵌合するのであればスペーサ部材として、スペーサ用光ファイバ以外の材料、形状のものを採用して構わない。具体的には、スペーサ部材の材料としてはガラス以外にも金属、セラミック、ポリマー等でも任意に採用することができる。また、スペーサ部材の形状としても円柱状以外に球状や台形状、多角柱状、楕円球状等でも任意に採用することができる。
【００７７】
第１〜第５の実施例において、嵌合用溝１１１，１１４，２１２，２１６，３１３，３１８は、１つのＰＬＣあたり（あるいは１つのベース基板あたり）２本以上であればよい。スペーサ用光ファイバ１０８，２０８，３０８は、嵌合用溝１１１，１１４，２１２，２１６，３１３，３１８に応じた数だけあればよい。
【００７８】
また、第１〜第５の実施例において、スペーサ用光ファイバ１０８，２０８，３０８の高さは、このスペーサ用光ファイバ１０８，２０８，３０８が嵌合する上下の嵌合用溝の深さの和よりも高いことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、光導波路チップ同士を接続する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００８０】
１１，１２，２１，２２，３１，３２…入出射端面、１０１〜１０３，１２０，１２１
，２０１〜２０３，２２０，３０１〜３０３，３２０，３２１…ＰＬＣ、１０３ａ，２０３ａ…ベース基板、１０４，１０６，２０４，２０６，３０４，３０６，４０４，４０６…出力光信号、１０５，１０７，２０５，２０７，３０５，３０７，４０５，４０７…入力光信号、１０８，２０８，３０８…スペーサ用光ファイバ、１０９，１１２…石英系ガラス板、１１０，１１３，２１１，２１５，３１２，３１７…光導波路、１１１，１１４，２１２，２１６，３１３，３１８…嵌合用溝、２０９，２１３，３０９，３１４…支持基板、２１０，２１４，３１０，３１５…クラッド層、３１１，３１６…ＳｉＯ2層。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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