(57)【要約】【課題】簡単な加工でマルチモード平面光導波路同士、又はマルチモード平面光導波路とマルチモード光ファイバとの接続を低コストで可能にする光導波路接続装置を提供すること。【解決手段】下部基板１−３に形成した溝に導波路コア１−４を埋め込み、導波路コア１−４の一辺と接するように基板１−２を基板１−３に張り合わせる。導波路コア１−４の両端周辺の基板１−２、１−３を切り取って凸形状に整形し、接続部１−５を形成する。接続部１−５の凸形状の形成には、基板１−２、１−３の厚み全体を切り取ればよいので、加工装置としては複数同時切削が可能なワイヤソーを用いることができる。接続部１−５の凸部には、図１（ｃ）に示すように割スリーブ１−６を取り付ける。この割スリーブ１−６は、接続部１−５の凸部が内接することによって接続部１−５に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチモード光導波路を含む平面光回路である光導波路接続装置において、該マルチモード光導波路の光入力部及び光出力部は導波方向に凸部を成し、該凸部の外接円の中心部に当該マルチモード光導波路のコアを有することを特徴とする光導波路接続装置。
【請求項２】
前記凸部に取り付けられた割スリーブをさらに備え、該割スリーブによって他のマルチモード光導波路を固定し、該固定されたマルチモード光導波路と光接続することを特徴とする請求項１に記載の光導波路接続装置。
【請求項３】
前記凸部の外接円の直径が１．２３ｍｍ以上１．２７ｍｍ以下、又は２．４８ｍｍ以上２．５２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路接続装置。
【請求項４】
前記スリーブによって固定されたマルチモード光導波路とのコア位置ずれは、コア位置ずれが２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光導波路接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路接続装置に関し、より詳細には、マルチモード光ファイバと光回線の接続及び光回線同士の接続に利用する光導波路接続装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチモード光ファイバやマルチモード光回線は、シングルモードファイバやシングルモード光回線に比べてコアサイズが大きいため、接続時の位置ずれ許容値が大きいという特徴がある。自動車内配線、ＡＶ機器・パソコン機器周り配線に用いられているプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）には、大口径であることから切断・結合等の取扱いが容易で、各種機器と接続するためのコネクタ等が多数存在する（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】小池  康博、外１０名、「ブロードバンド時代の光ファイバ  Ｔｈｅ  ＰＯＦ」、エヌ・ティー・エス、２００４年１月、ｐ９２−１２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、その一方で、光回線と光ファイバの接続技術はシングルモードを基準にして発展をしてきたため、精密位置合わせが可能な方法が採用され、大きなトレランスを考慮した方法は検討されておらず、低コスト化の障害となってきた。
【０００５】
例えば、導波路にピッグテールをつけ、ＦＣコネクタやＳＣコネクタを用いてファイバと接続するのが一般的な手法であるが、これはシングルモードでの技術をそのまま用いたものであり、１μｍ以上の軸ずれ誤差を補償する技術が用いられている。しかしながら、マルチモード光ファイバとして一般的な５０μｍコア径のＧＩガラスファイバや、より大口径の、１２０μｍコア径ＰＯＦでは、コア径の１／１０である、５μｍ及び１２μｍの軸ずれでは損失は殆ど増えない。すなわち、従来のシングルモードに対応した１μｍ以下の軸ずれ保証はオーバースペックである。
【０００６】
さらに、マルチモードによる光通信は、比較的短距離での通信、例えば装置内高速通信、或いはビル内・家庭内での光ネットワークとしての利用が中心であるため接続点が多い。そのため、マルチモードによる光通信には、安価な接続法が望ましい。このようなことから、マルチモード光ファイバ等のマルチモード平面光導波路高い位置ずれトレランスを考慮した、マルチモード光通信に特化した安価な接続方法の確立が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、こ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、簡単な加工でマルチモード平面光導波路同士、又はマルチモード平面光導波路とマルチモード光ファイバとの接続を低コストで可能にする光導波路接続装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、マルチモード光導波路を含む平面光回路である光導波路接続装置において、該マルチモード光導波路の光入力部及び光出力部は導波方向に凸を成し、該凸部の外接円の中心部に当該マルチモード光導波路のコアを有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記凸部に取り付けられた割スリーブをさらに備え、該割スリーブによって他のマルチモード光導波路を固定し、該固定されたマルチモード光導波路と光接続することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光導波路接続装置において、凸部の外接円の直径が１．２３ｍｍ以上１．２７ｍｍ以下、又は２．４８ｍｍ以上２．５２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の光導波路接続装置であって、前記スリーブによって固定されたマルチモード光導波路とのコア位置ずれは、コア位置ずれが２０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な加工でのマルチモード平面光導波路同士、又はマルチモード平面光導波路とマルチモード光ファイバとの接続が可能となり、結果として、低コストで短距離光通信システムの構築が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置の構造を示す。図１（ａ）に加工前の光導波路チップ、（ｂ）に加工後の導波路チップ、（ｃ）に光導波路接続装置をそれぞれ示す。下部基板１−３に形成した溝に導波路コア１−４を埋め込み、導波路コア１−４の一辺と接するように基板１−２を基板１−３に張り合わせる。導波路コア１−４の両端周辺の基板１−２、１−３を切り取って凸形状に整形し、接続部１−５を形成する。接続部１−５の凸形状の形成には、基板１−２、１−３の厚み全体を切り取ればよいので、加工装置としては複数同時切削が可能なワイヤソーを用いることができる。
【００１５】
ワイヤソーは、マシニングセンタ、ウォータージェット、ダイシングソー等の外形基準に対する切削を行う精密加工装置と同様に、加工テーブルと被切削物（ワーク）との間にキズや埃がない状態ならば、機械的基準位置と切削位置の位置ずれを５μｍ以下にすることが容易であり、さらに、多数の接続部を同時に作製可能であることからコストを低く抑えることができる。
【００１６】
接続部１−５の凸部には、図１（ｃ）に示すように割スリーブ１−６を取り付ける。この割スリーブ１−６は、接続部１−５の凸部が内接することによって接続部１−５に固定されている。割スリーブ１−６は、１．２５ｍｍ内径、２．５ｍｍ内径のものが広く流通しているので、接続部１−５の凸形状は外接円の直径が１．２５ｍｍ又は２．５ｍｍとなるように設計されることが望ましい。また、１２０μｍコア径のＧＩ型プラスチックファイバでは、コア位置ずれが２０μｍ以下のとき位置ずれに由来する過剰損は０．５ｄＢ以下で多くの場合許容される大きさなので、２０μｍを公差とする。
【００１７】
図２に、本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置を用いた接続方法を示す。導波路チップ２−１の接続部の凸部に取り付けた割スリーブ２−４、２−５に先端にフェルール２−３を取り付けられたマルチモード光ファイバを接続する。また、導波路チップ２−６、２−７のように接続部の凸部を割スリーブ２−８、２−９に差し込むことで、導波路チップ同士を接続することもできる。
【００１８】
ここで、基板のコア中心の位置と接続部１−５の凸部の形状について説明する。図３（ａ）〜（ｅ）は、接続部の凸部作製時の切削位置をそれぞれ図示したものである。コア中心が厚み中心にあるか否かによって、基板の加工容易さが変わってくる。
【００１９】
図３（ａ）は、コア中心が導波路チップ厚み中心と一致する場合である。切削位置はＸ、Ｙの２箇所のみであり、かつ導波路チップの厚み全体を切り取ることができる。従って、ワイヤソーやウォータージェット等の加工機を用いることができる。特に、複数同時加工ができるワイヤソーを使用することによってコストを低く抑えることが可能である。
【００２０】
一方、図３（ｂ）〜（ｅ）に示すように、張り合わせている上部基板と下部基板の厚みが同じで、かつ下部基板に導波路コアが形成されている場合、コア中心は導波路チップ厚み中心とは一致しない。このような場合には、コア中心を割スリーブの円柱軸上に合わせるために、位置Ｘ、Ｙの切削以外に、位置ｐ、ｑで深さＷの切削が必要になる。図３（ｂ）では、４点で割スリーブに内接するように、上部基板のみを位置ｐ、ｑで切削している。
【００２１】
但し、割スリーブを凸部に固定させるためには凸部の３点を割スリーブに内接させればよく、位置ｐ、ｑのいずれか一方は精密な位置決めをしなくてもよい。そのため、図３（ｃ）〜（ｅ）は、ｐのみを割スリーブに内接するように位置決めし、ｑは図３（ｂ）の場合よりもｐに近く、割スリーブに接しない領域にとっている。すなわち、ｑの位置決めには、ｐの位置決めを行うような精度がなくてもよい。
【００２２】
深さＷの位置ｐ、ｑの切削は、図３（ｂ）、（ｃ）では上部基板の厚み全体、図３（ｄ）では上部基板の厚みの一部、図３（ｅ）では上部基板の厚み全体と下部基板の厚みの一部に対して成されている。これら図３（ｂ）〜（ｅ）は、（ａ）よりも２箇所多く切削しなければならない上、上部基板と下部基板の全体の厚みを切り取ることが許されないため、ダイシングソーやマシニングセンタ等の加工機が必要になる。これらの加工機は、複数同時加工に適さないことから、低コスト化には不利である。
【００２３】
以上から、コア中心は、切削回数が少なくコストを抑えられることから、導波路チップ厚み中心と一致させることが望ましい。
【００２４】
（実施形態１）
図４に、本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置の作製工程を示す。（ａ）１ｍｍ厚のＰＭＭＡ基板４−１の表面を、マシニングセンタを用いたエンドミル４−２による加工にて９０μｍ幅×９０μｍ深さで溝４−３を切削する。溝４−３は、平行に複数本切削し、溝ピッチは４ｍｍとする。（ｂ）できた溝４−３にＰＭＭＡよりも屈折率の大きな紫外線硬化エポキシ樹脂４−４を流し込む。次いで、（ｃ）テフロン（登録商標）テープ４−５を被せ、余分な紫外線硬化エポキシ樹脂を押し出す。（ｄ）紫外線照射器４−６によって紫外線を照射し、溝４−３に溜まった紫外線硬化エポキシ樹脂を硬化させる。（ｅ）紫外線硬化エポキシ樹脂が硬化した後、テフロン（登録商標）テープ４−５を剥離する。次いで、（ｆ）ＰＭＭＡ基板と同程度の屈折率をもつ紫外線硬化エポキシ樹脂４−７を１０μｍの厚みでスピンコートする。（ｇ）厚み０．９９ｍｍのＰＭＭＡ基板４−８を空気が混入しないように紫外線硬化エポキシ樹脂４−７の上に貼り付け、紫外線照射器４−６で紫外線を照射し、紫外線硬化エポキシ樹脂４−７を硬化する。（ｈ）太さが０．０５ｍｍのワイヤソー４−１０を用いたワイヤソーを、直径２．５ｍｍの円４−９に凸部が内接するように切削する。ワイヤソーの間隔は４ｍｍであり、コア中心から両サイドにそれぞれ７７６μｍ残すようにコの字状に切り出す。すなわち、ワイヤソーの中心がコア中心の左、８０２μｍ（切りしろ：７７６μｍ＋ワイヤソー太さの半分：２５μｍ＋砥粒サイズ：１μｍ）にて切削を開始し、導波路方向に５ｍｍ切り進み、そこで左方向に２．３４６ｍｍ切り進んで、導波方向に先ほどとは逆に５ｍｍ切る。こうして、（ｉ）斜線部４−１１が切り取られ、凸部４−１２が接続部として残る。この凸部４−１２に内径２．５ｍｍの割スリーブを取り付けることにより本発明の光導波路接続装置となり、図２で示した方法で平面光導波路やマルチモード光ファイバと接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置の構造を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置を用いた接続方法を示す図である。
【図３】（ａ）は、コア中心と導波路チップ厚み中心とが一致する場合の接続部を示す図であり、（ｂ）〜（ｅ）は、コア中心と導波路チップ厚み中心とが一致しない場合の接続部を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光導波路接続装置の作製工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１−１  加工前の導波路チップ
１−２  上部基板
１−３  下部基板
１−４  導波路コア
１−５  接続部
１−６、２−４、２−５、２−８、２−９  割スリーブ
１−７  接続部の断面形状
２−１、２−６、２−７  導波路チップ
２−２  マルチモード光ファイバ
２−３  フェルール
４−１、４−８  ＰＭＭＡ基板
４−２  エンドミル
４−３  溝
４−４、４−７  紫外線硬化エポキシ樹脂
４−５  テフロン（登録商標）テープ
４−６  紫外線照射器
４−９  外接円
４−１０  ワイヤソー
４−１１  切削部
４−１２  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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