(57)【要約】【課題】従来のマイクロレンズアレイにはマイクロレンズ毎に特性が異なり、光を屈折させるために光を空気中に伝搬させるため、スペースが必要であった。そこで、本発明は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るマイクロレンズアレイは、屈折率分布型レンズをチャネル毎に配列し、光が入射又は出射する端面を平坦化した構造としている。【選択図】図１
2008040028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板と、
前記第一基板の前記Ｖ溝面と相対する表面が平面である第二基板と、
前記第一基板の前記Ｖ字型の溝に配置され、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、
を備え、
前記屈折率分布型レンズの一の端面、前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面、前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項２】
一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体と、
前記レンズ支持体の前記孔に嵌合し、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、
を備え、
前記屈折率分布型レンズの一の端面及び前記レンズ支持体の前記一の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面及び前記レンズ支持体の前記他の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
前記第一アレイ面及び前記第二アレイ面の少なくとも一方の垂線が、前記屈折率分布型レンズの光軸と所定の角度を成していることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロレンズアレイ。
【請求項４】
平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板の前記Ｖ字型の溝に屈折率分布型レンズを配置するレンズ配置工程と、
前記レンズ配置工程の後に、前記第一基板の前記Ｖ溝面と表面が平面である第二基板の前記表面とで前記屈折率分布型レンズを挟みレンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、
前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、
を備えるマイクロレンズアレイ製造方法。
【請求項５】
一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体の前記孔に屈折率分布型レンズを挿入し、レンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、
前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、
を備えるマイクロレンズアレイ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信分野で使用する配列された複数の光ファイバ及びプレーナ光波回路の相互間を接続するマイクロレンズアレイとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、映像信号等のデジタル信号を多量且つ高速に転送するために光を利用した通信システムや情報処理システムが普及してきている。このような光を利用した通信システムでは、発光素子、光ファイバ、プレーナ光波回路等の光学素子の相互間を接続し、接続点において複数のチャネルの光信号をまとめて結合する場合がある。光学素子から出射する光は広がりをもっている。このような接続点において効率よく光を他の光学素子に結合するためには、広がりを持って出射した光を平行化又は集光させる必要がある。そのため、光学素子の接続点にはマイクロレンズアレイが使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、平板ガラスに部分的にイオン交換法で屈折率の異なる部分を形成したマイクロレンズアレイが開示されている。また、特許文献２には、平板ガラスの表面を部分的にエッチングして微小な凸構造の半球を形成したマイクロレンズアレイが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−７００７３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらのマイクロレンズアレイにはイオン拡散工程やエッチング工程の製造バラツキのため、マイクロレンズ毎に特性が異なり、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化することが困難という課題があった。さらに、特許文献２に記載されるマイクロレンズアレイは、光を屈折させるために光を一度空気中を伝搬させなければならず、そのスペースが必要である。そのため、特許文献２のマイクロレンズアレイは小型が困難という課題もある。さらに、マイクロレンズアレイを光学素子に直接接続することが困難という課題もある。
【０００５】
そこで、係る課題を解決するため、本発明は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイ及びその製造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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロレンズアレイは、屈折率分布型レンズをチャネル毎に配列し、光が入射又は出射する端面を平坦化した構造としている。
【０００７】
具体的には、本発明は、平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板と、前記第一基板の前記Ｖ溝面と相対する表面が平面である第二基板と、前記第一基板の前記Ｖ字型の溝に配置され、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、を備え、前記屈折率分布型レンズの一の端面、前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面、前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイである。
【０００８】
また、本発明は、一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体と、前記レンズ支持体の前記孔に嵌合し、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、を備え、前記屈折率分布型レンズの一の端面及び前記レンズ支持体の前記一の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面及び前記レンズ支持体の前記他の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイでもよい。
【０００９】
屈折率分布型レンズは、イオン交換法などで中心軸から外周に向けて屈折率が低くなるように作られたファイバ状の石英ガラスを切断することで形成することができる。また、屈折率分布型（Ｇｒａｄｅｄ  Ｉｎｄｅｘ）光ファイバを切断しても形成することができる。これらを使用すると光学特性が等しい屈折率分布型レンズを複数用意することができる。
【００１０】
本発明に係るマイクロレンズは同じ光学特性を持つ屈折率分布型レンズを配列すると、屈折率分布型レンズは光の自己収束機能を有するため、断面における屈折率分布や光軸方向の長さを調節することで屈折率分布型レンズの端部を焦点とすることができ、スペースを低減して光を平行化又は集光することが可能である。さらに、本発明に係るマイクロレンズアレイは第一アレイ面及び第二アレイ面が平坦であるため、光学素子の端部に直接接続できる。
【００１１】
従って、本発明は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイを提供できる。
【００１２】
本発明に係るマイクロレンズアレイは、前記第一アレイ面及び前記第二アレイ面の少なくとも一方の垂線が、前記屈折率分布型レンズの光軸と所定の角度を成していてもよい。
【００１３】
マイクロレンズアレイに入射する光又はマイクロレンズアレイから出射する光のうち屈折率分布型レンズの端面で反射した光が送信側へ戻れば、発光素子の歪特性や雑音特性に影響を与え、伝送精度が低下する。そこで、本発明に係るマイクロレンズアレイは光が入射又は出射する第一アレイ面及び第二アレイ面の少なくとも一方を屈折率分布型レンズの光軸に対して斜めに形成している。そのため、光学素子とマイクロレンズアレイとの界面で光が反射しても送信側へは戻らないため、伝送精度を保つことができる。
【００１４】
従って、本発明は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、光学素子の端部に直接接続でき、且つ高い伝送品質を保つことができるマイクロレンズアレイを提供できる。
【００１５】
本発明に係るマイクロレンズアレイは、平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板の前記Ｖ字型の溝に屈折率分布型レンズを配置するレンズ配置工程と、前記レンズ配置工程の後に、前記第一基板の前記Ｖ溝面と表面が平面である第二基板の前記表面とで前記屈折率分布型レンズを挟みレンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、を備えるマイクロレンズアレイ製造方法で製造することができる。
【００１６】
また、本発明に係るマイクロレンズアレイは、一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体の前記孔に屈折率分布型レンズを挿入し、レンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、を備えるマイクロレンズアレイ製造方法で製造することができる。
【００１７】
このように作成したマイクロレンズアレイは全ての屈折率分布型レンズの光軸方向の長さが揃い、各チャネルの光学特性が等しくなる。また、レンズ配列体を切断する間隔を調整することで、屈折率分布型レンズの端部を焦点とすることができ、マイクロレンズアレイはスペースを低減しつつ光を平行化又は集光することが可能である。さらに、前記切断面が第一アレイ面及び第二アレイ面となるため、光学素子と直接接続できる平面を容易に形成することができる。
【００１８】
従って、本発明は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイを製造できるマイクロレンズアレイ製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイ及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施形態は、平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板と、前記第一基板の前記Ｖ溝面と相対する表面が平面である第二基板と、前記第一基板の前記Ｖ字型の溝に配置され、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、を備え、前記屈折率分布型レンズの一の端面、前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの一の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面、前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第一基板の側面及び前記屈折率分布型レンズの他の端面側の前記第二基板の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイである。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態のひとつであるマイクロレンズアレイ３０１の構成を示す図である。マイクロレンズアレイ３０１は第一基板１０、第二基板１１、屈折率分布型レンズ１２を備える。
【００２３】
第一基板１０は、一つの平面（Ｖ溝面）においてＶ字型の複数の溝が直線的に横断する形状の基板である。Ｖ字型の溝は、底の角度が６０度±２度、溝の間隔が２５０μｍ±１μｍの程度の精度で形成する。このように高精度にＶ字型の溝を形成できる第一基板１０の素材としてガラス、シリコン、セラミックス又は金属が例示できる。Ｖ字型の溝の形状、大きさ及び間隔はマイクロレンズアレイ３０１の仕様に応じて変更することができる。なお、Ｖ字型の溝の間隔は均等でなく不均等でもよい。
【００２４】
第二基板１１は、少なくとも一の面が平面である基板である。第二基板１１には第一基板１０で例示した素材が使用できる。
【００２５】
屈折率分布型レンズ１２は、中心から半径方向に屈折率が変化するファイバ状の自己集束型レンズである。屈折率が半径方向に２次関数的に増加しているものが良い。屈折率の分布状態やレンズ長で焦点やＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）等の光学特性を調整することができる。図１の屈折率分布型レンズ１２は直径が１２５μｍであり、精度が±１μｍのものを用いる。屈折率分布型レンズ１２の直径は１２５μｍ以外でもよいがその公差は小さいほうが良い。屈折率分布型レンズ１２として、ＧＲＩＮレンズやＧＩ（グレーテッドインデックス）型の光ファイバが例示できる。屈折率分布型レンズ１２の直径を１２５μｍとすると、標準規格の光ファイバを屈折率分布型レンズとして適用することができ、また、標準規格の光ファイバとの接続も容易になる。
【００２６】
マイクロレンズアレイ３０１は、第一基板１０のＶ字型の溝に屈折率分布型レンズ１２を配置して第二基板１１で挟んだ構造である。屈折率分布型レンズ１２は第一基板１０と第二基板１１とに挟まれることで固定される。図１のマイクロレンズアレイ３０１は屈折率分布型レンズ１２が８本であるが、第一基板１０のＶ字型の溝の数に合わせて増減することができる。
【００２７】
第一基板１０と第二基板１１とは密着していてもよいが、屈折率分布型レンズ１２を介して離れていてもよい。いずれの場合でも、第一基板１０と第二基板１１との間には第一基板１０、第二基板１１及び屈折率分布型レンズ１２を固定する接着剤の層が入る。接着剤としてはＵＶ硬化型、あるいは１液又は２液タイプの熱硬化型エポキシ樹脂剤が例示できる。
【００２８】
屈折率分布型レンズ１２の一の端面、屈折率分布型レンズ１２の一の端面側の第一基板１０の側面及び屈折率分布型レンズ１２の一の端面側の第二基板１１の側面は同一平面上にある（第一アレイ面）。第一アレイ面の反対側の第二アレイ面も同様であり、屈折率分布型レンズ１２の他の端面、屈折率分布型レンズ１２の他の端面側の第一基板１０の側面及び屈折率分布型レンズ１２の他の端面側の第二基板１１の側面が同一平面上にある。
【００２９】
マイクロレンズアレイ３０１の第二アレイ面に８本の光ファイバを束ねるファイバアレイ２６を接続した斜視図を図２に、第二基板１１側から見た上面図を図３に示す。図２及び図３において図１で説明した符号を随時利用して説明する。ファイバアレイ２６はマイクロレンズアレイ３０１と同様にＶ字型の溝の基板に配列されたものでも良い。マイクロレンズアレイ３０１の第二アレイ面は平面であるため、マイクロレンズアレイ３０１とファイバアレイ２６とを直接接続することができる。
【００３０】
ファイバアレイ２６の入射端から光（例えば１．５５μｍのレーザ光）を入射させると、空気中を伝搬することなく、コリメート光あるいは集光光である光Ａ２がマイクロレンズアレイ３０１の第一アレイ面からが出射される。８本の屈折率分布型レンズ１２は光学特性が等しいため、各チャネルの結合特性が均一になる。
【００３１】
従って、マイクロレンズアレイ３０１は、同一の光学特性を持つ屈折率分布型レンズ１２を配列するため、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化できる。また、マイクロレンズアレイ３０１は、屈折率分布型レンズ１２が光を自己収束させ、空気中を伝搬させずに光を屈折できるため小型化できる。さらに、マイクロレンズアレイ３０１は、第一アレイ面及び第二アレイ面が平坦であるため、光学素子の端部に直接接続できる。
【００３２】
マイクロレンズアレイ３０１とファイバアレイ２６とを接続する時にはレンズアレイの第一アレイ面から出射される光の出射方向を観察しながら接着剤でファイバアレイと接続すると良い。第一基板１０のＶ字型の溝を正確に形成できるため、屈折率分布型レンズ１２の間隔や光軸を正確に合わせることができる。従って、マイクロレンズアレイ３０１とファイバアレイ２６との接続点において低損失結合が実現できる。
【００３３】
例えば、マイクロレンズアレイ３０１の第一アレイ面にモニタＰＤアレイを配置すると８チャンネルモニターが実現する。
【００３４】
また、二つのマイクロレンズアレイ３０１の第一アレイ面を相対させるように配置し、光結合状態を形成した図を図４に示す。図４において図１から図３で説明した符号を随時利用して説明する。図４における光Ａ２はコリメート光である。二つのマイクロレンズアレイ３０１の間に光Ａ２の一部をさえぎるような機構４４（例えば、機械的な上下機構、回転機構、ピエゾ効果でも伸び縮みする棒などが使用可能）で各光Ａ２を遮断又は各光Ａ２の透過量を変化させれば光可変減衰器とすることができる。
【００３５】
他の接続例として、マイクロレンズアレイ３０１はプレーナ光波回路と接続することもできる。マイクロレンズアレイ３０１とプレーナ光波回路５５とを接続した斜視図を図５に、プレーナ光波回路５５の導波路５７側からみた上面図を図６に示す。図５及び図６において図１から図３で説明した符号を随時利用して説明する。
【００３６】
図５及び図６のマイクロレンズアレイ３０１は、図２及び図３のファイバアレイ２６の代替としてプレーナ光波回路５５（直線導波路５７を８本有する）を第二アレイ面に接続している。マイクロレンズアレイ３０１は、図２及び図３で説明したようにプレーナ型光波回路５５の端面からの光をコリメート又は集光して第一アレイ面から光Ａ２として出射でき、図２及び図３で説明した効果を得ることができる。
【００３７】
また、図７のように、プレーナ光波回路５５とプレーナ光波回路５６との直接接続において、マイクロレンズアレイ３０１を導波路５７と導波路５８との間に挟んで接続してもよい。図７において図１から図６で説明した符号を随時利用して説明する。
【００３８】
屈折率分布型レンズ１２のＮＡや長さを調整することで、第二アレイ面から入射した導波路５７からの光が屈折率分布型レンズ１２の中で一度広がり、第一アレイ面でもとの大きさのスポットになるため、低損失なプレーナ光波回路間の直接接続が可能となる。これを利用すると、例えばプレーナ光波回路を小規模なサブユニットとして製造しておき、複数のプレーナ光波回路をマイクロレンズアレイ接続することで大規模光導波路が構成できる。また、光導波路と電気回路を混合させた光電気配線板が開発されているが、前記光電気配線板の光出射点にこのマイクロレンズアレイを配置することで自在に光接続が可能となる。
【００３９】
なお、マイクロレンズアレイ３０１は同一の光学特性の屈折率分布型レンズを配列せず、互いに異なる光学特性の屈折率分布型レンズを配列してもよい。
【００４０】
マイクロレンズアレイ３０１は、前記第一アレイ面及び前記第二アレイ面の少なくとも一方の垂線が、前記屈折率分布型レンズの光軸と所定の角度を成していてもよい。
【００４１】
図８は、第二アレイ面が屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成されたマイクロレンズアレイ３０２の断面図である。マイクロレンズアレイ３０２は第二アレイ面が斜めに形成されていること以外はマイクロレンズアレイ３０１と同じなので、図８において図１から図３で説明した符号を随時利用して説明する。断面は屈折率分布型レンズ１２の光軸を含む平面である。８０は第一基板１０のＶ字型の溝で屈折率分布型レンズ１２との隙間である。８６は図２及び３で説明したファイバアレイ２６を構成する一つの光ファイバである。光ファイバ８６の端面は第二アレイ面側の屈折率分布型レンズ１２と接続するため、斜めに形成されている。
【００４２】
光ファイバ８６を伝搬してきた光Ａ３は光ファイバ８６と屈折率分布型レンズ１２との界面で一部が透過して屈折率分布型レンズ１２へ進み（光Ａ４）、一部は前記界面で反射する（光Ａ５）。第二アレイ面の屈折率分布型レンズ１２の光軸に対する角度θ１を所定以下とすることで、光Ａ５は光ファイバ８６の外部へ抜ける。
【００４３】
第一アレイ面を屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成してもよい。図９に第一アレイ面が屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成されたマイクロレンズアレイ３０３の断面図を示す。マイクロレンズアレイ３０３は第一アレイ面が斜めに形成されていること以外はマイクロレンズアレイ３０１と同じなので、図９において図１から図３で説明した符号を随時利用して説明する。図９のマイクロレンズアレイ３０１は光ファイバ８６からの光をコリメート化して第一アレイ面から出射するとして説明する。
【００４４】
光ファイバ８６からの光Ａ３は屈折率分布型レンズ１２に結合された後、広がりを持って第一アレイ面に向かう。この第一アレイ面へ向かう光は図９には図示していない。第一アレイ面で前記光の一部はコリメート光として出射する（光Ａ２）。前記光の一部は第一アレイ面で反射され、第二アレイ面へ向かう。このとき、第一アレイ面が斜めに形成されているため、反射光Ａ６は光ファイバ８６と屈折率分布型レンズ１２との接続点には集光しない。
【００４５】
従って、マイクロレンズアレイ３０２及びマイクロレンズアレイ３０３は、マイクロレンズアレイ３０１で説明した効果のほかに、第一アレイ面及び第二アレイ面での反射光が送信側へ戻らないため、高い伝送品質を保つことができるという効果がある。
【００４６】
さらに、第一アレイ面及び第二アレイ面とも屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成してもよい。図１０に第一アレイ面及び第二アレイ面とも屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成したマイクロレンズアレイ３０４を示す。マイクロレンズアレイ３０４は図８で説明したマイクロレンズアレイ３０２の効果及び図９で説明したマイクロレンズアレイ３０３の効果を有するため、送信側へ戻る反射光をさらに低減でき、高い伝送品質を保つことができる。
【００４７】
このようなマイクロレンズアレイ３０１は、平面上をＶ字型の溝が直線的に横断するＶ溝面を有する第一基板の前記Ｖ字型の溝に屈折率分布型レンズを配置するレンズ配置工程と、前記レンズ配置工程の後に、前記第一基板の前記Ｖ溝面と表面が平面である第二基板の前記表面とで前記屈折率分布型レンズを挟みレンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、を備えるマイクロレンズアレイ製造方法で製造することができる。
【００４８】
図１１にマイクロレンズアレイ３０１の製造工程を示す。まず、平板にＶ字型の溝を形成し、第一基板９５を準備する（図１１（ａ））。第一基板９５の素材、Ｖ字型の溝の形状及び溝の間隔は図１で説明した第一基板１０と同様である。第一基板９５と第一基板１０との違いは、Ｖ字型の溝の方向の長さが第一基板９５の方が長いことである。
【００４９】
次いで、レンズ配置工程で第一基板９５のＶ字型の溝に屈折率分布型レンズ９６を配列させる（図１１（ｂ））。屈折率分布型レンズ９６は、図１で説明した屈折率分布型レンズ１２と同様であるが、長さが屈折率分布型レンズ１２より長い。
【００５０】
次いで、レンズ配列体形成工程で第一基板９５の上に第二基板９７を被せて接着剤で接着固定する（図１１（ｃ））。接着剤としては図１で説明した接着剤を使用する。接着剤を十分に硬化させた後にキュアリングで安定化させる。レンズ配列体形成工程でレンズ配列体２０１が形成される。
【００５１】
次いで、切断工程でレンズ配列体２０１を屈折率分布型レンズ９６の長手方向に所定の長さ毎にダイシングソーで切断する。Ｓ−Ｓ’はダイシングソーによる切断線を示している。レンズの長さを切りしろを考慮して±１μｍの精度で切断する。また、切断した面の粗さを低減させるためには荒さの細かい（たとえば３０００番以上）ブレードを用いたほうがよい。切断工程でレンズ配列体２０１を切断することで図１で説明したマイクロレンズアレイ３０１が切り出される（図１１（ｄ））。
【００５２】
切断工程で切断されたレンズ配列体２０１の第一基板９５、屈折率分布型レンズ９６及び第二基板９７はそれぞれマイクロレンズアレイ３０１の第一基板１０、屈折率分布型レンズ１２及び第二基板１１となる。切断工程で切断されたレンズ配列体２０１の切断面は第一アレイ面及び第二アレイ面となる。
【００５３】
従って、図１１で説明したマイクロレンズアレイ製造方法は、光学素子間における各チャネルの結合特性を均一化でき、光を屈折するためのスペースを低減して小型化でき、且つ光学素子の端部に直接接続できるマイクロレンズアレイを製造できる。
【００５４】
また、図１１で説明したマイクロレンズアレイ製造方法は、Ｖ字型の溝の間隔、屈折率分布型レンズの外径、レンズ長を正確に公差の小さい状態で作製できるので、各レンズの特性がそろった特性の優れたレンズが作製可能である。また、レンズピッチ、レンズＮＡなどを自由に変更し、組み合わせることができるので金型を用いるプレス法によるレンズよりも初期費用が少なく、多品種少量生産でもそのコストを低く抑えることができる。
【００５５】
図１１で説明した切断工程では、レンズ配列体２０１を屈折率分布型レンズ９６の光軸に対して垂直に切断しているが、垂直以外の角度で切断してもよい。例えば、図１２（ａ）や図１２（ｂ）のように切断することで、図８説明したマイクロレンズアレイ３０２及び図９で説明したマイクロレンズアレイ３０３を容易に形成することができる。図１２において図１１で説明した符号を随時利用して説明する。
【００５６】
図１２（ａ）はレンズ配列体２０１を第二基板９７側からみた図であり、Ｔ−Ｔ’はダイシングソーによる切断線を示している。図１２（ａ）において、Ｆは屈折率分布型レンズ９６が配置される方向である。図１２（ｂ）はレンズ配列体２０１の屈折率分布型レンズ９６の端面が現れない側面からみた図であり、Ｕ−Ｕ’はダイシングソーによる切断線を示している。
【００５７】
（実施の形態２）
本実施形態は、一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体と、前記レンズ支持体の前記孔に嵌合し、中心軸から外周に向けて屈折率が低減する屈折率分布型レンズと、を備え、前記屈折率分布型レンズの一の端面及び前記レンズ支持体の前記一の側面が同一平面上にある第一アレイ面を構成し、且つ前記屈折率分布型レンズの他の端面及び前記レンズ支持体の前記他の側面が同一平面上にある第二アレイ面を構成していることを特徴とするマイクロレンズアレイである。
【００５８】
図１３は、本発明の他の実施形態であるマイクロレンズアレイ４０１の構成を示す図である。マイクロレンズアレイ４０１はレンズ支持体１２０、屈折率分布型レンズ１２を備える。図１３において図１で説明した符号を随時利用して説明する。
【００５９】
レンズ支持体１２０は、一の側面から他の側面へ貫通する孔１２２が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されている。図１３では、孔１２２は１２５μｍ間隔で５×５列で配列されているが、仕様に応じて増減することができる。なお、孔１２２の配列も図１３のように均等でなく、不均等でも良い。レンズ支持体１２０の素材として図１で説明した第一基板１０の素材が例示される。孔１２２の直径は屈折率分布型レンズ１２の直径より若干大きく設計される。例えば、孔１２２の直径は１２６μｍであることが例示される。
【００６０】
マイクロレンズアレイ４０１は、レンズ支持体１２０の孔１２２に自己収束型で同一の光学特性の屈折率分布型レンズ１２が嵌合されている構造である。
【００６１】
屈折率分布型レンズ１２の一の端面及びレンズ支持体１２０の一の側面は同一平面上にある（第一アレイ面）。第一アレイ面の反対側の第二アレイ面も同様であり、屈折率分布型レンズ１２の他の端面及びレンズ支持体１２０の他の側面は同一平面上にある。
【００６２】
そのため、マイクロレンズアレイ４０１は図２から図７で説明したマイクロレンズアレイ３０１と同様にファイバアレイ２６やプレーナ光波回路５５と直接接続できる。従って、マイクロレンズアレイ４０１は、マイクロレンズアレイ３０１同様の効果を得ることができる。
【００６３】
また、マイクロレンズアレイ４０１の屈折率分布型レンズ１２は二次元に配列されているため、光ファイバが二次元に配列されているファイバアレイや導波路が二次元に配列されているプレーナ光波回路にも接続することができる。
【００６４】
このようなマイクロレンズアレイ４０１は、一の側面から他の側面へ貫通する孔が前記一の側面及び前記他の側面において一次元的に一列に又は二次元的に複数列に配列されているレンズ支持体の前記孔に屈折率分布型レンズを挿入し、レンズ配列体を形成するレンズ配列体形成工程と、前記レンズ配列体形成工程の後に、全ての前記屈折率分布型レンズを横断するように前記レンズ配列体を切断してマイクロレンズアレイを切り出す切断工程と、を備えるマイクロレンズアレイ製造方法で製造することができる。
【００６５】
図１４にマイクロレンズアレイ４０１の製造工程を示す。図１４において図１１及び図１３で説明した符号を随時利用して説明する。まず、直方体に一つの面から対向する他の面に貫通する孔１２２を形成し、レンズ支持体１３０を準備する（図１４（ａ））。レンズ支持体１３０の素材、孔１２２の大きさ及び孔１２２の間隔は図１３で説明したレンズ支持体１２０と同様である。レンズ支持体１３０とレンズ支持体１２０との違いは、孔１２２の方向の長さがレンズ支持体１３０の方が長いことである。
【００６６】
次いで、レンズ配列体形成工程でレンズ支持体１３０の孔１２２に屈折率分布型レンズ９６を挿入し、レンズ配列体２０４を形成する（図１４（ｂ））。屈折率分布型レンズ９６を挿入させた後、接着剤で接着固定し、キュアリングで安定化する。接着剤は図１１で説明したものを使用する。
【００６７】
次いで、図１１の説明と同様に、切断工程でレンズ配列体２０４を屈折率分布型レンズ９６の長手方向に所定の長さ毎にダイシングソーで切断し、マイクロレンズアレイ４０１を切り出す（図１４（ｃ））。
【００６８】
切断工程で切断されたレンズ配列体２０４のレンズ支持体１３０及び屈折率分布型レンズ９６はそれぞれマイクロレンズアレイ４０１のレンズ支持体１２０及び屈折率分布型レンズ１２となる。切断工程で切断されたレンズ配列体２０４の切断面は第一アレイ面及び第二アレイ面となる。従って、図１４で説明したマイクロレンズアレイ製造方法は、図１１で説明したマイクロレンズアレイ製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
さらに、図１２で説明したようにレンズ配列体２０４を切断することで、第一アレイ面、第二アレイ面を屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成できる。そのため、マイクロレンズアレイ４０１は図８のマイクロレンズアレイ３０２及び図９のマイクロレンズアレイ３０３で説明した効果と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明のマイクロレンズアレイは、誘電体多層膜が差し込まれたプレーナ光波回路の表面で光信号の光強度をモニタするモニタ素子の集光レンズとしても使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ３０１の斜視図である。
【図２】マイクロレンズアレイ３０１とファイバアレイ２６とを接続した場合の斜視図である。
【図３】マイクロレンズアレイ３０１とファイバアレイ２６とを接続した場合の第二基板側から見た上面図である。
【図４】二つのマイクロレンズアレイ３０１の第一アレイ面を相対させるように配置し、光結合状態を形成した図である。
【図５】マイクロレンズアレイ３０１とプレーナ光波回路５５とを接続した場合の斜視図である。
【図６】マイクロレンズアレイ３０１とプレーナ光波回路５５とを接続した場合のプレーナ光波回路５５の導波路５７側からみた上面図である。
【図７】プレーナ光波回路５５とプレーナ光波回路５６とをマイクロレンズアレイ３０１を挟んで接続した場合の図である。
【図８】第二アレイ面が屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成されたマイクロレンズアレイ３０２の断面図である。
【図９】第一アレイ面が屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成されたマイクロレンズアレイ３０３の断面図である。
【図１０】第一アレイ面及び第二アレイ面が屈折率分布型レンズ１２の光軸に対して斜めに形成されたマイクロレンズアレイ３０４の断面図である。
【図１１】マイクロレンズアレイ３０１の製造工程を示す図である。（ａ）は平板にＶ字型の溝を形成する工程後の図である。（ｂ）はレンズ配置工程後の図である。（ｃ）レンズ配列体形成工程後の図である。（ｄ）切断工程後の図である。
【図１２】（ａ）切断工程の切断線を示す図である。（ｂ）切断工程の切断線を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態であるマイクロレンズアレイ４０１の構成を示す図である。
【図１４】マイクロレンズアレイ４０１の製造工程を示す図である。（ａ）はレンズ支持体を形成する工程後の図である。（ｂ）はレンズ配列体形成工程後の図である。（ｃ）切断工程後の図である。
【符号の説明】
【００７２】
３０１、３０２、３０３、３０４、４０１  マイクロレンズアレイ
２０１、２０４  レンズ配列体
１０、９５  第一基板
１１、９７  第二基板
１２、９６  屈折率分布型レンズ
２６  ファイバアレイ
４４  光の一部を遮る機構
５５、５６  プレーナ光波回路
５７、５８  導波路
８０  第一基板１０のＶ字型の溝で屈折率分布型レンズ１２との隙間
８６  光ファイバ
１２０、１３０  レンズ支持体
１２２  孔
Ａ２、Ａ３  光
Ａ４  屈折率分布型レンズ１２への透過光
Ａ５  第二アレイ面での反射光
Ａ６  反射光
Ｆ  屈折率分布型レンズが配置される方向
θ１  第二アレイ面の屈折率分布型レンズ１２の光軸に対する角度
【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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【図１３】
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【図１４】
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