(57)【要約】【課題】応力抑制用部品を用いることなく、光ファイバに加わる応力を抑制した光ファイバアレイを提供する。【解決手段】ｍ本（ｍ：０を含まない自然数）の光ファイバと、光ファイバ配列用ガイド基板を備えて光ファイバアレイを構成し、ガイド基板の面上に少なくともｍ本の溝を形成する。溝はガイド基板の一端側では一定のピッチP1で平行に形成し、一端側の反対側であるガイド基板の他端側に向かうにつれて漸次狭められて形成される。溝の各々に光ファイバが配列され、ｍ本の光ファイバがガイド基板の一端側ではピッチP1で配列され、他端側ではピッチP1より狭いピッチP2で配列される。更に、溝に配列された光ファイバが紫外線硬化樹脂で溝内に固定され、固定後に、紫外線硬化樹脂のガラス転移温度±50℃の範囲内の温度と５分以上120分以下の時間で、紫外線硬化樹脂にアニーリングを施す。【選択図】  図１
2008076795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバアレイは
ｍ本（ｍ：０を含まない自然数）の光ファイバと、
ｍ本の光ファイバを配列するためのガイド基板を備え、
前記ガイド基板の面上には、ｍ本の前記光ファイバを配列するために、少なくともｍ本の溝が形成され、
前記溝は、前記ガイド基板の一端側では、一定のピッチP1で平行に形成されると共に、前記ガイド基板の一端側の反対側である前記ガイド基板の他端側に向かって、全ての前記溝が形成され、更に、前記ガイド基板の他端側に向かうにつれて、前記ピッチP1は漸次狭められて形成され、
前記溝の各々に前記光ファイバが配列されて、前記ｍ本の光ファイバが、前記ガイド基板の一端側では前記ピッチP1で配列されると共に、前記ガイド基板の他端側では前記ピッチP1より狭いピッチP2で配列され、
更に、前記溝に配列された前記光ファイバが、紫外線硬化樹脂で前記溝内に固定されると共に、
固定後に、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度±50℃の範囲内の温度と、５分以上120分以下の時間で、前記紫外線硬化樹脂にアニーリングが施されることを特徴とする光ファイバアレイ。
【請求項２】
前記アニーリングの温度が、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度±10℃の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
【請求項３】
前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度が70℃以上180℃以下であり、
前記アニーリングの温度が20℃以上230℃以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイ。
【請求項４】
前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度が70℃以上170℃以下であり、
前記アニーリングの温度が60℃以上180℃以下に設定されることを特徴とする請求項２記載の光ファイバアレイ。
【請求項５】
前記アニーリングの時間が、30分以上60分以下の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光ファイバアレイ。
【請求項６】
前記アニーリングを施した前記紫外線硬化樹脂を、10分以上120分以下の範囲内で、アニーリングの温度から室温まで徐冷することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光ファイバアレイ。
【請求項７】
前記ガイド基板が、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度+50℃以上の温度に対する耐熱性を有する材料から構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の光ファイバアレイ。
【請求項８】
前記光ファイバは、
コアと、
前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有してコアの周りを包囲するクラッドを備え、
前記光ファイバが、前記コアの径はそのままでクラッドの径のみが、前記コアの軸と平行方向にテーパ状に細径化され、
更に、細径化されたｍ本の前記光ファイバが、各々の前記溝に配列されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光ファイバアレイ。
【請求項９】
前記細径化されたクラッドの径が30μmであることを特徴とする請求項８記載の光ファイバアレイ。
【請求項１０】
前記光ファイバのうち、前記光ファイバの被覆が剥ぎ取られ、且つ、前記ガイド基板に配列されない前記光ファイバの箇所が、紫外線硬化樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光ファイバアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子と光ファイバとを直接、且つ、低損失で光学的に結合することが可能な光ファイバアレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットが爆発的に普及している中、これに伴い通信回線のトラフィック量が激増している。このトラフィック量を激増させている膨大なデータを処理する高速大容量通信方式として、１本の光ファイバに波長の異なる複数の光を伝送させる波長分割多重（Wavelength Division Multiplex : WDM）通信システムが実用化されている。また、現在でも通信システムの低コスト化・高信頼化に向けて、世界中で研究開発が行われている。更に、将来的には光信号の増減を感知し、複数ある信号経路を瞬間的に切り替えるための全光スイッチ等も精力的に研究されている。
【０００３】
そのような通信システムに使用される光モジュールには、アレイ状の送信素子や受信素子（以下、送信アレイ又は受信アレイと云う）が搭載されており、この送信アレイとして発光ダイオードアレイを用いた光素子が、また受信アレイにはPINフォトダイオードアレイを用いた光素子がそれぞれ開発されている。
【０００４】
最も一般的な光ファイバは、クラッド径が125μｍ、被覆径が250μｍのものであり、これらの光ファイバを一列に配列させる場合には、被覆径に合わせて250μｍ以上のピッチで配列する。また、テープ型光ファイバ（複数の光ファイバがコア軸を互いに平行にして一列に配列された状態で、一体的に被覆されたアレイ状の光ファイバ）が用いられることもある。このテープ型光ファイバは、通常、各光ファイバの被覆径に合わせて配列されており、各光ファイバが250μｍ以上のピッチで配列される。
【０００５】
ところで、前述した従来の光モジュールには、小型化および高密度化が求められているため、アレイ状の光ファイバの配列ピッチに対して、送信アレイや受信アレイといった光素子の配列ピッチをより小さく設計する必要がある。このような場合、光ファイバを送信アレイや受信アレイに結合させるために、複数の光ファイバを250μｍよりも小さいピッチで配列することが要求される。複数の光ファイバの被覆部では、ピッチが一定であっても、送信アレイや受信アレイと結合させる光ファイバの端部では、被覆部とは異なるピッチで配列する必要がある。従って図２４に示すような、一端側の溝ピッチをテープ型光ファイバ101のピッチに合致させ、他端側の溝ピッチを送信アレイのピッチに合致させたピッチ変換可能な光ファイバ103を、一対の基板104、104間に挟持した光ファイバアレイ100が考案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１８８２３６号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開平１０−７８５１４号公報（第３−４頁、第１図）
【０００７】
しかしながら、図２４のように光ファイバを直接ピッチ変換させた光ファイバアレイ100では、一端側と他端側とでピッチが変わるように光ファイバの一部を曲げることで変形させている。このため、変形箇所の光ファイバに応力が加わって光ファイバの破損を招き易くなり、この点が直接ピッチ変換可能な光ファイバアレイの実用化を阻む課題となっていた。そこで、光ファイバに加わる応力を抑制した構造の光ファイバアレイが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献３】特開２００５−１４８６１６号公報（第６−13頁、第１図）
【０００９】
図２５は、応力緩和を図った光ファイバアレイの一例を示す三面図である。光ファイバアレイ105の支持基板106には、光ファイバ107の基部107aを広いピッチP1で配列させる保持溝106aと、先端部107cおよびその近傍を狭いピッチP2で配列させる保持溝106bが設けられ、両保持溝106a、106b間にピッチ変換用の空間106cが設けられている。光ファイバ107の基部107aと先端部107cおよびその近傍との間の中間部（ピッチ変換部）が、応力緩和部材108によって支持基板106に押し付けられて応力が抑制される。その状態で、先端部107cおよびその近傍が、押さえ部材109と支持基板106との間に挟み込まれて固着される。
【００１０】
このように、光ファイバ107のピッチ変換部が、応力緩和部材108によって支持基板106上に押し付けられて固定されているため、光ファイバ107に加わる応力が応力緩和部材108によって抑えられて小さくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、図２５の光ファイバアレイの応力抑制方法では、光ファイバアレイの構成部品とは別に、応力緩和用の部品（応力緩和部材108）が必要となるため、前記した光ファイバアレイへの要求項目の一つである、小型化（及び高密度化）に逆行することとなる。そこで応力緩和用の別部品を使わずに光ファイバのピッチ変換部を固定する手段として、接着剤によるピッチ変換部の固定が最も一般的に用いられる。
【００１２】
しかしながら、接着剤による固定手段では、接着剤を硬化させてピッチ変換部を固定するため、硬化後に、接着剤の内部に硬化に伴う応力が発生する。この応力がピッチ変換部の光ファイバに加わると、光ファイバの全周に亘って不均一な荷重が光ファイバに掛かり、光ファイバの破損や，光ファイバの曲げに伴う伝搬損失を引き起こす原因となる。従って、別部品を使用することなく、ピッチ変換部の光ファイバの固定時における応力を如何に抑制するかが、直接ピッチ変換を行う光ファイバアレイの実用化への課題であった。  
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は応力抑制用の別部品を用いることなく、光ファイバに加わる応力を抑制した光ファイバアレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の請求項１記載の発明は、光ファイバアレイが
ｍ本（ｍ：０を含まない自然数）の光ファイバと、
ｍ本の光ファイバを配列するためのガイド基板を備え、
前記ガイド基板の面上には、ｍ本の前記光ファイバを配列するために、少なくともｍ本の溝が形成され、
前記溝は、前記ガイド基板の一端側では、一定のピッチP1で平行に形成されると共に、前記ガイド基板の一端側の反対側である前記ガイド基板の他端側に向かって、全ての前記溝が形成され、更に、前記ガイド基板の他端側に向かうにつれて、前記ピッチP1は漸次狭められて形成され、
前記溝の各々に前記光ファイバが配列されて、前記ｍ本の光ファイバが、前記ガイド基板の一端側では前記ピッチP1で配列されると共に、前記ガイド基板の他端側では前記ピッチP1より狭いピッチP2で配列され、
更に、前記溝に配列された前記光ファイバが、紫外線硬化樹脂で前記溝内に固定されると共に、
固定後に、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度±50℃の範囲内の温度と、５分以上120分以下の時間で、前記紫外線硬化樹脂にアニーリングが施されることを特徴とする光ファイバアレイである。
【００１５】
更に、本発明の請求項２記載の発明は、前記アニーリングの温度が、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度±10℃の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイである。
【００１６】
更に、本発明の請求項３記載の発明は、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度が70℃以上180℃以下であり、
前記アニーリングの温度が20℃以上230℃以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の光ファイバアレイである。
【００１７】
更に、本発明の請求項４記載の発明は、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度が70℃以上170℃以下であり、
前記アニーリングの温度が60℃以上180℃以下に設定されることを特徴とする請求項２記載の光ファイバアレイである。
【００１８】
更に、本発明の請求項５記載の発明は、前記アニーリングの時間が、30分以上60分以下の範囲内に設定されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光ファイバアレイである。
【００１９】
更に、本発明の請求項６記載の発明は、前記アニーリングを施した前記紫外線硬化樹脂を、10分以上120分以下の範囲内で、アニーリングの温度から室温まで徐冷することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光ファイバアレイである。
【００２０】
更に、本発明の請求項７記載の発明は、前記ガイド基板が、前記紫外線硬化樹脂のガラス転移温度+50℃以上の温度に対する耐熱性を有する材料から構成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の光ファイバアレイである。
【００２１】
更に、本発明の請求項８記載の発明は、前記光ファイバは、
コアと、
前記コアの屈折率よりも低い屈折率を有してコアの周りを包囲するクラッドを備え、
前記光ファイバが、前記コアの径はそのままでクラッドの径のみが、前記コアの軸と平行方向にテーパ状に細径化され、
更に、細径化されたｍ本の前記光ファイバが、各々の前記溝に配列されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の光ファイバアレイである。
【００２２】
更に、本発明の請求項９記載の発明は、前記細径化されたクラッドの径が30μmであることを特徴とする請求項８記載の光ファイバアレイである。
【００２３】
更に、本発明の請求項１０記載の発明は、前記光ファイバのうち、前記光ファイバの被覆が剥ぎ取られ、且つ、前記ガイド基板に配列されない前記光ファイバの箇所が、紫外線硬化樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光ファイバアレイである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の請求項１に記載の光ファイバアレイに依れば、光ファイバの固定時に、紫外線硬化樹脂が硬化されることによって、その紫外線硬化樹脂内部に発生した応力を、アニーリングを施すことによって低減するので、紫外線硬化樹脂から光ファイバに加わる応力を低減することが可能となる。従って、応力緩和用の部品を別途設けることなく、応力に起因した光ファイバの破損の防止や、光ファイバの曲げに伴う伝搬損失の低減が可能となる。
【００２５】
更に、請求項２に記載の光ファイバアレイに依れば、請求項１記載の光ファイバアレイ
と比較して、アニーリングの温度の設定範囲をより小さくしても、光ファイバの破損の防止や光ファイバの曲げに伴う伝搬損失を低減することが出来る。更に、アニーリングの温度の設定範囲が狭まる分、１つ毎の光ファイバアレイのアニーリング条件のバラツキが抑制され、光ファイバアレイの製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００２６】
更に、請求項３に記載の光ファイバアレイに依れば、請求項１又は２の光ファイバアレイと比較して、アニーリングの温度の設定範囲が具体的に設定される分、１つ毎の光ファイバアレイのアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイの製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００２７】
更に、請求項４に記載の光ファイバアレイに依れば、請求項１乃至３の光ファイバアレイと比較して、アニーリングの温度の設定範囲が具体的且つ狭まる分、１つ毎の光ファイバアレイのアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイの製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００２８】
更に、請求項５に記載の光ファイバアレイに依れば、請求項１乃至４の何れかの光ファイバアレイと比較して、アニーリングの時間の設定範囲をより小さくしても、光ファイバの破損の防止や光ファイバの曲げに伴う伝搬損失を低減することが可能となる。従って、１つ毎の光ファイバアレイのアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイの製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００２９】
更に、請求項６に記載の光ファイバアレイに依れば、冷却時の紫外線硬化樹脂内部での歪みの発生を防止して、紫外線硬化樹脂内部での応力の再発生を防止することが可能となるため、光ファイバに加わる応力を抑制することが出来る。
【００３０】
更に、請求項７に記載の光ファイバアレイに依れば、紫外線硬化樹脂のアニーリングの温度に対して耐熱性を有する材料をガイド基板に使用するため、アニーリングに伴うガイド基板の変形、特に光ファイバを配列する溝の変形を防止することが可能となる。又、その変形に伴って光ファイバに加わる応力や、変形に伴って発生する光ファイバの位置ずれ等も解消することが可能となる。
【００３１】
更に、請求項８に記載の光ファイバアレイに依れば、細径化された光ファイバを使用することで、ガイド基板の他端側において、小さなピッチで光ファイバをアレイ状に高密度で配列することが可能となる。又、細径化された光ファイバを用いても、光ファイバの破損と伝搬損失を防止することが出来る。
【００３２】
更に、請求項９に記載の光ファイバアレイに依れば、30μmまで細径化された光ファイバを用いることで、ガイド基板の他端側で30μmまで小型化されたピッチで、光ファイバを高密度でアレイ状に配列することが可能となる。又、細径化された光ファイバを用いても、光ファイバの破損と伝搬損失を防止することが出来る。
【００３３】
更に、請求項１０に記載の光ファイバアレイに依れば、外力に対して非常に脆く折れやすい光ファイバの箇所の、損傷や破損を防止することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明に係る光ファイバアレイを、図１〜図２３を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、本実施の形態の光ファイバアレイ１は、多芯光伝搬用のテープ型光ファイバ２と、ガイドを設けた基板３（以下、ガイド基板３と記す）と、面上に複数の溝が形成された溝付き基板８と、溝付き基板８を覆うカバー10、及び前記ガイド基板３を保持するホルダー11を備えて構成される。更に光ファイバアレイ１は、送信アレイの光素子の一例であるレーザダイオード（Laser Diode：LD）アレイチップ４と、光学的に結合される。
【００３５】
テープ型光ファイバ２は、コア2e（図５参照）の周りを、コア2eの屈折率よりも低い屈折率を有するクラッド2aが包囲する、一般的な型式の単一モード光ファイバからなる。テープ型光ファイバ２の始端側（図１及び図２の矢印s側）から端部（図１及び図２の矢印t側）に向かって、所定寸法分だけ被覆2bを剥ぎ取り、更に、被覆2bを取り除いたクラッド2a部分の端部付近を、図４に示すように、そのコアの軸axと平行方向に端部に向かってテーパ状に細径化する。細径化手段としてはエッチング等が挙げられ、コア2eを非エッチング箇所とすることでコア径はそのままに維持しながら、クラッド径のみエッチングして光ファイバ2fの細径化を行う。
【００３６】
細径化された光ファイバ部分2c（以下、必要に応じて細径化部2cと記す。）のクラッド径は50μｍ以下に細径化することが望ましく、細径化に伴う伝搬損失の許容範囲を考慮すると、30μｍまで最小径化することが最も好ましい。従って、本実施の形態では光ファイバ部分2cのクラッド径を30μｍとして説明を続ける。テープ型光ファイバ２の光ファイバ2fの本数ｍは、０を含まない自然数の４本、８本、12本、16本・・・など４の倍数で設定されるのが一般的であり、本実施の形態ではｍ＝８とした。各光ファイバ2fの非エッチング箇所（被覆2b部分を含む）のコア間隔は250μｍなので、始端側における各光ファイバ2fはピッチP1＝250μｍで一定に配列される。
【００３７】
ガイド基板３は、融点が230℃を超えるシリコン（Si）、又は、ガラス転移温度が230℃を超えるプラスチックや、同じくガラス転移温度が230℃を超える感光性ガラスから構成され、その面上には図３に示すように、テープ型光ファイバ２の本数ｍと同数の溝3aと、後述する溝3cとから構成されるガイド3bが形成される。各溝3aは、ガイド基板３の一端側（矢印s側）では一定のピッチP1で平行に形成され、ガイド基板３の一端側の反対側である、ガイド基板３の他端側（矢印ｔ側）に向かって、全ての前記溝が形成される。更に、前記他端側（矢印t側）に向かうにつれて、ピッチP1は漸次狭められるように形成されていく。そして前記他端側で、８つの溝3aは１つの溝3cへと統一形成される。
【００３８】
次に、ガイド基板３の製造工程を図６〜図１８を参照しながら、順に説明する。まず、図６に示すように、ガイド基板の母材となる基板16を用意する。一例として、基板16をシリコン（Si）とする。次に、図７のように前記基板16の面上を酸化させてSiO2から成る保護膜17を成膜する。
【００３９】
更に、図８のように前記保護膜17の面上にポジレジスト18を塗布する。そして図９に示すように、光透過性のガラス基板19に一体形成されたガイド3b（図３参照）全体のパターンを有するマスク23を使って、ガイド3b全体のパターンをポジレジスト18面上に露光、転写する。前記露光後、BHF（緩衝フッ酸）でエッチングして現像すると、図１０に示すようにガイド3b部分の転写パターンが除去されて、ポジレジスト18にガイド3bのパターンであるレジスト窓20が形成される。次いで、前記パターン化された（レジスト窓20が形成された）ポジレジスト18をマスクにして、図１１に示すように前記保護膜17をBHFでエッチングすると、保護膜にもポジレジスト18と同パターンの窓20が形成される。まず、このように既知のリソグラフィ技術を用いて、保護膜17にガイド3bのパターンを転写する。
【００４０】
次いで、図１２（ａ）に示すように前記ポジレジスト18をO2−アッシングで完全に除去した後、同図（ｂ）及び（ｃ）のように、再度、保護膜17及び基板16面上に亘って全面にポジレジスト21を塗布する。
【００４１】
次に、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、前記溝3c、前記幅狭部3fを覆い、前記移
行部3eと前記幅広部3dのみを露光するパターンを有するマスク22を使って、ポジレジスト
21面上に前記移行部3e及び前記幅広部3dのパターンのみ露光、転写する。なお、基板16面
上に対して前記マスク23を位置決めする際に、予め前記マスク23に対してマスク22を位置
合わせする。その位置合わせは、図９ｓ（ｂ）及び図１３（ｂ）の縦方向において、マス
ク22の移行部3e及び幅広部3dのパターンを、マスク23の移行部3e及び幅広部3dのパターン
箇所に一致するように位置決めすることで行う。前記露光後、BHFでエッチングして現像
すると、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように前記移行部3e及び前記幅広部3dのガイド3b
部分の転写パターンが除去されて、基板16面上に前記移行部3e及び前記幅広部3dのパター
ンであるレジスト窓24が形成される。以上のように、再度、フォトリソグラフィ技術を用
いてレジスト21にガイド3bの一部のパターンを転写する。
【００４２】
次に、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すようにレジスト窓24が形成されたポジレジスト21をマスクにして、ICP-RIEによって基板16を100μｍの深さまでエッチングする。更に、基板16面上に残存している前記ポジレジスト21を、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すようにO2−アッシング若しくはO2−アッシングと有機洗浄液によって洗浄して取り除く。これによってマスク23によって転写された、溝3a及び3cのパターンが露出される。更に、図１７に示すように、基板16面上に残存している保護膜17をマスクにして、再度、ICP-RIEによって基板16のパターン（レジスト窓）部分を35μｍ〜60μｍの深さ分、エッチングする。先程の図１５で示した工程における、最初のICP-RIEの際に100μｍの深さ分エッチングされた移行部3e及び幅広部3dのパターンは、２回目のICP-RIEによるエッチング分と合わせて、合計135μｍ〜160μｍの深さ分エッチングされる。一方、マスク22によって覆われていた溝3cと幅狭部3fは最初のICP-RIEではエッチングされていないため、35μｍ〜60μｍの深さ分のみエッチングされる。よって基板16に、溝3cから幅狭部3fに亘る区間と、移行部3eから幅広部3dに亘る区間とで、深さの異なるガイド3bが形成される。このように、２つのマスク23、22を用い、マスク23と22とで露光のタイミングを異ならせて、異なるパターンを転写し、それによって母材の基板16に深さの異なるガイド3bを形成することが可能となる。
【００４３】
最後に、残存する保護膜17をBHFで除去することにより、図１８に示すとおり、所望のガイド3bを有するガイド基板３が作製される。なおポジレジスト18、21はネガレジストに変更しても良い。更に、マスク22のパターンを、光透過性のあるガラス基板面上に形成して、ネガレジスト用のマスクに変更することも可能である。
【００４４】
ガイド基板３の各々の溝3a及び溝3cに、図２に示すように各光ファイバ2fを挿入して配列し、その状態でガイド基板３の上から図１に示すように、リング７，７を被せて各光ファイバ2fを堅固に保持する。次に、紫外線硬化性の樹脂接着剤（以下、紫外線硬化樹脂）を流し込み、紫外線照射して紫外線硬化樹脂を硬化させることにより、光ファイバ2fは紫各溝3a内で固定され、８本の光ファイバ2fから構成されるアレイ状の光ファイバが形成される。紫外線硬化樹脂は、毛細管現象によって光ファイバ2fを配列した各溝3a内及び溝3c内に浸透する。
【００４５】
光ファイバ2fの固定に紫外線硬化樹脂を用いる理由は、熱硬化性樹脂と云った他の樹脂に比べて固定に要する時間（タスク時間）が、紫外線照射時間だけで済み、短時間で工程を終了することが出来るからである。紫外線硬化樹脂は、エポキシ系かアクリル系、又はシリコン系で、ガラス転移温度60℃〜150℃程度のものを使用すれば良い。各溝3a内に固定された光ファイバ2fの固定状態を、図２のＢ−Ｂ線で示す断面図として図１９に表す。引き出し番号15が前記紫外線硬化樹脂である。
【００４６】
前述の通り、各溝3aはガイド基板３の他端側（矢印t側）に進むにつれてピッチP1が漸次、狭まるように形成されている。従って、その溝3aに挿入された各光ファイバ2fも、前記一端側（矢印s側）ではピッチP1で配列され、LDアレイチップ４に向かうに従い漸次狭められていく。よって、ガイド3bに挿入されることにより、他端側での光ファイバ部分2cの各端部におけるコア軸間距離（ピッチ）は、LDアレイチップ４に近づくにつれて徐々にピッチP1よりも狭められることになる。そして、図２１に示すように、各光ファイバ2fの端部が一列状に集束されて集束部2dが形成される。
【００４７】
ガイド3bが漸次、狭められるように形成されているため、溝3a内で各光ファイバ2fは曲がる。従って、ガイド3bの曲げ形状は、光ファイバ2fの曲げに伴って発生する伝搬損失を考慮して決定される。本実施の形態では各光ファイバ2fの伝搬損失が、それぞれ1.3dB未満となるようにガイド3bの曲げ形状を決定する。
【００４８】
次に、図１と図２より、光ファイバ2fの端部に、集束部2dを上下から挟み込むように溝付き基板８及び溝付き基板用のカバー10を設置する。図１のＡ−Ａ線で示す断面の拡大図を図５に示す。溝付き基板８の面上には光ファイバ2fの本数ｍ以上の溝９が形成され、各光ファイバ2fは１本ずつ、１つの溝９とカバー10の表面によって上下から押さえ込まれるように、各溝９内に配列される（図５参照）。これにより、前記細径化部2cが、各々の溝９内に配列される。溝付き基板８と対向する前記カバー10の面には凹部10aが形成され、カバー10を溝付き基板８の面上に配置したとき、前記集束部2dを一括して収納する。各溝９の断面形状は図５に示すようにＶ形に形成されているので、集束部2dの各光ファイバ2fは、溝付き基板８とカバー10とで挟持されることにより、各溝９と凹面10aとの３つの接触点H1からH3によって３点支持される。
【００４９】
光ファイバ2fを収納する溝９を覆うようにカバー10が取り付けられ、このカバー10と溝付き基板８とで集束部2dを挟持する。前記凹部10aの両端10b，10bは、前記溝付き基板８に向かうに従い漸次拡大するようにテーパ状に形成されている。
【００５０】
次に、接着剤（図５の引き出し線14部分）を溝９と光ファイバ2fとの間隙及び溝付き基板８とカバー10との間の空間に充填することによって、集束部2dと溝付き基板８及びカバー10とを固定する。更に、光ファイバ2fの端部を溝付き基板８、及びカバー10ごと研磨して、各光ファイバ2fの端部の長さを一様に揃える。或いは、光ファイバ2fの端部のみを平坦に研磨して、ｍ本の光ファイバ2fの各端部の長さを一様に揃えても良い。更にテーパ面12を設けて溝付き基板８とカバー10の端部の幅を小さくすることにより、研磨部分を小さくして研磨工程を簡略化することが出来る。
【００５１】
接着剤14には、球状のビーズ13が添加物として含有されている。ビーズ13を噛ませることで溝付き基板８とカバー10との間隔を一定に保ってカバー10の傾きを防止すると共に、添加物の含有分だけ接着剤14の使用量を減少させる。使用量の減少に伴い、溝付き基板８やカバー10及び光ファイバ2f等と比べて硬度が小さく柔らかい接着剤14の、研磨時における過度な摩耗が防止される。
【００５２】
ビーズ13は光ファイバ2fの直径より小さな径を持つものである。このような径寸法に限定することにより、溝付き基板８とカバー10との間隔を極小化して、そのぶん接着剤14の使用量を減少させることができ、研磨時における接着剤14の過度な摩耗を防止することが可能となる。ビーズ13の好ましい材料は、透明なガラス質材料又はセラミックス質材料である。透明な材料を使用することにより、接着剤14に光硬化型接着剤を使用した場合に、接着剤14の光硬化性能を低下することがなく硬化、接合することが可能となる。なおビーズ13に代えて、カーボンファイバかガラスファイバと云った棒状または楕円形状のフィラー（充填材）を用いても良い。
【００５３】
紫外線硬化樹脂15と接着剤14を硬化して光ファイバ2fを固定した後に、光ファイバアレイ１をアニール炉に入れて紫外線硬化樹脂15にアニーリングを施す。アニーリング条件として、アニール炉内の雰囲気を大気、雰囲気圧を大気圧に設定すると共に、アニーリングの温度は紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度±50℃の範囲内、アニーリングの時間は５分以上120分以下に設定する。
【００５４】
アニーリングの温度を、紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度から-50℃よりも低く設定すると、紫外線硬化樹脂15内部の応力を完全に解消することが出来ない。一方、アニーリングの温度を紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度から+50℃よりも高く設定すると、紫外線硬化樹脂15の流動性が上がり過ぎて硬化状態が解け、光ファイバ2fが紫外線硬化樹脂15内部で動いて元の固定位置からずれてしまい、光ファイバアレイ１の結合効率の低下や、信頼性の悪化を招いてしまう。
【００５５】
更に、アニーリングの時間を５分よりも短く設定すると、紫外線硬化樹脂15内部の応力を完全に解消することが出来ない。一方で、アニーリングの時間を120分よりも長く設定すると、紫外線硬化樹脂15の流動性が上がり過ぎて硬化状態が解け、光ファイバ2fが紫外線硬化樹脂15内部で動いて元の固定した位置からずれてしまい、光ファイバアレイ１の結合効率の低下や、信頼性の悪化を招いてしまう。又、120分のアニーリング時間で紫外線硬化樹脂15内部の応力は解消されるため、それ以上アニーリングを行うことに意味は無い。
【００５６】
以上のように、光ファイバ2fの固定時に紫外線硬化樹脂が硬化されることによって、その紫外線硬化樹脂 15内部に発生した応力を、硬化後のアニーリングによって低減することにより、紫外線硬化樹脂15から光ファイバ2fに加わる応力を低減することが可能となる。従って、応力緩和用の部品を別途設けることなく、応力に起因した光ファイバの破損の防止や、光ファイバの曲げに伴う伝搬損失の低減が可能となる。
【００５７】
より好ましいアニーリング条件は、アニーリングの温度を紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度±10℃の範囲内に設定することである。前記のアニーリング条件（アニーリングの温度：紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度±50℃の範囲内、アニーリングの時間：５分以上120分以下）と比較すると、アニーリングの温度の設定範囲をより小さくしても、光ファイバ2fの破損の防止や光ファイバ2fの曲げに伴う伝搬損失を低減することが出来る。アニーリングの温度の設定範囲が狭まる分、１つ毎の光ファイバアレイ１のアニーリング条件のバラツキが抑制され、光ファイバアレイ１の製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００５８】
更に好ましいアニーリング条件は、ガラス転移温度が70℃以上180℃以下のものを紫外線硬化樹脂15に使用して、アニーリングの温度を20℃以上230℃以下に設定することである。前記のアニーリング条件（アニーリングの温度：紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度±50℃の範囲内或いはガラス転移温度±10℃の範囲内、アニーリングの時間：５分以上120分以下）と比較すると、アニーリングの温度の設定範囲が具体的に設定される分、１つ毎の光ファイバアレイ１のアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイ１の製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００５９】
また、更に好ましいアニーリング条件は、ガラス転移温度が70℃以上170℃以下のものを紫外線硬化樹脂15に使用して、アニーリングの温度を60℃以上180℃以下に設定することである。前記のアニーリング条件（アニーリングの温度：紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度±50℃の範囲内或いはガラス転移温度±10℃の範囲内、アニーリングの時間：５分以上120分以下）と比較すると、アニーリングの温度の設定範囲が具体的且つより小さくなるが、紫外線硬化樹脂15内部で光ファイバ2fに加わる応力を低減することが可能となる。従って、光ファイバ2fの破損の防止や光ファイバ2fの曲げに伴う伝搬損失を低減することが出来る。更に、アニーリングの温度の設定範囲が具体的且つ狭まる分、１つ毎の光ファイバアレイ１のアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイ１の製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００６０】
更に、より好ましいアニーリング条件は、アニーリングの時間を30分以上60分以下の範囲内に設定することである。前記のアニーリングの時間設定（５分以上120分以下）と比較して、アニーリングの時間の設定範囲をより小さくしても、光ファイバ2fの破損の防止や光ファイバ2fの曲げに伴う伝搬損失を低減することが可能となる。従って、１つ毎の光ファイバアレイ１のアニーリング条件のバラツキが更に抑制され、光ファイバアレイ１の製造効率の向上を図ることが可能となる。
【００６１】
以上から、最良のアニーリング条件は、雰囲気が大気、雰囲気圧が大気圧、アニーリングの温度が60℃以上180℃以下の範囲内、アニーリングの時間が30分以上60分以下、である。
【００６２】
更に、アニーリング後に、アニーリングを施した前記紫外線硬化樹脂15を、10分以上120分以下の範囲内で、アニーリングの温度から室温（本発明では、20〜30℃と定義）まで徐冷することにより、冷却時の紫外線硬化樹脂15内部での歪みの発生を防止して、紫外線硬化樹脂15内部での応力の再発生を防止することが可能となる。これにより、光ファイバ2fに加わる応力を抑制することが出来る。
【００６３】
光ファイバアレイ１をアニーリング処理に晒すため、光ファイバ2fを保持しているガイド基板３には、アニーリングの温度に対して耐熱性を有する材料が好ましい。アニーリングの温度の設定範囲には、前記のように幾らかの幅があるので、最も高温度になると思われるガラス転移温度+50℃以上の温度に対して耐熱性を有する材料が最適である。
【００６４】
前記の紫外線硬化樹脂の場合、最も高くなるアニーリングの温度は、ガラス転移温度180℃の場合で、180℃に50℃を加えた230℃となる。従って、ガイド基板３に最適な材料として、融点が230℃を超えるシリコンや、ガラス転移温度が230℃を超えるプラスチック材や感光性ガラスが、アニーリングに対する耐熱性を備えているという点で好ましい。このような材料をガイド基板３に用いることにより、溝3a，3cの変形が防止されるので、その変形に伴って光ファイバ2fに加わる応力や、変形に伴って発生する光ファイバ2fの位置ずれも解消することが可能となる。
【００６５】
LDアレイチップ４は、図２１に示すようにテープ型光ファイバ２の本数ｍと同一個数のｍ個の活性層4aを有するチップであり、各活性層4aは前記ピッチP1よりも狭いピッチP2で配列されている。具体的なピッチP2の数値は30μｍである。更に、各溝９のピッチP2を前記ピッチP2と等しい30μｍに設定し、その各溝９に光ファイバ2fを配列することによって、図５及び図２１に示すように、各光ファイバ2fの端部はピッチP2＝30μｍで一列状に配列される。
【００６６】
次に図２２に示すように、ガイド基板３と溝付き基板８とを、LDアレイチップ４を収納するパッケージ５内部に設けた前記ホルダー11上にマウントし、集束部2dがLDアレイチップ４の活性層4aに臨むように位置合わせを行って位置決めをした上で、ホルダー11をベース基板６に半田又は接着剤で固定する。パッケージ５外部にはテープ型光ファイバ２が延ばされている。更に、図示しない保護用樹脂をパッケージ５の枠内に充填して封止する。又、図２２は説明の都合上、リング７とカバー10の図示を省略したが、実際に光ファイバアレイ１をパッケージ５内部に収納するときは設ける。
【００６７】
各活性層4aから出射された光は、集束部2dの各光ファイバ2fに光学的に結合され、始端側へと伝搬されていく。図２３は、図２２図示の構成から、LDアレイチップ４と光ファイバ2fのみを取り出して図示した平面図である。その図２３より、LDアレイチップ４からの出射光を光ファイバ2fに直接結合させ、更に、その光ファイバ2fのピッチを、ピッチP2からピッチP1へと漸次変化させていくことにより、本発明では、LDアレイチップ４からテープ型光ファイバ２へのピッチ変換を光ファイバ2fそのもので行っている。
【００６８】
テープ型光ファイバ２からLDアレイチップ４へと至る空間において、光ファイバ2fを曲げさせて、LDアレイチップ４の活性層4aのピッチP2と同一のピッチP2で集束部2dを形成し、その集束部2dをLDアレイチップ４に対峙させることで、互いにピッチの異なるLDアレイチップ４とテープ型光ファイバ２とが光学的に直接結合可能になる。光ファイバ2fの端部付近を30μｍまで細径化しているので、集束部2dのピッチを、ピッチP2と同一の30μｍまで高密度に配列して小型化することが出来る。従って、パッケージ５内部における光ファイバアレイ１の占有空間を減少させることが可能となる。更に、各光ファイバ2fを各溝９内に配列することにより、光ファイバ2fの端部の遊びを減少することが出来る。
【００６９】
LDアレイチップ４と光学的に結合させる側の光ファイバアレイ１のピッチを、ピッチP2まで小型化することにより、LDアレイチップ４をP2=30μｍで配列することが可能となる。これにより、１個当たりのLDアレイチップ４の面積が低減されて、1枚の半導体ウェハから多数個生産が可能となる。更にLDアレイチップ４の歩留りも向上するため、大幅なコストダウンが図られる。またLDアレイチップ４の単位面積が小さくなるためLD同士の距離が近くなり、LDの特性が揃いやすくなるため高効率化が達成される。
【００７０】
更に、量産技術の確立したエッチド光ファイバを使用することにより、特性の均一な光ファイバアレイ１を実現することが出来る。細径化された光ファイバ2fを使用しても、細径化部2cに加わる応力が前記アニーリング処理によって抑制されるので、細径化部2cの破損や細径化部2cの曲げに伴う伝搬損失を低減することが可能となる。
【００７１】
パッケージ５内部に収納される光ファイバアレイ１では、図２０のハッチングで示される箇所が紫外線硬化樹脂で被覆される。この被覆により光ファイバ2fが保護されるので、光ファイバ2fの損傷や破損が防止される。特に、光ファイバ2fのうち、ガイド基板３に配列されず、且つ、被覆2bが剥ぎ取られた光ファイバ2fの箇所（ガイド基板３の一端側と被覆2bの間にある光ファイバ2fの箇所）は、ガイド基板３で保持されず、被覆2bも剥ぎ取られているので、外力に対して非常に脆く折れやすい。しかし、前記のように紫外線硬化樹脂で覆うことにより、紫外線硬化樹脂が外力を吸収すると共に、前記光ファイバ2fの箇所を保持するので、前記光ファイバ2fの箇所の損傷や破損が防止される。
【００７２】
なお、本実施の形態はその技術的思想により種々変更可能であり、例えば集束部2dのピッチP2を30μｍとして説明したが、ピッチP2はこの寸法に限定されることはなく、使用するLDアレイチップの変更に伴うピッチP2の変更や、クロストークの抑制という観点から、最適のP2を決定すれば良い。
【００７３】
又、紫外線硬化樹脂15のガラス転移温度も60〜150℃に限定されず、多様なガラス転移温度を有する紫外線硬化樹脂を用いることが可能である。
【００７４】
又、溝９の断面形状は、光ファイバ2fを堅固に支持可能な形状であればＶ形に限定されることはなく、例えば凹形に変更しても良い。
【００７５】
又、本実施の形態では光素子としてLDアレイチップを例に取り説明したが、光素子はLDアレイチップに限らず、受光素子・発光素子・又はAWG等の光素子も含むものとする。AWGを用いた場合は、その導波路部に集束部2dが臨むように、集束部2dの位置合わせをすれば良い。前記のように光ファイバアレイ１の結合部のサイズを小型化することが可能となるので、AWGの小型化も可能になる。
【００７６】
又、ピッチP1は様々な物が有り、本発明は勿論それにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の光ファイバアレイを、光通信システムの配線部や、チップパッケージ内部に用いることにより、伝搬データ量の増大や結合損失の低減、光結合部の小型化を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係る光ファイバアレイを示す平面図。
【図２】説明のためリングとカバーを除いた図１の光ファイバアレイの平面図。
【図３】図１及び図２の光ファイバアレイの構成部品の一つであるガイド基板を示          す平面図。
【図４】光ファイバアレイに使用される光ファイバの部分拡大図。
【図５】図１のＡ−Ａ拡大部分断面図。
【図６】(a)  ガイド基板の母材であるシリコン基板を示す正面図。(b)  ガイド基板の母材であるシリコン基板を示す斜視図。
【図７】(a)  図６のシリコン基板面上に保護膜を形成した状態を示す正面図。 (b)  図６のシリコン基板面上に保護膜を形成した状態を示す斜視図。
【図８】(a)  図７の面上にポジレジストを塗布した状態を示す正面図。(b)  図７の面上にポジレジストを形成した状態を示す斜視図。
【図９】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  図８のシリコン基板がマスクによって露光される状態を示す斜視図。
【図１０】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  レジストにマスクのパターンが転写されたシリコン基板を示す斜視図。
【図１１】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  図１０をエッチングして保護膜にパターンが転写されたシリコン基板を示す斜視図。
【図１２】(a)  図１１のレジストを除去したシリコン基板の正面図。(b)  同図(c)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(c)  同図(a)の面上にレジストを塗布したシリコン基板を示す斜視図。
【図１３】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  図１２のシリコン基板がマスクによって露光される状態を示す斜視図。
【図１４】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  レジストと保護膜にマスクのパターンが転写されたシリコン基板を示す斜視図。
【図１５】(a)  同図(b)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(b)  図１４のパターンによってエッチングされたシリコン基板の斜視図。
【図１６】(a)  同図(c)を矢印Ｂ方向から示した背面図。(b)  同図(c)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(c)  図１５のレジストが除去されたシリコン基板を示す斜視図。
【図１７】(a)  同図(c)を矢印Ｂ方向から示した背面図。(b)  同図(c)を矢印Ｃ方向から示した正面図。(c)  図１６のパターンによってエッチングされたシリコン基板の斜視図。
【図１８】作製されたガイド基板を示す斜視図。
【図１９】図２のＢ−Ｂ拡大部分断面図。
【図２０】本発明に係る光ファイバアレイにおいて、紫外線硬化樹脂で被覆される            箇所を示す平面図。
【図２１】図２のLDアレイチップと集束部との結合部の部分拡大図。
【図２２】図２の光ファイバアレイを、パッケージ化した状態を模式的に示す平面            図。
【図２３】図２２からLDアレイチップと光ファイバのみ抜粋した平面図。
【図２４】従来の光ファイバアレイを示す平面図。
【図２５】(a)  別形態の従来の光ファイバアレイの平面図。(b)  同図(a)の正面図。(c)  Ｃ−Ｃ拡大断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１          光ファイバアレイ
２          テープ型光ファイバ
３          ガイド基板
４          LDアレイチップ
５          パッケージ
６          ベース基板
７          リング
８          溝付き基板
９          溝
10          カバー
11          ホルダー
12          テーパ面
13          ビーズ
14          接着剤
15          紫外線硬化樹脂
16          基板
17          保護膜
18          ポジレジスト
19          基板
20          レジスト窓
21          ポジレジスト
22          マスク
23          マスク
24          レジスト窓
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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