(57)【要約】【課題】光ファイバと光導波路のコアを接着剤を介して接続する際、それぞれのコアの屈折率が異なると接続界面で反射が生じ、不要光が戻ったり、接続ロスが発生する。【解決手段】光ファイバを載置するガイド溝１２が形成された光実装基板１１と、光導波路溝が形成された光導波路基板２６とを備え、ガイド溝１２は、その少なくとも一端が光実装基板１１の端部まで達しており、光導波路溝は、その少なくとも一端が光導波路基板２６の端部まで達しており、光実装基板１１と光導波路基板２６とは、ガイド溝の他端と、光導波路溝の一端とが、所定の間隔をもって対向するように接合されている。【選択図】　図２
2004004349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成された、光ファイバを載置する載置溝とを備え、
前記載置溝の前記光ファイバの端面に対応する部分は、前記基板の端部に達さない所定の距離をおいて形成されている光実装基板。
【請求項２】
光ファイバを載置する載置溝が形成された第１の基板部と、
光導波路溝が形成された第２の基板部とを備え、
前記載置溝は、その少なくとも一端が前記第１の基板部の端部まで達しており、
前記光導波路溝は、その少なくとも一端が前記第２の基板部の端部まで達しており、
前記第１の基板部と前記第２の基板部とは、前記載置溝の他端と、前記光導波路溝の前記一端とが、所定の間隔をもって対向するように接合されている光実装基板。
【請求項３】
光ファイバを載置する載置溝および光導波路溝が形成された基板部を備え、
前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、
前記光導波路溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、
前記載置溝の他端と前記光導波路の前記一端とは、所定の間隔をもって対向している光実装基板。
【請求項４】
前記載置溝の深さは、少なくとも前記光ファイバの断面の半径より浅い請求項１から３のいずれかに記載の光実装基板。
【請求項５】
請求項２から４のいずれかに記載の光実装基板と、
前記載置部に載置された光ファイバと、
前記光導波路溝部に形成された光導波路と、
前記所定の間隔を満たすように設けられた、実質透明な媒体部とを備えた光デバイス。
【請求項６】
前記光ファイバのコアの屈折率をｎｆ、前記光導波路のコアの屈折率をｎｗ、前記媒体部のコアの屈折率をｎとしたとき、各コアの屈折率に関し、ｎｆ＜ｎ＜ｎｗまたはｎｗ＜ｎ＜ｎｆの関係がある請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記コアの屈折率の間に、近似的にｎ＝（ｎｆ・ｎｗ）１／２の関係がある請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記媒体のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している請求項５または６に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記媒体部が紫外線硬化接着剤から構成されている請求項５または６に記載の光デバイス。
【請求項１０】
光ファイバと、前記光ファイバが載置された載置溝および光導波路が形成された基板部とを備え、前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光導波路の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光ファイバの他端と前記光導波路の他端の間の所定の間隔に媒体部が設けられており、前記媒体部のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している光デバイスの製造方法であって、
前記媒体部を、前記光ファイバと前記光導波路との間に紫外線硬化樹脂を塗布し、面方向における紫外線の吸収率が連続的に変化した光減衰マスクを介して紫外線を前記紫外線硬化樹脂に照射して、前記紫外線硬化樹脂に連続的な屈折率分布を形成することにより作成する光デバイスの製造方法。
【請求項１１】
光ファイバと、前記光ファイバが載置された載置溝および光導波路が形成された基板部とを備え、前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光導波路の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光ファイバの他端と前記光導波路の他端の間の所定の間隔に媒体部が設けられており、前記媒体部のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している光デバイスの製造方法であって、
前記媒体部を、前記光ファイバと前記光導波路との間に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線をビーム状にして走査して、照射時間および／または照射光量を、部分毎に連続的に変化させて、前記紫外線硬化樹脂に連続的な屈折率分布を形成することにより作成する光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として光通信分野、特に光ファイバと光導波路の接続に用いる光実装基板、光デバイス、および光デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光導波路を備えた光デバイスは光のパワー分岐、波長分岐、スイッチング、変調など多様な機能を備えており、光通信分野にて広く用いられている。
【０００３】
光導波路は、外部の光ファイバとそれぞれのコア同士を接続して用いる。
【０００４】
図１３（ａ）（ｂ）は光ファイバと光導波路との接続の一従来例を示している。
【０００５】
まず、図１３（ａ）に示すように光ファイバ１３２は光実装基板１３１上に形成されたＶ溝とよばれるガイド溝１３３に配置される。光ファイバ１３２は必ずしも１本とは限らず、図のように複数本同時に接続される場合もあり、このときは各ガイド溝１３３は、接続される複数の光導波路のコアと同じ間隔で形成されている。
【０００６】
通常、ガイド溝１３３は光実装基板１３１の一方の端から他端まで通して形成されており、光ファイバ１３２はガイド溝１３３に配置された後、上蓋ガラス１３４により押さえられて接着され、その後、研磨によって光ファイバ１３２の先端と光実装基板１３１の端面とのつら合わせを行う。
【０００７】
従来、光実装基板に搭載された光ファイバと、光導波路とを接続する手順としては、光ファイバに光を導波させた状態で光実装基板を光導波路のコアに近づけ、光実装基板を動かしながら光導波路の反対側の出斜端から出る光量が最大になるところで、光実装基板と光導波路を接着剤で固定する方法が採られる。
【０００８】
図１３（ｂ）は光ファイバ１３２が搭載された光実装基板１３２とコア１３６を備えた光導波路基板１３５とが、接着剤１３７を介して接続されていることを示している。接着剤としては紫外線硬化樹脂が広く用いられている。
【０００９】
光ファイバと光導波路との接続の際、問題となるのは接続界面での反射とモードフィールド径の不整合である。
【００１０】
前者は主として光ファイバと光導波路それぞれのコアの屈折率が違うことで生じる。反射によって不要光が戻ったり伝送ロスが発生してしまう。これを低減する方法としては光ファイバや光導波路の端面に多層膜の反射防止コートを施すことがよく知られている。
【００１１】
一方、後者については接続部分でのロスの主原因であり、これを低減する方法としては光導波路、あるいは光ファイバのコアの構造に微細加工を行ったり、光ファイバと光導波路の間にレンズやホログラムなど、モードフィールド径を変換する素子を付加することで両者のモードフィールド径を一致させることが提案されている。
【００１２】
あるいは両者を同時に対策する提案として特許第２８９６９４５号には光ファイバ側に付加的な加工を行う例が開示されている。図１４（ａ）はその構成を示すもので、図１４（ｃ）に示す光ファイバ端面１４１ａから光ファイバ１４１の光軸方向に連続的にその濃度が減少するようなドーパント処理を行って、図１４（ｂ）に示す光ファイバのコア端面の屈折率を光導波路の屈折率と一致させるとともに、光軸方向に沿って、コアに屈折率分布を設け、光ファイバと光導波路間の反射ロス低減と、モードフィールド径の整合を実現するものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光ファイバや光導波路に反射防止膜を設ける方法では、膜形成に真空プロセスを用いる必要がありコスト面で負担となる問題を抱えている。
【００１４】
また、モードフィールド径を変換する素子を光ファイバと光導波路の間に設ける方法や、光ファイバにドーパント処理を行う方法では加工工程数や部品点数の増大を伴うため、生産性面で好ましいものとはいえない。
【００１５】
本発明は以上の点を鑑み、安価でかつ大量に作製できる光実装基板を得、これを用いて、光ファイバと光導波路接続部分での反射ロス、接続ロスを低減する光デバイスを低コストで実現することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的に対し、第１の本発明は、基板と、
前記基板上に形成された、光ファイバを載置する載置溝とを備え、
前記載置溝の前記光ファイバの端面に対応する部分は、前記基板の端部に達さない所定の距離をおいて形成されている光実装基板である。
【００１７】
また、第２の本発明は、光ファイバを載置する載置溝が形成された第１の基板部と、
光導波路溝が形成された第２の基板部とを備え、
前記載置溝は、その少なくとも一端が前記第１の基板部の端部まで達しており、
前記光導波路溝は、その少なくとも一端が前記第２の基板部の端部まで達しており、
前記第１の基板部と前記第２の基板部とは、前記載置溝の他端と、前記光導波路溝の前記一端とが、所定の間隔をもって対向するように接合されている光実装基板である。
【００１８】
本発明の光実装基板を用いて光導波路と光ファイバを接続すれば光導波路端面と光ファイバの間を、常に所定の距離にすることができる。光導波路、光ファイバそれぞれの屈折率、モードフィールド径、および光導波路と光ファイバ間の光路に存在する媒体の屈折率に応じて、光導波路端面と光ファイバ端面の距離を決定することにより、光ファイバと光導波路界面で発生する反射戻り光を低減でき、同時に接続ロスを低減することが可能となる。
【００１９】
また、第３の本発明は、光ファイバを載置する載置溝および光導波路溝が形成された基板部を備え、
前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、
前記光導波路溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、
前記載置溝の他端と前記光導波路の前記一端とは、所定の間隔をもって対向している光実装基板である。
【００２０】
本発明の光実装基板は光ファイバを固定するためのガイド溝と光導波路用溝が一体化されているため、光導波路と光ファイバの位置決め調整を行う必要がない。また、反射ロスと接続ロスの低減については第１、第２の本発明と同様に有効である。
【００２１】
また、第４の本発明は、前記載置溝の深さは、少なくとも前記光ファイバの断面の半径より浅い第１から第３のいずれかの本発明の光実装基板である。
【００２２】
なお、第１から第４の本発明の光実装基板において、これをガラスで構成したものとしてもよい。ガラスは剛体であるため、光ファイバを安定して保持できるとともに、高温下でのプレス成形を用いることで表面に微細な形状を形成することができるため、特に有効である。
【００２３】
次に、第５の本発明は、第２から第４のいずれかの本発明の光実装基板と、
前記載置部に載置された光ファイバと、
前記光導波路溝部に形成された光導波路と、
前記所定の間隔を満たすように設けられた、実質透明な媒体部とを備えた光デバイスである。
【００２４】
また、第６の本発明は、前記光ファイバのコアの屈折率をｎｆ、前記光導波路のコアの屈折率をｎｗ、前記媒体部のコアの屈折率をｎとしたとき、各コアの屈折率に関し、ｎｆ＜ｎ＜ｎｗまたはｎｗ＜ｎ＜ｎｆの関係がある第５の本発明の光デバイスである。
【００２５】
光ファイバと透明な媒体の界面で反射する光と、透明な媒体と光導波路とで反射する光は互いに干渉するが、上記式を満足する場合では接着層の厚みに関わらず、透明な媒体がない場合よりも反射戻り光を低減できる。
【００２６】
次に、第７の本発明は、前記コアの屈折率の間に、近似的にｎ＝（ｎｆ・ｎｗ）１／２の関係がある第６の本発明の光デバイスである。
【００２７】
このような場合、光ファイバ端面と光導波路端面の距離を所定の距離にすれば、反射戻り光をほぼ０にすることができる。従って、光ファイバと光導波路の接続部での反射ロスは著しく低減される。
【００２８】
次に、第８の本発明は、前記媒体のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している第５または第６の本発明の光デバイスである。
。透明な媒体の屈折率に分布をつけて光ファイバ端面、光導波路端面の反射を無くすことによって反射ロスを低減できる。
【００２９】
次に、第９の本発明は、前記媒体部が紫外線硬化接着剤から構成されている第５または第６の本発明の光デバイスである。紫外線硬化樹脂を用いることにより、上述した本発明の光デバイスを、後述する製造方法を用いて容易に実現することができる。
【００３０】
次に、第１０の本発明は、光ファイバと、前記光ファイバが載置された載置溝および光導波路が形成された基板部とを備え、前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光導波路の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光ファイバの他端と前記光導波路の他端の間の所定の間隔に媒体部が設けられており、前記媒体のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している光デバイスの製造方法であって、
前記媒体部を、前記光ファイバと前記光導波路との間に紫外線硬化樹脂を塗布し、面方向における紫外線の吸収率が連続的に変化した光減衰マスクを介して紫外線を前記紫外線硬化樹脂に照射して、前記紫外線硬化樹脂に連続的な屈折率分布を形成することにより作成する光デバイスの製造方法である。
【００３１】
次に、第１１の本発明は、光ファイバと、前記光ファイバが載置された載置溝および光導波路が形成された基板部とを備え、前記載置溝の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光導波路の一端は前記基板部の端部まで達しており、前記光ファイバの他端と前記光導波路の他端の間の所定の間隔に媒体部が設けられており、前記媒体部のコアの屈折率は、前記光導波路との界面で前記光導波路のコアの屈折率と実質的に同等であり、かつ前記光ファイバとの界面で前記光ファイバのコアの屈折率と実質的に同等であり、前記光ファイバとの界面から前記光導波路との界面へ向かって、連続的に変化している光デバイスの製造方法であって、
前記媒体部を、前記光ファイバと前記光導波路との間に紫外線硬化樹脂を塗布し、紫外線をビーム状にして走査して、照射時間および／または照射光量を、部分毎に連続的に変化させて、前記紫外線硬化樹脂に連続的な屈折率分布を形成することにより作成する光デバイスの製造方法である。
【００３２】
以上、第１０、第１１の本発明の光デバイスの製造方法によれば、紫外線硬化樹脂からなる透明な媒体に容易に屈折率分布を形成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１の光実装基板の構成を示す。光実装基板１１はガラスからなり、表面には光ファイバ１３を位置決めするためのガイド溝１２が形成されている。ガイド溝１２は光実装基板１１の一端１１ａから他端１１ｂまでを完全に横切っているわけでなく、光実装基板１１の一端１１ａから、他端１１ｂに達しない途中の主面上にて止められている。そのため、光ファイバ１３を溝に沿わせて配置すると光ファイバ１３の端面１３ａとガイド溝１２の切っていない側の光実装基板１１の端面１１ｂとの距離Ｄが規定される。ガイド溝１２に配置された際には光ファイバ１３のコアは光実装基板１１の表面よりも十分上にあるようにガイド溝１２を浅くしておく。このとき、ガイド溝１２の深さは、少なくとも前記光ファイバの断面の半径より浅いようにすることが望ましい。
【００３５】
本実施の形態の光実装基板１１はガラスよりなるため、剛性があり光ファイバ１３がガイド溝１２に配置されても位置ずれが起こらない。また、ガラスは高温プレス加工により表面に微小な形状を精度良く、かつ数多く作製することが可能であるため大量生産が容易である。
【００３６】
本実施の形態のように光実装基板材料としてはガラスが望ましいが、必ずしもこれに限るものではない。必ずしも透明な材料でなくても良いが、望ましくは高温プレス加工が可能な材料が適している。
【００３７】
図２は本実施の形態の光実装基板２３と、光導波路のコア２２が、それに対応する光導波路溝内に配置された光導波路基板２６とを紫外線硬化接着剤で接続、固定した光デバイスを示す図である。なお、以下の説明において、特に断りの内限り、本発明の導波路溝溝部には、図２のコア２２のように、常に光導波路が配置されているものとする。
【００３８】
光ファイバ２１を光実装基板２３上に配置し、上蓋ガラス板２５で固定する。上蓋ガラス板２５と光実装基板の２３の接着は熱硬化接着剤や紫外線硬化樹脂で行えばよい。接着の際、光ファイバ２１の端面に接着剤が接触しないようにしておく。
【００３９】
次に、光導波路のコア２２と対向する側の光ファイバ１３のコア２１の先端部分および光導波路のコアの端面２２を十分覆うように液状の紫外線硬化接着剤２４を塗布し、光導波路のコア２２と光ファイバのコア２１との調芯を行ってから紫外線を照射し、紫外線硬化接着剤２４を硬化させるとともに光実装基板２３、上蓋ガラス板２５と光導波路基板２６の接着を行う。コアの調芯は光ファイバ１３の図示しない他端より光を導波させ、光導波路のコア２２の図示しない他端から出てくる光量が最大になるように調整すればよい。
【００４０】
これにより、図２のように光ファイバのコア２１と光導波路のコア２２の間には、所定の距離ｄの間隔が空き、その間隔は、媒体部として所定の屈折率をもつ紫外線硬化接着剤２４で満たされた光デバイスとなる。
【００４１】
図３はコアを通過する光の光軸をＺ軸として、本実施の形態における光デバイスにおいて、光ファイバのコア、紫外線硬化接着剤のコア、光導波路のコアの屈折率分布を示すものである。
【００４２】
光ファイバのコアの屈折率がｎ１、光導波路のコアの屈折率がｎ２で、硬化後の紫外線硬化接着剤の屈折率ｎをほぼ（ｎ１・ｎ２）１／２とする。
【００４３】
このような構成で発生する反射率は理論的に解析されている（参考文献、光学薄膜技術、ｐ８６，８７　トリケップス社　平成３年発行）。
【００４４】
反射率は紫外線硬化接着剤の厚みｄに対する周期関数となり、ｄがλ／（４ｎ）の整数倍のとき、ほぼ０になる。すなわち反射戻り光は発生しない。なお、λは光の波長である。また、ｄがλ／（２ｎ）の整数倍のとき反射率は最大となり、紫外線硬化樹脂が全くなく、光ファイバのコア２１と光導波路のコア２２がつき合わされた場合に発生する反射率と等しい。
【００４５】
すなわち、図３のような屈折率で各部を構成することにより、紫外線硬化樹脂２４の厚みに関わらず、反射戻り光を低減、反射ロスの低減が可能となる。以上については光が光ファイバから導波する場合も、光導波路から導波する場合でも全く同じである。
【００４６】
なお、本実施の形態では紫外線硬化接着剤２４の屈折率ｎをほぼ（ｎ１・ｎ２）１／２とした。この場合は上述したように紫外線硬化接着剤の厚みｄがλ／（４ｎ）の整数倍のとき、反射率がほぼ０になるので非常に効果的である。
【００４７】
しかしながら、紫外線硬化樹脂の屈折率ｎに対し、ｎ２＞ｎ＞ｎ１（ｎ２＞ｎ１の場合）、あるいはｎ１＞ｎ＞ｎ２（ｎ１＞ｎ２の場合）のいずれかを満足すれば紫外線硬化樹脂の厚みに関わらず、反射戻り光、反射ロスは低減できることを付け加えておく。
【００４８】
以上のように紫外線硬化接着剤の厚みｄを所定値にすれば著しく反射ロスを低減できる。図２において紫外線接着剤の厚みは光実装基板の端面と光ファイバ端面の距離（すなわち光実装基板において端面とガイド溝の先端との距離）Ｄと、光導波路基板への接着層厚みの和になる。
【００４９】
発明者らの検討によれば、後者の接着層の厚みについては、１００ｃｐｓ以下の低粘度な紫外線硬化接着剤を用いれば、０．３ミクロン以下にすることが可能であり、その厚みばらつきも±０．０３ミクロン以下に十分できることが確認された。
【００５０】
従って、この接着層の厚みを考慮し、先述したようにｄがλ／（４ｎ）の整数倍となるように光実装基板端面とガイド溝の先端との距離を決定すれば、安定して、大量に反射ロスの小さな光デバイスを実現できるため、本実施の形態の光実装基板、光デバイスは極めて有効である。
【００５１】
なお、光ファイバや光導波路はシングルモードでもマルチモードでもよく、光導波路の屈折率範囲も制限がない。
【００５２】
図４は、本実施の形態の光デバイスにおける、光が光ファイバ、紫外線硬化接着剤、光導波路の順に伝搬する状態を説明するための図であって、光ファイバのコア４１を左方（図示しない部分）から導波してくる光の強度分布を光の伝搬方向に沿った各位置で示すものである。なお、光ファイバと光導波路ではシングルモードで光は伝搬しているものとする。
【００５３】
図４にて光ファイバのコア４１においては、同一形状のガウス強度分布をもって光は伝搬するが、紫外線硬化接着剤４２に入ると、この領域は光を閉じこめる構造になっていないので光はブロードな強度分布となる。光ビームは紫外線硬化接着剤４２の接着層の中を進むにつれてどんどんブロードとなる。すなわち、モードフィールド径は広がることになる。もし、図４のように光導波路のコア４３を導波する光のモードフィールド径が光ファイバのコア４１のモードフィールド径よりも大きい場合、光ファイバと光導波路とを接続する適当な接着層の厚みを決めれば、光導波路のコア４３に入る直前の光のモードフィールド径を光導波路のコア４３のモードフィールド径に近づけられる。すなわち、モードフィールド径を整合することができ、光ファイバと光導波路の接続損失を低減することが可能となる。
【００５４】
このように光ファイバのコア、光導波路のコアのモードフィールド径に応じて、かつ先述したように反射戻り光が少なくなるように紫外線硬化接着剤の厚みを適宜決定すれば非常に接続ロスの小さな光デバイスを得ることが可能となる。なお、反射戻り光、あるいはモード不整合による接続ロスのいずれかのみを低減するような厚みにしても十分効果があることは言うまでもない。
【００５５】
このように紫外線硬化接着剤の厚みを所定の値にばらつきなく再現する上で図１に示した本実施の形態の光実装基板が有効であることは明らかである。
【００５６】
なお、上記の説明において、図１に示すように、光実装基板１１は、その主面上から光ファイバ１３がはみ出るような構成となるが、これを図２に示す光デバイスとして上蓋ガラス板２５と接合しようとすると、上蓋ガラス板２５は光ファイバの最上部とのみで接合することとなり、実際の製造が困難となる恐れがある。そこで、図１５に示すように、光実装基板は、ガイド溝１２を挟むその二つの主面上に、ガイド溝１２に載置された状態の光ファイバ１２の高さと実質同一の高さを有し、上蓋ガラス板２５と当接する載置面１５１を有する載置部１５０を形成した構成としてもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
実施の形態２として改めて図１の光実装基板を用い、これと光導波路のコア２２が設けられた光導波路基板２６を接続して図２と同一の形状を有する光デバイスを構成した。ただし、紫外線硬化接着剤２４の構成は、以下に述べるように、実施の形態１の光デバイスとは異なる。
【００５８】
図５はコアを通過する光の光軸をＺ軸として、本実施の形態における光デバイスにおいて、光ファイバのコア２１、紫外線硬化接着剤のコア２４、光導波路のコア２２の屈折率分布を示すものである。図３と異なり、紫外線硬化接着剤２４は一様な屈折率ではなく、分布を有しており、光ファイバのコア２１との界面では光ファイバのコア２１と、また光導波路のコア２２との界面では光導波路のコア２４と、それぞれほぼ実質的に同等の屈折率を有しているものとする。また、分布の方向は、光ファイバのコア２１の屈折率から光導波路のコア２２の屈折率へと連続的に大きくなる方向である。
【００５９】
図３に示す屈折率分布においては、光ファイバのコア２１と紫外線硬化剤２４との間、および紫外線硬化接着剤２４と光導波路のコア２２との間では屈折率に不連続な部分が生ずる。光の反射は屈折率が不連続な部分で発生するため、図３に示す構成では光の伝搬中に少なくとも２カ所反射戻り光が発生することになる。これに対し、本実施の形態の図５の屈折率分布では、各媒質および媒質間で屈折率に不連続な部分がなく、従って反射戻り光を低減し反射ロスを小さくすることが可能となる。
【００６０】
次に、図５のような屈折率分布を持つ、本実施の形態の光デバイスの製造方法について説明する。
【００６１】
図６は光ファイバのコア６１と光導波路のコア６３を紫外線硬化接着剤６２で接続する際の紫外線の照射状況を示している。紫外線は、光減衰膜を用いたマスク６４が形成された透明基板６５を通過した後、紫外線硬化接着剤６２に照射される。マスク６４の光減衰膜には膜厚分布があり、主面の位置によって膜厚みが異なっており、膜厚みの大きい部分を通過する紫外線の光量は、膜厚みの小さい部分の光量よりも減衰する。これによりマスク６４透過後の紫外線光束には、膜厚みに応じた強度分布が発生する。
【００６２】
図７は一般的な紫外線硬化接着剤において、紫外線照射光量に対する照射前後の屈折率変化量の関係を示している。紫外線を照射することにより、紫外線硬化接着剤では架橋反応が進行し、屈折率が上昇する。硬化後の屈折率は紫外線照射光量が一定値以上になると安定するが、それまでは照射光量に依存する。
【００６３】
図６のように紫外線照射を行うことにより、紫外線硬化接着剤６２に容易に屈折率分布を形成することができる。図７のような関係は大抵の紫外線硬化接着剤でもあてはまり、適当な屈折率を有する紫外線硬化樹脂と紫外線照射強度を適宜条件出しすることにより、図５のような所望の屈折率分布を備えた光デバイスを製造することができる。
【００６４】
本実施の形態では、主面の各部における膜厚みが連続的に異なっている光減衰膜をマスクに用いて照射光に強度分布を形成した。本手段が簡単であり最も望ましいが、他の手段であってもかまわない。例えば、主面の各部における紫外線透過率が連続的に異なる光減衰膜を用いてもよいし、透明基板そのものに光吸収分布をつけても構わないし、レンズなどを用いて空間的に強度分布を作っても良い。
【００６５】
なお、紫外線照射接着剤６２に形成される屈折率分布が本実施の形態の効果に直接関係するのは、あくまでも光ファイバとの端面から光導波路との端面までの光が通過する、ごく限られた部分であって、その部分にさえ所望の屈折率分布が形成されていれば良く、光が通過しない箇所であれば、紫外線照射接着剤６２において屈折率分布が形成されなかったり、所望の分布とは異なる分布を有する部分があってもよいことはいうまでもない。
【００６６】
（実施の形態３）
実施の形態３として前述以外の光デバイスの製造方法の例を示す。
【００６７】
図８は光ファイバのコア８１と光導波路のコア８３を紫外線硬化接着剤８２で接続する際の紫外線の照射方法を説明するための図である。紫外線は、光源８４から出射されレンズ８５を経て絞り込まれ、ミラー８６で反射された後、紫外線硬化接着剤８２に照射される。紫外線硬化接着剤８２内では、入射された紫外光は所定の小領域に絞り込まれている。
【００６８】
このとき、ミラー８６を高精度に駆動することにより、紫外線ビームは走査されるため、絞り込まれた各部分毎に紫外線照射光量を変えることができる。すなわち、所望の屈折率分布を形成することができる。
【００６９】
なお、本実施の形態ではレンズやミラーの配置を図８にようにしたが、このような部品や、部品の配置に限定されるものではないことを付け加えておく。また、上記の説明においては、紫外線の照射光量を変えるものとして説明を行ったが、照射時間を変えるようにしてもよい。また、両方を変えるようにしてもよい。
【００７０】
（実施の形態４）
実施の形態４として、本発明の他の実施の形態について説明する。
【００７１】
図９は本発明の実施の形態４の光実装基板を示す。光実装基板９１はガラスからなり、光ファイバ９４を位置決めするためのガイド溝９２と光導波路用溝９３を備えている。ガイド溝９２および光導波路用溝９３の形状は、ガイド溝９２に光ファイバ９４を配置すると光ファイバ９４のコアと光導波路用溝９３の光軸が自動的に合うように形成されているものとする。また、ガイド溝９２および光導波路用溝９３の、互いに対向するそれぞれの端部９３ａと９４ａとは、所定の間隔ＤＡが設けられており、互いに結合していない。したがって、光ファイバ９４をガイド溝９２に沿わせながら突き当てて配置すると、光ファイバ９４の端面と光導波路用溝９３まで、上記所定の間隔ＤＡに対応した所定の距離が形成されるようになっている。
【００７２】
ガイド溝９２に配置された際には光ファイバ９４のコアは光実装基板９１の表面よりも十分上にあるようにガイド溝９２を浅くしておく。このとき、ガイド溝１２の深さは、少なくとも前記光ファイバの断面の半径より浅いようにすることが望ましい。
【００７３】
本実施の形態の光実装基板９１はガラスよりなるため、剛性があり光ファイバ９４がガイド溝９２に配置されても位置ずれが起こらない。また、ガラスは高温プレス加工により、その表面に微小な形状を精度良く、かつ数多く作製することが可能であるため、光実装基板の大量生産を容易にする。
【００７４】
また、本実施の形態においては、ガイド溝９２が形成されている同一基板上に光導波路用溝９３が一体形成されているために、光ファイバ９４と光導波路の位置合わせが不要であり、調整コストがそのまま削減できる。
【００７５】
本発明の光実装基板の材料としてはガラスが最も望ましいが、透明であれば何でも良い。高温プレス可能な材料、例えば光学用樹脂材料であるノルボルネン系やポリカーボネート、アクリル系などでもよい。光実装基板の作製手法についてもプレス成形以外の工法でも良い。
【００７６】
図１０は、本実施の形態の光実装基板を用いた光デバイスを示す図である。まず、光導波路用溝９３にコア材料を充填して光導波路のコア１０２を形成し、その上からカバーガラス１０６で蓋をする。その際、カバーガラス１０６は端面で出っ張らないように位置決めして貼り合わせ、コア材料が端面ではみ出したり、奥まったりしないように端面を所定量だけ研磨してもよい。次に、ガイド溝（図示せず）に光ファイバ９４を配置し、液状の紫外線硬化樹脂を塗布して、上蓋ガラス板１０５で光ファイバ９４を押さえ込み、紫外線を紫外線硬化樹脂に照射することにより上蓋ガラス板１０５と光実装基板１０３を固定するとともに光ファイバ９４のコア１０１の端部と光導波路のコア１０２の端部との間を硬化した紫外線硬化樹脂１０４で埋め込み、光学的に結合できるようにする。なお、紫外線硬化樹脂１０４は、実施の形態１の紫外線硬化接着剤と同等の材料から成る。
【００７７】
これにより、図１０のように光ファイバ１０１のコア１０１と光導波路のコア１０２の間には、ガイド溝の端部と光導波路用溝の端部との所定の間隔ＤＡに対応した所定の距離ｄＡの間隔が空き、その間は所定の屈折率をもつ紫外線硬化樹脂で満たされた光デバイスとなる。
【００７８】
図１１はコアを通過する光の光軸をＺ軸として、本実施の形態における光デバイスにおいて、光ファイバのコア、紫外線硬化樹脂、光導波路のコアの屈折率分布を示すものである。
【００７９】
光ファイバのコアの屈折率がｎ１Ａ、光導波路のコアの屈折率がｎ２Ａで、硬化後の紫外線硬化樹脂の屈折率ｎＡをほぼ（ｎ１Ａ・ｎ２Ａ）１／２とする。
【００８０】
実施の形態１で述べたのと同じ理屈で、図１１のような屈折率で各部を構成することにより、紫外線硬化樹脂１０４の厚みｄＡに関わらず、反射戻り光を低減、反射ロスの低減が可能となる。以上については光が光ファイバから導波する場合も、光導波路から導波する場合でも全く同じである。
【００８１】
なお、本実施の形態では紫外線硬化接着剤１０４の屈折率ｎＡをほぼ（ｎ１Ａ・ｎ２Ａ）１／２とした。この場合は上述したように紫外線硬化樹脂１０４の厚みｄＡがλ／（４ｎＡ）の整数倍のとき、反射率がほぼ０になるので非常に効果的である。
【００８２】
しかしながら、紫外線硬化樹脂１０４の屈折率ｎＡに対し、ｎ２Ａ＞ｎＡ＞ｎ１Ａ（ｎ２Ａ＞ｎ１Ａの場合）、あるいはｎ１Ａ＞ｎＡ＞ｎ２Ａ（ｎ１Ａ＞ｎ２Ａの場合）のいずれかを満足すれば紫外線硬化樹脂１０４の厚みに関わらず、反射戻り光、反射ロスの低減できることを付け加えておく。
【００８３】
以上のように紫外線硬化樹脂１０４の厚みｄＡを所定値にすれば著しく反射ロスを低減できる。
【００８４】
本実施の形態の光実装基板では、光ファイバ端面と光導波路間の距離は光実装基板の形状で完全に決まるために、紫外線硬化樹脂１０４の厚みｄＡを、非常に精度良く所定値にすることができる。その際には実施の形態１で述べたように、先述したように厚みｄＡがλ／（４ｎＡ）の整数倍となるようにすれば、安定して、大量に反射ロスの小さな光デバイスを実現できるため、本実施の形態の光実装基板、光デバイスは極めて有効である。
【００８５】
さらに光導波路と光ファイバのモードフィールド径を整合できる紫外線硬化樹脂１０４の厚みｄＡについても実施の形態１と同様の方法で求めることができる。
【００８６】
このように光ファイバのコア、光導波路のコアのモードフィールド径に応じて、かつ先述したように反射戻り光が少なくなるように光実装基板のガイド溝と光導波路溝の相対的な距離を適宜決定すれば非常に接続ロスの小さな光デバイスを得ることが可能となる。なお、反射戻り光、あるいはモード不整合による接続ロスのいずれかのみを低減するような厚みにしても十分効果があることは言うまでもない。
【００８７】
このように紫外線硬化樹脂の厚みを所定の値にばらつきなく再現する上で図９に示した本実施の形態の光実装基板が有効であることは明らかである。
【００８８】
また、図９の光実装基板においても、図１５に示すのと同様の載置部を、ガイド溝９２の両脇に設けた構成としてもよい。
【００８９】
（実施の形態５）
実施の形態５として改めて図９の光実装基板を用い、図１０のような光デバイスを構成した。
【００９０】
図１２はコアを通過する光の光軸をＺ軸として、本実施の形態における光デバイスにおいて、光ファイバのコア、紫外線硬化樹脂、光導波路のコアの屈折率分布を示すものである。図１１と異なり、紫外線硬化樹脂１０４は一様な屈折率ではなく、分布を有しており、光ファイバのコア１０１との界面では光ファイバのコア１０１と、また光導波路のコア１０２との界面では光導波路のコア１０２と、それぞれほぼ同等の屈折率を有しているものとする。紫外線硬化樹脂１０４の屈折率分布を変化させる方法は、実施の形態２の紫外線硬化接着剤の場合と同様なので、説明は省略する。
【００９１】
上記のように得られた本実施の形態の光デバイスは、実施の形態２で述べたのと全く同じ理屈で反射戻り光を低減し反射ロスを小さくすることが可能となる。
【００９２】
また、これらの屈折率分布を形成し、光デバイスを製造する方法については実施の形態３，あるいは４を用いれば全く同様に実現できる。
【００９３】
なお、上記の各実施の形態において、光実装基板１１の基板は本発明の基板に相当し、ガイド溝１２、９２は本発明の載置溝に相当する。
【００９４】
また、光実装基板２３は本発明の第１の基板部、光導波路基板２６は本発明の第２の基板部にそれぞれ相当する。また、光実装基板９１の基板は本発明の基板部に相当し、紫外線硬化接着剤２４、６２，８２、紫外線硬化樹脂１０４は本発明の媒体部に相当する。また、光導波路２２、４３、１０２が形成された光導波路用溝および光導波路用溝９３は本発明の光導波路用溝部に相当する。
【００９５】
また、光ファイバのコアの屈折率ｎ１，ｎ１ａは本発明の屈折率ｎｆに、また、光ファイバのコアの屈折率ｎ２，ｎ２ａは本発明の屈折率ｎｗに、紫外線硬化樹脂１０４または紫外線硬化接着剤２４の屈折率ｎは本発明の屈折率ｎに相当する。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光実装基板、光デバイス、および光デバイスの製造方法によれば、光ファイバと光導波路の接続界面で発生する反射を低減できるとともに光ファイバと光導波路のコアのモードフィールド径に差があっても接続ロスを小さくすることができる。また、光実装基板は高温下でのプレス成形を用いれば容易に入手できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における本発明の光実装基板を示す図。
【図２】（ａ）実施の形態１における本発明の光デバイスを示す上方図。
（ｂ）実施の形態１における本発明の光デバイスを示す側面図。
【図３】実施の形態１における本発明の光デバイスにおいて光軸方向（Ｚ方向）の屈折率分布を示す図。
【図４】実施の形態１における光デバイスで光の伝搬状態を示す図。
【図５】実施の形態２における本発明の光デバイスにおいて光軸方向（Ｚ方向）の屈折率分布を示す図。
【図６】実施の形態２における本発明の光デバイスの製造方法を示す図。
【図７】一般的な紫外線硬化接着剤において、紫外線照射光量に対する照射前後の屈折率変化量の関係を示す図。
【図８】実施の形態３における本発明の光デバイスの製造方法を示す図。
【図９】実施の形態４における本発明の光実装基板を示す図。
【図１０】（ａ）実施の形態４における本発明の光デバイスを示す上方図。
（ｂ）実施の形態４における本発明の光デバイスを示す側面図。
【図１１】実施の形態４における本発明の光デバイスにおいて光軸方向（Ｚ方向）の屈折率分布を示す図。
【図１２】実施の形態５における本発明の光デバイスにおいて光軸方向（Ｚ方向）の屈折率分布を示す図。
【図１３】（ａ）従来の光ファイバ実装基板を示す図。
（ｂ）従来されている光ファイバ実装基板と光導波路を接続したデバイスを示す図。
【図１４】（ａ）従来の光ファイバ実装基板を示す図。
（ｂ）従来の光ファイバ実装基板の屈折率分布を示す図。
（ｃ）従来例として光ファイバにドーピング濃度の分布を示す図。
【図１５】本発明の光実装基板の他の構成例を示す図。
【符号の説明】
１１、２３、９１、１０３、１３１　光実装基板
１２、９２、１３３　ガイド溝
１３、２１、６１、８１、９４、１０１、１３２　光ファイバ
２２、４３、１０２、１３６　光導波路のコア
２４、４２、６２、８２、１０４　紫外線硬化接着剤
２５、１０５、１３４　上蓋ガラス板
２６、６３、８３、１３５　光導波路基板
４１　光ファイバのコア
６４　マスク
６５　透明基板
８４　光源
８５　レンズ
８６　ミラー
９３　光導波路用溝
１０６　カバーガラス
１３７　接着剤
【図１】
2004004349.tif 000003
【図２】
2004004349.tif 000004
【図３】
2004004349.tif 000005
【図４】
2004004349.tif 000006
【図５】
2004004349.tif 000007
【図６】
2004004349.tif 000008
【図７】
2004004349.tif 000009
【図８】
2004004349.tif 000010
【図９】
2004004349.tif 000011
【図１０】
2004004349.tif 000012
【図１１】
2004004349.tif 000013
【図１２】
2004004349.tif 000014
【図１３】
2004004349.tif 000015
【図１４】
2004004349.tif 000016
【図１５】
2004004349.tif 000017