(57)【要約】【課題】成形型のファイバガイド部と導波路部の段差が大きいため、離型性が悪い。【解決手段】成形型１のファイバガイド成形部１２０と光導波路形成部１１０の境界部１３０に円弧形状部１３１を形成し、成形ガラスに転写される円弧形状部を除去して溝を形成する。プレス加工時には、前記円弧形状部１３１によって被加工物との噛み込みが抑えられ、冷却時の熱膨張・収縮による歪の発生が緩和される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路とファイバガイドからなる光学接続部品を作製する成形型であって、
光導波路に対応する凸形状が形成された光導波路成形部分と、
前記ファイバガイドに対応する凸形状が形成されたファイバガイド成形部分とからなり、光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設していることを特徴とする
光学接続部品の成形型。
【請求項２】
光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部を、前記ファイバガイドの成形部分の側に入り込んだ円弧形状または傾斜面形状に形成した
請求項１記載の光学接続部品の成形型。
【請求項３】
光導波路とファイバガイドからなる光学接続部品をプレス成形を経て製造するに際し、
前記光導波路に対応する凸形状が形成された光導波路成形部分と、前記ファイバガイドに対応する凸形状が形成されたファイバガイド成形部分とからなり、光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設した成形型を、被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程と、
前記成形型の光導波路成形部分の凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部によってプレス加工された境界部分を加工する加工工程とからなる
光学接続部品の製造方法。
【請求項４】
前記成形型の光導波路成形部分の凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部によってプレス加工された境界部分を加工する加工工程は、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去して光導波路溝の端面を形成する
請求項３に記載の光学接続部品の製造方法。
【請求項５】
成形型を被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程の後に、前記成形工程で形成された光導波路溝にコア材料を充填する工程と、
コア材料が充填された前記光導波路溝の上にクラッド材を設ける工程と、
クラッド材を設けた後に、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去して光導波路溝の端面を形成する工程と
からなる請求項３に記載の光学接続部品の製造方法。
【請求項６】
成形型を被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程の後に、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去する工程と、
次に光導波路溝にコア材料を充填する工程と、
コア材料が充填されたプレス成形品が充填された前記光導波路溝の上にクラッド材を設ける工程と
からなる請求項３に記載の光学接続部品の製造方法。
【請求項７】
光導波路に対応する凹形状の光導波路溝が形成された光導波路部と、
前記ファイバガイドに対応する凹形状のファイバガイド溝が形成されたファイバガイド部と、
光導波路部とファイバガイド部の境界部に形成された溝部と
からなることを特徴とする光学接続部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上に光導波路と前記光導波路の端面に所定の相対位置精度で光ファイバの一端を対向させて前記ファイバを固定するファイバガイドとを有する光学接続部品をプレス成形を経て製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信においては、光ファイバからなる伝送路内に、必要に応じて変調器、スイッチなどの光導波路型の光学接続部品が挿入される。光導波路型光学接続部品は、基板上に光導波路が形成された光機能部品であり、小型、高速、高効率、高信頼性などの特徴から広く用いられている。
【０００３】
石英ガラスを主成分とした石英ガラス系の光導波路型の光学接続部品は、光伝送損失が低く、石英ガラス系光ファイバとの低損失な接続が可能であること、また多くの光機能を集積できることから、将来、光通信網の構築に大量に使用されることが期待されている。
【０００４】
このような状況の中、光導波路型光学接続部品の光導波路と、光ファイバとを低反射、低損失で、かつ最良の光学特性が得られるように接続する技術が求められている。
【０００５】
例えば、光送受信器は、集積化、小型化のために光導波路を用いた光実装回路基板が提案されている。シリコン基板上に所望の機能を有する石英系光導波路を形成し、さらに金属電極を配線して半導体素子や電気回路を実装するもので、Ｖ溝のガイドによって光ファイバをアレイ状に配列させたものを光導波路と接続させることにより光モジュールを構成している（特許文献１）（特許文献２）。このように光導波路をもちいることにより、集積化、小型化された光モジュールが実現できる。
【０００６】
しかしながら、これらの光モジュールを始めとする光通信デバイス、システムにおいては、共通課題として光ファイバと光導波路などの光接続に高精度な位置決めが必要で、コスト高という点がある。
【０００７】
図１０に示すように一般的な光モジュールにおいては、光導波路９２が形成された光導波路形成基板９１と、光ファイバ９３の固定用のガイド溝９４ａが形成された光ファイバ保持基板９４とは、個々に独立、分離されている。９５はレーザダイオード、９６はフォトダイオード、９７は電気回路パターンである。
【０００８】
上記光ファイバ９３は、光ファイバの入出力端面が光ファイバ保持基板９４の接続端面に接するようになっている。また、光導波路９２は光導波路形成基板９１に形成され、光導波路９２の入出力端面が光導波路形成基板９１の接続端面に接するようになっている。
【０００９】
そして、光ファイバ９３と光導波路９２とは、光ファイバ保持基板９４の接続端面と、光導波路形成基板９１の接続端面とを対向させ、光ファイバ９３と光導波路９２とを調心接続機において、調心しながら接合することにより接合される。
【００１０】
光ファイバ９３と光導波路９２の間の光損失を抑制するには、シングルモードの場合は±１μｍ以下の位置調整、組立、固定が必要となる。これらの光軸調整については、現状では、何軸もの自動調整機構を備えたシステムで行われており、量産性、経済性の面で多大な問題を有していた。
【００１１】
また、ガイド溝９４ａの作製についてもシリコン基板の選択ウエットエッチングや各種基板の研削加工法が用いられており、それぞれ量産性や溝形状の再現性に乏しいという欠点を有していた。
【００１２】
これを解決する方法として、非球面ガラスレンズの製造方法として既に実用化されているプレス成形を用いて、ファイバ固定用のガイド溝９４ａや光導波路９２のコアに対応する溝（光導波路用溝）を形成し、コアに対応する溝に樹脂などのコア材料を埋め込んで光導波路９２を作製する方法が（特許文献３）などで提案されている。
【００１３】
この方法はファイバ固定部分と光導波路部分に対応した凹凸形状を備えた型を被加工物に押しつけて、その反転形状を転写させるもので、ファイバ固定ガイド、および光導波路用溝を形状再現性よく大量に生産できる。光導波路用溝に樹脂などのコア材料を埋め込めば光導波路として機能させることができ、ファイバ用、光導波路用の各溝の相対位置が正確な型で形状を転写することによって光ファイバをガイド溝に配置させるだけで特別な位置調整をしなくても簡単に光ファイバと光導波路を高効率で光接続させることが可能となる。
【００１４】
【特許文献１】
特開平５−６０９４０号公報
【００１５】
【特許文献２】
特開平５−２７１４０号公報
【００１６】
【特許文献３】
特開平７−２８７１４１号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加熱された被加工物に成形型を加圧して押し付けて成形型形状を反転転写する工程において、高さ寸法が数ミクロンオーダーの光導波路成形部と、寸法が数十から数百ミクロンオーダーのファイバガイド成形部との境界段差部分では、被加工物と型との噛み込みや、冷却時の熱膨張・収縮により、離型時に被加工物が欠ける、型が破壊するなど、離型不良が頻発する。
【００１８】
本発明はプレス工程での障害の発生が改善され、生産効率の向上を期待できる光学接続部品の製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学接続部品の成形型は、光導波路とファイバガイドからなる光学接続部品を作製する成形型であって、光導波路に対応する凸形状が形成された光導波路成形部分と、前記ファイバガイドに対応する凸形状が形成されたファイバガイド成形部分とからなり、光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設していることを特徴とする。
【００２０】
また、光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部を、前記ファイバガイドの成形部分の側に入り込んだ円弧形状または傾斜面形状に形成したことを特徴とする。
【００２１】
この構成によると、前記光導波路の成形部分と前記ファイバガイドの成形部分との境界段差部分では、被加工物との噛み込みが抑えられ、冷却時の熱膨張・収縮による歪の発生が緩和されるため、離型時の被加工物の欠け、型の破壊など、離型不良が抑えられる。さらに、前記円弧形状の半径寸法または前記傾斜面形状のファイバーガイド方向長さ寸法が前記ファイバの直径の２倍以下とすることで、溝形状の幅が抑えられる。
【００２２】
さらに、前記溝形状の深さを、前記導波路中心からファイバガイドの半径寸法以上にした場合には、光ファイバを前記ファイバガイドにおいた際にファイバ端面と光導波路端面との隙間を無くし減衰の無い光接続ができる。
【００２３】
また、前記溝形状の幅を、前記円弧形状の半径寸法以上または前記傾斜面形状のファイバーガイド方向長さ以上にすることで、光導波路端面をファイバに対して傾き無く対抗させることが出来るため好ましく、前記溝形状の幅を、前記ファイバー径の２倍以下にすることで、ファイバーガイドから保持されずに溝部に突き出しているファイバーの導波路天端面と位置ずれによる光接続損失を抑えた光学接続部品を得ることができる。
【００２４】
本発明の光学接続部品の製造方法は、光導波路とファイバガイドからなる光学接続部品をプレス成形を経て製造するに際し、前記光導波路に対応する凸形状が形成された光導波路成形部分と、前記ファイバガイドに対応する凸形状が形成されたファイバガイド成形部分とからなり、光導波路成形部分の前記凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設した成形型を、被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程と、前記成形型の光導波路成形部分の凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部によってプレス加工された境界部分を加工する加工工程とからなることを特徴とする。
【００２５】
また、前記成形型の光導波路成形部分の凸形状がファイバガイド成形部分の前記凸形状へ突設している境界部によってプレス加工された境界部分を加工する加工工程は、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去して光導波路溝の端面を形成することを特徴とする。
【００２６】
また、成形型を被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程の後に、前記成形工程で形成された光導波路溝にコア材料を充填する工程と、コア材料が充填された前記光導波路溝の上にクラッド材を設ける工程と、クラッド材を設けた後に、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去して光導波路溝の端面を形成する工程とからなることを特徴とする。
【００２７】
また、成形型を被加工物に押し当ててプレス成形品を得る成形工程の後に、このプレス成形品に形成された前記成形型の円弧形状または傾斜面形状の転写部分を溝形状に除去する工程と、次に光導波路溝にコア材料を充填する工程と、コア材料が充填されたプレス成形品が充填された前記光導波路溝の上にクラッド材を設ける工程とからなることを特徴とする。
【００２８】
本発明の光学接続部品は、光導波路に対応する凹形状の光導波路溝が形成された光導波路部と、前記ファイバガイドに対応する凹形状のファイバガイド溝が形成されたファイバガイド部と、光導波路部とファイバガイド部の境界部に形成された溝部とからなることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は光学接続部品のプレス成形装置を示す。
【００３０】
成形型１は上部ブロック２５０を介して図示しない加圧アクチュエータに取り付けられており、上部ブロック２５０には、加熱ヒータ２５１が固定されている。被加工物であるガラス２は、下部ブロック２６０に下型３を介して固定されている。下部ブロックには、加熱ヒータ２６１が固定されている。
【００３１】
加熱ヒータ２５１，２６１により４００℃以上に加熱しガラス２を軟化させる。この状態で、成形型１をガラス２に押し付け、ガラス２に反転形状を転写する。
【００３２】
成形型１は、図２に示すように光導波路成形部１１０とファイバガイド成形部１２０とからなっている。光導波路成形部１１０には、光導波路のコアとなる幅、高さともに１０ミクロンの凸形状１１１が、フォトリソグラフィとドライエッチング工程にて形成されている。ファイバガイド成形部１２０には、高さ、幅それぞれファイバーの半径、直径とした凸形状１２１が、回転砥石により研削加工で形成されている。
【００３３】
図３に図２のＡ−Ａ断面を示す。
光導波路成形部１１０とファイバガイド成形部１２０の境界部１３０には、矢印Ｚで示す半径寸法の円弧形状部１３１が研削加工で形成されている。
【００３４】
この成形型１を用いてガラス２をプレス加工すると、図４に示す成形ガラス２０を得ることができる。
成形型１の反転形状として、成形ガラス２０の光導波路部３１０には成形型１の凸形状１１１によって光導波路溝３１１が形成され、
成形ガラス２０のファイバガイド部３２０には成形型１の凸形状１２１によってファイバガイド溝３２１が形成され、光導波路溝３１０とファイバガイド部３２０の境界部３３０には成形型１の円弧形状部１３１によって円弧形状部３３１が形成されている。
【００３５】
このようにしてプレス加工された成形ガラス２０は、さらに図５に示すように加工されて光導波路を有する光学接続部品に加工される。
成形ガラス２０は、先ず、図５（ａ）に示すように、光導波路溝３１１には成形ガラス２０よりも屈折率の高い材料、例えば紫外線硬化樹脂や別組成のガラス材料４を充填する。
【００３６】
次に、図５（ｂ）に示すように、成形ガラス２０と同等の屈折率を有するガラス板５で密閉すれば光導波路として機能する。
さらに、図５（ｃ）に示すように、円弧形状部３３１をダイシングソーで除去して溝部６を形成する。
【００３７】
このように加工された光学接続部品のファイバガイド溝３２１に光ファイバを配置すれば、特別な位置調整なしで光ファイバと光導波路とを光接続させることが可能となる。
【００３８】
図５（ｃ）の構成にて、直径が１２５ミクロンのファイバを固定するようにファイバガイドとを有する光学接続部品を製造した。ダイシングソーにて溝部６の幅を１３０ミクロンから３５０ミクロンまで変化させて作製し、波長１．３ミクロンのＬＤ（レーザーダイオード）光源を用いて、ファイバガイドに光ファイバを設置したときの、光量出力を測定した。結果を図８に示す。これによれば、ファイバ直径の２倍以下の溝幅であれば、出力光量の変化が無く、実用上問題無いことが確認された。
【００３９】
（実施の形態２）
上記の（実施の形態１）では、成形型１の境界部１３０に、ファイバガイドの成形部分１２０の側に入り込んだ円弧形状１３１を形成して、これを使用してプレス加工して円弧形状部３３１を有した成形ガラス２０を作製したが、円弧形状１３１に代わって図６に示すように傾斜面形状部１３２を形成した場合も同様の効果を期待できる。
【００４０】
具体的には、図６は（実施の形態１）と同様に光導波路成形部１１０には光導波路のコアとなる幅、高さともに１０ミクロンの凸形状１１１をフォトリソグラフィとドライエッチング工程にて形成し、ファイバガイド成形部１２０には高さ、幅それぞれファイバの半径、直径とした凸形状１２１を回転砥石により研削加工で形成した。また、図６のＢ−Ｂ断面を図７に示すように、光導波路成形部１１０とファイバガイド成形部の境界部１３０には傾斜面形状部１３２を研削加工で形成した。
【００４１】
この傾斜面形状部１３２が形成された成形型１を使用してプレス加工して成形ガラス２０を作製し、（実施の形態１）の場合と同様に図５（ａ）〜（ｃ）の過程を経て溝６を形成して光学接続部品を作製した。
【００４２】
溝６の幅を、前記傾斜面形状部１３２のファイバーガイド方向長さｘ以上にした。また、溝６の幅は（実施の形態１）の場合と同様にファイバー径の２倍以下の状態で出力光量の変化が無く、実用上問題無いことが確認された。
【００４３】
なお、上記の各実施の形態において、図５（ｂ）の状態から溝６を形成して（ｃ）の状態に加工する際には、ガラス板５をダイシングソーで除去しないように溝６を形成して光導波路の端面を形成する場合と、成形ガラス２０とガラス板５とを同時にダイシングソーで除去しながら光導波路の端面を形成する場合のどちらを採用することもできる。
【００４４】
（実施の形態３）
上記の実施の形態では、光導波路溝にコア材のガラス材４を充填してから溝６を形成した場合を説明したが、成形ガラス２０を上記の実施の形態と同様にプレス成形して、図９（ａ）に示すようにこのプレス成形品に形成された前記成形型１の円弧形状１３１または傾斜面形状１３２の転写部分である境界部１３０を除去して溝部６を形成し、その後に図９（ｂ）に示すように境界部１３０の加工が済んだ加工物の光導波路溝３１１にコア材料としてのガラス材料４を充填し、図９（ｃ）に示すようにガラス材料４が充填された光導波路溝３１１の上にクラッド材としてのガラス板５を設けても光学接続部品を作製できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明の光学接続部品の製造方法によると、ファイバを実装するファイバガイドを有する光導波路をプレス成形において作製する場合に、離型が良好で、プレス工程での障害の発生が改善され、生産効率の向上を期待できる。
【００４６】
また、本発明によればファイバーと光導波路との光接続損失を抑えた光学接続部品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学接続部品の製造方法で使用するプレス加工機の説明図
【図２】本発明の（実施の形態１）で使用する成形型の斜視図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】同実施の形態のプレス工程の成形品の斜視図
【図５】同実施の形態の成形品の後加工の工程図
【図６】本発明の（実施の形態２）で使用する成形型の斜視図
【図７】図６のＢ−Ｂ断面図
【図８】本発明の（実施の形態１）の測定結果図
【図９】本発明の（実施の形態３）の成型品の後加工の工程図
【図１０】従来の光学接続部品の斜視図
【符号の説明】
１    成形型
２    ガラス（被加工物）
４    ガラス材料（コア材料）
５    ガラス板
６    溝部
２０    成形ガラス（プレス成形品）
１１０    光導波路成形部
１２０    ファイバガイド成形部
１１１    凸形状
１２１    凸形状
１３０    光導波路成形部１１０とファイバガイド成形部１２０の境界部
１３１    円弧形状部
１３２    傾斜面形状部
３１０    成形ガラス２０の光導波路部
３１１    光導波路溝
３２０    成形ガラス２０のファイバガイド部
３２１    ファイバガイド溝
３３０    光導波路溝３１０とファイバガイド部３２０の境界部
３３１    円弧形状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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