(57)【要約】【課題】安価であり、かつ、光素子と光ファイバとの間の光の伝達を確実に行なうことが可能な、光素子と光ファイバとの結合構造を提供する。【解決手段】本発明の光素子と光ファイバとの結合構造１０００は、光学面１８０を含む光素子１００と、光ファイバ１２０と、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０に接合された結合部１４０と、を含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面を含む光素子と、
光ファイバと、
前記光ファイバの端面および前記光学面に接合された結合部と、
を含む、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記光ファイバの端面の少なくとも一部が、前記光学面に対向している、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項３】
光学面を含む光素子と、
コアおよびクラッドを含む光ファイバと、
前記コアの端面および前記光学面に接合された結合部と、
を含む、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項４】
請求項３において、
前記コアの端面の少なくとも一部が、前記光学面に対向している、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記結合部の屈折率は、前記光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しい、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記結合部の屈折率は、前記光ファイバのクラッドの屈折率より大きい、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかにおいて、
前記結合部に接合された前記光ファイバの端部において、
前記コアの端面と前記クラッドの端面との高さが異なる、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項８】
請求項７において、
前記端部において、前記コアは前記クラッドで覆われていない、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項９】
請求項８において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部が構成される、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれかにおいて、
前記端部において、前記結合部の周囲が封止材で覆われた、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記封止材の屈折率は、前記光ファイバのコアの屈折率および前記結合部の屈折率より小さい、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記結合部の屈折率は、前記光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しく、
前記封止材の屈折率は、前記光ファイバのクラッドの屈折率とほぼ等しい、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１３】
請求項７において、
前記端部において、前記クラッドは前記コアを覆っていない、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部が構成される、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかにおいて、
前記結合部は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成された、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記結合部は、紫外線硬化型樹脂からなる、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかにおいて、
前記光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、ＥＬ装置、フォトダイオードのいずれかである、光素子と光ファイバとの結合構造。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれかに記載の光素子と光ファイバとの結合構造と、
前記光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含む、光モジュール。
【請求項１９】
光ファイバと、
出射面を含み、該出射面から放出した光を前記光ファイバの一方の端面に入射させる発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続された半導体チップと、
入射面を含み、前記光ファイバの他方の端面から出射した光を該入射面から導入する受光素子と、
前記受光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含み、
前記発光素子と前記光ファイバとの結合構造、ならびに前記受光素子と前記光ファイバとの結合構造のうち少なくとも一方が、請求項１ないし１７のいずれかに記載の光素子と光ファイバとの結合構造からなる、光伝達装置。
【請求項２０】
（ａ）光ファイバの端面および光素子の光学面のうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記結合部前駆体を介して前記光ファイバの端面と前記光学面とを接合させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記（ｂ）において、前記光ファイバの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させた状態で、前記結合部前駆体を介して前記光ファイバの端面と前記光学面とを接合させること、を含む、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２２】
（ａ）光ファイバのコアの端面および光素子の光学面のうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記結合部前駆体を介して前記コアの端面と前記光学面とを接合させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２３】
請求項２２において、
前記（ｂ）において、前記コアの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させた状態で、前記結合部前駆体を介して前記コアの端面と前記光学面とを接合させること、を含む、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２４】
請求項２２または２３において、
前記コアの端面の高さは、前記クラッドの端面の高さと異なる、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２５】
請求項２０ないし２４のいずれかにおいて、
前記液滴の吐出は、インクジェット法により行なわれる、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２６】
請求項２０ないし２５のいずれかにおいて、
前記結合部前駆体の硬化は、エネルギーの付加により行なわれる、光素子と光ファイバとの結合方法。
【請求項２７】
請求項２０ないし２６のいずれかにおいて、
前記光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、ＥＬ装置、フォトダイオードのいずれかである、光素子と光ファイバとの結合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子と光ファイバとの結合構造および光素子と光ファイバとの結合方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、前記結合構造を含む光モジュールおよび光伝達装置に関する。
【０００３】
【背景技術】
近年、情報通信が高速化・大容量化の傾向にあり、光通信の開発が進んでいる。一般に、光通信では、電気信号を光信号に変換し、光信号を光ファイバで送信し、受信した光信号を電気信号に変換する。電気信号と光信号との変換は光素子によって行なわれる（例えば、特許文献１参照）。このような方式で光通信を行なう際には、光素子と光ファイバとの位置を精度良く合わせ、光の損失を抑える必要がある。
【０００４】
しかしながら、一般に、光素子の光学面（入射面または出射面）は微細であり、光ファイバの径もまた微細であることが多いため、光素子と光ファイバとの位置合わせは精密さが要求される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５９９２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、安価であり、かつ、光素子と光ファイバとの間の光の伝達を確実に行なうことが可能な、光素子と光ファイバとの結合構造を提供することにある。
【０００７】
また、本発明の目的は、生産性に優れ、かつ、光素子と光ファイバとの位置合わせを精密に行なう必要のない、光素子と光ファイバとの結合方法を提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明の目的は、前記結合構造を含む光モジュールおよび光伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明の光素子と光ファイバとの結合構造は、
光学面を含む光素子と、
光ファイバと、
前記光ファイバの端面および前記光学面に接合された結合部と、
を含む。
【００１０】
この場合、前記光ファイバの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させることができる。
【００１１】
（２）また、本発明の光素子と光ファイバとの結合構造は、
光学面を含む光素子と、
コアおよびクラッドを含む光ファイバと、
前記コアの端面および前記光学面に接合された結合部と、
を含む。
【００１２】
この場合、前記コアの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させることができる。
【００１３】
本願において、「光学面」とは、光素子において、光が放出される面または光が導入される面をいう。例えば、光素子が発光素子である場合、前記光学面は、光が放出される面（出射面）である。また、例えば、光素子が受光素子である場合、前記光学面は、光が導入される面（入射面）である。
【００１４】
また、本願において、「対向」とは、２つの面が平行な状態で向き合っている場合のみならず、２つの面が所定の角度をなして向き合っている場合をも含むものとする。
【００１５】
ここで、前記光ファイバの端面は、前記結合部を設置できる限り、形状は特に限定されるわけではなく、円形であってもよいし楕円形であってもよい。また、前記結合部の切断面形状も同様に、特に限定されるわけではない。
【００１６】
本発明の光素子と光ファイバとの結合構造によれば、上記構成を有することにより、安価であり、かつ、前記光素子と前記光ファイバとの間の光の伝達を確実に行なうことが可能な、光素子と光ファイバとの結合構造を得ることができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００１７】
なお、本発明において、光ファイバの材質は特に限定されるわけではなく、例えば石英ガラス、プラスチック、プラスチックと石英との複合体、あるいは多成分ガラスからなる光ファイバに本発明を適用することができる。
【００１８】
（３）この光素子と光ファイバとの結合構造において、前記結合部の屈折率を、前記光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、前記結合部と前記コアとの界面における光の反射を少なくすることができるため、該界面における光の損失を少なくすることができる。
【００１９】
（４）この光素子と光ファイバとの結合構造において、前記結合部の屈折率を、前記光ファイバのクラッドの屈折率より大きくすることができる。
【００２０】
（５）この光素子と光ファイバとの結合構造において、前記結合部に接合された前記光ファイバの端部において、前記コアの端面と前記クラッドの端面との高さが異なるようにすることができる。
【００２１】
（ｉ）この場合、前記端部において、前記コアを、前記クラッドで覆われていないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凸部を構成することができる。
【００２２】
ここで、前記端部において、前記結合部の周囲を封止材で覆うことができる。この構成によれば、前記結合部を前記コアの端面上に確実に固定することができる。その結果、歩留まりがより高い前記結合構造を得ることができる。
【００２３】
この場合、前記封止材の屈折率を、前記光ファイバのコアの屈折率および前記結合部の屈折率より小さくすることができる。
【００２４】
また、この場合、前記結合部の屈折率を、前記光ファイバのコアの屈折率とほぼ等しく、前記封止材の屈折率を、前記光ファイバのクラッドの屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、前記結合部および前記封止材にそれぞれ、光ファイバのコアおよびクラッドと同様の機能を付与することができる。これにより、光の損失を少なくすることができる。
【００２５】
（ｉｉ）また、この場合、前記端部において、前記クラッドは前記コアを覆っていないようにすることができる。これにより、前記端部において、前記コアと前記クラッドとで凹部が構成される。この構成によれば、前記結合部を前記コアの端面上に確実に固定することができる。その結果、歩留まりがより高い前記結合構造を得ることができる。
【００２６】
（６）この光素子と光ファイバとの結合構造において、前記結合部は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成できる。
【００２７】
この場合、前記結合部は、紫外線硬化型樹脂からなることができる。
【００２８】
（７）この光素子と光ファイバとの結合構造において、前記光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、ＥＬ装置、フォトダイオードのいずれかであることができる。
【００２９】
（８）本発明の光モジュールは、前述した本発明の光素子と光ファイバとの結合構造と、
前記光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含む。
【００３０】
本発明の光モジュールによれば、前記結合構造を含むことにより、前記光素子と前記光ファイバとの間の光の伝達を確実に行なうことが可能な、光素子と光ファイバとの結合構造を設置することができる。また、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、本発明の光モジュールでは、前記結合部を介して前記光ファイバおよび前記光素子との位置合わせを行なうだけで足りるため、位置合わせの簡易化を図ることができる。さらに、前記結合部を介して前記光素子と前記光ファイバとを直結する結合構造を含むことで、高精度の位置合わせが不要となる。したがって、装置の簡素化、小型化および低コスト化を図ることができる。
【００３１】
（９）本発明の光伝達装置は、
光ファイバと、
入射面を含み、該入射面から放出した光を前記光ファイバの一方の端面に入射させる発光素子と、
前記発光素子と電気的に接続された半導体チップと、
出射面を含み、前記光ファイバの他方の端面から出射した光を該出射面から導入する受光素子と、
前記受光素子と電気的に接続された半導体チップと、を含み、
前記発光素子と前記光ファイバとの結合構造、ならびに前記受光素子と前記光ファイバとの結合構造のうち少なくとも一方が、前述した本発明の光素子と光ファイバとの結合構造からなる。
【００３２】
（１０）本発明の光素子と光ファイバとの結合方法は、
（ａ）光ファイバの端面および光素子の光学面のうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記結合部前駆体を介して前記光ファイバの端面と前記光学面とを接合させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む。
【００３３】
この場合、前記（ｂ）において、前記光ファイバの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させた状態で、前記結合部前駆体を介して前記光ファイバの端面と前記光学面とを接合させること、を含むことができる。
【００３４】
本発明の光素子と光ファイバとの結合方法によれば、生産性に優れ、かつ、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを精密に行なう必要がない。また、前記結合部を介して前記光素子と前記光ファイバとを簡便な方法にて接合することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００３５】
（１１）また、本発明の光素子と光ファイバとの結合方法は、
（ａ）光ファイバのコアの端面および光素子の光学面のうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体を形成し、
（ｂ）前記結合部前駆体を介して前記コアの端面と前記光学面とを接合させた状態で、該結合体前駆体を硬化させて、結合部を形成すること、を含む。
【００３６】
この場合、前記（ｂ）において、前記コアの端面の少なくとも一部を、前記光学面に対向させた状態で、前記結合部前駆体を介して前記コアの端面と前記光学面とを接合させること、を含むことができる。
【００３７】
また、この場合、この光素子と光ファイバとの結合方法において、さらに、前記コアの端面の高さは、前記クラッドの端面の高さと異なることができる。
【００３８】
本発明の光素子と光ファイバとの結合方法によれば、生産性に優れ、かつ、前記端面と前記光学面との位置合わせを精密に行なう必要がない。また、前記結合部を介して前記光素子と前記光ファイバとを簡便な方法にて接合することができる。詳しくは、本実施の形態の欄で説明する。
【００３９】
（１２）この光素子と光ファイバとの結合方法において、前記液滴の吐出を、インクジェット法により行なうことができる。インクジェット法とは、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法である。この方法によれば、前記液滴の吐出量の微妙な調整が可能であるため、微細な結合部前駆体を、前記光ファイバの端面および前記光学面の少なくとも一方の上に簡便に設置することができる。
【００４０】
（１３）この光素子と光ファイバとの結合方法において、前記結合部前駆体の硬化を、エネルギーの付加により行なうことができる。
【００４１】
（１４）この光素子と光ファイバとの結合方法において、前記光素子は、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、ＥＬ装置、フォトダイオードのいずれかであることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施の形態）
１．光素子と光ファイバとの結合構造
図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。図１には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット１０００が示されている。
【００４４】
この結合ユニット１０００は、図１に示すように、光素子１００と、光ファイバ１２０と、結合部１４０とを含む。以下、この結合ユニット１０００の各構成要素について、それぞれ説明する。
【００４５】
［光素子］
光素子１００は、発光素子であっても受光素子であってもよい。光素子１００としては、例えば、基板に対して垂直方向に光を発する発光素子、あるいは、基板に対して垂直方向からの光を導入する受光素子であることができる。光素子１００が発光素子である場合、光学面１８０から出射した光を、結合部１４０を介して光ファイバ１２０に効率良く導入させることができる。あるいは、光素子１００が受光素子である場合、光ファイバ１２０から放出された光を、結合部１４０を介して、光学面１８０から効率良く導入することができる。この光素子１００としては、特に限定されるわけではないが、例えば、面発光型半導体レーザ、半導体発光ダイオード、ＥＬ装置、フォトダイオードのいずれかであることができる。
【００４６】
光素子１００は、光学面１８０を含む。本実施の形態では、光学面１８０が柱状部１３０の上面に設けられている場合を示す。例えば、光素子１００が面発光型半導体レーザである場合、この柱状部１３０は、共振器の一部を構成する。また、光素子１００が発光ダイオードである場合、この柱状部１３０は活性層を含む。
【００４７】
光素子１００は、図１に示すように、結合部１４０を介して、光ファイバ１２０と接合されている。すなわち、光素子１００は、結合部１４０によって、光ファイバ１２０との相対的な位置が固定されている。この結合ユニット１０００では、光素子１００の光学面１８０は、光ファイバ１２０の端面１２０ａの少なくとも一部と対向している。
【００４８】
［光ファイバ］
光ファイバ１２０は一般に、コア１２２およびクラッド１２４を含む。クラッド１２４はコア１２２を同心円状に囲んでいる。光ファイバ１２０では、コア１２２とクラッド１２４との境界で光が反射されて、コア１２２内に光が閉じ込められ、コア１２２内を光が伝搬する。また、クラッド１２４の周囲は、ジャケット（図示せず）によって保護することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、光ファイバ１２０の断面形状が円形である場合について示したが、光ファイバ１２０の断面形状は特に限定されるわけではない。このことは、後述する実施形態および変形例に示される光ファイバについても同様である。例えば、光ファイバ１２０として、断面形状が楕円形である光ファイバや、コアが円形または楕円形でクラッドがその他の形状である光ファイバを用いることができる。
【００５０】
なお、図１においては、光ファイバ１２０の端部（一方の端部）を示している。なお、光ファイバ１２０の両方の端部において、結合部１４０を介して光素子１００が設置されていてもよい。この場合、両端部に設置された光素子１００のいずれか一方が発光素子であり、他方が受光素子となる。あるいは、光ファイバ１２０の両端部のいずれか一方においてのみ、光ファイバ１２０の端面上に、結合部１４０を介して光素子１００が設置されていてもよい。このことは、後述する実施形態および変形例に示される光素子と光ファイバとの結合構造でも同様である。
【００５１】
［結合部］
結合部１４０は、図１に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａと、光素子１００の光学面１８０とに接合されている。
【００５２】
光ファイバ１２０から出射する光を、例えば受光素子（図示せず）に入射させる場合、光ファイバ１２０の端面１２０ａから出射した光は結合部１４０を経た後、前記受光素子に入射することができる。あるいは、発光素子（図示せず）から出射する光を、例えば光ファイバ１２０の端面１２０ａに入射させる場合、前記発光素子から出射した光は結合部１４０を経た後、光ファイバ１２０の端面１２０ａに入射することができる。
【００５３】
結合部１４０は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させて形成することができる。前記液体材料としては、例えば、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体が挙げられる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂が例示できる。
【００５４】
紫外線硬化型樹脂の前駆体は、短時間の紫外線照射によって硬化する。このため、熱工程など素子に対するダメージを与えやすい工程を経ずに硬化させることができる。このため、紫外線硬化型樹脂の前駆体を用いて結合部１４０を形成する場合、素子へ与える影響を少なくすることができる。
【００５５】
具体的には、結合部１４０は、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光素子１００の光学面１８０のうち、少なくとも一方に対して液滴を吐出して、結合部前駆体（後述する）を形成した後、この結合部前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【００５６】
より具体的には、結合部１４０は、紫外線硬化型樹脂または熱硬化型樹脂の前駆体からなる。この場合、結合部１４０の形状および大きさは、結合部１４０を形成する際に用いる液体材料の種類や量を調整することによって、制御することができる。結合部１４０の形状および大きさは、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０との距離に基づいて決定される。すなわち、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０との距離に応じて、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０とが接合できるように、結合部１４０の形状および大きさを決定する。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様に適用される。
【００５７】
また、結合部１４０の屈折率は、光ファイバ１２０のクラッド１２０の屈折率よりも大きくすることができる。この構成によれば、クラッド１２４への光の導入を低減することができる。
【００５８】
さらに、結合部１４０の屈折率を、光ファイバ１２０のコア１２２の屈折率とほぼ等しくすることができる。この構成によれば、結合部１４０とコア１２２との界面における光の反射を少なくすることができるため、該界面における光の損失を少なくすることができる。このことは、後述する実施形態および変形例においても同様である。
【００５９】
２．光素子と光ファイバとの結合方法
次に、図１に示す結合ユニット１０００の製造方法について、図２および図３を参照して説明する。図２〜図４はそれぞれ、光素子１００と光ファイバ１５０との結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【００６０】
［結合部前駆体の形成］
まず、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上、ならびに光学面１８０上に結合部前駆体１４０ａを形成する（図２および図３参照）。具体的には、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光素子１００の光学面１８０のうち、少なくとも一方に対して、結合部１４０を形成するための液体材料の液滴１４０ｂを吐出して、結合部前駆体１４０ａを形成する。前述したように、前記液体材料は、エネルギーを付加することによって硬化可能な性質を有する。
【００６１】
本実施の形態においては、図２に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０の両方に対して液滴１４０ｂを吐出して、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙ（図３参照）を形成する場合について説明する。なお、後述する第２実施形態に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０のいずれか一方に対して、液滴１４０ｂを吐出して結合部前駆体を形成した後、端面１２０ａと光学面１８０とを対向させて、結合部前駆体１４０ａ（後述する：図４参照）を形成してもよい。
【００６２】
液滴１４０ｂを吐出する方法としては、例えば、ディスペンサ法またはインクジェット法が挙げられる。ディスペンサ法は、液滴１４０ｂを吐出する方法として一般的な方法であり、比較的広い領域に液滴１４０ｂを吐出する場合に有効である。
【００６３】
インクジェット法は、インクジェットヘッドを用いて液滴を吐出する方法であり、液滴を吐出する位置についてμｍオーダーの単位で制御が可能である。また、吐出する液滴の量をピコリットルオーダーの単位で制御することができる。このため、微細な光ファイバの端面上に、微細な構造の結合部を作製することができる。
【００６４】
ここでは、図２に示すように、インクジェットヘッド１１０を用いて液滴１４０ｂを吐出する方法について説明する。図２に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０に対して、インクジェットヘッド１１０を用いて液体材料の液滴１４０ｂを吐出する。これにより、図３に示すように、端面１２０ａ上に結合部前駆体１４０ｘを形成し、光学面１８０の上に結合部前駆体１４０ｙを形成する。
【００６５】
インクジェットの吐出方法としては、例えば、（ｉ）熱により液体（ここでは結合部前駆体）中の気泡の大きさを変化させることで圧力を生じ、液体を吐出する方法、（ｉｉ）圧電素子により生じた圧力によって液体を吐出させる方法とがある。圧力の制御性の観点からは、前記（ｉｉ）の方法が望ましい。
【００６６】
インクジェットヘッドのノズルの位置と、液滴の吐出位置とのアライメントは、一般的な半導体集積回路の製造工程における露光工程や検査工程で用いられる公知の画像認識技術を用いて行なわれる。例えば、インクジェットヘッド１２０のノズル１１２の位置と、光素子１００の光学面１８０および光ファイバ１２０の端面１２０ａの位置とのアライメントを行なう。アライメント後、インクジェットヘッド１１０に印加する電圧を制御した後、液滴１４０ｂを吐出する。これにより、図３に示すように、光学面１８０および光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に、それぞれ結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを形成する。
【００６７】
本実施の形態においては、光素子１００は柱状部１３０を含み、この柱状部１３０の上面に光学面１８０が設けられているため、結合部前駆体１４０ｘは柱状部１３０の上面上に形成される。液滴１４０ｂを光学面１８０に対して吐出した場合、この液滴１４０ｂは表面張力によって柱状部１３０の上面に堆積される。これにより、所望の形状および大きさの結合部前駆体１４０ｘが得られる。
【００６８】
また、結合部前駆体１４０ｙは光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に形成される。この場合も同様に、液滴１４０ｂを端面１２０ａに対して吐出した場合、この液滴１４０ｂは表面張力によって端面１２０ａ上に堆積される。これにより、所望の形状および大きさの結合部前駆体１４０ｙが得られる。
【００６９】
ここで、必要に応じて、液滴１４０ｂを複数回吐出することにより、結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙを所望の形状および大きさに形成する。結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙは、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０との距離を所定の値に設定した場合に、少なくとも一部が互いに接合できるような形状および大きさに形成される。
【００７０】
なお、液滴１４０ｂを吐出する前に、必要に応じて、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０に、親液性処理または撥液性処理を行なう。これにより、液滴１４０ｂに対する端面１２０ａおよび光学面１８０の濡れ性を制御することができる。これにより、結合部１４０の形状および大きさをより厳密に制御することができる。
【００７１】
次いで、光ファイバ１２０の端面１２０ａと、光学面１８０とを対向させる。本実施の形態においては、端面１２０ａの少なくとも一部を、光学面１８０に対向させる。この場合、光の利用効率の観点からいえば、図４に示すように、端面１２０ａの中心を通りかつ端面１２０ａに垂直な直線Ｒ１上に、光学面１８０の中心が位置するように、光ファイバ１２０および光学面１８０を設置するのが望ましい。
【００７２】
また、ここで、光ファイバ１２０の端面１２０ａと、光学面１８０との間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体１４０ｘと結合部前駆体１４０ｙ（図３参照）とを接触させる。これにより、液体の状態である結合部前駆体１４０ｘと結合部前駆体１４０ｙとが一体化し、結合部前駆体１４０ａが形成される（図４参照）。ここで得られた結合部前駆体１４０ａは、図４に示すように、端面１２０ａと光学面１８０とに接合している。
【００７３】
［結合部の形成］
次いで、図４に示すように、結合部前駆体１４０ａを硬化させて、結合部１４０を形成する。具体的には、結合部前駆体１４０ａに対して、熱または光等のエネルギー１１３を付加する。
【００７４】
結合部前駆体１４０ａを硬化する際は、前記液体材料の種類により適切な方法を選択する。硬化手段としては、具体的には、熱エネルギーの付加、あるいは紫外線またはレーザ光等の光照射が挙げられる。また、付加するエネルギー１１３の量は、結合部前駆体１４０ａの形状、大きさおよび材質によって適宜調整する。以上の工程により、光素子１００と、光ファイバ１２０と、結合部１４０とを含む結合ユニット１０００が得られる（図１参照）。
【００７５】
３．作用効果
本実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造によれば、安価であり、かつ、光素子１００と光ファイバ１２０との間の光の伝達を確実に行なうことが可能な結合構造（結合ユニット１０００）を得ることができる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法によれば、生産性に優れ、かつ、光素子１００と光ファイバ１２０との位置合わせを精密に行なう必要がない。上記作用効果について、以下に詳しく説明する。
【００７７】
（１）第１に、結合部１４０を介して、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０とが接合されていることにより、光ファイバ１２０と光素子１００との間を伝搬する光の損失を少なくすることができる。その理由を説明するために、まず、一般的な光素子と光ファイバとの結合構造について、以下に説明する。
【００７８】
一般的な光素子と光ファイバとの結合構造においては、光素子と光ファイバとの間には結合部が形成されていない。このため、光素子から出射した光を光ファイバに効率良く導入するため、あるいは光ファイバから出射した光を光素子に効率良く導入するためには、光素子と光ファイバとの間の位置合わせを厳密に行なう必要がある。また、光素子が発光素子の場合、光学面から出射した光が光ファイバの端面にて反射した後光学面に入射する場合がある。この入射光（戻り光）によって光素子の特性が変化するという問題が生じていた。
【００７９】
これに対して、本実施の形態の結合構造（結合ユニット１０００）によれば、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０との間に結合部１４０が接合されているため、光素子１００と光ファイバ１２０との位置合わせを厳密に行なわなくても、光素子１００（または光ファイバ１２０）から出射する光を、効率良く光ファイバ１２０（または光素子１００）に導入することができる。すなわち、この結合ユニット１０００によれば、位置合わせを厳密に行なうことなく、光素子１００と光ファイバ１２０との間の光の伝達を確実に行なうことができる。また、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０とが結合部１４０を介して接合されていることにより、前述した戻り光が生じるのを防止することができる。これにより、光素子１００の特性を維持することができる。
【００８０】
例えば、図１７（ａ）に示す変形例（結合ユニット１１００）のように、光ファイバ１２０の端面１２０ａの中心を通りかつ端面１２０ａに垂直な直線Ｒ１上に、光学面１８０の中心が位置していなくても、結合部９４０を介して、端面１２０ａと光学面１８０とが接合されていることにより、光を効率良く伝搬することができる。
【００８１】
また、例えば、図１７（ｂ）に示す変形例（結合ユニット３１００）のように、コア２２２の端面２２２ａの中心を通りかつ端面２２２ａと垂直な直線Ｒ２上に、光学面１８０の中心が位置していなくても、結合部７４０を介して、端面２２２ａと光学面１８０とが接合されていることにより、光を効率良く伝搬することができる。
【００８２】
なお、図１７（ａ）および図１７（ｂ）において、結合部７４０，９４０は、本実施の形態で示した結合部１４０と同様の材質からなり、かつ、同様の方法にて形成されたものである。
【００８３】
（２）第２に、結合部１４０は、エネルギーを付加することによって硬化可能な液体材料を硬化させることにより形成される。すなわち、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０のいずれか一方の上に結合部前駆体を形成し、この結合部前駆体が端面１２０ａおよび光学面１８０に接触した状態で硬化させる。これにより、結合部１４０を介して光素子１００と光ファイバ１２０とが接合することにより、光素子１００と光ファイバ１２０との位置合わせを精密に行なう必要がない。
【００８４】
また、結合部前駆体１４０ａの形状および大きさは、液滴１４０ｂの吐出量によって制御することができる。これにより、光素子１００と光ファイバ１２０との距離に応じて、結合部前駆体１４０ａの形状および大きさを調整することができる。
【００８５】
（第２の実施の形態）
１．光素子と光ファイバとの結合構造
図５は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。図５には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット２０００が示されている。
【００８６】
この結合ユニット２０００は、図５に示すように、光素子１００と、光ファイバ１２０と、結合部８４０とを含む。
【００８７】
この結合ユニット２０００は、結合部８４０の形成方法が、第１の実施の形態で示した結合部１４０（図１参照）と異なる。上記の点以外の構成要素については、第１の実施の形態の結合ユニット１０００の構成要素と同様である。なお、この結合ユニット２０００において、第１の実施の形態の結合ユニット１０００と同様の構成を有する点については、原則として同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【００８８】
２．光素子と光ファイバとの結合方法
次に、図５に示す結合ユニット２０００の製造方法について、図６および図７説明する。なお、前述した第１の実施の形態の光素子１００と光ファイバ１２０との結合方法と同様の工程については、原則として説明を省略する。
【００８９】
［結合部前駆体の形成］
本実施の形態では、図６に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａのみに結合部前駆体８４０ａを形成する場合について示す。なお、結合部前駆体８４０ａの形成方法は、第１の実施の形態で示した結合部前駆体１４０ｘ，１４０ｙと同様である。すなわち、光ファイバ１２０の端面１２０ａに対して液滴１４０ｂ（図２参照）を吐出することにより、端面１２０ａ上に結合部前駆体８４０ａを形成する（図６参照）。
【００９０】
［結合部の形成］
結合部８４０（図５参照）の形成方法は、第１の実施の形態で示した方法と同様である。また、結合部８４０は、第１の実施の形態において示した結合部１４０と同様の材質からなることができる。
【００９１】
具体的には、図７に示すように、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０とを対向させた状態で、光ファイバ１２０の端面１２０ａと光学面１８０との間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体８４０ａを光学面１８０に接触させる。この状態で結合部前駆体８４０ａにエネルギー１１３を付加して、結合部前駆体８４０ａを硬化させる。これにより、図５に示すように、結合部８４０が形成される。
【００９２】
［その他］
本実施の形態では、光ファイバ１２０の端面１２０ａにのみ結合部先駆体８４０ａを形成する工程を経て、結合部８４０を形成する場合について説明したが、あるいは、図示しないが、光学面１８０のみに結合部先駆体を形成した後、結合部を形成してもよい。この場合、前記結合部前駆体を端面１２０ａに接触させる際に、前記結合部前駆体が、少なくとも端面１２０ａのうちコアの端面に接触するようにする。
【００９３】
３．作用効果
本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、第１の実施の形態の結合構造および結合方法と同様の作用効果を有する。
【００９４】
さらに、本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、光ファイバ１２０の端面１２０ａおよび光学面１８０のうち、少なくとも一方に結合部前駆体を形成する工程を経て、結合部が形成される。これにより、より簡便な方法にて、前記結合構造を得ることができる。
【００９５】
特に、光ファイバ１２０の端面１２０ａ上に結合部前駆体８４０ａを形成する場合、光ファイバ１２０の側面が結合部前駆体８４０ａで濡れない限り、結合部前駆体８４０ａには表面張力が主に作用する。このため、結合部前駆体８４０ａを形成するための液滴の量を調整することによって、結合部前駆体８４０ａの形状および大きさを制御することができる。これにより、所望の形状および大きさの結合部８４０を得ることができる。
【００９６】
（第３の実施の形態）
１．光素子と光ファイバとの結合構造
図８は、本発明を適用した第３の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。図８には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット３０００が示されている。
【００９７】
本実施の形態の結合ユニット３０００は、図８に示すように、光素子１００と、光ファイバ２２０と、結合部２４０とを含む。
【００９８】
この結合ユニット３０００は、図８に示すように、光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａとの高さが異なる点、ならびに、端面２２２ａと光学面１８０とが結合部２４０を介して接合されている点で、第１および第２の実施の形態の結合ユニットと異なる構成を有する。
【００９９】
次に、この結合ユニット３０００の各構成要素について、それぞれ説明する。なお、この結合ユニット３０００において、第１の実施の形態の結合ユニット１０００と同様の構成を有する点については、原則として同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【０１００】
［光ファイバ］
光ファイバ２２０は、コア２２２およびクラッド２２４を含む。本実施の形態においては、図８に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２がクラッド２２４で覆われていない場合を示す。すなわち、図８に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２の端面２２２ａはクラッド２２４の端面２２４ａより突出しており、コア２２２とクラッド２２４とで凸部２６０が構成されている。
【０１０１】
また、光ファイバ２２０は、第１の実施の形態において光ファイバ１２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【０１０２】
［結合部］
結合部２４０は、図８に示すように、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に設けられている。結合部２４０は、第１の実施の形態にて示された結合部１４０と同様の材質からなることができる。
【０１０３】
また、結合部２４０は、第２の実施の形態の結合部８４０（図５参照）と同様の方法にて形成される。具体的には、結合部２４０は、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａに対して液滴を吐出して、結合部前駆体（後述する）を形成した後、この結合部前駆体を硬化させることにより形成できる。
【０１０４】
２．光素子と光ファイバとの結合方法
次に、図８に示す光素子と光ファイバとの結合方法について、図９〜図１１を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態の光素子と光ファイバとの結合方法と同様の工程については、原則として説明を省略する。
【０１０５】
［コアおよびクラッドの端面の加工］
まず、コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させる工程について説明する。コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させるためには、具体的には、下記の（１）および（２）に示す方法が例示できる。
【０１０６】
（１）ウエットエッチングによる方法
まず、ウエットエッチングによって、コア２２２の端面２２２ａを、クラッド２２４の端面２２４ａより突出させる工程について、図９を参照して説明する。ここでは、光ファイバ２２０が石英系光ファイバからなる場合について説明する。
【０１０７】
一般に、光ファイバは、コアの屈折率をクラッドとの屈折率よりも大きくするために、コアとクラッドとが異なる成分から形成されている。このコアとクラッドとの成分の違いを利用して、ウエットエッチングにて、コアまたはクラッドを選択的に除去することができる。
【０１０８】
ここでは、端面が平坦な光ファイバ２２０（図９参照）に対してウエットエッチングを行なうことによって、クラッド２２４を選択的に除去できるエッチャントを用いる。これにより、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａよりも突出させることができる。
【０１０９】
石英系光ファイバのコアとクラッドとの選択的エッチングに用いられるエッチャントとしては、例えば、フッ化水素酸とフッ化アンモニウムを混合した水溶液（バッファフッ酸水溶液）を用いることができる。このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸およびフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、クラッド２２４を選択的に除去することができる。
【０１１０】
ウエットエッチングの模式図を図９に示す。図９に示すように、光ファイバ２２０の端部をエッチャント２３０に浸す。これにより、クラッド２２４が選択的に溶解するため、光ファイバ２２０の端部において、クラッド２２４を選択的に除去することができる。
【０１１１】
具体的には、４０重量％フッ化アンモニウム水溶液と５０重量％フッ化水素酸水溶液と純水（Ｈ２Ｏ）とを所定の体積比で用いることにより調製されたバッファフッ酸水溶液を用いることにより、クラッド２２４を選択的に除去することができる。
【０１１２】
なお、バッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸とフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア２２２を選択的に除去することもできる。この場合については、詳しくは、後述する実施形態で述べる。
【０１１３】
（２）光硬化による方法
次に、光硬化によってコア２２２を伸長させる工程について、図１０を参照して説明する。この方法では、光ファイバ２２０のコア２２２の端面に光硬化型樹脂を伸長させることにより、コア２２２の端面２２２ａをクラッド２２４の端面２２４ａよりも突出させる。ここで、光ファイバ２２０の材質は、光硬化型樹脂との密着性が確保できるかぎり、特に限定されない。
【０１１４】
具体的には、図１０に示すように、端面２２２ａを含む光ファイバ２２０の端部（一方の端部）を、紫外線硬化型樹脂の前駆体を含有する液体材料２３２の中に浸す。光ファイバ２２０のもう一方の端部において、コア２２２の端面２２２ｂから紫外線２１３を入射させる。これにより、端面２２２ｂから入射した紫外線２１３はコア２２２内を伝搬した後、コア２２２の端面２２２ａから出射する。ここで、クラッド２２４には紫外光が導入されないため、クラッド２２４からは紫外光が出射せず、紫外光２１３が出射するのは、コア２２２の端面２２２ａからのみである。すなわち、コア２２２の端面２２２ａから出射する紫外線２１３によって、コア２２２の端面２２２ａにて、液体材料２３０に含まれる紫外線硬化型樹脂の前駆体が反応する。これにより、コア２２２の端面２２２ａ上に紫外線硬化樹脂が形成されることによってコア２２２が伸長する。この結果、図８に示すように、コア２２２の端面２２２ａが、クラッド２２４の端面２２４ａより突出した構造の光ファイバ２２０が得られる。
【０１１５】
なお、図１０においては、光ファイバ２２０の端部を液体材料２３２内に浸した状態でコア２２２を伸長する例について示した。ここで、光ファイバ２２０の端部を液体材料２３２内に浸すかわりに、図示しないが、光ファイバ２２０の端面２２２上に液体材料２３２を設置した状態で、図１０に示す場合と同様に、もう一方の端部のコア２２２の端面から紫外線を導入して、コア２２２を伸長してもよい。
【０１１６】
［結合部の形成］
次いで、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に、結合部２４０を形成する。本実施の形態においては、コア２２２の端面２２２ａ上に結合部２４０が形成される点を除いて、第１の実施の形態において結合部１４０を形成する方法と同様である。また、結合部２４０の材質は、第１の実施の形態で示した結合部１４０と同様の材質を用いることができる。
【０１１７】
具体的には、結合部２４０を形成するための液体材料からなる液滴を、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａに対して吐出する。これにより、図１１に示すように、コア２２２の端面２２２ａ上に、結合部前駆体２４０ａを形成する。次いで、コア２２２の端面２２２ａと光学面１８０とを対向させた状態で、コア２２２の端面２２２ａと光学面１８０との間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体２４０ａと光学面１８０とを接触させる。この状態で、結合部前駆体２４０ａにエネルギーを付加して、結合部前駆体２４０ａを硬化させる。これにより、結合部２４０が得られる（図８参照）。
【０１１８】
結合部前駆体２４０ａを硬化させる方法は、第１の実施の形態で示した結合部前駆体１４０ａの硬化方法と同様の方法を用いることができる。これにより、光素子１００と光ファイバ２２０との結合構造（結合ユニット３０００）が得られる（図８参照）。
【０１１９】
３．作用効果
本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、第１の実施の形態の結合構造および結合方法と同様の作用効果を有する。
【０１２０】
さらに、本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、光ファイバ２２０のコア２２２の端面２２２ａ上に結合部２４０が設けられている。光ファイバ２２０において実際に光が伝搬するのはコア２２２の部分である。すなわち、コア２２２の端面２２２ａ上にのみ結合部２４０が設けられていることにより、光素子１００が受光素子である場合は、結合部２４０を介して、コア２２２から光素子１００に光をより効率良く導入することができる。あるいは、光素子１００が発光素子である場合は、結合部２４０を介して、光素子１００からコア２２２に光をより効率良く導入することができる。
【０１２１】
４．変形例
次に、本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造の他の変形例について説明する。
【０１２２】
（１）変形例１
図１２は、本実施の形態の一変形例たる光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す図である。図１３は、図１２に示す一変形例たる光素子と光ファイバとの結合方法を模式的に示す図である。図１２には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット３２００が示されている。
【０１２３】
この結合ユニット３２００は、結合部３４０の形状および大きさが、本実施の形態で示した結合部２４０（図８参照）とは異なる。この点以外の構成要素については、この結合ユニット３２００は、図８に示す結合ユニット３０００と同様の構成要素を含む。
【０１２４】
図１３は、コア２２２の端面２２２ａ上に結合部前駆体３４０ａが設置された状態を示している。結合部前駆体３４０ａの形状および大きさを調整することによって、結合部３４０の形状および大きさを調整することができる。
【０１２５】
例えば、図１３を参照すると、この光ファイバ２２２では、コア２２２の端面２２２ａとクラッド２２４の端面２２４ａとから凸部が構成される。ここで、結合部前駆体３４０ａをコア２２２の端面２２２ａ上に形成する際に、使用する液滴の量を調整することによって、結合部前駆体３４０ａの最大径ｄ２を、端面２２２ａの直径ｄ１よりも大きくすることができる。これにより、結合部３４０をより大きく形成することができる。その結果、コア２２２の端面２２０ａと、光素子１００の光学面１８０とを接合する際の距離のマージンを広げることができる。
【０１２６】
（２）変形例２
図１４は、本実施の形態の一変形例たる光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す図である。図１４には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット３３００が示されている。
【０１２７】
図１４に示す結合ユニット３３００は、図８に示す結合ユニット３０００の端部において、コア２２２の突出した部分、結合部２４０および柱状部１３０の周囲を封止材２２６で埋め込んだものである。
【０１２８】
すなわち、この結合ユニット３３００において、封止材２２６以外の構成は、本実施の形態の結合ユニット３０００（図８参照）と同様である。したがって、この結合ユニット３３００は、結合ユニット３０００と同様の作用効果を有する。
【０１２９】
さらに、結合ユニット３０００においては、結合部２４０の周囲を封止材２２６で覆うことにより、コア２２２の端面２２２ａと光学面１８０との間に結合部２４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりを高めることができる。
【０１３０】
また、封止材２２６の屈折率は、コア２２２の屈折率および結合部２４０の屈折率よりも小さいことが望ましい。これにより、図１４に示す光ファイバ２２０の端部において、コア２２２および結合部２４０内を伝搬する光を閉じ込めるクラッドとしての機能を、封止材２２６に付与することができる。
【０１３１】
さらに、結合部２４０の屈折率は、コア２２２の屈折率と同一であることが望ましく、封止材２２６の屈折率は、クラッド２２４の屈折率と同一であることがより望ましい。すなわち、この場合、結合部２４０および封止材２２６にそれぞれ、光ファイバのコアおよびクラッドと同一の機能を付与することができる。これにより、光の損失を少なくすることができる。
【０１３２】
以上の屈折率については、他の実施形態および変形例においても同様である。
【０１３３】
封止材２２６の材質は特に限定されないが、例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂等の樹脂材料を用いることができる。
【０１３４】
（第４の実施の形態）
１．光素子と光ファイバとの結合構造
図１５は、本発明を適用した第４の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。図１５には、光素子と光ファイバとの結合構造として、結合ユニット４０００が示されている。
【０１３５】
本実施の形態の結合ユニット４０００は、図１５に示すように、光素子１００と、光ファイバ３２０と、結合部３４０とを含む。
【０１３６】
この結合ユニット４０００は、図１５に示すように、光ファイバ３２０の端部において、コア３２２の端面３２２ａとクラッド３２４の端面３２４ａとの高さが異なる点、および光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上に結合部３４０が設けられている点で、第３の実施の形態の結合ユニット３０００と同様の構成を有する。
【０１３７】
一方、本実施の形態の結合ユニット４０００は、図１５に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４がコア３２２を覆っていない点で、第３の実施の形態の結合ユニット３０００とは異なる構成を有する。
【０１３８】
次に、この結合ユニット４０００の各構成要素について、それぞれ説明する。なお、この結合ユニット４０００において、第３の実施の形態の結合ユニット３０００（図８参照）と同様の構成を有する点については、原則として同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
【０１３９】
［光ファイバ］
光ファイバ３２０は、コア３２２およびクラッド３２４を含む。本実施の形態においては、前述したように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４はコア３２２を覆っていない場合を示している。すなわち、図１５に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４の端面３２４ａはコア３２２の端面３２２ａより突出しており、コア３２２とクラッド３２４とで凹部３６０が構成されている。
【０１４０】
光ファイバ３２０は、第１の実施の形態において光ファイバ１２０の材質として示したものと同様の材質から形成することができる。
【０１４１】
［結合部］
結合部３４０は、図１５に示すように、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上に設けられている。この結合部３４０は、第３の実施の形態において示した結合部２４０（図８参照）と同様の材質からなることができる。
【０１４２】
また、結合部３４０は、第３の実施の形態で示した結合部２４０と同様の方法にて形成される。具体的には、結合部３４０は、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａに対して液滴を吐出して、結合部前駆体（後述する）を形成した後、この結合部前駆体を硬化させることにより形成することができる。
【０１４３】
２．光素子と光ファイバとの結合方法
図１５に示す光素子と光ファイバとの結合方法について、図１６を参照して説明する。なお、前述した第３の実施の形態の光素子と光ファイバとの結合方法と同様の工程については、原則として説明を省略する。
【０１４４】
［コアおよびクラッドの端面の加工］
本実施の形態において、光ファイバ３２０のコア３２２およびクラッド３２４の端面は、第３の実施の形態の欄で説明した方法のうち、ウエットエッチングを用いる方法にて加工することができる。具体的には、ウエットエッチングにおいて、エッチャントを構成する各成分の種類や濃度を調整することによって、コア３２２が選択的に除去できる条件にてエッチングを行なう。
【０１４５】
例えば、光ファイバ３２０が石英系光ファイバからなり、エッチャントとしてバッファフッ酸水溶液を用いる場合、このバッファフッ酸水溶液中のフッ化水素酸およびフッ化アンモニウムの濃度を調整することにより、コア３２２を選択的に除去することができる。
【０１４６】
具体的には、第２の実施の形態の欄でクラッドを除去する際に用いた水溶液を、各成分の割合を変えることにより用いることができる。
【０１４７】
［結合部の形成］
次いで、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａ上に結合部前駆体３４０ａを形成する。本実施の形態において、結合部３４０を形成する方法は、第３の実施の形態において結合部２４０を形成する方法と同様である。また、結合部前駆体３４０ａの材質は、第１の実施の形態で示した結合部前駆体１４０ａ（図４参照）と同様の材質を用いることができる。
【０１４８】
具体的には、結合部３４０を形成するための液体材料からなる液滴を、光ファイバ３２０のコア３２２の端面３２２ａに対して吐出して、図１６に示すように、結合部前駆体３４０ａをコア３２２の端面３２２ａ上に形成する。次いで、コア３２２の端面３２２ａと光素子１００の光学面１８０（図１５参照）とを対向させた状態で、コア３２２の端面３２２ａと光学面１８０との間が所定の距離になるように近接させ、結合部前駆体３４０ａと光学面１８０とを接触させる。この状態で、結合部前駆体３４０ａにエネルギーを付加して、結合部前駆体３４０ａを硬化させる。これにより、結合部３４０を形成する。以上により、光素子１００と光ファイバ３２０との結合構造（結合ユニット４０００）が得られる（図１５参照）。
【０１４９】
３．作用効果
本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、第１の実施の形態の結合構造および結合方法と同様の作用効果を有する。
【０１５０】
さらに、本実施の形態の光素子と光ファイバとの結合構造および結合方法によれば、図１５に示すように、光ファイバ３２０の端部において、クラッド３２４がコア３２２を覆っていない。すなわち、コア３２２とクラッド３２４とで凹部３６０が構成されている。結合部３４０はこの凹部３６０に設けられているため、結合部３４０を確実に固定することができる。その結果、歩留まりが高い結合構造を得ることができる。
【０１５１】
（第５の実施の形態）
図１８は、本発明を適用した第５の実施の形態の光モジュール５０００を模式的に示す図である。この光モジュール５０００は、光素子１０と、半導体チップ２０と、第３の実施の形態の光ファイバ２２０（図８参照）とを含む。
【０１５２】
本実施の形態の光モジュール５０００は、図１８に示すように、光素子１０、光ファイバ２２０、および結合部２４０からなる結合構造を含む。すなわち、光素子１０と光ファイバ２２０とが結合部２４０を介して接合されている。
【０１５３】
この光モジュール５０００は、第３の実施の形態の結合構造（結合ユニット３０００）と同様の結合構造を含む。具体的には、光ファイバ２２０および結合部２４０（図１８参照）は、第３の実施の形態の結合ユニット３０００（図８参照）に含まれるものと同様の構成を有する。また、第３の実施の形態の結合ユニット３０００に含まれる光素子１００（図８参照）のかわりに、本実施の形態の光モジュール５０００においては、図１８に示すように、光素子１０が設置されている。
【０１５４】
なお、この光モジュール５０００において、光ファイバ２２０のかわりに、前述した変形例または他の実施形態で示されている光ファイバを用いてもよい。
【０１５５】
１．光モジュールの構造
光素子１０は、発光素子であっても受光素子であってもよい。発光素子の一例として面発光素子、特に面発光レーザを適用することができる。面発光レーザなどの面発光素子は、基板に対して垂直方向に光を発する。光素子１０は、光学的部分１２を有する。光素子１０が発光素子であるときは、光学的部分１２は発光部であり、光素子１０が受光素子であるときは、光学的部分１２は受光部である。また、光学的部分１２には光学面１２ａが設けられている。
【０１５６】
光素子１０は、結合部２４０を介して光ファイバ２２０と接合されている。また、光学的部分１２は、光ファイバ２２０のコア２２２と対向する位置に設置されている。また、本実施の形態では、光学的部分１２は、半導体チップ２０の穴２８と対向している。
【０１５７】
光素子１０は、少なくとも１つ（一般的には２つまたはそれ以上）の電極を有する。例えば、光素子１０において、光学的部分１２が形成された面に、第１の電極１４が設けられていてもよい。なお、複数の第１の電極１４のうち、少なくとも一つがダミー電極であってもよい。ダミー電極は、第１の電極１４と同じ材料で形成してもよいが、光素子１０の内部には電気的に接続されていないものである。例えば、全てを直線で結んで三角形以上の多角形を描く位置に、第１の電極１４を形成し、そのうちの少なくとも一つがダミー電極であってもよい。こうすることで、光素子１０を３点以上の箇所で安定して支持することができる。
【０１５８】
また、光素子１０において、第１の電極１４が設けられた面とは別の面に、第２の電極１６が設けられていてもよい。光素子１０が面発光レーザなどの半導体レーザであるときは、光素子１０において、第１の電極１４が設けられた面とは反対側の面に第２の電極１６が設けられてもよい。
【０１５９】
半導体チップ２０は、光素子１０を駆動するためのものである。半導体チップ２０には、光素子１０を駆動するための回路が内蔵されている。半導体チップ２０には、内部の回路に電気的に接続された複数の電極（またはパッド）２２が形成されている。電極２２が形成された面に、少なくとも一つの電極２２に電気的に接続した配線パターン２４が形成されることが好ましい。
【０１６０】
半導体チップ２０と光素子１０とは、電気的に接続されている。例えば、光素子１０の第１の電極１４と、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４と、を電気的に接続する。接続には、ワイヤなどを使用してもよいが、ろう材の一例であるハンダ２６などによる金属接合や異方性導電材料（膜）を介して、第１の電極１４と配線パターン２４とを接合してもよい。この場合、光素子１０は、半導体チップ２０に対してフェースダウン実装される。この構成によれば、ハンダ２６によって、電気的な接続を行えるのみならず、光素子１０と半導体チップ２０とを固定することができる。なお、第１の電極１４のうち、ダミー電極となるものも、配線パターン２４に接合することが好ましい。こうすることで、光素子１０を安定した状態で半導体チップ２０上に固定することができる。
【０１６１】
また、光素子１０の第２の電極１６と、配線パターン２４とが電気的に接続されている。接続には、ワイヤ２７を使用したり、導電ペーストを第２の電極１６から配線パターン２４まで設けてもよい。
【０１６２】
光素子１０と半導体チップ２０との間には、アンダーフィル材４０を設けてもよい。アンダーフィル材４０は、光素子１０と半導体チップ２０との電気的な接続部分を覆って保護するとともに、光素子１０および半導体チップ２０の表面も保護する。さらに、アンダーフィル材４０は、光素子１０および半導体チップ２０の接合状態を保持する機能を有する。
【０１６３】
また、アンダーフィル材４０はさらに、結合部２４０と光ファイバ２２０との間を固定する封止材としての機能を有する。アンダーフィル材４０の屈折率は、光ファイバ２２０のコア２２２の屈折率および結合部２４０の屈折率よりも小さいことが望ましい。これにより、コア２２２および結合部２４０内を伝搬する光を閉じ込めるクラッドとしての機能を、アンダーフィル材４０に付与することができる。
【０１６４】
さらに、結合部２４０の屈折率は、コア２２２の屈折率と同一であることが望ましく、アンダーフィル材４０の屈折率は、クラッド２２４の屈折率と同一であることがより望ましい。すなわち、この場合、結合部２４０およびアンダーフィル材４０にそれぞれ、光ファイバのコアおよびクラッドと同一の機能を付与することができる。
【０１６５】
半導体チップ２０には、穴（例えば貫通穴）２８が形成されていてもよい。穴２８には、コア２２２の端面２２２ａに結合部２４０が設置された光ファイバ２２０が挿入される。穴２８は、内部の回路を避けて、電極２２が形成された面からその反対側の面に至るまで形成されている。穴２８の少なくとも一方の開口端部には、テーパ２９が形成されていることが好ましい。テーパ２９を形成することで、穴２８に光ファイバ２２０を挿入しやすくなる。
【０１６６】
半導体チップ２０は、基板４２に取り付けられていてもよい。詳しくは、半導体チップ２０は、接着剤４４を介して基板４２に貼り付けられていてもよい。基板４２には、穴４６が形成されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８と連通する位置に形成されている。半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、２つの穴２８、４６の連通を妨げないように、これらを塞がないように設けられる。基板４２の穴４６は、半導体チップ２０とは反対側の方向に内径が大きくなるように、テーパが付された形状になっている。これにより、光ファイバ２２０を挿入しやすくなっている。
【０１６７】
基板４２は、樹脂、ガラスまたはセラミックなどの絶縁性を有する材料から形成されてもよいが、金属などの導電性を有する材料から形成されてもよい。基板４２が導電性の材料からなるときには、少なくとも半導体チップ２０が取り付けられる面に、絶縁膜４３を形成することが好ましい。なお、以下の実施の形態でも、基板４２として同様の材料を用いることができる。
【０１６８】
また、基板４２は、高い熱伝導性を有することが好ましい。これによれば、基板４２が、光素子１０および半導体チップ２０の少なくとも一方の熱の発散を促進する。この場合、基板４２はヒートシンクまたはヒートスプレッダである。本実施の形態では、半導体チップ２０が基板４２に接着されているので、直接的には半導体チップ２０を冷却することができる。なお、半導体チップ２０と基板４２とを接着する接着剤４４は、熱伝導性を有することが好ましい。さらに、半導体チップ２０が冷却されるので、半導体チップ２０に接合された光素子１０も冷却される。
【０１６９】
基板４２には、配線パターン４８が設けられている。また、基板４２には、外部端子５０が設けられている。本実施の形態では、外部端子５０はリードである。基板４２に形成された配線パターン４８は、例えばワイヤ５２を介して、半導体チップ２０の電極２２、半導体チップ２０上に形成された配線パターン２４、光素子１０の第１または第２の電極１４、１６のうち、少なくとも一つと電気的に接続される。また、配線パターン４８は、外部端子５０と電気的に接続されてもよい。
【０１７０】
光ファイバ２２０は、半導体チップ２０の穴２８に挿入されている。光素子１０の光学面１２ａは、半導体チップ２０の穴２８に対向している。したがって、穴２８に挿入された光ファイバ２２０は、光学面１２ａに対して位置合わせされた状態となる。
【０１７１】
光ファイバ２２０は、基板４２の穴４６にも挿通されている。穴４６は、半導体チップ２０の穴２８に向けて徐々に内径が小さくなっており、半導体チップ２０とは反対側の面では、穴４６の開口の内径は、光ファイバ２２０よりも大きくなっている。光ファイバ２２０と穴４６の内面との間の隙間は、樹脂などの充填材５４で埋めることが好ましい。充填材５４は、光ファイバ２２０を固定して抜け止めを図る機能も有する。
【０１７２】
本実施の形態では、光素子１０および半導体チップ２０が、樹脂５６で封止されている。樹脂５６は、光素子１０と半導体チップ２０との電気的な接続部分や、半導体チップ２０と基板４２に形成された配線パターン４８との電気的な接続部分も封止する。
【０１７３】
２．作用効果
本実施の形態の光モジュール５０００によれば、光素子１０と光ファイバ２２０とが、結合部２４０を介して接合されていることにより、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、装置の簡素化、小型化および低コスト化を図ることができる。
【０１７４】
また、光ファイバと光素子との間に別途レンズが設けられた一般的な光モジュールと比較して、結合部２４０を介して光素子１０と光ファイバ２２０との間で光を確実に伝達することができる。
【０１７５】
（第６の実施の形態）
図１９は、本発明を適用した実施の形態の光伝達装置を示す図である。光伝送装置９０は、コンピュータ、ディスプレイ、記憶装置、プリンタ等の電子機器９２を相互に接続するものである。電子機器９２は、情報通信機器であってもよい。光伝送装置９０は、ケーブル９４の両端にプラグ９６が設けられたものであってもよい。ケーブル９４は、その一端または両端に、第１の実施の形態の光素子１００と光ファイバ１２０との結合構造（結合ユニット１０００，図１参照）を含むことができる。プラグ９６は、半導体チップ２０を内蔵する。光ファイバ１２０と、光素子１００または半導体チップ２０との取り付け状態は、上述した通りである。なお、第１の実施の形態の光素子１００と光ファイバ１２０との結合構造のかわりに、前述した変形例または他の実施形態の結合構造を用いてもよい。
【０１７６】
光ファイバ１２０の一方の端部に接続される光素子１００は、発光素子である。一方の電子機器９２から出力された電気信号は、発光素子である光素子１００によって光信号に変換される。光信号は光ファイバ１２０を伝わり、他方の光素子１００に入力される。この他方の光素子１００は、受光素子であり、入力された光信号が電気信号に変換される。電気信号は、他方の電子機器９２に入力される。こうして、本実施の形態の光伝達装置９０によれば、光信号によって、電子機器９２の情報伝達を行うことができる。
【０１７７】
（第７の実施の形態）
図２０は、本発明を適用した実施の形態の光伝達装置の使用形態を示す図である。光伝送装置９０は、電子機器８０間を接続する。電子機器８０として、液晶表示モニターまたはディジタル対応のＣＲＴ（金融、通信販売、医療、教育の分野で使用されることがある。）、液晶プロジェクタ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、ディジタルＴＶ、小売店のレジ（ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  Ｓａｌｅ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ）用）、ビデオ、チューナ、ゲーム装置、プリンタ等が挙げられる。
【０１７８】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図５】第２の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。
【図９】図８に示す光ファイバの製造工程の一例を模式的に示す図である。
【図１０】図８に示す光ファイバの製造工程の一例を模式的に示す図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造の一変形例を模式的に示す図である。
【図１３】図１２に示す一変形例たる光素子と光ファイバとの結合方法を模式的に示す図である。
【図１４】第３の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造の一変形例を模式的に示す図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造を模式的に示す側面図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合方法の一工程を模式的に示す図である。
【図１７】図１７（ａ）は、第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造の一変形例を模式的に示す図であり、図１７（ｂ）は、第１の実施の形態に係る光素子と光ファイバとの結合構造の別の一変形例を模式的に示す図である。
【図１８】本発明を適用した第５の実施の形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。
【図１９】本発明を適用した第６の実施の形態に係る光伝達装置を模式的に示す図である。
【図２０】本発明を適用した第７の実施の形態に係る光伝達装置の使用形態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１０  光素子、  １２  光学的部分、  １２ａ  光学面、  １４  第１の電極、  １６  第２の電極、  ２０  半導体チップ、  ２１  凹部、  ２２  電極、２４  配線パターン、  ２６  ハンダ、  ２７  ワイヤ、  ２８  穴、  ２９テーパ、  ３２  先端面、  ４０  アンダーフィル材、  ４２  基板、  ４３絶縁膜、  ４４  接着剤、  ４６  穴、  ４８  配線パターン、  ５０  外部端子、  ５２  ワイヤ、  ５４  充填材、  ５６  樹脂、  ９０  光伝送装置、８０，９２  電子機器、  ９４  ケーブル、９６  プラグ、  １００  光素子、  １１０  インクジェットヘッド、  １１２  インクジェットノズル、  １１３  エネルギー、  １２０，２２０，３２０  光ファイバ、  １２０ａ  光ファイバの端面、  １２２，２２２，３２２  コア、  １２４，２２４，３２４  クラッド、  １３０  柱状部、  １４０，２４０，３４０，７４０，９４０  結合部、  １４０ａ，１４０ｘ，１４０ｙ，８４０ａ  結合部前駆体、１４０ｂ  液滴、  １８０  光学面、  ２１３  紫外線、  ２２２ａ，２２２ｂ，３２２ａ  コアの端面、  ２２４ａ，３２４ａ  クラッドの端面、  ２２６  封止材、  ２３０  エッチャント、  ２３２  液体、  ２６０  凸部、  ３６０  凹部、  １０００，１１００，２０００，３０００，３１００，３２００，３３００，４０００  結合ユニット、  ５０００  光モジュール
【図１】
2004245861.tif 000003
【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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