(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバを接合するプロセスであって、
Ａ）光ファイバ接合要素を提供する工程であって、該光ファイバ接合要素は、
ｉ）基板と、
ｉｉ）該基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパであって、該グリッパは、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、該隣接したポリマーストリップ間の溝を形成する側壁とを有し、該ポリマーストリップは、その側壁間に弾性変形可能な内部部分を有し、ここで、該弾性変形可能な内部部分の弾性係数は、該側壁の弾性係数よりも小さい、光ファイバグリッパと、
を含む、工程と、
Ｂ）該溝に第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの補完的端部を並列させる工程と、
を包含する、プロセス。
【請求項２】
前記工程Ｂの前に、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバの端部を垂直方向に劈開させる工程をさらに包含する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記工程Ｂは、前記溝に第１の光ファイバを押し付け、次いで、該溝に第２の光ファイバを押し付けることにより行なわれる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記工程Ｂは、前記溝に第１の光ファイバを押し付け、次いで、該第１の光ファイバおよび該第２の光ファイバの端部が約１０μｍ以下の距離だけ離れるまで、該溝中の第２の光ファイバをスライドさせることにより行なわれる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
光ファイバを接合するプロセスであって、
Ａ）基板を提供する工程と、
Ｂ）該基板上に光重合可能な組成物を実質的に均一に堆積させる工程と、
Ｃ）該光重合可能な組成物を化学線にイメージ化露光させ、少なくとも１つの光ファイバグリッパの形態のイメージ領域を該基板上に残す一方で、非イメージ領域を除去する工程であって、該グリッパは、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、ここで、各ストリップの内部部分の化学線の露光を、該側壁の化学線の露光よりも小さくすることにより、弾性変形可能な内部部分を形成する、工程と、
Ｄ）該溝中に第１の光ファイバおよび第２の光ファイバの補完的端部を並列させる工程と、
を包含する、プロセス。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光ファイバグリッパは可撓性材料を含む、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
ｉ）基板と、
ｉｉ）該基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むアレイであって、該グリッパのそれぞれは、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該ポリマーストリップは、その側壁間に弾性変形可能な内部部分を有し、ここで、該弾性変形可能な内部部分の弾性係数は、該側壁の弾性係数よりも小さく、該グリッパは、その溝が共直線であるように該基板上に位置付けされる、アレイと、
を含む、光ファイバ接合要素。
【請求項８】
前記グリッパに隣接して位置付けされた前記基板に取り付けられた少なくとも１つのプラトーをさらに含み、該プラトーは、該基板の表面よりも高い高さにおいて上側表面を有し、該高さは、該基板の表面の上のグリッパの上面の高さ以上であり、該プラトーは、接合対象の光ファイバが該グリッパと該プラトーとの間を通過しないように、該グリッパから間隔を空けて配置される、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項９】
前記プラトーは、前記グリッパ間において部分的に伸びている、請求項８に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１０】
前記ファイバの端部が補完的角度で互いに並列されるように前記溝に挿入される一対の光ファイバをさらに含む、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１１】
各溝は、前記グリッパの底部において、該グリッパの上面における溝の幅よりも大きい幅を有する、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１２】
前記ストリップの各々の上面は、該上面における隣接するストリップによって形成される溝の幅よりも実質的に広い、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１３】
前記アレイは、２つよりも多くのグリッパを含む、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１４】
複数のアレイを含み、該アレイはそれぞれ、前記基板上に少なくとも２つの光ファイバグリッパを含み、各アレイ中の該グリッパはそれぞれ、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該溝は、該グリッパの底部において、該グリッパの上面における溝の幅よりも大きな幅を有し、各アレイのグリッパは、その溝が共直線であるように、該基板に位置付けされる、請求項７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１５】
前記アレイはそれぞれ互いに平行である、請求項１４に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１６】
少なくとも３つのアレイを含み、各アレイは、２つより多くのグリッパを含む、請求項１４に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１７】
ｉ）基板と、
ｉｉ）該基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパであって、
該グリッパは、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該ポリマーストリップは、該側壁間に弾性変形可能な内部部分を有し、ここで、該弾性変形可能な内部部分の弾性係数は、該側壁の弾性係数よりも小さい、該基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパと、
を含む、光ファイバ接合要素。
【請求項１８】
前記基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むアレイを含み、該グリッパはそれぞれ、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、各溝は、該グリッパの底部において、該グリッパの上面における溝の幅よりも広い幅を有し、該グリッパは、その溝が共直線であるように該基板に位置付けされる、請求項１７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項１９】
前記ストリップのそれぞれの上面は、該上面における隣接するストリップによって形成される溝の幅よりも実質的に広い、請求項１８に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２０】
前記アレイは、２つよりも多くのグリッパを含む、請求項１８に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２１】
複数のアレイを含み、該アレイはそれぞれ、前記基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含み、各アレイ中の該グリッパはそれぞれ、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該溝は、該グリッパの底部において、該グリッパの上面における溝の幅よりも広い幅を有し、各アレイ中の該グリッパは、その溝が共直線であるように該基板に位置付けされる、請求項１８に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２２】
前記アレイはそれぞれ、互いに平行である、請求項２１に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２３】
少なくとも３つのアレイを含み、各アレイは、２つよりも多くのグリッパを含む、請求項２１に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２４】
前記側壁および前記内部部分はそれぞれ重合化材料を含み、該内部部分は、該側壁よりも低い重合レベルを有する、請求項１７に記載の光ファイバ接合要素。
【請求項２５】
ｉ）基板と、
ｉｉ）該基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパであって、該グリッパの各々は、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該ポリマーストリップは、その側壁間に弾性変形可能な内部部分を有し、ここで、該弾性変形可能な内部部分の弾性係数は、該側壁の弾性係数よりも小さい、少なくとも１つの光ファイバグリッパと、
ｉｉｉ）該ファイバの一部が該溝よりも高い高さで曲がるように該溝に挿入される少なくとも１つの光ファイバであって、該ファイバの端部は、別の光ファイバまたは導波路の補完的端部と並列にされる、少なくとも１つの光ファイバと、
を含み、そして
ｉｖ）該光ファイバの各々と、該別の光ファイバまたは導波路と、該少なくとも２つの光ファイバグリッパと、該基板の少なくとも一部とは、実質的に固体集合体中に封入される、
光ファイバ接合品。
【請求項２６】
前記溝が共直線であるように前記基板上に位置付けされる複数のグリッパを含むアレイを含む、請求項２５に記載の光ファイバ接合品。
【請求項２７】
前記光ファイバは、隣接するグリッパ間において曲げられる、請求項２６に記載の光ファイバ接合品。
【請求項２８】
前記溝が共直線であるように前記基板上に位置付けされる複数のグリッパを含む複数のアレイを含む、請求項２６に記載の光ファイバ接合品。
【請求項２９】
光ファイバは、少なくとも２つのアレイ中の隣接するグリッパ間において曲げられている、請求項２８に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３０】
光ファイバは、前記基板に固定された導波路に並列にされている、請求項２５に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３１】
前記導波路の断面は、実質的に放物線状、ガウス曲線状、台形状、正方形状、矩形状または半球状である、請求項２５に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３２】
ｉ）基板と、
ｉｉ）該基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むアレイであって、該グリッパはそれぞれ、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該グリッパは、その溝が共直線であるように該基板に位置付けされ、該ポリマーストリップは、その側壁間に弾性変形可能な内部部分を有し、ここで、該弾性変形可能な内部部分の弾性係数は、該側壁の弾性係数よりも小さい、アレイと、
ｉｉｉ）該ファイバの端部が該基板上に固定された導波路の補完的端部と並列となるように、該溝に挿入される少なくとも１つの光ファイバと、
を含む、光ファイバ接合品。
【請求項３３】
前記ストリップの各々の上面は、該上面における隣接するストリップによって形成される溝の幅よりも実質的に広い、請求項３２に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３４】
前記アレイは、２つよりも多くのグリッパを含む、請求項３２に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３５】
複数のアレイを含み、該アレイはそれぞれ、該基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含み、各アレイ中の該グリッパはそれぞれ、隣接平行のポリマーストリップを含み、該ポリマーストリップはそれぞれ、該基板の表面に取り付けられた底部と、該基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する側壁とを有し、該溝は、該グリッパの底部において、該グリッパの上面における溝の幅よりも大きな幅を有し、各アレイ中の該グリッパは、その溝が共直線であるように該基板上に位置付けされ、少なくとも１つの光ファイバは、該ファイバの端部が該基板上に固定された導波路の補完的端部と並列になるように、該複数のアレイの溝に挿入されている、請求項３２に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３６】
前記アレイはそれぞれ互いに平行である、請求項３５に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３７】
少なくとも３つのアレイを含み、各アレイは、２つよりも多くのグリッパを含む、請求項３５に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３８】
前記ファイバの一部が前記溝よりも高い高さにおいて曲がるように該溝に挿入される少なくとも１つの光ファイバを含み、該光ファイバの各々、前記導波路、該少なくとも１つの光ファイバグリッパおよび前記基板の少なくとも一部は、実質的に固体集合体中に封入される、請求項３２に記載の光ファイバ接合品。
【請求項３９】
前記導波路の断面は、実質的に放物線状、ガウス曲線状、台形状、正方形状、矩形状または半球状である、請求項３２に記載の光ファイバ接合品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、光ファイバ接合の技術に関する。より詳細には、本発明は、他の光ファイバまたは光導波管で、光ファイバを接合する方法に関する。本発明は、光ファイバを結合する際、そして導波管と光ファイバの位置合わせを行う際に有用な光ファイバ接合要素をさらに提供する。接合要素により、正確な横方向および縦方向の位置合わせ、ならびに接合された光ファイバの共直線性を改良することが可能となる。これにより、結合損失が少なくなる。
【０００２】
（関連技術の説明）
光通信の分野における近年の発展により、光を制御し、かつ、ルート付けする大量のデバイスが提供されてきた。これらのデバイスは、特定のパスに沿って光の伝播をルート付けする役割のみを果たす、受動デバイスと、伝播光のいくつかの機能（例えば、強度または偏光）を制御したり、または、光が伝播するパスを動的に制御する、能動デバイスとを特徴とし得る。光ファイバは、光通信の分野において、長距離における光伝播の際の媒体として選択されてきた。これは、光ファイバが、伝送が非常に優れているという特徴を有し、かつ、多くのキロメータの長さで製造することが可能だからである。
【０００３】
光は、光ファイバのコア領域を通って伝播する。これらのコア領域は、直径を数ミクロンにまで小さくすることが可能である。ある時点において、複数の光ファイバを結合しなければならない。接続を、よりコンパクトにし、かつ、引き起こす損失をより少なくできればできるほど、よりよい。
【０００４】
したがって、結合によって実質的な光量を無駄にしないように、ファイバの正確な位置合わせを行うことが重要である。さらに、光デバイスが縮小し続ける一方、一つのチップ上の複数のデバイスを統合することがより一般的になってくると、平面ファイバの位置決め要素がより価値を有するようになる。多数の論文および方法が、従来技術において考案されてきており、光ファイバを基板に効果的に結合することを可能にする、平面ファイバの位置決め要素を提供する。位置合わせの公差が厳密である必要があるため、これらのデバイスおよび従来技術の方法の複雑さが増し、コストが高くなる。
【０００５】
ファイバ位置決め要素として、シリコンの「Ｖ溝」を利用する方法を説明する記載が多々ある。米国特許第４，７６７，１７４号は、シリコン基板の特定の結晶配列を優先的にエッチングすることによって、正確性を高くすることが可能であるという事実を活用している。これを達成するには、一連のリソグラフィの工程（例えば、レジストコーティングおよび露光、これらに次ぐ液体エッチング）を用いる。しかし、Ｖ溝を製造した後、Ｖ溝は、シリコン基板の表面に対して、光ファイバを位置決めする役割のみを果たす。しかし、依然として、基板上の任意の他のフィーチャ（例えば、光導波管）の端部に対して、ファイバ端部を位置決めする問題が残る。これを達成するには通常、２つの構成要素の相互に対する顕微操作を行い、次いで光質接着剤によって位置合わせを行う。顕微操作は、製造操作において用いるには、高価であり、時間のかかる操作である。
【０００６】
あるいは、位置決め要素をさらに用いることによって、導波管に対してＶ溝および光ファイバを位置決めすることが可能である。しかし、これらによって、本方法の複雑性およびコストも増加する。米国特許第４，９７３，１２６号にあるように、２つの光ファイバを相互に結合するためのみにＶ溝技術を利用する場合でも、いくつかの位置決め要素がさらに必要である。さらに、Ｖ溝技術は、何らかの表面（例えば、シリコン自体の表面）に対して光ファイバを位置決めする役割を果たすが、Ｖ溝は、光ファイバの位置を保持するためのいかなる力も提供しない。すなわち、なんらかの保持力を提供する一つ以上の要素がさらにない限り、光ファイバは、溝から容易に出てしまう場合がある。通常、Ｖ溝内で光ファイバを保持するためには、保護ガラスまたはＶ溝を含む第２の基板に、光ファイバと接触するように力を加え、アセンブリを結合した状態で保持するためには、光セメントまたはフォトポリマを用いる。
【０００７】
米国特許第４，７３５，６７７号は、シリコン基板の表面上に、光ファイバの位置合わせを行うガイドを設ける方法を記載する。この方法では、まずスートプロセス（ｓｏｏｔ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によってシリコンウェハ上にガラス層を成長させる必要がある。シリコン上にガラス粒子を堆積するために、炎加水分解（ｆｌａｍｅ  ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ）によってガラス前駆体を処置し、次いでガラスを固めるために、電気炉で加熱する。次いでリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）によって、ガラスのこの層をリソグラフィックにパターン化およびエッチングを行い、位置決め要素を形成する。これらの要素を形成した後、これらの要素間に光ファイバを挿入することが可能であり、接着剤を用いたり、またはＣＯ2のレーザ光線によってガラスを溶解することによって固定する。この技術は、多数の処理工程を含み、高温のプロセスによって損傷を受けない基板、またはＲＩＥエッチングによって損傷を受けない高感度の電子デバイスを含まない基板に限定される。さらに、Ｖ溝技術と同様、この技術は、接着剤を追加したり、または別の高温の融解プロセスを用いる以外は、硬さまたは保持力を結合に提供しない光ファイバを位置決めする役割のみを果たす。
【０００８】
米国特許第４，７９６，９７５号は、光ファイバを基板の光導波管に位置を合わせ、かつ、取り付ける方法を教示する。優先的にエッチングすることが可能な一つ以上のスラブおよび導波管基板は、スラブの上面と導波管の上面との位置を合わせるために、平坦な表面上に表を下にして、相互に隣接するように配置される。受板は裏面に固定されて、アセンブリ全体を結合した状態で保持する。次いで、優先的にエッチングすることが可能な材料は、エッチングされて、導波管基板の光ガイド領域と位置が合うようにＶ溝を形成する。次いで、光ファイバは、光ガイド領域と光学的に位置が合うように、光ガイド領域に固定される。別の局面において、この発明は、この方法によって製造される、ファイバのリード線付きの導波管基板に関する。
【０００９】
米国特許第４，７５０，７９９号は、シリコン基板上で形成される高石英ガラスの光導波管と、光導波管に光学的に結合される光ファイバおよび光デバイスと、光導波管に対して所定の位置で、光ファイバおよび光デバイスのそれぞれを位置合わせする、基板上の光ファイバガイドおよび光デバイスガイドとを有するハイブリッド型光集積回路を教示する。電子コンダクタを保持する島（ｉｓｌａｎｄ）が、基板上に堆積される。第１の電子コンダクタ膜は、基板上に形成される。第２の電子コンダクタ膜は、光導波管、光ファイバガイド、光デバイスガイドの上面に形成される。そして島は、第１の電気コンダクタ膜から電子的に絶縁される。
【００１０】
米国特許第５，３５９，６８７号は、光導波管を配置するための上記基板の表面上の所定の位置にある表面領域と、所定の位置に位置決めされた光導波管と光ファイバとを光学的に位置合わせを行い、かつ、結合させるための基板表面上にあるチャネルとを有する基板を含む光結合デバイスを教示する。この光結合デバイスにおいて、チャネルの長手方向の軸は所定の位置に合わせられている。これにより、光ファイバがチャネル内に配置され、正位置に光導波管が配置され、ファイバのコアを保持する光および導波管の光学的位置が実質的に合う。
【００１１】
これらの従来技術の開示では、ほとんどすべての平坦な基板上に精密、かつ、正確にファイバを位置決めしながら、空間を取らない機能は教示されていない。本発明の目的は、光による接着剤または熱処理によって、さらなる要素をその場所に保持する必要もなく、微調整装置によって複雑な製造工程または綿密な位置合わせも必要としない、光ファイバに固定させる保持力を提供することである。本発明は、光ファイバに接合手段を提供するエラストマのポリマグリッパとしても公知である、ポリマの接合要素のストリップを提供する。基板上にこれらのグリッパを設けた後、伝播の損失を最小限にとどめるために、光ファイバを、グリッパ間にはめ込み、かつ相互が密接に接触するように位置決めすることが可能である。さらに、グリッパの長さおよびグリッパの分離距離を調整すると、横方向および縦方向の位置合わせならびに共直線性の制御が容易である。
【００１２】
（発明の要旨）
本発明は、Ａ）基板と上記基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパとを含む光ファイバ接合要素を提供する工程であって、上記グリッパは、隣接平行のポリマーのストリップであって、各ストリップは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接ストリップ間に溝を形成する横壁とを含む、工程と、Ｂ）上記溝内に第１の光ファイバの補完端部と第２の光ファイバの補完端部とを並列させる工程と、を含む光ファイバを接合するプロセスを提供する。
【００１３】
本発明は、Ａ）基板を提供する工程と、Ｂ）光重合が可能な組成を上記基板上に実質的に均一に堆積する工程と、Ｃ）光重合が可能な組成を化学線にイメージング化露光させ、非イメージ領域を除去し、一方で、上記基板上に少なくとも１つの光ファイバグリッパを形成するイメージ領域を残す工程であって、上記グリッパは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを有する、工程と、Ｄ）第１の光ファイバの補完端部と、第２の光ファイバの補完端部とを上記溝内に並列させる工程とを含む、光ファイバを接合するプロセスも提供する。
【００１４】
本発明は、Ａ）基板を提供する工程と、Ｂ）重合が可能な組成を上記基板上に実質的に均一に堆積する工程と、Ｃ）上記基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパの形態のパターンを、重合が可能な組成でエンボス加工する工程であって、上記グリッパは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを有する、工程と、Ｄ）重合が可能な組成を硬化させる工程と、Ｅ）第１の光ファイバの補完端部と、第２の光ファイバの補完端部とを上記溝内に並列させる工程とを含む、光ファイバを接合するプロセスもさらに提供する。
【００１５】
本発明の別の局面は、ｉ）基板と、ｉｉ）上記基板上の少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むアレイであって、上記グリッパのそれぞれは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを有し、上記グリッパは、上記溝が共直線となるように上記基板上に位置決めされる、アレイとを含む、光ファイバ接合要素である。
【００１６】
本発明のさらに別の局面は、ｉ）基板と、ｉｉ）上記基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパであって、上記グリッパは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを有し、上記ポリマストリップは、上記横壁間の内部部分が高い弾性によって変形可能である、グリッパとを含む光ファイバ接合要素である。
【００１７】
本発明のさらに別の局面は、ｉ）基板と、ｉｉ）上記基板上に少なくとも１つの光ファイバグリッパであって、上記グリッパは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを含む、グリッパと、ｉｉｉ）ファイバの一部分が上記溝に対してある高さで弓形に張り出すように、上記溝内に挿入される少なくとも１本の光ファイバであって、該ファイバの端部が別の光ファイバまたは導波管の補完端部と並列された、光ファイバと、ｉｖ）実質的に固体のかたまりとなるように封入された上記光ファイバ、上記別の光ファイバまたは導波管、上記少なくとも１つの光ファイバグリッパおよび上記基板の少なくとも一部分とのそれぞれを含む、光ファイバ接合品を提供する。
【００１８】
本発明はまた、ｉ）基板と、ｉｉ）上記基板上に少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むアレイであって、上記グリッパのそれぞれは、隣接平行のポリマストリップを含み、上記ポリマストリップのそれぞれは、上記基板の表面に取り付けられた底部と、上記基板に平行な平面の上面と、隣接するストリップ間に溝を形成する横壁とを含み、上記グリッパは、上記溝が共直線となるように上記基板上に位置決めされる、アレイと、ｉｉｉ）上記ファイバの端部が上記基板上に固定された導波管の補完端部と並列するように、上記溝内に挿入される少なくとも１本の光ファイバとを含む、光ファイバ接合品も提供する。
【００１９】
（好適な実施形態の詳細な説明）
本発明の接合要素は、光ファイバを接合すること、および導波管または他の光デバイスと光ファイバを結合することに適する。グリッパをシングルモードのスプライス（例えば、リボンスプライス）として機能させることが可能であり、これにより、結合損失が約０．１ｄＢより小さくなる。グリッパを形成するポリマのストリップは、アンダーカットの形状を有する。これにより、ファイバの水平方向に行われる位置合わせに対向して、グリッパが光ファイバを定着させることが可能になる。図１に示すように、接合要素は、基板４の表面に位置決めされるグリッパ２を含み、グリッパ２は、隣接平行のポリマストリップ６を含む。ポリマストリップ６のそれぞれは、基板４の表面に取り付けられた底部１４と、基板４の平面に平行な平面の上面１０と、ストリップ６間に溝８を形成する横壁１２とを有する。好適には、各溝は、グリッパの底部における溝幅は、グリッパの上面における溝幅より大きい。基板４の表面の一部分は、グリッパの底部における溝幅（ｗ2）が、グリッパの上部における溝幅（ｗ1）よりも大きいように、または、グリッパの上部が平坦でないかもしれない場合に、溝幅の最も広い点がファイバの直径の半分を超える断面の高さより上であるように、溝８のフロアを形成する。
【００２０】
図１０に示すように、軸に沿って垂直および水平に、ならびにこの軸に対して垂直にファイバを保持する定着機能を得るためには、以下の要件（ｗ2＞ｗ1、ｗ2≧ｄ、ｈ＞ｄ／２、およびｗ1＜ｄ、ここでｄはファイバの直径であり、ｈはファイバの直径の半分を超える断面の高さより上の部分の最も広い点におけるグリッパの高さである）を満たさなければならない。各ストリップ６が少なくとも１つの点でファイバと接触し、エラストマーのグリッパストリップ６が、ファイバ上に軸に対し垂直な力を出すように、横壁１２が十分に平坦であることがさらに必要である。ファイバを挿入後、グリッパの下部における溝幅は、ファイバの直径より大きいか、またはほぼ等しい。ファイバの直径の半分を超える高さにおける溝幅は、ファイバの直径より小さく、グリッパの高さは、基板より上のファイバの直径の少なくとも半分を超える高さである。
【００２１】
図２は、溝８内に２つの光ファイバ１６および１８の端部を保持するグリッパ２の俯橄図を示す。ストリップ６を基板４上で製造した後、第１の光ファイバ１６の補完端部と、第２の光ファイバ１８の補完端部とを溝８内に並列させることによって、光ファイバを溝８内に挿入することが簡単である。光ファイバ１６および１８の光が伝播するコアがお互いに光学的に位置が合うように、または、実質的に光学的に位置が合うように溝８内に位置付けられ、それにより、光出力の損失が最小化のコアを通過して光が伝播することが可能である。損失を最小化することを確実にするために、ファイバ１６および１８の端部は相互に補完し合わなければならない。ファイバの端部がまだ補完されていない場合、後方反射が大きく減少した、性能の良いスプライスを達成するためには、補完角（例えば、軸に垂直な角度、または約５°〜約１０°の範囲の角度）で端部を分割する。各光ファイバは、１つずつ溝８内に位置決めされ、第１のファイバの近傍の溝内に第２のファイバを押圧し、次いで、各光ファイバの端部が約１０μｍ以下（好適には５μｍ以下、そして最適には１μｍ以下）の距離だけ離されるまで、溝に沿って第２のファイバをスライドさせることによって、第２のファイバは好適に挿入される。あるいは、導波管とファイバとの間の距離が１０μｍ以下になるまで、グリッパの溝内でファイバをスライドさせることによって、図６に示すように、光ファイバがグリッパ内に挿入され、基板に固定されたクラディングおよびコアを含む導波管と並列され得る。ファイバのコアと垂直に位置が合うまで、導波管のコアを上げるために、導波管の下に光プラトを使用することができる。グリッパストリップ６内およびグリッパストリップ６間に一部を有するシムも使用することができ、同様に導波管のコアの高さに合致するように、ファイバのコアの高さを調整する役割を果たし得る。
【００２２】
光ファイバは、従来のシングルモードファイバ、偏光保持ファイバ、マルチモードファイバまたはケーブル、ＵＶ−ＮＩＲ伝送ファイバケーブル、またはハードポリマクラッドファイバケーブルであり得る。本発明での使用に適した導波管は、断面が、実質的にパラボラ型、ガウス型、台形、正方形、矩形、または半球形であり得る。
【００２３】
種々の共通の直径（例えば、５０、１２５、１４０、２５０および９００ミクロン）の光ファイバを保持し、かつ、位置決めするために、グリッパの直径の尺度を調整することが可能である。グリッパの高さは光ファイバの直径の半分より大きくなくてはならないが、ファイバほど大きくなくてもよい。グリッパが高くなればなるほど、グリッパがファイバに接触するための分離距離が小さくならなければならない。しかし、最低の分離距離が小さくなればなるほど、ファイバをチャネル内に挿入することが困難になる。基板に接着することが可能なように十分なグリッパの幅を取らなければならないが、グリッパの幅は、曲げたり、ファイバの挿入を容易にするだけに十分に狭くなければならない。
【００２４】
光ファイバ上にコーティングを使用して、光ファイバが破損しないようにすることが通常実施される。このコーティングをその場所に残したままにしてもよいし、またはより正確な位置合わせを達成するために、ファイバからコーティングを剥ぎ取ってもよい。このコーティングがその場所に残される場合、ファイバのより大きな直径を収容するように、グリッパおよびその溝の直径の尺度を調整しなければならない。
【００２５】
同様に、本発明によって、各グリッパ内に２本以上のファイバを挿入することが可能になり、これにより、ファイバの間の２本以上の対のスプライスが影響を受ける。この実施例において、グリッパが複数ファイバを収容することを可能にするために、グリッパのストリップをさらに離して設置しなければならない。
【００２６】
直径が１２５μｍの通常の遠距離通信ファイバを保持するための設計例として、ストリップ６を好適には、基板４上で中心間の距離を約１６０μｍ〜約２５０μｍ（より好適には、約１８０μｍ〜約２２０μｍ）だけ離される。最適の中心間の距離は、約２００μｍである。ストリップ６の高さを、約７０μｍ〜約１３０μｍ（より好適には、約１００μｍ〜約１２０μｍ）の範囲にすることが可能である。ストリップ６の上面における溝８の幅を、約１００μｍ〜約１２０μｍ（より好適には、約１０５μｍ〜約１１５μｍ）の範囲にすることが可能である。ストリップ６の下部において、溝８の幅を、約１２０μｍ〜約１４０μｍ（より好適には、約１２５μｍ〜約１３５μｍ）の範囲にすることが可能である。ストリップ６の長さは、好適には約０．１ｍｍ〜約２０ｍｍであり、最適には約１ｍｍ〜約１０ｍｍである。
【００２７】
ポリマストリップ６は、光重合が可能な組成などを用いる、周知のリソグラフィックプロセスを用いて形成される。まず、光重合が可能な組成を、基板４の表面上に実質的に均一に堆積する。次に、コンピュータで制御される段階で共に用いられる場合、紫外線レーザ光線で組成の厳密な領域を露光することが可能なレーザか、または実質的に透明、かつ、実質的に不透明な領域のパターンを有するフォトマスクと共にコリメートされたＵＶランプかのいずれかを用いて、光重合が可能な組成を化学線にイメージング化露光させる。次いで、非イメージ領域を溶剤（例えば、メタノール）で除去し、一方で、基板４上に少なくとも１つの光ファイバグリッパを形成するイメージ領域を残す。
【００２８】
別の実施形態において、基板上の少なくとも１つの光ファイバグリッパの形態で、光重合が可能な組成をパターン化するために、ポリマストリップ６を、柔軟で、フレキシブルなエンボシングツールによって形成する。このような柔軟なツールは通常、シリコーンによって形成される。次いで、この組成を硬化し、ツールを除去する。ツールは、グリッパに損傷を与えずに、硬化ポリマから除去し得るのに十分にフレキシブルである必要がある。重合が可能な組成を、種々の手段（例えば、化学線または熱）によって硬化させることが可能であり、重合が可能な組成は、ツールの隆起したフィーチャに合致させるに十分な粘性を有する必要がある。硬化組成からツールを除去した後、パターンの特性に依存して、少なくとも１つのグリッパを基板上に残す。ツールのパターンは、所望の場合には、複数のスプライスのための複数のグリッパを含む。硬化工程に続いて、基板を随意にトリミングして、グリッパを小さな領域になるまで切り分けることが可能である。
【００２９】
適切な光重合が可能な組成は、モノマまたは適切なフォトイニシエータ（例えば、エポキシ、ウレタンアクリレートおよびメタクリレート、エステルアクリレートおよびメタクリレート、エポキシアクリレートおよびメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートおよびメタクリレート、ビニルエーテル、有機モノマを含む他のビニル、ならびにこれらの混合物）とモノマの混合物のフォト−光重合によって形成されるフォトポリマを含む。このようなアクリレートおよびメタクリレートのモノマの例は、アリールジアクリレートまたはメタクリレート、トリアクリレートまたはメタクリレートおよびテトラアクリレートまたはメタクリレートであり、例えば、ベンゼン、ナフタリン、ビスフェノール−Ａ、ビフェニレン、メタンビフェニレン、ジ−（トリフルオロメチル）メタンビフェニレン、フェノキシフェニレンなどのモノアクリレート、ジアクリレート、トリアクリレートおよびテトラアクリレートまたはモノメタクリレート、ジメタクリレート、トリメタクリレート、テトラメタクリレートである。
【００３０】
有用なモノマは、脂肪族アクリレート、ジアクリレート、トリアクリレートおよびテトラアクリレートも含み、例えば、アクリル酸ブチル、エチルヘキシルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、β−カルボキシエチルアクリレート、イソボルニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、プロピレングリコールモノアクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、１、６−ヘキサンジオールジアクリレートまたはジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、エトキシ化された（ｅｔｈｏｘｙｌａｔｅｄ）ネオペンチルグリコールジアクリレート、プロキシ化された（ｐｒｏｐｏｘｙｌａｔｅｄ）ネオペンチルグリコールジアクリレート、脂肪族ジアクリレート、アルコキシル化された脂肪族ジアクリレート、脂肪族炭酸ジアクリレート、トリメチロールプロパン（ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｏｌｐｒｏｐａｎｅ）トリアクリレートまたはトリメタクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、エトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリレート、プロキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリルプロキシ化されたトリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、アルコキシル化されたテトラアクリレートである。
【００３１】
最適なモノマは、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、エトキシ化されたトリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリルプロキシ化されたトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ジペンタエリトリトールペンタアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、メチルメタクリレート、ｎ−アクリル酸ブチル、２−エチルヘキシルアクリレート、イソデシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、１、４−ブタンジオールジアクリレート、エトキシ化されたビスフェノールＡジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、１、６−ヘキサンジオールジアクリレート、およびペンタエリトリトールテトラアクリレートを含む。
【００３２】
これらは、反応フォトポリマ内で架橋ネットワークを作製するため、少なくとも１つのモノマが、多官能基モノマ（例えば、ジアクリレートまたはトリアクリレート）である混合物が、特に有用である。本発明の方法で用いるのに好適なモノマ混合物は、３３％のウレタンアクリレートと６７％の１、６−ヘキサンジオールジアクリレートとの混合物、および６７％のエトキシ化されたビスフェノールＡジアクリレートと３３％のトリメチロールプロパントリアクリレートとの混合物である。
【００３３】
種々のフォトイニシエータは、ＵＶによって、モノマの混合物中で、重合を開始することに使用するのに適する。好適なフォトイニシエータは、好適なモノマ中で可溶であり、かつ、照射のために選択された光の波長において有用な吸収を有するフォトイニシエータである。フォトポリマ要素の必要で一意的な形状が、モノマ層の厚さを通して、フォトイニシエーションイベントの傾斜度を確立することによって提供される場合、このモノマ層が、照射の波長において著しく光を吸収することが重要である。これらの波長における構成モノマの光吸収が小さい場合、フォトイニシエータによって必要な分だけ吸収され得る。いくつかのフォトイニシエータを組み合わせることは、波長の感度を広げたり、ローディング溶解度を上げたり、または採用されるべき特定の光源にモノマシステムのフォトスピードを整合させたりするのに有用である。特に有用なのは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン（Ｄａｒｏｃｕｒ  １１７３）、２、２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ６５１）およびベンゾフェノン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ５００）と１：１で感応した１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンを含む。特に好適なフォトイニシエータの混合物は、これらの３つの感応物（ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｒｓ）の１：１：１の混合物である。
【００３４】
フォトモノマの混合物中で有用なイニシエータの量は、照射源において利用可能な光電力の所望のフォト速度、ならびにポリマ位置決め要素の所望の壁角度および厚さに依存する。概して、高い輝度の集束源（例えば、スキャンされたレーザ光線）を必要とするイニシエータは少なく、低い輝度の源（例えば、プリント回路基板などの広い領域をカバーするように広げられた水銀ランプ）を必要とするイニシエータは多い。フォトイニシエータの有用なローディングは、モノマの混合物層全体の重量のパーセントが、０．１〜１０％、好適には０．５〜８％の範囲、そして最適には２〜６％の範囲である。
【００３５】
ポリマは、好適には約５０、０００以上（より好適には１００、０００以上）の分子量のポリマである。本発明の最適な実施形態において、ポリマ材料は、ゲル化点を超えた架橋ポリマである（すなわち、分子量が実質的に無限である）フォトポリマである。ポリマは主として、結晶ではなくアモルファス（結晶度が３０％より少ない）にしなければならず、かつ、高いチェーンセグメント移動度を保証するために、ガラス転移温度（Ｔg）を使用温度よりも低くしなければならない。
【００３６】
ポリマの結晶度を約２５％よりも低くすることが好適であり、ポリマの靭性を高くするために、結晶度を約１０％よりも低くするとより好適である。
【００３７】
光ファイバを、別の光ファイバまたは光導波管デバイスのいずれかに取り付けるための有用な温度が室温であるため、フォトポリマのガラス転移温度、すなわちＴgが室温より低いことが好適である。したがって、Ｔgは、好適には約３０℃より低く、より好適には約２０℃より低く、Ｔgが１０℃より低いフォトポリマ材料が最適である。フォトポリマのＴgがポリマ固有の特性であることが好適である。しかし、ポリマ科学の一般技術における公知の複数の方法によって（例えば、可塑剤を追加することによって、または溶剤でポリマを膨脹させることによって）、ポリマのＴgを調整することが可能であり、このように処理されたポリマはまた、本発明の方法において、その範囲から逸脱しない限り、有用であり得ることが理解される。
【００３８】
フォトポリマーマトリクス内に閉じ込められる反応しなかった任意のモノマーは、このような可塑剤材料として機能し得る。さらに、本発明のチャンネル構造に光ファイバを挿入した後は、ポリマー位置付けエレメントのＴgを臨界範囲（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｒａｎｇｅ）内に入れなくてもよくなる。このようなＴgは、溶剤もしくは可塑剤を蒸発させるかまたはポリマーをさらに架橋させることにより、後でより高い値に調節することが可能である。同様に、デバイスの組立てをポリマーのＴg以上の高い温度で行い、その後Ｔg未満の温度で冷却する場合、やや不便になるもの、室温よりも高い（すなわち、約３０℃よりも高い温度）のＴgを有するポリマーを用いることも可能である。
【００３９】
ポリマーストリップ６を構成するポリマーは好適には、ポリマー鎖の全体移動を防ぐための複数の架橋部を含み、ストリップ６間の溝８に光ファイバが導入された後にポリマーストリップ６の必要なジオメトリを回復させる。ストリップ６のこの形状回復は、エラストマーポリマーの弾性の特性と関連付けられる。好適な事例において、ストリップ６を含むポリマー材料は、自身のゲル化点を越える架橋ポリマーであり、ポリマー鎖あたりに最小の主要化学結合架橋が必要となる。より好適な組成において、反応性モノマーの少なくとも１つは、（すなわち、同じ分子上に２つ以上の反応性官能基を含む）多官能価モノマーである。このような多官能価モノマーがモノマー混合物の主要成分として存在する場合、その結果得られるポリマーは、ずっと広範囲に架橋され、ポリマー鎖あたりの架橋部も多くなる。
【００４０】
本発明において有用なポリマーによって示される引張強さは好適には、約１００〜約８５０ｋｇｃｍ2（より好適には約１５０〜約３００ｋｇｃｍ2）である。本発明の方法において有用な架橋フォトポリマーの伸長のパーセント値は好適には、より好適な組成は架橋レベルが高いため、約２〜約３００％（より好適には約２〜約１００％）である。硬度の有用な値は好適には、約２０〜約２００ｓ（振子硬度）（より好適には約４０〜約１５０ｓ）である。
【００４１】
重合後のポリマーストリップ６は、光ファイバが溝８に挿入されたときに生じる応力下において変形するような、ある程度の弾性強さを提供するくらいの可撓性を有しなければならない。また、ポリマーは過度の脆性を持つべきでもなく（さもないと、挿入時に損傷が生じる）、また、過度の硬度も持つべきでない（さもないと、光ファイバに損傷を与え得る）。しかし、変形は永久に続くはずはないので、光ファイバ上に有用な保持力を提供するために、グリッパを、そのもともとの寸法形状にできるだけ戻すかまたは実質的に戻すべきである。
【００４２】
基板４は、従来の光学デバイス用の基板の形成工程において用いられる任意の固体材料であり得る。これらの材料の望ましい特性としては、デバイスの典型的動作温度における機械的安定性および光学安定性があり、好適には、約２μｍ以下の酸化物層を有するウェハである。基板４の作製工程において用いられる好適な材料としては、プリント回路基板材料、ポリマー（例えば、ポリイミド膜）、石英、ガラス、半導体ウェハ、無機結晶およびケイ素がある。より好適な基板材料としては、ケイ素および石英がある。最も好適な基板材料は石英である。好適には、ポリマーストリップ６の接着状態を向上させるために、基板４を適切な結合剤で下塗りする。適切な結合剤としては、シラン（例えば、アクリルオキシプロピルトリクロロシラン）がある。
【００４３】
基板上に作製された少なくとも２つの光ファイバグリッパを含むグリッパの共直線アレイを有する本発明の好適な実施形態を図３に示す。本明細書中、このようなアレイを、ダッシュまたはセグメントとして示されたグリッパとして説明する。図１および図３を参照して、グリッパ２は、その溝８が共直線となるように基板上に位置付けされ、これにより、光ファイバの挿入に適合された長手方向のアレイを形成する。このアレイにより、ファイバ接合の性能（すなわち、横方向のアラインメント、長手方向のアラインメントおよび共直線性または接合の角度公差）に対する制御レベルを高めることが可能となる。さらに、１つの基板４上に１つ以上のアレイをさらに設けてもよく、その場合、各アレイは、図５に示すように少なくとも２つの光ファイバグリッパ２を含む。好適には、これらのアレイはそれぞれ、互いに平行に位置付けされる。
【００４４】
ファイバをその長さ方向に沿って保持する力に影響を与えるパラメータは複数あり、例えば、ファイバの長さに沿ったグリッパの数、各グリッパの長さ、チャンネルのサイズの差とファイバ１６の直径との間の関係、ポリマーの弾性係数、各ポリマーストリップ６の肉厚、ポリマーとガラスとの間の静止摩擦係数の大きさなどがある。これらの要素を共に調節して、ファイバをその軸方向に保持する力を制御することが可能である。１つの好適な実施形態において、静止摩擦から生じるこの力は、通常の処理中にファイバを所定の位置に保持するのには充分であるが、ファイバを、所定位置に固定可能な第２のファイバまたは導波路と近接させるためにファイバに中程度の力を加えて長さ方向にスライドできるように十分に低い。
【００４５】
図４において、別の実施形態が図示されている。この実施形態において、各ストリップ６の内部部分２０の化学線への露出量を、側壁１２への化学線への露出量よりも少量にして、これにより、弾性係数の低い内部部分２０を有するグリッパを形成する。この構造により、各ストリップの内部部分において、弾性変形が発生する部分が多くなる。このストリップのサンドイッチ構造は、実質的に透明の領域および実質的に不透明の領域を有するパターンされたマスクを用いたリソグラフィー処理を通じて達成することが可能である。このリソグラフィー処理において、実質的に透明の領域は、ストリップ６の内部部分２０の重合レベルを側壁１２の重合レベルよりも低くすることを可能にする半透明領域を有する。この実施形態は、グリッパ２の水平方向のアレイが１つの基板である場合において特に有用である。図５から分かるように、このような実施形態は、最も外側ではないポリマーストリップ６が溝８を有する２つの隣接するグリッパのための側壁１２を形成するように、互いに隣接した複数のグリッパ２を含む。すなわち、中心にあるポリマーストリップ６を、２つのグリッパ２によって共有する。これにより、取り付け対象となる光ファイバの数をｎとすると、必要なストリップ６の数はｎ＋１となる。光ファイバをグリッパ２に挿入すると、ストリップ６に対し、わずかに外向きの力が加えられる。しかし、グリッパ２が水平方向のアレイで配置される場合、その結果得られる各溝８はより幅狭となり、各ファイバを次のグリッパに挿入するのがより困難となる。その上、挿入されたファイバと固定状態の導波路のアレイとの間のアラインメントされると、アレイの内側ファイバの挿入によって発生するひずみが累積することによってそのアレイの外側近辺のファイバが押し出されて、そのファイバに対応する導波路との横方向のアラインメントが狂い得る。従って、弾性変形が可能な内部部分を有するポリマーストリップ６を用いることは有用である。このようなポリマーストリップ６を用いると、挿入された光ファイバから作用する圧力により、内部部分２０は、ファイバから横方向にではなく上方に変形し、その結果、隣接するグリッパへの影響が低減する。
【００４６】
別の代替的実施形態を図７に示す。図７において、グリッパ２の溝８よりも高い高さにおいて光ファイバを曲げることができる。図７は、２つの破線状のグリッパ間においてファイバを曲げている様子を示す。この実施形態を用いると、接合上への応力を低減し、ファイバへの経時的損傷を最低限する点において有用である。オプションとして、この接合要素を注封材料（例えば、シリコンまたはエポキシ）に封入して、接合上への応力をさらに低減してもよい。ファイバを曲げると、他のファイバのアレイまたは導波路に対してファイバのアレイを接合する際にさらに有用である。このようなアレイを接合する際、ファイバの一部または全体を曲げることによって、アレイの要素間の長さの違いを収容する（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｅ）ことが可能である。
【００４７】
図１〜８の実施形態において、ファイバおよびグリッパの寸法は小さいため、拡大鏡を用いて注意深く組立てを行うことが必要である。図９に示すような隆起したプラトー構造２４を図３のグリッパ設計に設けることにより、組立て時に発生する問題の多くを無くすことが可能である。このプラトー２４による構造は好適には、図３のセグメントグリッパとインターディジタル構造化されたフィンガを有する。プラトー２４は、基板に取り付けられ、好適には、基板よりも高く、かつ、グリッパストリップ６の高さと同様であるがグリッパストリップ６の高さよりも高い高さを有する。組立て作業の間、ファイバ１６と、グリッパ６によって形成された溝８との間のアライメントがずれた場合、ファイバ１６は、プラトー２４の上部に載る。ファイバが溝を「発見」して所定位置に嵌るまで、ファイバを横方向に手動で移動させることが可能である。第２のファイバも同様に取り扱って、次いで、２つのファイバの終端面が近接するまでその長さ方向に沿って押し出すことが可能である。最後に、これらのファイバを接着剤を用いて固定することが可能である。
【００４８】
本発明の各実施形態において、当該分野において公知の屈折率整合流体を用いて、背面反射と接合の損失とを低減させることが可能である。この流体は、２つの接合されたファイバの終端面の間の間隙またはファイバの終端面と導波路との間の間隙に付与すべきである。接合が永久となるようにする場合、屈折率整合流体の代わりに透明な光学接着剤を用いてもよい。どのような透明接着剤または流体を用いても有利であるが、最良の性能が得られるのは、接着剤または流体の屈折率がファイバまたは導波路の実効屈折率とマッチングする場合である。接着促進剤（例えば、シラン化合物）でガラスのファイバを前処理することにより、接着剤による結合を向上させることが可能である。
【００４９】
本発明を特に好適な実施形態を参照して図示および説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な改変および変更を為すことが可能であることを容易に理解する。本明細書中の特許請求の範囲は、上記の開示された実施形態と、上記にて説明したその代替例とその均等物全てとを網羅するものとして理解されるべきことが意図される。
【００５０】
以下の非限定的実施例は、本発明を説明するためのものである。
【００５１】
（実施例１）
１×１６のシングル−モードのスプリッタ用のマスクを、構築した。このマスクは、出力において２５０ミクロン中心の等間隔に配置された導波路を有する。このマスクは、１６本のファイバのアレイと１×１６スプリッタの各出力との間のアライメントおよび取り付けを適切にするためのポリマーファイバグリッパのアレイを生成するためのパターンを組み込んでいる。マスクの出力部は、出力導波路の端子部分とファイバをアラインメントしたグリッパアレイとを生成するように設計されたフィーチャを含んでいた。このマスクは暗視野マスクであり、ラインおよび封入構造（例えば、狭い矩形）を透明の開口部としてマスク上に再生させる。このマスクは、直径１２５ミクロンのファイバのアレイの取り付けを可能にするように設計された。マスク上の一対の密接に配置された矩形の開口部を用いて、隣接ファイバ間の各グリッピング要素を生成した。これらの開口部は幅が６０ミクロンであり、一対間の距離を２０ミクロンとし、各対間の距離は１１０ミクロンとした。マスクを通じた密着印刷によってパターニングされたＵＶ放射に二官能性のアクリル系モノマーの混合物を露光することにより、エラストマーグリッパ要素を形成した。露出を行っている間、垂直方向の間隔付け要素を用いて、約１００ミクロンのグリッパ高さを確立した。露出後、マスクを除去し、マスク表面をアセトンで洗浄して無反応のモノマーを除去することにより、１×１６構造全体を現像した。マスク上の各対の矩形間の溝の縦横比は高かった（すなわち、幅２０ミクロン対深さ１００ミクロン）ため、現像中、このグリッパ領域は除去しなかった。密接に間隔付けされた対のマスク開口部を通じた露光を行った結果、比較的重合レベルの高い端部領域と軟質のジェルで満たされた内側領域（図４および図８に図示）とを有する１つの化合物グリッパ要素が得られた。この露光および現像のプロセスを行った結果、グリッピング要素間の間隔付けがその上部（ｗ１）における約１１０ミクロンからその底部（ｗ2）における約１３０ミクロンへと変化するようにするようにアンダーカットされた端部（垂直方向の壁）のグリッパが得られる。グリッピング要素間の垂直方向に細くなる溝内にファイバが嵌り込むと、必要なグリッパ要素の圧縮は、（ジェルで満たされ、かつ、上記の端部よりも著しく軟質である）各グリッパの中心部において主に発生した。各グリッパの中心部分が容易に変形すると、ファイバが連続的に挿入される際に漸進的に累積する応力が軽減する。応力の累積を最小化し、グリッパストリップのアレイの終点における広い矩形（図８）によって生成された大型のモノリシックのグリッパ要素を用いてアレイ端部を抑制することにより、対応するファイバおよび導波路のアレイにわたるアラインメントを維持した。
【００５２】
（実施例２）
２つのシングル−モードファイバ間の低損失の機械的接合として用いられるポリマーグリッパを作製した。高さ１００ミクロン、幅９５ミクロンのグリッパストリップを目標とした。このグリッパは、２０個のセグメントからなる１０ミリメートルの長さのアレイからなり、各セグメントは、一対のポリマーストリップから構成される。各対内において、これらのストリップは、自身の最近位点において１１０ミクロン離れていた。
【００５３】
シリコンウェハを丹念に洗浄して乾燥し、基板として用いる。スワブを用いて、アクリルオキシプロピルトリクロロシランの薄層を接着促進剤として基板の片側に塗布し、次いで、その薄層のうち余分なものをアセトンですすいで除去し、ウェハを窒素で乾燥させた。図３のグリッパ構造の形成に適した、２ミリメートルの厚さのクロムの暗視野グリッパマスクを用いた。このマスクを２つの直径１００−ミクロンのタングステン製ワイヤ上に配置して、基板とマスクとの間に間隙を確立した。マスク端部の基板にアクリレート酸塩モノマーを塗布して、毛管現象によってグリッパの領域がモノマーで満たされるまで、モノマーをマスク下に浸透させた。次いで、１１ミリワット／平方センチメートルの出力を有する高圧水銀ＵＶランプを用いて、マスクを通じてこのモノマーを５秒間露光した。基板およびグリッパをメタノールで１〜２分間緩やかにすすぐことにより、マスクおよびワイヤを除去して、重合を生じなかった余分なモノマーを除去して現像した。窒素で穏やかに乾燥させた後、再度ＵＶランプを用いて、窒素パージ下にグリッパをさらに１０秒間露出させた。
【００５４】
直径１２５ミクロンのシングルモードのファイバを、その軸方向に対して垂直に劈開し、次いで、グリッパの中間点近隣に嵌り込ませた。第２のファイバを、その劈開終端面が第１のファイバの劈開終端面と対向するように配置し、グリッパ中に嵌り込ませ、第１のファイバと近接するまで軸方向に押し出した。
【００５５】
次いで、接合の性能を試験した。接合部分を熱板上に配置して２５℃から１３０℃に加熱し、次いで２５℃にすることを繰り返したときの１５５０ｎｍの波長における挿入損失をモニタリングした。接合アセンブリが加熱されたとき、挿入損失に変動が生じた。損失は、０．０５ｄＢ〜０．１５ｄＢの範囲で変動した。加熱と共にシリコン基板が膨張し、ファイバの終端面と終端面との間の距離が変化した結果、ファブリーペロ型の変動で挿入損失が生じたと推定された。２つのファイバの終端面間の間隙の周囲またはその間に屈折率整合光学接着剤を塗布した点以外は第１の接合と同様の方法で作製された第２の接合部分に、この試験を繰り返し行った。この接着剤はＮｏｒｌａｎｄ６１であり、これは、光学用途に設計されたメルカプトエステル型の接着剤である。この場合、温度による変動は、接着剤を用いない場合の約１／１０であった。平均損失は０．０１ｄＢであり、温度によって誘導された変動は、±０．００５ｄＢであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、２つの隣接するポリマストリップの断面を示す、グリッパ端部の図である。
【図２】  図２は、溝内の２本の光ファイバの端部を保持するグリッパの俯橄図である。
【図３】  図３は、光ファイバを保持する波線状にセグメント化されたグリッパの俯橄図である。
【図４】  図４は、２つの隣接するポリマストリップの断面を示し、横壁間の内部部分は高い弾性によって変形可能なグリッパ端部の図である。
【図５】  図５は、２本の光ファイバを保持する、波線状のグリッパのアレイの俯橄図である。
【図６】  図６は、導波管に取り付けられた基板と位置が合った状態で光ファイバを保持する、グリッパの俯橄図である。
【図７】  図７は、光ファイバを保持する、ファイバの一部分が、グリッパに対してある高さで弓形に張り出された、波線状のグリッパの側面図である。
【図８】  図８は、グリッパアレイが組み込まれた１×１６スプリッタのレイアウトを示す。
【図９】  図９は、フィンガがセグメント化されたグリッパと、インターディジタル構造になっているグリッパ設計に隆起した平坦域構造を加えた図である。
【図１０】  図１０は、グリッパの底部における溝幅（ｗ2）がグリッパの上面における溝幅（ｗ1）より大きくなるように、光ファイバをグリッパ溝内に位置決めした断面を示す。
【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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