(57)【要約】  光導波路チップの接続構造は、溝（２０１３）が形成されたベース基板（２００３）と、溝（２０１３）毎に配設され、一部がベース基板（２００３）から突出した形で溝（２０１３）と嵌合するスペーサ用光ファイバ（２００６）と、溝（２０１３）と向かい合う光導波路層（２００８）の位置にスペーサ用光ファイバ（２００６）の突出した部分と嵌合する溝（２００７）が形成され、スペーサ用光ファイバ（２００６）によって支持される形でベース基板（２００３）上に搭載された複数の光導波路チップである石英系ＰＬＣ（２００１，２００２）を備える。石英系ＰＬＣ（２００１，２００２）は、光導波路層（２００８）の入出射端面同士が向かい合うように、ベース基板（２００３）上に搭載されている。
2018225820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の溝が形成されたベース基板と、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数の第１のスペーサ部材と、
基板上に光導波路層が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記光導波路層の位置に前記第１のスペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記第１のスペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に搭載された複数の光導波路チップとを備え、
隣接する２つの光導波路チップの光導波路層の入出射端面同士が向かい合うように、前記複数の光導波路チップが前記ベース基板上に搭載されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２】
請求項１記載の光導波路チップの接続構造において、
各光導波路チップは、隣接する他の光導波路チップから入射する光の光軸方向または前記他の光導波路チップへ出射する光の光軸方向が、長手方向となるように前記ベース基板と向かい合う光導波路層の面に形成された２つ以上の前記第２の溝を備え、
前記ベース基板は、前記２つ以上の第２の溝にそれぞれ対応するように、前記複数の光導波路チップと向かい合う面に形成された２つ以上の前記第１の溝を備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の光導波路チップの接続構造において、
前記光導波路チップの光導波路層に形成された前記第２の溝は、前記光導波路チップの基板が露出し、前記第２の溝と嵌合する前記第１のスペーサ部材がこの光導波路チップの基板と接する深さまで形成されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第１のスペーサ部材の高さは、前記第１の溝の深さと前記第２の溝の深さの和よりも高いことを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項５】
請求項２記載の光導波路チップの接続構造において、
各光導波路チップは、前記他の光導波路チップから入射する光の光軸方向と垂直な方向または前記他の光導波路チップへ出射する光の光軸方向と垂直な方向が、長手方向となるように前記ベース基板と向かい合う光導波路層の面に形成された１つ以上の第３の溝をさらに備えるものであり、
前記ベース基板は、前記１つ以上の第３の溝に対応するように、前記複数の光導波路チップと向かい合う面に形成された１つ以上の第４の溝をさらに備えるものであり、
一部が前記ベース基板から突出した形で前記第４の溝と嵌合し、前記ベース基板から突出した部分が前記第３の溝と嵌合する１つ以上の第２のスペーサ部材をさらに備え、
前記第１、第２の溝の前記光軸方向の長さは、前記第１のスペーサ部材の前記光軸方向の長さよりも長く、前記第３、第４の溝の前記光軸方向の幅は、前記第２のスペーサ部材の前記光軸方向の幅よりも広いことを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項６】
請求項５記載の光導波路チップの接続構造において、
前記光導波路チップの光導波路層に形成された前記第２、第３の溝は、前記光導波路チップの基板が露出し、前記第２、第３の溝と嵌合する前記第１、第２のスペーサ部材がこの光導波路チップの基板と接する深さまで形成されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項７】
請求項５または６項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板に形成された前記第１、第４の溝は深さが同一で、前記光導波路チップに形成された前記第２、第３の溝は深さが同一であり、
前記第１、第２のスペーサ部材は高さが同一であり、この第１、第２のスペーサ部材の高さは、前記第１、第４の溝の深さと前記第２、第３の溝の深さの和よりも高いことを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
各光導波路チップは、隣接する他の光導波路チップと対向する接続端面付近に、光導波路のモード径を拡大するスポットサイズコンバータをさらに備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項９】
請求項１記載の光導波路チップの接続構造において、
隣接する２つの光導波路チップの各々は、前記光導波路層に形成された光導波路アレイの前記入出射端面における各コアの間隔を、前記入出射端面から離れた所の各コアの間隔よりも狭くするピッチ変換部をさらに備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１０】
請求項９記載の光導波路チップの接続構造において、
各光導波路チップは、隣接する他の光導波路チップと向かい合う前記入出射端面の両角部のうち少なくとも一方が欠けた形状であることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の光導波路チップの接続構造において、
各光導波路チップは、隣接する他の光導波路チップから入射する光の光軸方向または前記他の光導波路チップへ出射する光の光軸方向が、長手方向となるように前記ベース基板と向かい合う光導波路層の面に形成された２つ以上の前記第２の溝を備え、
前記ベース基板は、前記２つ以上の第２の溝にそれぞれ対応するように、前記複数の光導波路チップと向かい合う面に形成された２つ以上の前記第１の溝を備え、
前記第１、第２の溝は、それぞれの中央部で前記第１のスペーサ部材と嵌合し、長手方向に沿って前記中央部から離れるに従って前記第１のスペーサ部材よりも幅が広くなることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１２】
請求項１１記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第１、第２の溝の長手方向の両端の平面形状は、それぞれの溝中心からの距離が略一定となる形状であり、前記第１のスペーサ部材と嵌合したときに前記第１、第２の溝の長手方向の両端が前記第１のスペーサ部材の長手方向の両端と接するように両端間の距離が設定されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１３】
請求項１記載の光導波路チップの接続構造において、
前記ベース基板は、前記複数の光導波路チップと向かい合うクラッド層の面に形成された前記第１の溝を備えると共に、このクラッド層の面に形成された少なくとも１つの第３の溝をさらに備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１４】
第１の基板上に第１の光導波路層が形成されると共に、この第１の光導波路層に複数の第１の溝が形成された第１の光導波路チップと、
一部が前記第１の光導波路チップから突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数のスペーサ部材と、
第２の基板上に第２の光導波路層が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記第２の光導波路層のクラッド層の面に前記スペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記スペーサ部材によって支持される形で前記第１の光導波路チップ上に搭載された複数の第２の光導波路チップとを備え、
隣接する２つの第２の光導波路チップの第２の光導波路層の入出射端面同士が向かい合うように、前記複数の第２の光導波路チップが前記第１の光導波路チップ上に搭載され、
前記第２の光導波路チップの各々は、前記第１の光導波路チップと向かい合う前記クラッド層の面に形成された少なくとも１つの第３の溝を備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第３の溝に充填された充填材をさらに備え、
前記充填材は、前記第３の溝が形成されたクラッド層の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する物質からなることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１６】
請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第３の溝は、この第３の溝が形成されたクラッド層を貫通して基板が露出する深さまで形成されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１７】
請求項１３記載の光導波路チップの接続構造において、
前記光導波路チップの各々は、前記ベース基板と向かい合う前記光導波路層のクラッド層の面に前記第２の溝を備えると共に、このクラッド層の面に形成された少なくとも１つの第４の溝をさらに備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１８】
請求項１４記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第１の光導波路チップは、前記複数の第２の光導波路チップと向かい合う前記第１の光導波路層のクラッド層の面に形成された少なくとも１つの第４の溝をさらに備えることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第４の溝に充填された充填材をさらに備え、
前記充填材は、前記第４の溝が形成されたクラッド層の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する物質からなることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第４の溝は、この第４の溝が形成されたクラッド層を貫通して基板が露出する深さまで形成されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２１】
請求項１５または１９記載の光導波路チップの接続構造において、
前記充填材は、この充填材の周囲のクラッド層よりも硬度の低い物質、または充填材の周囲のクラッド層の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数を有する物質からなることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２２】
請求項１記載の光導波路チップの接続構造において、
前記複数の光導波路チップを前記ベース基板の方向に押圧する少なくとも１つの押さえ機構をさらに備え、
前記押さえ機構は、前記光導波路チップの基板上に配置されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２３】
請求項２２記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、その押圧位置が前記光導波路チップの重心位置になるように配置されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２４】
請求項２２記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、その押圧位置が前記光導波路チップの接続端面の近傍の位置になるように配置されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２５】
請求項２２記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、その押圧位置が、前記光導波路チップの第２の溝および前記第１のスペーサ部材の直上の位置になるように配置されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２６】
請求項２２乃至２５のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、その自重により前記光導波路チップを押圧する機構、押さえ機構を保持する固定部材と螺合しながら進むねじにより前記光導波路チップを押圧する機構、ばねの復元力により前記光導波路チップを押圧する機構のいずれかであることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２７】
請求項２２記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、
その押圧位置が、前記光導波路チップの第２の溝および前記第１のスペーサ部材の直上の位置になるように配置された弾性樹脂からなる複数の第１の押さえ部材と、
前記複数の第１の押さえ部材を押圧するように光導波路チップ毎に設けられた第２の押さえ部材とから構成されることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２８】
請求項２７記載の光導波路チップの接続構造において、
前記第２の押さえ部材は、その自重により前記第１の押さえ部材を押圧する構造、押さえ機構を保持する固定部材と螺合しながら進むねじにより前記第１の押さえ部材を押圧する構造、ばねの復元力により前記第１の押さえ部材を押圧する構造のいずれかの構造を有することを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【請求項２９】
請求項２２乃至２８のいずれか１項に記載の光導波路チップの接続構造において、
前記押さえ機構は、前記ベース基板を保持する保持機構、および前記ベース基板に対する前記光導波路チップの搭載位置を位置決めする位置決め機構と一体化されていることを特徴とする光導波路チップの接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信や光センシングといった光信号の処理が必要な技術分野に用いられる光導波路チップ間の接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信ネットワークの進展に伴い、光通信用デバイスの集積性の向上、すなわち光デバイスの小型化が強く求められている。光通信用デバイスとして用いられる光回路では、従来、石英ガラス系の材料を用いた平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）が広く用いられている。ＰＬＣは、光ファイバとの結合に優れ、材料としての信頼性も高いため、スプリッタ、波長合分波器、光スイッチ、偏波制御素子など光通信用の多種多様な機能素子へ応用されている。【０００３】
近年では、前述の光回路の小型化に対応するために、コアの屈折率を大きくし、コアとクラッドとの屈折率差を大きくすることで最小曲げ径を小さく設計する高屈折率差の光回路の研究が進んでいる。また、ここ１０年の間では、電子部品等に求められるシリコンプロセスを用いて、光の閉じ込めの強いシリコン系の材料を用いたシリコンフォトニクス技術が進展し、ガラス系よりもより小型な光回路が実現されている。【０００４】
その他にも、光変調素子としては、ニオブ酸リチウム（Lithium Niobate：ＬＮ）等に代表される強誘電体材料を用いた光回路なども広く利用されている。更に、同材料を用いた周期的分極反転ＬＮ（Period-ically Poled Lithium Niobate：ＰＰＬＮ）素子などは波長変換素子、光増幅素子としても用いられている。また、発光素子や受光素子、光変調素子としては、インジウムリン（ＩｎＰ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等に代表されるIII−Ｖ族半導体も実用化されており、これらに光の伝搬機構を組み合わせた光導波路集積型のレーザなどの発光素子や受光素子、変調素子なども広く応用がなされている。これら強誘電体系や半導体系の導波路に関しても、ガラスよりも屈折率が大きいことから、光の閉じ込めが強く、回路の小型化が期待できる。【０００５】
以降、上記の、光の伝搬・導波機構を有する光機能素子、光変調素子、発光素子、受光素子、波長変換素子、光増幅素子などをまとめて光導波路チップと呼ぶこととする。光導波路チップは、光通信ネットワークをはじめとして、光センサやディスプレイ用光源など光を用いる様々な応用がなされている。また近年、求められる機能の多様化、高機能化などが進展しており、上記の光機能を組み合わせた高機能・多機能回路が求められている。そのためには、全てを同一の光導波路チップで作るわけではなく、複数の光導波路チップを組み上げて、マルチチップ化して用いられることも多い。このような場合、前述の光導波路チップ同士の伝搬する光を光学的に接続することが必要となる。【０００６】
通信応用などで用いられるシングルモード導波路において、接続による損失は極力小さいことが求められ、２つの導波路同士の接続では、一般にサブミクロンの位置精度でお互いを位置決めすることが求められる。光導波路チップ同士の接続においては、特許文献１に開示されているように、光ファイバを用いて一方の光導波路チップに光を入力し、他方の光導波路チップの出力側の光を光ファイバや大口径のフォトダイオードなどで受光し、この出力光の強度が最大となるようにアクティブアライメント実装を行って、２つの光導波路チップの位置を最適化する必要があった。【０００７】
光導波路チップは、発光素子または受光素子の場合、少なくとも１つ以上の接続端面を備えている。また、他の素子の場合は、光の入力／出力を行う少なくとも１つ以上の接続端面を備えている。したがって、上記のアクティブアライメント実装を行う場合は、前述のとおり、１つの光導波路チップの端面位置を６軸（Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸とＸ，Ｙ，Ｚの軸周りの回転θｘ，θｙ，θｚの計６軸）で位置決めし、同様に他方の光導波路チップの端面位置についても６軸で位置決めする必要がある。そのため、光導波路チップ同士を位置決めする際には、結果として、最大で６×６＝３６軸の位置決めをサブミクロン精度で行う必要がある。さらに位置決めの後に、光導波路チップ間に接着剤を充填して接着固定するなどの煩雑なプロセスを要する。【０００８】
また、アクティブアライメント実装を行うためには、それぞれの光導波路チップの上記の接続端面以外の端面に、光ファイバアレイ部品などを永久固定しておくことが求められるため、実装上の制約が大きい。仮に各々の光導波路チップに光ファイバアレイを固定していない場合でも、光導波路チップ同士の位置決めをアクティブアライメント実装で行うことは可能である。ただし、この場合には、それぞれの光導波路チップの上記の接続端面以外の端面に光ファイバをアクティブアライメントによって一時的に接続する必要があるので、この一時的な接続の分だけ位置決めする軸が増えることとなり、より煩雑なプロセスを要することになる。【０００９】
以上のような煩雑なプロセスを用いずに、光を入出力することなく、部材などの機械精度のみで光導波路チップを位置合わせすることができれば、大幅に実装を簡易化することができる。このような実装方法をパッシブアライメントと呼ぶ。しかしながら、パッシブアライメント実装では、サブミクロン精度を機械精度のみで達成することに大きな課題があり、接続損失が大きくなってしまうという課題があった。【００１０】
一方、光スイッチなどの光信号処理技術において小型化と簡便な積層を同時に実現する手法として、特許文献２のような方法が提案されている。特許文献２に開示された構造では、光導波路チップ（石英系ＰＬＣ）をパッシブ実装を用いて高精度に積層可能な構造が実現できる。【００１１】
図３５Ａ〜図３５Ｄは特許文献２記載光導波路チップの積層構造を示す模式図である。図３５Ａは光導波路チップの積層構造の斜視図、図３５Ｂは積層構造の部品展開図、図３５Ｃは石英系ＰＬＣと石英系平板の接合面を示す図、図３５Ｄは積層構造をｘｙ平面で切断した断面図である。図３５Ａ〜図３５Ｄでは、Ｓｉ基板と導波路層とを含む石英系ガラス層により形成されている光導波路チップである石英系ＰＬＣ１００１と、同じく光導波路チップである石英系ＰＬＣ１００３と、２本のスペーサ用光ファイバ１００６（スペーサ部材）の計４点の部材を組み合わせることで、積層構造を構成している。これにより、信号処理などの用途において、石英系ＰＬＣを光の入出力フロントエンドとした際の、空間系への光ビームの入出力ポートを、基板方向も含めて２次元的にも増加させることが出来、より大規模の光信号処理を実現可能としている。【００１２】
図３５Ａ〜図３５Ｄに示す積層構造は、ファイバなどから入力された入力光信号１００５ａおよび１００５ｂを、機能素子を集積した石英系ＰＬＣ１００１および１００３を介して出力光信号１００４ａおよび１００４ｂとして空間ビームとして出力することを目的とする構成となっている。図３５Ａ、図３５Ｂで示されているとおり、石英系ＰＬＣ１００１は石英系ＰＬＣ１００３上に搭載されている。【００１３】
石英系ＰＬＣ１００１は、図３５Ｄに示すように、Ｓｉ基板１００９に光導波路層１００８が形成された構造となっている。光導波路層１００８は、ＳｉＯ2からなるクラッド層１０１０と、クラッド層１０１０の中に形成されたコア１０１１とから構成される。また、クラッド層１０１０には、嵌合用溝１００７が形成されている。【００１４】
同様に、石英系ＰＬＣ１００３は、Ｓｉ基板１０１２に光導波路層１０１３が形成された構造となっている。光導波路層１０１３は、ＳｉＯ2からなるクラッド層１０１５と、クラッド層１０１５の中に形成されたコア１０１６とから構成される。このクラッド層１０１５には、石英系ＰＬＣ１００３上に石英系ＰＬＣ１００１を搭載する際に石英系ＰＬＣ１００１の嵌合用溝１００７と向かい合う位置に、嵌合用溝１０１４が形成されている。【００１５】
図３５Ｂ、図３５Ｃで示されているとおり、石英系ＰＬＣ１００１は、石英系ＰＬＣ１００３側の嵌合用溝１０１４と石英系ＰＬＣ１００１側の嵌合用溝１００７とに嵌合するスペーサ用光ファイバ１００６を介して石英系ＰＬＣ１００３上に積層して固定されている。
以上のような構造で、部材などの機械的精度のみで石英系ＰＬＣ１００１および石英系ＰＬＣ１００３の出力コアの相対位置をパッシブアライメント実装により高精度に位置合わせすることができる。【００１６】
しかしながら、特許文献２に開示された積層構造では、２つの光導波路チップ（石英系ＰＬＣ１００１，１００３）を高精度に位置合わせできるものの、光導波路チップ同士の端面接続をパッシブアライメント実装で簡易かつ高精度に行うことは実現できていないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開平９−９０１６１号公報
【特許文献２】特開２０１７−３２９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光導波路チップ同士の端面接続をパッシブアライメント実装で簡易かつ高精度に実現することができる光導波路チップの接続構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の光導波路チップの接続構造は、複数の第１の溝が形成されたベース基板と、一部が前記ベース基板から突出した形で前記複数の第１の溝とそれぞれ嵌合する複数の第１のスペーサ部材と、基板上に光導波路層が形成されると共に、前記第１の溝と向かい合う前記光導波路層の位置に前記第１のスペーサ部材の突出した部分と嵌合する第２の溝が形成され、前記第１のスペーサ部材によって支持される形で前記ベース基板上に搭載された複数の光導波路チップとを備え、隣接する２つの光導波路チップの光導波路層の入出射端面同士が向かい合うように、前記複数の光導波路チップが前記ベース基板上に搭載されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、光導波路チップ同士の端面接続をパッシブアライメント実装で簡易かつ高精度に実現することができ、マルチチップデバイスを簡便に提供することができる。また、本発明では、光導波路チップをベース基板に接着剤などで固定することが不要なため、必要な時だけ必要な光導波路チップを接続可能なプラガブルな光学接続を実現することができ、実装上、応用上のさまざまな制約を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ−１Ｄ】図１Ａ−図１Ｄは、本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図２Ａ−２Ｄ】図２Ａ−図２Ｄは、本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの別の接続構造を示す模式図である。
【図３Ａ−３Ｄ】図３Ａ−図３Ｄは、本発明の第２の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図４Ａ−４Ｂ】図４Ａ−図４Ｂは、本発明の第３の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図５Ａ−５Ｂ】図５Ａ−図５Ｂは、本発明の第４の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図６Ａ−６Ｂ】図６Ａ−図６Ｂは、本発明の第５の実施例に係る発光素子と光導波路との接続構造を示す模式図である。
【図７Ａ−７Ｄ】図７Ａ−図７Ｄは、本発明の第６〜第９の実施例の基礎となる光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図８Ａ−８Ｂ】図８Ａ−図８Ｂは、図７Ａ−図７Ｄの光導波路チップの接続構造の問題点を説明する図である。
【図９Ａ−９Ｂ】図９Ａ−図９Ｂは、本発明の第６の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図１０Ａ−１０Ｂ】図１０Ａ−図１０Ｂは、本発明の第７の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図１１】図１１は、本発明の第７の実施例に係る光導波路チップのピッチ変換部の別の例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第７の実施例に係る光導波路チップの他の接続構造を示す平面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第８の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す平面図である。
【図１４Ａ−１４Ｂ】図１４Ａ−図１４Ｂは、本発明の第８の実施例に係る光導波路チップと石英系ベース基板の嵌合用溝の形状を示す平面図である。
【図１５Ａ−１５Ｂ】図１５Ａ−図１５Ｂは、本発明の第９の実施例に係る光導波路チップと石英系ベース基板の嵌合用溝の形状を示す平面図である。
【図１６Ａ−１６Ｄ】図１６Ａ−図１６Ｄは、本発明の第１０の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図１７Ａ−１７Ｄ】図１７Ａ−図１７Ｄは、本発明の第１１の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図１８】図１８は、本発明の第１２の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図１９Ａ−１９Ｄ】図１９Ａ−図１９Ｄは、本発明の第１３の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図２０】図２０は、本発明の第１３の実施例において光導波路層が分断された部分の構造を示す断面図である。
【図２１Ａ−２１Ｄ】図２１Ａ−図２１Ｄは、本発明の第１４の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図２２Ａ−２２Ｄ】図２２Ａ−図２２Ｄは、本発明の第１５の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。
【図２３】図２３は、本発明の第１６の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図である。
【図２４Ａ−２４Ｂ】図２４Ａ−図２４Ｂは、本発明の第１６の実施例に係る押さえ機構を設ける前後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図２５Ａ−２５Ｂ】図２５Ａ−図２５Ｂは、本発明の第１６の実施例の効果を説明する断面図である。
【図２６Ａ−２６Ｂ】図２６Ａ−図２６Ｂは、本発明の第１６の実施例に係る押さえ機構の他の例を示す模式図である。
【図２７】図２７は、本発明の第１７の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図である。
【図２８Ａ−２８Ｂ】図２８Ａ−図２８Ｂは、本発明の第１７の実施例に係る押さえ機構を設ける前後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図２９Ａ−２９Ｂ】図２９Ａ−図２９Ｂは、本発明の第１７の実施例に係る押さえ機構の他の例を示す斜視図および断面図である。
【図３０】図３０は、本発明の第１８の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図である。
【図３１】図３１は、本発明の第１８の実施例に係る押さえ機構を設けた後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図３２】図３２は、本発明の第１９の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す側面図である。
【図３３Ａ−３３Ｂ】図３３Ａ−図３３Ｂは、本発明の第１９の実施例に係る押さえ機構の平面図、および光導波路チップとベース基板の接合面を示す図である。
【図３４】図３４は、本発明の第１９の実施例に係る押さえ機構を設けた後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【図３５Ａ−３５Ｄ】図３５Ａ−図３５Ｄは、従来の光導波路チップの積層構造を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明の実施例について詳細に説明する。
【００２３】
［第１の実施例］
本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの接続構造について述べる。図１Ａ〜図１Ｄは本発明の第１の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図１Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図１Ｂは接続構造の部品展開図、図１Ｃは光導波路チップとベース基板の接合面を示す図、図１Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【００２４】
なお、光導波路チップには、適宜、スイッチや合分波器等の、信号を処理するための各種機能回路が搭載されているが、本実施例は、光導波路チップ内の回路構成や回路の機能によらない。また、実際には光導波路チップには後述する嵌合用溝を避ける配置で適切な光回路が形成されているが、本実施例は回路の構成によるものでないため、説明の簡略化のため、図１Ａ〜図１Ｄでは直線導波路のみの例を示し、そのほかの回路構成は省略している。
【００２５】
図１Ａ〜図１Ｄでは、Ｓｉ基板と導波路層とを含む石英系ガラス層により形成されている、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ２００１，２００２と、石英系ＰＬＣ２００１，２００２と同等の手法で作製された導波路の無い石英系ベース基板２００３と、４本のスペーサ用光ファイバ２００６（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、接続構造を構成している。
【００２６】
図１Ａ〜図１Ｄに示す接続構造は、入力光信号２００５を、石英系ＰＬＣ２００１，２００２を介して伝搬させ、出力光信号２００４として出力可能な構成となっている。
石英系ＰＬＣ２００１は、図１Ｄに示すように、Ｓｉ基板２００９に光導波路層２００８が形成された構造となっている。光導波路層２００８は、石英ガラスからなるクラッド層２０１０と、クラッド層２０１０の中に形成された、ドーパントが添加された石英ガラスからなるコア２０１１とから構成される。また、クラッド層２０１０には、嵌合用溝２００７が形成されている。石英系ＰＬＣ２００２の構造も、石英系ＰＬＣ２００１と同様である。図１Ｃは石英系ＰＬＣ２００１，２００２の光導波路層２００８（クラッド層２０１０）の石英系ベース基板２００３との接合面を示している。図１Ｃによると、１つのＰＬＣに嵌合用溝２００７が２本ずつ形成されていることが分かる。
【００２７】
図１Ａ、図１Ｂで示されているとおり、石英系ＰＬＣ２００１と石英系ＰＬＣ２００２とは各々の接続端面（入出射端面）１１，１２が向かい合うように横並びに配置されており、この２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２が石英系ベース基板２００３上に搭載される。
【００２８】
石英系ベース基板２００３には、石英系ＰＬＣ２００１，２００２を搭載する面に、石英系ＰＬＣ２００１，２００２のクラッド層２０１０と同じ材料の石英ガラス層２０１２が形成されている。この石英ガラス層２０１２には、後述のように石英系ベース基板２００３上に石英系ＰＬＣ２００１，２００２を搭載する際に石英系ＰＬＣ２００１，２００２の嵌合用溝２００７と向かい合う位置に、嵌合用溝２０１３が形成されている。
【００２９】
図１Ｃでは、石英ガラス層２０１２の石英系ＰＬＣ２００１，２００２との接合面を示している。上記のとおり１つのＰＬＣに嵌合用溝２００７が２本ずつ形成されているので、石英系ＰＬＣ２００１の嵌合用溝２００７と向かい合う位置に形成された２本と石英系ＰＬＣ２００２の嵌合用溝２００７と向かい合う位置に形成された２本の計４本の嵌合用溝２０１３が石英ガラス層２０１２に形成されている。
【００３０】
本実施例の接続構造を作製するには、石英系ベース基板２００３の石英ガラス層２０１２に形成された４本の嵌合用溝２０１３にスペーサ用光ファイバ２００６を１本ずつ嵌め込む。そして、図１Ｂに示すように石英ガラス層２０１２の接合面と石英系ＰＬＣ２００１の光導波路層２００８（クラッド層２０１０）の接合面とが向き合うように、すなわちＳｉ基板２００９が上で光導波路層２００８が下になるようにして、石英ガラス層２０１２の嵌合用溝２０１３に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２００６と石英系ＰＬＣ２００１の光導波路層２００８に形成された２本の嵌合用溝２００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００１を石英系ベース基板２００３上に搭載する。
【００３１】
同様に、石英ガラス層２０１２の接合面と石英系ＰＬＣ２００２の光導波路層２００８（クラッド層２０１０）の接合面とが向き合うようにして、石英ガラス層２０１２の嵌合用溝２０１３に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２００６と石英系ＰＬＣ２００２の光導波路層２００８に形成された２本の嵌合用溝２００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００２を石英系ベース基板２００３上に搭載する。
【００３２】
こうして、石英系ＰＬＣ２００１の接続端面１１と石英系ＰＬＣ２００２の接続端面１２とが至近距離で向かい合うように石英系ベース基板２００３上に搭載することができ、石英系ＰＬＣ２００１と石英系ＰＬＣ２００２の光接続を実現することができる。
【００３３】
図１Ａに示したように石英系ＰＬＣ２００２に入射した入力光信号２００５は、石英系ＰＬＣ２００２の光導波路層２００８を伝搬し、光導波路内に集積された各種光機能を付与したのちに、石英系ＰＬＣ２００２を出射して石英系ＰＬＣ２００１に入射し、石英系ＰＬＣ２００１の光導波路層２００８を伝搬して、出力光信号２００４となって石英系ＰＬＣ２００１から出射する。
【００３４】
本実施例では、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の光導波路層２００８の嵌合用溝２００７は、この嵌合用溝２００７の底にＳｉ基板２００９が露出するように、Ｓｉ基板２００９に達する位置まで形成されている。同様に、石英系ベース基板２００３の石英ガラス層２０１２の嵌合用溝２０１３は、この嵌合用溝２０１３の底に石英系ベース基板２００３が露出するように、石英系ベース基板２００３に達する位置まで形成されている。
【００３５】
これにより、嵌合用溝２００７，２０１３にスペーサ用光ファイバ２００６が嵌合した際に、石英系ベース基板２００３に対する石英系ＰＬＣ２００１，２００２の光導波路層２００８の高さ方向の誤差の影響を小さくすることが可能である。すなわち、Ｓｉ基板２００９に光導波路層２００８を形成した際には、光導波路層２００８の厚みに誤差が生じるが、Ｓｉ基板２００９として、研磨された非常に平坦な基板を用いていることから、Ｓｉ基板２００９からのコア位置は精度よく決まっている。
【００３６】
そのため、図１Ｄに示すように、嵌合用溝２００７に嵌合したスペーサ用光ファイバ２００６と嵌合用溝２００７の底に露出したＳｉ基板２００９とが接し、また嵌合用溝２０１３に嵌合したスペーサ用光ファイバ２００６と嵌合用溝２０１３の底に露出した石英系ベース基板２００３とが接することにより、非常に高い精度で２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２のコア位置の相対高さを決めることができる。これにより、サブミクロンレベルでの高さ精度が期待できる。
【００３７】
また、嵌合用溝２００７，２０１３は、フォトリソグラフィにより形成される。したがって、嵌合用溝２００７，２０１３の幅（図１Ｄ左右方向の寸法）と長さ（図１Ｂ、図１Ｃ左右方向の寸法）と位置については、非常に高い精度で決めることができる。これにより、光導波路層２００８の導波路層面内方向の軸ずれを非常に高い精度で位置決めすることができる。
【００３８】
また、石英系ベース基板２００３側の４本の嵌合用溝２０１３に同一径のスペーサ用光ファイバ２００６を嵌合させ、これら４本のスペーサ用光ファイバ２００６のうちの２本に石英系ＰＬＣ２００１側の嵌合用溝２００７を嵌合させ、残りの２本のスペーサ用光ファイバ２００６に石英系ＰＬＣ２００２側の嵌合用溝２００７を嵌合させるため、石英系ベース基板２００３に対する石英系ＰＬＣ２００１，２００２の傾きも無視できるほど小さくできる。
【００３９】
以上のような構造を採用することにより、石英系ベース基板２００３に対する２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２のコア位置が高精度で決まる。２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２の対向する接続端面１１，１２の各々には、導波路のコア２０１１のアレイが形成されている。石英系ＰＬＣ２００１，２００２が石英系ベース基板２００３上に搭載されると、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２のコア２０１１の位置が同一直線上に位置決めされることになり、光の低損失な接続が実現できる。こうして、本実施例では、光を入出力することなく、パッシブアライメント実装によるサブミクロンレベルでの精度で簡便なマルチチップ実装が実現できる。
【００４０】
なお、本実施例では、石英系ベース基板２００３の石英ガラス層２０１２を、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の光導波路層２００８と同じプロセスで作製した例で示したが、別の製造方法で作製してもよい。例えば、ダイシングなどによるＶ溝加工や機械加工、レーザ加工などでも均一な嵌合用溝２００７，２０１３さえ形成できれば同様の効果を奏する。
【００４１】
また、図１Ａ〜図１Ｄでは、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の接続端面１１，１２と直交する方向が嵌合用溝２００７，２０１３の長手方向になるようにして、嵌合用溝２００７，２０１３を形成する例を示した。
図１Ａ〜図１Ｄに示したような嵌合用溝２００７，２０１３の配置においては、スペーサ用光ファイバ２００６の長さと、嵌合用溝２００７，２０１３の長さとが同一の場合には、石英系ＰＬＣ２００１，２００２のｚ軸方向（光軸方向であり、図１Ａ〜図１Ｃの左右方向）の位置が一意に決まることになる。
【００４２】
ここで、仮にスペーサ用光ファイバ２００６の長さを嵌合用溝２００７，２０１３の長さよりも小さく設定すると、石英系ＰＬＣ２００１，２００２のｚ軸方向の位置は一意には決まらない。ｚ軸方向の位置が一意に決まらないということは、異なる観点でみると、あたかもレールに搭載された部品のごとく、実装後においても石英系ＰＬＣ２００１，２００２をｚ軸方向にスライド調整可能であるということを意味する。
【００４３】
これにより、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の光軸方向の長さに僅かな誤差があったとしても、石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップが極力小さくなるように、石英系ＰＬＣ２００１，２００２をｚ軸方向にスライドさせて調整することができる。石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップが小さいほど、光学的な損失は小さくなることから、石英系ＰＬＣ２００１，２００２をスライド調整可能な構造とすることで、より低損失な接続を実現することができる。また、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の搭載時の光軸方向の精度は緩くてもよいことから、実装作業を簡便にすることが可能である。
【００４４】
図１Ａ〜図１Ｄの例では、嵌合用溝２００７，２０１３の長手方向が石英系ＰＬＣ２００２から石英系ＰＬＣ２００１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ２００１に入射する光の光軸方向と平行になるようにした。
【００４５】
これに対して、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、嵌合用溝２００７，２０１３の長手方向を光軸方向から僅かに傾けることにより、石英系ＰＬＣ２００１，２００２のｚ軸方向の位置を一意に決めることができる。図１Ａ〜図１Ｄと同様に、図２Ａは石英系ＰＬＣ２００１，２００２の接続構造の斜視図、図２Ｂは接続構造の部品展開図、図２Ｃは石英系ＰＬＣ２００１，２００２と石英系ベース基板２００３の接合面を示す図、図２Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【００４６】
図２Ａ〜図２Ｄの例の場合、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２の各々の外形寸法が設計どおりのときに石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップがゼロとなるように設定すると、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の僅かな外径誤差により、石英系ＰＬＣ２００１，２００２が接続端面１１，１２の近傍で機械的に干渉することが懸念される。したがって、設計時に石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップにあらかじめ余裕を設けておくことが好ましい。これにより、石英系ＰＬＣ２００１，２００２に僅かな外径誤差がある場合でも、石英系ＰＬＣ２００１，２００２を石英系ベース基板２００３上に搭載したときに、石英系ＰＬＣ２００１と２００２とが衝突しないようにすることができる。
【００４７】
図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｄいずれの場合でも、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２の接続端面１１，１２のギャップには、屈折率整合樹脂を充填している。屈折率整合樹脂を充填することにより、石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップに存在する空気による光のフレネル反射を抑制することができる。
【００４８】
また、本実施例では、石英系ＰＬＣ２００１，２００２をスペーサ用光ファイバ２００６によって支持する形で石英系ベース基板２００３上に載せているだけで、石英系ＰＬＣ２００１，２００２を固定してはいない。そのため、石英系ＰＬＣ２００１，２００２を石英系ベース基板２００３から着脱可能な形態となっており、コネクタのように必要な時だけ必要な石英系ＰＬＣ２００１，２００２を接続可能なプラガブルな接続が実現できる。このような形態を称してＰＰＣＰ（Pluggable Photonic Circuit Platform）と呼んでいる。
【００４９】
ただし、場合によっては、石英系ベース基板２００３と石英系ＰＬＣ２００１，２００２との間に屈折率の整合した光学接着剤を充填させて、石英系ＰＬＣ２００１，２００２同士を接着してもよいし、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の両方を石英系ベース基板２００３に実装後に、接着固定してもよい。また、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２のうちいずれか一方の石英系ＰＬＣを石英系ベース基板２００３に固定し、他方は着脱可能な形態としてもよい。
【００５０】
実際に石英系ＰＬＣ２００１，２００２を図２Ａ〜図２Ｄに示した形態で実装したところ、波長１．５５μｍにおいて、モード径が６μｍ程度の石英系ＰＬＣ２００１，２００２を用いて、４コアで０．４ｄＢ以下の接続損失を達成できていることを確認した。この損失の値は、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２の位置精度をサブミクロン以下で実装できていることを示している。このような低損失を達成できた理由は、本実施例の実装形態が高精度である他、本実施例で石英系ＰＬＣ２００１と２００２間のギャップを極力小さくできる構造としたことにより、軸ずれ等の位置誤差の影響を最小化することができているためである。
【００５１】
ここで軸ずれによる光損失は、光ビーム径が小さいほどその影響が大きいことが知られている。そこで、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の接続端面付近において、ビーム径をひろげるようなスポットサイズ変換を用いると、より好適である。スポットサイズ変換の方法としては、端面に近づくに従いコア径を太くするテーパ―形状、端面に近づくに従い、コア径を細くする逆テーパ―形状、或いは、セグメント構造や上記逆テーパ―形状に第２コアなどを加える構造や、異なる材料の第２コア層を埋め込むなど、既知のスポットサイズ変換構造を適宜設定すればよい。
【００５２】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図３Ａ〜図３Ｄは本発明の第２の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｄと同様の構成には同一の符号を付してある。図３Ａは石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａの接続構造の斜視図、図３Ｂは接続構造の部品展開図、図３Ｃは石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａと石英系ベース基板２００３ａの接合面を示す図、図３Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【００５３】
本実施例の基本構造は第１の実施例と同様であるが、本実施例では、石英系ベース基板２００３ａの石英ガラス層２０１２に形成する嵌合用溝を石英系ＰＬＣ２００１ａと２００２ａで共通化している。すなわち、石英ガラス層２０１２には、２本の嵌合用溝２０１３ａが形成されている。さらに、嵌合用溝２０１３ａと嵌合させるスペーサ用光ファイバ２００６ａ（スペーサ部材）も石英系ＰＬＣ２００１ａと２００２ａで共通化して２本のみの使用としている。
【００５４】
石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａの光導波路層２００８（クラッド層２０１０）には、第１の実施例と同様に嵌合用溝２００７ａが２本ずつ形成されている。ただし、スペーサ用光ファイバ２００６ａを石英系ＰＬＣ２００１ａと２００２ａで共通化しているため、石英系ＰＬＣ２００１ａの光導波路層２００８に形成される嵌合用溝２００７ａは石英系ＰＬＣ２００１ａの接続端面１１まで達している必要がある。同様に、石英系ＰＬＣ２００２ａの光導波路層２００８に形成される嵌合用溝２００７ａは石英系ＰＬＣ２００２ａの接続端面１２まで達している必要がある。
【００５５】
本実施例の接続構造を作製する際には、石英系ベース基板２００３ａの石英ガラス層２０１２に形成された２本の嵌合用溝２０１３ａにスペーサ用光ファイバ２００６ａを１本ずつ嵌め込む。そして、図３Ｂに示すように石英ガラス層２０１２の接合面と石英系ＰＬＣ２００１ａの光導波路層２００８（クラッド層２０１０）の接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａに嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２００６ａと石英系ＰＬＣ２００１ａの光導波路層２００８に形成された２本の嵌合用溝２００７ａとを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００１ａを石英系ベース基板２００３ａ上に搭載する。
【００５６】
同様に、石英ガラス層２０１２の接合面と石英系ＰＬＣ２００２ａの光導波路層２００８（クラッド層２０１０）の接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａに嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２００６ａと石英系ＰＬＣ２００２ａの光導波路層２００８に形成された２本の嵌合用溝２００７ａとを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００２ａを石英系ベース基板２００３ａ上に搭載する。
【００５７】
このように、本実施例では、石英系ＰＬＣ２００１と２００２で異なるスペーサ用光ファイバ２００６および異なる嵌合用溝２００７，２０１３を用いる第１の実施例の場合よりも、スペーサ用光ファイバ２００６ａの形成誤差および嵌合用溝２００７ａ，２０１３ａの形成誤差等の影響を受け難くなるため、より高精度な実装が期待できる。
【００５８】
また、石英系ベース基板２００３ａ側の嵌合用溝２０１３ａを石英系ＰＬＣ２００１ａと２００２ａで共通化することにより、嵌合用溝２０１３ａの精度の規定を大幅に緩和することが可能である。すなわち、第１の実施例のように、石英系ＰＬＣ２００１，２００２の嵌合用溝２００７に各々対応するように、石英系ベース基板２００３側の４本の嵌合用溝２０１３を形成すると、嵌合用溝２０１３の深さおよび幅の精度は、２つの石英系ＰＬＣ２００１，２００２の相対位置がずれないようにサブミクロン精度で保証することが必要となる。
【００５９】
これに対して、本実施例では、石英系ベース基板２００３ａ側の嵌合用溝２０１３ａを石英系ＰＬＣ２００１ａと２００２ａで共通化することにより、２本の嵌合用溝２０１３ａの絶対精度は、この溝２０１３ａの長手方向において同一となるように形成されてさえいれば、２つの石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａの相対的な位置精度は変わらないため、嵌合用溝２０１３ａの作製トレランスを緩和することが可能である。
【００６０】
このため、石英系ベース基板２００３ａ側の嵌合用溝２０１３ａについては、第１の実施例で説明したような基板とガラス層などの２つの層からなる材料を用いてエッチングなどを行う必要は必ずしもない。例えば石英ガラスからなる基板に対して、エッチング、或いはダイシング等の機械加工で嵌合用溝２０１３ａを形成しても、石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａ同士の位置精度に影響はない。
【００６１】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図４Ａ、図４Ｂは本発明の第３の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｄと同様の構成には同一の符号を付してある。
【００６２】
図４Ａは、第１の実施例と同様の構造を有する石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂと石英系ベース基板２００３ｂの接合面を示している。本実施例は、第１の実施例で説明した接続構造において、石英系ＰＬＣ２００２ｂから石英系ＰＬＣ２００１ｂへ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ２００１ｂに入射する光の光軸方向（図４Ａ左右方向）と面内垂直な方向が長手方向となる嵌合用溝２０１４を、２つの石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂの光導波路層２００８（クラッド層２０１０）に１つのＰＬＣあたり１本追加したものである。
【００６３】
石英系ベース基板２００３ｂの石英ガラス層２０１２には、石英系ベース基板２００３ｂ上に石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂを搭載する際に嵌合用溝２０１４と向かい合う位置に、嵌合用溝２０１５が追加されている。上記のとおり１つのＰＬＣに嵌合用溝２０１４が１本ずつ形成されているので、石英系ＰＬＣ２００１ｂの嵌合用溝２０１４と向かい合う位置に形成された１本と石英系ＰＬＣ２００２ｂの嵌合用溝２０１４と向かい合う位置に形成された１本の計２本の嵌合用溝２０１５が石英ガラス層２０１２に形成されている。
【００６４】
石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂの接続構造を作製する際には、石英系ベース基板２００３ｂ側の嵌合用溝２０１３にスペーサ用光ファイバ２００６を１本ずつ嵌め込むと共に、同様のスペーサ用光ファイバ２０１６を嵌合用溝２０１５に１本ずつ嵌め込む。そして、石英系ベース基板２００３ｂの接合面と石英系ＰＬＣ２００１ｂの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６，２０１６と石英系ＰＬＣ２００１ｂ側の嵌合用溝２００７，２０１４とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００１ｂを石英系ベース基板２００３ｂ上に搭載する。同様に、石英系ベース基板２００３ｂの接合面と石英系ＰＬＣ２００２ｂの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６，２０１６と石英系ＰＬＣ２００２ｂ側の嵌合用溝２００７，２０１４とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００２ｂを石英系ベース基板２００３ｂ上に搭載する。
【００６５】
図４Ｂは、第２の実施例と同様の構造を有する石英系ＰＬＣ２００１ｃ，２００２ｃと石英系ベース基板２００３ｃの接合面を示している。この図４Ｂで示した例においても、石英系ＰＬＣ２００１ｃ，２００２ｃと石英系ベース基板２００３ｃに嵌合用溝２０１４，２０１５を形成している。
【００６６】
石英系２００１ｃ，２００２ｃの接続構造を作製する際には、石英系ベース基板２００３ｃ側の嵌合用溝２０１３ａにスペーサ用光ファイバ２００６ａを１本ずつ嵌め込むと共に、スペーサ用光ファイバ２０１６を嵌合用溝２０１５に１本ずつ嵌め込む。そして、石英系ベース基板２００３ｃの接合面と石英系ＰＬＣ２００１ｃの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａ，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６ａ，２０１６と石英系ＰＬＣ２００１ｃ側の嵌合用溝２００７ａ，２０１４とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００１ｃを石英系ベース基板２００３ｃ上に搭載する。同様に、石英系ベース基板２００３ｃの接合面と石英系ＰＬＣ２００２ｃの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａ，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６ａ，２０１６と石英系ＰＬＣ２００２ｃ側の嵌合用溝２００７ａ，２０１４とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２００２ｃを石英系ベース基板２００３ｃ上に搭載する。
【００６７】
石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ，２００１ｃ，２００２ｃに形成される嵌合用溝２０１４は、光軸方向と直交することから、光導波路のレイアウトや嵌合用溝２０１４の位置を適切に設定して、嵌合用溝２０１４が光導波路を分断しないようにしている。嵌合用溝２００７，２００７ａと同様に、嵌合用溝２０１４は、この嵌合用溝２０１４の底にＳｉ基板が露出し、嵌合用溝２０１４と嵌合するスペーサ用光ファイバ２０１６がこのＳｉ基板と接する深さまで形成されている。
【００６８】
また、嵌合用溝２０１３，２０１３ａと同様に、嵌合用溝２０１５を石英系ベース基板２００３ｂ，２００３ｃ上の石英ガラス層に形成する場合、嵌合用溝２０１５は、この嵌合用溝２０１５の底に石英系ベース基板２００３ｂ，２００３ｃが露出し、嵌合用溝２０１５と嵌合するスペーサ用光ファイバ２０１６が石英系ベース基板２００３ｂ，２００３ｃと接する深さまで形成されている。
【００６９】
以上のような構造により、本実施例では、石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ，２００１ｃ，２００２ｃのｚ軸方向の位置を一意に決めることができる。こうして、本実施例では、６軸一括のパッシブ実装を実現することができる。
【００７０】
ただし、本実施例では、石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ，２００１ｃ，２００２ｃの外形寸法誤差などの影響を加味して、嵌合用溝２０１４，２０１５の光軸方向の幅を、嵌合用溝２０１４，２０１５に嵌るスペーサ用光ファイバ２０１６の幅（径）に比べて、僅かに広く設定する。また、嵌合用溝２００７，２０１３，２００７ａ，２０１３ａの光軸方向の長さを、嵌合用溝２００７，２０１３，２００７ａ，２０１３ａに嵌るスペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａの長さに比べて、僅かに長く設定する。
【００７１】
このような幅と長さの設定により、石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ，２００１ｃ，２００２ｃの外形寸法に誤差があったとしても、嵌合用溝２０１４，２０１５に嵌るスペーサ用光ファイバ２０１６と嵌合用溝２０１４，２０１５とのクリアランス、および嵌合用溝２００７，２０１３，２００７ａ，２０１３ａに嵌るスペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａと嵌合用溝２００７，２０１３，２００７ａ，２０１３ａとのクリアランスにより、石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ，２００１ｃ，２００２ｃをｚ軸方向にスライドさせて位置を調整することが可能である。
【００７２】
これにより、本実施例では、２つの石英系ＰＬＣ２００１ｂと２００２ｂ間（２００１ｃと２００２ｃ間）が前述のように機械的に干渉して石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ（２００１ｃ，２００２ｃ）を搭載できないといった問題を回避することができる。
【００７３】
また、本実施例では、第１の実施例と同様に実装後に、石英系ＰＬＣ２００１ｂと２００２ｂ間（２００１ｃと２００２ｃ間）のギャップが極力小さくなるように、石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂ（２００１ｃ，２００２ｃ）をｚ軸方向にスライドさせて調整することができる。その結果、石英系ＰＬＣ２００１ｂと２００２ｂ間（２００１ｃと２００２ｃ間）の接続損失を最小化することができる。
【００７４】
［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。図５Ａ、図５Ｂは本発明の第４の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｄ、図４Ａ、図４Ｂと同様の構成には同一の符号を付してある。
【００７５】
図５Ａは、３つの石英系ＰＬＣ２０１７，２０１８，２０１９を石英系ベース基板２００３ｂ上に搭載した接続構造を上から見た平面図である。ＰＬＣ２０１７，２０１９の構造は、図４Ａで説明した石英系ＰＬＣ２００１ｂ，２００２ｂの構造と同様である。一方、ＰＬＣ２０１８の構造は、図１Ａ〜図１Ｄで説明した石英系ＰＬＣ２００１，２００２の構造と同様である。
【００７６】
図５Ｂは、３つの石英系ＰＬＣ２０１７ａ，２０１８ａ，２０１９ａを石英系ベース基板２００３ｃ上に搭載した接続構造を上から見た平面図である。ＰＬＣ２０１７ａ，２０１９ａの構造は、図４Ｂで説明した石英系ＰＬＣ２００１ｃ，２００２ｃの構造と同様である。一方、ＰＬＣ２０１８ａの構造は、図３Ａ〜図３Ｄで説明した石英系ＰＬＣ２００１ａ，２００２ａの構造と同様である。ただし、スペーサ用光ファイバ２００６ａを３つの石英系ＰＬＣ２０１７ａ，２０１８ａ，２０１９ａで共通化しているため、中央の石英系ＰＬＣ２０１８ａの光導波路層に形成される嵌合用溝２００７ａは石英系ＰＬＣ２０１８ａの左右両端面まで達している必要がある。
【００７７】
本実施例では、３つの石英系ＰＬＣ２０１７，２０１８，２０１９（２０１７ａ，２０１８ａ，２０１９ａ）が同一線上に並んで配置され、各々が上記と同様のパッシブアライメント手法で実装されている。両側の２つの石英系ＰＬＣ２０１７，２０１９（２０１７ａ，２０１９ａ）は石英系ベース基板２００３ｂ（２００３ｃ）に実装後、接着固定されて石英系ベース基板２００３ｂ（２００３ｃ）と一体化される。一方、中央の石英系ＰＬＣ２０１８（２０１８ａ）はプラガブルに脱着できる構造となっており、石英系ＰＬＣ２０１８（２０１８ａ）を検査用あるいはセンシング用の簡易な評価キットとして利用できる。もちろん、３つの石英系ＰＬＣ２０１７，２０１８，２０１９をいずれも接着固定せずに脱着可能としてもよい。
【００７８】
本実施例でも分かるように、本発明は接続する光導波路チップ（ＰＬＣ）の数によらずに応用可能である。例えば本実施例のような３つの光導波路チップの接続でなく、４つ以上の光導波路チップの接続も可能である。
【００７９】
また、以上の実施例では、全て入出力が同一の相対する接続端面で接続する（全ての接続端面が平行）例を示したが、これに限るものではない。本発明では、隣接する光導波路チップの向かい合う接続端面同士が平行であればよく、これら接続端面と平行でない別の接続端面（例えば直交する接続端面）が存在していてもよい。
【００８０】
なお、第１〜第４の実施例においては、光導波路チップとして、シリコン基板上に形成されたガラス薄膜の石英系平面光波回路（ＰＬＣ）を例に挙げて説明したが、導波機構を有する光導波路チップであれば、本発明を適用可能である。例えば、基板や光導波路の材料として、石英ガラスの他、水晶や、有機物からなるポリマーや、Ｓｉ、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ガリウムヒ素、インジウムリン（ＩｎＰ）等の半導体あるいは化合物半導体導波路、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）等の誘電体を用いてもよい。
【００８１】
第１〜第４の実施例において、嵌合用溝２００７，２００７ａは、１つのＰＬＣあたり２本以上であればよい。石英系ベース基板２００３，２００３ａ〜２００３ｃに形成される嵌合用溝２０１３，２０１３ａは、嵌合用溝２００７，２００７ａに応じた数だけあればよい。上記のとおり、嵌合用溝２０１３，２０１３ａは、嵌合用溝２００７，２００７ａの総数と同数の場合（図１、図２、図４Ａ）と、嵌合用溝２００７，２００７ａの総数より少ない場合（図３）がある。スペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａは、嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａに応じた数だけあればよい。スペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａは、嵌合用溝２００７，２００７ａの総数と同数の場合（図１、図２、図４Ａ）と、嵌合用溝２００７，２００７ａより少ない場合（図３）がある。
【００８２】
また、第３、第４の実施例において、嵌合用溝２０１４は、１つのＰＬＣあたり１本以上であればよい。石英系ベース基板２００３ｂ，２００３ｃに形成される嵌合用溝２０１５は、嵌合用溝２０１４と同数だけあればよい。スペーサ用光ファイバ２０１６は、嵌合用溝２０１４，２０１５に応じた数だけ設けられることになる。
【００８３】
また、第１〜第４の実施例では、石英系ＰＬＣ２００１，２００１ａ〜２００１ｃ，２００２，２００２ａ〜２００２ｃ，２０１７〜２０１９，２０１７ａ〜２０１９ａと石英系ベース基板２００３，２００３ａ〜２００３ｃに形成する嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａ，２０１４，２０１５の形状として、断面が長方形の溝の例を示したが、基板２００９，２００３，２００３ａ〜２００３ｃに近づくに従って溝幅が狭くなるような溝、例えば断面がＶ型の溝やＷ型の溝、Ｕ型の溝などでもよい。また、第１〜第４の実施例では、嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａ，２０１４，２０１５を上から見た平面形状を長方形としたが、同様の効果を実現するものであれば、平面形状が丸型、多角形型、楕円型など任意の形状でよい。すなわち、嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａ，２０１４，２０１５は、長手方向に沿って幅が変化するようなものでもよい。
【００８４】
また、第１〜第４の実施例において、嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１４の深さは同一であり、嵌合用溝２０１３，２０１３ａ，２０１５の深さは同一である。また、スペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａ，２０１６の高さは同一である。スペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａ，２０１６の高さは、ベース基板側の嵌合用溝２０１３，２０１３ａ，２０１５の深さと光導波路チップ側の嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１４の深さの和よりも高いことが望ましい。これにより、ベース基板と光導波路チップとの間に隙間を設けることができる。
【００８５】
また、第１〜第４の実施例では、スペーサ部材として、円筒状のスペーサ用光ファイバ２００６，２００６ａ，２０１６を用いたが、これに限るものではない。スペーサ部材の材料は、ガラスなどの無機物や金属、或いは、ポリマーなど任意の材料でよく、形状に関しても、嵌合用溝２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａ，２０１４，２０１５と適切に嵌合する形であれば、その形状を限定するものではない。すなわち、スペーサ部材は、円筒状、直方体、球状、或いは類似の形状でもよい。また、スペーサ部材を嵌合用溝と嵌合させたときにスペーサ部材の高さが変化すると、光導波路チップがベース基板に対して傾いてしまう可能性がある。そこで、嵌合用溝と嵌合させたときにスペーサ部材の高さが変化し難いように、スペーサ部材の材料、寸法、形状を設定しておくことが好ましい。
【００８６】
［第５の実施例］
次に、本発明の第５の実施例について説明する。図６Ａ、図６Ｂは本発明の第５の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｄと同様の構成には同一の符号を付してある。図６Ａは接続構造の断面図、図６Ｂは光導波路チップの接合面を示す図である。
【００８７】
図６Ａは、光導波路チップ（レーザチップ）２０２０と、光導波路チップ２０２０からの光を光ファイバ２０２２に伝える光導波路チップ２０２１とをベース基板２０２６上に搭載した接続構造の断面図である。光導波路チップ２０２０としては、ＩｎＰ等のIII−Ｖ族材料からなる分布帰還形のＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザチップを用いている。ＤＦＢレーザの他、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザや半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）などを用いてもよい。ＤＦＢレーザを駆動するためのドライバなどを電気的に接続する電気配線および接続用パッドなどは図面では省略している。
【００８８】
ここで、光導波路チップ２０２０は、上記のＤＦＢレーザ２０２３と光導波路層２０２４とを備えている。光導波路層２０２４のクラッド層に嵌合用溝２００７を２本形成する構成は第１の実施例で説明したとおりである。光導波路層２０２４の光導波路チップ２０２１との接続端面近傍には、ＤＦＢレーザ２０２３からの光ビームの径を光導波路チップ２０２１の光導波路層２００８のコアの径に近づけるようなスポットサイズコンバータ２０２５が集積されている。
【００８９】
光導波路チップ２０２０は、その出力光が本発明のＰＰＣＰ技術により、光導波路チップ２０２１の接続端面のコアと接続するように実装されている。光導波路チップ２０２１の光導波路層２００８のクラッド層に嵌合用溝２００７，２０１４を形成する構成は第３の実施例で説明したとおりである。光導波路チップ２０２１の光導波路層２００８を伝搬した光は、光導波路チップ２０２０と反対側の端面からレンズ（不図示）を介して光ファイバ２０２２に出力されるか、あるいは光ファイバ２０２２に直接出力される。
【００９０】
本実施例のベース基板２０２６は、Ｓｉ或いは、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミック、窒化アルミ等からなる。このベース基板２０２６の製造工程  あるいは後工程（エッチング、機械加工）いずれかにおいて、スペーサ用光ファイバ２００６が嵌合するための嵌合用溝２０１３ａ，２０１５を形成すればよい。
【００９１】
光導波路チップ２０２０，２０２１の接続構造を作製する際には、ベース基板２０２６側の嵌合用溝２０１３ａに溝１本あたりスペーサ用光ファイバ２００６を２本ずつ嵌め込むと共に、第３の実施例で説明したスペーサ用光ファイバ２０１６を嵌合用溝２０１５に嵌め込む。そして、ベース基板２０２６の接合面と光導波路チップ２０２０の接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａ，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６，２０１６と光導波路チップ２０２０側の嵌合用溝２００７，２０１４とを嵌合させ、光導波路チップ２０２０をベース基板２０２６上に搭載する。同様に、ベース基板２０２６の接合面と光導波路チップ２０２１の接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝２０１３ａ，２０１５に嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ２００６，２０１６と光導波路チップ２０２１側の嵌合用溝２００７，２０１４とを嵌合させ、光導波路チップ２０２１をベース基板２０２６上に搭載する。こうして、２つの光導波路チップ２０２０，２０２１の位置を一意に決めることができる。
【００９２】
従来、レーザチップをアクティブアライメントで実装するためには、レーザチップから光を出力させて、この光を接続相手の光導波路チップに入力させて、更に光導波路チップの出力光をモニタする、といった具体に、複雑な実装工程を必要とした。これに対して、本実施例では、光導波路チップ２０２０から光を出力せずとも、光導波路チップ２０２０，２０２１のパッシブアライメント実装を実現することができる。
【００９３】
第１の実施例で記述したように、レーザチップなどの発光素子以外にも光の伝搬・導波機構を有する光機能素子（スイッチ、合分波器等）、光変調素子、発光素子、受光素子、波長変換素子、光増幅素子等、いずれの光導波路チップでも本実施例を適用することができ、異種材料同士の接続にも展開することが可能である。
【００９４】
［第６〜第９の実施例の原理］
図７Ａ〜図７Ｄは本発明の第６〜第９の実施例の基礎となる光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図７Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図７Ｂは接続構造の部品展開図、図７Ｃは光導波路チップとベース基板の接合面を示す図、図７Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【００９５】
図７Ａ〜図７Ｄでは、Ｓｉ基板と導波路層とを含む石英系ガラス層により形成されている、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ３００１，３００２と、石英系ＰＬＣ３００１，３００２と同等の手法で作製された導波路の無い石英系ベース基板３００３と、４本のスペーサ用光ファイバ３００６の計７点の部材を組み合わせることで、接続構造を構成している。
【００９６】
図７Ａ〜図７Ｄに示す接続構造は、入力光信号３００５を、石英系ＰＬＣ３００１，３００２を介して伝搬させ、出力光信号３００４として出力可能な構成となっている。
【００９７】
石英系ＰＬＣ３００１は、図７Ｄに示すように、Ｓｉ基板３００９に光導波路層３００８が形成された構造となっている。光導波路層３００８は、石英ガラスからなるクラッド層３０１０と、クラッド層３０１０の中に形成された、ドーパントが添加された石英ガラスからなるコア３０１１とから構成される。また、クラッド層３０１０には、平面視長方形の嵌合用溝３００７が形成されている。石英系ＰＬＣ３００２の構造も、石英系ＰＬＣ３００１と同様である。図７Ｃは石英系ＰＬＣ３００１，３００２の光導波路層３００８（クラッド層３０１０）の石英系ベース基板３００３との接合面を示している。図７Ｃによると、１つのＰＬＣに嵌合用溝３００７が２本ずつ形成されていることが分かる。
【００９８】
図７Ａ、図７Ｂで示されているとおり、石英系ＰＬＣ３００１と石英系ＰＬＣ３００２とは各々の接続端面１１，１２が向かい合うように横並びに配置されており、この２つの石英系ＰＬＣ３００１，３００２が石英系ベース基板３００３上に搭載される。
【００９９】
石英系ベース基板３００３には、石英系ＰＬＣ３００１，３００２を搭載する面に、石英系ＰＬＣ３００１，３００２のクラッド層３０１０と同じ材料の石英ガラス層３０１２が形成されている。この石英ガラス層３０１２には、後述のように石英系ベース基板３００３上に石英系ＰＬＣ３００１，３００２を搭載する際に石英系ＰＬＣ３００１，３００２の嵌合用溝３００７と向かい合う位置に、嵌合用溝３００７と同一の形状の嵌合用溝３０１３が形成されている。
【０１００】
図７Ｃでは、石英ガラス層３０１２の石英系ＰＬＣ３００１，３００２との接合面を示している。上記のとおり１つのＰＬＣに嵌合用溝３００７が２本ずつ形成されているので、石英系ＰＬＣ３００１の嵌合用溝３００７と向かい合う位置に形成された２本と石英系ＰＬＣ３００２の嵌合用溝３００７と向かい合う位置に形成された２本の計４本の嵌合用溝３０１３が石英ガラス層３０１２に形成されている。
【０１０１】
図７Ａに示す接続構造を作製するには、石英系ベース基板３００３の石英ガラス層３０１２に形成された４本の嵌合用溝３０１３にスペーサ用光ファイバ３００６を１本ずつ嵌め込む。そして、図７Ｂに示すように石英ガラス層３０１２の接合面と石英系ＰＬＣ３００１の光導波路層３００８（クラッド層３０１０）の接合面とが向き合うように、すなわちＳｉ基板３００９が上で光導波路層３００８が下になるようにして、石英ガラス層３０１２の嵌合用溝３０１３に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ３００６と石英系ＰＬＣ３００１の光導波路層３００８に形成された２本の嵌合用溝３００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ３００１を石英系ベース基板３００３上に搭載する。
【０１０２】
同様に、石英ガラス層３０１２の接合面と石英系ＰＬＣ３００２の光導波路層３００８（クラッド層３０１０）の接合面とが向き合うようにして、石英ガラス層３０１２の嵌合用溝３０１３に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ３００６と石英系ＰＬＣ３００２の光導波路層３００８に形成された２本の嵌合用溝３００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ３００２を石英系ベース基板３００３上に搭載する。
【０１０３】
こうして、石英系ＰＬＣ３００１の接続端面１１と石英系ＰＬＣ３００２の接続端面１２とが至近距離で向かい合うように石英系ベース基板３００３上に搭載することができ、石英系ＰＬＣ３００１と石英系ＰＬＣ３００２の光接続を実現することができる。
【０１０４】
図７Ａに示したように石英系ＰＬＣ３００２に入射した入力光信号３００５は、石英系ＰＬＣ３００２の光導波路層３００８を伝搬し、石英系ＰＬＣ３００２を出射して石英系ＰＬＣ３００１に入射し、石英系ＰＬＣ３００１の光導波路層３００８を伝搬して、出力光信号３００４となって石英系ＰＬＣ３００１から出射する。
【０１０５】
図７Ｄから明らかなように、石英系ＰＬＣ３００１，３００２の光導波路層３００８の嵌合用溝３００７は、この嵌合用溝３００７の底にＳｉ基板３００９が露出するように、Ｓｉ基板３００９に達する位置まで形成されている。同様に、石英系ベース基板３００３の石英ガラス層３０１２の嵌合用溝３０１３は、この嵌合用溝３０１３の底に石英系ベース基板３００３が露出するように、石英系ベース基板３００３に達する位置まで形成されている。
【０１０６】
これにより、嵌合用溝３００７，３０１３にスペーサ用光ファイバ３００６が嵌合した際に、石英系ベース基板３００３に対する石英系ＰＬＣ３００１，３００２の光導波路層３００８の高さ方向の誤差の影響を小さくすることが可能である。すなわち、Ｓｉ基板３００９に光導波路層３００８を形成した際には、光導波路層３００８の厚みに誤差が生じるが、Ｓｉ基板３００９として、研磨された非常に平坦な基板を用いていることから、Ｓｉ基板３００９からのコア位置は精度よく決まっている。
【０１０７】
そのため、図７Ｄに示すように、嵌合用溝３００７に嵌合したスペーサ用光ファイバ３００６と嵌合用溝３００７の底に露出したＳｉ基板３００９とが接し、また嵌合用溝３０１３に嵌合したスペーサ用光ファイバ３００６と嵌合用溝３０１３の底に露出した石英系ベース基板３００３とが接することにより、非常に高い精度で２つの石英系ＰＬＣ３００１，３００２のコア位置の相対高さを決めることができる。これにより、サブミクロンレベルでの高さ精度が期待できる。
【０１０８】
また、嵌合用溝３００７，３０１３は、フォトリソグラフィにより形成される。したがって、嵌合用溝３００７，３０１３の幅（図７Ｄ左右方向の寸法）と長さ（図７Ｂ、図７Ｃ左右方向の寸法）と位置については、非常に高い精度で決めることができる。これにより、光導波路層３００８の導波路層面内方向の軸ずれを非常に高い精度で位置決めすることができる。
【０１０９】
また、石英系ベース基板３００３側の４本の嵌合用溝３０１３に同一径のスペーサ用光ファイバ３００６を嵌合させ、これら４本のスペーサ用光ファイバ３００６のうちの２本に石英系ＰＬＣ３００１側の嵌合用溝３００７を嵌合させ、残りの２本のスペーサ用光ファイバ３００６に石英系ＰＬＣ３００２側の嵌合用溝３００７を嵌合させるため、石英系ベース基板３００３に対する石英系ＰＬＣ３００１，３００２の傾きも無視できるほど小さくできる。
【０１１０】
以上のような構造を採用することにより、石英系ベース基板３００３に対する２つの石英系ＰＬＣ３００１，３００２のコア位置が高精度で決まる。２つの石英系ＰＬＣ３００１，３００２の対向する接続端面１１，１２の各々には、導波路のコア３０１１のアレイが形成されている。石英系ＰＬＣ３００１，３００２が石英系ベース基板３００３上に搭載されると、２つの石英系ＰＬＣ３００１，３００２のコア３０１１の位置が同一直線上に位置決めされることになり、光の低損失な接続が実現できる。こうして、光を入出力することなく、パッシブアライメント実装によるサブミクロンレベルでの精度で簡便なマルチチップ実装が実現できる。
【０１１１】
ただし、図７Ａ〜図７Ｄに示した接続構造においては、光導波路チップ自体の寸法と溝の位置と溝の形状、およびスペーサ形状などの構成部品の精度で光導波路チップを位置決めすることから、これらの精度が高いことが必要条件となる。溝の位置はフォトリソグラフィ技術により高精度化することができ、溝の形状はエッチング等による最適化で高精度化することができ、スペーサの形状は適切な部品を選択することで比較的容易に高精度化可能である。一方、光導波路チップ自体の寸法は、ダイシングなどによる加工方法で精度を担保することが可能である。しかしながら、光導波路チップをダイシングで加工すると、光導波路チップの接続端面に、ダイシング加工に伴う荒れが生じる可能性がある。
【０１１２】
隣接する光導波路チップ間（石英系ＰＬＣ３００１と３００２間）のギャップに屈折率整合樹脂などを充填することで光導波路チップの接続端面の荒れの影響を低減することは可能である。しかし、光導波路チップ間のギャップに屈折率整合樹脂などの接着剤を充填して固定する場合、光導波路チップの接続端面の荒れに伴う接着剤の信頼性低下の虞がある。また、ダイシング加工等により光導波路チップの接続端面にチッピング（欠け）が生じると、接続端面の光学損失が劣化する可能性がある。
【０１１３】
従来のアクティブアライメント実装では、ダイシング加工後に光導波路チップの接続端面を研磨或いはエッチングして、接続端面の荒れを除去することで信頼性を確保している。しかし、接続端面の研磨を行うと、追加工に伴う、研磨加工誤差が生じることになり、接続端面の角度ずれが生じることになる。したがって、図７Ａ〜図７Ｄに示した接続構造に対して、光導波路チップ（石英系ＰＬＣ３００１，３００２）の接続端面１１，１２の追加工を適用すると、図８Ａの斜視図および図８Ｂの平面図に示すように、接続端面１１，１２の角度と設計した溝３００７，３０１３の相対角度に誤差が生じる。
【０１１４】
この角度誤差により、光導波路チップを石英系ベース基板３００３上に実装した際に２つの光導波路チップ間のギャップにばらつきが生じ、各々の光導波路チップの光導波路層３００８に形成される光導波路アレイのうち、ギャップが広い部分に位置するコア３０１１のチップ間接続損失が増大して、結果として光導波路アレイ中の損失差が増大する可能性がある。
そこで、本発明では、図７Ａ〜図７Ｄで説明した接続構造を基にして、さらに接続端面の追加工に伴う角度誤差ずれの影響を低減する。
【０１１５】
［第６の実施例］
以下、本発明の第６の実施例に係る光接続構造について述べる。図９Ａ、図９Ｂは本発明の第６の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂと同様の構成には同一の符号を付してある。図９Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図９Ｂは接続構造を上から見た平面図である。
【０１１６】
なお、光導波路チップには、適宜、スイッチや合分波器等の、信号を処理するための各種機能回路が搭載されているが、本実施例は、光導波路チップ内の回路構成や回路の機能によらない。また、実際には光導波路チップには嵌合用溝を避ける配置で適切な光回路が形成されているが、本実施例は回路の構成によるものでないため、説明の簡略化のため、図９Ａ、図９Ｂでは直線導波路のみの例を示し、そのほかの回路構成は省略している。
【０１１７】
上記の石英系ＰＬＣ３００１，３００２と同様に、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａは、Ｓｉ基板３００９に光導波路層３００８が形成された構造となっている。光導波路層３００８の構造は図７Ａ〜図７Ｄで説明したとおりである。光導波路層３００８のクラッド層には、嵌合用溝３００７が形成されている。石英系ＰＬＣ３００１，３００２と同様に、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａには、嵌合用溝３００７が２本ずつ形成されている。
【０１１８】
石英系ベース基板３００３の構造は図７Ａ〜図７Ｄで説明したとおりである。また、石英系ベース基板３００３の上に石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを搭載して、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａの光接続を実現する方法は、図７Ａ〜図７Ｄで説明した方法と同じなので、説明は省略する。
【０１１９】
石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａ側の嵌合用溝３００７は、嵌合用溝３００７の底にＳｉ基板３００９が露出し、嵌合用溝３００７と嵌合するスペーサ用光ファイバ３００６（スペーサ部材）がＳｉ基板３００９と接する深さまで形成されている。同様に、石英系ベース基板３００３側の嵌合用溝３０１３は、嵌合用溝３０１３の底に石英系ベース基板３００３が露出し、嵌合用溝３０１３と嵌合するスペーサ用光ファイバ３００６が石英系ベース基板３００３と接する深さまで形成されている。これにより、サブミクロンレベルでの高さ精度が期待できる。
【０１２０】
また、本実施例では、嵌合用溝３００７，３０１３の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ３００２ａから石英系ＰＬＣ３００１ａへ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ３００１ａに入射する光の光軸方向であり、図９Ａ、図９Ｂの左右方向）と平行になるようにしている。また、スペーサ部材として直径１２５μｍの円筒状のスペーサ用光ファイバ３００６を使用しているが、スペーサ用光ファイバ３００６のｚ軸方向の長さを嵌合用溝３００７，３０１３の長さよりも小さく設定している。したがって、本実施例では、実装後においても石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａをｚ軸方向にスライド調整可能である。
【０１２１】
これにより、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップが極力小さくなるように、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａをｚ軸方向にスライドさせて調整することができる。石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップが小さいほど、光学的な損失は小さくなることから、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａをスライド調整可能な構造とすることで、より低損失な接続を実現することができる。
【０１２２】
一方で、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップには、実装後に接着剤（不図示）を充填して固定している。この際、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａの互いに向かい合う接続端面（入出射端面）１１，１２は、事前に機械研磨により高精度に研磨がなされている。この機械研磨により、接続端面１１，１２の荒れが無視できるほど小さくなり、ダイシング加工によるチッピング（欠け）もない状態となっている。その結果、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップに充填した接着固定後の信頼性を確保することができる。
【０１２３】
ただし、上記で説明したとおり、研磨により接続端面１１，１２に僅かな角度誤差が生じる可能性がある。図９Ｂの例では、分かり易くするために接続端面１２の傾きを大きく描いているが、実際の接続端面１１，１２の基板面内角度誤差はサブ度オーダであり、例えば０．４度程度である。
【０１２４】
しかしながら、この程度の角度誤差であっても、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａの間隔が光導波路アレイ中のコア３０１１毎にばらつき、損失の光導波路ポート（コア３０１１の入出射端面）依存性が増大する懸念がある。すなわち、光導波路層３００８の光導波路アレイ中のコア３０１１の本数が多いほど、またコア３０１１のピッチが大きいほど、また接続端面１１，１２のｘ軸方向（光軸方向と基板面内垂直な方向）の幅が広いほど、影響が大きくなるという懸念があった。
【０１２５】
そこで、本実施例では、各石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａの接続端面１１，１２の近傍に、接続端面１１，１２における光導波路アレイの各コア３０１１のｘ軸方向の間隔を接続端面１１，１２から離れた所の各コア３０１１のｘ軸方向の間隔よりも狭くするピッチ変換部３０１４，３０１５を設けている。本実施例では、接続端面１１，１２における光導波路アレイの各コア３０１１のｘ軸方向の間隔をおよそ２０μｍ程度に収めている。
【０１２６】
光導波路アレイ中の各光導波路（コア３０１１）の間隔については、光導波路の光伝搬の閉じ込めが十分確保でき、かつ他の光導波路からの光漏れに伴うクロストークが影響しない範囲で任意に狭くすることが可能である。例えば、ＳｉをコアとするＳｉ導波路アレイ等の場合では、光の閉じ込め効果が十分大きいので、各光導波路の間隔をより狭くすることができる。本実施例により、接続端面１１，１２の角度誤差に伴う損失の増加および光導波路ポート間の損失のばらつきを小さくすることができる。
【０１２７】
図７Ａ〜図７Ｄに示した構造では、２５０μｍ程度の光導波路間隔で８つの光導波路ポートが存在すると、光導波路アレイのｘ軸方向の両端の間隔は１．７５ｍｍとなる。ここで、石英系ＰＬＣ３００１，３００２のｘ軸方向の幅が８ｍｍ、接続端面１１，１２の基板面内（図９Ｂの紙面内）角度誤差が設計値に対して０．４度あるとすると、石英系ＰＬＣ３００１と３００２間のギャップには、最も狭い所と最も広い所で８×ｔａｎ（０．４度）＝５５μｍ程度の差が生じる。その中で、石英系ＰＬＣ３００１の光導波路ポートと石英系ＰＬＣ３００２の光導波路ポート間のギャップには、最も狭い所と最も広い所で１２μｍ程度の差が生じる。
【０１２８】
これに対して、本実施例では、光導波路アレイの各コア３０１１のｘ軸方向の間隔を２０μｍとしたことで、光導波路アレイのｘ軸方向の両端の間隔は１４０μｍに収まる。したがって、石英系ＰＬＣ３００１ａの光導波路ポートと石英系ＰＬＣ３００２ａの光導波路ポート間のギャップの差は、最も狭い所と最も広い所で約１μｍに収まる。
【０１２９】
以上のような構造を採用することにより、本実施例では、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを石英系ベース基板３００３上に搭載すると、２つの石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａのコア３０１１の位置が同一直線上に位置決めされることになり、光の低損失な接続が実現できる。こうして、本実施例では、光を入出力することなく、パッシブアライメント実装によるサブミクロンレベルでの精度で簡便なマルチチップ実装が実現できる。
【０１３０】
また、本実施例では、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａの接続端面１１，１２の近傍にそれぞれピッチ変換部３０１４，３０１５を設けることにより、接続端面１１，１２の角度誤差に伴う石英系ＰＬＣ３００１と３００２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる損失の増加および光導波路ポート間の損失のばらつきを小さくすることができ、接続端面１１，１２の角度誤差の影響を低減することができる。
【０１３１】
なお、本実施例では、石英系ベース基板３００３の石英ガラス層３０１２を、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａの光導波路層３００８と同じプロセスで作製した例で示したが、別の製造方法で作製してもよい。例えば、ダイシングなどによるＶ溝加工や機械加工、レーザ加工などでも均一な嵌合用溝３００７，３０１３さえ形成できれば同様の効果を奏する。また、ベース基板の場合は必ずしも導波路層を有している必要はなく、嵌合用溝３０１３の幅と深さがチップ側の嵌合用溝３００７と同一であればよい。例えば、ベース基板に関しては、Ｓｉ基板やガラス基板、セラミック基板、或いは金属基板等にダイシング等の機械加工やエッチング技術で嵌合用溝３０１３を形成する方法でもよい。
【０１３２】
また、本実施例では、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａをスペーサ用光ファイバ３００６によって支持する形で石英系ベース基板３００３上に載せているだけで、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを固定してはいない。そのため、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを石英系ベース基板３００３から着脱可能な形態となっており、コネクタのように必要な時だけ必要な石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを接続可能なプラガブルな接続が実現できる。このような形態を上記のようにＰＰＣＰと呼んでいる。
【０１３３】
ただし、場合によっては、石英系ベース基板３００３と石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａとの間に屈折率の整合した光学接着剤を充填させて、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａを石英系ベース基板３００３に固定してもよい。また、２つの石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａのうちいずれか一方の石英系ＰＬＣを石英系ベース基板３００３に固定し、他方は着脱可能な形態としてもよい。
【０１３４】
［第７の実施例］
次に、本発明の第７の実施例について説明する。図１０Ａ、図１０Ｂは本発明の第７の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図であり、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂと同様の構成には同一の符号を付してある。図１０Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図１０Ｂは接続構造を上から見た平面図である。
【０１３５】
本実施例の石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂは、第６の実施例の石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａに対して、接続端面（入出射端面）１１ｂ，１２ｂの向かい合う面積が小さくなるように接続端面１１ｂ，１２ｂのｘ軸方向の両角部に切欠き１３，１４を追加したものである。
【０１３６】
本実施例では、切欠き１３，１４を追加したことにより、以下のような効果を奏する。第６の実施例では、接続端面１１，１２における光導波路アレイの各コア３０１１の間隔を狭くすることにより、接続端面１１，１２の角度誤差に伴う石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップの差を相対的に小さくすることができていた。しかし、接続端面１１，１２の基板面内（図９Ｂの紙面内）角度誤差が設計値に対して０．４度あるとすると、石英系ＰＬＣ３００１ａと３００２ａ間のギャップには、最も狭い所と最も広い所で５０μｍ程度の差が依然存在していた。
【０１３７】
一方、本実施例では、石英系ＰＬＣ３００１ａ，３００２ａのｘ軸方向の幅８ｍｍに対して、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂの接続端面１１ｂ，１２ｂのｘ軸方向の幅がより小さく４ｍｍとなるように、接続端面１１ｂ，１２ｂに切欠き１３，１４を設け、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂを平面視６角形状に加工している。これにより、本実施例では、接続端面１１ｂ，１２ｂの基板面内角度誤差が前述と同様に０．４度あった場合でも、接続端面１１ｂと１２ｂ間のギャップを、最も狭い所と最も広い所で２８μｍの差に収めることができる。
【０１３８】
本実施例では、石英系ＰＬＣ３００１ｂと３００２ｂ間のギャップについて、ピッチ変換部３０１４，３０１５により相対的なギャップ差を小さくすることに加えて、切欠き１３，１４により、絶対的なギャップ差を小さくしている。結果として、石英系ＰＬＣ３００１ｂと３００２ｂ間の接続損失を小さくすることができ、更に光導波路ポート間の損失差を小さくすることができる。
【０１３９】
切欠き１３，１４については、ダイシング加工で形成することが可能である。また、レーザダイシング技術などを用いて、任意の切欠き１３，１４を設けることができる。また、切欠き１３，１４の形状や角度などは、本実施例の効果を奏するものであれば、任意に設定可能であることは容易に分かる。
【０１４０】
また、ピッチ変換部３０１４，３０１５についても、図９Ｂ、図１０Ｂの例では、光導波路アレイの各コア３０１１を中央部に集約しており、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂ（３００１ａ，３００２ａ）の光軸方向（ｚ軸方向）の中心線に対してコア３０１１が対称に配置される構造としている。しかし、ピッチ変換部３０１４，３０１５のレイアウトについては任意であり、図１１の平面図で示すように、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂ（３００１ａ，３００２ａ）の光軸方向の中心線に対してコア３０１１が非対称に配置される構造としてもよい。
【０１４１】
また、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂの中心部に接続端面１１ｂ，１２ｂを配置することは必ずしも必要でなく、石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂのｘ軸方向の両端のうち一方の端部付近にピッチ変換部３０１４，３０１５を設け、その端部を接続端面として残すように石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂに切欠きを設けてもよい。すなわち、切欠きを接続端面１１ｂ，１２ｂのｘ軸方向の両角部のうち一方のみに設けるようにしてもよい。
【０１４２】
また、光導波路チップの個数は必ずしも２チップ間の接続に限定するものでなく、３つの光導波路チップをＰＰＣＰ技術により実装してもよいし、図１２に示すように、４つの光導波路チップをＰＰＣＰ技術で実装してもよい。図１２は、４つの石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂ，３０１６，３０１７を石英系ベース基板３００３ｂ上に搭載した接続構造を上から見た平面図である。この例では、４つの石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂ，３０１６，３０１７の各々が第６の実施例と同様のパッシブアライメント手法で実装されている。
【０１４３】
石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂの構造は、上記で説明したとおりである。石英系ＰＬＣ３０１６は、石英系ＰＬＣ３００２ｂを基板面内で９０度回転させた構造に相当する。石英系ＰＬＣ３０１６には、ピッチ変換部３０１８と、石英系ＰＬＣ３０１７との接続端面の切欠き１５とが形成されている。石英系ＰＬＣ３０１７には、ピッチ変換部３０１９と、石英系ＰＬＣ３００１ｂとの接続端面および石英系ＰＬＣ３０１６との接続端面に設けられた切欠き１６と、石英系ＰＬＣ３００２ｂとの接続端面および石英系ＰＬＣ３０１６との接続端面に設けられた切欠き１７とが形成されている。
【０１４４】
こうして、図１２に示すような構造により、３叉路系の導波路接続構造が実現できる。第６、第７の実施例では、単なる導波路の接続だけの例を示しているが、任意の光機能構造を集積してもよい。例えばスイッチ、波長合分波器、偏波集積機能、マッハツェンダー干渉回路、リング共振器、位相調整回路などを設けてもよい。或いは導波機構を含むレーザ、フォトダイオードなどを設けてもよい。また、非線形効果の大きい導波路を用いてもよい。
【０１４５】
［第８の実施例］
次に、本発明の第８の実施例について説明する。図１３は本発明の第８の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す平面図であり、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１と同様の構成には同一の符号を付してある。
【０１４６】
本実施例の石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃは、第７の実施例の石英系ＰＬＣ３００１ｂ，３００２ｂと同様の構造を有するが、嵌合用溝３００７ｃの形状が異なる。石英系ベース基板３００３ｃは、石英系ベース基板３００３と同様の構造を有するが、嵌合用溝３０１３ｃの形状が異なる。
【０１４７】
図１４Ａ、図１４Ｂは嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃの形状を示す平面図である。嵌合用溝３００７ｃは、長手方向がｚ軸方向（光軸方向であり、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂの左右方向）と平行であり、長手方向に沿ってｘ軸方向（光軸方向と基板面内垂直な方向）の幅が変化する形状となっている。
【０１４８】
嵌合用溝３００７ｃの中央部の最も狭い所の幅は、嵌合用溝３００７ｃにスペーサ用光ファイバ３００６を嵌合させたときに、スペーサ用光ファイバ３００６と接するように設定されている。この中央部が嵌合時の面内方向の石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃの位置決めに寄与する。一方、嵌合用溝３００７ｃの中央部以外の幅は、スペーサ用光ファイバ３００６の幅よりも広くなっており、長手方向に沿って中央部から離れるに従って幅が広くなる形となっている。また、嵌合用溝３００７ｃの長さは、スペーサ用光ファイバ３００６よりも長く設定されている。
【０１４９】
石英系ベース基板３００３ｃの石英ガラス層３０１２に形成される嵌合用溝３０１３ｃは、石英系ベース基板３００３ｃ上に石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃを搭載する際に嵌合用溝３００７ｃと向かい合う位置に、嵌合用溝３００７ｃと同一の形状で形成されている。
嵌合用溝を３００７ｃ，３０１３ｃの形状に変更することは、リソグラフィのマスクを変更することで容易に実現可能である。
【０１５０】
このような嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃを形成することで、本実施例では、以下のような顕著な効果を奏する。石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃの接続端面１１ｂ，１２ｂの基板面内角度誤差が小さい場合は、図１４Ａに示すようにスペーサ用光ファイバ３００６の長手方向と嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃの長手方向とが平行になるように、スペーサ用光ファイバ３００６と嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃとを嵌合させればよい。
【０１５１】
一方、石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃの接続端面１１ｂ，１２ｂの基板面内角度誤差が大きい場合には、接続端面１１ｂ，１２ｂの角度差が小さくなるように微調整することが可能である。具体的には、石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃを石英系ベース基板３００３ｃに搭載した後で、石英系ＰＬＣ３００１ｃと３００２ｃ間のギャップが小さくなるように、２つの石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃのうち少なくとも一方を基板面内で回転させるようにすればよい。
【０１５２】
上記のような構造により、嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃとスペーサ用光ファイバ３００６とは、嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃの中央部で嵌合し、中央部から離れた所では嵌合用溝３００７ｃ，３０１３ｃとスペーサ用光ファイバ３００６とに隙間があるので、石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃを基板面内で回転させることが可能である。図１４Ｂの例では、石英系ＰＬＣ３００２ｃを回転させて、石英系ＰＬＣ３００１ｃと３００２ｃ間のギャップが小さくなるようにしている。
【０１５３】
以上のように、本実施例では、第６、第７の実施例で説明したパッシブアライメント実装を実現することができ、かつ接続端面の角度誤差があった場合でも、その影響を極力小さくし、石英系ＰＬＣ３００１ｃと３００２ｃ間の軸ずれ及びギャップの広がりによる損失の増加および光導波路ポート間の損失のばらつきを小さくすることができる。
【０１５４】
［第９の実施例］
次に、本発明の第９の実施例について説明する。図１５Ａ、図１５Ｂは、本発明の第９の実施例に係る光導波路チップと石英系ベース基板の嵌合用溝の形状を示す平面図であり、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂと同様の構成には同一の符号を付してある。
【０１５５】
本実施例の石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄは、第８の実施例の石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃと同様の構造を有するが、嵌合用溝３００７ｄの形状が異なる。石英系ベース基板３００３ｄは、石英系ベース基板３００３ｃと同様の構造を有するが、嵌合用溝３０１３ｄの形状が異なる。
【０１５６】
嵌合用溝３００７ｄは、嵌合用溝３００７ｃと同様に、長手方向がｚ軸方向と平行であり、中央部の最も狭い所のｘ軸方向の幅がスペーサ用光ファイバ３００６に応じた幅となっており、長手方向に沿って中央部から離れるに従って幅が広くなる形となっている。
石英系ベース基板３００３ｄの石英ガラス層３０１２に形成される嵌合用溝３０１３ｄは、石英系ベース基板３００３ｄ上に石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄを搭載する際に嵌合用溝３００７ｄと向かい合う位置に、嵌合用溝３００７ｄと同一の形状で形成されている。
【０１５７】
これにより、第８の実施例と同様に、石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄを石英系ベース基板３００３ｄに搭載した後で、石英系ＰＬＣ３００１ｄと３００２ｄ間のギャップが小さくなるように、２つの石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄのうち少なくとも一方を基板面内で回転させることができ、第８の実施例で説明した効果を得ることができる（図１５Ｂ）。
【０１５８】
嵌合用溝３００７ｄの嵌合用溝３００７ｃとの違いは、長手方向の両端部が平面視円弧状になっていることである。すなわち、この円弧は嵌合用溝３００７ｄの中心からの基板面内距離が一定であり、長手方向の両端の円弧間の基板面内距離は、嵌合用溝３００７ｄにスペーサ用光ファイバ３００６を嵌合させたときに、嵌合用溝３００７ｄの両端とスペーサ用光ファイバ３００６の両端とが接するように設定されている。
【０１５９】
第８の実施例で説明した嵌合用溝３００７ｃの長さはスペーサ用光ファイバ３００６よりも長く設定されている。このため、石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃを基板面内で回転させたときに、石英系ＰＬＣ３００１ｃ，３００２ｃのｚ軸方向の位置にずれが生じることが懸念される。
【０１６０】
これに対して、本実施例では、嵌合用溝３００７ｄにスペーサ用光ファイバ３００６を嵌合させたときに、嵌合用溝３００７ｄの両端がスペーサ用光ファイバ３００６と常に接しているので、石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄを石英系ベース基板３００３ｄに搭載した後で、石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄを基板面内で回転させたとしても、石英系ＰＬＣ３００１ｄ，３００２ｄのｚ軸方向の位置にずれが生じることはなく、より高精度なパッシブアライメント実装が可能である。
【０１６１】
嵌合用溝３００７ｄ，３０１３ｄの両端の完全な円弧形状は、リソグラフィの加工の性質上困難である。しかし、リソグラフィの分解能に合わせて、嵌合用溝３００７ｄ，３０１３ｄの中心からの基板面内距離が略一定の疑似円弧状となるような平面視多角形形状で形成することで、完全な円弧形状と遜色ない効果を奏することが可能である。
【０１６２】
なお、図１３、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂでは、第８、第９の実施例を第７の実施例に適用した例で説明しているが、第６の実施例に適用してもよいことは言うまでもない。
【０１６３】
第６〜第９の実施例においては、光導波路チップとして、シリコン基板上に形成されたガラス薄膜の平面光波回路（ＰＬＣ）を例に挙げて説明したが、導波機構を有する光導波路チップであれば、本発明を適用可能である。例えば、基板や光導波路の材料として、石英ガラスの他、水晶や、有機物からなるポリマーや、Ｓｉ、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ガリウムヒ素、インジウムリン（ＩｎＰ）等の半導体あるいは化合物半導体導波路、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）等の誘電体を用いてもよい。
【０１６４】
第６〜第９の実施例において、嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄは、１つのＰＬＣあたり２本以上であればよい。石英系ベース基板３００３，３００３ｃ，３００３ｄに形成される嵌合用溝３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄは、嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄに応じた数だけあればよい。スペーサ用光ファイバ３００６は、嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄ，３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄに応じた数だけあればよい。
【０１６５】
また、第６〜第９の実施例では、嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄ，３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄの形状として、断面が長方形の溝の例を示したが、基板３００９，３００３，３００３ｃ，３００３ｄに近づくに従って溝幅が狭くなるような溝、例えば断面がＶ型の溝やＷ型の溝、Ｕ型の溝などでもよい。
【０１６６】
第６〜第９の実施例において、スペーサ用光ファイバ３００６の高さは、ベース基板側の嵌合用溝３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄの深さと光導波路チップ側の嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄの深さの和よりも高いことが望ましい。これにより、ベース基板と光導波路チップとの間に隙間を設けることができる。
【０１６７】
また、第６〜第９の実施例では、スペーサ部材として、円筒状のスペーサ用光ファイバ３００６を用いたが、これに限るものではない。スペーサ部材の材料は、ガラスなどの無機物や金属、或いは、ポリマーなど任意の材料でよく、形状に関しても、嵌合用溝３００７，３００７ｃ，３００７ｄ，３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄと適切に嵌合する形であれば、その形状を限定するものではない。すなわち、スペーサ部材は、円筒状、直方体、球状、或いは類似の形状でもよい。また、スペーサ部材を嵌合用溝と嵌合させたときにスペーサ部材の高さが変化すると、光導波路チップがベース基板に対して傾いてしまう可能性がある。そこで、嵌合用溝と嵌合させたときにスペーサ部材の高さが変化し難いように、スペーサ部材の材料、寸法、形状を設定しておくことが好ましい。
【０１６８】
［第１０の実施例］
ＰＰＣＰにおいて用いられている、Ｓｉ基板を持つ石英系ＰＬＣおよび石英系図２２では、多くの場合ＳｉとＳｉＯ2の熱膨張係数の違いに起因する応力が発生し、反りが生じてしまう。このような反りは通常のＰＬＣの用途でも問題となる場合があるが、パッシブアライメント実装が前提となっているＰＰＣＰの場合は特に問題であり、多くの場合、ＰＬＣ間の光接続にずれが生じ、挿入損失の増大をもたらすことになる。また、ＰＰＣＰは多層構造の光導波路の集積化に用いることが可能であり、その際にＰＬＣを研磨して薄くすることがある。この研磨により通常の厚みのＰＬＣよりも反りが大きくなってしまう傾向にあるという課題があった。
【０１６９】
したがって、ＰＰＣＰの特徴である小型化と簡便な接続を実現するための、薄型化とパッシブアライメントとが、材料の熱膨張係数の違いによる反りによる影響を受けてしまい、過大な挿入損失が発生するという問題を抱えていることになる。
本発明の第１０〜第１５の実施例は、高精度で簡便な実装方法を維持しつつ、物性値起因の反りを緩和し、光接続の損失の増大を抑えることを目的とするものである。
【０１７０】
図１６Ａ〜図１６Ｄは本発明の第１０の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図１６Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図１６Ｂは接続構造の部品展開図、図１６Ｃは光導波路チップとベース基板の接合面を示す図、図１６Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。図１６Ａ〜図１６Ｄでは、Ｓｉ基板と光導波路層とを含む石英系ガラス層により形成されている、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ１０１，１０２と、石英系ＰＬＣ１０１，１０２と同等の手法で作製された導波路の無いベース基板１０３と、４本のスペーサ用光ファイバ１０６（スペーサ部材）の計７点の部材を組み合わせることで、ＰＰＣＰを構成している。
【０１７１】
図１６Ａに示すように石英系ＰＬＣ１０２に入射した入力光信号１０５は、石英系ＰＬＣ１０２の光導波路層を伝搬し、石英系ＰＬＣ１０２を出射して石英系ＰＬＣ１０１に入射し、石英系ＰＬＣ１０１の光導波路層を伝搬して、出力光信号１０４となって石英系ＰＬＣ１０１から出射する。
【０１７２】
石英系ＰＬＣ１０１は、図１６Ｄに示すように、Ｓｉからなる支持基板１１０に、入力信号光１０５を伝送するための光導波路層１０９が形成された構造となっている。光導波路層１０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層１１１と、クラッド層１１１の中に形成された、例えばドーパントが添加されたＳｉＯ2からなるコア１１２とから構成される。また、クラッド層１１１には、嵌合用溝１０７が形成されている。石英系ＰＬＣ１０２の構造も、石英系ＰＬＣ１０１と同様である。図１６Ｃは石英系ＰＬＣ１０１，１０２の光導波路層１０９（クラッド層１１１）のベース基板１０３との接合面を示している。図１６Ｃによると、１つのＰＬＣに嵌合用溝１０７が２本ずつ形成されていることが分かる。
【０１７３】
図１６Ａ、図１６Ｂで示されているとおり、石英系ＰＬＣ１０１と石英系ＰＬＣ１０２とは各々の入出射端面１１，１２が向かい合うように横並びに配置されており、この２つの石英系ＰＬＣ１０１，１０２がベース基板１０３上に搭載される。
【０１７４】
ベース基板１０３の、Ｓｉからなる支持基板１１３には、石英系ＰＬＣ１０１，１０２を搭載する面に、石英系ＰＬＣ１０１，１０２のクラッド層１１１と同じ材料のガラス層１１４が形成されている。このガラス層１１４（クラッド層）には、ベース基板１０３上に石英系ＰＬＣ１０１，１０２を搭載する際に石英系ＰＬＣ１０１，１０２の嵌合用溝１０７と向かい合う位置に、嵌合用溝１０７と同一の形状の嵌合用溝１１５が形成されている。
【０１７５】
図１６Ｃでは、ガラス層１１４の石英系ＰＬＣ１０１，１０２との接合面を示している。上記のとおり１つのＰＬＣに嵌合用溝１０７が２本ずつ形成されているので、石英系ＰＬＣ１０１の嵌合用溝１０７と向かい合う位置に形成された２本と石英系ＰＬＣ１０２の嵌合用溝１０７と向かい合う位置に形成された２本の計４本の嵌合用溝１１５がガラス層１１４に形成されている。本実施例では、嵌合用溝１０７，１１５の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ１０２から石英系ＰＬＣ１０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ１０１に入射する光の光軸方向であり、図１６Ａ〜図１６Ｃの左右方向）と平行になるようにした。
【０１７６】
さらに、ガラス層１１４には、ベース基板１０３の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝１０８が形成されている。反り緩和用溝１０８は、この反り緩和用溝１０８の底に支持基板１１３が露出するように、支持基板１１３に達する位置まで形成されている。支持基板１１３が露出するまでガラス層１１４を削り込むことで、ベース基板１０３の反りの緩和の効果を最大とすることができる。本実施例では、反り緩和用溝１０８が石英系ＰＬＣ１０１と向かい合う位置から石英系ＰＬＣ１０２と向かい合う位置までｚ軸方向に沿って延伸するように形成している。
【０１７７】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、ベース基板１０３のガラス層１１４に形成された４本の嵌合用溝１１５にスペーサ用光ファイバ１０６を１本ずつ嵌め込む。そして、図１６Ｂに示すようにガラス層１１４の接合面と石英系ＰＬＣ１０１の光導波路層１０９（クラッド層１１１）の接合面とが向き合うように、すなわち支持基板１１０が上で光導波路層１０９が下になるようにして、ガラス層１１４の嵌合用溝１１５に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ１０６と石英系ＰＬＣ１０１の光導波路層１０９に形成された２本の嵌合用溝１０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ１０１をベース基板１０３上に搭載する。
【０１７８】
同様に、ガラス層１１４の接合面と石英系ＰＬＣ１０２の光導波路層１０９の接合面とが向き合うようにして、ガラス層１１４の嵌合用溝１１５に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ１０６と石英系ＰＬＣ１０２の光導波路層１０９に形成された２本の嵌合用溝１０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ１０２をベース基板１０３上に搭載する。
【０１７９】
こうして、石英系ＰＬＣ１０１の入出射端面１１と石英系ＰＬＣ１０２の入出射端面１２とが至近距離で向かい合うように、石英系ＰＬＣ１０１，１０２をベース基板１０３上に搭載することができ、石英系ＰＬＣ１０１と石英系ＰＬＣ１０２の光接続を実現することができる。
【０１８０】
嵌合用溝１０７，１１５および反り緩和用溝１０８は、フォトリソグラフィにより形成される。したがって、嵌合用溝１０７，１１５の幅（図１６Ｄ左右方向の寸法）と長さ（図１６Ｂ、図１６Ｃ左右方向の寸法）と位置については、非常に高い精度で決めることができる。これにより、光導波路層１０９の基板面内方向の軸ずれを非常に高い精度で位置決めすることができる。
【０１８１】
また、ベース基板１０３側の４本の嵌合用溝１１５に同一径のスペーサ用光ファイバ１０６を嵌合させ、これら４本のスペーサ用光ファイバ１０６のうちの２本に石英系ＰＬＣ１０１側の嵌合用溝１０７を嵌合させ、残りの２本のスペーサ用光ファイバ１０６に石英系ＰＬＣ１０２側の嵌合用溝１０７を嵌合させるため、ベース基板１０３に対する石英系ＰＬＣ１０１，１０２の傾きも無視できるほど小さくできる。
【０１８２】
以上のようなＰＰＣＰの構造を採用することにより、ベース基板１０３に対する２つの石英系ＰＬＣ１０１，１０２のコア位置が高精度で決まる。石英系ＰＬＣ１０１，１０２がベース基板１０３上に搭載されると、２つの石英系ＰＬＣ１０１，１０２のコア１１２の位置が同一直線上に位置決めされることになり、光の低損失な接続が実現できる。こうして、本実施例では、光を入出力することなく、パッシブアライメント実装によるサブμｍレベルでの精度で簡便なマルチチップ実装を実現することができ、ＰＬＣ１０１，１０２の集積を可能とすることで光回路の小型化も実現することができる。
【０１８３】
さらに、本実施例では、ベース基板１０３のガラス層１１４に、支持基板１１３まで達する反り緩和用溝１０８を形成しているので、Ｓｉからなる支持基板１１３とガラス層１１４の熱膨張係数の違いによるベース基板１０３の反りを緩和することができ、ベース基板１０３の反りに起因する石英系ＰＬＣ１０１と１０２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【０１８４】
［第１１の実施例］
次に、本発明の第１１の実施例について説明する。図１７Ａ〜図１７Ｄは本発明の第１１の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図１７Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図１７Ｂは接続構造の部品展開図、図１７Ｃは光導波路チップとベース基板の接合面を示す図、図１７Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【０１８５】
図１７Ａに示すように石英系ＰＬＣ２０２に入射した入力光信号２０５は、石英系ＰＬＣ２０２の光導波路層を伝搬し、石英系ＰＬＣ２０２を出射して石英系ＰＬＣ２０１に入射し、石英系ＰＬＣ２０１の光導波路層を伝搬して、出力光信号２０４となって石英系ＰＬＣ２０１から出射する。
【０１８６】
石英系ＰＬＣ１０１と同様に、石英系ＰＬＣ２０１は、Ｓｉからなる支持基板２１０に、入力信号光２０５を伝送するための光導波路層２０９が形成された構造となっている。光導波路層２０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層２１１と、クラッド層２１１の中に形成されたコア２１２とから構成される。石英系ＰＬＣ１０１と同様に、クラッド層２１１には嵌合用溝２０７が形成されている。
【０１８７】
さらに、クラッド層２１１には、石英系ＰＬＣ２０１の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝２０８が形成されている。反り緩和用溝２０８は、この反り緩和用溝２０８の底に支持基板２１０が露出するように、支持基板２１０に達する位置まで形成されている。支持基板２１０が露出するまでクラッド層２１１を削り込むことで、石英系ＰＬＣ２０１の反りの緩和の効果を最大とすることができる。
【０１８８】
また、本実施例では、嵌合用溝２０７の長手方向および反り緩和用溝２０８の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ２０２から石英系ＰＬＣ２０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ２０１に入射する光の光軸方向であり、図１７Ａ〜図１７Ｃの左右方向）と平行になるようにした。そして、反り緩和用溝２０８が光導波路層２０９のコア２１２と交差せず、光導波路層２０９の光伝送を妨げないように配置した。
【０１８９】
石英系ＰＬＣ２０２の構造も、石英系ＰＬＣ２０１と同様である。本実施例では、１つのＰＬＣにそれぞれ嵌合用溝２０７と反り緩和用溝２０８とが２本ずつ形成されている。
【０１９０】
ベース基板２０３の、Ｓｉからなる支持基板２１３には、石英系ＰＬＣ２０１，２０２を搭載する面に、石英系ＰＬＣ２０１，２０２のクラッド層２１１と同じ材料のガラス層２１４が形成されている。このガラス層２１４には、ベース基板２０３上に石英系ＰＬＣ２０１，２０２を搭載する際に石英系ＰＬＣ２０１，２０２の嵌合用溝２０７と向かい合う位置に、嵌合用溝２０７と同一の形状の嵌合用溝２１５が形成されている。
【０１９１】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、ベース基板２０３のガラス層２１４に形成された４本の嵌合用溝２１５にスペーサ用光ファイバ２０６（スペーサ部材）を１本ずつ嵌め込む。そして、ガラス層２１４の接合面と石英系ＰＬＣ２０１の光導波路層２０９（クラッド層２１１）の接合面とが向き合うようにして、ガラス層２１４の嵌合用溝２１５に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２０６と石英系ＰＬＣ２０１の光導波路層２０９に形成された２本の嵌合用溝２０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２０１をベース基板２０３上に搭載する。
【０１９２】
同様に、ガラス層２１４の接合面と石英系ＰＬＣ２０２の光導波路層２０９の接合面とが向き合うようにして、ガラス層２１４の嵌合用溝２１５に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ２０６と石英系ＰＬＣ２０２の光導波路層２０９に形成された２本の嵌合用溝２０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ２０２をベース基板２０３上に搭載する。
【０１９３】
こうして、石英系ＰＬＣ２０１の入出射端面２１と石英系ＰＬＣ２０２の入出射端面２２とが至近距離で向かい合うように、石英系ＰＬＣ２０１，２０２をベース基板２０３上に搭載することができ、第１０の実施例で説明したサブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【０１９４】
さらに、本実施例では、石英系ＰＬＣ２０１，２０２の光導波路層２０９に、支持基板２１０まで達する反り緩和用溝２０８を形成しているので、Ｓｉからなる支持基板２１０と光導波路層２０９（クラッド層２１１）の熱膨張係数の違いによる石英系ＰＬＣ２０１，２０２の反りを緩和することができ、石英系ＰＬＣ２０１，２０２の反りに起因する石英系ＰＬＣ２０１と２０２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【０１９５】
［第１２の実施例］
次に、本発明の第１２の実施例について説明する。図１８は本発明の第１２の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
石英系ＰＬＣ２０１と同様に、石英系ＰＬＣ３０１は、Ｓｉからなる支持基板３１０に光導波路層３０９が形成された構造となっている。光導波路層３０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層３１１と、クラッド層３１１の中に形成されたコア３１２とから構成される。クラッド層３１１には、嵌合用溝１０７，２０７と同様の嵌合用溝３０７と、反り緩和用溝２０８と同様の反り緩和用溝３０８とが形成されている。
【０１９６】
ベース基板３０３の、Ｓｉからなる支持基板３１３には、石英系ＰＬＣ３０１を搭載する面に、クラッド層３１１と同じ材料のガラス層３１４が形成されている。ガラス層３１４には、ベース基板３０３上に石英系ＰＬＣ３０１を搭載する際に石英系ＰＬＣ３０１の嵌合用溝３０７と向かい合う位置に、嵌合用溝３０７と同一の形状の嵌合用溝３１５が形成され、さらに反り緩和用溝１０８と同様の反り緩和用溝３１６が形成されている。
【０１９７】
スペーサ用光ファイバ３０６（スペーサ部材）を用いた石英系ＰＬＣ３０１のベース基板３０３への搭載方法は、第１０、第１１の実施例と同じなので、説明は省略する。また、図１８では、１つの石英系ＰＬＣ３０１だけを記載しているが、複数の石英系ＰＬＣの接続方法も第１０、第１１の実施例で説明したとおりである。
【０１９８】
本実施例では、第１０、第１１の実施例で説明した構成に加えて、クラッド層３１１とガラス層３１４に形成した反り緩和用溝３０８，３１６を、クラッド層３１１およびガラス層３１４の構成物質（ＳｉＯ2）の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する充填材３１７，３１８で埋めるようにしている。
【０１９９】
これにより、本実施例では、石英系ＰＬＣ３０１およびベース基板３０３の反りを緩和することができ、２つのＰＬＣ（図１８では一方のみ図示）間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができると同時に、反り緩和用溝３０８，３１６にゴミ等が溜まることを防止し、良好なＰＰＣＰの接合を達成することができる。
【０２００】
充填材３１７，３１８としては、クラッド層３１１およびガラス層３１４の構成物質（ＳｉＯ2）よりも硬度の低い物質を使用すればよい。このような物質としては、例えばシリコーン（Silicone）がある。
また、充填材３１７，３１８として、クラッド層３１１およびガラス層３１４の構成物質（ＳｉＯ2）の熱膨張係数よりも高い熱膨張係数を有する物質を使用してもよい。このような物質としては、例えばシリコン（Ｓｉ）がある。
【０２０１】
なお、本実施例では、石英系ＰＬＣとベース基板の両方に反り緩和用溝がある場合で説明しているが、これに限るものではなく、第１０の実施例のようにベース基板側にのみ反り緩和用溝がある場合に、反り緩和用溝を充填材で埋めてもよい。また、第１１の実施例のように石英系ＰＬＣ側にのみ反り緩和用溝がある場合に、反り緩和用溝を充填材で埋めてもよい。
【０２０２】
［第１３の実施例］
次に、本発明の第１３の実施例について説明する。図１９Ａ〜図１９Ｄは本発明の第１３の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図１９Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図１９Ｂは接続構造の部品展開図、図１９Ｃは３つの光導波路チップの接合面を示す図、図１９Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【０２０３】
第１０〜第１２の実施例では、石英系ＰＬＣ（光導波路チップ）を光導波路層が無いベース基板上に搭載したが、本実施例では、石英系ＰＬＣ上に別の複数の石英系ＰＬＣを搭載する例について説明する。
【０２０４】
図１９Ａに示すように石英系ＰＬＣ４０２に入射した入力光信号４０５は、石英系ＰＬＣ４０２の光導波路層を伝搬し、石英系ＰＬＣ４０２を出射して石英系ＰＬＣ４０１に入射し、石英系ＰＬＣ４０１の光導波路層を伝搬して、出力光信号４０４となって石英系ＰＬＣ４０１から出射する。また、石英系ＰＬＣ４０３に入射した入力光信号４２０は、石英系ＰＬＣ４０３の光導波路層を伝搬し、出力光信号４１９となって石英系ＰＬＣ４０３から出射する。
【０２０５】
石英系ＰＬＣ１０１と同様に、石英系ＰＬＣ４０１は、Ｓｉからなる支持基板４１０に、入力信号光４０５を伝送するための光導波路層４０９が形成された構造となっている。光導波路層４０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層４１１と、クラッド層４１１の中に形成されたコア４１２とから構成される。石英系ＰＬＣ１０１と同様に、クラッド層４１１には嵌合用溝４０７が形成されている。
【０２０６】
さらに、クラッド層４１１には、石英系ＰＬＣ４０１の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝４０８が形成されている。嵌合用溝４０７の深さＤ１は５μｍであり、反り緩和用溝４０８の深さＤ２は１５μｍとなっている。この深さＤ２は１μｍ以上であればよい。本実施例では、反り緩和用溝４０８は、この反り緩和用溝４０８の底に支持基板４１０が露出するように、支持基板４１０に達する位置まで形成されている。支持基板４１０が露出するまでクラッド層４１１を削り込むことで、石英系ＰＬＣ４０１の反りの緩和の効果を最大とすることができる。嵌合用溝４０７と反り緩和用溝４０８との間隔Ｄ３は７０μｍとなっている。この間隔Ｄ３は１μｍ以上であればよい。
【０２０７】
本実施例では、嵌合用溝４０７の長手方向および反り緩和用溝４０８の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ４０２から石英系ＰＬＣ４０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ４０１に入射する光の光軸方向であり、図１９Ａ〜図１９Ｃの左右方向）と平行になるようにした。石英系ＰＬＣ４０１では、光信号の伝送損失低減よりも反り緩和を優先した設計となっている。つまり、図１９Ｃに示すように、反り緩和用溝４０８は、ｚ軸方向に延伸する部分だけでなく、ｘ軸方向（光軸方向と基板面内垂直な方向）に延伸する部分を有する形状となっており、このｘ軸方向に延伸する部分が光導波路層４０９を分断している。
【０２０８】
光導波路層４０９が分断された部分のＰＰＣＰの構造を図２０に示す。図２０はＰＰＣＰをｙｚ平面で切断した断面図である。反り緩和用溝４０８によって分断された光導波路層４０９の一方のコア４１２から出射した光は、反り緩和用溝４０８を間に挟んで対向する他方のコア４１２に入射する。したがって、本実施例では、上記のとおり光信号の伝送損失が増大するが、反り緩和用溝４０８をｚ軸方向だけでなく、ｘ軸方向にも設けているので、石英系ＰＬＣ４０１の反りをより効果的に抑制することができる。石英系ＰＬＣ４０２の構造も、石英系ＰＬＣ４０１と同様である。
【０２０９】
石英系ＰＬＣ４０３は、Ｓｉからなる支持基板４１３に、入力信号光４２０を伝送するための光導波路層４１５が形成された構造となっている。光導波路層４１５は、ＳｉＯ2からなるクラッド層４１４と、クラッド層４１４の中に形成されたコア４１６とから構成される。このクラッド層４１４には、石英系ＰＬＣ４０３上に石英系ＰＬＣ４０１，４０２を搭載する際に石英系ＰＬＣ４０１，４０２の嵌合用溝４０７と向かい合う位置に、嵌合用溝４０７と同一の形状の嵌合用溝４１７が形成されている。
【０２１０】
さらに、クラッド層４１４には、石英系ＰＬＣ４０３の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝４１８が形成されている。石英系ＰＬＣ４０１，４０２と同様に、嵌合用溝４１７の深さＤ１は５μｍであり、反り緩和用溝４１８の深さＤ２は１５μｍである。上記のとおり、深さＤ２は１μｍ以上であればよい。反り緩和用溝４１８は、この反り緩和用溝４１８の底に支持基板４１３が露出するように、支持基板４１３に達する位置まで形成されている。支持基板４１３が露出するまでクラッド層４１４を削り込むことで、石英系ＰＬＣ４０３の反りの緩和の効果を最大とすることができる。また、嵌合用溝４１７と反り緩和用溝４１８との間隔Ｄ３は７０μｍとなっている。間隔Ｄ３は１μｍ以上であればよい。
【０２１１】
本実施例では、２本の反り緩和用溝４１８が石英系ＰＬＣ４０１と向かい合う位置から石英系ＰＬＣ４０２と向かい合う位置までｚ軸方向に沿って延伸するように形成している。そして、反り緩和用溝４１８が光導波路層４１５のコア４１６と交差せず、光導波路層４１５の光伝送を妨げないように配置した。
【０２１２】
本実施例のＰＰＣＰを作製するには、石英系ＰＬＣ４０３のクラッド層４１４に形成された４本の嵌合用溝４１７にスペーサ用光ファイバ４０６（スペーサ部材）を１本ずつ嵌め込む。そして、クラッド層４１４の接合面と石英系ＰＬＣ４０１の光導波路層４０９（クラッド層４１１）の接合面とが向き合うようにして、クラッド層４１４の嵌合用溝４１７に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ４０６と石英系ＰＬＣ４０１の光導波路層４０９に形成された２本の嵌合用溝４０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ４０１を石英系ＰＬＣ４０３上に搭載する。
【０２１３】
同様に、クラッド層４１４の接合面と石英系ＰＬＣ４０２の光導波路層４０９の接合面とが向き合うようにして、クラッド層４１４の嵌合用溝４１７に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ４０６と石英系ＰＬＣ４０２の光導波路層４０９に形成された２本の嵌合用溝４０７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ４０２を石英系ＰＬＣ４０３上に搭載する。
【０２１４】
こうして、石英系ＰＬＣ４０１の入出射端面４１と石英系ＰＬＣ４０２の入出射端面４２とが至近距離で向かい合うように、石英系ＰＬＣ４０１，４０２を石英系ＰＬＣ４０３上に搭載することができ、サブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【０２１５】
さらに、本実施例では、石英系ＰＬＣ４０１，４０２，４０３の光導波路層４０９，４１５に、支持基板４１０，４１３まで達する反り緩和用溝４０８，４１８を形成しているので、Ｓｉからなる支持基板４１０，４１３と光導波路層４０９，４１５（クラッド層４１１，４１４）の熱膨張係数の違いによる石英系ＰＬＣ４０１，４０２，４０３の反りを緩和することができ、石英系ＰＬＣ４０１，４０２，４０３の反りに起因する石英系ＰＬＣ４０１と４０２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【０２１６】
なお、本実施例の反り緩和用溝４０８，４１８に第１２の実施例で説明した充填材を埋め込むようにしてもよい。
【０２１７】
［第１４の実施例］
次に、本発明の第１４の実施例について説明する。図２１Ａ〜図２１Ｄは本発明の第１４の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図２１Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図２１Ｂは接続構造の部品展開図、図２１Ｃは３つの光導波路チップの接合面を示す図、図２１Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。本実施例は、石英系ＰＬＣ上に別の複数の石英系ＰＬＣを搭載する場合の最良の形態を示すものである。
【０２１８】
図２１Ａに示すように石英系ＰＬＣ５０２に入射した入力光信号５０５は、石英系ＰＬＣ５０２の光導波路層を伝搬し、石英系ＰＬＣ５０２を出射して石英系ＰＬＣ５０１に入射し、石英系ＰＬＣ５０１の光導波路層を伝搬して、出力光信号５０４となって石英系ＰＬＣ５０１から出射する。また、石英系ＰＬＣ５０３に入射した入力光信号５２０は、石英系ＰＬＣ５０３の光導波路層を伝搬し、出力光信号５１９となって石英系ＰＬＣ５０３から出射する。
【０２１９】
石英系ＰＬＣ４０１と同様に、石英系ＰＬＣ５０１は、Ｓｉからなる支持基板５１０に、入力信号光５０５を伝送するための光導波路層５０９が形成された構造となっている。光導波路層５０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層５１１と、クラッド層５１１の中に形成されたコア５１２とから構成される。石英系ＰＬＣ４０１と同様に、クラッド層５１１には嵌合用溝５０７が形成されている。さらに、クラッド層５１１には、石英系ＰＬＣ５０１の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝５０８が形成されている。
【０２２０】
嵌合用溝５０７および反り緩和用溝５０８の深さＤ４は共に１５μｍとなっている。反り緩和用溝５０８の深さは１μｍ以上であればよい。本実施例では、嵌合用溝５０７および反り緩和用溝５０８は、溝５０７，５０８の底に支持基板５１０が露出するように、支持基板５１０に達する位置まで形成されている。支持基板５１０が露出するまでクラッド層５１１を削り込むことで、石英系ＰＬＣ５０１の反りの緩和の効果を最大とすることができると共に、嵌合用溝５０７と反り緩和用溝５０８とを同時プロセスにて作製することで作製コストを下げることを可能としている。嵌合用溝５０７と反り緩和用溝５０８との間隔Ｄ５は７０μｍとなっている。この間隔Ｄ５は１μｍ以上であればよい。
【０２２１】
本実施例では、嵌合用溝５０７の長手方向および反り緩和用溝５０８の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ５０２から石英系ＰＬＣ５０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ５０１に入射する光の光軸方向であり、図２１Ａ〜図２１Ｃの左右方向）と平行になるようにした。石英系ＰＬＣ５０１では、反り緩和よりも光信号の伝送損失低減を優先した設計となっている。つまり、２本の反り緩和用溝５０８が光導波路層５０９のコア５１２と交差せず、光導波路層５０９の光伝送を妨げないように配置した。石英系ＰＬＣ５０２の構造も、石英系ＰＬＣ５０１と同様である。
【０２２２】
石英系ＰＬＣ５０３は、Ｓｉからなる支持基板５１３に、入力信号光５２０を伝送するための光導波路層５１５が形成された構造となっている。光導波路層５１５は、ＳｉＯ2からなるクラッド層５１４と、クラッド層５１４の中に形成されたコア５１６とから構成される。このクラッド層５１４には、石英系ＰＬＣ５０３上に石英系ＰＬＣ５０１，５０２を搭載する際に石英系ＰＬＣ５０１，５０２の嵌合用溝５０７と向かい合う位置に、嵌合用溝５０７と同一の形状の嵌合用溝５１７が形成されている。さらに、クラッド層５１４には、石英系ＰＬＣ５０３の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝５１８が形成されている。
【０２２３】
石英系ＰＬＣ５０１，５０２と同様に、嵌合用溝５１７および反り緩和用溝５１８の深さＤ４は共に１５μｍとなっている。嵌合用溝５１７および反り緩和用溝５１８は、溝５１７，５１８の底に支持基板５１３が露出するように、支持基板５１３に達する位置まで形成されている。支持基板５１３が露出するまでクラッド層５１４を削り込むことで、石英系ＰＬＣ５０３の反りの緩和の効果を最大とすることができると共に、嵌合用溝５１７と反り緩和用溝５１８とを同時プロセスにて作製することで作製コストを下げることを可能としている。嵌合用溝５１７と反り緩和用溝５１８との間隔Ｄ５は７０μｍとなっている。
【０２２４】
スペーサ用光ファイバ５０６（スペーサ部材）を用いた石英系ＰＬＣ５０１，５０２の石英系ＰＬＣ５０３への搭載方法は、第１３の実施例と同じなので、説明は省略する。
こうして、本実施例では、石英系ＰＬＣ５０１の入出射端面５１と石英系ＰＬＣ５０２の入出射端面５２とが至近距離で向かい合うように、石英系ＰＬＣ５０１，５０２を石英系ＰＬＣ５０３上に搭載することができ、サブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【０２２５】
さらに、本実施例では、石英系ＰＬＣ５０１，５０２，５０３の光導波路層５０９，５１５に、支持基板５１０，５１３まで達する反り緩和用溝５０８，５１８を形成しているので、Ｓｉからなる支持基板５１０，５１３と光導波路層５０９，５１５（クラッド層５１１，５１４）の熱膨張係数の違いによる石英系ＰＬＣ５０１，５０２，５０３の反りを緩和することができ、石英系ＰＬＣ５０１，５０２，５０３の反りに起因する石英系ＰＬＣ５０１と５０２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。
【０２２６】
また、本実施例では、スペーサ用光ファイバ５０６が支持基板５１０，５１３と接する深さまで嵌合用溝５０７，５１７を形成しているので、石英系ＰＬＣ５０１，５０２と石英系ＰＬＣ５０３との間隔を、スペーサ用光ファイバ５０６の径の精度と同等の精度で保証することができる。
なお、本実施例の反り緩和用溝５０８，５１８に第１２の実施例で説明した充填材を埋め込むようにしてもよい。
【０２２７】
［第１５の実施例］
次に、本発明の第１５の実施例について説明する。図２２Ａ〜図２２Ｄは本発明の第１５の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す模式図である。図２２Ａは光導波路チップの接続構造の斜視図、図２２Ｂは接続構造の部品展開図、図２２Ｃは３つの光導波路チップの接合面を示す図、図２２Ｄは接続構造をｘｙ平面で切断した断面図である。
【０２２８】
図２１Ａに示すように石英系ＰＬＣ６０２に入射した入力光信号６０５は、石英系ＰＬＣ６０２の光導波路層を伝搬し、石英系ＰＬＣ６０２を出射して石英系ＰＬＣ６０１に入射し、石英系ＰＬＣ６０１の光導波路層を伝搬して、出力光信号６０４となって石英系ＰＬＣ６０１から出射する。また、石英系ＰＬＣ６０３に入射した入力光信号６２０は、石英系ＰＬＣ６０３の光導波路層を伝搬し、出力光信号６１９となって石英系ＰＬＣ６０３から出射する。
【０２２９】
石英系ＰＬＣ５０１と同様に、石英系ＰＬＣ６０１は、Ｓｉからなる支持基板６１０に、入力信号光６０５を伝送するための光導波路層６０９が形成された構造となっている。光導波路層６０９は、ＳｉＯ2からなるクラッド層６１１と、クラッド層６１１の中に形成されたコア６１２とから構成される。石英系ＰＬＣ５０１と同様に、クラッド層６１１には嵌合用溝６０７が形成されている。
【０２３０】
さらに、クラッド層６１１には、石英系ＰＬＣ６０１の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝６０８が形成されている。反り緩和用溝６０８は、反り緩和用溝６０８の底に支持基板６１０が露出するように、支持基板６１０に達する位置まで形成されている。支持基板６１０が露出するまでクラッド層６１１を削り込むことで、石英系ＰＬＣ６０１の反りの緩和の効果を最大とすることができる。
【０２３１】
本実施例では、嵌合用溝６０７の長手方向および反り緩和用溝６０８の長手方向がｚ軸方向（石英系ＰＬＣ６０２から石英系ＰＬＣ６０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ６０１に入射する光の光軸方向であり、図２２Ａ〜図２２Ｃの左右方向）と平行になるようにした。石英系ＰＬＣ６０１では、反り緩和よりも光信号の伝送損失低減を優先した設計となっている。つまり、２本の反り緩和用溝６０８が光導波路層６０９のコア６１２と交差せず、光導波路層６０９の光伝送を妨げないように配置した。石英系ＰＬＣ６０２の構造も、石英系ＰＬＣ６０１と同様である。
【０２３２】
石英系ＰＬＣ６０３は、Ｓｉからなる支持基板６１３に、入力信号光６２０を伝送するための光導波路層６１５が形成された構造となっている。この光導波路層６１５には、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）６１６が形成されている。ＡＷＧ６１６は、ＳｉＯ2からなるクラッド層６１４に形成された入力導波路６２１と、入力側スラブ導波路６２２と、アレイチャンネル導波路６２３と、出力側スラブ導波路６２４と、出力導波路６２５とから構成される。
【０２３３】
また、クラッド層６１４には、石英系ＰＬＣ６０３上に石英系ＰＬＣ６０１，６０２を搭載する際に石英系ＰＬＣ６０１，６０２の嵌合用溝６０７と向かい合う位置に、嵌合用溝６０７と同一の形状の嵌合用溝６１７が形成されている。さらに、クラッド層６１４には、石英系ＰＬＣ６０３の反りを緩和する目的で、反り緩和用溝６１８が形成されている。
【０２３４】
反り緩和用溝６１８は、反り緩和用溝６１８の底に支持基板６１３が露出するように、支持基板６１３に達する位置まで形成されている。支持基板６１３が露出するまでクラッド層６１４を削り込むことで、石英系ＰＬＣ６０３の反りの緩和の効果を最大とすることができる。
【０２３５】
図２２Ｃに示すように、反り緩和用溝６１８は、ｚ軸方向（石英系ＰＬＣ６０２から石英系ＰＬＣ６０１へ出射する光の光軸方向および石英系ＰＬＣ６０１に入射する光の光軸方向であり、図２２Ａ〜図２２Ｃの左右方向）に延伸する部分だけでなく、ｘ軸方向（光軸方向と基板面内垂直な方向）に延伸する部分を有する形状となっており、このｘ軸方向に延伸する部分がＡＷＧ６１６のアレイチャンネル導波路６２３を分断している。反り緩和用溝６１８によって分断されたアレイチャンネル導波路６２３の一方から出射した光は、反り緩和用溝６１８を間に挟んで対向する他方のアレイチャンネル導波路６２３に入射する。
【０２３６】
また、本実施例では、反り緩和用溝６１８を、クラッド層６１４の構成物質（ＳｉＯ2）の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を有する充填材６２６で埋めるようにしている。充填材６２６としては、クラッド層６１４の構成物質（ＳｉＯ2）よりも硬度の低い物質を使用すればよい。このような物質としては、例えばシリコーン（Silicone）がある。シリコーンの温度依存性を利用することにより、ＡＷＧ６１６の持つ温度依存性を打ち消すことができる。したがって、充填材６２６が充填された反り緩和用溝６１８は、石英系ＰＬＣ６０３の反りの緩和とＡＷＧ６１６のアサーマル化の２つの役割を同時に果たしている。
【０２３７】
スペーサ用光ファイバ６０６（スペーサ部材）を用いた石英系ＰＬＣ６０１，６０２の石英系ＰＬＣ６０３への搭載方法は、第１３の実施例と同じなので、説明は省略する。
こうして、本実施例では、石英系ＰＬＣ６０１の入出射端面６１と石英系ＰＬＣ６０２の入出射端面６２とが至近距離で向かい合うように、石英系ＰＬＣ６０１，６０２を石英系ＰＬＣ６０３上に搭載することができ、サブμｍ単位の精度での簡便な光接続と光回路の小型化を実現することができる。
【０２３８】
また、本実施例では、石英系ＰＬＣ６０１，６０２，６０３の光導波路層６０９，６１５に、支持基板６１０，６１３まで達する反り緩和用溝６０８，６１８を形成しているので、Ｓｉからなる支持基板６１０，６１３と光導波路層６０９，６１５（クラッド層６１１，６１４）の熱膨張係数の違いによる石英系ＰＬＣ６０１，６０２，６０３の反りを緩和することができ、石英系ＰＬＣ６０１，６０２，６０３の反りに起因する石英系ＰＬＣ６０１と６０２間の軸ずれ及びギャップの広がりによる光接続の損失の増大を抑えることができる。さらに、本実施例では、反り緩和用溝６１８を充填材６２６で埋めることにより、石英系ＰＬＣ６０３の反りの緩和とＡＷＧ６１６のアサーマル化を同時に実現することができる。
【０２３９】
なお、本発明では、ＰＰＣＰに対する入力信号光がどのような形で入力されるか、あるいは出力信号光がどのような形で出力されるかについては特に限定しない。すなわち、入力信号光であれば、空間光学系による入力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる入力、ＰＬＣの端面に光信号入力面が存在せずＰＬＣ上や内部に配置されたレーザーダイオード等の発光素子・変調素子からの入力、等の任意の入力方式を用いて構わない。また、出力信号光であれば、空間光学系による出力、光ファイバブロック接着を介した光ファイバによる出力、ＰＬＣの端面に光信号出力面が存在せずＰＬＣ上や内部に配置されたフォトダイオード等の受光素子への出力、等の任意の出力方式を用いて構わない。
【０２４０】
また、本発明では、ＰＰＣＰを構成するＰＬＣがどのような光回路を持つかについては特に限定しない。第１０〜第１５の実施例で示した光回路は、単純な直線光導波路ならびにＡＷＧのみであるが、あくまで例示であり、有り得る例としてはそれら２つに限定をしない。すなわち、ＰＰＣＰ技術ならびに本発明は、光回路の種類や構成に対して独立したものとなっている。
【０２４１】
さらに、第１０〜第１５の実施例では、ＰＬＣまたはベース基板を接合するための部材として全てスペーサ用光ファイバを用いているが、溝と適切に嵌合するのであればスペーサ部材として、スペーサ用光ファイバ以外の材料、形状のものを採用して構わない。具体的には、スペーサ部材の材料としてはガラス以外にも金属、セラミック、ポリマー等でも任意に採用することができる。また、スペーサ部材の形状としても円柱状以外に球状や台形状、多角柱状、楕円球状等でも任意に採用することができる。
【０２４２】
第１０〜第１５の実施例において、嵌合用溝１０７，１１５，２０７，２１５，３０７，３１５，４０７，４１７，５０７，５１７，６０７，６１７は、１つのＰＬＣあたり（あるいは１つのベース基板あたり）２本以上であればよい。スペーサ用光ファイバ１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６は、嵌合用溝１０７，１１５，２０７，２１５，３０７，３１５，４０７，４１７，５０７，５１７，６０７，６１７に応じた数だけあればよい。
【０２４３】
反り緩和用溝１０８，２０８，３０８，３１６，４０８，４１８，５０８，５１８，６０８，６１８は、１つのＰＬＣあたり（あるいは１つのベース基板あたり）少なくとも１つあればよい。
【０２４４】
また、第１０〜第１５の実施例において、スペーサ用光ファイバ１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６の高さは、このスペーサ用光ファイバ１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６が嵌合する上下の嵌合用溝の深さの和よりも高いことが望ましい。
【０２４５】
［第１６の実施例］
ＰＰＣＰにおいては、スペーサ用光ファイバとベース基板の嵌合用溝、およびスペーサ用光ファイバと石英系ＰＬＣの嵌合用溝がそれぞれ正接するように接触することが前提である。通常、ベース基板上に石英系ＰＬＣを搭載することで、嵌合用溝とスペーサ用光ファイバとの嵌合自体は成立するが、石英系ＰＬＣおよびベース基板の反りなどの内部要因や、ゴミや振動などの外部要因により必ずしも図３５Ｄに示したような完全な嵌合が実現できず、実装精度に誤差が生じる、という課題があった。
【０２４６】
例えば、石英系ＰＬＣなどの光導波路チップは、基板上に光導波路層が形成されているが、基板、クラッド、コアなどが異なる材質、異なる厚みで作製されていることから、光導波路チップ自体がバイメタル構造となり、実際には反りが生じることになる。光導波路チップの反りが大きい場合は、２つの光導波路チップの溝とスペーサとが嵌合するように光導波路チップをベース基板上に搭載するだけでは、溝の１辺において十分な正接接触を実現することができず、この不十分な嵌合が光導波路チップの浮き、すなわちベース基板からの高さの乱れに影響を与えることになる。また、光導波路チップの溝にわずかなゴミなどがあると、このゴミにより、溝とスペーサの正接接触が阻害されるなどの問題がある。
【０２４７】
さらに、ＰＰＣＰ技術を用いて、光導波路チップをベース基板から着脱可能な構造とするためには、ベース基板と光導波路チップとを接着剤などにより固定することはできない。そのため、外部からの振動や衝撃、熱などが加わると、上記と同様に溝とスペーサの間の正接接触が崩れ、これにより実装精度に誤差が生じるという課題があった。
本発明の第１６〜第１９の実施例は、ＰＰＣＰ技術を用いて光導波路チップをパッシブアライメント実装した際に、チップの反りやゴミ、実装後の振動衝撃などがあっても、安定して高い実装精度を実現することを目的とする。
【０２４８】
図２３は本発明の第１６の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図である。本実施例においても、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ４００１，４００２と、これら石英系ＰＬＣ４００１，４００２を搭載する石英系ベース基板４００３の構造は、第１の実施例と同様である。
【０２４９】
なお、光導波路チップには、適宜、スイッチや合分波器等の、信号を処理するための各種機能回路が搭載されているが、本発明は、光導波路チップ内の回路構成や回路の機能によらない。また、実際には光導波路チップには後述する嵌合用溝を避ける配置で適切な光回路が形成されているが、本発明は上述のとおり回路の構成によるものでないため、説明の簡略化のため、図面では直線導波路のみの例を示し、そのほかの回路構成は省略している。
【０２５０】
本実施例では、２つの光導波路チップである石英系ＰＬＣ４００１，４００２と、石英系ＰＬＣ４００１，４００２と同等の手法で作製された導波路の無い石英系ベース基板４００３と、４本のスペーサ用光ファイバ４００６（スペーサ部材）と、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を押圧する押さえ機構４０２０の計９点の部材を組み合わせることで、光導波路チップの接続構造を構成している。
【０２５１】
第１の実施例と同様に、石英系ＰＬＣ４００１は、Ｓｉ基板４００９に光導波路層４００８が形成された構造となっている。光導波路層４００８は、石英ガラスからなるクラッド層４０１０と、クラッド層４０１０の中に形成されたコア（不図示）とから構成される。また、クラッド層４０１０には、嵌合用溝４００７（第２の溝）が形成されている。石英系ＰＬＣ４００２の構造も、石英系ＰＬＣ４００１と同様である。本実施例では、１つのＰＬＣに嵌合用溝４００７が２本ずつ形成されている。
【０２５２】
第１の実施例と同様に、石英系ベース基板４００３のＳｉ基板４０１２には、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を搭載する面に、石英系ＰＬＣ４００１，４００２のクラッド層４０１０と同じ材料の石英ガラス層４０１３が形成されている。この石英ガラス層４０１３には、石英系ベース基板４００３上に石英系ＰＬＣ４００１，４００２を搭載する際に石英系ＰＬＣ４００１，４００２の嵌合用溝４００７と向かい合う位置に、嵌合用溝４０１４（第１の溝）が形成されている。上記のとおり１つのＰＬＣに嵌合用溝４００７が２本ずつ形成されているので、石英系ＰＬＣ４００１の嵌合用溝４００７と向かい合う位置に形成された２本と石英系ＰＬＣ４００２の嵌合用溝４００７と向かい合う位置に形成された２本の計４本の嵌合用溝４０１４が石英ガラス層４０１３に形成されている。
【０２５３】
本実施例の接続構造を作製するには、石英系ベース基板４００３の石英ガラス層４０１３に形成された４本の嵌合用溝４０１４にスペーサ用光ファイバ４００６を１本ずつ嵌め込む。そして、石英ガラス層４０１３の接合面と石英系ＰＬＣ４００１の光導波路層４００８（クラッド層４０１０）の接合面とが向き合うように、すなわちＳｉ基板４００９が上で光導波路層４００８が下になるようにして、石英ガラス層４０１３の嵌合用溝４０１４に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ４００６と石英系ＰＬＣ４００１の光導波路層４００８に形成された２本の嵌合用溝４００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ４００１を石英系ベース基板４００３上に搭載する。
【０２５４】
同様に、石英ガラス層４０１３の接合面と石英系ＰＬＣ４００２の光導波路層４００８（クラッド層４０１０）の接合面とが向き合うようにして、石英ガラス層４０１３の嵌合用溝４０１４に嵌め込まれた２本のスペーサ用光ファイバ４００６と石英系ＰＬＣ４００２の光導波路層４００８に形成された２本の嵌合用溝４００７とを嵌合させ、石英系ＰＬＣ４００２を石英系ベース基板４００３上に搭載する。
【０２５５】
こうして、第１の実施例と同様に、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を石英系ベース基板４００３の上にパッシブアライメント実装により搭載することができ、石英系ＰＬＣ４００１と石英系ＰＬＣ４００２の光接続を実現することができる。
【０２５６】
嵌合用溝４００７，４０１４は、石英系ＰＬＣ４００１の接続端面（入出射端面）４０１５と石英系ＰＬＣ４００２の接続端面（入出射端面）４０１６のギャップが小さくなる方向（石英系ＰＬＣ４００２から石英系ＰＬＣ４００１へ出射する光の光軸方向）が長手方向になるように、フォトリソグラフィとエッチングにより形成されている。
【０２５７】
石英系ＰＬＣ４００１，４００２の嵌合用溝４００７は、この嵌合用溝４００７の底にＳｉ基板４００９が露出するように、Ｓｉ基板４００９に達する位置まで形成されている。同様に、石英系ベース基板４００３の嵌合用溝４０１４は、この嵌合用溝４０１４の底にＳｉ基板４０１２が露出するように、Ｓｉ基板４０１２に達する位置まで形成されている。これにより、第１の実施例と同様に、石英系ベース基板４００３に対する石英系ＰＬＣ４００１，４００２の光導波路層４００８の高さ方向の誤差の影響を小さくしている。
４本のスペーサ用光ファイバ４００６は、例えば直径１２５μｍの円柱状のスペーサ部材を構成している。
【０２５８】
本実施例の特徴は、石英系ＰＬＣ４００１，４００２のそれぞれの重心位置に押さえ機構４０２０を搭載し、重心位置を押圧する点である。押さえ機構４０２０は、その自重により石英系ＰＬＣ４００１，４００２を石英系ベース基板４００３の方向に押圧する。
【０２５９】
図２４Ａは押さえ機構４０２０を設ける前の光導波路チップの接続構造を示す断面図、図２４Ｂは押さえ機構４０２０を設けた後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【０２６０】
第１の実施例と同様に、石英系ＰＬＣ４００１，４００２などの光導波路チップは、Ｓｉ基板４００９上に光導波路層４００８が形成されているが、Ｓｉ基板４００９、クラッド層４０１０、コア４０１１などが異なる材質、異なる厚みで作製されている。このため、光導波路チップには、固有の反りが生じている。光導波路チップの反りの向きは光導波路および基板の材質や種類などによる異なるが、図２４Ａの例では、光導波路層４００８がＳｉ基板４００９に対して凸となる反りの場合の例を示している。
【０２６１】
このような反りがあると、例えば図２４Ａに示すように、微視的に見ると石英系ＰＬＣ４００１と石英系ベース基板４００３のそれぞれの嵌合用溝４００７，４０１４の底面は平行ではなく、底面間に傾きが生じている。第１の実施例と同様に石英系ベース基板４００３側の嵌合用溝４０１４にスペーサ用光ファイバ４００６を嵌合させ、スペーサ用光ファイバ４００６を石英系ＰＬＣ４００１側の嵌合用溝４００７と嵌合させて、石英系ＰＬＣ４００１を石英系ベース基板４００３上に搭載したとしても、上記の底面間の傾きにより、嵌合用溝４００７の底面とスペーサ用光ファイバ４００６との正接を実現することができない。したがって、石英系ＰＬＣ４００１の浮き、すなわち石英系ベース基板４００３からの高さの増加が生じる。石英系ＰＬＣ４００２についても同様である。
【０２６２】
石英系ＰＬＣ４００１，４００２が全く同じ材料、同じサイズ、同じ導波路構造などからなれば、高さの増加分は２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２で同様である。つまり、２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２の浮きは同等であり、接続するコア位置の相対的位置ずれは相殺され、２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２を位置ずれなく光接続することが可能である。
【０２６３】
しかしながら、２つの光導波路チップが同じ材料、同じサイズ、同じ導波路構造からなるケースはマルチチップ接続においてはごく限られたケースであり、実際には異なる材料や異なるサイズで形成された光導波路チップ同士の接続を行うことが多い。例えば同じ石英系の光導波路チップであっても、コア材料とクラッド材料の屈折率差を変えると当然反りなども異なることになる。その場合、光導波路チップの上述の浮きの量が異なることとなり、２つの光導波路チップの光導波路のコアの位置にずれが生じることとなる。特にアレイ導波路などの場合は導波路チャンネルごとの損失の増加につながり、実装上の課題となっていた。
【０２６４】
ここで、本実施例の押さえ機構４０２０を用いることで、下記のような顕著な効果を奏する。図２４Ｂは、石英系ＰＬＣ４００１上に押さえ機構４０２０を搭載した後の嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６の位置関係を示している。図２４Ｂによれば、石英系ＰＬＣ４００１の重心の位置に搭載された押さえ機構４０２０により適切な荷重で石英系ＰＬＣ４００１が石英系ベース基板４００３の方向に押圧され、石英系ＰＬＣ４００１の反りが解消されていることが分かる。
【０２６５】
この結果、本実施例では、石英系ベース基板４００３に対する石英系ＰＬＣ４００１の浮きを防止することができる。石英系ＰＬＣ４００２についても同様に押さえ機構４０２０を用いることで、浮きを防止することができる。こうして、本実施例では、石英系ＰＬＣ４００１と石英系ＰＬＣ４００２のコア位置のずれを解消することができ、低損失な接続を実現することができるという大きな効果を実現している。
【０２６６】
また、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６のギャップに屈折率整合樹脂などを充填することにより、石英系ＰＬＣ４００１と４００２間のギャップに存在する空気による光のフレネル反射を抑制することができ、石英系ＰＬＣ４００１と４００２間の接続損失をさらに小さくすることが可能である。
【０２６７】
図２５Ａ、図２５Ｂは本実施例の反り解消以外の効果を説明する断面図であり、嵌合用溝４００７，４０１４やスペーサ用光ファイバ４００６にゴミが付着していた場合における嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６の接触不良を解消する効果を説明する図である。
【０２６８】
図２５Ａの例では、石英系ＰＬＣ４００１の嵌合用溝４００７に嵌合したスペーサ用光ファイバ４００６の上に微小なゴミ４０２１が付着している。この状態のまま、石英系ＰＬＣ４００１を石英系ベース基板４００３上に搭載すると、ゴミ４０２１がスペーサ用光ファイバ４００６と嵌合用溝４００７との間に入ることになり、石英系ベース基板４００３に対して石英系ＰＬＣ４００１の浮きが生じることになる。
【０２６９】
これに対して、本実施例では、押さえ機構４０２０により石英系ＰＬＣ４００１を石英系ベース基板４００３の方向に押圧することにより、図２５Ｂに示すようにスペーサ用光ファイバ４００６上のゴミ４０２１が移動し、スペーサ用光ファイバ４００６と嵌合用溝４００７の正接接触を実現することができ、低損失な接続が実現できるという効果を奏する。
【０２７０】
接続構造の作製時に、押さえ機構４０２０により石英系ＰＬＣ４００１，４００２を押圧しながら適宜振動を加えて、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を水平方向に揺らす等の工程を加えるようにすれば、ゴミ４０２１がより移動し易くなり、好ましい。なお、ゴミ４０２１がスペーサ用光ファイバ４００６に付着している場合だけでなく、嵌合用溝４００７，４０１４に付着している場合でも本実施例は有効である。
【０２７１】
また、本実施例では、押さえ機構４０２０を設けることにより、石英系ＰＬＣ４００１，４００２に振動や衝撃が加わった際の接続部の共振や嵌合外れなどを防止することができ、安定した接続構造を維持できるという効果も加えて奏する。
【０２７２】
押さえ機構４０２０としては、前述の嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６の接触不良を解消可能な適切な荷重を、石英系ＰＬＣ４００１，４００２に加えることができるものが好ましい。図２３の例では、押さえ機構４０２０自体の重さで石英系ＰＬＣ４００１，４００２を押圧するものを用いたが、図２４Ｂで説明したように石英系ベース基板４００３に対する石英系ＰＬＣ４００１，４００２の浮きを防止できるものであれば、他の構造の押さえ機構でもよい。
【０２７３】
例えば図２６Ａの例では、押さえ機構４０２０ａは、押さえ機構４０２０ａを保持する固定部材４０２２と、固定部材４０２２のねじ穴と螺合するねじ４０２３と、ねじ４０２３の先端に取り付けられた押さえ部材４０２４とから構成される。この図２６Ａの例では、ｘ，ｙ，ｚ方向の位置が固定された固定部材４０２２に対し、この固定部材４０２２と螺合するねじ４０２３を回すことで、押さえ部材４０２４が石英系ＰＬＣ４００１を押圧する。
【０２７４】
また、図２６Ｂの例では、押さえ機構４０２０ｂは、固定部材４０２２と、ねじ４０２３と、押さえ部材４０２４と、ねじ４０２３と押さえ部材４０２４との間に設けられたコイルバネやプランジャなどのバネ機構４０２５とから構成される。図２６Ｂの例では、ねじ４０２３によって押さえ部材４０２４を直接押圧するのではなく、バネ機構４０２５の復元力で押さえ部材４０２４を押して石英系ＰＬＣ４００１を押圧する。
また、押さえ機構は、弾性樹脂などを介して、全体を加圧するなどの構造としてもよい。
【０２７５】
さらに、押さえ機構４０２０，４０２０ａ，４０２０ｂは、石英系ベース基板４００３と石英系ＰＬＣ４００１，４００２とを大まかに位置決めする機構と一体化していることが好ましい。ＰＰＣＰ技術による嵌合で精密な位置決めを実現するためには、石英系ベース基板４００３を固定し、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６とがおおよそ嵌合するように石英系ベース基板４００３と全ての石英系ＰＬＣ４００１，４００２の位置を大まかに位置決めする第１のステップと、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６とを嵌合させるパッシブアライメント実装により精密な位置決めを行う第２のステップと、さらに、押さえ機構４０２０，４０２０ａ，４０２０ｂにより嵌合時の浮きなどを防止する第３のステップの３つのステップが必要になる。
【０２７６】
したがって、石英系ベース基板４００３を保持する保持機構と、この保持機構と一体化され、石英系ベース基板４００３に対する石英系ＰＬＣ４００１，４００２の搭載位置を位置決めする位置決め機構と、押さえ機構４０２０，４０２０ａ，４０２０ｂとを一体化することが好ましい。この一体化により、より効率的な実装を実現できる。
【０２７７】
これらの機構は機械的な治具構造により実現することができる。例えば、保持機構は、ネジや吸着、突き当てなどの手段により石英系ベース基板４００３を保持する機構として実現できる。同様に、位置決め機構は、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を保持して位置決めする機構として実現できる。
【０２７８】
押さえ機構４０２０を採用する場合には、保持機構および位置決め機構から押さえ機構４０２０をワイヤー等で吊り下げるようにして、押さえ機構４０２０の自重により石英系ＰＬＣ４００１を押圧すればよい。また、押さえ機構４０２０ａ，４０２０ｂを採用する場合には、保持機構および位置決め機構に固定部材４０２２を取り付けるようにすればよい。
【０２７９】
なお、本実施例では、石英系ベース基板４００３の石英ガラス層４０１３を、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の光導波路層４００８と同じプロセスで作製した例で示したが、別の製造方法で作製してもよい。例えば、ダイシングなどによるＶ溝加工や機械加工、レーザ加工などでも均一な嵌合用溝４００７，４０１４さえ形成できれば同様の効果を奏する。また、石英系ベース基板４００３の場合は必ずしも導波路層を有している必要はなく、嵌合用溝４０１４の幅と深さがチップ側の嵌合用溝４００７と同一であればよい。例えば、石英系ベース基板４００３に関しては、Ｓｉ基板やガラス基板、セラミック基板、或いは金属基板等にダイシング等の機械加工やエッチング技術で嵌合用溝４０１４を形成する方法でもよい。以降の実施例についても同様である。
【０２８０】
また、本実施例では、２つの光導波路チップの接続を例に示したが、当然、３つや４つ以上の複数の光導波路の接続にも本発明は同様に適用することができる。
【０２８１】
［第１７の実施例］
次に、本発明の第１７の実施例について説明する。図２７は本発明の第１７の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図であり、図２３と同一の構成には同一の符号を付してある。図２７では、第１６の実施例に係る光導波路チップの接続構造と類似の形態を例に説明するが、押さえ機構４０２０ｃによる押圧位置は各石英系ＰＬＣ４００１，４００２の重心位置ではなく、各石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍の位置にずらしている。
【０２８２】
また、第１６の実施例では、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の光導波路層４００８がＳｉ基板４００９に対して凸となる反りの例を示したが、本実施例では、光導波路層４００８がＳｉ基板４００９に対して凹となる場合を想定している。
【０２８３】
本実施例のように各石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍の位置を押圧することで、以下のような効果を奏する。すなわち、本実施例では、第１６の実施例と同様にＰＰＣＰ技術を用いて２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２を接続しているが、石英系ＰＬＣ４００１，４００２自体には光導波路層４００８がＳｉ基板４００９に対して凹となるような反りがわずかに生じている。この反りは、図２７のチップ幅方向（ｘ方向）だけでなく、チップ長手方向（ｚ方向）にも同様に生じていることになる。
【０２８４】
第１６の実施例では、ｚ方向を長手方向とする円柱状のスペーサ用光ファイバ４００６をｘ軸方向に沿って１チップ当たり２本ずつ配置して各々の石英系ＰＬＣ４００１，４００２の重心位置を石英系ベース基板４００３側へ押圧する構造により、石英系ＰＬＣ４００１，４００２のｘ方向とｚ方向の２軸の反りを緩和することができた。
【０２８５】
一方で、本実施例では、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の反りの向きが第１６の実施例と逆であることから、石英系ＰＬＣ４００１，４００２を石英系ベース基板４００３側へ押圧する押さえ機構を石英系ＰＬＣ４００１，４００２の重心位置に押圧すると、反りを増加させる方向に押圧することになる。
【０２８６】
そこで、本実施例では、押さえ機構４０２０ｃが押圧する位置を石英系ＰＬＣ４００１，４００２の重心位置から接続端面４０１５，４０１６の近傍の位置にずらしている。
図２８Ａは押さえ機構４０２０ｃを設ける前の光導波路チップの接続構造を示す断面図、図２８Ｂは押さえ機構４０２０ｃを設けた後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。
【０２８７】
図２８Ｂに示すように石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍の位置を押圧することにより、石英系ＰＬＣ４００１，４００２が傾き、接続端面４０１５，４０１６の近傍で嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６とを正接接触させることができ、接続端面４０１５，４０１６の近傍で石英系ベース基板４００３に対して石英系ＰＬＣ４００１，４００２が浮く状態を解消することができる。
【０２８８】
ここで、実際に本発明の用途において位置決めが真に必要な個所は、２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍であるため、押さえ機構４０２０ｃによる押圧により石英系ＰＬＣ４００１，４００２を傾け、接続端面４０１５，４０１６の近傍において嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との嵌合を正しく成立させることで、石英系ＰＬＣ４００１と４００２間の光接続の損失を大幅に低減することが可能である。
【０２８９】
また、本実施例では、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍のみ嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との嵌合を正しく成立させることで、仮に石英系ベース基板４００３に反りがあっても、低い接続損失を実現することができる。
【０２９０】
なお、本実施例では、２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２内の光導波路の光軸が、厚さ方向（ｙ方向）にわずかに傾くことになるが、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６のギャップに屈折率整合樹脂などを充填することで、光軸の傾きによる接続損失は十分に小さくなる。
【０２９１】
また、本実施例では、第１６の実施例と同様に、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との間にゴミなどがあった際にも、これらのゴミを移動させることができる。また、接続端面４０１５，４０１６の近傍の嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との嵌合のみが重要となるため、接続端面４０１５，４０１６の近傍以外の箇所にゴミがあったとしても、接続端面４０１５，４０１６の近傍の嵌合には問題がなく、ゴミに対する耐性を高めることができる。
【０２９２】
さらに、本実施例では、押さえ機構４０２０ｃを設けることにより、石英系ＰＬＣ４００１，４００２に振動や衝撃が加わった際の接続部の共振や嵌合外れなどを防止することができ、安定した接続構造を維持できるという効果も加えて奏する。
押さえ機構４０２０ｃとしては、第１６の実施例と同様に重さを利用する押さえ機構４０２０の形態を採用してもよいし、図２６Ａ、図２６Ｂで説明した押さえ機構４０２０ａ，４０２０ｂの形態を採用してもよい。
【０２９３】
第１６、第１７の実施例では、石英系ＰＬＣ４００１，４００２のそれぞれに押さえ機構を設ける例を示したが、図２９Ａの斜視図および図２９Ｂの断面図に示すように、２つの石英系ＰＬＣ４００１，４００２の接続端面４０１５，４０１６の近傍に共通の押さえ機構４０２０ｄを配置するなどしても、同様の効果を得ることができる。
【０２９４】
３つの光導波路チップのＰＰＣＰ接続、例えば図２７〜図２９において石英系ＰＬＣ４００２の右隣に別の石英系ＰＬＣをさらに配置して光接続する場合には、この石英系ＰＬＣと石英系ＰＬＣ４００２の接続端面の近傍の位置を押圧する押さえ機構を上記と同様に設けるようにすれば、接続端面の近傍でこれらの石英系ＰＬＣが浮く状態を緩和することができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【０２９５】
［第１８の実施例］
次に、本発明の第１８の実施例について説明する。図３０は本発明の第１８の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す斜視図であり、図２３と同一の構成には同一の符号を付してある。図３０では、第１６の実施例に係る光導波路チップの接続構造と類似の形態を例に説明するが、押さえ機構４０２０ｅによる押圧位置は各石英系ＰＬＣ４００１，４００２の重心位置ではなく、各石英系ＰＬＣ４００１，４００２の嵌合用溝４００７と嵌合しているスペーサ用光ファイバ４００６の直上の位置になるように、押さえ機構４０２０ｅを搭載している。
【０２９６】
図３０の例では、チップ長手方向（ｚ方向）に延伸する嵌合用溝４００７，４０１４を１チップ当たり２本ずつ形成しており、この上に１個ずつ押さえ機構４０２０ｅを搭載しており、合計で各チップに２個の押さえ機構４０２０ｅを搭載している。なお、チップ幅方向（ｘ方向）に延伸する嵌合用溝を設けた際は、この溝と嵌合するスペーサ用光ファイバに沿ってその直上に押さえ機構４０２０ｅを搭載すればよい。
【０２９７】
図３１は押さえ機構４０２０ｅを設けた後の光導波路チップの接続構造を示す断面図である。本実施例では、スペーサ用光ファイバ４００６（嵌合用溝４００７，４０１４）の直上の位置を押圧することで、以下のような効果を奏する。すなわち、本実施例では、光導波路層４００８がＳｉ基板４００９に対して凸となる反りまたは凹となる反りのいずれの場合でも、押さえ機構４０２０ｅによる押圧により、図２４Ｂと同様に、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との正接接触を実現することができ、石英系ベース基板４００３に対して石英系ＰＬＣ４００１，４００２が浮く状態を解消することができる。これにより、本実施例では、石英系ＰＬＣ４００１と４００２のコア位置のずれが解消され、低損失な接続が実現できるという大きな効果を実現している。
【０２９８】
第１６、第１７の実施例では、スペーサ用光ファイバ４００６（嵌合用溝４００７，４０１４）の直上でない位置を押圧していることから、両端が固定された梁の中心を押圧する場合と同様の現象により、過剰な押圧が石英系ＰＬＣ４００１，４００２の逆反りや光学特性の劣化などを招くことにつながる。したがって、押圧力を適切に設定する必要があった。
【０２９９】
これに対して、本実施例では、スペーサ用光ファイバ４００６と嵌合用溝４００７，４０１４に直接荷重を加えており、荷重がかかる箇所にスペーサ用光ファイバ４００６が介在していることから、上述のような石英系ＰＬＣ４００１，４００２の逆反りなどを懸念する必要がなく、押圧力設定が容易である。また、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の反りを大きく是正する必要がないため、比較的小さな力で嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との正接接触を実現することができ、石英系ＰＬＣ４００１，４００２の浮きを防止できるという効果がある。
【０３００】
さらに、第１６、第１７の実施例と同様に、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との間にゴミなどがあった際にも、これらのゴミを移動させることができる。本実施例では、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６への集中荷重が大きいことから、嵌合用溝４００７，４０１４とスペーサ用光ファイバ４００６との間のゴミを除去する効果が大きく、ゴミに対する耐性を高めることができる。
【０３０１】
さらに、本実施例では、押さえ機構４０２０ｅを設けることにより、石英系ＰＬＣ４００１，４００２に振動や衝撃が加わった際の接続部の共振や嵌合外れなどを防止することができ、安定した接続構造を維持できるという効果も加えて奏する。
【０３０２】
押さえ機構４０２０ｅとしては、第１６の実施例と同様に重さを利用する押さえ機構４０２０の形態を採用してもよいし、図２６Ａ、図２６Ｂで説明した押さえ機構４０２０ａ，４０２０ｂの形態を採用してもよい。
【０３０３】
なお、第１６〜第１８の実施例においては、光導波路チップとして、シリコン基板上に形成されたガラス薄膜の平面光波回路（ＰＬＣ）を例に挙げて説明したが、導波機構を有する光導波路チップであれば、本発明を適用可能である。例えば、基板や光導波路の材料として、石英ガラスの他、水晶や、有機物からなるポリマーや、Ｓｉ、窒化シリコン（ＳｉＮ）、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）、インジウムリン（ＩｎＰ）等の半導体あるいは化合物半導体導波路、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、周期的分極反転ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）等の誘電体を用いてもよい。これらの材料を以下の第１９の実施例についても同様に適用可能である。
【０３０４】
［第１９の実施例］
次に、本発明の第１９の実施例について説明する。図３２は本発明の第１９の実施例に係る光導波路チップの接続構造を示す側面図、図３３Ａは本実施例の押さえ機構を上から見た平面図、図３３Ｂは光導波路チップとベース基板の接合面を示す図、図３４は光導波路チップの接続構造を示す断面図である。本実施例は、本発明の他の例として、発光素子と導波路とのＰＰＣＰを用いた実装形態の例を示すものである。
【０３０５】
本実施例では、光導波路チップ（レーザ導波路チップ）４００２ｆと、光導波路チップ４００２ｆからの光を光ファイバ４０２８に伝える光導波路チップ４００１ｇとを石英系ベース基板４００３ｆ上に搭載している。光導波路チップ４００２ｆとしては、ＩｎＰ等のIII−Ｖ族材料からなる分布帰還形のＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザチップを用いている。ＤＦＢレーザの他、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザや半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）などを用いてもよい。ＤＦＢレーザを駆動するためのドライバなどを電気的に接続する電気配線および接続用パッドなどは図面では省略している。
【０３０６】
ここで、光導波路チップ４００２ｆは、Ｓｉ基板４００９ｆと、Ｓｉ基板４００９ｆに形成された上記のＤＦＢレーザ４０３０と、光導波路層４００８ｆとを備えている。光導波路層４００８ｆのクラッド層に嵌合用溝４００７ｆを形成する構成は第１６の実施例と同様である。光導波路層４００８ｆには、ＤＦＢレーザ４０３０からのレーザ光を導くコア４０１１ｆが形成されている。さらに、光導波路層４００８ｆの光導波路チップ４００１ｇとの接続端面の近傍には、ＤＦＢレーザ４０３０からの光ビームの径を光導波路チップ４００１ｇの光導波路層４００８ｇのコア４０１１ｇの径に近づけるようなスポットサイズコンバータ４０３１が集積されている。
【０３０７】
光導波路チップ４００２ｆは、その出力光が本発明のＰＰＣＰ技術により、光導波路チップ４００１ｇの接続端面のコア４０１１ｇと接続するように実装されている。
光導波路チップ４００１ｇは、Ｓｉ基板４００９ｇと、Ｓｉ基板４００９ｇに形成された光導波路層４００８ｇとを備えている。光導波路層４００８ｇのクラッド層に嵌合用溝４００７ｇを形成する構成は第１６の実施例と同様である。また、光導波路層４００８ｇのクラッド層には、光導波路チップ４００２ｆから光導波路チップ４００１ｇに入射する光の光軸方向（ｚ方向）と面内垂直な方向が長手方向となる嵌合用溝４００７ｈが１本追加されている。
【０３０８】
光導波路チップ４００１ｇの光導波路層４００８ｇを伝搬した光は、光導波路チップ４００２ｆと反対側の端面からレンズ（不図示）を介して光ファイバ４０２８に出力されるか、あるいは光ファイバ４０２８に直接出力される。
【０３０９】
本実施例のベース基板４００３ｆは、Ｓｉ、ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）等のセラミック、窒化アルミ等からなる。このベース基板４００３ｆの製造工程  あるいは後工程（エッチング、機械加工）いずれかにおいて、スペーサ用光ファイバ４００６ｆ，４００６ｇが嵌合するための嵌合用溝４０１４ｆを形成すればよい。また、ベース基板４００３ｆには、光導波路チップ４００１ｇの嵌合用溝４００７ｈと向かい合う位置に嵌合用溝４０１４ｈが形成されている。
【０３１０】
光導波路チップ４００１ｇ，４００２ｆの接続構造を作製する際には、ベース基板４００３ｆ側の嵌合用溝４０１４ｆにスペーサ用光ファイバ４００６ｆを嵌め込む。そして、ベース基板４００３ｆの接合面と光導波路チップ４００２ｆの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝４０１４ｆに嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ４００６ｆと光導波路チップ４００２ｆ側の嵌合用溝４００７ｆとを嵌合させ、光導波路チップ４００２ｆをベース基板４００３ｆ上に搭載する。
【０３１１】
同様に、ベース基板４００３ｆ側の嵌合用溝４０１４ｆにスペーサ用光ファイバ４００６ｇを嵌め込むと共に、嵌合用溝４０１４ｈにスペーサ用光ファイバ４００６ｈを嵌め込み、ベース基板４００３ｆの接合面と光導波路チップ４００１ｇの接合面とが向き合うようにして、嵌合用溝４０１４ｆに嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ４００６ｇと光導波路チップ４００１ｇ側の嵌合用溝４００７ｇとを嵌合させると共に、嵌合用溝４０１４ｈに嵌め込まれたスペーサ用光ファイバ４００６ｈと光導波路チップ４００１ｇ側の嵌合用溝４００７ｈとを嵌合させ、光導波路チップ４００１ｇをベース基板４００３ｆ上に搭載する。こうして、２つの光導波路チップ４００１ｇ，４００２ｆの位置を一意に決めることができる。
【０３１２】
本実施例では、光導波路チップ４００２ｆ，４００１ｇのそれぞれに押さえ機構４０２０ｆ，４０２０ｇを搭載している。
押さえ機構４０２０ｆは、押圧位置が嵌合用溝４００７ｆと嵌合しているスペーサ用光ファイバ４００６ｆの直上の位置になるように、光導波路チップ４００２ｆ上に搭載された弾性樹脂からなる第１の押さえ部材４０２６ｆと、第１の押さえ部材４０２６ｆ上に搭載され、第１の押さえ部材４０２６ｆを押圧する第２の押さえ部材４０２７ｆとから構成される。
【０３１３】
押さえ機構４０２０ｇは、押圧位置が嵌合用溝４００７ｇ，４００７ｈと嵌合しているスペーサ用光ファイバ４００６ｇ，４００６ｈの直上の位置になるように、光導波路チップ４００１ｇ上に搭載された弾性樹脂からなる第１の押さえ部材４０２６ｇ，４０２６ｈと、第１の押さえ部材４０２６ｇ，４０２６ｈ上に搭載され、第１の押さえ部材４０２６ｇ，４０２６ｈを押圧する第２の押さえ部材４０２７ｇとから構成される。
【０３１４】
本実施例では、押さえ機構４０２０ｆ，４０２０ｇを設けることで、以下のような顕著な効果を奏する。すなわち、本実施例では、光導波路層４００８ｆ，４００８ｇがＳｉ基板４００９ｆ，４００９ｇに対して凸となる反りまたは凹となる反りのいずれの場合でも、押さえ機構４０２０ｆ，４０２０ｇによる押圧により、図２４Ｂと同様に、嵌合用溝４００７ｆ，４００７ｇ，４００７ｈ，４０１４ｆ，４０１４ｈとスペーサ用光ファイバ４００６ｆ，４００６ｇ，４００６ｈとの正接接触を実現することができ、ベース基板４００３ｆに対して光導波路チップ４００２ｆ，４００１ｇが浮く状態を解消することができる。これにより、本実施例では、光導波路チップ４００２ｆと４００１ｇのコア位置のずれが解消され、低損失な接続が実現できるという大きな効果を実現している。
【０３１５】
加えて、第１８の実施例では、嵌合用溝４００７と嵌合しているスペーサ用光ファイバ４００６の直上の位置に押さえ機構４０２０ｅを直接搭載していたが、１つの光導波路チップの上に搭載する複数の押さえ機構４０２０ｅのそれぞれの押圧力が一定になるように設定する必要があった。
【０３１６】
一方、本実施例のように第１の押さえ部材４０２６ｆ，４０２６ｇ，４０２６ｈとして弾性樹脂、例えばシリコーンゴムなどの部材を用い、複数の第１の押さえ部材４０２６ｆを押圧する共通の第２の押さえ部材４０２７ｆおよび複数の第１の押さえ部材４０２６ｇ，４０２６ｈを押圧する共通の第２の押さえ部材４０２７ｇを用いることにより、押圧機構を共通化することができる。
【０３１７】
第２の押さえ部材４０２７ｆからの荷重に対して、ゴミの有無や光導波路チップ４００２ｆの反り、浮きなどに応じて弾性樹脂からなる複数の第１の押さえ部材４０２６ｆが個別に変形することで、図３４に示すように適切な荷重が各スペーサ用光ファイバ４００６ｆに加わることとなり、より効率的に光導波路チップ４００２ｆの浮きを防止することができる。同様に、第２の押さえ部材４０２７ｇからの荷重に対して複数の第１の押さえ部材４０２６ｇ，４０２６ｈが個別に変形することで、適切な荷重が各スペーサ用光ファイバ４００６ｇ，４００６ｈに加わることとなり、光導波路チップ４００１ｇの浮きを防止することができる。
【０３１８】
さらに、第１６〜第１８の実施例と同様に、嵌合用溝４００７ｆ，４００７ｇ，４００７ｈ，４０１４ｆ，４０１４ｈとスペーサ用光ファイバ４００６ｆ，４００６ｇ，４００６ｈとの間にゴミなどがあった際にも、これらのゴミを移動させることができる。本実施例では、嵌合用溝４００７ｆ，４００７ｇ，４００７ｈ，４０１４ｆ，４０１４ｈとスペーサ用光ファイバ４００６ｆ，４００６ｇ，４００６ｈへの集中荷重が大きいことから、嵌合用溝４００７ｆ，４００７ｇ，４００７ｈ，４０１４ｆ，４０１４ｈとスペーサ用光ファイバ４００６ｆ，４００６ｇ，４００６ｈとの間のゴミを除去する効果が大きく、ゴミに対する耐性を高めることができる。
【０３１９】
さらに、本実施例では、押さえ機構４０２０ｆ，４０２０ｇを設けることにより、光導波路チップ４００２ｆ，４００１ｇに振動や衝撃が加わった際の接続部の共振や嵌合外れなどを防止することができ、安定した接続構造を維持できるという効果も加えて奏する。
【０３２０】
第２の押さえ部材４０２７ｆ，４０２７ｇとしては、第１６の実施例と同様に重さを利用する押さえ機構４０２０の形態を採用してもよいし、図２６Ａ、図２６Ｂで説明した押さえ機構４０２０ａ，４０２０ｂの形態を採用してもよい。
【０３２１】
第１６〜第１９の実施例では、単なる導波路の接続だけの例を示しているが、任意の光機能構造を集積してもよい。例えばスイッチ機能、波長合分波機能、偏波集積機能、マッハツェンダー干渉回路、リング共振器、位相調整回路などを設けてもよい。或いは導波機構を含むレーザ、フォトダイオードなどを設けてもよいし、非線形効果の大きい導波路を用いてもよい。
【０３２２】
第１６〜第１９の実施例において、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈは、１つの光導波路チップあたり２本以上であればよい。ベース基板４００３，４００３ｆに形成される嵌合用溝４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈは、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈに応じた数だけあればよい。スペーサ用光ファイバ４００６，４００６ｆ〜４００６ｈは、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈに応じた数だけあればよい。
【０３２３】
第１６〜第１９の実施例において、スペーサ用光ファイバ４００６，４００６ｆ〜４００６ｈの高さは、ベース基板側の嵌合用溝４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈの深さと光導波路チップ側の嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈの深さの和よりも高いことが望ましい。これにより、ベース基板と光導波路チップとの間に隙間を設けることができる。
【０３２４】
また、第１６〜第１９の実施例では、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈの形状として、断面が長方形の溝の例を示したが、基板４００９，４００９ｆ，４００９ｇ，４０１２，４０１２ｆに近づくに従って溝幅が狭くなるような溝、例えば断面がＶ型の溝やＷ型の溝、Ｕ型の溝などでもよい。
【０３２５】
また、第１６〜第１９の実施例では、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈを上から見た平面形状を長方形としたが、同様の効果を実現するものであれば、平面形状が丸型、多角形型、楕円型など任意の形状でよい。すなわち、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈは、長手方向に沿って幅が変化するようなものでもよい。
【０３２６】
また、第１６〜第１９の実施例では、スペーサ部材として、円柱状のスペーサ用光ファイバ４００６，４００６ｆ〜４００６ｈを用いたが、これに限るものではない。スペーサ部材の材料は、ガラスなどの無機物や金属、或いは、ポリマーなど任意の材料でよく、形状に関しても、嵌合用溝４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈと適切に嵌合する形であれば、その形状を限定するものではない。すなわち、スペーサ部材は、円柱状、直方体、球状、或いは類似の形状でもよい。
【０３２７】
また、スペーサ部材を嵌合用溝と嵌合させたときにスペーサ部材の高さが変化すると、光導波路チップがベース基板に対して傾いてしまう可能性がある。そこで、嵌合用溝と嵌合させ、上から押圧したときにスペーサ部材の高さが変化し難いように、スペーサ部材の材料、寸法、形状を設定しておくことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０３２８】
本発明は、光導波路チップ同士を接続する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【０３２９】
１１，１１ｂ，１２，１２ｂ…接続端面、１３〜１７…切欠き、１０８，２０８，３０８，３１６，４０８，４１８，５０８，５１８，６０８，６１８…反り緩和用溝、３１７，３１８，６２６…充填材、２００１，２００１ａ〜２００１ｃ，２００２，２００２ａ〜２００２ｃ，２０１７〜２０１９，２０１７ａ〜２０１９ａ，３００１ａ〜３００１ｄ，３００２ａ〜３００２ｄ，３０１６，３０１７，１０１，１０２，２０１，２０２，３０１，４０１〜４０３，５０１〜５０３，６０１〜６０３，４００１，４００２…石英系ＰＬＣ、２００３，２００３ａ〜２００３ｃ，３００３，３００３ｃ，３００３ｄ，１０３，２０３，３０３，４００３，４００３ｆ…ベース基板、２００６，２００６ａ，２０１６，３００６，１０６，２０６，３０６，４０６，５０６，６０６，４００６，４００６ｆ〜４００６ｈ…スペーサ用光ファイバ、２００７，２００７ａ，２０１３，２０１３ａ，２０１４，２０１５，３００７，３００７ｃ，３００７ｄ，３０１３，３０１３ｃ，３０１３ｄ，１０７，１１５，２０７，２１５，３０７，３１５，４０７，４１７，５０７，５１７，６０７，６１７，４００７，４００７ｆ〜４００７ｈ，４０１４，４０１４ｆ，４０１４ｈ…嵌合用溝、２００８，２０２４，３００８，１０９，２０９，３０９，４０９，４１５，５０９，５１５，６０９，６１５，４００８，４００８ｆ，４００８ｇ…光導波路層、２００９，３００９，４００９，４００９ｆ，４００９ｇ，４０１２，４０１２ｆ…Ｓｉ基板、２０１０，１１１，２１１，３１１，４１１，４１４，５１１，５１４，６１１，６１４，４０１０…クラッド層、２０１１，３０１１，１１２，２１２，３１２，４１２，４１６，５１２，５１６，６１２，４０１１，４０１１ｆ，４０１１ｇ…コア、２０１２，３０１２，１１４，２１４，３１４，４０１３，４０１３ｆ…ガラス層、２０２０，２０２１…光導波路チップ、２０２２…光ファイバ、２０２３…ＤＦＢレーザ、２０２５…スポットサイズコンバータ、２０２６…ベース基板、３０１４，３０１５，３０１８，３０１９…ピッチ変換部、４０２０，４０２０ａ〜４０２０ｇ…押さえ機構、４０２２…固定部材、４０２３…ねじ、４０２４，４０２６ｆ，４０２６ｇ，４０２６ｈ，４０２７ｆ，４０２７ｇ…押さえ部材、４０２５…バネ機構。
【図１Ａ】
2018225820.tif 000003
【図１Ｂ】
2018225820.tif 000004
【図１Ｃ】
2018225820.tif 000005
【図１Ｄ】
2018225820.tif 000006
【図２Ａ】
2018225820.tif 000007
【図２Ｂ】
2018225820.tif 000008
【図２Ｃ】
2018225820.tif 000009
【図２Ｄ】
2018225820.tif 000010
【図３Ａ】
2018225820.tif 000011
【図３Ｂ】
2018225820.tif 000012
【図３Ｃ】
2018225820.tif 000013
【図３Ｄ】
2018225820.tif 000014
【図４Ａ】
2018225820.tif 000015
【図４Ｂ】
2018225820.tif 000016
【図５Ａ】
2018225820.tif 000017
【図５Ｂ】
2018225820.tif 000018
【図６Ａ】
2018225820.tif 000019
【図６Ｂ】
2018225820.tif 000020
【図７Ａ】
2018225820.tif 000021
【図７Ｂ】
2018225820.tif 000022
【図７Ｃ】
2018225820.tif 000023
【図７Ｄ】
2018225820.tif 000024
【図８Ａ】
2018225820.tif 000025
【図８Ｂ】
2018225820.tif 000026
【図９Ａ】
2018225820.tif 000027
【図９Ｂ】
2018225820.tif 000028
【図１０Ａ】
2018225820.tif 000029
【図１０Ｂ】
2018225820.tif 000030
【図１１】
2018225820.tif 000031
【図１２】
2018225820.tif 000032
【図１３】
2018225820.tif 000033
【図１４Ａ】
2018225820.tif 000034
【図１４Ｂ】
2018225820.tif 000035
【図１５Ａ】
2018225820.tif 000036
【図１５Ｂ】
2018225820.tif 000037
【図１６Ａ】
2018225820.tif 000038
【図１６Ｂ】
2018225820.tif 000039
【図１６Ｃ】
2018225820.tif 000040
【図１６Ｄ】
2018225820.tif 000041
【図１７Ａ】
2018225820.tif 000042
【図１７Ｂ】
2018225820.tif 000043
【図１７Ｃ】
2018225820.tif 000044
【図１７Ｄ】
2018225820.tif 000045
【図１８】
2018225820.tif 000046
【図１９Ａ】
2018225820.tif 000047
【図１９Ｂ】
2018225820.tif 000048
【図１９Ｃ】
2018225820.tif 000049
【図１９Ｄ】
2018225820.tif 000050
【図２０】
2018225820.tif 000051
【図２１Ａ】
2018225820.tif 000052
【図２１Ｂ】
2018225820.tif 000053
【図２１Ｃ】
2018225820.tif 000054
【図２１Ｄ】
2018225820.tif 000055
【図２２Ａ】
2018225820.tif 000056
【図２２Ｂ】
2018225820.tif 000057
【図２２Ｃ】
2018225820.tif 000058
【図２２Ｄ】
2018225820.tif 000059
【図２３】
2018225820.tif 000060
【図２４Ａ】
2018225820.tif 000061
【図２４Ｂ】
2018225820.tif 000062
【図２５Ａ】
2018225820.tif 000063
【図２５Ｂ】
2018225820.tif 000064
【図２６Ａ】
2018225820.tif 000065
【図２６Ｂ】
2018225820.tif 000066
【図２７】
2018225820.tif 000067
【図２８Ａ】
2018225820.tif 000068
【図２８Ｂ】
2018225820.tif 000069
【図２９Ａ】
2018225820.tif 000070
【図２９Ｂ】
2018225820.tif 000071
【図３０】
2018225820.tif 000072
【図３１】
2018225820.tif 000073
【図３２】
2018225820.tif 000074
【図３３Ａ】
2018225820.tif 000075
【図３３Ｂ】
2018225820.tif 000076
【図３４】
2018225820.tif 000077
【図３５Ａ】
2018225820.tif 000078
【図３５Ｂ】
2018225820.tif 000079
【図３５Ｃ】
2018225820.tif 000080
【図３５Ｄ】
2018225820.tif 000081
【国際調査報告】
2018225820.tif 000082
2018225820.tif 000083
2018225820.tif 000084
2018225820.tif 000085