(57)【要約】  レンズ部品は、レンズを有するレンズ面、光導波路膜と対向する底面、レンズ面と底面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有する。光導波路膜は、搭載面を有する。第２領域は、第１端面において開口するガイド孔を有する。光導波路膜は、コア層によって構成されガイド孔と嵌合する凸部を搭載面内に有する。底面から第１端面までの高さは、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。
2018042984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面上に形成された平面光導波路、及び前記基板面の法線と前記平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、
前記光導波路膜上に設けられ、前記光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備え、
前記光導波路膜は、アンダークラッド層、前記アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、前記アンダークラッド層と前記オーバークラッド層との間に設けられたコア層を有し、
前記レンズ部品は、前記レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し前記光導波路膜と対向する第２面、前記第１面と前記第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、前記基板面に沿う方向において前記第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有し、
前記光導波路膜は、前記アンダークラッド層が露出しており前記第２領域と対向する搭載面を有し、
前記第２領域は、前記搭載面と対向する第１端面においてそれぞれ開口する、前記第１領域の一方側に形成された第１ガイド孔と、前記第１領域の他方側に形成された第２ガイド孔とを有し、
前記光導波路膜は、少なくとも前記コア層によって構成され前記第１ガイド孔と嵌合する第１凸部と、少なくとも前記コア層によって構成され前記第２ガイド孔と嵌合する第２凸部と、を前記搭載面内に有し、
前記第２面から前記第１端面までの高さが、前記搭載面から前記光導波路膜の表面までの高さよりも大きい、光接続構造。
【請求項２】
前記第１ガイド孔及び前記第２ガイド孔は、前記第１端面の裏側に位置する第２端面まで貫通しており、前記第１端面から延びる第１孔部、前記第２端面から延びる第２孔部、及び前記第１孔部と前記第２孔部とを繋ぐ第３孔部をそれぞれ有し、
前記第１孔部の内径は前記第２孔部の内径よりも小さく、
前記第３孔部の内径は、前記第１孔部側の一端から前記第２孔部側の他端にかけて次第に広がる、請求項１に記載の光接続構造。
【請求項３】
基板面上に形成された平面光導波路、及び前記基板面の法線と前記平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、
前記光導波路膜上に設けられ、前記光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備え、
前記光導波路膜は、アンダークラッド層、前記アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、前記アンダークラッド層と前記オーバークラッド層との間に設けられたコア層を有し、
前記レンズ部品は、前記レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し前記光導波路膜と対向する第２面、前記第１面と前記第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、前記基板面に沿う方向において前記第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有し、
前記光導波路膜は、前記アンダークラッド層が露出しており前記第２領域と対向する搭載面を有し、
前記第２領域において前記第２面を延長した平面で区切られる２つの部分のうち前記基板面側に位置する部分の外側面が、前記搭載面の輪郭を構成する前記コア層及び前記オーバークラッド層の積層端面に接しており、
前記第２面から前記搭載面と対向する前記第２領域の第１端面までの高さが、前記搭載面から前記光導波路膜の表面までの高さよりも大きい、光接続構造。
【請求項４】
前記第２領域は、前記第１端面の裏側に位置する第２端面においてそれぞれ開口する、前記第１領域の一方側に形成された第３ガイド孔と、前記第１領域の他方側に形成された第４ガイド孔とを有する、請求項３に記載の光接続構造。
【請求項５】
前記第２面と前記光導波路膜との隙間を埋める屈折率整合剤を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一側面は、光接続構造に関するものである。
本出願は、２０１６年８月３１日出願の日本出願第２０１６−１６９１８５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板上に形成された光導波路と光ファイバとを接続するための構造を備える光デバイスが開示されている。この光デバイスは、基板、レンズアレイ部、及びコネクタ部を含む。基板には、それぞれ光反射面を有する複数の導波路が形成されている。レンズアレイ部は、複数の導波路に面し、複数のレンズがそれぞれ対応する光反射面各々に位置合わせされて設けられる導波路側レンズアレイを備える。コネクタ部は、複数のレンズを有する光伝送路側レンズアレイを備えており、複数のレンズは、それぞれ対応する導波路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて設けられる。コネクタ部には複数の光伝送路が挿入される。複数の光伝送路は、それぞれ対応する光伝送路側レンズアレイのレンズ各々に位置合わせされて固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８４６６７号公報
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態に係る第１の光接続構造は、基板面上に形成された平面光導波路、及び基板面の法線と平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、光導波路膜上に設けられ、光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備える。光導波路膜は、アンダークラッド層、アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、アンダークラッド層とオーバークラッド層との間に設けられたコア層を有する。レンズ部品は、レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し光導波路膜と対向する第２面、第１面と第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、基板面に沿う方向において第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有する。光導波路膜は、アンダークラッド層が露出しており第２領域と対向する搭載面を有する。第２領域は、搭載面と対向する第１端面においてそれぞれ開口する、第１領域の一方側に形成された第１ガイド孔と、第１領域の他方側に形成された第２ガイド孔とを有する。光導波路膜は、少なくともコア層によって構成され第１ガイド孔と嵌合する第１凸部と、少なくともコア層によって構成され第２ガイド孔と嵌合する第２凸部と、を搭載面内に有する。第２面から第１端面までの高さは、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。
【０００５】
一実施形態に係る第２の光接続構造は、基板面上に形成された平面光導波路、及び基板面の法線と平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、光導波路膜上に設けられ、光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備える。光導波路膜は、アンダークラッド層、アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、アンダークラッド層とオーバークラッド層との間に設けられたコア層を有する。レンズ部品は、レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し光導波路膜と対向する第２面、第１面と第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、基板面に沿う方向において第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有する。光導波路膜は、アンダークラッド層が露出しており第２領域と対向する搭載面を有する。第２領域のうち第１面を含む平面よりも基板面側に位置する部分の外側面は、搭載面の輪郭を構成するコア層及びオーバークラッド層の積層端面に接している。第２面から搭載面と対向する第２領域の第１端面までの高さは、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１実施形態に係る光接続構造を備える基板装置の構成を示す側面図である。
【図２】図２は、２つのＣＰＵ基板間における光信号の送受信のための構造、すなわち本実施形態の光接続構造を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、レンズ部品の上面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、レンズ部品の側断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、レンズ部品の底面図である。
【図４】図４は、レンズ部品をＣＰＵ基板上の光導波路膜に実装する様子を示す断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係る光結合構造を部分的に拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に記載の構造では、レンズアレイの裏面に凸状かつ平面矩形状の位置決め構造が設けられている。しかしながら、このような位置決め構造では、その平面形状が小さいので、角部を正確に成形するためには樹脂を充填する際の圧力を高める必要がある。充填圧力を高めるとレンズ表面の成形精度が下がってしまう。従って、角部を正確に成形することが難しく、位置決め精度が抑えられるという問題がある。
【０００８】
本開示は、レンズアレイなどのレンズ部品を精度よく位置決めすることができる光接続構造を提供することを目的とする。
【０００９】
［本開示の効果］
本開示による光接続構造によれば、レンズ部品を精度よく位置決めすることができる。
【００１０】
［実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る第１の光接続構造は、基板面上に形成された平面光導波路、及び基板面の法線と平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、光導波路膜上に設けられ、光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備える。光導波路膜は、アンダークラッド層、アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、アンダークラッド層とオーバークラッド層との間に設けられたコア層を有する。レンズ部品は、レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し光導波路膜と対向する第２面、第１面と第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、基板面に沿う方向において第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有する。光導波路膜は、アンダークラッド層が露出しており第２領域と対向する搭載面を有する。第２領域は、搭載面と対向する第１端面においてそれぞれ開口する、第１領域の一方側に形成された第１ガイド孔と、第１領域の他方側に形成された第２ガイド孔とを有する。光導波路膜は、少なくともコア層によって構成され第１ガイド孔と嵌合する第１凸部と、少なくともコア層によって構成され第２ガイド孔と嵌合する第２凸部と、を搭載面内に有する。第２面から第１端面までの高さは、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。
【００１１】
この光接続構造では、第２領域が第１ガイド孔及び第２ガイド孔を有し、光導波路膜が、第１ガイド孔と嵌合する第１凸部及び第２ガイド孔と嵌合する第２凸部を有する。従って、これらの嵌合により、レンズ部品を光導波路膜に対して精度よく位置決めすることができる。加えて、第２面から第１端面までの高さが、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。よって、第２領域の第１端面が搭載面に確実に接触することができ、第１ガイド孔及び第２ガイド孔それぞれを第１凸部及び第２凸部それぞれと確実に嵌合させることができる。
【００１２】
上記第１の光接続構造において、第１ガイド孔及び第２ガイド孔は、第１端面の裏側に位置する第２端面まで貫通しており、第１端面から延びる第１孔部、第２端面から延びる第２孔部、及び第１孔部と第２孔部とを繋ぐ第３孔部をそれぞれ有し、第１孔部の内径は第２孔部の内径よりも小さく、第３孔部の内径は、第１孔部側の一端から第２孔部側の他端にかけて次第に広がってもよい。このように、第１ガイド孔及び第２ガイド孔が第２端面に開口を有することにより、光コネクタとレンズ部品との相対位置をガイドピンを介して精度よく合わせることができる。また、第１孔部の内径が第２孔部の内径よりも小さく、第３孔部の内径が第１孔部側から第２孔部側にかけて次第に広がっている。よって、第１ガイド孔及び第２ガイド孔を棒状の金型により形成する際に、該棒状の金型を第２孔部側から容易に引き抜くことができる。
【００１３】
一実施形態に係る第２の光接続構造は、基板面上に形成された平面光導波路、及び基板面の法線と平面光導波路の光軸との双方に対して傾斜する光反射面を含む光導波路膜と、光導波路膜上に設けられ、光反射面と光学的に結合されるレンズを有するレンズ部品と、を備える。光導波路膜は、アンダークラッド層、アンダークラッド層上に設けられたオーバークラッド層、及び、アンダークラッド層とオーバークラッド層との間に設けられたコア層を有する。レンズ部品は、レンズを有する第１面、該第１面の裏側に位置し光導波路膜と対向する第２面、第１面と第２面との間に位置し光を透過させる第１領域、及び、基板面に沿う方向において第１領域の少なくとも両側に設けられた第２領域を有する。光導波路膜は、アンダークラッド層が露出しており第２領域と対向する搭載面を有する。第２領域において第２面を延長した平面で区切られる２つの部分のうち基板面側に位置する部分の外側面は、搭載面の輪郭を構成するコア層及びオーバークラッド層の積層端面に接している。第２面から搭載面と対向する第２領域の第１端面までの高さは、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。
【００１４】
この光接続構造では、第２領域において第２面を延長した平面で区切られる２つの部分のうち基板面側に位置する部分の外側面が、搭載面の輪郭を構成するコア層及びオーバークラッド層の積層端面に接する。これにより、レンズ部品を光導波路膜に対して精度よく位置決めすることができる。加えて、第２面から第１端面までの高さが、搭載面から光導波路膜の表面までの高さよりも大きい。よって、第２領域の第１端面を搭載面に確実に接触させることができ、第２領域の上記部分の外側面を積層端面と確実に接触させることができる。
【００１５】
上記第２の光接続構造において、第２領域は、第１端面の裏側に位置する第２端面においてそれぞれ開口する、第１領域の一方側に形成された第３ガイド孔と、第１領域の他方側に形成された第４ガイド孔とを有してもよい。レンズ部品がこのような第３ガイド孔及び第４ガイド孔を有することにより、光コネクタとレンズ部品との相対位置をガイドピンを介して精度よく合わせることができる。
【００１６】
上記第１及び第２の光接続構造は、第２面と光導波路膜との隙間を埋める屈折率整合剤を更に備えてもよい。これにより、第２面及び光導波路膜の表面におけるフレネル反射を抑え、光損失を低減することができる。
【００１７】
［実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る光接続構造の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る光接続構造を備える基板装置１Ａの構成を示す側面図である。この基板装置１Ａは、例えばサーバーシステム内のバックプレーン３に接続される。図１に示されるように、この基板装置１Ａは、板状のベース５と、ベース５の一方の面上に設けられた複数のＣＰＵ基板７と、複数のメモリ基板９とを備えている。各ＣＰＵ基板７はＰＣＢ基板であり、ベース５に対して各ＣＰＵ基板７の裏面はフリップチップボンディングにより実装されている。各ＣＰＵ基板７の裏面とは反対側の主面には、ＣＰＵ６と、該ＣＰＵ６と電気的に接続された受光素子または発光素子（ここでは受発光素子１１と称する）とが実装されている。受発光素子１１は、ＣＰＵ６から出力された電気信号を光信号に変換し、ＣＰＵ基板７上に設けられた平面光導波路１３へ光信号を出力する。また、受発光素子１１は、平面光導波路１３から受けた光信号を電気信号に変換し、その電気信号をＣＰＵ６へ出力する。平面光導波路１３は、別のＣＰＵ基板７の平面光導波路１３と、基板間光導波路３１を介して光学的に結合されている。基板間光導波路３１は、例えばフレキシブル光導波路または光ファイバである。また、平面光導波路１３は、基板装置１Ａ内の別の光導波路３２を介して、基板装置１Ａの入出力ポート１５に光学的に結合されている。別の光導波路３２は、例えばフレキシブル光導波路または光ファイバである。入出力ポート１５には、他の装置と光通信を行うための複数本の光ファイバ３３が結合されている。
【００１９】
このようにＣＰＵ基板７間の通信、及び入出力ポート１５とＣＰＵ基板７との間の送受信を、光信号を用いて行うことにより次のような利点がある。電気信号のみを用いて通信を行う従来の方式では、高周波になるほど損失が大きくなるので、伝送距離の制限、及び消費電力の増加といった問題が生じていた。上記のように光信号を用いることにより、ＣＰＵ基板７間、またはＣＰＵ基板７と入出力ポート１５との間における高周波の送受信の電気配線を短くすることができる。
【００２０】
図２は、２つのＣＰＵ基板７間における光信号Ｌａの送受信のための構造、すなわち本実施形態の光接続構造１０を模式的に示す断面図である。図２に示されるように、ＣＰＵ基板７の基板面７ａ上には、光導波路膜８Ａが形成されている。各ＣＰＵ基板７上の光導波路膜８Ａは、少なくとも１本の平面光導波路１３を含む。各平面光導波路１３は、その両端に光反射面１７ａ，１７ｂを有する。光反射面１７ａ，１７ｂは、基板面７ａの法線と平面光導波路１３の光軸との双方に対して傾斜している。光反射面１７ａ，１７ｂは、平面光導波路１３を伝搬した光信号ＬａをＣＰＵ基板７の基板面７ａと交差する方向へ反射するか、または、ＣＰＵ基板７の基板面７ａと交差する方向から入射した光信号Ｌａを平面光導波路１３内に導く。光反射面１７ａ，１７ｂは、例えば平面光導波路１３の光軸に対して４５度の角度をなしている。なお、図２には各ＣＰＵ基板７上において１本の平面光導波路１３が示されているが、各ＣＰＵ基板７上において複数本の平面光導波路１３が設けられてもよい。
【００２１】
また、光導波路膜８Ａは、アンダークラッド層８ａ、オーバークラッド層８ｂ、及びコア層８ｃを有する。これらの層は、例えばエポキシ樹脂といった材料により構成されている。コア層８ｃの屈折率は、アンダークラッド層８ａの屈折率、及びオーバークラッド層８ｂの屈折率よりも高い。オーバークラッド層８ｂはアンダークラッド層８ａ上に設けられている。コア層８ｃは、アンダークラッド層８ａとオーバークラッド層８ｂとの間に設けられ、これらのクラッド層８ａ，８ｂによって覆われている。そして、コア層８ｃが線状に加工されることにより、平面光導波路１３が構成される。一実施例では、コア層８ｃの厚さは２５μｍであり、オーバークラッド層８ｂの厚さは１０μｍ〜１５μｍである。
【００２２】
平面光導波路１３では、一方のＣＰＵ基板７の一方の光反射面１７ａ上に、受発光素子１１の一つである垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１１ａが設けられる。ＶＣＳＥＬ１１ａは、当該ＣＰＵ基板７のＣＰＵ６から出力された電気信号を光信号Ｌａに変換する発光素子である。ＶＣＳＥＬ１１ａはその発光面がＣＰＵ基板７の基板面７ａに対向するように配置され、光反射面１７ａと光学的に結合される。ＶＣＳＥＬ１１ａから出力された光信号Ｌａは、光反射面１７ａによって反射されて平面光導波路１３に導かれる。また、他方のＣＰＵ基板７の一方の光反射面１７ａ上にはフォトダイオード１１ｂが設けられる。フォトダイオード１１ｂは、一方のＣＰＵ基板７から出力された光信号Ｌａを電気信号に変換し、その電気信号を当該ＣＰＵ基板７のＣＰＵ６に提供する受光素子である。フォトダイオード１１ｂは、その受光面がＣＰＵ基板７の基板面７ａに対向するように配置され、光反射面１７ａと光学的に結合される。平面光導波路１３を伝搬した光信号Ｌａは、光反射面１７ａによって反射されてフォトダイオード１１ｂの受光面に導かれる。
【００２３】
各ＣＰＵ基板７の他方の光反射面１７ｂ上には、レンズ部品２０Ａ（レンズアレイ）が設けられている。レンズ部品２０Ａは、各光反射面１７ｂとそれぞれ光学的に結合される少なくとも１つのレンズ２１を有する。これらのレンズ部品２０Ａにはそれぞれレンズ付きの光コネクタ３０が接続され、これらの光コネクタ３０は基板間光導波路３１を介して光学的に結合される。光コネクタ３０は、レンズ部品２０Ａに対して着脱可能に設けられる。
【００２４】
一方のＣＰＵ基板７においてＶＣＳＥＬ１１ａから出力された光信号Ｌａは、光反射面１７ａによって反射され、平面光導波路１３に導かれる。光信号Ｌａは、平面光導波路１３を伝搬し、光反射面１７ｂによって反射されてレンズ部品２０Ａに入射する。光信号Ｌａは、レンズ２１によってコリメートされたのち光コネクタ３０に入射する。そして、光信号は基板間光導波路３１を伝搬した後、他方の光コネクタ３０を介して、他方のＣＰＵ基板７上のレンズ部品２０Ａに入射する。光信号Ｌａは、レンズ２１によって集光されながら光反射面１７ｂによって反射され、他方のＣＰＵ基板７上の平面光導波路１３に導かれる。光信号Ｌａは、その平面光導波路１３を伝搬し、光反射面１７ａによって反射されてフォトダイオード１１ｂに達する。
【００２５】
なお、平面光導波路１３の伝搬方向すなわち基板面７ａに沿った方向から光信号Ｌａを入射、もしくは該方向へ光信号Ｌａを出射する場合、平面光導波路１３の厚さが薄いことからレンズアレイ及び光コネクタを接続することが難しく、もしくは装置全体の大型化が必要になる。本実施形態のように基板面７ａに対して交差する方向（好適には垂直な方向）に沿って光信号Ｌａの入出射を行うことにより、レンズ部品２０Ａ及び光コネクタ３０を接続することが容易となり、装置全体の小型化に寄与することができる。
【００２６】
また、本実施形態では着脱可能な光コネクタ３０及び基板間光導波路３１を介して各ＣＰＵ基板７を光結合する。これにより、基板間光導波路３１の断線等の問題が生じた際に、光コネクタ３０及び基板間光導波路３１のみを交換すれば足り、ＣＰＵ基板７の交換を不要にできる。また、システム変更の際にＣＰＵ基板７間の光配線を変更することも容易である。
【００２７】
さらに、ＣＰＵ基板７上の平面光導波路１３と基板間光導波路３１とを、レンズ部品２０Ａ及び光コネクタ３０を介して結合する。よって、拡大されたコリメート光により両者を結合することができ、部品間の公差による結合損失を小さく抑えるとともに、塵または埃による光結合効率への影響を抑えることができる。
【００２８】
図３Ａは、レンズ部品２０Ａの上面図である。図３Ｂは、レンズ部品２０Ａの側断面図である。図３Ｃは、レンズ部品２０Ａの底面図である。これらの図に示されるように、本実施形態のレンズ部品２０Ａは、レンズ面２０ａ（第１面）と、底面２０ｂ（第２面）と、第１領域２２と、第２領域２３とを有する。レンズ面２０ａと底面２０ｂとは、基板面７ａ（図２参照）と交差する方向（例えば基板面７ａの法線方向）に並んで配置されており、基板面７ａに沿って延びている。レンズ部品２０Ａは、例えば樹脂製である。
【００２９】
レンズ面２０ａは、光コネクタ３０と対向する面である。レンズ面２０ａは、ＣＰＵ基板７上の各光反射面１７ｂとそれぞれ光学的に結合される少なくとも１つのレンズ２１を有する。一例として、図には一列に並ぶ８個のレンズ２１が示されている。これらのレンズ２１は、凸レンズである。各レンズ２１は、例えばレンズ部品２０Ａのモールド成型の際にレンズ２１の反転形状を有する金型の形状が転写されることにより、レンズ部品２０Ａと一体に形成される。各レンズ２１は、光反射面１７ｂにより反射されて平面光導波路１３から出射された光信号Ｌａをコリメートし、光コネクタ３０に向けて出射する。また、各レンズ２１は、光コネクタ３０によってコリメートされた光信号Ｌａを、光反射面１７ｂへ向けて集光する。なお、本実施形態のレンズ面２０ａは、レンズ部品２０Ａの上面２０ｃに形成された凹部の底面によって構成されている。これにより、レンズ面２０ａに付着する塵及び埃を低減し、レンズ面２０ａの汚染を防ぐことができる。また、レンズ２１と光コネクタ３０のレンズとの間隔を規定することができる。
【００３０】
底面２０ｂは、レンズ面２０ａの裏側に位置し、光導波路膜８Ａと対向する面である。底面２０ｂは平坦に形成されており、光反射面１７ｂにより反射されて平面光導波路１３から出射された光信号Ｌａを受ける。また、底面２０ｂは、レンズ２１によって集光されつつ光反射面１７ｂへ向かう光信号Ｌａを出射する。底面２０ｂは、例えばレンズ部品２０Ａのモールド成型の際に金型の平坦面が転写されて形成される。
【００３１】
第１領域２２は、レンズ面２０ａと底面２０ｂとの間に位置するブロック状の領域である。第１領域２２は、レンズ面２０ａから底面２０ｂへ、または底面２０ｂからレンズ面２０ａへ、光信号Ｌａを透過させる。レンズ部品２０Ａにおいて、少なくとも第１領域２２は、光信号Ｌａの波長に対して透明な材料からなる。
【００３２】
第２領域２３は、基板面７ａに沿う方向において第１領域２２の少なくとも両側に設けられている。第２領域２３は、基板面７ａと対向する第１端面２３ａと、第１端面２３ａの裏側に位置し光コネクタ３０と対向する第２端面２３ｂとを有する。第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂはともに平坦であり、基板面７ａに沿って延びている。また、第１端面２３ａと基板面７ａとの距離は、底面２０ｂと基板面７ａとの距離よりも短い。言い換えれば、第１端面２３ａは、底面２０ｂに対して或る高さｈ１を有する。一実施例では、高さｈ１は４５μｍ〜５５μｍである。なお、本実施形態では第２端面２３ｂが上面２０ｃと同一平面内にあるが、基板面７ａと交差する方向における第２端面２３ｂと上面２０ｃとの相対位置関係はこれに限られない。
【００３３】
レンズ部品２０Ａは、ガイド孔２４（第１ガイド孔）と、ガイド孔２５（第２ガイド孔）とを更に有する。ガイド孔２４は、基板面７ａに沿った方向における第１領域２２の一方側に位置する第２領域２３に形成されている。ガイド孔２５は、基板面７ａに沿った方向における第１領域２２の他方側に位置する第２領域２３に形成されている。ガイド孔２４，２５は、第２領域２３の第１端面２３ａと交差する方向に延びており、第２領域２３の第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂにおいて開口している。言い換えれば、ガイド孔２４，２５は、レンズ部品２０Ａの光信号Ｌａの光軸方向に沿って第１端面２３ａと第２端面２３ｂとの間を貫通している。ガイド孔２４，２５には、光コネクタ３０とレンズ部品２０Ａとの相対位置を精度良く位置決めするためのガイドピンが、第２端面２３ｂ側から挿入される。
【００３４】
ガイド孔２４は、第１孔部２４ａ、第２孔部２４ｂ、及び第３孔部２４ｃを有する。第１孔部２４ａは、第１端面２３ａから第２領域２３の内部に向けて延びており、延伸方向にわたって均一な内径を有する。第２孔部２４ｂは、第２端面２３ｂから第２領域２３の内部に向けて延びており、延伸方向にわたって均一な内径を有する。但し、第１孔部２４ａの内径は、第２孔部２４ｂの内径よりも小さい。第３孔部２４ｃは、第１孔部２４ａと第２孔部２４ｂとの間に形成され、第１孔部２４ａと第２孔部２４ｂとを相互に繋ぐ。第３孔部２４ｃの第１孔部２４ａ側の一端の内径は第１孔部２４ａの内径と等しく、第３孔部２４ｃの第２孔部２４ｂ側の他端の内径は第２孔部２４ｂの内径と等しい。そして、第３孔部２４ｃの内径は、第１孔部２４ａ側の一端から第２孔部２４ｂ側の他端にかけて次第に広がっている。
【００３５】
図４は、レンズ部品２０ＡをＣＰＵ基板７上の光導波路膜８Ａに実装する様子を示す断面図である。図４に示されるように、光導波路膜８Ａには搭載面８ｄが形成されている。搭載面８ｄではアンダークラッド層８ａが露出しており、例えばオーバークラッド層８ｂ及びコア層８ｃが除去されることによって、このような搭載面８ｄが形成される。また、搭載面８ｄは第２領域２３の第１端面２３ａと対向する位置に形成される。レンズ部品２０Ａが光導波路膜８Ａに実装される際には、第１端面２３ａと搭載面８ｄとが互いに接する。
【００３６】
光導波路膜８Ａは、凸部１８ａ（第１凸部）及び凸部１８ｂ（第２凸部）を搭載面８ｄ内に有する。凸部１８ａ，１８ｂは、少なくともコア層８ｃによって構成され、円柱形状を有する。本実施形態では、凸部１８ａ，１８ｂはコア層８ｃのみによって構成されている。レンズ部品２０Ａが光導波路膜８Ａに実装される際には、凸部１８ａはガイド孔２４の第１孔部２４ａと嵌合し、凸部１８ｂはガイド孔２５の第１孔部２５ａと嵌合する。これにより、レンズ部品２０Ａと光導波路膜８Ａとが互いに位置決めされる。好適には、凸部１８ａ，１８ｂの直径は、ガイド孔２４，２５の直径と略等しい。
【００３７】
一実施例では、第１孔部２４ａの内径は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、第２孔部２４ｂの内径は０．３ｍｍ〜０．７ｍｍである。また、第１孔部２４ａの長さは凸部１８ａ，１８ｂの高さ（例えばコア層８ｃの厚さ）よりも長く、例えば０．０１ｍｍ〜０．１０ｍｍである。第２孔部２４ｂの長さは例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、第３孔部２４ｃの長さは例えば０．５ｍｍ〜１．０ｍｍである。
【００３８】
また、底面２０ｂから第１端面２３ａまでの高さｈ１は、搭載面８ｄから光導波路膜８Ａの表面までの高さｈ２よりも大きい。従って、レンズ部品２０Ａが光導波路膜８Ａに実装される際には、第１端面２３ａが搭載面８ｄに接触した状態で、底面２０ｂと光導波路膜８Ａの表面との間に隙間が生じる。光接続構造１０は、この隙間を埋める屈折率整合剤１９を更に備える。屈折率整合剤１９は、例えば光信号Ｌａの波長に対して透明な接着剤である。
【００３９】
以上に説明した本実施形態の光接続構造１０によって得られる効果について説明する。この光接続構造１０では、第２領域２３がガイド孔２４，２５を有し、光導波路膜８Ａが、ガイド孔２４と嵌合する凸部１８ａ及びガイド孔２５と嵌合する凸部１８ｂを有する。従って、これらの嵌合により、レンズ部品２０Ａを光導波路膜８Ａに対して精度よく位置決めすることができる。また通常、コア層８ｃはクラッド層８ａ，８ｂよりも固いので、凸部１８ａ，１８ｂが少なくともコア層８ｃを含んで構成されることにより、凸部１８ａ，１８ｂの強度を保つことができる。加えて、底面２０ｂから第１端面２３ａまでの高さｈ１が、搭載面８ｄから光導波路膜８Ａの表面までの高さｈ２よりも大きいので、第１端面２３ａが搭載面８ｄに確実に接触することができ、ガイド孔２４，２５それぞれを凸部１８ａ，１８ｂそれぞれと確実に嵌合させることができる。
【００４０】
また、本実施形態のように、ガイド孔２４，２５が第２端面２３ｂに開口を有することにより、光コネクタ３０とレンズ部品２０Ａとの相対位置をガイドピンを介して精度よく合わせることができる。また、第１孔部２４ａ，２５ａの内径が第２孔部２４ｂ，２５ｂの内径よりも小さく、第３孔部２４ｃ，２５ｃの内径が第１孔部２４ａ，２５ａ側から第２孔部２４ｂ，２５ｂ側にかけて次第に広がっている。よって、ガイド孔２４，２５を棒状の金型により形成する際に、該棒状の金型を第２孔部２４ｂ，２５ｂ側から容易に引き抜くことができる。
【００４１】
また、本実施形態のように、底面２０ｂと光導波路膜８Ａとの隙間に屈折率整合剤１９が設けられてもよい。これにより、底面２０ｂ及び光導波路膜８Ａの表面におけるフレネル反射を抑え、光損失を低減することができる。更に、本実施形態では、高さｈ１が高さｈ２よりも大きい。よって、屈折率整合剤１９を設けた場合であっても第１端面２３ａを搭載面８ｄに接触させることができ、光信号Ｌａに対するレンズ２１の軸ズレを抑制することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る光結合構造を部分的に拡大して示す断面図である。この光結合構造は、第１実施形態の光導波路膜８Ａ及びレンズ部品２０Ａに代えて、光導波路膜８Ｂ及びレンズ部品２０Ｂを備えている。光導波路膜８Ｂは、第１実施形態の光導波路膜８Ａとは異なり、凸部１８ａ，１８ｂ（図４参照）を有していない。従って、搭載面８ｄは、第１端面２３ａと接する全域にわたって平坦となっている。
【００４３】
また、レンズ部品２０Ｂは、ガイド孔２４，２５に代えて、ガイド孔２６（第３ガイド孔）及びガイド孔２７（第４ガイド孔）を有する。ガイド孔２６は、基板面７ａに沿った方向における第１領域２２の一方側に位置する第２領域２３に形成されている。ガイド孔２７は、基板面７ａに沿った方向における第１領域２２の他方側に位置する第２領域２３に形成されている。ガイド孔２６，２７は、第２領域２３の第１端面２３ａと交差する方向に延びており、第２領域２３の第１端面２３ａ及び第２端面２３ｂにおいて開口している。言い換えれば、ガイド孔２６，２７は、レンズ部品２０Ｂの光信号Ｌａの光軸方向に沿って第１端面２３ａと第２端面２３ｂとの間を貫通している。ガイド孔２６，２７には、光コネクタ３０とレンズ部品２０Ｂとの相対位置を位置決めするためのガイドピンが、第２端面２３ｂ側から挿入される。なお、本実施形態のガイド孔２６，２７は、第１実施形態とは異なり、第１端面２３ａ側の一端から第２端面２３ｂ側の他端にわたって均一な内径を有する。
【００４４】
ここで、底面２０ｂを延長した架空平面Ｈを定義する。本実施形態では、レンズ部品２０Ｂが光導波路膜８Ｂに実装される際に、第２領域２３において架空平面Ｈで区切られる２つの部分のうち基板面７ａ側に位置する部分の外側面２３ｃが、搭載面８ｄの輪郭を構成するオーバークラッド層８ｂ及びコア層８ｃの積層端面８ｅに接する。同様に、第２領域２３の当該部分の内側面２３ｄもまた、搭載面８ｄの輪郭を構成するオーバークラッド層８ｂ及びコア層８ｃの積層端面８ｅに接する。これにより、レンズ部品２０Ｂを光導波路膜８Ｂに対して精度よく位置決めすることができる。なお、本実施形態では、第２領域２３の外側面は第２端面２３ｂから第１端面２３ａにわたって真っ直ぐに延びており、外側面２３ｃはそのような外側面の一部に相当する。従って、基板面７ａの法線方向から見たレンズ部品２０Ｂの平面図において、外側面２３ｃはレンズ部品２０Ｂの輪郭線を構成する。
【００４５】
また、第１実施形態と同様に、底面２０ｂから第１端面２３ａまでの高さｈ１が、搭載面８ｄから光導波路膜８Ａの表面までの高さｈ２よりも大きい。これにより、第１端面２３ａを搭載面８ｄに確実に接触させ、外側面２３ｃ及び内側面２３ｄを積層端面８ｅに確実に接触させることができる。また、本実施形態のように、ガイド孔２６，２７が第２端面２３ｂに開口を有することにより、光コネクタ３０とレンズ部品２０Ｂとの相対位置をガイドピンを介して精度よく合わせることができる。
【００４６】
本発明による光接続構造は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上記実施形態ではサーバーシステム内の基板装置に本発明を適用した例について説明したが、これに限らず、平面光導波路を有する様々な基板装置に本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１Ａ…基板装置、３…バックプレーン、５…ベース、６…ＣＰＵ、７…ＣＰＵ基板、７ａ…基板面、８Ａ，８Ｂ…光導波路膜、８ａ…アンダークラッド層、８ｂ…オーバークラッド層、８ｃ…コア層、８ｄ…搭載面、８ｅ…積層端面、９…メモリ基板、１０…光接続構造、１１…受発光素子、１１ａ…ＶＣＳＥＬ、１１ｂ…フォトダイオード、１３…平面光導波路、１５…入出力ポート、１７ａ，１７ｂ…光反射面、１８ａ，１８ｂ…凸部、１９…屈折率整合剤、２０Ａ，２０Ｂ…レンズ部品、２０ａ…レンズ面、２０ｂ…底面、２０ｃ…上面、２１…レンズ、２２…第１領域、２３…第２領域、２３ａ…第１端面、２３ｂ…第２端面、２３ｃ…外側面、２３ｄ…内側面、２４，２５…ガイド孔、２４ａ，２５ａ…第１孔部、２４ｂ，２５ｂ…第２孔部、２４ｃ，２５ｃ…第３孔部、２６，２７…ガイド孔、３０…光コネクタ、３１…基板間光導波路、３２…光導波路、３３…光ファイバ、Ｈ…架空平面、Ｌａ…光信号。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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