(57)【要約】  光導波路の斜めに互いに交わる複数のコア部分とそれぞれのコア部分に接続される複数の光ファイバーとの間の高精度の位置決めを可能にする。  本発明による光合分波器(1)は、基板(2)と、基板(2)の上に形成され且つ光ファイバー(6a,6b,6c)が光学的に接続される光導波路(4)を有する。光導波路(4)は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分(12a,12b,12c)を有する。基板(2)は、複数のコア部分(12a,12b,12c)の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバー(6a,6b,6c)を位置決め且つ支持するＶ溝(28a,28c)を有する。複数の光ファイバー(6a,6b,6c)をＶ溝(28a,28c)に支持したとき、複数のコア部分(12a,12b,12c)とそれらに接続される複数の光ファイバー(6a,6b,6c)との間の中心ずれは、５μｍ以下である。
2007099935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であることを特徴とする光システム。
【請求項２】
前記中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光システム。
【請求項３】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、前記複数の溝は、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされる光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光システム。
【請求項４】
前記複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって同時に形成されることを特徴とする請求項３に記載の光システム。
【請求項５】
前記溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光システム。
【請求項６】
前記基板は、ガラス基板又は樹脂基板である請求項５に記載の光システム。
【請求項７】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、結晶軸を有し、更に、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、前記斜めに位置決めされる光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが前記少なくとも２つの溝の間で前記基板と接することを防止するための凹部を有することを特徴とする光システム。
【請求項８】
前記凹部の深さは、前記溝の深さより深いことを特徴とする請求項７に記載の光システム。
【請求項９】
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項７又は８に記載の光システム。
【請求項１０】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、端面と、光伝搬方向に対して交差角度θをなして斜めに延び且つ互いに交わるように前記端面から延びる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
前記光導波路の端面とコア部分が互いに交わる箇所との間の光伝搬方向の距離である折返し長さは、ａ〜２ａｍｍであり、ａは、ファイバー先端が角度θで斜めに切断されるとき、式（１）から算出され、ファイバー先端が垂直に切断されるとき、式（２）から算出され、ここで、ｄは、光ファイバーの外径であることを特徴とする光システム。
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ      ・・・  式（１）
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ − ｄ×ｓｉｎθ      ・・・  式（２）
【請求項１１】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、前記斜めに位置決めされた光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが前記少なくとも２つの溝の間で前記基板と接することを防止するための凹部を有することを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１２】
前記凹部の深さは、前記溝の深さより深いことを特徴とする請求項１１に記載の光システム。
【請求項１３】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、前記複数の溝は、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされた光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１４】
前記複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって同時に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光システム。
【請求項１５】
前記溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１６】
前記基板は、ガラス基板又は樹脂基板である請求項１５に記載の光システム。
【請求項１７】
前記コア部分の中心線の延長線と、前記コア部分に光学的に接続される光ファイバーの中心線とが一致するように、前記溝が形成されることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１８】
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１７のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１９】
前記中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１８に記載の光システム。
【請求項２０】
前記溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２１】
結晶軸を有する基板と、前記基板の上に搭載された光要素と、を有し、
前記基板は、第１の光ファイバーを前記光要素と光学的に接続するために、第１の光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに前記基板の上に位置決めする第１の位置決め部を有し、
前記第１の位置決め部は、第１の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するための少なくとも２つの第１の溝を有し、前記少なくとも２つの第１の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、  前記基板は、前記少なくとも２つの第１の溝に位置決めされる第１の光ファイバーが前記少なくとも２つの第１の溝の間で前記基板と接することを防止するための第１の凹部を有することを特徴とする光システム。
【請求項２２】
前記第１の凹部の深さは、前記第１の溝の深さより深いことを特徴とする請求項２１に記載の光システム。
【請求項２３】
前記第１の溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の光システム。
【請求項２４】
更に、光要素に光学的に接続すべき第２の光ファイバーを前記基板の上に位置決めする第２の位置決め部を有し、
前記第２の位置決め部は、第２の光ファイバーの光軸と前記第１の位置決め部によって位置決めされる第１の光ファイバーの光軸のそれぞれの延長線が互いに斜めに交差するように、第２の光ファイバーを支持する第２の溝を有することを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２５】
前記第２の溝は、第２の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの第２の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの第２の溝に位置決めされる第２の光ファイバーが前記少なくとも２つの第２の溝の間で前記基板と接することを防止するための第２の凹部を有することを特徴とする請求項２４に記載の光システム。
【請求項２６】
前記第２の凹部の深さは、前記第２の溝の深さより深いことを特徴とする請求項２５に記載の光システム。
【請求項２７】
前記光要素は、前記基板の上に積層された光導波路又はレンズであることを特徴とする請求項２１〜２６の何れか１項に記載の光システム。
【請求項２８】
前記光要素は、前記基板の上に積層された光導波路であり、
前記光導波路は、第１の光ファイバーに光学的に接続される第１のコア部分と第２の光ファイバーに光学的に接続される第２のコア部分とを有し、
前記第１のコア部分と前記第２のコア部分の交差部に、光フィルタを設置する光フィルタ設置手段が設けられることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２９】
前記第１のコア部分の中心線の延長線と、前記第１のコア部分に光学的に接続される第１の光ファイバーの中心線とが一致するように、前記第１の溝が形成され、かつ、前記第２のコア部分の中心線の延長線と、前記第２のコア部分に光学的に接続される第２の光ファイバーの中心線とが一致するように、前記第２の溝が形成されることを特徴とする請求項２８に記載の光システム。
【請求項３０】
基板の上の光要素に光学的に接続される光ファイバーを、前記基板に位置決めするための溝を有する光システムを製造する方法であって、
結晶軸を有する基板を準備する段階と、
前記基板の上に光要素を搭載する段階と、
光ファイバーを前記光要素と光学的に接続するために、前記光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに前記基板の上に位置決めするための溝を異方性エッチングによって形成する段階と、を有し、
前記溝を異方性エッチングによって形成する段階は、前記光ファイバーと平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有するマスクと、エッチングされる基板のそれぞれの結晶面の加工速度の差が小さくなるように調製されたエッチング溶液を用いて、前記光ファイバーと同じ方向に延びる側面を有する溝を形成する段階からなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光システム及びその製造方法に関し、更に詳細には、基板の上に光ファイバーが位置決めされる光システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー、光導波路、光送受信機等の光要素を搭載した光システムが知られている。かかる光システムの一例として、互いに斜めに交わるコア部分を有する光導波路が形成された光合分波器がある（例えば、特許文献１〜３参照。）。【０００３】
図１５は、特許文献１に開示されている光システムである光合分波器の概略図である。
この光合分波器２００は、光伝搬方向Ａに延びる光導波路２０１を有しており、光導波路２０１は、互いに斜めに交わる直線のコア部分２０２ａ、２０２ｂを有している。各コア部分２０２ａ、２０２ｂと、光伝搬方向Ａに配置された光ファイバー２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃとを光学的に接続するために、光導波路は、コア部分に連続して形成され且つ湾曲した延長部分２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃを有している。この光合分波器２００は、光ファイバー２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃが光ファイバーアレイ２０５ａ、２０５ｂの形態で延長部分２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに接続される場合に適している。光ファイバー２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、異方性エッチングによって光ファイバアレイ２０５ａ、２０５ｂに形成されたＶ字形断面のＶ溝２０６によって、延長部分２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃに対して高精度に位置決めされ且つ支持されている。【０００４】
図１６は、特許文献２に開示されている光システムである光送受信器の概略図である。
この光送受信器２１０は、光伝搬方向Ａに延びる基板２１１と、基板２１１の上に積層された光導波路２１２とを有している。光導波路２１２は、交差部２１３で互いに斜めに交わる直線のコア部分２１４ａ、２１４ｂを有し、交差部２１３には、光フィルタ２１５が配置されている。一方のコア部分２１４ａの一方の端部には、光ファイバー２１６が光学的に接続され、他方の端部には、光受信器２１７が光学的に接続されている。他方のコア部分２１４ｂには、光送信器２１８が光学的に接続されている。基板２１１は、結晶軸を有する材料で形成され、結晶軸の方向は、光ファイバー２１６の光軸２１６ａと一致している。光ファイバー２１６は、異方性エッチングによって結晶軸の方向に基板２１１に形成されたＶ字形断面のＶ溝２１９によって、コア部分２１４ａに対して高精度に位置決めされ且つ支持されている。【０００５】
図１７は、特許文献３に開示されている光システムである光合分波器の概略図である。
この光合分波器２３０は、光伝搬方向Ａに延びる基板２３１と、基板２３１の上に位置決めされ且つ固定された光導波路２３２とを有している。基板２３１と光導波路２３２とはそれぞれ別個に作製されたものである。光導波路２３２は、交差部２３３で互いに斜めに交わる直線のコア部分２３４ａ、２３４ｂを有し、交差部２３３には、光フィルタ２３５が配置されている。一方のコア部分２３４ｂの両端部には、光ファイバー２３６ａ、２３６ｂが光学的に接続され、他方のコア部分２３４ａの一方の端部にも、光ファイバー２３６ｃが光学的に接続されている。光ファイバー２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃは、基板２３１に形成された矩形断面の凹部２３７に位置決め且つ支持されている。【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３３２９９２号公報
【特許文献２】特開２００２−９０５６０号公報
【特許文献３】実開昭６２−３５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された光システムでは、全ての光ファイバーが延長部分に対して高精度で位置決めされるけれども、湾曲した延長部を有するため、光システムの光伝搬方向長さが長くなり、光損失が増大する。【０００８】
これに対して、特許文献２に開示された光システムでは、互いに斜めに交わる直線のコア部分に、光ファイバー、光送信器及び光受信器が接続されているため、光システムの光伝搬方向長さを短くすることができる。しかしながら、光送信器の代わりに第２の光ファイバーを高精度でコア部分に接続することはできなかった。詳細には、基板の結晶軸の方向が光ファイバー（第１の光ファイバー）の光軸と一致しているので、第２の光ファイバーは、結晶軸の方向に対して斜めに配置されることになる。従って、基板の結晶軸の方向とは一致しない第２の光ファイバー用の溝を、結晶軸の方向に溝を形成する上記異方性エッチングによって形成することができないので、特許文献２に開示された光システムでは、第２の光ファイバーを位置決めするための溝を基板に形成することができなかった。その結果、第２の光ファイバーを高精度でコア部分に接続することができなかった。【０００９】
特許文献３に開示された光システムは、互いに斜めに交わるコア部分に、互いに斜めに交わる光軸を有する光ファイバーが接続されており、光システムの光伝搬方向の長さを短くすることができる。しかしながら、光ファイバーを位置決めするのに、それぞれ別個に作製された光導波路と基板とを使用しているため、基板の凹部に搭載される光ファイバーを、光導波路のコア部分に対して高精度で位置決めすることが困難である。【００１０】
そこで、本発明は、光導波路の斜めに互いに交わる複数のコア部分とそれぞれのコア部分に接続される複数の光ファイバーとの間の高精度の位置決めを可能にする光システムを提供することを第１の目的としている。【００１１】
また、本発明は、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、光システムの光伝搬方向長さを短縮することができる光システムを提供することを第２の目的としている。【００１２】
また、本発明は、基板の結晶軸に対して斜めに光ファイバーを高精度に位置決めすることができる光システムを提供すること、及び、基板の結晶軸に対して斜めに光ファイバーを高精度に位置決めすることができる溝を有する光システムを製造する方法を提供することを第３の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記第１の目的を達成するために、本発明による光システムは、基板と、基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、基板は、複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、複数の光ファイバーを溝に支持したとき、複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であることを特徴としている。【００１４】
このように構成された光システムでは、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分と、複数のコア部分にそれぞれ接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれが、５μｍ以下になっている。詳細には、従来技術では、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分に光学的に接続される複数の光ファイバーがある場合、１つのコア部分に対応する光ファイバーの光軸を基板の結晶軸の方向と一致させ、光ファイバーを、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成されたＶ溝を用いて支持することによって、１つのコア部分とそれに対応する光ファイバーとの心ずれを５μｍ以下にすることができた。しかしながら、他のコア部分に接続される光ファイバーは、基板の結晶軸に対して斜めに配置されるので、上記異方性エッチングによって形成されるＶ溝を用いることができず、他のコア部分に対する光ファイバーの中心ずれを５μｍ以下にすることはできなかった。これに対して、本発明による光システムは、後述する実施形態を採用することにより、複数のコア部分とそれに対応する複数の光ファイバーとの間の中心ずれをいずれも５μｍ以下に、好ましくは、０．３〜１．０μｍにすることができる。即ち、光導波路の斜めに互いに交わる複数のコア部分とそれぞれのコア部分に接続される複数の光ファイバーとの間の高精度の位置決めを達成することができる。更に、互いに斜めに交わる直線のコア部分に、光ファイバーが接続されるため、光システムの光伝搬方向長さを短くすることができ、上記第２の目的も達成することができる。【００１５】
上記光システムの実施形態において、好ましくは、基板は、結晶軸を有し、光ファイバーの少なくとも１つは、結晶軸に対して斜めに位置決めされ、溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、複数の溝は、結晶軸に対して斜めに位置決めされた光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置される。【００１６】
このように構成された光システムでは、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成される複数の溝を用いて、光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに支持して位置決めすることにより、光ファイバーをコア部分に対して高精度で位置決めすることができ、複数のコア部分とそれに対応する複数の光ファイバーとの間の中心ずれをいずれも５μｍ以下に、好ましくは、０．３〜１．０μｍにすることができる。【００１７】
この光システムの実施形態において、更に好ましくは、複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって同時に形成される。【００１８】
また、上記光システムの実施形態において、好ましくは、溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成される。【００１９】
このように構成された光システムでは、ガラス基板又は樹脂基板とモールド成形との組合せにより、溝をそれに支持される光ファイバーの光軸に沿って高精度に形成することができ、複数のコア部分とそれに対応する複数の光ファイバーとの間の中心ずれをいずれも５μｍ以下に、好ましくは、０．３〜１．０μｍにすることができる。【００２０】
この光システムの実施形態において、更に好ましくは、基板は、ガラス基板又は樹脂基板である。【００２１】
また、上記第１の目的を達成するために、本発明による光システムは、基板と、基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、基板は、結晶軸を有し、更に、複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、光ファイバーの少なくとも１つは、結晶軸に対して斜めに位置決めされ、溝は、斜めに位置決めされる光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、基板は、少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが上記少なくとも２つの溝の間で基板と接することを防止するための凹部を有することを特徴としている。【００２２】
このように構成された光システムでは、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成される少なくとも２つの溝を用いて、光ファイバーを少なくとも２箇所で支持して、それを結晶軸方向に対して斜めに位置決めする。更に、溝と溝との間の凹部により、その間で光ファイバーと基板とが接することが防止される。それにより、光ファイバーをコア部分に対して高精度で位置決めすることができる。更に、互いに斜めに交わる直線のコア部分に、光ファイバーが接続されるため、光システムの光伝搬方向長さを短くすることができ、上記第２の目的も達成することができる。【００２３】
この光システムの実施形態において、好ましくは、凹部の深さは、溝の深さより深い。【００２４】
この光システムの実施形態において、好ましくは、複数の光ファイバーを溝に支持したとき、複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、０．３〜１．０μｍである。【００２５】
また、上記第２の目的を達成するために、本発明による光システムは、結晶軸を有する基板と、基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、光導波路は、端面と、光伝搬方向に対して交差角度θをなして斜めに延び且つ互いに交わるように端面から延びる直線の複数のコア部分を有し、基板は、複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、光導波路の端面とコア部分が互いに交わる箇所との間の光伝搬方向の距離である折返し長さは、ａ〜２ａｍｍであり、ａは、ファイバー先端が角度θで斜めに切断されるとき、式（１）から算出され、ファイバー先端が垂直に切断されるとき、式（２）から算出され、ここで、ｄは、光ファイバーの外径であることを特徴としている。
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ      ・・・  式（１）
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ − ｄ×ｓｉｎθ      ・・・  式（２）【００２６】
このように構成された光システムでは、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま光学的に接続して、光導波路の端面とコア部分が互いに交わる箇所との間の光伝搬方向の距離である折返し長さを上記ａ〜２ａにしている。詳細には、従来技術では、斜めに互いに交わる複数のコア部分に光学的に接続される複数の光ファイバーがある場合、１つのコア部分とそれに対応する光ファイバーとの光学的な接続を、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成されたＶ溝を用いて高精度で達成することができた。しかしながら、他のコア部分に接続される光ファイバーの光軸は、基板の結晶軸に対して斜めに配置されるので、上記異方性エッチングによって形成されるＶ溝を用いることができず、他のコア部分と光ファイバーとを高精度で光学的に接続することはできなかった。これに対して、本発明による光システムは、後述する実施形態を採用することにより、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、折返し長さを上記ａ〜２ａにすることができる。それにより、光システムの光伝搬方向の寸法を短縮することができる。【００２７】
この光システムの実施形態において、好ましくは、基板は、結晶軸を有し、光ファイバーの少なくとも１つは、結晶軸に対して斜めに位置決めされ、溝は、斜めに位置決めされた光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、基板は、少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが上記少なくとも２つの溝の間で基板と接することを防止するための凹部を有する。【００２８】
このように構成された光システムでは、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成される少なくとも２つの溝を用いて、光ファイバーを少なくとも２箇所で支持して、それを結晶軸方向に対して斜めに位置決めすることにより、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、折返し長さを上記ａ〜２ａにすることができる。【００２９】
この光システムの実施形態において、更に好ましくは、凹部の深さは、溝の深さより深い。【００３０】
上記光システムの実施形態において、好ましくは、基板は、結晶軸を有し、光ファイバーの少なくとも１つは、結晶軸に対して斜めに位置決めされ、溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、複数の溝は、結晶軸に対して斜めに位置決めされた光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置される。【００３１】
このように構成された光システムでは、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成される複数のＶ溝を用いて、光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに支持して位置決めすることにより、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、折返し長さを上記ａ〜２ａにすることができる。【００３２】
この光システムの実施形態において、更に好ましくは、複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって結晶軸方向に同時に形成される。【００３３】
上記光システムの実施形態において、好ましくは、溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成される。【００３４】
このように構成された光システムでは、基板とモールド成形との組合せにより、溝をそれに支持される光ファイバーの光軸に沿って高精度に形成することができ、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、折返し長さを上記ａ〜２ａにすることができる。【００３５】
この光システムの実施形態において、更に好ましくは、基板は、ガラス基板又は樹脂基板である。【００３６】
この上記光システムの実施形態において、更に好ましくは、コア部分の中心線の延長線と、コア部分に光学的に接続される光ファイバーの中心線とが一致するように、溝が形成される。この実施形態において、好ましくは、複数の光ファイバーを溝に支持したとき、複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であり、更に好ましくは、中心ずれは、０．３〜１．０μｍである。【００３７】
また、上述したすべての実施形態において、好ましくは、溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有する。ここで、逆台形とは、上底が下底よりも長い台形をいう。【００３８】
上記第３の目的を達成するために、本発明による光システムは、結晶軸を有する基板と、基板の上に搭載された光要素と、を有し、基板は、第１の光ファイバーを光要素と光学的に接続するために、第１の光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに基板の上に位置決めする第１の位置決め部を有し、第１の位置決め部は、第１の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するための少なくとも２つの第１の溝を有し、少なくとも２つの第１の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、基板は、少なくとも２つの第１の溝に位置決めされる第１の光ファイバーが上記少なくとも２つの第１の溝の間で基板と接することを防止するための第１の凹部を有する。【００３９】
このように構成された本発明による光システムによれば、第１の光ファイバーが基板の結晶軸方向に対して斜めに位置決めされる場合であっても、第１の光ファイバーを光要素に対して高精度で位置決めすることができる。詳細には、従来技術では、異方性エッチングによって形成されるＶ溝を用いて光ファイバーを高精度に位置決めする場合、光ファイバーを結晶軸方向又はその垂直方向に位置決めすることしかできなかった。これに対して、本発明による光システムでは、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成される少なくとも２つの第１の溝を用いて、第１の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持することにより、基板の結晶軸に対して斜めに位置決めされる第１の光ファイバーを光要素に対して高精度で位置決めすることを可能である。なお、用語「第１の」は、後述する好ましい実施形態の用語「第２の」と区別するために用いられており、本発明において、例えば、第２の光ファイバーは存在しなくてもよい。【００４０】
この光システムの実施形態において、好ましくは、第１の凹部の深さは、第１の溝の深さより深い。【００４１】
また、上記光システムの実施形態において、好ましくは、第１の溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有する。ここで、逆台形とは、上底が下底よりも長い台形をいう。【００４２】
また、上記光システムの実施形態において、好ましくは、更に、光要素に光学的に接続すべき第２の光ファイバーを基板の上に位置決めする第２の位置決め部を有し、第２の位置決め部は、第２の光ファイバーの光軸と第１の位置決め部によって位置決めされる第１の光ファイバーの光軸のそれぞれの延長線が互いに斜めに交差するように、第２の光ファイバーを支持する第２の溝を有する。【００４３】
このように構成された光システムでは、第１の光ファイバーの光軸と第２の光ファイバーの光軸とが互いに交差する場合であっても、第１の光ファイバー及び第２の光ファイバーを高精度で光要素に位置決めすることができる。この場合、第１の光ファイバーが接続される光要素と第２の光ファイバーが接続される光要素とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。詳細には、従来技術では、第１の光ファイバーの光軸と第２の光ファイバーの光軸とが互いに交差する場合、異方性エッチングによって結晶軸方向に形成されたＶ溝を用いて、一方の光ファイバーを結晶軸に沿って高精度に配置することはできたが、他方の光ファイバーの光軸は、結晶軸方向に対して斜めになるので、上記異方性エッチングによって形成されるＶ溝を用いて位置決めすることができなかった。これに対して、本発明による光システムでは、上述したように、基板の結晶軸に対して斜めに位置決めされる光ファイバーを光要素に対して高精度で位置決めすることを可能である。【００４４】
上記実施形態において、更に好ましくは、第２の溝は、第２の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、少なくとも２つの第２の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、基板は、少なくとも２つの第２の溝に位置決めされる第２の光ファイバーが上記少なくとも２つの第２の溝の間で基板と接することを防止するための第２の凹部を有する。【００４５】
このように構成された光システムでは、第１の光ファイバー及び第２の光ファイバーの両方の光軸が、基板の結晶軸の方向に対して斜めになっていても、第１の光ファイバー及び第２の光ファイバーを光要素に対して高精度に位置決めすることができる。【００４６】
この光システムの実施形態において、好ましくは、第２の凹部の深さは、第２の溝の深さより深い。【００４７】
また、上記光システムにおいて、好ましくは、光要素は、基板の上に積層された光導波路又はレンズである。【００４８】
また、第１の光ファイバー及び第２の光ファイバーが位置決めされる上記実施形態において、好ましくは、光要素は、基板の上に積層された光導波路であり、光導波路は、第１の光ファイバーに光学的に接続される第１のコア部分と第２の光ファイバーに光学的に接続される第２のコア部分とを有し、第１のコア部分と第２のコア部分の交差部に、光フィルタを設置する光フィルタ設置手段が設けられる。【００４９】
また、この実施形態において、好ましくは、第１のコア部分の中心線の延長線と、第１のコア部分に光学的に接続される第１の光ファイバーの中心線とが一致するように、第１の溝が形成され、かつ、第２のコア部分の中心線の延長線と、第２のコア部分に光学的に接続される第２の光ファイバーの中心線とが一致するように、第２の溝が形成される。【００５０】
また、上記第３の目的を達成するために、基板の上の光要素に光学的に接続される光ファイバーを、基板に位置決めするための溝を有する光システムを製造する本発明による方法は、結晶軸を有する基板を準備する段階と、基板の上に光要素を搭載する段階と、光ファイバーを光要素と光学的に接続するために、光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに基板の上に位置決めするための溝を異方性エッチングによって形成する段階と、を有し、溝を異方性エッチングによって形成する上記段階は、光ファイバーと平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有するマスクと、エッチングされる基板のそれぞれの結晶面の加工速度の差が小さくなるように調製されたエッチング溶液を用いて、光ファイバーと同じ方向に延びる側面を有する溝を形成する段階からなることを特徴としている。【００５１】
このように構成された本発明による方法では、異方性エッチングによって結晶軸方向に溝を形成する従来の方法と異なり、異方性エッチングによって結晶軸に対して斜め方向に溝を高精度に形成することができる。詳細には、従来の異方性エッチングは、エッチングされる基板のそれぞれの結晶面においてエッチングされる加工速度が著しく異なることを利用している。前述のそれぞれの結晶面とは、単結晶構造の結晶単位胞における立方体の対角線を含むそれぞれの面のことを言う。従って、結晶軸に対して斜め方向に光ファイバー用の溝を形成しようとする場合、従来の方法では、光ファイバーと同じ方向に延びる面に沿ってエッチングが進むのではなく、それぞれの結晶面にそって加工速度の異なるエッチングが進行し、その結果、結晶軸方向に沿った形状で溝が形成されていた。例えば、光ファイバーと平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有するマスクを使用するとき、過剰なサイドエッチが生じ、光ファイバーと同じ方向に延びる、即ち、結晶軸に対して斜めに延びる溝を形成することができなかった。本発明の出願人は、光ファイバーと平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有するマスクと、エッチングされる基板のそれぞれの結晶面の加工速度の差が小さくなるように調製されたエッチング溶液とを用いて、エッチングを行うことにより、過剰なサイドエッチを減らし、即ち、抑制して、結晶軸に対して斜め方向に延びる溝を高精度に形成することができた。その結果、この溝に光ファイバーを設置することにより、光ファイバーを基板に高精度に位置決めすることができた。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明の光システムにより、光導波路の斜めに互いに交わる複数のコア部分とそれぞれのコア部分に接続される複数の光ファイバーとの間の高精度の位置決めを可能にする。【００５３】
また、本発明の光システムにより、斜めに互いに交わる複数のコア部分にそれぞれ、複数の光ファイバーをその光軸が互いに斜めに交わるようにしたまま高精度で光学的に接続して、光システムの光伝搬方向長さを短縮することができる。【００５４】
また、本発明の光システム及び光システム製造方法により、基板の結晶軸に対して斜めに光ファイバーを高精度に位置決めすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、図面を参照して、本発明による光システムの実施形態を説明する。【００５６】
最初に、図１、図２及び図３ａ〜図３ｆを参照して、本発明による光システムの第１の実施形態である光合分波器を説明する。図１は、本発明の第１の実施形態である光合分波器の平面図であり、図２は、図１に示した光合分波器の正面図である。また、図３ａ〜図３ｆはそれぞれ、図１の線３ａ−３ａ〜３ｆ−３ｆにおける断面図である。【００５７】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態である光合分波器１は、基板２と、基板２の上に搭載された光要素である光導波路４と、光導波路４に接続された３本の光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃと、光導波路４の中間部４ｂに配置された光フィルタ８とを有している。光導波路４は、具体的には、基板２の上に積層されている。【００５８】
基板２は、光伝搬方向Ａに延び、基板２の中間部２ｂの上に光導波路４が積層され、基板２の両端部２ａ、２ｃに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有している。また、基板２は、光伝搬方向と垂直な垂直方向又は幅方向ｂに延びている。基板２は、異方性エッチングを行うことができるように結晶軸を有する材料、例えば、シリコン等の無機材料で形成されている。光合分波器１では、基板２の結晶軸の方向と光伝搬方向Ａとは一致している。【００５９】
光導波路４は、コア１２とクラッド１４を有し、コア１２は、交差部１２ｄで互いに斜めに交わる複数のコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃを有している。具体的には、光合分波器１では、光導波路４の一方の端面４ａから中間部４ｂまで光伝搬方向Ａに対して交差角度θで斜めに真直ぐに延びる第１のコア部分１２ａと、中間部４ｂから光導波路４の他方の端面４ｃまで第１のコア部分１と整列して真直ぐに延びる第２のコア部分１２ｂと、第１のコア部分１２ａ及び第２のコア部分１２ｂと斜めに交わるように、中間部４ｂから他方の端面４ｃまで光伝搬方向Ａに対して交差角度θで斜めに真直ぐに延びる第３のコア部分１２ｃとが設けられている。【００６０】
基板２及び光導波路４には、光導波路４の中間部４ｂを横切って延びる光フィルタ８を設置するための光フィルタ設置手段である光フィルタ設置溝１６が形成され、光フィルタ設置溝１６に、光フィルタ８が接着剤で固定されている。光フィルタ８は、例えば、第１の波長λ１（例えば、１３１０ｎｍ）と波長λ２（例えば、１４９０ｎｍ）の光を透過し、第３の波長λ３（例えば、１５５０ｎｍ）の光を反射する誘電体多層膜フィルタである。【００６１】
光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃは、シングルモード光ファイバーであり、それぞれ、光導波路４のコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃに光学的に接続され、コア１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、クラッド２０及び光軸又は中心線２２ａ、２２ｂ、２２ｃを有している。光合分波器１では、光軸２２ａ及び光軸２２ｂは一致している。光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの外径は、典型的には、１２５μｍである。【００６２】
光ファイバー６ａを支持する光ファイバー支持部１０ａは、互いに光伝搬方向Ａに間隔をおいて配置されたＶ溝支持部２４ａ、２４ｃと、基板２と光ファイバー６ａと離間するようにＶ溝支持部２４ａ、２４ｃの間に配置された離間部２４ｂとを有している。また、Ｖ溝支持部２４ａと離間部２４ｂとの間、離間部２４ｂとＶ溝支持部２４ｃとの間、及びＶ溝支持部２４ｃと光導波路４との間にはそれぞれ、幅方向Ｂに延びる溝２６ａ、２６ｂ、２６ｃが形成されている。【００６３】
詳細には、図３ａ〜図３ｃに示すように、Ｖ溝支持部２４ａ、２４ｃにはそれぞれ、異方性エッチングにより結晶軸方向に形成されたＶ字形断面のＶ溝２８ａ、２８ｃが形成されている。Ｖ溝２８ａ、２８ｃはそれぞれ、結晶軸方向、即ち、光伝搬方向に延びる軸線３０ａ、３０ｃを有している。Ｖ溝２８ａ、２８ｃの位置、幅及び深さは、その上に位置決めされる光ファイバー６ａの光軸２２ａが光導波路４の第１のコア部分１２ａの中心線及びその延長線とサブミクロンの精度で整列するように決定される。従って、Ｖ溝２８ａの位置とＶ溝２８ｃの位置とは、幅方向Ｂに異なっており、光ファイバー６ａの光軸２２ａとＶ溝２８ａ、２８ｃの軸線３０ａ、３０ｃとは互いに斜めに配置されている。また、離間部２４ｂは、図３ｂに示すように、異方性エッチングにより逆台形断面に形成された凹部２８ｂを有している。かくして、この凹部２８ｂ及び溝２６ａ、２６ｂにより、２つのＶ溝２８ａ、２８ｃに位置決めされる光ファイバー６ａが溝２６ａと溝２６ｂとの間で基板２と接することを防止するための凹部が構成される。【００６４】
凹部２８ｂ深さＤＳ及び溝２６ａ、２６ｂの深さＤＧは、Ｖ溝の深さＤＶよりも深いことが好ましい（図２及び図３ａ参照）。前者を後者よりも深くすることにより、光導波路４のコア部分１２ａと光ファイバー６ａのコア部分１８ａとの間の中心ずれを小さくすることができる。【００６５】
例えば、光伝搬方向ＡにおけるＶ溝支持部２４ａ、２４ｃの長さＬＶ、離間部２４ｂの長さＬＳ、及び溝２６ａ、２６ｂ、２６ｃの長さＬＧはそれぞれ、２０〜４００μｍ、１００〜１２００μｍ、５０〜２５０μｍである（図２参照）。【００６６】
具体例として、交差角度θを８°、Ｖ溝支持部２４ａ、２４ｃのＶ溝幅ＷＶを１５０μｍ、基板２から光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの中心までの高さＨを１１μｍとした時に（図３ａ参照）、Ｖ溝支持部２４ａ、２４ｃの光伝搬方向長さＬＶ（図２参照）は８２μｍである。更に、伝搬方向Ａにおける離間部２４ｂの長さＬＳ及び溝２６ａ、２６ｂの長さＬＧの和は（図２参照）、交差角度θ＝８°におけるＶ溝支持部２４ａと２４ｃとの間の垂直方向Ｂの溝中心間隔ＷＣ（図１参照）とＶ溝支持部２４ａ、２４ｃの光伝搬方向長さＬＶとよって決定される。溝中心間隔ＷＣを１５０μｍとした場合、離間部２４ｂの長さＬＳ及び溝２６ａ、２６ｂの長さＬＧの和は、１５０／ｔａｎθ−８２で計算され、９８５μｍとなる。さらに、溝２６ａ、２６ｂ、２６ｃの長さＬＧを１５０μｍとすると、離間部２４ｂの長さＬＳは、９８５−１５０×２で計算され、６８５μｍとなる。【００６７】
光ファイバー６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部１０ｂ、１０ｃは、光ファイバー支持部１０ａと同様の構造を有している。従って、図１及び図３ｄ〜図３ｆにおいて、同様の構成要素に同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。【００６８】
次に、本発明による光導波路構造体の製造方法の一例を説明する。【００６９】
シリコンなどの無機材料等で作られた基板２に、フォトリソグラフィにより作成したレジストパターンに従って異方性エッチングを施すことによって、Ｖ溝２８ａ、２８ｃ及び凹部２８ｂを形成する。異方性エッチングは、Ｖ溝２８ａ、２８ｃ及び凹部２８ｂが結晶軸方向に沿って形成されるように、強アルカリ水溶液を使用して行われる。【００７０】
次いで、基板２の中間部２ｂに光導波路４を形成する。具体的には、光導波路４をフッ素化ポリイミド等の高分子材料で形成する場合には、スピン塗布や鋳型などによりクラッド層を形成してから、屈折率の異なるフッ素化ポリイミド等でその上のコア層を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチングなどのプロセス加工や、型押し等の機械加工によりコア層から、矩形断面を有する所望のパターンのコア１０を形成する。次いで、上記と同様の方法によりコア１０を覆うようにクラッド層を形成して、光導波路４を形成する。また、光導波路４を石英で形成する場合には、火炎堆積法やＣＶＤ法などにより基板２の上に石英層を形成し、ドライエッチングなどのプロセス加工により矩形の石英コア１０にした後、コア１０を覆うようにクラッド層を形成して、光導波路４を形成する。【００７１】
Ｖ溝２８ａ、２８ｃ及び凹部２８ｂの形成工程及び光導波路４の形成工程は、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをＶ溝２８ａ、２８ｃに載せたときに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃと光導波路４のコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃとがそれぞれサブミクロンの精度で位置合わせされるように行われる。【００７２】
次いで、異方性エッチングにより生じた不要な傾斜面を除去するために、ダイシング加工等によって、溝２６ａ、２６ｂ、２６ｃを形成する。また、光フィルタ設置溝１６を形成する。【００７３】
以上の加工を、１つの基板上で複数個の光合分波器１について同時に行ってから、個片形状に切出すことが好ましい。【００７４】
次いで、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをＶ溝２８ａ、２８ｃに載せて、その先端を光導波路４に当接させることにより、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃを光導波路４のコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対して位置決めして、接着剤等によって固定する。即ち、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃのパッシブ実装が可能である。次いで、光フィルタ８を光フィルタ設置溝１６に接着剤によって固定する。【００７５】
次に、本発明の第１の実施形態である光合分波器の動作を説明する。【００７６】
光ファイバー６ｂに第１の波長λ２の光を入射すると、光フィルタ８を透過して、光ファイバー６ａに伝搬する。光ファイバー６ａに第１の波長λ１の光を入射すると、光フィルタ８を透過して、光ファイバー６ｂに伝搬する。また、光ファイバー６ｂに第３の波長λ３の光を入射すると、光フィルタ８で反射して、光ファイバー６ｃに伝搬する。更に、光ファイバー６ｂに第２の波長λ２の光を入射すると、光フィルタ８を透過して、光ファイバー６ａに伝搬する。【００７７】
次に、図４、図５、図６ａ及び図６ｂを参照して、本発明による光システムの第２の実施形態である光合分波器を説明する。図４は、本発明の第２の実施形態である光合分波器の平面図であり、図５は、図４に示した光合分波器の正面図であり、図６ａ及び図６ｂはそれぞれ、図４の線６ａ−６ａ、６ｂ−６ｂにおける断面図である。【００７８】
本発明の第２の実施形態である光合分波器５０は、光ファイバー支持部１０ａ、１０ｂ、１０ｃが異なること以外、第１の実施形態である光合分波器１と同様の構成を有している。従って、共通する構成要素には、同じ参照符号を付してその説明を省略し、異なる部分を以下に説明する。【００７９】
図４及び図５に示すように、基板２の両端部２ａ、２ｃに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有している。【００８０】
光ファイバー６ａを支持する光ファイバー支持部５２ａは、Ｖ字形断面のＶ溝５４が形成されたＶ溝支持部５６と、Ｖ溝支持部５６と光導波路４との間を幅方向Ｂに延びる溝５８とを有している。詳細には、図４及び図６ａに示すように、Ｖ溝５４は、結晶軸の方向、即ち、光伝搬方向Ａに延びる複数の軸線６０ａ、６０ｂ、・・・に沿って異方性エッチングにより形成された複数のＶ溝５４ａ、５４ｂ、・・・からなり、複数のＶ溝５４ａ、５４ｂは、光伝搬方向Ａに対して斜めに位置決めされた光ファイバー６ａの光軸２２ａに沿って、横方向Ｂに徐々にずらして連続的に配置されている。Ｖ溝５４ａ、５４ｂ、・・・の位置、幅及び深さは、その上に位置決めされる光ファイバー６ａが光導波路４の第１のコア部分１２ａとミクロンの精度で整列するように決定される。従って、光ファイバー６ａの光軸２２ａとＶ溝５４ａ、５４ｂ、・・・の軸線６０ａ、６０ｂ、・・・とは互いに斜めに配置されている。例えば、Ｖ溝５４ａ、５４ｂ、・・・の光伝搬方向長さＬＶは、１μｍ以下である。この長さＬＶは、拡大倍率１００倍の金属顕微鏡を用いて確認することが可能である。【００８１】
光ファイバー６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部５２ｂ、５２ｃは、光ファイバー支持部５２ａと同様の構造を有している。従って、図４及び図６ｂにおいて、同様の構成要素に同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。【００８２】
第２の実施形態である光合分波器５０の製造方法及び動作は、第１の実施形態である光合分波器１と同様であるので、それらの説明を省略する。なお、異方性エッチングは、Ｖ溝５４ａ、５４ｂ・・・が結晶軸方向に沿って形成されるように、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチレンジアミン、水酸化四メチルアミン等のアルカリ水溶液（エッチング溶液）を使用して行われる。Ｖ溝５４ａ、５４ｂ・・・をフォトリソグラフィによって形成する場合のマスクは、Ｖ溝５４ａ、５４ｂ・・・と同一の階段状の輪郭を有していてもよいし、Ｖ溝５４ａ、５４ｂ・・・に位置決めされる光ファイバーの光軸２２ａ等と平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有していてもよい。後者のマスクを用いて異方性エッチングを行うと、光ファイバーの光軸２２ａの方向と結晶軸の方向とが斜めに交差しているため、マスクの直線輪郭に沿ったエッチングが行われずに、図４に示す階段状の輪郭のエッチングを達成できる。【００８３】
次に、図７、図８、図９ａ及び図９ｂを参照して、本発明による光システムの第３の実施形態である光合分波器を説明する。図７は、本発明の第３の実施形態である光合分波器の平面図であり、図８は、図７に示した光合分波器の正面図であり、図９ａ及び図９ｂはそれぞれ、図７の線９ａ−９ａ、９ｂ−９ｂにおける断面図である。【００８４】
本発明の第３の実施形態である光合分波器７０は、基板２、光ファイバー支持部１０ａ、１０ｂ、１０ｃが異なること以外、第１の実施形態である光合分波器１と同様の構成を有している。従って、共通する構成要素には、同じ参照符号を付してその説明を省略し、異なる部分を以下に説明する。【００８５】
図７及び図８に示すように、本発明の第１の実施形態である光合分波器７０は、基板７１と、基板７１の上に積層された光導波路４と、光導波路４に接続された３本の光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃと、光導波路４の中間部４ｂに配置された光フィルタ８とを有している。【００８６】
基板７１は、光伝搬方向Ａに延び、基板７１の中間部７１ｂの上に光導波路４が積層され、基板７１の両端部７１ａ、７１ｃに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部７２ａ、７２ｂ、７２ｃを有している。基板７１は、ガラス基板又は、エポキシ等の樹脂で作られた樹脂基板、または、シリコンなどの無機材料でつくられた基板からなる。【００８７】
光ファイバー６ａを支持する光ファイバー支持部７２ａは、Ｖ字形断面のＶ溝７４が形成されたＶ溝支持部７６と、Ｖ溝支持部７６と光導波路４との間を幅方向Ｂに延びる溝７８とを有している。詳細には、図７及び図９ａに示すように、Ｖ溝７４は、光ファイバー６ａの軸線２２ａに沿って形成されている。Ｖ溝７４の位置、幅及び深さは、その上に位置決めされる光ファイバー６ａが光導波路４の第１のコア部分１２ａとサブミクロンの精度で整列するように決定される。【００８８】
光ファイバー６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部７２ｂ、７２ｃは、光ファイバー支持部７２ａと同様の構造を有している。従って、図７及び図９ｂにおいて、同様の構成要素に同じ参照符号を付し、それらの説明を省略する。【００８９】
次に、本発明の第３の実施形態である光合分波器の製造方法の第１の例を、図１０を参照して説明する。図１０は、Ｖ溝７４を形成した後のガラス基板又は樹脂基板を示す図である。【００９０】
図１０に示すように、ガラス基板又は樹脂基板８０を、精密加工金型によりモールド成形し、Ｖ溝７４及び、後で光導波路４を形成するための位置合わせ用Ｖ溝８２を形成する。【００９１】
それ以降の工程は、それを位置合わせ用Ｖ溝８２に合わせて行うこと以外、第１の実施形態の製造方法と同様であるので、その説明を省略する。【００９２】
次に、本発明の第３の実施形態である光合分波器の製造方法の第２の例を説明する。この場合、図１０は、Ｖ溝７４を形成した後の結晶軸を有する基板、例えば、シリコン基板等を示す図になる。【００９３】
第３の実施形態である光合分波器の製造方法の第２の例は、エッチング溶液が異なること以外、第２の実施形態である光合分波器５０の製造方法と同様である。従って、第２の例に特有のエッチング溶液について説明し、それ以外の説明を省略する。ここで使用するエッチング溶液は、エッチングされる基板のそれぞれの結晶面の加工速度の差が小さくなるように調整されたエッチング溶液であって、アルコール添加アルカリ水溶液、すなわち、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチレンジアミン、水酸化四メチルアミン等のアルカリ水溶液にアルコールを加えたエッチング溶液であることが好ましい。かかるエッチング溶液を使用することによって、強アルカリ水溶液によるエッチングにおいてサイドエッチレートがそれぞれの結晶面で著しく異なっていた加工速度の差を小さくすることができるので、マスクに対する過剰なサイドエッチを減らすことが可能となり、従来、強アルカリ水溶液では０．５μｍ／分程度であったサイドエッチレートが、０．０５〜０．２μｍ／分になる。その為、適当なエッチング用マスクと適当なエッチング時間を選択することにより、結晶軸に対して斜め方向に延びるＶ溝７４を高精度に形成することができる。エッチング用マスクは、Ｖ溝７４に位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線の輪郭を有していることが好ましい。【００９４】
また、第３の実施形態である光合分波器７０の動作は、第１の実施形態である光合分波器１と同様であるので、その説明を省略する。【００９５】
次に、エッチング液として、イソプロピルアルコールを添加した水酸化カリウム水溶液（水酸化カリウム水溶液にイソプロピルアルコールを混合させて過飽和状態として調製、サイドエッチレート０．１μｍ／分）を用いて、７０℃でエッチングを行い、上記第２の例による方法でＶ溝を形成したシリコン基板を用いて、光合分波器を作製し、その光学特性を測定した結果を説明する。光学特性として、１３１０ｎｍの光を光ファイバー６ａに入射させ、光ファイバー６ｂ及び光ファイバー６ｃへ伝搬する光量を測定した。また光ファイバー６ｂに波長１４９０ｎｍの光を入射し、光ファイバー６ａ及び光ファイバー６ｃへ伝搬する光量を測定した。更に光ファイバー６ｂに波長１５５０ｎｍの光を入射させ、光ファイバー６ｃ及び光ファイバー６ａへ伝搬する光量を測定した。光源は波長１４９０ｎｍ、１３１０ｎｍの光ではファブリペローレーザーを使用し、波長１５５０ｎｍの光ではＤＦＢレーザーを使用した。このときの挿入損失、クロストークを表１に示す。挿入損失は波長１３１０ｎｍでは光ファイバー６ｂへ伝搬される光量、波長１４９０ｎｍでは光ファイバー６ａへ伝搬される光量、波長１５５０ｎｍでは光ファイバー６ｃへ伝搬される光量である。クロストークは、残りの光ファイバーへ伝搬される光量である。挿入損失、クロストークは表１に示すとおり良好な特性であった。【００９６】
【表１】
2007099935.tif 000003
【００９７】
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明による光システムの第４の実施形態である光合分波器を説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態である光合分波器の平面図であり、図１２は、図４に示した光合分波器の正面図である。【００９８】
本発明の第４の実施形態である光合分波器５０は、光導波路部４が異なること以外、第１の実施形態である光合分波器１と同様の構成を有している。従って、共通する構成要素には、同じ参照符号を付してその説明を省略し、異なる部分を以下に説明する。【００９９】
図１１及び図１２に示すように、本発明の第４の実施形態である光合分波器９０は、基板２と、基板２の上に搭載された光要素である３つのレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃと、レンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃにそれぞれ光学的に接続された３本の光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃと、レンズ９２ａとレンズ９２ｂ、９２ｃの中間に配置された光フィルタ８とを有している。基板２の上に積層されている。【０１００】
基板２は、光伝搬方向Ａに延び、基板２の中間部２ｂの上には、レンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃが、例えば第１の実施形態の光合分波器１の光導波路のクラッド１４と同じ材料で積層され、基板２の両端部２ａ、２ｃに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ支持する光ファイバー支持部１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有している。また、基板２は、光伝搬方向Ａと垂直な垂直方向又は幅方向Ｂに延び、光伝搬方向Ａ及び幅方向Ｂに延びる上面２ｄを有している。基板２は、異方性エッチングを行うことができるように結晶軸を有する材料、例えば、シリコン等の無機材料で形成されている。光合分波器１では、基板２の結晶軸の方向と光伝搬方向Ａとは一致している。【０１０１】
レンズ９２ａは、基板２の中間部２ｂの一方の側に配置され、レンズ９２ｂ、９２ｃは、その他方の側に配置されている。レンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃはそれぞれ光軸９４ａ、９４ｂ、９４ｃを有している。光軸９４ａと光軸９４ｂとは、同軸であり、光伝搬方向Ａに対して交差角度θで斜めに真直ぐに延びている。光軸９４ｃは、光軸９４ａ及び光軸９４ｂに対して斜めに交差し、且つ、光伝搬方向Ａに対して交差角度θで斜めに真直ぐに延びている。レンズ９２ｂは、光軸９４ａ、９４ｂ、９４ｃが交差する点９４ｄに対して、レンズ９２ａと点対称に設けられている。また、レンズ９３ｃは、点９４ｄを通り幅方向Ｂに延びる線９４ｅに対して、レンズ９２ａと線対称に設けられている。【０１０２】
基板２の中間部２ｂには、それを横切って延びる光フィルタ８を設置するための光フィルタ設置手段である光フィルタ設置溝１６が形成され、光フィルタ設置溝１６に、光フィルタ８が接着剤で固定されている。光フィルタ８は、例えば、第１の波長λ１（例えば、１３１０ｎｍ）と波長λ２（例えば、１４９０ｎｍ）の光を透過し、第３の波長λ３（例えば、１５５０ｎｍ）の光を反射する誘電体多層膜フィルタである。【０１０３】
光ファイバー６ａは、その光軸２２ａがレンズ９２ａの光軸９４ａと同軸になるように配置されている。レンズ９２ａは、光軸９４ａを含み且つ上面２ｄと垂直な平面に対して対称な凸レンズであり、レンズ９２ａの焦点が光ファイバー６ａの先端又はその近傍に位置するように形成されている。本実施形態では、レンズ９２ａの４つの側面９６は、基板２の上面２ｄとほぼ垂直な面である。【０１０４】
レンズ９２ｂ、レンズ９２ｃは、レンズ９２ａと同様の構造を有しているので、それらの説明を省略する。【０１０５】
次に、本発明の第４の実施形態である光合分波器の動作を説明する。【０１０６】
光ファイバー６ａに第１の波長λ１の光を入射すると、光は、光ファイバー６ａの先端から広がってレンズ９２ａに入射し、レンズ９２ａから出射するときに平行光になる。この平行光は、光フィルタ８を透過して、レンズ９２ｂに入射し、レンズ９２ｂから出射した後、焦点である光ファイバー６ｂの先端に集まり、光ファイバー６ｂに伝搬する。また、光ファイバー６ｂに第３の波長λ３の光を入射すると、光ファイバー６ｂの先端から広がってレンズ９２ｂに入射し、レンズ９２ｂから出射するときに平行光になる。この平行光は、光フィルタ８で反射して、レンズ９２ｃに入射し、レンズ９２ｃから出射した後、焦点である光ファイバー６ｃの先端に集まり、光ファイバー６ｃに伝搬する。更に、光ファイバー６ｂに第２の波長λ２の光を入射すると、光は、光ファイバー６ｂの先端から広がってレンズ９２ｂに入射し、レンズ９２ｂから出射するときに平行光になる。この平行光は、光フィルタ８を透過して、レンズ９２ａに入射し、レンズ９２ａから出射した後、焦点である光ファイバー６ａの先端に集まり、光ファイバー６ａに伝搬する。【０１０７】
第４の実施形態の光合分波器９０では、送・受光時の光損失の低減が可能である。特に、フィルター８の透過帯幅が１ｎｍ以下の狭帯域である場合、透過光のビーム径を約１００ｕｍ位にしなければ、透過時の光損失が大きくなる。これに対して、光合分波器９０では、光を水平方向に拡大することにより、光がフィルターを透過する時の光損失を軽減し、その結果、送・受光時の光損失を低減することができる。【０１０８】
次に、本発明の第４の実施形態である光合分波器の製造方法の一例を説明する。【０１０９】
第４の実施形態である光合分波器９０の製造方法は、光導波路４の代わりにレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃを形成すること以外、第１の実施形態である光合分波器１の製造方法うと同様である。従って、異なる部分だけを説明し、共通する部分の説明を省略する。【０１１０】
Ｖ溝２８ａ、２８ｃ及び凹部２８ｂを形成した後、基板２の中間部２ｂにレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃを形成する。具体的には、レンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃをフッ素化ポリイミド等の高分子材料で形成する場合には、スピン塗布や鋳型などによりクラッド層を形成する。次いで、フォトリソグラフィ、反応性イオンエッチングなどのプロセス加工や、型押し等の機械加工により、クラッド層からレンズ部分を除去して、所望の形態のレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃを形成する。【０１１１】
Ｖ溝２８ａ、２８ｃ及び凹部２８ｂの形成工程及びレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃの形成工程は、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃをＶ溝２８ａ、２８ｃに載せたときに光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃとレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃの光軸とがそれぞれサブミクロンの精度で位置合わせされるように行われる。以下の工程は、第１の実施形態である光合分波器１の製造方法と同様である。【０１１２】
次に、図１３及び図１４を参照して、折返し長さについて説明する。図１３及び図１４は、光合分波器１、５０、７０における最小折返し長さの説明図である。図１３及び図１４に示すように、光合分波器１、５０、７０における折返し長さＬ／２は、交差部１２ｄから光導波路の端面４ａ又は４ｃまでの光伝搬方向長さである。換言すれば、折返し長さＬ／２は、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃ間の光伝搬方向Ａの最短距離の半分の長さである。上述した実施形態において、光ファイバー６ｂと６ｃとは、物理的に接触するまで互いに近づけることができ、光ファイバー６ｂと６ｃとが接触するときの折返し長さＬが最小値となる。【０１１３】
図１３に示すように、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの端面７が光軸２２ａ、２２ｂ、２２Ｃに対して斜めである場合、最小折り返し長さＬ／２は、式（１）で表される。
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ      ・・・  式（１）
ここで、ｄは、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの直径である。【０１１４】
また、図１４に示すように、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの端面７が光軸２２ａ、２２ｂ、２２Ｃに対して垂直である場合、最小折り返し長さＬ／２は、式（２）で表される。
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ − ｄ×ｓｉｎθ      ・・・  式（２）
例えば、光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの外径ｄを１２５μｍとし、交差角度θを８°とすれば、最小の折返し長さＬ／２は、０．４３２ｍｍとなる。【０１１５】
なお、図１０に示す従来技術の光合分波器２００では、光ファイバー６ｂ、６ｃ間のピッチＰを５００μｍとし、延長部２０４ｂ、２０４ｃの曲率半径を１５ｍｍとし、光伝搬方向Ａに対するコア部分２０４ｂ、２０４ｃの角度θを８°とすると、折返し長さＬ／２は、２．８５６ｍｍとなる。従って、本発明による光合分波器１、５０、７０は、その光伝搬方向長さを著しく短縮することができる。【０１１６】
第４の実施形態の光合分波器９０においては、図１１に示すように、折返し長さＬ／２は、交差部９４ｄから基板２の中間部２ｂの端面２ｅ又は２ｆまでの光伝搬方向長さである。その最小折り返し長さＬ／２の計算は、上述した第１〜第３の実施形態の光合分波器１、５０、７０の場合と同様であるので、その説明を省略する。【０１１７】
次に、コア部分と光ファイバーとの間の中心ずれについて説明する。上述した実施形態では、コア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃと光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃとの間のそれぞれの中心ずれのすべてを０．３〜１．０μｍにすることができた。なお、図１７に示した光合分波器２３０におけるかかる心ずれは、１０〜５０μｍと推定される。従って、本発明による光合分波器１、５０、７０，９０では、光導波路４の斜めに互いに交わる複数のコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ又はレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃとそれぞれのコア部分１２ａ、１２ｂ、１２ｃ又はレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃに光学的に接続される複数の光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃとの間の高精度の位置決めを可能にする。【０１１８】
中心ずれは、次のように測定した。第１の実施形態の光合分波器１を例に説明すれば、まず、光ファイバー６ａの端面及び光導波路４の端面４ａを含んだ部分を、コア部分１２ａ及び光ファイバー６ａの光軸２２ａに対して垂直な方向にダイシングによって切出した。次いで、金属顕微鏡（視野倍率１００倍）を用いて、切出した部分におけるコア部分１２ａと光ファイバー６ａの中心位置を計測した。具体的には、切出した部分に上方から同軸落射照明を当てるとともに下方から透過照明を当て、これらの照明方向と光ファイバー６ａの光軸２２ａとを合わせた。そうすることで、光ファイバー６ａの中心と光導波路４のコア部分１２ａの中心を同一画面で見ることができる。この金属顕微鏡から得られた画像で光ファイバーと光導波路のコア中心位置の測定を行った。【０１１９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
上述した光合分波器の実施形態では、光フィルタ設置手段に光フィルタを取付けた状態で説明したが、それに限らず、実際に商品として流通している、光合分波器から光フィルタを取外した光システムであっても、光フィルタを取付ければ本願発明の光合分波器となるものも本発明の範囲内にある。
上述した実施形態では、光要素は、光導波路又はレンズであったが、それに限らず、光送信器、光受信器等であってもよい。
上記第１〜第３の実施形態では、光導波路４のコア部分１２の数及び光ファイバー６ａ、６ｂ、６ｃの数を３としたが、結晶軸に対して斜めに配置される光ファイバーがあれば、それらの数が１又は２であってもよいし、４以上であってもよい。
上記実施形態では、光ファイバーを支持する溝として、Ｖ溝２８ａ、２８ｃを採用したが、例えば交差角度θが大きい場合、凹部２８ｂの断面と類似した、上底が下底よりも長い逆台形断面の溝を採用してもよい。
上記第４の実施形態の光システム９０では、第１の実施形態の光システム１の光導波路４をレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃに置き換えたが、第２の実施形態の光システム５０又は第３の実施形態の光システム７０の光導波路４をレンズ９２ａ、９２ｂ、９２ｃに置き換えてもよい。
また、上記第１の実施形態の光システム１及び第４の実施形態の光システム９０では、凹部２８ｂ深さＤＳ及び溝２６ａ、２６ｂの深さＤＧがＶ溝の深さＤＶよりも深いことが好ましいが、光導波路４のコア部分１２ａと光ファイバー６ａのコア部分１８ａとの間の中心ずれが許容範囲内であれば、ＤＶとＤＳ及びＤＧとが同じであってもよいし、ＤＶがＤＳ及びＤＧよりも深くてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の第１の実施形態である光合分波器の平面図である。
【図２】図１に示した光合分波器の正面図である。
【図３ａ】図１の線３ａ−３ａにおける断面図である。
【図３ｂ】図１の線３ｂ−３ｂにおける断面図である。
【図３ｃ】図１の線３ｃ−３ｃにおける断面図である。
【図３ｄ】図１の線３ｄ−３ｄにおける断面図である。
【図３ｅ】図１の線３ｅ−３ｅにおける断面図である。
【図３ｆ】図１の線３ｆ−３ｆにおける断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態である光合分波器の平面図である。
【図５】図４に示した光合分波器の正面図である。
【図６ａ】図４の線６ａ−６ａにおける断面図である。
【図６ｂ】図４の線６ｂ−６ｂにおける断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態である光合分波器の平面図である。
【図８】図７に示した光合分波器の正面図である。
【図９ａ】図７の線９ａ−９ａにおける断面図である。
【図９ｂ】図７の線９ｂ−９ｂにおける断面図である。
【図１０】図７に示した光合分波器を形成するための基板を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態である光合分波器の平面図である。
【図１２】図１１に示した光合分波器の正面図である。
【図１３】最小折返し長さの説明図である。
【図１４】最小折返し長さの説明図である。
【図１５】従来技術の光合分波器の概略図である。
【図１６】従来技術の光送受信器の概略図である。
【図１７】従来技術の光合分波器の概略図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１、５０、７０、９０  光合分波器
２、７１  基板
６ａ、６ｂ、６ｃ  光ファイバー
４  光導波路
４ａ、４ｃ  端面
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  位置決め部
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  コア部分
１２ｄ  交差部
１６  溝（光フィルタ設置手段）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  光軸
２６ａ、２６ｃ  溝
２６ｂ  凹部
２８ａ、２８ｃ  Ｖ溝
３０ａ、３０ｃ  軸線
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  位置決め部
５４ａ、５４ｂ、・・・  Ｖ溝
６０ａ、６０ｂ、・・・  軸線
７２ａ、７２ｂ、７２ｃ  位置決め部
７４  Ｖ溝
９２ａ、９２ｂ、９２ｃ  レンズ
Ａ  光伝搬方向
【図１】
2007099935.tif 000004
【図２】
2007099935.tif 000005
【図３ａ】
2007099935.tif 000006
【図３ｂ】
2007099935.tif 000007
【図３ｃ】
2007099935.tif 000008
【図３ｄ】
2007099935.tif 000009
【図３ｅ】
2007099935.tif 000010
【図３ｆ】
2007099935.tif 000011
【図４】
2007099935.tif 000012
【図５】
2007099935.tif 000013
【図６ａ】
2007099935.tif 000014
【図６ｂ】
2007099935.tif 000015
【図７】
2007099935.tif 000016
【図８】
2007099935.tif 000017
【図９ａ】
2007099935.tif 000018
【図９ｂ】
2007099935.tif 000019
【図１０】
2007099935.tif 000020
【図１１】
2007099935.tif 000021
【図１２】
2007099935.tif 000022
【図１３】
2007099935.tif 000023
【図１４】
2007099935.tif 000024
【図１５】
2007099935.tif 000025
【図１６】
2007099935.tif 000026
【図１７】
2007099935.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月28日(2007.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であることを特徴とする光システム。
【請求項２】
前記中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の光システム。
【請求項３】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、前記複数の溝は、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされる光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光システム。
【請求項４】
前記複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって同時に形成されることを特徴とする請求項３に記載の光システム。
【請求項５】
前記溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光システム。
【請求項６】
前記基板は、ガラス基板又は樹脂基板である請求項５に記載の光システム。
【請求項７】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、斜めに互いに交わる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、結晶軸を有し、更に、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、前記斜めに位置決めされる光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが前記少なくとも２つの溝の間で前記基板と接することを防止するための凹部を有することを特徴とする光システム。
【請求項８】
前記凹部の深さは、前記溝の深さより深いことを特徴とする請求項７に記載の光システム。
【請求項９】
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項７又は８に記載の光システム。
【請求項１０】
基板と、前記基板の上に形成され且つ光ファイバーが光学的に接続される光導波路と、を有し、
前記光導波路は、端面と、光伝搬方向に対して交差角度θをなして斜めに延び且つ互いに交わるように前記端面から延びる直線の複数のコア部分を有し、
前記基板は、前記複数のコア部分の２以上と光学的に接続される複数の光ファイバーを位置決めする位置決め部を有し、前記位置決め部は、各光ファイバーを支持する溝を有し、
前記光導波路の端面とコア部分が互いに交わる箇所との間の光伝搬方向の距離である折返し長さは、ａ〜２ａｍｍであり、ａは、ファイバー先端が角度θで斜めに切断されるとき、式（１）から算出され、ファイバー先端が垂直に切断されるとき、式（２）から算出され、ここで、ｄは、光ファイバーの外径であることを特徴とする光システム。
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ      ・・・  式（１）
ａ＝ｄ／２ × １／ｓｉｎθ − ｄ×ｓｉｎθ      ・・・  式（２）
【請求項１１】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、前記斜めに位置決めされた光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの溝に位置決めされる光ファイバーが前記少なくとも２つの溝の間で前記基板と接することを防止するための凹部を有することを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１２】
前記凹部の深さは、前記溝の深さより深いことを特徴とする請求項１１に記載の光システム。
【請求項１３】
前記基板は、結晶軸を有し、
光ファイバーの少なくとも１つは、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされ、
前記溝は、結晶軸方向に延びる複数の軸線に沿って形成された複数の溝からなり、前記複数の溝は、前記結晶軸に対して斜めに位置決めされた光ファイバーの光軸に沿って、結晶軸方向に対する横方向に徐々にずらして連続的に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１４】
前記複数の溝は、それに位置決めされる光ファイバーの光軸と平行に延び且つ互いに対向する直線輪郭を有するマスクを用いて、異方性エッチングによって同時に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の光システム。
【請求項１５】
前記溝は、金型を用いたモールド成形によって、溝に支持される光ファイバーの光軸に沿って形成されることを特徴とする請求項１０に記載の光システム。
【請求項１６】
前記基板は、ガラス基板又は樹脂基板である請求項１５に記載の光システム。
【請求項１７】
前記コア部分の中心線の延長線と、前記コア部分に光学的に接続される光ファイバーの中心線とが一致するように、前記溝が形成されることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１８】
複数の光ファイバーを前記溝に支持したとき、前記複数のコア部分とそれらに光学的に接続される複数の光ファイバーとの間の中心ずれは、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１７のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項１９】
前記中心ずれは、０．３〜１．０μｍであることを特徴とする請求項１８に記載の光システム。
【請求項２０】
前記溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２１】
結晶軸を有する基板と、前記基板の上に搭載された光要素と、を有し、
前記基板は、第１の光ファイバーを前記光要素と光学的に接続するために、第１の光ファイバーを結晶軸方向に対して斜めに前記基板の上に位置決めする第１の位置決め部を有し、
前記第１の位置決め部は、第１の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するための少なくとも２つの第１の溝を有し、前記少なくとも２つの第１の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、  前記基板は、前記少なくとも２つの第１の溝に位置決めされる第１の光ファイバーが前記少なくとも２つの第１の溝の間で前記基板と接することを防止するための第１の凹部を有することを特徴とする光システム。
【請求項２２】
前記第１の凹部の深さは、前記第１の溝の深さより深いことを特徴とする請求項２１に記載の光システム。
【請求項２３】
前記第１の溝は、Ｖ字形又は逆台形の断面を有することを特徴とする請求項２１又は２２に記載の光システム。
【請求項２４】
更に、光要素に光学的に接続すべき第２の光ファイバーを前記基板の上に位置決めする第２の位置決め部を有し、
前記第２の位置決め部は、第２の光ファイバーの光軸と前記第１の位置決め部によって位置決めされる第１の光ファイバーの光軸のそれぞれの延長線が互いに斜めに交差するように、第２の光ファイバーを支持する第２の溝を有することを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２５】
前記第２の溝は、第２の光ファイバーを少なくとも２箇所で支持するために少なくとも２つ設けられ、前記少なくとも２つの第２の溝は、結晶軸方向に延びる軸線に沿って形成され、且つ、結晶軸方向及びその垂直方向に互いにずらして配置され、
前記基板は、前記少なくとも２つの第２の溝に位置決めされる第２の光ファイバーが前記少なくとも２つの第２の溝の間で前記基板と接することを防止するための第２の凹部を有することを特徴とする請求項２４に記載の光システム。
【請求項２６】
前記第２の凹部の深さは、前記第２の溝の深さより深いことを特徴とする請求項２５に記載の光システム。
【請求項２７】
前記光要素は、前記基板の上に積層された光導波路又はレンズであることを特徴とする請求項２１〜２６の何れか１項に記載の光システム。
【請求項２８】
前記光要素は、前記基板の上に積層された光導波路であり、
前記光導波路は、第１の光ファイバーに光学的に接続される第１のコア部分と第２の光ファイバーに光学的に接続される第２のコア部分とを有し、
前記第１のコア部分と前記第２のコア部分の交差部に、光フィルタを設置する光フィルタ設置手段が設けられることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の光システム。
【請求項２９】
前記第１のコア部分の中心線の延長線と、前記第１のコア部分に光学的に接続される第１の光ファイバーの中心線とが一致するように、前記第１の溝が形成され、かつ、前記第２のコア部分の中心線の延長線と、前記第２のコア部分に光学的に接続される第２の光ファイバーの中心線とが一致するように、前記第２の溝が形成されることを特徴とする請求項２８に記載の光システム。
【国際調査報告】
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