(57)【要約】      （修正有）【課題】容易に製造が可能で、且つ、アライメント処理を不要にしたＶ溝基板の製造方法及びＶ溝基板を用いた光デバイスを提供する。【解決手段】Ｖ溝基板１は、基板２上に光硬化性樹脂３を配置し、この光硬化性樹脂３の上面にＶ溝１１、１１の形状に対応した細長スリット状に穿設されたパターン４１、４１を有するフォトマスク４を配設し、必要に応じてフォトマスク４の上面にさらに正三角形プリズムを配設する。フォトマスク４に直接又は正三角形プリズムを介して照射光６を斜め方向から照射し、パターン４１、４１を通過した照射光６によって光硬化性樹脂３を硬化させる。そして、照射光６が照射されずに未硬化であるＶ溝１１、１１部分の光硬化樹脂３を除去すればＶ溝基板１が完成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の光ファイバを案内して光接続を行うための１又は複数のＶ溝を備えたＶ溝基板の製造方法において、
光硬化性樹脂を基板の上面に配置するステップと、
前記光硬化性樹脂の上面に前記１又は複数のＶ溝に対応するようにして穿設された所定のパターンを有するフォトマスクを配置するステップと、
前記フォトマスクの上方から前記フォトマスクに対して斜め方向から光を照射することにより前記所定のパターン内に光を斜めに通過させてＶ字状の未照射部分を形成すると共に、前記光が照射された領域の光硬化性樹脂を硬化させるステップと、
前記光が照射されなかった未照射部分の未硬化の前記光硬化性樹脂を除去することにより１又は複数のＶ溝を形成するステップと、
を含むことを特徴とするＶ溝基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＶ溝基板の製造方法において、
前記フォトマスクの上方に光学プリズムを配置し、前記光学プリズムの上方から前記フォトマスクに向けて平行光を照射することにより前記フォトマスクに対して斜め方向から光を照射させ、前記所定のパターン内に光を斜めに通過させてＶ字状の未照射部分を形成するようにしたことを特徴とするＶ溝基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＶ溝基板の製造方法において、
前記フォトマスクに穿設された前記パターンは、細長い長方形をしたスリット状又は他端側に向かうにつれて次第に幅が狭くなったテーパ状とされたことを特徴とするＶ溝基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載されたＶ溝基板の製造方法によって製造されたＶ溝基板を備え、前記１又は複数のＶ溝に対応して連結又は一体に形成された光導波路からなる光デバイスであって、
１又は複数の光ファイバをそれぞれ前記１又は複数のＶ溝に沿って挿入することにより前記１又は複数の光ファイバを調芯された状態で光接続が行われることを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路等の多芯光ファイバの接続を容易に行うためのＶ溝基板の製造方法及びＶ溝基板を用いた光デバイスに関し、さらに詳しくは、アライメント作業を不要にすると共に、ガラス材料等を用いることなく容易に製造することができるＶ溝基板の製造方法及びＶ溝基板を用いた光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの急速な普及に伴い、光ファイバ上の情報伝送量が飛躍的に増大している。これに対応すべく、現在では波長の異なる複数の光信号を同時に利用することによって光ファイバを多重化するＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式が用いられている。このＷＤＭ方式では、光合波器を用いて波長の異なる複数の光λ１〜λｎを１つにし、これを光増幅器で光増幅して１本の光ファイバの一端に入射する。そして、この光ファイバの他端から光を取り出して光増幅器で増幅した後、光分波器によって元のλ１〜λｎの光に分波する。
【０００３】
λ１〜λｎの異なる波長を有する複数の光の伝送を複数の光ファイバで行い、これらの光ファイバを光通信モジュール、光導波路等に接続する際、ファイバアレイが用いられる。そして、ファイバアレイには複数の光ファイバを整列させるために「Ｖ溝基板」と呼ばれる光通信部品が用いられる。このＶ溝基板はシリコン、石英、パイレックス（登録商標）、ジルコニア等によって形成された板状の基板の表面に一定間隔にＶ字形の長溝（Ｖ溝）を設け、この長溝のそれぞれに光ファイバを一つずつ配置して各光ファイバの位置決め及びアライメント（調芯）を行うものである。
【０００４】
光ファイバと光導波路とを伝送損失が少なくなるようにして高効率に結合するには、Ｖ溝を高精度に加工する必要がある。そのため、Ｖ溝を高精度に形成することができ、長期安定性が図れ、且つ、安価に製造することが可能なＶ溝基板として例えば特許文献１が提案されている）。このＶ溝基板は、光ファイバの心線を整列させるための複数のＶ溝が形成されたガラス材料からなるＶ溝台と、光ファイバの被覆部が載置されるガラス材料とからなる被覆受け台とが、製品の全高を調整するためのガラス材料からなる基板本体上に融着した構成になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９０２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に示される従来のＶ溝基板は、ガラス材料を用いているために高価であり、また、光軸を合わせるためのアライメントが後工程になるため、製品完成までに時間を要するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、アライメント処理を不要にすると共に、高価なガラス材料を用いることなく低価格化を図ることができるＶ溝基板の製造方法及びＶ溝基板を用いた光デバイス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】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載の発明は、１又は複数の光ファイバを案内して光接続を行うための１又は複数のＶ溝を備えたＶ溝基板の製造方法において、光硬化性樹脂を基板の上面に配置するステップと、光硬化性樹脂の上面に前記１又は複数のＶ溝に対応するようにして穿設された所定のパターンを有するフォトマスクを配置するステップと、フォトマスクの上方からフォトマスクに対して斜め方向から光を照射することにより所定のパターン内に光を斜めに通過させてＶ字状の未照射部分を形成すると共に、光が照射された領域の光硬化性樹脂を硬化させるステップと、光が照射されなかった未照射部分の未硬化の光硬化性樹脂を除去することにより１又は複数のＶ溝を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のＶ溝基板の製造方法において、フォトマスクの上方に光学プリズムを配置し、光学プリズムの上方からフォトマスクに向けて平行光を照射することによりフォトマスクに対して斜め方向から光を照射させ、所定のパターン内に光を斜めに通過させてＶ字状の未照射部分を形成するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のＶ溝基板の製造方法において、フォトマスクに穿設されたパターンは、細長い長方形をしたスリット状又は他端側に向かうにつれて次第に幅が狭くなったテーパ状とされたことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載されたＶ溝基板の製造方法によって製造されたＶ溝基板を備え、１又は複数のＶ溝に対応して連結又は一体に形成された光導波路からなる光デバイスであって、１又は複数の光ファイバをそれぞれ１又は複数のＶ溝に沿って挿入することにより１又は複数の光ファイバを調芯された状態で光接続が行われることを特徴とする光デバイスを提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＶ溝基板の製造方法によれば、ガラスやシリコンを用いることなく簡単な方法によって低価格且つ高精度にＶ溝を形成できるという効果がある。
また、本発明に係る光デバイスによれば、低価格化が図れ、且つ光導波路とＶ溝基板のアライメント処理を不要にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第一の実施形態によって製造されたＶ溝基板の斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はＶ溝基板におけるＶ溝の形状例を示す正面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第一の実施形態を示す工程図である。
【図４】本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第二の実施形態を示す説明図である。
【図５】（ａ）は本発明に係るＶ溝基板製造方法の第三の実施形態によって製造されたＶ溝基板の斜視図、（ｂ）は本発明に係るＶ溝基板製造方法の第三の実施形態に使用するフォトマスクの平面図である。
【図６】本発明に係るＶ溝基板を用いた光デバイスの斜視図である。
【図７】図６の光デバイスに用いられる光導波路の構成を示す正面図である。
【図８】光デバイスの製造に用いられるフォトマスクの形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るＶ溝基板の製造方法及びＶ溝基板を用いた光デバイスについて、好ましい一実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
［Ｖ溝基板の構成］
図１は本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第一の実施形態によって製造されたＶ溝基板の斜視図である。図示されたＶ溝基板１は、概略として、光硬化性樹脂を硬化させることによって形成された本体１０の上面側に互いに平行の複数（本実施形態では４つ）のＶ溝１１、１１が並列するようにして配置されて形成されている。Ｖ溝１１、１１の相互の間隔は、本体１０に結合される後述する光導波路備える複数のコア間隔に対応して設定されている。
【００１５】
Ｖ溝基板１を形成する素材は、光を照射された部分が硬化すると共に、光が照射されなかった部分は末硬化のままになるという性質を備える光硬化性樹脂であり、例えば、紫外光（ＵＶ）によって硬化する紫外線硬化樹脂を用いることができる。もちろん、紫外線硬化樹脂に限定されるものではなく、耐熱性、密着性及び安定性等に優れ、且つ、短時間での硬化が可能であれば、どのような光硬化性樹脂であってもよい。また、Ｖ溝１１、１１の形状、例えば、開口部の幅や深さは、Ｖ溝１１、１１に位置決めされる光ファイバ３０の径サイズや互いの配置間隔等によって異なるものであるが、例えば、１２５μｍの外径の光ファイバ３０を２５０μｍピッチで配置する場合において、図２（ａ）に示すように、開口幅を１９５μｍ、深さを１２５μｍ、垂直方向に対するＶ溝１１、１１の傾斜角度を２５°の逆台形形状としたものや、図２（ｂ）に示すように、開口幅を２１０μｍ、深さを１５０μｍ、垂直方向に対するＶ溝１１、１１の傾斜角度を２５°の逆台形形状としたもの等がある。このような構造であれば光ファイバ３０の中心をＶ溝１１、１１の深さ方向の中心に配置できる。これらは一例であり、また、いずれの場合にもＶ溝１１、１１の下面が開口した形状となっているが、開口することなく閉塞されていてもよい。このような構成のＶ溝基板１は以下に説明する方法によって製造される。
【００１６】
［Ｖ溝基板の製造方法の第一の実施形態］
図３（ａ）〜（ｅ）は本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第一の実施形態を示す工程図である。以下、この図３（ａ）〜（ｅ）に基づいて本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第一の実施形態について説明する。初めに、図３（ａ）に示すように、Ｖ溝基板１を形成するための基板２を用意する。基板２としては、例えば、平板状の薄いガラス板等を使用することができる。そして、この基板２上の所定の範囲に光硬化性樹脂３を滴下等によって配置する。次いで、図３（ｂ）に示すような細長のスリット状の開口が穿設されたフォトマスク４を用意する。ここで、図３（ｂ）に示すフォトマスク４は、照射光６を遮る薄板状の部材に、Ｖ溝基板１に形成すべきＶ溝１１、１１の長さに対応する長さの細長い長方形をしたスリット状のパターン４１、４１（開口）が穿設されている。そして、フォトマスク４の両端に配置されたパターン４１、４１はその間に配置されたパターン４１、４１よりも開口幅が広く形成されている。このようなフォトマスク４を、図３（ｃ）に示すように、光硬化性樹脂３の上に配置し、光硬化性樹脂３を押し下げて板状にする。
【００１７】
次で、照射光６を発生する図示しない光源をフォトマスク４の上方側に設置し、図３（ｄ）に示すように、照射光６をフォトマスク４に向けて上方から照射する。このとき照射光６は、フォトマスク４に対して左右の斜め方向から交差するように入射することによってフォトマスク４の細長スリット状に開口したパターン４１から出射するように照射する。照射光６がフォトマスク４のパターン４１、４１部分へ入射される際、照射光６は斜め方向から基板２内の光硬化性樹脂３に照射されるので、フォトマスク４によって遮光された部分を底辺とした逆三角形状の部分には照射光６が照射されない。従って、この部分の光硬化性樹脂３は硬化せず、それ以外の部分の光硬化性樹脂３が硬化することになる。照射光６の照射は、光硬化性樹脂３が仕様で規定された硬化完了時間に到達するまで継続される。最後に、照射光６をフォトマスク４に対して垂直となる方向から照射することにより、Ｖ溝基板１の両側端を垂直の端面とすることができる。そして、照射光６の照射が終了したら、照射光６を発生する光源をオフにし、次いで、フォトマスク４を除去する。そして、フォトマスク４によって遮光されて照射光６が照射されずに硬化しなかった部分の光硬化性樹脂３を溶剤によって除去することによりＶ溝１１、１１が形成される。最後に、光硬化性樹脂３の周囲を長方形にカットして整形、或いは、垂直な照射光を最後に照射すれば、図３（ｅ）に示すＶ溝基板１が完成する。上述したようなＶ溝１１、１１の形成工程から考えられるように、フォトマスク４の遮光パターン（パターン４１）の長さや幅サイズ或いは各パターン４１、４１との間隔等を適宜変更することで種々の形状のＶ溝１１、１１の構造を形成することができる。
【００１８】
［Ｖ溝基板の製造方法の第二の実施形態］
図４は本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第二の実施形態を示す説明図である。第二の実施形態は、上述した第一の実施形態において、図３（ｄ）の工程を図４に示す工程に置き換えたものである。即ち、フォトマスク４の上に光学プリズム５を配置し、この光学プリズム５に対し、図４に示すように、上方から垂直方向に照射光６を照射するようにしたものである。これにより、１つの光源で製造可能となり、光源はそのまま、光学プリズム５の形を変えるだけで光硬化樹脂中に進む光の角度を変えることができる。尚、光学プリズム５としては、例えば、正三角形プリズムや直角二等辺三角形プリズムを使用することができ、光硬化樹脂３内を通過させたい光の角度によってその他の光学プリズム５を基いることもできる。
【００１９】
［Ｖ溝基板の製造方法の第三の実施形態］
次に、本発明に係るＶ溝基板の製造方法の第三の実施形態について説明する。図５（ａ）は本発明に係るＶ溝基板製造方法の第三の実施形態によって製造されたＶ溝基板の斜視図である。図示されたＶ溝基板８は、第一の実施形態において、Ｖ溝１１、１１の上部開口幅が長手方向に一定に形成された溝形状に代えて、本体８０に設けられたＶ溝１１、１１の上部開口幅が一端側から他端側に向かうにつれて次第に幅が狭くなったテーパ状、即ち、光ファイバの挿入側に向かうほど幅を広くしたＶ溝８１、８１にしたものである。第三の実施形態の製造方法は、概ね図３に示す工程に準ずるが、図３（ｂ）に示すフォトマスク４に代えて図５（ｂ）に示すフォトマスク９を用いている。このフォトマスク９は、例えば、上述した第一の実施形態におけるフォトマスク４の細長長方形のパターン４１、４１に代えて、一端側から他端側に向かうにつれて次第に幅が狭くなったテーパ状とされている点で相違している。
【００２０】
［各実施形態の効果］
第一の実施形態に係るＶ溝基板の製造方法によれば、光硬化性樹脂３に照射光６を照射するのみでＶ溝１１、１１を形成できるため、製造方法が容易で、且つ、製造コストの削減が可能になるという効果がある。
【００２１】
第二の実施形態に係るＶ溝基板の製造方法によれば、光学プリズム５を用いたことによりフォトマスク４に照射する照射光６の方向を同一方向にすることができるので、光源の構成を簡略にすることができるという効果がある。
【００２２】
第三の実施形態に係るＶ溝基板の製造方法によれば、Ｖ溝８１、８１の長手方向をテーパ状にすることでパターンの広い側から（図５の右方向から）Ｖ溝８１、８１に挿入される光ファイバ等の挿入をさらに容易にさせることができると共に、光接続における芯ずれを防止することができるという効果がある。
【００２３】
［Ｖ溝基板を用いた光デバイスの構成］
次に、本発明に係るＶ溝基板の製造方法によって製造されたＶ溝基板を用いた光デバイス１００（以下、単に「光デバイス１００」という。）について説明する。図６は光デバイス１００の好ましい一実施形態を示す斜視図である。図示された光デバイス１００は、概略として、図７に示す光導波路７を図１に示すＶ溝基板１に連結して構成した構造を有している。そして、この光デバイス１００は、光導波路７のコア７３、７３をＶ溝基板１のＶ溝１１、１１に正確に位置合わせできるように、Ｖ溝基板１の形状をコ字形状にしたＶ溝基板５０（図６参照）を用いている。即ち、Ｖ溝基板５０は、図１に示したＶ溝基板１の片側を光導波路７の外形に合わせた凹部が設けられている。そして、Ｖ溝基板５０の複数（ここでは４つ）のＶ溝１１、１１には、光ファイバ３０、３０が図６の右方向から左方向へ挿入されるようになっている。これにより、光ファイバ３０、３０と光デバイス１００のコア７３、７３とが位置ずれを生じることなく調芯された状態で光接続が行われる。従って、調芯のためのアライメント作業が不要になる。
【００２４】
光導波路７は、図７に示すように、基板７１上にクラッド層７２が設けられ、このクラッド層７２内に所定の間隔で設けられた複数のコア７３、７３を備えて構成されている。その具体的な製造方法は、まず、基板７１上にクラッド層７２を形成した後、その上面に所定間隔にコア７３、７３を形成し、さらにコア７３、７３の上面及び側面をクラッド層７２で覆う工程による。コア７３、７３は、例えば、その断面のサイズが５０×５０μｍである。図６に示す光導波路７はＶ溝基板５０と別体とされ、凹部に光導波路７を位置決めして連結することによって光デバイス１００とされている。しかしながら、Ｖ溝基板５０と光導波路７とを別体とせずに一体に形成することによって光デバイス１００とすることもできる。その構成例について以下に説明する。
【００２５】
具体的には、フォトマスク４に代えて図８に示すようなフォトマスク４０を用いる。このフォトマスク４０は、上述した第一の実施形態におけるフォトマスク４０とほぼ同様の構成を備えているが、さらに図８に示すように、フォトマスク４０の所定箇所にＬ字形の一対のアライメントマーク４２、４２が設けられている。このアライメントマーク４２、４２は、光導波路７の前側（図６の右側）のコーナの位置に対応している。その製造方法について説明すると、図３（ｃ）の工程に入る前に光硬化性樹脂３の片側に光導波路７を左方向から右方向に押し当てる。次いで、図３（ｃ）の工程において、図８に示すように、光導波路７の先端（図６、図８の右側の２つのコーナにアライメントマーク４２を合致するようにフォトマスク４０を位置決めする。その後、図３（ｄ）〜（ｅ）に示す各工程を順次実施する。尚、ここでは光ファイバ３０を用いているが、他の伝送媒体、例えば、光導波路、ＬＤアレイ、光合波分波装置、光部品、光回路、他の構成による各種の光素子等を用いることができる。
【００２６】
［Ｖ溝基板を用いた光デバイスの実施形態の効果］
光デバイス１００によれば、光導波路７と光硬化性樹脂によるＶ溝基板５０とを光接続により又は構造上一体化したことにより、ガラスやシリコンを用いることなく低価格に製造ができ、しかもアライメントを不要にすることができるという効果がある。
【００２７】
光デバイス１００は、図８に示すようなアライメントマーク４２を有するフォトマスク４０を用いることにより、光導波路７とＶ溝基板５０とを一体に形成することができ、Ｖ溝基板と光導波路との接続する工程を不要にする効果がある。
【００２８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
【００２９】
例えば、光導波路７に代えて、ＬＤ（半導体レーザダイオード）アレイ、光通信モジュール、多芯光ファイバ等の光素子を用いることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１      溝基板
２      基板
３      光硬化性樹脂
４      フォトマスク
５      光学プリズム
６      照射光
７      光導波路
８      Ｖ溝基板
９      フォトマスク
１０      本体
１１      Ｖ溝
３０      光ファイバ
４０      フォトマスク
４１      パターン
４２      アライメントマーク
５０      Ｖ溝基板
７１      基板
７２      クラッド層
７３      コア
８０      本体
８１      Ｖ溝
９１      パターン
１００      光デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013120308.tif 000009
【図８】
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