(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＬＣとファイバブロックの接着強度を確保しながら、小型化、作業性の向上及び低価格化を達成できる光モジュール及びその製造方法を提供する。【解決手段】光モジュールは、光ファイバ３０と、光ファイバが固定された光ファイバ接続部材１２０と、端面が光ファイバ接続部材の端面に接着固定された導波路型光素子１１０であって、導波路型光素子の基板の上面側に光導波路が設けられている、導波路型光素子と、光ファイバ接続部材と導波路型光素子との両側面にそれぞれ接着された接着補強板１３０と、を備え、光ファイバ接続部材及び導波路型光素子の両側面が面一になるよう接着されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと、
前記光ファイバが固定された光ファイバ接続部材と、
端面が前記光ファイバ接続部材の端面に接着固定された導波路型光素子であって、前記導波路型光素子の基板の上面側に光導波路が設けられている、導波路型光素子と、
前記光ファイバ接続部材と前記導波路型光素子との両側面にそれぞれ接着された接着補強板と、
を備え、
前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の両側面が面一になるよう接着されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の接続部における、前記光ファイバ接続部材の両側面間の幅及び前記導波路型光素子の両側面間の幅は、それぞれ１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
内部に２本以上の光ファイバが整列されてなる光ファイバアレイが固定された接続部材ブロックと、２つ以上の導波路型光素子が整列されてなる導波路型光素子アレイを有する光素子ブロックとを前記光ファイバ及び前記導波路型光素子の光軸が合うように接着して光モジュールブロックを形成する工程と、
前記光モジュールブロックを１つの前記光ファイバ及び前記導波路型光素子毎に切断することにより、光モジュールを個々に切り出す工程であって、前記光モジュールは、光ファイバと、前記光ファイバが固定された光ファイバ接続部材と、端面が前記光ファイバ接続部材の端面に接着固定された導波路型光素子と、を含む、工程と、
を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記切り出す工程は、前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の接続部における、前記光ファイバ接続部材の両側面間の幅及び前記導波路型光素子の両側面間の幅がそれぞれ１ｍｍ以下となるように前記接着された光ファイバブロック及び光素子ブロックを切り出すことを特徴とする請求項３に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の両側面を前記接着補強板で接着する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路型光素子に光ファイバを接続した光モジュール及びその製造方法に関し、より詳細には、ＰＬＣとファイバブロックの接着強度を確保しながら、小型化、作業性の向上及び低価格化を達成することができる光モジュールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少子高齢化社会の到来に伴い、メディカル・ヘルスケア分野における光・電子デバイスの重要性が高まっている。これまで、ディスプレイや光通信で用いられてきた光デバイスの上記分野への応用が求められており、中でも石英系平面光導波路（以下、ＰＬＣ：Planer Lightwave Circuit）などの導波路型光素子を基本とした光デバイスの小型化は重要な課題である。石英系ＰＬＣのモバイル端末や装着型機器への搭載を考慮すると、ＰＬＣの幅および厚みはサブｍｍオーダーであることが望ましく、従来品と比べ１／２以下の超小型なＰＬＣの開発が求められている。
【０００３】
石英系ＰＬＣはフォトリソグラフィやドライエッチングといった半導体プロセスの技術を応用し、石英基板やシリコン基板等の上に光回路を形成したものである。回路パターンにより光送受信器、光分配器および波長合分波器などを実現することができる。量産性に優れ、信頼性も高いため、光ネットワークの基幹部品として、さまざまな用途に利用されてきた。
【０００４】
従来、光通信で用いられている光デバイスは、ファイバブロックと呼ばれる部品により、光ファイバと一体化されている。ファイバブロックには、Ｖ溝ガラス基板（Ｖ溝ファイバブロック）やキャピラリ等があり、こうしたファイバブロックに光ファイバが固定されている。また、ＰＬＣの上面には、端面を合わせてヤトイ板と呼ばれる部材が取り付けられている。ファイバブロックやヤトイ板は、ＰＬＣと光ファイバを接着固定する際、その接着断面積を大きくし、接着部の機械的強度を高めるために必要である。ファイバブロックやヤトイ板は、一般にガラスなどで作られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
図１は、Ｖ溝ファイバブロックを使用して光デバイスと光ファイバとを接続する従来例を示す。図１（ａ）はＶ溝ファイバブロックを使用して光デバイスと光ファイバとを接続する従来構成におけるコア接続部分における断面図であり、図１（ｂ）は本従来構成のＡ−Ａ断面図であり、図１（ｃ）は本従来構成のＢ−Ｂ断面図である。図１（ａ）に示されるように、ＰＬＣ１０の上面に端面を合わせてヤトイ板２０が取り付けられ、光ファイバ３０はＶ溝ファイバブロック４０に固定されており、ヤトイ板２０及びＶ溝ファイバブロック４０を用いて光ファイバ３０とＰＬＣ１０とが接着固定されている。図１（ｂ）に示されるように、Ｖ溝ファイバブロック４０は、光ファイバ３０を収容する２つのファイバ保持部品からなり、一方又は両方のファイバ保持部品にＶ溝が設けられ、そのＶ溝に光ファイバ３０が収容・固定される。また、図１（ｃ）に示されるように、ＰＬＣ１０は、基板１１と、基板１１上に設けられたクラッド１３と、クラッド１２内に埋め込まれたコア１２からなる。
【０００６】
また、図２は、キャピラリを使用して光デバイスと光ファイバとを接続する例を示す。図２に示されるように、ＰＬＣ１０の上面に端面を合わせてヤトイ板２０が取り付けられ、ＰＬＣ１０の端面に光ファイバ３０を通したキャピラリ５０が固定されており、ヤトイ板２０及びキャピラリ５０を用いて光ファイバ３０とＰＬＣ１０とが接着固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−４８６２８号公報
【特許文献２】特開２０１２−６８５３２号公報
【特許文献３】特開平７−２０３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術においては、ＰＬＣ１０及びＶ溝ファイバブロック４０の接着部、又はＰＬＣ１０及びキャピラリ５０の接着部は、接着強度を保つために十分な断面積が必要であり、チップサイズが大型化するという問題があった。図１および図２に例示された各部位の大きさから理解されるように、ＰＬＣ１０上にヤトイ板２０を設けることによりチップの厚さ方向ではヤトイ板２０の厚さ分（たとえば１ｍｍ）大型化する。加えて、ＰＬＣ１０にヤトイ板２０を接着固定する場合、ＰＬＣ１０のうちヤトイ板２０に覆われる領域には機能性を持たせた光波回路を作製することができないため、ＰＬＣ１０上にヤトイ板２０を設けることによりチップの長さ方向ではヤトイ板２０の長さ分（たとえば２ｍｍ）大型化する。また、接着強度の確保のため、ＰＬＣ１０の幅は１ｍｍ以上必要であり、光回路としての機能的側面からは不要である領域を確保するため、ＰＬＣ１０が大型化する。
【０００９】
一方、ヤトイ板２０によるチップサイズの大型化を抑制するため、ヤトイ板２０を用いることなく、ＰＬＣ１０の端面に光ファイバを接続するキャピラリ型の光ファイバ接続部品が提案されている（例えば特許文献２参照）。図３にその例を示す。図３に示されるように、ＰＬＣ１０の端面にキャピラリ６０が固定されており、キャピラリ６０を用いて光ファイバ３０とＰＬＣ１０とが接着固定されている。また、キャピラリ６０の固定端面６０Ａにはひさし状の突起部６０Ｂが設けられている。この突起部６０Ｂは例えば円筒形のキャピラリ６０の円形の固定端面６０Ａにおいて、円周の一部を残して長さ方向にキャピラリ６０を削り取ることにより作製することができる。残った円周の一部が突起部６０Ｂとなる。このように、キャピラリ６０の一端において、外周の一部に突起部６０Ｂを備えることにより、ヤトイ板を用いることなく、導波路型光素子の端面に光ファイバを接続することが可能となっている。
【００１０】
しかしながら、図３に示す構成では、非常に小さな光接続部品が必要となると、突起部６０Ｂの微細加工が困難であり、キャピラリ６０の厚みが１ｍｍを下回る小型な光接続部品の作製は困難であるという問題があった。
【００１１】
また、ＰＬＣおよびファイバブロックの幅および厚みが１ｍｍを下回ると、ＰＬＣとファイバブロックの接続作業も困難になる。従来、ＰＬＣとファイバブロックを接続する際は、ＰＬＣおよびファイバブロックをそれぞれアルミニウム等で作製された冶具に固定し、調芯・接着作業を行っていた。冶具へのサンプル固定の方法としては、サンプルの底面を真空吸着する方法やサンプルの両側面を冶具で挟む方法が用いられている。
【００１２】
しかし、ＰＬＣおよびファイバブロックのサイズが小さくなると、サンプルの底面を真空吸着する方法では、吸引力の観点から真空吸着によってサンプルを固定することは難しく、サンプルの両側面を冶具で挟む方法では、冶具へサンプルを固定する際、顕微鏡で観察しながら作業する必要があり、作業性が著しく低下するという問題があった。以上のように、小型な光モジュールに対して冶具へのサンプル固定の方法を使用した場合には、作業が困難であることや作業性が悪いため、作業コストが増大していた。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的はＰＬＣとファイバブロックの接着強度を確保しながら、小型化、作業性の向上及び低価格化を達成することができる光モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の光モジュールは、光ファイバと、前記光ファイバが固定された光ファイバ接続部材と、端面が前記光ファイバ接続部材の端面に接着固定された導波路型光素子であって、前記導波路型光素子の基板の上面側に光導波路が設けられている、導波路型光素子と、前記光ファイバ接続部材と前記導波路型光素子との両側面にそれぞれ接着された接着補強板と、を備え、前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の両側面が面一になるよう接着されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の光モジュールは、請求項１に記載の光モジュールであって、前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の接続部における、前記光ファイバ接続部材の両側面間の幅及び前記導波路型光素子の両側面間の幅は、それぞれ１ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の光モジュールの製造方法は、内部に２本以上の光ファイバが整列されてなる光ファイバアレイが固定された接続部材ブロックと、２つ以上の導波路型光素子が整列されてなる導波路型光素子アレイを有する光素子ブロックとを前記光ファイバ及び前記導波路型光素子の光軸が合うように接着して光モジュールブロックを形成する工程と、前記光モジュールブロックを１つの前記光ファイバ及び前記導波路型光素子毎に切断することにより、光モジュールを個々に切り出す工程であって、前記光モジュールは、光ファイバと、前記光ファイバが固定された光ファイバ接続部材と、端面が前記光ファイバ接続部材の端面に接着固定された導波路型光素子と、を含む、工程と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の光モジュールの製造方法は、請求項３に記載の光モジュールの製造方法であって、前記切り出す工程は、前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の接続部における、前記光ファイバ接続部材の両側面間の幅及び前記導波路型光素子の両側面間の幅がそれぞれ１ｍｍ以下となるように前記接着された光ファイバブロック及び光素子ブロックを切り出すことを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の光モジュールの製造方法は、請求項３又は４に記載の光モジュールの製造方法であって、前記光ファイバ接続部材及び前記導波路型光素子の両側面を前記接着補強板で接着する工程をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光ファイバ接続部材及び導波路型光素子の両側面に接着補強板を設けたことにより、光ファイバ接続部材と導波路型光素子の接着断面積が小さくても接着強度を保つことができ、光デバイスを小型化することができる。
【００２０】
また、光ファイバ接続部材と導波路型光素子をアレイ化し、サイズが大きい状態で光ファイバブロックと光素子ブロックとして接続後に、個別に光モジュールを切り出すことによって、従来のように作業性の悪い方法を使用せずに、簡易な作業で小型な光モジュールを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来のファイバブロックによる光ファイバの接続方法を示す図である。
【図２】従来のキャピラリによる光ファイバの接続方法を示す図である。
【図３】従来のキャピラリによる光ファイバの接続方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る小型光モジュールを示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る小型光モジュールの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面と共に本発明に係る光モジュール及びその製造方法の好適な実施例について説明する。
【００２３】
（実施例１）
図４は、本発明の実施例１に係る光モジュールを示す。図４（ａ）は本発明の実施例１に係る光モジュールにおける光ファイバとＰＬＣの側面図を示し、図４（ｂ）はその上面図を示す。図４（ａ）に示されるように、ＰＬＣ１１０の端面には光ファイバ３０及び光ファイバ３０を接続する光ファイバ接続部材１２０が接着固定されており、光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面には光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の端面同士の接着固定をより強固にするためにそれぞれ接着補強板１３０が設けられている。光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面に設けられた２つの接着補強板１３０により、光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面を接着補強板１３０を介して接続することができる。
【００２４】
図１〜３に示す従来技術と大きく異なるのは、接着強度を高めるためにヤトイ板を設けて接着断面積を大きくするのではなく、光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面に接着補強板１３０を接着固定することにより、光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の端面同士の接着・固定を強化している点である。
【００２５】
本実施例に係る光モジュールは、ＰＬＣ１１０及び光ファイバ接続部材１２０の側面が面一になるようＰＬＣ１１０及び光ファイバ接続部材１２０を接着した後に、光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面を繋ぎ合わせるように接着補強板１３０を当該両側面に接着固定することで作製することができる。このように、光ファイバ接続部材１２０とＰＬＣ１１０の端面の接着固定のみではなく、光ファイバ接続部材１２０とＰＬＣ１１０の両側面に接着補強板１３０を接着固定することにより、ヤトイ板をＰＬＣ１１０に設けることなく、接着面積を大きくして強度を高めることができる。ここで、光ファイバ接続部材１２０とＰＬＣ１１０の側面を略同一平面上に配置して、その略同一平面上に配置された側面にそれぞれ接着補強板１３０を接着固定することが好ましい。
【００２６】
光ファイバ接続部材１２０は、例えば、Ｖ溝ファイバブロック又はキャピラリとすることができる。光ファイバ接続部材１２０として用いられるＶ溝ファイバブロックおよびキャピラリの外形は、面一となる側面を形成可能とするために、従来のような円筒形ではなく立方体形状や直方体形状のものが望ましい。
【００２７】
なお、本実施例では、接着補強板１３０を光ファイバ接続部材１２０およびＰＬＣ１１０の両側面にそれぞれ設けた構成を示しているが、片側面だけに設けた構成としても良い。
【００２８】
また、ＰＬＣ１１０又は光ファイバ接続部材１２０の幅は、ＰＬＣ１１０及び光ファイバ接続部材１２０を接続後、ＰＬＣ１１０及び光ファイバ接続部材１２０の両側面に段差が生じないよう、予めダイシング等により幅を調整しておくことが望ましい。
【００２９】
また、接着補強板１３０の材料としては、石英ガラスやホウケイ酸ガラスといったガラスが挙げられる。接着補強板１３０の材料がガラスの場合は、ヤトイ板やファイバブロックと同じ材料であるため、接続信頼性が高いという特徴がある。また、これらガラス材料は、ＵＶ光を透過するため、ＰＬＣ１１０と光ファイバ接続部材１２０との接続、及びこれらが接続されたものと接着補強板１３０との接続にＵＶ接着樹脂を使用することで、簡易にＰＬＣ１１０と光ファイバ３０の接続が可能である。さらに、接着補強板１３０の材料としてはプラスチックフィルムが挙げられる。プラスチックフィルムは、大量に安価に製造することが可能である。しかし、プラスチックは、熱膨張係数が一般的に大きいために、シングルモードファイバを接続するための高精度な接続信頼性には不向きではある。しかし、マルチモードファイバといった接続トレランスが緩い用途等では、使用可能である。
【００３０】
また、接着補強板１３０の高さはＰＬＣ１１０の寸法に合わせるように設定し、接着補強板１３０の光の導波方向の長さは光ファイバ接続部材１２０とＰＬＣ１１０の側面を繋ぎ合わせて接着するために十分な長さに設定する。そうすることで、接着強度を確保することができる。図４には、本発明に係る光接続部品の寸法の一例も示されている。図４に示されるように、本発明では、例えば、ＰＬＣ１１０は、光導波方向の長さを４ｍｍ、ＰＬＣ１１０の上面から下面までの厚さを０．５ｍｍ、光ファイバ接続部材１２０とＰＬＣ１１０の接続部における両側面間の幅を１ｍｍとすることができ、光ファイバ接続部材１２０は、光導波方向の長さを２ｍｍ、厚さを０．５ｍｍ、幅を１ｍｍとすることができ、接着補強板１３０は、光導波方向の長さを４ｍｍ、幅を０．５ｍｍ、厚さを０．０３ｍｍとすることができる。
【００３１】
図１〜３の従来技術による接続方法では、ファイバブロックとＰＬＣの接着断面積は数〜十数ｍｍ2あるのに対し、図４に示す構成では、ＰＬＣ１１０と光ファイバ接続部材１２０との接着断面積は１ｍｍ×０．５ｍｍで約０．５ｍｍ2と小さいが、接着補強板１３０によりＰＬＣ１１０と光ファイバ接続部材１２０の側面を片側面あたり４ｍｍ×０．５ｍｍで２．０ｍｍ2に渡り接着することで、十分な接着強度を確保することができる。
【００３２】
（実施例２）
図５を用いて、本発明の実施例２に係る光モジュールの製造方法を説明する。図５は、本発明の実施例２に係る光モジュールを製造する際の上面図である。図５に示されるように、光モジュールを製造するに際しては、まず、２本以上（本実施例の場合は１０本）の光ファイバ３０が整列されてなる光ファイバアレイ５１０と、内部に光ファイバアレイ５１０が固定された接続部材ブロック５１１と、２つ以上（本実施例の場合は１０個）の導波路型光素子５０１が整列された光素子アレイ５２０を有する光素子ブロック５２１とを用意する。１０連の光ファイバアレイ５１０を有する接続部材ブロック５１１は、例えば特許文献３に示される製造方法により作製できる。
【００３３】
図５には、本実施例２に係る光モジュールの各部位の数値も例示されている。図５（ａ）に示されるように、本実施例２では、光ファイバ３０および導波路型光素子５０１が１０個並んだ状態で接続部材ブロック５１１および光素子ブロック５２１をそれぞれ作製することにより、接続部材ブロック５１１および光素子ブロック５２１の幅は１０ｍｍ以上となる。接続部材ブロック５１１および光素子ブロック５２１の厚みはサブｍｍオーダーでも作製可能であり、また従来通り１ｍｍ厚でもよい。サンプル幅が１ｍｍ以下の場合、冶具へサンプルを固定することが難しく、それゆえ端面の研磨が困難であったが、本実施例のように光ファイバおよび光素子をアレイ化しサイズを大きくすることによって、サンプル固定が可能となり、端面研磨も可能となる。
【００３４】
次に、接続部材ブロック５１１及び光素子ブロック５２１を接続するため、それぞれをアルミニウム等で作製された冶具（図５では不図示）に固定する。冶具へのサンプル固定は、サンプルの底面を真空吸着する方法や、サンプルの両側面を冶具で挟む方法を用いる。本実施例では、サンプル幅が１０ｍｍ以上あるので、どちらの方法でも固定可能である。また、本実施例では、サンプルサイズは目視で確認できる大きさであるため、作業も容易である。
【００３５】
両サンプルを冶具に固定後は、光ファイバ３０と導波路型光素子５０１の光軸が合うように調芯後、図５（ｂ）に示されるようにＵＶ接着樹脂により接続部材ブロック５１１及び光素子ブロック５２１を接着することにより光モジュールブロック５３１を作製する。本実施例では、光モジュールの接続１０回分を１回で作製できるので、作業工程を効率化することができる。
【００３６】
次に、１０連の光ファイバ３０を有する接続部材ブロック５１１と１０連の導波路型光素子５０１を有する光素子ブロック５２１からなる光モジュールブロック５３１を、１つの光ファイバ３０及び導波路型光素子５０１ごとにダイシングにより１０等分するように切断し、光ファイバ３０が設けられた光ファイバ接続部材５０２と導波路型光素子５０１とからなる１０個の光モジュール５００（図５（ｃ））を切り出す。例えば、図５（ｂ）に示されるように、１１ｍｍの光モジュールブロック５３１を作製し、ブレード幅０．２ｍｍのダイシング装置を用いて切断すると、約０．９ｍｍ幅の光モジュール５００を１０個切り出すことができる。
【００３７】
図５（ｃ）に示す切り出した後の光モジュール５００は、光ファイバ接続部材５０２の側面と導波路型光素子５０１の側面が同一面となっており、光ファイバ接続部材５０２と導波路型光素子５０１の両側面に渡りブレードによる傷が連続していることが特徴である。これにより、小型な光モジュールを簡易な方法で作製することが可能となる。
【００３８】
最後に、図５（ｄ）に示されるように、接着強度を確保するため、光ファイバ接続部材５０２と導波路型光素子５０１の両側面に接着補強板５０３を接着する。接着補強板５０３の材料としては、石英ガラスやホウケイ酸ガラスといったガラスが挙げられる。接着補強板５０３の材料がガラスの場合は、ヤトイ板やファイバブロックと同じ材料であるため、接続信頼性が高い。また、これらガラス材料はＵＶ光を透過するので、ＵＶ接着樹脂を使用することで簡易接着が可能である。接着補強板５０３の幅はＰＬＣの寸法に合わせ、接着補強板５０３の光の導波方向の長さは光ファイバ接続部材５０２と導波路型光素子５０１の側面を繋ぎ合わせて接着するために十分な長さに設定する。そうすることで、接着強度を確保することができる。
【符号の説明】
【００３９】
ＰＬＣ  １０、１１０
基板  １１
コア  １２
クラッド  １３
ヤトイ板  ２０
光ファイバ  ３０
Ｖ溝ファイバブロック  ４０
キャピラリ  ５０、６０
固定端面  ６０Ａ
突起部  ６０Ｂ
光ファイバ接続部材  １２０、５０２
接着補強板  １３０、５０３
光モジュール  ５００
導波路型光素子  ５０１
光ファイバアレイ  ５１０
接続部材ブロック  ５１１
光素子ブロック  ５２１
光モジュールブロック  ５３１
【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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