(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイであって、前記ホルダの端面の縁部には該端面の縁部をホルダ外周に沿ってホルダ外形からへこませた形の半田付け用の第１の段差部が設けられたものと、
互いに対向する一方及び他方の主面を有すると共に前記ホルダの端面形状に対応した形状を有し、前記ホルダの端面に前記一方の主面を接触させて配置される透光板と前記複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記一方の主面の縁部には該主面の縁部を前記第１の段差部に並行して透光板外周に沿って透光板外形からへこませた形の半田付け用の第２の段差部が形成されたものと、
前記ホルダ外周に沿って前記第１の段差部の底部に形成された第１の半田下地層と、
前記透光板外周に沿って前記第２の段差部の底部に形成された第２の半田下地層と、
前記複数の光ファイバの端部と前記複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして前記ホルダの端面に前記透光板の一方の主面を接触させた状態で前記第１及び第２の半田下地層を連結して前記マイクロレンズアレイを前記光ファイバアレイの端面に固定する半田層と
を備えたマイクロレンズアレイ結合系。
【請求項２】
互いに対向する一方及び他方の主面を有すると共に光ファイバアレイの端面形状に対応した形状を有し、前記光ファイバアレイの端面に前記一方の主面を固定して使用される透光板と前記光ファイバアレイの端面に露呈した複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、
前記一方の主面の縁部には該主面の縁部を前記光ファイバアレイの端面の縁部の半田付け用の第１の段差部に並行して透光板外周に沿って透光板外形からへこませた形の半田付け用の第２の段差部が形成され、前記第２の段差部の底部には前記透光板外周に沿って半田付け用の半田下地層が形成されたマイクロレンズアレイ。
【請求項３】
複数のレンズが並設された透光性の基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面を覆ってリフトオフ用のレジスト層を形成する工程と、
前記複数のレンズを有する状態で前記基板から分離すべきマイクロレンズアレイ領域を取囲むように前記レジスト層を介して前記一方の主面に分離溝を形成する工程と、
前記分離溝及び前記レジスト層を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記レジスト層に付着した部分を前記レジスト層と共に除去し且つ前記分離溝内に前記メッキ下地層を残存させる工程と、
前記分離溝内に残存するメッキ下地層に重ねて半田付け用の半田下地層をメッキ処理により形成する工程と、
前記マイクロレンズアレイ領域の縁部に沿って前記分離溝の側壁に前記メッキ下地層及び前記半田下地層を残存させるように前記マイクロレンズアレイ領域の縁部に沿い且つ前記分離溝を通って前記基板を切断することにより前記マイクロレンズアレイ領域を切断に係る分離溝の底部及び側壁からなる半田付け用の段差部に前記メッキ下地層の残存部及び前記半田下地層の残存部を有する状態でマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
【請求項４】
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイであって、前記ホルダの端面には半田付け可能な複数のガイドピンが突出して設けられたものと、
互いに対向する一方及び他方の主面を有し、前記ホルダの端面に前記一方の主面を対向させて配置される透光板と前記複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記一方の主面には各々前記複数のガイドピンに対応する複数の突出部形成位置に複数のメッキ下地層がそれぞれ形成されると共に前記複数のメッキ下地層の上には各々ガイドピン嵌合孔を有する半田付け可能な円筒状の複数の突出部がそれぞれメッキされたものと、
前記複数の光ファイバの端部と前記複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして前記ホルダの端面に前記透光板の一方の主面を対向させ且つ各突出部のガイドピン嵌合孔には対応するガイドピンが嵌合された状態で前記複数のガイドピンと前記複数の突出部とをそれぞれ連結して前記光ファイバアレイの端面に前記マイクロレンズアレイを固定する複数の半田層と
を備えたマイクロレンズアレイ結合系。
【請求項５】
前記光ファイバアレイの端面と前記透光板の一方の主面との間に透光性の接着層を介在配置して前記光ファイバアレイの端面と前記透光板の一方の主面とを接着した請求項４記載のマイクロレンズアレイ結合系。
【請求項６】
互いに対向する一方及び他方の主面を有し、光ファイバアレイの端面に前記一方の主面を固定して使用される透光板と前記光ファイバアレイの端面に露呈した複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、
前記一方の主面には各々前記光ファイバアレイの端面の複数のガイドピンに対応する複数の突出部形成位置に複数のメッキ下地層がそれぞれ形成されると共に前記複数のメッキ下地層の上には各々ガイドピン嵌合孔を有する半田付け可能な円筒状の複数の突出部がそれぞれメッキされたマイクロレンズアレイ。
【請求項７】
複数のレンズが並設された透光板を一方の主面が露呈した状態で保持する基板を用意する工程と、
前記透光板の一方の主面を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において複数の突出部形成位置に複数の円筒孔をそれぞれ有するようにレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして半田付け可能な金属を前記メッキ下地層の上に選択メッキすることにより該金属からなり且つガイドピン嵌合孔を有する半田付け用の円筒状の複数の突出部を前記メッキ下地層の複数の突出部形成位置にそれぞれ形成する工程と、
前記レジスト層を除去した後、前記メッキ下地層において少なくとも前記複数のレンズに重なる部分を除去し且つ少なくとも前記複数の突出部の下にそれぞれ位置する複数の部分を残存させる工程と、
前記透光板を前記複数のレンズと前記複数の突出部と前記メッキ下地層の複数の残存部とを有する状態でマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むマイクロレンズアレイの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバアレイの端部にマイクロレンズアレイを結合する技術に関し、更に詳しくはマイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ファイバアレイの射出光をアレイ状にコリメート（平行光化）したり、光導波路に導入したりする際には、光ファイバアレイの端面にマイクロレンズアレイを透光性接着剤により接着する方法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術によると、接着剤が温度等の環境の変化により劣化しやすいため、長期の信頼性が低いという問題点がある。
【０００４】
この発明の目的は、長期の信頼性を確保することができる新規なマイクロレンズアレイ結合系を提供すると共に、このマイクロレンズアレイ結合系に用いるマイクロレンズアレイとその製法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る第１のマイクロレンズアレイ結合系は、
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイであって、前記ホルダの端面の縁部には該端面の縁部をホルダ外周に沿ってホルダ外形からへこませた形の半田付け用の第１の段差部が設けられたものと、
互いに対向する一方及び他方の主面を有すると共に前記ホルダの端面形状に対応した形状を有し、前記ホルダの端面に前記一方の主面を接触させて配置される透光板と前記複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記一方の主面の縁部には該主面の縁部を前記第１の段差部に並行して透光板外周に沿って透光板外形からへこませた形の半田付け用の第２の段差部が形成されたものと、
前記ホルダ外周に沿って前記第１の段差部の底部に形成された第１の半田下地層と、
前記透光板外周に沿って前記第２の段差部の底部に形成された第２の半田下地層と、
前記複数の光ファイバの端部と前記複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして前記ホルダの端面に前記透光板の一方の主面を接触させた状態で前記第１及び第２の半田下地層を連結して前記マイクロレンズアレイを前記光ファイバアレイの端面に固定する半田層と
を備えたものである。
【０００６】
第１のマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイの端面に板状のマイクロレンズアレイを半田付けにより固定するので、環境の変化に対して強固な固定が可能であり、長期の信頼性を確保することができる。また、光ファイバアレイにおいて端面の縁部には半田付け用の第１の段差部を形成すると共に板状のマイクロレンズアレイにおいて一方の主面の縁部には半田付け用の第２の段差部を形成し、第１及び第２の段差部の底部にはそれぞれ半田下地層を形成したので、半田付けの際には、半田が段差部の外に流出するのを防止することができ、流出半田によりレンズ面等が汚染されることもなくなる。
【０００７】
この発明に係る第１のマイクロレンズアレイは、互いに対向する一方及び他方の主面を有すると共に光ファイバアレイの端面形状に対応した形状を有し、前記光ファイバアレイの端面に前記一方の主面を固定して使用される透光板と前記光ファイバアレイの端面に露呈した複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、
前記一方の主面の縁部には該主面の縁部を前記光ファイバアレイの端面の縁部の半田付け用の第１の段差部に並行して透光板外周に沿って透光板外形からへこませた形の半田付け用の第２の段差部が形成され、前記第２の段差部の底部には前記透光板外周に沿って半田付け用の半田下地層が形成されたものである。
【０００８】
第１のマイクロレンズアレイを用いると、前述の第１のマイクロレンズアレイ結合系を簡単に構成することができる。すなわち、複数の光ファイバの端部と複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイの端面に第１のマイクロレンズアレイの一方の主面を接触させた状態で半田層により第２の段差部の半田下地層を第１の段差部の半田下地層に連結すると、第１のマイクロレンズアレイを光ファイバアレイの端面に強固に固定することができる。
【０００９】
この発明に係る第１のマイクロレンズアレイの製法は、
複数のレンズが並設された透光性の基板を用意する工程と、
前記基板の一方の主面を覆ってリフトオフ用のレジスト層を形成する工程と、
前記複数のレンズを有する状態で前記基板から分離すべきマイクロレンズアレイ領域を取囲むように前記レジスト層を介して前記一方の主面に分離溝を形成する工程と、
前記分離溝及び前記レジスト層を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において前記レジスト層に付着した部分を前記レジスト層と共に除去し且つ前記分離溝内に前記メッキ下地層を残存させる工程と、
前記分離溝内に残存するメッキ下地層に重ねて半田付け用の半田下地層をメッキ処理により形成する工程と、
前記マイクロレンズアレイ領域の縁部に沿って前記分離溝の側壁に前記メッキ下地層及び前記半田下地層を残存させるように前記マイクロレンズアレイ領域の縁部に沿い且つ前記分離溝を通って前記基板を切断することにより前記マイクロレンズアレイ領域を切断に係る分離溝の底部及び側壁からなる半田付け用の段差部に前記メッキ下地層の残存部及び前記半田下地層の残存部を有する状態でマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むものである。
【００１０】
第１のマイクロレンズアレイの製法によれば、前述の第１のマイクロレンズアレイを簡単に製作することができる。また、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態において分離溝内にメッキ処理により半田下地層を形成し、分離溝に沿って基板を切断することで半田下地層を有する段差部をマイクロレンズアレイの縁部に形成するので、基板から分離したマイクロレンズアレイの縁部に段差部や半田下地層を形成する場合に比べて段差部や半田下地層の形成精度が向上すると共に作業が簡単となり、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる。
【００１１】
この発明に係る第２のマイクロレンズアレイ結合系は、
複数の光ファイバとこれらの光ファイバを複数の保持孔でそれぞれ保持するホルダとを有すると共に各光ファイバの端部を前記ホルダの端面に露呈した光ファイバアレイであって、前記ホルダの端面には半田付け可能な複数のガイドピンが突出して設けられたものと、
互いに対向する一方及び他方の主面を有し、前記ホルダの端面に前記一方の主面を対向させて配置される透光板と前記複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、前記一方の主面には各々前記複数のガイドピンに対応する複数の突出部形成位置に複数のメッキ下地層がそれぞれ形成されると共に前記複数のメッキ下地層の上には各々ガイドピン嵌合孔を有する半田付け可能な円筒状の複数の突出部がそれぞれメッキされたものと、
前記複数の光ファイバの端部と前記複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして前記ホルダの端面に前記透光板の一方の主面を対向させ且つ各突出部のガイドピン嵌合孔には対応するガイドピンが嵌合された状態で前記複数のガイドピンと前記複数の突出部とをそれぞれ連結して前記光ファイバアレイの端面に前記マイクロレンズアレイを固定する複数の半田層と
を備えたものである。
【００１２】
第２のマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイの端面に板状のマイクロレンズアレイを半田付けにより固定するので、環境の変化に対して強固な固定が可能であり、長期の信頼性を確保することができる。また、光ファイバアレイの端面とマイクロレンズアレイの一方の主面との間の距離は、ガイドピンの長さと突出部の高さとに依存するので、これらのパラメータを適宜設定することで最適化することができる。
【００１３】
第２のマイクロレンズアレイ結合系において、光ファイバアレイの端面には半田付け可能な複数のガイドピンを設けると共にマイクロレンズアレイの半田付け可能な円筒状の複数の突出部にはガイドピンが嵌合する嵌合孔をそれぞれ設け、各ガイドピンを対応する嵌合孔に嵌合した状態で各半田層により各ガイドピンと各突出部とを連結した構成にしたので、光ファイバアレイの端面におけるマイクロレンズアレイの位置決め精度が向上する。また、第２のマイクロレンズアレイ結合系において、前記光ファイバアレイの端面と前記透光板の一方の主面との間に透光性の接着層を介在配置して前記光ファイバアレイの端面と前記透光板の一方の主面とを接着した構成としてもよい。このようにすると、マイクロレンズアレイの固定強度が接着層によって強化される。また、接着層の屈折率を光ファイバ及びレンズと一致又は近似させることで光ファイバ−レンズ間の光結合効率が向上する。
【００１４】
この発明に係る第２のマイクロレンズアレイは、互いに対向する一方及び他方の主面を有し、光ファイバアレイの端面に前記一方の主面を固定して使用される透光板と前記光ファイバアレイの端面に露呈した複数の光ファイバから前記一方の主面に入射する光を前記他方の主面からそれぞれ射出するように前記透光板に形成された複数のレンズとから構成されたマイクロレンズアレイであって、
前記一方の主面には各々前記光ファイバアレイの端面の複数のガイドピンに対応する複数の突出部形成位置に複数のメッキ下地層がそれぞれ形成されると共に前記複数のメッキ下地層の上には各々ガイドピン嵌合孔を有する半田付け可能な円筒状の複数の突出部がそれぞれメッキされたものである。
【００１５】
第２のマイクロレンズアレイを用いると、前述の第２のマイクロレンズアレイ結合系を簡単に構成することができる。すなわち、複数の光ファイバの端部と複数のレンズとをそれぞれ対向させるようにして光ファイバアレイの端面に第２のマイクロレンズアレイの一方の主面を対向させた状態で各半田層により各突出部を対応するガイドピンに連結すると、第２のマイクロレンズアレイを光ファイバアレイの端面に強固に固定することができる。
【００１６】
第２のマイクロレンズアレイにおいて、透光板の一方の主面の各突出部には光ファイバアレイの端面の対応するガイドピンが嵌合する嵌合孔を設けた構成としたので、光ファイバアレイの端面におけるマイクロレンズアレイの位置決め精度が向上する。
【００１７】
この発明に係る第２のマイクロレンズアレイの製法は、
複数のレンズが並設された透光板を一方の主面が露呈した状態で保持する基板を用意する工程と、
前記透光板の一方の主面を覆ってメッキ下地層を形成する工程と、
前記メッキ下地層において複数の突出部形成位置に複数の円筒孔をそれぞれ有するようにレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとして半田付け可能な金属を前記メッキ下地層の上に選択メッキすることにより該金属からなり且つガイドピン嵌合孔を有する半田付け用の円筒状の複数の突出部を前記メッキ下地層の複数の突出部形成位置にそれぞれ形成する工程と、
前記レジスト層を除去した後、前記メッキ下地層において少なくとも前記複数のレンズに重なる部分を除去し且つ少なくとも前記複数の突出部の下にそれぞれ位置する複数の部分を残存させる工程と、
前記透光板を前記複数のレンズと前記複数の突出部と前記メッキ下地層の複数の残存部とを有する状態でマイクロレンズアレイとして前記基板から分離する工程と
を含むものである。
【００１８】
第２のマイクロレンズアレイの製法によれば、前述の第２のマイクロレンズアレイを簡単に製作することができる。また、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態においてメッキ処理により半田付け可能な突出部を形成するので、基板から分離したマイクロレンズアレイに突出部を形成する場合に比べて突出部の形成精度が向上すると共に作業が簡単となり、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、この結合系は、光ファイバアレイ１０の端面に板状のマイクロレンズアレイ２０を半田付けにより固定した構成になっている。図２には、光ファイバアレイ１０の端面図を示し、図３には、マイクロレンズアレイ２０の前面図を示す。図１は、図２，３のＡ−Ａ’線に沿う断面に対応する。
【００２０】
光ファイバアレイ１０は、図１，２に示すように行列状に形成された保持孔Ｈ１１〜Ｈ４４を有する四角柱状のホルダ１２と、保持孔Ｈ１１〜Ｈ４４内にそれぞれ挿入されてホルダ１２により保持された光ファイバＦ１１〜Ｆ４４とにより構成されたもので、方形状の端面には、光ファイバＦ１１〜Ｆ４４の端部が露呈している。ホルダ１２は、一例としてジルコニア等のセラミックからなるもので、端面の縁部には該端面の縁部を外周に沿ってホルダ外形からへこませた形の段差部１４が設けられている。
【００２１】
段差部１４の底部には、密着層１６を介して半田下地層１８が形成されている。密着層１６は、ホルダ１２に対する半田下地層１８の密着性を向上させるために設けられたもので、一例としてＴｉ層にＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層が用いられる。半田下地層１８としては、例えばＰｔ層にＡｕ層を重ねた積層が用いられる。段差部１４において、端面に平行な方向の深さは、０．１ｍｍ程度とし、端面に直角な方向の深さは、０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２２】
マイクロレンズアレイ２０は、図１，３に示すようにホルダ１２の端面形状に対応した方形状の石英板からなる透光板２２と、光ファイバＦ１１〜Ｆ４４から透光板２２の一方の主面に入射する光を透光板２２の他方の主面からそれぞれ射出するように透光板２２に形成された平凸レンズＬ１１〜Ｌ４４とにより構成されたもので、一方の主面の縁部には該一方の主面の縁部を外周に沿って透光板外形からへこませた形の段差部２４が設けられている。
【００２３】
段差部２４の底部には、密着層２６を介して半田下地層２８が形成されている。密着層２６は、透光板２２に対する半田下地層２８の密着性を向上させるために設けられたもので、一例としてＴｉ層にＦｅ−Ｎｉ合金層を重ねた積層が用いられる。半田下地層２８としては、例えばＰｔ層にＡｕ層を重ねた積層が用いられる。段差部２４において、一方の主面に平行な方向の深さＤは、０．１ｍｍ程度とし、一方の主面に直角な方向の深さｄは、０．５ｍｍ程度とすることができる。
【００２４】
光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ２０を固定する際には、光ファイバＦ１１〜Ｆ４４の端部とレンズＬ１１〜Ｌ４４とをそれぞれ対向させると共に段差部１４，２４を互いに連続させるようにして光ファイバアレイ１０の端面に透光板２２の一方の主面を接触させた状態で半田層３０により半田下地層１８，２８を互いに連結する。半田層３０を構成する半田が流動状態にあるとき、流動半田が段差部１４又は２４の外部に流出しようとしても、段差部１４又は２４の側壁でせき止められ、流出を阻止される。従って、レンズＬ１１〜Ｌ４４等が流出半田によって汚染されるのを防止することができる。
【００２５】
図１〜３に示したマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ２０を半田付けにより強固に固定することができ、長期の信頼性を確保することができる。Ｆ１１等の各光ファイバからの光は、Ｌ１１等の対応するレンズを介してコリメート光として射出される。Ｌ１１等の各レンズから射出される光は、図１４に関して後述するように光導波路に導入するようにしてもよい。
【００２６】
図１〜３に示したマイクロレンズアレイ結合系において、透光板２２には、平凸レンズＬ１１〜Ｌ４４の代りに、Ｌ１１〜Ｌ４４の位置にそれぞれ凹レンズを形成してもよい。
【００２７】
次に、図４〜１２を参照して上記したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００２８】
図４の工程では、石英基板４０の一方の面にレジスト群４２Ａ，４２Ｂをホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群４２Ａは、所望の４個のレンズにそれぞれ対応する４個のレジスト層Ｓ１〜Ｓ４を含むもので、レジスト層４２Ｂも、同様にして４個のレジスト層を含んでいる。
【００２９】
図５の工程では、レジスト群４２Ａ、４２Ｂに熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図６の工程では、ＲＩＥ（Reactive  Ion  Etching）、ＩＣＰ（Inductive  Coupled  Plasma）又はＮＬＤ（Neutral  Loop  Discharge）等のドライエッチング処理をレジスト群４２Ａ，４２Ｂ及び石英基板４０に施して各レジスト層の形状を基板４０の表面に転写することにより石英基板４０の一方の面にレジスト群４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ対応するレンズ群Ｌａ，Ｌｂを形成する。レンズ群Ｌａは、レジスト層Ｓ１〜Ｓ４にそれぞれ対応する４個の平凸レンズＬ１〜Ｌ４を含むもので、レンズ群Ｌｂも、同様にして４個の平凸レンズを含んでいる。
【００３０】
この後、基板４０のレンズ形成面とは反対側の面４０Ｋに研磨処理を施し、基板４０を所望の厚さ（例えば１ｍｍ程度）とする。図６に示したように所望の厚さを有する基板４０を用意するための別の方法としては、次のような方法を用いてもよい。すなわち、所望の厚さを有するように研磨された石英薄板（透光板）を、石英又は金属からなる保持基板の表面に接着した後、石英薄板に図４〜６に関して前述したような処理を施してレンズ群Ｌａ，Ｌｂを形成する。そして、接着剤を溶かすことによりレンズ群Ｌａ，Ｌｂを有する石英薄板を保持基板から分離する。なお、保持基板としては、剥離可能な樹脂基板を用いてもよい。
【００３１】
次に、図７の工程では、石英基板４０を裏返しにして基板４０の他方の面にリフトオフ用のレジスト層４４を形成する。そして、図８の工程では、レンズ群Ｌａ，Ｌｂをそれぞれ有する状態で基板４０から分離すべき第１及び第２のマイクロレンズアレイ領域を取囲むようにレジスト層４４を介して基板４０の他方の面にダイシングブレード４６により分離溝４８を形成する。分離溝４８の深さは、基板４０の厚さの半分程度とし、例えば０．５ｍｍとすることができる。
【００３２】
図９の工程では、基板４０の他方の面にレジスト層４４及び分離溝４８を覆ってメッキ下地層５０を形成する。メッキ下地層５０としては、厚さ２０ｎｍのＴｉ層に厚さ１００ｎｍのＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層をスパッタ法により形成することができる。
【００３３】
図１０の工程では、リフトオフ処理を行ない、メッキ下地層５０においてレジスト層４４に付着した部分をレジスト層４４と共に除去し且つ分離溝４８内にメッキ下地層５０を残存させる。そして、図１１の工程では、残存するメッキ下地層５０に通電してメッキ処理を行ない、分離溝４８内でメッキ下地層５０を覆うように半田下地層５２を形成する。半田下地層５２としては、厚さ１μｍのＰｔ層に厚さ４μｍのＡｕ層を重ねた積層を形成することができる。
【００３４】
図１２の工程では、図８の工程で用いたダイシングブレード４６より幅が狭いダイシングブレード５４を用いて基板４０を分離溝４８に沿って切断して複数の部分４０Ａ，４０Ｂに分割することにより第１及び第２のマイクロレンズアレイ領域をマイクロレンズアレイ５６Ａ，５６Ｂとして基板４０から分離する。このときの切断は、各マイクロレンズアレイ領域の縁部に沿って分離溝４８の側壁にメッキ下地層５０及び半田下地層５２を残存させるように行なう。この結果、マイクロレンズアレイ５６Ａは、切断に係る基板部分４０Ａにおいて分離溝４８の底部及び側壁からなる段差部にメッキ下地層５０の残存部５０ａ及び半田下地層５２の残存部５２ａを有する状態で得られ、マイクロレンズアレイ５６Ｂは、切断に係る基板部分４０Ｂにおいて分離溝４８の底部及び側壁からなる段差部にメッキ下地層５０の残存部５０ｂ及び半田下地層５２の残存部５２ｂを有する状態で得られる。
【００３５】
上記したマイクロレンズアレイの製法によれば、図１，３に示したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。すなわち、基板から分離した個々のマイクロレンズアレイの側部に段差部形成処理、メッキ下地層形成処理、半田下地層形成処理等を施すのは、処理が煩雑になると共に精度が低下するのを免れないが、図４〜１２に関して上記した製法では、これらの処理をウエハ状態で薄膜プロセスにより実行するので、製造歩留りが向上すると共にコスト低減を達成することができる。
【００３６】
図１３，１４は、この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、図１３は組立て前の状態を、図１４は組立て後の状態をそれぞれ示す。
【００３７】
光ファイバアレイ１０は、一例として図１のＨ１１，Ｈ２１，Ｈ３１，Ｈ４１にそれぞれ対応する４つの保持孔をホルダ１２内に並設したもので、ホルダ１２では、光ファイバテープ１１から導出した４本の光ファイバをそれぞれ４つの保持孔に挿入して保持するようになっている。各光ファイバの端部は、図１に示したと同様に光ファイバアレイ１０の端面に露呈している。光ファイバアレイ１０の端面には、４本の光ファイバに対してマイクロレンズアレイ６０を位置決めするためのガイドピン１０ａ，１０ｂが設けられている。各ガイドピンは、一例として直径１ｍｍのステンレススチールからなっている。
【００３８】
マイクロレンズアレイ６０は、図１３，図１５（Ａ）に示すようにホルダ１２の端面形状に対応した長方形状の石英板からなる透光板６２と、４本の光ファイバから透光板６２の一方の主面に入射する光を透光板６２の他方の主面からそれぞれ射出するように透光板６２に形成された凹レンズＲ１〜Ｒ４とにより構成されたもので、透光板６２の一方の主面には、ガイドピン１０ａ，１０ｂにそれぞれ対応して半田付け可能な突出部６４ａ，６４ｂが設けられている。図１３に示すマイクロレンズアレイ６０の断面は、図１５（Ａ）のＡ−Ａ’線断面に対応する。
【００３９】
突出部６４ａ，６４ｂには、ガイドピン１０ａ，１０ｂをそれぞれ嵌合させるための嵌合孔６６ａ，６６ｂが設けられている。各突出部は、一例としてＮｉ−Ｆｅ合金からなるもので、後述するように選択メッキ処理等により形成可能である。
【００４０】
光導波路６８は、図１３，図１５（Ｂ）に示すように下クラッド７０の上に互いに平行な４本のコアＣ１〜Ｃ４を介して上クラッド７２を形成した構成になっている。図１３に示す光導波路６８の断面は、図１５（Ｂ）のＢ−Ｂ’線断面に対応する。コアＣ１〜Ｃ４は、マイクロレンズアレイ６０のレンズＲ１〜Ｒ４からそれぞれ受光するように配置されている。
【００４１】
光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ６０を固定する際には、図１４に示すようにアレイ１０の４本の光ファイバの端部とレンズＲ１〜Ｒ４とをそれぞれ対向させるようにしてガイドピン１０ａ，１０ｂを突出部６４ａ，６４ｂの嵌合孔６６ａ，６６ｂにそれぞれ嵌合させる。このような嵌合状態において、ガイドピン１０ａと突出部６４ａとを半田層７４ａにより連結すると共に、ガイドピン１０ｂと突出部６４ｂとを半田層７４ｂにより連結する。
【００４２】
次に、アレイ１０の端面と透光板６２との間に透光性の接着剤を充填して硬化させることにより接着層７６によりアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ６０を接着する。半田層７４ａ，７４ｂに加えて接着層７６により固定を行なうので、強固な固定が可能である。また、アレイ１０の光ファイバコアの屈折率をｎ１とし、透光板６２の屈折率をｎ２とし、接着層７６の屈折率をｎ３とすると、接着層７６としてｎ３がｎ１及びｎ２と一致又は近似したものを用いることでアレイ１０とアレイ６０との間の光結合効率を向上させることができる。
【００４３】
この後、マイクロレンズアレイ６０を光導波路６８の端面に接着層７８により接着し、固定する。このとき、接着層７８としては、その屈折率ｎ４がｎ３より大きい（ｎ４＞ｎ３）ものを用いると、光導波路６８の各コアに光が集束して入射するので好ましい。
【００４４】
次に、図１６を参照して図１４のマイクロレンズアレイ結合系の動作を説明する。一例として、前述の屈折率ｎ１〜ｎ４を、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝１．４６、ｎ４＝１．７２とすると、ホルダ１２で保持された光ファイバＦからの光は、接着層７６を介してレンズＲ１に低損失で入射し、レンズＲ１から接着層７８を介して集束してクラッド７２内のコアＣ１に入射する。この結果、アレイ１０及びアレイ６０間の光損失を低減できると共にアレイ６０及び光導波路６８間の光損失を低減できる。
【００４５】
図１３〜１５に示したマイクロレンズアレイ結合系によれば、光ファイバアレイ１０の端面に半田層７４ａ，７４ｂ及び接着層７６によりマイクロレンズアレイ６０を強固に固定することができ、長期の信頼性を確保することができる。また、アレイ１０とアレイ６０との間の光結合効率と、アレイ６０と光導波路６８との間の光結合効率とを向上させることができる。なお、アレイ６０からの光は、光導波路６８に限らず、複数の光検出素子を有する光検出アレイ等に入射させるようにしてもよい。
【００４６】
図１３〜１５に示したマイクロレンズアレイ結合系において、光ファイバアレイ１０の端面とマイクロレンズアレイ６０との間の距離は、ガイドピン１０ａ，１０ｂの長さと、突出部６４ａ，６４ｂの高さ（又は嵌合孔６６ａ，６６ｂの深さ）とに依存するので、これらのパラメータを適宜設定することでアレイ１０−アレイ６０間の距離を最適化することができる。
【００４７】
次に、図１７〜２５を参照して図１３〜１５に示したようなマイクロレンズアレイの製法を説明する。
【００４８】
図１７の工程では、例えば石英からなる基板８０の一方の面にレジスト群８２をホトリソグラフィ処理により形成する。レジスト群８２は、所望の４個のレンズにそれぞれ対応する４個のレジスト層Ｓ１１〜Ｓ１４を含んでいる。
【００４９】
図１８の工程では、レジスト群８２に熱処理を施して各レジスト層をリフローさせ、平凸レンズ状の形状とする。そして、図１９の工程では、基板８０の一方の面にレジスト群８２を覆ってスパッタ法により密着層８４及び犠牲層８６を順次に形成する。密着層８４は、基板８０に対する犠牲層８６の密着性を向上させるために設けられたもので、密着層８４としては、厚さ２０ｎｍのＣｒ層を形成することができる。犠牲層８６は、最終的に除去されるもので、犠牲層８６としては、厚さ１５０ｎｍのＣｕ層を形成することができる。
【００５０】
図２０の工程では、犠牲層８６を覆ってスパッタ法によりＳｉＯ２からなる透光板８８を形成すると共に、透光板８８にはレジスト層Ｓ１１〜Ｓ１４にそれぞれ対応する凹レンズＲ１〜Ｒ４を含むレンズ群Ｒを形成する。マイクロレンズアレイ９０は、透光板８８と、レンズ群Ｒとにより構成される。ＳｉＯ２からなる透光板８８は、スパッタ法に限らず、ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法等により形成してもよい。
【００５１】
図２１の工程では、マイクロレンズアレイ９０を覆ってスパッタ法によりメッキ下地層９２を形成する。メッキ下地層９２としては、Ｎｉ−Ｆｅ合金層を形成することができる。そして、図２２の工程では、メッキ下地層９２の上に所望の突出部に対応する円筒孔９４ａ，９４ｂを有するレジスト層９４をホトリソグラフィ処理により形成する。
【００５２】
図２３の工程では、レジスト層９４をマスクとする選択的メッキ処理により例えばＮｉ−Ｆｅ合金からなる突出部９６ａ，９６ｂを形成する。そして、レジスト層９４を灰化処理等により除去する。この結果、嵌合孔９８ａ，９８ｂをそれぞれ有する突出部９６ａ，９６ｂが得られる。
【００５３】
図２４の工程では、マイクロレンズアレイ９０において突出部形成面にイオンミリング処理を施してレンズ群Ｒを露呈させるようにメッキ下地層９２を除去すると共に突出部９６ａ，９６ｂの下にメッキ下地層９２の部分９２ａ，９２ｂを残存させる。このとき、嵌合孔９８ａ，９８ｂの下にもメッキ下地層９２の部分９２ａ，９２ｂが残るようにミリング角度等のミリング条件を設定することができる。
【００５４】
図２５の工程では、犠牲層８６をエッチング処理により除去してマイクロレンズアレイ９０を基板８０から分離する。この結果、マイクロレンズアレイ９０としては、透光板８８にレンズ群Ｒを設けると共に、透光板８８上に嵌合孔９８ａ，９８ｂをそれぞれ有する突出部９６ａ，９６ｂをメッキ下地層９２ａ，９２ｂをそれぞれ介して設けたものが得られる。
【００５５】
図１７〜２５に関して上記した製法によれば、図１３〜１５に関して前述したようなマイクロレンズアレイを簡単且つ精度よく製作することができる。すなわち、上記した製法では、突出部形成処理等をウエハ状態で薄膜プロセスにより実行するので、製造歩留りが向上すると共にコスト低減を達成することができる。なお、図２５の工程の前までの工程で１つの透光板に複数のアレイ９０を形成した後、１つの透光板を複数のアレイ９０に対応して分割し、図２５の工程では基板８０から複数のアレイ９０を分離するようにしてもよい。
【００５６】
図２６は、この発明の更に他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示すもので、図１３，１４，２５と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５７】
マイクロレンズアレイ９０は、透光板８８に凸レンズｒ１〜ｒ４を形成したものである。透光板８８には、凸レンズｒ１〜ｒ４を形成した面とは反対側の面にメッキ下地層９２ａ，９２ｂをそれぞれ介して突出部９６ａ，９６ｂが形成され、突出部９６ａ，９６ｂにはそれぞれ嵌合孔９８ａ，９８ｂが設けられている。
【００５８】
光ファイバアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ９０を固定する際には、アレイ１０の４本の光ファイバの端部と凸レンズｒ１〜ｒ４とをそれぞれ対向させるようにしてガイドピン１０ａ，１０ｂを突出部９６ａ，９６ｂの嵌合孔９８ａ，９８ｂにそれぞれ嵌合させる。このような嵌合状態においてガイドピン１０ａと突出部９６ａとを半田層７４ａにより連結すると共に、ガイドピン１０ｂと突出部９６ｂとを半田層７４ｂにより連結する。
【００５９】
次に、アレイ１０の端面と透光板８８との間に透光性の接着剤を充填して硬化させることにより接着層７６によりアレイ１０の端面にマイクロレンズアレイ９０を接着する。半田層７４ａ，７４ｂに加えて接着層７６により固定を行なうので、強固な固定が可能である。また、アレイ１０の光ファイバコアの屈折率をｎ１１とし、透光板８８の屈折率をｎ１２とし、接着層７６の屈折率をｎ１３とすると、接着層７６としてｎ１３がｎ１１及びｎ１２と一致又は近似したものを用いることでアレイ１０とアレイ９０との間の光結合効率を向上させることができる。
【００６０】
マイクロレンズアレイ９０からは、図１に関して前述したようにコリメート光を取出すようにしてもよく、あるいは図１４に関して前述したように光導波路等の光部品に対してアレイ９０からの光を入射させるようにしてもよい。
【００６１】
次に、図２７を参照して図２６に示したマイクロレンズアレイの製法を説明する。図２７において、図２６と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００６２】
図１７〜２０に関して前述したと同様にして基板８０上に凸レンズｒ１〜ｒ４を有する透光板８８を形成した後、透光板８８の凸レンズ形成面に石英又は金属からなる基板１００を接着剤により接着する。基板１００としては、剥離可能な樹脂基板を用いてもよい。
【００６３】
次に、図２５に関して前述したように犠牲層８６をエッチング処理により除去することにより基板８０から透光板８８を保持する基板１００を分離する。そして、透光板８８において凸レンズ形成面とは反対側の面に図２１〜２４に関して前述したと同様にして嵌合孔９８ａ，９８ｂをそれぞれ有する突出部９６ａ，９６ｂをメッキ下地層９２ａ，９２をそれぞれ介して形成する。
【００６４】
この後、接着剤を除去するなどして透光板８８を基板１００から分離する。この結果、図２６に関して前述したと同様の構成を有するマイクロレンズアレイ９０が得られる。図２７に関して上記した製法によれば、図１７〜２５に関して前述した製法と同様に製造歩留りの向上とコスト低減とを達成することができる。
【００６５】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の改変形態で実施可能なものである。例えば、図１〜３に関して前述した実施形態においては、図１３，１４，２６に関して前述したように透光板の一方の主面に設けた半田付け可能な突出部を用いて光ファイバアレイの端面にマイクロレンズアレイを固定するようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、光ファイバアレイの端面にマイクロレンズアレイを半田付けにより固定する構成にしたので、長期の信頼性を確保できる効果が得られる。
【００６７】
また、マイクロレンズアレイを基板から分離する前にウエハ状態において、マイクロレンズアレイの一方の主面の縁部に、半田下地層を有する段差部を形成したり、マイクロレンズアレイの一方の主面に、半田付け可能な突出部を形成したりするので、歩留りの向上及びコスト低減が可能になる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図２】  図１の光ファイバアレイの端面図である。
【図３】  図１のマイクロレンズアレイの前面図である。
【図４】  この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の一例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図５】  図４の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図６】  図５の工程に続くレンズ形成工程を示す断面図である。
【図７】  図６の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図８】  図７の工程に続く分離溝形成工程を示す断面図である。
【図９】  図８の工程に続くメッキ下地層形成工程を示す断面図である。
【図１０】  図９の工程に続くレジスト除去工程を示す断面図である。
【図１１】  図１０の工程に続くメッキ工程を示す断面図である。
【図１２】  図１１の工程に続くダイシング工程を示す断面図である。
【図１３】  この発明の他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系の組立て前の状態を示す断面図である。
【図１４】  図１３のマイクロレンズアレイ結合系の組立て後の状態をを示す断面図である。
【図１５】  （Ａ）はマイクロレンズアレイの前面図であり、（Ｂ）は光導波路の端面図である。
【図１６】  図１４のマイクロレンズアレイ結合系の動作を説明するための断面図である。
【図１７】  この発明に係るマイクロレンズアレイの製法の他の例におけるレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図１８】  図１７の工程に続くレジストリフロー工程を示す断面図である。
【図１９】  図１８の工程に続く密着層形成工程及び犠牲層形成工程を示す断面図である。
【図２０】  図１９の工程に続くマイクロレンズアレイ形成工程を示す断面図である。
【図２１】  図２０の工程に続くメッキ下地層形成工程を示す断面図である。
【図２２】  図２１の工程に続くレジスト層形成工程を示す断面図である。
【図２３】  図２２の工程に続くメッキ工程及びレジスト除去工程を示す断面図である。
【図２４】  図２３の工程に続くイオンミリング工程を示す断面図である。
【図２５】  図２４の工程に続く分離工程を示す断面図である。
【図２６】  この発明の更に他の実施形態に係るマイクロレンズアレイ結合系を示す断面図である。
【図２７】  図２６のマイクロレンズアレイの製法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０：光ファイバアレイ、１０ａ，１０ｂ：ガイドピン、１１：ファイバテープ、１４，２４：段差部、１６，２６：密着層、１８，２８，５２：半田下地層、２０，５６Ａ，５６Ｂ，６０，９０：マイクロレンズアレイ、２２，６２，８８：透光板、３０，７４ａ，７４ｂ：半田層、４０：石英基板、４２Ａ，４２Ｂ，８２：レジスト群、４４，９４：レジスト層、４８：分離溝、５０，９２：メッキ下地層、６４ａ，６４ｂ，９６ａ，９６ｂ：突出部、６８：光導波路、７０，７２：クラッド、７６，７８：接着層、８０，１００：基板、８４：密着層、８６：犠牲層、９４ａ，９４ｂ：円筒孔、６６ａ，６６ｂ，９８ａ，９８ｂ：嵌合孔、Ｈ１１〜Ｈ４４：保持孔、Ｆ１１〜Ｆ４４，Ｆ：光ファイバ、Ｌ１１〜Ｌ４４，Ｌ１〜Ｌ４：平凸レンズ、Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１１〜Ｓ１４：レジスト層、Ｌａ，Ｌｂ，Ｒ：レンズ群、Ｒ１〜Ｒ４：凹レンズ、Ｃ１〜Ｃ４：コア、ｒ１〜ｒ４：凸レンズ。
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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