JP2008089879A - Optical coupler, optical connector, and receptacle type optical transmission module - Google Patents

Optical coupler, optical connector, and receptacle type optical transmission module Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupler capable of highly accurately aligning a lens and an optical waveguide with a simple configuration. <P>SOLUTION: The optical coupler 1A is composed of: a lens array 4A having a plurality of lenses 41A; an optical waveguide 3A in which a plurality of cores 32 for propagating light are provided and in which core end faces 34a for emitting light are arranged in accordance with the lenses 41A; an engaging projection 40A which is structured by forming a projection in the lens array 4A; a tapered aligning groove 30A which is structured by forming a recess for fitting the engaging projection 40A in the optical waveguide 3A and which aligns optical axes in the lenses 41A and the core end faces 34a. The engaging projection 40A and the tapered aligning groove 30A are in contact with each other in a tapered shape in which one end narrows down along the optical axis direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズ部材に光導波路を結合した光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールに関する。詳しくは、光軸方向にテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部の嵌合で、レンズ部材と光導波路の位置合わせを行うことで、位置決め部と嵌合突起の製作精度誤差を、位置精度に対する許容が大きい光軸方向の位置ずれに変換できるようにしたものである。   The present invention relates to an optical coupler, an optical connector, and a receptacle-type optical transmission module in which an optical waveguide is coupled to a lens member. Specifically, by aligning the lens member and the optical waveguide by fitting the positioning part having a tapered shape in the optical axis direction and the fitting part, the manufacturing accuracy error between the positioning part and the fitting protrusion is reduced. Can be converted into a positional deviation in the optical axis direction.

光学部品を実装する際に、発光素子等を実際に発光させて調芯を行うアクティブアライメントを行うことなく、自動的に調芯を行えるようにした光モジュールが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   There has been proposed an optical module that can automatically perform alignment without performing active alignment that performs alignment by actually emitting light from a light emitting element or the like when mounting an optical component (for example, Patent Documents). 1).

例えば、光学部品としての光導波路を基板に実装すると共に、基板とハウジングに位置合わせ用の段差部を形成して、段差部同士を押し付けることで自動調芯を行えるようにした技術が提案されている。   For example, a technology has been proposed in which an optical waveguide as an optical component is mounted on a substrate, a stepped portion for alignment is formed on the substrate and the housing, and automatic alignment is performed by pressing the stepped portions together. Yes.

また、光学部品としての発光素子及び受光素子を基板に実装すると共に、基板とハウジングに位置合わせ用の段差部を形成して、段差部同士を押し付けることで自動調芯を行えるようにし、かつ、ハウジングにマイクロレンズを実装した技術が提案されている。   In addition to mounting the light emitting element and the light receiving element as optical components on the substrate, forming a stepped portion for alignment between the substrate and the housing, enabling automatic alignment by pressing the stepped portions, and A technique in which a microlens is mounted on a housing has been proposed.

特開2001−324631号公報(図1,図2,図8)Japanese Patent Laid-Open No. 2001-324631 (FIGS. 1, 2, and 8)

従来の光モジュールでは、ハウジングを介してマイクロレンズと光導波路等の光学部品を結合する構成である。このため、マイクロレンズをハウジングに貼り合わせる精度と、ハウジングと光導波路を位置合わせする精度の2重の位置ずれ誤差が蓄積されるため、高精度な位置決めが困難であった。また、2度の実装工程が入るため、工数が増加し、製造コストの点でも不利である。   The conventional optical module has a configuration in which an optical component such as a microlens and an optical waveguide is coupled via a housing. For this reason, double misalignment errors of the accuracy of attaching the microlens to the housing and the accuracy of aligning the housing and the optical waveguide are accumulated, making it difficult to position with high accuracy. In addition, since two mounting steps are required, the number of man-hours increases, which is disadvantageous in terms of manufacturing costs.

更に、ハウジングと光導波路の位置合わせを行うための段差部を、光導波路を実装しているシリコン基板を異方性エッチングすることによって形成しており、位置合わせ用の段差部は、光軸に垂直な方向にテーパ形状を有している。   Further, a step for aligning the housing and the optical waveguide is formed by anisotropic etching of the silicon substrate on which the optical waveguide is mounted, and the alignment step is aligned with the optical axis. It has a taper shape in the vertical direction.

このように光軸に垂直な方向にテーパ形状を有した段差部で位置合わせをしようとすると、段差の幅やそこに嵌め合わせる突起の幅の製作精度の誤差によって、位置ずれトレランスの厳しい光軸垂直方向に位置ずれを生じてしまい、高精度な位置決めが困難である。   In this way, if alignment is attempted with a stepped portion having a taper shape in a direction perpendicular to the optical axis, the optical axis has a severe positional deviation tolerance due to errors in the manufacturing accuracy of the width of the step and the width of the protrusion fitted therein. Positional deviation occurs in the vertical direction, and high-precision positioning is difficult.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、レンズと光導波路を簡単な構成で高精度に位置合わせできる光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides an optical coupler, an optical connector, and a receptacle-type optical transmission module capable of aligning a lens and an optical waveguide with high accuracy with a simple configuration. Objective.

上述した課題を解決するため、本発明の光結合器は、少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、レンズ部材と光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an optical coupler of the present invention includes a lens member having at least one lens and at least one core through which light propagates, and a core from which light is emitted or incident. The core end face of the optical waveguide is arranged in accordance with the lens, and the optical waveguide is joined to the lens member by optically coupling the core to the lens, and the convex portion is formed at the joint portion of the lens member and the optical waveguide. And a positioning portion configured to align the optical axis of the lens and the core end face of the core. The joining portion and the positioning portion are in contact with each other with at least a portion having a tapered shape in which one side becomes narrower along the optical axis direction.

本発明の光コネクタは、少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、光導波路のコアを介してレンズ部材と結合される光ファイバと、レンズ部材と光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、嵌合部と位置決め部は、少なくとも一部が光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接することを特徴とする。   The optical connector of the present invention has a lens member having at least one lens and at least one core through which light is propagated, and the core end surface of the core from which light is emitted or incident is arranged according to the lens. An optical waveguide that is optically coupled to the lens and joined to the lens member, an optical fiber that is coupled to the lens member via the core of the optical waveguide, and a convex portion at the joint between the lens member and the optical waveguide. And a concave portion in which the fitting portion is fitted at the joint portion between the lens member and the optical waveguide, and the optical axis is aligned on the core end surfaces of the lens and the core. The fitting portion and the positioning portion are in contact with each other with a tapered shape in which one of the fitting portion and the positioning portion becomes thinner along the optical axis direction.

本発明のレセプタクル型光伝送モジュールは、少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射するコアのコア端面がレンズに合わせて配置され、コアをレンズと光学的に結合させてレンズ部材と接合される光導波路と、光導波路のコアを介してレンズ部材と結合される発光デバイスと受光デバイスの何れかまたは発光デバイスと受光デバイスの両方と、レンズ部材と光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、レンズ部材と光導波路の接合箇所に嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、レンズ及びコアのコア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、嵌合部と位置決め部は、少なくとも一部が光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接することを特徴とする。   The receptacle-type optical transmission module of the present invention has a lens member having at least one lens and at least one core through which light propagates, and the core end surface of the core from which light is emitted or incident is the lens. An optical waveguide that is disposed together and optically couples the core with the lens and is joined to the lens member; and a light-emitting device and / or a light-receiving device that are coupled to the lens member via the core of the optical waveguide; Both the light receiving device, a fitting portion formed by forming a convex portion at the joint portion between the lens member and the optical waveguide, and a concave portion where the fitting portion is fitted at the joint portion between the lens member and the optical waveguide are formed. And a positioning part that aligns the optical axis at the core end surface of the lens and the core, and at least a part of the fitting part and the positioning part is thin along the optical axis direction. Wherein the contact has a path shape.

本発明の光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールでは、位置決め部に嵌合部が嵌合されて、レンズ部材と光導波路が接合される。光軸方向にテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部が接することで、位置決め部と嵌合部に製作精度誤差がある場合でも、製作精度誤差による寸法のばらつきは、位置精度に対する許容が大きい光軸方向の位置ずれに変換され、コアとレンズが位置合わせされる。   In the optical coupler, the optical connector, and the receptacle type optical transmission module of the present invention, the fitting portion is fitted to the positioning portion, and the lens member and the optical waveguide are joined. Even if there is a manufacturing accuracy error between the positioning part and the fitting part due to the contact between the positioning part having a tapered shape in the optical axis direction and the fitting part, dimensional variation due to the manufacturing precision error has a large tolerance for the position accuracy. It is converted into a positional shift in the optical axis direction, and the core and the lens are aligned.

本発明によれば、レンズ部材と光導波路は、光軸方向に沿ってテーパ形状を有した位置決め部と嵌合部が嵌合されて接合されるので、位置決め部と嵌合部の製作精度誤差を光軸方向の位置ずれに変換することができる。これにより、レンズ部材のレンズと光導波路のコアの光結合の過剰損失を低減することが可能となる。   According to the present invention, since the lens member and the optical waveguide are joined by fitting the positioning portion having a tapered shape and the fitting portion along the optical axis direction, the manufacturing accuracy error between the positioning portion and the fitting portion is caused. Can be converted into a positional shift in the optical axis direction. Thereby, it is possible to reduce excess loss of optical coupling between the lens of the lens member and the core of the optical waveguide.

以下、図面を参照して本発明の光結合器、光コネクタ及びレセプタクル型の光伝送モジュールの実施の形態について説明する。   Embodiments of an optical coupler, an optical connector, and a receptacle type optical transmission module according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

<第1の実施の形態の光結合器の構成例>
図1及び図2は、第1の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図1(a)は、第1の実施の形態の光結合器1Aの平面図、図1(b)は、光結合器1Aの側断面図、図2は、光結合器1Aの分解斜視図である。
<Configuration Example of Optical Coupler of First Embodiment>
1 and 2 are configuration diagrams showing an example of the optical coupler of the first embodiment. FIG. 1A is a plan view of the optical coupler 1A of the first embodiment, and FIG. b) is a side sectional view of the optical coupler 1A, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the optical coupler 1A.

第1の実施の形態の光結合器1Aは、レーザアレイ2Aと光導波路3Aとレンズアレイ4Aを備え、光導波路3Aを介してレーザアレイ2Aとレンズアレイ4Aが光学的に結合される。   The optical coupler 1A of the first embodiment includes a laser array 2A, an optical waveguide 3A, and a lens array 4A, and the laser array 2A and the lens array 4A are optically coupled via the optical waveguide 3A.

光結合器1Aは、光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Aに嵌合用突起40Aを嵌合させて、光導波路3Aとレンズアレイ4Aの位置合わせを行うことで、テーパ状位置決め溝30Aと嵌合用突起40Aの製作精度誤差を、光軸方向の位置ずれに変換する。   The optical coupler 1A has a tapered positioning groove by aligning the optical waveguide 3A and the lens array 4A by fitting the fitting protrusion 40A into the tapered positioning groove 30A having a tapered shape in the optical axis direction. The manufacturing accuracy error between 30A and the fitting projection 40A is converted into a positional deviation in the optical axis direction.

以下に、光結合器1Aの構成の詳細について説明する。レーザアレイ2Aは発光デバイスの一例で、複数の発光素子が一列に並んで配置され、本例では、8個の発光素子が所定のピッチで等間隔に配置された8チャンネルのレーザアレイである。発光素子は面発光型半導体レーザ(VCSEL)で、入力された電気信号を光信号に変換して、基板に対して垂直方向に出射する。   Details of the configuration of the optical coupler 1A will be described below. The laser array 2A is an example of a light-emitting device, and a plurality of light-emitting elements are arranged in a line. In this example, the laser array 2A is an 8-channel laser array in which eight light-emitting elements are arranged at equal intervals at a predetermined pitch. The light emitting element is a surface emitting semiconductor laser (VCSEL), which converts an input electric signal into an optical signal and emits it in a direction perpendicular to the substrate.

光導波路3Aは、導波路シート31Aが実装基板5Aに実装される。実装基板5Aは、レーザアレイ2Aが実装される実装部50と、レーザアレイ2Aと電気的に接続される図示しない配線パターン等を備える。実装基板5Aは、例えばシリコン(Si)で構成され、レーザアレイ2Aの形状に合わせて長方形の開口を有した凹部をエッチング等により製作して、実装基板5Aの表面に、レーザアレイ2Aが入る実装部50が形成される。   In the optical waveguide 3A, the waveguide sheet 31A is mounted on the mounting substrate 5A. The mounting substrate 5A includes a mounting portion 50 on which the laser array 2A is mounted, a wiring pattern (not shown) that is electrically connected to the laser array 2A, and the like. The mounting substrate 5A is made of, for example, silicon (Si), and a recess having a rectangular opening is manufactured by etching or the like according to the shape of the laser array 2A, and the laser array 2A is placed on the surface of the mounting substrate 5A. Part 50 is formed.

導波路シート31Aは、光が伝搬される少なくとも1本以上のコア32と、コア32を覆うアンダークラッド33a及びオーバークラッド33bを有した埋め込み型の導波路で、実装部50にレーザアレイ2Aが実装された実装基板5Aの表面に、接着固定等により実装される。   The waveguide sheet 31A is an embedded waveguide having at least one or more cores 32 through which light propagates, an underclad 33a and an overclad 33b covering the cores 32, and the laser array 2A is mounted on the mounting unit 50. It is mounted on the surface of the mounted substrate 5A by adhesive fixing or the like.

導波路シート31Aは、例えば感光性を有した高分子導波路材料で構成され、コア32の屈折率がアンダークラッド33a及びオーバークラッド33bの屈折率より若干大きくなるように構成されて、コア32に結合された光が、コア32に閉じ込められて伝搬される。   The waveguide sheet 31A is made of, for example, a polymer waveguide material having photosensitivity, and is configured such that the refractive index of the core 32 is slightly larger than the refractive indexes of the underclad 33a and the overclad 33b. The combined light is confined in the core 32 and propagated.

導波路シート31Aは、レーザアレイ2Aの発光素子に合わせたピッチで等間隔に並列された8本のコア32が、本例では導波路シート31Aの一端側から他端側まで直線状に延び、各コア32が交差する一方の端部に垂直端面34を備える。垂直端面34は、導波路シート31Aの平面に対して垂直な面で構成され、各コア32が露出して光が出射または入射するコア端面34aが形成される。   In the waveguide sheet 31A, eight cores 32 arranged in parallel at equal intervals with the pitch of the light emitting elements of the laser array 2A extend linearly from one end side to the other end side of the waveguide sheet 31A in this example, A vertical end face 34 is provided at one end where each core 32 intersects. The vertical end surface 34 is configured by a surface perpendicular to the plane of the waveguide sheet 31A, and each core 32 is exposed to form a core end surface 34a from which light is emitted or incident.

また、導波路シート31Aは、各コア32が交差する他方の端部に傾斜端面35を備える。傾斜端面35は、導波路シート31Aの平面に対して約45度の傾斜を有し、各コア32の端面が露出して反射面35aが形成される。   The waveguide sheet 31 </ b> A includes an inclined end surface 35 at the other end where each core 32 intersects. The inclined end surface 35 has an inclination of about 45 degrees with respect to the plane of the waveguide sheet 31A, and the end surface of each core 32 is exposed to form a reflecting surface 35a.

反射面35aは、導波路シート31Aの下面から入射した光を空気との境界で全反射させて、コア32に入射させる。また、反射面35aは、コア32を伝搬される光を空気との境界で全反射させて、導波路シート31Aの下面から出射させる。   The reflection surface 35 a causes the light incident from the lower surface of the waveguide sheet 31 </ b> A to be totally reflected at the boundary with the air and is incident on the core 32. Further, the reflection surface 35a totally reflects the light propagating through the core 32 at the boundary with air, and emits the light from the lower surface of the waveguide sheet 31A.

本例では、実装部50に位置合わせしてレーザアレイ2Aが実装された実装基板5Aの表面に、マーカー等を利用して導波路シート31Aを位置合わせして実装すると、レーザアレイ2Aの各発光素子の真上に、導波路シート31Aの各コア32の反射面35aが対向して位置合わせされる。   In this example, when the waveguide sheet 31A is aligned and mounted on the surface of the mounting substrate 5A on which the laser array 2A is mounted in alignment with the mounting portion 50, each light emission of the laser array 2A is achieved. The reflection surface 35a of each core 32 of the waveguide sheet 31A is aligned and positioned directly above the element.

レンズアレイ4Aはレンズ部材の一例で、複数のレンズ41Aが一体に形成されたレンズ形成部42Aを備え、レンズ形成部42Aの裏面に、光導波路3Aが実装される実装部43Aが形成される。   The lens array 4A is an example of a lens member, and includes a lens forming portion 42A in which a plurality of lenses 41A are integrally formed, and a mounting portion 43A on which the optical waveguide 3A is mounted is formed on the back surface of the lens forming portion 42A.

レンズアレイ4Aは、導波路シート31Aのコア32とほぼ同等の屈折率を有して所望の波長の光に対して透明な例えば樹脂材料で構成され、金型を用いたモールド成型等で一体に成型される。   The lens array 4A is made of, for example, a resin material that has a refractive index substantially equal to the core 32 of the waveguide sheet 31A and is transparent to light of a desired wavelength, and is integrally formed by molding using a mold or the like. Molded.

各レンズ41Aは、光を集光またはコリメート(平行光化)する凸レンズが、レンズ形成部42Aの正面に所定のピッチで一列に並べられて構成され、本例では、レーザアレイ2Aに合わせて8個のレンズ41Aが、発光素子と同じピッチで等間隔に配置される。   Each lens 41A is configured by arranging convex lenses for condensing or collimating (collimating) light in a line at a predetermined pitch on the front surface of the lens forming portion 42A. In this example, each lens 8A is 8 in accordance with the laser array 2A. The individual lenses 41A are arranged at equal intervals at the same pitch as the light emitting elements.

実装部43Aは、レンズ形成部42Aのレンズ41Aが形成される位置の裏側に、光導波路3Aが入る空間を形成して構成される。   The mounting portion 43A is configured by forming a space in which the optical waveguide 3A enters in the back side of the position where the lens 41A of the lens forming portion 42A is formed.

次に、光導波路3Aとレンズアレイ4Aを接合すると、コア32とレンズ41Aが光学的に結合するように、光導波路3Aとレンズアレイ4Aを位置合わせする構成について説明する。   Next, a configuration in which the optical waveguide 3A and the lens array 4A are aligned so that the core 32 and the lens 41A are optically coupled when the optical waveguide 3A and the lens array 4A are joined will be described.

光導波路3Aは、導波路シート31Aの垂直端面34にテーパ状位置決め溝30Aを備える。テーパ状位置決め溝30Aは位置決め部の一例で、導波路シート31Aの垂直端面34及び上面を開口した溝部を、コア32の並列方向に沿った左右両側の1箇所ずつに形成して構成される。   The optical waveguide 3A includes a tapered positioning groove 30A on the vertical end surface 34 of the waveguide sheet 31A. The tapered positioning groove 30 </ b> A is an example of a positioning portion, and is configured by forming a groove portion that opens the vertical end surface 34 and the upper surface of the waveguide sheet 31 </ b> A at one place on both the left and right sides along the parallel direction of the core 32.

テーパ状位置決め溝30Aは、導波路シート31Aの垂直端面34に面した開口部分から、コア32のコア端面34aにおける光軸方向であるY方向に沿って徐々に溝幅が狭くなるテーパ形状を有した位置決め面36Aを備える。   The tapered positioning groove 30A has a tapered shape in which the groove width gradually decreases from the opening facing the vertical end surface 34 of the waveguide sheet 31A along the Y direction that is the optical axis direction of the core end surface 34a of the core 32. The positioning surface 36A is provided.

位置決め面36Aは、コア32のコア端面34aにおける光軸に垂直な一の方向であるX方向(横方向)に対向するテーパ状位置決め溝30Aの対向する側面で構成され、X方向に対向する位置決め面36Aの間隔が、光軸方向であるY方向に沿って徐々に狭くなる形状を有する。また、位置決め面36Aは、光軸に垂直な他の方向であるZ方向(高さ方向)には、Z方向に沿ったほぼ垂直な面となるように形成されている。これにより、テーパ状位置決め溝30Aは、導波路シート31Aの平面においてV字形状となっている。   The positioning surface 36A is configured by opposing side surfaces of the tapered positioning groove 30A facing the X direction (lateral direction) which is one direction perpendicular to the optical axis on the core end surface 34a of the core 32, and is positioned facing the X direction. The distance between the surfaces 36A gradually decreases along the Y direction, which is the optical axis direction. Further, the positioning surface 36A is formed to be a substantially vertical surface along the Z direction in the Z direction (height direction) which is another direction perpendicular to the optical axis. Thus, the tapered positioning groove 30A has a V shape on the plane of the waveguide sheet 31A.

テーパ状位置決め溝30Aは、例えば、導波路シート31Aを構成するオーバークラッド33bの形成プロセスで、アンダークラッド33a上にオーバークラッド形成材料に溝部を形成して製作される。   The tapered positioning groove 30A is manufactured, for example, by forming a groove portion in the overcladding forming material on the undercladding 33a in the formation process of the overcladding 33b constituting the waveguide sheet 31A.

または、テーパ状位置決め溝30Aは、導波路シート31Aを構成するコア32の形成プロセスで、アンダークラッド33a上にコア形成材料で製作され、オーバークラッド33bの形成プロセスで、テーパ状位置決め溝30Aをオーバークラッド33bから露出させている。ここで、本例では、テーパ状位置決め溝30Aは、オーバークラッド33bの形成プロセスで製作した例で説明している。   Alternatively, the taper positioning groove 30A is made of a core forming material on the under clad 33a in the process of forming the core 32 constituting the waveguide sheet 31A, and the taper positioning groove 30A is over the taper positioning groove 30A in the process of forming the over clad 33b. It is exposed from the clad 33b. Here, in this example, the tapered positioning groove 30A is described as an example manufactured by the process of forming the over clad 33b.

光導波路3Aは、導波路シート31Aの上面に高さ位置決め溝37Aを備える。高さ位置決め溝37Aは高さ位置決め部の一例で、導波路シート31Aの上面に開口を有し、底面を平面とした溝部を、コア32の並列方向に沿った左右両側の1箇所ずつに形成して構成される。   The optical waveguide 3A includes a height positioning groove 37A on the upper surface of the waveguide sheet 31A. The height positioning groove 37 </ b> A is an example of a height positioning portion, and a groove portion having an opening on the upper surface of the waveguide sheet 31 </ b> A and having a bottom surface as a flat surface is formed at each of the left and right sides along the parallel direction of the core 32. Configured.

高さ位置決め溝37Aは、例えば、導波路シート31Aを構成するオーバークラッド33bの形成プロセスで製作され、高さ位置決め溝37Aの底面には、アンダークラッド33aの上面が露出している。   The height positioning groove 37A is manufactured by, for example, the formation process of the over clad 33b constituting the waveguide sheet 31A, and the upper surface of the under cladding 33a is exposed on the bottom surface of the height positioning groove 37A.

レンズアレイ4Aは、レンズ形成部42Aの裏面の実装部43Aに嵌合用突起40Aを備える。嵌合用突起40Aは嵌合部の一例で、光導波路3Aの導波路シート31Aに形成されたテーパ状位置決め溝30Aの配置に合わせて、レンズ41Aの並列方向に沿った左右両側の1箇所ずつに形成される。   The lens array 4A includes a fitting protrusion 40A on the mounting portion 43A on the back surface of the lens forming portion 42A. The fitting protrusion 40A is an example of a fitting portion, and is arranged at one place on both the left and right sides along the parallel direction of the lens 41A according to the arrangement of the tapered positioning groove 30A formed in the waveguide sheet 31A of the optical waveguide 3A. It is formed.

嵌合用突起40Aは、レンズ41Aの光軸方向であるY方向に突出し、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aに接する突き当て面44Aを備える。突き当て面44Aは、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aの形状に合わせて、レンズ41Aの光軸に垂直な一の方向であるX方向における幅が、光軸方向であるY方向に沿って徐々に狭くなるテーパ形状を有する。また、突き当て面44Aは、光軸に垂直な他の方向であるZ方向には、Z方向に沿ったほぼ垂直な面となるように形成されている。   The fitting protrusion 40A includes an abutting surface 44A that protrudes in the Y direction, which is the optical axis direction of the lens 41A, and contacts the positioning surface 36A of the tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A. The abutting surface 44A has a width in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis of the lens 41A, along the Y direction, which is the optical axis direction, in accordance with the shape of the tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A. It has a tapered shape that gradually narrows. The abutting surface 44A is formed so as to be a substantially vertical surface along the Z direction in the Z direction, which is another direction perpendicular to the optical axis.

光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aとレンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aは、光導波路3Aとレンズアレイ4Aが接合されると、テーパ状位置決め溝30Aと嵌合用突起40Aが嵌合され、テーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aと嵌合用突起40Aの突き当て面44Aが接する。   The tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A and the fitting projection 40A of the lens array 4A are fitted into the tapered positioning groove 30A and the fitting projection 40A when the optical waveguide 3A and the lens array 4A are joined. The positioning surface 36A of the positioning groove 30A and the abutting surface 44A of the fitting projection 40A are in contact with each other.

そして、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aとレンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aは、位置決め面36Aと突き当て面44Aが接すると、光導波路3Aのコア32のコア端面34aにおける光軸と、レンズアレイ4Aのレンズ41Aの光軸とを平行とし、かつ光軸に垂直な一の方向であるX方向における光軸の位置を合わせる形状を有する。   The tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A and the fitting projection 40A of the lens array 4A contact the optical axis of the core end surface 34a of the core 32 of the optical waveguide 3A and the lens when the positioning surface 36A and the abutting surface 44A contact each other. The optical axis of the lens 41A of the array 4A is parallel to the optical axis, and the optical axis is aligned in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis.

レンズアレイ4Aは、実装部43Aの下面に高さ出し用突起45Aを備える。高さ出し用突起45Aは高さ出し嵌合部の一例で、光導波路3Aの導波路シート31Aに形成された高さ位置決め溝37Aの配置に合わせて、レンズ41Aの並列方向に沿った左右両側の1箇所ずつに形成される。   The lens array 4A includes a protrusion 45A for raising the height on the lower surface of the mounting portion 43A. The height protrusion 45A is an example of a height fitting portion. Both the left and right sides along the parallel direction of the lens 41A are aligned with the arrangement of the height positioning grooves 37A formed in the waveguide sheet 31A of the optical waveguide 3A. Are formed one by one.

高さ出し用突起45Aは、光導波路3Aの高さ位置決め溝37Aに合わせた形状を有して、レンズ41Aの光軸に垂直な他の方向であるZ方向に突出する。   The height protrusion 45A has a shape that matches the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A, and protrudes in the Z direction, which is another direction perpendicular to the optical axis of the lens 41A.

光導波路3Aの高さ位置決め溝37Aとレンズアレイ4Aの高さ出し用突起45Aは、光導波路3Aとレンズアレイ4Aが接合されると 高さ出し用突起45Aが高さ位置決め溝37Aに挿入され、かつ、高さ出し用突起45Aの底面が高さ位置決め溝37Aの底面と接する。   The height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A and the height projection 45A of the lens array 4A are inserted into the height positioning groove 37A when the optical waveguide 3A and the lens array 4A are joined. In addition, the bottom surface of the height projection 45A is in contact with the bottom surface of the height positioning groove 37A.

そして、光導波路3Aの高さ位置決め溝37Aとレンズアレイ4Aの高さ出し用突起45Aは、互いの底面が接すると、光導波路3Aのコア32のコア端面34aにおける光軸と、レンズアレイ4Aのレンズ41Aの光軸とを平行とし、かつ光軸に垂直な他の方向であるZ方向における光軸の位置を合わせる形状を有する。   When the bottom surface of the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A and the height projection 45A of the lens array 4A are in contact with each other, the optical axis of the core end surface 34a of the core 32 of the optical waveguide 3A and the lens array 4A The optical axis of the lens 41A is parallel to the optical axis, and the optical axis is aligned in the Z direction, which is another direction perpendicular to the optical axis.

また、レンズアレイ4Aの高さ出し用突起45AのX−Y方向の大きさは、光導波路3Aの高さ位置決め溝37Aより若干小さく構成される。   Further, the size in the XY direction of the height projection 45A of the lens array 4A is configured to be slightly smaller than the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A.

なお、本例では、レンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aと高さ出し用突起45Aは、Z方向に同じ高さで構成され、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aと高さ位置決め溝37Aは、Z方向に同じ深さで構成される。   In this example, the fitting projection 40A and the height projection 45A of the lens array 4A are configured with the same height in the Z direction, and the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A are: It is configured with the same depth in the Z direction.

すなわち、光導波路3Aとレンズアレイ4Aが接合されると、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aに嵌合されたレンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aの底面は、テーパ状位置決め溝30Aの底面であるアンダークラッド32aの上面に接する。また、光導波路3Aの高さ位置決め溝37Aに挿入されたレンズアレイ4Aの高さ出し用突起45Aの底面は、高さ位置決め溝37Aの底面であるアンダークラッド32aの上面に接する。   That is, when the optical waveguide 3A and the lens array 4A are joined, the bottom surface of the fitting projection 40A of the lens array 4A fitted in the tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A is the bottom surface of the tapered positioning groove 30A. It contacts the upper surface of the underclad 32a. Further, the bottom surface of the height projection 45A of the lens array 4A inserted into the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A is in contact with the upper surface of the under cladding 32a that is the bottom surface of the height positioning groove 37A.

これにより、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aとレンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aは、光導波路3Aのコア32のコア端面34aにおける光軸と、レンズアレイ4Aのレンズ41Aの光軸との位置合わせを、光軸に垂直なX方向とZ方向の双方で行う機能を有する。   As a result, the tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A and the fitting projection 40A of the lens array 4A are positioned between the optical axis of the core end surface 34a of the core 32 of the optical waveguide 3A and the optical axis of the lens 41A of the lens array 4A. It has a function of performing alignment in both the X direction and the Z direction perpendicular to the optical axis.

光導波路3Aとレンズアレイ4Aは、例えば紫外線硬化型の接着剤で固定される。この接着剤は、導波路シート31Aのコア32とレンズアレイ4Aの屈折率にほぼ等しい屈折率を有し、所望の波長の光に対して透明なものを用いる。そして、導波路シート31Aの垂直端面34と、レンズアレイ4Aのレンズ形成部42Aの裏面との間にこの接着剤を充填することで、コア端面34a等での反射が起きないようにして、結合損失の増加を防いでいる。   The optical waveguide 3A and the lens array 4A are fixed with, for example, an ultraviolet curable adhesive. This adhesive has a refractive index substantially equal to that of the core 32 of the waveguide sheet 31A and the lens array 4A and is transparent to light having a desired wavelength. Then, the adhesive is filled between the vertical end surface 34 of the waveguide sheet 31A and the back surface of the lens forming portion 42A of the lens array 4A so that the reflection at the core end surface 34a or the like does not occur, and the coupling is performed. This prevents an increase in loss.

<本実施の形態の導波路シートの製造工程例>
図3及び図4は、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図で、次に、コア32、アンダークラッド33a及びオーバークラッド33bを共に感光性を持つ高分子材料で製作し、テーパ状位置決め溝30Aをオーバークラッド33bの形成プロセスで製作する導波路シート31Aの製造工程例について説明する。ここで、図3は、テーパ状位置決め溝30Aの形成部位の製造工程の概要を示し、図4は、高さ位置決め溝37Aの形成部位の製造工程の概要を示す。
<Example of manufacturing process of waveguide sheet of this embodiment>
3 and 4 are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a waveguide sheet in which the tapered positioning groove is formed of an over clad layer. Next, the core 32, the under clad 33a and the over clad 33b are all photosensitive. An example of a manufacturing process of the waveguide sheet 31A manufactured by a polymer material and manufacturing the tapered positioning groove 30A by the formation process of the over clad 33b will be described. Here, FIG. 3 shows an outline of the manufacturing process of the site where the tapered positioning groove 30A is formed, and FIG. 4 shows the outline of the manufacturing process of the site where the height positioning groove 37A is formed.

まず、図3(a)及び図4(a)に示すように、ウェハ状態のシリコン基板100上に、感光性を有する高分子材料として、紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、アンダークラッド33aを構成する薄膜を形成し、プリベークを行った後、紫外線(UV)を照射して薄膜を硬化させ、アンダークラッド33aを形成する。   First, as shown in FIGS. 3A and 4A, an ultraviolet curable resin is applied as a photosensitive polymer material on a silicon substrate 100 in a wafer state by spin coating or the like. After forming a thin film constituting the clad 33a and performing pre-baking, the thin film is cured by irradiating ultraviolet rays (UV) to form an under clad 33a.

次に、図3(b)及び図4(b)に示すように、シリコン基板100上に形成されたアンダークラッド33a上に、アンダークラッド33aより屈折率の高い紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、コア32を構成する薄膜110を形成する。そして、フォトリソグラフィプロセスによりコア32のパターンが形成されたマスク101を介して紫外線を照射することで、コア32を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア32の形成部位以外を除去して、図3(c)及び図4(c)に示すように、所定のパターンでコア32を形成する。本例では、図1及び図2に示すように、8チャンネルの直線状のコア32を形成した。   Next, as shown in FIGS. 3B and 4B, an ultraviolet curable resin having a higher refractive index than that of the underclad 33a is formed on the underclad 33a formed on the silicon substrate 100 by spin coating or the like. The thin film 110 constituting the core 32 is formed by coating. Then, the portion where the core 32 is formed is cured by irradiating ultraviolet rays through the mask 101 in which the pattern of the core 32 is formed by a photolithography process, and the portions other than the portion where the core 32 is formed are removed by solution development. As shown in FIGS. 3C and 4C, the core 32 is formed in a predetermined pattern. In this example, as shown in FIGS. 1 and 2, an 8-channel linear core 32 is formed.

次に、図3(d)及び図4(d)に示すように、シリコン基板100上に形成されたアンダークラッド33a及び所定のパターンのコア32上に、アンダークラッド33aと同じ紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、オーバークラッド33bを構成する薄膜111を形成し、プリベークを行う。次に、フォトリソグラフィプロセスによりテーパ状位置決め溝30A及び高さ位置決め溝37Aのパターンが形成されたマスク102を介して紫外線を照射することで、テーパ状位置決め溝30A及び高さ位置決め溝37Aを形成する部分以外を硬化させる。そして、溶液現像によってテーパ状位置決め溝30A及び高さ位置決め溝37Aの形成部位を除去して、図3(e),図4(e)に示すように、テーパ状位置決め溝30A及び高さ位置決め溝37Aが形成されたオーバークラッド33bを形成する。   Next, as shown in FIGS. 3D and 4D, the same ultraviolet curable resin as the undercladding 33a is formed on the undercladding 33a formed on the silicon substrate 100 and the core 32 having a predetermined pattern. The thin film 111 constituting the over clad 33b is formed by spin coating or the like, and prebaking is performed. Next, the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A are formed by irradiating ultraviolet rays through the mask 102 in which the pattern of the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A is formed by a photolithography process. Cure everything except the part. Then, the portions where the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A are formed are removed by solution development, and as shown in FIGS. 3E and 4E, the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 30A are formed. Overclad 33b in which 37A is formed is formed.

ここで、本例では、オーバークラッド33bを構成する樹脂材料は、アンダークラッド33aを構成する高分子材料と同じ材料を用いているが、アンダークラッド33aと屈折率がほぼ等しければ、別の材料を用いることも可能である。   Here, in this example, the resin material constituting the over clad 33b is the same material as the polymer material constituting the under clad 33a. However, if the refractive index is substantially equal to that of the under clad 33a, another material is used. It is also possible to use it.

また、本例では、紫外線硬化型の樹脂を用いてフォトリソグラフィプロセスによりコア32等のパターンを形成したが、熱硬化型の樹脂を用いて金型成形によってパターンニングする方法や、金属マスク等でマスクしてRIEでパターンを転写して形成する方法等もある。   In this example, a pattern such as the core 32 is formed by a photolithography process using an ultraviolet curable resin. However, a patterning method using a thermosetting resin and a metal mask is used. There is also a method of forming a mask by transferring a pattern by RIE.

以上のように、テーパ状位置決め溝30A及び高さ位置決め溝37Aを製作した導波路シート31Aは、図1及び図2で説明した傾斜端面35が形成される辺となる部分を、45度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、傾斜端面35及び反射面35aを形成する。また、他の辺となる部分は、90度の角度を持つダイシングプレートを用いてダイシングすることで、所定の形状の導波路シート31Aを切り出す。   As described above, the waveguide sheet 31A in which the tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A are manufactured has an angle of 45 degrees with respect to a portion serving as the side on which the inclined end surface 35 described with reference to FIGS. The inclined end surface 35 and the reflective surface 35a are formed by dicing using a dicing plate having Further, the other side portion is diced using a dicing plate having an angle of 90 degrees to cut out the waveguide sheet 31A having a predetermined shape.

そして、導波路シート31Aをシリコン基板100から剥離して、導波路シート31Aが完成する。   Then, the waveguide sheet 31A is peeled from the silicon substrate 100 to complete the waveguide sheet 31A.

以上の製造工程で製作された導波路シート31Aは、図1及び図2に示すように、実装基板5Aの実装部50に位置合わせして実装されたレーザアレイ2Aの各発光素子の発光点に、各コア32の反射面35aをマーカー等を利用して位置合わせして、実装基板5Aの表面に接着固定され、光導波路3Aが形成される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the waveguide sheet 31A manufactured by the above manufacturing process is used as a light emitting point of each light emitting element of the laser array 2A mounted in alignment with the mounting portion 50 of the mounting substrate 5A. The reflective surface 35a of each core 32 is aligned using a marker or the like, and is adhered and fixed to the surface of the mounting substrate 5A, thereby forming the optical waveguide 3A.

<光導波路とレンズアレイの接合動作例>
次に、以上のように実装基板5Aに導波路シート31Aが実装された光導波路3Aにレンズアレイ4Aを接合する動作について説明する。
<Example of bonding operation between optical waveguide and lens array>
Next, an operation of joining the lens array 4A to the optical waveguide 3A in which the waveguide sheet 31A is mounted on the mounting substrate 5A as described above will be described.

光導波路3Aとレンズアレイ4Aは、レンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aを、導波路シート31Aのテーパ状位置決め溝30Aに光軸方向であるY方向から嵌めることで、テーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aと嵌合用突起40Aの突き当て面44Aの形状により、光軸に垂直な一の方向であるX方向の中心位置が合うようになっている。   The optical waveguide 3A and the lens array 4A are formed by fitting the fitting protrusion 40A of the lens array 4A into the tapered positioning groove 30A of the waveguide sheet 31A from the Y direction that is the optical axis direction, thereby positioning the tapered positioning groove 30A. The center position in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis, is matched by the shape of the abutting surface 44A of 36A and the fitting projection 40A.

図5は、テーパ状位置決め溝と嵌合用突起による位置合わせの作用効果を示す動作説明図である。   FIG. 5 is an operation explanatory view showing the effect of alignment by the tapered positioning groove and the fitting protrusion.

上述したように、導波路シート31Aのテーパ状位置決め溝30Aは、本例ではオーバークラッド33bの形成プロセスで、フォトリソグラフィプロセスでパターニングすることによって製作している。   As described above, the tapered positioning groove 30A of the waveguide sheet 31A is manufactured by patterning by a photolithography process in the formation process of the over clad 33b in this example.

フォトリソグラフィプロセスでは、露光条件や現像条件のばらつきによって、パターン幅が多少はばらつく。但し、溝の中心位置はフォトマスクの製作精度で決まり、半導体製造プロセスを適用することで、溝の中心位置のばらつき量は小さい。   In the photolithography process, the pattern width varies somewhat due to variations in exposure conditions and development conditions. However, the center position of the groove is determined by the photomask manufacturing accuracy, and by applying the semiconductor manufacturing process, the amount of variation in the center position of the groove is small.

例えば、図5に実線で示すテーパ状位置決め溝30A(1)と、破線で示すテーパ状位置決め溝30A(2)のように、溝幅W1と溝幅W2にばらつきがあっても、光軸に垂直な一の方向であるX方向の中心位置O、本例では、テーパ形状の頂点位置は、溝幅によらずほぼ一致する。   For example, even if the groove width W1 and the groove width W2 vary as in the tapered positioning groove 30A (1) indicated by the solid line and the tapered positioning groove 30A (2) indicated by the broken line in FIG. The center position O in the X direction, which is one perpendicular direction, in this example, the apex position of the tapered shape substantially matches regardless of the groove width.

これにより、光軸方向であるY方向に徐々に溝幅が狭くなるテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Aを用いると、図5に示すように、溝幅W1と溝幅W2にばらつきがあっても、レンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aを押し付けると、嵌合用突起40AのX方向の位置は、テーパ状位置決め溝30Aの溝幅のばらつきに関係なく、一定の位置に位置合わせされる。   Accordingly, when the tapered positioning groove 30A having a tapered shape in which the groove width is gradually narrowed in the Y direction that is the optical axis direction is used, there is a variation in the groove width W1 and the groove width W2, as shown in FIG. However, when the fitting projection 40A of the lens array 4A is pressed, the position of the fitting projection 40A in the X direction is aligned to a fixed position regardless of the variation in the groove width of the tapered positioning groove 30A.

そして、テーパ状位置決め溝30Aの溝幅のばらつきw(=W2−W1)は、図5に実線と破線で示すように、光軸方向であるY方向における嵌合用突起40Aの位置ずれLaに変換されることになる。   Then, the variation w (= W2−W1) in the groove width of the tapered positioning groove 30A is converted into a positional deviation La of the fitting protrusion 40A in the Y direction, which is the optical axis direction, as shown by a solid line and a broken line in FIG. Will be.

光導波路3Aとレンズアレイ4Aの位置ずれのトレランスを考えた場合、光軸垂直方向の位置ずれに対してはトレランスはあまり大きくないが、光軸方向の位置ずれトレランスは非常に大きいという特徴がある。   Considering the tolerance of the positional deviation between the optical waveguide 3A and the lens array 4A, the tolerance is not so large for the positional deviation in the direction perpendicular to the optical axis, but the positional deviation tolerance in the optical axis direction is very large. .

これにより、光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Aと嵌合用突起40Aを用いた光導波路3Aとレンズアレイ4Aの位置合わせ構造では、テーパ状位置決め溝30Aの溝幅のばらつきは、光軸方向であるY方向における嵌合用突起40Aの位置ずれに変換され、光導波路3Aのコア32のコア端面34aと、レンズアレイ4Aのレンズ41Aは、光軸に垂直な一の方向であるX方向の位置が合わせられる。   Thereby, in the alignment structure of the optical waveguide 3A and the lens array 4A using the tapered positioning groove 30A having a tapered shape in the optical axis direction and the fitting protrusion 40A, the variation in the groove width of the tapered positioning groove 30A is as follows. It is converted into a positional shift of the fitting protrusion 40A in the Y direction which is the optical axis direction, and the core end surface 34a of the core 32 of the optical waveguide 3A and the lens 41A of the lens array 4A are in one direction perpendicular to the optical axis. The direction position is adjusted.

従って、テーパ状位置決め溝30Aの溝幅にばらつきがあっても、光学的な劣化を抑えて光導波路3Aの各コアとレンズアレイ4Aのレンズ41Aを結合することができ、結合損失を低減することができる。   Therefore, even if the groove width of the tapered positioning groove 30A varies, the optical deterioration can be suppressed and the cores of the optical waveguide 3A and the lenses 41A of the lens array 4A can be coupled to reduce coupling loss. Can do.

また、光導波路3Aとレンズアレイ4Aの光軸に垂直な他の方向であるZ方向における位置は、光導波路3Aに形成された高さ位置決め溝37Aの底面にレンズアレイ4Aに形成された高さ出し用突起45Aの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝30Aの底面に嵌合用突起40Aの底面を押し当てることで合わせられる。   The position in the Z direction, which is another direction perpendicular to the optical axis of the optical waveguide 3A and the lens array 4A, is the height formed in the lens array 4A on the bottom surface of the height positioning groove 37A formed in the optical waveguide 3A. The bottom surface of the protrusion 45A is pressed and the bottom surface of the fitting groove 40A is pressed against the bottom surface of the tapered positioning groove 30A.

テーパ状位置決め溝30Aと高さ位置決め溝37Aは、導波路シート31Aのオーバークラッド33bの形成プロセスで、オーバークラッド33bを形成する薄膜をパターニングすることによって形成されることで、アンダークラッド33aの上面が露出している。   The tapered positioning groove 30A and the height positioning groove 37A are formed by patterning a thin film that forms the over clad 33b in the process of forming the over clad 33b of the waveguide sheet 31A. Exposed.

コア32の形成プロセスでは、アンダークラッド33aの上面にコア層となる薄膜を形成するため、アンダークラッド33aの上面からコア32の高さ方向の中心までの位置精度は、コア層の膜厚で決まる。コア層は、スピンコートで製作するために膜厚精度は非常に高い。   In the formation process of the core 32, a thin film to be a core layer is formed on the upper surface of the underclad 33a. Therefore, the positional accuracy from the upper surface of the underclad 33a to the center in the height direction of the core 32 is determined by the thickness of the core layer. . Since the core layer is manufactured by spin coating, the film thickness accuracy is very high.

これにより、光導波路3Aとレンズアレイ4Aは、高さ位置決め溝37Aの底面であるアンダークラッド33aの上面に高さ出し用突起45Aの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝30Aの底面であるアンダークラッド33aの上面に嵌合用突起40Aの底面を押し当てる位置決め構造とすることで、コア32のコア端面34aとレンズ41Aは、光軸に垂直な他の方向であるZ方向の位置合わせも高精度で行うことができる。   Thus, the optical waveguide 3A and the lens array 4A press the bottom surface of the height projection 45A against the upper surface of the under cladding 33a that is the bottom surface of the height positioning groove 37A, and the under surface that is the bottom surface of the tapered positioning groove 30A. By adopting a positioning structure in which the bottom surface of the fitting projection 40A is pressed against the top surface of the clad 33a, the core end surface 34a of the core 32 and the lens 41A can be aligned with each other in the Z direction, which is another direction perpendicular to the optical axis. Can be done.

また、光導波路3Aの高さ位置決め溝37AのX−Y方向の大きさは、レンズアレイ4Aの高さ出し用突起45Aより若干大きく構成されており、高さ出し用突起45Aを高さ位置決め溝37Aに挿入した状態で、レンズアレイ4Aを、光導波路3Aの導波路シート31Aの平面に沿ったX−Y方向に移動することができる。   The size of the height positioning groove 37A of the optical waveguide 3A in the XY direction is slightly larger than the height protrusion 45A of the lens array 4A, and the height protrusion 45A is formed in the height positioning groove. The lens array 4A can be moved in the XY direction along the plane of the waveguide sheet 31A of the optical waveguide 3A while being inserted into 37A.

これにより、レンズアレイ4Aの嵌合用突起40Aを、光導波路3Aのテーパ状位置決め溝30Aの溝幅の広い部分からスライドさせて、テーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aに、嵌合用突起40Aの突き当て面44Aを押し当てて、位置合わせができるようになっている。よって、レンズアレイ4Aの各突起と光導波路3Aの各溝部の嵌合工程が簡単な作業で行える。   As a result, the fitting protrusion 40A of the lens array 4A is slid from the wide groove width portion of the tapered positioning groove 30A of the optical waveguide 3A, and the fitting protrusion 40A protrudes onto the positioning surface 36A of the tapered positioning groove 30A. Positioning can be performed by pressing the contact surface 44A. Therefore, the fitting process of each protrusion of the lens array 4A and each groove of the optical waveguide 3A can be performed with a simple operation.

以上のように、高さ位置決め溝37Aの底面に高さ出し用突起45Aの底面を押し当てると共に、テーパ状位置決め溝30Aの底面に嵌合用突起40Aの底面を押し当て、更に、テーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aに嵌合用突起40Aの突き当て面44Aを押し当て、位置合わせした光導波路3Aとレンズアレイ4Aは、紫外線硬化型の接着剤で固定される。   As described above, the bottom surface of the height projection 45A is pressed against the bottom surface of the height positioning groove 37A, the bottom surface of the fitting projection 40A is pressed against the bottom surface of the tapered positioning groove 30A, and the tapered positioning groove is further pressed. The abutting surface 44A of the fitting projection 40A is pressed against the positioning surface 36A of 30A, and the aligned optical waveguide 3A and lens array 4A are fixed with an ultraviolet curable adhesive.

すなわち、光導波路3Aとレンズアレイ4Aを位置合わせして、導波路シート31Aの垂直端面34とレンズアレイ4Aのレンズ形成部42Aの裏面との間、及び導波路シート31Aの上面とレンズアレイ4Aの実装部43Aの下面との間に、紫外線硬化型の接着剤を充填し、紫外線を照射することで、接着剤を硬化させる。   That is, the optical waveguide 3A and the lens array 4A are aligned, between the vertical end surface 34 of the waveguide sheet 31A and the rear surface of the lens forming portion 42A of the lens array 4A, and between the upper surface of the waveguide sheet 31A and the lens array 4A. An ultraviolet curable adhesive is filled between the lower surface of the mounting portion 43A and the adhesive is cured by irradiating with ultraviolet rays.

これにより、光導波路3Aとレンズアレイ4Aは、各突起と各溝部で位置合わせされた精度を保持して、接着固定される。   Thus, the optical waveguide 3A and the lens array 4A are bonded and fixed while maintaining the accuracy of alignment between the protrusions and the grooves.

以上の工程により、レーザアレイ2Aから出射された光を光導波路3Aを介してレンズアレイ4Aに精度良く導き、レーザアレイ2Aから出射された光をコリメートや集光等、所定の様態で出射する光送信モジュールを、簡易に製作することが可能となる。   Through the above steps, the light emitted from the laser array 2A is accurately guided to the lens array 4A via the optical waveguide 3A, and the light emitted from the laser array 2A is emitted in a predetermined manner such as collimation or condensing. The transmission module can be easily manufactured.

なお、上述したレンズアレイ4Aは、導波路シート31Aのコア32の屈折率にほぼ等しい屈折率を持つ樹脂材料を使用して、モールド成型によって製作している。これにより、レンズ41Aと、嵌合用突起40A及び高さ出し用突起45Aを一体成型できるので、非常に量産性に優れている。   The lens array 4A described above is manufactured by molding using a resin material having a refractive index substantially equal to the refractive index of the core 32 of the waveguide sheet 31A. Accordingly, the lens 41A, the fitting protrusion 40A, and the height raising protrusion 45A can be integrally molded, which is extremely excellent in mass productivity.

ここで、上述した実施の形態では、発光デバイスとしてレーザアレイを使用したが、受光デバイスとしてフォトダイオード(PD)を使用することによって、光受信モジュールにも応用できることは明らかで、レーザアレイとフォトダイオードの両方を使用することで、光送受信モジュールにも応用できる。   Here, in the above-described embodiment, the laser array is used as the light emitting device. However, it is obvious that the photodiode can be applied to the optical receiving module by using the photodiode (PD) as the light receiving device. By using both, it can be applied to an optical transceiver module.

また、テーパ状位置決め溝30Aと嵌合用突起40Aのテーパ形状の方向が、それぞれ逆の場合も同様な位置合わせ効果が得られる。更に、嵌合用突起40Aの形状は、三角形状以外に、テーパ状位置決め溝30Aの位置決め面36Aに押し当てられる例えば半円形状でも同様な位置合わせ効果が得られる。   Further, the same alignment effect can be obtained when the taper-shaped positioning grooves 30A and the fitting protrusions 40A have opposite taper directions. Furthermore, the shape of the fitting protrusion 40A is not limited to the triangular shape, but the same alignment effect can be obtained even when the fitting protrusion 40A is pressed against the positioning surface 36A of the tapered positioning groove 30A, for example.

また、テーパ状位置決め溝30Aをコア32の形成プロセスで製作すれば、テーパ状位置決め溝30Aの位置精度を、コア32の位置精度と合わせることが可能となる。更に、高さ位置決め溝37Aの底面を、コア層の上面で形成する構成としても良い。   Further, if the tapered positioning groove 30A is manufactured by the process of forming the core 32, the positional accuracy of the tapered positioning groove 30A can be matched with the positional accuracy of the core 32. Further, the bottom surface of the height positioning groove 37A may be formed on the top surface of the core layer.

<第2の実施の形態の光結合器の構成例>
図6は、第2の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図6(a)は、第2の実施の形態の光結合器1Bの平面図、図6(b)は、光結合器1Bの側断面図である。
<Configuration Example of Optical Coupler of Second Embodiment>
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of the optical coupler according to the second embodiment. FIG. 6A is a plan view of the optical coupler 1B according to the second embodiment, and FIG. It is a sectional side view of the optical coupler 1B.

第2の実施の形態の光結合器1Bは、ファイバアレイ6と光導波路3Bとレンズアレイ4Bを備え、光導波路3Bを介してファイバアレイ6とレンズアレイ4Bが光学的に結合される。   The optical coupler 1B of the second embodiment includes a fiber array 6, an optical waveguide 3B, and a lens array 4B, and the fiber array 6 and the lens array 4B are optically coupled via the optical waveguide 3B.

ファイバアレイ6は、複数本の光ファイバ60が等間隔で並列されて一体に被覆される。各光ファイバ60は、例えばマルチモード光ファイバで、ファイバアレイ6の光結合器1B等と結合される端部は、それぞれの光ファイバ60を1本ずつに露出させている。   The fiber array 6 is integrally covered with a plurality of optical fibers 60 arranged in parallel at equal intervals. Each optical fiber 60 is, for example, a multimode optical fiber, and an end portion of the fiber array 6 coupled to the optical coupler 1B or the like exposes each optical fiber 60 one by one.

光導波路3Bは、実装基板5Bの表面に導波路シート31Bが接着固定等により実装され、導波路シート31Bの各コア32が交差する一方の端部に、光が出射または入射するコア端面34aが形成された垂直端面34を備える。また、導波路シート31Bの各コア32が交差する他方の端部に、ファイバアレイ6の光ファイバ60が挿入されるファイバガイド溝38を備える。ファイバガイド溝38は、コア32の伸びる方向に沿って直線状に伸び、導波路シート31Bの他方の端部で先端が開口している。また、ファイバガイド溝38の後端には、コア32の端面が露出している。   In the optical waveguide 3B, a waveguide sheet 31B is mounted on the surface of the mounting substrate 5B by adhesive fixing or the like, and a core end face 34a from which light is emitted or incident is formed at one end where each core 32 of the waveguide sheet 31B intersects. A vertical end face 34 is formed. In addition, a fiber guide groove 38 into which the optical fiber 60 of the fiber array 6 is inserted is provided at the other end where the cores 32 of the waveguide sheet 31B intersect. The fiber guide groove 38 extends linearly along the direction in which the core 32 extends, and the tip is open at the other end of the waveguide sheet 31B. Further, the end face of the core 32 is exposed at the rear end of the fiber guide groove 38.

ファイバガイド溝38は、断面形状が四角形で、ファイバガイド溝38の幅は、光ファイバ60の直径と略同等に構成される。また、ファイバガイド溝38の深さは、光ファイバ60の直径より若干浅く構成される。   The fiber guide groove 38 has a quadrangular cross-sectional shape, and the width of the fiber guide groove 38 is substantially equal to the diameter of the optical fiber 60. Further, the depth of the fiber guide groove 38 is slightly shallower than the diameter of the optical fiber 60.

これにより、光導波路3Bは、ファイバガイド溝38に光ファイバ60が挿入されると、光ファイバ60の外周面とファイバガイド溝38の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ60の径方向の移動が規制される。   Thereby, in the optical waveguide 3B, when the optical fiber 60 is inserted into the fiber guide groove 38, a gap is hardly formed between the outer peripheral surface of the optical fiber 60 and the inner wall surface of the fiber guide groove 38. 60 radial movement is restricted.

そして、光導波路3Bは、光ファイバ60がファイバガイド溝38に挿入されると、導波路シート31Bのコア32と、光ファイバ60のコアの光軸が合うように、ファイバガイド溝38の形成位置等が設定される。   In the optical waveguide 3B, when the optical fiber 60 is inserted into the fiber guide groove 38, the fiber guide groove 38 is formed so that the core 32 of the waveguide sheet 31B and the optical axis of the core of the optical fiber 60 are aligned. Etc. are set.

従って、光導波路3Bは、光ファイバ60がファイバガイド溝38に挿入されると、光ファイバ60のコアが、コア32に対して光軸が一致するように位置調芯されて、光ファイバ60とコア32が光学的に結合される構成となっており、光導波路3Bと光ファイバ60との結合を、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことが可能である。   Therefore, when the optical fiber 60 is inserted into the fiber guide groove 38, the optical waveguide 3B is aligned so that the optical axis of the optical fiber 60 is aligned with the core 32. The core 32 is configured to be optically coupled, and the optical waveguide 3B and the optical fiber 60 can be coupled by passive alignment with mechanical positioning accuracy.

ここで、ファイバガイド溝38に挿入された光ファイバ60は、例えば、図示しない押さえ板等を使用して、光導波路3Bに接着固定される。   Here, the optical fiber 60 inserted into the fiber guide groove 38 is bonded and fixed to the optical waveguide 3B using, for example, a pressing plate (not shown).

光結合器1Bは、光導波路3Bとレンズアレイ4Bの位置合わせは、第1の実施の形態の光結合器1Aと同様に、光導波路3Bの導波路シート31Bに形成され、光軸方向であるY方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Bに、レンズアレイ4Bに形成した嵌合用突起40Bを嵌合させている。   In the optical coupler 1B, the alignment of the optical waveguide 3B and the lens array 4B is formed on the waveguide sheet 31B of the optical waveguide 3B and is in the optical axis direction, similarly to the optical coupler 1A of the first embodiment. A fitting protrusion 40B formed on the lens array 4B is fitted into a tapered positioning groove 30B having a tapered shape in the Y direction.

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Bに嵌合用突起40Bを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝30Bと嵌合用突起40Bの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるX方向の位置合わせが行われる。   By fitting the fitting protrusion 40B into the tapered positioning groove 30B having a taper shape in the optical axis direction, the manufacturing accuracy error of the tapered positioning groove 30B and the fitting protrusion 40B is converted into a positional deviation in the optical axis direction. Then, alignment in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis, is performed.

また、光導波路3Bの導波路シート31Bに形成された高さ位置決め溝37Bに、レンズアレイ4Bに形成した高さ出し用突起45Bを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるZ方向の位置合わせが行われる。   Further, the height positioning protrusion 37B formed on the lens array 4B is fitted into the height positioning groove 37B formed on the waveguide sheet 31B of the optical waveguide 3B, so that it is in another direction perpendicular to the optical axis. Positioning in the Z direction is performed.

光結合器1Bでは、導波路シート31Bのアンダークラッド33aの形成プロセスで、テーパ状位置決め溝30Bの下部のアンダークラッドを除去した構成で、テーパ状位置決め溝30Bの深さが深くなっている。これにより、レンズアレイ4Bの嵌合用突起40Bがテーパ状位置決め溝30Bに引っ掛かりやすくなり、位置合わせがより容易になる。   In the optical coupler 1B, the depth of the tapered positioning groove 30B is increased by removing the under cladding below the tapered positioning groove 30B in the formation process of the under cladding 33a of the waveguide sheet 31B. As a result, the fitting protrusion 40B of the lens array 4B is easily caught in the tapered positioning groove 30B, and alignment is easier.

また、嵌合用突起40Bの底面は、テーパ状位置決め溝30Bの底面である実装基板5Bに接触させずに浮かせる構成としてあり、光軸に垂直な他の方向であるZ方向の位置合わせは、高さ出し用突起45Bの底面のみで行う構成となる。   In addition, the bottom surface of the fitting protrusion 40B is configured to float without contacting the mounting substrate 5B which is the bottom surface of the tapered positioning groove 30B. The alignment in the Z direction, which is the other direction perpendicular to the optical axis, is high. The configuration is performed only on the bottom surface of the protrusion 45B.

このため、高さ出し用突起45Bの光軸方向の長さを長くし、これに対応して、高さ位置決め溝37Bの光軸方向の長さを長くすることで、光導波路3Bに対してレンズアレイ4Bが傾かないようにして、嵌合工程時の安定性を向上させている。   For this reason, the length in the optical axis direction of the protrusion 45B for raising the height is increased, and the length in the optical axis direction of the height positioning groove 37B is correspondingly increased. Stability during the fitting process is improved by preventing the lens array 4B from tilting.

<第3の実施の形態の光結合器の構成例>
図7は、第3の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図で、図7(a)は、第3の実施の形態の光結合器1Cの平面図、図7(b)は、光結合器1Cの側断面図である。
<Configuration Example of Optical Coupler of Third Embodiment>
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating an example of the optical coupler according to the third embodiment. FIG. 7A is a plan view of the optical coupler 1C according to the third embodiment, and FIG. It is a sectional side view of the optical coupler 1C.

第3の実施の形態の光結合器1Cは、レーザアレイ2Cと光導波路3Cとレンズアレイ4Cを備え、光導波路3Cを介してレーザアレイ2Cとレンズアレイ4Cが光学的に結合される。   The optical coupler 1C of the third embodiment includes a laser array 2C, an optical waveguide 3C, and a lens array 4C, and the laser array 2C and the lens array 4C are optically coupled via the optical waveguide 3C.

光導波路3Cは、実装部50にレーザアレイ2Cが実装された実装基板5Cの表面に、導波路シート31Cが接着固定等により実装される。   In the optical waveguide 3C, a waveguide sheet 31C is mounted on the surface of the mounting substrate 5C on which the laser array 2C is mounted on the mounting portion 50 by adhesive fixing or the like.

導波路シート31Cは、レーザアレイ2Cの発光素子に合わせて複数本、本例では8チャンネルのコア32を備え、各コア32が交差する一方の端部に、光が出射または入射するコア端面34aが形成された垂直端面34を備える。   The waveguide sheet 31C includes a plurality of, in this example, 8-channel cores 32 in accordance with the light emitting elements of the laser array 2C, and a core end face 34a from which light is emitted or incident at one end where each core 32 intersects. Is formed.

また、導波路シート31Cは、各コア32が交差する他方の端部に、光が反射する反射面35aが形成された傾斜端面35を備える。   The waveguide sheet 31 </ b> C includes an inclined end surface 35 in which a reflection surface 35 a that reflects light is formed at the other end where the cores 32 intersect.

更に、導波路シート31Cは、垂直端面34と傾斜端面35との間で、コア32のピッチを変えるピッチ変換部39を備える。ピッチ変換部39は、反射面35a側からコア端面34a側に向かうに従って、各コア32の間隔が徐々に広がるように、各コア32を曲線部分を有したS字型導波路として構成される。   Furthermore, the waveguide sheet 31 </ b> C includes a pitch conversion unit 39 that changes the pitch of the core 32 between the vertical end surface 34 and the inclined end surface 35. The pitch converter 39 is configured as an S-shaped waveguide having a curved portion so that the interval between the cores 32 gradually increases from the reflecting surface 35a side toward the core end surface 34a side.

これにより、光導波路3Cは、導波路シート31Cの垂直端面34側のコア端面34aのピッチと、傾斜端面35側の反射面35aのピッチを異ならすことができ、反射面35aと位置合わせされるレーザアレイ2Cの発光素子のピッチと、コア端面34aと位置合わせされるレンズアレイ4Cのレンズ41Cのピッチを異なるものとすることができる。   Thereby, the optical waveguide 3C can be different in pitch between the core end surface 34a on the vertical end surface 34 side of the waveguide sheet 31C and the pitch of the reflection surface 35a on the inclined end surface 35 side, and is aligned with the reflection surface 35a. The pitch of the light emitting elements of the laser array 2C and the pitch of the lenses 41C of the lens array 4C aligned with the core end surface 34a can be made different.

例えば、レーザアレイとレンズアレイを、直線状のコアを備えた光導波路で結合した場合、レンズのピッチは発光素子のピッチと同じとなり、レンズの径は発光素子のピッチで決まる。   For example, when a laser array and a lens array are coupled by an optical waveguide having a linear core, the lens pitch is the same as the light emitting element pitch, and the lens diameter is determined by the light emitting element pitch.

これに対して、レーザアレイ2Cとレンズアレイ4Cをピッチ変換部39を備えた光導波路3Cで結合すると、レンズ41Cのピッチを発光素子のピッチより拡げることができ、発光素子のピッチで規定される径より大径のレンズを使用することができる。   On the other hand, when the laser array 2C and the lens array 4C are coupled by the optical waveguide 3C provided with the pitch conversion unit 39, the pitch of the lenses 41C can be made larger than the pitch of the light emitting elements, and is defined by the pitch of the light emitting elements. A lens having a diameter larger than the diameter can be used.

光結合器1Cは、光導波路3Cとレンズアレイ4Cの位置合わせは、第1の実施の形態の光結合器1Aと同様に、光導波路3Cの導波路シート31Cに形成され、光軸方向であるY方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Cに、レンズアレイ4Cに形成した嵌合用突起40Cを嵌合させている。   In the optical coupler 1C, the alignment of the optical waveguide 3C and the lens array 4C is formed on the waveguide sheet 31C of the optical waveguide 3C and is in the optical axis direction, similarly to the optical coupler 1A of the first embodiment. A fitting protrusion 40C formed on the lens array 4C is fitted into a tapered positioning groove 30C having a taper shape in the Y direction.

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Cに嵌合用突起40Cを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝30Cと嵌合用突起40Cの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるX方向の位置合わせが行われる。   By fitting the fitting projection 40C into the tapered positioning groove 30C having a taper shape in the optical axis direction, the manufacturing accuracy error of the tapered positioning groove 30C and the fitting projection 40C is converted into a positional deviation in the optical axis direction. Then, alignment in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis, is performed.

また、光導波路3Cの導波路シート31Cに形成された高さ位置決め溝37Cに、レンズアレイ4Cに嵌合用突起40Cと一体に形成した高さ出し用突起45Cを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるZ方向の位置合わせが行われる。   Further, by fitting the height projections 45C formed integrally with the fitting projections 40C into the lens array 4C into the height positioning grooves 37C formed in the waveguide sheet 31C of the optical waveguide 3C, the optical axis is aligned. Positioning in the Z direction, which is another vertical direction, is performed.

光結合器1Cでは、レンズアレイ4Cに形成される嵌合用突起40Cの形状は、三角形状ではなく、テーパ状位置決め溝30Cに押し当てられる半円形状としている。レンズアレイ4Cを金型で製作する場合に、鋭角な部分は成型しにくいので、嵌合用突起40Cを半円形状とした構成にすることで、製作が簡易になり、かつ歩留まりが向上する。なお、嵌合用突起40Cを半円形状としたことによる光導波路3Cとレンズアレイ4Cの位置合わせに対する効果は、第1の実施の形態の光結合器1A及び第2の実施の形態の光結合器1Bと同じである。   In the optical coupler 1C, the shape of the fitting projection 40C formed on the lens array 4C is not a triangular shape but a semicircular shape pressed against the tapered positioning groove 30C. When the lens array 4C is manufactured using a mold, it is difficult to mold an acute angle portion. Therefore, by making the fitting protrusion 40C into a semicircular shape, the manufacturing is simplified and the yield is improved. Note that the effect on the alignment between the optical waveguide 3C and the lens array 4C due to the semicircular shape of the fitting protrusion 40C is that the optical coupler 1A of the first embodiment and the optical coupler of the second embodiment. Same as 1B.

また、光結合器1Cでは、導波路シート31Cのテーパ状位置決め溝30Cを、コア32の形成プロセスでコア32を形成する薄膜をパターニングすることによって製作した位置決め溝形成コア層32aにより構成している。   Further, in the optical coupler 1C, the tapered positioning groove 30C of the waveguide sheet 31C is constituted by the positioning groove forming core layer 32a manufactured by patterning the thin film forming the core 32 in the core 32 forming process. .

図8は、テーパ状位置決め溝をコア層で形成した導波路シートの要部斜視図である。テーパ状位置決め溝30Cをコア層で形成する場合、テーパ状位置決め溝30Cの上部のオーバークラッド33bは除去して開口している。また、テーパ状位置決め溝30Cをコア層で形成する場合、高さ位置決め溝37Cの底面を、コア層の上面である位置決め溝形成コア層32aの上面で形成する構成とすると良い。この場合、テーパ状位置決め溝30Cの上部の開口を、高さ位置決め溝37Cと一体に構成すると良い。   FIG. 8 is a perspective view of a main part of a waveguide sheet in which a tapered positioning groove is formed by a core layer. When the tapered positioning groove 30C is formed of a core layer, the over clad 33b above the tapered positioning groove 30C is removed and opened. When the tapered positioning groove 30C is formed of a core layer, the bottom surface of the height positioning groove 37C is preferably formed on the upper surface of the positioning groove forming core layer 32a that is the upper surface of the core layer. In this case, the upper opening of the tapered positioning groove 30C may be configured integrally with the height positioning groove 37C.

図9及び図10は、テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。ここで、図9は、テーパ状位置決め溝30Cの形成部位の製造工程の概要を示し、図10は、高さ位置決め溝37Cの形成部位の製造工程の概要を示す。   9 and 10 are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a waveguide sheet in which a tapered positioning groove is formed by a core layer. Here, FIG. 9 shows an outline of the manufacturing process of the site where the tapered positioning groove 30C is formed, and FIG. 10 shows the outline of the manufacturing process of the site where the height positioning groove 37C is formed.

まず、図9(a)及び図10(a)に示すように、ウェハ状態のシリコン基板100上に、紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、アンダークラッド33aを構成する薄膜を形成し、プリベークを行った後、紫外線(UV)を照射して薄膜を硬化させ、アンダークラッド33aを形成する。   First, as shown in FIGS. 9A and 10A, an ultraviolet curable resin is applied on a silicon substrate 100 in a wafer state by spin coating or the like to form a thin film constituting the underclad 33a. After pre-baking, the thin film is cured by irradiating with ultraviolet rays (UV) to form an underclad 33a.

次に、図9(b)及び図10(b)に示すように、シリコン基板100上に形成されたアンダークラッド33a上に、アンダークラッド33aより屈折率の高い紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、コア32、テーパ状位置決め溝30C及び高さ位置決め溝37Cの底面を構成する薄膜110でコア層を形成する。そして、フォトリソグラフィプロセスによりコア32、テーパ状位置決め溝30C及び高さ位置決め溝37Cの底面のパターンが形成されたマスク103を介して紫外線を照射することで、コア32、テーパ状位置決め溝30C及び高さ位置決め溝37Cの底面を形成する部位を硬化させ、溶液現像によってコア32、テーパ状位置決め溝30C及び高さ位置決め溝37Cの底面の形成部位以外を除去して、図9(c)及び図10(c)に示すように、所定のパターンでコア32、テーパ状位置決め溝30Cを有し、かつ高さ位置決め溝37Cの底面となる位置決め溝形成コア層32a形成する。   Next, as shown in FIGS. 9B and 10B, an ultraviolet curable resin having a higher refractive index than that of the underclad 33a is formed on the underclad 33a formed on the silicon substrate 100 by spin coating or the like. The core layer is formed with the thin film 110 that forms the bottom surface of the core 32, the tapered positioning groove 30C, and the height positioning groove 37C. Then, the core 32, the tapered positioning groove 30C, and the height positioning groove 37C are irradiated with ultraviolet rays through the mask 103 on which the pattern of the bottom surface of the core 32, the tapered positioning groove 30C, and the height positioning groove 37C is formed. The portion forming the bottom surface of the height positioning groove 37C is cured, and the portions other than the bottom surface forming portions of the core 32, the tapered positioning groove 30C and the height positioning groove 37C are removed by solution development, and FIGS. As shown in (c), a positioning groove-forming core layer 32a having a core 32 and a tapered positioning groove 30C in a predetermined pattern and serving as the bottom surface of the height positioning groove 37C is formed.

次に、図9(d)及び図10(d)に示すように、シリコン基板100上に形成されたアンダークラッド33a、所定のパターンのコア32、テーパ状位置決め溝30Cを有した位置決め溝形成コア層32a上に、アンダークラッド33aと同じ紫外線硬化型樹脂をスピンコート等により塗布して、オーバークラッド33bを構成する薄膜111を形成し、プリベークを行う。次に、フォトリソグラフィプロセスにより高さ位置決め溝37Cのパターンが形成されたマスク104を介して紫外線を照射することで、高さ位置決め溝37Cを形成する部分以外を硬化させる。そして、溶液現像によって高さ位置決め溝37Cの形成部位を除去して、図9(e),図10(e)に示すように、テーパ状位置決め溝30C及び高さ位置決め溝37Cが形成されたオーバークラッド33bを形成する。   Next, as shown in FIGS. 9D and 10D, a positioning groove forming core having an undercladding 33a formed on the silicon substrate 100, a core 32 having a predetermined pattern, and a tapered positioning groove 30C. On the layer 32a, the same ultraviolet curable resin as the underclad 33a is applied by spin coating or the like to form the thin film 111 constituting the overclad 33b, and prebaking is performed. Next, the portion other than the portion where the height positioning groove 37C is formed is cured by irradiating ultraviolet rays through the mask 104 on which the pattern of the height positioning groove 37C is formed by a photolithography process. Then, the portion where the height positioning groove 37C is formed is removed by solution development, and as shown in FIGS. 9E and 10E, the tapered positioning groove 30C and the height positioning groove 37C are formed. The clad 33b is formed.

以上のように、テーパ状位置決め溝30Cをコア32の形成プロセスで製作すれば、コア32とテーパ状位置決め溝30Cを有した位置決め溝形成コア層32aを同一のマスクで形成することができ、コア32とテーパ状位置決め溝30Cの相対位置精度を、マスクの製作精度まで上げることができる。   As described above, if the taper positioning groove 30C is manufactured by the process of forming the core 32, the core 32 and the positioning groove forming core layer 32a having the taper positioning groove 30C can be formed with the same mask. 32 and the taper positioning groove 30C can be increased in relative positional accuracy up to mask manufacturing accuracy.

なお、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層を用いて作製すると、コアとの相対位置精度は、マスク合わせ精度分悪化するが、溝の深さを深くすることが可能となり、嵌合用突起との引っ掛かりが良くなって、組み立てが簡易になる。   If the taper positioning groove is made using an overcladding layer, the relative position accuracy with the core will be deteriorated by the mask alignment accuracy, but the groove depth can be increased, and it will be caught by the fitting protrusion. Improves the assembly.

また、高さ位置決め溝37Cの底面を、テーパ状位置決め溝30Cと一体の位置決め溝形成コア層32aの上面で形成する構成とすることで、コア32の高さ方向の中心と高さ位置決め溝37Cの底面との位置精度を上げることができる。   Further, by forming the bottom surface of the height positioning groove 37C on the top surface of the positioning groove forming core layer 32a integral with the tapered positioning groove 30C, the center of the core 32 in the height direction and the height positioning groove 37C are formed. The position accuracy with respect to the bottom surface can be increased.

さて、図7に示す第3の実施の形態の光結合器1Cは、光コネクタやレセプタクル型の光伝送モジュールに応用するための構成を更に付加している。   Now, the optical coupler 1C of the third embodiment shown in FIG. 7 further includes a configuration for application to an optical connector or a receptacle type optical transmission module.

すなわち、光結合器1Cは、レンズアレイ4Cの側面にテーパ部46を備える。テーパ部46は、レンズアレイ4Cの対向する2側面に、レンズ41C側に向けて徐々に幅が狭くなる斜面を形成して構成される。   That is, the optical coupler 1C includes a tapered portion 46 on the side surface of the lens array 4C. The tapered portion 46 is configured by forming inclined surfaces whose width gradually decreases toward the lens 41C side on two opposing side surfaces of the lens array 4C.

光結合器1Cは、フェルール部材7Aに取り付けられる。フェルール部材7Aは、光結合器1Cが嵌合される位置決め凹部70を備える。位置決め凹部70は、光結合器1Cのレンズアレイ4Cに形成されたテーパ部46に合致する形状を有し、対向する2内側面がテーパ状となっている。   The optical coupler 1C is attached to the ferrule member 7A. The ferrule member 7A includes a positioning recess 70 in which the optical coupler 1C is fitted. The positioning recess 70 has a shape that matches the tapered portion 46 formed in the lens array 4C of the optical coupler 1C, and the two inner side surfaces facing each other are tapered.

レンズアレイ4Cのテーパ部46とフェルール部材7Aの位置決め凹部70は、レンズ41Cの光軸方向であるY方向に沿ってテーパ形状となっている。これにより、フェルール部材7Aの位置決め凹部70に光結合器1Cを実装して、レンズアレイ4Cのテーパ部46をフェルール部材7Aの位置決め凹部70に押し当てて接着固定すると、光結合器1Cは、フェルール部材7Aに対して光軸に垂直なX方向の位置が合わせられる。   The tapered portion 46 of the lens array 4C and the positioning recess 70 of the ferrule member 7A are tapered along the Y direction that is the optical axis direction of the lens 41C. As a result, when the optical coupler 1C is mounted in the positioning recess 70 of the ferrule member 7A, and the taper portion 46 of the lens array 4C is pressed and fixed to the positioning recess 70 of the ferrule member 7A, the optical coupler 1C becomes the ferrule. The position in the X direction perpendicular to the optical axis is aligned with the member 7A.

このように、光結合器1Cとフェルール部材7Aの嵌合を、テーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、光結合器1Cとフェルール部材7Aの位置合わせを伴う嵌合が簡易に行える。   In this way, the fitting of the optical coupler 1C and the ferrule member 7A is performed by bringing the concave portion and the convex portion having a tapered shape into contact with each other, thereby fitting the optical coupler 1C and the ferrule member 7A with alignment. It can be done easily.

<本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの構成例>
図11は、本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの一例を示す構成図である。本実施の形態の光コネクタ8は、図7で説明した光結合器1Cと同様の構成を有し、レーザアレイに変えてファイバアレイ6を結合している。
<Configuration Example of Optical Connector and Receptacle Type Optical Transmission Module of this Embodiment>
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating an example of the optical connector and the receptacle-type optical transmission module according to the present embodiment. The optical connector 8 of the present embodiment has a configuration similar to that of the optical coupler 1C described in FIG. 7, and is coupled to the fiber array 6 instead of the laser array.

すなわち、光コネクタ8は、ファイバアレイ6と光導波路3Dとレンズアレイ4Cを備え、光導波路3Dを介してファイバアレイ6とレンズアレイ4Cが光学的に結合される。   That is, the optical connector 8 includes a fiber array 6, an optical waveguide 3D, and a lens array 4C, and the fiber array 6 and the lens array 4C are optically coupled via the optical waveguide 3D.

光導波路3Dは、ピッチ変換部39を有した導波路シート31Dの各コア32が交差する他方の端部に、ファイバアレイ6の光ファイバ60が挿入されるファイバガイド溝38を備え、ファイバガイド溝38に光ファイバ60を挿入して接着固定することで、光ファイバ60と光導波路3Dのコアが結合される構成である。   The optical waveguide 3D includes a fiber guide groove 38 into which the optical fiber 60 of the fiber array 6 is inserted at the other end where the cores 32 of the waveguide sheet 31D having the pitch conversion section 39 intersect. The optical fiber 60 and the core of the optical waveguide 3D are coupled to each other by inserting and fixing the optical fiber 60 to 38.

光コネクタ8は、光導波路3Dとレンズアレイ4Cの位置合わせは、第3の実施の形態の光結合器1Cと同様に、光導波路3Dの導波路シート31Dに形成され、光軸方向であるY方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Cに、レンズアレイ4Cに形成した嵌合用突起40Cを嵌合させている。   In the optical connector 8, the alignment of the optical waveguide 3D and the lens array 4C is formed on the waveguide sheet 31D of the optical waveguide 3D, as in the optical coupler 1C of the third embodiment. A fitting protrusion 40C formed on the lens array 4C is fitted into a tapered positioning groove 30C having a tapered shape in the direction.

光軸方向にテーパ形状を有したテーパ状位置決め溝30Cに嵌合用突起40Cを嵌合させることで、テーパ状位置決め溝30Cと嵌合用突起40Cの製作精度誤差が、光軸方向の位置ずれに変換され、光軸に垂直な一の方向であるX方向の位置合わせが行われる。   By fitting the fitting projection 40C into the tapered positioning groove 30C having a taper shape in the optical axis direction, the manufacturing accuracy error of the tapered positioning groove 30C and the fitting projection 40C is converted into a positional deviation in the optical axis direction. Then, alignment in the X direction, which is one direction perpendicular to the optical axis, is performed.

また、光導波路3Dの導波路シート31Dに形成された高さ位置決め溝37Cに、レンズアレイ4Cに形成した高さ出し用突起45Cを嵌合させることで、光軸に垂直な他の方向であるZ方向の位置合わせが行われる。   Further, the height positioning projection 37C formed on the lens array 4C is fitted into the height positioning groove 37C formed on the waveguide sheet 31D of the optical waveguide 3D, so that the other direction perpendicular to the optical axis is obtained. Positioning in the Z direction is performed.

更に、光コネクタ8は、レンズアレイ4Cの側面にテーパ部46を備え、光導波路3Dが接合されたレンズアレイ4Cが、フェルール部材7Bに取り付けられる。フェルール部材7Bは、レンズアレイ4Cが嵌合される位置決め凹部70を備え、レンズアレイ4Cのテーパ部46をフェルール部材7Bの位置決め凹部70に押し当てて接着固定すると、レンズアレイ4Cは、フェルール部材7Bに対して光軸に垂直なX方向の位置が合わせられる。   Further, the optical connector 8 includes a tapered portion 46 on the side surface of the lens array 4C, and the lens array 4C to which the optical waveguide 3D is bonded is attached to the ferrule member 7B. The ferrule member 7B includes a positioning recess 70 into which the lens array 4C is fitted. When the taper portion 46 of the lens array 4C is pressed and fixed to the positioning recess 70 of the ferrule member 7B, the lens array 4C is fixed to the ferrule member 7B. Is aligned with the position in the X direction perpendicular to the optical axis.

本実施の形態のレセプタクル型の光伝送モジュール9は、図7で説明した光結合器1Cを備える。光結合器1Cは、フェルール部材7Aがスリーブ90に取り付けられる。スリーブ90は、フェルール部材7A及び光コネクタ8のフェルール部材7Bの外形と合致する形状のガイド部91を備え、光結合器1Cは、フェルール部材7Aがスリーブ90のガイド部91に挿入されて接着固定されている。また、光コネクタ8は、フェルール部材7Bがスリーブ90のガイド部91に挿抜自在となっている。   The receptacle-type optical transmission module 9 of the present embodiment includes the optical coupler 1C described with reference to FIG. In the optical coupler 1C, the ferrule member 7A is attached to the sleeve 90. The sleeve 90 includes a guide portion 91 having a shape that matches the outer shape of the ferrule member 7A and the ferrule member 7B of the optical connector 8. In the optical coupler 1C, the ferrule member 7A is inserted into the guide portion 91 of the sleeve 90 and bonded and fixed. Has been. In the optical connector 8, the ferrule member 7 </ b> B can be inserted into and removed from the guide portion 91 of the sleeve 90.

これにより、光コネクタ8を光伝送モジュール9のスリーブ90に挿入すると、フェルール部材7Bがガイド部91にガイドされることで、光コネクタ8のレンズ41Cと、同じスリーブ90に取り付けられている光結合器1Cのレンズ41Cの光軸が位置合わせされて、光伝送モジュール9とファイバアレイ6が結合される。   Accordingly, when the optical connector 8 is inserted into the sleeve 90 of the optical transmission module 9, the ferrule member 7 </ b> B is guided by the guide portion 91, so that the optical coupling attached to the same sleeve 90 as the lens 41 </ b> C of the optical connector 8. The optical axis of the lens 41C of the device 1C is aligned, and the optical transmission module 9 and the fiber array 6 are coupled.

このように、光伝送モジュール9に光コネクタ8を接続すると、レーザアレイ2Cから出射した光は、導波路シート31Cの下面から反射面35aに入射し、空気との境界で全反射してコア32に入射する。   As described above, when the optical connector 8 is connected to the optical transmission module 9, the light emitted from the laser array 2 </ b> C enters the reflection surface 35 a from the lower surface of the waveguide sheet 31 </ b> C, and is totally reflected at the boundary with air. Is incident on.

コア32に入射した光は、コア32を伝搬されてコア端面34aから出射し、レンズアレイ4Cのレンズ41Cに入射する。所定の放射角でコア端面34aから出射した光は、レンズ41Cを通ることで平行光となって、レンズ41Cから出射する。   The light that has entered the core 32 is propagated through the core 32, is emitted from the core end surface 34a, and is incident on the lenses 41C of the lens array 4C. The light emitted from the core end surface 34a at a predetermined radiation angle passes through the lens 41C to become parallel light and is emitted from the lens 41C.

光伝送モジュール9のレンズ41Cから出射した光は、光コネクタ8のレンズ41Cに入射する。レンズ41Cに入射した光は、導波路シート31Dのコア端面34aに集光し、コア32に入射する。コア32に入射した光は、コア32を伝搬されて、ファイバガイド溝38に実装された光ファイバ60に入射する。そして、光ファイバ60に入射した光は、光ファイバ60を伝搬されて、例えば図示しない受信装置で受信される。   The light emitted from the lens 41C of the optical transmission module 9 enters the lens 41C of the optical connector 8. The light incident on the lens 41 </ b> C is collected on the core end surface 34 a of the waveguide sheet 31 </ b> D and is incident on the core 32. The light incident on the core 32 propagates through the core 32 and enters the optical fiber 60 mounted in the fiber guide groove 38. The light incident on the optical fiber 60 is propagated through the optical fiber 60 and received by, for example, a receiving device (not shown).

本例の光伝送モジュール9は、8チャンネルのレーザアレイ2Cと8本の光ファイバ60を有したファイバアレイ6を結合しており、8チャンネルの光送信モジュールとして機能する。   The optical transmission module 9 of this example combines an 8-channel laser array 2C and a fiber array 6 having eight optical fibers 60, and functions as an 8-channel optical transmission module.

なお、光伝送モジュール9では、発光デバイスとしてレーザアレイを使用したが、受光デバイスとしてフォトダイオードを使用することによって、光受信モジュールにも応用できることは明らかである。また、レーザアレイとフォトダイオードの双方を使用することで、光送受信モジュールに応用できる。更に、チャンネル数は1チャンネルから、8チャンネル以下あるいは8チャンネル以上の任意の数とすることができる。また、1本のコアを複数に分岐したり、複数のコアを1本に合流させて、分波や合波の機能を持った光導波路を用いることもできる。   In the optical transmission module 9, a laser array is used as a light emitting device. However, it is obvious that the optical transmission module 9 can also be applied to an optical receiving module by using a photodiode as a light receiving device. Further, by using both a laser array and a photodiode, it can be applied to an optical transceiver module. Further, the number of channels can be any number from 1 channel to 8 channels or less or 8 channels or more. In addition, an optical waveguide having a function of demultiplexing or multiplexing can be used by branching a single core into a plurality of parts or joining a plurality of cores into one.

本実施例の光コネクタ8及び光伝送モジュール9では、レンズ41Cとしてコリメータレンズを対向させた光学系であり、レンズ径を大きくして平行光のビーム径が大きくなるようにすると、光軸垂直方向のレンズ同士の位置ずれに対する許容範囲が大きくなる。   The optical connector 8 and the optical transmission module 9 of this embodiment are an optical system in which a collimator lens is opposed as the lens 41C. When the lens diameter is increased to increase the beam diameter of parallel light, the optical axis vertical direction The allowable range for the positional deviation between the lenses increases.

このため、位置ずれに強い光コネクタを製作するためには、レンズ径を大きくする必要がある。これに対して、ファイバアレイとして市販されているファイバリボンケーブルや、受発光デバイスアレイは、250μmピッチとなっているものが多い。レンズ径を250μm以上にするためには、ピッチ変換部を有した光導波路を介してレンズアレイとレーザアレイ及びファイバアレイを結合すれば、ピッチが規定されている市販のファイバリボンケーブルや受発光デバイスを、所望の大径のレンズを有したレンズアレイと簡易に接合することができる。   For this reason, in order to manufacture an optical connector that is resistant to displacement, it is necessary to increase the lens diameter. On the other hand, many fiber ribbon cables and light emitting / receiving device arrays that are commercially available as fiber arrays have a pitch of 250 μm. In order to increase the lens diameter to 250 μm or more, a commercially available fiber ribbon cable or light emitting / receiving device having a prescribed pitch can be obtained by combining the lens array, the laser array, and the fiber array via an optical waveguide having a pitch conversion section. Can be easily joined to a lens array having a desired large-diameter lens.

また、本実施の形態の光コネクタ8及び光伝送モジュール9では、レンズアレイとフェルール部材の嵌合を、光軸方向であるY方向にテーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、レンズアレイは、フェルール部材に対して光軸に垂直なX方向の位置が合わせられる。   Further, in the optical connector 8 and the optical transmission module 9 according to the present embodiment, the lens array and the ferrule member are fitted by bringing a concave portion and a convex portion having a tapered shape in the Y direction that is the optical axis direction into contact with each other. Thus, the lens array is aligned with the ferrule member in the X direction perpendicular to the optical axis.

そして、光伝送モジュール9のフェルール部材7Aと、光コネクタ8のフェルール部材7Bは、スリーブ90に挿入されて位置合わせされることで、光伝送モジュール9と光コネクタ8は、光軸垂直方向の位置が合わせられる。   Then, the ferrule member 7A of the optical transmission module 9 and the ferrule member 7B of the optical connector 8 are inserted into the sleeve 90 and aligned so that the optical transmission module 9 and the optical connector 8 are positioned in the direction perpendicular to the optical axis. Are matched.

さて、光コネクタ8及び光伝送モジュール9では、レンズアレイとフェルール部材の嵌合を、光軸方向であるY方向にテーパ形状を有した凹部と凸部を接触させて行うことで、製作精度誤差により光軸方向の位置ずれは生じる。   Now, in the optical connector 8 and the optical transmission module 9, the fitting of the lens array and the ferrule member is performed by bringing a concave portion and a convex portion having a tapered shape in the Y direction which is the optical axis direction into contact with each other. As a result, a displacement in the optical axis direction occurs.

これに対して、光コネクタ8及び光伝送モジュール9は、光伝送モジュール9から出射する光をレンズ41Cで平行光化して、光コネクタ8のレンズ41Cに入射するので、光軸方向の位置ずれに対しては非常に鈍感であり、光軸方向の位置精度が低下しても、結合効率に影響を及ぼすことは殆ど無い。   On the other hand, since the optical connector 8 and the optical transmission module 9 collimate the light emitted from the optical transmission module 9 by the lens 41C and enter the lens 41C of the optical connector 8, the positional deviation in the optical axis direction is caused. On the other hand, it is very insensitive, and even if the positional accuracy in the optical axis direction is lowered, the coupling efficiency is hardly affected.

なお、本実施例では、レンズアレイとフェルール部材の接合箇所は、幅(横)方向のみにテーパ形状を設けているが、縦(高さ)方向にもテーパ形状を設けてもよい。これによい、光軸に垂直な縦横双方の位置合わせが可能となる。   In this embodiment, the joint portion between the lens array and the ferrule member is provided with a tapered shape only in the width (lateral) direction, but may be provided in the longitudinal (height) direction. This makes it possible to perform both vertical and horizontal alignments perpendicular to the optical axis.

また、テーパ形状を設ける部分は、外形の全体ではなく、レンズアレイとファイバアレイの位置合わせの基準となる部分のみとしても良い。更に、テーパ形状はレンズから後ろ側に行くほど拡がる形状としたが、後ろ側に行くほど狭まる逆テーパ形状でも良い。   Further, the portion provided with the taper shape may be only the portion serving as a reference for alignment between the lens array and the fiber array, not the entire outer shape. Furthermore, although the taper shape is a shape that expands toward the rear side from the lens, an inverse taper shape that narrows toward the rear side may be used.

<各実施の形態の光結合器、光コネクタ及び光伝送モジュールの効果例>
各実施の形態の光結合器では、光導波路とレンズアレイを位置合わせする構成として、光軸方向にテーパ形状を持つテーパ状位置決め溝と嵌合用突起を嵌合させることにより、テーパ状位置決め溝と嵌合用突起の製作精度誤差を、光軸方向の位置ずれに変換することができる。光導波路とレンズアレイの結合では、光軸垂直方向の位置ずれ精度は厳しいが、光軸方向の位置ずれ精度は光軸垂直方向に比較して緩やかである。これにより、位置ずれ精度を厳しくすることなく、低コストで光結合の損失を低減することができる。
<Effects of optical coupler, optical connector, and optical transmission module of each embodiment>
In the optical coupler of each embodiment, as a configuration for aligning the optical waveguide and the lens array, the tapered positioning groove and the tapered positioning groove having a tapered shape in the optical axis direction are fitted to each other. The manufacturing accuracy error of the fitting protrusion can be converted into a positional shift in the optical axis direction. In the coupling between the optical waveguide and the lens array, the positional deviation accuracy in the optical axis vertical direction is severe, but the positional deviation accuracy in the optical axis direction is gentler than that in the optical axis vertical direction. Thereby, loss of optical coupling can be reduced at a low cost without strict positional deviation accuracy.

テーパ状位置決め溝をコア層を使用して製作することにより、コアとテーパ状位置決め溝の相対位置精度をほぼマスクの精度まで上げることができ、高精度な位置合わせができる。   By manufacturing the tapered positioning groove using the core layer, the relative positional accuracy between the core and the tapered positioning groove can be increased to almost the accuracy of the mask, and high-accuracy alignment can be performed.

これに対して、テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層を使用して製作すると、コアとの相対位置精度は、コア形成時とテーパ状位置決め溝形成時のマスク合わせ精度分悪化するが、溝の深さを深くすることが可能となり、嵌合用突起との引っ掛かりが良くなって、光導波路とレンズアレイの嵌合工程が簡易となる。   On the other hand, when the taper positioning groove is manufactured using the over clad layer, the relative positional accuracy with the core is deteriorated by the mask alignment accuracy at the time of forming the core and the taper positioning groove. It is possible to deepen the depth, the hooking with the fitting protrusion is improved, and the fitting process between the optical waveguide and the lens array is simplified.

また、高さ方向の位置合わせについても、導波路シートのアンダークラッド層上面またはコア層上面を基準面とすることで、コアの高さ方向の中心と位置合わせの基準面との相対精度を、コアの膜厚精度まで上げることが可能となり、高精度な位置合わせが行える。   Also, with respect to the alignment in the height direction, the relative accuracy between the center in the height direction of the core and the alignment reference plane is obtained by using the upper surface of the undercladding layer of the waveguide sheet or the upper surface of the core layer as a reference plane. It is possible to increase the film thickness accuracy of the core and perform highly accurate alignment.

光導波路に光ファイバを結合する構成では、光導波路に光ファイバを挿入して位置合わせを行うファイバガイド溝を備えることで、レンズアレイとファイバアレイの結合が簡易となる。   In the configuration in which the optical fiber is coupled to the optical waveguide, the coupling between the lens array and the fiber array is simplified by providing a fiber guide groove that performs alignment by inserting the optical fiber into the optical waveguide.

光導波路に受発光デバイスを結合する構成では、基板に対して垂直に受発光する面型のデバイスを使用し、光導波路に45度の反射面を形成することで、パッシブアライメントでの実装が容易に行なえ、製造コストを下げることができる。   In a configuration in which a light receiving and emitting device is coupled to an optical waveguide, a surface type device that receives and emits light perpendicularly to the substrate is used, and a 45-degree reflective surface is formed on the optical waveguide, so that mounting in passive alignment is easy. The manufacturing cost can be reduced.

また、光導波路を感光性を有した高分子導波路材料を使用して製作することで、フォトリソグラフィプロセスを利用して、各位置決め溝や、ファイバガイド溝を簡易かつ高精度に製作することができる。   In addition, by manufacturing the optical waveguide using a polymer waveguide material having photosensitivity, each positioning groove and fiber guide groove can be easily and accurately manufactured using a photolithography process. it can.

更に、光導波路にピッチ変換機能を持たせることで、任意のピッチのレンズアレイに、任意のピッチの受発光デバイスやファイバアレイを結合することができ、レンズの大径化が可能となる。   Furthermore, by providing the optical waveguide with a pitch conversion function, a light receiving / emitting device or a fiber array having an arbitrary pitch can be coupled to a lens array having an arbitrary pitch, and the diameter of the lens can be increased.

また、レンズアレイの外形部分にテーパ形状をつけることで、フェルール部材に対して簡易に位置合わせすることができ、2個のフェルール部材を対向させる形態で、フェルール部材の外形とほぼ等しいスリーブに挿入して接続する構成とすることで、レンズ同士の光軸合わせが行われ、レセプタクル型の光伝送モジュール及び光コネクタを簡易に製作することができる。   In addition, by attaching a tapered shape to the outer shape of the lens array, it is possible to easily align with the ferrule member, and the two ferrule members are opposed to each other and inserted into a sleeve substantially equal to the outer shape of the ferrule member. With this configuration, the optical axes of the lenses are aligned, and a receptacle-type optical transmission module and optical connector can be easily manufactured.

そして、光伝送モジュール及び光コネクタで、レンズにより出射光を平行光化しているので、位置ずれに強い構造となり、製造コストを下げることができる。また、光導波路にピッチ変換機能を備えて大径のレンズを用いる構成とすれば、位置ずれ精度をより緩和することができる。   And since the emitted light is collimated by the lens with the optical transmission module and the optical connector, the structure is strong against misalignment, and the manufacturing cost can be reduced. Further, if the optical waveguide has a pitch conversion function and uses a large-diameter lens, the positional deviation accuracy can be further relaxed.

本発明は、家庭等で光ファイバを利用した光通信システムを構築する際に使用される光コネクタや光伝送モジュールに適用される。   The present invention is applied to an optical connector or an optical transmission module used when an optical communication system using an optical fiber is constructed at home or the like.

第1の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical coupler of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical coupler of 1st Embodiment. テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。It is process drawing which shows the example of a manufacturing method of the waveguide sheet | seat which forms a taper-shaped positioning groove | channel by an over clad layer. テーパ状位置決め溝をオーバークラッド層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。It is process drawing which shows the example of a manufacturing method of the waveguide sheet | seat which forms a taper-shaped positioning groove | channel by an over clad layer. テーパ状位置決め溝と嵌合用突起による位置合わせの作用効果を示す動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing which shows the effect of the alignment by a taper-shaped positioning groove and the protrusion for fitting. 第2の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical coupler of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の光結合器の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical coupler of 3rd Embodiment. テーパ状位置決め溝をコア層で形成した導波路シートの要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the waveguide sheet | seat which formed the taper-shaped positioning groove | channel with the core layer. テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。It is process drawing which shows the example of a manufacturing method of the waveguide sheet | seat which forms a taper-shaped positioning groove | channel by a core layer. テーパ状位置決め溝をコア層で形成する導波路シートの製造方法例を示す工程図である。It is process drawing which shows the example of a manufacturing method of the waveguide sheet | seat which forms a taper-shaped positioning groove | channel by a core layer. 本実施の形態の光コネクタ及びレセプタクル型光伝送モジュールの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the optical connector and receptacle type | mold optical transmission module of this Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B,1C・・・光結合器、2A,2B,2C・・・レーザアレイ、3A,3B,3C,3D・・・光導波路、4A,4B,4C・・・レンズアレイ、5A・・・実装基板、6・・・ファイバアレイ、7A,7B・・・フェルール部材、8・・・光コネクタ、9・・・光伝送モジュール、30A,30B,30C・・・テーパ状位置決め溝、31A,31B,31C,31D・・・導波路シート、32・・・コア、33a・・・アンダークラッド、33b・・・オーバークラッド、34・・・垂直端面、34a・・・コア端面、35・・・傾斜端面、35a・・・反射面、36A・・・位置決め面、37A,37B,37C・・・高さ位置決め溝、38・・・ファイバガイド溝、39・・・ピッチ変換部、40A,40B,40C・・・嵌合用突起、41A,41B,41C・・・レンズ、42A・・・レンズ形成部、43A・・・実装部、44A・・・突き当て面、45A,45B,45C・・・高さ出し用突起、50・・・実装部、60・・・光ファイバ、70・・・位置決め凹部、90・・・スリーブ、91・・・ガイド部   1A, 1B, 1C ... optical coupler, 2A, 2B, 2C ... laser array, 3A, 3B, 3C, 3D ... optical waveguide, 4A, 4B, 4C ... lens array, 5A ... -Mounting substrate, 6 ... Fiber array, 7A, 7B ... Ferrule member, 8 ... Optical connector, 9 ... Optical transmission module, 30A, 30B, 30C ... Tapered positioning groove, 31A, 31B, 31C, 31D ... waveguide sheet, 32 ... core, 33a ... under clad, 33b ... over clad, 34 ... vertical end face, 34a ... core end face, 35 ... Inclined end surface, 35a ... reflective surface, 36A ... positioning surface, 37A, 37B, 37C ... height positioning groove, 38 ... fiber guide groove, 39 ... pitch converter, 40A, 40B, 40C ... Projection for fitting, 41A, 41B, 41C ... lens, 42A ... lens forming part, 43A ... mounting part, 44A ... abutting surface, 45A, 45B, 45C ... projection for raising height 50 ... Mounting part, 60 ... Optical fiber, 70 ... Positioning recess, 90 ... Sleeve, 91 ... Guide part

Claims (13)

少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、
光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接する
ことを特徴とする光結合器。
A lens member having at least one lens;
The lens member includes at least one core through which light is propagated, and a core end surface of the core from which the light is emitted or incident is arranged according to the lens, and the core is optically coupled to the lens. An optical waveguide to be joined with,
A fitting portion configured by forming a convex portion at a joint portion between the lens member and the optical waveguide;
The lens member and the optical waveguide are provided with a concave portion where the fitting portion is fitted, and a positioning portion that aligns the optical axis of the lens and the core end surface of the core. ,
The fitting portion and the positioning portion are in contact with each other so that at least a part thereof has a tapered shape in which one side becomes narrower along the optical axis direction.
前記位置決め部は、前記光導波路の前記コア端面が露出した面及び上面を開口して形成され、前記レンズ部材は、前記位置決め部の開口部分から前記嵌合部を挿入して前記位置決め部に押し当てて位置合わせを行う
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
The positioning portion is formed by opening a surface and an upper surface where the core end surface of the optical waveguide is exposed, and the lens member is inserted into the fitting portion from the opening portion of the positioning portion and pushed to the positioning portion. The optical coupler according to claim 1, wherein the alignment is performed by contact.
前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
前記位置決め部は、前記オーバークラッドを形成する薄膜をパターニングして形成される
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
In the optical waveguide, the core is formed on the upper surface of the undercladding, and the overcladding is formed on the upper surface of the undercladding on which the core is formed,
The optical coupler according to claim 1, wherein the positioning portion is formed by patterning a thin film that forms the over clad.
前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
前記位置決め部は、前記コアを形成する薄膜をパターニングして形成される
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
In the optical waveguide, the core is formed on the upper surface of the undercladding, and the overcladding is formed on the upper surface of the undercladding on which the core is formed,
The optical coupler according to claim 1, wherein the positioning portion is formed by patterning a thin film that forms the core.
前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、
前記光導波路に、前記アンダークラッドの上面または前記コアの上面を露出させて底面を形成した高さ位置決め部を備えると共に、
前記レンズ部材に、前記高さ位置決め部の底面に押し当てられて、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う高さ出し嵌合部を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
In the optical waveguide, the core is formed on the upper surface of the undercladding, and the overcladding is formed on the upper surface of the undercladding on which the core is formed,
The optical waveguide includes a height positioning portion that forms a bottom surface by exposing the top surface of the underclad or the top surface of the core, and
The height adjustment fitting part which presses against the bottom face of the height positioning part to the lens member, and aligns the optical axis in the core end face of the lens and the core is provided. Item 5. The optical coupler according to Item 1.
前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される発光デバイスと受光デバイスの何れかまたは発光デバイスと受光デバイスの両方を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
2. The optical coupler according to claim 1, comprising either one of a light emitting device and a light receiving device coupled to the lens member via the core of the optical waveguide, or both the light emitting device and the light receiving device.
前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される光ファイバを備えると共に、前記光導波路は、前記光ファイバが挿入されて位置合わせされるファイバガイド溝を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
An optical fiber coupled to the lens member via the core of the optical waveguide is provided, and the optical waveguide is provided with a fiber guide groove into which the optical fiber is inserted and aligned. Item 5. The optical coupler according to Item 1.
前記光導波路は、前記コアのピッチを前記レンズに向かって拡げるピッチ変換部を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
The optical coupler according to claim 1, wherein the optical waveguide includes a pitch conversion unit that expands a pitch of the core toward the lens.
前記光導波路は、アンダークラッドの上面に前記コアが形成され、前記コアが形成された前記アンダークラッドの上面にオーバークラッドが形成され、前記コアと前記アンダークラッド及び前記オーバークラッドが、感光性を有する高分子材料で製作されると共に、フォトリソグラフィプロセスでパターニングされる
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
In the optical waveguide, the core is formed on an upper surface of an underclad, an overclad is formed on an upper surface of the underclad on which the core is formed, and the core, the underclad and the overclad have photosensitivity. The optical coupler according to claim 1, wherein the optical coupler is made of a polymer material and patterned by a photolithography process.
前記レンズ部材の外形の少なくも一部を、前記レンズの光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状としたテーパ部を備えると共に、
前記レンズ部材の前記テーパ部と合致する形状を有する位置決め凹部を有し、前記レンズ部材が前記位置決め凹部に挿入されて、前記レンズ部材の位置合わせを行うフェルール部材を備えた
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
A taper portion having a tapered shape in which at least a part of the outer shape of the lens member becomes thinner along the optical axis direction of the lens,
A positioning recess having a shape that matches the tapered portion of the lens member, and a ferrule member that aligns the lens member by inserting the lens member into the positioning recess. Item 5. The optical coupler according to Item 1.
前記レンズ部材は、型による一体成型で製作される
ことを特徴とする請求項1記載の光結合器。
The optical coupler according to claim 1, wherein the lens member is manufactured by integral molding using a mold.
少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、
光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される光ファイバと、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接する
ことを特徴とする光コネクタ。
A lens member having at least one lens;
The lens member includes at least one core through which light is propagated, and a core end surface of the core from which the light is emitted or incident is arranged according to the lens, and the core is optically coupled to the lens. An optical waveguide to be joined with,
An optical fiber coupled to the lens member via the core of the optical waveguide;
A fitting portion configured by forming a convex portion at a joint portion between the lens member and the optical waveguide;
The lens member and the optical waveguide are provided with a concave portion where the fitting portion is fitted, and a positioning portion that aligns the optical axis of the lens and the core end surface of the core. ,
The optical connector according to claim 1, wherein at least a part of the fitting portion and the positioning portion are in contact with each other so as to have a taper shape in which one side becomes narrower along the optical axis direction.
少なくとも1個のレンズを有したレンズ部材と、
光が伝搬される少なくとも1本以上のコアを有し、光が出射または入射する前記コアのコア端面が前記レンズに合わせて配置され、前記コアを前記レンズと光学的に結合させて前記レンズ部材と接合される光導波路と、
前記光導波路の前記コアを介して前記レンズ部材と結合される発光デバイスと受光デバイスの何れかまたは発光デバイスと受光デバイスの両方と、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に凸部を形成して構成される嵌合部と、
前記レンズ部材と前記光導波路の接合箇所に前記嵌合部が嵌合される凹部を形成して構成され、前記レンズ及び前記コアの前記コア端面における光軸の位置合わせを行う位置決め部とを備え、
前記嵌合部と前記位置決め部は、少なくとも一部が前記光軸方向に沿って一方が細くなるテーパ形状を有して接する
ことを特徴とするレセプタクル型光伝送モジュール。
A lens member having at least one lens;
The lens member includes at least one core through which light is propagated, and a core end surface of the core from which the light is emitted or incident is arranged according to the lens, and the core is optically coupled to the lens. An optical waveguide to be joined with,
Either a light emitting device and a light receiving device or both a light emitting device and a light receiving device coupled to the lens member via the core of the optical waveguide;
A fitting portion configured by forming a convex portion at a joint portion between the lens member and the optical waveguide;
The lens member and the optical waveguide are provided with a concave portion where the fitting portion is fitted, and a positioning portion that aligns the optical axis of the lens and the core end surface of the core. ,
The receptacle-type optical transmission module, wherein the fitting portion and the positioning portion are in contact with each other so that at least a part thereof has a tapered shape in which one side is narrower along the optical axis direction.
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