JP2001141953A

JP2001141953A - 光導波路モジュール

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Publication number: JP2001141953A
Application number: JP32711399A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Ishikawa; 忠明石川; Makoto Shimaoka; 誠嶋岡; Kazuyuki Fukuda; 和之福田; Tatsuo Teraoka; 達夫寺岡; Ryuta Takahashi; 龍太高橋
Original assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-25
Anticipated expiration: 2019-11-17
Also published as: JP3513061B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作業工程を簡素化して、作業性の向上する光導
波路モジュールを提供することにある。【解決手段】溝付き部品３０を用いて光ファイバ２２を
内部に有するフェルール２０を支持し、光部品１０に固
定して光導波路モジュールを構成する。フェルール２０
は、紫外線透過性のガラス製によって形成されている。
溝付き部品３０は、紫外線透過性のガラス製によって形
成されている、また、溝付き部品３０の溝３０ａは、機
械加工により切削形成される。フェルール２０と溝付き
部品３０，及び溝付き部品３０と光部品１０を紫外線硬
化樹脂を用いて接着固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フェルールに内蔵
された光ファイバと光導波路部品とが接続されて構成さ
れる光導波路モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光通信の普及に伴い、光通信モジ
ュールの低コスト化，取扱の簡単化のために、レセプタ
クル構造モジュールの検討が進んでいる。レセプタクル
構造では、入力，出力双方のフェルールと割スリーブを
用いて光軸合わせをする方法が一般的である。光導波路
を光部品として持つ光導波路モジュールにおいても、光
ファイバを有するフェルールとそれを案内する溝付き部
品を用いて、光導波路部品との光結合を行い、モジュー
ルのレセプタクル構造化が検討されている。溝付き部品
としては、シリコン（Ｓｉ）製のものを用いており、異
方性エッチングにより、Ｓｉ基材に溝を形成するように
している。しかしながら、フェルールを固定できるよう
な深い溝を作る場合、異方性エッチングでは、エッチン
グ時間が長くなるため、制御が難しく、加工精度が低く
なる等の問題がある。

【０００３】そこで、例えば、特開平１１−１４８６０
号公報に記載されているように、機械的加工と異方性エ
ッチングの併用による加工時間の短縮することが知られ
ている。この方法では、溝作成を二段階に分け、第一段
階として、ダイサ等による機械加工で、短時間だが低い
精度で溝を削り、第二段階として異方性エッチングによ
り精度良く仕上げをするものであり、加工時間のある程
度の短縮が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１１−１４８６０号公報に記載されている方式では、一
つの溝を掘るために、ダイサ等の機械加工装置とエッチ
ング装置の二つの設備が必要になり、一工程増えている
ことで、作業性が低下するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、作業工程を簡素化して、
作業性の向上する光導波路モジュールを提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、光ファイバを内部に有するフェル
ールを、溝付き部品を用いて支持し、光部品に固定した
光導波路モジュールにおいて、上記フェルールは、紫外
線透過性のガラス製によって形成され、上記溝付き部品
は、紫外線透過性のガラス製によって形成されるととも
に、機械加工により溝が切削形成され、上記フェルール
と上記溝付き部品，及び上記溝付き部品と上記光部品を
紫外線硬化樹脂を用いて接着固定するようにしたもので
ある。かかる構成により、溝付き部品の溝加工を機械的
加工によってのみ行うため、作業工程を減らすことがで
き、作業性を向上し得るものとなる。

【０００７】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記溝付き部品に形成される溝は、断面形状を半円形と
したものである。かかる構成により、フェルールと溝と
の密着性をあげ、接着部の耐久性を向上し得るものとな
る。

【０００８】（３）上記（１）において、好ましくは、
上記光部品は、上記溝付き部品との接触面において段差
を備え、上記光部品の段差に上記溝付き部品を突き合わ
せることにより、溝付き部品の深さ方向について、上記
フェルールに内蔵された光ファイバと、上記光部品に形
成された光導波路を位置決めするようにしたものであ
る。かかる構成により、溝深さ方向への位置決めも機械
的な突き合わせによって可能となり、光導波路と光ファ
イバの光軸を合わせる調芯時間を短縮し得るものとな
る。

【０００９】（４）上記（３）において、好ましくは、
上記光部品に形成された段差は、上記溝付き部品との接
触面に直交する第１の面を備え、上記溝付き部品は、上
記光部品との接触面に直交する第２の面を備え、上記第
１の面に、上記第２の面を突き合わせることにより、溝
付き部品の深さ方向に直交する方向について、上記フェ
ルールに内蔵された光ファイバと、上記光部品に形成さ
れた光導波路を位置決めするようにしたものである。か
かる構成により、水平方向つまり溝深さに垂直な方向へ
の位置決めも機械的な突き合わせによって可能となり、
光導波路と光ファイバの光軸を合わせる調芯時間を短縮
し得るものとなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を用いて、本発
明の第１の実施形態による光導波路モジュールの構成に
ついて説明する。最初に、図１を用いて、本実施形態に
よる光導波路モジュールの全体構成について説明する。

【００１１】光部品１０は、溝付き部品３０を用いて、
フェルール２０と接続されており、光導波路モジュール
を構成している。光部品１０は、光導波路基板１１と、
ダイオード１４と、光導波路１５とから構成されてい
る。光導波路基板１１上には、光導波路１５が形成され
ている。また、光導波路基板１１上には、半導体レーザ
ダイオード（ＬＤ）１４ａ，受光用フォトダイオード
（ＰＤ）１４ｂ，モニタ用フォトダイオード（モニタＰ
Ｄ）１４ｃからなるダイオード１４が実装されている。
光導波路基板１１は、その上に光素子であるダイオード
１４などを実装し、光導波路１５と光結合させる場合、
基板上に電極を設ける必要があり、配線パターンの形成
しやすさなどからＳｉ基板が用いられることが多いもの
である。

【００１２】光導波路基板１１の上面の両側には、段差
１１ａが形成されている。段差１１ａは、光導波路クラ
ッド部分１５ｂを含めてドライエッチング等の方法で彫
る、或いはダイサ等により機械加工することで形成され
る。また、段差１１ａの直線部分の方向は、付き合わせ
による位置合わせを容易にし、また組みあがり時の光フ
ァイバ２２と光導波路１５と結合効率を上げるために
は、光導波路基板１１のフェルール２０との接続端付近
での光導波路１５の方向と平行としている。フェルール
２０と接合する側の光導波路基板１１の端は、長手方向
に垂直な面で平研磨されるか、もしくは光導波路１５と
ファイバ２２との接続面での反射戻り光を少なくするた
めに斜め研磨されている。斜め研磨の角度は７°〜９°
が適している。

【００１３】フェルール２０は、紫外線透過率の高いガ
ラス製で、中心に長手方向と平行に光ファイバ２２を有
している。光ファイバ２２は、中心に位置するコア部分
と、このコア部分の周囲を覆うクラッド部分から構成さ
れている。光ファイバ２２は、熱硬化性接着剤あるいは
紫外線硬化接着剤により、フェルール２０に固定されて
いる。フェルール２０の光導波路基板１１に接していな
い側は、パッケージに組み込まれた際にはレセプタクル
構造の一部となるために、ＰＣ研磨もしくはＡｄＰＣ研
磨などが施されており、光導波路基板１１に接合する側
は、光導波路基板１１と同様に平研磨もしくは斜め研磨
されている。

【００１４】溝付き部品３０は、紫外線透過率の高いガ
ラス製であり、フェルール２０を光部品１０に接続する
と共に、光ファイバ２２の中心と光導波路１５の中心を
位置合わせするために用いられる。

【００１５】次に、図２を用いて、光ファイバと光導波
路の接続部の構造について説明する。図２は、本発明の
第１の実施形態による光導波路モジュールにおける光フ
ァイバと光導波路の接続部の構造を示す断面図であり、
図１のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１と同一符号
は、同一部分を示している。

【００１６】光導波路１５は、光導波路コア部分１５ａ
と光導波路クラッド部分１５ｂとから構成されている。
光導波路１５のコア部分１５ａとクラッド部分１５ｂ
は、ＳｉＯ₂を主成分とする石英ガラス系のものと、ポ
リイミド系あるいはエポキシ系の樹脂を主成分とする有
機樹脂系のものの二通りが主流となっている。光導波路
基板１１の上部の両側には、溝付き部品３０を案内する
ための平らな底面とそれに垂直な側面を持つ段差１１ａ
が設けられている。

【００１７】溝付き部品３０には、フェルール２０を案
内するための直線状の溝３０ａが形成されている。溝付
き部品３０はガラス製であるため、溝３０ａはダイサな
どの装置による機械加工で作られる。溝３０ａの形状は
左右対象であり、溝３０ａの上側表面に垂直な面である
溝縁３ｃを有している。また、溝３０ａは、紫外線硬化
型接着剤による接着時に、接着剤の不均一による位置ず
れを避けるため、溝３０ａの断面上で二箇所以上で左右
対象な位置にフェルール２０を案内し、支えることにな
るフェルール２０との接触部３０ｂを有している。従っ
て、溝３０ａ中でフェルール２０は、溝の方向と平行に
なり、水平位置は溝３０ａの形状を決定すれば一意に決
まり、垂直位置は溝３０ａの深さによって制御可能であ
る。ダイサ等の加工精度の高い機械加工機を利用し加工
することで、寸法精度は約２μｍ以内に抑えることでき
る。

【００１８】溝付き部品３０は、光導波路基板１１の案
内用段差１１ａに、溝上側表面に垂直な面である溝縁３
０ｃと溝上側表面である溝付き部品下面３０ｄを突き合
わせて固定される。これによって、フェルール２０は溝
３０ａに案内され、光導波路基板１１に突き当たるよう
に固定される。ここで、予め、案内用段差１１ａを、光
導波路基板１１の端部付近での光導波路１５と平行にな
るようにし、その水平位置を光導波路コア部分１５ａに
対して溝３０ａの幅の１／２分オフセットを持たせて形
成しておき、また案内用段差１１ａの深さ分を加味して
溝３０の深さを決め、機械加工しておくことで、機械的
な突き合わせのみで、フェルール２０内のファイバ２２
の端面と光導波路１５のコア部分１５ａの端面との位置
及び光軸合わせが可能となる。

【００１９】次に、本実施形態による光導波路モジュー
ルの各部の寸法について説明する。ここで、フェルール
２０の直径Ｒは、１．２５ｍｍである。段差１１ａの高
さＨ１は、３０μｍであり、幅Ｄ１は、０．０５ｍｍ以
上である。溝３０ａの開口部の幅Ｄ２は、１．３ｍｍで
ある。溝３０ａの溝縁３０ｃの高さＨ２は、０．３ｍｍ
である。溝３０ａの傾斜部の傾き角θ１は、６０度であ
る。溝３０ａの高さＨ３は、０．８４４ｍｍとなる。溝
３０ａの底辺の幅Ｄ３は、０．４９ｍｍである。また、
コア部分１５ａの幅Ｄ９が０．００６ｍｍ（６μｍ）で
あるのに対して、光ファイバ２２の直径は、０．１２５
ｍｍとなっている。

【００２０】溝付き部品３０はガラス製であるため、溝
３０ａはダイサなどの装置による機械加工で作ることが
可能であり、任意の形状とすることができる。従って、
図２に示したような台形状の溝３０ａの形成も容易であ
り、溝付き部品３０の高さＨ４は１ｍｍとなり、幅Ｄ４
は１．５ｍｍとなる。従来の機械的加工と異方性エッチ
ングを併用する方式では、溝付き部品の寸法は、高さが
２ｍｍであり、幅が２ｍｍであるため、本実施形態によ
る方式では、溝付き部品３０を小型化することができ、
従って、光導波路モジュールを小型化することができ
る。

【００２１】フェルール２０及び溝付き部品３０は、共
にガラス製であり、紫外線を透過するので、溝３０ａの
フェルール２０との接触部３ｂと、案内用段差１１ａの
溝付き部品３０と接触する部分及びフェルール２０、光
導波路基板１１間の接触面に予め紫外線硬化接着剤を塗
布しておき、各部品を機械的に付き合わせ、位置決めし
た状態で四方から紫外線を照射する様にする事で、一度
の紫外線照射で短時間に、また樹脂の硬化収縮による位
置ずれを最小限にし、且つ紫外線を照射し過ぎることに
よる接着剤の劣化を抑えた状態での接着が可能となる。

【００２２】なお、最初に、溝付き部品３０とフェルー
ル２０を接着固定した部品を光導波路基板１１と接着す
る、或いは光導波路基板１１と溝付き部品３０を接着固
定しておいてから、フェルール２０を溝に沿わせて光導
波路基板１１に突き当たる様に接着する手順を取ること
も、フェルール２０及び溝付き部品３０が紫外線を透過
するため可能である。この場合、一度に突き合わせる部
品の数は３個から２個に減るので、突き合わせ用の部品
ホルダやステージを減らすことができ、組み立て設備を
簡単化できる。

【００２３】次に、図３を用いて、フェルール２０と光
部品１０の突き合わせ部分の構成について説明する。図
３は、本発明の第１の実施形態による光導波路モジュー
ルにおける光ファイバと光導波路の接続部の構造を示す
断面図であり、図１に示す光ファイバを含みＡ−Ａ’に
垂直な面における断面図である。なお、図１と同一符号
は、同一部分を示している。

【００２４】フェルール２０の端部は、光導波路基板１
１の端部に突き当たる様に接着固定され、光ファイバ２
２と光導波路１５のコア部分１５ａが突き合わされてい
る。光ファイバ２２の端面と光導波路１５のコア部分１
５ａの端面の間には紫外線硬化型接着剤が入っており、
光の散乱，反射を防止するため、紫外線硬化型接着剤の
硬化後の屈折率は光ファイバ２２あるいは導波路コア部
分１５ａの屈折率に近いものが良く、具体的には１．４
〜１．６の間が適している。

【００２５】従来の機械的加工と異方性エッチングを併
用する方式では、荒削りを機械加工で行っても、仕上げ
にＳｉを異方性エッチングにより加工するときには、Ｖ
溝壁面角度は５７．４°に決まるため、任意角度，形状
の溝壁面を作ることはできないものである。Ｖ溝角度が
５７．４°固定とするとフェルールを収めるためには、
溝の開口幅はフェルール直径の約１．１４倍となるた
め、溝付き部品は２ｍｍという広い幅が必要となり、そ
れに組み合わされる導波路を含む光部品も広い幅が必要
となる。それに対して、本実施形態では、任意の溝形状
とできるので、溝付き部品３０を小型化することがで
き、従って、光導波路モジュールを小型化することがで
きる。

【００２６】さらに、従来の方式では、一つの溝を掘る
ために、ダイサ等の機械加工装置とエッチング装置の二
つの設備が必要になり、一工程増えていることで、作業
性が低下するものであるが、本実施形態においては、機
械加工のみよいため、作業性を向上することができる。

【００２７】また、従来の方式では、異方性エッチング
をするためのＳｉ材は赤外線しか透過しないため、フェ
ルール，溝付き部品，光導波路部品の接続固定作業にお
いて、光学系接着で一般的に用いられている紫外線硬化
型の接着剤を利用できる場所は限られる。そのため、接
着順序が制限されたり、紫外線が当たらない場所の接着
のため、熱硬化型など別系統の接着剤が必要になる等の
問題が生じるのに対して、本実施形態においては、フェ
ルール及び溝付き部品の材料として、紫外線透過率の高
いガラスを用いることにより、紫外線硬化型の接着剤を
用いることができ、接着順序の制限等もなく、一度の紫
外線照射で短時間に接着することができる。

【００２８】次に、図４〜図７を用いて、本発明の第２
の実施形態による光導波路モジュールの構成について説
明する。最初に、図４を用いて、本実施形態による光導
波路モジュールの全体構成について説明する。図４は、
本発明の第２の実施形態による光導波路モジュールの全
体構成を示す分解斜視図である。なお、図１と同一符号
は、同一部分を示している。

【００２９】光部品１０Ａは、溝付き部品３０Ａを用い
て、フェルール２０と接続されることにより、光導波路
モジュールを構成する。光部品１０Ａは、光導波路基板
１１Ａと、ダイオード１４と、光導波路１５Ａとから構
成されている。光導波路基板１１Ａ上には、光導波路１
５が形成されている。また、光導波路基板１１Ａ上に
は、半導体レーザダイオード（ＬＤ）１４ａ，受光用フ
ォトダイオード（ＰＤ）１４ｂ，モニタ用フォトダイオ
ード（モニタＰＤ）１４ｃからなるダイオード１４が実
装されている。光導波路基板１１Ａ上には、フィルタ搭
載溝１１ｂが形成されており、このフィルタ搭載溝１１
ｂには、多層膜フィルタ１６が取り付けられている。多
層膜フィルタ１６は、例えば、１．３μｍの波長の光を
反射して、１．５５μｍの波長の光を透過する特性を有
している。ＬＤ１４ａから出射した波長１．３μｍの光
は、多層膜フィルタ１６によって反射して、フェルール
２０の光ファイバ２２を介して伝送される。また、光フ
ァイバ２２を介して伝送された波長１．３μｍの光は、
多層膜フィルタ１６によって反射されて、モニタＰＤ１
４ｃによって受光される。さらに、光ファイバ２２を介
して伝送された波長１．５５μｍの光は、多層膜フィル
タ１６を透過して、ＰＤ１４ｂによって受光される。光
導波路基板１１Ａは、Ｓｉ基板が用いられることが多い
ものである。

【００３０】また、光導波路基板１１Ａの上面の両側に
は、段差１１ａ’が形成されている。段差１１ａ’は、
光導波路１５Ａのクラッド部分１５ｂを含めてドライエ
ッチング等の方法で彫る、或いはダイサ等により機械加
工することで形成される。ここで、本実施形態における
第１の特徴として、案内用段差１１ａ’は、光導波路１
５Ａの光導波路基板１１Ａのフェルール２０との接続端
付近とは平行になっていないものであり、この点につい
ては、図５を用いて後述する。

【００３１】フェルール２０は、図１において説明した
ものと同様であり、紫外線透過率の高いガラス製で、中
心に長手方向と平行に光ファイバ２２を有している。

【００３２】溝付き部品３０Ａは、紫外線透過率の高い
ガラス製であり、フェルール２０を光部品１０Ａに接続
すると共に、光ファイバ２２の中心と光導波路１５Ａの
中心を位置合わせするために用いられる。本実施形態に
おける第２の特徴として、溝つき部品３０Ａの溝３０
ａ’の断面形状は、半円形状となっている。溝３０ａ’
の形状については、図６を用いて後述する。

【００３３】次に、図５及び図６を用いて、光導波路１
５とフェルール２０との位置合わせ構造について説明す
る。図５は、本発明の第２の実施形態による光導波路モ
ジュールのフェルールを接続した状態における光ファイ
バ及び導波路コア部分を含む平面を上方から見た断面図
であり、図６は、本発明の第２の実施形態による光導波
路モジュールのフェルールを接続した状態で溝つき部品
の光導波路基板側端を含む平面を光導波路基板側から見
た断面図である。

【００３４】図５に示すように、案内用段差１１ａ’
は、光導波路１５Ａの光導波路基板１１Ａのフェルール
２０との接続端付近とは平行になっていないものであ
る。このような構成で突き当てによる位置合わせをする
事で、図５に示すように、光ファイバ２２と光導波路１
５Ａのコア部分１５ａの接続端面の間に角度ずれを生じ
させることができる。この角度ずれは、光ファイバ２２
と光導波路１５Ａのコア部分１５ａの接続端面における
反射戻り光の低減に有効であり、ずれ角θ２は１°〜９
°が適当である。ここで生じた接続端面間の空間には、
紫外線硬化接着剤が充填され、硬化されることで結露等
により光結合効率の変動を抑制する。

【００３５】また、突き合わせに付いても、図５から明
らかなように、水平方向の位置合わせは、図５中下側の
光導波路基板１１Ａの案内溝１１ａ’と、溝付き部品３
０Ａの溝縁３０ｃ突き合わせによるようになっており、
図５中で上方の案内段差１１ａ’の付近には、隙間１１
ｃが生じている。

【００３６】ここで、図６を用いて、水平方向の位置合
わせについて説明する。図６において、フェルール２０
の直径Ｒは、１．２５ｍｍである。段差１１ａの高さＨ
１は、３０μｍであり、幅Ｄ１は、０．０５ｍｍ以上で
ある。また、段差１１ａの左側垂直壁からコア部分１５
ａの中心までの距離Ｄ５は、０．６２５ｍｍであり、段
差１１ａの右側垂直壁からコア部分１５ａの中心までの
距離Ｄ６は、０．５２５ｍｍである。そして、隙間１１
ｃの幅Ｄ７は、０．１ｍｍである。

【００３７】そして、図示するように、光導波路基板１
１Ａの左側の案内溝１１ａ’と、溝付き部品３０Ａの溝
縁３０ｃ突き合わせによることにより、水平方向の位置
合わせをするようにしている。このような突き合わせに
よる水平方向の位置合わせ構造とすることで、隙間１１
ｃを大きくし、溝付き部品３０Ａの溝を案内段差１１
ａ’に被せるように載せ易くしている。載せた後、溝付
き部品３０Ａを滑らすことで突き合わせができるので、
付き合わせ時の作業性も向上するものである。

【００３８】また、図６に示すように、溝付き部品３０
Ａに形成される溝３０ａ’の形状は、その開口部におい
て溝３０ａ’の上側表面に垂直な面である溝縁３ｃを持
つ半円形状となっている。半円形状の直径は、フェルー
ル２０の直径Ｒと等しくなっている。

【００３９】従来の異方性エッチングを用いる方式で
は、Ｖ溝壁面角度は５７．４°に決まるため、任意角
度，形状の溝壁面を作ることはできず、フェルールの接
着面積を増やす最適形状が得られないものである。それ
に対して、本実施形態においては、溝付き部品をガラス
製とすることにより、溝３０ａ’の形状を任意の形状と
することができ、フェルールの外径と等しい内径を有す
る半円状の溝とすることができ、フェルール２０と溝３
０ａ’の接着面積を増やすことができる。従って、フェ
ルール２０と溝付き部品３０Ａの接着強度を大きくする
ことができる。

【００４０】次に、図７を用いて、半円形状の溝３０
ａ’の形成方法について説明する。図７は、本発明の第
２の実施形態による光導波路モジュールの溝付き部品の
溝を加工するためのダイサの刃の断面図である。

【００４１】図６に示した半円形状の溝３０ａ’を加工
するためのダイサ４０は、図７に示すように、刃の厚み
をフェルール２０の直径と同じにし、その先端をフェル
ール２０の半径と同じ径でＲ加工した形状の刃を有する
ものを用いる。図７に示した形状を有するダイサ４０を
用いることで、溝３０ａ’を簡単に作成可能である。

【００４２】また、ダイサを用いてガラスを切削加工す
ることは、切削抵抗が大きいため、Ｓｉを切削する場合
より時間が掛かる。これを短縮するためには、目標とす
る溝を形成するための刃より小さく、砥石粒度８００番
以下の粗い、或いは砥石密度を７５％以下に下げた切削
抵抗の小さい刃で高速で粗く下削りを行い、その後目標
サイズに合わせた、砥石粒度１０００番以上の細かい砥
石を付けた刃で低速だが精度良く仕上げ加工を行うよう
にすることで達成できる。

【００４３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第１の実施形態の効果を達成すると共に、さらに、
フェルールと溝の接着面積を増やすことができ、フェル
ールと溝付き部品の接着強度を大きくすることができ
る。

【００４４】次に、図８〜図１２を用いて、本発明の第
３の実施形態による光導波路モジュールの構成について
説明する。最初に、図８を用いて、本実施形態による光
導波路モジュールの全体構成について説明する。図８
は、本発明の第３の実施形態による光導波路モジュール
の全体構成を示す分解斜視図である。なお、図１と同一
符号は、同一部分を示している。

【００４５】光部品１０Ｂは、溝付き部品３０Ａ及び補
強部品５０を用いて、フェルール２０と接続されること
により、光導波路モジュールを構成する。光部品１０Ａ
は、光導波路基板１１Ａと、ダイオード１４と、光導波
路１５Ａとから構成されている。光導波路基板１１Ａ上
には、光導波路１５が形成されている。また、光導波路
基板１１Ａ上には、半導体レーザダイオード（ＬＤ）１
４ａ，受光用フォトダイオード（ＰＤ）１４ｂ，モニタ
用フォトダイオード（モニタＰＤ）１４ｃからなるダイ
オード１４が実装されている。光導波路基板１１Ａ上に
は、フィルタ搭載溝１１ｂが形成されており、このフィ
ルタ搭載溝１１ｂには、多層膜フィルタ１６が取り付け
られている。多層膜フィルタ１６は、例えば、１．３μ
ｍの波長の光を反射して、１．５５μｍの波長の光を透
過する特性を有している。ＬＤ１４ａから出射した波長
１．３μｍの光は、多層膜フィルタ１６によって反射し
て、フェルール２０の光ファイバ２２を介して伝送され
る。また、光ファイバ２２を介して伝送された波長１．
３μｍの光は、多層膜フィルタ１６によって反射され
て、モニタＰＤ１４ｃによって受光される。さらに、光
ファイバ２２を介して伝送された波長１．５５μｍの光
は、多層膜フィルタ１６を透過して、ＰＤ１４ｂによっ
て受光される。光導波路基板１１Ａは、Ｓｉ基板が用い
られることが多いものである。

【００４６】また、光導波路基板１１Ａの上面の両側に
は、段差１１ａ”が形成されている。段差１１ａ”は、
光導波路１５Ａのクラッド部分１５ｂを含めてドライエ
ッチング等の方法で彫る、或いはダイサ等により機械加
工することで形成される。段差１１ａ”の直線部分の方
向は、図１及び図２に示した例と同様に、付き合わせに
よる位置合わせを容易にし、また組みあがり時の光ファ
イバ２２と光導波路１５と結合効率を上げるためには、
光導波路基板１１のフェルール２０との接続端付近での
光導波路１５Ａの方向と平行としている。ここで、本実
施形態における第１の特徴として、案内用段差１１ａ”
の幅は、図１に示した段差１１ａの幅に比べて広くなっ
ており、この点については、図９及び図１０を用いて後
述する。

【００４７】フェルール２０は、図１において説明した
ものと同様であり、紫外線透過率の高いガラス製で、中
心に長手方向と平行に光ファイバ２２を有している。

【００４８】溝付き部品３０Ａは、図４において説明し
たものと同様であり、紫外線透過率の高いガラス製であ
り、フェルール２０を光部品１０Ａに接続すると共に、
光ファイバ２２の中心と光導波路１５Ａの中心を位置合
わせするために用いられる。溝つき部品３０Ａの溝３０
ａ’の断面形状は、図６に示したものと同様に、半円形
状となっている。

【００４９】さらに、補強部品５０は、光部品１０Ｂ
を、溝付き部品３０Ａを用いて、フェルール２０と接続
する際の補強に用いられるものである。補強部品５０
は、紫外線透過率の高いガラス製であり、その内側に、
溝付き部品３０Ａの溝３０ａ’と同様に、フェルール２
０の外径に合わせたを半円形状の溝５０ａが形成されて
いる。

【００５０】また、光ファイバ２２の中心と光導波路１
５の中心を位置合わせ，パッシブ調芯するためのＴＶカ
メラ６０が備えられている。パッシブ調芯の詳細につい
ては、図１１を用いて後述する。

【００５１】次に、図９及び図１０を用いて、光導波路
１５とフェルール２０との位置合わせ構造について説明
する。図９は、本発明の第３の実施形態による光導波路
モジュールのフェルールを接続した状態における光ファ
イバ及び導波路コア部分を含む平面を上方から見た断面
図であり、図１０は、本発明の第３の実施形態による光
導波路モジュールのフェルールを接続した状態で溝つき
部品の光導波路基板側端を含む平面を光導波路基板側か
ら見た断面図である。

【００５２】図９に示すように、案内用段差１１ａ”
は、光導波路１５Ａの光導波路基板１１Ｂのフェルール
２０との接続端付近とは平行になっている。そして、光
導波路基板１１Ａの案内溝１１ａ’と、溝付き部品３０
Ａの溝縁３０ｃの間には、それぞれ、隙間１１ｄが生じ
ている。

【００５３】図１０において、フェルール２０の直径Ｒ
は、１．２５ｍｍである。段差１１ａの高さＨ１は、３
０μｍであり、幅Ｄ１０は、１．０ｍｍである。また、
クラッド部分１５ｂの幅Ｄ１１は、１．１５ｍｍであ
る。溝付き部品３０Ａに形成される溝３０ａ’の形状
は、その開口部において溝３０ａ’の上側表面に垂直な
面である溝縁３ｃを持つ半円形状となっている。半円形
状の直径は、フェルール２０の直径Ｒと等しくなってい
る。従って、段差１１ａの垂直壁と溝付き部品３０Ａの
溝縁３０ｃの間には、幅Ｄ１２（＝０．０５ｍｍ）の隙
間１１ｄが形成される。

【００５４】なお、フェルール２０は、あらかじめ溝付
き部品３０の溝３０ａに接着固定されており、その一体
化した部品を光導波路基板１０Ｂに接続固定する構造と
なっており、接続部の補強用に補強部品５０が用意され
ており、フェルール２０と光導波路基板１１Ｂそれぞれ
の接続端面は垂直研磨されている。

【００５５】光ファイバ２２と光導波路１５Ａのコア部
分１５ａを光結合させる場合、それぞれの光軸の方向合
わせと、端面の位置合わせが必要であるが、フェルール
２０の端面を光導波路基板１０Ｂの端面に付き合わせる
ことで、光軸の方向は一致させることができる。ここで
図９および図１０に示されるように、溝表面である溝付
き部品３０Ａの下面３０ｄは光導波路基板１１Ｂの案内
用段差１１ａ”底面と突き合わされるので、光ファイバ
２２と光導波路１５のコア部分１５ａの垂直位置につい
ては前述した例と同様に、突合せにより機械的に位置あ
わせが可能である。

【００５６】一方、溝付き部品３０Ａの溝縁３０ｃは、
光導波路基板１１Ｂの案内用段差１１ａ”には突き合わ
されない構造となっており、水平位置に付いては、パッ
シブ調芯により位置合わせするようにしている。

【００５７】ここで、図１１を用いて、パッシブ調芯に
よる水平位置合わせについて説明する。図１１は、本発
明の第３の実施形態による光導波路モジュールにおい
て、フェルールの端面を光導波路基板に突き当てた状態
で、上方のＴＶカメラによって見た画像を示す図であ
る。

【００５８】フェルール２０及び溝付き部品３０Ａは、
ガラス製であり、透光性を有している。従って、位置合
わせ時の光導波モジュールを上から、ＴＶカメラ６０で
撮影すると、図１１に示されるような映像が得られる。
ここで、領域３０ｆは、溝付き部品３０Ａの溝３０ａの
内、フェルール２０と接着していない部分あり、切削加
工により溝表面が荒れて乱反射しやすい状態であるこ
と、および溝そのものが円筒面であるためにそれを透過
して、その下にある光導波路基板１の映像を見ることは
難しいことから、不透明であり、その下に位置する光導
波路１５が映し出されないものである。フェルール２０
を接着されている部分は、切削加工による表面の荒れが
紫外線硬化型接着剤により埋められているので、乱反射
は起こらず、溝付き部品３０Ａおよびフェルール２０を
透過して、光ファイバ２２を観察することができる。

【００５９】また、溝部３０ａ以外の表面は平坦である
ので、上方からの観察でも、溝付き部品３０Ａを透過し
て光導波路基板１１を見ることができる。この溝付き部
品３０Ａを透過して観察される光導波路基板１１と溝付
き部品３０Ａあるいは溝の画像上での輪郭の位置からそ
れぞれの位置関係を求めることができ、それに従って位
置修正を行い水平位置合わせを行う。

【００６０】次に、水平位置合わせ方法について説明す
る。最初に、溝付き部品３０Ａを透過して見える光導波
路基板１１ｅの角Ａ，Ｂの座標（ｘ１，ｙ１），（ｘ
２，ｙ２）を求める。２点Ａ，Ｂの中間点Ｃ（（ｘ１＋
ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２）に、光ファイバ２２
の先端部が一致するように、フェルール２０を移動す
る。また、２点Ａ，Ｂを結ぶ直線を求め、この直線に対
して、光ファイバ２２が直交するように、光導波路基板
１１Ｂに対するフェルール２０の傾きを調整する。以上
の操作により、水平位置合わせを行うことができる。

【００６１】光導波路基板１１Ｂ，フェルール２０，溝
付き部品３０Ａが位置合わせされた状態で、図１２に示
すように補強用部品６０が溝付き部品３０Ａの反対側か
らフェルール２０および光導波路基板１１Ｂに接触する
ように接着固定される。ここで、補強用部品６０を溝付
き部品３０Ａと同様に紫外線透過性のガラスを材質とし
ておくことで、他の部品と一緒に一度の紫外線照射工程
で接着固定が可能である。

【００６２】なお、水平位置を合わせる方法としては、
実際にレーザ光を発振させて行うアクティブ調芯と、光
を出さずにＴＶカメラ等により各部品上のマーク等を検
出し、画像処理から位置計測を行い調芯するパッシブ調
芯がある。アクティブ調芯は、ＬＤ１４ａからレーザ光
を発振させ、光ファイバ２２を介して外部に出力された
光強度を見ながら、それが最大となるように溝付き部品
３０Ａに接着したフェルール２０を水平移動させる方法
と、あるいは外部から光ファイバ２２を介して光を入力
し、その光が受信用ＰＤ１４ｂで受かる光強度を測定
し、それが最大になるように溝付き部品３０Ａに接着し
たフェルール２０を水平移動させる方法がある。しか
し、アクティブ調芯を行うには、ＬＤ１４ａあるいはＰ
Ｄ１４ｂに電気配線を施す必要があるなど手間がかかる
ため、量産化にはパッシブ調芯が適しているものであ
る。

【００６３】従来の溝付き部品やフェルールがＳｉ製で
ある場合に、パッシブ調芯を行おうとすると、溝付きブ
ロックの影に当たる部分は可視光では見えないため、離
れた場所に位置測定用マークを置くか、あるいは赤外線
カメラを用いる必要がある。マークが離れた位置に置か
れている場合、マークそのものの位置精度や、マークか
ら対象位置を計算する演算誤差が問題となりやすく、赤
外線カメラを利用する場合には、カメラ自身や赤外線光
源などの設備が必要であるなどの問題がある。それに対
して、本実施形態においては、溝付き部品３０Ａ及びフ
ェルール２０をガラス製とすることにより、可視光を用
いるＴＶモニタ６０を用いて、光ファイバ２２及び光導
波路基板１１Ｂを観察できるため、パッシブ調芯を容易
に行えるとともに、位置合わせ精度を向上することがで
きる。

【００６４】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、第１の実施形態の効果を達成すると共に、さらに、
パッシブ調芯を容易に行え、また、位置合わせ精度を向
上することができる。

【００６５】次に、図１３を用いて、上述した本発明の
各実施形態による光導波路モジュールを用いたレセプタ
クル構造について説明する。図１３は、本発明の各実施
形態による光導波路モジュールを用いたレセプタクル構
造の説明図である。

【００６６】光導波路基板１０と溝付き部品３０，フェ
ルール２０の一部は、樹脂ケース７０に収められてい
る。光導波路基板１０上の光素子はワイヤボンディング
により電気信号端子７２に導通されている。フェルール
２０の樹脂ケース７０から突出した部分は、割スリーブ
８２に挿入され、モジュールのレセプタクル部８０の一
部となっている。外部から挿入されるプラグは、光ファ
イバを内蔵したフェルールを持っており、このフェルー
ルが割スリーブ８２に挿入され、フェルール２０に押し
付けられることで内蔵する光ファイバ同士が物理的に接
触し、光軸が一致され、光結合が取れる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、光導波路モジュール作
成の作業工程を簡素化して、作業性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光導波路モジュ
ールの全体構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による光導波路モジュ
ールにおける光ファイバと光導波路の接続部の構造を示
す断面図であり、図１のＡ−Ａ’断面図である。

【図３】本発明の第１の実施形態による光導波路モジュ
ールにおける光ファイバと光導波路の接続部の構造を示
す断面図であり、図１に示す光ファイバを含みＡ−Ａ’
に垂直な面における断面図である。

【図４】本発明の第２の実施形態による光導波路モジュ
ールの全体構成を示す分解斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による光導波路モジュ
ールのフェルールを接続した状態における光ファイバ及
び導波路コア部分を含む平面を上方から見た断面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態による光導波路モジュ
ールのフェルールを接続した状態で溝つき部品の光導波
路基板側端を含む平面を光導波路基板側から見た断面図
である。

【図７】本発明の第２の実施形態による光導波路モジュ
ールの溝付き部品の溝を加工するためのダイサの刃の断
面図である。

【図８】本発明の第３の実施形態による光導波路モジュ
ールの全体構成を示す分解斜視図である。

【図９】本発明の第３の実施形態による光導波路モジュ
ールのフェルールを接続した状態における光ファイバ及
び導波路コア部分を含む平面を上方から見た断面図であ
る。

【図１０】本発明の第３の実施形態による光導波路モジ
ュールのフェルールを接続した状態で溝つき部品の光導
波路基板側端を含む平面を光導波路基板側から見た断面
図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態による光導波路モジ
ュールにおいて、フェルールの端面を光導波路基板に突
き当てた状態で、上方のＴＶカメラによって見た画像を
示す図である。

【図１２】本発明の第３の実施形態による光導波路モジ
ュールの接続終了状態を示す斜視図である。

【図１３】本発明の各実施形態による光導波路モジュー
ルを用いたレセプタクル構造の説明図である。

【符号の説明】

１０…光部品１１…光導波路基板１１ａ…案内用段差１１ｂ…フィルタ搭載溝１４…光素子１５…光導波路１５ａ…光導波路コア部分１５ｂ…光導波路クラッド部分１６…多層膜フィルタ２０…フェルール２２…ファイバ３０…溝付き部品３０ａ…溝３０ｂ…フェルールとの接触部３０ｃ…溝縁（垂直面）３０ｄ…溝付き部品下面５０…補強部品６０…ＴＶカメラ７０…樹脂ケース７２…電気信号端子８０…レセプタクル部８２…割スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者嶋岡誠茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者福田和之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者寺岡達夫茨城県日立市砂沢町880番地日立電線株式会社高砂工場内 (72)発明者高橋龍太茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社オプトロシステム研究所内Ｆターム(参考） 2H037 BA24 DA02 DA04 DA06 DA12 DA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバを内部に有するフェルールを、
溝付き部品を用いて支持し、光部品に固定した光導波路
モジュールにおいて、上記フェルールは、紫外線透過性のガラス製によって形
成され、上記溝付き部品は、紫外線透過性のガラス製によって形
成されるとともに、機械加工により溝が切削形成され、上記フェルールと上記溝付き部品，及び上記溝付き部品
と上記光部品を紫外線硬化樹脂を用いて接着固定したこ
とを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】請求項１記載の光導波路モジュールにおい
て、上記溝付き部品に形成される溝は、断面形状が半円形で
あることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項３】請求項１記載の光導波路モジュールにおい
て、上記光部品は、上記溝付き部品との接触面において段差
を備え、上記光部品の段差に上記溝付き部品を突き合わせること
により、溝付き部品の深さ方向について、上記フェルー
ルに内蔵された光ファイバと、上記光部品に形成された
光導波路を位置決めすることを特徴とする光導波路モジ
ュール。
【請求項４】請求項３記載の光導波路モジュールにおい
て、上記光部品に形成された段差は、上記溝付き部品との接
触面に直交する第１の面を備え、上記溝付き部品は、上記光部品との接触面に直交する第
２の面を備え、上記第１の面に、上記第２の面を突き合わせることによ
り、溝付き部品の深さ方向に直交する方向について、上
記フェルールに内蔵された光ファイバと、上記光部品に
形成された光導波路を位置決めすることを特徴とする光
導波路モジュール。